【高考化学】11个题型突破高考化学实验题 题型09 定性探究（解析版）-学案

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题型09 定性探究
在近几年的高考中，常会物质性质或原理的探究为实验考点进行考查。
1、（2023·北京卷）资料显示，可以将氧化为。某小组同学设计实验探究被氧化的产物及铜元素的价态。
已知：易溶于溶液，发生反应(红棕色)；和氧化性几乎相同。
I.将等体积的溶液加入到铜粉和的固体混合物中，振荡。
实验记录如下：
（1）初始阶段，被氧化的反应速率：实验Ⅰ (填“>”“KBr>KI；其原因是Cl、Br、I位于第VIIA族，从上到下电子层数逐渐增加，原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减弱，阴离子的还原性逐渐增强；
（3）根据（1）中的结论推测随Cl-浓度降低导致二氧化锰的氧化性减弱，那么如果进一步降低Cl-浓度降低则可以导致可以提高溴的氧化性，将Mn2+氧化为MnO2；
（4）若要使反应2Ag+2H+=2Ag++H2↑发生，根据本题的提示可以降低Ag+浓度，对比AgX的溶解度，AgI溶解度最小，故Ag只与氢碘酸发生置换反应的原因是：比较AgX的溶解度，AgI溶解度最小，Ag++I-=AgI↓使得Ag还原性增强的最多，使得2Ag+2H+=2Ag++H2↑反应得以发生；
（5）通过本题可以发现，物质氧化性和还原性还与物质的浓度有关，浓度越大氧化性或者还原性越强。
6、（2021·湖北卷）超酸是一类比纯硫酸更强的酸，在石油重整中用作高效催化剂。某实验小组对超酸HSbF6的制备及性质进行了探究。由三氯化锑(SbCl3)制备HSbF6的反应如下：、SbCl5+6HF=HSbF6+5HCl。制备SbCl5的初始实验装置如图(毛细管连通大气，减压时可吸入极少量空气，防止液体暴沸；夹持、加热及搅拌装置略)：
相关性质如表：
回答下列问题：
（1）实验装置中两个冷凝管 (填“能”或“不能”)交换使用。
（2）试剂X的作用为 、 。
（3）反应完成后，关闭活塞a、打开活塞b，减压转移 (填仪器名称)中生成的SbCl5至双口烧瓶中。用真空泵抽气减压蒸馏前，必须关闭的活塞是 (填“a”或“b”)；用减压蒸馏而不用常压蒸馏的主要原因是 。
（4）实验小组在由SbCl5制备HSbF6时，没有选择玻璃仪器，其原因为 。(写化学反应方程式)
（5）为更好地理解超酸的强酸性，实验小组查阅相关资料了解到：弱酸在强酸性溶剂中表现出碱的性质，如冰醋酸与纯硫酸之间的化学反应方程式为CH3COOH+H2SO4=[CH3C(OH)2]+[HSO4]-。以此类推，H2SO4与HSbF6之间的化学反应方程式为 。
（6）实验小组在探究实验中发现蜡烛可以溶解于HSbF6中，同时放出氢气。已知烷烃分子中碳氢键的活性大小顺序为：甲基(—CH3)SO2>CuCl
【解析】（1）a中溶液的棕黄色褪去，发生的反应为：SO2+I2+2H2O=4H++2I-+
（2）b中硫酸铁溶液为棕黄色，通入二氧化硫后被还原，溶液变成浅绿色；若发生氧化还原反应，则生成Fe2+，能证明有Fe2+的存在，前两个实验结果能证明，第三组只能证明有硫酸根的存在，硫酸铁溶液中阴离子存在硫酸根，无法证明硫酸根为氧化产物，所以答案为实验③；原因为：原溶液中含有；
（3）溶液中存在反应：CuCl(s)+2C1-(aq)[CuCl3]2-(aq)，滴入蒸馏水后离子浓度减小，使得Q>K，反应逆向移动，析出CuCl沉淀；
（4）c和d的区别在于阴离子，硫酸根无明显现象，氯离子产出明显现象，所以从氯离子角度分析，C1-与Cu+结合成[CuCl3]2- ，其氧化性弱于SO2，使Cu能够被SO2氧化；
（5）氧化还原反应的规律为氧化性强的得到氧化性弱的，即氧化剂氧化性强于氧化产物，在硫酸的作用下，c中二氧化硫不能将Cu2+还原为Cu+或Cu，在盐酸中氯离子与Cu+结合成，其氧化性强于Cu，能够被二氧化硫氧化。
8、（2024湖北省华中师范大学第一附属中学高三上学期期中）超酸是一类比纯硫酸更强的酸。某兴趣小组的同学对超酸HSbF6的制备及性质进行了探究。制备HSbF6的初始实验装置如图，夹持、加热及搅拌装置略。
已知：
①制备HSbF6的反应为SbCl3+Cl2SbCl5，SbCl5+6HF =HSbF6+5HCl。
②有关物质的性质如表。
回答下列问题：
（1）试剂X的成分是_______ (填化学名称)，盛装试剂X的仪器名称为_______。
（2）毛细管的作用是_______。
（3）若无盛试剂X的装置，SbCl3可能发生水解生成Sb2O3，其水解反应的化学方程式为_______。
（4）用真空泵抽气将SbCl5转移至双口烧瓶前，必须关闭的活塞是_______(填“a”或“b”，再减压蒸馏而不是常压蒸馏的主要原因是_______。
（5）由SbCl5制备HSbF6时，应选用_______材质的仪器。(填标号)
A. 玻璃 B. 陶瓷 C. 铁或铝 D. 聚四氟乙烯
（6）为更好地理解超酸的强酸性，该小组的同学查阅相关资料了解到：弱酸在强酸性溶剂中表现出碱的性质，如冰醋酸与纯硫酸反应：CH3COOH+H2SO4=[CH3C(OH)2]+[HSO4]-，以此类推，H2SO4与HSbF6反应的化学方程式为_______。
【答案】（1）碱石灰 球形干燥管
（2）作为蒸馏装置中的气化中心、起搅拌作用使体系受热均匀
（3）
（4）a 防止SbCl5分解 （5）D
（6）
【解析】（1）结合题干信息可知，SbCl5极易水解，需在无水环境进行，试剂X防止空气中的水进入三颈烧瓶且吸收多余的氯气，故试剂X为碱石灰，装置名称为球形干燥管。
（2）作为蒸馏装置中的气化中心，导气毛细管使蒸馏平稳，避免液体过热而暴沸；通入的气体在加热过程中起搅拌的作用，使得体系受热均匀。（3）无盛试剂X的装置，空气中的水进入三颈烧瓶中，SbCl3可能发生水解生成Sb2O3，其水解反应的化学方程式为：。
（4）在三颈烧瓶中SbCl3与Cl2反应，生成液态SbCl5，反应完成后，关闭活塞a、打开活塞b，减压转移SbCl5至双口烧瓶；结合题干信息可知SbCl5在140℃分解，减压蒸馏可降低SbCl5的沸点，防止常压蒸馏时SbCl5发生分解。（5）由SbCl5制备HSbF6时，因为有HF参与反应，反应过程中不能选用玻璃材质、陶瓷材质的仪器，又因为HSbF6的酸性比纯硫酸酸性强，故不能选用铁质或铝质材料仪器，D正确。
（6）H2SO4比HSbF6的酸性弱，故HSbF6提供H+给H2SO4，生成，发生反应的化学方程式为：。
9、铜及其化合物应用广泛。回答下列问题：
（1）目前铜可采用如下方法制备：
方法1：火法炼铜：；
方法2：湿法炼铜：。
上述两种方法中，方法2比方法1更好，其原因是_______(写出一条原因即可)。上述两种方法冶炼铜中，若转移的电子数相同，则方法1和方法2冶炼出的铜的质量之比为_______。
（2）黄铜矿的含铜成分为，常采用溶液浸取，生成和等，该反应的化学方程式为_______。
（3）将、和组成的混合物加入溶液恰好使混合物完全溶解，同时收集到2.24L(标准状况)气体。若将此混合物用足量的加热还原，所得固体的质量为_______g。
（4）和的燃烧热分别为、，已知 ；则的_______。
（5）某同学利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。
①实验ⅰ中气体减少的原因是_______。
②实验ⅰ中，推测产生，可能发生的反应有、_______。
③随着阴极析出，实验ⅱ中平衡不移动，理由是_______。
【答案】（1）方法2不会产生污染空气的气体或湿法炼铜不需要外界提供能量等
（2）
（3）16 （4）
（5）①由于溶液中减小，且覆盖铁电极，阻碍与铁接触 ② ③阳极产生的与阴极消耗的相等，溶液中铜离子浓度不变，故平衡不移动
【解析】（1）上述两种方法中，方法2比方法1更好，其原因是方法2不会产生污染空气的气体(或湿法炼铜不需要外界提供能量等)上述两种方法冶炼铜中，对应6ml电子转移，对应2ml电子转移；若转移的电子数相同，则方法1和方法2冶炼出的铜的质量之比为。（2）
采用溶液浸取，生成和等，该反应的化学方程式为：。
（3）将、和组成的混合物加入溶液恰好使混合物完全溶解，同时收集到(标准状况)气体，也即0.1mlNO，根据N守恒，所以Cu(NO3)2的物质的量为，此混合物用足量的加热还原生成单质铜，质量为：。
（4）分析此反应，根据盖斯定律可知，此反应的焓变等于碳的燃烧热-CO的燃烧热-×题中氧化亚铜转化为氧化铜的焓变，可得=。
（5）①实验i中气体减少的原因是由于溶液中减小，且生成红色固体Cu覆盖铁电极，阻碍与铁接触。
②实验i中，推测产生，可能发生的反应有铁和硫酸直接接触的氧化反应反应，也可能发生铁和硫酸铜溶液直接接触的氧化还原反应，故还可能发生：。
③分析实验ii电解原理，中阳极产生的与阴极消耗的相等，溶液中铜离子浓度不变，故平衡不移动。
10、(2024北京和平街第一中学模拟)某小组探究Cu和H2O2的反应为氧化还原反应，从电极反应角度分析物质氧化性和还原性的变化规律。
[实验探究]
实验ⅰ：向装有0.5 g Cu的烧杯中加入20 mL 30%H2O2溶液，一段时间内无明显现象，10小时后，溶液中有少量蓝色浑浊，Cu片表面附着少量蓝色固体。
（1）写出该反应的化学方程式：____________________________________________________。
[继续探究]
针对该反应速率较慢，该小组同学查阅资料，设计并完成了下列实验。
（2）实验ⅱ中：溶液变蓝的原因是____________________________________(用离子方程式表示)；经检验产生的气体为氧气，产生氧气的原因是____________________________________。
（3）对比实验ⅰ和ⅲ，为探究氨水对Cu的还原性或H2O2氧化性的影响，该同学利用如图装置继续实验。
已知：电压大小反映了物质氧化性与还原性强弱的差异；物质氧化性与还原性强弱差异越大，电压越大。
a．K闭合时，电压为x。
b．向U形管右侧溶液中滴加氨水后，电压不变。
c．继续向U形管左侧溶液中滴加氨水后，电压增大了y。
①利用电极反应解释该实验的结论：____________________________________________。
②利用该方法也可证明酸性增强可提高H2O2的氧化性，与上述实验操作不同的是________________________________________________________________________。
（4）总结：物质氧化性和还原性变化的一般规律是_____________________________。
（5）应用：Ag分别与1 ml·L－1的盐酸、氢溴酸、氢碘酸混合，Ag只与氢碘酸发生置换反应，试解释原因：__________________________________________________。
【答案】（1）Cu＋H2O2===Cu(OH)2
（2）Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O 产生的铜离子催化了过氧化氢分解
（3）①Cu－2e－===Cu2＋，向U形管左侧加入氨水，氨水与Cu2＋形成eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(Cu\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(NH3))4))2＋，使ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(Cu2＋))减小，提高了Cu的还原性 ②向U形管右侧溶液中滴加硫酸
（4）在还原反应(氧化反应)中，增大反应物浓度或降低生成物浓度，氧化剂(还原剂)的氧化性(还原性)增强
（5）溶解度：AgI