中学化学实验探究

实验探究

【题1】（2019西城10分）实验小组研究酸性条件下K2Cr2O7溶液和H2O2溶液的反应。

【实验Ⅰ】向盛有H2O2溶液的试管中，加入过量的K2Cr2O7溶液和硫酸，振荡，溶液立即变为紫红色，此时pH＝1。溶液中持续产生气泡，最终溶液变为绿色。

资料：ⅰ．Cr2(SO4)3溶液呈绿色。

ⅱ．酸性条件下，K2Cr2O7溶液和H2O2溶液反应生成CrO5，CrO5进一步反应生成Cr3+和O2。

ⅲ．CrO5是一种+6价Cr的过氧化物，其结构如右图，CrO5可溶于水,易溶于乙醚得到蓝色溶液。

ⅳ．乙醚是一种无色、不溶于水、密度比水小的有机溶剂，化学性质稳定。

（1）实验Ⅰ中产生的气体是O2，检验的方法是________。

（2）实验Ⅰ的紫红色溶液中含有CrO5。

①验证紫红色溶液中含有CrO5的操作及现象是________。

②生成CrO5的反应不是氧化还原反应，反应的离子方程式是________。

（3）对实验Ⅰ中溶液变为绿色和产生O2的原因，作出如下假设：

a．CrO5在酸性溶液中不稳定，自身氧化还原生成Cr3+和O2。

b．CrO5在酸性条件下氧化了溶液中的H2O2，生成Cr3+和O2。为验证上述假设，用下图装置进行实验Ⅱ和实验Ⅲ（夹持装置已略，B中石蜡油用于吸收挥发出的乙醚）。实验操作及现象如下：

【实验Ⅱ】

ⅰ．将20mL CrO5的乙醚溶液加入A中的20mLpH＝1的稀硫

酸中，不断搅拌，乙醚层由蓝色变为无色，水层变为绿色，O2体

积为V mL。

ⅱ．步骤ⅰ结束后向A中加入少量K2Cr2O7溶液，轻轻搅拌，

静置，乙醚层又显出蓝色。

【实验Ⅲ】仅将实验Ⅱ中的pH＝1的稀硫酸替换为等量的含H2O2的pH＝1的稀硫酸，重复实验。现象与实验Ⅱ相同，且O2体积仍为V mL。

①实验Ⅱ步骤ⅰ中消耗的CrO5与生成的O2的物质的量之比为2∶3，补全离子方程式：

2CrO5+________==2Cr3++3O2↑+________+________。

②甲同学认为依据实验Ⅱ和Ⅲ中生成O2的体积相同，无法说明假设b是否成立，其理由是________。（4）实验Ⅰ中总反应的离子方程式是________。

【题2】（2019海淀12分）某校学习小组探究不同条件对电解FeCl 2溶液产物的影响。所用实验装置如下图所示，其中电极为石墨电极。

【查阅文献】i.Fe 2+、Fe 3+在溶液中通过与Cl -结合分别形成FeCl 42-、FeCl 63-，可降低正电荷。

ii.电解过程中，外界条件（如电解液pH 、离子浓度、电压、电极材料等）会影响离子的放电能力。【实验记录】序号

实验条件

实验现象

阴极

阳极

I

pH=01mol·L -1FeCl 2溶液电压1.5V 电极上产生无色气体。

①湿润淀粉碘化钾试纸始终未见变蓝。②取阳极附近溶液于试管中，滴加KSCN 溶液，溶液变红。

II

pH=4.91mol·L -1FeCl 2溶液电压1.5V

①未观察到气泡产生，电极表面有银灰色金属光泽的固体析出。

②电解结束后，将电极浸泡在盐酸中，观察到有大量气泡产生。①湿润淀粉碘化钾试纸始终未见变蓝。②阳极附近出现红褐色浑浊。

取阳极附近浊液于试管中，先用盐酸酸化，再滴加KSCN 溶液，溶液变红。

（1）结合阴极实验现象的分析①实验I 中阴极的电极反应式为

。

②用化学用语表示实验II 中产生阴极现象的原因：。③对比实验I 、II 的阴极现象，可以获得的结论是。

（2）结合阳极实验现象的分析

①甲同学认为实验I 中Cl -没有放电，得出此结论依据的实验现象是________。阳极附近溶液滴加KSCN 溶液变红，依据此现象分析，阳极反应可能是Fe 2+-e -===Fe 3+、________。②对比实验I 、II 的阳极现象，解释产生差异的原因：。

【实验讨论】

（3）有同学提出，改变条件有可能在阳极看到“湿润淀粉碘化钾试纸变蓝”的现象，可能改变的条件是，

对应的实验方案是

。

【题3】（2019东城13分）探究0.5mol/L FeCl3溶液(PH=1〕与不同金属反应时的多样性的原

（1）根据实验I的现象，推测红褐色液体为胶体，并用光束照射该液体，在与光束垂直的方向观察到_________得以证实。

⑵已知Fe和Fe3O4均能被磁铁吸引。

①为了确定黑色固体的成分是否含有Fe和Fe3O4,重复实验I,及时取少量镁条表面生成的黑色粉末，洗净

后进行实验如下：

_________，结合现象写出判断的理由

_________。

②除上述结论外，分析实验I的现象，可知

被还原得到的产物一定还有_________。

(3)实验Ⅰ、Ⅱ现象的差异，Fe3+、Mg2+、Fe2+、H+、Cu2+与的氧化性强弱有关，其顺序是

Mg2+

(4)继续研究0.5m o l/L F e C l3溶液（P H=1）与F e的反应。

②已知：相同条件下，H+在溶液中的移动速率远大于Fe3+。结合实验I、Ⅱ,由反应中金

属表面离子浓度的变化，推测实验III、IV现象差异的原因:_________。

【题4】（2019朝阳12分）某学习小组探究稀HNO3、浓HNO3与铜的反应。

装置（尾气处理装置略）现象

Ⅰ中开始无明显现象，渐有小气泡生成，越来越剧烈，液

面上方出现浅红棕色气体，溶液呈蓝色。

Ⅱ中反应剧烈，迅速生成大量红棕色气体，溶液呈绿色。（1）试管Ⅰ中Cu与稀HNO

3反应的化学方程式是。

（2）Ⅱ中反应的速率比Ⅰ中的快，原因是。

（3）针对Ⅱ中溶液呈绿色的原因，提出假设：

假设1：Cu2+的浓度较大所致；假设2：溶解了生成的NO2。

探究如下：取Ⅱ中绿色溶液，分为两等份。

1取一份于右图所示装置中，(填“操作”和“现象”)，证实Ⅱ中溶解了NO2。

②向另一份溶液加入（填化学试剂），溶液变为蓝色。证实假设1不成立，假设2成立。

（4）对于稀HNO3与铜生成NO、浓HNO3与铜生成NO2的原因，提出两种解释：

解释1．HNO3浓度越稀，溶液中NO3-的数目越少，被还原时，每个NO3-从还原剂处获得较多电子的机会（填“增多”或“减少”），因此被还原为更低价态。

解释2．推测下列平衡导致了产物的不同，并通过如下实验证实了推测的合理性。

3NO2 + H2O2HNO3 + NO

①B中盛放的试剂是。

②C中盛放Cu(NO3)2和。

③该小组证实推测的合理性所依据的实验现象是。

【题5】（2019丰台15分）实验小组制备硫代硫酸钠（Na 2S 2O 3·5H 2O ）并探究其性质。

资料：Na 2S 2O 3·5H 2O 在中性溶液中较稳定，在酸性溶液中分解产生S 、SO 2。Ⅰ.以SO 2、Na 2S 、Na 2CO 3为原料制备Na 2S 2O 3·5H 2O

，装置如下图所示：

（1）A 是SO 2气体发生装置，常温下用亚硫酸钠固体与浓硫酸反应制取SO 2，实验过程中需要控制SO 2产

生的速率。请在虚框内将装置A 补充完整。

（2）B 中生成硫代硫酸钠的实质是：S +Na 2SO 3===Na 2S 2O 3

①S 是由

、

、H 2O 反应得到。②实验过程中有大量CO 2产生，化学方程式为

。

（3）装置C 中的试剂为

，作用是

。

（4）当装置B 中溶液的pH 约为7时应停止通入SO 2，否则Na 2S 2O 3的产率下降，其原因是。Ⅱ.探究Na 2S 2O 3的性质：

（5）研究S 产生的原因：已知：Na 2S 2O 3中S 元素的化合价分别为-2和+6

提出假设：假设1：Cl 2、HClO 等含氯的氧化性微粒氧化了-2价硫元素

假设2：空气中的O 2也可能氧化-2价硫元素

假设3：酸性条件下Na 2S 2O 3分解产生S 设计实验方案：①向试管b 中加入。②依据现象，S 产生的主要原因是，说明理由。

（6）步骤3，继续加入氯水，沉淀消失的原因是

（写化学方程式）。

步骤1取Na 2S 2O 3晶体，溶解，配成0.2mol/L 溶液。

步骤2

取4mL 溶液，向其中加入1mL 饱和氯水（pH =2.4），溶液立即出现浑浊，经检验浑浊物为S 。

步骤3

继续滴加氯水，浑浊度增大，最后消失，溶液变澄清。

△

4mL 0.2mol/LNa 2S 2O 3溶液

a

b

1mL 饱和氯水

一段时间后出现浑浊

浑浊度较实验a 小

立即出现浑浊

4mL 0.2mol/LNa 2S 2O 3溶液

【题6】（2019石景山11分）Na 2S 2O 4俗称保险粉，常用做纺织工业的漂白剂、脱色剂等。某科研小组制备并探究其性质。

资料：Na 2S 2O 4易溶于水，具有极强的还原性，易被空气氧化，在碱性介质中稳定。

Ⅰ．制备Na 2S 2O 4（加热等辅助仪器略去）

Na 2SO 3固体

70%的硫酸

NaOH 溶液

A

B

C

NaOH 溶液

Zn 粉-水悬浮液①

（1）仪器①的名称是。

（2）B 装置用于制备Na 2S 2O 4。第一步反应：Zn+2SO 2

ZnS 2O 4；第二步，加入NaOH 溶液，于28～35℃下反应生成Na 2S 2O 4，该步反应的化学方程式为。

（3）B 装置反应前，先进行的实验操作是

。

（4）反应后除去B 中的沉淀，在滤液中加入一定量的NaCl 固体搅拌，有Na 2S 2O 4晶体析出。加入NaCl

固体的作用是

。

Ⅱ．探究Na 2S 2O 4的性质

（可选试剂：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl 234（6）制备纳米级银粉

用NaOH 溶液溶解Na 2S 2O 4，加入一定量的AgNO 3溶液，生成纳米级的银粉。在制备银粉的反应中，氧化剂和还原剂的物质的量之比为2︰1，且生成的含硫物质只有一种，写出该反应的离子方程式

。

【题7】（2019顺义13分）CuCl 2是一种广泛用于生产颜料、木材防腐剂等的化工产品。实验小组制备CuCl 2并探究CuCl 2溶液电解产物。

资料：I.CuCl 是白色的难溶物，用Cu 和浓的CuCl 2溶液反应生成CuCl ；CuCl 易溶于浓盐酸，用水稀释CuCl 的浓盐酸溶液析出CuCl 白色沉淀。

II.CuCl +Cu 2++3Cl －

+H 2O

[CuCl 2·CuCl 2(H 2O)]－

（棕褐色）

（1）制备CuCl 2

（加热和夹持装置略）

①装置A 中制取氯气，是利用了浓盐酸的（填“氧化性”或“还原性”）。

②装置B 中盛放浓硫酸，其作用是。

③装置C 中反应的方程式是。

（2）探究CuCl 2溶液电解产物

①小组同学取出装置C 中的固体，配成2mol/L 氯化铜溶液，用石墨电极电解氯化铜溶液，从理论

上预测实验现象是

。

②电解CuCl 2溶液，实验过程中观察到现象如下：

条件电极现象

电压12V 电流3A

阳极开始出现少量气泡，后来气泡增多

阴极

3

min 后，附近溶液变成棕褐色，30min 后，溶液变成深棕褐色。电极底部表面有少量红色金属生成，还有少量白色物质

i.检验阳极产生气体的实验方法是

。

ii.小组同学对阴极区溶液呈棕褐色的原因进行探究：

步骤一：

实验中深棕褐色溶液加水后有白色沉淀生成，用化学平衡原理解释其原因。

步骤二：检验阴极附近的深褐色溶液成分，操作是（按上图形式呈现）。

③保持电流电压不变，若要在阴极得到更多红色金属，避免产生白色CuCl，你可能采取的方法是

（答出1条即可）。

【题8】(2019通州15分)某实验小组学生.在室温下.以FeC13溶液为实验对象，设计如下系列实验探究其性质的复杂多样性。请按要求回答下列问题。

【实验I】3支试管中均盛有2ml0.2mol/LJFeCL3，溶液

(1)i中现象为产生此现象的原因是。

(2)ii中反应的离子方程式为。

(3)结合iii中现象.小组成员产生诸多猜测.并继续进行相关实验探究:

①学生甲对比分析发现Na2SO3具有不同于Na2CO3的特点.猜测实验iii发生了氧化还原反应,其离子方程式为_;并取实验iii充分反应后的溶液少许于试管中，滴人BaCl2溶液.产生白色沉淀.从而证明其猜测成立。

②学生乙认同甲的猜测.但认为甲不能仅以产生白色沉淀作为判断实验iii发生了氧化还原反应的依据.需重新设计实验方案并进行实验。其实验方案是。

【实验II】向3支盛有1mL1mol/L，FeC13溶液的试管中分别加人3mL的NaOH溶液，

浓度依次为5mol/L、7mol/L、9mol/L.都产生红褐色沉淀。充分反应后,过滤,取滤液分别分成两等份.再分别进行下列实验i和ii，实验记录如下:

资料:新制Fe(OH)3在溶液中存在两种电离:Fe3++3OH-Fe(OH)3H++FeO2-+H20.

Fe(OH)3略有两性，但碱性强于酸性。(4)加人7mol/LNaOH溶液后的滤液中Fe元素的存在形式(写化学符号):

(5)结合以上实验，制备Fe(OH)3的合理方法是_(注明试剂和用量)。

(6)根据实验现象及资料。结合化学用语分析说明当。c(NaOH))≥7mol/L，时，实验ii中溶液变红的原因