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微专题2 化学实验的设计与评价
专题八 化学实验
考前顶层设计 化学
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装置型实验的设计与评价
赢在微点 化学 大二轮
命题角度1
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3
1.(2024·河北卷)图示装置不能完成相应气体的发生和收集实验的是
(加热、除杂和尾气处理装置任选)( )
选项 气体 试剂
A SO2 饱和Na2SO3溶液+浓硫酸
B Cl2 MnO2+浓盐酸
C NH3 固体NH4Cl+熟石灰
D CO2 石灰石+稀盐酸
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饱和Na2SO3溶液和浓硫酸反应可以制SO2,使用固液不加热制气装置,SO2密度比空气大,用向上排空气法收集,可以完成相应气体的发生和收集实验,A项不符合题意;MnO2和浓盐酸加热反应可以制Cl2,使用固液加热制气装置,Cl2密度比空气大,用向上排空气法收集,可以完成相应气体的发生和收集实验,B项不符合题意;固体NH4Cl与熟石灰加热可以制NH3,需要使用固固加热制
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气装置,图中装置不合理,不能完成相应气体的发生和收集实验,
C项符合题意;石灰石(主要成分为CaCO3)和稀盐酸反应可以制CO2,使用固液不加热制气装置,CO2密度比空气大,用向上排空气法收集,可以完成相应气体的发生和收集实验,D项不符合题意。
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2.(2023·湖北卷)实验室用以下装置(夹持和水浴加热装置略)制备乙酸异戊酯(沸点142 ℃),实验中利用环己烷-水的共沸体系(沸点69 ℃)带出水分。已知体系中沸点最低的有机物是环己烷(沸点81 ℃),其反应原理:
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下列说法错误的是( )
A.以共沸体系带水促使反应正向进行
B.反应时水浴温度需严格控制在69 ℃
C.接收瓶中会出现分层现象
D.根据带出水的体积可估算反应进度
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由反应方程式可知,生成物中含有水,将水分离出去可促进反应正向进行,该反应选择以共沸体系带出水分可以促使反应正向进行,A项正确;反应产品的沸点为142 ℃,环己烷的沸点是81 ℃,环己烷-水的共沸体系的沸点为69 ℃,温度可以控制在69~81 ℃之间,不需要严格控制在69 ℃,B项错误;接收瓶中接收的是环己烷-水的共沸体系,环己烷不溶于水,会出现分层现象,C项正确;根据投料量,可估计生成水的体积,所以可根据带出水的体积估算反应进度,D项正确。
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常见装置图错因分析
错因 举例 纠错
反应
试剂
错误 ①1 mol·L-1是稀盐酸,换成浓盐酸
②稀硫酸换成浓硫酸
③浓硫酸换成稀盐酸
④应该是Ca(OH)2、NH4Cl的混合粉末
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除杂
试剂
错误 ①饱和NaHCO3溶液或NaOH溶液换成饱和食盐水
②饱和NaHSO3溶液换成饱和NaHCO3溶液
③盛装碱石灰的干燥管换成装有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶
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吸收
试剂
错误 ①NaOH溶液换成饱和Na2CO3溶液
②苯换成四氯化碳
③饱和食盐水换成NaOH溶液
④饱和NaHSO3溶液换成NaOH溶液
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反应
条件
错误 ①②③反应都需要加热
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仪器
错误 ①灼烧海带(固体)用坩埚
②硫酸要放在酸式滴定管中
③蒸发结晶要用蒸发皿
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操作
错误 ①胶头滴定不能插入容量瓶中
②上层液体从分液漏斗上口倒出
③先将浓硫酸稀释并恢复到室温后再转移
④试管口要略向下倾斜
⑤应该短管进气长管出气
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操作
错误 获得带有结晶水的物质,不能将溶液蒸干,应该蒸发浓缩、降温结晶;Cu(NO3)2溶液蒸发时会发生水解反应,导致生成Cu(OH)2
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操作
错误 直接蒸发结晶得不到无水氯化铁、无水氯化镁,应该在HCl气流中加热
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实验装置的评价应关注的四个角度。
(1)根据实验目的,反应原理和试剂的评价。
(2)根据反应原理、试剂状态与性质的仪器选择评价。
(3)仪器连接口或气体进出口的评价。
(4)是否倒吸、尾气是否处理的评价。
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1.(2023·湖北卷)利用如图所示的装置(夹持及加热装置略)制备高纯白磷的流程如下:
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下列操作错误的是( )
A.红磷使用前洗涤以除去表面杂质
B.将红磷转入装置,抽真空后加热外管以去除水和氧气
C.从a口通入冷凝水,升温使红磷转化
D.冷凝管外壁出现白磷,冷却后在氮气氛围下收集
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红磷表面有被氧化生成的五氧化二磷,五氧化二磷可以溶于水,因此红磷在使用前应洗涤,A项正确;真空环境可以降低物质的熔、沸点,有利于将红磷转化为白磷,但是由于抽真空时不能将水气和氧气完全除去,还需要对装置外管进行加热,这时可以保证反应环境无水无氧,B项正确;若从a口通入冷凝水,则冷凝水无法充满整个冷凝管,冷凝效果不好,需要用b口通入,此时可以将冷凝水充满冷凝管,C项错误;白磷易被空气中的氧气氧化,因此在收集白磷时应将反应装置冷却,再在氮气氛围的条件下收集白磷,D项正确。
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2.(2024·T8联考)2,6-二溴吡啶是合成阿伐斯汀(抗组胺药)中间体,实验室制备过程如下:
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步骤1:在三颈烧瓶中加入2,6-二氯吡啶、冰乙酸,搅拌,溶解后,在110 ℃下,通入HBr。
步骤2:反应完毕,利用如图装置回收乙酸。
步骤3:冷却至室温,析出晶体,过滤。母液回收溶剂,冷却,析出晶体,过滤,合并两次晶体,空气干燥。
已知:乙酸、2,6-二氯吡啶、2,6-二溴吡啶的沸点依次为117.9 ℃、206 ℃、249 ℃。油浴温度为100~250 ℃;砂浴温度为220~350 ℃。
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下列叙述错误的是( )
A.步骤1中采用“油浴”加热三颈烧瓶
B.如图装置中毛细管起防暴沸和搅拌作用
C.接收瓶最先收集到2,6-二溴吡啶
D.实验中乙酸作溶剂,回收可循环利用
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步骤1反应温度为110 ℃,在油浴温度范围内,A项正确;通过调节“螺口夹”,微量空气进入烧瓶,产生的小气泡可起到防暴沸、搅拌等作用,B项正确;蒸馏时沸点最低的物质最先气化,接收瓶最先收集到乙酸,C项错误;步骤1中2,6-二氯吡啶溶于乙酸
(相似相溶),乙酸作溶剂,回收乙酸可循环利用,D项正确。
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3.NiS因为具有热胀冷缩的特性,在精密测量仪器中可掺杂NiS以抵消仪器的热胀冷缩。NiS在有水存在时能被氧气氧化成Ni(OH)S。将H2S通入稀硫酸酸化的NiSO4溶液中,过滤,制得NiS沉淀,装置如图所示:
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下列对实验的叙述错误的是( )
A.装置A在滴加浓盐酸前通入N2的目的是排除装置中的空气
B.装置B中盛放饱和食盐水以除去氯化氢
C.装置D中的洗涤液应用煮沸过的蒸馏水
D.装置D连接抽气泵可将装置C中的浑浊液吸入装置D中进行过滤
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装置A在滴加浓盐酸前通入N2的目的是排除装置中的空气,防止生成的硫化镍被氧化,A项正确;装置B中应盛放饱和硫氢化钠溶液以除去氯化氢,B项错误;装置D中的洗涤液应用煮沸过的蒸馏水,除去了水中溶解的氧气,防止硫化镍被氧化,C项正确;装置D连接抽气泵可将装置C中的浑浊液吸入装置D中进行过滤,以得到硫化镍,D项正确。
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表格型实验的设计与评价
赢在微点 化学 大二轮
命题角度2
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29
1.(2024·湖南卷)为达到下列实验目的,操作方法合理的是( )
选项 实验目的 操作方法
A 从含有I2的NaCl固体中提取I2 用CCl4溶解、萃取、分液
B 提纯实验室制备的乙酸乙酯 依次用NaOH溶液洗涤、水洗、分液、干燥
C 用NaOH标准溶液滴定未知浓度的CH3COOH溶液 用甲基橙作指示剂进行滴定
D 从明矾过饱和溶液中快速析出晶体 用玻璃棒摩擦烧杯内壁
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从含有I2的NaCl固体中提取I2,用CCl4溶解、萃取、分液后,I2仍然溶在四氯化碳中,没有提取出来,A项错误;乙酸乙酯在碱性条件下可以发生水解反应,故提纯乙酸乙酯不能用氢氧化钠溶液洗涤,B项错误;用NaOH标准溶液滴定未知浓度的CH3COOH溶液,反应到达终点时生成CH3COONa溶液显碱性,而甲基橙变色范围pH小于7,故不能用甲基橙作指示剂进行滴定,否则误差较大,应用酚酞作指示剂,C项错误;从明矾过饱和溶液中快速析出晶体,可以用玻璃棒摩擦烧杯内壁,在烧杯内壁产生微小的玻璃微晶来充当晶核,D项正确。
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2.(2024·河北卷)下列实验操作及现象能得出相应结论的是( )
选项 实验操作及现象 结论
A 还原铁粉与水蒸气反应生成的气体点燃后有爆鸣声 H2O具有还原性
B 待测液中滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀 待测液含有
C Mg(OH)2和Al(OH)3中均分别加入NaOH溶液和盐酸,Mg(OH)2只溶于盐酸,Al(OH)3都能溶 Mg(OH)2比Al(OH)3碱性强
D K2Cr2O7溶液中滴加NaOH溶液,溶液由橙色变为黄色 增大生成物的浓度,平衡向逆反应方向移动
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铁与水蒸气反应生成的气体是H2,该反应中H元素由+1价变成0价,被还原,体现了H2O的氧化性,A项错误;如果待测液中含有Ag+,
Ag+与Cl-反应也能产生白色沉淀,或者C、S也会与Ba2+产生白色沉淀,所以通过该实验不能得出待测液中含有的结论,
B项错误;Mg(OH)2溶液能与盐酸反应,不能与NaOH溶液反应,Al(OH)3与NaOH溶液和盐酸都能反应,说明Mg(OH)2的碱性比
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Al(OH)3的强,C项正确;K2Cr2O7溶液中存在平衡Cr2(橙色)+
H2O (黄色)+2H+,加入NaOH溶液后,OH-与H+反应,生成物浓度减小,使平衡正向移动,导致溶液由橙色变为黄色,题给结论错误,D项错误。
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3.(2024·贵州卷)根据下列实验操作及现象所推出的结论正确的是
( )
选项 实验操作及现象 结论
A 将Zn和ZnSO4溶液与Cu和CuSO4溶液组成双液原电池,连通后铜片上有固体沉积 原电池中Zn作正极,Cu作负极
B 向洁净试管中加入新制银氨溶液,滴入几滴乙醛,振荡,水浴加热,试管壁上出现银镜 乙醛有氧化性
C 向苯酚浊液中加入足量Na2CO3溶液,溶液由浑浊变澄清 苯酚的酸性比H2CO3强
D 向BaCl2溶液中先通入适量SO2,无明显现象,再加入稀硝酸,有白色沉淀生成 稀硝酸有氧化性
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将Zn和ZnSO4溶液与Cu和CuSO4溶液组成双液原电池,Zn活泼作负极,电极反应为Zn-2e-===Zn2+,Cu作正极,电极反应为Cu2++
2e-===Cu,连通后铜片上有固体沉积,A项错误;新制银氨溶液与乙醛反应,乙醛具有还原性被新制银氨溶液氧化,CH3CHO+
2[Ag(NH3)2]OH 2Ag↓+CH3COONH4+3NH3+H2O,试管壁上出现银镜,B项错误;向苯酚浊液中加入足量Na2CO3溶液,溶液由
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浑浊变澄清,说明苯酚与Na2CO3反应生成苯酚钠与NaHCO3,酸性:H2CO3>苯酚>HC,C项错误;向BaCl2溶液中先通入适量SO2,无明显现象,不能用弱酸制强酸,加入稀硝酸可以氧化SO2,
3SO2+2H2O+2N===3S+2NO↑+4H+,则S可以和Ba2+反应生成白色沉淀,D项正确。
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4.(2024·浙江1月选考)根据实验目的设计方案并进行实验,观察到相关现象,其中方案设计或结论不正确的是( )
选项 实验目的 方案设计 现象 结论
A 探究Cu和浓硝酸反应后溶液呈绿色的原因 将NO2通入下列溶液至饱和:
①浓硝酸
②Cu(NO3)2和HNO3混合溶液 ①无色
变黄色
②蓝色
变绿色 Cu和浓硝酸反应后溶液呈绿色的主要原因是溶有NO2
B 比较F-与SCN-结合Fe3+的能力 向等物质的量浓度的KF和KSCN混合溶液中滴加几滴FeCl3溶液,振荡 溶液颜
色无明
显变化 结合Fe3+的能力:
F->SCN-
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C 比较HF与H2SO3的酸性 分别测定等物质的量浓度的NH4F与SO3溶液的pH 前者
pH小 酸性:HF>H2SO3
D 探究温度对反应速率的影响 等体积、等物质的量浓度的Na2S2O3与H2SO4溶液在不同温度下反应 温度高
的溶液
中先出
现浑浊 温度升高,该反应速率加快
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Cu和浓硝酸反应后生成二氧化氮,探究其溶液呈绿色的原因可以采用对比实验,即将NO2分别通入①浓硝酸、②Cu(NO3)2和HNO3混合溶液至饱和,现象与原实验一致,可以说明Cu和浓硝酸反应后溶液呈绿色的主要原因是溶有NO2,A项正确;向等物质的量浓度的KF和KSCN混合溶液中滴加几滴FeCl3溶液,振荡,溶液颜色无明显变化,铁离子没有与SCN-结合而与F-结合,说明结合Fe3+
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的能力F->SCN-,B项正确;不应该分别测定等物质的量浓度的NH4F与SO3溶液的pH,因为铵根离子也要水解,且同浓度的NH4F与SO3的铵根离子浓度不等,不能比较,C项错误;探究温度对反应速率的影响,只保留温度一个变量,温度高的溶液中先出现浑浊,能说明温度升高,反应速率加快,D项正确。
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解答有关表格分析型实验题的思维模型
第一步:明确题干信息,掌握题目要求。
属于“因果关系型”“结论与操作相关型”“方法原理应用型”等的哪一类型。
第二步:认真阅读表格要素,明确表格各栏目信息。
(1)判断原理与现象或结论解释的关系。
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(2)判断“目的—仪器—试剂”的合理性。
(3)判断“仪器(或用品)”与“实验”的对应性。
(4)判断“分离、提纯方法”与“原理”的合理性等。
第三步:逐项判断,不遗漏任何信息。
多用排除法、特例法等。
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1.(2024·甘肃卷)下列实验操作、现象和结论相对应的是( )
选项 实验操作、现象 结论
A 用蓝色石蕊试纸检验某无色溶液,试纸变红 该溶液是酸溶液
B 用酒精灯灼烧织物产生类似烧焦羽毛的气味 该织物中含蛋白质
C 乙醇和浓硫酸加热,产生的气体使溴水褪色 该气体是乙烯
D 氯化镁溶液中滴入氢氧化钠溶液,生成沉淀 氢氧化钠的碱性比氢氧化镁强
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用蓝色石蕊试纸检验某无色溶液,试纸变红,该溶液显酸性,但不一定是酸溶液,也有可能是显酸性的盐溶液,A项不符合题意。动物纤维的主要成分是蛋白质,灼烧后有类似烧焦羽毛的味道,若用酒精灯灼烧织物产生类似烧焦羽毛的味道,说明该织物中含有动物纤维,含有蛋白质,B项符合题意。乙醇和浓硫酸加热会产生很多产物,如加热温度在170 ℃,主要产物为乙烯;如加热温度
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在140 ℃,主要产物为二乙醚;同时乙醇可在浓硫酸条件下脱水生成碳单质,继续和浓硫酸在加热条件下产生二氧化碳、二氧化硫等,其中的产物二氧化硫也能使溴水褪色,不能说明产生的气体就是乙烯,C项不符合题意。氯化镁溶液中滴入氢氧化钠溶液会发生复分解反应生成难溶的氢氧化镁,与氢氧化钠和氢氧化镁的碱性无关,不能由此得出氢氧化钠的碱性比氢氧化镁强,D项不符合题意。
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2.(2024·江苏卷)室温下,根据下列实验过程及现象,能验证相应实验结论的是( )
选项 实验过程及现象 实验结论
A 用0.1 mol·L-1 NaOH溶液分别中和等体积的0.1 mol·L-1 H2SO4溶液和0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液,H2SO4消耗的NaOH溶液多 酸性:H2SO4>CH3COOH
B 向2 mL 0.1 mol·L-1 Na2S溶液中滴加几滴溴水,振荡,产生淡黄色沉淀 氧化性:Br2>S
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C 向2 mL浓度均为0.1 mol·L-1的CaCl2和BaCl2混合溶液中滴加少量0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液,振荡,产生白色沉淀 溶度积常数:CaCO3>BaCO3
D 用pH试纸分别测定CH3COONa溶液和NaNO2溶液pH,CH3COONa溶液pH大 结合H+能力:CH3COO->
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H2SO4是二元酸,CH3COOH是一元酸,通过该实验无法说明H2SO4和CH3COOH酸性的强弱,A项错误;向2 mL 0.1 mol·L-1 Na2S溶液中滴加几滴溴水,振荡,产生淡黄色沉淀,说明发生反应S2-+Br2===2Br-+S↓,氧化剂的氧化性强于氧化产物,因此氧化性Br2>S,B项正确;CaCO3和BaCO3均为白色沉淀,无法通过现象确定沉淀种类,无法比较CaCO3和BaCO3溶度积常数的大小,C
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项错误;比较CH3COO-和结合H+能力,应在相同条件下测定相同浓度的CH3COONa溶液和NaNO2溶液的pH,但题中未明确指出两者浓度相等,D项错误。
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3.(2023·河北卷)由下列实验操作及现象,不能得出相应结论的是
( )
选项 实验操作及现象 结论
A Cl2通入淀粉-KI溶液中,溶液变蓝 氧化性:Cl2>I2
B CO2通入苯酚钠溶液中,溶液变浑浊 酸性:碳酸>苯酚
C SO2通入品红溶液中,溶液褪色 SO2具有氧化性
D NH3通入滴有酚酞溶液的水中,溶液变红 氨水显碱性
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试纸变蓝是因为Cl2和KI反应生成I2,反应的化学方程式为Cl2+2KI
===I2+2KCl,氧化性Cl2>I2,A项正确;CO2通入苯酚钠溶液中生成苯酚微溶物C6H5ONa+CO2+H2O===C6H5OH+NaHCO3,B项正确;
SO2通入品红溶液生成无色物质,不是因SO2氧化性褪色,C项错
误;NH3与水反应NH3+H2O NH3·H2O,溶液呈碱性,使酚酞变红,D项正确。
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4.(2023·新课标卷)根据实验操作及现象,下列结论中正确的是( )
选项 实验操作及现象 结论
A 常温下将铁片分别插入稀硝酸和浓硝酸中,前者产生无色气体,后者无明显现象 稀硝酸的氧化性比浓硝酸强
B 取一定量Na2SO3样品,溶解后加入BaCl2溶液,产生白色沉淀。加入浓硝酸,仍有沉淀 此样品中含有S
C 将银和AgNO3溶液与铜和Na2SO4溶液组成原电池。连通后银表面有银白色金属沉积,铜电极附近溶液逐渐变蓝 Cu的金属性比Ag强
D 向溴水中加入苯,振荡后静置,水层颜色变浅 溴与苯发生了加成反应
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常温下,铁片与浓硝酸会发生钝化,导致现象不明显,但稀硝酸与铁不发生钝化,会产生气泡,所以不能通过该实验现象比较浓硝酸和稀硝酸的氧化性强弱,A项错误;浓硝酸会氧化亚硫酸根离子生成硫酸根离子,仍然产生白色沉淀,所以不能通过该实验现象判断样品中含有硫酸根离子,B项错误;铜比银活泼,在形成原电池过程中作负极,发生氧化反应生成了铜离子,导致溶液变为蓝色,所以该实验可以比较铜和银的金属性强弱,C项正确;向溴水中加入苯,苯可将溴萃取到上层,使下层水层颜色变浅,不是溴与苯发生了加成反应,D项错误。
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本部分内容讲解结束
把握高考微点,实现素能提升,完成专题微练23
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