内容正文:
专题07 实验综合题
考点
五年考情(2021-2025)
命题趋势
考点01 物质性质及实验现象
(5年3考)
2025·广东卷、2024·广东卷、2022·广东卷
以物质的制备、物质性质或化学原理的探究所用到的仪器、装置或物质制备工艺流程图的形式,重点考查实验仪器的识别、使用;实验过程的原理分析、实验现象、操作目的描述;制备物质的分离提纯与含量测定有关的必备知识以及实验方案的设计与评价能力。实验题的综合性以及实验原理的分析都能很好地体现“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”三个维度的学科素养水平。其中各考点的考频:实验方案的设计与评价能力(每年必考)>酸碱中和滴定及其迁移应用>物质性质及实验现象>制备物质的分离提纯与含量测定,实验方案的设计与评价能力难度较大,得分率低,对学生综合能力及学科素养要求高,在今后的备考中,需要建立系统性思维,比如怎样从“会做单一实验”提升到“能解决陌生实验情境”,同时熟悉教材中的经典实验的细节如基础操作、仪器使用、异常现象分析等。
考点02 酸碱中和滴定及其迁移应用
(5年4考)
2025·广东卷、2024·广东卷、2023·广东卷、2022·广东卷
考点03 实验方案的设计与评价能力
(5年5考)
2025·广东卷、2024·广东卷、2023·广东卷、2022·广东卷、2021·广东卷
考点04 制备物质的分离提纯与含量测定
(5年1考)
2021·广东卷
考点01 物质性质及实验现象
1.(2025·广东卷)酸及盐在生活生产中应用广泛。
(1)甲苯氧化可生成苯甲酸。向盛有2mL甲苯的试管中,加入几滴酸性溶液,振荡,观察到体系颜色 。
(2)某苯甲酸粗品含少量泥沙和氯化钠。用重结晶法提纯该粗品过程中,需要的操作及其顺序为:加热溶解、 (填下列操作编号)。
【答案】(1)由紫色变为无色
(2)da
【解析】(1)酸性KMnO4溶液具有强氧化性,可以将甲苯氧化生成苯甲酸,故向盛有2mL甲苯的试管中,加入几滴酸性KMnO4溶液,振荡,观察到体系颜色由紫色变为无色。
(2)重结晶法提纯苯甲酸的方法为,加热溶解、趁热过滤、冷却结晶,故操作编号为da
考点02 酸碱中和滴定及其迁移应用
2.(2025·广东卷)酸及盐在生活生产中应用广泛。
(3)兴趣小组测定常温下苯甲酸饱和溶液的浓度和苯甲酸的,实验如下:取50.00mL苯甲酸饱和溶液,用溶液滴定,用pH计测得体系的pH随滴入溶液体积V变化的曲线如图。据图可得:
① 。
②苯甲酸的 (列出算式,水的电离可忽略)。
【答案】(3)
【解析】(3)①由图像可知,当加入14mLNaOH溶液时,苯甲酸被完全中和,则可得苯甲酸饱和溶液的浓度;
②由图像可知,苯甲酸饱和溶液的pH为2.89,说明苯甲酸饱和溶液中的,则苯甲酸的
考点03 实验方案的设计与评价能力
3.(2025·广东卷)酸及盐在生活生产中应用广泛。
(4)该小组继续探究取代基对芳香酸酸性的影响。
①知识回顾 羧酸酸性可用衡量。下列羧酸的变化顺序为:。随着卤原子电负性 ,羧基中的羟基 增大,酸性增强。
②提出假设 甲同学根据①中规律推测下列芳香酸的酸性强弱顺序为:
③验证假设 甲同学测得常温下三种酸的饱和溶液的pH大小顺序为Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ,据此推断假设成立。但乙同学认为该推断依据不足,不能用所测得的pH直接判断大小顺序,因为 。
乙同学用(3)中方法测定了上述三种酸的,其顺序为Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ。
④实验小结 假设不成立,芳香环上取代基效应较复杂,①中规律不可随意推广。
(5)该小组尝试测弱酸HClO的。
①丙同学认为不宜按照(3)中方法进行实验,其原因之一是次氯酸易分解。该分解反应的离子方程式为 。
②小组讨论后,选用0.100mol/LNaClO溶液(含少量NaCl)进行实验,以获得HClO的。简述该方案 (包括所用仪器及数据处理思路)。
③教师指导:设计实验方案时,需要根据物质性质,具体问题具体分析。
【答案】(4)增大 极性 常温下三种酸的饱和溶液的浓度不同
(5) 实验方法:取适量0.100mol/LNaClO溶液放入烧杯中,用pH计测得体系在25℃下的pH,记录数据;
数据处理思路:由于NaClO溶液中存在ClO-的水解,故根据0.100mol/LNaClO溶液在25℃下的pH可求得ClO-的水解平衡常数,再利用公式求出HClO的Ka。
【解析】
(4)①羧酸酸性的强弱取决于羧基中O-H键的极性大小,极性越大,酸性越强,卤素原子的电负性越大,吸电子能力越强,使得羧基中O-H键的极性越大,酸性越强;
③由于常温下三种酸的饱和溶液的浓度不同,所以该推断依据不足。
(5)①次氯酸在光照条件下易分解为HCl和O2,其分解反应的离子方程式为;
②实验方法:取适量0.100mol/LNaClO溶液放入烧杯中,用pH计测得体系在25℃下的pH,记录数据;
数据处理思路:由于NaClO溶液中存在ClO-的水解,故根据0.100mol/LNaClO溶液在25℃下的pH可求得ClO-的水解平衡常数,再利用公式求出HClO的Ka。
4.(2021·广东卷)含氯物质在生产生活中有重要作用。1774年,舍勒在研究软锰矿(主要成分是)的过程中,将它与浓盐酸混合加热,产生了一种黄绿色气体。1810年,戴维确认这是一种新元素组成的单质,并命名为chlorine(中文命名“氯气”)。
(4)某合作学习小组进行以下实验探究。
①实验任务。通过测定溶液电导率,探究温度对溶解度的影响。
②查阅资料。电导率是表征电解质溶液导电能力的物理量。温度一定时,强电解质稀溶液的电导率随溶液中离子浓度的增大而增大;离子浓度一定时,稀溶液电导率随温度的升高而增大。25℃时,。
③提出猜想。
猜想a:较高温度的饱和溶液的电导率较大。
猜想b:在水中的溶解度。
④设计实验、验证猜想。取试样Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(不同温度下配制的饱和溶液),在设定的测试温度下,进行表中实验1~3,记录数据。
实验序号
试样
测试温度/℃
电导率/
1
Ⅰ:25℃的饱和溶液
25
2
Ⅱ:35℃的饱和溶液
35
3
Ⅲ:45℃的饱和溶液
45
⑤数据分析、交流讨论。25℃的饱和溶液中,_______。
实验结果为。小组同学认为,此结果可以证明③中的猜想成立,但不足以证明猜想成立。结合②中信息,猜想不足以成立的理由有_______。
⑥优化实验。小组同学为进一步验证猜想,在实验1~3的基础上完善方案,进行实验4和5。请在答题卡上完成表中内容。
实验序号
试样
测试温度/℃
电导率/
4
Ⅰ
_______
5
_______
_______
⑦实验总结。根据实验1~5的结果,并结合②中信息,小组同学认为猜想也成立。猜想成立的判断依据是_______。
【答案】 1.3410-5 测试温度不同,根据电导率结果无法判断不同温度下饱和溶液的溶解度 45℃ II 45℃ A3>B2>B1
【解析】
(4)⑤25℃时,,根据沉淀溶解平衡可知,饱和的溶液中,所以有==1.3410-5;
实验1~3中,不同的饱和溶液浓度不同且测试温度不同,根据资料显示离子浓度一定时,稀溶液电导率随温度的升高而增大,所以根据实验1~3无法判断温度较高的饱和溶液离子浓度大,进而不能得出溶解度关系,故答案为:1.3410-5;测试温度不同,根据电导率结果无法判断不同温度下饱和溶液的溶解度;
⑥如果要判断AgCl在水中的溶解度随温度的变化情况,可以设计不相同温度下的饱和溶液在相同温度下测试,如果温度较高下的饱和溶液电导率比温度较低的饱和溶液电导率高,则可以得出温度升高饱和溶液中离子浓度高。所以可以设计试样Ⅰ在45℃下测试与实验3比较;设计试样II在45℃下测试与实验3比较。故答案为:45℃;II;45℃;
⑦猜想成立的判断依据是A3>B2>B1,故答案为:A3>B2>B1。
考点04 制备物质的分离提纯与含量测定
5.(2021·广东卷)含氯物质在生产生活中有重要作用。1774年,舍勒在研究软锰矿(主要成分是)的过程中,将它与浓盐酸混合加热,产生了一种黄绿色气体。1810年,戴维确认这是一种新元素组成的单质,并命名为chlorine(中文命名“氯气”)。
(1)实验室沿用舍勒的方法制取的化学方程式为_______。
(2)实验室制取干燥时,净化与收集所需装置的接口连接顺序为_______。
(3)某氯水久置后不能使品红溶液褪色,可推测氯水中_______已分解。检验此久置氯水中存在的操作及现象是_______。
【答案】MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O c-d-b-a-e HClO 向溶液中加入过量稀硝酸,防止溶液中含有C、HC等,再加入少量AgNO3溶液,若有白色沉淀生成,则证明原溶液中含有Cl- 【解析】
(1)实验室通常采用浓盐酸和MnO2制取,化学方程式为:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,故答案为:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O;
(2)根据化学方程式可知,制取的氯气中混有氯化氢、水蒸气,氯气有毒,必须进行尾气处理,因此使用饱和食盐水吸收氯化氢气体,浓硫酸除去水蒸气,最后用NaOH溶液吸收尾气,因此接口连接顺序为c-d-b-a-e,故答案为:c-d-b-a-e;
(3)久置后不能使品红溶液褪色,说明HClO已分解;检验的方法为向溶液中加入过量稀硝酸,防止溶液中含有C、HC等,再加入少量AgNO3溶液,若有白色沉淀生成,则证明原溶液中含有Cl-,故答案为:HClO;向溶液中加入过量稀硝酸,防止溶液中含有C、HC等,再加入少量AgNO3溶液,若有白色沉淀生成,则证明原溶液中含有Cl-;
6.(2024·广东卷)含硫物质种类繁多,在一定条件下可相互转化。
(1)实验室中,浓硫酸与铜丝反应,所产生的尾气可用 (填化学式)溶液吸收。
(2)工业上,烟气中的可在通空气条件下用石灰石的浆液吸收,生成石膏。该过程中, (填元素符号)被氧化。
(3)工业锅炉需定期除水垢,其中的硫酸钙用纯碱溶液处理时,发生反应:(Ⅰ)。兴趣小组在实验室探究溶液的浓度对反应(Ⅰ)的反应速率的影响。
①用固体配制溶液,以滴定法测定其浓度。
i.该过程中用到的仪器有 。
A. B. C. D.
ii.滴定数据及处理:溶液,消耗盐酸(滴定终点时,转化为),则 。
②实验探究:取①中的溶液,按下表配制总体积相同的系列溶液,分别加入硫酸钙固体,反应后,过滤,取滤液,用盐酸参照①进行滴定。记录的部分数据如下表(忽略水解的影响)。
序号
a
100.0
0
b
80.0
x
则 ,测得的平均反应速率之比 。
(4)兴趣小组继续探究反应(Ⅰ)平衡的建立,进行实验。
①初步实验 将硫酸钙()加入溶液中,在和搅拌条件下,利用计测得体系的随时间的变化曲线如图。
②分析讨论 甲同学根据后不改变,认为反应(Ⅰ)已达到平衡;乙同学认为证据不足,并提出如下假设:
假设1 硫酸钙固体已完全消耗;
假设2 硫酸钙固体有剩余,但被碳酸钙沉淀包裹。
③验证假设,乙同学设计如下方案,进行实验。
步骤
现象
ⅰ.将①实验中的反应混合物进行固液分离
/
ⅱ.取少量分离出的沉淀置于试管中,滴加
,沉淀完全溶解
ⅲ.继续向ⅱ的试管中滴加
无白色沉淀生成
④实验小结 假设1成立,假设2不成立。①实验中反应(Ⅰ)平衡未建立。
⑤优化方案、建立平衡 写出优化的实验方案,并给出反应(Ⅰ)平衡已建立的判断依据: 。
【答案】(1)NaOH(其他合理答案也可)
(2)S
(3)BD 20.0 6:5
(4)过量稀盐酸 有气体产生 BaCl2溶液 将最少硫酸钙加入溶液中,在和搅拌条件下,利用计测得体系的,当pH不变时,加入Na2SO4固体,若pH值变大,说明反应Ⅰ平衡已建立
【分析】探究反应(Ⅰ)中溶液的浓度对反应速率的影响,通过HCl与Na2CO3的滴定反应,来测量Na2CO3浓度的变化量,从而计算平均反应速率;
探究反应平衡的建立,利用水解呈碱性的性质,通过测定pH来判断离子浓度的变化情况,从而判断反应是否平衡。
【解析】(1)浓硫酸与铜丝反应方程式为:,所产生的尾气为SO2,可用NaOH溶液吸收(其他合理答案也可);
(2)SO2生成石膏(主要成分CaSO4),S元素的化合价由+4价上升到+6价,失去电子,被氧化;
(3)①用Na2CO3固体配制溶液,以滴定法测定其浓度,该过程用到下列仪器中的烧杯、酸式滴定管,故选BD;根据离子方程式可知,;
②总体积应相同,x为20.0mL;a中消耗的盐酸体积为,即,同理可得,b中,由于,;
(4)由结论假设1成立,假设2不成立,说明①实验中的沉淀均为CaCO3,要验证沉淀中无CaSO4,可酸溶后滴加BaCl2将①实验中的反应混合物进行固液分离后,取少量分离出的沉淀置于试管中,滴加过量稀盐酸,有气体产生,沉淀完全溶解,继续滴加BaCl2溶液,无白色沉淀生成,说明沉淀均为CaCO3,无CaSO4;由方程式可知,假设正反应100%进行,,质量为0.01mol×136g/mol=1.36g,实验方案为:将最少硫酸钙加入溶液中,在和搅拌条件下,利用计测得体系的,当pH不变时,加入Na2SO4固体,若pH值变大,说明反应Ⅰ平衡已建立。
7.(2023·广东卷)化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化,其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化,用公式计算获得。
(1)盐酸浓度的测定:移取待测液,加入指示剂,用溶液滴定至终点,消耗溶液。
①上述滴定操作用到的仪器有 。
A. B. C. D.
②该盐酸浓度为 。
(2)热量的测定:取上述溶液和盐酸各进行反应,测得反应前后体系的温度值()分别为,则该过程放出的热量为 (c和分别取和,忽略水以外各物质吸收的热量,下同)。
(3)借鉴(2)的方法,甲同学测量放热反应的焓变(忽略温度对焓变的影响,下同)。实验结果见下表。
序号
反应试剂
体系温度/
反应前
反应后
i
溶液
粉
a
b
ii
粉
a
c
①温度:b c(填“>”“<”或“=”)。
② (选择表中一组数据计算)。结果表明,该方法可行。
(4)乙同学也借鉴(2)的方法,测量反应的焓变。
查阅资料:配制溶液时需加入酸。加酸的目的是 。
提出猜想:粉与溶液混合,在反应A进行的过程中,可能存在粉和酸的反应。
验证猜想:用试纸测得溶液的不大于1;向少量溶液中加入粉,溶液颜色变浅的同时有气泡冒出,说明存在反应A和 (用离子方程式表示)。
实验小结:猜想成立,不能直接测反应A的焓变。
教师指导:鉴于以上问题,特别是气体生成带来的干扰,需要设计出实验过程中无气体生成的实验方案。
优化设计:乙同学根据相关原理,重新设计了优化的实验方案,获得了反应A的焓变。该方案为 。
(5)化学能可转化为热能,写出其在生产或生活中的一种应用 。
【答案】(1)AD 0.5500
(2)
(3)> 或
(4)抑制水解 将一定量的粉加入一定浓度的溶液中反应,测量反应热,计算得到反应的焓变;根据(3)中实验计算得到反应的焓变;根据盖斯定律计算得到反应的焓变为
(5)燃料燃烧(或铝热反应焊接铁轨等)
【解析】(1)①滴定操作时需要用的仪器有锥形瓶、酸式滴定管、碱式滴管、铁架台等,故选AD;
②滴定时发生的反应为HCl+NaOH=NaCl+H2O,故,故答案为0.5500;
(2)由可得Q=××(50mL+50mL)×(T1-T2)=,故答案为;
(3)溶液含有溶质的物质的量为0.02mol,粉和粉的物质的量分别为0.021mol、0.01 mol,实验i中有0.02 mol CuSO4发生反应,实验ii中有0.01mol CuSO4发生反应,实验i放出的热量多,则b>c;若按实验i进行计算,;若按实验ii进行计算,,故答案为:>;或;
(4)易水解,为防止水解,在配制溶液时需加入酸;用试纸测得溶液的不大于1说明溶液中呈强酸性,向少量溶液中加入粉,溶液颜色变浅的同时有气泡即氢气产生,说明溶液中还存在与酸的反应,其离子方程式为;乙同学根据相关原理,重新设计优化的实验方案的重点为如何防止与酸反应产生影响,可以借助盖斯定律,设计分步反应来实现溶液与的反应,故可将一定量的粉加入一定浓度的溶液中反应,测量反应热,计算得到反应的焓变;根据(3)中实验计算得到反应的焓变;根据盖斯定律计算得到反应的焓变为,故答案为:抑制水解;;将一定量的粉加入一定浓度的溶液中反应,测量反应热,计算得到反应的焓变;根据(3)中实验计算得到反应的焓变;根据盖斯定律计算得到反应的焓变为;
(5)化学能转化为热能在生产和生活中应用比较广泛,化石燃料的燃烧、炸药开山、放射火箭等都是化学能转化热能的应用,另外铝热反应焊接铁轨也是化学能转化热能的应用,故答案为:燃料燃烧(或铝热反应焊接铁轨等)。
8.(2022·广东卷)食醋是烹饪美食的调味品,有效成分主要为醋酸(用表示)。的应用与其电离平衡密切相关。25℃时,的。
(1)配制的溶液,需溶液的体积为_______mL。
(2)下列关于容量瓶的操作,正确的是_______。
(3)某小组研究25℃下电离平衡的影响因素。
提出假设。稀释溶液或改变浓度,电离平衡会发生移动。设计方案并完成实验用浓度均为的和溶液,按下表配制总体积相同的系列溶液;测定,记录数据。
序号
Ⅰ
40.00
/
/
0
2.86
Ⅱ
4.00
/
36.00
0
3.36
…
Ⅶ
4.00
a
b
3:4
4.53
Ⅷ
4.00
4.00
32.00
1:1
4.65
①根据表中信息,补充数据:_______,_______。
②由实验Ⅰ和Ⅱ可知,稀释溶液,电离平衡_______(填”正”或”逆”)
向移动;结合表中数据,给出判断理由:_______。
③由实验Ⅱ~VIII可知,增大浓度,电离平衡逆向移动。
实验结论假设成立。
(4)小组分析上表数据发现:随着的增加,的值逐渐接近的。
查阅资料获悉:一定条件下,按配制的溶液中,的值等于的。
对比数据发现,实验VIII中与资料数据存在一定差异;推测可能由物质浓度准确程度不够引起,故先准确测定溶液的浓度再验证。
①移取溶液,加入2滴酚酞溶液,用溶液滴定至终点,消耗体积为,则该溶液的浓度为_______。在答题卡虚线框中,画出上述过程的滴定曲线示意图并标注滴定终点_______。
②用上述溶液和溶液,配制等物质的量的与混合溶液,测定pH,结果与资料数据相符。
(5)小组进一步提出:如果只有浓度均约为的和溶液,如何准确测定的?小组同学设计方案并进行实验。请完成下表中Ⅱ的内容。
Ⅰ
移取溶液,用溶液滴定至终点,消耗溶液
Ⅱ
_______,测得溶液的pH为4.76
实验总结 得到的结果与资料数据相符,方案可行。
(6)根据可以判断弱酸的酸性强弱。写出一种无机弱酸及其用途_______。
【答案】(1)5.0
(2)C
(3) 3.00 33.00 正 实验II相较于实验I,醋酸溶液稀释了10倍,而实验II的pH增大值小于1
(4) 0.1104
(5)向滴定后的混合液中加入20mL HAc溶液
(6)HClO:漂白剂和消毒液(或H2SO3:还原剂、防腐剂或H3PO4:食品添加剂、制药、生产肥料)
【解析】(1)溶液稀释过程中,溶质的物质的量不变,因此250mL×0.1mol/L=V×5mol/L,解得V=5.0mL。
(2)A.容量瓶使用过程中,不能用手等触碰瓶口,以免污染试剂,故A错误;
B.定容时,视线应与溶液凹液面和刻度线“三线相切”,不能仰视或俯视,故B错误;
C.向容量瓶中转移液体,需用玻璃棒引流,玻璃棒下端位于刻度线以下,同时玻璃棒不能接触容量瓶口,故C正确;
D.定容完成后,盖上瓶塞,将容量瓶来回颠倒,将溶液摇匀,颠倒过程中,左手食指抵住瓶塞,防止瓶塞脱落,右手扶住容量瓶底部,防止容量瓶从左手掉落,故D错误;
综上所述,正确的是C项。
(3)①实验VII的溶液中n(NaAc):n(HAc)=3:4,V(HAc)=4.00mL,因此V(NaAc)=3.00mL,即a=3.00,,由实验I可知,溶液最终的体积为40.00mL,因此V(H2O)=40.00mL-4.00mL-3.00mL=33.00mL,即b=33.00。
②实验I所得溶液的pH=2.86,实验II的溶液中c(HAc)为实验I的,稀释过程中,若不考虑电离平衡移动,则实验II所得溶液的pH=2.86+1=3.86,但实际溶液的pH=3.36<3.86,说明稀释过程中,溶液中n(H+)增大,即电离平衡正向移动,故答案为:正;实验II相较于实验I,醋酸溶液稀释了10倍,而实验II的pH增大值小于1。
(4)(i)滴定过程中发生反应:HAc+NaOH=NaAc+H2O,由反应方程式可知,滴定至终点时,n(HAc)=n(NaOH),因此22.08mL×0.1mol/L=20.00mL×c(HAc),解得c(HAc)=0.1104mol/L。
(ii)滴定过程中,当V(NaOH)=0时,c(H+)=≈mol/L=10-2.88mol/L,溶液的pH=2.88,当V(NaOH)=11.04mL时,n(NaAc)=n(HAc),溶液的pH=4.76,当V(NaOH)=22.08mL时,达到滴定终点,溶液中溶质为NaAc溶液,Ac-发生水解,溶液呈弱碱性,当NaOH溶液过量较多时,c(NaOH)无限接近0.1mol/L,溶液pH接近13,因此滴定曲线如图:。
(5)向20.00mL的HAc溶液中加入V1mL NaOH溶液达到滴定终点,滴定终点的溶液中溶质为NaAc,当时,溶液中c(H+)的值等于HAc的Ka,因此可再向溶液中加入20.00mL HAc溶液,使溶液中n(NaAc)=n(HAc)。
(6)不同的无机弱酸在生活中应用广泛,如HClO具有强氧化性,在生活中可用于漂白和消毒,H2SO3具有还原性,可用作还原剂,在葡萄酒中添加适量H2SO3可用作防腐剂,H3PO4具有中强酸性,可用作食品添加剂,同时在制药、生产肥料等行业有广泛用途。
1.(2025·广东大湾区二模)1800年,科学家尼科尔森和卡莱尔最早完成电解水实验。兴趣小组模拟如下。
(1)配制0.1mol/L的NaOH溶液并标定。
①用KHP()通过中和滴定标定上述溶液准确浓度,需选填的仪器序号是 。
②V1mL的NaOH溶液消耗c0mol/LKHP标准溶液V0mL,则c(NaOH)= mol/L。
实验探究:取(1)中配制的NaOH溶液30.0mL滴加2滴指示剂后,用下图装置(a、b均为石墨电极)在恒定电压下通电20min,记录如下表
序号
指示剂
主要现象
I
甲基橙
b极附近溶液黄色变浅,U形管内其余位置溶液无明显变化
Ⅱ
酚酞溶液
b极附近溶液红色褪去,U形管内其余位置溶液红色变浅
(2)I中观察到b极附近溶液黄色变浅,兴趣小组认为是电解中b极附近溶液c(OH-)降低导致的。你认为该推论 (选填“合理”“不合理”),理由是 。
(3)兴趣小组对Ⅱ中U形管内其余位置溶液红色变浅的原因提出如下假设:
假设1 实验过程中,c(OH-)降低,导致酚酞溶液不显色
假设2 实验过程中,酚酞与NaOH反应,导致溶液红色褪去
兴趣小组设计如下实验方案进行实验。
步骤
现象
i.取少量U形管内浅红色溶液于试管中,滴加 后充分振荡
溶液红色加深
ii.取少量 于试管中,滴加酚酞后静置20min。
探究结论:假设1不成立,假设2成立。
(4)电解前期,两极收到气体的体积与通电时间关系如图所示。
①图中代表H2的曲线是 (填代号);
②兴趣小组查阅文献后推理:开始电解时两极几乎没有收集到气体的原因是产生的气体分子被石墨电极吸附请根据电化学原理,设计实验证实该推理。
限选材料:通电一段时间后的石墨电极a和b,NaOH溶液,电流表(可用ⓐ表示)、导线、烧杯。
在答题卡相应方框内绘出实验装置图 。能证实上述推理的实验现象是 。
【答案】(1)AD
(2)不合理 若因c(OH-)降低导致溶液变色,Ⅰ中应该观察到溶液由黄色变为橙色(或红色)(合理即可)
(3)酚酞溶液 0.1mol/LNaOH溶液或(1)中NaOH溶液 溶液红色变浅
(4)n 电流计指针发生偏转
【分析】电解NaOH溶液时,在阳极,发生反应4OH--4e-=O2↑+2H2O,则c(OH-)减小。用甲基橙作指示剂时,b极(阳极)附近溶液黄色变浅,若溶液颜色变浅是因c(OH-)减小造成的,则溶液应变为橙色或红色;用酚酞作指示剂,若溶液颜色变浅是因c(OH-)减小造成的,可通过加入酚酞或NaOH等进行验证。
【解析】(1)
①用KHP()通过中和滴定标定上述溶液准确浓度时,需要使用酸式、碱式滴定管,并用胶头滴管往锥形瓶内滴加1~2滴酸碱指示剂,则需选填的仪器序号是AD。
②KHP分子中,-COOH能与NaOH反应,而-COOK与NaOH溶液不反应,所以1molKHP消耗1molNaOH,V1mL的NaOH溶液消耗c0mol/LKHP标准溶液V0mL,则c(NaOH)==mol/L。
(2)I中观察到b极附近溶液黄色变浅,若是因为电解中b极附近溶液c(OH-)降低导致的,则溶液的碱性变弱,甚至呈酸性,甲基橙应变为酸性区域的颜色。所以该推论:不合理,理由是:若因c(OH-)降低导致溶液变色,Ⅰ中应该观察到溶液由黄色变为橙色(或红色)(合理即可)。
(3)假设1 实验过程中,c(OH-)降低,导致酚酞溶液不显色,则可通过再次加入NaOH或酚酞进行判断。加入NaOH使溶液变红,表明是c(OH-)降低造成的,加入酚酞使溶液变红,表明是NaOH与酚酞发生反应造成的。
假设2 实验过程中,酚酞与NaOH反应,导致溶液红色褪去,则可做对照实验进行判断。
步骤
现象
i.取少量U形管内浅红色溶液于试管中,滴加酚酞溶液后充分振荡
溶液红色加深
ii.取少量0.1mol/LNaOH溶液或(1)中NaOH溶液于试管中,滴加酚酞后静置20min。
溶液红色变浅
探究结论:假设1不成立,假设2成立。
(4)①电解前期,两电极生成的少量H2、O2都被石墨电极吸附,吸附达到最大限度后,生成的H2、O2从溶液中逸出,理论上,生成H2的体积是O2体积的二倍,则图中代表H2的曲线是n;
②既然石墨电极吸附了H2、O2,就可设计成氢氧燃料电池,将两石墨电极插入盛有电解质的溶液中,用导线连接,用电流计检验是否有电流产生,则使用材料:通电一段时间后的石墨电极a和b,NaOH溶液,电流表(可用ⓐ表示)、导线、烧杯。实验装置图为。能证实上述推理的实验中,线路中有电流产生,电流计指针发生偏转,则实验现象是:电流计指针发生偏转。
2.(2025·广东佛山二模)溶液可将含铬(VI)废水还原为(绿色),探究该反应与溶液酸碱性的关系。
(1)配制实验试剂。
试剂a:(用调节)的溶液(橙色)
试剂b:(用KOH调节) 溶液(黄色,保留2位有效数字)
试剂c:的饱和溶液
(2)配制上述溶液需要用到图甲中的仪器有 (填编号)。
(3)溶液易被溶解氧氧化:,实验测得10min时在溶液中耗氧量与pH的关系如图乙,计算在时,10min内的平均反应速率为 。
(4)设计方案并完成实验。
实验序号
实验1
实验2
实验3
实验4
实验5
实验内容
溶液颜色变化
橙绿
无明显变化
橙黄
黄浅黄
a:橙浅橙
b:黄浅黄
①实验5的目的为 。
②由实验1和2可得出结论:在酸性条件下,发生反应 (用离子方程式表示);在碱性条件下,与铬(Ⅵ)盐溶液不发生反应。
③若往实验3反应后的溶液中逐滴滴加过量,溶液颜色变化为 。
(5)探究溶液酸性增强对还原性及氧化性的影响。
实验6:往4mL试剂b中滴加5滴,与4mL试剂c组成双液原电池
实验7:往4mL试剂c中滴加5滴,与4mL试剂b组成双液原电池
用碳棒作电极,连接电压传感器测得实验6,7的电压变化如图所示。
已知:氧化剂的氧化性增强或还原剂的还原性减弱,都能使电压增大。
①由图可知,实验结论为 。
②有同学提出质疑:溶液酸性增强,溶液中的溶解氧会对实验结论造成影响。设计实验方案,并给出“质疑不成立”的判断依据: 。
【答案】(1)0.10
(2)AD
(3)
(4)排除稀释造成的影响 黄色变为橙色,再变为绿色
(5)溶液酸性增强,铬(Ⅵ)盐氧化性增强,还原性几乎不变 往(用KOH调节)的溶液中滴加5滴,和4mL试剂c组成原电池,测得电压几乎不变
【解析】(1)与之间存在平衡:,设1mol完全转化,可生成2mol,试剂a中,则;
(2)配制一定物质的量浓度的溶液,需要用到容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管,图甲中有烧杯、胶头滴管,故答案选AD;
(3)由图可知,时,耗氧率为60%,即的变化量为,的平均反应速率为的平均反应速率的2倍,则;
(4)①实验5为空白试验,可排除加蒸馏水稀释对实验造成的影响,故实验5的目的是排除稀释造成的影响;
②由实验1可知,向中加入,可发生反应,溶液由橙色变为绿色,由实验②可知向中加入无明显变化,即不发生反应,由此可得结论,在酸性条件下,发生反应;在碱性条件下,与铬(Ⅵ)盐溶液不发生反应;
③向中加入,溶液由橙色变为黄色,说明转化为,再逐滴加入,使平衡逆向移动,溶液由黄色变为橙色,过量后,又转化为,溶液又变为绿色,故向实验3反应后的溶液中逐滴滴加过量,溶液由黄色变为橙色,再变为绿色;
(5)①实验6与实验7对比可发现,实验6的电压变化比实验7的电压变化明显,因氧化剂的氧化性增强或还原剂的还原性减弱,都能使电压增大,故可知铬(Ⅵ)盐氧化性增强,因此结论为溶液酸性增强,铬(Ⅵ)盐氧化性增强,还原性几乎不变;
②根据题意,可使溶液酸性减弱,选择(用KOH调节)的溶液,向其中加入5滴和4mL试剂c组成原电池,若测得电压几乎不变,则可“质疑不成立”。
3.(2025·广东茂名二模)易潮解,是一种重要的无机化工品,广泛应用于水处理、印刷电路板制作、染料、催化剂等领域。
(1)的制备
下列装置可用于实验室制备少量无水,则
①仪器A的名称为 。
②仪器的接口顺序为 (装置可重复使用)。
(2)浓度的测定
①把上述制备的配成稀溶液,移取至锥形瓶中,加入 作指示剂,用标准溶液滴定。
②重复滴定三次,平均消耗标准溶液,则 (用含和的代数式表示)。
(3)探究工业盐酸呈黄色的原因
【查阅资料】工业盐酸溶有,固体为棕褐色,为淡紫色,为黄色。
①甲同学观察溶液、 溶液,颜色均为黄色。
【提出猜想】发生了水解反应生成显黄色。
②补充完整方程式: 。
【实验验证】
初步实验:取3支洁净的试管,分别加入溶液,然后按下表开展实验。
序号
操作
现象
1
滴入10滴
溶液黄色褪去,接近无色
2
滴入________
溶液黄色略变浅
3
滴入10滴盐酸
溶液黄色变亮变深
分析讨论:甲同学认为根据实验1现象可知猜想成立,乙同学认为还应开展实验2才能进一步验证。
③请补充完整实验2中操作: 。
进一步探究:根据实验3中的异常现象,进一步查阅资料,溶液中还存在反应:(黄色),。
④请设计实验进一步验证该反应的存在(写出操作和现象): 。
【理论验证】
⑤某工业盐酸中,则该溶液中 。
【实验结论】
⑥工业盐酸呈黄色的原因是 。
【答案】(1)分液漏斗
(2)溶液 或者
(3)0.005 10滴蒸馏水 向溶液加入固体,溶液黄色加深(合理皆可) 或 主要是含有
【分析】本题是无机物制备类的实验题,由浓盐酸和高锰酸钾制备氯气,首先用饱和食盐水除去氯气中的氯化氢,干燥后,和铁粉反应生成氯化铁,制备无水氯化铁,后面还要连一个除水装置,最后用氢氧化钠处理尾气,以此解题。
【解析】(1)①由图可知,仪器A的名称为:分液漏斗;
②由分析可知,仪器的接口顺序为:a→f−g−d−e−h−i−d−e−b−c;
(2)①三价铁遇到硫氰化钾显示红色,碘化钾和氯化铁反应离子方程式为2Fe3++2I-=2Fe2++I2,则可以加入溶液作指示剂;
②结合2Fe3++2I-=2Fe2++I2可知,;
(3)①进行对比实验时,三价铁浓度应该相同,故答案为:0.005;
②结合题意和电荷守恒可知,发生了水解反应生成和氢离子,故答案为:;
③结合表格中信息可知,实验2溶液黄色只是略变浅和实验1对比,可知实验2滴入了10滴蒸馏水;
④根据资料显示三价铁可以和氯离子结合形成黄色的,则可以设计实验为:向溶液加入固体,溶液黄色加深(合理皆可);
⑤,,,则,答案为:或;
⑥工业盐酸显酸性,且其中含有大量的氯离子和溶有,则呈黄色的原因是:主要是含有。
4.(2025·广东清远二模)为了研究水溶液的性质,某兴趣小组做了以下实验:
Ⅰ.按图示实验装置完成实验。将装置中浓硫酸加入A装有少量蔗糖的试管中,关闭活塞。观察到A中剧烈反应,蔗糖变黑,且有气体放出。
(1)A中盛装浓硫酸的仪器名称为 ,体现了浓硫酸的性质有 。
(2)B、D中紫色都变红,C中过量溶液不褪色,C中发生反应的离子方程式为 。
Ⅱ.往装有水溶液的烧杯中插入pH计,观察读数。
(3)其读数慢慢 (填“变大”“变小”或“不变”)。
Ⅲ.如图所示,装满的三颈烧瓶,分别连有pH传感器、气体压力传感器。将针筒中的水注入三颈烧瓶。测出气体压力变化如图甲,溶液pH变化如图乙。
(4)根据甲、乙两图前50s的变化曲线,说明的性质有 。50s后,将三颈烧瓶置于40℃热水浴中,分析甲、乙两图变化原因。
猜想1:气体压力显著上升,可能是因为温度升高,瓶内气体膨胀。
猜想2:?
(5)实验设计:可通过一个空白实验进行对比分析,请填操作: 。
(6)测得此时压强图像为图丙。所以,猜想2: 是主要原因的。
【答案】(1)分液漏斗 脱水性,强氧化性
(2)
(3)变小
(4)易溶于水,水溶液显酸性
(5)无气体的三颈烧瓶内装有等量的水,在相同条件下观察气体压力的变化
(6)可能是因为不稳定,受热分解产生气体,瓶内压力升高
【分析】蔗糖遇到浓硫酸发生脱水,蔗糖变黑,随后蔗糖中的碳被浓硫酸氧化,生成二氧化碳、二氧化硫等产物。生成的气体均是酸性气体,遇到紫色石蕊,石蕊变红;通入酸性高锰酸钾溶液,高锰酸钾会氧化二氧化硫,方程式为:。
【解析】(1)A中盛装浓硫酸的仪器名称为:分液漏斗。蔗糖遇到浓硫酸发生脱水,蔗糖变黑,随后蔗糖中的碳被浓硫酸氧化,浓硫酸与碳反应方程式为:,体现了浓硫酸的脱水性和强氧化性。
(2)二氧化硫被高锰酸钾氧化,方程式为:。
(3)由于二氧化硫是酸性氧化物,溶于水可以和水反应生成亚硫酸,亚硫酸显弱酸性:,所以值减小。
(4)根据甲图中前压强逐渐减小,说明二氧化硫溶于水;乙图前酸性逐渐增强,说明二氧化硫溶于水生成了酸,方程式为:。说明了二氧化硫易溶于水,水溶液显酸性。
(5)猜想可以按照对比实验的思路进行分析,可以在无气体的三颈烧瓶内装有等量的水,然后在相同条件下观察气体压力的变化。
(6)以后,压强逐渐增大,根据亚硫酸的性质可知,是因为温度升高以后,亚硫酸逐步分解,生成二氧化硫,方程式为:。
5.(2025·广东深圳二模)溶解过程常伴随热量变化。
Ⅰ.配制500mL 0.5mol/L盐酸。
(1)需12mol/L浓盐酸的体积为 mL(精确至小数点后一位)。
(2)该过程不需用到的仪器有 (填标号)。
A. B. C. D. E.
(3)下列操作会导致所配制溶液的浓度偏高的是___________(填标号)。
A.转移溶液时部分溶液洒出 B.转移溶液时未洗涤烧杯内壁
C.定容时俯视刻度线 D.加水超过刻度线,将多余液体吸出
Ⅱ.测定的溶解焓:
已知:在不同温度下的溶解度如下表:
温度/℃
10
20
30
40
溶解度/g
0.18
0.17
0.15
0.14
(4)利用量热法测定
初步实验 甲同学取一定质量固体完全溶解于一定体积的水中,利用量热计测算溶解前后体系的温度差,代入公式,再计算得出。
发现问题 ①甲同学实验结果误差较大,乙同学结合在水中的溶解性,分析其原因是 。
优化实验 ②乙同学根据相关原理间接测算:先测算固体与过量稀盐酸反应的焓变;再测算反应 (填离子方程式,需注明物质的聚集状态)的焓变。最后,计算得出为。
(5)为避免实验过程热量损失引起实验误差,该小组同学尝试其他实验方案。
查阅资料 不同温度下,物质的溶度积常数与满足(R、C为常数,)
实验思考 ①根据饱和溶液中和的关系,推出 [用仅含的式子表示,忽略水的电离]。测定不同温度下饱和溶液的pH,再结合相应温度下水的离子积常数,即可求算出不同温度下。
设计实验 方案1 将20℃的饱和溶液逐步升温至40℃,每隔5℃测量并记录溶液pH;
方案2 将40℃的饱和溶液逐步降温至20℃,每隔5℃测量并记录溶液pH。
②应选择 (填“方案1”或“方案2”)进行实验;选择该方案的依据是 。
数据处理 绘制随的变化曲线如图。
③根据公式,利用直线的斜率值,计算 (保留三位有效数字)。
【答案】(1)20.8
(2)AC
(3)C
(4)的溶解度小(或“微溶于水”)
(5) 方案1 溶解度随温度升高而降低,利用方案1可得到不同温度下的饱和溶液 -16.6
【分析】配制一定物质的量浓度的溶液,所需的步骤有计算、称量、溶解(冷却)、转移、洗涤、定容、摇匀、装瓶贴签;
【解析】(1)设需要浓盐酸的体积为V mL,由稀释定律可知,稀释前后溶质的物质的量不变,则有V×10-3L×12 mol/L=0.5 L×0.5mol/L,解得V≈20.8mL;
(2)配制该稀盐酸时,需用的仪器有:胶头滴管、烧杯、量筒、玻璃棒、500mL容量瓶;故不用A锥形瓶、C分液漏斗;
(3)A.转移溶液时部分溶液洒出导致溶质损失,配制溶液浓度偏低;
B.转移溶液时未洗涤烧杯内壁,导致溶质损失,配制溶液浓度偏低;
C.定容时俯视刻度线,使得溶液体积偏小,配制溶液浓度偏高;
D.加水超过刻度线,将多余液体吸出导致溶质损失,配制溶液浓度偏低;
故选C;
(4)由表可知,在水中的溶解度太小,导致实验测定的数据不准确,使得实验结果出现较大误差;
若已知:①
②
则由盖斯定律,(②-①)得反应,故可以再测算反应的焓变,可以计算得出;
(5)①,则;
②溶解度随温度升高而降低,利用方案1可得到不同温度下的饱和溶液,故选方案1较为合适;
③根据公式,利用直线的斜率值,结合图中2个已知点坐标,则,-16.6。
6.(2025·广东广州二模)弱酸及其盐的混合溶液是常见的缓冲溶液,如醋酸(用HAc表示)、醋酸钠(用NaAc表示)混合溶液。缓冲溶液具有能够缓解少量外来酸、碱或水产生的影响,维持溶液pH不发生明显变化的能力。
Ⅰ.某小组同学通过加入等量盐酸,研究25℃下NaAc、HAc混合溶液缓冲能力的影响因素。
(1)配制的NaAc溶液,需要醋酸钠晶体(,)的质量为 g,该过程用到的仪器有 (填字母)。
A. B. C. D.
(2)探究NaAc、HAc混合溶液总浓度对缓冲能力的影响。
用浓度均为的NaAc和HAc溶液按下表配制总体积相同的系列溶液,分别加入的盐酸,测得加盐酸前后pH如下表。
序号
加盐酸前pH
加盐酸后pH
1
0
0
20.00
7.00
x
2
2.50
2.50
15.00
4.76
4.67
3
5.00
5.00
10.00
4.76
4.72
①实验测得x与理论计算一致, 。
②实验2、3加盐酸前后pH变化明显小于实验1的原因是 (用离子方程式表示)。
③由实验2、3加盐酸前后pH变化可知,NaAc、HAc混合溶液总浓度越大,缓冲能力越 (填“强”或“弱”)。
(3)探究NaAc、HAc混合溶液中不同配比对缓冲能力的影响。
提出猜想:混合溶液中越大,缓冲能力越强。
设计实验、验证猜想:参照(2)进一步实验。
序号
加盐酸前pH
加盐酸后pH
4
1.00
9.00
10.00
3.80
3.67
5
2.00
8.00
10.00
4.16
4.09
6
10.00
5.36
5.30
① 。
②甲同学根据实验4、5和6认为猜想成立,乙同学根据实验 和 认为猜想不足以成立。
③经查阅资料,其他条件相同下,混合溶液中越接近l,缓冲能力越强。
Ⅱ.缓冲溶液在络合滴定法测定金属离子浓度中具有广泛应用。
(4)利用测定ZnO的纯度,滴定反应为,需维持滴定过程中。
准确称取ZnO固体a g于锥形瓶中,加足量盐酸溶解,配制成250mL溶液,从中取25.00mL,加入指示剂和20mL缓冲溶液,滴定至终点消耗溶液V mL。
①下列缓冲溶液的pH均约为5,其中缓冲能力最强的是 (填字母),原因是 。
A.、混合溶液
B.、混合溶液
C.、混合溶液
②测定结果:ZnO(摩尔质量为)晶体的纯度为 (用、a、c、V表示)。
【答案】(1)13.6 BC
(2)2.00 强
(3)8.00 3 6
(4)B B中n(盐):n(酸)最接近且混合溶液总浓度最大
【分析】配制一定物质的量浓度的溶液,所需的步骤有计算、称量、溶解(冷却)、转移、洗涤、定容、摇匀、装瓶贴签;
控制变量的实验探究中要注意变量的唯一性,通过控制变量进行对比实验研究某一因素对实验结果的影响;
【解析】(1)配制的NaAc溶液,需要醋酸钠晶体(,)的质量为,该过程用到的仪器有胶头滴管、烧杯、托盘天平、药匙、玻璃棒、100mL容量瓶,故选BC;
(2)①的盐酸加入20.00mL的水,得到溶液中氢离子浓度为,则pH=2。
②实验2、3加盐酸前后pH变化明显小于实验1的原因是存在平衡,加入盐酸后,氢离子和醋酸根离子结合为弱酸醋酸。
③由表,实验2、3加盐酸前后pH变化分别为0.09、0.04,则NaAc、HAc混合溶液总浓度越大,缓冲能力越强;
(3)①由表,醋酸钠、醋酸溶液总体积为10.00mL,当=4:1时,8.00。
②结合表中数据,实验3和6加盐酸前后pH变化分别为0.04、0.06,不能说明混合溶液中越大,缓冲能力越强。
(4)①由(2)、(3)的实验结论:NaAc、HAc混合溶液总浓度越大,缓冲能力越强;其他条件相同下,混合溶液中越接近l,缓冲能力越强。则下列缓冲溶液的pH均约为5,其中缓冲能力最强的是B,原因是B中n(盐):n(酸)最接近且混合溶液总浓度最大。
②结合滴定反应为和数据,ZnO晶体的纯度为。
7.(2025·广东二模)I.乙醇在化工、医疗、食品以及农业等领域都有广泛的用途。
(1)完成乙醇与酸性高锰酸钾溶液反应的离子方程式 。
5C2H5OH+___+___=5CH3COOH+___Mn2++11H2O
(2)选择合适的装置验证乙醇的消去反应,装置的连接顺序为 →g。溴的CCl4溶液中的现象为 。
Ⅱ.探究钠与乙醇、冰醋酸反成的快慢
【查阅资料】i.乙醇、冰醋酸、钠和铜的密度分别为0.789、1.05、0.968和8.96(单位:g·cm-3)。
ⅱ.热容值:乙醇>冰醋酸。
2C2H5OH(1)+2Na(g)→2C2H5ONa(s)+H2(g) ΔH=-271.54kJ/mol
2CH3COOH(1)+2Na(s)→2CH3COONa(s)+H2(g) ΔH=-442.26kJ/mol
ⅲ.室温时、乙醇和冰醋酸均可发生自耦电离形成溶剂合氢离子;
C2H5OH+C2H5OH+C2H5O- K=10-19.10
CH3COOH+C3COOH+CH3COO- K=10-14.45
ⅳ.乙酸钠为白色固体,其在冰醋酸中的溶解度随温度的升高而增大。
【理论分析】理论上,钠与冰醋酸反应更快。
【实验验证】25℃时,取0.15g两块形状、大小相同的金属钠放入用铜网制作的包裹袋中,分别投入20mL乙醇和冰醋酸中。观察到:乙醇中产生气泡更快;一段时间后,冰醋酸中铜网里的钠表面附着白色固体。
【提出猜想】25℃时,乙酸钠在冰醋酸中的溶解度较小,形成保护膜覆盖在钠表面,阻止反应进一步进行,造成钠与冰醋酸反应速率较慢的异常现象。
【优化实验】按下表进行实验,记录生成VL所用的时间(其他条件均相同)。
实验序号
液体试剂
钠的质量/g
反应起始温度/℃
生成VLH2所用的时间/s
名称
体积/mL
A1
乙醇
20
0.15
T
t1
A2
冰醋酸
20
0.15
T
t2
B1
乙醇
6
3.0
15
t3
B2
冰醋酸
6
3.0
15
t4
(3)室温时,乙醇中溶剂合氢离子的浓度为 mol·L-1。
(4)理论上,钠与冰醋酸反应更快,理由如下:
①由信息ⅱ可知,钠与冰醋酸反应放热更多,且冰醋酸的热容值更小,反应体系温度更高,反应速率更快。
②由信息ⅲ可知, 。
(5)用铜网包裹钠块后再投入乙醇和冰醋酸中的目的为 。
(6)实验测得优化实验中的数据t1>t2,证明猜想正确,则反应起始温度T为 (填“15”、“25”或“50”)。实验测得t3>t4,可能的原因为 。
【答案】(1)5C2H5OH+4+12H+=5CH3COOH+4Mn2++11H2O
(2)b→f→e 溶液橙红色变浅或褪去
(3)10-9.55
(4)相同温度下,冰醋酸的自耦电离平衡常数更大,分子释放溶剂合氢离子的能力更强
(5)使钠沉入液体底部,防止因固液接触面积不同而影响反应速率
(6)50 金属钠的质量增大,冰醋酸体积减小,反应放出的热量使体系温度升高更高,促进了乙酸钠的溶解,增大了反应速率
【分析】在加热条件下乙醇发生消去反应生成乙烯,用氢氧化钠除去挥发出来的乙醇和副反应生成的二氧化硫等,用高锰酸钾检验乙烯的还原性,用溴的四氯化碳检验乙烯的不饱和性;本题同时还探究了钠与乙醇、冰醋酸反成的快慢,探究了钠的体积的大小,温度的高低对反应速率的影响,以此解题。
【解析】(1)该反应中碳的化合价升高,由-2价升高到0价,锰的化合价降低,由+7价降低到+2价,根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可知,离子方程式为:5C2H5OH+4+12H+=5CH3COOH+4Mn2++11H2O;
(2)该反应要控制温度170℃,反应时会有副产物二氧化硫和二氧化碳,可以用氢氧化钠除去二氧化硫和挥发出来的乙醇,再用高锰酸钾检验乙烯的还原性,用溴水检验乙烯的不饱和性,故答案为:b→f→e;溶液橙红色变浅或褪去;
(3)由于C2H5OH+C2H5OH+C2H5O- K=10-19.10,K,则乙醇中溶剂合氢离子的浓度为10-9.55mol·L-1,故答案为:10-9.55;
(4)钠与乙醇、冰醋酸反应,其实质是与其自耦电离形成溶剂合氢离子在反应,结合信息ⅲ可知,冰醋酸的自耦电离平衡常数更大,故答案为:相同温度下,冰醋酸的自耦电离平衡常数更大,分子释放溶剂合氢离子的能力更强;
(5)结合信息可知,钠的密度比冰醋酸小,铜的密度比乙醇和冰醋酸都大,用铜网包裹钠块后再投入乙醇和冰醋酸中可以保证两者反应的条件相同,故答案为:使钠沉入液体底部,防止因固液接触面积不同而影响反应速率;
(6)题中“实验验证”的温度为25℃,结合题中信息可知,乙酸钠在冰醋酸中的溶解度随温度的升高而增大,优化实验中的数据t1>t2,说明在乙酸中反应快,故温度较高,应该选择50℃;
结合题中信息钠和乙酸反应时放热较多,且此时钠的量较多,乙醇和冰醋酸体积较少,同时结合信息可知,乙酸钠在冰醋酸中的溶解度随温度的升高而增大,并且反应需要的时间是和乙酸反应时较短,故答案为:金属钠的质量增大,冰醋酸体积减小,反应放出的热量使体系温度升高更高,促进了乙酸钠的溶解,增大了反应速率。
8.(2025·广东汕头二模)某小组同学探究Cu(OH)2和醛的反应产物。
(1)Cu(OH)2氧化醛类物质过程中,主要是 (填元素符号)表现氧化性。Cu(OH)2与乙醛的产物是一种金属氧化物,晶胞结构如图,则“○”表示 离子(填元素符号)。
设计探究甲醛与新制Cu(OH)2反应生成的固体产物。
实验装置如下图,圆底烧瓶中依次加入25%NaOH溶液(NaOH始终过量),8%CuSO4溶液和37%的甲醛溶液按一定比例混合后加热,药品用量、实验结果见表格数据。已知:CO可以与银氨溶液反应产生Ag;Cu2O易溶于浓氨水生成[Cu(NH3)2]+。
实验
温度/℃
NaOH溶液体积/mL
CuSO4溶液体积/mL
HCHO溶液体积/mL
反应时间/min
固体产物质量/g
1
20
25
8
9
50
0.50
2
50
25
8
9
27
0.50
3
60
a
8
0.4
33
0.50
4
60
25
8
9
b
0.45
5
90
25
8
9
14
0.40
(2)a= ,b的取值范围是 。
(3)实验1~5中,装置A、B均无明显现象,证明气体中不含 ,推测收集的气体可能为H2。
(4)对部分实验固体产物进行X射线衍射仪分析,谱图如下。
根据X射线衍射仪谱图可知,实验1的固体产物为 (填化学式)。对比实验3、4的谱图,推测实验4固体产物除Cu2O外还有另一种固体M为 (填化学式)。设计实验验证固体M的存在:取少量洗净后的固体加入试管中,滴加 (填实验操作和现象),证明有固体M存在。综上所述,推测实验4中生成固体M的化学方程式可能为 。
【答案】(1)Cu O
(2)25或33.6 14<b<27
(3)CO2和CO
(4)Cu2O Cu 滴加浓氨水至过量,有紫红色固体剩余 2HCHO+Cu(OH)2+2NaOHCu+HCOONa+2H2O+H2↑或HCHO+Cu2O+NaOH2Cu+HCOONa+H2O
【分析】本题为实验探究HCHO与新制Cu(OH)2悬浊液的反应,在探究实验中,通常遵循控制变量法,对比实验1、2、4、5,可知改变的变量是温度和反应时间,其他条件保持不变,实验3中改变了甲醛溶液体积,为保证单一变量,NaOH溶液体积应与其他组保持一致,据此分析结合各小题具体实际解题。
【解析】(1)已知Cu(OH)2氧化醛类物质过程中,生成CH3COONa和Cu2O,故主要是Cu表现氧化性。Cu(OH)2与乙醛的产物是一种金属氧化物,晶胞结构如图,图中一个晶胞含有白球个数为:=2,黑球个数为4,故则“○”表示O离子,故答案为:Cu;O;
(2)在探究实验中,通常遵循控制变量法,对比实验1、2、4、5,可知改变的变量是温度和反应时间,其他条件保持不变。实验3中改变了甲醛溶液体积,为保证单一变量,NaOH溶液体积应与其他组保持一致,NaOH溶液体积应为25;为保证溶液总体积不变,NaOH溶液体积应为33.6,所以a的值为25或33.6。实验4温度低于实验5,则反应时间大于14min;实验4甲醛浓度大于实验3,则反应时间小于27min,所以b范围:14<b<27,故答案为:25或33.6;14<b<27;
(3)装置A中装有澄清石灰水,若气体含CO2,会使澄清石灰水变浑浊;装置B中是银氨溶液,若气体含CO,会产生银镜反应,实验1-5中,装置A、B均无明显现象,证明气体中不含CO2和CO,故答案为:CO2和CO;
(4)实验1固体产物:根据X射线衍射仪谱图,实验1的谱图与Cu₂O的标准谱图一致,所以实验1的固体产物为Cu₂O,实验4固体产物及验证:对比实验3、4的谱图,实验4除了有Cu₂O的特征峰外,还有其他峰,推测另一种固体M,由于铜元素存在多种价态,结合反应体系,M可能是Cu,由题干信息可知,Cu2O易溶于浓氨水生成[Cu(NH3)2]+,则验证Cu存在的实验操作:取少量洗净后的固体加入试管中,滴加浓氨水至过量,有红色不溶物剩余,证明有固体Cu存在,生成Cu的化学方程式可能为:2HCHO+Cu(OH)2+2NaOHCu+HCOONa+2H2O+H2↑或HCHO+Cu2O+NaOH2Cu+HCOONa+H2O,故答案为:Cu2O;Cu;滴加浓氨水至过量,有紫红色固体剩余;2HCHO+Cu(OH)2+2NaOHCu+HCOONa+2H2O+H2↑或HCHO+Cu2O+NaOH2Cu+HCOONa+H2O。
9.(2025·广东湛江二模)氯气是一种重要的化工原料,在生产生活中有着重要的应用。请回答下列问题:
(一)某兴趣小组用如图装置在实验室制备氯气。
(1)图示装置中仪器a的名称为 。装置中制备Cl2的化学方程式为 。
(二)探究盐酸与MnO2的反应。
(2)不同温度下MnO2与盐酸反应的平衡常数如表所示。
温度T/℃
50
80
110
平衡常数K
MnO2与盐酸的反应是 (填“放热”或“吸热”)反应。
(3)实验采用4mol∙L-1的盐酸与一定量的MnO2反应时,没有产生明显实验现象。小组同学猜测可能的原因是:
猜想1.反应温度低;
猜想2.___________。
请完成如下实验设计并证明上述猜想是否成立。
序号
试剂
反应温度
现象
Ⅰ
40mL4mol∙L-1盐酸、一药匙MnO2
65℃
无明显现象
Ⅱ
___________盐酸、一药匙MnO2
80℃
无明显现象
Ⅲ
40mL7mol∙L-1盐酸、一药匙MnO2
65℃
产生黄绿色气体
①上述猜想2为 ,表中实验Ⅱ所用试剂中盐酸的规格为 ;根据上述实验可知猜想 (填“1”或“2”)成立。
②实验Ⅰ中无明显现象的原因可能是c(H+)或c(Cl-)较低,设计实验进行探究:
由上述实验结果可知MnO2氧化盐酸的反应中,c(H+)变化的影响 (填“大于”或“小于”) c(Cl-)。
③为探究c(H+)变化究竟是影响了MnO2的氧化性还是影响了Cl-的还原性,用如图所示装置(A、B均为石墨电极,恒温水浴加热装置省略)进行实验。
序号
操作
现象
i
K闭合
指针向左偏转
ⅱ
向U形管a. (填“左侧”或“右侧”)滴加浓硫酸至c(H+)≥7mol∙L-1
指针偏转幅度变化不大
ⅲ
b.
指针向左偏转幅度c.
U形管左侧发生的电极反应为d。 ;将i和ⅱ、ⅲ作对比,得出结论:MnO2氧化盐酸的反应中,HCl的还原性与c(H+)无关;MnO2的氧化性与c(H+)有关,c(H+)越大,MnO2的氧化性越强。
④为测定实验Ⅲ的反应残余液中盐酸的浓度,探究小组同学取实验Ⅲ中反应残余液10mL,稀释10倍后取20mL用1.00 molL-1的NaOH溶液滴定,消耗NaOH溶液的体积为bmL,则实验Ⅲ的反应残余液中盐酸的浓度为 mol∙L-1。
【答案】(1)分液漏斗 MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)吸热
(3)盐酸浓度低 40mL4 mol∙L-1 2 大于 a.右侧 b.向U形管左侧滴加浓硫酸至c(H+)≥7mol∙L-1 c.增大 d. 0.5b
【分析】MnO2与浓盐酸在加热条件下的反应可用于制取Cl2,但温度低时反应不发生,盐酸浓度小时反应也不能发生,那么,温度和盐酸的浓度中,哪个因素对反应的影响更大?溶液的酸性对Cl-的还原性影响大,还是对MnO2的氧化性影响大?通过实验探究,可确定H+浓度变化对反应的影响比Cl-浓度的变化对反应的影响大,溶液的酸性对MnO2氧化性的影响比对Cl-还原性的影响大。
【解析】(1)图示装置中,仪器a带有活塞,名称为:分液漏斗。装置中,MnO2与浓盐酸在加热条件下反应,制备Cl2等,依据得失电子守恒、元素守恒,可得出发生反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(2)由表中数据可以看出,升高温度,反应的平衡常数增大,则加热时,平衡正向移动,所以MnO2与盐酸的反应是吸热反应。
(3)MnO2与盐酸反应时,不加热不发生反应,稀盐酸与MnO2既使在加热条件下也不发生反应,所以温度和盐酸的浓度都对反应的发生造成影响。
①实验Ⅰ中,使用40mL4mol∙L-1盐酸、一药匙MnO2,温度为65℃,反应未发生;实验Ⅱ中,虽然将温度由65℃升高到80℃,反应仍未发生,则表明溶液的浓度小导致反应未发生,所以猜想1.反应温度低;猜想2为:盐酸浓度低。比较实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中的温度和浓度可以得出,实验Ⅲ中,虽然温度低,但盐酸的浓度大,反应仍能发生,所以表中实验Ⅱ反应不能发生的原因是所用试剂中盐酸小,则规格为:40mL4 mol∙L-1。上述实验中,升高温度时反应未发生,但增大盐酸浓度时反应发生,由此可知猜想2成立。
②由上述实验结果可知,MnO2氧化盐酸的反应中,c(H+)从4 mol∙L-1增大到7 mol∙L-1时,反应发生,而c(Cl-)由4 mol∙L-1增大到10mol∙L-1时,反应才发生,所以c(H+)变化的影响大于c(Cl-)。
③为探究c(H+)变化究竟是影响了MnO2的氧化性还是影响了Cl-的还原性,则可向图中装置的U形管左侧或右侧分别滴加浓硫酸至c(H+)≥7mol∙L-1,观察指针的偏转情况,由此作出结论。
序号
操作
现象
i
K闭合
指针向左偏转
ii
向U形管a.右侧滴加浓硫酸至c(H+)≥7mol∙L-1
指针偏转幅度变化不大
iii
b.向U形管左侧滴加浓硫酸至c(H+)≥7mol∙L-1
指针向左偏转幅度c.增大
U形管左侧,A电极为正极,MnO2得电子产物与电解质反应,生成Mn2+等,发生的电极反应为d. ;将i和ii、iii作对比,得出结论:MnO2氧化盐酸的反应中,HCl的还原性与c(H+)无关;MnO2的氧化性与c(H+)有关,c(H+)越大,MnO2的氧化性越强。
④10mL残留液中,加入NaOH溶液后发生反应HCl+NaOH=NaCl+H2O,则n(HCl)=n(NaOH)==5b×10-3mol,则实验Ⅲ的反应残余液中盐酸的浓度为=0.5b mol∙L-1。
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专题07 实验综合题
考点
五年考情(2021-2025)
命题趋势
考点01 物质性质及实验现象
(5年3考)
2025·广东卷、2024·广东卷、2022·广东卷
以物质的制备、物质性质或化学原理的探究所用到的仪器、装置或物质制备工艺流程图的形式,重点考查实验仪器的识别、使用;实验过程的原理分析、实验现象、操作目的描述;制备物质的分离提纯与含量测定有关的必备知识以及实验方案的设计与评价能力。实验题的综合性以及实验原理的分析都能很好地体现“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”三个维度的学科素养水平。其中各考点的考频:实验方案的设计与评价能力(每年必考)>酸碱中和滴定及其迁移应用>物质性质及实验现象>制备物质的分离提纯与含量测定,实验方案的设计与评价能力难度较大,得分率低,对学生综合能力及学科素养要求高,在今后的备考中,需要建立系统性思维,比如怎样从“会做单一实验”提升到“能解决陌生实验情境”,同时熟悉教材中的经典实验的细节如基础操作、仪器使用、异常现象分析等。
考点02 酸碱中和滴定及其迁移应用
(5年4考)
2025·广东卷、2024·广东卷、2023·广东卷、2022·广东卷
考点03 实验方案的设计与评价能力
(5年5考)
2025·广东卷、2024·广东卷、2023·广东卷、2022·广东卷、2021·广东卷
考点04 制备物质的分离提纯与含量测定
(5年1考)
2021·广东卷
考点01 物质性质及实验现象
1.(2025·广东卷)酸及盐在生活生产中应用广泛。
(1)甲苯氧化可生成苯甲酸。向盛有2mL甲苯的试管中,加入几滴酸性溶液,振荡,观察到体系颜色 。
(2)某苯甲酸粗品含少量泥沙和氯化钠。用重结晶法提纯该粗品过程中,需要的操作及其顺序为:加热溶解、 (填下列操作编号)。
考点02 酸碱中和滴定及其迁移应用2.(2025·广东卷)酸及盐在生活生产中应用广泛。
(3)兴趣小组测定常温下苯甲酸饱和溶液的浓度和苯甲酸的,实验如下:取50.00mL苯甲酸饱和溶液,用溶液滴定,用pH计测得体系的pH随滴入溶液体积V变化的曲线如图。据图可得:
① 。
②苯甲酸的 (列出算式,水的电离可忽略)。
考点03 实验方案的设计与评价能力
3.(2025·广东卷)酸及盐在生活生产中应用广泛。
(4)该小组继续探究取代基对芳香酸酸性的影响。
①知识回顾 羧酸酸性可用衡量。下列羧酸的变化顺序为:。随着卤原子电负性 ,羧基中的羟基 增大,酸性增强。
②提出假设 甲同学根据①中规律推测下列芳香酸的酸性强弱顺序为:
③验证假设 甲同学测得常温下三种酸的饱和溶液的pH大小顺序为Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ,据此推断假设成立。但乙同学认为该推断依据不足,不能用所测得的pH直接判断大小顺序,因为 。
乙同学用(3)中方法测定了上述三种酸的,其顺序为Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ。
④实验小结 假设不成立,芳香环上取代基效应较复杂,①中规律不可随意推广。
(5)该小组尝试测弱酸HClO的。
①丙同学认为不宜按照(3)中方法进行实验,其原因之一是次氯酸易分解。该分解反应的离子方程式为 。
②小组讨论后,选用0.100mol/LNaClO溶液(含少量NaCl)进行实验,以获得HClO的。简述该方案 (包括所用仪器及数据处理思路)。
③教师指导:设计实验方案时,需要根据物质性质,具体问题具体分析。
4.(2021·广东卷)含氯物质在生产生活中有重要作用。1774年,舍勒在研究软锰矿(主要成分是)的过程中,将它与浓盐酸混合加热,产生了一种黄绿色气体。1810年,戴维确认这是一种新元素组成的单质,并命名为chlorine(中文命名“氯气”)。
(4)某合作学习小组进行以下实验探究。
①实验任务。通过测定溶液电导率,探究温度对溶解度的影响。
②查阅资料。电导率是表征电解质溶液导电能力的物理量。温度一定时,强电解质稀溶液的电导率随溶液中离子浓度的增大而增大;离子浓度一定时,稀溶液电导率随温度的升高而增大。25℃时,。
③提出猜想。
猜想a:较高温度的饱和溶液的电导率较大。
猜想b:在水中的溶解度。
④设计实验、验证猜想。取试样Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(不同温度下配制的饱和溶液),在设定的测试温度下,进行表中实验1~3,记录数据。
实验序号
试样
测试温度/℃
电导率/
1
Ⅰ:25℃的饱和溶液
25
2
Ⅱ:35℃的饱和溶液
35
3
Ⅲ:45℃的饱和溶液
45
⑤数据分析、交流讨论。25℃的饱和溶液中,_______。
实验结果为。小组同学认为,此结果可以证明③中的猜想成立,但不足以证明猜想成立。结合②中信息,猜想不足以成立的理由有_______。
⑥优化实验。小组同学为进一步验证猜想,在实验1~3的基础上完善方案,进行实验4和5。请在答题卡上完成表中内容。
实验序号
试样
测试温度/℃
电导率/
4
Ⅰ
_______
5
_______
_______
⑦实验总结。根据实验1~5的结果,并结合②中信息,小组同学认为猜想也成立。猜想成立的判断依据是_______。
考点04 制备物质的分离提纯与含量测定
5.(2021·广东卷)含氯物质在生产生活中有重要作用。1774年,舍勒在研究软锰矿(主要成分是)的过程中,将它与浓盐酸混合加热,产生了一种黄绿色气体。1810年,戴维确认这是一种新元素组成的单质,并命名为chlorine(中文命名“氯气”)。
(1)实验室沿用舍勒的方法制取的化学方程式为_______。
(2)实验室制取干燥时,净化与收集所需装置的接口连接顺序为_______。
(3)某氯水久置后不能使品红溶液褪色,可推测氯水中_______已分解。检验此久置氯水中存在的操作及现象是_______。
6.(2024·广东卷)含硫物质种类繁多,在一定条件下可相互转化。
(1)实验室中,浓硫酸与铜丝反应,所产生的尾气可用 (填化学式)溶液吸收。
(2)工业上,烟气中的可在通空气条件下用石灰石的浆液吸收,生成石膏。该过程中, (填元素符号)被氧化。
(3)工业锅炉需定期除水垢,其中的硫酸钙用纯碱溶液处理时,发生反应:(Ⅰ)。兴趣小组在实验室探究溶液的浓度对反应(Ⅰ)的反应速率的影响。
①用固体配制溶液,以滴定法测定其浓度。
i.该过程中用到的仪器有 。
A. B. C. D.
ii.滴定数据及处理:溶液,消耗盐酸(滴定终点时,转化为),则 。
②实验探究:取①中的溶液,按下表配制总体积相同的系列溶液,分别加入硫酸钙固体,反应后,过滤,取滤液,用盐酸参照①进行滴定。记录的部分数据如下表(忽略水解的影响)。
序号
a
100.0
0
b
80.0
x
则 ,测得的平均反应速率之比 。
(4)兴趣小组继续探究反应(Ⅰ)平衡的建立,进行实验。
①初步实验 将硫酸钙()加入溶液中,在和搅拌条件下,利用计测得体系的随时间的变化曲线如图。
②分析讨论 甲同学根据后不改变,认为反应(Ⅰ)已达到平衡;乙同学认为证据不足,并提出如下假设:
假设1 硫酸钙固体已完全消耗;
假设2 硫酸钙固体有剩余,但被碳酸钙沉淀包裹。
③验证假设,乙同学设计如下方案,进行实验。
步骤
现象
ⅰ.将①实验中的反应混合物进行固液分离
/
ⅱ.取少量分离出的沉淀置于试管中,滴加
,沉淀完全溶解
ⅲ.继续向ⅱ的试管中滴加
无白色沉淀生成
④实验小结 假设1成立,假设2不成立。①实验中反应(Ⅰ)平衡未建立。
⑤优化方案、建立平衡 写出优化的实验方案,并给出反应(Ⅰ)平衡已建立的判断依据: 。
7.(2023·广东卷)化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化,其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化,用公式计算获得。
(1)盐酸浓度的测定:移取待测液,加入指示剂,用溶液滴定至终点,消耗溶液。
①上述滴定操作用到的仪器有 。
A. B. C. D.
②该盐酸浓度为 。
(2)热量的测定:取上述溶液和盐酸各进行反应,测得反应前后体系的温度值()分别为,则该过程放出的热量为 (c和分别取和,忽略水以外各物质吸收的热量,下同)。
(3)借鉴(2)的方法,甲同学测量放热反应的焓变(忽略温度对焓变的影响,下同)。实验结果见下表。
序号
反应试剂
体系温度/
反应前
反应后
i
溶液
粉
a
b
ii
粉
a
c
①温度:b c(填“>”“<”或“=”)。
② (选择表中一组数据计算)。结果表明,该方法可行。
(4)乙同学也借鉴(2)的方法,测量反应的焓变。
查阅资料:配制溶液时需加入酸。加酸的目的是 。
提出猜想:粉与溶液混合,在反应A进行的过程中,可能存在粉和酸的反应。
验证猜想:用试纸测得溶液的不大于1;向少量溶液中加入粉,溶液颜色变浅的同时有气泡冒出,说明存在反应A和 (用离子方程式表示)。
实验小结:猜想成立,不能直接测反应A的焓变。
教师指导:鉴于以上问题,特别是气体生成带来的干扰,需要设计出实验过程中无气体生成的实验方案。
优化设计:乙同学根据相关原理,重新设计了优化的实验方案,获得了反应A的焓变。该方案为 。
(5)化学能可转化为热能,写出其在生产或生活中的一种应用 。
8.(2022·广东卷)食醋是烹饪美食的调味品,有效成分主要为醋酸(用表示)。的应用与其电离平衡密切相关。25℃时,的。
(1)配制的溶液,需溶液的体积为_______mL。
(2)下列关于容量瓶的操作,正确的是_______。
(3)某小组研究25℃下电离平衡的影响因素。
提出假设。稀释溶液或改变浓度,电离平衡会发生移动。设计方案并完成实验用浓度均为的和溶液,按下表配制总体积相同的系列溶液;测定,记录数据。
序号
Ⅰ
40.00
/
/
0
2.86
Ⅱ
4.00
/
36.00
0
3.36
…
Ⅶ
4.00
a
b
3:4
4.53
Ⅷ
4.00
4.00
32.00
1:1
4.65
①根据表中信息,补充数据:_______,_______。
②由实验Ⅰ和Ⅱ可知,稀释溶液,电离平衡_______(填”正”或”逆”)
向移动;结合表中数据,给出判断理由:_______。
③由实验Ⅱ~VIII可知,增大浓度,电离平衡逆向移动。
实验结论假设成立。
(4)小组分析上表数据发现:随着的增加,的值逐渐接近的。
查阅资料获悉:一定条件下,按配制的溶液中,的值等于的。
对比数据发现,实验VIII中与资料数据存在一定差异;推测可能由物质浓度准确程度不够引起,故先准确测定溶液的浓度再验证。
①移取溶液,加入2滴酚酞溶液,用溶液滴定至终点,消耗体积为,则该溶液的浓度为_______。在答题卡虚线框中,画出上述过程的滴定曲线示意图并标注滴定终点_______。
②用上述溶液和溶液,配制等物质的量的与混合溶液,测定pH,结果与资料数据相符。
(5)小组进一步提出:如果只有浓度均约为的和溶液,如何准确测定的?小组同学设计方案并进行实验。请完成下表中Ⅱ的内容。
Ⅰ
移取溶液,用溶液滴定至终点,消耗溶液
Ⅱ
_______,测得溶液的pH为4.76
实验总结 得到的结果与资料数据相符,方案可行。
(6)根据可以判断弱酸的酸性强弱。写出一种无机弱酸及其用途_______。
1.(2025·广东大湾区二模)1800年,科学家尼科尔森和卡莱尔最早完成电解水实验。兴趣小组模拟如下。
(1)配制0.1mol/L的NaOH溶液并标定。
①用KHP()通过中和滴定标定上述溶液准确浓度,需选填的仪器序号是 。
②V1mL的NaOH溶液消耗c0mol/LKHP标准溶液V0mL,则c(NaOH)= mol/L。
实验探究:取(1)中配制的NaOH溶液30.0mL滴加2滴指示剂后,用下图装置(a、b均为石墨电极)在恒定电压下通电20min,记录如下表
序号
指示剂
主要现象
I
甲基橙
b极附近溶液黄色变浅,U形管内其余位置溶液无明显变化
Ⅱ
酚酞溶液
b极附近溶液红色褪去,U形管内其余位置溶液红色变浅
(2)I中观察到b极附近溶液黄色变浅,兴趣小组认为是电解中b极附近溶液c(OH-)降低导致的。你认为该推论 (选填“合理”“不合理”),理由是 。
(3)兴趣小组对Ⅱ中U形管内其余位置溶液红色变浅的原因提出如下假设:
假设1 实验过程中,c(OH-)降低,导致酚酞溶液不显色
假设2 实验过程中,酚酞与NaOH反应,导致溶液红色褪去
兴趣小组设计如下实验方案进行实验。
步骤
现象
i.取少量U形管内浅红色溶液于试管中,滴加 后充分振荡
溶液红色加深
ii.取少量 于试管中,滴加酚酞后静置20min。
探究结论:假设1不成立,假设2成立。
(4)电解前期,两极收到气体的体积与通电时间关系如图所示。
①图中代表H2的曲线是 (填代号);
②兴趣小组查阅文献后推理:开始电解时两极几乎没有收集到气体的原因是产生的气体分子被石墨电极吸附请根据电化学原理,设计实验证实该推理。
限选材料:通电一段时间后的石墨电极a和b,NaOH溶液,电流表(可用ⓐ表示)、导线、烧杯。
在答题卡相应方框内绘出实验装置图 。能证实上述推理的实验现象是 。
2.(2025·广东佛山二模)溶液可将含铬(VI)废水还原为(绿色),探究该反应与溶液酸碱性的关系。
(1)配制实验试剂。
试剂a:(用调节)的溶液(橙色)
试剂b:(用KOH调节) 溶液(黄色,保留2位有效数字)
试剂c:的饱和溶液
(2)配制上述溶液需要用到图甲中的仪器有 (填编号)。
(3)溶液易被溶解氧氧化:,实验测得10min时在溶液中耗氧量与pH的关系如图乙,计算在时,10min内的平均反应速率为 。
(4)设计方案并完成实验。
实验序号
实验1
实验2
实验3
实验4
实验5
实验内容
溶液颜色变化
橙绿
无明显变化
橙黄
黄浅黄
a:橙浅橙
b:黄浅黄
①实验5的目的为 。
②由实验1和2可得出结论:在酸性条件下,发生反应 (用离子方程式表示);在碱性条件下,与铬(Ⅵ)盐溶液不发生反应。
③若往实验3反应后的溶液中逐滴滴加过量,溶液颜色变化为 。
(5)探究溶液酸性增强对还原性及氧化性的影响。
实验6:往4mL试剂b中滴加5滴,与4mL试剂c组成双液原电池
实验7:往4mL试剂c中滴加5滴,与4mL试剂b组成双液原电池
用碳棒作电极,连接电压传感器测得实验6,7的电压变化如图所示。
已知:氧化剂的氧化性增强或还原剂的还原性减弱,都能使电压增大。
①由图可知,实验结论为 。
②有同学提出质疑:溶液酸性增强,溶液中的溶解氧会对实验结论造成影响。设计实验方案,并给出“质疑不成立”的判断依据: 。
3.(2025·广东茂名二模)易潮解,是一种重要的无机化工品,广泛应用于水处理、印刷电路板制作、染料、催化剂等领域。
(1)的制备
下列装置可用于实验室制备少量无水,则
①仪器A的名称为 。
②仪器的接口顺序为 (装置可重复使用)。
(2)浓度的测定
①把上述制备的配成稀溶液,移取至锥形瓶中,加入 作指示剂,用标准溶液滴定。
②重复滴定三次,平均消耗标准溶液,则 (用含和的代数式表示)。
(3)探究工业盐酸呈黄色的原因
【查阅资料】工业盐酸溶有,固体为棕褐色,为淡紫色,为黄色。
①甲同学观察溶液、 溶液,颜色均为黄色。
【提出猜想】发生了水解反应生成显黄色。
②补充完整方程式: 。
【实验验证】
初步实验:取3支洁净的试管,分别加入溶液,然后按下表开展实验。
序号
操作
现象
1
滴入10滴
溶液黄色褪去,接近无色
2
滴入________
溶液黄色略变浅
3
滴入10滴盐酸
溶液黄色变亮变深
分析讨论:甲同学认为根据实验1现象可知猜想成立,乙同学认为还应开展实验2才能进一步验证。
③请补充完整实验2中操作: 。
进一步探究:根据实验3中的异常现象,进一步查阅资料,溶液中还存在反应:(黄色),。
④请设计实验进一步验证该反应的存在(写出操作和现象): 。
【理论验证】
⑤某工业盐酸中,则该溶液中 。
【实验结论】
⑥工业盐酸呈黄色的原因是 。
4.(2025·广东清远二模)为了研究水溶液的性质,某兴趣小组做了以下实验:
Ⅰ.按图示实验装置完成实验。将装置中浓硫酸加入A装有少量蔗糖的试管中,关闭活塞。观察到A中剧烈反应,蔗糖变黑,且有气体放出。
(1)A中盛装浓硫酸的仪器名称为 ,体现了浓硫酸的性质有 。
(2)B、D中紫色都变红,C中过量溶液不褪色,C中发生反应的离子方程式为 。
Ⅱ.往装有水溶液的烧杯中插入pH计,观察读数。
(3)其读数慢慢 (填“变大”“变小”或“不变”)。
Ⅲ.如图所示,装满的三颈烧瓶,分别连有pH传感器、气体压力传感器。将针筒中的水注入三颈烧瓶。测出气体压力变化如图甲,溶液pH变化如图乙。
(4)根据甲、乙两图前50s的变化曲线,说明的性质有 。50s后,将三颈烧瓶置于40℃热水浴中,分析甲、乙两图变化原因。
猜想1:气体压力显著上升,可能是因为温度升高,瓶内气体膨胀。
猜想2:?
(5)实验设计:可通过一个空白实验进行对比分析,请填操作: 。
(6)测得此时压强图像为图丙。所以,猜想2: 是主要原因的。
5.(2025·广东深圳二模)溶解过程常伴随热量变化。
Ⅰ.配制500mL 0.5mol/L盐酸。
(1)需12mol/L浓盐酸的体积为 mL(精确至小数点后一位)。
(2)该过程不需用到的仪器有 (填标号)。
A. B. C. D. E.
(3)下列操作会导致所配制溶液的浓度偏高的是___________(填标号)。
A.转移溶液时部分溶液洒出 B.转移溶液时未洗涤烧杯内壁
C.定容时俯视刻度线 D.加水超过刻度线,将多余液体吸出
Ⅱ.测定的溶解焓:
已知:在不同温度下的溶解度如下表:
温度/℃
10
20
30
40
溶解度/g
0.18
0.17
0.15
0.14
(4)利用量热法测定
初步实验 甲同学取一定质量固体完全溶解于一定体积的水中,利用量热计测算溶解前后体系的温度差,代入公式,再计算得出。
发现问题 ①甲同学实验结果误差较大,乙同学结合在水中的溶解性,分析其原因是 。
优化实验 ②乙同学根据相关原理间接测算:先测算固体与过量稀盐酸反应的焓变;再测算反应 (填离子方程式,需注明物质的聚集状态)的焓变。最后,计算得出为。
(5)为避免实验过程热量损失引起实验误差,该小组同学尝试其他实验方案。
查阅资料 不同温度下,物质的溶度积常数与满足(R、C为常数,)
实验思考 ①根据饱和溶液中和的关系,推出 [用仅含的式子表示,忽略水的电离]。测定不同温度下饱和溶液的pH,再结合相应温度下水的离子积常数,即可求算出不同温度下。
设计实验 方案1 将20℃的饱和溶液逐步升温至40℃,每隔5℃测量并记录溶液pH;
方案2 将40℃的饱和溶液逐步降温至20℃,每隔5℃测量并记录溶液pH。
②应选择 (填“方案1”或“方案2”)进行实验;选择该方案的依据是 。
数据处理 绘制随的变化曲线如图。
③根据公式,利用直线的斜率值,计算 (保留三位有效数字)。
6.(2025·广东广州二模)弱酸及其盐的混合溶液是常见的缓冲溶液,如醋酸(用HAc表示)、醋酸钠(用NaAc表示)混合溶液。缓冲溶液具有能够缓解少量外来酸、碱或水产生的影响,维持溶液pH不发生明显变化的能力。
Ⅰ.某小组同学通过加入等量盐酸,研究25℃下NaAc、HAc混合溶液缓冲能力的影响因素。
(1)配制的NaAc溶液,需要醋酸钠晶体(,)的质量为 g,该过程用到的仪器有 (填字母)。
A. B. C. D.
(2)探究NaAc、HAc混合溶液总浓度对缓冲能力的影响。
用浓度均为的NaAc和HAc溶液按下表配制总体积相同的系列溶液,分别加入的盐酸,测得加盐酸前后pH如下表。
序号
加盐酸前pH
加盐酸后pH
1
0
0
20.00
7.00
x
2
2.50
2.50
15.00
4.76
4.67
3
5.00
5.00
10.00
4.76
4.72
①实验测得x与理论计算一致, 。
②实验2、3加盐酸前后pH变化明显小于实验1的原因是 (用离子方程式表示)。
③由实验2、3加盐酸前后pH变化可知,NaAc、HAc混合溶液总浓度越大,缓冲能力越 (填“强”或“弱”)。
(3)探究NaAc、HAc混合溶液中不同配比对缓冲能力的影响。
提出猜想:混合溶液中越大,缓冲能力越强。
设计实验、验证猜想:参照(2)进一步实验。
序号
加盐酸前pH
加盐酸后pH
4
1.00
9.00
10.00
3.80
3.67
5
2.00
8.00
10.00
4.16
4.09
6
10.00
5.36
5.30
① 。
②甲同学根据实验4、5和6认为猜想成立,乙同学根据实验 和 认为猜想不足以成立。
③经查阅资料,其他条件相同下,混合溶液中越接近l,缓冲能力越强。
Ⅱ.缓冲溶液在络合滴定法测定金属离子浓度中具有广泛应用。
(4)利用测定ZnO的纯度,滴定反应为,需维持滴定过程中。
准确称取ZnO固体a g于锥形瓶中,加足量盐酸溶解,配制成250mL溶液,从中取25.00mL,加入指示剂和20mL缓冲溶液,滴定至终点消耗溶液V mL。
①下列缓冲溶液的pH均约为5,其中缓冲能力最强的是 (填字母),原因是 。
A.、混合溶液
B.、混合溶液
C.、混合溶液
②测定结果:ZnO(摩尔质量为)晶体的纯度为 (用、a、c、V表示)。
7.(2025·广东二模)I.乙醇在化工、医疗、食品以及农业等领域都有广泛的用途。
(1)完成乙醇与酸性高锰酸钾溶液反应的离子方程式 。
5C2H5OH+___+___=5CH3COOH+___Mn2++11H2O
(2)选择合适的装置验证乙醇的消去反应,装置的连接顺序为 →g。溴的CCl4溶液中的现象为 。
Ⅱ.探究钠与乙醇、冰醋酸反成的快慢
【查阅资料】i.乙醇、冰醋酸、钠和铜的密度分别为0.789、1.05、0.968和8.96(单位:g·cm-3)。
ⅱ.热容值:乙醇>冰醋酸。
2C2H5OH(1)+2Na(g)→2C2H5ONa(s)+H2(g) ΔH=-271.54kJ/mol
2CH3COOH(1)+2Na(s)→2CH3COONa(s)+H2(g) ΔH=-442.26kJ/mol
ⅲ.室温时、乙醇和冰醋酸均可发生自耦电离形成溶剂合氢离子;
C2H5OH+C2H5OH+C2H5O- K=10-19.10
CH3COOH+C3COOH+CH3COO- K=10-14.45
ⅳ.乙酸钠为白色固体,其在冰醋酸中的溶解度随温度的升高而增大。
【理论分析】理论上,钠与冰醋酸反应更快。
【实验验证】25℃时,取0.15g两块形状、大小相同的金属钠放入用铜网制作的包裹袋中,分别投入20mL乙醇和冰醋酸中。观察到:乙醇中产生气泡更快;一段时间后,冰醋酸中铜网里的钠表面附着白色固体。
【提出猜想】25℃时,乙酸钠在冰醋酸中的溶解度较小,形成保护膜覆盖在钠表面,阻止反应进一步进行,造成钠与冰醋酸反应速率较慢的异常现象。
【优化实验】按下表进行实验,记录生成VL所用的时间(其他条件均相同)。
实验序号
液体试剂
钠的质量/g
反应起始温度/℃
生成VLH2所用的时间/s
名称
体积/mL
A1
乙醇
20
0.15
T
t1
A2
冰醋酸
20
0.15
T
t2
B1
乙醇
6
3.0
15
t3
B2
冰醋酸
6
3.0
15
t4
(3)室温时,乙醇中溶剂合氢离子的浓度为 mol·L-1。
(4)理论上,钠与冰醋酸反应更快,理由如下:
①由信息ⅱ可知,钠与冰醋酸反应放热更多,且冰醋酸的热容值更小,反应体系温度更高,反应速率更快。
②由信息ⅲ可知, 。
(5)用铜网包裹钠块后再投入乙醇和冰醋酸中的目的为 。
(6)实验测得优化实验中的数据t1>t2,证明猜想正确,则反应起始温度T为 (填“15”、“25”或“50”)。实验测得t3>t4,可能的原因为 。
8.(2025·广东汕头二模)某小组同学探究Cu(OH)2和醛的反应产物。
(1)Cu(OH)2氧化醛类物质过程中,主要是 (填元素符号)表现氧化性。Cu(OH)2与乙醛的产物是一种金属氧化物,晶胞结构如图,则“○”表示 离子(填元素符号)。
设计探究甲醛与新制Cu(OH)2反应生成的固体产物。
实验装置如下图,圆底烧瓶中依次加入25%NaOH溶液(NaOH始终过量),8%CuSO4溶液和37%的甲醛溶液按一定比例混合后加热,药品用量、实验结果见表格数据。已知:CO可以与银氨溶液反应产生Ag;Cu2O易溶于浓氨水生成[Cu(NH3)2]+。
实验
温度/℃
NaOH溶液体积/mL
CuSO4溶液体积/mL
HCHO溶液体积/mL
反应时间/min
固体产物质量/g
1
20
25
8
9
50
0.50
2
50
25
8
9
27
0.50
3
60
a
8
0.4
33
0.50
4
60
25
8
9
b
0.45
5
90
25
8
9
14
0.40
(2)a= ,b的取值范围是 。
(3)实验1~5中,装置A、B均无明显现象,证明气体中不含 ,推测收集的气体可能为H2。
(4)对部分实验固体产物进行X射线衍射仪分析,谱图如下。
根据X射线衍射仪谱图可知,实验1的固体产物为 (填化学式)。对比实验3、4的谱图,推测实验4固体产物除Cu2O外还有另一种固体M为 (填化学式)。设计实验验证固体M的存在:取少量洗净后的固体加入试管中,滴加 (填实验操作和现象),证明有固体M存在。综上所述,推测实验4中生成固体M的化学方程式可能为 。
9.(2025·广东湛江二模)氯气是一种重要的化工原料,在生产生活中有着重要的应用。请回答下列问题:
(一)某兴趣小组用如图装置在实验室制备氯气。
(1)图示装置中仪器a的名称为 。装置中制备Cl2的化学方程式为 。
(二)探究盐酸与MnO2的反应。
(2)不同温度下MnO2与盐酸反应的平衡常数如表所示。
温度T/℃
50
80
110
平衡常数K
MnO2与盐酸的反应是 (填“放热”或“吸热”)反应。
(3)实验采用4mol∙L-1的盐酸与一定量的MnO2反应时,没有产生明显实验现象。小组同学猜测可能的原因是:
猜想1.反应温度低;
猜想2.___________。
请完成如下实验设计并证明上述猜想是否成立。
序号
试剂
反应温度
现象
Ⅰ
40mL4mol∙L-1盐酸、一药匙MnO2
65℃
无明显现象
Ⅱ
___________盐酸、一药匙MnO2
80℃
无明显现象
Ⅲ
40mL7mol∙L-1盐酸、一药匙MnO2
65℃
产生黄绿色气体
①上述猜想2为 ,表中实验Ⅱ所用试剂中盐酸的规格为 ;根据上述实验可知猜想 (填“1”或“2”)成立。
②实验Ⅰ中无明显现象的原因可能是c(H+)或c(Cl-)较低,设计实验进行探究:
由上述实验结果可知MnO2氧化盐酸的反应中,c(H+)变化的影响 (填“大于”或“小于”) c(Cl-)。
③为探究c(H+)变化究竟是影响了MnO2的氧化性还是影响了Cl-的还原性,用如图所示装置(A、B均为石墨电极,恒温水浴加热装置省略)进行实验。
序号
操作
现象
i
K闭合
指针向左偏转
ⅱ
向U形管a. (填“左侧”或“右侧”)滴加浓硫酸至c(H+)≥7mol∙L-1
指针偏转幅度变化不大
ⅲ
b.
指针向左偏转幅度c.
U形管左侧发生的电极反应为d。 ;将i和ⅱ、ⅲ作对比,得出结论:MnO2氧化盐酸的反应中,HCl的还原性与c(H+)无关;MnO2的氧化性与c(H+)有关,c(H+)越大,MnO2的氧化性越强。
④为测定实验Ⅲ的反应残余液中盐酸的浓度,探究小组同学取实验Ⅲ中反应残余液10mL,稀释10倍后取20mL用1.00 molL-1的NaOH溶液滴定,消耗NaOH溶液的体积为bmL,则实验Ⅲ的反应残余液中盐酸的浓度为 mol∙L-1。
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