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探究实验.docx
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探究实验
探究实验
1.某小组设计不同实验方案比较Cu2+、Ag+的氧化性。
查阅资料:
Ag++I-=AgI↓K1=1.2×1016;2Ag++2I-=2Ag↓+I2K2=8.7×108
(1)方案1:
通过置换反应比较
向酸化的AgNO3溶液插入铜丝,析出黑色固体,溶液变蓝,说明氧化性Ag+>Cu2+。
反应的离子方程式是___________________________________________________。
(2)方案2:
通过Cu2+、Ag+分别与同一物质反应进行比较
实验
试剂
编号及现象
试管
滴管
1.0mol/L
KI溶液
1.0mol/LAgNO3溶液
Ⅰ.产生黄色沉淀,溶液无色
1.0mol/LCuSO4溶液
Ⅱ.产生白色沉淀A,溶液变黄
①经检验,Ⅰ中溶液不含I2,黄色沉淀是________。
②经检验,Ⅱ中溶液含I2。
推测Cu2+做氧化剂,白色沉淀A是CuI。
确认A的实验如下:
a.检验滤液无I2。
溶液呈蓝色说明溶液含有________(填离子符号)。
b.白色沉淀B是________。
c.白色沉淀A与AgNO3溶液反应的离子方程式是___________,说明氧化性Ag+>Cu2+。
(3)分析方案2中Ag+未能氧化I-,但Cu2+氧化了I-的原因,设计实验如下:
编号
实验1
实验2
实验3
实验
KI溶液
KI溶液AgNO3溶液
ab
KI溶液CuSO4溶液
cd
现象
无明显变化
a中溶液较快变棕黄色,b中电极上析出银;电流计指针偏转
c中溶液较慢变浅黄色;
电流计指针偏转
(电极均为石墨,溶液浓度均为1mol/L,b、d中溶液pH≈4)
①a中溶液呈棕黄色的原因是___________________________(用电极反应式表示)。
②“实验3”不能说明Cu2+氧化了I-。
依据是空气中的氧气也有氧化作用,设计实验证实了该依据,实验方案及现象是_____________________________。
③方案2中,Cu2+能氧化I-,而Ag+未能氧化I-。
其原因一是从K值分析:
______;二是从Cu2+的反应特点分析:
______________________________________________。
2.某小组在验证反应“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+,发现和探究过程如下。
向硝酸酸化的0.05mol·L-1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,烧杯底部有黑色固体,溶液呈黄色。
(1)检验产物
①取少量黑色固体,洗涤后,_______(填操作和现象),证明黑色固体中含有Ag。
②取上层清液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀,说明溶液中含有_______________。
(2)针对“溶液呈黄色”,甲认为溶液中有Fe3+,乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+,乙依据的原理是___________________(用离子方程式表示)。
针对两种观点继续实验:
①取上层清液,滴加KSCN溶液,溶液变红,证实了甲的猜测。
同时发现有白色沉淀产生,且溶液颜色变浅、沉淀量多少与取样时间有关,对比实验记录如下:
序号
取样时间/min
现象
ⅰ
3
产生大量白色沉淀;溶液呈红色
ⅱ
30
产生白色沉淀;较3min时量少;溶液红色较3min时加深
ⅲ
120
产生白色沉淀;较30min时量少;溶液红色较30min时变浅
(资料:
Ag+与SCN-生成白色沉淀AgSCN)
②对Fe3+产生的原因作出如下假设:
假设a:
可能是铁粉表面有氧化层,能产生Fe3+;
假设b:
空气中存在O2,由于________(用离子方程式表示),可产生Fe3+;
假设c:
酸性溶液中NO3-具有氧化性,可产生Fe3+;
假设d:
根据_______现象,判断溶液中存在Ag+,可产生Fe3+。
③下列实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因。
实验Ⅱ可证实假设d成立。
实验Ⅰ:
向硝酸酸化的________溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,不同时间取上层清液滴加KSCN溶液,3min时溶液呈浅红色,30min后溶液几乎无色。
实验Ⅱ:
装置如图。
其中甲溶液是________,操作及现象是________________。
3.FeCl3为中学化学中经常使用的物质,长郡化学实验小组为探究FeCl3的性质,进行了如下实验。
(1)学习小组A为探究FeCl3与KI溶液的反应,特设计如右图所示的原电池实验装置。
在实验过程中,学习小组A发现,灵敏电流计的指针先偏转,最后示数为零。
若此时向甲中加入适量FeCl2固体,灵敏电流计的指针又发生偏转此时________(填“甲”或“乙”)中石墨电极为负极,对应的电极反应方程式为_________
(2)学习小组B把FeCl3溶液分别加入Na2CO3溶液和Na2SO3溶液中,发现有如下实验现象:
对于②中的实验现象,学习小组B的同学们有诸多猜测,继续进行实验:
I.小明取②中的红棕色溶液少许,滴入盐酸酸化的BaCl2溶液,产生白色沉淀。
小明得出结论:
FeCl3与Na2SO3发生了氧化还原反应,离子方程式是_____。
Ⅱ,小红认为小明的实验不严谨,重新设计实验方案并进行实验,证实了小明的结论是正确的。
其实验方案是______________________________。
(3)学习小组C进一步探究FeCl3溶液与足量锌粉的反应。
实验操作及实验现象如下表所示:
已知:
Zn的化学性质与Al相似,能发生反应
①结合实验现象和平衡移动原理解释出现红褐色沉淀的原因:
______
②分离出黑色固体,经下列实验证实了其中含有的主要物质。
i.黑色固体可以被磁铁吸引ii.向黑色固体中加入足量的NaOH溶液,产生气泡;
iii.将ii中剩余固体用蒸馏水洗涤后,加入稀盐酸,产生大量气泡;iv.向iii反应后的溶液中滴加KSCN溶液,无变化。
a.黑色固体中一定含有的物质是_____。
b.学习小组C认为上述实验无法确定黑色固体中是否含有Fe3O4,理由是__________________
(4)为进一步探究1.0mol/LFeCl3溶液中Fe3+和H+氧化性的相对强弱,学习小组C补充实验并观察到反应开始时的实验现象如下表所示:
学习小组C得出结论:
在1.0mol/LFeCl3溶液中,Fe3+的氧化性比H+强。
则表格中横杠处应填____________
4.水合草酸亚铁(FeC2O4·xH2O)是生产锂电池的原料。
难溶于水,受热易分解。
某化学兴趣小组对草酸亚铁的一些性质进行探究。
回答下列问题:
(1) 将水合草酸亚铁溶于适量盐酸。
分别取2mL此溶液于3支试管中,进行实验。
能证明水合草酸亚铁中存在Fe2+的试剂有____(填代号)。
A.KSCN溶液B.K3[Fe(CN)6]溶液C.酸性KMnO4溶液
(2)为测定水合草酸亚铁中结晶水含量,将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重,记为m1g。
将样品装入石英玻璃管中,再次将装置A称重,记为m2g。
按下图连接好装置进行实验。
实验步骤如下:
a.打开K1和K2,缓缓通入N2;b.低温加热装置A一段时间;
c.停上加热,冷却到室温;d.关闭K1和K2,称量A;e. ,记为m3g。
①补充实验步骤e为__________(填实验操作和要求)。
②步骤b至步骤e继续通入N2的目的是___________________。
(3)为探究草酸亚铁的分解产物,将
(2)中已恒重的装置A接入下图所示部分的装置(可重复选用)进行实验。
打开K1和K2,缓缓通入N2,充分加热。
实验后石英玻璃管中固体仅残留一种有磁性的黑色化合物。
①实验装置中,依次连接的合理顺序为A→_______________。
②证明产物有CO生成的现象是________________。
③写出草酸亚铁受热分解的化学方程式________________。
5.设计方案是实验探究的保证,感悟方法是探究的根本目的。
某合作学习小组开展了如下探究:
实验一:
检验氢氧化钠溶液中是否含有氢氧化钙。
(分析)从组成上看,氢氧化钙和氢氧化钠都属于碱,它们在水溶液中都能解离出相同的_______(填符号),所以具有相似的化学性质。
但由于解离出的Na+和Ca2+不同,所以性质也有不同。
设计实验时可加入能解离出CO32﹣的试剂利用CO32﹣与Ca2+结合产生白色沉淀这一特殊现象予以检验。
(设计方案并实验)
实验操作
现象
结论
方案一
取少量待测溶液于试管中,通入CO2
出现白色沉淀
氢氧化钠溶液中含有氢氧化钙
方案二
取少量待测溶液于试管中,滴加
_________溶液
出现白色沉淀
写出上述方案中出现白色沉淀的一个化学方程式__________________________________________。
(方法感悟)在检验物质时,要分析物质的组成和______。
据此选择加入恰当的试剂,最后根据不同现象得出结论。
(实验探究)实验二:
有一包白色固体,可能含有氯化钠、氢氧化钠、碳酸钠、硫酸钠和硝酸钡中的一种或几种,为探究其组成,某合作学习小组设计方案并进行了如下实验:
(1)上述实验中,过滤操作用到的玻璃仪器有:
烧杯、玻璃棒和_________。
(2)小晶同学通过上述实验推知:
白色固体样品中一定不含有_________。
(填化学式)
(3)为确定白色固体样品中可能存在的物质,小燕对沉淀C进行实验。
实验操作
现象
结论
取少量沉淀C于试管中,加入过量
_________。
有气泡产生,沉淀全部消失。
白色固体样品中一定含有
________。
(4)小虎同学认为白色固体中还要物质不能确认其是否存在.其理由是:
_________________。
(用化学方程式表示)如要确认,只需将上述实验方案中所加的一种试剂改为_______即可。
(方法感悟)若其他物质的存在对所检验的物质有干扰时,可先将干扰物质转化,再选择加入恰当的试剂,最后根据不同现象得出结论。
6.某学习小组通过下列装置探究MnO2与FeCl3·6H2O能否反应产生Cl2。
实验操作和现象如下表:
实验编号
操作
现象
实验1
按上图所示加热MnO2与FeCl3·6H2O混合物
①试管A中部分固体溶解,上方出现白雾
②稍后,产生黄色气体,管壁附着黄色液滴
③试管B中溶液变蓝
实验2
把A中的混合物换为FeCl3·6H2O,B中溶液换为KSCN溶液,加热。
A中部分固体溶解,产生白雾和黄色气体,B中KSCN溶液变红
回答下列问题:
(1)实验1和实验2产生白雾的原因是___________________________。
(2)实验2说明黄色气体中含有___________(填化学式)则实验1中③的现象也可能是发生了另一个离子反应,则其离子方程式为______________________________。
(3)为进一步确认黄色气体中含有Cl2,该学习小组对实验1提出两种改进方案:
方案1:
在A、B间增加盛有某种试剂的洗气瓶C,结果B中溶液仍变为蓝色。
方案2:
将B中淀粉KI溶液替换为NaBr溶液,结果B中溶液呈橙红色,且未检出Fe2+。
则方案1中C中盛放的试剂是_________________;方案2中检验Fe2+的试剂名称是____________,选择NaBr溶液的依据是__________________。
(4)实验1充分加热后,若反应中被氧化与未被氧化的氯元素质量之比为1:
2,则A中发生反应的化学方程式为____________________________。
(5)该学习小组认为实验1中溶液变蓝,可能还有另外一种原因是__________。
请你设计实验方案验证此猜想__________________________。
7.某学习小组通过下列装置探究MnO2与FeCl3·6H2O能否反应产生Cl2。
通过查阅资料,学习小组获知:
FeCl3是一种共价化合物,熔点306℃,沸点315℃。
实验操作和现象:
操作
现象
点燃酒精灯,加热
i.A中部分固体溶解,上方出现白雾
ii.稍后,产生黄色气体,管壁附着黄色液滴
iii.B中溶液变蓝
(1)现象i中的白雾是___________________,形成白雾的原因是________________。
(2)分析现象ii,该小组探究黄色气体的成分,实验如下:
a.直接加热FeCl3·6H2O,产生白雾和黄色气体。
b.将现象ii和a中的黄色气体通入KSCN溶液,溶液均变红。
通过该实验说明现象ii中黄色气体含有_______。
(3)除了氯气可使B中溶液变蓝外,该小组还提出其他两种可能的原因:
原因①:
实验b检出的气体使之变蓝,反应的离子方程式是______________________________。
原因②:
在酸性条件下,装置中的空气使之变蓝,反应的离子方程式是_______________。
(4)为进一步确认黄色气体中是否含有Cl2,小组提出两种方案,均证实了Cl2的存在。
方案1
在A、B间增加盛有某种试剂的洗气瓶C
B中溶液变为蓝色
方案2
将B中KI-淀粉溶液替换为NaBr溶液;检验Fe2+
B中溶液呈浅橙红色;未检出Fe2+
①方案1的C中盛放的试荆是____________________。
②方案2中检验Fe2+的试剂是____________________。
③综合方案1、2的现象,说明方案2中选择NaBr溶液的依据是_____________________。
(5)将A中产物分离得到Fe2O3和MnCl2,A中产生Cl2的化学方程式是_________________。
8.现用下列装置(仪器可重复使用)制备PH3并证明PH3具有强还原性和热不稳定性。
已知:
①标准状态时PH3是一种无色、微溶于水、有剧毒的气体,具有强还原性,在空气中能自燃;②白磷(P4)常温下为白色或黄色蜡状固体,不溶于水,在空气中易自燃;③乙醚是一种易挥发的液体,沸点34.6℃,能溶解白磷。
(1)仪器m的名称为_________,装置C名称为____________。
(2)实验室用白磷与NaOH浓溶液反应生成NaHPO2的同时制得PH3,反应的化学方程式为___________。
(3)用装置A制取PH3,实验前,在仪器n中加入适量的乙醚和白磷并微热,然后才滴入浓NaOH溶液。
实验前先微热的目的是___________。
(4)将A、C、E依次相连,按照(3)中操作滴入浓NaOH溶液后,同时点燃E处导出的气体,若装置C中溶液黄色变浅,同时得到白色蜡状固体,说明PH3具有____性,装置C中发生的化学反应方程式为_________,点燃E处气体的目的为______________。
(5)将以上装置组合以证明PH3受热已分解,并验证PH3受热分解的气体产物,则仪器连接顺序为
A
D
______
E(在“
”之间的空白处填写装置编号)。
能证明PH3分解的气体产物的现象是_________________。
9.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
10.某实验小组同学设计实验,完成Cu和Fe2(SO4)3溶液的反应,用KSCN溶液检验是否还存在Fe3+。
实验I:
已知:
i.Cu2+
CuSCN↓(白色)+(SCN)2(黄色)
ii.(SCN)2的性质与卤素单质相似
iii.CuSCN溶于稀硝酸,发生反应CuSCN+HNO3==CuSO4+N2+CO2+H2O(未配平)
(1)依据现象i可预测该反应的离子方程式为__________________________。
(2)该小组同学查阅资料认为现象ii中的白色沉淀可能为CuSCN,设计实验进行验证。
实验II:
取少量实验I中的白色沉淀于试管中_______________________,证明该白色沉淀为CuSCN。
(补充所加试剂及实验现象)
(3)该小组同学继续探究白色沉淀的成因,进行如下实验,
实验III:
在实验III中:
①写出现象i中生成白色沉淀的离子方程式____________。
②试剂A为___________。
③根据现象iii结合化学用语及必要的文字解释Fe2+能加快沉淀生成的原因______。
(4)有的同学认为实验III不能充分证明其结论,并补充实验IV如下:
取2mL0.1mol/LFe2(SO4)3滴加3滴0.1mol/LKSCN溶液后,溶液变红,然后滴加2mL0.1mol/LCuSO4混合溶液于试管中,_____________________(现象)说明白色沉淀不是由Fe3+与SCN-生成,且Fe3+不能加快CuSCN的生成。
(5)改变实验I铜的用量,设计实验V
该小组同学认为实验V中现象ii红色褪去与平衡移动有关,解释为____________。
11.某些资料表明:
NO、NO2不能与Na2O2反应。
某小组学生提出质疑,他们从理论上分析Na2O2和NO2都有氧化性,根据化合价升降原则提出如下假设:
假设Ⅰ.Na2O2氧化NO2;假设Ⅱ.NO2氧化Na2O2。
请回答下列问题:
(1)甲同学设计如图1所示实验装置:
图1
①试管A中反应的离子方程式是___________________________________________________。
②待试管B中收集满气体,向试管B中加入适量Na2O2粉末,塞紧塞子,轻轻振荡试管内粉末,观察到红棕色气体迅速消失;再将带火星的木条迅速伸进试管内,木条复燃。
甲同学据此认为假设Ⅱ正确;乙同学认为该装置不能达到实验目的,为达到实验目的,应在A、B之间增加一个装置,该装置的作用是__________________________________________________________________。
③乙同学用改进后的装置,重复了甲同学的实验操作,观察到红棕色气体迅速消失,带火星的木条未复燃。
得出结论:
假设Ⅰ正确。
NO2和Na2O2反应的化学方程式是_____________________。
(2)丙同学认为NO易与O2发生反应,应更易被Na2O2氧化,查阅资料知:
ⅰ)2NO+Na2O2===2NaNO2;
ⅱ)6NaNO2+3H2SO4===3Na2SO4+2HNO3+4NO↑+2H2O;
ⅲ)酸性条件下,NO或NO
都能与MnO
反应生成NO
和Mn2+。
丙同学用图2所示装置(部分夹持装置略)探究NO与Na2O2的反应:
图2
①b装置中观察到的主要现象是__________________________________________________,f装置的作用是_________________________________________________________________。
②在反应前,先打开弹簧夹,通入一段时间N2,其目的是____________________________
③充分反应后,检验d装置中发生反应的实验是___________________________。
12.某实验小组同学依据资料深入探究Fe3+在水溶液中的行为。
资料:
ⅰ.Fe3+在水溶液中以水合铁离子的形式存在,如[Fe(H2O)6]3+;[Fe(H2O)6]3+发生如下水解反应:
[Fe(H2O)6]3+(几乎无色)+nH2O
[Fe(H2O)6-n(OH)n]3-n(黄色)+nH3O+(n=0~6);
ⅱ.[FeCl4(H2O)2]-为黄色。
进行实验:
(实验Ⅰ)
(实验Ⅱ)
分别用试管①、③中的试剂作为待测液,用色度计测定其透光率。
透光率越小,溶液颜色越深;透光率越大,溶液颜色越浅。
Fe(NO3)3溶液透光率随温度变化曲线 FeCl3溶液透光率随温度变化曲线
(1)实验Ⅰ中,试管②溶液褪色的原因是_________________________________________。
(2)实验Ⅰ中,试管③溶液呈棕黄色与[FeCl4(H2O)2]-有关,支持此结论的实验现象是_____________________________________________________________________________。
(3)由实验Ⅱ图甲、乙可知:
加热时,溶液颜色________(填“变浅”“变深”或“不变”)。
(4)由实验Ⅱ,可以得出如下结论:
(结论一)FeCl3溶液中存在可逆反应:
[FeCl4(H2O)2]-+4H2O
[Fe(H2O)6]3++4Cl-得出此结论的理由是_______________________________________________________。
(结论二)结论一中反应的ΔH________(填“>0”或“<0”)。
(5)实验小组同学重新设计了一个实验证明(4)中结论一。
实验方案:
取试管①中溶液,_______________________(请描述必要的实验操作和现象)。
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