专题08 化学综合实验题(2大题型)(广东专用)2026年高考化学一模分类汇编
2026-03-25
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内容正文:
专题08 化学综合实验题
2大考点概览
题型01 物质定性探究
题型02 物质定量探究
物质定性探究
题型01
1.(2026·广东广州·模拟预测)实验小组为了探究的还原性进行下列实验。
(1)将气体通入溶液中,一段时间后溶液呈浅绿色。
①配制溶液时需加入盐酸,加盐酸的目的是___________。
②与发生了氧化还原反应,检验其还原产物的操作及现象是___________。
(2)将通入溶液中发现无明显现象,而将通入溶液中可得砖红色沉淀。查阅资料可知砖红色沉淀中只含有、和。
已知:a.。
b.易与生成稳定的CuI白色沉淀。
c.。
实验小组进行以下4个实验,验证砖红色沉淀的成分并确定砖红色沉淀的化学式。
小组同学将砖红色沉淀过滤、洗涤、干燥后,分别取沉淀于试管中,加入相应试剂,进行下表中实验1、2,观察实验现象。
实验序号
实验目的
加入试剂
实验现象
1
检验和
足量稀硫酸
砖红色固体溶解,生成新的红色沉淀,溶液呈蓝色,……
2
检验
足量KI溶液,少量淀粉溶液
砖红色沉淀全部转变为白色沉淀,上层清液呈无色
①实验1现象表明砖红色沉淀中含有和。补充实验1的现象___________。
②实验2中上层清液呈无色,可能是与反应生成的被___________(填离子符号)还原。
为了进一步检验存在,并确定沉淀的化学式,将实验2的悬浊液过滤,滤液平均分成2份,分别加入相应试剂,进行下表中实验3、4,观察实验现象并称量生成的沉淀。
实验序号
实验目的
加入试剂
实验现象
3
进一步检验,确定含量
足量试剂X
生成白色沉淀A,质量为(A为)
4
确定含量
足量溶液
生成白色沉淀B,质量为(B为和混合物)
③结合实验2和实验3的现象,说明砖红色沉淀中一定含有。试剂X是___________。
④砖红色沉淀中,的物质的量___________mol(用含的代数式表达),的物质的量___________mol(用含、的代数式表达)。
(的摩尔质量为,的摩尔质量为)
基于实验3和实验4的结果可以确定砖红色沉淀的化学式。
(3)为了验证能否进一步将还原成Cu单质,兴趣小组重新设计了基于电化学的优化方案,避免了生成砖红色沉淀。以Pt作为电极,在答题卡虚线框中,画出电化学装置示意图并做出相应标注___________。
【答案】(1) 抑制水解 取少量反应后溶液于试管中,滴入几滴溶液,出现蓝色沉淀
(2) 产生无色、有刺激性气味的气体 稀盐酸、溶液
(3)
【详解】(1)溶液中会发生水解生成,加入盐酸引入,可抑制的水解。和发生氧化还原反应,被还原为,加入溶液可产生蓝色沉淀。
(2)在酸性的条件下发生歧化反应,生成Cu和,Cu不溶于水显红色,含的水溶液显蓝色。和稀硫酸反应生成气体,无色,有刺激性气味。实验2加入足量的溶液,发生反应,遇淀粉溶液应变蓝,但由于沉淀中还含有,可将还原为,使蓝色消失。实验3的现象为生成白色的沉淀,可知实验3是为了确定实验2生成的含量,检验的方法为加入稀盐酸酸化的溶液。根据、,可得,,实验2的悬浊液过滤后滤液平均分成2份,则m g砖红色沉淀中。实验4中得到的中的来自实验2中被氧化的,其物质的量与实验3中的物质的量相等,则被氧化为的的物质的量为,溶液中剩余的,m g砖红色沉淀中。
(3)验证将还原为Cu,则在负极通入,发生氧化反应转化为,负极电解质溶液为溶液,发生还原反应,溶液为正极电解质溶液,由此可得电化学装置图。
2.(2026·广东·模拟预测)某小组同学探究铜与银盐溶液的反应。
(1)配制100mL0.3000mol/LAgNO3溶液
①用托盘天平称取AgNO3固体___________g。
②配制过程用到下图中的仪器有___________(填名称)。
(2)将铜片插入0.30mol/LAgNO3溶液中,有银单质生成。比较氧化性大小:Ag+___________Cu2+。
(3)小组探究Cu片与AgCl悬浊液能否发生反应
①25℃时,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,在AgCl悬浊液中c(Ag+)=___________。(已知:)
②查阅资料 电极电势可描述物质的氧化还原能力。数值越大,氧化型物质的氧化性越强;数值越小,还原型物质的还原性越强。标准电极电势Eθ在酸性条件下的数据如下:
氧化型物质/还原型物质
Cu2+/Cu
Ag+/Ag
AgCl/Ag
[Cu(NH3)4]2+/Cu
[Ag(NH3)2]+/Ag
Fe3+/Fe2+
Eθ
0.34V
0.80V
0.22V
-0.065V
0.37V
0.77V
例如:Eθ(Cu2+/Cu)<Eθ(Ag+/Ag),能发生反应Cu+2Ag+=Cu2++2Ag。
③分析讨论
甲同学认为Cu的金属性强于Ag,Cu能与AgCl悬浊液顺利反应;
乙同学认为Eθ(AgCl/Ag)<Eθ(Cu2+/Cu)<Eθ(Ag+/Ag),该反应难以进行。
④实验验证
步骤
现象
推理
i.将铜片浸入AgCl悬浊液,放置10分钟
铜片表面无明显变化
/
ii.将i中装置置于黑暗环境下,放置24小时
铜片明显变黑,装置中出现灰黑色固体
该灰黑色固体为___________
iii.将ii反应后的混合物过滤,向滤液中滴加NaOH溶液
产生蓝色沉淀
滤液中存在的金属离子是___________
⑤实验结论Cu能与AgCl悬浊液反应,但速率较慢。
(4)该小组继续探究如何加快Cu与AgCl悬浊液的反应速率。
①向含AgCl悬浊液的试管中滴加5%氨水至沉淀恰好消失。反应的离子方程式为___________。
②向①中试管投入一小块铜片。铜片表面迅速变黑,10分钟后溶液呈现浅蓝色,2小时后试管底部出现银白色晶体。
原理分析 加入氨水能加快Cu与AgCl悬浊液反应的原因是___________(结合电极电势知识)。
(5)丙同学通过查阅资料发现,电极电势还受到离子浓度大小的影响。例如:
基于图中原电池装置,设计实验证明:改变离子浓度可改变氧化还原反应的方向。
实验方案:闭合K,电流表指针向右偏转,___________。(补充实验操作与现象,限选试剂:Fe(NO3)3固体、NaNO3固体、NaCl固体、AgNO3固体)
【答案】(1) 5.1 胶头滴管、100mL 容量瓶
(2)大于
(3) mol/L Ag(银) Cu2+
(4) AgCl+2NH3⋅H2O=[Ag(NH3)2]++Cl−+2H2O 加入氨水后,反应物变为Cu与[Ag(NH3)2]+,产物涉及[Cu(NH3)4]2+。Eθ([Ag(NH3)2]+/Ag) = 0.37V远大于Eθ([Cu(NH3)4]2+/Cu) = -0.065V,反应的驱动力(电势差)显著增大,因此反应速率加快
(5)向烧杯N中加入少量AgNO3固体,电流表指针向左偏转
【详解】(1)①配制100mL0.3000mol/LAgNO3溶液,根据物质的量浓度公式:n(AgNO3)=c⋅V=0.3000mol/L×0.1000L=0.03000mol,AgNO3的摩尔质量为 170g/mol,则质量为:m(AgNO3)=n⋅M=0.03000mol×170g/mol=5.100g,由于托盘天平精度为 0.1 g,故称取 5.1 g。故答案为:5.1;
②配制一定物质的量浓度溶液的关键仪器包括:胶头滴管(用于定容时滴加蒸馏水)、100 mL 容量瓶(指定体积的精确容器),图示中其他仪器(锥形瓶、分液漏斗、冷凝管)不参与该配制过程。胶头滴管、100mL 容量瓶。故答案为:胶头滴管、100mL 容量瓶;
(2)将铜片插入0.30mol/LAgNO3溶液中,有银单质生成,反应中银离子为氧化剂,铜离子为氧化产物,氧化性:氧化剂大于氧化产物,氧化性大小:Ag+大于Cu2+。故答案为:大于;
(3)①25℃时,Ksp(AgCl)=1.8×10-10=c(Ag+)c(Cl-)=c2(Ag+),在AgCl悬浊液中c(Ag+)= mol/L。故答案为:mol/L;
步骤ii.铜片表面生成的灰黑色固体为 Ag(银)。虽然标准电极电势Eθ(AgCl/Ag)=0.22V<Eθ(Cu2+/Cu)=0.34V,但长时间放置后,AgCl悬浊液中的微量 Ag+(通过沉淀溶解平衡提供)与 Cu发生置换反应:Cu+2AgClCuCl2+2Ag生成的银单质因颗粒细小(纳米级)呈现灰黑色,而非块状银的银白色。
步骤iii.滤液中存在的金属离子:Cu2+。向滤液中滴加 NaOH溶液产生蓝色沉淀(Cu(OH)2),证明滤液中含有 Cu2+,说明 Cu已被氧化为 Cu2+,证实反应发生。
故答案为:Ag(银);Cu2+;
(4)①向含AgCl悬浊液的试管中滴加5%氨水至沉淀恰好消失,加入氨水后,Ag+与NH3形成稳定的络离子[Ag(NH3)2]+,反应的离子方程式为AgCl+2NH3⋅H2O=[Ag(NH3)2]++Cl−+2H2O。
原理分析:加入氨水后,反应物变为Cu与[Ag(NH₃)₂]⁺,产物涉及[Cu(NH₃)₄]²⁺。Eθ([Ag(NH₃)₂]⁺/Ag) = 0.37V远大于Eθ([Cu(NH₃)₄]²⁺/Cu) = -0.065V,反应的驱动力(电势差)显著增大,因此反应速率加快。
故答案为:AgCl+2NH3⋅H2O=[Ag(NH3)2]++Cl−+2H2O;加入氨水后,反应物变为Cu与[Ag(NH3)2]+,产物涉及[Cu(NH3)4]2+。Eθ([Ag(NH3)2]+/Ag) = 0.37V远大于Eθ([[Cu(NH3)4]2+/Cu) = -0.065V,反应的驱动力(电势差)显著增大,因此反应速率加快;
(5)初始状态下,烧杯M中Fe3+/Fe2+电对的电极电势(由浓度决定)高于烧杯N中Ag+/Ag电对的电极电势,反应正向进行(Ag被氧化,Fe3+被还原),电流表指针向右偏转。向烧杯N中加入AgNO3固体,增大Ag+浓度,根据能斯特方程,Ag+/Ag的电极电势升高。当Ag+/Ag的电势超过Fe3+/Fe2+时,反应逆向进行(Fe2+被氧化,Ag+被还原),电流表指针向左偏转,证明离子浓度改变可逆转氧化还原反应方向。
实验方案:闭合K,电流表指针向右偏转,向烧杯N中加入少量AgNO3固体,电流表指针向左偏转。故答案为:向烧杯N中加入少量AgNO3固体,电流表指针向左偏转。
3.(2026·广东湛江·一模)镁的金属性较强,置换氢气的能力较强。
(1)使用镁条完成置换氢气的实验前需用砂纸打磨一下镁条(下述实验中所使用的镁条均已打磨),打磨的目的是除去镁条表面的___________(填化学式)。
(2)常温下,将镁条投入水中,镁条表面无明显变化,将水煮沸后,镁条表面会有气泡产生,发生反应的化学方程式为___________。
(3)若将镁条投入1.0mol・L-1 FeCl3溶液中,镁条表面迅速产生大量气泡,同时溶液中产生红褐色沉淀,请结合离子方程式解释产生该实验现象的原因:___________。
(4)某小组根据上述现象提出猜想:溶液酸性越强,镁置换氢气的速率越快碱性越强,置换氢气的速率越慢。
【设计方案并完成实验】甲同学根据上述猜想设计了NaOH、Na2CO3和NaHCO3溶液与镁条的反应。
配制溶液时需用到下列仪器中的___________(填写仪器名称)。
①实验室用Na2CO3·10H2O晶体制备100mL 1.0mol·L-1的Na2CO3溶液。
②取四份质量、形状完全相同的镁条进行实验。
实验组
实验操作
现象
ⅰ
第一份镁条加入50mL蒸馏水中
一段时间后镁条上覆盖了少量气泡
ⅱ
第二份镁条加入50mL 1.0mol・L-1 NaHCO3溶液中
持续快速产生大量气泡,溶液略显浑浊
ⅲ
第三份镁条加入50mL 1.0mol・L-1 Na2CO3溶液中
有气泡产生,溶液略显浑浊
ⅳ
第四份镁条加入50mL 1.0mol・L-1 NaOH溶液中
无明显现象
【实验小结】小组同学根据实验现象,判断猜想不符合实际,判断的依据是___________。
(5)反应速率差异的机理探究
查阅资料可知,Mg(OH)2质地致密,会附在金属表面阻碍反应继续进行。
已知:Ka1(H2CO3)=4.3×10-7,Ka2(H2CO3)=5.6×10-11,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,Ksp(MgCO3)=3.5×10-8,Kw=1.0×10-14.
①小组同学推测是或破坏了Mg(OH)2保护膜,使镁与水的反应可以继续进行,在NaHCO3体系中的反应为,该反应的平衡常数K=___________(列出算式,无须化简)。
②乙同学猜测对Mg(OH)2保护膜的破坏能力强于,设计如下实验验证:
实验组
镁片预处理
加入溶液
气泡产生速率
ⅴ
预先制备Mg(OH)2保护膜
50mL 0.5mol·L-1 Na2CO3溶液
极慢
ⅵ
同ⅴ组
a mL b mol・L-1 NaHCO3溶液
较快
根据表中信息,补充数据:a=___________,b=___________。
根据结果可知吸附在金属表面的氢氧化镁可以溶解在碳酸氢钠溶液中,而不能很好地破坏Mg(OH)2保护膜。
(6)丙同学继续探究镁与碳酸钠溶液反应,实验组ⅲ的沉淀成分中经检验存在MgCO3,MgCO3质地疏松,不能有效阻止内部金属Mg与水的反应。从溶度积分析,理论上Mg(OH)2更易沉淀,但实际存在MgCO3的原因是___________。
教师指导:要充分认识化学反应的复杂性,影响化学反应的因素有很多,要抓到主要矛盾等解决问题。
【答案】(1)MgO
(2)Mg+2H2O(沸水)⇌Mg(OH)2+H2↑或
(3)Fe3++3H2O=Fe(OH)3+3H+或3Mg+2Fe3++6H2O=2Fe(OH)3↓+3Mg2++3H2↑,Mg与H+反应产生大量H2,同时使Fe3+水解平衡右移,产生Fe(OH)3沉淀
(4) 100mL容量瓶和胶头滴管 NaHCO3溶液和Na2CO3溶液均为碱性,但镁条在NaHCO3溶液和Na2CO3溶液中的反应速率均大于在中性的水中的反应速率
(5) 50 0.5
(6)反应体系中浓度较高,使Mg2+与的离子积大于MgCO3的溶度积,从而析出MgCO3
【详解】(1)使用镁条完成置换氢气的实验前需用砂纸打磨镁条的目的是除去镁条表面的MgO。
(2)常温下,将镁条投入水中,镁条表面无明显变化,将水煮沸后,镁条表面会有气泡产生,发生反应的化学方程式为Mg+2H2O(沸水)=Mg(OH)2+H2↑。
(3)Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+,Mg与H+反应产生大量H2,同时使Fe3+水解平衡右移,产生Fe(OH)3沉淀。
(4)①实验室配制100 mL 1.0mol·L-1的Na2CO3溶液,需用到100 mL容量瓶和胶头滴管。
②NaHCO3溶液和Na2CO3溶液均为碱性,但由现象可知,与镁条反应产生气泡的速率:NaHCO3溶液>Na2CO3溶液>水>NaOH溶液,与猜想不符。
(5)①的平衡常数K,表达式为代入常数数值:Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,Ka2(H2CO3)=5.6×10-11,Kw=1.0×10-14,可得。
②该实验的自变量为阴离子种类,控制的无关变量为镁片规格、溶液体积与浓度、反应温度等相同,即50mL 0.5mol·L-1。
(6)从溶度积分析,理论上Mg(OH)2更易沉淀,但碳酸钠与镁反应体系中浓度较高,使Mg2+与的离子积大于MgCO3的溶度积,从而析出MgCO3。
4.(2026·广东梅州·一模)水垢的主要成分为、和等,某实验小组依托数字化实验,利用水垢来探究难溶电解质溶解与转化的本质。
已知:298 K、101 kPa下:
①,;
②悬浊液,悬浊液。
(1)向悬浊液中滴加2滴酚酞溶液,观察到的现象为________。
(2)向悬浊液中加入少量固体,振荡后固体溶解,该过程中发生主要反应的离子方程式是________。
(3)试解释悬浊液的原因是________。
(4)水的硬度(水中、含量)是衡量水质的重要指标。取100.00 mL某水样,以铬黑T为指示剂,用0.01860 mol/L EDTA标准溶液(弱酸性),在时滴定水中钙和镁的含量(EDTA与、均以形成配合物,不考虑其他离子干扰),平均消耗EDTA 20.30 mL。
①上述滴定实验中不需要用到的仪器有________。
A. B. C. D.
②该水样的总硬度________mg/L(以表示,列出计算式即可)。
③298 K时,反应的平衡常数________(保留三位有效数字)。
(5)298 K时,向悬浊液中分次加入少量0.1 mol/L盐酸,并用pH传感器测溶液pH变化(如图所示),第1~9次加盐酸后,pH先快速下降再逐渐升高,其pH先快速下降的原因是________(用离子方程式表示)。
(6)结合本实验探究,设计除去水垢中的简易实验方案________。
【答案】(1)溶液变为红色
(2)
(3)存在溶解平衡:。生成的会发生水解:,产生,使溶液呈碱性
(4) BC
(5)
(6)将水垢用饱和溶液浸泡一段时间,使转化为;然后过滤、洗涤,再用稀盐酸(或稀醋酸)溶解
【分析】本实验以水垢(主要成分为、和)为研究对象,通过数字化实验探究难溶电解质的溶解与转化本质。实验内容包括:悬浊液中加入固体的溶解现象与反应原理;悬浊液呈碱性的原因;水的总硬度测定(EDTA滴定法);与的转化平衡常数计算;向悬浊液中滴加盐酸的pH变化分析;以及设计除去水垢中的实验方案。
【详解】(1)已知悬浊液,呈碱性,而酚酞在时显红色,因此现象为溶液变为红色。
(2)悬浊液中存在溶解平衡:。加入固体后,与结合生成,使浓度降低,平衡正向移动,溶解,因此主要反应的离子方程式为:。
(3)存在溶解平衡:。生成的会发生水解:,产生,使溶液呈碱性,因此悬浊液。
(4)① 滴定实验中,需要的仪器有锥形瓶(A)、酸式滴定管(D)等。不需要的仪器是B(漏斗)和C(分液漏斗),即BC。
② EDTA与、以1:1形成配合物,故。总硬度以计,计算式为:
。
③ 反应的平衡常数:。
(5)向悬浊液中加入盐酸,与反应,使浓度降低,的溶解平衡和的水解平衡均正向移动,溶液中浓度快速降低,先快速下降。离子方程式为:。
(6)根据(4)③的计算,可以转化为更难溶的。因此实验方案为:将水垢用饱和溶液浸泡一段时间,使转化为;然后过滤、洗涤,再用稀盐酸(或稀醋酸)溶解,即可除去。
5.(2026·广东·模拟预测)铁在生活生产中应用广泛。
(1)①铁能与过量稀硝酸反应。用浓硝酸配制硝酸溶液,需要的仪器有玻璃棒、烧杯和下列仪器中的_________(写出选用仪器的名称)等。
②铁与稀硝酸反应产生的可用酸性溶液吸收,反应会生成、等。将通入酸性溶液中,溶液颜色变化为_________,反应的离子方程式为_________。
常温下,铁遇浓硝酸会发生钝化。实验发现铁和浓硝酸发生钝化后溶液显黄色。设计实验探究铁和浓硝酸钝化后溶液显黄色的原因。
(2)实验探究 进行实验a、b、c,实验操作和实验现象记录如表。
编号
实验操作和现象
a
取少量钝化后的黄色溶液,滴入几滴溶液,溶液变为红色,振荡后红色逐渐褪去,产生红棕色气体。向褪色后的溶液中加入溶液,产生红褐色沉淀
b
取少量固体溶解于水中,溶液为黄色
C
取少量固体溶解于稀硝酸中,溶液几乎无色
①实验a中溶液红色褪去的原因可能是_________。
②25℃时,在水溶液中存在平衡: 。实验室在配制溶液时,常将固体先溶于较浓的硝酸中,然后再用蒸馏水稀释到所需的浓度,这样做的目的是_________。铁和浓硝酸发生钝化后的溶液中,则钝化后溶液中__________(列出计算式即可)。
(3)实验探究进行实验d、e,实验操作和实验现象记录如表。
编号
实验装置
操作
现象
d
通入
溶液颜色变浅
e
通入
溶液颜色变为无色
①实验e中通入也能使溶液颜色变浅,且褪色速率更快,原因是不仅带走部分,同时发生反应_________(只用一个化学方程式表示原因)。
②甲同学认为是铁和浓硝酸发生钝化后溶液显黄色的唯一原因,乙同学认为证据不足,并提出如下假设:
假设1 部分溶解,自身颜色导致溶液呈黄色。
假设2 与钝化后溶液中的某些物质共同作用导致溶液呈黄色。
验证假设 进行实验、、,实验操作和实验现象记录如表。
编号
实验装置
X溶液
现象
f
溶液
无色溶液变为黄色
g
____溶液
无色溶液变为黄色
h
溶液
无色溶液变为蓝色
已知:,(浅蓝色)。
i.实验g中,溶液为_________(填化学式)溶液。
ii.结合平衡移动原理和以上信息,分析铁和浓硝酸发生钝化后溶液未出现蓝色的原因:_________。
实验结论:假设2成立。
【答案】(1) 量筒、胶头滴管 紫色褪去或变浅 5NO+3MnO+4H+=3Mn2++5NO+2H2O
(2) Fe(SCN)3被氧化 抑制Fe3+水解
(3) 4NO2+ O2+2H2O=4HNO3 Fe2(SO4)3 铁和浓硝酸发生钝化后溶液中有剩余的浓硝酸,抑制了NO2与水反应,生成的HNO2浓度很低,所以钝化后溶液未出现蓝色
【分析】该实验的实验目的是探究铁和浓硝酸钝化后溶液显黄色的原因,经提出假设、设计实验验证,得到NO2与钝化后溶液中的某些物质共同作用导致溶液呈黄色的实验结论。
【详解】(1)①由配制一定物质的量浓度溶液的步骤为计算、称量、溶解、移液、洗涤、定容、摇匀、装瓶可知,配制500mL4mol/L硝酸溶液的实验过程中需要的仪器有玻璃棒、烧杯和题给仪器中的量筒、胶头滴管;
②由题意可知,一氧化氮与酸性高锰酸钾溶液中的高锰酸根离子反应生成锰离子、硝酸根离子和水,反应的离子方程式为5NO+3MnO+4H+=3Mn2++5NO+2H2O,实验现象为溶液紫色褪去或变浅;
(2)①由实验a中“振荡后红色逐渐褪去,产生红棕色气体”可知,溶液红色褪去的原因是具有强氧化性的浓硝酸将硫氰化钾溶液中的硫氰酸根离子氧化所致;
②由方程式可知,铁离子在溶液中会发生水解使溶液呈酸性,所以配制硝酸铁溶液时,常将硝酸铁固体先溶于较浓的硝酸中,抑制铁离子水解,然后再用蒸馏水稀释到所需的浓度;反应的平衡常数K=,则水合氢离子浓度为14mol/L的钝化后溶液中=;
(3)①实验e中通入氧气能使溶液颜色变浅,且褪色速率更快的原因是通入的氧气不仅带走部分二氧化氮,同时氧气与二氧化氮和水反应生成硝酸所致,反应的化学方程式为4NO2+ O2+2H2O=4HNO3;
②i.由探究实验变量唯一化原则可知,0.05mol/LX溶液中铁离子浓度应为0.1mol/L,阴离子所带电荷数应相等,则X为硫酸铁;
ii.由平衡移动原理可知,铁和浓硝酸发生钝化后溶液未出现蓝色是因为铁和浓硝酸发生钝化后溶液中有剩余的浓硝酸,抑制了NO2与水反应,反应生成的HNO2浓度很低,不能发生后续反应,所以钝化后溶液未出现蓝色。
6.(2026·广东肇庆·一模)广泛应用于水处理、印刷电路板等领域。某化学研究性学习小组利用下列装置(部分夹持装置省略)制备无水(易升华、易潮解),并对产物做如下探究实验。
I.的制备
(1)仪器a的名称为___________。
(2)烧杯中发生主要反应的化学方程式为___________。
(3)球形干燥管的作用为___________。
II.溶液与金属反应的探究
(4)理论分析
依据金属活动性顺序,溶液与过量粉混合,充分反应并静置,溶液颜色发生的变化为___________,理论上反应后部分黑色固体能被磁铁吸引。
(5)实验验证
小组同学向的溶液中加入过量粉,观察到一段时间后有气泡产生,反应缓慢,溶液pH逐渐增大,产生了大量红褐色沉淀后,无气泡冒出,此时溶液为,取出固体,测得固体中不含单质。
①产生气泡发生反应的离子方程式为___________。
②取少量反应后的溶液,滴加溶液,产生蓝色沉淀,说明有生成。生成的离子方程式为___________。
③对于实验后固体中未检测出单质,小组同学进行进一步探究。
i.甲同学猜想,在为的溶液中,即便生成了,也会被消耗。
甲同学设计实验:___________(填实验操作和现象),证明了此条件下可忽略对的消耗。
ii.乙同学猜想,产生的红褐色沉淀会覆盖在粉上,阻止反应的进一步进行。
查阅资料:开始沉淀时,完全沉淀时。
乙同学重新做上述实验,当溶液pH为3~4时,向固液混合物中持续加入___________(填物质名称),控制pH<1.2。观察到___________(填实验现象),待溶液颜色褪去,溶液为时,取出固体,检测固体中含有单质。证明乙同学猜想正确。
【答案】(1)分液漏斗
(2)
(3)防止烧杯中的水分进入装置而使潮解
(4)由黄色变为无色
(5) 取实验中为3~4的上层清液,加入少量粉,表面几乎不产生气泡 稀盐酸 红褐色沉淀逐渐溶解,有气泡产生
【分析】I.实验室常用浓盐酸与MnO2加热制取氯气,制得的氯气中混有氯化氢和水蒸气,通过饱和食盐水吸收HCl,通过浓硫酸,作用是干燥氯气,将氯气通入铁粉,铁和氯气反应2Fe+3Cl22FeCl3,在收集器中收集氯化铁,球形干燥管为防止NaOH溶液中的水蒸气进入收集器中,引起FeCl3潮解,氯气不能直接排放,用氢氧化钠溶液进行尾气吸收;
II.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Fe(OH)3沉淀,固体中未检测到Fe单质,原因可能是Fe3+的干扰以及Fe(OH)3沉淀对锌粉的包裹阻止Zn置换Fe,据此分析;
【详解】(1)由题干实验装置图可知,仪器a的名称为分液漏斗;
(2)烧杯中NaOH用于尾气吸收,氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,化学方程式为;
(3)易潮解,球形干燥管为防止NaOH溶液中的水蒸气进入收集器中,引起FeCl3潮解;
(4)依据金属活动性顺序,溶液与过量粉混合,将还原为铁粉,方程式:,充分反应并静置,溶液颜色发生的变化为由黄色变为无色,反应后部分黑色固体能被磁铁吸引;
(5)①的溶液中加入过量粉,Zn与氢离子反应产生气泡,离子方程式为;
②取少量反应后的溶液,滴加溶液,产生蓝色沉淀,说明有生成,可说明Zn与生成,离子方程式为;
③在此条件下可忽略H+对Fe的消耗,即要设计实验证明该实验中H+对Fe的反应无影响,可控制pH为3~4,对比实验,取实验中为3~4的上层清液,加入少量粉,表面几乎不产生气泡,证实了此条件下可忽略H+对Fe的消耗;当溶液pH为3~4时,向固液混合物中持续加入稀盐酸,控制pH<1.2,除去产生的氢氧化铁沉淀,使Zn粉不容易被Fe(OH)3沉淀包裹,观察到红褐色沉淀逐渐溶解,有气泡产生,待溶液颜色褪去,溶液为时,取出固体,检测固体中含有单质。证明乙同学猜想正确。
物质定量探究
题型02
7.(2026·广东惠州·一模)化学学习小组对苯酚()的性质进行探究。
I.探究苯酚的酸性
(1)往苯酚钠溶液中通入,溶液变浑浊,用化学方程式解释其原因___________,该反应可以证明苯酚的酸性___________碳酸(填“大于”“等于”或“小于”)。
(2)测定苯酚的电离常数。实验如下:往锥形瓶中加入苯酚溶液,加入适当过量NaOH溶液,用盐酸标准溶液滴定。
①下列关于滴定实验的操作,正确的是___________(填字母)。
A.排气
B.控速
C.滴定
D.读数
②滴定曲线如下图,A、D分别为两个滴定终点。一定条件下,溶液中时,的值等于苯酚的。
结合图像分析,苯酚的___________。
Ⅱ.探究苯酚与发生显色反应的影响因素
(3)学习小组A查阅资料:苯酚与可发生反应:
在一定范围内,反应生成的紫色配合物对特定波长光的吸收程度(用吸光度A表示)与其浓度成正比。
提出假设:pH对显色反应有一定影响。
实验探究:取苯酚溶液于三支洁净的比色管中,加入相应试剂,测定溶液的吸光度A,结果如下表所示:
序号
pH
现象
吸光度A
Ⅰ
34.5
0.5
2.0
溶液呈深紫色
Ⅱ
31.0
a
1.4
溶液呈浅紫色
Ⅲ
b
7.0
1.2
无色
0
①___________。
②___________(填“>”“<”或“=”),从平衡移动角度解释实验Ⅲ的吸光度A的原因___________。
实验结论:相同条件下,pH越大,苯酚与的显色反应更明显。
(4)学习小组B查阅资料:与在溶液中能发生络合反应:。
提出假设:对显色反应有一定影响。
验证假设:小组讨论后,选用溶液与实验I进行对比实验,证明对苯酚与的显色反应存在明显的影响。简述该实验方案:___________。
(5)写出苯酚在生产生活中的一种用途:___________。
【答案】(1) 小于
(2) D 或
(3) 4.0 > 苯酚与的显色反应是可逆反应,随着pH降低,增大,显色反应平衡逆向移动,紫色配合物的浓度降低至几乎为0,因此吸光度
(4)取苯酚溶液于比色管中,加入的溶液,再加入蒸馏水和盐酸,配成与实验I体积一致的的溶液,观察溶液颜色并测定吸光度
(5)用于制造酚醛树脂(或作消毒剂等)
【分析】本实验采用控制变量法:探究pH影响时,保持Fe3+和苯酚浓度不变,调节pH,发现pH越低,配合物浓度越低、吸光度越小;探究影响时,用Fe2(SO4)3与实验I对比,控制其他条件相同,若吸光度差异明显,则证明对显色反应有影响;据此作答。
【详解】(1)往苯酚钠溶液中通入CO2,溶液变浑浊,是因为生成了溶解度较小的苯酚,化学方程式为:;该反应遵循“强酸制弱酸”,说明苯酚的酸性小于碳酸;
(2)①A.盐酸为标准液,应使用酸式滴定管,A错误;
B.左手控制活塞:拇指在前,食指和中指在后,轻轻向内扣住活塞,控制滴定速度,B错误;
C.滴定时左手控塞,右手摇瓶,眼睛注视锥形瓶内颜色变化,C错误;
D.读数视线应与凹液面最低处相平,D正确;
答案选D;
②往锥形瓶中加入20.00 mL 0.1 mol・L-1苯酚溶液,加入过量NaOH溶液,苯酚完全转化为苯酚钠,溶液呈碱性;用盐酸标准溶液滴定时,先中和过量的NaOH,对应曲线A点(加入盐酸5 mL);再中和苯酚钠,生成苯酚和NaCl,对应滴定终点D点(加入盐酸20 mL);当滴定至B点(加入盐酸12.5 mL)时,恰好有一半的苯酚钠转化为苯酚,此时溶液中,电离常数,由图可知B点pH=10,则;
(3)①为保持加入试剂的总体积均为40.0 mL,则a=40.0-5.0-31.0=4.0;
②实验Ⅰ反应后溶液呈深紫色,实验Ⅱ反应后溶液呈浅紫色,因为反应生成的紫色配合物对特定波长光的吸收程度与其浓度成正比,则A1>A2;
实验Ⅲ中pH=1.2,c(H+)增大;苯酚与Fe3+的显色反应是可逆反应,随着pH降低,c(H+)增大,显色反应平衡逆向移动,紫色配合物的浓度降低至几乎为0,因此吸光度A=0;
(4)为保证硫酸根为唯一变量,则设计实验方案为:取苯酚溶液于比色管中,加入的溶液,再加入蒸馏水和盐酸,配成与实验Ⅰ体积一致的pH=2.0的溶液,观察溶液颜色并测定吸光度A3;
(5)苯酚在生产生活中的用途:用于制造酚醛树脂(或作消毒剂等)。
8.(2026·广东汕头·一模)重铬酸钾是化学分析中一种重要的试剂,其水溶液中存在如下平衡:,某化学小组对该平衡的移动和平衡常数K进行了以下探究:
【实验1】配制溶液
(1)用电子天平(精确度)称取(摩尔质量:)的质量为______,再经过其它必要的步骤配制得到指定浓度的溶液。
【实验2】探究浓度对平衡的影响
提供的仪器及试剂:数据采集器、pH传感器、烧杯;(、)蒸馏水
取不同浓度的进行实验,经过足够时间后,相关记录和数据如下表所示:
初始浓度()
数据
K
①
0.1000
a
②
0.2000
b
(2)需要测定的数据X为______。
(3)请根据数据X计算出_______(无需化简,用含a的代数式表示),同理计算,得到,证明平衡常数大小与浓度无关。
(4)有同学发现计算得到的值与理论相差较大,有可能是因为浓度不准确,因而需要用标准溶液滴定来获得精确浓度,在该滴定实验中,下列操作正确的是______。
A.调控滴定速度
B.滴定时,注视液面变化
C.接近终点时,改为半滴加入
D.记录数据20.20 mL
(5)利用数据分析,还能证明增大,平衡正移,但自身的转化率变小。请画出往溶液中加入后(保持溶液体积不变),溶液随时间的变化图_____(已知,画图时需标注相应的数据)。
【实验3】探究温度对平衡的影响
实验温度
初始浓度()
数据
③
298K
0.1000
c
④
328K
0.1000
d
(6)实验结果:d<c,________(填“能”或“不能”)说明温度升高,平衡正移。理由:________,请设计实验方案,证明该反应的热效应:________。
(7)在有机化学中也有重要应用,请举出一个例子:________。
【答案】(1)14.71
(2)pH
(3)
(4)AC
(5)
(6) 不能 因升高温度也能促进水的电离,使c(H+)增大,pH变小 方案一,分别观察298K和328K的K2Cr2O7溶液的颜色,若328K为黄色,则反应为吸热反应,反之,为放热反应;方案二,分别测定298K和328K的K2Cr2O7溶液的pH进而计算平衡常数K,若328K时的平衡常数K值更大,则反应为吸热反应,反之,为放热反应
(7)酒驾检测
【详解】(1)根据公式,其中,,,代入得:;
(2)平衡常数,已知初始浓度,需测定溶液c(H+),进而推导和平衡常数;
(3)平衡时,c(H+)=10-a mol/L,则,,K1=;
(4)A.滴定中需通过活塞控制流速,A正确;
B.滴定时,应注视锥形瓶内溶液颜色变化,B错误;
C.接近终点时,改为半滴加入,可以减少滴定误差,C正确;
D.滴定管的大刻度在下方,图中的数据应为19.80 mL,D错误;
故正确选项为 AC;
(5)初始时,溶液的pH由实验2中组的pH(设为)决定;加入后,浓度变为,平衡正移,增大,pH减小,再次平衡时的pH为a-lg 2=a-0.3(根据平衡移动原理,实际pH会大于a-0.3),画图为;
(6)因升高温度也能促进水的电离,使c(H+)增大,pH变小,所以不能说明温度升高使平衡正移;可设计如下方案证明该反应的热效应:方案一,分别观察298K和328K的K2Cr2O7溶液的颜色,若328K为黄色,则反应为吸热反应,反之,为放热反应;方案二,分别测定298K和328K的K2Cr2O7溶液的pH进而计算平衡常数K,若328K时的平衡常数K值更大,则反应为吸热反应,反之,为放热反应;
(7)在酸性条件下将乙醇氧化为乙酸,自身被还原为(颜色由橙色变为绿色),用于酒驾检测。
9.(2026·广东·开学考试)认识酸的强弱对理解酸反应规律有意义,兴趣小组开展相关研究。
(1)利用下图装置制备和及研究相应酸的强弱。
实验现象:A处变蓝,Ⅰ处变浑浊,Ⅱ处变浅但不褪色,Ⅲ处无浑浊。
①仪器m的名称是___________,木炭粉与浓硫酸反应的化学方程式为___________。
②检验尾气中有的试剂是___________。
③试管Ⅲ无沉淀,从酸性强弱角度分析原因是___________。
(2)研究试管Ⅰ中产生浑浊的原因。
①甲猜想生成,取混合物过滤,所得固体加入___________,固体完全溶解,猜想不合理。
②乙猜想生成,进行以下探究:
查阅资料:常温下,、
实验设计将浓度均为0.40 mol/L的H2SO3、BaCl2溶液等体积混合,若的浓度为,a与满足___________关系,可产生BaSO3沉淀。
实验验证将0.40 mol/L H2SO3溶液与H2O等体积混合,若混合前后浓度几乎不变,则约为___________mol/L,代入关系式,证明猜想合理。
(3)研究 H2SO3、H2CO3与HClO的酸性强弱。
①将CO2通入NaClO溶液,产生酸性比H2CO3弱且有漂白性的HClO。
②丙同学参考①的方法,按下表进行实验比较H2SO3与HClO的酸性。
实验过程将各试剂混合,滴加石蕊试剂,测褪色时间(试剂浓度均为0.10)。
试剂
石蕊试液/滴
褪色时间/s
实验ⅰ
30.00
0.00
5.00
3
75
实验ⅱ
30.00
x
1.00
3
8
根据表中信息,补充数据,x=___________mL。
得出结论 酸性:H2SO3>HClO。
实验讨论 丁同学认为丙同学的实验不能得出相应结论,因会氧化H2SO3:,H2SO4与NaClO反应生成了HClO。基于丙的设计,完善方案,设计实验证明酸性:H2SO3>HClO ___________(简述实验过程和现象)。
【答案】(1) 分液漏斗 C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O 澄清石灰水 盐酸是强酸,碳酸是弱酸,碳酸难以制备盐酸
(2) 足量稀盐酸
(3) 4.00 将亚硫酸加入饱和NaHCO3溶液中,产生的气体依次通过足量饱和NaHCO3溶液、实验ⅰ混合溶液,测得褪色时间小于75 s
【分析】将分液漏斗中的浓硫酸滴入烧瓶中,C与浓硫酸混合加热,发生反应:C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O;看到的实验现象是:A处变蓝,Ⅰ处变浑浊,Ⅱ处变浅但不褪色,Ⅲ处无浑浊。装置A用于检验H2O的产生;由于酸性:HCl>H2CO3,因此装置Ⅰ沉淀不是BaCO3,有人认为是产生BaSO4,可以根据BaSO4是既不溶于水,也不溶于酸的白色沉淀的性质检验;也有人认为是产生BaSO3,可根据溶液中c(Ba2+)·c()>Ksp(BaSO3)进行检验。要比较H2CO3、H2SO3、HClO三种酸的酸性强弱。可结合复分解反应的规律:强酸与弱酸盐反应制取弱酸的性质进行分析。将CO2气体通入NaClO中产生具有漂白性的HClO,证明酸性:H2CO3>HClO。同时要注意H2SO3还具有还原性,会与具有氧化性的NaClO发生氧化还原反应,而影响判断,应该要先利用H2SO3与NaHCO3反应制取CO2气体,再利用前面的结果进行判断。
【详解】(1)①根据装置图可知仪器m的名称是分液漏斗;
木炭粉与浓硫酸在加热条件下反应生成二氧化碳、二氧化硫和水,化学方程式为C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O; 无水CuSO4与水发生反应产生CuSO4·5H2O,固体由白色变为蓝色,证明产生了水蒸气;尾气中可能含有CO2和SO2,要检验尾气中含有CO2气体,由于CO2、SO2都能够使澄清石灰水变浑浊,因此需先根据SO2具有还原性,用足量酸性KMnO4溶液除去SO2,然后再通入澄清石灰水检验,所以检验尾气中CO2的试剂应该是澄清石灰水;
③试管Ⅲ无沉淀,是因为酸性:H2CO3<HCl,根据复分解反应的规律,弱酸不能与强酸的盐反应制取强酸,因此CO2通入饱和BaCl2溶液中,没有生成BaCO3沉淀;
(2)①试管Ⅰ中出现浑浊现象,甲同学认为是反应生成了BaSO4,由于BaSO4既不溶于水,也不溶于盐酸,可以取混合物过滤,所得固体加入足量稀盐酸,若固体完全溶解,说明其中不含有BaSO4,则该猜想不合理;
②乙同学认为是生成了BaSO3,将浓度均为0.40 mol/L的H2SO3和BaCl2溶液等体积混合,c(H2SO3)=0.20 mol/L,c(Ba2+) =0.20 mol/L,H2SO3H++,H++,Ka1(H2SO3)=1.4×10-2,Ka2(H2SO3)=6.0×10-8。若c()=a mol/ L,由于Ksp(BaSO3)=c(Ba2+)·c(),则0.20a>Ksp(BaSO3)时就会形成BaSO3沉淀;将0.40 mol/LH2SO3溶液与H2O等体积混合,c(H2SO3)=0.20 mol/L,若混合前后c()几乎不变,根据,由于亚硫酸的电离以一级电离为主,故,则c()=6.0×10-8 mol/L,则证明上述猜想是合理的;
(3)实验ⅰ溶液的总体积V1=30.00 mL+5.00 mL=35.00 mL,要研究比较两种物质的酸性强弱,应该使溶液总体积相同,故实验ⅱ中亚硫酸溶液的体积x=35.00-30.00 -1.00=4.00;
实验ⅰ没有加H2SO3,只加了NaClO溶液和3滴石蕊试液,溶液褪色需75 s,而实验ⅱ中加入了4 mLH2SO3溶液,猜测可能发生复分解反应:H2SO3+2NaClO=Na2SO3+2HClO,反应产生了HClO,使溶液褪色时间大大缩短,只有8 s。故丙同学根据实验现象:实验ⅱ比实验ⅰ褪色时间缩短,就得出:H2SO3的酸性比HClO的酸性强结论;
但丁同学认为该结论不合理,认为是ClO-具有强氧化性,会将具有还原性的H2SO3氧化为硫酸,发生反应:,H2SO4与NaClO反应生了HClO,HClO氧化漂白了紫色石蕊试液。基于丙的设计,要设计实验证明酸性:H2SO3>HClO,可以将亚硫酸加入饱和NaHCO3溶液中,将反应产生的CO2气体依次通过足量饱和NaHCO3溶液除去挥发的SO2气体、实验ⅰ混合溶液,若测得褪色时间小于75 s,就可以证明酸性:H2SO3>H2CO3>HClO,得到结论:H2SO3>HClO。
10.(2026·广东深圳·月考)草酸是一种易溶于水的二元有机弱酸,常用作还原剂、沉淀剂等,可与酸性溶液发生反应:。
(1)探究外界条件对反应速率的影响。
实验编号
所加试剂及用量/mL
条件
溶液颜色褪至
无色所需时间/min
溶液
溶液
稀
水
温度℃
1
12.0
2.0
3.0
3.0
20
2
6.0
2.0
3.0
20
3
2.0
3.0
9.0
30
①完成此实验设计,其中:___________,___________。
②对比实验1、2可探究___________对反应速率的影响。
(2)某兴趣小组用草酸及草酸盐的性质测定硬水中钙离子的浓度。
根据消耗酸性标准溶液的体积即可测定硬水样品中的浓度。
①实验过程提及的下列仪器,在使用之前一定要润洗的是___________(填字母)。
A.容量瓶 B.烧杯 C.锥形瓶 D.滴定管
②滴定过程中___________(填“需要”或“不需要”)另加指示剂,如何判断滴定终点___________。
③本实验滴定管起点和终点的液面位置如图所示,则滴定过程中消耗的标准溶液为___________。该硬水样品中的浓度为___________。
④下列不当操作会使测得的硬水样品的浓度偏高的是___________(填字母)
A.滴定管未用标准溶液润洗 B.草酸钙沉淀洗涤不充分
C.滴定前仰视读数并记录数据 D.盛放草酸溶液的锥形瓶没有干燥
【答案】(1) 9.0 6.0 浓度
(2) D 不需要 当滴入最后一滴高锰酸钾溶液时,溶液由无色变为紫色,半分钟不变为原来颜色 9.60 AB
【分析】探究其他外界条件对反应速率的影响时一定要使得溶液的总体积相等来进行探究;硬水中的钙离子转化为草酸钙,过滤后向草酸钙中加入过量酸,将草酸钙转化为草酸,再用酸性高锰酸钾溶液进行滴定。
【详解】(1)①根据实验编号及所加试剂的关系得到实验1、2的变量为草酸的浓度,是探究草酸浓度对反应速率的影响,溶液的总体积要相等,因此9,实验2、3的变量为温度,是探究温度对反应速率的影响,则6;故答案为:9;6。
②根据上面分析得到实验1、2可探究草酸浓度对反应速率的影响;故答案为:浓度。
(2)①实验过程提及的下列仪器,在使用之前容量瓶、烧杯、锥形瓶不需要润洗,而滴定管一定要润洗;故答案为:D。
②由于高锰酸钾本身有颜色,当滴定终点,溶液会变为高锰酸钾溶液的颜色,因此滴定过程中不需要另加指示剂,滴定终点现象是:当滴入最后半滴高锰酸钾溶液时,溶液由无色变为紫色,半分钟不变为原来颜色;
③根据图中得到滴定过程中消耗的KMnO4标准溶液为9.80mL−0.20mL=9.60mL。根据关系式,则该硬水样品中Ca2+的浓度为;
④A.滴定管未用标准溶液润洗,消耗标液体积偏大,测得浓度偏高,故A符合题意;
B.草酸钙沉淀洗涤不充分,则可能表面有草酸根,会消耗高锰酸钾,得到消耗标液体积偏大,测得浓度偏高,故B符合题意;
C.滴定前仰视读数并记录数据,读出数据偏小,测定结果偏低,故C不符合题意;
D.盛放草酸溶液的锥形瓶没有干燥,对结果无影响,故D不符合题意;
故选AB。
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专题08 化学综合实验题
2大考点概览
题型01 物质定性探究
题型02 物质定量探究
物质定性探究
题型01
1.(2026·广东广州·模拟预测)实验小组为了探究的还原性进行下列实验。
(1)将气体通入溶液中,一段时间后溶液呈浅绿色。
①配制溶液时需加入盐酸,加盐酸的目的是___________。
②与发生了氧化还原反应,检验其还原产物的操作及现象是___________。
(2)将通入溶液中发现无明显现象,而将通入溶液中可得砖红色沉淀。查阅资料可知砖红色沉淀中只含有、和。
已知:a.。
b.易与生成稳定的CuI白色沉淀。
c.。
实验小组进行以下4个实验,验证砖红色沉淀的成分并确定砖红色沉淀的化学式。
小组同学将砖红色沉淀过滤、洗涤、干燥后,分别取沉淀于试管中,加入相应试剂,进行下表中实验1、2,观察实验现象。
实验序号
实验目的
加入试剂
实验现象
1
检验和
足量稀硫酸
砖红色固体溶解,生成新的红色沉淀,溶液呈蓝色,……
2
检验
足量KI溶液,少量淀粉溶液
砖红色沉淀全部转变为白色沉淀,上层清液呈无色
①实验1现象表明砖红色沉淀中含有和。补充实验1的现象___________。
②实验2中上层清液呈无色,可能是与反应生成的被___________(填离子符号)还原。
为了进一步检验存在,并确定沉淀的化学式,将实验2的悬浊液过滤,滤液平均分成2份,分别加入相应试剂,进行下表中实验3、4,观察实验现象并称量生成的沉淀。
实验序号
实验目的
加入试剂
实验现象
3
进一步检验,确定含量
足量试剂X
生成白色沉淀A,质量为(A为)
4
确定含量
足量溶液
生成白色沉淀B,质量为(B为和混合物)
③结合实验2和实验3的现象,说明砖红色沉淀中一定含有。试剂X是___________。
④砖红色沉淀中,的物质的量___________mol(用含的代数式表达),的物质的量___________mol(用含、的代数式表达)。
(的摩尔质量为,的摩尔质量为)
基于实验3和实验4的结果可以确定砖红色沉淀的化学式。
(3)为了验证能否进一步将还原成Cu单质,兴趣小组重新设计了基于电化学的优化方案,避免了生成砖红色沉淀。以Pt作为电极,在答题卡虚线框中,画出电化学装置示意图并做出相应标注___________。
2.(2026·广东·模拟预测)某小组同学探究铜与银盐溶液的反应。
(1)配制100mL0.3000mol/LAgNO3溶液
①用托盘天平称取AgNO3固体___________g。
②配制过程用到下图中的仪器有___________(填名称)。
(2)将铜片插入0.30mol/LAgNO3溶液中,有银单质生成。比较氧化性大小:Ag+___________Cu2+。
(3)小组探究Cu片与AgCl悬浊液能否发生反应
①25℃时,Ksp(AgCl)=1.8×10-10,在AgCl悬浊液中c(Ag+)=___________。(已知:)
②查阅资料 电极电势可描述物质的氧化还原能力。数值越大,氧化型物质的氧化性越强;数值越小,还原型物质的还原性越强。标准电极电势Eθ在酸性条件下的数据如下:
氧化型物质/还原型物质
Cu2+/Cu
Ag+/Ag
AgCl/Ag
[Cu(NH3)4]2+/Cu
[Ag(NH3)2]+/Ag
Fe3+/Fe2+
Eθ
0.34V
0.80V
0.22V
-0.065V
0.37V
0.77V
例如:Eθ(Cu2+/Cu)<Eθ(Ag+/Ag),能发生反应Cu+2Ag+=Cu2++2Ag。
③分析讨论
甲同学认为Cu的金属性强于Ag,Cu能与AgCl悬浊液顺利反应;
乙同学认为Eθ(AgCl/Ag)<Eθ(Cu2+/Cu)<Eθ(Ag+/Ag),该反应难以进行。
④实验验证
步骤
现象
推理
i.将铜片浸入AgCl悬浊液,放置10分钟
铜片表面无明显变化
/
ii.将i中装置置于黑暗环境下,放置24小时
铜片明显变黑,装置中出现灰黑色固体
该灰黑色固体为___________
iii.将ii反应后的混合物过滤,向滤液中滴加NaOH溶液
产生蓝色沉淀
滤液中存在的金属离子是___________
⑤实验结论Cu能与AgCl悬浊液反应,但速率较慢。
(4)该小组继续探究如何加快Cu与AgCl悬浊液的反应速率。
①向含AgCl悬浊液的试管中滴加5%氨水至沉淀恰好消失。反应的离子方程式为___________。
②向①中试管投入一小块铜片。铜片表面迅速变黑,10分钟后溶液呈现浅蓝色,2小时后试管底部出现银白色晶体。
原理分析 加入氨水能加快Cu与AgCl悬浊液反应的原因是___________(结合电极电势知识)。
(5)丙同学通过查阅资料发现,电极电势还受到离子浓度大小的影响。例如:
基于图中原电池装置,设计实验证明:改变离子浓度可改变氧化还原反应的方向。
实验方案:闭合K,电流表指针向右偏转,___________。(补充实验操作与现象,限选试剂:Fe(NO3)3固体、NaNO3固体、NaCl固体、AgNO3固体)
3.(2026·广东湛江·一模)镁的金属性较强,置换氢气的能力较强。
(1)使用镁条完成置换氢气的实验前需用砂纸打磨一下镁条(下述实验中所使用的镁条均已打磨),打磨的目的是除去镁条表面的___________(填化学式)。
(2)常温下,将镁条投入水中,镁条表面无明显变化,将水煮沸后,镁条表面会有气泡产生,发生反应的化学方程式为___________。
(3)若将镁条投入1.0mol・L-1 FeCl3溶液中,镁条表面迅速产生大量气泡,同时溶液中产生红褐色沉淀,请结合离子方程式解释产生该实验现象的原因:___________。
(4)某小组根据上述现象提出猜想:溶液酸性越强,镁置换氢气的速率越快碱性越强,置换氢气的速率越慢。
【设计方案并完成实验】甲同学根据上述猜想设计了NaOH、Na2CO3和NaHCO3溶液与镁条的反应。
配制溶液时需用到下列仪器中的___________(填写仪器名称)。
①实验室用Na2CO3·10H2O晶体制备100mL 1.0mol·L-1的Na2CO3溶液。
②取四份质量、形状完全相同的镁条进行实验。
实验组
实验操作
现象
ⅰ
第一份镁条加入50mL蒸馏水中
一段时间后镁条上覆盖了少量气泡
ⅱ
第二份镁条加入50mL 1.0mol・L-1 NaHCO3溶液中
持续快速产生大量气泡,溶液略显浑浊
ⅲ
第三份镁条加入50mL 1.0mol・L-1 Na2CO3溶液中
有气泡产生,溶液略显浑浊
ⅳ
第四份镁条加入50mL 1.0mol・L-1 NaOH溶液中
无明显现象
【实验小结】小组同学根据实验现象,判断猜想不符合实际,判断的依据是___________。
(5)反应速率差异的机理探究
查阅资料可知,Mg(OH)2质地致密,会附在金属表面阻碍反应继续进行。
已知:Ka1(H2CO3)=4.3×10-7,Ka2(H2CO3)=5.6×10-11,Ksp[Mg(OH)2]=5.6×10-12,Ksp(MgCO3)=3.5×10-8,Kw=1.0×10-14.
①小组同学推测是或破坏了Mg(OH)2保护膜,使镁与水的反应可以继续进行,在NaHCO3体系中的反应为,该反应的平衡常数K=___________(列出算式,无须化简)。
②乙同学猜测对Mg(OH)2保护膜的破坏能力强于,设计如下实验验证:
实验组
镁片预处理
加入溶液
气泡产生速率
ⅴ
预先制备Mg(OH)2保护膜
50mL 0.5mol·L-1 Na2CO3溶液
极慢
ⅵ
同ⅴ组
a mL b mol・L-1 NaHCO3溶液
较快
根据表中信息,补充数据:a=___________,b=___________。
根据结果可知吸附在金属表面的氢氧化镁可以溶解在碳酸氢钠溶液中,而不能很好地破坏Mg(OH)2保护膜。
(6)丙同学继续探究镁与碳酸钠溶液反应,实验组ⅲ的沉淀成分中经检验存在MgCO3,MgCO3质地疏松,不能有效阻止内部金属Mg与水的反应。从溶度积分析,理论上Mg(OH)2更易沉淀,但实际存在MgCO3的原因是___________。
教师指导:要充分认识化学反应的复杂性,影响化学反应的因素有很多,要抓到主要矛盾等解决问题。
4.(2026·广东梅州·一模)水垢的主要成分为、和等,某实验小组依托数字化实验,利用水垢来探究难溶电解质溶解与转化的本质。
已知:298 K、101 kPa下:
①,;
②悬浊液,悬浊液。
(1)向悬浊液中滴加2滴酚酞溶液,观察到的现象为________。
(2)向悬浊液中加入少量固体,振荡后固体溶解,该过程中发生主要反应的离子方程式是________。
(3)试解释悬浊液的原因是________。
(4)水的硬度(水中、含量)是衡量水质的重要指标。取100.00 mL某水样,以铬黑T为指示剂,用0.01860 mol/L EDTA标准溶液(弱酸性),在时滴定水中钙和镁的含量(EDTA与、均以形成配合物,不考虑其他离子干扰),平均消耗EDTA 20.30 mL。
①上述滴定实验中不需要用到的仪器有________。
A. B. C. D.
②该水样的总硬度________mg/L(以表示,列出计算式即可)。
③298 K时,反应的平衡常数________(保留三位有效数字)。
(5)298 K时,向悬浊液中分次加入少量0.1 mol/L盐酸,并用pH传感器测溶液pH变化(如图所示),第1~9次加盐酸后,pH先快速下降再逐渐升高,其pH先快速下降的原因是________(用离子方程式表示)。
(6)结合本实验探究,设计除去水垢中的简易实验方案________。
5.(2026·广东·模拟预测)铁在生活生产中应用广泛。
(1)①铁能与过量稀硝酸反应。用浓硝酸配制硝酸溶液,需要的仪器有玻璃棒、烧杯和下列仪器中的_________(写出选用仪器的名称)等。
②铁与稀硝酸反应产生的可用酸性溶液吸收,反应会生成、等。将通入酸性溶液中,溶液颜色变化为_________,反应的离子方程式为_________。
常温下,铁遇浓硝酸会发生钝化。实验发现铁和浓硝酸发生钝化后溶液显黄色。设计实验探究铁和浓硝酸钝化后溶液显黄色的原因。
(2)实验探究 进行实验a、b、c,实验操作和实验现象记录如表。
编号
实验操作和现象
a
取少量钝化后的黄色溶液,滴入几滴溶液,溶液变为红色,振荡后红色逐渐褪去,产生红棕色气体。向褪色后的溶液中加入溶液,产生红褐色沉淀
b
取少量固体溶解于水中,溶液为黄色
C
取少量固体溶解于稀硝酸中,溶液几乎无色
①实验a中溶液红色褪去的原因可能是_________。
②25℃时,在水溶液中存在平衡: 。实验室在配制溶液时,常将固体先溶于较浓的硝酸中,然后再用蒸馏水稀释到所需的浓度,这样做的目的是_________。铁和浓硝酸发生钝化后的溶液中,则钝化后溶液中__________(列出计算式即可)。
(3)实验探究进行实验d、e,实验操作和实验现象记录如表。
编号
实验装置
操作
现象
d
通入
溶液颜色变浅
e
通入
溶液颜色变为无色
①实验e中通入也能使溶液颜色变浅,且褪色速率更快,原因是不仅带走部分,同时发生反应_________(只用一个化学方程式表示原因)。
②甲同学认为是铁和浓硝酸发生钝化后溶液显黄色的唯一原因,乙同学认为证据不足,并提出如下假设:
假设1 部分溶解,自身颜色导致溶液呈黄色。
假设2 与钝化后溶液中的某些物质共同作用导致溶液呈黄色。
验证假设 进行实验、、,实验操作和实验现象记录如表。
编号
实验装置
X溶液
现象
f
溶液
无色溶液变为黄色
g
____溶液
无色溶液变为黄色
h
溶液
无色溶液变为蓝色
已知:,(浅蓝色)。
i.实验g中,溶液为_________(填化学式)溶液。
ii.结合平衡移动原理和以上信息,分析铁和浓硝酸发生钝化后溶液未出现蓝色的原因:_________。
实验结论:假设2成立。
6.(2026·广东肇庆·一模)广泛应用于水处理、印刷电路板等领域。某化学研究性学习小组利用下列装置(部分夹持装置省略)制备无水(易升华、易潮解),并对产物做如下探究实验。
I.的制备
(1)仪器a的名称为___________。
(2)烧杯中发生主要反应的化学方程式为___________。
(3)球形干燥管的作用为___________。
II.溶液与金属反应的探究
(4)理论分析
依据金属活动性顺序,溶液与过量粉混合,充分反应并静置,溶液颜色发生的变化为___________,理论上反应后部分黑色固体能被磁铁吸引。
(5)实验验证
小组同学向的溶液中加入过量粉,观察到一段时间后有气泡产生,反应缓慢,溶液pH逐渐增大,产生了大量红褐色沉淀后,无气泡冒出,此时溶液为,取出固体,测得固体中不含单质。
①产生气泡发生反应的离子方程式为___________。
②取少量反应后的溶液,滴加溶液,产生蓝色沉淀,说明有生成。生成的离子方程式为___________。
③对于实验后固体中未检测出单质,小组同学进行进一步探究。
i.甲同学猜想,在为的溶液中,即便生成了,也会被消耗。
甲同学设计实验:___________(填实验操作和现象),证明了此条件下可忽略对的消耗。
ii.乙同学猜想,产生的红褐色沉淀会覆盖在粉上,阻止反应的进一步进行。
查阅资料:开始沉淀时,完全沉淀时。
乙同学重新做上述实验,当溶液pH为3~4时,向固液混合物中持续加入___________(填物质名称),控制pH<1.2。观察到___________(填实验现象),待溶液颜色褪去,溶液为时,取出固体,检测固体中含有单质。证明乙同学猜想正确。
物质定量探究
题型02
7.(2026·广东惠州·一模)化学学习小组对苯酚()的性质进行探究。
I.探究苯酚的酸性
(1)往苯酚钠溶液中通入,溶液变浑浊,用化学方程式解释其原因___________,该反应可以证明苯酚的酸性___________碳酸(填“大于”“等于”或“小于”)。
(2)测定苯酚的电离常数。实验如下:往锥形瓶中加入苯酚溶液,加入适当过量NaOH溶液,用盐酸标准溶液滴定。
①下列关于滴定实验的操作,正确的是___________(填字母)。
A.排气
B.控速
C.滴定
D.读数
②滴定曲线如下图,A、D分别为两个滴定终点。一定条件下,溶液中时,的值等于苯酚的。
结合图像分析,苯酚的___________。
Ⅱ.探究苯酚与发生显色反应的影响因素
(3)学习小组A查阅资料:苯酚与可发生反应:
在一定范围内,反应生成的紫色配合物对特定波长光的吸收程度(用吸光度A表示)与其浓度成正比。
提出假设:pH对显色反应有一定影响。
实验探究:取苯酚溶液于三支洁净的比色管中,加入相应试剂,测定溶液的吸光度A,结果如下表所示:
序号
pH
现象
吸光度A
Ⅰ
34.5
0.5
2.0
溶液呈深紫色
Ⅱ
31.0
a
1.4
溶液呈浅紫色
Ⅲ
b
7.0
1.2
无色
0
①___________。
②___________(填“>”“<”或“=”),从平衡移动角度解释实验Ⅲ的吸光度A的原因___________。
实验结论:相同条件下,pH越大,苯酚与的显色反应更明显。
(4)学习小组B查阅资料:与在溶液中能发生络合反应:。
提出假设:对显色反应有一定影响。
验证假设:小组讨论后,选用溶液与实验I进行对比实验,证明对苯酚与的显色反应存在明显的影响。简述该实验方案:___________。
(5)写出苯酚在生产生活中的一种用途:___________。
8.(2026·广东汕头·一模)重铬酸钾是化学分析中一种重要的试剂,其水溶液中存在如下平衡:,某化学小组对该平衡的移动和平衡常数K进行了以下探究:
【实验1】配制溶液
(1)用电子天平(精确度)称取(摩尔质量:)的质量为______,再经过其它必要的步骤配制得到指定浓度的溶液。
【实验2】探究浓度对平衡的影响
提供的仪器及试剂:数据采集器、pH传感器、烧杯;(、)蒸馏水
取不同浓度的进行实验,经过足够时间后,相关记录和数据如下表所示:
初始浓度()
数据
K
①
0.1000
a
②
0.2000
b
(2)需要测定的数据X为______。
(3)请根据数据X计算出_______(无需化简,用含a的代数式表示),同理计算,得到,证明平衡常数大小与浓度无关。
(4)有同学发现计算得到的值与理论相差较大,有可能是因为浓度不准确,因而需要用标准溶液滴定来获得精确浓度,在该滴定实验中,下列操作正确的是______。
A.调控滴定速度
B.滴定时,注视液面变化
C.接近终点时,改为半滴加入
D.记录数据20.20 mL
(5)利用数据分析,还能证明增大,平衡正移,但自身的转化率变小。请画出往溶液中加入后(保持溶液体积不变),溶液随时间的变化图_____(已知,画图时需标注相应的数据)。
【实验3】探究温度对平衡的影响
实验温度
初始浓度()
数据
③
298K
0.1000
c
④
328K
0.1000
d
(6)实验结果:d<c,________(填“能”或“不能”)说明温度升高,平衡正移。理由:________,请设计实验方案,证明该反应的热效应:________。
(7)在有机化学中也有重要应用,请举出一个例子:________。
9.(2026·广东·开学考试)认识酸的强弱对理解酸反应规律有意义,兴趣小组开展相关研究。
(1)利用下图装置制备和及研究相应酸的强弱。
实验现象:A处变蓝,Ⅰ处变浑浊,Ⅱ处变浅但不褪色,Ⅲ处无浑浊。
①仪器m的名称是___________,木炭粉与浓硫酸反应的化学方程式为___________。
②检验尾气中有的试剂是___________。
③试管Ⅲ无沉淀,从酸性强弱角度分析原因是___________。
(2)研究试管Ⅰ中产生浑浊的原因。
①甲猜想生成,取混合物过滤,所得固体加入___________,固体完全溶解,猜想不合理。
②乙猜想生成,进行以下探究:
查阅资料:常温下,、
实验设计将浓度均为0.40 mol/L的H2SO3、BaCl2溶液等体积混合,若的浓度为,a与满足___________关系,可产生BaSO3沉淀。
实验验证将0.40 mol/L H2SO3溶液与H2O等体积混合,若混合前后浓度几乎不变,则约为___________mol/L,代入关系式,证明猜想合理。
(3)研究 H2SO3、H2CO3与HClO的酸性强弱。
①将CO2通入NaClO溶液,产生酸性比H2CO3弱且有漂白性的HClO。
②丙同学参考①的方法,按下表进行实验比较H2SO3与HClO的酸性。
实验过程将各试剂混合,滴加石蕊试剂,测褪色时间(试剂浓度均为0.10)。
试剂
石蕊试液/滴
褪色时间/s
实验ⅰ
30.00
0.00
5.00
3
75
实验ⅱ
30.00
x
1.00
3
8
根据表中信息,补充数据,x=___________mL。
得出结论 酸性:H2SO3>HClO。
实验讨论 丁同学认为丙同学的实验不能得出相应结论,因会氧化H2SO3:,H2SO4与NaClO反应生成了HClO。基于丙的设计,完善方案,设计实验证明酸性:H2SO3>HClO ___________(简述实验过程和现象)。
10.(2026·广东深圳·月考)草酸是一种易溶于水的二元有机弱酸,常用作还原剂、沉淀剂等,可与酸性溶液发生反应:。
(1)探究外界条件对反应速率的影响。
实验编号
所加试剂及用量/mL
条件
溶液颜色褪至
无色所需时间/min
溶液
溶液
稀
水
温度℃
1
12.0
2.0
3.0
3.0
20
2
6.0
2.0
3.0
20
3
2.0
3.0
9.0
30
①完成此实验设计,其中:___________,___________。
②对比实验1、2可探究___________对反应速率的影响。
(2)某兴趣小组用草酸及草酸盐的性质测定硬水中钙离子的浓度。
根据消耗酸性标准溶液的体积即可测定硬水样品中的浓度。
①实验过程提及的下列仪器,在使用之前一定要润洗的是___________(填字母)。
A.容量瓶 B.烧杯 C.锥形瓶 D.滴定管
②滴定过程中___________(填“需要”或“不需要”)另加指示剂,如何判断滴定终点___________。
③本实验滴定管起点和终点的液面位置如图所示,则滴定过程中消耗的标准溶液为___________。该硬水样品中的浓度为___________。
④下列不当操作会使测得的硬水样品的浓度偏高的是___________(填字母)
A.滴定管未用标准溶液润洗 B.草酸钙沉淀洗涤不充分
C.滴定前仰视读数并记录数据 D.盛放草酸溶液的锥形瓶没有干燥
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