第11章 第3讲 性质、原理探究综合实验(课件PPT)-【金榜题名】2026年高考化学一轮总复习

第十一章　化学综合实验 第3讲　性质、原理探究综合实验 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 目录 contents Part 01 考点一 课时达标素养（五十六） Part 04 高考真题集训 Part 02 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 考点一　 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 高考真题集训 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 课时素 养达标 （五十六） 点击进入word 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 谢谢观看 第十一章 化学综合实验 高考总复习 化学 返回目录 高考目标定位　1.能根据不同情景、不同类型实验特点评价或设计解决问题的简单方案。2.建立解答探究类综合实验的思维模型。3.能正确选用实验装置，掌握控制实验条件的方法。4.能预测或描述实验现象、分析或处理实验数据、得出合理结论。 1．物质性质的探究 (1)根据物质性质设计实验方案 (2)根据物质的结构（或官能团）设计性质实验方案 (3)物质性质探究的考查角度 热分解产物的性质探究、判断 ①难溶性碳酸盐 eq \o(―――→,\s\up15(△))氧化物＋CO2； ②碳酸的酸式盐 eq \o(―――→,\s\up15(△))碳酸的正盐＋CO2＋H2O； ③铵盐 eq \o(―――→,\s\up15(△))NH3＋相应的酸（或酸性氧化物＋H2O）（NH4NO3除外）； ④硝酸盐 eq \o(―――→,\s\up15(△))金属（或金属氧化物、亚硝酸盐）＋氮氧化物（NO或NO2）＋O2； ⑤草酸晶体 eq \o(―――→,\s\up15(△))CO2＋CO＋H2O 物质氧化性、还原性的判断 如探究SO2具有还原性的方法是将气体通入酸性KMnO4溶液中，通过观察酸性KMnO4溶液是否褪色来说明；如探究Fe3+的氧化性强于I2时，可利用FeCl3与淀粉－KI溶液反应，通过溶液变蓝色来说明Fe3+的氧化性强于I2 验证同周期、同主族元素性质的递变规律 一般通过设计比较元素金属性、非金属性强弱的实验来完成。如通过比较Mg、Al与同浓度盐酸反应产生H2的快慢来说明Mg、Al的活泼性顺序 验证同周期、同主族元素性质的递变规律 一般通过设计比较元素金属性、非金属性强弱的实验来完成。如通过比较Mg、Al与同浓度盐酸反应产生H2的快慢来说明Mg、Al的活泼性顺序 钢铁发生电化学腐蚀的规律探究 可以通过控制钢铁是否与空气接触、所接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等设计实验，找出规律 2.反应原理的探究 化学反应原理的探究也是中学化学实验探究的一个重要内容，该类探究实验往往是通过改变影响反应的条件（如浓度、温度、压强、酸碱度等）和反应物的用量，分析反应产物的变化情况，进而确定反应的原理。解答该类试题的关键是从反应物、生成物、反应条件和实验现象四个方面，抓住变化、分析得出反应的规律和原理。 3．影响因素的探究 物质变化往往受到多个因素的影响，在研究化学反应与外界因素之间的关系时，对影响物质变化规律的因素或条件加以人为控制，使其他几个因素不变，集中研究其中一个因素的变化所产生的影响，以利于研究过程中，迅速寻找到物质变化的规律。 4．探究验证实验的注意事项 (1)在离子检验、气体成分检验的过程中，要严格掌握检验的先后顺序，防止各成分检验过程中的相互干扰。 (2)若有水蒸气生成，先检验水蒸气，再检验其他成分，如C和浓H2SO4的反应，产物有SO2、CO2和H2O(g)，通过实验可检验三种气体物质的存在，但SO2、CO2都要通过溶液进行检验，对检验H2O(g)有干扰。 (3)对于需要进行转化才能检验的成分，如CO的检验，要注意先检验CO中是否含有CO2，如果有CO2，应先除去CO2再对CO实施转化，最后再检验转化产物CO2，如HOOC—COOH eq \o(―――→,\s\up15(浓硫酸),\s\do15(△))CO2↑＋CO↑＋H2O↑中CO的检验。 (4)要重视试剂名称的描述，如有些试剂的准确描述为无水硫酸铜、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸、饱和NaHCO3溶液、NaOH溶液等。此外还应注意某些仪器的规格。 练一　物质性质的探究 1．二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色易溶于水的气体，具有强氧化性，是国际上公认为安全、无毒的绿色消毒剂。某化学学习小组制备ClO2并进行性质探究，实验装置如下： 回答下列问题： (1)加入药品前，需对整套装置进行　　　　检验。 (2)图中装有Na2SO3固体的仪器名称为　　　　　　　　　　。 (3)装置②用于制备ClO2，同时还生成一种酸式盐，该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。 (4)实验开始后装置③中的溶液变红，已知ClO2在该反应中的还原产物为Cl－，则该过程中的氧化还原反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　。 (5)装置④用于吸收尾气，反应可得NaClO2溶液，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为　　　　。 (6)由上述反应可知ClO2、KClO3、Fe3+氧化性由强到弱的顺序为　　　　。 答案　气密性　圆底烧瓶　SO2＋H2SO4＋2KClO3===2KHSO4＋2ClO2　5Fe2+＋ClO2＋4H＋===5Fe3+＋Cl－＋2H2O　2∶1　KClO3、ClO2、Fe3+ 解析　(1)对于气体制备及性质实验，在加入药品前需进行气密性检验。(2)图中装有Na2SO3固体的仪器名称为圆底烧瓶。(3)装置②反应中，反应物有SO2、H2SO4和KClO3，生成物有ClO2，生成的酸式盐为KHSO4，故该反应的化学方程式为SO2＋H2SO4＋2KClO3===2KHSO4＋2ClO2。(4)装置③中的溶液变红，说明ClO2将Fe2+氧化为Fe3+，又知ClO2在该反应中的还原产物为Cl－，故该反应的离子方程式为5Fe2+＋ClO2＋4H＋===5Fe3+＋Cl－＋2H2O。(5)装置④用于吸收尾气，反应可得NaClO2溶液，故化合价的变化情况是Cl元素由＋4价降到＋3价，做氧化剂，H2O2中的O元素化合价由－1价升高到0价，做还原剂，根据电子得失守恒可知，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2∶1。(6)由(3)中的反应可知氧化性KClO3比ClO2强， 由(4)中的反应可知氧化性ClO2比Fe3+强，故氧化性由强到弱的顺序为KClO3、ClO2、Fe3+。 2．某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱的，按下图装置进行试验（夹持仪器已略去）。实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。 可选药品：浓硝酸、3 mo/L 稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳。 已知：氢氧化钠溶液不与NO反应，能与NO2反应2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O。 (1)实验应避免有害气体排放到空气中，装置③、④、⑥中盛放的药品依次是　　　　。 (2)滴加浓硝酸之前的操作是检查装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后　　　　　　　　。 (3)装置①中发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　。 (4)装置②的作用是　　　　　　， 发生反应的化学方程式是_____。 (5)该小组得出的结论依据的试验现象是　　　　　　　　　　。 (6)试验结束后，同学们发现装置①中溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别涉及了以下4个试验来判断两种看法是否正确，这些方案中可行的是　　　　　（填序号字母，多选不给分）。 a）加热该绿色溶液，观察颜色变化 b）加水稀释绿色溶液，观察颜色变化 答案　3 mol/L稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液　通入CO2一段时间，关闭弹簧夹，将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内　Cu＋4HNO3（浓）===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O　将NO2转化为NO　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO　装置③中液面上方气体仍为无色，装置④中液面上方气体由无色变为红棕色　a 解析　要验证浓硝酸可以将NO氧化成NO2，而稀硝酸不可以。装置①为铜和浓硝酸反应生成NO2的装置，经②与水发生反应生成NO，再分别通过浓硝酸和稀硝酸，进行验证试验；由于氮氧化物均为有毒物质，所以均需要尾气处理。(1)氮氧化物均为有毒气体，均需要尾气处理，根据已知，NO不能被NaOH吸收，而NO2可以，则装置⑥为NaOH吸收NO2的装置，则④中盛放的为浓硝酸，将NO氧化成NO2，装置③中为稀硝酸，不能将NO氧化，而NO不溶于水，排水法收集。答案为：3 mol/L稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液；(2)由于装置中残存的空气能氧化NO而对实验产生干扰，所以滴加浓HNO3之前需要通入一段时间CO2赶走装置中的空气，同时也需将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内防止反应产生的NO气体逸出；(3)Cu与浓HNO3反应生成Cu(NO3)2、NO2、H2O，方程式为：Cu＋4HNO3（浓）===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O； (4)装置①为铜和浓硝酸反应生成NO2的装置，经②与水发生反应生成NO。所欲装置②中盛放H2O，使NO2与H2O反应生成NO，方程式为：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。(5)NO通过稀HNO3溶液后，若无红棕色NO2产生，说明稀HNO3不能氧化NO，所以盛放稀HNO3装置的液面上方没有颜色变化即可说明之。装置④中盛放的是浓HNO3，若浓HNO3能氧化NO则装置④液面的上方会产生红棕色气体；答案为装置③中液面上方气体仍为无色，装置④中液面上方气体由无色变为红棕色；(6)要证明是Cu(NO3)2浓度过低或是溶解了NO2导致装置①中溶液呈绿色，一是可设计将溶解的NO2赶走（a方案）再观察颜色变化；答案为a。①②③④⑤⑥。 【题后归纳】　探究物质性质的基本方法和程序 练二　反应原理探究 3．（2025·北京一模）某研究小组探究Fe3+盐溶液与Cu的反应，进行了如下实验。 实验装置 序号 试剂a 实验现象 Ⅰ 0.25 mol·L-1Fe2(SO4)3溶液 溶液逐渐变为蓝色。2天后，Cu片有较大量剩余，溶液仍为蓝色。 Ⅱ 0.5 mol·L-1FeCl3溶液 溶液逐渐变为蓝绿色，铜片表面覆盖有白色固体（经检验为CuCl）。2天后，白色固体消失，Cu片无剩余，溶液中产生大量红褐色沉淀。 Ⅲ 0.5 mol·L-1 Fe(NO3)3溶液 溶液逐渐变为绿色，实验过程中未见气泡产生。 2天后，Cu片少量剩余，溶液中产生大量红褐色沉淀。 资料：ⅰ.CuCl、CuSCN是难溶于水的白色固体； ⅱ.Fe2+＋NO⥫⥬[Fe(NO)]2+ （棕色）。 (1)用化学用语解释Fe3+盐溶液显酸性的原因________________。 (2)实验Ⅰ中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　。 (3)小组同学取2 mL实验I中反应2天后的溶液于试管中，加入2滴1 mol·L-1 KSCN溶液，观察到溶液迅速变红，产生大量白色沉淀。 甲同学猜想Fe2+可能在该条件下被Cu2+氧化了。 ①用离子方程式表示甲同学的猜想　　　　　　　　　　　。 ②甲同学通过实验证实了其猜想，实验方案是　　　　　　　　　。 (4)对比实验Ⅰ和实验Ⅱ，小组同学推测Cl－可以催化Fe3+与Cu反应。其理由是　　　　　　　　　　　　　　　　 　。 (5)实验Ⅱ中产生大量红褐色沉淀的原因是_________________。 (6)实验Ⅲ所得溶液的颜色不是蓝色，小组同学猜测反应中生成了[Fe(NO)]2+，设计并实施了以下实验，验证了其猜想。 步骤 实验操作 实验现象 ① 向盛有2 g金属Cu片的烧杯中加入试剂X 2天后溶液颜色无明显变化，铜片表面有细小气泡附着 ② 继续加入少量FeSO4固体 溶液迅速变为浅棕色 试剂X是　　　　 　。 综合以上实验，Fe3+盐溶液与Cu反应的多样性与阴离子种类、生成物存在形式等有关。 答案　(1)Fe 3+＋3H2O⥫⥬Fe(OH)3＋3H＋ (2)2Fe3+＋Cu===Cu2+＋2Fe2+ (3)Fe2+＋Cu2+＋SCN－===Fe3+＋CuSCN↓　向2 mL 0.5 mol/L FeSO4和0.25 mol/L CuSO4的混合溶液中，加入2滴1 mol·L-1 KSCN溶液，观察实验现象 (4)产生白色固体：Cu＋Fe3+＋Cl－===CuCl↓＋Fe2+；白色固体消失：CuCl＋Fe3+===Fe2+＋Cu2+＋Cl－；总反应：2Fe3+＋Cu===Cu2+＋2Fe2+。从现象上看，实验Ⅱ反应更快 (5)4Fe2+＋O2＋4H＋===4Fe3+＋2H2O，c(OH－)、c(Fe3+)增大，形成Fe(OH)3沉淀 (6)20 mL NaNO3与HNO3的混合溶液[pH约为1.3、c（NO eq \o\al(－,3)）＝1.5 mol/L] 解析　本题为实验探究题，探究Cu与Fe3+的反应机理和反应条件，根据题干信息，ⅰ.CuCl、CuSCN是难溶于水的白色固体； ⅱ.Fe2+＋NO⥫⥬[Fe(NO)]2+ （棕色），结合各实验步骤和控制变量原则进行解题。(1)FeCl3是强酸弱碱盐，Fe3+水解导致溶液呈酸性，水解离子方程式为Fe3+ ＋3H2O⥫⥬Fe(OH)3＋3H＋，故答案为： Fe3+＋3H2O⥫⥬Fe(OH)3＋3H＋；(2)由题干信息可知，向0.25 mol·L-1Fe2(SO4)3溶液中加入Cu，观察到溶液逐渐变为蓝色。2天后，Cu片有较大量剩余，溶液仍为蓝色，故实验I中发生反应的离子方程式为2Fe3+＋Cu===Cu2+＋2Fe2+，故答案为：2Fe3+＋Cu===Cu2+＋2Fe2+；(3)①由题干信息可知，实验Ⅰ中反应2天后的溶液为FeSO4和CuSO4溶液，CuSCN是难溶于水的白色固体，加入2滴1 mol·L-1 KSCN溶液，观察到溶液迅速变红，产生大量白色沉淀，故可推测Fe2+可能在该条件下被Cu2+氧化，该转化的离子方程式为：Fe2+＋Cu2+＋SCN－===Fe3+＋CuSCN↓； ②甲同学通过实验证实了其猜想，实验方案是向2 mL 0.5 mol/L FeSO4和0.25 mol/L CuSO4的混合溶液中，加入2滴1 mol·L-1 KSCN溶液，观察实验现象，故答案为：向2 mL 0.5 mol/L FeSO4和0.25 mol/L CuSO4的混合溶液中，加入2滴1 mol·L-1 KSCN溶液，观察实验现象；(4)对比实验I和实验Ⅱ的实验现象，产生白色固体：Cu＋Fe3+＋Cl－===CuCl↓＋Fe2+；白色固体消失：CuCl＋Fe3+===Fe2+＋Cu2+＋Cl－；总反应：2Fe3+＋Cu===Cu2+＋2Fe2+，从现象上看，实验Ⅱ反应更快，故可推测Cl－可以催化Fe3+与Cu反应，故答案为：产生白色固体：Cu＋Fe3+＋Cl－===CuCl↓＋Fe2+；白色固体消失：CuCl＋Fe3+===Fe2+＋Cu2+＋Cl－；总反应：2Fe3+＋Cu===Cu2+＋2Fe2+。从现象上看，实验Ⅱ反应更快；(5)已知空气中的O2在酸性和碱性条件下均能氧化Fe2+，本实验反应原理为：4Fe2+＋O2＋4H＋===4Fe3+＋2H2O，从而导致溶液中OH－和Fe3+浓度增大，生成红褐色沉淀Fe(OH)3，故答案为：4Fe2+＋O2＋4H＋===4Fe3+ ＋2H2O，c(OH－)、c(Fe3+)增大，形成Fe(OH)3沉淀；(6)题干实验Ⅲ中加入的试剂为20 mL 0.5 mol/L Fe(NO3)3，pH约为1.3的溶液，为避免铁离子干扰实验，根据控制变量的原则可知，试剂X是20 mL NaNO3与HNO3的混合溶液[pH约为1.3、c（NO eq \o\al(－,3)）＝1.5 mol/L]，故答案为：20 mL NaNO3与HNO3的混合溶液[pH约为1.3、c（NO eq \o\al(－,3)）＝1.5 mol/L]。 【题后归纳】　寻求反应机理类探究性实验解题流程 1．（2024·湖北高考）学习小组为探究Co2+、Co3+能否催化H2O2的分解及相关性质，室温下进行了实验Ⅰ～Ⅳ。 实验Ⅰ 实验Ⅱ 实验Ⅲ 无明显变化 溶液变为红色，伴有气泡产生 溶液变为墨绿色，并持续产生能使带火星木条复燃的气体 已知：[Co(H2O)6]2+为粉红色、[Co(H2O)6]3+为蓝色、[Co(CO3)2]2-为红色、[Co(CO3)3]3-为墨绿色。 回答下列问题： (1)配制1.00mol·L-1的CoSO4溶液，需要用到下列仪器中的　　　　（填标号）。 a． INCLUDEPICTURE "C168.TIF" 　　　　　　　b． c． d． (2)实验Ⅰ表明[Co(H2O)6]2+　　　　（填“能”或“不能”）催化H2O2的分解。实验Ⅱ中HCO eq \o\al(－,3)大大过量的原因是　　　　　　　　　　　　　　　。实验Ⅲ初步表明[Co(CO3)3]3-能催化H2O2的分解，写出H2O2在实验Ⅲ中所发生反应的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　。 (3)实验Ⅰ表明，反应2[Co(H2O)6]2+＋H2O2＋2H＋⥫⥬2[Co(H2O)6]3+＋2H2O难以正向进行，利用化学平衡移动原理，分析Co3+、Co2+分别与CO eq \o\al(2-,3)配位后，正向反应能够进行的原因___________________。 实验Ⅳ： (4)实验Ⅳ中，A到B溶液变为蓝色，并产生气体；B到C溶液变为粉红色，并产生气体。从A到C所产生的气体的分子式分别为　　　　　、　　　　　　。 答案　(1)bc　(2)①不能　②HCO eq \o\al(－,3)与Co2+按物质的量之比4∶1发生反应4HCO eq \o\al(－,3)＋Co2+===[Co(CO3)2]2-＋2CO2↑＋2H2O，实验中HCO eq \o\al(－,3)与Co2+的物质的量之比为32∶3　③2Co2+＋10HCO eq \o\al(－,3)＋H2O2===2[Co(CO3)3]3-＋6H2O＋4CO2↑　④2H2O2 eq \o(=====,\s\up15([Co(CO3)3]3-))2H2O2＋O2↑　(3)实验Ⅲ的现象表明，Co3+、Co2+分别与CO eq \o\al(2-,3)配位时，[Co(H2O)6]3+更易与CO eq \o\al(2-,3)反应生成[Co(CO3)3]3-（该反应为快反应），导致[Co(H2O)6]2+几乎不能转化为[Co(CO3)2]2-，这样使得[Co(H2O)6]3+的浓度减小的幅度远远大于[Co(H2O)6]2+减小的幅度，根据化学平衡移动原理，减小生成物浓度能使化学平衡向正反应方向移动，因此，上述反应能够正向进行　(4)①CO2　②O2 解析　本题探究Co2+、Co3+能否催化H2O2的分解及相关性质。实验Ⅰ中无明显变化，证明 [Co(H2O)6]2+不能催化H2O2的分解；实验Ⅱ中溶液变为红色，证明[Co(H2O)6]2+易转化为[Co(CO3)2]2-；实验Ⅲ中溶液变为墨绿色，说明[Co(H2O)6]3+更易与CO eq \o\al(2-,3)反应生成[Co(CO3)3]3-，并且初步证明[Co(H2O)6]2+在HCO eq \o\al(－,3)的作用下易被H2O2氧化为[Co(CO3)3]3-；实验Ⅳ中溶液先变蓝后变红，并且前后均有气体生成，证明在酸性条件下，[Co(CO3)3]3-易转化为[Co(H2O)6]3+，[Co(H2O)6]3+氧化性强，可以把H2O氧化为O2。(1)配制1.00 mol·L-1的CoSO4溶液，需要用到容量瓶、胶头滴管等等，因此选bc。(2)CoSO4溶液中存在大量的[Co(H2O)6]2+，向其中加入30%的H2O2后无明显变化，因此，实验Ⅰ表明[Co(H2O)6]2+不能催化H2O2的分解。实验Ⅱ中 发生反应的离子方程式为4HCO eq \o\al(－,3)＋Co2+===[Co(CO3)2]2-＋2CO2↑＋2H2O，实验中HCO eq \o\al(－,3)与Co2+的物质的量之比为32∶3，因此，HCO eq \o\al(－,3)大大过量的原因是：HCO eq \o\al(－,3)与Co2+按物质的量之比4∶1发生反应4HCO eq \o\al(－,3)＋Co2+===[Co(CO3)2]2-＋2CO2↑＋2H2O，实验中HCO eq \o\al(－,3)与Co2+的物质的量之比为32∶3。实验Ⅲ的实验现象表明在H2O2的作用下Co2+能与HCO eq \o\al(－,3)反应生成[Co(CO3)3]3-，然后[Co(CO3)3]3-能催化H2O2的分解，因此，H2O2在实验Ⅲ中所发生反应的离子方程式为2Co2+＋10HCO eq \o\al(－,3)＋H2O2===2[Co(CO3)3]3-＋6H2O＋4CO2↑、2H2O2 eq \o(=====,\s\up7([Co(CO3)3]3-))2H2O2＋O2↑。(3)实验Ⅰ表明，反应2[Co(H2O)6]2+＋H2O2＋2H＋⥫⥬2[Co(H2O)6]3+＋ 应2[Co(H2O)6]2+＋H2O2＋2H＋⥫⥬2[Co(H2O)6]3+＋2H2O难以正向进行。实验Ⅲ的现象表明，Co3+、Co2+分别与CO eq \o\al(2-,3)配位时，[Co(H2O)6]3+更易与CO eq \o\al(2-,3)反应生成[Co(CO3)3]3-（该反应为快反应），导致[Co(H2O)6]2+几乎不能转化为[Co(CO3)2]2-，这样使得[Co(H2O)6]3+的浓度减小的幅度远远大于[Co(H2O)6]2+减小的幅度，根据化学平衡移动原理，减小生成物浓度能使化学平衡向正反应方向移动，因此，上述反应能够正向进行。(4)实验Ⅳ中，A到B溶液变为蓝色，并产生气体，说明发生了[Co(CO3)3]3-＋6H＋＋3H2O===[Co(H2O)6]3+＋3CO2↑；B到C溶液变为粉红色，并产生气体，说明发生了4[Co(H2O)6]3+＋2H2O===4[Co(H2O)6]2+＋O2↑＋4H＋，因此从A到C所产生的气体的分子式分别为CO2和O2。 2．（2024·北京高考）某小组同学向pH＝1的0.5 mol·L-1的FeCl3溶液中分别加入过量的Cu粉、Zn粉和Mg粉，探究溶液中氧化剂的微粒及其还原产物。 (1)理论分析 依据金属活动性顺序，Cu、Zn、Mg中可将Fe3+还原为Fe的金属是　　　　。 (2)实验验证 实验 金属 操作、现象及产物 Ⅰ 过量Cu 一段时间后，溶液逐渐变为蓝绿色，固体中未检测到Fe单质 Ⅱ 过量Zn 一段时间后有气泡产生，反应缓慢，pH逐渐增大，产生了大量红褐色沉淀后，无气泡冒出，此时溶液pH为3～4，取出固体，固体中未检测到Fe单质 Ⅲ 过量Mg 有大量气泡产生，反应剧烈，pH逐渐增大，产生了大量红褐色沉淀后，持续产生大量气泡，当溶液pH为3～4时，取出固体，固体中检测到Fe单质 ①分别取实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中的少量溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，证明都有Fe2+生成，依据的现象是　　　　。 ②实验Ⅱ、Ⅲ都有红褐色沉淀生成，用平衡移动原理解释原因　　　　　　　　　　　　。 ③对实验Ⅱ未检测到Fe单质进行分析及探究。 ⅰ.a.甲认为实验Ⅱ中，当Fe3+、H＋浓度较大时，即使Zn与Fe2+反应置换出少量Fe，Fe也会被Fe3+、H＋消耗。写出Fe与Fe3+、H＋反应的离子方程式　　　　　　　　　　　　　　。 b．乙认为在pH为3～4的溶液中即便生成Fe也会被H＋消耗。设计实验　　　　（填实验操作和现象）。 证实了此条件下可忽略H＋对Fe的消耗。 c．丙认为产生的红褐色沉淀包裹在Zn粉上，阻碍了Zn与Fe2+的反应。实验证实了Zn粉被包裹。 ⅱ.查阅资料：0.5 mol·L-1 Fe3+开始沉淀的pH约为1.2，完全沉淀的pH约为3。 结合a、b和c，重新做实验Ⅱ，当溶液pH为3～4时，不取出固体，向固－液混合物中持续加入盐酸，控制pH<1.2，　　　　 （填实验操作和现象），待pH为3～4时，取出固体，固体中检测到Fe单质。 (3)对比实验Ⅱ和Ⅲ，解释实验Ⅲ的固体中检测到Fe单质的原因　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案　(1)Mg、Zn　(2)①产生蓝色沉淀　②Fe3+水解方程式为Fe3+＋3H2O⥫⥬Fe(OH)3＋3H＋，加入的Mg或Zn会消耗H＋，促进Fe3+水解平衡正向移动，使其转化为Fe(OH)3沉淀　 ③2Fe3+＋2Fe＋2H＋===4Fe2+＋H2↑或2Fe3+＋Fe===3Fe2+、2H＋＋Fe===Fe2+＋H2↑　④向pH为3～4的稀盐酸中加铁粉，一段时间后取出少量溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，不产生蓝色沉淀　⑤加入几滴KSCN溶液，待溶液红色消失后，停止加入盐酸　(3)加入镁粉后产生大量气泡，使镁粉不容易被Fe(OH)3沉淀包裹 解析　实验Ⅰ中，加入过量的Cu，Cu与Fe3+发生反应2Fe3+＋Cu===Cu2+＋2Fe2+，一段时间后，溶液逐渐变为蓝绿色，固体中未检测到Fe单质；实验Ⅱ中，加入过量的Zn，发生反应Zn＋2H＋===Zn2+＋H2↑，有气泡产生，pH逐渐增大，使得Fe3+转化为红褐色沉淀Fe(OH)3，固体中未检测到Fe单质，原因可能是Fe3+的干扰以及Fe(OH)3沉淀对锌粉的包裹；实验Ⅲ中，加入过量Mg，发生反应Mg＋2H＋===Mg2+＋H2↑，由于Mg很活泼，该反应非常剧烈，pH逐渐增大，产生了大量红褐色沉淀后，持续产生大量气泡，当溶液pH为3～4时，取出固体，固体中检测到Fe单质，对比实验Ⅱ和Ⅲ，加入镁粉后产生大量气泡，使镁粉不容易被Fe(OH)3沉淀包裹，实验Ⅲ的固体中检测到Fe单质。 (1)在金属活动性顺序表中，Mg、Zn排在Fe之前，Cu排在Fe之后，因此Mg、Zn可将Fe3+还原为Fe； (2)①Fe2+与K3[Fe(CN)6]会生成蓝色的KFe[Fe(CN)6]沉淀；②Fe3+水解方程式为Fe3+＋3H2O⥫⥬Fe(OH)3＋3H＋，加入的Mg或Zn会消耗H＋，促进Fe3+水解平衡正向移动，使其转化为Fe(OH)3沉淀；③ⅰ.a.Fe与Fe3+、H＋反应的离子方程式为：2Fe3+＋2Fe＋2H＋===4Fe2+＋H2↑或2Fe3+＋Fe===3Fe2+、2H＋＋Fe===Fe2+＋H2↑；b.要证实在pH为3～4的溶液中可忽略H＋对Fe的消耗，可向pH为3～4的稀盐酸中加铁粉，一段时间后取出少量溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，不产生蓝色沉淀，即说明此条件下Fe未与H＋反应生成Fe2+；ⅱ.结合a，b和c可 知，实验Ⅱ未检测到Fe单质的原因可能是Fe3+的干扰以及Fe(OH)3沉淀对锌粉的包裹，因此可控制反应条件，在未生成Fe(OH)3沉淀时将Fe3+还原，即可排除两个干扰因素，具体操作为：重新做实验Ⅱ，当溶液pH为3～4时，不取出固体，向固－液混合物中持续加入盐酸，控制pH<1.2，加入几滴KSCN溶液，待溶液红色消失后，停止加入盐酸，待pH为3～4时，取出固体，固体中检测到Fe单质；(3)对比实验Ⅱ和Ⅲ，加入镁粉后产生大量气泡，使镁粉不容易被Fe(OH)3沉淀包裹，实验Ⅲ的固体中检测到Fe单质。 $$