大单元六　第十六章　第74讲　以性质为主的探究类综合实验-备战2025年高考化学大一轮复习课件（人教版）

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1.能根据不同情景、不同类型实验特点评价或设计解决问题的简单方案。2.建立解答探究类综合实验的思维模型。
类型一　　物质性质的探究
类型二　　反应产物、反应机理的探究
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＋NH4Cl　　　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___________。
斗往A中加水，一段时间后水难以滴入，则气密性良好
(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＝_____。
为探究反应速率与c(NaNO2)的关系，NH4Cl浓度不变，根据数据3和4可知溶液总体积为20.0 mL，故V1为4.0；根据变量单一可知V2为6.0，V3为6.0。
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___________________________。
作催化剂，加快反应速率
(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_______________________________。
量筒中收集到无色气体，导管里上升一段水柱
2HNO2===NO↑＋NO2↑＋H2O
HNO2分解产生等物质的量的两种气体，根据氧化还原反应可知反应的化学方程式为2HNO2===NO↑＋NO2↑＋H2O，反应结束后量筒收集到NO，因为NO2溶于水生成NO，A中红棕色气体逐渐变浅，锥形瓶内压强降低，导管里上升一段水柱。
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_____________。
图2装置有抽气泵，可以降低布氏漏斗下部的气体压强，布氏漏斗上部气体压强为大气压强，由于上部压强大于下部压强，混合物质中的液体在重力及上下气体压强作用下可以迅速过滤，分离得到CuI固体，即该装置的优点是过滤速率快。
(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____________________________________。
立即用大量水冲洗，再涂上稀硼酸溶液
(4)装置B中发生反应的离子方程式是________________________________________________。
①在实验Ⅰ中“加水，又生成白色沉淀”的原理是______________________________________________________________________________________________________。
(5)小组同学设计下表方案对CuI的性质进行探究：
②根据实验Ⅱ，CuI与NaOH溶液反应的化学方程式是________________________________________。
2CuI＋2NaOH===Cu2O＋
(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＋　　　　 　　　(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”)。
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：__________________________________________________________________________________________________________。
[CuI2]－＋2NH3·H2O===[Cu(NH3)2]＋＋2H2O＋2I－、4[Cu(NH3)2]＋＋O2＋8NH3·H2O===4[Cu(NH3)4]2＋＋4OH－＋6H2O
加入浓氨水后[CuI2]－转化为[Cu(NH3)2]＋，无色的[Cu(NH3)2]＋被氧化为蓝色的[Cu(NH3)4]2＋。
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____________________________________________________。
2Cu＋I2===2CuI(或2Cu＋KI3===2CuI＋KI)
白色沉淀逐渐溶解，溶液
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2Cu＋I2===2CuI或2Cu＋KI3===2CuI＋KI；加入浓KI溶液，发生反应CuI＋I－===[CuI2]－，则可以观察到的现象是白色沉淀逐渐溶解，溶液变为无色。
(2)题述实验结果，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_____________________________________。
铜、含n ml I2的4 ml·L－1
要验证I2能将Cu氧化为Cu2＋，需设计原电池负极材料a为Cu，b为含n ml I2的4 ml·L－1的KI溶液。
(3)运用氧化还原反应规律，分析在题述实验中Cu被I2氧化的产物中价态不同的原因：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
在实验Ⅰ、实验Ⅱ、实验Ⅲ中Cu＋可以进一步与I－结合生成CuI沉淀或[CuI2]－，Cu＋浓度减小使得Cu2＋氧化性增强，发生反应2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2和2Cu2＋＋6I－===2[CuI2]－＋I2
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
浓硫酸或硫酸铜受热分解产生SO3
制备的SO2中会混有少量的SO3，烧瓶内没有SO2催化氧化的催化剂，则不是SO2氧化生成，原因可能为浓硫酸或硫酸铜受热分解产生SO3。为了排除SO3的干扰，试剂a可以为浓硫酸或饱和NaHSO3溶液，故选ad。
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。
(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：____________________________________________________________________________________。
往上层清液中继续滴加Ba(NO3)2溶液，若无沉淀产生，表明Ba(NO3)2已过量，否则未过量
(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。
BaSO3易溶于盐酸，而BaSO4不溶于盐酸，加入过量稀盐酸后，只有少量沉淀剩余，则表明大部分沉淀为BaSO3
滤液E中含有亚硫酸，加入H2O2溶液后，被氧化为硫酸，与Ba2＋反应生成BaSO4白色沉淀。
(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________________________________________________________。
Ag2SO4溶解度大于BaSO4，
没有BaSO4时，必定没有Ag2SO4
(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　　生成，同时生成单质Ag。请从化学反应速率的角度分析原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________。
SO2与AgNO3溶液反应生成Ag2SO3和H＋，同时生成少量Ag2SO4，既能发生沉淀反应，又能发生氧化还原反应，但沉淀反应的速率比氧化还原反应快
反应机理类探究性实验解题流程
1.(2020·全国卷Ⅰ，27)为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。
回答下列问题：(1)由FeSO4·7H2O固体配制0.10 ml·L－1 FeSO4溶液，需要的仪器有药匙、玻璃棒、________________________(从下列图中选择，写出名称)。
(2)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择________作为电解质。
(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入_______电极溶液中。(4)电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c(Fe2＋)增加了0.02 ml·L－1。石墨电极上未见Fe析出。可知，石墨电极溶液中c(Fe2＋)＝______________。
0.09 ml·L－1
(5)根据(3)、(4)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为__________________，铁电极的电极反应式为________________。因此，验证了Fe2＋氧化性小于______，还原性小于_____。
Fe3＋＋e－===Fe2＋
Fe－2e－===Fe2＋
(6)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是________________________________________________________________________________。
取活化后溶液少许于试管中，加入KSCN溶液，若溶液不出现红色，说明活化反应完成
铁电极表面发生活化反应：Fe＋Fe2(SO4)3===3FeSO4，活化反应完成后，溶液中不含Fe3＋。
2.(2023·广州模拟)某小组从电极反应的角度研究物质氧化性和还原性的变化规律。(1)实验室以MnO2和浓盐酸为原料制取氯气的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋2H2O＋Cl2↑。该反应的氧化产物是______。将该反应设计成原电池，氧化反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，还原反应为___________________________________。
MnO2＋2e－＋4H＋===2H2O＋Mn2＋
(2)当氯气不再逸出时，固液混合物A中仍存在MnO2和盐酸。小组同学分析认为随着反应的进行，MnO2的氧化性和Cl－的还原性均减弱，为此进行探究。实验任务　探究离子浓度对MnO2氧化性的影响提出猜想猜想a：随c(H＋)减小，MnO2的氧化性减弱。猜想b：随c(Mn2＋)增大，MnO2的氧化性减弱。查阅资料　电极电势(φ)是表征氧化剂的氧化性(或还原剂的还原性)强弱的物理量。电极电势越大，氧化剂的氧化性越强；电极电势越小，还原剂的还原性越强。
验证猜想　用0.10 ml·L－1H2SO4溶液、0.10 ml·L－1MnSO4溶液和蒸馏水配制混合液(溶液总体积相同)，将MnO2电极置于混合液中测定其电极电势φ，进行表中实验1～3，数据记录如表。
①根据实验1和2的结果，猜想a成立。补充数据：m＝_____，n＝____。
分析表格数据，实验1为对比实验，而实验3改变了MnSO4溶液的体积，实验1和实验3组合研究Mn2＋浓度对电极电势的影响。那么实验2和实验1组合可以研究H＋浓度的影响，所以改变H2SO4溶液的体积而不改变MnSO4溶液的体积，同时保证总体积为40 mL，则m＝10、n＝20。
②根据实验1和3的结果，猜想b成立。判断依据是________(用电极电势关系表示)。
随着Mn2＋浓度增大MnO2氧化性减弱，电极电势降低，即φ1<φ3。
探究结果　固液混合物A中仍存在MnO2和盐酸的原因是随着反应进行，溶液中c(H＋)减小、c(Mn2＋)增大，MnO2氧化性减弱。③根据上述探究结果，小组同学作出如下推断：随c(Cl－)增大，Cl－还原性增强。实验验证　在固液混合物A中加入________(填化学式)固体，加热。证明推断正确的实验现象是____________________。
已知溶液中c(H＋)减小、c(Mn2＋)增大，MnO2氧化性减弱，保证单一变量，只改变Cl－的量，可加入NaCl固体，若加热又产生黄绿色气体，说明Cl－的浓度增大其还原性增强。
3.(2023·天津河东区一模)某小组同学设计如下实验装置制备高铁酸钾K2FeO4(夹持装置略)，同时探究制备的适宜条件，已知：常温下，K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液。
(1)装置A反应中的氧化剂为___________。
(2)进一步设计如下对比实验，探究在不同试剂a对K2FeO4产率的影响。已知实验中，溶液总体积、FeCl3和Fe(NO3)3的物质的量、Cl2的通入量均相同。
①对比实验ⅰ与ⅱ现象，提出假设；“实验ⅱ溶液碱性较强，增强＋3价铁的还原性”，验证此假设的实验装置如图所示：
当通入Cl2，电压表示数为V1；再向右侧烧杯中加入的试剂为________，电压表示数为V2；且观察V1____(填“>”“<”或“＝”)V2，证明上述假设成立。
本实验探究碱性较强会增强Fe3＋的还原性，只需改变Fe3＋溶液的碱性即可，即向右池中加入KOH，观察到电压增大。
②配平实验ⅲ中反应的离子方程式：
③实验ⅱ中K2FeO4的产率比实验ⅲ的低，其原因可能是____________________________________________________________________________________________________________________。
(3)随着反应的发生，装置B中不断有白色片状固体产生。①结合化学用语解释该现象：____________________________________________________________________________________。
②若拆除装置B，而使K2FeO4的产率降低的原因是_________________________________________________________________。
HCl与KOH反应，溶液碱性减弱，＋3价铁的还原性减弱，产率降低
(4)向实验ⅱ所得紫色溶液中继续通入Cl2，溶液紫色变浅，K2FeO4的产率降低。可能原因是通入的Cl2消耗了KOH，写出该反应的离子方程式：__________________________________。
2OH－＋Cl2===Cl－＋
(5)综上可知制备K2FeO4，所需的适宜条件是_________________________________。
Fe(NO3)3溶液和过量KOH、适量Cl2
过量的Cl2和Cl－均会降低产率，而KOH会增加产率，所以所需的适宜条件是Fe(NO3)3溶液和过量KOH、适量Cl2。
4.某小组为探究Mg与NH4Cl溶液的反应机理，常温下进行以下实验。实验中所取镁粉质量均为0.5 g，分别加入选取的实验试剂中，资料：①CH3COONH4溶液呈中性。②Cl－对该反应几乎无影响。
(1)经检验实验2中刺激性气味气体为NH3，检验方法是_________________________________________。用排水法收集一小试管产生的气体，经检验小试管中气体为H2。
将湿润的红色石蕊试纸放在
(2)已知灰白色沉淀中含有Mg2＋、OH－。为研究固体成分，进行实验：将生成的灰白色固体洗涤数次，至洗涤液中滴加AgNO3溶液后无明显浑浊。将洗涤后的固体溶于稀HNO3，再滴加AgNO3溶液，出现白色沉淀。推测沉淀中含有______，灰白色固体可能是____________(填化学式)。
向洗涤液中滴加AgNO3溶液后无明显浑浊，说明灰白色固体表面没有能使AgNO3溶液变浑浊的杂质，将洗涤后固体溶于稀HNO3，再滴加AgNO3溶液，出现白色沉淀，说明灰白色沉淀含有Cl－，结合已知灰白色沉淀中含有Mg2＋、OH－和化合物中各元素化合价代数和为0，可推测灰白色固体可能是Mg(OH)Cl。
(3)甲同学认为实验2比实验1反应剧烈的原因是NH4Cl溶液中c(H＋)大，与Mg反应快。用化学用语解释NH4Cl溶液显酸性的原因是_____________________________。
(4)乙同学通过实验3证明甲同学的说法不合理。
①试剂X是__________________________________。
5 mL 1.0 ml·L－1 CH3COONH4溶液
②由实验3获取的证据为_________________________。
两试管反应剧烈程度相当
乙同学通过实验3来证明甲同学的说法是不合理的，故由实验3获取的证据为两试管反应剧烈程度相当。
(5)为进一步探究实验2反应剧烈的原因，进行实验4。
依据上述实验，可以得出Mg能与 　　反应生成H2。乙同学认为该方案不严谨，需要补充的实验方案是___________________________________________。
取5 mL 无水乙醇，加入0.5 g Mg粉无明显变化
(6)由以上实验可以得出的结论是_______________________________________________________。