2024届鲁科版高考化学一轮复习第8章第4节探究物质组成、性质实验方案的设计与评价作业含答案

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第8章 第4节 探究物质组成、性质实验方案的设计与评价
[基础练]
1．下列实验方案不能达到实验目的的是(　　)


A．图甲装置：Cu和浓硝酸制取NO
B．图乙装置：实验室制备Cl2
C．图丙装置：实验室制取乙酸乙酯
D．图丁装置：实验室分离CO和CO2
解析：Cu和浓硝酸反应生成NO2，NO2和H2O反应生成NO，可制取NO，A可达到目的；浓盐酸和高锰酸钾溶液反应生成氯气，用向上排空气法收集氯气，氯气可与氢氧化钠反应，用NaOH溶液进行尾气吸收，B可达到目的；乙酸乙酯在NaOH溶液中会发生水解反应，右侧试管中应选用饱和碳酸钠溶液，C不能达到目的；要将CO和CO2分离，先将混合气体通过足量纯碱溶液吸收CO2，经浓硫酸干燥后可先收集到干燥的CO，而后滴加稀硫酸，再将生成的CO2用浓硫酸干燥，从而收集到纯净的CO2，D可达到目的。
答案：C
2．(2022·山东桓台一中月考)下列实验的现象和原因都正确的是(　　)
选项
实验
现象
原因
A
金属铝与少量氢氧化钠溶液反应
有白色氢氧化铝沉淀生成
氢氧化钠溶液量不足
B
金属铜加入浓硝酸中
产生使品红溶液褪色的气体
生成SO2
C
将洁净的铜丝插入高温硫蒸气中
红色铜丝变黑
生成Cu2S
D
向碳酸钠固体上滴加足量盐酸
无气体产生
生成碳酸氢钠
解析：铝与NaOH溶液的反应与量无关，只生成Na[Al(OH)4]和H2，没有Al(OH)3沉淀生成，A错误；铜与浓硝酸反应生成Cu(NO3)2、NO2和H2O，不产生SO2，B错误；将洁净的铜丝插入高温硫蒸气中，二者反应产生黑色的Cu2S，因此看到固体由红色变为黑色，C正确；向Na2CO3固体上滴加足量盐酸，反应产生NaCl、H2O和CO2，因此会看到有气体放出，D错误。
答案：C
3．某化学兴趣小组设计如下两个实验证明：①氧化性：Fe3＋＞I2，②反应2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2为可逆反应，下列说法中错误的是(　　)

A．实验1试管中加入淀粉后溶液变蓝，该条件下氧化性：Fe3＋＞I2
B．实验2中最后电流表指针不再偏转可证明上述反应为可逆反应
C．实验1反应结束后，向试管中加入KSCN能判断该反应是否为可逆反应
D．实验2电流表指针不再偏转时，向右侧烧杯中加入单质碘可判断该反应是否为可逆反应
解析：实验1试管中加入淀粉后溶液变蓝，说明生成了碘单质，发生了反应2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，则该条件下氧化性：Fe3＋＞I2，故A正确；若不是可逆反应，反应进行完全时，电流表指针不再偏转；若为可逆反应，反应达到平衡状态时，电流表指针也不再偏转，故实验2中最后电流表指针不再偏转不可证明上述反应为可逆反应，故B错误；Fe3＋的量是少量的，若不是可逆反应，则应反应完全，向试管中加入KSCN，溶液不会变红；若为可逆反应，Fe3＋不会完全反应，向试管中加入KSCN，溶液变红，所以可以通过溶液是否变红判断是否有Fe3＋，从而判断该反应是否为可逆反应，故C正确；若为可逆反应，当实验2电流表指针不再偏转时，向右侧烧杯中加入单质碘，碘单质的浓度增大，可逆反应2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2逆向移动，电流表指针会发生偏转；若不是可逆反应，电流表指针不会发生偏转，故实验2电流表指针不再偏转时，向右侧烧杯中加入单质碘可判断该反应是否为可逆反应，故D正确。
答案：B
4．下列四位同学设计的实验方案能达到实验目的的是(　　)
A．甲同学为测定0.01 mol·L－1盐酸的pH：用湿的玻璃棒蘸取盐酸，点在pH试纸上
B．乙同学要检验(NH4)2 Fe(SO4)2·12H2O晶体中的NH：取少量晶体溶于水，加入足量浓NaOH溶液并加热，再用湿润的蓝色石蕊试纸检验产生的气体
C．丙同学为检验Fe3O4中＋2价铁元素：先用稀盐酸溶解Fe3O4，再滴加KMnO4溶液
D．丁同学要验证FeCl3与KI反应的限度：可将少量的FeCl3溶液与过量的KI溶液混合，充分反应后用CCl4萃取，静置，再滴加KSCN溶液
解析：用湿的玻璃棒蘸取盐酸相当于稀释了盐酸，pH变大，A错误；向某无色溶液中加入浓NaOH溶液，加热试管，利用湿润的红色石蕊试纸检验氨气，若试纸变蓝，则说明原溶液中一定含NH，不是用蓝色石蕊试纸检验，B错误；盐酸和＋2价铁都能被高锰酸钾氧化，C错误；KSCN溶液遇Fe3＋变红色，若溶液变红色，说明Fe3＋未完全反应，D正确。
答案：D
5．(2021·海南卷，14)依据下列实验和现象，得出结论正确的是(　　)
选项
实验
现象
结论
A
点燃无色气体X，将生成的气体通入澄清石灰水
澄清石灰水先浑浊后澄清
X为CO
B
25 ℃时，向无色的Y溶液中滴加1～2滴酚酞试液
溶液仍为无色
Y溶液的pHMnO。若能，请说明理由；若不能，进一步设计实验方案。
理由或方案：
_________________________________________
_________________________________________
_________________________________________。
解析：(1)①KMnO4被HCl还原为MnCl2，HCl被氧化为Cl2，反应的化学方程式为2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。②在装置B中装入饱和食盐水，以除去混在Cl2中的HCl。洗气时，气体应长管进、短管出。③过量的KOH还能与Cl2发生歧化反应，化学方程式为Cl2＋2KOH===KCl＋KClO＋H2O。
(2)①ⅰ.滴加KSCN溶液，溶液变红，说明原溶液中含有Fe3＋。有Fe3＋生成，不能判断FeO一定与Cl－发生了反应，根据题目给出的信息，K2FeO4在酸性或中性条件下，会快速产生O2，FeO会与H＋发生氧化还原反应生成Fe3＋和O2，离子方程式为4FeO＋20H＋===4Fe3＋＋3O2↑＋10H2O。ⅱ.用KOH溶液洗涤可除去混在C所得固体中的ClO－。
②碱性条件下，氧化性：Cl2>FeO；而在酸性条件下，FeO的氧化能力增强，氧化性：Cl2　溶液酸碱性不同
③能。理由：FeO在过量酸的作用下完全转化为Fe3＋和O2，溶液呈浅紫色一定是MnO的颜色(或不能。方案：向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4，观察溶液紫色是快速褪去还是显浅紫色)
10．某研究性学习小组通过下列实验验证AgI沉淀的生成会使I2的氧化能力增强，可将Fe2＋氧化。

回答下列问题：
(1)由AgNO3固体配制0.1 mol·L－1的AgNO3溶液50 mL，配制好的溶液应转移到________试剂瓶中保存。
(2)步骤1的实验现象是____________；步骤2无明显现象；步骤3最终的实验现象是溶液中生成黄色沉淀，______________________。由此可知，步骤3反应的离子方程式为______________________________。
(3)某同学在实验时漏掉步骤2，直接加入过量AgNO3溶液，也观察到与步骤3相同的实验现象。该同学推测溶液中还有碘的离子________(填离子符号)生成，并由此对I2氧化Fe2＋产生了质疑。
(4)为了确证AgI的生成使I2的氧化能力增强而将Fe2＋氧化，学习小组在上述实验基础上进行补充实验：分别取少量的________和步骤3试管中的上层清液于试管a和试管b中，往两支试管中加入过量的________，观察到的现象为__________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)硝酸银见光易分解，故配制好的溶液应转移到棕色细口瓶中保存。
(2)步骤1中碘水遇淀粉溶液，现象是溶液变蓝；步骤2再加入硫酸亚铁铵溶液，无明显现象，则说明亚铁离子和碘水不发生反应；步骤3最终的实验现象是溶液中生成黄色沉淀，黄色沉淀为AgI，则碘分子中碘化合价降低，溶液中发生氧化还原反应，碘作氧化剂，亚铁离子为还原剂，氧化产物为铁离子，故反应中还有另一个现象——溶液蓝色褪去。由此可知，步骤3反应的离子方程式为I2＋2Fe2＋＋2Ag＋===2AgI↓＋2Fe3＋。
(3)实验时漏掉步骤2，直接加入过量AgNO3溶液，也观察到产生黄色沉淀AgI，说明溶液中同时存在碘单质、碘离子，则有I2＋I－I，故推测溶液中还有碘的离子I生成。
(4)由于步骤2的溶液中有亚铁离子而没有铁离子，要确证AgI的生成使I2的氧化能力增强而将Fe2＋氧化，只要证明步骤3的溶液中存在氧化产物铁离子即可。由实验知，步骤2溶液中有碘与淀粉混合液和亚铁离子，步骤3中加入了过量的硝酸银溶液，则上层清液中银离子与铁离子共存，所以可以用氢氧化钠溶液进行鉴别，学习小组在上述实验基础上进行补充实验：分别取少量的步骤2中的溶液和步骤3试管中的上层清液于试管a和试管b中，往两支试管中加入过量的氢氧化钠溶液，试管a中，过量的氢氧化钠溶液消耗了碘使之褪色，与亚铁离子反应产生氢氧化亚铁，氢氧化亚铁最终氧化为氢氧化铁，试管b中，过量的氢氧化钠溶液与银离子反应生成白色沉淀氢氧化银(可以分解为褐色沉淀氧化银)、又与铁离子反应生成红褐色沉淀。
答案：(1)棕色细口
(2)溶液变蓝　溶液蓝色褪去　2Fe2＋＋I2＋2Ag＋===2Fe3＋＋2AgI↓
(3)I
(4)步骤2中的溶液　NaOH溶液　试管a中蓝色褪去，先出现白色沉淀，白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色；试管b中有白色沉淀(转变为褐色沉淀)和红褐色沉淀
11．(2022·成都调研)某研究小组为探究SO2和Fe(NO3)3溶液反应的实质，设计了如图所示装置进行实验。已知：1.0 mol·L－1的Fe(NO3)3溶液的pH＝1。请回答下列问题：

(1)装置A中用于滴加浓硫酸的仪器名称为________，装置A中发生反应的化学方程式是
________________________________________________________________________。
(2)为排除空气对实验的干扰，滴加浓硫酸之前应进行的操作是
___________________________________________
___________________________________________。
(3)装置B中产生了白色沉淀，其成分是________，说明SO2具有________性。
(4)分析B中产生白色沉淀的原因。
观点1：SO2与Fe3＋反应；
观点2：在酸性条件下SO2与NO反应；
观点3：______________________________________________；
①若观点1正确，装置B中反应的离子方程式是_________________________，
证明该观点应进一步确认生成的新物质，其实验操作及现象是
________________________________________
________________________________________。
②按观点2，装置B中反应的离子方程式是
________________________________________
________________________________________。
③有人认为，如将装置B中的Fe(NO3)3溶液替换为等体积的下列溶液，在相同条件下进行实验，也可验证观点2。此时应选择的最佳试剂是________(填字母)。
A．3.0 mol·L－1 NaNO3溶液和0.1 mol·L－1硫酸等体积混合的溶液
B．6.0 mol·L－1 NaNO3溶液和0.2 mol·L－1盐酸等体积混合的溶液
C．1.5 mol·L－1 Fe(NO3)3溶液
D．1.0 mol·L－1稀硝酸
解析：(1)根据装置图，装置A中用于滴加浓硫酸的仪器为分液漏斗，装置A中Na2SO3与H2SO4(浓)发生反应生成二氧化硫气体，反应的化学方程式为Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O。(2)为排除空气对实验的干扰，滴加浓硫酸之前打开弹簧夹，向装置中通入一段时间的N2，再关闭弹簧夹。(3)SO2气体进入装置B中被Fe(NO3)3溶液氧化为SO，装置B中产生的白色沉淀是BaSO4，说明SO2具有还原性。(4)酸性条件下Fe3＋、NO都有氧化性，所以观点3是SO2既与Fe3＋反应，在酸性条件下也与NO反应；①若观点1正确，装置B中SO2被Fe3＋氧化为SO，反应的离子方程式为SO2＋2Fe3＋＋Ba2＋＋2H2O===BaSO4↓＋2Fe2＋＋4H＋，该反应的还原产物是Fe2＋，若要证明该观点正确，实验操作及现象是取少量B中溶液于试管中，加入少量铁氰化钾[K3Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，则溶液中有Fe2＋；②按观点2，装置B中SO2被NO氧化为SO，反应的离子方程式为3SO2＋2NO＋3Ba2＋＋2H2O===3BaSO4↓＋2NO＋4H＋；③若改变溶液后在相同条件下进行实验，也可验证观点2是否正确，要让NO、H＋的浓度与原溶液相同，所以最佳试剂是6.0 mol·L－1 NaNO3 溶液和0.2 mol·L－1盐酸等体积混合的溶液，故选B。
答案：(1)分液漏斗　Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O　(2)打开弹簧夹，向装置中通入一段时间的N2，再关闭弹簧夹　(3)BaSO4　还原　(4)SO2既与Fe3＋反应，在酸性条件下也与NO反应　①SO2＋2Fe3＋＋Ba2＋＋2H2O===BaSO4↓＋2Fe2＋＋4H＋　取少量B中溶液于试管中，加入少量铁氰化钾[K3Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，则溶液中有Fe2＋　②3SO2＋2NO＋3Ba2＋＋2H2O===3BaSO4↓＋2NO＋4H＋　③B
12．(2022·安徽黄山二模)二氯异氰尿酸钠(NaC3N3O3Cl2，摩尔质量为220 g/mol)是一种高效广谱杀菌消毒剂，它常温下为白色固体，难溶于冷水。其制备原理为：2NaClO＋C3H3N3O3NaC3N3O3Cl2＋NaOH＋H2O。请选择下列部分装置制备二氯异氰尿酸钠并探究其性质。

请回答下列问题：
(1)选择合适装置，按气流从左至右，导管连接顺序为________(填小写字母)。
(2)将D中试剂换成氯酸钾后发生反应的化学方程式为
_____________________________________________
_____________________________________________。
(3)仪器X中的试剂是________。
(4)实验时，先向A中通入氯气，生成高浓度的NaClO溶液后，再加入氰尿酸溶液。在加入氰尿酸溶液后还要继续通入一定量的氯气，其原因是_____________________________
________________________________________________________________________。
(5)反应结束后，A中浊液经过滤、________、________得到粗产品m g。
(6)粗产品中NaC3N3O3Cl2含量测定。将m g粗产品溶于无氧蒸馏水中配制成100 mL溶液，取10.00 mL所配制溶液于碘量瓶中，加入适量稀硫酸和过量KI溶液，密封在暗处静置5 min。用c mol/L Na2S2O3标准溶液进行滴定，加入淀粉指示剂，滴定至终点，消耗V mL Na2S2O3溶液。(假设杂质不与KI反应，涉及的反应为：C3N3O3Cl＋3H＋＋4I－===C3H3N3O3＋2I2＋2Cl－，I2＋2S2O===2I－＋S4O)
①滴定终点现象是___________________________________________。
②则NaC3N3O3Cl2的含量为________%。(用含m、c、V的代数式表示)
解析：(1)按照气流从左至右的顺序，制备二氯异氰尿酸钠首先需要制备Cl2，需要装置D，Cl2从f口流出；接下来需要除去Cl2中混合的HCl，需要装置E，气体从g口流入、h口流出；制备NaClO并与氰尿酸溶液发生反应需要装置A，气体从a口流入、b口流出；为了除去未反应完的Cl2，需要将尾气通入到氢氧化钠溶液中，需要装置C，气体从e口流入。故导管连接顺序为fghabe。
(2)装置D为氯气发生装置，若利用氯酸钾与浓盐酸制备氯气，发生反应的化学方程式为：KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O。
(3)仪器X中所加试剂的目的是与Cl2反应生成NaClO，故该试剂为NaOH或氢氧化钠溶液。
(4)观察题干信息可知制备二氯异氰尿酸钠的反应可以生成NaOH，故继续通入一定量的氯气可以与生成的NaOH反应不断生成NaClO，有利于NaC3N3O3Cl2的生成。
(5)考虑到二氯异氰尿酸钠难溶于冷水，A中的浊液经过滤后应再用冷水洗涤并干燥之后可以得到粗产品。
(6)①NaC3N3O3Cl2溶液可以与过量的KI溶液反应生成I2，I2遇淀粉显蓝色。随后加入Na2S2O3溶液与I2反应可使蓝色逐渐褪去，故滴定终点的现象为：滴加最后一滴标准溶液，锥形瓶中溶液蓝色褪去且半分钟不恢复；②由题干中给出的反应方程式可知各物质的物质的量之比为n(NaC3N3O3Cl2)∶n(I2)∶n(Na2S2O3)＝1∶2∶4。即n(NaC3N3O3Cl2)＝n(Na2S2O3)＝×cV×10－3 mol。10 mL溶液中NaC3N3O3Cl2的质量为m＝n×M＝×cV×10－3 mol×220 g/mol＝0.055cV g，100 mL溶液中NaC3N3O3Cl2的质量为0.55cV g。则NaC3N3O3Cl2的含量为×100%＝%。
答案：(1)fghabe
(2)KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O
(3)NaOH或氢氧化钠溶液
(4)通入Cl2与生成的NaOH反应，有利于NaC3N3O3Cl2的生成
(5)冷水洗涤　干燥
(6)①滴加最后一滴标准溶液，锥形瓶中溶液蓝色褪去且半分钟不恢复　②