全国通用版2022高考化学总复习优编增分练：高考压轴大题特训题型四“性质原理型”定性定量综合实验

题型四　“性质、原理型”定性、定量综合实验1.(2022·石家庄市高三下学期4月一模)AgNO3是中学化学常用试剂，某兴趣小组设计如下实验探究其性质。Ⅰ.AgNO3的热稳定性AgNO3受热易分解，用下图装置加热AgNO3固体，试管内有红棕色气体生成，一段时间后，在末端导管口可收集到无色气体a。(1)实验室检验气体a的方法为_________________________________________________。(2)已知B中只生成一种盐，据此判断AgNO3受热分解的化学方程式为________________________________________________________________________。(3)从安全角度考虑，上述实验装置存在一处明显缺陷，改进措施为___________________________________________________________________________________________。Ⅱ.AgNO3与盐溶液的反应9\n(4)甲同学认为试管②中产生银镜是Fe2＋所致，其离子方程式为________________________________________________________________________；乙同学认为要判断该观点正确，需增加如下实验，取2mL0.5mol·L－1AgNO3溶液于试管中，向其中滴加几滴________________________，若只产生白色沉淀，证明甲同学观点正确。(5)已知：AgSCN为白色沉淀。试管③中红色褪去的原因为________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(请从平衡移动的角度解释)。(6)设计实验证明Ksp(AgI)<Ksp(AgSCN)。限选试剂：0.1mol·L－1AgNO3溶液、0.1mol·L－1KI溶液、0.1mol·L－1KSCN溶液：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案　(1)将带火星的木条放至导管口，木条复燃(2)2AgNO32Ag＋2NO2↑＋O2↑(3)A、B装置之间连接一个防倒吸的安全瓶(4)Ag＋＋Fe2＋===Ag＋Fe3＋0.5mol·L－1(NH4)2SO4溶液(5)溶液中发生Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3的反应，使局部变红；振荡试管时，过量的Ag＋与SCN－反应生成AgSCN沉淀，降低了c(SCN－)，平衡逆向移动，溶液褪色(6)方案一：向盛有0.1mol·L－1AgNO3溶液的试管中滴加0.1mol·L－1KSCN溶液至不再有白色沉淀生成，向其中滴加0.1mol·L－1KI溶液，白色沉淀转化为黄色沉淀，则证明Ksp(AgI)＜Ksp(AgSCN)；方案二：将等体积的0.1mol·L－1KSCN溶液和0.1mol·L－1KI溶液混合，向混合液中滴加0.1mol·L－1AgNO3溶液，若生成黄色沉淀，则证明Ksp(AgI)＜Ksp(AgSCN)解析　(1)根据实验加热硝酸银，有红棕色气体产生，说明产生NO2，通过装置B后，在末端导管口可收集到无色气体，无色气体可能为氧气，检验氧气的方法是将带火星的木条放至导管口，木条复燃。(2)NO2与NaOH反应：2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O，氧气能把NaNO2氧化成NaNO39\n，根据信息可知，B中只生成一种盐，说明氧气过量，根据得失电子数目守恒，Ag的化合价降低，推断出硝酸银受热分解的化学方程式为2AgNO32Ag＋2NO2↑＋O2↑。(3)NO2能与NaOH发生反应，容易造成导管内的气体压强减小，容易引起倒吸，因此A、B装置之间应连接一个防倒吸的安全瓶。(4)Ag＋的氧化性比Fe3＋强，因此发生反应：Ag＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ag；根据②的实验现象以及若只产生白色沉淀，证明甲同学观点正确，推出所加溶液为0.5mol·L－1(NH4)2SO4溶液。(5)溶液中发生Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3的反应使局部变红；振荡试管时，过量的Ag＋与SCN－反应生成AgSCN沉淀，降低了c(SCN－)，平衡逆向移动，溶液褪色。2.(2022·南阳市第一中学高三第十八次考试)硫化碱法是工业上制备Na2S2O3的方法之一，其反应原理为2Na2S＋Na2CO3＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2(该反应ΔH>0)，某研究小组在实验室用硫化碱法制备Na2S2O3·5H2O的流程如下。(1)吸硫装置如图所示。①装置B的作用是检验装置A中SO2的吸收效率，B中试剂是________________________________________________________________________，表明SO2吸收效率低的实验现象是B中溶液____________。②为了使SO2尽可能吸收完全，在不改变A中溶液浓度、体积的条件下，除了及时搅拌反应物外，还可采取的合理措施是_____________________________________________(答一条)。(2)假设本实验所用的Na2CO3含少量NaCl、NaOH，设计实验方案进行检验(室温时CaCO3饱和溶液的pH＝10.2)。序号实验操作预期现象结论①取少量样品于试管中，加入适量蒸馏水，充分振荡溶解，__________________________________。有白色沉淀生成样品含NaCl②另取少量样品于烧杯中，加入适量蒸馏水，充分搅拌溶解，________________________________。有白色沉淀生成，上层清液pH>10.2样品含NaOH(3)Na2S2O3溶液是定量实验中的常用试剂，测定其浓度的过程如下：9\n第一步：准确称取agKIO3(相对分子质量为214)固体配成溶液；第二步：加入过量KI固体和H2SO4溶液，滴加指示剂；第三步：用Na2S2O3溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液的体积为VmL。则c(Na2S2O3)＝________________mol·L－1。已知：IO＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O,2S2O＋I2===S4O＋2I－(4)某同学第一步和第二步的操作都很规范，第三步滴速太慢，这样测得的Na2S2O3浓度可能____________(填“不受影响”“偏低”或“偏高”)，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(用离子方程式表示)。答案　(1)①品红、溴水或KMnO4溶液　颜色很快褪去　②控制SO2的流速、适当升高温度(或其他合理答案)(2)①滴加足量稀硝酸，再滴加少量AgNO3溶液，振荡　②加入过量CaCl2溶液，搅拌，静置，用pH计测定上层清液的pH(3)(或)(4)偏低　4I－＋4H＋＋O2===2I2＋2H2O解析　(1)①二氧化硫具有还原性、漂白性，所以可以用品红、溴水或KMnO4溶液，来检验二氧化硫是否被完全吸收，若SO2吸收效率低，则二氧化硫有剩余，B中的溶液会褪色。②为了使SO2尽可能吸收完全，在不改变A中溶液浓度、体积的条件下，可以减缓二氧化硫的流速，使二氧化硫与溶液充分接触反应，适当升高温度，也能使二氧化硫充分反应。(2)实验所用的Na2CO3含少量NaCl、NaOH，若检验NaCl存在，需先加稀硝酸排除干扰，再加硝酸银溶液，若有白色沉淀生成，说明含有NaCl；已知室温时CaCO3饱和溶液的pH＝10.2，若要检验氢氧化钠存在，需加入过量CaCl2溶液，把Na2CO3转化为CaCO3，再测量溶液的pH，若pH大于10.2，说明含有NaOH。(3)n(KIO3)＝mol，设参加反应的Na2S2O3为xmol；根据KIO3＋5KI＋3H2SO4===3K2SO4＋3I2＋3H2O，I2＋2Na2S2O3===Na2S4O6＋2NaI，有：　　　　KIO3　～　3I2　～　6Na2S2O316molxmol所以x＝，则c(Na2S2O3)＝＝＝mol·L－1。(4)第三步滴速太慢，I－被氧气氧化，发生4I－＋4H＋＋O2===2I2＋2H2O,2S2O＋I2===S4O＋2I－，消耗的Na2S2O39\n溶液的体积偏大，由c(Na2S2O3)＝mol·L－1，V偏大，c偏低。3.(2022·哈尔滨师范大学附属中学四模)某化学学习小组在学习了Al、Fe的性质后，设计如下实验，探究Cu的常见化合物的性质。[实验1]探究Cu(OH)2是否具有两性药品：CuSO4溶液、浓NaOH溶液、稀H2SO4。实验步骤：①取少量CuSO4溶液于试管中，逐滴加入浓NaOH溶液至产生较多蓝色沉淀，静置后过滤。②结论：Cu(OH)2具有两性。(1)实验步骤②的内容为______________________________________________________________________________________________________________________________。(2)能证明Cu(OH)2具有两性的实验现象为______________________________________________________________________________________________________________。[实验2]探究Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ)的稳定性实验步骤：①取98gCu(OH)2固体，加热至80～100℃时，得到80g黑色固体粉末，继续加热到1000℃以上，黑色粉末全部变成红色粉末A。②冷却后称量，A的质量为72g。③向A中加入适量的稀硫酸，得到蓝色溶液，同时观察到容器中还有红色固体存在。(3)通过计算判断A的化学式为________(不需要书写计算过程)。(4)步骤③中发生反应的离子方程式为__________________________________________________________________________________________________________________。(5)根据上述实验现象得出Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ)的稳定性大小的结论：固态时________________________________________________________________________，酸性溶液中______________________________________________________________。[实验3]探究CuO被NH3还原的产物该学习小组同学设计了如图所示的实验装置(夹持及尾气处理装置未画出)。实验中观察到CuO变为红色物质。查资料可知，同时生成一种无污染的气体。(6)反应产生的无污染气体的化学式为________。(7)有同学认为NH3与CuO反应后生成的红色物质是Cu，也有同学认为NH39\n与CuO反应后生成的红色物质是Cu和A的混合物。请你设计个简单的实验方案验证红色物质中是否含有A：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案　(1)将沉淀分成两份，分别加入稀H2SO4和浓NaOH溶液(2)Cu(OH)2既能溶于稀H2SO4，又能溶于浓NaOH溶液(3)Cu2O(4)Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O(5)Cu(Ⅰ)比Cu(Ⅱ)稳定　Cu(Ⅱ)比Cu(Ⅰ)稳定(6)N2(7)取反应后生成的红色物质少许，加入稀H2SO4，若溶液变为蓝色，说明红色物质中含有A，反之则无解析　(1)要证明Cu(OH)2具有两性，应先在CuSO4溶液中加入碱生成Cu(OH)2，然后在氢氧化铜中加入硫酸以及氢氧化钠，观察其是否能反应，所以需要的试剂是H2SO4溶液、NaOH溶液，实验步骤②的内容为将沉淀分成两份，分别加入稀H2SO4和浓NaOH溶液。(2)能证明Cu(OH)2具有两性的实验现象为Cu(OH)2既能溶于稀H2SO4，又能溶于浓NaOH溶液。(3)98gCu(OH)2固体的物质的量为1mol，热分解生成的72g固体中含有Cu的物质的量为1mol，即64g，则氧原子的质量为72g－64g＝8g，n(O)＝＝0.5mol，则A中n(Cu)∶n(O)＝2∶1，所以A的化学式为Cu2O。(4)向A中加入适量的稀硫酸，得到蓝色溶液，同时观察到容器中还有红色固体存在，说明生成了铜和铜离子，反应的化学方程式为Cu2O＋H2SO4===Cu＋CuSO4＋H2O，从而写出离子方程式。(5)80～100℃时，得到黑色固体粉末，为CuO，继续加热到1000℃以上，黑色粉末全部变成红色粉末，说明在较高温度时Cu2O稳定，与酸反应生成硫酸铜和铜，说明在酸性条件下＋2价的铜稳定，所以结论为：固态时Cu(Ⅰ)比Cu(Ⅱ)稳定，酸性溶液中Cu(Ⅱ)比Cu(Ⅰ)稳定。(6)氧化铜和氨气反应生成红色物质铜，根据反应遵循质量守恒定律和该气体无污染确定气体为氮气。(7)如含有Cu2O，根据其与酸反应的现象可判断，反应方程式为Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O，溶液变蓝，而铜与稀硫酸不反应。4.(2022·郑州市高三下学期三模)为了更深刻地认识卤素的性质，某化学小组对卤素及其化合物的制备和性质进行如下探究实验，根据实验回答问题。[实验一]氯气的制取9\n(1)该小组拟用下图实验装置来制备纯净、干燥的氯气，并完成与金属铁的反应(夹持仪器略去，下同)。每个虚线框表示一个单元装置，请用文字描述下列装置的错误之处并改正：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[实验二]探究氯化亚铁与氧气反应的产物已知氯化亚铁的熔点为674℃，沸点为1023℃；三氯化铁在100℃左右时升华，极易水解。在500℃条件下氯化亚铁与氧气可能发生下列反应：12FeCl2＋3O22Fe2O3＋8FeCl3、4FeCl2＋3O22Fe2O3＋4Cl2，该化学小组选用下图部分装置(装置可以重复选用)进行氯化亚铁与氧气反应产物的探究。(2)实验装置的合理连接顺序为A→____________→E。(3)假设加热装置中的氯化亚铁完全反应，则反应后剩余固体的化学式是________。请设计实验方案验证你的假设：____________________________________________________。(4)简述将F中的固体配成溶液的操作方法：__________________________________。[实验三]卤素化合物之间反应实验条件控制探究(5)在不同实验条件下KClO3可将KI氧化为I2或KIO3。下面是该小组设计的一组实验数据记录表(实验控制在室温下进行)：试管标号12340.20mol·L－1KI溶液/mL1.01.01.01.0KClO3(s)/g0.100.100.100.106.0mol·L－1H2SO4溶液/mL03.06.09.09\n蒸馏水/mL9.06.03.00实验现象①该组实验的目的是______________________________________________________。②2号试管反应完全后，取少量2号试管中的溶液滴加淀粉溶液后显蓝色，假设还原产物只有KCl，写出反应的离子方程式：___________________________________________。答案　(1)②中试剂换为饱和氯化钠溶液(或饱和食盐水)，③中导管改为长进短出，④中试管口加一出气导管(2)D→B→F→D(3)Fe2O3　取样少许加入稀盐酸使其完全溶解，再加入几滴KSCN溶液，溶液呈现红色(4)先把F中的固体溶解于浓盐酸中，然后加水稀释(5)①探究其他条件相同时，酸度对反应产物的影响②ClO＋6I－＋6H＋===Cl－＋3I2＋3H2O解析　(1)装置①中发生的反应为2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，由于盐酸具有挥发性，制得的Cl2中混有HCl(g)和H2O(g)。装置②中试剂用于除去HCl(g)，NaOH溶液不仅吸收HCl(g)而且吸收Cl2，应将装置②中NaOH溶液改为饱和食盐水(或饱和氯化钠溶液)；装置③中浓H2SO4用于干燥Cl2，应将装置③中导管改为长进短出；装置④密封会造成装置中气体压强过大，装置④试管口加一出气导管。(2)装置A中Na2O2与水反应生成NaOH和O2，装置A制得的O2中混有H2O(g)，根据可能的反应原理：12FeCl2＋3O22Fe2O3＋8FeCl3、4FeCl2＋3O22Fe2O3＋4Cl2，FeCl2与O2反应的产物可能有Fe2O3、FeCl3、Cl2，反应温度为500℃。FeCl3在100℃左右时升华且极易水解，用F装置收集FeCl3，FeCl2与O2反应的装置前和收集FeCl3的装置后都必须使用干燥装置，则实验装置的合理连接顺序为A(制备O2)→D(干燥O2)→B(实现O2与FeCl2反应)→F(用冰盐水冷却收集FeCl3)→D(防止E中水蒸气进入F中使FeCl3水解)→E(吸收尾气)。(3)假设加热装置中的氯化亚铁完全反应，由于FeCl3100℃左右时升华，反应后剩余固体的化学式是Fe2O3。要证明固体为Fe2O3，证明固体中含＋3价Fe即可，设计的实验方案是取样少许加入稀盐酸使其完全溶解，再加入几滴KSCN溶液，溶液呈现红色。(4)装置F中用冰盐水冷却收集FeCl3，由于FeCl3极易水解，配制FeCl3溶液需要加入盐酸抑制FeCl3的水解。F中的固体配成溶液的操作方法：先把F中的固体溶解于浓盐酸中，然后加水稀释。(5)①4支试管在室温下进行反应，对比各试管中所加物质，可见4支试管中KI、KClO3的浓度相同，H2SO4的浓度不同，该组实验的目的是探究其他条件相同时，酸度对反应产物的影响。9\n②2号试管反应完全后，取少量2号试管中的溶液滴加淀粉溶液后显蓝色，即KI被氧化成I2，假设还原产物只有KCl，可写出反应：ClO＋I－＋H＋―→Cl－＋I2＋H2O，反应中Cl元素的化合价由＋5价降至－1价，I元素的化合价由－1价升至0价，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，反应的离子方程式为ClO＋6I－＋6H＋===Cl－＋3I2＋3H2O。9