人教版高考化学一轮复习讲义第16章第74讲　以性质为主的探究类综合实验（2份打包，原卷版+教师版）

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类型一 物质性质的探究
1．物质性质探究类实验的类型
(1)根据物质性质设计实验方案
(2)根据物质的结构(或官能团)设计实验方案
2．物质性质探究类实验的常见操作及原因
1．(2021·福建，12)NaNO2溶液和NH4Cl溶液可发生反应：NaNO2＋NH4Cleq \(=====,\s\up7(△))N2↑＋NaCl＋2H2O。为探究反应速率与c(NaNO2)的关系，利用如图装置(夹持仪器略去)进行实验。
实验步骤：往A中加入一定体积(V)的2.0 ml·L－1 NaNO2溶液、2.0 ml·L－1 NH4Cl溶液和水，充分搅拌。控制体系温度，通过分液漏斗往A中加入1.0 ml·L－1醋酸，当导管口气泡均匀稳定冒出时，开始用排水法收集气体，用秒表测量收集1.0 ml N2所需的时间，重复多次取平均值(t)。
回答下列问题：
(1)仪器A的名称为________。
(2)检验装置气密性的方法：关闭止水夹K，_______________________________________
_____________________________________________________________________________。
(3)若需控制体系的温度为36 ℃，采取的合理加热方式为__________________。
(4)每组实验过程中，反应物浓度变化很小，忽略其对反应速率测定的影响。实验数据如表所示。
①V1＝________，V3＝________。
②该反应的速率方程为v＝k·cm(NaNO2)·c(NH4Cl)·c(H＋)，k为反应速率常数。利用实验数据计算得m＝________(填整数)。
③醋酸的作用是________________________________________________________________。
(5)如果用同浓度的盐酸代替醋酸进行实验1，NaNO2与盐酸反应生成HNO2，HNO2分解产生等物质的量的两种气体，反应结束后，A中红棕色气体逐渐变浅，装置中还能观察到的现象有____________________________________________________________________________。
HNO2分解的化学方程式为_______________________________________________________
______________________________________________________________________________。
2．(2023·江西上饶统考一模)碘化亚铜(CuI)是重要的有机催化剂。某学习小组用如图装置制备CuI，并设计实验探究其性质。已知：碘化亚铜(CuI)是白色固体，难溶于水，易与KI形成K[CuI2]，实验装置如图1所示。
(1)仪器D的名称是____________。
(2)实验完毕后，用图2所示装置分离CuI的突出优点是______________________________。
(3)某同学向装置C的烧杯中倾倒NaOH溶液时，不慎将少量溶液溅到皮肤上，处理的方法是
______________________________________________________________________________。
(4)装置B中发生反应的离子方程式是_____________________________________________
______________________________________________________________________________。
(5)小组同学设计下表方案对CuI的性质进行探究：
①在实验 Ⅰ 中“加水，又生成白色沉淀”的原理是________________________________
______________________________________________________________________________。
②根据实验 Ⅱ ，CuI与NaOH溶液反应的化学方程式是____________________________
______________________________________________________________________________。
(6)测定CuI样品纯度。取a g CuI样品与适量NaOH溶液充分反应后，过滤；在滤液中加入足量的酸化的双氧水，滴几滴淀粉溶液，用b ml·L－1Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液的体积为V mL[已知：滴定反应为I2＋2S2Oeq \\al(2－,3)===S4Oeq \\al(2－,6)(无色)＋2I－]。该样品纯度为________(用含a、b、V的代数式表示)。如果其他操作均正确，仅滴定前盛标准溶液的滴定管用蒸馏水洗净后没有用标准溶液润洗，测得结果________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
类型二 反应产物、反应机理的探究
1．解答产物确定题的思路分析
由性质确定反应产物是解此类题目的根本思路，而题目中所涉及的物质，一般分为两类。
2.文字表述题的各种答题规范
(1)沉淀洗涤是否完全的检验答题模板
取少许最后一次洗涤液，滴入少量……溶液(试剂)，若……(现象)，表示已经洗涤完全。
解答此类题目要注意四个得分点：取样＋试剂＋现象＋结论。
(2)实验操作的原因、目的、作用的答题要点
(3)实验现象的准确、全面描述
(4)试剂的作用的答题模板
1．(2023·北京，19)资料显示，I2可以将Cu氧化为Cu2＋。某小组同学设计实验探究Cu被I2氧化的产物及铜元素的价态。
已知：I2易溶于KI溶液，发生反应I2＋I－Ieq \\al(－,3)(红棕色)；I2和Ieq \\al(－,3)氧化性几乎相同。
(1)将等体积的KI溶液加入到m ml铜粉和n ml I2(n>m)的固体混合物中，振荡。
实验记录如下：
①初始阶段，Cu被氧化的反应速率：实验 Ⅰ________(填“>”“<”或“＝”)实验 Ⅱ。
②实验Ⅲ所得溶液中，被氧化的铜元素的可能存在形式有[Cu(H2O)4]2＋(蓝色)或[CuI2]－(无色)，进行以下实验探究：
步骤a.取实验Ⅲ的深红棕色溶液，加入CCl4，多次萃取、分液。
步骤b.取分液后的无色水溶液，滴入浓氨水。溶液颜色变浅蓝色，并逐渐变深。
ⅰ.步骤a的目的是______________________________________________________________。
ⅱ.查阅资料，2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2，[Cu(NH3)2]＋(无色)容易被空气氧化。用离子方程式解释步骤b的溶液中发生的变化：________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
③结合实验Ⅲ，推测实验Ⅰ和Ⅱ中的白色沉淀可能是CuI，实验Ⅰ中铜被氧化的化学方程式是____________________________________________________________________________。
分别取实验Ⅰ和Ⅱ充分反应后的固体，洗涤后得到白色沉淀，加入浓KI溶液，________________________________(填实验现象)，观察到少量红色的铜。分析铜未完全反应的原因是____________________________________________________________________。
(2)上述实验结果，I2仅将Cu氧化为＋1价。在隔绝空气的条件下进行电化学实验，证实了I2能将Cu氧化为Cu2＋。装置如图所示，a、b分别是____________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)运用氧化还原反应规律，分析在上述实验中Cu被I2氧化的产物中价态不同的原因：______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
2．某化学小组实验探究SO2与AgNO3溶液的反应。
实验一：用如图装置制备SO2，并将足量SO2通入AgNO3溶液中，迅速反应，得到无色溶液A和白色沉淀B(省略夹持、加热仪器)。
(1)制备的SO2中会混有少量的SO3，原因可能为____________________________________。
为了排除SO3的干扰，试剂a可以为________(填字母)。
a．浓硫酸
b．饱和Na2SO3溶液
c．饱和NaHS溶液
d．饱和NaHSO3溶液
实验二：验证白色沉淀B的成分。
分析：沉淀B可能为Ag2SO3、Ag2SO4或两者混合物。滴加氨水可释出其阴离子，便于后续检验。
相关反应为①Ag2SO3＋4NH3·H2O===2[Ag(NH3)2]＋＋SOeq \\al(2－,3)＋4H2O；
②Ag2SO4＋4NH3·H2O===2[Ag(NH3)2]＋＋SOeq \\al(2－,4)＋4H2O。
流程如下：
(2)欲检验溶液C中加入的Ba(NO3)2是否已经过量，请简述实验方法：_________________
______________________________________________________________________________。
(3)沉淀D中主要含BaSO3，理由是_______________________________________________
______________________________________________________________________________。
向滤液E中加入H2O2溶液，产生的现象是________________________________________
______________________________________________________________________________，
可进一步证实B中含Ag2SO3。
实验三：探究SOeq \\al(2－,4)的产生途径。
猜想1：实验一中，SO2在AgNO3溶液中被氧化生成Ag2SO4，随沉淀B进入D。
猜想2：实验二中，SOeq \\al(2－,3)被氧化为SOeq \\al(2－,4)进入D。
(4)取少量溶液A，滴加过量盐酸，产生白色沉淀。静置后，取上层清液再滴加BaCl2溶液，未出现白色沉淀，可判断猜想1不合理。理由是____________________________________
______________________________________________________________________________。
(5)不同反应的速率也有所不同。将实验一所得混合物放置一段时间，也会有SOeq \\al(2－,4)生成，同时生成单质Ag。请从化学反应速率的角度分析原因：_______________________________
______________________________________________________________________________。
(6)实验探究可知，SOeq \\al(2－,3)在________(填“酸性”“中性”或“碱性”)溶液中更易被氧化为SOeq \\al(2－,4)。
反应机理类探究性实验解题流程
操作
目的或原因
沉淀水洗
除去××(可溶于水)杂质
沉淀用乙醇洗涤
a.减小固体的溶解度；b.除去固体表面吸附的杂质；c.乙醇挥发带走水分，使固体快速干燥
冷凝回流
防止××蒸气逸出脱离反应体系；提高××物质的转化率
控制溶液pH
防止××离子水解；防止××离子沉淀；确保××离子沉淀完全；防止××溶解等
“趁热过滤”后，有时先向滤液中加入少量水，加热至沸腾，然后再“冷却结晶”
稀释溶液，防止降温过程中杂质析出，提高产品的纯度
加过量A试剂
使B物质反应完全(或提高B物质的转化率等)
温度不高于××℃
温度过高××物质分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等)或××物质挥发(如浓硝酸、浓盐酸)或××物质氧化(如Na2SO3等)或促进××物质水解(如AlCl3等)
减压蒸馏(减压蒸发)
减小压强，使液体沸点降低，防止××物质受热分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等)
蒸发、反应时的气体氛围
抑制××离子的水解(如加热蒸发AlCl3溶液时需在HCl气流中进行，加热MgCl2·6H2O制MgCl2时需在HCl气流中进行等)
配制某溶液前先煮沸水
除去溶解在水中的氧气，防止××物质被氧化
反应容器中用玻璃管和大气相通
指示容器中压强大小，避免反应容器中压强过大
实验编号
V/mL
t/s
NaNO2溶液
NH4Cl溶液
醋酸
水
1
4.0
V1
4.0
8.0
334
2
V2
4.0
4.0
V3
150
3
8.0
4.0
4.0
4.0
83
4
12.0
4.0
4.0
0.0
38
实验
实验操作及现象
Ⅰ
取少量CuI放入试管中，加入KI溶液，白色固体溶解得到无色溶液；加水，又生成白色沉淀
Ⅱ
取少量CuI放入试管中，加入NaOH溶液，振荡，产生砖红色沉淀。过滤，向所得上层清液中滴加淀粉溶液，无明显变化；将砖红色沉淀溶于稀硫酸，产生红色固体和蓝色溶液
第一类
常见的熟悉物质
要注意物质的特殊性质，比如颜色、状态、气味、溶解性等物理性质，或能与哪些物质反应生成特殊的沉淀、气体等化学性质
第二类
能类比迁移的陌生物质
虽然平时接触不多，但其某种组成成分、结构成分(如离子、原子团、官能团等)必然学过，则可以考虑与其结构相似的物质的性质，进而推断其具体组成
取样
要取“少许最后一次”洗涤液
试剂
选择合理的试剂
现象
须有明显的现象描述
结论
根据现象得出结论
答题要素
明确实验目的：做什么
明确操作目的：为什么这样做
明确结论：这样做会有什么结果？理由是什么
得分点及关键词
操作：怎么“做”，为什么这样“做”
作用：须有明确的结论、判断、理由
答题要素
现象描述要全面：看到的、听到的、触摸到的、闻到的
现象描述要准确：如A试管中……B处有……
按“现象＋结论”格式描述，忌现象结论不分、由理论推现象、指出具体生成物的名称
得分点及关键词
溶液中：颜色由……变成……，液面上升或下降(形成液面差)，溶液变浑浊，生成(产生)……沉淀，溶液发生倒吸，产生大量气泡(或有气体从溶液中逸出)，有液体溢出等
固体：表面产生大量气泡，逐渐溶解，体积逐渐变小，颜色由……变成……等
气体：生成……色(味)气体，气体由……色变成……色，先变……后……(加深、变浅、褪色)等
答题要素
试剂的作用是什么？要达到的目的是什么
得分点及关键词
作用类：“除去”“防止”“抑制”“使……”等，回答要准确
作用—目的类：“作用”是“……”，“目的”是“……”，回答要准确全面
c(KI)
实验现象
实验 Ⅰ
0.01 ml·L－1
极少量I2溶解，溶液为淡红色；充分反应后，红色的铜粉转化为白色沉淀，溶液仍为淡红色
实验 Ⅱ
0.1 ml·L－1
部分I2溶解，溶液为红棕色；充分反应后，红色的铜粉转化为白色沉淀，溶液仍为红棕色
实验 Ⅲ
4 ml·L－1
I2完全溶解，溶液为深红棕色；充分反应后，红色的铜粉完全溶解，溶液为深红棕色