專題71專題71探究性綜合實驗1．【2022年北京卷】某小組同學探究不同條件下氯氣與二價錳化合物的反應資料：i．Mn2+在一定條件下被Cl2或ClO-氧化成MnO2(棕黑色)、(綠色)、(紫色)。ii．濃堿條件下，可被OH-還原為。iii．Cl2的氧化性與溶液的酸堿性無關(guān)，NaClO的氧化性隨堿性增強而減弱。實驗裝置如圖(夾持裝置略)序號物質(zhì)aC中實驗現(xiàn)象通入Cl2前通入Cl2后I水得到無色溶液產(chǎn)生棕黑色沉淀，且放置后不發(fā)生變化II5%NaOH溶液產(chǎn)生白色沉淀，在空氣中緩慢變成棕黑色沉淀棕黑色沉淀增多，放置后溶液變?yōu)樽仙?，仍有沉淀III40%NaOH溶液產(chǎn)生白色沉淀，在空氣中緩慢變成棕黑色沉淀棕黑色沉淀增多，放置后溶液變?yōu)樽仙杂谐恋恚?）B中試劑是___________。（2）通入Cl2前，II、III中沉淀由白色變?yōu)楹谏幕瘜W方程式為___________。（3）對比實驗I、II通入Cl2后的實驗現(xiàn)象，對于二價錳化合物還原性的認識是___________。（4）根據(jù)資料ii，III中應得到綠色溶液，實驗中得到紫色溶液，分析現(xiàn)象與資料不符的原因：原因一：可能是通入Cl2導致溶液的堿性減弱。原因二：可能是氧化劑過量，氧化劑將氧化為。①化學方程式表示可能導致溶液堿性減弱的原因___________，但通過實驗測定溶液的堿性變化很小。②取III中放置后的1mL懸濁液，加入4mL40%NaOH溶液，溶液紫色迅速變?yōu)榫G色，且綠色緩慢加深。溶液紫色變?yōu)榫G色的離子方程式為___________，溶液綠色緩慢加深，原因是MnO2被___________(填“化學式”)氧化，可證明III的懸濁液中氧化劑過量；③取II中放置后的1mL懸濁液，加入4mL水，溶液紫色緩慢加深，發(fā)生的反應是___________。④從反應速率的角度，分析實驗III未得到綠色溶液的可能原因___________。2．（2021·廣東真題）含氯物質(zhì)在生產(chǎn)生活中有重要作用。1774年，舍勒在研究軟錳礦(主要成分是)的過程中，將它與濃鹽酸混合加熱，產(chǎn)生了一種黃綠色氣體。1810年，戴維確認這是一種新元素組成的單質(zhì)，并命名為chlorine(中文命名“氯氣”)。（1）實驗室沿用舍勒的方法制取的化學方程式為_______。（2）實驗室制取干燥時，凈化與收集所需裝置的接口連接順序為_______。（3）某氯水久置后不能使品紅溶液褪色，可推測氯水中_______已分解。檢驗此久置氯水中存在的操作及現(xiàn)象是_______。（4）某合作學習小組進行以下實驗探究。①實驗任務。通過測定溶液電導率，探究溫度對溶解度的影響。②查閱資料。電導率是表征電解質(zhì)溶液導電能力的物理量。溫度一定時，強電解質(zhì)稀溶液的電導率隨溶液中離子濃度的增大而增大；離子濃度一定時，稀溶液電導率隨溫度的升高而增大。25℃時，。③提出猜想。猜想a：較高溫度的飽和溶液的電導率較大。猜想b：在水中的溶解度。④設計實驗、驗證猜想。取試樣Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(不同溫度下配制的飽和溶液)，在設定的測試溫度下，進行表中實驗1~3，記錄數(shù)據(jù)。實驗序號試樣測試溫度/℃電導率/1Ⅰ：25℃的飽和溶液252Ⅱ：35℃的飽和溶液353Ⅲ：45℃的飽和溶液45⑤數(shù)據(jù)分析、交流討論。25℃的飽和溶液中，_______。實驗結(jié)果為。小組同學認為，此結(jié)果可以證明③中的猜想成立，但不足以證明猜想成立。結(jié)合②中信息，猜想不足以成立的理由有_______。⑥優(yōu)化實驗。小組同學為進一步驗證猜想，在實驗1~3的基礎上完善方案，進行實驗4和5。請在答題卡上完成表中內(nèi)容。實驗序號試樣測試溫度/℃電導率/4Ⅰ_______5______________⑦實驗總結(jié)。根據(jù)實驗1~5的結(jié)果，并結(jié)合②中信息，小組同學認為猜想也成立。猜想成立的判斷依據(jù)是_______。3．（2020年新課標Ⅰ）為驗證不同化合價鐵的氧化還原能力，利用下列電池裝置進行實驗?；卮鹣铝袉栴}：（1）由FeSO4·7H2O固體配制0.10mol·L?1FeSO4溶液，需要的儀器有藥匙、玻璃棒、_________(從下列圖中選擇，寫出名稱)。（2）電池裝置中，鹽橋連接兩電極電解質(zhì)溶液。鹽橋中陰、陽離子不與溶液中的物質(zhì)發(fā)生化學反應，并且電遷移率(u∞)應盡可能地相近。根據(jù)下表數(shù)據(jù)，鹽橋中應選擇____________作為電解質(zhì)。陽離子u∞×108/(m2·s?1·V?1)陰離子u∞×108/(m2·s?1·V?1)Li+4.074.61Na+5.197.40Ca2+6.59Cl?7.91K+7.628.27（3）電流表顯示電子由鐵電極流向石墨電極?？芍}橋中的陽離子進入________電極溶液中。（4）電池反應一段時間后，測得鐵電極溶液中c(Fe2+)增加了0.02mol·L?1。石墨電極上未見Fe析出?？芍?，石墨電極溶液中c(Fe2+)=________。（5）根據(jù)（3）、（4）實驗結(jié)果，可知石墨電極的電極反應式為_______，鐵電極的電極反應式為_______。因此，驗證了Fe2+氧化性小于________，還原性小于________。（6）實驗前需要對鐵電極表面活化。在FeSO4溶液中加入幾滴Fe2(SO4)3溶液，將鐵電極浸泡一段時間，鐵電極表面被刻蝕活化。檢驗活化反應完成的方法是_______。4．[2019北京]化學小組實驗探究SO2與AgNO3溶液的反應。（1）實驗一：用如下裝置（夾持、加熱儀器略）制備SO2，將足量SO2通入AgNO3溶液中，迅速反應，得到無色溶液A和白色沉淀B。①濃H2SO4與Cu反應的化學方程式是____________________________________。②試劑a是____________。（2）對體系中有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)分析得出：沉淀B可能為Ag2SO3、Ag2SO4或二者混合物。（資料：Ag2SO4微溶于水；Ag2SO3難溶于水）實驗二：驗證B的成分①寫出Ag2SO3溶于氨水的離子方程式：__________。②加入鹽酸后沉淀D大部分溶解，剩余少量沉淀F。推斷D中主要是BaSO3，進而推斷B中含有Ag2SO3。向濾液E中加入一種試劑，可進一步證實B中含有Ag2SO3。所用試劑及現(xiàn)象是__________。（3）根據(jù)沉淀F的存在，推測的產(chǎn)生有兩個途徑：途徑1：實驗一中，SO2在AgNO3溶液中被氧化生成Ag2SO4，隨沉淀B進入D。途徑2：實驗二中，被氧化為進入D。實驗三：探究的產(chǎn)生途徑①向溶液A中滴入過量鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀，證明溶液中含有________：取上層清液繼續(xù)滴加BaCl2溶液，未出現(xiàn)白色沉淀，可判斷B中不含Ag2SO4。做出判斷的理由：_______。②實驗三的結(jié)論：__________。（4）實驗一中SO2與AgNO3溶液反應的離子方程式是_________________。（5）根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)分析，SO2與AgNO3溶液應該可以發(fā)生氧化還原反應。將實驗一所得混合物放置一段時間，有Ag和生成。（6）根據(jù)上述實驗所得結(jié)論：__________________。5．[2018海南]某小組在實驗室中探究金屬鈉與二氧化碳的反應?；卮鹣铝袉栴}：（1）選用如圖所示裝置及藥品制取CO2。打開彈簧夾，制取CO2。為了得到干燥．純凈的CO2，產(chǎn)生的氣流應依次通過盛有_________的洗氣瓶(填試劑名稱)。反應結(jié)束后，關(guān)閉彈簧夾，可觀察到的現(xiàn)象是__________________________。不能用稀硫酸代替稀鹽酸，其原因是__________________________。（2）金屬鈉與二氧化碳反應的實驗步驟及現(xiàn)象如下表：步驟現(xiàn)象將一小塊金屬鈉在燃燒匙中點燃，迅速伸入盛有CO2的集氣瓶中。充分反應，放置冷卻產(chǎn)生大量白煙，集氣瓶底部有黑色固體產(chǎn)生，瓶壁上有白色物質(zhì)產(chǎn)生在集氣瓶中加入適量蒸餾水，振蕩．過濾濾紙上留下黑色固體，濾液為無色溶液①為檢驗集氣瓶瓶壁上白色物質(zhì)的成分，取適量濾液于2支試管中，向一支試管中滴加1滴酚酞溶液，溶液變紅：向第二支試管中滴加澄清石灰水，溶液變渾濁。據(jù)此推斷，白色物質(zhì)的主要成分是________(填標號)。A．Na2OB．Na2O2C．NaOHD．Na2CO3②為檢驗黑色固體的成分，將其與濃硫酸反應，生成的氣體具有刺激性氣味。據(jù)此推斷黑色固體是________________。③本實驗中金屬鈉與二氧化碳反應的化學方程式為_______________________。6．[2018北京卷]實驗小組制備高鐵酸鉀（K2FeO4）并探究其性質(zhì)。資料：K2FeO4為紫色固體，微溶于KOH溶液；具有強氧化性，在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生O2，在堿性溶液中較穩(wěn)定。（1）制備K2FeO4（夾持裝置略）①A為氯氣發(fā)生裝置。A中反應方程式是________________（錳被還原為Mn2+）。②將除雜裝置B補充完整并標明所用試劑。③C中得到紫色固體和溶液。C中Cl2發(fā)生的反應有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH2K2FeO4+6KCl+8H2O，另外還有________________。（2）探究K2FeO4的性質(zhì)①取C中紫色溶液，加入稀硫酸，產(chǎn)生黃綠色氣體，得溶液a，經(jīng)檢驗氣體中含有Cl2。為證明是否K2FeO4氧化了Cl－而產(chǎn)生Cl2，設計以下方案：方案Ⅰ取少量a，滴加KSCN溶液至過量，溶液呈紅色。方案Ⅱ用KOH溶液充分洗滌C中所得固體，再用KOH溶液將K2FeO4溶出，得到紫色溶液b。取少量b，滴加鹽酸，有Cl2產(chǎn)生。i．由方案Ⅰ中溶液變紅可知a中含有______離子，但該離子的產(chǎn)生不能判斷一定是K2FeO4將Cl－氧化，還可能由________________產(chǎn)生（用方程式表示）。ii．方案Ⅱ可證明K2FeO4氧化了Cl－。用KOH溶液洗滌的目的是________________。②根據(jù)K2FeO4的制備實驗得出：氧化性Cl2________（填“＞”或“＜”），而方案Ⅱ?qū)嶒灡砻?，Cl2和的氧化性強弱關(guān)系相反，原因是________________。③資料表明，酸性溶液中的氧化性＞，驗證實驗如下：將溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中，振蕩后溶液呈淺紫色該現(xiàn)象能否證明氧化性＞。若能，請說明理由；若不能，進一步設計實驗方案。學.科網(wǎng)理由或方案：________________。7．[2017新課標Ⅲ]綠礬是含有一定量結(jié)晶水的硫酸亞鐵，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要的用途。某化學興趣小組對綠礬的一些性質(zhì)進行探究?；卮鹣铝袉栴}：（1）在試管中加入少量綠礬樣品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液顏色無明顯變化。再向試管中通入空氣，溶液逐漸變紅。由此可知：______________、_______________。（2）為測定綠礬中結(jié)晶水含量，將石英玻璃管（帶兩端開關(guān)K1和K2）（設為裝置A）稱重，記為m1g。將樣品裝入石英玻璃管中，再次將裝置A稱重，記為m2g。按下圖連接好裝置進行實驗。①儀器B的名稱是____________________。②將下列實驗操作步驟正確排序___________________（填標號）；重復上述操作步驟，直至A恒重，記為m3g。a．點燃酒精燈，加熱 b．熄滅酒精燈 c．關(guān)閉K1和K2d．打開K1和K2，緩緩通入N2 e．稱量A f．冷卻到室溫③根據(jù)實驗記錄，計算綠礬化學式中結(jié)晶水數(shù)目x=________________（列式表示）。若實驗時按a、d次序操作，則使x__________（填“偏大”“偏小”或“無影響”）。（3）為探究硫酸亞鐵的分解產(chǎn)物，將（2）中已恒重的裝置A接入下圖所示的裝置中，打開K1和K2，緩緩通入N2，加熱。實驗后反應管中殘留固體為紅色粉末。①C、D中的溶液依次為_________（填標號）。C、D中有氣泡冒出，并可觀察到的現(xiàn)象分別為_______________。a．品紅 b．NaOH c．BaCl2 d．Ba(NO3)2 e．濃H2SO4②寫出硫酸亞鐵高溫分解反應的化學方程式_____________________。8．[2017北京]某小組在驗證反應“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的實驗中檢測到Fe3+，發(fā)現(xiàn)和探究過程如下。向硝酸酸化的0.05mol·L-1硝酸銀溶液（pH≈2）中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，燒杯底部有黑色固體，溶液呈黃色。（1）檢驗產(chǎn)物①取出少量黑色固體，洗滌后，_______（填操作和現(xiàn)象），證明黑色固體中含有Ag。②取上層清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，產(chǎn)生藍色沉淀，說明溶液中含有_______________。（2）針對“溶液呈黃色”，甲認為溶液中有Fe3+，乙認為鐵粉過量時不可能有Fe3+，乙依據(jù)的原理是___________________（用離子方程式表示）。針對兩種觀點繼續(xù)實驗：①取上層清液，滴加KSCN溶液，溶液變紅，證實了甲的猜測。同時發(fā)現(xiàn)有白色沉淀產(chǎn)生，且溶液顏色深淺、沉淀量多少與取樣時間有關(guān)，對比實驗記錄如下：序號取樣時間/min現(xiàn)象ⅰ3產(chǎn)生大量白色沉淀；溶液呈紅色ⅱ30產(chǎn)生白色沉淀；較3min時量少；溶液紅色較3min時加深ⅲ120產(chǎn)生白色沉淀；較30min時量少；溶液紅色較30min時變淺（資料：Ag+與SCN-生成白色沉淀AgSCN）②對Fe3+產(chǎn)生的原因作出如下假設：假設a：可能是鐵粉表面有氧化層，能產(chǎn)生Fe3+；假設b：空氣中存在O2，由于________（用離子方程式表示），可產(chǎn)生Fe3+；假設c：酸性溶液中具有氧化性，可產(chǎn)生Fe3+；假設d：根據(jù)_______現(xiàn)象，判斷溶液中存在Ag+，可產(chǎn)生Fe3+。③下列實驗Ⅰ可證實假設a、b、c不是產(chǎn)生Fe3+的主要原因。實驗Ⅱ可證實假設d成立。實驗Ⅰ：向硝酸酸化的________溶液（pH≈2）中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，不同時間取上層清液滴加KSCN溶液，3min時溶液呈淺紅色，30min后溶液幾乎無色。實驗Ⅱ：裝置如圖。其中甲溶液是________，操作及現(xiàn)象是________________。（3）根據(jù)實驗現(xiàn)象，結(jié)合方程式推測實驗ⅰ~ⅲ中Fe3+濃度變化的原因：______。9．【2016年高考北京卷】（16分）以Na2SO3溶液和不同金屬的硫酸鹽溶液作為實驗對象，探究鹽的性質(zhì)和鹽溶液間反應的多樣性。實驗試劑現(xiàn)象滴管試管2mL0.2mol·L?1Na2SO3溶液飽和Ag2SO4溶液Ⅰ.產(chǎn)生白色沉淀0.2mol·L?1CuSO4Ⅱ.溶液變綠，繼續(xù)滴加產(chǎn)生棕黃色沉淀0.1mol·L?1Al2（SO4）3溶液Ⅲ.開始無明顯變化，繼續(xù)滴加產(chǎn)生白色沉淀（1）經(jīng)檢驗，現(xiàn)象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3。用離子方程式解釋現(xiàn)象Ⅰ：____________。（2）經(jīng)檢驗，現(xiàn)象Ⅱ的棕黃色沉淀中不含SO42?，含有Cu+、Cu2+和SO32?。已知：Cu+Cu+Cu2+，Cu2+CuI↓（白色）+I2。①用稀硫酸證實沉淀中含有Cu+的實驗現(xiàn)象是_____________。②通過下列實驗證實，沉淀中含有Cu2+和SO32?。a.白色沉淀A是BaSO4，試劑1是____________。b.證實沉淀中含有Cu+和SO32?的理由是___________。（3）已知：Al2（SO3）3在水溶液中不存在。經(jīng)檢驗，現(xiàn)象Ⅲ的白色沉淀中無SO42?，該白色沉淀既能溶于強酸，又能溶于強堿，還可使酸性KMnO4溶液褪色。①推測沉淀中含有亞硫酸根和________。②對于沉淀中亞硫酸根的存在形式提出兩種假設：i.被Al（OH）3所吸附；ii.存在于鋁的堿式鹽中。對假設ii設計了對比實驗，證實了假設ii成立。a.將對比實驗方案補充完整。步驟二：_____________（按上圖形式呈現(xiàn)）。（4）根據(jù)實驗，亞硫酸鹽的性質(zhì)有___________。鹽溶液間反應的多樣性與__________有關(guān)。10．【2016年高考四川卷】（13分）CuCl廣泛應用于化工和印染等行業(yè)。某研究性學習小組擬熱分解CuCl2·2H2O制備CuCl，并進行相關(guān)探究。【資料查閱】【實驗探究】該小組用下圖所示裝置進行實驗（夾持儀器略）。請回答下列問題：（1）儀器X的名稱是__________。（2）實驗操作的先后順序是a→______→c（填操作的編號）a．檢查裝置的氣密性后加入藥品b．熄滅酒精燈，冷卻c．在“氣體入口”處干燥HCld．點燃酒精燈，加熱e．停止通入HCl，然后通入N2（3）在實驗過程中，觀察到B中物質(zhì)由白色變?yōu)樗{色，C中試紙的顏色變化是_______。（4）裝置D中發(fā)生的氧化還原反應的離子方程式是________________。（5）反應結(jié)束后，取出CuCl產(chǎn)品進行實驗，發(fā)現(xiàn)其中含有少量的CuCl2或CuO雜質(zhì)，根據(jù)資料信息分析：①若雜質(zhì)是CuCl2，則產(chǎn)生的原因是________________。②若雜質(zhì)是CuO，則產(chǎn)生的原因是________________。11．【2015安徽理綜化學】（14分）某研究小組將純凈的SO2氣體通入0.1mol·L-1的Ba（NO3）2溶液中，得到了BaSO4沉淀，為探究上述溶液中何種微粒能氧化通入的SO2，該小組突出了如下假設:假設一：溶液中的NO3-假設二：溶液中溶解的O2驗證假設一該小組涉及實驗驗證了假設一，請在下表空白處填寫相關(guān)實驗現(xiàn)象實驗步驟實驗現(xiàn)象結(jié)論實驗1：在盛有不含O2的25ml0.1mol/LBaCl2溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO2氣體假設一成立實驗2：在盛有不含O2的25ml0.1mol/LBa（NO3）2溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO2氣體（2）為深入研究該反應，該小組還測得上述兩個實驗中溶液的pH隨通入SO2體積的變化曲線入下圖實驗1中溶液pH變小的原因是____;V1時，實驗2中溶液pH小于實驗1的原因是（用離子方程式表示）_________。（3）驗證假設二請設計實驗驗證假設二，寫出實驗步驟，預期現(xiàn)象和結(jié)論。實驗步驟、預期現(xiàn)象和結(jié)論（不要求寫具體操作過程）（4）若假設二成立，請預測：在相同條件下，分別通入足量的O2和KNO3，氧化相同的H2SO3溶液（溶液體積變化忽略不計），充分反映后兩溶液的pH前者_______(填大于或小于)后者，理由是________12．【2014年高考安徽卷第28題】(14分)某研究小組為探究弱酸性條件下鐵發(fā)生電化學腐蝕類型的影響因素，將混合均勻的新制鐵粉和碳粉置于錐形瓶底部，塞上瓶塞(如圖1)。從膠頭滴管中滴入幾滴醋酸溶液，同時測量容器中的壓強變化。（1）請完成以下實驗設計表(表中不要留空格)：編號實驗目的碳粉/g鐵粉/g醋酸/%①為以下實驗作參照0.52.090.0②醋酸濃度的影響0.536.0③0.22.090.0（2）編號①實驗測得容器中壓強隨時間變化如圖2。t2時，容器中壓強明顯小于起始壓強，其原因是鐵發(fā)生了腐蝕，請在圖3中用箭頭標出發(fā)生該腐蝕時電子流動方向；此時，碳粉表面發(fā)生了(“氧化”或“還原”)反應，其電極反應式是。（3）該小組對圖2中0～t1時壓強變大的原因提出了如下假設，請你完成假設二：假設一：發(fā)生析氫腐蝕產(chǎn)生了氣體；假設二：；……（4）為驗證假設一，某同學設計了檢驗收集的氣體中是否含有H2的方案。請你再設計一個實驗方案驗證假設一，寫出實驗步驟和結(jié)論。實驗步驟和結(jié)論(不要求寫具體操作過程)：13．【2014年高考廣東卷第33題】（17分）H2O2是一種綠色氧化還原試劑，在化學研究中應用廣泛。（1）某小組擬在同濃度Fe3+的催化下，探究H2O2濃度對H2O2分解反應速率的影響。限選試劑與儀器：30%H2O2、0.1mol?L-1Fe2(SO4)3、蒸餾水、錐形瓶、雙孔塞、水槽、膠管、玻璃導管、量筒、秒表、恒溫水浴槽、注射器①寫出本實驗H2O2分解反應方程式并標明電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：____________②設計實驗方案：在不同H2O2濃度下，測定____________________________________（要求所測得的數(shù)據(jù)能直接體現(xiàn)反應速率大?。?。③設計實驗裝置，完成圖20的裝置示意圖。④參照下表格式，擬定實驗表格，完整體現(xiàn)實驗方案（列出所選試劑體積、需記錄的待測物理量和所擬定的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)用字母表示）。物理量實驗序號V[0.1mol?L-1Fe2(SO4)3]/mL……1a……2a……（2）利用圖21（a）和21（b）中的信息，按圖21（c）裝置（連能的A、B瓶中已充有NO2氣體）進行實驗?？捎^察到B瓶中氣體顏色比A瓶中的_________（填“深”或“淺”），其原因是______________________________________________________。14．【2013年高考安徽卷第28題】（14分）某酸性工業(yè)廢水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸（H2C2O4）能將其中的Cr2OEQ\s(2-,7)轉(zhuǎn)化為Cr3+。某課題組研究發(fā)現(xiàn)，少量鐵明礬[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可對該反應起催化作用。為進一步研究有關(guān)因素對該反應速率的影響，探究如下：（1）在25°C下，控制光照強度、廢水樣品初始濃度和催化劑用量相同，調(diào)節(jié)不同的初始pH和一定濃度草酸溶液用量，作對比實驗，完成以下實驗設計表（表中不要留空格）。實驗編號初始pH廢水樣品體積mL草酸溶液體