2020-2021高考化学与化学反应原理有关的压轴题及答案解析

2020-2021高考化学与化学反应原理有关的压轴题及答案解析
一、化学反应原理
1．某研究学习小组要制备一种在水中溶解度很小的黄色化合物()x 242y Fe C O zH O ⎡⎤⋅⎣⎦，并用滴定法测定其组成。

已知224H C O 在温度高于90℃时易发生分解。

实验操作如下： 步骤一：将图甲分液漏斗中的草酸溶液滴入锥形瓶内，可生成黄色沉淀；
步骤二：称取黄色产物0.844g n 于锥形瓶中，加入足量的硫酸并水浴加热至7085n ℃。

待固体全部溶解后，用胶头滴管吸出一滴溶液点在点滴板上，用铁氰化钾溶液检验，无蓝色沉淀产生；
步骤三：用40.0800mol /LKMnO n 标准液滴定步骤二所得的溶液；
步骤四：向步骤三滴定后的溶液中加足量的Zn 粉和硫酸溶液，几分钟后用胶头滴管吸出一滴点在点滴板上，用KSCN 溶液检验，若不显红色，过滤除去Zn 粉，并用稀硫酸洗涤Zn 粉，将洗涤液与滤液合并，用40.0800mol /LKMnO n 标准液滴定，用去高锰酸钾标准液10.00mL n 。

(1)步骤一中将沉淀从反应混合物中分离出来的操作名称是________。

(2)步骤二中水浴加热并控制温度7085n ℃的理由是________，加铁氰化钾溶液无蓝色沉淀产生，此操作的目的是________。

(3)步骤三盛装4KMnO 标准液的滴定管在滴定前后的液面如图乙所示，则消耗4KMnO 标准液的体积为________，该滴定管为________滴定管(填“酸式”或“碱式”)。

(4)步骤四中滴定时发生反的离子方程式为________。

若不合并洗涤液，则消耗4KMnO 标准液的体积将________(填“增大”“减小”或“不变”)。

由以上数据计算黄色化合物的化学式为________。

【答案】过滤 加快固体溶解，防止草酸分解 证明溶液中无2Fe +存在，防止2Fe +干扰草酸的测定 25.00mL 酸式 232425Fe MnO 8H 5Fe
Mn 4H O +-+++++=++ 减小 ()4242Fe C O 5?10H O
【解析】
【详解】
(1)固液分离的方法为过滤，故答案为：过滤；
(2)水浴加热可加快固体溶解，控制温度7085?C n ～可防止草酸分解；
()x 242Fe C O y?zH O ⎡⎤⎣⎦中的铁元素可能含有2Fe +，2Fe +与4KMnO 反应，高锰酸钾滴定
草酸时，需要排除2Fe +的干扰，故答案为：加快固体溶解，防止草酸分解；证明溶液中无2Fe +存在，防止2Fe +干扰草酸的测定；
(3)滴定前读数为0.80mL n ，滴定后读数为25.80mL n ，则消耗4KMnO 溶液的体积为25.00mL n ；4KMnO 具有强氧化性，应用酸式滴定管，故答案为：25.00mL n ；酸式；
(4)步骤四中滴定时发生反应的离子方程式为23225Fe 8H 5Fe Mn 4H O +++++=++，洗涤液中含有2Fe +，若不合并，消耗4KMnO 标准液的体积减小；根据方程式可知，
()()
234n Fe 5n MnO 50.0800mol /L 10mL 10+-
-==⨯⨯⨯n n 3L /mL 410-=⨯ mol ，()()33224455n H
C O n MnO 0.0800mol /L 25mL 10L /mL 51022---=
=⨯⨯⨯=⨯n n mol ，()332g 0.844g 410mol 56510mol 88g /mol mol n H O 0.01mol 18g /mol
---⨯⨯-⨯⨯==n n n n ，
则()n Fe ：()224n C O -：()2
n H O 4=：5：10，黄色化合物的化学式为()4242Fe C O 5?10H O ，故答案为：232425Fe MnO 8H 5Fe
Mn 4H O +-
+++++=++；减小；()4242Fe C O 5?
10H O 。

【点睛】
亚铁离子和草酸均能与酸性高锰酸钾溶液反应，实验时防止亚铁离子干扰草酸的测定是解答关键。

2．自20世纪60年代以后，人们发现了120多种含铁硫簇(如22Fe S 、44Fe S 、87Fe S 等)的酶和蛋白质。

它是存在于生物体的最古老的生命物质之一。

某化学兴趣小组在研究某铁硫簇结构的组成时，设计了下列实验：
实验一：测定硫的质量：
(1)连接装置，请填写接口顺序：b 接____________________
(2)检查装置的气密性，在A 中放入0.4g 铁硫簇的样品(含有不溶于水和盐酸的杂质),在B 中加入品红溶液，在C 中加入30mL 0.1mol/L 的酸性4KMnO 溶液．
(3)通入空气并加热，发现固体逐渐转变为红棕色．
(4)待固体完全转化后，取C 中的4KMnO 溶液3mL ，用0.1mol/L 的碘化钾()10%溶液进行滴定。

记录数据如下：
实验二：测定铁的质量：
取实验Ⅰ中A 的硬质玻璃管中的残留固体加入稀盐酸中，充分搅拌后过滤，在滤液中加入足量的NaOH 溶液，过滤后取滤渣，经灼烧得0.32g 固体．试回答下列问题：
(1)检查“实验一”中装置A 的气密性的方法是_________
(2)滴定终点的判断方法是_________
(3)装置B 中品红溶液的作用是_______.有同学提出，撤去B 装置，对实验没有影响，你的看法是______(选填“合理”或“不合理”)，理由是_________
(4)用KI 溶液滴定4KMnO 溶液时发生反应的离子方程式为_________
(5)请计算这种铁硫簇结构的化学式_________
(6)下列操作，可能引起x y :偏大的是_________
a.滴定剩余4KMnO 溶液时，KI 溶液滴到锥形瓶外边一滴
b.配制KI 溶液时，定容时俯视刻度线
c.用碘化钾溶液滴定剩余4KMnO 溶液时，滴定前有气泡，滴定后无气泡
d.实验二中，对滤渣灼烧不充分
【答案】b 接()efdc g (g 写不写都对) 在导管b 接上长导管，把末端插入水槽中，关闭活塞，用酒精灯微热硬质试管A ，导管长导管口有气泡产生，撤去酒精灯，导管形成一段水柱，说明装置气密性良好 加入最后一滴KI 溶液，溶液紫色褪去，且半分钟不恢复为紫色 检验二氧化硫是否被酸性高锰酸钾完全吸收 合理 若B 中高锰酸钾溶液的紫色不褪
去，说明二氧化硫被吸收完全 24222MnO 16H 10I 2Mn 5I 8H O -+-+++===++
45Fe S acd
【解析】
【分析】
铁硫簇的样品在装置中与O 2反应，得到SO 2，测点SO 2的含量，用酸性高锰酸钾吸收，再用品红溶液检查SO 2是否吸收完全，再接尾气吸收。

【详解】
实验一：(1)用高锰酸钾吸收二氧化硫，用品红证明二氧化硫吸收完全，最后用氢氧化钠吸收尾气，接口顺序：b 接()efdc g (g 写不写都对)，故答案为：b 接()efdc g (g 写不写都对)；
实验二：(1)先形成一密闭体系，利用加热膨胀法检查装置气密性，故答案为：在导管b 接上长导管，把末端插入水槽中，关闭活塞，用酒精灯微热硬质试管A ，导管长导管口有气泡产生，撤去酒精灯，导管形成一段水柱，说明装置气密性良好；
(2)碘化钾使高锰酸钾溶液褪色，故答案为：加入最后一滴KI 溶液，溶液紫色褪去，且半分钟不恢复为紫色；
(3)品红是检验二氧化硫是否被酸性高锰酸钾完全吸收；也可省去品红装置，因可以根据高锰酸钾颜色变化来确定是否完全吸收，若B 中高锰酸钾溶液的紫色不褪去，说明二氧化硫被吸收完全，故答案为：检验二氧化硫是否被酸性高锰酸钾完全吸收；合理；若B 中高锰酸钾溶液的紫色不褪去，说明二氧化硫被吸收完全；
(4)高锰酸酸根被还原为锰离子，碘离子被氧化为碘单质，故答案为：
24222MnO 16H 10I 2Mn
5I 8H O -+-+++=++； (5)第一次滴定，草酸溶液的体积与第2、3次相差太大，应舍去，取第2、3次的平均值计算标准溶液的体积为5.00mL ，根据化学方程式：
2422 2MnO 16H 10I 2Mn
5I 8H O -+-+++===++知剩余的高锰酸钾是345.00100.1510mol --⨯⨯÷=，加入了30mL ，只取了3mL ，所以共剩余高锰酸钾310mol -；所以参加反应的高锰酸钾是3330.00100.1100.002mol --⨯⨯-=；再根据关系式422MnO 5SO -
～计算生成二氧化硫()2n SO 0.005mol =，取实验Ⅰ中A 的硬质玻璃管中的残留固体加入稀盐酸中，充分搅拌后过滤，在滤液中加入足量的NaOH 溶液，过滤后取滤渣，经灼烧得0.32g 固体，固体是23Fe O ，计算()n Fe 0.3216020.004=÷⨯=，利用铁元素和硫元素守恒知()n Fe ：()n S 4=：5，确定x y Fe S 的化学式为：45,Fe S ，故答案为：45Fe S ；
(6)a.滴定剩余4KMnO 溶液时，KI 溶液滴到锥形瓶外边一滴则标准液偏多，计算时导致硫元素偏少，比值偏大；
b.配制KI 溶液时，定容时俯视刻度线，会使浓度偏大，导致剩余高锰酸钾偏小，硫偏多，比值偏小；
c.用碘化钾溶液滴定剩余4KMnO 溶液时，滴定前有气泡，滴定后无气泡导致标准液体用量偏大，剩余的高锰酸钾偏多，计算的硫元素偏少，比值偏大；
d.实验二中，对滤渣灼烧不充分会计算的铁元素偏多，比值偏大；
acd 正确，故答案为：acd 。

3．研究不同 pH 时 CuSO 4 溶液对 H 2O 2 分解的催化作用。

资料：a ．Cu 2O 为红色固体，难溶于水，能溶于硫酸，生成 Cu 和Cu 2+。

b ．CuO 2 为棕褐色固体，难溶于水，能溶于硫酸，生成 Cu 2+和 H 2O 2。

c ．H 2O 2 有弱酸性：H 2O 2
H + +HO 2-，HO 2- H + +O 22-。

编
号 实验 现象
Ⅰ
向1mL pH＝2的1mol·L−1CuSO4溶液中加入
0.5mL30% H2O2溶液
出现少量气泡
Ⅱ
向1mL pH＝3的1mol·L−1CuSO4溶液中加入
0.5mL30% H2O2溶液立即产生少量棕黄色沉淀，出现较明显气泡
Ⅲ
向1mL pH＝5的1mol·L−1CuSO4溶液中加入
0.5mL30% H2O2溶液立即产生大量棕褐色沉淀，产生大量气泡
（1）经检验生成的气体均为O2，Ⅰ中CuSO4催化分解H2O2的化学方程式是__。

（2）对Ⅲ中棕褐色沉淀的成分提出2种假设：ⅰ.CuO2，ⅱ.Cu2O和CuO2的混合物。

为检验上述假设，进行实验Ⅳ：过滤Ⅲ中的沉淀，洗涤，加入过量硫酸，沉淀完全溶解，溶液呈蓝色，并产生少量气泡。

①若Ⅲ中生成的沉淀为CuO2，其反应的离子方程式是__。

②依据Ⅳ中沉淀完全溶解，甲同学认为假设ⅱ不成立，乙同学不同意甲同学的观点，理由是__。

③为探究沉淀中是否存在Cu2O，设计如下实验：
将Ⅲ中沉淀洗涤、干燥后，取a g固体溶于过量稀硫酸，充分加热。

冷却后调节溶液pH，以PAN为指示剂，向溶液中滴加c mol·L−1EDTA溶液至滴定终点，消耗EDTA溶液V mL。

V=__，可知沉淀中不含Cu2O，假设ⅰ成立。

（已知：Cu2++EDTA= EDTA-Cu2+，M(CuO2)＝96g·mol−1，M(Cu2O)＝144g·mol−1）
（3）结合方程式，运用化学反应原理解释Ⅲ中生成的沉淀多于Ⅱ中的原因__。

（4）研究Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中不同pH时H2O2分解速率不同的原因。

实验Ⅴ：在试管中分别取1mL pH＝2、3、5的1mol·L−1Na2SO4溶液，向其中各加入0.5mL30% H2O2溶液，三支试管中均无明显现象。

实验Ⅵ：__（填实验操作和现象），说明CuO2能够催化H2O2分解。

（5）综合上述实验，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中不同pH时H2O2的分解速率不同的原因是__。

【答案】2H2O2O2↑+2H2O H2O2+Cu2+＝CuO2↓+2H+ CuO2与H+反应产生的H2O2具有强氧化性，在酸性条件下可能会氧化Cu2O或Cu，无法观察到红色沉淀Cu 1000a
96c
溶液中存在H2O2H+ +HO2－，HO2－H+ +O22－，溶液pH增大，两个平衡均正向移动，O22－浓度增大，使得CuO2沉淀量增大将Ⅲ中沉淀过滤，洗涤，干燥，称取少量于试管中，加入30％H2O2溶液，立即产生大量气泡，反应结束后，测得干燥后固体的质量不变 CuO2的催化能力强于Cu2+；随pH增大，Cu2+与H2O2反应生成CuO2增多
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由题意可知，在硫酸铜做催化剂作用下，双氧水分解生成水和氧气，反应的化学方程式为2H2O2O2↑+2H2O，故答案为：2H2O2O2↑+2H2O；
（2）①若Ⅲ中生成的沉淀为CuO 2，说明双氧水与铜离子反应生成过氧化铜和水，反应的离子方程式为H 2O 2+Cu 2+=CuO 2↓+2H +，故答案为：H 2O 2+Cu 2+=CuO 2↓+2H +
；
②由题意可知，过氧化铜能与溶液中氢离子反应生成双氧水，双氧水具有强氧化性，在酸性条件下可能会氧化氧化亚铜或铜，无法观察到红色沉淀，说明假设ⅱ可能成立，乙同学
的观点正确，故答案为：CuO 2与H +反应产生的H 2O 2具有强氧化性，在酸性条件下可能会氧化Cu 2O 或Cu ，无法观察到红色沉淀Cu ；
③a g 过氧化铜的物质的量为ag 96g/mol ，由方程式可得如下关系：CuO 2—Cu 2+—EDTA ，则有ag
96g/mol = c mol /L ×V ×10—3L ，解得V =1000a 96c ml ，故答案为：1000a 96c ； （3）由题意可知，双氧水溶液中存在如下电离平衡H 2O 2
H + +HO 2－、HO 2－H + +O 22－，溶液pH 增大，氢离子浓度减小，两个平衡均正向移动，过氧根浓度增大，使得过氧化
铜沉淀量增大，故答案为：溶液中存在H 2O 2
H + +HO 2－，HO 2－H + +O 22－，溶液pH 增大，两个平衡均正向移动，O 22－浓度增大，使得CuO 2沉淀量增大；
（4）若过氧化铜能够催化过氧化氢分解，过氧化氢分解速率加快，催化剂过氧化铜的组成和质量不会发生变化，则实验操作和现象为将Ⅲ中沉淀过滤，洗涤，干燥，称取少量于试管中，加入30％H 2O 2溶液，立即产生大量气泡，反应结束后，测得干燥后固体的质量不变，故答案为：将Ⅲ中沉淀过滤，洗涤，干燥，称取少量于试管中，加入30％H 2O 2溶液，立即产生大量气泡，反应结束后，测得干燥后固体的质量不变；
（5）由以上实验可知，当溶液pH 增大时，双氧水溶液中过氧根浓度增大，使得过氧化铜沉淀量增大，过氧化铜的催化能力强于铜离子，使双氧水的分解速率增大，故答案为：CuO 2的催化能力强于Cu 2+；随pH 增大，Cu 2+与
H 2O 2反应生成CuO 2增多。

【点睛】
当溶液pH 增大时，双氧水溶液中过氧根浓度增大，使得过氧化铜沉淀量增大，过氧化铜的催化能力强于铜离子，使双氧水的分解速率增大是解答关键，也是实验设计的关键。

4．实验室以工业废渣（主要含CaSO 4·
2H 2O ，还含少量SiO 2、Al 2O 3、Fe 2O 3）为原料制取轻质CaCO 3和(NH 4)2SO 4晶体，其实验流程如下：
（1）室温下，反应CaSO 4(s)+23CO -(aq)CaCO 3(s)+24SO -
(aq)达到平衡，则溶液中()
()2423SO CO c c --
=________[K sp (CaSO 4)=4.8×10−5，K sp (CaCO 3)=3×10−9]。

（2）将氨水和NH 4HCO 3溶液混合，可制得(NH 4)2CO 3溶液，其离子方程式为________；浸取废渣时，向(NH 4)2CO 3溶液中加入适量浓氨水的目的是________。

（3）废渣浸取在如图所示的装置中进行。

控制反应温度在60~70 ℃，搅拌，反应3小时。

温度过高将会导致CaSO 4的转化率下降，其原因是________；保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变，实验中提高CaSO 4转化率的操作有________。

（4）滤渣水洗后，经多步处理得到制备轻质CaCO 3所需的CaCl 2溶液。

设计以水洗后的滤渣为原料，制取CaCl 2溶液的实验方案：______[已知pH=5时Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀完全；pH=8.5时Al(OH)3开始溶解。

实验中必须使用的试剂：盐酸和Ca(OH)2]。

【答案】1.6×104 3HCO -+NH 3·H 2O
+4NH +23CO -+H 2O(或3HCO -+NH 3·H 2O +
4NH +23CO -+H 2O) 增加溶液中23CO -的浓度，促进CaSO 4的转化
温度过高，(NH 4)2CO 3分解 加快搅拌速率 在搅拌下向足量稀盐酸中分批加入滤渣，待观察不到气泡产生后，过滤，向滤液中分批加入少量Ca(OH)2，用pH 试纸测量溶液pH ，当pH 介于5~8.5时，过滤
【解析】
【分析】
（1）反应CaSO 4（s ）+CO 32-（aq ）CaCO 3（s ）+SO 42-（aq ）的平衡常数表达式为
2423c SO c CO --（）（）
，结合CaSO 4和CaCO 3的K sp 计算； （2）氨水与NH 4HCO 3反应生成（NH 4）2CO 3；加入氨水抑制（NH 4）2CO 3的水解； （3）温度过高，（NH 4）2CO 3分解，使CaSO 4转化率下降；保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变，提高CaSO 4转化率即提高反应速率，结合反应的特点从影响反应速率的因素分析；
（4）根据工业废渣中的成分知，浸取、过滤后所得滤渣中含CaCO 3、SiO 2、Al 2O 3和Fe 2O 3；若以水洗后的滤渣为原料制取CaCl 2溶液，根据题给试剂，首先要加入足量盐酸将CaCO 3完全转化为CaCl 2，同时Al 2O 3、Fe 2O 3转化成AlCl 3、FeCl 3，过滤除去SiO 2，结合题给已知，再利用Ca （OH ）2调节pH 除去Al 3+和Fe 3+。

【详解】
（1）反应CaSO 4（s ）+CO 32-（aq ）CaCO 3（s ）+SO 42-（aq ）达到平衡时，溶液中
2423c SO c CO --（）（）=224223c Ca ?SO c Ca ?CO +-+-（）（）（）（）=sp 4sp 3K CaSO K CaCO?（）（）=594.810310
--⨯⨯=1.6×104。

答案：1.6×104 （2）NH 4HCO 3属于酸式盐，与氨水反应生成（NH 4）2CO 3，反应的化学方程式为NH 4HCO 3+NH 3·H 2O=（NH 4）2CO 3+H 2O[或NH 4HCO 3+NH 3·H 2O
（NH 4）2CO 3+H 2O]，离子方程式为HCO 3-+NH 3·
H 2O=NH 4++CO 32-+H 2O （或HCO 3-+NH 3·H 2O NH 4++CO 32-+H 2O ）；浸取废渣时，加入的（NH 4）2CO 3属于弱酸弱碱盐，溶液中存在水解平衡：CO 32-+NH 4++H 2O HCO 3-+NH 3·H 2O ，加入适量浓氨水，水解平衡逆向移动，溶液中CO 32-的浓
度增大，反应CaSO 4（s ）+CO 32-（aq ）CaCO 3（s ）+SO 42-（aq ）正向移动，促进CaSO 4
的转化。

答案：HCO 3-+NH 3·
H 2O=NH 4++CO 32-+H 2O （或HCO 3-+NH 3·H 2O NH 4++CO 32-+H 2O ） 增加溶液中CO 32-的浓度，促进CaSO 4的转化
（3）由于铵盐具有不稳定性，受热易分解，所以温度过高，（NH 4）2CO 3分解，从而使CaSO 4转化率下降；由于浸取过程中的反应属于固体与溶液的反应（或发生沉淀的转化），保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变，提高CaSO 4转化率即提高反应速率，结合外界条件对化学反应速率的影响，实验过程中提高CaSO 4转化率的操作为加快搅拌速率（即增大接触面积，加快反应速率，提高浸取率）。

答案：温度过高，（NH 4）2CO 3分解 加快搅拌速率
（4）工业废渣主要含CaSO 4·
2H 2O ，还含有少量SiO 2、Al 2O 3和Fe 2O 3，加入（NH 4）2CO 3溶液浸取，其中CaSO 4与（NH 4）2CO 3反应生成CaCO 3和（NH 4）2SO 4，SiO 2、Al 2O 3和Fe 2O 3都不反应，过滤后所得滤渣中含CaCO 3、SiO 2、Al 2O 3和Fe 2O 3；若以水洗后的滤渣为原料制取CaCl 2溶液，根据题给试剂，首先要加入足量盐酸将CaCO 3完全转化为CaCl 2，发生的反应为CaCO 3+2HCl=CaCl 2+H 2O+CO 2↑，与此同时发生反应Al 2O 3+6HCl=2AlCl 3+3H 2O 、Fe 2O 3+6HCl=2FeCl 3+3H 2O ，SiO 2不反应，经过滤除去SiO 2；得到的滤液中含CaCl 2、AlCl 3、FeCl 3，根据“pH=5时Fe （OH ）3和Al （OH ）3沉淀完全，pH=8.5时Al （OH ）3开始溶解”，为了将滤液中Al 3+、Fe 3+完全除去，应加入Ca （OH ）2调节溶液的pH 介于5~8.5[加入Ca （OH ）2的过程中要边加边测定溶液的pH]，然后过滤即可制得CaCl 2溶液。

答案：在搅拌下向足量稀盐酸中分批加入滤渣，待观察不到气泡产生后，过滤，向滤液中分批加入少量Ca （OH ）2，用pH 试纸测得溶液pH ，当pH 介于5~8.5时，过滤
【点睛】
本题以工业废渣为原料制取轻质CaCO 3和（NH 4）2SO 4晶体的实验流程为载体，考查溶度积的计算、影响盐类水解的因素、实验条件的控制、制备实验方案的设计和对信息的处理能力等。

难点是第（4）问实验方案的设计，设计实验方案时首先要弄清水洗后滤渣中的成分，然后结合题给试剂和已知进行分析，作答时要答出关键点，如pH 介于5~8.5等。

5．某化学兴趣小组欲测定KClO 3，溶液与3NaHSO 溶液反应的化学反应速率．所用试剂为10mL0.1mol/LKClO 3，溶液和310mL0.3mol /LNaHSO 溶液，所得数据如图所示。

已知：
2334ClO 3HSO Cl 3SO 3H ----++=++。

（1）根据实验数据可知，该反应在0～4min 内的平均反应速率
()Cl v -=________()mol /L min ⋅。

（2）某同学仔细分析实验数据后发现，在反应过程中，该反应的化学反应速率先增大后减小．某小组同学针对这一现象进一步探究影响该化学反应速率的因素，具体方法如表示。

①补全方案Ⅰ中的实验操作：________。

②方案Ⅱ中的假设为________。

③除Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中的假设外，还可以提出的假设是________。

④某同学从控制变量的角度思考，认为方案Ⅲ中实验操作设计不严谨，请进行改进：________。

⑤反应后期，化学反应速率变慢的原因是________。

【答案】0.0025 插入温度计 生成的Cl -加快了化学反应速率 生成的24SO -加快了化学反应速率 将1mL 水改为1mL0.2mol/L 的NaCl 溶液 反应物浓度降低
【解析】
【分析】
【详解】
（1）根据实验数据可知，该反应在0～4min 内生成氯离子的浓度是0.010mol/L ，所以平均反应速率()()Cl 0.010mol /L 4min 0.0025mol /L min c -
=÷=⋅； （2）①由于是假设该反应放热，使溶液温度升高，反应速率加快，因此需要测量反应过程中溶液温度的变化；
②方案I 、Ⅱ相比较，Ⅱ中加入了少量氯化钠，所以方案Ⅱ中的假设为生成的Cl -加快了化学反应速率；
③由于反应中还有硫酸根离子生成，则除I 、Ⅱ、Ⅲ中的假设外，还可以提出的假设是生成的硫酸根离子加快了化学反应速率；
④为防止氯离子对实验的干扰，则改进措施是将1mL 水改为1mL0.2mol/L 的NaCl 溶液；
⑤反应后期反应物浓度减小，因此化学反应速率变慢。

【点睛】
对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题。

每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。

它是科学探究中的重要思想方法，广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中。

6．某同学在实验室进行铁盐与亚铁盐相互转化的实验：
实验Ⅰ：将3Fe +转化为2Fe (+如图)
(1)Fe 3+与Cu 粉发生反应的离子方程式为______．
(2)探究白色沉淀产生的原因，请填写实验方案：查阅资料：
.SCN -ⅰ的化学性质与I -相似，2.2Cu 4I 2CuI (+-+=↓ⅱ
白色2)I + 实验方案 现象
结论 步骤1：取4mL ______ mol /L 4CuSO 溶液，向其中滴加3滴0.1mol /L KSCN 溶液 产生白
色沉淀
4CuSO 与KSCN 反应产生了白色沉淀
步骤2：取 ______ 无明显
现象 2Cu +与SCN -反应的离子方程式为______．
实验Ⅱ：将2Fe +转化为3Fe +
实验方案
现象 向3mL 0.1mol /L 4FeSO 溶液中加入
1mL 8mol /L 稀硝酸 溶液变为棕色，放置一段时间后，棕色消失，溶液变为黄色
探究上述现象出现的原因：查阅资料：22Fe NO Fe(NO)(+++ƒ棕色)
(3)用离子方程式解释NO 产生的原因______．
(4)从化学反应速率与限度的角度对体系中存在的反应进行分析：
反应Ⅰ：2Fe +与3HNO 反应； 反应Ⅱ：2Fe +与NO 反应
①依据实验现象，甲认为反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ______(填“快”或“慢”)．
②乙认为反应Ⅰ是一个不可逆反应，并通过实验证明其猜测正确，乙设计的实验方案是______．
③请用化学平衡移动原理解释溶液由棕色变为黄色的原因______．
【答案】3222Fe Cu 2Fe Cu ++++=+ 0.1 取44mL0.1mol /LFeSO 溶液，向其中滴加3滴0.1mol /LKSCN 溶液 ()222Cu 4SCN 2Cu SCN (SCN)+-+=↓+
23323Fe 4H NO 3Fe NO 2H O ++-+++=+↑+ 慢 取反应后的黄色溶液于试管中，向其
中加入几滴(]
36K [Fe CN)溶液或者4KMnO ，溶液无明显变化，说明反应I 是不可逆反应
2Fe +被硝酸氧化为3Fe +，导致溶液中2Fe +浓度降低，导致平衡22Fe NO Fe(NO)+++ƒ逆向移动，最终2Fe(NO)+
完全转化为3Fe +，溶液由棕色变为黄色
【解析】
【分析】
（1）Fe 3+与Cu 粉发生反应生成铜离子与亚铁离子；
（2）图1中得到溶液中Fe 2+为0.2mol/L ，Cu 2+为0.1mol/L ，分别取相同浓度的硫酸铜溶液、硫酸亚铁溶液，滴入KSCN 溶液进行对照实验；由题目信息ii 可知，Cu 2+与SCN -反应生成CuSCN 沉淀，同时生成(SCN)2；
（3）亚铁离子具有还原性，酸性条件下硝酸根具有强氧化性，反应生成铁离子、NO 与水；
（4）①反应速率快的反应现象最先表现；
②反应中硝酸过量，若存在平衡，溶液中含有Fe 2+，否则没有Fe 2+，可以用K 3[Fe(CN)6]溶液检验；
③Fe 2+被硝酸氧化为Fe 3+，导致溶液中Fe 2+浓度降低，导致平衡发生移动，最终Fe(NO)2+完全转化为Fe 3+。

【详解】
（1）Fe 3+与Cu 粉发生反应生成铜离子与亚铁离子，反应离子方程式为：3222Fe Cu 2Fe Cu ++++=+，
故答案为：3222Fe Cu 2Fe Cu ++++=+；
（2）由反应3222Fe Cu 2Fe Cu ++++=+，可知图1中得到溶液中2Fe +为0.2mol /L ，2Cu +为0.1mol /L ，分别取相同浓度的硫酸铜溶液、硫酸亚铁溶液，滴入KSCN 溶液进行对照实验，故实验方案为：
步骤1：取44mL0.1mol /LCuSO 溶液，向其中滴加3滴0.1mol /LKSCN 溶液， 步骤2：取44mL0.1mol /LFeSO 溶液，向其中滴加3滴0.1mol /LKSCN 溶液， 由题目信息ii 可知，2Cu +与SCN -反应生成CuSCN 沉淀，同时生成2(SCN)，反应离子方程式为：222Cu 4SCN 2CuSCN (SCN)+-+=↓+，
故答案为：0.1；取44mL0.1mol /LFeSO 溶液，向其中滴加3滴0.1mol /LKSCN 溶液；222Cu 4SCN 2CuSCN (SCN)+-+=↓+；
（3）亚铁离子具有还原性，酸性条件下硝酸根具有强氧化性，反应生成铁离子、NO 与水，反应离子方程为：23323Fe
4H NO 3Fe NO 2H O ++-+++=+↑+， 故答案为：23323Fe 4H NO 3Fe NO 2H O ++-+++=+↑+；
（4）①溶液先变为棕色，放置一段时间后，棕色消失，溶液变为黄色，反应速率快的反应现象最先表现，反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ的慢，
故答案为：慢；
②反应中硝酸过量，若存在平衡，溶液中含有2Fe +，否则没有2Fe +，具体的实验方案是：取反应后的黄色溶液于试管中，向其中加入几滴(]36K [Fe CN)溶液，溶液无明显变化，说明反应I 是不可逆反应，
故答案为：取反应后的黄色溶液于试管中，向其中加入几滴(]
36K [Fe CN)溶液，溶液无明显变化，说明反应I 是不可逆反应；
③Fe 2+被硝酸氧化为3Fe +，导致溶液中2Fe +浓度降低，导致平衡22Fe NO Fe(NO)+++ƒ逆向移动，最终2Fe(NO)+完全转化为3Fe +，溶液由棕色变为黄色，
故答案为：2Fe +被硝酸氧化为3Fe +，导致溶液中2Fe +浓度降低，导致平衡
22Fe NO Fe(NO)+++ƒ逆向移动，最终2Fe(NO)+完全转化为3Fe +，溶液由棕色变为黄色。

7．某小组同学利用如图所示装置进行铁的电化学腐蚀原理的探究实验： 装置 分别进行的操作
现象
i ．连好装置一段时间后，向烧杯中滴
加酚酞
ii ．连好装置一段时间后，向烧杯中滴
加K 3[Fe(CN)6]溶液 铁片表面产生蓝色沉淀
(1)小组同学认为以上两种检验方法，均能证明铁发生了吸氧腐蚀。

①实验i 中的现象是___。

②用电极反应式解释实验i 中的现象：___。

(2)查阅资料：K 3[Fe(CN)6]具有氧化性。

①据此有同学认为仅通过ii 中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀，理由是___。

②进行下列实验，在实验几分钟后的记录如下：
实验滴管试管现象
0.5mol·L-
1K3[Fe(CN)6]溶液iii．蒸馏水无明显变化
iv．1.0mol·L-1NaCl溶液
铁片表面产生大量蓝
色沉淀
v．0.5mol·L-1Na2SO4溶液无明显变化
以上实验表明：在有Cl-存在条件下，K3[Fe(CN)6]溶液可以与铁片发生反应。

为探究Cl-的存在对反应的影响，小组同学将铁片酸洗(用稀硫酸浸泡后洗净)后再进行实验iii，发现铁片表面产生蓝色沉淀。

此补充实验表明Cl-的作用是___。

(3)有同学认为上述实验仍不够严谨。

为进一步探究K3[Fe(CN)6]的氧化性对实验ii结果的影响，又利用（2）中装置继续实验。

其中能证实以上影响确实存在的是__(填字母序号)。

实验试剂现象
A酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]溶液(已除O2)产生蓝色沉淀
B酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(未除O2)产生蓝色沉淀
C铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(已除O2)产生蓝色沉淀
D铁片、K3[Fe(CN)6]和盐酸混合溶液(已除O2)产生蓝色沉淀
(4)综合以上实验分析，利用实验ii中试剂能证实铁发生了电化学腐蚀的实验方案是：连好装置一段时间后，___(回答相关操作、现象)，则说明负极附近溶液中产生了Fe2＋，即发生了电化学腐蚀。

【答案】碳棒附近溶液变红 O2＋4e-＋2H2O=4OH- K3[Fe(CN)6]可能氧化Fe生成Fe2＋，会干扰由于电化学腐蚀负极生成Fe2＋的检验 Cl-破坏了铁片表面的氧化膜 AC 取铁片(负极)附近溶液于试管中，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，若出现蓝色沉淀
【解析】
【分析】
(1)①实验i中，发生吸氧腐蚀，在碳棒附近溶液中生成OH-，使酚酞变色。

②在碳棒上，发生O2得电子生成OH-的电极反应。

(2)①据此有同学认为仅通过ii中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀，理由是既然
K3[Fe(CN)6]具有氧化性，就可直接与Fe作用。

②用稀硫酸酸洗后，铁片表面的氧化膜去除，再进行实验iii，铁片表面产生蓝色沉淀，则
Cl-的作用与硫酸相同。

(3)A. 酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]溶液(已除O2)反应产生蓝色沉淀，表明K3[Fe(CN)6]能与铁作用生成Fe2+；
B.酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(未除O2) 反应产生蓝色沉淀，可能是
K3[Fe(CN)6]与铁作用生成Fe2+，也可能是铁片发生了吸氧腐蚀；
C. 铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(已除O2)反应产生蓝色沉淀，只能是Cl-破坏氧化膜，然后K3[Fe(CN)6]与铁作用生成Fe2+；
D. 铁片、K3[Fe(CN)6]和盐酸混合溶液(已除O2) 反应产生蓝色沉淀，可能是铁片与盐酸直接反应生成Fe2+，也可能是K3[Fe(CN)6]与铁作用生成Fe2+。

(4)为证实铁发生了电化学腐蚀，可连好装置一段时间后，不让K3[Fe(CN)6]与Fe接触，而是取Fe电极附近的溶液，进行Fe2+的检验。

【详解】
(1)①实验i中，发生吸氧腐蚀，碳棒为正极，发生O2得电子生成OH-的反应，从而使碳棒附近溶液变红。

答案为：碳棒附近溶液变红；
②在碳棒上，O2得电子生成OH-，电极反应式为O2＋4e-＋2H2O=4OH-。

答案为：O2＋4e-＋2H2O=4OH-；
(2)①有同学认为仅通过ii中现象不能证明铁发生了电化学腐蚀，理由是既然K3[Fe(CN)6]具有氧化性，就有可能发生K3[Fe(CN)6]与Fe的直接作用。

答案为：K3[Fe(CN)6]可能氧化Fe生成Fe2＋，会干扰由于电化学腐蚀负极生成Fe2＋的检验；
②用稀硫酸酸洗后，铁片表面的氧化膜被破坏，再进行实验iii，铁片表面产生蓝色沉淀，则Cl-的作用与硫酸相同，也是破坏铁表面的氧化膜。

答案为：Cl-破坏了铁片表面的氧化膜；
(3)A. 已除O2的铁片不能发生吸氧腐蚀，只能发生铁片、K3[Fe(CN)6]溶液的反应，从而表明K3[Fe(CN)6]能与铁作用生成Fe2+，A符合题意；
B.酸洗后的铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(未除O2)，同时满足两个反应发生的条件，既可能是K3[Fe(CN)6]与铁作用生成Fe2+，也可能是铁片发生了吸氧腐蚀，B不合题意；
C. 铁片、K3[Fe(CN)6]和NaCl混合溶液(已除O2)，不能发生吸氧腐蚀，只能是Cl-破坏氧化膜，然后K3[Fe(CN)6]与铁作用生成Fe2+，C符合题意；
D. 铁片、K3[Fe(CN)6]和盐酸混合溶液(已除O2) 反应产生蓝色沉淀，可能是铁片与盐酸直接反应生成Fe2+，也可能是K3[Fe(CN)6]与铁作用生成Fe2+，D不合题意。

答案为：AC；(4)为证实铁发生了电化学腐蚀，可连好装置一段时间后，取Fe电极附近的溶液，放在另一仪器中，加入K3[Fe(CN)6]溶液，进行Fe2+的检验。

答案为：取铁片(负极)附近溶液于试管中，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，若出现蓝色沉淀。

【点睛】
在进行反应分析时，我们需明确Cl-的作用，它仅能破坏铁表面的氧化膜，而不是充当铁与K3[Fe(CN)6]反应的催化剂，从硫酸酸洗铁片，命题人就给我们做了暗示。

8．利用间接酸碱滴定法可测定Ba2＋的含量，实验分两步进行。

已知：2CrO＋2H＋===Cr2O＋H2O Ba2＋＋CrO===BaCrO4↓。