课时跟踪检测(四十六)　定性实验的探究与评价(题型课)

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1．(2021·厦门模拟)某化学兴趣小组为探究氧化性强弱的影响因素进行如下实验。
(1)饱和食盐水的作用是___________________________________________________。
装置F可吸收微量氯气制得氯水，使用倒置漏斗的目的是________________________。
(2)装置A中产生Cl2的化学方程式为___________________________________________
________________________________________________________________________，
可推知氧化性：Cl2________MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) (填“>”或“<”)。
(3)装置D中可观察到溶液变紫红色，则该反应的离子方程式为_____________________
____________________________________________，
可推知氧化性：Cl2________MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) (填“>”或“<”)。
(4)通过对比(2)和(3)可判断的氧化性强弱的影响因素是________。利用本实验充分反应所得溶液设计实验验证你的判断。实验方案为________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)有同学认为无需流量控制器，你是否认可？并简要说明理由。____________________
_________________________________________。
解析：(1)高锰酸钾与浓盐酸反应产生的氯气中往往混有HCl、水蒸气等杂质，饱和食盐水可除去氯气中的氯化氢气体，降低氯气的溶解度，有利于Cl2的逸出；氯气在水中的溶解度不大，吸收微量氯气制氯水，使用倒置漏斗可增大氯气与水的接触面积，使吸收更充分。(2)装置A中试剂为高锰酸钾与浓盐酸，生成氯气的化学方程式为2KMnO4＋16HCl===2MnCl2＋5Cl2↑＋2KCl＋8H2O；由氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性可知，氧化性：Cl2MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) 。(4)在酸性条件下高锰酸钾的氧化性强，碱性条件下锰酸根离子具有还原性，可被氯气氧化为高锰酸根离子 ，则氧化性强弱的影响因素是溶液酸碱性；验证本实验充分反应所得溶液中是否有高锰酸根离子的方法：滴加盐酸至酸性，证明是否有氯气产生。(5)有同学认为无需流量控制器，是错误的，若产生Cl2速率过快，过量氯气会造成D中溶液由碱性变为酸性，干扰实验的验证。
答案：(1)除去氯气中的氯化氢气体 增大气体接触面积，使吸收充分
(2)2KMnO4＋16HCl===2MnCl2＋5Cl2↑＋2KCl＋8H2O
<
(3)2MnO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋Cl2===2MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ＋2Cl－ >
(4)溶液酸碱性 取D中溶液于试管中，滴加盐酸至酸性，用湿润的淀粉­KI试纸检验是否产生氯气
(5)否，若产生Cl2速率过快，过量氯气会造成D中溶液由碱性变为酸性
2．某研究性学习小组的同学通过查阅资料得到如下信息：在加热及适当催化剂存在下，CH4可将SO2还原为单质硫(另有CO2、H2O生成)；实验室制备CH4的原理为CH3COONa＋NaOH eq \(――→,\s\up7(△),\s\d5()) CH4↑＋Na2CO3。
(1)实验室制备CH4时要先将所用固体试剂研细再充分混合，这样处理的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
实际制备中常用碱石灰代替NaOH，以减少反应容器(试管)破损情况的出现，从试剂角度分析，导致试管易出现破损的原因是___________________________________________。
(2)为验证SO2能氧化CH4并有CO2生成，该同学设计如下装置(夹持及加热仪器省略)进行实验。
①装置A的作用有干燥气体、将气体充分混合及______________________________
________________________________________________________________________，
C中可观察到的现象是_____________________________________________________。
②D中试剂通常是_________________________________________________________，
表明B中确实有CO2生成的现象是____________________________________________。
(3)该小组同学讨论后认为B中可能还有CO生成，但能否直接在加热条件下用CuO检验从F逸出的气体中到底有无CO的问题上发生了争执，甲同学认为能，而乙同学认为不能，你同意哪位同学的观点并说明理由_______________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)固体研细后可增大单位质量的固体的表面积，有利于物质间充分混合反应。温度较高时，NaOH易与玻璃中的SiO2发生反应，从而导致试管易出现破损。(2)①实验中需要控制气体的流速，通过观察A中气泡产生的快慢就可推知气流速率的相对大小，然后根据需要加以调控。B中生成的硫蒸气、水蒸气进入C中U形管内会凝华、液化，故C中U形管内有黄色固体及无色液体出现。②SO2、CO2均可与澄清石灰水作用，故要先用酸性KMnO4溶液除去SO2。当E中溶液不褪色而F中澄清石灰水变浑浊时，表明有CO2生成。
答案：(1)增大固体比表面积，有利于物质间充分混合反应 加热时NaOH易与玻璃中的SiO2发生反应
(2)①通过观察气泡调控气流速率 U形管内有黄色固体及无色液体出现 ②酸性KMnO4溶液 E中溶液不褪色，F中溶液出现浑浊
(3)同意乙同学的观点，理由是过量的CH4也可能还原CuO
3．(2021·安徽模拟)CS(NH2)2(硫脲，白色而有光泽的晶体，溶于水，20 ℃时溶解度为13.6 g；在150 ℃时转变成NH4SCN)是用于制造药物、染料、金属矿物的浮选剂等的原料。某化学实验小组同学用Ca(HS)2与CaCN2(石灰氮)合成硫脲并探究其性质。
(1)制备Ca(HS)2溶液，所用装置如图(已知酸性：H2CO3>H2S)；
①装置a中反应发生的操作为_______________________________________________；
装置b中盛放的试剂是______________________________________________________。
②装置c中的长直导管的作用是______________________________________________。
(2)制备硫脲：将CaCN2与Ca(HS)2溶液混合，加热至80 ℃时，可合成硫脲，同时生成一种常见的碱，合适的加热方式是 ；
该反应的化学方程式为______________________________________________________。
(3)探究硫脲的性质
①取少量硫脲溶于水并加热，验证有NH4SCN生成，可用的试剂是________。(填化学式)
②向盛有少量硫脲的试管中加入NaOH溶液，有NH3放出，检验该气体的方法为________________________________________________________________________。
③可用酸性KMnO4溶液滴定硫脲，已知MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) 被还原为Mn2＋，CS(NH2)2被氧化为CO2、N2及SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。
解析：(1)①装置a中，使启普发生器内液体浸没固体，应打开活塞，反应发生的操作为打开装置a、b之间的活塞；装置b中盛放的试剂既能除去CO2中混入的HCl，又不吸收CO2，所以应选择饱和NaHCO3溶液。②当装置c中压力过大时，可通过调节c中的液体量来调节压强，所以长直导管的作用是作安全导管，避免烧瓶内压强过大。(2)因为温度不高于100 ℃(控制在80 ℃)，所以合适的加热方式是热水浴；元素的化合价没有变化，根据质量守恒写出化学方程式为2CaCN2＋Ca(HS)2＋6H2O eq \(=====,\s\up7(80 ℃)) 2CS(NH2)2＋3Ca(OH)2。(3)①验证NH4SCN时，既可验证NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ，又可验证SCN－，但验证SCN－时效果更好，可用的试剂是FeCl3，发生反应的离子方程式为Fe3＋＋SCN－===Fe(SCN)3，生成红色溶液；③已知MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) 中的Mn的化合价降低被还原为Mn2＋，CS(NH2)2被氧化为CO2、N2及SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，根据电子守恒和电荷守恒，发生反应的离子方程式为5CS(NH2)2＋14MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ＋32H＋===14Mn2＋＋5CO2↑＋5N2↑＋5SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋26H2O，该反应中氧化剂为MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ，还原剂为CS(NH2)2，二者的物质的量之比为14∶5。
答案：(1)①打开装置a、b之间的活塞 饱和NaHCO3溶液 ②作安全导管，避免烧瓶内压强过大 (2)热水浴
2CaCN2＋Ca(HS)2＋6H2O eq \(=====,\s\up7(80 ℃),\s\d5()) 2CS(NH2)2＋3Ca(OH)2
(3)①FeCl3
②用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，若变蓝则为NH3
③14∶5
4．二氯亚砜(SOCl2)是一种无色易挥发液体，剧烈水解生成两种气体，常用作脱水剂，其熔点为－105 ℃，沸点为79 ℃，140 ℃以上时易分解。
(1)以硫黄(S)、液氯和三氧化硫为原料，在一定条件下合成二氯亚砜，原子利用率达100%，则三者的物质的量之比为 。
(2)甲同学设计如图装置用ZnCl2·xH2O晶体制取无水ZnCl2，回收剩余的SOCl2(夹持及加热装置略)。
①SOCl2在该实验中的作用是_________________________________________________
________________________________________________________________________；
加热条件下，A装置中总的化学方程式为_______________________________________
________________________________________________________________________。
②实验结束后，为检验ZnCl2·xH2O晶体是否完全脱水，甲同学设计实验方案如下，正确的实验顺序为________(填字母)。
a．干燥
b．洗涤
c．加入足量硝酸酸化的硝酸银溶液，充分反应
d．称取蒸干后的固体m g溶于水
e．过滤
f．称得固体为n g
若 eq \f(m,n) ＝________(保留小数点后两位)，即可证明晶体已完全脱水。
(3)乙同学认为SOCl2还可用作由FeCl3·6H2O制取无水FeCl3的脱水剂，但丙同学认为该实验可能发生副反应使最后的产品不纯。
①可能发生的副反应的离子方程式为_________________________________________。
②丙同学设计了如下实验方案判断副反应的可能性：
ⅰ.取少量FeCl3·6H2O于试管中，加入足量SOCl2振荡使两种物质充分反应；
ⅱ.往上述试管中加水，使固体溶解，取溶解后所得溶液少许于两支试管中，进行实验验证，完成表格内容。
可供选择的试剂：AgNO3溶液、稀盐酸、稀HNO3、酸性KMnO4溶液、KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、溴水。
解析：(1)以硫黄、液氯和三氧化硫为原料在一定条件下合成SOCl2，原子利用率达100%，则该反应的化学方程式为2S＋3Cl2＋SO3 eq \(=====,\s\up7(一定条件),\s\d5( )) 3SOCl2，所以三者的物质的量之比为2∶3∶1。(2)①用ZnCl2·xH2O晶体制取无水ZnCl2，关键要抑制Zn2＋水解，由题意可知SOCl2遇水剧烈反应生成HCl，而生成的HCl可以抑制Zn2＋水解；经以上分析，可写出A装置中总的化学方程式：SOCl2＋ZnCl2·xH2O eq \(=====,\s\up7(△)) ZnCl2＋SO2↑＋2HCl↑＋(x－1)H2O↑。②实验结束后检验ZnCl2·xH2O晶体是否完全脱水的操作方法：d.称取蒸干后的固体m g溶于水；c.加入足量硝酸酸化的硝酸银溶液，充分反应；e.过滤；b.洗涤；a.干燥；f.称得固体为n g，即正确的实验顺序为dcebaf。ZnCl2·xH2O完全脱水得到ZnCl2，则m g为ZnCl2的质量，溶于水后加入足量硝酸酸化的硝酸银溶液，过滤，洗涤，干燥，称得固体为n g，则n g为AgCl的质量，由氯离子守恒：ZnCl2～2AgCl，则有 eq \f(n,143.5) ＝2× eq \f(m,136) ，可得 eq \f(m,n) ≈0.47。(3)①SOCl2中S为＋4价，有还原性，而FeCl3具有氧化性，可与SOCl2发生氧化还原反应，根据得失电子守恒、原子守恒及电荷守恒可得，可能发生的副反应的离子方程式为SOCl2＋2Fe3＋＋3H2O===SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋6H＋＋2Fe2＋＋2Cl－。②若发生上述氧化还原反应，则Fe3＋会被还原为Fe2＋，而SOCl2会被氧化为SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 。方案一：若发生了副反应，由于加入足量SOCl2，则Fe3＋会被完全还原为Fe2＋，可滴加KSCN溶液，若没有明显现象，则证明Fe3＋已完全被还原，脱水过程中发生了氧化还原反应；方案二：若没发生副反应，则无Fe2＋生成，可滴加K3[Fe(CN)6]溶液，若无蓝色沉淀生成，则证明没有Fe2＋生成，脱水过程中没有发生氧化还原反应。
答案：(1)2∶3∶1
(2)①作脱水剂，与水反应生成的HCl可以抑制氯化锌的水解 SOCl2＋ZnCl2·xH2O eq \(=====,\s\up7(△),\s\d5()) ZnCl2＋SO2↑＋2HCl↑＋(x－1)H2O↑
②dcebaf 0.47
(3)①SOCl2＋2Fe3＋＋3H2O===SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋6H＋＋2Fe2＋＋2Cl－
②KSCN溶液 K3[Fe(CN)6]溶液 若无蓝色沉淀生成
5．(2021·济南模拟)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化剂之一。某实验小组设计如图装置制备焦亚硫酸钠(部分夹持装置省略)，并探究其有关性质。
已知：ⅰ.Na2SO3＋SO2===Na2S2O5
ⅱ.Na2S2O5易溶于水，微溶于乙醇。性质活泼，受潮易分解，露置空气中易被氧化成硫酸钠。
回答下列问题：
(1)仪器组装结束，并检查装置气密性，开始实验需进行的第一步操作是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)装置Ⅱ中的试剂最好选用____________________________________________，
该装置的作用是____________________________________________________________。
(3)实验过程中观察到装置Ⅲ中有晶体析出，实验结束后，经过滤、洗涤、干燥，得到产品Na2S2O5晶体，干燥时需将晶体置于干燥器中，目的是_____________________________。
(4)装置Ⅳ用于处理尾气，可选用的合理装置为______。(填字母)
(5)Na2S2O5晶体在空气中易变质，请设计实验方案检验实验所得产品是否变质，简要说明实验操作、现象和结论：_______________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)Na2S2O5易被氧化成硫酸钠，开始实验需要先打开装置Ⅰ的夹子，通入N2排出装置中的空气，然后关闭夹子，再开始制备Na2S2O5。(2)通过观察装置Ⅱ中的气泡调控SO2的生成速率，由于SO2易溶于水，装置Ⅱ中的试剂最好选用饱和亚硫酸氢钠溶液；装置Ⅱ的作用除了观察气泡调控SO2的生成速率，还作为作安全瓶，防止倒吸。(3)由于Na2S2O5性质活泼，受潮易分解，露置空气中易氧化成硫酸钠，则干燥时需将晶体置于干燥器中，从而隔绝空气和水蒸气。(4)a装置瓶塞为单孔，无法吸收SO2，c装置漏斗伸入溶液中，无法防止倒吸；只有b、d装置能够防止倒吸，可用于吸收SO2。(5)Na2S2O5晶体易被空气中的氧气氧化成硫酸钠，通过检验硫酸根离子即可判断是否变质。
答案：(1)打开装置Ⅰ的夹子，通入N2排出装置中的空气，然后关闭夹子
(2)饱和亚硫酸氢钠溶液 观察气泡调控SO2的生成速率，作安全瓶
(3)隔绝空气和水蒸气
(4)bd
(5)取少量产品溶于足量稀盐酸，振荡、静置，滴加BaCl2溶液，若出现沉淀则说明已变质
6．(2021·潍坊模拟)某化学小组为研究甲醛和新制Cu(OH)2反应，进行如下探究。该小组设计如图1装置(气密性良好)并进行实验：向试管中依次加入6 ml·L－1 NaOH溶液12 mL、0.5 ml·L－1 CuSO4溶液8 mL，振荡，再加入40%的甲醛溶液6 mL，放入65 ℃水浴中加热，20 min后冷却至室温；反应过程中观察到有红色固体生成，有少量气体产生并收集该气体。回答下列问题：
已知：Cu2O易溶于浓氨水形成[Cu(NH3)4]＋(无色)，它在空气中能被氧化为[Cu(NH3)4]2＋(蓝色)。
(1)实验中NaOH溶液过量的目的是_________________________________________。
使用水浴加热的目的是_________________________________________________。
(2)跟乙醛与氢氧化铜的反应相似，甲醛和新制Cu(OH)2反应的产物为甲酸钠、氧化亚铜和水。该小组同学通过查阅资料发现，甲醛和新制Cu(OH)2还能发生下列反应：HCHO＋Cu(OH)2 eq \(――→,\s\up7(△),\s\d5()) Cu＋CO↑＋2H2O
HCHO＋4Cu(OH)2＋2NaOH eq \(――→,\s\up7(△),\s\d5()) 2Cu2O↓＋Na2CO3＋6H2O
小组同学对实验中红色固体产物的组成作出猜想：铜或氧化亚铜或它们的混合物。为了验证固体产物，设计如图2实验方案并进行实验(以下每步均充分反应)：
①摇动锥形瓶ⅰ的目的是__________________________________________________。
②锥形瓶ⅱ中固体完全溶解得到深蓝色溶液的离子方程式为____________________
____________________________________________________。
③将容量瓶ⅱ中的溶液稀释100倍后，溶液的颜色与容量瓶ⅰ相近。由此可知固体产物的组成及物质的量之比约为________。
(3)为进一步确认生成的气体是CO，将收集的气体利用如图3所示的装置进行实验(部分夹持仪器略去)。
①无水氯化钙的作用是_____________________________________________________。
②实验中“先通气，后加热”的目的是________________________________。
③证明气体是CO的现象________________________________________________。
(4)甲醛与氢氧化铜反应的实验中，甲醛被氧化可能的产物为甲酸钠或碳酸钠。请设计实验方案证明溶液中甲醛的氧化产物________________________________________。
解析：(1)提供碱性溶液环境，在碱性条件下醛更易被氧化；在碱性条件下也可避免因氢氧化铜过量而导致其分解变黑(氧化铜)而掩盖氧化亚铜的砖红色；采用水浴加热的目的是受热均匀便于控制温度。(2)①氧化亚铜加入浓氨水得到无色溶液，在空气中变为蓝色，摇动锥形瓶ⅰ的目的是有利于溶液与空气中的氧气接触。②锥形瓶ⅱ中固体完全溶解得到深蓝色溶液，是铜、氧气和一水合氨溶液反应生成深蓝色络离子，反应的离子方程式为2Cu＋8NH3·H2O＋O2===2[Cu(NH3)4]2＋＋4OH－＋6H2O。③将容量瓶ⅱ中的溶液稀释100倍后，溶液的颜色与容量瓶ⅰ相近，说明浓度相同，根据反应现象和元素守恒得到固体物质组成为Cu2O和Cu，由此可知固体产物的组成及物质的量之比约为n(Cu2O)∶n(Cu)＝1∶200。(3)①气体通入硬质玻璃管之前要除水蒸气，以防爆炸，所以用无水氯化钙吸收水蒸气。②排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸，干扰实验的进行。③CO＋CuO eq \(=====,\s\up7(△),\s\d5()) Cu＋CO2，黑色的CuO粉末生成红色的Cu单质，用澄清石灰水检验生成的CO2，变浑浊证明有CO2生成，通过两方面证明更全面准确，所以证明气体是CO的现象：黑色粉末变为红色，澄清石灰水变浑浊。(4)甲醛被氢氧化铜氧化为甲酸，在碱溶液中生成甲酸盐；或被氧化为碳酸，在碱溶液中生成碳酸盐，所以生成CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ；常加入稀盐酸看是否有气泡生成来检验碳酸根离子的存在，所以取少量反应后的澄清溶液于试管中，滴入过量的盐酸，若无气泡产生，说明甲醛被氧化成甲酸钠；若有气泡产生，说明甲醛被氧化为碳酸钠。
答案：(1)提供碱性溶液环境或OH－与Cu(OH)2反应生成[Cu(OH)4]2－ 受热均匀便于控制温度
(2)①有利于溶液与空气中的氧气接触
②2Cu＋8NH3·H2O＋O2===2[Cu(NH3)4]2＋＋4OH－＋6H2O
③1∶200
(3)①吸收水蒸气 ②排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸 ③黑色粉末变为红色，澄清石灰水变浑浊
(4)取少量反应后的澄清溶液于试管中，滴入过量的盐酸，若无气泡产生，说明甲醛被氧化成甲酸钠，若有气泡产生，说明甲醛被氧化为碳酸钠(其他合理答案也可)
方案
操作
现象
结论
一
往一支试管中滴加________
若无明显现象
则发生了上述副反应
二
往另一支试管中滴加________________
________
则没有发生上述副反应