探究性实验综合训练2020年高三化学一轮复习

2020年高三化学一轮复习——探究性实验综合训练（有答案）
1、（2020年北京高考题）探究Na2SO3固体的热分解产物。

资料：①4Na2SO3Na2S＋3Na2SO4。

②Na2S能与S反应生成Na2S x，Na2S x与酸反应生成S和H2S。

③BaS易溶于水。

隔绝空气条件下，加热无水Na2SO3固体得到黄色固体A，过程中未检测到气体生成。

黄色固体A加水得到浊液，放置得无色溶液B。

(1)检验分解产物Na2S
取少量溶液B，向其中滴加CuSO4溶液，产生黑色沉淀，证实有S2－。

反应的离子方程式是________________________________________________________________________。

(2)检验分解产物Na2SO4
取少量溶液B，滴加BaCl2溶液，产生白色沉淀，加入盐酸，沉淀增多(经检验该沉淀含S)，同时产生有臭鸡蛋气味的气体(H2S)，由于沉淀增多对检验造成干扰，另取少量溶液B，加入足量盐酸，离心沉降(固液分离)后，________(填操作和现象)，可证实分解产物中含有SO42−。

(3)探究(2)中S的来源
来源1：固体A中有未分解的Na2SO3，在酸性条件下与Na2S反应生成S。

来源2：溶液B中有Na2S x，加酸反应生成S。

针对来源1进行如图实验：
①实验可证实来源1不成立。

实验证据是__________________________________________。

②不能用盐酸代替硫酸的原因是__________________________________________________。

③写出来源2产生S的反应的离子方程式：__________________________________________。

(4)实验证明Na2SO3固体热分解有Na2S、Na2SO4和S产生。

运用氧化还原反应规律分析产物中S产生的合理性：___________________________________________________________。

答案(1)S2－＋Cu2＋===CuS↓(2)滴加BaCl2溶液，产生白色沉淀(3)向溶液2中加入KMnO4溶液，溶液没有褪色(4)盐酸中Cl元素为－1价，是Cl元素的最低价，具有还原性，会与KMnO4溶液发生氧化还原反应，使KMnO4溶液褪色，干扰实验现象和实验结论(5)S x2−＋2H＋===H2S↑＋(x－1)S↓(6)根据反应4Na2SO3Na2S＋3Na2SO4可知，Na2SO3发生歧化反应，其中的S元素化合价即可升高也可降低，能从＋4价降为－2价，也可以降到0价生成硫单质
2、.已知铁离子，氯气、溴均为常见的氧化剂，某化学兴趣小组设计了如下实验探究其强弱：
（1）①装置A中发生反应的离子方程式是___________________________________。

②整套实验装置存在一处明显的不足，请指出___________________________________。

（2）用改正后的装置进行实验，实验过程如下：
（3）因忙于观察和记录，没有及时停止反应，D、E中均发生了新的变化。

D装置中：红色慢慢褪去。

E装置中：CCl4层颜色逐渐加深，直至变成红色。

为探究上述实验现象的本质，小组同学查得资料如下：
ⅰ．Fe3+ +3SCN-Fe(SCN)3是一个可逆反应。

ⅱ．(SCN)2性质与卤素单质类似。

氧化性：Cl2 ＞(SCN)2。

①请用平衡移动原理（结合上述资料）解释Cl2过量时D中溶液红色褪去的原因____________
_____________________________________________。

现设计简单实验证明上述解释：取少量褪色后的溶液，滴加________溶液，若溶液颜色______________。

则上述解释是合理的。

小组同学另查得资料如下：
①欲探究E中颜色变化的原因，设计实验如下：
用分液漏斗分离出E的下层溶液，蒸馏、收集红色物质，取少量，加入AgNO3溶液，结果观察到仅有白色沉淀产生。

请结合上述资料用两步离子方程式解释仅产生白色沉淀原因__________________________、__________________________。

【答案】(1). MnO2+4H++2Cl-Δ
Mn2++Cl2↑+2H2O (2). 缺少尾气处理装置(3). 关闭活塞a，点燃酒
精灯(4). CCl4层由无色变为橙色(5). 过量氯气和SCN–反应2SCN-+Cl2=2Cl-+(SCN)2，使SCN-浓度减小，则Fe3++3SCN-⇌Fe(SCN)3 平衡逆向移动而褪色(6). KSCN溶液（或FeCl3溶液）(7). 变红色（不变红）(8). BrCl + H2O=HBrO + H++Cl-(9). Ag++Cl-=AgCl↓
3、（2020年北京西城4月）研究不同pH时CuSO4溶液对H2O2分解的催化作用。

资料：a．Cu2O为红色固体，难溶于水，能溶于硫酸，生成Cu和Cu2+。

b．CuO2为棕褐色固体，难溶于水，能溶于硫酸，生成Cu2+和H2O2。

c．H2O2有弱酸性：H2O+ +HO2－，HO2+ +O22－。

（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 − 1 EDTA 溶液至滴定终点，消耗EDTA 溶液V mL 。

V=______，可知沉淀中不含Cu 2O ，假设ⅰ成立。

（已知：Cu 2++EDTA== EDTA-Cu 2+，M (CuO 2)＝96 g·mol − 1，M (Cu 2O)＝144 g·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H 2O 2分解速率不同的原因。

实验Ⅴ：在试管中分别取1 mL pH ＝2、3、5的1 mol·L − 1 Na 2SO 4溶液，向其中各加入0.5 mL 30%
H 2O 2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CuO 2能够催化H 2O 2分解。

（5）综合上述实验，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中不同pH 时H 2O 2的分解速率不同的原因是______。

答案（1）2H 2O 2 ====== O 2↑+2H 2O （2）①H 2O 2+Cu 2+ == CuO 2↓+2H +
②CuO 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
③
（3）溶液中存在H 2O
+ +HO 2－，HO 2+ +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）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）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
4、.某小组电解K 2Cr 2O 7溶液，研究过程如下：
实验一 电压不同时，用石墨电极电解硫酸酸化的pH ＝2.5的饱和K 2Cr 2O 7 溶液，实验现象如下： (1)阳极产生的气体是______________________。

(2)电压为2.0 V 时，阴极区检出Cr 3+，结合实验现象判断在阴极放电的主要离子是_______。

(3)电压高于5.0 V 时，被电解的主要物质是______________。

实验二 探究其他因素对电解K 2Cr 2O 7溶液的影响。

用相同强度的稳恒电流（单位时间内转移的电子数始终相同），分别电解3份500 mL 相同浓度的K 2Cr 2O 7溶液，电解时间均为30 min 。

实验结果如下： 1000a 96c
(4)对比Ⅰ、Ⅱ可知，阴极表面是否析出金属Cr ，以及Ⅱ中Cr 2O 72−的还原率提高均与______填离子符号）有关。

(5)Ⅲ中Cr 2O 72−还原率较Ⅰ、Ⅱ有较大提高，分析其原因： ①阳极区：阳极反应：_______，进而使Cr 2O 72−被还原。

②阴极区：由于_______，进而促进了Cr 2O 72−在阴极区被还原，依据的实验现象是___________。

(6)工业上处理含C r2O 72−的废水，用铁作阳极，控制一定的电压，初始pH 为3～4，将Cr 2O 72−最终转化为难溶的Cr(OH)3除去，结合上述实验，电压不宜过高、pH 不宜过小的目的，除节约成本和防止腐蚀设备外，还有__________。

答案 (1). O 2 (2). Cr 2O 72− (3). H 2O (H +和OH
−) (4). Fe 3+ (5). Fe –2e −＝Fe 2+ (6). Fe 3+迁移进入阴极区，在阴极得电子生成Fe 2+ (7). Ⅱ中比Ⅰ中的Cr 2O 72−还原率高，Ⅱ、Ⅲ中阴极上均没有析出Cr (8). 避免电压过高、pH 过小导致H +在阴极放电，从而降低Cr 2O 72−的还原率；pH 过小不利于Cr 3+转化为Cr(OH)3
5、（2020年北京西城6月）某小组研究NH 4Cl 与CuO 反应，进行如下实验(部分装置略)：
经检测，实验Ⅰ中的黄色固体含有CuCl 和CuCl 2，实验Ⅱ中的亮红色固体为Cu 。

(1)实验Ⅰ中试管口的白色固体是______。

(2)实验Ⅰ中黑色固体变蓝，最终部分固体变为黄色的过程中，发生了如下变化：
4NH Cl HCl X
24242CuO CuCl ()(NH )CuCl CuCl ()CuCl ∆∆∆∆
−−→−−−→−−→−−→湿润无水 ①(NH 4)2CuCl 4固体受热分解的化学方程式是______。

②对于物质X ，做出如下假设： ⅰ．X 是NH 4Cl 。

反应方程式为：________________________________(补充完整) ⅱ．X 是______，理由是______。

(3)实验Ⅰ和实验Ⅱ的现象不同，可能的原因是______(列出2点)。

(4)NH 4Cl 溶液与CuO 反应。

实验Ⅲ 向CuO 粉末中加入0.1 mol·L −1 NH 4Cl 溶液，浸泡一段时间后，固体部分溶解，表面无颜色变化，溶液变为蓝色。

资料：ⅰ．相关微粒在水溶液中的颜色：Cu 2+蓝色，Cu(NH 3)2+和Cu(NH 3)42+深蓝色 ⅱ．Cu(NH 3)2+
Cu 2++NH 3 Cu(NH 3)42+
Cu 2++4NH 3
①设计实验证明实验Ⅲ得到的蓝色溶液中存在Cu(NH 3)2+或Cu(NH 3)42+。

实验方案是______。

②实验Ⅲ中未观察到NH 4Cl 溶液与CuO 发生氧化还原反应的产物，可能的原因是______(列出1点即可)。

答案 (1). NH 4Cl (2). (NH 4)2CuCl 4 =∆
CuCl 2+2NH 3↑+2HCl ↑ (3). 6CuCl 2+2NH 4Cl= 6CuCl+N 2↑+ 8HCl ↑ (4). NH 3 (5). NH 3有还原性 (6). 反应物的接触方式不同；反应温度不同等 (7). 取两份少量等体积的实验Ⅲ中的溶液于试管中，分别加入等量的水和稀硫酸，加入稀硫酸的溶液颜色变得更浅；取少量实验Ⅲ中的溶液于试管中，加热，溶液颜色变浅等 (8). 由于温度低等原因，NH 4Cl 溶液与CuO 的氧化还原反应无法发生；NH 4Cl 溶液与CuO 的氧化还原反应的化学反应速率慢、反应的限度小等
6、学习小组探究AgNO 3、Ag 2O(棕黑色固体，难溶于水)对氯水漂白性的影响。

实验记录如下：
(1)用离子方程式表示i中品红溶液褪色的原因：______________________________。

(2)经检验，ii中的白色沉淀a是AgCl。

产生AgCl的化学方程式是___________________。

(3)ⅰ是iii的对比实验，目的是排除iii中__________造成的影响。

(4)研究白色沉淀b的成分。

进行实验iv（按实验iii的方案再次得到白色沉淀b，过滤、洗涤，置于试管中）：实验iv:
①设计对比实验证实白色沉淀b不只含有AgCl，实验方案和现象是_______________________。

②FeCl2溶液的作用是_______________________________。

由此判断，白色沉淀b可能含有AgClO。

(5)进一步研究白色沉淀b和实验iii品红溶液褪色慢的原因，进行实验v：
实验v:
①结合离子方程式解释加入饱和NaCl溶液的目的：_______________________________。

②推测品红溶液褪色的速率：实验iii比实验v______（填“快”或“慢”）。

【答案】(1).Cl2+H2O H++Cl—+HClO
(2). 222
Ag O+2Cl H O=2AgCl2HClO
++(3). 稀释对溶液颜色(4). 用纯净的AgCl沉淀代替白色沉淀b，先滴加盐酸，再滴加FeCl2溶液（含KSCN）后，溶液不变红。

(5). 检验白色沉淀b中是否含有氧化性粒子(6). AgClO(s) + Cl-(aq) AgCl(s) + ClO-(aq)，使白色沉淀b中的ClO-进入上层清液便于检测(7). 慢
7、（12分）．（2020年海淀二模）工业上用Cu(NH3)4SO4和氨水的混合液浸取废铜矿渣中的单质铜，得到
[Cu(NH3)2]2SO4。

某小组同学欲通过实验探究其原理。

【查阅资料】
i. Cu(NH3)42+呈深蓝色，[Cu(NH3)4]2+
ii. Cu+在水溶液中不稳定，Cu(I)在溶液中只能以[Cu(NH3)2]+等络合离子的形式稳定存在；
[Cu(NH3)2]+无色,易被氧气氧化为[Cu(NH3)4]2+。

【实验1】制备Cu(NH3)4SO4。

向盛有2 mL 0.1 mol/L CuSO4溶液的试管中滴加2 mL 1 mol/L氨水，观察到溶液中立即出现浅蓝色沉淀；随后沉淀逐渐溶解，得到深蓝色溶液，经分离得到Cu(NH3)4SO4晶体。

（1）资料表明，向CuSO4溶液中滴加氨水，可能会生成浅蓝色Cu2(OH)2SO4沉淀。

①该小组同学取实验1中浅蓝色沉淀，洗涤后，_______（补全实验操作和现象），
证明沉淀中含有SO42-。

②补全实验1中生成Cu2(OH)2SO4沉淀的离子方程式：
2Cu2+ + _______ + SO42- === Cu2(OH)2SO4↓+_______
（2）甲同学设计实验证明深蓝色溶液中含Cu(NH3)4SO4：加热深蓝色溶液并检验逸出气体为氨气。

你认为此方案_______（填“可行”或“不可行”），理由是_______。

【实验2】探究用Cu(NH3)4SO4和氨水的混合液浸取单质铜得到[Cu(NH3)2]2SO4的原理。

编号实验装置及部分操作
2-1
实验开始，先读取电压表
示数，后迅速将其换成电
流表，继续实验，10 min
内记录甲烧杯中现象甲：乙：4
2-2 甲：乙：
2-3 甲：
混合乙：溶液
2-4 甲：
混合乙：
强，检测到电压越大。

（3）溶液A为_______。

（4）对比实验2-1和2-2，可以得到结论是_______。

（5）实验2-4中，甲烧杯中溶液由无色变为蓝色的原因是_______。

（6）依据上述实验，分析用Cu(NH3)4SO4和氨水的混合液浸取单质铜的原理：______。

答案（12分）
（1）①先加入过量稀盐酸，再加入BaCl2溶液，观察到有白色沉淀产生
②2NH3·H2O 2NH4+
（2）不可行，实验1中氨水过量，过量的氨水受热分解也会产生氨气
（3）0.05 mol/L Cu(NH3)4SO4溶液（1分）
（4）相同条件下，Cu(NH3)4SO4的氧化性弱于CuSO4
（5）甲烧杯中发生电极反应：Cu – e- +2NH3 === [Cu(NH3)2] +，[Cu(NH3)2] +被空气中的氧气氧化为蓝色[Cu(NH3)4] 2+（1分）
（6）[Cu(NH3)4]2+将Cu氧化为[Cu(NH3)2]+，氨水对浸取单质铜的反应有促进作用
8、
某研究小组查阅资料发现Fe3+与I-的反应具有可逆性，推测亚铁盐与饱和碘水的混合液中会存在Fe3+，并据此设计实验1（如下图所示），发现溶液未变红。

该小组对溶液未变红的原因进行了如下探究。

I. 初步探究
实验2：用煮沸冷却后的蒸馏水重新配制两种饱和溶液进行实验，实验记录如下表。

编号
饱和(NH4)2Fe(SO4)2
溶液
饱
和
碘
水
石蜡
油
操作
KSCN
溶液现象
2-1 1滴 5
mL
1 mL 不加热1滴无明显现
象
2-2 1滴 5
mL
1 mL 加热一段时间后
冷却
1滴无明显现
象
（1）研究小组同学根据所查阅资料写出的Fe3+与I-反应的离子方程式为________。

（2）实验2中，加入石蜡油的目的是________。

（3）小组同学做出推断：反应速率不是导致实验1中溶液未变红的主要原因，他们的理 由是________。

II. 查阅资料，继续探究
【资料】AgSCN 为不溶于水的白色固体。

实验3：
（4）试管a 的实验现象说明滤液1中含有________。

（5）试管b 中，加入KSCN 溶液后所产生实验现象的原因是________。

（6）甲同学对实验3提出了质疑，认为其实验现象并不能证明I 2氧化了Fe 2+。

他提出如 下假设：i. 可能是AgNO 3氧化了Fe 2+
；ii. 可能是空气中的O 2氧化了Fe 2+。

他设计、实施了实验4，实验记录如下表。

编号 实验操作
实验现象 4
在试管中加入1滴0.2 mol/L (NH 4)2Fe(SO 4)2溶液，5 mL 蒸馏水，1滴试剂a ，一段时间后加入1滴KSCN 溶液
溶液不变红
① 试剂a 是________。

② 依据实验4，甲同学做出判断：_______。

（7）根据实验1～4所得结论是________。

答案（1）2Fe 3+
+ 2I -
2Fe 2+
+ I 2
（2）隔绝空气中的O 2，防止O 2氧化Fe 2+
（3）实验2中，采取了增大反应物浓度、升高温度的措施提高化学反应速率，但溶液仍 未变红（1分） （4）Fe 3+
（1分）
（5）加入KSCN 后，Fe 3+
先与SCN -反应生成Fe(SCN)3，溶液变红；Ag +
与SCN -反应生 成AgSCN ，使平衡Fe 3+
+3SCN - Fe(SCN)3逆向移动，红色褪去，产生白色沉
淀（3分）
（6）① 0.1 mol/L AgNO 3溶液（1分）
试管b 1滴KSCN 溶液
1滴KSCN 溶液
淀粉
溶液 溶液
变红 试管a
1滴0.1 mol/L AgNO 3
1滴0.2 mol/L
(NH 4)2Fe(SO 4)2 + 5 mL 饱和碘水
黄色沉淀， 溶液颜色变浅
过滤，滤液1 分为两份
溶液变蓝
3滴0.1 mol/L AgNO 3
黄色沉淀， 蓝色褪去 过滤，滤液2
溶液先变红，后迅速褪
色，同时产生白色沉淀
②假设i、ii均不成立
（7）实验1溶液未变红是因为反应2Fe2++ I22Fe3+ + 2I-的限度很小，溶液中Fe3+浓度太低，未能检出（其他合理答案均可得分）。