内容正文:
专题07 化学实验综合题
题型
考情分析
考向预测
物质性质与原理的关系探究型实验
2025 年广东卷:探究芳香酸的制备、分离提纯及平衡常数、酸性强弱比较
以情境为载体,考查数字化数据分析(如电导率-pH关联曲线)、开放性方案设计能力,有机实验或涉及大学知识点迁移。基础考点紧扣教材实验操作细节(如结晶条件控制、滴定终点判断),涉及对照实验设计、异常现象诊断(如颜色突变、产率偏差),侧重守恒法整合与溶度积计算。
物质转化与原理的关系探究型实验
2024年广东卷:探究含硫化合物的相互转化以及转化过程的影响因素
考点1 物质性质与原理的关系探究型实验
【典例】(2025·广东江门·一模)及其盐都是重要的化工原料。
(1)实验室用和制备的化学方程式为_______;其制备的发生、气体收集和尾气处理装置依次为_______(填编号)。
(2)将大小相同的两个圆底烧瓶A、B按图装置连接进行性质实验。
①先打开旋塞1,B瓶中的现象是_______。
②稳定后,关闭旋塞1,再打开旋塞2,B瓶中的现象是_______。
(3)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,探究温度对溶液中水解程度的影响。
②提出假设升高温度,水解程度增大,减小。
③设计实验、验证假设测定溶液在不同温度下的,记录数据如下表:
序号
测定温度/℃
溶液的
a
25
5.12
b
50
4.83
时,的水解常数_______(列出算式,水的电离可忽略)。
④根据③的实验数据,升高温度减小,甲同学推断假设成立。但乙同学认为该推断依据不足,理由是_______。
⑤实验改进加入对照实验,测量纯水的随温度的变化。记录数据如下表:
序号
测定温度/℃
纯水的pH
C
25
7.00
d
50
6.63
丙同学分析数据,由升高到,纯水的减小了0.37,而的只减小了0.29,故其推断的水解程度随温度升高而减小,你认同丙同学的推断吗?_______(填“认同”或“不认同”),为什么?_______。
【答案】(1) ADF
(2)产生白烟 烧杯中的石蕊水溶液会倒吸进入B瓶中,且溶液变红
(3) 温度升高,水的电离平衡会正向移动,使pH降低 不认同 不能简单用pH变化量来比较,应该用氢离子的浓度变化量来比较,pH由7.00变为6.63时氢离子浓度增大,比pH由5.12变为4.83时的变化量要小,故升高温度,水解程度增大
【解析】(1)实验室利用和共热制备的化学方程式为;纯固体加热选A作气体发生装置,氨气密度比空气密度小,用向下排空气法收集,收集气体时导气管短进长出选D,氨气极易溶于水需要防倒吸选F,故答案为ADF。
(2)①先打开旋塞1,A瓶中压强比较大,氯化氢气体会向B扩散,氯化氢和氨气反应生成白色的氯化铵固体,故B瓶中的现象是产生白烟;
②稳定后,关闭旋塞1,再打开旋塞2,B瓶中压强小于大气压,烧杯中的石蕊溶液倒吸进B瓶,由于B瓶中生成的水解使溶液显酸性,溶液会变红色。
(3)的水解方程式为:,的水解常数,25 ℃,溶液的=5.12,忽略水的电离,故,,;根据③的实验数据,升高温度减小,甲同学推断假设成立。但乙同学认为该推断依据不足,理由是温度升高,水的电离平衡会正向移动,使pH降低;不能简单用pH变化量来比较,应该用氢离子的浓度变化量来比较,pH由7.00变为6.63时氢离子浓度增大,比pH由5.12变为4.83时的变化量要小,故升高温度,水解程度增大,所以不认同。
1.(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。
【解析】(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。
2.含碳物质在自然界和人类生活中具有极其重要的意义。
(1)C与浓硫酸加热时发生反应的化学方程式为_______。
(2)兴趣小组探究的性质:配制的溶液,并探究不同浓度溶液与的反应速率比较。
①计算:需用托盘天平称量固体_______。
②配制溶液过程中,除下列仪器外还需要的玻璃仪器有_______(填仪器名称)。
③实验探究:取所配溶液(足量),按下表配制总体积相同的系列溶液,分别加入固体,反应后,抽滤并将沉淀烘干,称量沉淀质量,记录如下:
序号
(沉淀)
a
50.0
0
b
30.0
则_______,两组实验中,平均反应速率更大的为_______(填“a”或“b”)组。
(3)兴趣小组欲用溶液鉴别和,发现两种溶液中加入均产生白色沉淀,于是设计了以下实验,探究与的反应:
实验1:向中加入等体积,无明显现象。
实验2:向中加入等体积,产生白色沉淀。
①得出结论:的_______,越有利于其与反应生成白色沉淀。
②经检验白色沉淀为,同学们对溶液中产生的主要原因提出了两种猜想:
猜想I:主要由酸性电离产生:。
猜想II:主要由自耦电离产生:。
查阅资料:,。
根据以上数据分析,猜想_______(填“I”或“I””)成立,理由是_______。
(4)除外,还有多种含碳无机物,请写出其中一种的化学式及其用途:_______。
【答案】(1)
(2)5.3 250mL容量瓶、胶头滴管 20.0 a
(3)浓度越大 II 自耦电离的平衡常数为:,即自耦电离程度远大于的电离,即猜想II成立
(4)用于制玻璃(或用于钾肥)
【解析】(1)C与浓硫酸加热时发生反应的化学方程式为:;
(2)①配制的溶液,选用250mL容量瓶,需要固体的质量为:,应称取5.3g;
②配制溶液过程中,除了药匙、托盘天平、烧杯、玻璃棒外还需要的玻璃仪器有:250mL容量瓶、胶头滴管;
③两组实验溶液的总体积相同,均为50.0mL,故x=20.0;与反应的方程式为:,足量,相同时间内产生沉淀质量越大,速率越快,故两组实验中,平均反应速率更大的为a组;
(3)①实验1中溶液浓度较低,实验2中相对较大,故可得出结论:的浓度越大,越有利于其与反应生成白色沉淀;
②自耦电离的平衡常数为:,即自耦电离程度远大于的电离,即猜想II成立;
(4)含碳无机物很多,如用于制玻璃(或用于钾肥)。
3.(2026·广东·模拟预测)食盐是生活中常见的调味品,主要成分是氯化钠。某学习小组对食盐进行一系列的实验探究。回答下列问题:
Ⅰ.粗盐提纯。
(1)学习小组选用含不溶性杂质(如泥沙等)和可溶性杂质(、、和)的粗盐进行逐步分离提纯。
①选用沉淀法进行除杂,所用试剂包括稀盐酸以及_______(填选项字母)。
A.、、 B.、、
C.、、 D.、、
②NaCl和KCl溶解度随温度变化的数据如图所示,则从两者混合物液中分离出NaCl固体采用的具体操作为_______。
③实验室进行过滤操作时,需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、_______。
④加盐酸是为了除尽溶液中的碳酸氢根[当,认为完全除去],需控制溶液的_______[已知最终所得溶液中碳酸浓度,常温下碳酸的,]
(2)探究能否同时除去粗盐中的和向已除去泥沙后的粗盐水中逐滴滴加溶液,测得溶液电导率随滴加溶液体积的变化曲线如图所示。
①下列说法中正确的是_______(填选项字母)。
A.0~a处与a~b处发生的离子反应相同
B.电导率最低时粗盐水中离子浓度最小
C.拐点b之后电导率上升说明和均沉淀完全
D.该电导率变化说明和的物质的量为
②根据实验结果和已知信息推测不选溶液同时除去和的原因可能是_______。
Ⅱ.利用精制盐探究对金属腐蚀速率的影响。
在没有盐桥的单液Cu-Zn原电池中,电解质溶液为溶液,开启电流和电势传感器(用表示),继续加入(1)中精制的NaCl晶体,记录变化数据如图所示,忽略浓度较小时对电极电势的影响。
(3)画出原电池示意图并做相应标注_______。
(4)已知电极电势大小与氧化型阳离子的氧化性呈正相关,能与氧化型阳离子形成配离子。
①写出与配位反应的离子方程式:_______(任写一种)。
②根据实验结果可以作出的判断有_______(填选项字母)。
A.溶液电极电势降低是因为与形成配离子降低了的氧化性
B.的配位反应使得电流增大
C.电流突变说明原电池负极金属腐蚀更快
D.加入NaCl能加快金属腐蚀速率
【答案】(1)A 蒸发出大量NaCl固体,趁热过滤 漏斗 2.8
(2)BC 和的物质的量之比不为,加入溶液会导致或过量,后续除杂会加入更多的碳酸钠溶液或盐酸引起浪费
(3)
(4)或或或 ACD
【解析】【小题1】①除去用溶液,除去用NaOH溶液,除去用溶液,最后将沉淀过滤后再用盐酸除去过量的和NaOH,不能引入杂质离子,故选A项。
②根据溶解度曲线可知应采用升温结晶方法将NaCl析出,KCl则留在溶液中,故具体操作为蒸发出大量NaCl固体,趁热过滤。
③实验室进行过滤操作时,需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗。
④,代入相关临界值可知,;
【小题2】①向粗盐水中逐滴滴加溶液,和、和反应生成沉淀,溶液电导率逐渐下降。当加入溶液体积达拐点a时,电导率下降幅度趋于平缓,说明此时溶液中或已沉淀完全;当溶液加至拐点b时,电导率开始逐渐上升,说明此时和均已沉淀完全,A项错误,C项正确;电导率大小反映出溶液中离子总浓度大小,B项正确;由于出现多次拐点,说明和的物质的量不为,D项错误;故答案为BC。
②和的物质的量之比不为时,加入溶液必然会引入过量的或,在后续操作中将加入更多的碳酸钠溶液或盐酸,造成试剂的浪费;
【小题3】
选用电极Zn、Cu,电解质溶液中为和NaCl,具有闭合回路和盛放电解质溶液的容器,测定电流和电势的传感器用代替,得到原电池示意图如图所示:;
【小题4】①溶液中的是以与水配位的形式存在,故与的反应是配体交换反应,可得配位反应的离子方程式为或或或;
②的引入,使原电池的电势减小,是因为溶液中的与形成了配合物,降低了溶液中的浓度,从而使作为氧化型的的氧化能力减弱了,根据题中信息,若氧化型金属离子浓度下降,则电势会下降;电流增大,负极金属腐蚀速率会加快,金属腐蚀是以形成原电池的电化学腐蚀为主,的配位反应会使离子浓度下降,电流减小,而使电流增大的是加入的,使溶液中的离子浓度增大,电流增大,单位时间内转移电子数增多,金属腐蚀速率加快,故选ACD。
考点2 物质的转化与原理的关系探究型实验
【典例】(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
【解析】(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。
实验条件控制
目的
排
空
气
涉及可燃气
体(H2、CO)
的性质验证
防止可燃气体与空气混合加热发生爆炸
涉及与空气
中O2、CO2
作用的物质
防止反应物与空气中的O2、CO2反应
通
入
保
护
气
体
通入N2、
CO2或惰
性气体
除去装置中的空气,防止反应物或生成物与空气中的O2反应
通入HCl
气体
抑制×× 离子的水解(如加热MgCl2·6H2O得MgCl2时需在HCl气流中进行)
温
度
控
制
加热
增大化学反应速率或使化学平衡向某方向移动
冷却
防止某物质在高温时分解或使化学平衡向某方向移动
控制温度
在一定范围
若温度过低,则反应速率(或溶解速率)较小;若温度过高,则某物质(如H2O2、氨水、草酸、浓硝酸、铵盐等)会分解或挥发
水浴加热
受热均匀,温度可控,且温度不超过100 ℃
冰水浴冷却
防止某物质分解或挥发
趁热过滤
防止温度降低后某物质析出
减压蒸发
降低蒸发温度,防止某物质分解(如浓缩H2O2溶液)
控
制
溶
液
pH
分离除杂
抑制水解;使杂质充分沉淀或溶解,提高纯度
调控反应
使溶液呈酸性,促进氧化还原反应的发生;或使溶液呈碱性,除去油污,除去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅等
1.(2026·广东中山·一模)氮及其化合物有着广泛应用。
(1)兴趣小组设计实验制备二氧化氮。
①利用铜和浓硝酸制备的离子方程式为______。
②配制所需的浓硝酸,需用量筒量取浓硝酸______mL。
③配制过程中,从下列选项中选出正确操作并按实验先后排序______(填操作编号)。
A.定容
B.转移
C.摇匀
D.稀释
(2)探究温度、压强对平衡移动的影响。用如图装置进行实验,每次充入,进行实验。
实验
操作
a
固定活塞位置不变,将针筒浸于水浴
b
固定活塞位置不变,将针筒浸于水浴
c
将针筒迅速压缩后,固定活塞位置不变
①对比实验a和b的现象,b的颜色比a深,说明该反应______0。
②实验c可观察到颜色先变深后变浅。分析“压缩容器体积”影响颜色变化的原因可能有:体积减小导致气体浓度变大、______、体系温度升高进而影响平衡移动。
(3)进一步探究压强对平衡移动的影响。已知,一定条件下,吸光度与浓度成正比。
数据测定:把装有的针筒放在平板LED灯上,拍摄常温常压下气体位于20 mL刻度照片,吸光度为,并以此为基准。推拉针筒活塞改变气体体积,均静置2 min后拍摄照片。测出吸光度(x为的体积),换算出与常压时的比值,数据如下表。
体积
吸光度
与基准吸光度的比值()
不考虑平衡移动
实际平衡移动
10
b
a
1.51
20
0.304
1.00
1.00
30
0.238
0.67
0.78
40
c
0.50
0.69
50
0.181
0.40
0.59
数据论证:比值法,______;请选取表中数据,利用比值法说明压强变化对平衡移动的影响情况______。图像法,在下图中以20 mL所对应的图线为基准,标注吸光度中b和c所对应的数据点______。
实验结论:该反应达到平衡时,其他条件不变,增大压强,平衡向气体分子数减少的方向移动;反之,向相反方向移动。
【答案】(1) 25 DAC
(2)< 气体浓度变大进而影响平衡移动
(3)2.00 从20 mL压缩体积至10 mL,不考虑平衡移动吸光度应该变为2倍,但实际只变成了1.51倍,说明平衡往正反应方向移动
【解析】(1)①铜与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水,其离子方程式为:;
②根据稀释定律()可得:,解得;
③用浓溶液配制一定物质的量浓度溶液的一般步骤为:量取、稀释、转移、洗涤、定容、摇匀等,转移时用玻璃棒引流,将烧杯中的溶液转移至容量瓶中,因此B选项操作错误,则操作正确并按实验先后排序为DAC;
(2)①温度升高,颜色变深,说明浓度增大,即平衡逆向移动,因此正反应为放热反应,即;
②压缩体积,浓度增大,颜色先变深,相当于压强增大,该反应是气体分子数减少的反应,因此平衡正向移动,使浓度降低,颜色后变浅。影响颜色变化的原因可能有:体积减小导致气体浓度变大、气体浓度变大进而影响平衡移动、体系温度升高进而影响平衡移动;
(3)吸光度与浓度成正比,若不考虑平衡移动,即浓度与体积成反比:体积从20 mL变为10 mL,浓度变为原来2倍,故,即;选取表中数据,利用比值法说明压强变化对平衡移动的影响情况:从20 mL压缩体积至10 mL,不考虑平衡移动吸光度应该变为2倍,但实际只变成了1.51倍,说明平衡往正反应方向移动;
③由表中数据可知:,,则40 mL的点的横坐标比0.5大、纵坐标为0.210,10 mL的点的横坐标比2.0小、纵坐标为0.459,因此在下图中以20 mL所对应的图线为基准,标注吸光度中b和c所对应的数据点为:。
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
【解析】(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。
【解析】(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。
1.(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
【解析】(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。
2.(2026·广东江门·一模)某学习小组尝试研究原电池原理在实验探究和生活实践中的应用。
(1)配制100mL 1.0mol/L稀HNO3,需用量筒量取______mL 13.7mol/L浓HNO3,用到下图中的仪器有______(填仪器名称)。
(2)小组成员将13.7mol/L 浓HNO3、铜片和铁片组成如图1所示装置。闭合开关,电流表读数随时间变化如图2所示。请分别解释电流强度先显示为正值,然后变为负值的原因______。
(3)小组成员发现铁片表面有黑色固体生成,查阅资料得知是Fe3O4,生成Fe3O4的化学方程式为______。
(4)将图1装置中的Cu改为Al,并进行如下实验。
实验序号
电解质
温度
电流表指针偏转方向
1
1.0mol/L硝酸
30℃
持续向左偏转
2
13.7mol/L硝酸
30℃
先向左偏转,然后持续向右偏转
3
13.7mol/L硝酸
5℃
先向左偏转,然后缓慢恢复至零
根据表格信息,日常生产中储存浓HNO3的槽罐材质最好选用______(填“Fe”或“Al”),原因是:______。
(5)学习小组尝试利用原电池原理设计酒精检测仪,装置如图3所示。实验室可提供的电解质有:HCl、H2SO4、KMnO4、FeSO4等。请完成下列问题:
①该装置需安装呼气装置,呼气装置应选择在______区(填“正极”或“负极”)。
②电解质d应选择______(限选题干中电解质)。
③假设某被测者1s呼出气体0.5L,所含乙醇通过检测仪完全被氧化为乙酸,电流计显示电流强度为xA,已知1mol电子的电量为96500C,该被测者呼出气体中乙醇含量为______mg/L(列出算式)。
已知:电量(Q)=电流强度(I)·时间(t),1C=1A×1s。
【答案】(1)7.3 胶头滴管、100 mL容量瓶
(2)开始时Fe未钝化,Fe活泼性强于Cu,Fe作负极;一段时间后Fe被浓硝酸钝化,形成致密氧化膜阻止Fe继续反应,Cu变为负极,钝化后的Fe变为正极,原电池的正负极反转
(3)
(4)Al 常温下,Al被钝化后,Fe作为负极不断被腐蚀,说明Al耐腐蚀性更好
(5)负极
【解析】(1)根据稀释定律,,解得; 配制一定物质的量浓度溶液,题图中需要用到的仪器为定容用的胶头滴管和定容容器100 mL容量瓶;
(2)开始时,活泼性强于,初始时作负极、作正极,电流显示为正值;一段时间后,被浓硝酸钝化,表面生成致密氧化膜,反应停止,此时作负极、被钝化的作正极,原电池正负极反转,电流变为负值;
(3)Fe与浓硝酸反应生成,还原产物为,配平得化学方程式为;
(4)根据表格实验结果,常温下浓硝酸中钝化后,作为负极发生反应,持续被腐蚀;而钝化后形成的致密氧化膜能阻止反应进一步进行,因此储存浓硝酸选更好;
(5)①乙醇被氧化,氧化反应在负极发生,因此呼气装置应在负极区;
②正极需要酸性稳定电解质,易挥发,因此选择难挥发的作电解质;
③乙醇氧化为乙酸时,乙醇失去电子;电量,,则,,呼出气体体积为,因此含量为。
3.(2026·广东茂名·一模)研究影响化学反应速率的因素对生产生活有重要意义。
I.实验原理
研究小组利用分光光度计测量反应过程中溶液吸光度的变化(吸光度与有色物质浓度成正比)来跟踪反应进程。
II.实验准备
实验需要用到溶液,配制该溶液时:
(1)需要用到的玻璃仪器有烧杯、胶头滴管和_____、_____。(填仪器名称)
III.测定反应速率
将溶液与酸性高锰酸钾溶液混合后,置于分光光度计中,记录溶液的吸光度降至最低且不再变化时所需时间为。
(2)酸性溶液与溶液反应的离子方程式为_____。
(3)内,平均反应速率_____(列出表达式,忽略溶液混合引起的体积变化)。
IV.探究烯烃结构对反应速率的影响
查阅资料①烷基(-R)具有推电子效应,能增强相连碳碳双键的电子云密度。
②烯烃与溴加成时,易与电子云密度大的碳碳双键反应。
基于资料,提出猜想
(4)单烯烃和的反应速率与烷基的长度有关,烷基越长,反应速率越_____(填“快”或“慢”)。
验证猜想相同体积的乙烯、丙烯、1-丁烯分别通入等体积等浓度的的溶液中,测定溶液的吸光度从降低到所消耗的时间。
实验序号
烯烃
①
②
③
(5)猜想成立的判断依据是_____。
提出质疑小组成员发现。推测:影响单烯烃与反应的速率除了烷基的推电子效应外,还存在其他因素。
教师指导空间位阻效应对有机物的物理性质和化学性质产生影响,有机分子中支链越多,基团越大,空间位阻效应越大;空间位阻效应:顺-2-丁烯>反-2-丁烯。已知:
烷烃
沸点/℃
36.1
27.9
9.5
(6)①下列烯烃的沸点由大到小的顺序为_____(用选项编号排序)。
A. B. C.
补充猜想空间位阻效应越大,单烯烃和的反应速率越小。
优化设计小组成员对下面两种烯烃进行了重复实验。
实验序号
烯烃
④
顺-2-丁烯
⑤
反-2-丁烯
②补充猜想正确的判断依据是_____。
实验结论
③推电子效应和空间位阻效应都会影响单烯烃与的反应速率。由于,可判断_____为主要影响因素。
教师总结烯烃结构对反应速率影响的因素是多样的,具体情况具体分析。
【答案】(1)玻璃棒 100 mL容量瓶
(2)
(3)
(4)快
(5)
(6)A>B>C 推电子效应
【解析】(1)配制80 mL溶液时,需选用100 mL容量瓶;溶解、转移溶液还需要玻璃棒搅拌和引流。
(2)酸性高锰酸钾溶液与草酸反应的离子方程式为。
(3)混合后总体积为,初始物质的量为,完全反应后浓度变化,因此平均速率。
(4) 根据题给信息,烷基越长推电子效应越强,碳碳双键电子云密度越大,越容易和反应,因此反应速率越快。
(5)烷基越长反应速率越快,相同吸光度变化下,反应速率越快,消耗时间越短,因此若满足,即可证明猜想成立。
(6) ① 由题给烷烃沸点规律可知:烃的支链越多,沸点越低。三种烯烃中,A为直链无支链、B含1个支链、C含2个支链,因此沸点顺序为;
② 根据猜想,空间位阻越大反应速率越小,已知顺-2-丁烯空间位阻大于反-2-丁烯,因此若顺-2-丁烯反应时间更长,即,即可证明猜想正确;
③ 丙烯双键连1个烷基,顺-2-丁烯双键连2个烷基,二者推电子效应和空间位阻都是顺-2-丁烯更大;实验结果,说明顺-2-丁烯反应速率远快于丙烯,推电子效应加快反应的影响占主导,因此推电子效应是主要影响因素。
4.(2026·广东·一模)兴趣小组探究硫酸四氨合铜溶液的形成过程及条件。
Ⅰ.配制浓度约的溶液
(1)用胆矾配制溶液,该过程不需要用到的仪器有___________(填序号)。
A. B. C. D.
(2)用重量分析法测定所配溶液浓度。取溶液,加入足量溶液,得到白色沉淀,则___________(用含和的式子表示)。
Ⅱ.探究硫酸四氨合铜溶液的形成过程
向20.0蒸馏水中加入溶液,边搅拌边滴加氨水。用电导率仪测得体系的电导率随加入氨水体积的变化如图所示。
(3)①a→b过程有蓝色沉淀生成,写出生成沉淀的化学方程式:___________;b→c过程沉淀溶解,形成蓝色溶液。
②根据电导率变化情况推断,一定条件下,同浓度溶液的导电能力:___________(填“>”“<”或“=”)。
Ⅲ.探究硫酸四氨合铜溶液的形成条件
兴趣小组为探究以及溶液碱性强弱对生成的影响进行如表所示实验。每组实验试剂混合后充分振荡,静置1小时后测定上层溶液的吸光度。
说明:①室温下,溶液中浓度越大,吸光度越大。②氨水、溶液以及溶液浓度均为。
实验序号
/g
V(氨水)/
V[溶液]/mL
V(溶液)/
/
上层溶液吸光度
ⅰ
1.0
1.0
0.0
0.0
1.0
ⅱ
1.0
1.0
1.0
0.0
ⅲ
1.0
0.0
1.0
0.0
1.0
ⅳ
1.0
1.0
0.0
1.0
(4)___________,___________。
(5)测得(),由此可推出:___________(写两条)。请利用平衡移动的原理解释的原因:___________。
(6)能说明pH过大不利于生成的实验证据为___________(用含λ的关系式表示),pH过大不利于生成可能的原因为___________。
【答案】(1)AB
(2)
(3) <
(4)0.0 0.0
(5)能促进溶解生成;仅有无法使溶解生成 实验ⅱ中铵根离子浓度增大,与反应生成,减小,增大,使平衡正向移动
(6) pH过高,与反应导致转化为
【分析】Ⅰ:配制硫酸铜溶液:用胆矾配制一定浓度硫酸铜溶液,利用沉淀滴定测得硫酸根浓度,从而确定硫酸铜溶液浓度;Ⅱ:探究硫酸四氨合铜的形成:向硫酸铜溶液中滴加氨水,先产生氢氧化铜沉淀,继续滴加沉淀溶解生成配合物;电导率变化说明相同浓度下硫酸铜导电能力弱于硫酸铵;Ⅲ:探究形成条件:控制变量对比不同体系,发现氨水与硫酸铵共存更有利于四氨合铜离子生成,铵根结合氢氧根促进平衡正向移动;碱性过强时氢氧根浓度过高,会抑制配合物生成,吸光度变化可直观证明;据此作答。
【解析】(1)用胆矾配制溶液的步骤为计算→称量→溶解→转移→洗涤→定容→摇匀→装瓶贴标签,用到的仪器有烧杯、量筒、玻璃棒、容量瓶、胶头滴管等,则该过程不需要用到的仪器有漏斗、滴定管,故选AB;
(2)根据CuSO4~BaSO4关系,,溶液体积为,则;
(3)①蓝色沉淀为氢氧化铜,则生成沉淀的化学方程式为:;
②a→b电导率上升,反应后CuSO4转化为(NH4)2SO4,Cu(OH)2是沉淀,电导率升高说明同浓度下,CuSO4的导电能力弱于(NH4)2SO4,答案为:<;
(4)本实验为控制变量法,所有实验液体总体积要相等,实验ⅰ总液体体积为1.0+1.0=2.0,因此实验ⅱ:1.0(氨水)+1.0(硫酸铵)+=2.0,得=0.0;实验ⅳ:1.0(氨水)+1.0(NaOH)+=2.0,得=0.0;
(5)与实验ⅰ比较,实验ⅱ中铵根离子浓度增大,实验ⅲ氨水浓度降低,铵根离子浓度增大;则由此可推出:能促进溶解生成;仅有无法使溶解生成;
,说明实验ⅱ中浓度增大,原因为:实验ⅱ中铵根离子浓度增大,与反应生成,减小,增大,使平衡正向移动;
(6)实验ⅳ加入NaOH使溶液pH过大,吸光度λ4小于λ1,可以说明pH过大不利于[Cu(NH3)4]2+生成;答案为:;
可能的原因为:pH过高,与反应导致转化为。
5.(2026·广东·模拟预测)氧化还原反应可作为滴定原理进行浓度测定(用已知浓度的氧化剂溶液滴定未知浓度的还原剂溶液或反之),继而测定。
回答下列问题:
(1)将酸性溶液滴入溶液中,有气泡产生,颜色褪去,该过程中,___________(填元素符号)被氧化。
(2)双氧水溶液中存在两步电离:,。向双氧水溶液中加入NaOH固体,的电离平衡会___________移动(填“正向”或“逆向”)。
(3)兴趣小组利用数字化实验装置探究溶液滴定溶液的浓度。
①初步实验
25℃时,用固体配制成0.02 mol/L的标准溶液,并滴定25.00 mL稀释250倍的溶液。该过程中需要用到的仪器有___________(填选项字母)。
A. B. C. D.
②分析讨论
实验观察到开始滴定时溶液很快变为棕褐色,且有棕褐色沉淀(细小颗粒)生成,同时产生气泡。利用氧化还原电势传感器测得体系电势随滴定溶液体积的变化曲线如图所示:
已知:氧化还原电势是衡量氧化还原反应中电对(形如/的粒子对)电子转移能力的重要指标,电势越高,电对中氧化态粒子氧化性越强,电势越低,电对中还原态粒子还原性越强;氧化还原电势是氧化态粒子和氢离子浓度综合作用的结果。
溶液氧化还原电势曲线中A→B段发生的反应使溶液中___________(填粒子符号,忽略弱电解质的电离)微粒浓度下降。
甲同学根据初步滴定曲线认为可以判断滴定终点并计算出溶液浓度。但乙同学认为证据不足并提出假设:溶液的酸度影响滴定进程和结果。
③验证假设:乙同学设计如下方案,进行实验[紫褐色溶液中,较大,并混有]。
实验编号
硫酸滴数
pH
实验现象
氧化还原电势变化
a
1
2.72
溶液由无色变为黄色、棕黄色、棕褐色、紫褐色,最后出现棕褐色沉淀
b
2
2.49
c
3
2.27
溶液由无色变为粉红色、深红色、紫色、紫褐色,最后出现棕褐色沉淀
d
4
2.20
e
5
2.07
④实验小结,处理滴定数据。
曲线e为加入5滴硫酸的实验组的电势变化,根据实验现象和电势变化推测溶液由无色变为粉红色之前,溶液中发生反应的离子方程式为___________。
假设成立,对比上述实验,从电离平衡和氧化还原反应本质角度,分析酸度是如何影响该实验滴定效果的:___________;根据曲线e的数据计算未稀释的溶液浓度___________。
(4)该小组尝试测弱酸的,在上述实验的基础上,还应进行的实验步骤及数据处理思路为___________(忽略第二步电离)。
【答案】(1)O
(2)正向
(3)BD 、 滴加硫酸使酸度升高(浓度增大),抑制电离,更易生成还原产物,同时电势曲线出现清晰滴定终点;不加硫酸或酸度不足时,与反应生成沉淀,电势曲线无明显终点 3.895
(4)实验步骤:25℃下,取相同稀释倍数的溶液,用pH计测定其pH,并记录数据;数据处理思路:先根据pH求出溶液,忽略第二步电离,再根据第一步电离平衡常数公式,代入和可求得的
【解析】(1)被氧化,产生气泡,被还原,溶液褪色,O元素被氧化,故答案为:O;
(2)加入NaOH固体,消耗电离的,降低,使电离平衡正向移动,故答案为:正向;
(3)①配制溶液需要烧杯,滴定需要棕色酸式滴定管,蒸发皿和冷凝管不需要,故答案为:BD;
②有棕褐色沉淀生成说明与生成了沉淀,同时产生,电势下降,说明减少,增加,故答案为:、;
④溶液由无色变为粉红色之前,溶液为无色说明的还原产物为,则配平后方程式为;根据③中后三组实验数据可知,滴加硫酸,浓度增大,抑制电离,使更易生成还原产物,同时电势曲线出现清晰滴定终点;根据②中实验数据和③中前两组实验数据可知,不加硫酸或酸度不足时,与反应生成沉淀,电势曲线无明显终点;根据滴定方程式中与的反应比例可以列式计算,注意双氧水溶液是经过稀释的,,故答案为:;滴加硫酸使酸度升高(浓度增大),抑制电离,更易生成还原产物,同时电势曲线出现清晰滴定终点;不加硫酸或酸度不足时,与反应生成沉淀,电势曲线无明显终点;3.895;
(4)根据③中后三组实验数据可知溶液的浓度,还需要测得原稀释的溶液pH。故实验步骤:25℃下,取相同稀释倍数的溶液,用pH计测定pH,并记录数据;数据处理思路:先根据pH求出溶液,忽略第二步电离,再根据第一步电离平衡常数公式,代入和可求得的,故答案为:实验步骤:25℃下,取相同稀释倍数的溶液,用pH计测定其pH,并记录数据;数据处理思路:先根据pH求出溶液,忽略第二步电离,再根据第一步电离平衡常数公式,代入和可求得的。
6.(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)
【解析】(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。
7.(2026·广东江门·二模)常用作玻璃、搪瓷工业中的红色染料,回答下列问题:
(1)制备。
ⅰ.在碱性新制中加入葡萄糖溶液,制备。
ⅱ.在高温下,以CuO为原料制备。
ⅲ.可溶性铜盐在碱性条件下被肼还原,制备。
①方法ⅰ制备时,___________(填“需要”或“不需要”)加热,每生成7.2 g ,有___________mol参与了反应。
②在实验室中按照方法ⅱ合成,盛装CuO的仪器是___________(填名称),高温下比较稳定,原因是___________(从结构角度解释)。
③方法ⅲ的氧化产物对环境友好,该反应的离子方程式为___________。
(2)探究的性质。
实验
操作及现象
a
向过量的稀硫酸中加入粉末,振荡,得到蓝色溶液和紫红色固体M
b
向中加过量氨水,得到无色溶液,久置空气中变为深蓝色溶液
c
在CuCl的冷盐酸中,加入少量NaOH稀溶液,先生成黄色沉淀,黄色沉淀在空气中迅速变为橙色,最终变为红色固体
已知:实验b中无色溶液含;;CuOH呈黄色。
①实验a中,在蒸馏水中加入M,无明显现象,再加入KCN溶液,生成配位数为4的配高子P(中心原子的化合价为+1价),并生成无色无味的气体N、P的化学式为___________,反应一段时间后,溶液的pH___________(填“增大”“减小”或“不变”),KCN的作用是___________。
②实验b中,得到的无色溶液常用于吸收原料气中的CO,正反应,产物中的配位数为4。要使失效的吸收液“再生”,宜采用的条件是___________(填标号)。
a.高温、高压 b.高温、低压 c.低温、高压 d.低温、低压
③实验c中生成黄色沉淀的离子方程式为___________。
【答案】(1)需要 坩埚 中价层电子排布式为,达到全充满稳定结构
(2)、 增大 结合生成的,形成稳定的配合物 b (或)
【分析】方法i为碱性新制与葡萄糖在加热条件下发生氧化还原反应,被还原为,葡萄糖被氧化为葡萄糖酸,反应方程式为:,方法ii为高温下分解生成和,反应方程式为:,方法iii为碱性条件下还原可溶性铜盐生成,被氧化为,反应离子方程式为:,据此分析。
【解析】(1)①葡萄糖与碱性新制的反应需要加热才能生成沉淀;的摩尔质量为,的物质的量为:;反应中,葡萄糖(醛基)失去电子,生成,有被还原为,共得到电子,根据电子守恒可知:;
②高温加热固体时,盛装固体的仪器为坩埚;高温下比更稳定的原因:的价电子排布为(全满稳定结构),晶体中离子键更强或晶体结构更稳定;
③肼被氧化为对环境友好的(氮气),在碱性条件下被还原为。配平分析:中为价,中为价,个分子失去个电子;中为价,中为价,根据电子守恒,需要个离子得到个电子,离子方程式为:;
(2)①实验中,在过量稀硫酸中歧化:,则紫红色固体为。与、反应生成配位数为的配离子(为中心离子,为配体),反应为:;配离子的化学式为;无色无味气体为;反应中有生成,溶液增大;的作用:结合生成的,形成稳定的配合物,同时提供使的氧化还原反应得以进行;
②实验b中,无色溶液 吸收的正反应,为放热反应,且气体分子数减少。要使失效的吸收液“再生”,即让反应逆向进行,需采用高温、低压条件,使平衡逆向移动,释放出,b符合题意;
在的冷盐酸中,加入少量稀溶液,先生成黄色沉淀,由已知可得黄色沉淀为,黄色沉淀在空气中迅速变为橙色,最终变为红色固体,则实验的离子方程式为:,或。
8.(2026·广东惠州·二模)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。
【解析】(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)。
9.(2026·广东汕尾·一模)某实验小组同学探究溶液与Zn反应的还原产物。
I.配制溶液
(1)配制溶液,需要用到的玻璃仪器有烧杯、量筒、胶头滴管、玻璃棒和___________。
(2)利用二水合氯化铜()配制该氯化铜溶液,需要用托盘天平称量固体药品的质量为___________g。
Ⅱ.探究溶液与Zn的反应
将1 g打磨过的锌片分别插入10 mL不同浓度的溶液中,实验记录如下。
已知:
①CuCl为难溶于水的白色固体,可溶于浓氨水,也可溶于浓度较大的溶液生成。
②为无色离子,易被空气中的氧气氧化为蓝色离子。
③。
(3)将1 g锌片插入的KCl与HCl混合溶液中(),一段时间内未观察到气泡。则实验a中迅速产生气泡的主要原因为___________。
(4)对于以上实验现象,同学们有诸多猜测,继续进行实验:
①甲同学认为白色沉淀为CuCl。他取实验b中白色沉淀于试管中,___________(填操作与现象),在空气中振荡试管,溶液逐渐变蓝,说明甲同学猜想正确。请用离子方程式解释溶液颜色变蓝的原因:___________。
②乙同学取实验c反应后的溶液,加入一定量水后,又析出白色沉淀。请从平衡移动的角度解释出现该现象的原因:___________。
(5)为继续探究Zn与溶液反应的还原产物,进行实验d,实验装置如图所示。3 min后,石墨附近开始出现白色浑浊,未检测到Cu,生成白色浑浊的电极反应式为___________。
(6)综上所述,Zn与溶液反应的还原产物不同可能与___________、反应物是否直接接触等因素有关。
【答案】(1)500 mL容量瓶
(2)85.5
(3)锌表面析出Cu后,形成原电池,加快锌与的反应速率
(4)滴入浓氨水,沉淀溶解,得到无色溶液 或 溶液中存在平衡,加水稀释后,各离子浓度减小,平衡正向移动,析出CuCl固体
(5)
(6)溶液浓度
【解析】(1)配制溶液,需要用到的玻璃仪器有烧杯、量筒、胶头滴管、玻璃棒和500 mL容量瓶。
(2)利用二水合氯化铜()配制该氯化铜溶液,需要用托盘天平称量固体药品的质量为。
(3)将1 g锌片插入的KCl与HCl混合溶液中(),一段时间内未观察到气泡,排除了氯离子的影响,则实验a中迅速产生气泡的主要原因为锌表面析出Cu后,形成原电池,加快锌与的反应速率。
(4)①CuCl为难溶于水的白色固体,可溶于浓氨水,甲同学认为白色沉淀为CuCl。他取实验b中白色沉淀于试管中,滴入浓氨水,沉淀溶解,得到无色溶液,空气中振荡试管,被氧气氧化,溶液逐渐变蓝,说明甲同学猜想正确;溶液颜色变蓝的原因:或;
②溶液中存在平衡,加水稀释后,各离子浓度减小,平衡正向移动,析出CuCl固体,导致取实验c反应后的溶液,加入一定量水后,又析出白色沉淀。
(5)在正极得电子,生成CuCl白色浑浊物,电极反应式为。
(6)结合上述实验条件可知,还原产物不同可能与溶液中溶液浓度、反应物是否接触等有关。
10.(2026·广东·模拟预测)实验小组针对与水解反应相互促进过程展开探究。
回答下列问题:
(1)在实验室用固体配制230 mL一定物质的量浓度的溶液时,下列仪器中一定需要用到的是___________(填选项字母)。
(2)实验小组对与溶液混合时的现象进行探究。
理论推导:对反应进行平衡常数K的计算可判断该反应在常温下___________(填“能”或“不能”)发生,已知:,。
(3)各取20 mL、30 mL、溶液分别加入3个盛有溶液的烧杯中,充分混合后均无明显现象。
分析推测:基于视角,同学分析混合时未观察到白色沉淀的原因,提出两种猜想。
猜想1:___________;猜想2:混合溶液后浓度会降低。
查阅文献:完全沉淀的pH为5.2,为弱电解质。
用pH传感器测得混合液的pH分别为5.59,5.96,6.28,再对3个烧杯加热,均出现白色沉淀。
得出结论:pH均高于5.2,猜想①不成立;猜想②可能成立。
(4)进一步实验:证明为弱电解质。
教师指导:溶液的导电能力用电导率来表征;稀溶液中若2种强电解质不发生化学反应,混合溶液的电导率具有加和性。即可利用电导率来进行验证。
实验数据:测出三种溶液的电导率如表所示,溶液混合产生的体积变化及pH变化引起的电导率变化均忽略不计。
实验顺序
i
ii
iii
溶液组成
固体蒸馏水
固体蒸馏水
固体固体蒸馏水
电导率
利用电导率结果解释溶液混合后有弱电解质生成的原因:___________。
对实验iii的混合溶液持续加热至出现白色沉淀过程中的pH变化进行测定,结果如图所示:
结合图中数据解释持续加热产生白色沉淀的原因为___________。
(5)拓展探究。将上述实验中的白色沉淀过滤、反复洗涤后再溶于水加热,用pH传感器测得pH变化如图所示。
①白色沉淀溶于水后的溶液显___________性(填“酸”“中”或“碱”)。
②白色沉淀___________(填“是”或“否”)只含。
③进一步查阅文献可知,醋酸铝在水中形成凝胶状物质,常以碱式盐形式存在,其可电离出、两种离子。则可推测水解程度:___________(填“>”或“<”)。
(6)迁移解释。向的溶液中加入粉,并对混合溶液进行较长时间加热,预测反应现象为___________。
【答案】(1)B
(2)能
(3)混合溶液pH过低
(4)若与不反应,则电导率之和应为,但实测为,明显小于理论值,故可推测生成了弱电解质 图中pH下降,反映出加热过程中的电离程度以及的水解程度增大,形成白色沉淀
(5)酸 否 >
(6)溶液产生较多气泡,加热后溶液产生白色沉淀(答案合理即可)
【分析】某小组欲探究与在水溶液中能否大量共存,实验中溶液和溶液混合后没有白色沉淀生成,结合实验中数据,溶液和溶液混合后电导率下降,说明离子浓度降低了,可能原因是Al3+和CH3COO-形成的Al(CH3COO)3是弱电解质,以此解答。
【解析】(1)配制溶液应该选用250 mL容量瓶,其他仪器不需要使用,故选B项。
(2) ,故理论上能发生该反应。
(3)可能原因除混合溶液后浓度降低外还有混合溶液pH过低。
(4)若与不反应,则电导率之和应为,但实测为,明显小于理论值,故可推测生成弱电解质;图中pH下降,浓度增大,说明是的电离平衡被促进,以及的水解平衡被促进,共同作用形成白色沉淀。
(5)①图中初始,故溶液呈酸性。
②若只有,溶液不可能为酸性,故不仅仅有。
③只有水解程度才能出现溶液呈酸性。
(6)Al会置换中的H+,产生气泡,根据前面的实验可知溶液中会生成弱电解质,加热促进电离和水解,产生白色沉淀。
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专题07 化学实验综合题
题型
考情分析
考向预测
物质性质与原理的关系探究型实验
2025 年广东卷:探究芳香酸的制备、分离提纯及平衡常数、酸性强弱比较
以情境为载体,考查数字化数据分析(如电导率-pH关联曲线)、开放性方案设计能力,有机实验或涉及大学知识点迁移。基础考点紧扣教材实验操作细节(如结晶条件控制、滴定终点判断),涉及对照实验设计、异常现象诊断(如颜色突变、产率偏差),侧重守恒法整合与溶度积计算。
物质转化与原理的关系探究型实验
2024年广东卷:探究含硫化合物的相互转化以及转化过程的影响因素
考点1 物质性质与原理的关系探究型实验
【典例】(2025·广东江门·一模)及其盐都是重要的化工原料。
(1)实验室用和制备的化学方程式为_______;其制备的发生、气体收集和尾气处理装置依次为_______(填编号)。
(2)将大小相同的两个圆底烧瓶A、B按图装置连接进行性质实验。
①先打开旋塞1,B瓶中的现象是_______。
②稳定后,关闭旋塞1,再打开旋塞2,B瓶中的现象是_______。
(3)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,探究温度对溶液中水解程度的影响。
②提出假设升高温度,水解程度增大,减小。
③设计实验、验证假设测定溶液在不同温度下的,记录数据如下表:
序号
测定温度/℃
溶液的
a
25
5.12
b
50
4.83
时,的水解常数_______(列出算式,水的电离可忽略)。
④根据③的实验数据,升高温度减小,甲同学推断假设成立。但乙同学认为该推断依据不足,理由是_______。
⑤实验改进加入对照实验,测量纯水的随温度的变化。记录数据如下表:
序号
测定温度/℃
纯水的pH
C
25
7.00
d
50
6.63
丙同学分析数据,由升高到,纯水的减小了0.37,而的只减小了0.29,故其推断的水解程度随温度升高而减小,你认同丙同学的推断吗?_______(填“认同”或“不认同”),为什么?_______。
1.(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)。
2.含碳物质在自然界和人类生活中具有极其重要的意义。
(1)C与浓硫酸加热时发生反应的化学方程式为_______。
(2)兴趣小组探究的性质:配制的溶液,并探究不同浓度溶液与的反应速率比较。
①计算:需用托盘天平称量固体_______。
②配制溶液过程中,除下列仪器外还需要的玻璃仪器有_______(填仪器名称)。
③实验探究:取所配溶液(足量),按下表配制总体积相同的系列溶液,分别加入固体,反应后,抽滤并将沉淀烘干,称量沉淀质量,记录如下:
序号
(沉淀)
a
50.0
0
b
30.0
则_______,两组实验中,平均反应速率更大的为_______(填“a”或“b”)组。
(3)兴趣小组欲用溶液鉴别和,发现两种溶液中加入均产生白色沉淀,于是设计了以下实验,探究与的反应:
实验1:向中加入等体积,无明显现象。
实验2:向中加入等体积,产生白色沉淀。
①得出结论:的_______,越有利于其与反应生成白色沉淀。
②经检验白色沉淀为,同学们对溶液中产生的主要原因提出了两种猜想:
猜想I:主要由酸性电离产生:。
猜想II:主要由自耦电离产生:。
查阅资料:,。
根据以上数据分析,猜想_______(填“I”或“I””)成立,理由是_______。
(4)除外,还有多种含碳无机物,请写出其中一种的化学式及其用途:_______。
3.(2026·广东·模拟预测)食盐是生活中常见的调味品,主要成分是氯化钠。某学习小组对食盐进行一系列的实验探究。回答下列问题:
Ⅰ.粗盐提纯。
(1)学习小组选用含不溶性杂质(如泥沙等)和可溶性杂质(、、和)的粗盐进行逐步分离提纯。
①选用沉淀法进行除杂,所用试剂包括稀盐酸以及_______(填选项字母)。
A.、、 B.、、
C.、、 D.、、
②NaCl和KCl溶解度随温度变化的数据如图所示,则从两者混合物液中分离出NaCl固体采用的具体操作为_______。
③实验室进行过滤操作时,需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、_______。
④加盐酸是为了除尽溶液中的碳酸氢根[当,认为完全除去],需控制溶液的_______[已知最终所得溶液中碳酸浓度,常温下碳酸的,]
(2)探究能否同时除去粗盐中的和向已除去泥沙后的粗盐水中逐滴滴加溶液,测得溶液电导率随滴加溶液体积的变化曲线如图所示。
①下列说法中正确的是_______(填选项字母)。
A.0~a处与a~b处发生的离子反应相同
B.电导率最低时粗盐水中离子浓度最小
C.拐点b之后电导率上升说明和均沉淀完全
D.该电导率变化说明和的物质的量为
②根据实验结果和已知信息推测不选溶液同时除去和的原因可能是_______。
Ⅱ.利用精制盐探究对金属腐蚀速率的影响。
在没有盐桥的单液Cu-Zn原电池中,电解质溶液为溶液,开启电流和电势传感器(用表示),继续加入(1)中精制的NaCl晶体,记录变化数据如图所示,忽略浓度较小时对电极电势的影响。
(3)画出原电池示意图并做相应标注_______。
(4)已知电极电势大小与氧化型阳离子的氧化性呈正相关,能与氧化型阳离子形成配离子。
①写出与配位反应的离子方程式:_______(任写一种)。
②根据实验结果可以作出的判断有_______(填选项字母)。
A.溶液电极电势降低是因为与形成配离子降低了的氧化性
B.的配位反应使得电流增大
C.电流突变说明原电池负极金属腐蚀更快
D.加入NaCl能加快金属腐蚀速率
考点2 物质的转化与原理的关系探究型实验
【典例】(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:________。
实验条件控制
目的
排
空
气
涉及可燃气
体(H2、CO)
的性质验证
防止可燃气体与空气混合加热发生爆炸
涉及与空气
中O2、CO2
作用的物质
防止反应物与空气中的O2、CO2反应
通
入
保
护
气
体
通入N2、
CO2或惰
性气体
除去装置中的空气,防止反应物或生成物与空气中的O2反应
通入HCl
气体
抑制×× 离子的水解(如加热MgCl2·6H2O得MgCl2时需在HCl气流中进行)
温
度
控
制
加热
增大化学反应速率或使化学平衡向某方向移动
冷却
防止某物质在高温时分解或使化学平衡向某方向移动
控制温度
在一定范围
若温度过低,则反应速率(或溶解速率)较小;若温度过高,则某物质(如H2O2、氨水、草酸、浓硝酸、铵盐等)会分解或挥发
水浴加热
受热均匀,温度可控,且温度不超过100 ℃
冰水浴冷却
防止某物质分解或挥发
趁热过滤
防止温度降低后某物质析出
减压蒸发
降低蒸发温度,防止某物质分解(如浓缩H2O2溶液)
控
制
溶
液
pH
分离除杂
抑制水解;使杂质充分沉淀或溶解,提高纯度
调控反应
使溶液呈酸性,促进氧化还原反应的发生;或使溶液呈碱性,除去油污,除去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅等
1.(2026·广东中山·一模)氮及其化合物有着广泛应用。
(1)兴趣小组设计实验制备二氧化氮。
①利用铜和浓硝酸制备的离子方程式为______。
②配制所需的浓硝酸,需用量筒量取浓硝酸______mL。
③配制过程中,从下列选项中选出正确操作并按实验先后排序______(填操作编号)。
A.定容
B.转移
C.摇匀
D.稀释
(2)探究温度、压强对平衡移动的影响。用如图装置进行实验,每次充入,进行实验。
实验
操作
a
固定活塞位置不变,将针筒浸于水浴
b
固定活塞位置不变,将针筒浸于水浴
c
将针筒迅速压缩后,固定活塞位置不变
①对比实验a和b的现象,b的颜色比a深,说明该反应______0。
②实验c可观察到颜色先变深后变浅。分析“压缩容器体积”影响颜色变化的原因可能有:体积减小导致气体浓度变大、______、体系温度升高进而影响平衡移动。
(3)进一步探究压强对平衡移动的影响。已知,一定条件下,吸光度与浓度成正比。
数据测定:把装有的针筒放在平板LED灯上,拍摄常温常压下气体位于20 mL刻度照片,吸光度为,并以此为基准。推拉针筒活塞改变气体体积,均静置2 min后拍摄照片。测出吸光度(x为的体积),换算出与常压时的比值,数据如下表。
体积
吸光度
与基准吸光度的比值()
不考虑平衡移动
实际平衡移动
10
b
a
1.51
20
0.304
1.00
1.00
30
0.238
0.67
0.78
40
c
0.50
0.69
50
0.181
0.40
0.59
数据论证:比值法,______;请选取表中数据,利用比值法说明压强变化对平衡移动的影响情况______。图像法,在下图中以20 mL所对应的图线为基准,标注吸光度中b和c所对应的数据点______。
实验结论:该反应达到平衡时,其他条件不变,增大压强,平衡向气体分子数减少的方向移动;反之,向相反方向移动。
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________。
1.(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。
2.(2026·广东江门·一模)某学习小组尝试研究原电池原理在实验探究和生活实践中的应用。
(1)配制100mL 1.0mol/L稀HNO3,需用量筒量取______mL 13.7mol/L浓HNO3,用到下图中的仪器有______(填仪器名称)。
(2)小组成员将13.7mol/L 浓HNO3、铜片和铁片组成如图1所示装置。闭合开关,电流表读数随时间变化如图2所示。请分别解释电流强度先显示为正值,然后变为负值的原因______。
(3)小组成员发现铁片表面有黑色固体生成,查阅资料得知是Fe3O4,生成Fe3O4的化学方程式为______。
(4)将图1装置中的Cu改为Al,并进行如下实验。
实验序号
电解质
温度
电流表指针偏转方向
1
1.0mol/L硝酸
30℃
持续向左偏转
2
13.7mol/L硝酸
30℃
先向左偏转,然后持续向右偏转
3
13.7mol/L硝酸
5℃
先向左偏转,然后缓慢恢复至零
根据表格信息,日常生产中储存浓HNO3的槽罐材质最好选用______(填“Fe”或“Al”),原因是:______。
(5)学习小组尝试利用原电池原理设计酒精检测仪,装置如图3所示。实验室可提供的电解质有:HCl、H2SO4、KMnO4、FeSO4等。请完成下列问题:
①该装置需安装呼气装置,呼气装置应选择在______区(填“正极”或“负极”)。
②电解质d应选择______(限选题干中电解质)。
③假设某被测者1s呼出气体0.5L,所含乙醇通过检测仪完全被氧化为乙酸,电流计显示电流强度为xA,已知1mol电子的电量为96500C,该被测者呼出气体中乙醇含量为______mg/L(列出算式)。
已知:电量(Q)=电流强度(I)·时间(t),1C=1A×1s。
3.(2026·广东茂名·一模)研究影响化学反应速率的因素对生产生活有重要意义。
I.实验原理
研究小组利用分光光度计测量反应过程中溶液吸光度的变化(吸光度与有色物质浓度成正比)来跟踪反应进程。
II.实验准备
实验需要用到溶液,配制该溶液时:
(1)需要用到的玻璃仪器有烧杯、胶头滴管和_____、_____。(填仪器名称)
III.测定反应速率
将溶液与酸性高锰酸钾溶液混合后,置于分光光度计中,记录溶液的吸光度降至最低且不再变化时所需时间为。
(2)酸性溶液与溶液反应的离子方程式为_____。
(3)内,平均反应速率_____(列出表达式,忽略溶液混合引起的体积变化)。
IV.探究烯烃结构对反应速率的影响
查阅资料①烷基(-R)具有推电子效应,能增强相连碳碳双键的电子云密度。
②烯烃与溴加成时,易与电子云密度大的碳碳双键反应。
基于资料,提出猜想
(4)单烯烃和的反应速率与烷基的长度有关,烷基越长,反应速率越_____(填“快”或“慢”)。
验证猜想相同体积的乙烯、丙烯、1-丁烯分别通入等体积等浓度的的溶液中,测定溶液的吸光度从降低到所消耗的时间。
实验序号
烯烃
①
②
③
(5)猜想成立的判断依据是_____。
提出质疑小组成员发现。推测:影响单烯烃与反应的速率除了烷基的推电子效应外,还存在其他因素。
教师指导空间位阻效应对有机物的物理性质和化学性质产生影响,有机分子中支链越多,基团越大,空间位阻效应越大;空间位阻效应:顺-2-丁烯>反-2-丁烯。已知:
烷烃
沸点/℃
36.1
27.9
9.5
(6)①下列烯烃的沸点由大到小的顺序为_____(用选项编号排序)。
A. B. C.
补充猜想空间位阻效应越大,单烯烃和的反应速率越小。
优化设计小组成员对下面两种烯烃进行了重复实验。
实验序号
烯烃
④
顺-2-丁烯
⑤
反-2-丁烯
②补充猜想正确的判断依据是_____。
实验结论
③推电子效应和空间位阻效应都会影响单烯烃与的反应速率。由于,可判断_____为主要影响因素。
教师总结烯烃结构对反应速率影响的因素是多样的,具体情况具体分析。
4.(2026·广东·一模)兴趣小组探究硫酸四氨合铜溶液的形成过程及条件。
Ⅰ.配制浓度约的溶液
(1)用胆矾配制溶液,该过程不需要用到的仪器有___________(填序号)。
A. B. C. D.
(2)用重量分析法测定所配溶液浓度。取溶液,加入足量溶液,得到白色沉淀,则___________(用含和的式子表示)。
Ⅱ.探究硫酸四氨合铜溶液的形成过程
向20.0蒸馏水中加入溶液,边搅拌边滴加氨水。用电导率仪测得体系的电导率随加入氨水体积的变化如图所示。
(3)①a→b过程有蓝色沉淀生成,写出生成沉淀的化学方程式:___________;b→c过程沉淀溶解,形成蓝色溶液。
②根据电导率变化情况推断,一定条件下,同浓度溶液的导电能力:___________(填“>”“<”或“=”)。
Ⅲ.探究硫酸四氨合铜溶液的形成条件
兴趣小组为探究以及溶液碱性强弱对生成的影响进行如表所示实验。每组实验试剂混合后充分振荡,静置1小时后测定上层溶液的吸光度。
说明:①室温下,溶液中浓度越大,吸光度越大。②氨水、溶液以及溶液浓度均为。
实验序号
/g
V(氨水)/
V[溶液]/mL
V(溶液)/
/
上层溶液吸光度
ⅰ
1.0
1.0
0.0
0.0
1.0
ⅱ
1.0
1.0
1.0
0.0
ⅲ
1.0
0.0
1.0
0.0
1.0
ⅳ
1.0
1.0
0.0
1.0
(4)___________,___________。
(5)测得(),由此可推出:___________(写两条)。请利用平衡移动的原理解释的原因:___________。
(6)能说明pH过大不利于生成的实验证据为___________(用含λ的关系式表示),pH过大不利于生成可能的原因为___________。
5.(2026·广东·模拟预测)氧化还原反应可作为滴定原理进行浓度测定(用已知浓度的氧化剂溶液滴定未知浓度的还原剂溶液或反之),继而测定。
回答下列问题:
(1)将酸性溶液滴入溶液中,有气泡产生,颜色褪去,该过程中,___________(填元素符号)被氧化。
(2)双氧水溶液中存在两步电离:,。向双氧水溶液中加入NaOH固体,的电离平衡会___________移动(填“正向”或“逆向”)。
(3)兴趣小组利用数字化实验装置探究溶液滴定溶液的浓度。
①初步实验
25℃时,用固体配制成0.02 mol/L的标准溶液,并滴定25.00 mL稀释250倍的溶液。该过程中需要用到的仪器有___________(填选项字母)。
A. B. C. D.
②分析讨论
实验观察到开始滴定时溶液很快变为棕褐色,且有棕褐色沉淀(细小颗粒)生成,同时产生气泡。利用氧化还原电势传感器测得体系电势随滴定溶液体积的变化曲线如图所示:
已知:氧化还原电势是衡量氧化还原反应中电对(形如/的粒子对)电子转移能力的重要指标,电势越高,电对中氧化态粒子氧化性越强,电势越低,电对中还原态粒子还原性越强;氧化还原电势是氧化态粒子和氢离子浓度综合作用的结果。
溶液氧化还原电势曲线中A→B段发生的反应使溶液中___________(填粒子符号,忽略弱电解质的电离)微粒浓度下降。
甲同学根据初步滴定曲线认为可以判断滴定终点并计算出溶液浓度。但乙同学认为证据不足并提出假设:溶液的酸度影响滴定进程和结果。
③验证假设:乙同学设计如下方案,进行实验[紫褐色溶液中,较大,并混有]。
实验编号
硫酸滴数
pH
实验现象
氧化还原电势变化
a
1
2.72
溶液由无色变为黄色、棕黄色、棕褐色、紫褐色,最后出现棕褐色沉淀
b
2
2.49
c
3
2.27
溶液由无色变为粉红色、深红色、紫色、紫褐色,最后出现棕褐色沉淀
d
4
2.20
e
5
2.07
④实验小结,处理滴定数据。
曲线e为加入5滴硫酸的实验组的电势变化,根据实验现象和电势变化推测溶液由无色变为粉红色之前,溶液中发生反应的离子方程式为___________。
假设成立,对比上述实验,从电离平衡和氧化还原反应本质角度,分析酸度是如何影响该实验滴定效果的:___________;根据曲线e的数据计算未稀释的溶液浓度___________。
(4)该小组尝试测弱酸的,在上述实验的基础上,还应进行的实验步骤及数据处理思路为___________(忽略第二步电离)。
6.(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___________。
7.(2026·广东江门·二模)常用作玻璃、搪瓷工业中的红色染料,回答下列问题:
(1)制备。
ⅰ.在碱性新制中加入葡萄糖溶液,制备。
ⅱ.在高温下,以CuO为原料制备。
ⅲ.可溶性铜盐在碱性条件下被肼还原,制备。
①方法ⅰ制备时,___________(填“需要”或“不需要”)加热,每生成7.2 g ,有___________mol参与了反应。
②在实验室中按照方法ⅱ合成,盛装CuO的仪器是___________(填名称),高温下比较稳定,原因是___________(从结构角度解释)。
③方法ⅲ的氧化产物对环境友好,该反应的离子方程式为___________。
(2)探究的性质。
实验
操作及现象
a
向过量的稀硫酸中加入粉末,振荡,得到蓝色溶液和紫红色固体M
b
向中加过量氨水,得到无色溶液,久置空气中变为深蓝色溶液
c
在CuCl的冷盐酸中,加入少量NaOH稀溶液,先生成黄色沉淀,黄色沉淀在空气中迅速变为橙色,最终变为红色固体
已知:实验b中无色溶液含;;CuOH呈黄色。
①实验a中,在蒸馏水中加入M,无明显现象,再加入KCN溶液,生成配位数为4的配高子P(中心原子的化合价为+1价),并生成无色无味的气体N、P的化学式为___________,反应一段时间后,溶液的pH___________(填“增大”“减小”或“不变”),KCN的作用是___________。
②实验b中,得到的无色溶液常用于吸收原料气中的CO,正反应,产物中的配位数为4。要使失效的吸收液“再生”,宜采用的条件是___________(填标号)。
a.高温、高压 b.高温、低压 c.低温、高压 d.低温、低压
③实验c中生成黄色沉淀的离子方程式为___________。
8.(2026·广东惠州·二模)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:___________。
9.(2026·广东汕尾·一模)某实验小组同学探究溶液与Zn反应的还原产物。
I.配制溶液
(1)配制溶液,需要用到的玻璃仪器有烧杯、量筒、胶头滴管、玻璃棒和___________。
(2)利用二水合氯化铜()配制该氯化铜溶液,需要用托盘天平称量固体药品的质量为___________g。
Ⅱ.探究溶液与Zn的反应
将1 g打磨过的锌片分别插入10 mL不同浓度的溶液中,实验记录如下。
已知:
①CuCl为难溶于水的白色固体,可溶于浓氨水,也可溶于浓度较大的溶液生成。
②为无色离子,易被空气中的氧气氧化为蓝色离子。
③。
(3)将1 g锌片插入的KCl与HCl混合溶液中(),一段时间内未观察到气泡。则实验a中迅速产生气泡的主要原因为___________。
(4)对于以上实验现象,同学们有诸多猜测,继续进行实验:
①甲同学认为白色沉淀为CuCl。他取实验b中白色沉淀于试管中,___________(填操作与现象),在空气中振荡试管,溶液逐渐变蓝,说明甲同学猜想正确。请用离子方程式解释溶液颜色变蓝的原因:___________。
②乙同学取实验c反应后的溶液,加入一定量水后,又析出白色沉淀。请从平衡移动的角度解释出现该现象的原因:___________。
(5)为继续探究Zn与溶液反应的还原产物,进行实验d,实验装置如图所示。3 min后,石墨附近开始出现白色浑浊,未检测到Cu,生成白色浑浊的电极反应式为___________。
(6)综上所述,Zn与溶液反应的还原产物不同可能与___________、反应物是否直接接触等因素有关。
10.(2026·广东·模拟预测)实验小组针对与水解反应相互促进过程展开探究。
回答下列问题:
(1)在实验室用固体配制230 mL一定物质的量浓度的溶液时,下列仪器中一定需要用到的是___________(填选项字母)。
(2)实验小组对与溶液混合时的现象进行探究。
理论推导:对反应进行平衡常数K的计算可判断该反应在常温下___________(填“能”或“不能”)发生,已知:,。
(3)各取20 mL、30 mL、溶液分别加入3个盛有溶液的烧杯中,充分混合后均无明显现象。
分析推测:基于视角,同学分析混合时未观察到白色沉淀的原因,提出两种猜想。
猜想1:___________;猜想2:混合溶液后浓度会降低。
查阅文献:完全沉淀的pH为5.2,为弱电解质。
用pH传感器测得混合液的pH分别为5.59,5.96,6.28,再对3个烧杯加热,均出现白色沉淀。
得出结论:pH均高于5.2,猜想①不成立;猜想②可能成立。
(4)进一步实验:证明为弱电解质。
教师指导:溶液的导电能力用电导率来表征;稀溶液中若2种强电解质不发生化学反应,混合溶液的电导率具有加和性。即可利用电导率来进行验证。
实验数据:测出三种溶液的电导率如表所示,溶液混合产生的体积变化及pH变化引起的电导率变化均忽略不计。
实验顺序
i
ii
iii
溶液组成
固体蒸馏水
固体蒸馏水
固体固体蒸馏水
电导率
利用电导率结果解释溶液混合后有弱电解质生成的原因:___________。
对实验iii的混合溶液持续加热至出现白色沉淀过程中的pH变化进行测定,结果如图所示:
结合图中数据解释持续加热产生白色沉淀的原因为___________。
(5)拓展探究。将上述实验中的白色沉淀过滤、反复洗涤后再溶于水加热,用pH传感器测得pH变化如图所示。
①白色沉淀溶于水后的溶液显___________性(填“酸”“中”或“碱”)。
②白色沉淀___________(填“是”或“否”)只含。
③进一步查阅文献可知,醋酸铝在水中形成凝胶状物质,常以碱式盐形式存在,其可电离出、两种离子。则可推测水解程度:___________(填“>”或“<”)。
(6)迁移解释。向的溶液中加入粉,并对混合溶液进行较长时间加热,预测反应现象为___________。
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