内容正文:
课时跟踪检测(七十一) 性质探究型综合实验
1.(15分)化学小组实验探究SO2与AgNO3溶液的反应。
(1)实验一:用如下装置(夹持、加热仪器略)制备SO2,将足量SO2通入AgNO3溶液中,迅速反应,得到无色溶液A和白色沉淀B。
①浓H2SO4与Cu反应的化学方程式是
。(2分)
②试剂a是 。(1分)
(2)对体系中有关物质性质分析得出:沉淀B可能为Ag2SO3、Ag2SO4或二者混合物。已知:Ag2SO4微溶于水,Ag2SO3难溶于水。
实验二:验证B的成分
①写出Ag2SO3溶于氨水的离子方程式:
。(2分)
②加入盐酸后沉淀D大部分溶解,剩余少量沉淀F。推断D中主要是BaSO3,进而推断B中含有Ag2SO3。向滤液E中加入一种试剂,可进一步证实B中含有Ag2SO3。所用试剂及现象是
。(2分)
(3)根据沉淀F的存在,推测S的产生有两个途径:
途径1:实验一中,SO2在AgNO3溶液中被氧化生成Ag2SO4,随沉淀B进入D。
途径2:实验二中,S被氧化为S进入D。
实验三:探究S的产生途径
①向溶液A中滴入过量盐酸,产生白色沉淀,证明溶液中含有 ;取上层清液继续滴加BaCl2溶液,未出现白色沉淀,可判断B中不含Ag2SO4。说出判断的理由:
。(3分)
②实验三的结论: 。(1分)
(4)实验一中SO2与AgNO3溶液反应的离子方程式是
。(2分)
(5)根据物质性质分析,SO2与AgNO3溶液应该可以发生氧化还原反应。将实验一所得混合物放置一段时间,有Ag和S生成。
(6)根据上述实验所得结论: 。(2分)
解析:(1)②试剂a为饱和NaHSO3溶液,用于吸收SO2中其他杂质气体,防止对后续实验产生干扰。(2)①难溶于水的Ag2SO3与NH3·H2O反应生成可溶性的[Ag(NH3)2]2SO3、H2O,反应的离子方程式为Ag2SO3+4NH3·H2O2[Ag(NH3)2]++S+4H2O。②加入盐酸后沉淀D大部分溶解,溶解的物质为BaSO3,没有溶解的物质为BaSO4,BaSO3与盐酸反应生成BaCl2、SO2,只要证明滤液E中含有溶解的SO2即可证明B中含有Ag2SO3,所以选用的试剂为H2O2溶液,H2O2可将S氧化为S,从而生成白色的BaSO4沉淀。(3)①向溶液A中滴入过量盐酸,只有Ag+能与Cl-反应生成白色沉淀AgCl,所以溶液A中含有Ag+;取上层清液继续滴加BaCl2溶液,未出现白色沉淀,说明A中没有S,因为Ag2SO4微溶于水,若B中含有Ag2SO4,溶液A中则含有少许S,加入BaCl2溶液能生成更难溶的BaSO4沉淀。②S具有还原性,在实验二中,S被空气中的O2氧化为S。
答案:(1)①Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O ②饱和NaHSO3溶液
(2)①Ag2SO3+4NH3·H2O2[Ag(NH3)2]++S+4H2O ②H2O2溶液,产生白色沉淀
(3)①Ag+ Ag2SO4溶解度大于BaSO4,没有BaSO4沉淀时,必定没有Ag2SO4 ②途径1不产生S,途径2产生S
(4)2Ag++SO2+H2OAg2SO3↓+2H+
(6)该实验条件下,SO2与AgNO3溶液生成Ag2SO3的速率大于生成Ag和S的速率,碱性溶液中,S更易被氧化为S
2.(12分)某实验小组同学设计实验,完成Cu和Fe2(SO4)3溶液的反应,用KSCN溶液检验是否还存在Fe3+。
实验Ⅰ:
实验操作及现象
ⅰ.加入铜粉后充分振荡,静置,溶液变成浅蓝绿色;
ⅱ.取少量ⅰ中清液于试管中,滴加3滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液,立即出现白色沉淀,溶液局部变为红色,振荡后红色迅速褪去
已知:ⅰ.Cu2+CuSCN↓(白色)+(SCN)2(黄色);
ⅱ.(SCN)2的性质与卤素单质相似;
ⅲ.CuSCN溶于稀硝酸,发生反应:CuSCN+HNO3CuSO4+N2↑+CO2↑+H2O(未配平)。
(1)依据现象ⅰ可预测该反应的离子方程式为
。(2分)
(2)该小组同学查阅资料认为现象ⅱ中的白色沉淀可能为CuSCN,设计实验进行验证。
实验Ⅱ:取少量实验Ⅰ中的白色沉淀于试管中,
(补充所加试剂
及实验现象),证明该白色沉淀为CuSCN。(2分)
(3)该小组同学继续探究白色沉淀的成因,进行如下实验。
实验Ⅲ:
试管内试剂
现象
结论
2 mL 0.1 mol·L-1 CuSO4溶液
ⅰ.短时间内无明显变化,溶液逐渐变浑浊,1小时后,有少量白色沉淀生成
CuSO4与KSCN反应生成了白色沉淀,Fe2+能促进该反应
试剂A
ⅱ.无明显现象
2 mL 0.2 mol·
L-1 FeSO4和0.1 mol·L-1 CuSO4混合溶液
ⅲ.瞬间产生白色沉淀,局部溶液变红,振荡后红色褪去
在实验Ⅲ中:
①写出现象ⅰ中生成白色沉淀的离子方程式:
。(2分)
②试剂A为 。(2分)
③根据现象ⅲ结合化学用语及必要的文字解释Fe2+能加快沉淀生成的原因:
。(2分)
(4)有同学认为实验Ⅲ不能充分证明其结论,并补充实验Ⅳ:
取2 mL 0.1 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液,滴加 3滴 0.1 mol·L-1 KSCN溶液后,溶液变红,然后滴加2 mL 0.1 mol·L-1 CuSO4溶液于试管中, (补充实验现象),说明白色沉淀不是由Fe3+与SCN-反应生成,且Fe3+不能加快CuSCN的生成。(2分)
解析:(1)根据“溶液变成浅蓝绿色”可知Cu被Fe3+氧化成Cu2+,离子方程式为2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+。(2)根据已知信息ⅲ,如果白色沉淀是CuSCN,则它溶于稀硝酸生成CuSO4并产生无色无味气体。(3)①根据已知信息ⅱ,(SCN)2的性质与卤素单质相似,则SCN-具有还原性,(SCN)2具有氧化性。KSCN与CuSO4反应较慢,发生反应:2Cu2++4SCN-2CuSCN↓+(SCN)2。②探究Fe2+对实验的影响,必须设计对照实验,即探究KSCN与FeSO4反应是否显色,所以试剂A为2 mL 0.2 mol·L-1FeSO4溶液,排除了Fe2+的干扰。③Fe2+、Cu2+与SCN-反应,抓住“瞬间”“局部溶液变红”“振荡后红色褪去”等关键信息,可知2Fe2++(SCN)22Fe3++2SCN-消耗了(SCN)2,促进生成白色沉淀。
答案:(1)2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+
(2)滴加稀硝酸,白色沉淀逐渐溶解,溶液变蓝并产生无色无味气体
(3)①2Cu2++4SCN-2CuSCN↓+(SCN)2
②2 mL 0.2 mol·L-1 FeSO4溶液 ③2Fe2++(SCN)22Fe3++2SCN-消耗了(SCN)2,促进平衡向生成白色沉淀方向移动
(4)缓慢生成白色沉淀
3.(15分)过氧化氢是一种常用的绿色试剂,某学习小组针对H2O2性质进行如下实验。
Ⅰ.验证H2O2的还原性
查阅资料:H2O2溶液与氯水发生反应时表现还原性。
(1)制取氯水
①仪器X的名称是 ,生成Cl2的化学方程式为
。(3分)
②饱和食盐水的作用是 。(1分)
(2)取5 mL上述新制饱和氯水于试管中,向其中加入H2O2溶液至过量,产生大量气泡(该气体可使余烬复燃),还观察到溶液颜色发生的变化是
。(2分)
Ⅱ.探究Cl-、N对H2O2分解的影响
选用CuCl2溶液和Cu(NO3)2溶液,探究Cl-、N对H2O2分解的影响。记录数据如下:
实验序号
添加试剂及用量
H2O2完全分解所需时间/min
1
a mL b mol·L-1
CuCl2溶液
t1
2
a mL b mol·L-1
Cu(NO3)2溶液
t2
(3)实验结果显示t1<t2,可得出的结论是 (填化学式)更有利于H2O2分解。(2分)
(4)甲同学查阅资料得知:Cu2+能加速H2O2分解,K+对H2O2分解无影响。为排除Cu2+干扰,该同学进行实验:向两份50 mL 30%H2O2溶液中分别加入a mL浓度均为 mol·L-1的 (填化学式,下同)溶液和 溶液。t2 min 内,发现H2O2均几乎不分解。甲同学认为:在无Cu2+存在的情况下,Cl-、N对H2O2催化分解无影响。(3分)
(5)乙同学又提出猜想:Cl-、N对Cu2+催化H2O2分解会产生影响。于是进行如表实验。限选试剂及其标号如下:
A.a mL 2b mol·L-1KCl溶液
B.少量KCl固体
C.a mL 2b mol·L-1KNO3溶液
D.少量KNO3固体
实验序号
添加试剂及用量
H2O2完全分解所需时间/min
3
需同时加入a mL b mol·L-1CuCl2溶液和① (填标号)(1分)
t3(t3<t1)
4
需同时加入a mL b mol·L-1Cu(NO3)2溶液和② (填标号)(1分)
t4(t4>t2)
(6)根据实验1~4中测得的H2O2完全分解所需时间,小组同学认为Cl- (填“增强”或“减弱”,下同)Cu2+的催化效果,N Cu2+的催化效果。(2分)
解析:实验Ⅰ利用浓盐酸和MnO2共热制取Cl2,饱和食盐水除去Cl2中混有的HCl气体,然后通入蒸馏水中得到氯水,NaOH溶液吸收尾气,最后取少量新制氯水,加入H2O2溶液至过量,生成氧气可以证明H2O2的还原性;实验Ⅱ通过控制变量法,选用Cl-、N的铜盐溶液,通过比较H2O2完全分解所需时间来判断催化效果。(1)②浓盐酸具有挥发性,生成的Cl2中会混有HCl气体,饱和食盐水可以除去Cl2中混有的HCl。(2)新制氯水中含有Cl2分子,呈黄绿色,向其中加入H2O2溶液至过量,产生大量气泡,该气体可使余烬复燃,说明生成了O2,H2O2被氧化,Cl2最终全部转化为Cl-,所以溶液颜色发生的变化是黄绿色褪去。(3)t1<t2,即加入CuCl2溶液后H2O2分解速率更快,更有利于H2O2分解。(4)Cu2+带2个单位正电荷,K+带1个单位正电荷,所以应向两份50 mL 30%H2O2溶液中分别加入a mL浓度均为2b mol·L-1的KNO3溶液和KCl溶液。(5)该实验的目的是探究Cl-、N对Cu2+催化H2O2分解的影响,所以只需改变阴离子种类,故实验3中应加入 a mL b mol·L-1CuCl2溶液和少量KCl固体,实验4中应加入a mL b mol·L-1Cu(NO3)2溶液和少量KNO3固体。(6)t3<t1,说明加入更多的Cl-后H2O2分解速率加快,即Cl-增强Cu2+的催化效果;而t4>t2,说明加入更多的N后H2O2分解速率减慢,即N减弱Cu2+的催化效果。
答案:(1)①圆底烧瓶 MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O ②除去Cl2中混有的HCl (2)黄绿色褪去 (3)CuCl2 (4)2b KCl KNO3 (5)①B ②D (6)增强 减弱
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