化学实验综合训练4资料.docx
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化学实验综合训练4资料
化学实验综合训练（4）
1．某小组同学利用下图装置对电解氯化铜实验进行了研究。
装置
现象
电解一段时间时，阳极石墨表面产生气体，阴极石墨上附着红色物质，烧杯壁变热，溶液由蓝色变为绿色
（1）甲认为电解过程中阳极产生的是溶液变绿的原因，写出产生该物质的电极反应式：
。
（2）乙查阅资料，CuCl2溶液中存在平衡：
Cu2++4Cl＿
[CuCl4]2＿（黄色）ΔH＞0。
据此乙认为:
电解过程中，[CuCl4]2＿（黄色）浓度增大，与CuCl2蓝色溶液混合呈绿色。
乙依据平衡移动原理推测在电解过程中[CuCl4]2＿浓度增大的原因：
。
（3）丙改用下图装置，在相同条件下电解CuCl2溶液，对溶液变色现象继续探究。
装置
现象
电解相同时间时，阳极石墨表面产生气泡，溶液仍为蓝色；阴极石墨上附着红色物质，溶液由蓝色变为绿色；U型管变热，冷却后阴极附近溶液仍为绿色
丙通过对现象分析证实了甲和乙的观点均不是溶液变绿的主要原因。
丙否定甲的依据是
，否定乙的依据是。
（4）丙继续查阅资料：
i．电解CuCl2溶液时可能产生[CuCl2]＿，[CuCl2]＿掺杂Cu2+后呈黄色。
ii．稀释含[CuCl2]＿的溶液生成CuCl白色沉淀。
据此丙认为：
电解过程中，产生[CuCl2]＿掺杂Cu2+后呈黄色，与CuCl2蓝色溶液混合呈绿色。
丙进行如下实验：
a．取电解后绿色溶液2mL，加20mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。
b．另取少量氯化铜晶体和铜粉，向其中加2mL浓盐酸，加热获得含[CuCl2]＿的黄
色溶液。
c．冷却后向上述溶液……
d．取c中2mL溶液，加20mL水稀释，静置5分钟后溶液中产生白色沉淀。
①a的目的是。
②写出b中生成[CuCl2]＿的离子方程式：
。
③补充c中必要的操作及现象：
。
丙据此得出结论：
电解时阴极附近生成[CuCl2]＿是导致溶液变绿的原因。
2．某实验小组同学设计实验，完成了
和
溶液的反应，在检验反应后的溶液中是否存在Fe3+时发现实验现象出乎预料，并通过实验进行探究。
实验I：
实验现象
i．加入
粉后充分振荡，溶液变成浅蓝绿色；
ii．取少量i中清液于试管中，滴加2滴1mol/L
溶液，立即出现白色沉淀，溶液变为红色，振荡后红色迅速褪去；继续滴加数滴
溶液后，溶液又变为红色
已知：
i．
ii．
的性质与卤素单质相似，且氧化性：
（1）
和
溶液反应的离子方程式是_____________________________________。
（2）现象ii中溶液最终呈红色的一种可能原因是：
和
生成（SCN）2，进而使清液中的
氧化为
。
设计如下实验II进行验证：
①认为原因被证实的现象iii是________________________________。
②加入CuCl2溶液后反应的离子方程式是___________________________________。
（3）有的同学认为实验II并不严谨，不能证实
（2）中猜想，改进的实验III如下：
①对比实验II，说明实验III更加严谨的原因：
________________________________________。
②改进后的实验才能证实
（2）中猜想，依据的上述现象是
____________________________________________________________。
（4）改变实验I的试剂添加顺序及用量，设计实验IV：
实验IV
现象
向2mL1mol/L
溶液中加入1滴1mol/L
溶液，再加入足量的
粉
充分振荡，溶液红色褪去，有白色沉淀生成
1实验IV中溶液红色褪去，不能说明
反应完全。
结合实验II或III，说明理由：
__________________________________________________________。
②实验小组同学进行讨论，设计了下列实验方案，能够检测红色褪去后的溶液是否含有
的是
_______（填序号）。
a．排除溶液中的
后，再加入足量
溶液进行检测
b．排除溶液中的
后，再加入足量
溶液进行检测
c．选择一种只与
反应的试剂，观察是否出现特征现象
d．加入足量铁粉，再向滤液中加入
（铁氰化钾）溶液进行检测
3．从宏观现象探究微观本质是重要的化学学科素养。
以FeCl3溶液为实验对象，探究其与碱性物质之间反应的复杂多样性。
实验如下：
（1）①中反应的离子方程式是。
（2）②中逸出的无色气体是。
从物质类别的角度分析，Na2CO3与Na2SO3在化学性质方面的共性是（写一条）；从化合价的角度分析，Na2CO3与Na2SO3在化学性质方面的差异是（写一条）。
（3）对于③中的实验现象，同学们有诸多猜测，继续进行实验：
Ⅰ．甲取③中的红棕色溶液少许，滴入少量盐酸酸化的BaCl2溶液，产生白色沉淀。
甲得出结论：
FeCl3与Na2SO3发生了氧化还原反应，离子方程式是。
Ⅱ．乙认为甲的实验不严谨，重新设计并进行实验，证实了甲的结论是正确的。
其实验方案是
______。
（4）受以上实验的启发，同学们对pH≈8的1mol/LNaF溶液与FeCl3溶液混合时的现象产生了好奇并进行实验：
实验操作及现象
④向2mL0．2mol/LFeCl3溶液中滴入2mL1mol/LNaF溶液，溶液变无色。
⑤向2mL0．2mol/LFeCl3溶液中滴入2mL蒸馏水，溶液颜色变浅。
Ⅰ．⑤的实验目的是________。
Ⅱ．为探究④中溶液变无色的原因，进行如下实验：
资料显示：
FeF3溶液为无色。
用平衡移动原理解释红褐色沉淀产生的原因：
。
（5）根据实验，FeCl3溶液与碱性物质之间的反应的多样性与有关。
4．Fe（OH）3可用来制颜料、药物，作净水剂。
现设计实验研究制备Fe（OH）3的方法。
资料：
新制Fe（OH）3在溶液中存在两种电离：
Fe3++3OH－
Fe（OH）3
H++FeO2－+H2O
（1）向3支盛有1mL1．0mol·L－1FeCl3溶液的试管中，分别加入3mL不同浓度的NaOH溶液，都产生红褐色沉淀。
充分反应后，过滤，取滤液分成两等份，分别进行实验，实验记录如下：
c（NaOH）/mol·L－1
现象
操作
5.0
6.0
7.0
实验Ⅰ：
滴入几滴KSCN溶液
不变红
不变红
不变红
实验Ⅱ：
先加入过量稀硫酸，再滴入几滴KSCN溶液
不变红
变红
变红
产生红褐色沉淀的离子方程式是_________________________________________。
②当c（NaOH）≥6．0mol·L－1时，实验Ⅱ中溶液变红的原因是____________________________
________________________________________________（用离子方程式表示）。
（2）有同学提出可用某些盐与FeCl3反应制备Fe（OH）3。
①向1mL1．0mol·L－1FeCl3溶液中滴加1．0mol·L－1Na2CO3溶液，立即有大量气泡并有红褐色沉淀产生。
有同学提出沉淀中可能含有碳酸盐。
将沉淀过滤、洗涤后取样，______________，
证明沉淀中含有碳酸盐。
②向1mL1．0mol·L－1FeCl3溶液中滴加1．0mol·L－1Na2SO3溶液，溶液由黄色变为红色，无丁达尔效应，继续滴加Na2SO3溶液，最终得到红褐色沉淀。
经检验沉淀中除Fe（OH）3外还含有FeSO3。
产生FeSO3的原因是____________________________________________。
（3）比较
（1）和
（2），制备Fe（OH）3的合理方法是____________________________（注明试剂和用量）。
（4）FeSO4溶液仅与一种试剂反应也可制Fe（OH）3，该试剂的化学式是________（写出一种即可）。
5．含铬（Ⅵ）废水能诱发致癌，对人类和自然环境有严重的破坏作用。
利用Cu2O光催化可以处理含有Cr2O72－的废水。
Ⅰ．制取Cu2O：
（1）电解法：
利用铜和钛做电极，电解含有NaCl和NaOH的溶液时，反应只消耗了铜和水，体系pH及Cl－浓度维持不变（溶液体积变化忽略不计）。
①阳极材料是。
②阴极的电极反应式是____________；电解总反应为：
____。
（2）还原法：
①工业上可用肼（N2H4）与新制的Cu（OH）2反应制备纳米级Cu2O，同时放出N2，该反应的化学方程式为________________________。
②控制100℃、pH＝5的条件时，利用亚硫酸钠与硫酸铜溶液反应可以制得Cu2O，同时产生SO2
气体。
反应过程中需要不断地加入烧碱，其原因是____________________。
Ⅱ．利用Cu2O光催化处理含有Cr2O72－的废水的研究。
（1）光照射到Cu2O光催化剂上产生光催化反应，Cr2O72－和H2O分别在光催化反应中形成的微电极上发生电极反应，反应原理如下图所示。
在图中用短线和箭头画出电子移动的方向，写出Cr2O72－转化Cr3+的电极反应。
（2）研究中对Cu2O的作用提出两种假设：
a．Cu2O作光催化剂；b．Cu2O与Cr2O72－发生氧化还原反应。
已知：
Cu2O的添加量是1．74×10－4mol/L，Cr2O72－的初始浓度是9．60×10－4mol/L；对比实验，反
应1．5小时结果如下图所示。
结合试剂用量数据和实验结果可得到的结论和依据是
_______________________________________________________。
（3）溶液的pH对Cr2O72－降解率的影响如下图所示。
已知：
Cu2O
Cu+CuSO4；酸性越大，Cr2O72－被还原率越大。
1由上图可知，pH分别为2、3、4时，Cr2O72－的降解率最好的是，其原因是
。
2已知pH＝5时，会产生Cr（OH）3沉淀。
pH＝5时，Cr2O72－的降解率低的原因是
_______。
6．某小组同学欲探究0．1mol/LFe3+溶液与0．1mol/LS2－溶液的反应。
小组同学先进行理论预测，提出如下三种可能：
a．Fe3+与S2－发生复分解反应
b．Fe3+与S2－发生反应
c．Fe3+与S2－发生互促水解反应
（1）依据预测a写出该反应的离子方程式
（2）将预测b补充完整，
说明预测依据。
在进行实验验证前，先进行资料收集，得到如下信息：
物质
颜色
水中溶解性
Fe2S3
黑色
难溶于水
FeS
黑褐色
难溶于水
进行如下实验：
实验步骤
操作
现象
备注
1
向2mL0．1mol/L氯化铁溶液中逐滴滴入3滴0．1mol/L硫化钠溶液
产生黑色沉淀，立即变为黄色沉淀，未见其它明显现象
自始至
终都未
见红褐
色沉淀
2
继续滴加3滴0．1mol/L硫化钠溶液
同上
3
继续滴加0．1mol/L硫化钠溶液至过量
产生黑色沉淀，振荡后静置，未发现明显变化
（3）写出黑色沉淀转变为黄色沉淀的离子方程式
为进一步探究反应实质，该组同学进行了如下实验：
实验步骤
操作
现象
4
向2mL0．1mol/L硫化钠溶液中逐滴滴入3
滴0．1mol/L氯化铁溶液
产生黑色沉淀，未见其它明显现象
5
继续滴加3滴0．1mol/L氯化铁溶液
同上
6
继续滴加0．1mol/L氯化铁溶液至过量
同上
（4）步骤4与步骤1现象不同的原因可能是
（5）有同学认为步骤3中产生的黑色沉淀中可能有FeS。
请判断他的想法是否合理并说明理由
。
（6）依据以上实验现象，可得出结论：
。
7．2016年8月的eLife上发表了我国医学工作者的一篇论文。
论文指出小苏打在治疗癌症的方法中功不可没。
在实验室中制取NaHCO3的方法有多种。
方法一：
模拟工业“侯氏制碱法”制取：
（原理NaCl+H2O+CO2+NH3＝NaHCO3↓+NH4Cl）
第一步：
连接好装置，检验气密性，在仪器内装入药品。
第二步：
让某一装置先发生反应，直到产生的气体不能再在Ⅲ中溶解，再通入另一装置中产生的气体，片刻后，Ⅲ中出现固体。
继续向Ⅲ中通入两种气体，直到不再有固体产生。
第三步：
分离Ⅲ中所得的混合物，得到NaHCO3固体。
第四步：
向滤液中加入适量的某固体粉末，有NH4Cl晶体析出。
（1）图中所示装置的连接顺序是：
a接f；e接________；b接________（填接口编号）。
（2）Ⅰ中盛放稀盐酸的仪器名称是__________，Ⅳ中应选用的液体为__________。
（3）第二步中让__________（填序号）装置先发生反应。
（4）第四步中所加固体粉末为_________。
所得的晶体中常含有少量的NaCl和NaHCO3
（约占5％～8％），请设计一个简单的实验，不使用其他任何试剂，证明所得晶体大部分是NH4C1。
简要写出操作和现象________________________________________________________________。
方法二：
把CO2通入饱和Na2CO3溶液制取NaHCO3。
装置如下图所示（气密性已检验，部分夹持装置略）：
（5）请结合化学平衡移动原理解释B中溶液的作用 ____ 。
（6）当C中有大量白色固体析出时，停止实验，将固体过滤、洗涤、干燥备用。
为确定固体的成分，实验小组设计方案如下（取一定量的固体，配成溶液作为样液，其余固体备用）：
①方案1：
取样液与澄清的Ca（OH）2溶液混合，出现白色沉淀。
实验小组对现象产生的原理进行分析，认为该方案不合理，理由是
____________________________________________ 。
②方案2：
取样液与BaCl2溶液混合，出现白色沉淀并有气体产生。
实验小组认为固体中存在NaHCO3，其离子方程式是 。
方法三：
（7）请你再写出一种实验室制取少量碳酸氢钠的方法（用相关的化学反应方程式来表示）：
________________________ 。
8．氯碱工业是最基本的化学工业之一，其产品用途广泛。
（1）写出氯碱工业电解食盐水离子方程式________________________________________。
（2）某同学采用如下装置对氯碱工业中电解食盐水的条件进行探究，记录如下：
装置
编号
条件控制
测定结果
阴极阳极
溶液浓度
温度/℃
*电解电压/V
气体V阴：
V阳
C
C
1mol/L
25
8
＞1:
1
饱和
25
5
≈1:
1
饱和
50
4
≈1:
1
Fe
C
饱和
50
3．5
≈1:
1
*电解电压:
开始发生电解反应时的电压
对比实验
和Ⅱ阴、阳极气体体积比，推测实验I阳极可能有其它气体生成，其它气体的化学式为
__________。
资料显示：
“较低的电解电压有利于节能降耗……”。
结合上表中Ⅲ和Ⅳ的数据，解释Ⅳ更有利于节能降耗的原因___________________________________________。
（3）资料显示“氯碱工业中采用金属阳极材料，可以降低电解，实现节能降耗”，该同学用50℃的饱和NaCl溶液进行实验验证，结果如下：
装置
编号
电极材料
电解
电压/V
现象
阴极
阳极
Fe
Fe
1．5
阴极：
产生无色气体
U形管底部：
有白色沉淀生成
Fe
Cu
2
阴极：
产生无色气体
阳极：
有白色胶状沉淀生成且逐渐增多U形管底部：
靠近阴极区白色胶状沉淀逐渐转化为淡黄色，最后变成砖红色
实验
中，该同学通过检验阴、阳极附近溶液所含离子，推断产生白色沉淀为Fe（OH）2。
对阳极产生的离子进行检验：
取阳极附近少量溶液于试管中，________________________，证明阳极产生Fe2+。
该同学经查阅资料分析认为：
“实验
中白色沉淀是CuCl，淡黄色沉淀是CuOH。
．阳极生成CuCl的电极反应式为________________________________。
．用化学用语和必要文字解释阴极区白色胶状沉淀转化为淡黄色的原因 ____________________ 。
该同学通过以上探究认为，氯碱工业中不能采用Fe、Cu作阳极材料。
（4）综合以上探究，你对氯碱工业中电解食盐水条件控制的建议有
_______________________________________________________________________。
（至少写出两条）
9．某化学兴趣小组进行电解不同浓度食盐水的探究实验。
Ⅰ．电解饱和食盐水
（1）用惰性电极电解饱和食盐水的化学方程式_________________________________________________。
（2）如图1所示，两极均为石墨，溶液为煮沸过的饱和NaCl溶液，滴加2－3滴酚酞，U型管底部放一个铁钉，电解一段时间，出现复杂的实验现象。
①有气体生成的部位是____________（填a、b、c或d）
②开始U型管底部有少量灰白色沉淀，逐渐转变为红褐色，一段时间后红褐色沉淀聚集到阳极液面。
请用离子方程式解释“灰白色沉淀转变为红褐色”这一现象的原因___________________________________。
Ⅱ．电解不饱和食盐水
相同条件下，用图2装置电解1．0mol/LNaCl溶液并收集两极产生的气体。
阴阳两极分别收集到V1mL、V2mL气体，且V2＜V1。
（3）针对V2＜V1，该小组同学提出如下假设，请完成假设ⅰ。
ⅰ．；ⅱ．有O2生成；ⅲ．上述两种情况都有。
经实验证明假设ⅰ成立。
（4）证明有O2生成并测定O2的体积（已排除装置③中空气的干扰），设计如下方案：
如图3所示，将注射器A收集的V2mL阳极气体，全部注入到足量的浓M溶液中，充分反应后，注射器B收集到V3mL气体（气体体积均在相同条件下测得）。
资料显示：
纯O2不能使KI淀粉溶液变蓝，但可使稀硫酸酸化的KI淀粉溶液变蓝。
①M溶液的成分及其作用是 ， 。
②设计实验证明注射器B中收集的气体不含Cl2只有O2（注：
B中的O2很少，不用木条复燃的方法证明），实验方案是 。
（5）图2实验中，石墨电极上生成的Cl2的总体积是 mL（用代数式表示）。
化学实验题目·科学探究答案
19．（12分，除特殊标注外，每空2分）
（1）Cl2（1分）
2Cl－－2e－＝Cl2↑
（2）电解过程放热导致温度升高，Cu2++4Cl－
[CuCl4]2－正向移动（1分）
（3）阳极附近溶液仍为蓝色（1分）U型管冷却后阴极附近溶液仍为绿色（1分）
（4）①证明在上述实验条件下，电解后的绿色溶液中存在[CuCl2]－
②Cu2++4Cl－+Cu＝2[CuCl2]－
③加入CuCl2蓝色溶液，直至溶液颜色与电解后绿色溶液基本相同
19．（14分）
（1）
（2）①出现白色沉淀，溶液显红色
②
或
、
（3）①由于KSCN溶液过量，所以黄色溶液中不含有
②加入
之后溶液变黄，加入
之后变红
（4）①因为
只要和
反应生成
和
，它们就会与
反应，所以红
色褪去也有可能是溶液中的
被消耗完
②a、b、c
19．（13分）
（1）3Mg（OH）2+2Fe3+＝2Fe（OH）3（胶体）+3Mg2+
（2）CO2
共性：
两者都为强碱弱酸盐，能与强酸反应
差异：
Na2CO3中碳原子为最高正价+4，无还原性；Na2SO3中硫原子+4价，具有较强的还原性
（3）2Fe3++SO32－+H2O＝2Fe2++SO42－+2H+
取③中的红棕色溶液少许，滴加铁氰化钾溶液，出现蓝色沉淀
（4）Ⅰ．排除加水稀释对溶液颜色变化的影响
Ⅱ．无色溶液中存在平衡：
Fe3++3F－
FeF3，加入NaOH后，Fe3+更易与OH－结合生成难溶的Fe（OH）3
（5）碱性物质的pH、离子的性质
21．（共12分）
（1）①Fe3++3OH－＝Fe（OH）3↓（2分）
②FeO2－+4H+＝Fe3++2H2O（1分）Fe3++3SCN－＝Fe（SCN）3（1分）
（2）①加入少量稀盐酸，有无色气体产生（2分）
②2Fe3++SO32－+H2O＝2Fe2++SO42－+2H+、Fe2++SO32－＝FeSO3↓（2分，文字描述也可）
（3）1mL1．0mol·L－1FeCl3溶液与3mL浓度小于6．0mol·L－1的NaOH溶液（2分）
（4）Na2O2、NaClO等（2分）
18．（11分）Ⅰ、
（1）①Cu（1分）
②2H2O+2e－
H2↑+2OH—（1分）2Cu+H2O
H2↑+Cu2O（1分）
（2）①N2H4+4Cu（OH）2
2Cu2O+N2↑+6H2O（1分）
②2CuSO4+3Na2SO3
Cu2O+2SO2↑+3Na2SO4反应过程中溶液的酸性不断地增强，为调节pH所以需要加入烧碱（1分）
Ⅱ．
（1）
Cr2O72—+14H++6e－
2Cr3++7H2O（各1分）
（2）Cu2O作光催化剂。
若发生氧化还原反应，则存在比例：
3Cu2O—Cr2O72－，计算9．60×10－4×3×69．5%＝2．00×10－3＞1．74×10－4mol/L；实验可以看到只有氧化亚铜和只有光照时，Cr2O72－的转化率很低，说明反应条件是光照条件下和Cu2O同时存在。
（1分）
（3）①3pH＜2．5时Cu2O会歧化（转化）为Cu和Cu2+，所以不选pH＝2；酸性越大，Cr2O72－被还原率越大，pH＝3酸性强于pH＝4的溶液，所以选择pH＝3。
（各1分）
②pH＝5时，会产生Cr（OH）3沉淀，沉淀覆盖在催化剂Cu2O表面，影响反应继续进行（
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