第1講探究型實驗題熱點一探究型實驗題1對未知產(chǎn)物的探究通過化學反應原理猜測可能生成哪些物質(zhì)，對這些物質(zhì)逐一進行檢驗來確定究竟含有哪些物質(zhì)。雖然探究性實驗主要考查學生的探究能力，但在問題中常常包含了對實驗基礎知識的考查。如：(1)常見物質(zhì)分離的提純方法：結晶法、蒸餾法、過濾法、升華法、萃取法、滲析法等。(2)常見氣體的制備、凈化、干燥、收集等方法。(3)熟悉重點的操作：氣密性檢查、測量氣體體積、防倒吸、防污染等。2物質(zhì)性質(zhì)的探究(1)在探究過程中往往可以利用對比實驗，即設置幾組平行實驗來進行對照和比較，從而研究和揭示某種規(guī)律，解釋某種現(xiàn)象形成的原因或證明某種反應機理。(2)無機物、有機物性質(zhì)的探究，必須在牢牢掌握元素化合物知識的基礎上，大膽猜想，細心論證。脫離元素化合物知識，獨立看待實驗問題是不科學的，只有靈活運用已有的元素化合物知識，才能變探究型實驗為驗證型實驗，使復雜問題簡單化。(2012·安徽理綜，28)工業(yè)上從廢鉛蓄電池的鉛膏回收鉛的過程中，可用碳酸鹽溶液與處理后的鉛膏(主要成分為PbSO4)發(fā)生反應：PbSO4(s)CO(aq)PbCO3(s)SO(aq)。某課題組用PbSO4為原料模擬該過程，探究上述反應的實驗條件及固體產(chǎn)物的成分。(1)上述反應的平衡常數(shù)表達式：K_。(2)室溫時，向兩份相同的PbSO4樣品中分別加入同體積、同濃度的Na2CO3和NaHCO3溶液均可實現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化，在_溶液中PbSO4轉(zhuǎn)化率較大，理由是_。(3)查閱文獻：上述反應還可能生成堿式碳酸鉛2PbCO3·Pb(OH)2，它和PbCO3受熱都易分解生成PbO。該課題組對固體產(chǎn)物(不考慮PbSO4)的成分提出如下假設，請你完成假設二和假設三：假設一：全部為PbCO3；假設二：_；假設三：_。(4)為驗證假設一是否成立，課題組進行如下研究。定性研究：請你完成下表中內(nèi)容。實驗步驟(不要求寫出具體操作過程)預期的實驗現(xiàn)象和結論取一定量樣品充分干燥，定量研究：取26.7 mg的干燥樣品，加熱，測得固體質(zhì)量隨溫度的變化關系如下圖：某同學由圖中信息得出結論：假設一不成立。你是否同意該同學的結論，并簡述理由：_。解析突破本題的難點在于溶解平衡的應用和對數(shù)據(jù)的處理。(1)反應的平衡常數(shù)是用各反應物和生成物的濃度來表示的，固體和純液體的濃度是一定值，不出現(xiàn)在表達式中，故K(或)。(2)在溶液中Na2CO3能完全電離生成CO，而NaHCO3是弱酸的酸式鹽，溶液中的HCO微弱電離生成CO，故兩者同濃度時，Na2CO3溶液中CO濃度大，PbSO4轉(zhuǎn)化率較大。(3)根據(jù)原題的描述可知，PbSO4在轉(zhuǎn)化時能生成PbCO3，也能生成堿式碳酸鉛，故所得產(chǎn)物有三種可能情況：一是全部為碳酸鉛，二是全部為堿式碳酸鉛，三是兩者都有。(4)因為PbCO3分解生成PbO和CO2，堿式碳酸鉛分解生成PbO、CO2和H2O，故只要分析產(chǎn)物中是否有H2O生成就可以判斷假設一是否成立。同意，若全部為PbCO3時，26.7 mg完全分解后最終固體質(zhì)量應為22.3 mg(或：不同意，實驗最終得到固體的質(zhì)量與全部為PbCO3時分解所得固體質(zhì)量相差不大，可能是實驗過程中產(chǎn)生的誤差引起的)。答案(1)(或)(2)Na2CO3Na2CO3溶液中的c(CO)大(3)全部為2PbCO3·Pb(OH)2PbCO3和2PbCO3·Pb(OH)2(4)實驗步驟(不要求寫具體操作過程)預期的實驗現(xiàn)象和結論充分加熱樣品，將產(chǎn)生的氣體通入盛有無水硫酸銅的干燥管若無水硫酸銅不變藍，則假設一成立；若無水硫酸銅變藍，則假設一不成立同意，若全部為PbCO3時，26.7 mg完全分解后最終固體質(zhì)量應為22.3 mg(或：不同意，實驗最終得到固體的質(zhì)量與全部為PbCO3時分解所得固體質(zhì)量相差不大，可能是實驗過程中產(chǎn)生的誤差引起的)(本題屬于開放性試題，合理答案均可)【典例2】某同學用如圖1所示的裝置來探究CO2、SO2與澄清石灰水的反應，結果通入CO2可以看到先渾濁后澄清的現(xiàn)象，但通入SO2看不到渾濁現(xiàn)象。經(jīng)思考后該同學改用如圖2所示的裝置，將氣體收集在注射器中，緩慢地將氣體通入澄清石灰水中，都能看到石灰水先變渾濁再澄清的現(xiàn)象，且通入SO2時產(chǎn)生的現(xiàn)象明顯且快。(1)對比分析兩組實驗，你認為用圖1所示的裝置實驗時，通入SO2不能出現(xiàn)渾濁的原因可能是_。(2)用圖2所示的裝置實驗時，以相同速率通入CO2和SO2，SO2產(chǎn)生渾濁、澄清的現(xiàn)象比CO2快的原因是_。(3)用圖1所示的裝置進行SO2與澄清石灰水反應的實驗若存在缺陷，其改進方法是(若你認為該裝置沒有缺陷，此空可以不填)_。解析對比圖1實驗和圖2實驗：氣體進入澄清石灰水的速率前者快，后者慢；現(xiàn)象前者是只有通入CO2時石灰水才出現(xiàn)先變渾濁后澄清的現(xiàn)象，后者是通入SO2時石灰水先變渾濁后澄清的速率快。由圖2實驗現(xiàn)象可知，CO2、SO2與石灰水反應的現(xiàn)象相同，僅有速率差異。根據(jù)圖2實驗從而想到圖1實驗現(xiàn)象不同的原因仍為反應速率問題，即SO2溶解和與澄清石灰水反應較快，沉淀存在時間極短而不易觀察。答案(1)SO2在水中溶解度大且氣體發(fā)生裝置產(chǎn)生SO2的速率快，SO2直接與Ca(OH)2反應生成了可溶于水的酸式鹽Ca(HSO3)2而觀察不到沉淀(2)SO2溶于水生成的亞硫酸的酸性比碳酸的強，CaSO3轉(zhuǎn)化為Ca(HSO3)2的速率也快(3)用導管將尾氣通入NaOH溶液中題組一未知產(chǎn)物的探究1實驗室中需要22.4 L(標準狀況)SO2氣體?；瘜W小組同學依據(jù)化學方程式Zn2H2SO4(濃)ZnSO4SO22H2O計算后，取65.0 g鋅粒與98%的濃H2SO4(1.84 g·cm3)110 mL充分反應，鋅全部溶解，對于制得的氣體，有同學認為可能混有雜質(zhì)。(1)化學小組所制得的氣體中混有的主要雜質(zhì)氣體可能是_(填分子式)。產(chǎn)生這種結果的主要原因是_(用化學方程式和必要的文字加以說明)。(2)為證實相關分析，化學小組的同學設計了實驗，組裝了如下裝置，對所制取的氣體進行探究。裝置B中加入的試劑_，作用是_。裝置D加入的試劑_，裝置F加入的試劑_?？勺C實一定量的鋅粒和一定量的濃硫酸反應后生成的氣體中混有某雜質(zhì)氣體的實驗現(xiàn)象是_。U形管G的作用為_。答案(1)H2隨著反應的進行，硫酸濃度降低，致使鋅與稀硫酸反應生成H2，ZnH2SO4=ZnSO4H2(2)NaOH溶液(或酸性KMnO4溶液，其他合理答案也給分)除去混合氣體中的SO2濃硫酸無水硫酸銅裝置E玻璃管中黑色CuO粉末變紅色，干燥管F中無水硫酸銅變藍色 防止空氣中H2O進入干燥管F而影響雜質(zhì)氣體的檢驗解析(1)從物質(zhì)的量關系來看，發(fā)生反應Zn2H2SO4(濃)=ZnSO4SO22H2O，H2SO4略過量，但是實際上隨著反應的進行，硫酸的濃度降低；當硫酸的濃度降到一定程度，反應變?yōu)閆nH2SO4=ZnSO4H2。(2)該實驗的目的是為了通過加熱還原CuO驗證H2的存在，通過F裝置進一步確認有H2O生成；具體的實驗裝置及作用是A產(chǎn)生待研究的氣體，B除去氣體中的SO2(可以利用SO2的性質(zhì)選取NaOH溶液或酸性高錳酸鉀溶液)，C驗證SO2已除盡，D干燥氣體，E若有H2，則加熱E玻璃管，CuO固體由黑色變?yōu)榧t色，F(xiàn)利用無水硫酸銅吸水變藍進一步確定氣體中H2的存在，G防止空氣中的水蒸氣進入F裝置而干擾實驗。2工業(yè)上制取漂白粉的化學反應方程式為2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O。實驗室中有一瓶密封不嚴的漂白粉，其中肯定存在CaCl2，請設計實驗，探究該固體中可能存在的其他物質(zhì)。(1)提出合理假設。假設1：該漂白粉未變質(zhì)，含有CaCl2，并含_；假設2：該漂白粉全部變質(zhì)，含有CaCl2，并含_；假設3：該漂白粉部分變質(zhì)，含有CaCl2，又含有Ca(ClO)2、CaCO3。(2)設計實驗方案，進行實驗。請在下表中寫出實驗步驟、預期現(xiàn)象和結論。限選用的儀器和藥品：試管、滴管、帶導管的單孔塞、蒸餾水、自來水、1 mol·L1鹽酸、品紅溶液、新制澄清石灰水。(提示：不必檢驗Ca2和Cl，表格可以不填滿。)實驗步驟預期現(xiàn)象和結論取少量上述漂白粉于試管中，_答案(1)Ca(ClO)2CaCO3(2)實驗步驟預期現(xiàn)象和結論加入適量1 mol·L1鹽酸溶解后，將產(chǎn)生的氣體導入澄清石灰水中(1)若澄清石灰水未見渾濁，則固體中不含CaCO3，假設1成立；(2)若澄清石灰水變渾濁，則固體中含有CaCO3，假設2或3成立向步驟反應后的試管中滴入12滴品紅溶液，振蕩(或另外取樣操作)(1)若品紅溶液褪色，則固體中存在Ca(ClO)2，假設3成立；(2)若品紅溶液不褪色，則固體中不存在Ca(ClO)2，假設2成立解析(1)漂白粉中存在的物質(zhì)是CaCl2、Ca(ClO)2，變質(zhì)后Ca(ClO)2會轉(zhuǎn)化成CaCO3。如果漂白粉未變質(zhì)，該固體中含有CaCl2和Ca(ClO)2；如果全部變質(zhì)，該固體中含有CaCl2和CaCO3；如果部分變質(zhì)，該固體中含有CaCl2、Ca(ClO)2和CaCO3。(3)根據(jù)題意，設計實驗過程如下：實驗步驟預期現(xiàn)象和結論加入適量1 mol·L1鹽酸溶解后，將產(chǎn)生的氣體導入澄清石灰水中(1)若澄清石灰水未見渾濁，則固體中不含CaCO3，假設1成立；(2)若澄清石灰水變渾濁，則固體中含有CaCO3，假設2或3成立向步驟反應后的試管中滴入12滴品紅溶液，振蕩(或另外取樣操作)(1)若品紅溶液褪色，則固體中存在Ca(ClO)2，假設3成立；(2)若品紅溶液不褪色，則固體中不存在Ca(ClO)2，假設2成立題組二物質(zhì)性質(zhì)的探究3MnO2是中學化學中常見的一種試劑，可作氧化劑和催化劑。某興趣小組通過實驗對MnO2的性質(zhì)進行了一系列的研究。(1)欲探究MnO2的催化效果，需要用30%的H2O2溶液(密度近似為1 g·cm3)配制濃度為3%的H2O2溶液(密度近似為1 g·cm3)100 mL。簡述其配制方法：_。(2)該小組設計了如下4個方案以驗證MnO2的氧化性，可行的是_。A把MnO2固體加入到FeSO4溶液中，再加入KSCN溶液，觀察溶液是否變血紅B把MnO2固體加入到FeCl3溶液中，再加入KSCN溶液，觀察溶液是否變血紅C把MnO2固體加入到Na2SO3溶液中，再加入BaCl2溶液，觀察是否有白色沉淀生成D把MnO2固體加入到稀鹽酸中，觀察是否有黃綠色氣體生成(3)該小組為研究在不同酸堿性的溶液中MnO2的氧化能力，他們控制KI溶液的濃度和MnO2固體的質(zhì)量相同，恒定實驗溫度在298 K，設計如下對比實驗：實驗酸或堿現(xiàn)象A1滴0.2 mol·L1 NaOH溶液不變色B1滴水緩慢變淺棕褐色C1滴0.1 mol·L1硫酸迅速變棕褐色從上述對比實驗中，可以得出的結論是_。寫出在酸性條件下，MnO2氧化I的離子方程式_。(4)利用二氧化錳的氧化性，讓其與濃鹽酸反應制取氯氣，下列儀器可作為該反應的反應容器的是_(填序號)。答案(1)用量筒量取10.0 mL 30%的H2O2溶液放入燒杯中，再加入90 mL水，攪拌均勻(2)A(3)酸性越強，MnO2氧化性越強MnO22I4H=Mn2I22H2O(4)AD解析(1)需30%的H2O2溶液100 mL×3%÷30%10 mL，質(zhì)量為10 g，需水90 g，即90 mL。(2)B項MnO2固體不可能將FeCl3氧化，加入KSCN溶液也無實際意義；C項無論Na2SO3是否被氧化，都能生成白色沉淀；D項MnO2不能將稀鹽酸氧化。(3)根據(jù)信息，棕褐色應該是I2溶液的顏色，因而MnO2將I氧化為單質(zhì)，本身被還原為Mn2，據(jù)此可寫出相應的離子方程式。(4)C為容量瓶，不能加熱；B為燒杯，無法將制得的氯氣導入集氣瓶。熱點二規(guī)律探究與變量控制控制變量法：物質(zhì)變化往往受到多個因素的影響，在研究化學反應與外界因素之間的關系時，對影響物質(zhì)變化規(guī)律的因素或條件加以人為控制，使其他幾個因素不變，集中研究其中一個因素的變化所產(chǎn)生的影響，以利于在研究過程中，迅速尋找到物質(zhì)變化的規(guī)律。常涉及的題型有：(1)外因(濃度、溫度、壓強等)對化學反應速率、化學平衡的影響；(2)物質(zhì)性質(zhì)的遞變規(guī)律?！镜淅?】控制變量法是化學實驗的一種常用方法，下表是某學習小組研究等物質(zhì)的量濃度的稀硫酸和鋅反應的實驗數(shù)據(jù)(計算結果精確到小數(shù)點后一位)。分析以下數(shù)據(jù)，回答下列問題：實驗序號稀硫酸的體積/mL鋅的質(zhì)量/g鋅的形狀溫度/完全溶于酸的時間/s生成硫酸鋅的質(zhì)量/g150.02.0薄片15200m1250.02.0薄片25100m2350.02.0顆粒2570m3450.02.0顆粒3535m4550.02.0粉末25t15.0650.04.0粉末25t2m5750.06.0粉末25t314.9850.08.0粉末25t419.3950.010.0粉末25t5m61050.012.0粉末25t619.3(1)實驗1和實驗2表明_對化學反應速率有影響，對同一規(guī)律進行研究的實驗還有一組是_(填實驗序號)。(2)下列說法正確的是_。At170 Bm1m2Cm619.3 Dt1t4(3)本實驗還可以研究_對化學反應速率的影響。(4)稀硫酸的物質(zhì)的量濃度是_ mol·L1，實驗6生成硫酸鋅的質(zhì)量m5_。解析(1)實驗1與實驗2的條件只有溫度不同，故可表明溫度對化學反應速率有影響，同樣可知實驗3與實驗4的反應條件也是溫度不同。(2)其他條件相同時，鋅采用粉末狀比采用顆粒狀的反應速率快，故對比實驗3、5的數(shù)據(jù)可知t170；因?qū)嶒?、2采用鋅的質(zhì)量相同且全部溶解在稀硫酸中，故生成的硫酸鋅等量，即m1m2；由實驗8、10的數(shù)據(jù)可知，在加入8.0 g Zn時，稀硫酸已經(jīng)耗盡，故m619.3；實驗5中加入鋅的質(zhì)量小于實驗8的，隨著反應的進行，硫酸濃度變小，反應速率變慢，故t1t4。(3)本實驗還可以研究硫酸的濃度、催化劑(或壓強)等對反應速率的影響。(4)由稀硫酸耗盡時產(chǎn)生硫酸鋅的質(zhì)量可求出50.0 mL稀硫酸中含有n(H2SO4)0.12 mol，故c(H2SO4)2.4 mol·L1；實驗6中稀硫酸未耗盡，故可由4.0 g Zn(全部轉(zhuǎn)化為ZnSO4)求出m54×161/659.9。答案(1)溫度實驗3和實驗4(2)AC(3)硫酸的濃度和催化劑(或壓強)(4)2.49.9【典例2】某化學興趣小組的同學學習了同周期元素性質(zhì)遞變規(guī)律后，設計了一套實驗方案進行實驗探究，并記錄了有關實驗現(xiàn)象如下表。實驗操作實驗現(xiàn)象1.用砂紙擦后的鎂帶與沸水反應，再向反應后溶液中滴加酚酞(A)浮于水面，熔成一個小球，在水面上無定向移動，隨之消失，溶液變紅色(B)產(chǎn)生氣體，可在空氣中燃燒，溶液變成淺紅色 (C)反應不十分強烈，產(chǎn)生的氣體可以在空氣中燃燒(D)劇烈反應，產(chǎn)生可燃性氣體(E)生成白色膠狀沉淀，進而沉淀消失(F)生成淡黃色沉淀2.向新制的H2S飽和溶液中滴加新制的氯水3.鈉與滴有酚酞試液的冷水反應4.鎂帶與2 mol·L1的鹽酸反應5.鋁條與2 mol·L1的鹽酸反應6.向AlCl3溶液滴加NaOH溶液至過量請你幫助該同學整理并完成實驗報告(1)實驗目的：_。(2)實驗用品：儀器：_、_、_、試管夾、鑷子、小刀、玻璃片、砂紙、膠頭滴管等。藥品：鈉、鎂帶、鋁條、2 mol·L1的鹽酸、新制的氯水、飽和的H2S溶液、AlCl3溶液、NaOH溶液等。(3)請你寫出上述的實驗操作與對應的現(xiàn)象1_、2_、3_、4_、5_、6_。(用A­F表示)寫出實驗操作2、6的離子反應方程式實驗2_。實驗6_。(4)實驗結論：_。解析本題通過實驗探究同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律。在元素周期表中，從左至右，元素的金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強，金屬單質(zhì)與H2O(或酸)反應，置換H2越來越難，最高價氧化物對應水化物堿性減弱酸性增強；非金屬單質(zhì)與H2化合越來越易，右邊的非金屬單質(zhì)可從化合物中置換出左邊的非金屬單質(zhì)，如Cl2H2S=2HClS。答案(1)探究同周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律(2)試管燒杯酒精燈(3)BFADCECl2H2S=2HClSAl34OH=AlO2H2O(4)金屬性：NaMgAl非金屬性：ClS 1.變量探究實驗題的解題策略解答變量探究類試題關鍵是在其他條件相同的前提下，只改變一個條件對研究對象的影響規(guī)律。注意：選擇數(shù)據(jù)要有效，且變量統(tǒng)一，否則無法作出正確判斷。思路總結2規(guī)律探究實驗題的解題策略物質(zhì)性質(zhì)遞變規(guī)律的探索也是中學化學實驗探索的一個重要內(nèi)容。研究同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律，物質(zhì)的氧化還原反應(如置換反應)規(guī)律，物質(zhì)的酸(堿)性強弱規(guī)律，電解質(zhì)溶液的導電規(guī)律等，都是開展有關規(guī)律探究的重要素材，也是高考命題的經(jīng)典情境。解決有關規(guī)律探究問題的實驗設計，其常用方法示例如下：(1)同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律，一般通過設計判斷元素金屬性、非金屬性的強弱實驗來完成，如通過讓金屬單質(zhì)與相同濃度的非氧化性酸反應產(chǎn)生H2的速率快慢來判斷金屬單質(zhì)的還原性強弱，推斷元素金屬性強弱，從而找出相應的性質(zhì)遞變規(guī)律。(2)物質(zhì)的酸(堿)性強弱的判斷。(3)鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕的規(guī)律探究。可以通過控制所含的雜質(zhì)是否與空氣接觸、所接觸的電解質(zhì)溶液的酸堿度、鋼鐵在腐蝕過程中體系內(nèi)的氣壓變化等角度設計實驗，找出規(guī)律。1為探究NaHCO3、Na2CO3和鹽酸(以下鹽酸濃度均為1 mol·L1)反應過程中的熱效應，進行實驗并測得如下數(shù)據(jù)：序號35 mL試劑固體混合前溫度/混合后溫度/水2.5 g NaHCO320.018.5水3.2 g Na2CO320.024.3鹽酸2.5 g NaHCO320.016.2鹽酸3.2 g Na2CO320.025.1由此得出的結論正確的是()ANa2CO3溶液與鹽酸的反應是吸熱反應BNaHCO3溶液與鹽酸的反應是放熱反應C20.0 時，含3.2 g Na2CO3的飽和溶液和35 mL鹽酸混合后的溫度將低于25.1 D20.0 時，含2.5 g NaHCO3的飽和溶液和35 mL鹽酸混合后的溫度將低于16.2 答案C解析實驗說明Na2CO3溶液與鹽酸的反應是放熱反應，A錯誤；實驗說明NaHCO3溶液與鹽酸的反應是吸熱反應，B錯誤；由實驗可知，碳酸鈉固體溶于水會放熱，而C項缺少了這個放熱的過程，因而放出的熱量少于實驗，則溫度低于25.1 ，該項正確；同理，由實驗判斷，D項錯誤。2(2010·課標全國卷，28)某同學在用稀硫酸與鋅制取氫氣的實驗中，發(fā)現(xiàn)加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。請回答下列問題：(1)上述實驗中發(fā)生反應的化學方程式有_；(2)硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是_；(3)實驗室中現(xiàn)有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4種溶液，可與上述實驗中CuSO4溶液起相似作用的是_；(4)要加快上述實驗中氣體產(chǎn)生的速率，還可采取的措施有_(答兩種)；(5)為了進一步研究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響，該同學設計了如下一系列的實驗。將表中所給的混合溶液分別加入到6個盛有過量Zn粒的反應瓶中，收集產(chǎn)生的氣體，記錄獲得相同體積的氣體所需時間。 實驗混合溶液ABCDEF4 mol·L1 H2SO4/mL30V1V2V3V4V5飽和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100請完成此實驗設計，其中：V1_，V6_，V9_。反應一段時間后，實驗A中的金屬呈_色，實驗E中的金屬呈_色；該同學最后得出的結論為當加入少量CuSO4溶液時，生成氫氣的速率會大大提高，但當加入的CuSO4溶液超過一定量時，生成氫氣的速率反而會下降。請分析氫氣生成速率下降的主要原因。答案(1)CuSO4Zn=ZnSO4Cu，ZnH2SO4=ZnSO4H2(2)CuSO4與Zn反應產(chǎn)生的Cu與Zn可形成Cu­Zn原電池，加快了氫氣產(chǎn)生的速率(3)Ag2SO4(4)升高反應溫度、適當增大硫酸的濃度、增加鋅的比表面積等(答兩種即可)(5)301017.5灰黑暗紅當加入一定量的CuSO4后，生成的單質(zhì)Cu會沉積在Zn的表面，降低了Zn與H2SO4溶液的接觸面積而使反應速率下降解析(1)在稀硫酸中加入硫酸銅后發(fā)生了兩個反應：CuSO4Zn=ZnSO4Cu、ZnH2SO4=ZnSO4H2。(2)由于Zn與反應生成的Cu及硫酸銅溶液組成了Cu­Zn原電池，大大加快了生成氫氣的反應速率。(3)只要是比鋅的金屬性差的金屬都可以與鋅組成原電池，都可以加快生成氫氣的反應速率，故在所給的物質(zhì)中只有Ag2SO4符合題意。(4)要加快生成氫氣的反應速率，還可以采取如下措施：升高溫度、適當增大硫酸的濃度、增加鋅粒的比表面積等。(5)因為要研究硫酸銅的量對反應速率的影響，故應保持硫酸的濃度在各組實驗中相同，則硫酸溶液的體積均取30 mL，根據(jù)F中增加的水與硫酸銅溶液的體積之和為20 mL，可以求得V610 mL，V819.5 mL，V917.5 mL，V1015 mL。當溶液中沒有銅析出時，故顯示的是鋅的顏色：灰黑色，E中析出較多的銅，則顯示了銅晶體的顏色：暗紅色。由于析出的銅的量較多，會覆蓋在鋅的表面，使得鋅與稀硫酸接觸面積大大減小，故反應速率反而減慢了。1有一固體混合物X，可能含有氯化鈉、碳酸鉀、亞硝酸鈉、硫酸鋁、堿式碳酸鎂、碳酸氫鈉等物質(zhì)。為探究X的成分，設計方案并進行了如下實驗：.將X粉末充分加熱，有氣體產(chǎn)生。.取一定量X粉末，加入足量的蒸餾水，粉末全部溶解，得到無色溶液。.用鉑絲蘸取少量中所得溶液，在火焰上灼燒，產(chǎn)生黃色火焰；透過藍色鈷玻璃觀察，無紫色火焰。.取中無色溶液，滴入KMnO4酸性溶液，紫紅色不褪去。.取中溶液，用惰性電極電解，開始時陽極產(chǎn)生的氣體能使?jié)駶櫟牡矸?#173;碘化鉀試紙變藍色。電解過程中測得溶液pH變化如右圖所示。(1)根據(jù)實驗可判斷，一定不存在的物質(zhì)是_。(2)X的成分是_(填化學式)。(3)實驗中，0t1時間內(nèi)，兩個電極上的電極反應式為陽極：_；陰極：_。(4)0t1時間內(nèi)，溶液pH升高比較緩慢的原因是_(用離子方程式表示)。答案(1)NaNO2(2)NaCl與NaHCO3(3)2Cl2e=Cl22H2e=H2(或2H2O2e=H22OH)(4)HCOOH=COH2O解析根據(jù)、推斷，無堿式碳酸鎂含有NaHCO3，根據(jù)共存情況，無Al2(SO4)3；根據(jù)、推斷無K2CO3、NaNO2，一定含有NaCl，所以該粉末是由NaCl和NaHCO3組成的。用惰性電極電解NaCl和NaHCO3的混合液時，陰極：2H2e=H2，陽極：2Cl2e=Cl2(當Cl全部放電后4OH4e=2H2OO2)。由于OHHCO=H2OCO，所以pH升高。2SO2是一種大氣污染物，某興趣小組欲探究SO2的性質(zhì)及綠色實驗方法，設計如下方案：(1)B、C、D分別用于檢驗SO2的漂白性、還原性和氧化性。其中C、D分別為碘水和硫化氫的水溶液，則B中所盛試劑為_，C中反應的離子方程式為_。(2)為了實現(xiàn)綠色實驗的目標，某同學重新設計了如上右圖A2的制取裝置來代替A1裝置，與A1裝置相比，A2裝置的優(yōu)點是_(任寫一點即可)。(3)E中用氨水吸收尾氣中的SO2，“吸收液”中可能含有OH、SO、SO、HSO等陰離子。已知亞硫酸氫鹽一般易溶于水，SO2也易溶于水?，F(xiàn)有儀器和試劑為小燒杯、試管、玻璃棒、膠頭滴管、過濾裝置和濾紙；2 mol·L1鹽酸、2 mol·L1 HNO3、1 mol·L1 BaCl2溶液、1 mol·L1 Ba(OH)2溶液、品紅溶液、蒸餾水。請設計實驗證明“吸收液”中存在SO和HSO，完成下表的實驗操作、預期現(xiàn)象和結論：實驗操作預期現(xiàn)象與結論步驟1：取適量“吸收液”于小燒杯中，用膠頭滴管取1 mol·L1 BaCl2溶液向小燒杯滴加直至過量。若出現(xiàn)白色渾濁，則溶液中存在SO或SO。步驟2：將小燒杯中的濁液過濾、洗滌，再用適量水把附在濾紙上的固體沖入另一小燒杯中；向沖下的固體_。步驟3：答案(1)品紅溶液SO2I22H2O=SO2I4H(2)不用加熱，安全性能高；易于控制反應進行，反應更充分(3)實驗操作預期現(xiàn)象與結論步驟2：滴入1滴(或少量)品紅，再滴入過量2 mol·L1鹽酸，振蕩若品紅褪色(或有氣泡)，則“吸收液”中存在SO。步驟3：用試管取適量濾液，向其中(或小燒杯中)滴入過量的1 mol·L1 Ba(OH)2溶液或滴入1滴(或少量)品紅溶液，再滴入23滴(或過量)的2 mol·L1鹽酸，振蕩若出現(xiàn)白色沉淀(或品紅溶液褪色，或有氣泡)，則“吸收液”中存在HSO。解析(1)B、C、D分別驗證SO2的漂白性、還原性和氧化性，所以B中試劑應為品紅溶液。(2)A2裝置不需加熱，且容易控制。(3)吸收液3(1)已知Na2S2O3H2SO4=Na2SO4SSO2H2O。甲同學通過測定該反應發(fā)生時溶液變渾濁的時間，研究外界條件對化學反應速率的影響。設計實驗如下(所取溶液體積均為10 mL)：實驗編號實驗溫度/c(Na2S2O3)/mol·L1c(H2SO4)/mol·L1250.10.1250.20.1250.10.2500.20.1500.10.1其他條件不變時，探究溫度對化學反應速率的影響，應選擇_(填實驗編號)；探究濃度對化學反應速率的影響，應選擇_(填實驗編號)；若同時選擇溶液變渾濁的同時，探究_對化學反應速率的影響。(2)已知Na2S2O3溶液與Cl2反應時，1 mol Na2S2O3轉(zhuǎn)移8 mol電子。該反應的離子方程式是_，甲同學設計如下實驗流程探究Na2S2O3的化學性質(zhì)。()甲同學設計實驗流程的目的是證明Na2S2O3溶液具有堿性和_性。()加入BaCl2溶液生成白色沉淀B的離子方程式是_。()乙同學認為應將上述流程中所加試劑順序顛倒，你認為甲、乙兩同學的設計更合理的是_(填“甲”或“乙”)，理由是_。答案(1)或或或改變不同反應物的濃度對反應速率的影響(2)S2O4Cl25H2O=2SO8Cl10H()還原()SOBa2=BaSO4()乙可以排除BaS2O3的干擾解析(1)探究溫度對反應速率的影響，應控制Na2S2O3、H2SO4的濃度相同，所以應選擇或組；探究濃度對化學反應速率的影響，應控制溫度相同，所以應選擇或或；在中，溫度相同，改變的是不同反應物的濃度。(2)由于S2O4Cl25H2O=2SO8Cl10H，所以Na2S2O具有還原性，由于其溶液pH8，則證明S2O水解呈堿性；要證明S2O的還原性，應先加BaCl2溶液，再加足量氯水，這樣可以排除BaS2O3的干擾。4聚合硫酸鐵(SPFS)是一種新型的飲用水處理劑和城市污水凈化劑，其化學組成可表示為Fe2(OH)n(SO4)3m。某研究小組將聚合硫酸鐵在一定條件下加熱完全分解，對所得氣體產(chǎn)物和固體產(chǎn)物進行實驗探究。請利用實驗室常用儀器、用品和以下試劑完成驗證和探究過程(已知SO3的熔點為16.8 )。試劑：1.0 mol·L1的鹽酸、1.0 mol·L1的KMnO4溶液、0.1 mol·L1的BaCl2溶液、20%的KSCN溶液、品紅溶液、蒸餾水、冰水。(1)聚合硫酸鐵中鐵元素的化合價是_。(2)固體產(chǎn)物成分的探究實驗設計實驗步驟現(xiàn)象步驟1：取適量的固體產(chǎn)物于試管中，加入足量1.0 mol·L1的鹽酸，充分振蕩使固體完全溶解固體溶解，沒有觀察到氣泡，溶液呈黃色步驟2：取少量步驟1所得溶液于試管中，加入適量20%的KSCN溶液，振蕩溶液呈血紅色步驟3：另取少量步驟1所得溶液于試管中，滴入少量1.0 mol·L1的KMnO4溶液，振蕩KMnO4的紫紅色不褪去思考與判斷根據(jù)上面的信息，可以確定固體產(chǎn)物的成分是_；步驟1中發(fā)生反應的離子方程式為_。(3)氣體產(chǎn)物成分的探究(不考慮水蒸氣)提出假設假設1：所得氣體的成分是SO3；假設2：所得氣體的成分是SO2、O2；假設3：所得氣體的成分是_。設計實驗方案，驗證假設按下表的實驗步驟寫出預期現(xiàn)象與結論。實驗操作預期現(xiàn)象與結論步驟1：將少量氣體產(chǎn)物通入盛有適量品紅溶液的試管中，觀察溶液的顏色變化，然后加熱再觀察溶液的顏色變化若_，則_成立若_，則_成立步驟2：將氣體產(chǎn)物緩緩通過浸在冰水中的U形管(如圖)，然后在U形管中加入適量0.1 mol·L1的BaCl2溶液，充分振蕩結合上述步驟1的有關結論_(填或) 若_，則_成立若_，則_成立答案(1)3(2)Fe2O3Fe2O36H=2Fe33H2O(3)SO3、SO2、O2預期現(xiàn)象與結論若品紅溶液不褪色，則假設1成立 若品紅溶液褪色，加熱后又恢復紅色，則假設2或3成立 結合步驟1中的若無白色沉淀生成，則假設2成立 若有白色沉淀生成，則假設3成立 解析(1)根據(jù)元素化合價的代數(shù)和為零得2xn2(3)0，x3價。(2)根據(jù)現(xiàn)象該固體為Fe2O3，和H反應的離子方程式為Fe2O36H=2Fe33H2O。(3)假設的三種情況是SO3，SO2、O2，SO3、SO2、O2。若假設成立，若把氣體通入到品紅溶液中，品紅褪色，則假設、成立；若品紅不褪色，則假設成立，根據(jù)步驟2中，生成白色沉淀，則假設成立，若無白色沉淀，則假設成立。5某同學欲在實驗室中對Fe3與I的反應進行探究，實現(xiàn)Fe2與Fe3的相互轉(zhuǎn)化。(1)該同學最初的實驗操作和現(xiàn)象如下：編號操作現(xiàn)象先向2 mL 0.1 mol·L1 FeCl2溶液中滴加KSCN溶液，再滴加新制氯水先向2 mL 0.1 mol·L1 FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，再滴加0.1 mol·L1 KI溶液滴加KSCN溶液后，溶液變成血紅色；滴加KI溶液后，血紅色無明顯變化實驗的現(xiàn)象為_。FeCl2溶液與新制氯水反應的離子方程式為_。(2)該同學分析了導致實驗現(xiàn)象的可能原因，并對實驗方案進行了改進。改進后的實驗操作和現(xiàn)象如下：編號操作現(xiàn)象向2 mL 0.1 mol·L1 KI溶液中滴加1 mL0.1 mol·L1 FeCl3溶液，再滴加KSCN溶液滴加FeCl3溶液后，溶液變成黃色；滴加KSCN溶液后，溶液變成血紅色根據(jù)實驗，該同學認為Fe3有可能與I發(fā)生氧化還原反應，請結合實驗現(xiàn)象用簡明的文字說明他得出上述結論的理由：_。(3)該同學認為需要進一步設計實驗，證明根據(jù)實驗中現(xiàn)象得出的結論。請補全下表中的實驗方案：編號操作預期現(xiàn)象及結論向2 mL 0.1 mol·L1 KI溶液中滴加1 mL0.1 mol·L1 FeCl3溶液，_(4)上述實驗結果表明，F(xiàn)e3有可能與I發(fā)生氧化還原反應。進一步查閱資料知，參加反應的Fe3與I的物質(zhì)的量相同。該同學結合上述實驗結論，分析了實驗中加入KSCN后溶液變紅的原因，認為Fe3與I反應的離子方程式應寫為_。答案(1)滴加KSCN后溶液無明顯變化，加入氯水后溶液變成血紅色2Fe2Cl2=2Fe32Cl(2)溶液變成黃色，推測生成了I2(其他合理答案也可)(3)編號操作預期現(xiàn)象及結論再滴加淀粉溶液(或CCl4；或鐵氰化鉀溶液)預期現(xiàn)象：溶液變藍(或溶液分層，下層溶液為紫色；或生成藍色沉淀) 結論：Fe3能與I發(fā)生氧化還原反應，生成I2和Fe2(其他合理答案也可)(4)2Fe32I2Fe2I2解析(1)Fe2和SCN不反應，加入新制氯水發(fā)生反應：Cl22Fe2=2Cl2Fe3，F(xiàn)e3和SCN反應生成血紅色溶液。(2)I2溶解在水中，呈黃色(因濃度較小)，所以可測Fe3把I氧化成I2。(3)因為Fe3把I氧化成I2，I2遇淀粉變藍，在CCl4中呈紫色，生成的Fe2與鐵氰化鉀溶液反應生成藍色的鐵氰化亞鐵沉淀。(4)當把Fe3和I等物質(zhì)的量反應后，加入KSCN溶液仍變血紅，說明該反應為可逆反應，即2Fe32I2Fe2I2。18