高考化学一轮复习 第十章 第1讲 探究型实验题（含解析）

第1讲　探究型实验题
热点一　未知产物及物质性质的探究
1．对未知产物的探究
通过化学反应原理猜测可能生成哪些物质，对这些物质逐一进行检验来确定究竟含有哪些物质。正确解答此类试题的关键：(1)猜测要全面；(2)熟记常见物质的检验方法。
【典例1】
审题指导
某研究性学习小组用下列装置(铁架台等支撑仪器略)探究氧化铁与乙醇的反应，并检验反应产物。

联想：乙醇的催化氧化。
(1)用2%的CuSO4溶液和10%的NaOH溶液配制Cu(OH)2悬浊液的注意事项是______________________________________。
新制Cu(OH)2悬浊液与醛基的反应需要碱性条件。
(2)为快速得到乙醇气体，可采取的方法是___________________。
若实验时小试管中的溶液已经开始发生倒吸，你采取的措施是________(填写编号)。
a.取下小试管　　　　 b．移去酒精灯
c.将导管从乳胶管中取下 d．以上都可以
①升高温度可加速乙醇的挥发。
②若液体倒吸入加热的反应管，可能会造成反应管炸裂，取下小试管已无济于事，因“溶液已经开始发生倒吸”。
(3)如图实验，观察到红色的Fe2O3全部变为黑色固体M，充分反应后停止加热。取下小试管，加热，有砖红色沉淀生成。
为了检验M的组成，进行下列实验。
①M能被磁铁吸引；加入足量稀硫酸，振荡，固体全部溶解，未观察到有气体生成；
②经检验溶液中有铁离子和亚铁离子，检验铁离子的方法是____________________________；证明溶液含有亚铁离子的方法是________________________________________________________________________。
能得出的结论是________(填写编号)。
a.M中一定有＋3价和＋2价铁，不能确定是否有0价铁
b.M中一定有＋3价和0价铁，无＋2价铁
c.M中一定有＋3价铁，0价和＋2价铁至少有一种
d.M中一定有＋3价、＋2价和0价铁
破题关键
分析黑色固体(M)可能的成分，铁的氧化物Fe3O4、FeO和铁粉均为黑色，Fe3O4中既有＋3价铁又有＋2价铁，且具有磁性，Fe3＋能溶解单质铁。
易错警示
已知溶液中有Fe3＋，检验Fe2＋不能用KSCN溶液。
(4)若M的成分可表达为FexOy，用CO还原法定量测定其化学组成。称取m g M样品进行定量测定，实验装置和步骤如下：

①组装仪器；②点燃酒精灯；③加入试剂；④打开分液漏斗活塞；⑤检查气密性；⑥停止加热；⑦关闭分液漏斗活塞；⑧……
正确的操作顺序是________(填写字母编号)。
a.①⑤④③②⑥⑦⑧　　　　　b．①⑤③④②⑥⑦⑧
c.①③⑤④②⑦⑥⑧ d．①③⑤②④⑥⑦⑧
若M完全被还原后碱石灰增重n g，则为________(用m、n表示)。
破题关键
Ⅰ.检查气密性属于实验的准备阶段，应在加药品前进行。
Ⅱ.类比氢气还原氧化铜。
Ⅲ.碱石灰增加的质量即为反应产生的CO2的质量，得关系式M中n(O)＝n(CO2)。
答案　(1)在过量NaOH溶液中滴加数滴CuSO4溶液(或NaOH过量)
(2)在烧杯中加入热水(或对烧杯加热)　c
(3)取少量溶液于试管中，加入KSCN溶液，变成血红色，则有Fe3＋　取少量溶液滴入适量酸性高锰酸钾溶液中，高锰酸钾溶液褪色，则有Fe2＋　a　(4)b　
2．物质性质的探究
(1)在探究过程中往往可以利用对比实验，即设置几组平行实验来进行对照和比较，从而研究和揭示某种规律，解释某种现象形成的原因或证明某种反应机理。
(2)无机物、有机物性质的探究，必须在牢牢掌握元素化合物知识的基础上，大胆猜想，细心论证。脱离元素化合物知识，独立看待实验问题是不科学的，只有灵活运用已有的元素化合物知识，才能变探究型实验为验证型实验，使复杂问题简单化。
【典例2】　(2013·四川理综，9)为了探究AgNO3的氧化性和热稳定性，某化学兴趣小组设计了如下实验。
Ⅰ.AgNO3的氧化性
将光亮的铁丝伸入AgNO3溶液中，一段时间后将铁丝取出。为检验溶液中Fe的氧化产物，将溶液中的Ag＋除尽后，进行了如下实验，可选用试剂：KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、氯水。
(1)请完成下表：
操作
现象
结论
取少量除尽Ag＋后的溶液于试管中，加入KSCN溶液，振荡
______
存在Fe3＋
取少量除尽Ag＋后的溶液于试管中，加入________，振荡
______
存在Fe2＋

【实验结论】 Fe的氧化产物为Fe2＋和Fe3＋。
Ⅱ.AgNO3的热稳定性
用下图所示的实验装置A加热AgNO3固体，产生红棕色气体，在装置D中收集到无色气体。当反应结束后，试管中残留固体为黑色。

(2)装置B的作用是________。
(3)经小组讨论并验证该无色气体为O2，其验证方法是
________________________________________________________________________。
(4)【查阅资料】 Ag2O和粉末状的Ag均为黑色；Ag2O可溶于氨水。
【提出设想】 试管中残留的黑色固体可能是：ⅰ.Ag；ⅱ.Ag2O；ⅲ.Ag和Ag2O。
【实验验证】 该小组为验证上述设想，分别取少量黑色固体放入试管中，进行了如下实验。
实验编号
操作
现象
a
加入足量氨水，振荡
黑色固体不溶解
b
加入足量稀硝酸，振荡
黑色固体溶解，并有气体产生

【实验结论】 根据上述实验结果，该小组得出AgNO3固体热分解的产物有________。
解析　Ⅰ.(1)Fe3＋遇KSCN溶液，溶液变血红色。由于氯水与Fe2＋反应，现象不明显，应直接用K3[Fe(CN)6]溶液检验，如有蓝色沉淀出现，则证明Fe2＋存在，否则不存在。
Ⅱ.(2)装置B为安全瓶，可以防止倒吸。
(3)检验氧气的常用方法是利用其助燃性，使带有火星的木条复燃。
(4)a实验中，加入氨水黑色固体不溶解，证明原物质不含Ag2O，同时也证明原物质为Ag；b实验中，只能证明原黑色固体含有Ag，因Ag2O也可以溶解在足量稀硝酸中，所以不能证明是否含有Ag2O。
由上述实验的综合分析可知，AgNO3固体热分解时的产物分别为Ag、NO2和O2，化学方程式为2AgNO32Ag＋2NO2↑＋O2↑
答案　(1)溶液呈血红色　K3[Fe(CN)6]溶液　产生蓝色沉淀　(2)防倒吸　(3)用带火星的木条伸入集气瓶内，木条复燃，证明无色气体为O2　(4)b　Ag、NO2、O2

题组一　未知产物的探究
1．实验室中需要22.4 L(标准状况)SO2气体。化学小组同学依据化学方程式Zn＋2H2SO4(浓)ZnSO4＋SO2↑＋2H2O计算后，取65.0 g锌粒与98%的浓H2SO4(ρ＝1.84 g·cm－3)110 mL充分反应，锌全部溶解，对于制得的气体，有同学认为可能混有杂质。
(1)化学小组所制得的气体中混有的主要杂质气体可能是______(填分子式)。产生这种结果 的主要原因是________(用化学方程式和必要的文字加以说明)。
(2)为证实相关分析，化学小组的同学设计了实验，组装了如下装置，对所制取的气体进行探究。

①装置B中加入的试剂________，作用是________。
②装置D加入的试剂________________，装置F加入的试剂________________。
③可证实一定量的锌粒和一定量的浓硫酸反应后生成的气体中混有某杂质气体的实验现象是________。
④U形管G的作用为________。
答案　(1)H2　随着反应的进行，硫酸浓度降低，致使锌与稀硫酸反应生成H2，Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑
(2)①NaOH溶液(或酸性KMnO4溶液，其他合理答案也可)
除去混合气体中的SO2　②浓硫酸　无水硫酸铜
③装置E玻璃管中黑色CuO粉末变红色，干燥管F中无水硫酸铜变蓝色
④防止空气中的H2O进入干燥管F而影响杂质气体的检验
解析　(1)从物质的量关系来看，发生反应Zn＋2H2SO4(浓)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O，H2SO4略过量，但是实际上随着反应的进行，硫酸的浓度降低；当硫酸的浓度降到一定程度，反应变为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。(2)该实验的目的是为了通过加热还原CuO验证H2的存在，通过F装置进一步确认有H2O生成；具体的实验装置及作用是A—产生待研究的气体，B—除去气体中的SO2(可以利用SO2的性质选取NaOH溶液或酸性高锰酸钾溶液)，C—验证SO2已除尽，D—干燥气体，E—若有H2，则加热E玻璃管，CuO固体由黑色变为红色，F—利用无水硫酸铜吸水变蓝进一步确定气体中H2的存在，G—防止空气中的水蒸气进入F装置而干扰实验。

1．物质检验的三原则
一看(颜色、状态)
二嗅(气味)
三实验(加试剂)
2．根据实验时生成物所表现的现象不同，检验离子的方法可归纳为三类
(1)生成气体，如NH(加碱)、CO(加酸)的检验。
(2)生成沉淀，如Cl－、SO、Fe2＋的检验。
(3)显特殊颜色，如Fe3＋的检验，Na＋、K＋的焰色反应。
3．根据气体性质特点，常见气体的检验方法可归纳为四类
(1)观察颜色
(2)试纸检验：如Cl2能使湿润KI­淀粉试纸变蓝，NH3能使湿润红色石蕊试纸变蓝。
(3)溶液检验：如澄清石灰水、品红溶液检验CO2、SO2。
(4)点燃法：如O2、H2、CH4的检验。
题组二　物质性质的探究
2．(2013·北京理综，28)某学生对SO2与漂粉精的反应进行实验探究：

操　作
现　象
取4 g漂粉精固体，加入100 mL水
部分固体溶解，溶液略有颜色
过滤，测漂粉精溶液的pH
pH试纸先变蓝(约为12)，后褪色

ⅰ.液面上方出现白雾；
ⅱ.稍后，出现浑浊，溶液变为黄绿色；
ⅲ.稍后，产生大量白色沉淀，黄绿色褪去

(1)Cl2和Ca(OH)2制取漂粉精的化学方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)pH试纸颜色的变化说明漂粉精溶液具有的性质是________。
(3)向水中持续通入SO2，未观察到白雾。推测现象ⅰ的白雾由HCl小液滴形成，进行如下实验：
a．用湿润的碘化钾淀粉试纸检验白雾，无变化；
b．用酸化的AgNO3溶液检验白雾，产生白色沉淀。
①实验a的目的是________。
②由实验a、b不能判断白雾中含有HCl，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)现象ⅱ中溶液变为黄绿色的可能原因：随溶液酸性的增强，漂粉精的有效成分和Cl－发生反应。通过进一步实验确认了这种可能性，其实验方案是________。
(5)将A瓶中混合物过滤、洗涤，得到沉淀X。
①向沉淀X中加入稀HCl，无明显变化。取上层清液，加入BaCl2溶液，产生白色沉淀。则沉淀X中含有的物质是________。
②用离子方程式解释现象ⅲ中黄绿色褪去的原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O
(2)碱性、漂白性
(3)①检验白雾中是否含有Cl2，排除Cl2干扰
②白雾中混有SO2，SO2可与酸化的AgNO3反应产生白色沉淀
(4)向漂粉精溶液中逐滴加入稀硫酸，观察溶液是否变为黄绿色
(5)①CaSO4
②SO2＋Cl2＋2H2O===SO＋2Cl－＋4H＋
解析　(1)联系氯的化合物基础知识和生产漂粉精的原理，其化学方程式：2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。
(2)pH试纸先变蓝，说明漂粉精溶液呈碱性，后褪色是由于ClO－的强氧化性所致。
(3)检验白雾中有无HCl的关键是检验出Cl－的存在，故实验a、b即围绕Cl－的检验展开。实验a的目的是通过湿润碘化钾淀粉试纸是否变蓝判断有无Cl2的干扰。实验b试图通过AgCl的生成来检验Cl－的存在，但应考虑到过量SO2和AgNO3溶液反应生成白色沉淀。
(4)题干具有明显的提示性，出现黄绿色的原因是随着酸性的增强而产生Cl2。故应设计使用无还原性的稀硫酸来确认其可能性。
(5)①A瓶中所得沉淀的成分可能是CaSO3、CaSO4或二者的混合物，加入稀HCl，无明显变化，排除CaSO3，故X为CaSO4，因CaSO4微溶于水，在取上层清液加入BaCl2溶液时，产生BaSO4沉淀，进一步证明X为CaSO4。
②溶液呈黄绿色是因Cl2溶于水而产生的现象，随着SO2的持续通入，两者发生反应生成无色物质盐酸和硫酸，化学方程式为SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋H2SO4
离子方程式为SO2＋Cl2＋2H2O===4H＋＋SO＋2Cl－。
3．某同学用如图1所示的装置来探究CO2、SO2与澄清石灰水的反应，结果通入CO2可以看到先浑浊后澄清的现象，但通入SO2看不到浑浊现象。

经思考后该同学改用如图2所示的装置，将气体收集在注射器中，缓慢地将气体通入澄清石灰水中，都能看到石灰水先变浑浊再澄清的现象，且通入SO2时产生的现象明显且快。
(1)对比分析两组实验，你认为用图1所示的装置实验时，通入SO2不能出现浑浊的原因可能是________________________________________________________。
(2)用图2所示的装置实验时，以相同速率通入CO2和SO2，SO2产生浑浊、澄清的现象比CO2快的原因是__________________________________________________。
(3)用图1所示的装置进行SO2与澄清石灰水反应的实验若存在缺陷，其改进方法是(若你认为该装置没有缺陷，此空可以不填)________ _________________________。
答案　(1)SO2在水中溶解度大且气体发生装置产生SO2的速率快，SO2直接与Ca(OH)2反应生成了可溶于水的酸式盐[Ca(HSO3)2]而观察不到沉淀　(2)SO2溶于水生成的亚硫酸的酸性比碳酸的强，CaSO3转化为Ca(HSO3)2的速率也快　(3)用导管将尾气通入NaOH溶液中
解析　对比图1实验和图2实验：气体进入澄清石灰水的速率——前者快，后者慢；现象——前者是只有通入CO2时石灰水才出现先变浑浊后澄清的现象，后者是通入SO2时石灰水先变浑浊后澄清的速率快。由图2实验现象可知，CO2、SO2与石灰水反应的现象相同，仅有速率差异。根据图2实验从而想到图1实验现象不同的原因仍为反应速率问题，即SO2溶解和与澄清石灰水反应较快，沉淀存在时间极短而不易观察。
热点二　规律探究与变量控制
控制变量法：物质变化往往受到多个因素的影响，在研究化学反应与外界因素之间的关系时，对影响物质变化规律的因素或条件加以人为控制，使其他几个因素不变，集中研究其中一个因素的变化所产生的影响，以利于在研究过程中，迅速寻找到物质变化的规律。常涉及的题型有：(1)外因(浓度、温度、压强等)对化学反应速率、化学平衡的影响；(2)物质性质的递变规律。
【典例1】　影响化学反应速率的因素很多，某课外兴趣小组用实验的方法探究影响化学反应速率的因素。
实验一：利用Cu、Fe、Mg和不同浓度的硫酸(0.5 mol·L－1、2 mol·L－1、18.4 mol·L－1)，设计实验方案，研究影响反应速率的因素。
(1)甲同学的实验报告如表所示：
实验步骤
实验现象
实验结论
①取三份等体积的2 mol·L－1硫酸于试管中②分别投入大小、形状相同的Cu、Fe、Mg
反应产生气泡的速率大小：Mg>Fe>Cu
反应物的性质越活泼，反应速率越大

(2)乙同学为了能精确地研究浓度对反应速率的影响，在相同温度下利用如图所示装置进行定量实验。完成该实验应选用的实验药品是__________，应该测定的实验数据是________________________________________________________________________。

实验二：已知2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋8H2O＋10CO2↑，在开始一段时间内反应速率较小，溶液褪色不明显，但反应一段时间后，溶液突然褪色，反应速率明显增大。
(3)针对上述实验现象，某同学认为该反应放热，导致溶液的温度升高，从而使反应速率增大。从影响化学反应速率的因素看，你认为还可能是________的影响。
(4)若要用实验证明你的猜想，除酸性高锰酸钾溶液、草酸溶液外，还可以在反应开始时加入________(填序号)。
A．硫酸钾　　　　　　　　 B．硫酸锰
C．氯化锰 D．水
解析　(1)甲同学研究的是几种不同金属与同浓度的硫酸反应的速率大小，因此可确定研究的是反应物本身的性质对反应速率的影响。研究时必须保证外界条件相同，现有条件是浓度相同、压强相同、没有使用催化剂，故只要再控制温度相同即可。
(2)乙同学可以选择两种不同浓度的酸与金属反应。Cu与硫酸不反应，Mg与硫酸反应太快，故选择Fe。而常温下Fe遇 18.4 mol·L－1的硫酸时会发生钝化，故只能选择0.5 mol·L－1和2 mol·L－1的硫酸。该反应产生的是氢气，反应速率又与时间有关，故需要测定的数据是产生相同体积氢气所需的时间或相同时间内产生氢气的体积。
(3)随着反应进行，反应物的浓度越来越小，反应在敞口容器中进行，故可排除压强的影响，因此可猜想是由于催化剂的影响，此催化剂只能来源于生成物，故为Mn2＋。
(4)C中Cl－易与KMnO4发生氧化还原反应，故只能选B。
答案　(1)比较反应物本身的性质对反应速率的影响　温度相同
(2)Fe、0.5 mol·L－1和2 mol·L－1的硫酸　产生相同体积氢气所需的时间(或相同时间内产生氢气的体积)
(3)Mn2＋的催化作用(或催化剂)
(4)B
【典例2】　某化学兴趣小组的同学学习了同周期元素性质递变规律后，设计了一套实验方案进行实验探究，并记录了有关实验现象如下表：
实验操作
实验现象
1.用砂纸打磨后的镁带与沸水反应，再向
反应后溶液中滴加酚酞
A.浮于水面，熔成一个小球，在水面上无定向移动，随之消失，溶液变红色
B.产生气体，可在空气中燃烧，溶液变成浅红色
C.反应不十分强烈，产生的气体可以在空气中燃烧
D.剧烈反应，产生可燃性气体
E.生成白色胶状沉淀，进而沉淀消失
F.生成淡黄色沉淀
2.向新制的H2S饱和溶液中滴加新制的氯水
3.钠与滴有酚酞试液的冷水反应
4.镁带与2 mol·L－1的盐酸反应
5.铝条与2 mol·L－1的盐酸反应
6.向AlCl3溶液滴加NaOH溶液至过量
请你帮助该同学整理并完成实验报告
(1)实验目的：
________________________________________________________________________。
(2)实验用品：仪器：①________、②________、③________、④试管夹、⑤镊子、⑥小刀、⑦玻璃片、⑧砂纸、⑨胶头滴管等。
药品：钠、镁带、铝条、2 mol·L－1的盐酸、新制的氯水、新制的饱和H2S溶液、AlCl3溶液、NaOH溶液等。
(3)请你写出上述的实验操作与对应的现象
1________、2________、3________、4________、5________、6________。(用A～F表示)
写出实验操作2、6的离子反应方程式
实验2_______________________________________________。
实验6______________________________________________________。
(4)实验结论：__________________________________________________________。
解析　本题通过实验探究同周期元素性质的递变规律。在元素周期表中，从左至右，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强，金属单质与H2O(或酸)反应，置换H2越来越难，最高价氧化物对应水化物碱性减弱酸性增强；非金属单质与H2化合越来越易，右边的非金属单质可从化合物中置换出左边的非金属单质，如Cl2＋H2S===2HCl＋S↓。
答案　(1)探究同周期元素性质的递变规律
(2)试管　烧杯　酒精灯
(3)B　F　A　D　C　E　Cl2＋H2S===2HCl＋S↓
Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
(4)金属性：Na＞Mg＞Al，非金属性：Cl＞S

1.变量探究实验题的解题策略
解答变量探究类试题关键是在其他条件相同的前提下，只改变一个条件对研究对象的影响规律。注意：选择数据要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断。
思路总结

2．规律探究实验题的解题策略
物质性质递变规律的探究也是中学化学实验探究的一个重要内容。研究同周期、同主族元素性质的递变规律，物质的氧化还原反应(如置换反应)规律，物质的酸(碱)性强弱规律，电解质溶液的导电规律等，都是开展有关规律探究的重要素材，也是高考命题的经典情境。
解决有关规律探究问题的实验设计，其常用方法示例如下：
(1)同周期、同主族元素性质的递变规律，一般通过设计判断元素金属性、非金属性的强弱实验来完成，如通过让金属单质与相同浓度的非氧化性酸反应产生H2的速率快慢来判断金属单质的还原性强弱，推断元素金属性强弱，从而找出相应的性质递变规律。
(2)物质的酸(碱)性强弱的判断。
(3)钢铁发生电化学腐蚀的规律探究。可以通过控制所含的杂质是否与空气接触、所接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验，找出规律。

1．某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：
(1)上述实验中发生反应的化学方程式有
________________________________________________________________________；
(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是
________________________________________________________________________；
(3)实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4种溶液，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是________；
(4)要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有
______________________________(答两种)；
(5)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。
实验
混合溶液　　　
A
B
C
D
E
F
4 mol·L－1 H2SO4/mL
30
V1
V2
V3
V4
V5
饱和CuSO4溶液/mL
0
0.5
2.5
5
V6
20
H2O/mL
V7
V8
V9
V10
10
0
①请完成此实验设计，其中：V1＝__________，V6＝__________，V9＝________；
②反应一段时间后，实验A中的金属呈________色，实验E中的金属呈________色；
③该同学最后得出的结论为当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因。
答案　(1)CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu，Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑　(2)CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn可形成Cu­Zn原电池，加快了氢气产生的速率
(3)Ag2SO4　(4)升高反应温度、适当增大硫酸的浓度、增加锌的比表面积等(答两种即可)　(5)①30　10　17.5　②灰黑　暗红　③当加入一定量的CuSO4后，生成的单质Cu会沉积在Zn的表面，降低了Zn与H2SO4溶液的接触面积而使反应速率下降
解析　(1)在稀硫酸中加入硫酸铜后发生了两个反应：CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu、Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。(2)由于Zn与反应生成的Cu及硫酸铜溶液组成了Cu­Zn原电池，大大加快了生成氢气的反应速率。(3)只要是比锌的金属性差的金属都可以与锌组成原电池，都可以加快生成氢气的反应速率，故在所给的物质中只有Ag2SO4符合题意。(4)要加快生成氢气的反应速率，还可以采取如下措施：升高温度、适当增大硫酸的浓度、增加锌粒的比表面积等。(5)因为要研究硫酸铜的量对反应速率的影响，故应保持硫酸的浓度在各组实验中相同，则硫酸溶液的体积均取30 mL，根据F中增加的水与硫酸铜溶液的体积之和为20 mL，可以求得V6＝10 mL，V8＝19.5 mL，V9＝17.5 mL，V10＝15 mL。当溶液中没有铜析出时，故显示的是锌的颜色：灰黑色，E中析出较多的铜，则显示了铜晶体的颜色：暗红色。由于析出的铜的量较多，会覆盖在锌的表面，使得锌与稀硫酸接触面积大大减小，故反应速率反而减慢了。
2．已知亚硫酸钠在空气中能被氧气氧化生成硫酸盐。
Ⅰ.甲同学设计两种方案来检验Na2SO3溶液是否发生变质。
方案一：取样，加入稀盐酸有气泡生成，认为亚硫酸钠溶液没有变质。
方案二：取样，加入氯化钡溶液有白色沉淀生成，认为亚硫酸钠溶液完全变质。
请你对两方案作出评价：
方案一：________(填“合理”或“不合理”)，理由
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
方案二：________(填“合理”或“不合理”)，理由
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
Ⅱ.乙同学探究Na2SO3溶液是否发生变质，设计如下实验测定1.0 mol·L－1 Na2SO3溶液的实际浓度。

(1)分液漏斗中应加入足量的下列哪种试剂？________(填序号)
a．浓硝酸 b．65%硫酸 c．浓盐酸
(2)实验前后测得C装置增重3.2 g，则Na2SO3溶液实际的物质的量浓度为________。
(3)该实验装置还存在一个明显的缺陷是________。
答案　Ⅰ.不合理　亚硫酸钠部分变质时滴加盐酸也会产生气泡　不合理　亚硫酸钠也能与氯化钡反应生成白色沉淀，亚硫酸钠未变质或部分变质时也会产生白色沉淀
Ⅱ.(1)b　(2)0.83 mol·L－1
(3)缺少一个驱赶残留二氧化硫气体的装置(或其他合理答案)
解析　Ⅰ.加入稀盐酸有气泡生成，证明溶液中含有亚硫酸钠，Na2SO3溶液可能没有变质，也可能部分变质。亚硫酸钠、硫酸钠都能与氯化钡反应生成沉淀，故亚硫酸钠溶液未变质、部分变质、全部变质时的现象相同，都会生成白色沉淀。Ⅱ.制备二氧化硫气体选用硫酸，C装置增重3.2 g，产生的n(SO2)＝0.05 mol，所以n(Na2SO3)＝0.05 mol，c(Na2SO3)＝0.05 mol/0.06 L＝0.83 mol·L－1，该实验装置中一个明显的缺陷是缺少一个驱赶残留二氧化硫气体的装置。
练出高分
1．控制变量法是化学实验的一种常用方法，下表是某学习小组研究等物质的量浓度的稀硫酸和锌反应的实验数据(计算结果精确到小数点后一位)。分析以下数据，回答下列问题：
实验
序号
稀硫酸的
体积/mL
锌的
质量/g
锌的形状
温度/℃
完全溶于酸的时间/s
生成硫酸锌的质量/g
1
50.0
2.0
薄片
15
200
m1
2
50.0
2.0
薄片
25
100
m2
3
50.0
2.0
颗粒
25
70
m3
4
50.0
2.0
颗粒
35
35
m4
5
50.0
2.0
粉末
25
t1
5.0
6
50.0
4.0
粉末
25
t2
m5
7
50.0
6.0
粉末
25
t3
14.9
8
50.0
8.0
粉末
25
t4
19.3
9
50.0
10.0
粉末
25
t5
m6
10
50.0
12.0
粉末
25
t6
19.3

(1)实验1和实验2表明__________对化学反应速率有影响，对同一规律进行研究的实验还有一组是__________(填实验序号)。
(2)下列说法正确的是________(填序号)。
A．t1＜70 B．m1＜m2
C．m6＝19.3 D．t1＞t4
(3)本实验还可以研究________对化学反应速率的影响。
(4)稀硫酸的物质的量浓度是________ mol·L－1，实验6生成硫酸锌的质量m5＝______________。
答案　(1)温度　实验3和实验4　(2)AC　(3)硫酸的浓度和催化剂(或压强)　(4)2.4　9.9
解析　(1)实验1与实验2的条件只有温度不同，故可表明温度对化学反应速率有影响，同样可知实验3与实验4的反应条件也是温度不同。(2)其他条件相同时，锌采用粉末状比采用颗粒状的反应速率快，故对比实验3、5的数据可知t1＜70；因实验1、2采用锌的质量相同且全部溶解在稀硫酸中，故生成的硫酸锌等量，即m1＝m2；由实验8、10的数据可知，在加入8.0 g Zn时，稀硫酸已经耗尽，故m6＝19.3；实验5中加入锌的质量小于实验8的，随着反应的进行，硫酸浓度变小，反应速率变慢，故t1＜t4。(3)本实验还可以研究硫酸的浓度、催化剂(或压强)等对反应速率的影响。(4)由稀硫酸耗尽时产生硫酸锌的质量可求出50.0 mL稀硫酸中含有n(H2SO4)≈0.12 mol，故c(H2SO4)＝2.4 mol·L－1；实验6中稀硫酸未耗尽，故可由4.0 g Zn(全部转化为ZnSO4)求出m5＝4×161/65≈9.9。
2．SO2是一种大气污染物，某兴趣小组欲探究SO2的性质及绿色实验方法，设计如下方案：

(1)B、C、D分别用于检验SO2的漂白性、还原性和氧化性。其中C、D分别为碘水和硫化氢的水溶液，则B中所盛试剂为__________，C中反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
(2)为了实现绿色实验的目标，某同学重新设计了如上右图A2的制取装置来代替A1装置，与A1装置相比，A2装置的优点是
________________________________________________________________________
(任写一点即可)。
(3)E中用氨水吸收尾气中的SO2，“吸收液”中可能含有OH－、SO、SO、HSO等阴离子。已知亚硫酸氢盐一般易溶于水，SO2也易溶于水。现有仪器和试剂为小烧杯、试管、玻璃棒、胶头滴管、过滤装置和滤纸；2 mol·L－1盐酸、2 mol·L－1 HNO3、1 mol·L－1 BaCl2溶液、1 mol·L－1 Ba(OH)2溶液、品红溶液、蒸馏水。请设计实验证明“吸收液”中存在SO和HSO，完成下表的实验操作、预期现象和结论：
实验操作
预期现象与结论
步骤1：取适量“吸收液”于小烧杯中，用胶头滴管取1 mol·L－1 BaCl2溶液滴入小烧杯中直至过量
若出现白色浑浊，则溶液中存在SO或SO
步骤2：将小烧杯中的浊液过滤、洗涤，再用适量水把附在滤纸上的固体冲入另一小烧杯中；向冲下的固体______________

步骤3：


答案　(1)品红溶液　SO2＋I2＋2H2O===SO＋2I－＋4H＋
(2)①不用加热，安全性能高；②易于控制反应进行，反应更充分
(3)
实验操作
预期现象与结论
步骤2：滴入1滴(或少量)品红，再滴入过量2 mol·L－1盐酸，振荡
若品红褪色(或有气泡)，则“吸收液”中存在SO
步骤3：用试管取适量滤液，向其中(或小烧杯中)滴入过量的1 mol·L－1 Ba(OH)2溶液[或滴入1滴(或少量)品红溶液，再滴入2～3滴(或过量)的2 mol·L－1盐酸]，振荡
若出现白色沉淀(或品红溶液褪色，或有气泡)，则“吸收液”中存在HSO

解析　(1)B、C、D分别验证SO2的漂白性、还原性和氧化性，所以B中试剂应为品红溶液。
(2)A2装置不需加热，且容易控制。
(3)吸收液
3．(1)已知Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O。甲同学通过测定该反应发生时溶液变浑浊的时间，研究外界条件对化学反应速率的影响。设计实验如下(所取溶液体积均为10 mL)：
实验
编号
实验
温度/℃
c(Na2S2O3)
/mol·L－1
c(H2SO4)
/mol·L－1
①
25
0.1
0.1
②
25
0.2
0.1
③
25
0.1
0.2
④
50
0.2
0.1
⑤
50
0.1
0.1
其他条件不变时，探究温度对化学反应速率的影响，应选择__________(填实验编号)；探究浓度对化学反应速率的影响，应选择__________(填实验编号)；若同时选择①②③溶液测定变浑浊的时间，是探究__________对化学反应速率的影响。
(2)已知Na2S2O3溶液与Cl2反应时，1 mol Na2S2O3转移8 mol 电子。该反应的离子方程式是________________________________________________________________________，
甲同学设计如下实验流程探究Na2S2O3的化学性质。

(Ⅰ)甲同学设计实验流程的目的是证明Na2S2O3溶液具有碱性和________性。
(Ⅱ)加入BaCl2溶液生成白色沉淀B的离子方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(Ⅲ)乙同学认为应将上述流程中②③所加试剂顺序颠倒，你认为甲、乙两同学的设计更合理的是________(填“甲”或“乙”)，理由是________________________________________________________________________。
答案　(1)①⑤或②④　①②或①③或④⑤　改变不同反应物的浓度
(2)S2O＋4Cl2＋5H2O===2SO＋8Cl－＋10H＋
(Ⅰ)还原　(Ⅱ)SO＋Ba2＋===BaSO4↓　(Ⅲ)乙　可以排除BaS2O3的干扰
解析　(1)探究温度对反应速率的影响，应控制Na2S2O3、H2SO4的浓度相同，所以应选择①⑤或②④组；探究浓度对化学反应速率的影响，应控制温度相同，所以应选择①②或①③或④⑤；在①②③中，温度相同，改变的是不同反应物的浓度。
(2)由于S2O＋4Cl2＋5H2O===2SO＋8Cl－＋10H＋，所以Na2S2O具有还原性，由于其溶液pH＝8，则证明S2O水解呈碱性；要证明S2O的还原性，应先加BaCl2溶液，再加足量氯水，这样可以排除BaS2O3的干扰。
4．(2013·江苏，21B)3,5­二甲氧基苯酚是重要的有机合成中间体，可用于天然物质白柠檬素的合成。一种以间苯三酚为原料的合成反应如下：



(1)反应结束后，先分离出甲醇，再加入乙醚进行萃取。①分离出甲醇的操作是________________。②萃取用到的分液漏斗使用前需________并洗净，分液时有机层在分液漏斗的________(填“上”或“下”)层。
(2)分离得到的有机层依次用饱和NaHCO3溶液、饱和食盐水、少量蒸馏水进行洗涤。用饱和NaHCO3溶液洗涤的目的是________；用饱和食盐水洗涤的目的是________________________。
(3)洗涤完成后，通过以下操作分离、提纯产物，正确的操作顺序是________(填字母)。
a．蒸馏除去乙醚 b．重结晶
c．过滤除去干燥剂 d．加入无水CaCl2干燥
(4)固液分离常采用减压过滤。为了防止倒吸，减压过滤完成后应先________，再________。
答案　(1)①蒸馏　②检查是否漏水　上
(2)除去HCl　除去少量NaHCO3且减少产物损失
(3)dcab
(4)拆去连接抽气泵和吸滤瓶的橡皮管　关闭抽气泵
解析　(1)甲醇和3,5­二甲氧基苯酚是互溶的，可以利用两者的沸点不同，用蒸馏的方法进行分离。使用分液漏斗时首先要对分液漏斗进行是否漏水的检查。由于乙醚的密度比水小，所以有机层在分液漏斗的上层。
(2)由于在合成时所用的是氯化氢的甲醇溶液，所以加NaHCO3溶液的目的是除去HCl，用饱和食盐水洗涤的目的是除去少量的NaHCO3杂质，同时可以减少3,5­二甲氧基苯酚的损失。
(3)洗涤后，产物中仍混有H2O和乙醚，所以先加入无水CaCl2除去H2O，然后过滤除去CaCl2。通过蒸馏除去乙醚，最后重结晶得到纯净的3,5­二甲氧基苯酚。所以操作顺序为dcab。
(4)倒吸主要是由于压强减小造成的，所以为了防止倒吸，结束时应先拆去连接抽气泵和吸滤瓶的橡皮管，最后再关闭抽气泵。
5．某同学欲在实验室中对Fe3＋与I－的反应进行探究，实现Fe2＋与Fe3＋的相互转化。
(1)该同学最初的实验操作和现象如下：
编号
操作
现象
Ⅰ
先向2 mL 0.1 mol·L－1 FeCl2溶液中滴加KSCN溶液，再滴加新制氯水

Ⅱ
先向2 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，再滴加0.1 mol·L－1 KI溶液
滴加KSCN溶液后，溶液变成血红色；滴加KI溶液后，血红色无明显变化

①实验Ⅰ的现象为
________________________________________________________________________。
②FeCl2溶液与新制氯水反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)该同学分析了导致实验Ⅱ现象的可能原因，并对实验方案进行了改进。改进后的实验操作和现象如下：
编号
操作
现象
Ⅲ
向2 mL 0.1 mol·L－1 KI溶液中滴加1 mL
0.1 mol·L－1 FeCl3溶液，再滴加KSCN溶液
滴加FeCl3溶液后，溶液变成黄色；滴加KSCN溶液后，溶液变成血红色

根据实验Ⅲ，该同学认为Fe3＋有可能与I－发生氧化还原反应，请结合实验现象用简明的文字说明他得出上述结论的理由：
________________________________________________________________________。
(3)该同学认为需要进一步设计实验，证明根据实验Ⅲ中现象得出的结论。请补全下表中的实验方案：
编号
操作
预期现象及结论
Ⅳ
向2 mL 0.1 mol·L－1 KI溶液中滴加1 mL
0.1 mol·L－1 FeCl3溶液，__________


(4)上述实验结果表明，Fe3＋有可能与I－发生氧化还原反应。进一步查阅资料知，参加反应的Fe3＋与I－的物质的量相同。该同学结合上述实验结论，分析了实验Ⅲ中加入KSCN后溶液变血红的原因，认为Fe3＋与I－反应的离子方程式应写为________________________________________________________________________。
答案　(1)①滴加KSCN后溶液无明显变化，加入氯水后溶液变成血红色　②2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
(2)溶液变成黄色，推测生成了I2(其他合理答案也可)
(3)
编号
操作
预期现象及结论
Ⅳ
再滴加淀粉溶液(或CCl4；或铁氰化钾溶液)
预期现象：溶液变蓝(或溶液分层，下层溶液为紫色；或生成蓝色沉淀)
结论：Fe3＋能与I－发生氧化还原反应，生成I2和Fe2＋
(其他合理答案也可)
(4)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2
解析　(1)Fe2＋和SCN－不反应，加入新制氯水发生反应：Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋，Fe3＋和SCN－反应生成血红色溶液。
(2)I2溶解在水中，呈黄色(因浓度较小)，所以可测Fe3＋把I－氧化成I2。
(3)因为Fe3＋把I－氧化成I2，I2遇淀粉变蓝，在CCl4中呈紫色，生成的Fe2＋与铁氰化钾溶液反应生成蓝色的铁氰化亚铁沉淀。
(4)当把Fe3＋和I－等物质的量反应后，加入KSCN溶液仍变血红，说明该反应为可逆反应，即2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2。