分類5假設(shè)探究實驗

分類5假設(shè)探究實驗(見學(xué)生用書P11)過程拆分解法技巧實驗假設(shè)的提出(1)變換程度副詞法;(2)排列組合法探究實驗的思路實驗方案評價從可行性、平安性、簡約性、環(huán)保性角度入手,裝置最簡單、藥品容易取得且價格低廉、原料利用率高、現(xiàn)象明顯、無干擾物質(zhì)以及無污染等為最正確實驗方案設(shè)計注意實驗條件、儀器、藥品的選擇(往往限選)以及信息的處理實驗結(jié)論模板假設(shè)……(現(xiàn)象),那么……(結(jié)論);分點描述,以便于綜合【大題】(2021·全國Ⅱ卷,28)某班同學(xué)用如下實驗探究Fe2+、Fe3+的性質(zhì)。答復(fù)以下問題:【小做】(1)分別取一定量氯化鐵、氯化亞鐵固體,均配制成0.1mol·L-1的溶液。在FeCl2溶液中需參加少量鐵屑,其目的是。

(2)甲組同學(xué)取2mLFeCl2溶液,參加幾滴氯水,再參加1滴KSCN溶液,溶液變紅,說明Cl2可將Fe2+氧化。FeCl2溶液與氯水反響的離子方程式為。

(3)乙組同學(xué)認(rèn)為甲組的實驗不夠嚴(yán)謹(jǐn),該組同學(xué)在2mLFeCl2溶液中先參加0.5mL煤油,再于液面下依次參加幾滴氯水和1滴KSCN溶液,溶液變紅,煤油的作用是。

(4)丙組同學(xué)取10mL0.1mol·L-1KI溶液,參加6mL0.1mol·L-1FeCl3溶液混合。分別取2mL此溶液于3支試管中進(jìn)行如下實驗:①第一支試管中參加1mLCCl4充分振蕩、靜置,CCl4層呈紫色;②第二支試管中參加1滴K3[Fe(CN)6]溶液,生成藍(lán)色沉淀;③第三支試管中參加1滴KSCN溶液,溶液變紅。實驗②檢驗的離子是(填離子符號);實驗①和③說明:在I-過量的情況下,溶液中仍含有(填離子符號),由此可以證明該氧化復(fù)原反響為。

(5)丁組同學(xué)向盛有H2O2溶液的試管中參加幾滴酸化的FeCl2溶液,溶液變成棕黃色,發(fā)生反響的離子方程式為;一段時間后,溶液中有氣泡出現(xiàn),并放熱,隨后有紅褐色沉淀生成。產(chǎn)生氣泡的原因是;生成沉淀的原因是(用平衡移動原理解釋)。

【精析】(1)Fe2+具有復(fù)原性,能被空氣中的氧氣氧化,所以在配制的FeCl2溶液中參加少量鐵屑的目的是防止Fe2+被氧化。(2)Cl2可以將Fe2+氧化成Fe3+,自身得電子生成氯離子,反響的離子方程式為2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。(3)煤油層可以防止空氣中的氧氣將Fe2+氧化,產(chǎn)生干擾,所以煤油的作用是隔絕空氣。(4)根據(jù)Fe2+的檢驗方法,向溶液中參加1滴K3[Fe(CN)6]溶液,生成藍(lán)色沉淀,一定含有Fe2+,那么實驗②檢驗的離子是Fe2+;碘易溶于CCl4,在CCl4中呈紫色,Fe3+遇KSCN溶液顯血紅色,實驗①和③說明,在I-過量的情況下,溶液中仍含有Fe3+,由此可以證明該氧化復(fù)原反響為可逆反響。(5)向H2O2溶液中參加幾滴酸化的FeCl2溶液,溶液變成棕黃色,發(fā)生反響的離子方程式為H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O,含鐵離子的溶液呈棕黃色;一段時間后,溶液中有氣泡出現(xiàn),并放熱,隨后有紅褐色沉淀生成,產(chǎn)生氣泡的原因是Fe3+催化H2O2分解放出氧氣,該反響放熱,促進(jìn)Fe3+的水解平衡正向移動。【答案】(1)防止Fe2+被氧化(2)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-(3)隔絕空氣(排除氧氣對實驗的影響)(4)Fe2+Fe3+可逆反響(5)H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2OFe3+催化H2O2分解產(chǎn)生O2H2O2分解反響放熱,促進(jìn)Fe3+的水解平衡正向移動【點睛】此題以常見的鐵離子、亞鐵離子和H2O2的性質(zhì)為根底,考查了探究實驗方案的設(shè)計與評價,學(xué)生讀題不會感到陌生,有利于考查學(xué)生的根底知識,涉及鐵離子和亞鐵離子的性質(zhì)、離子的檢驗、H2O2的性質(zhì)、鹽類的水解等知識。①人們常用KSCN溶液檢驗Fe3+的存在,假設(shè)向溶液中參加幾滴KSCN溶液,溶液呈血紅色,那么該溶液中含有Fe3+;②人們常用K3[Fe(CN)6]溶液檢驗Fe2+的存在,假設(shè)向溶液中參加幾滴K3[Fe(CN)6]溶液,生成藍(lán)色沉淀,那么該溶液中含有Fe2+。1.(2021·北京高三二模)某小組用實驗Ⅰ驗證Fe2(SO4)3與Cu的反響,觀察到了異?，F(xiàn)象,決定對其進(jìn)行深入探究。實驗Ⅰ:(1)Fe2(SO4)3溶液常溫下呈酸性的原因是。(2)Fe2(SO4)3與KSCN溶液反響的離子方程式為。(3)實驗前,小組同學(xué)預(yù)測經(jīng)過步驟2后溶液不應(yīng)該呈現(xiàn)紅色,依據(jù)是。(4)實驗小組對白色沉淀的產(chǎn)生進(jìn)行了深入探究。查閱資料:ⅰ.CuSCN為難溶于水的白色固體。ⅱ.SCN-被稱為擬鹵素離子,性質(zhì)與鹵素離子相似。經(jīng)過實驗測定白色固體為CuSCN,查閱資料后小組同學(xué)猜想CuSCN的生成有如下兩種可能。猜想1:Cu2+與KSCN發(fā)生了氧化復(fù)原反響。猜想2:亞鐵離子將其復(fù)原,Cu2++Fe2+Cu++Fe3+,Cu++SCN-CuSCN↓。為證實猜想,小組同學(xué)做了實驗Ⅱ和Ⅲ。(FeSO4和CuSO4溶液濃度均為0.1mol·L-1,KSCN溶液濃度為0.4mol·L-1)實驗序號比照實驗及試劑實驗步驟實驗現(xiàn)象ⅡA試管:2mL

FeSO4溶液參加1mLKSCN溶液開始時溶液的上方變?yōu)榧t色,一段時間后紅色向下蔓延,最后充滿整支試管B試管:2mL

CuSO4溶液參加1mLKSCN溶液溶液變成綠色①猜想1的離子方程式為。②實驗Ⅱ中試管(填字母)中的現(xiàn)象可以證實猜想1不成立。實驗序號比照實驗及試劑實驗步驟實驗現(xiàn)象ⅢC試管:2mL

FeSO4溶液參加2mLCuSO4溶液溶液變?yōu)榈{(lán)色再參加1mLKSCN溶液溶液的上層變?yōu)榧t色,有白色沉淀產(chǎn)生,一段時間后整支試管溶液呈紅色D試管:2mL

FeSO4溶液參加4mLCuSO4溶液溶液變?yōu)榈{(lán)色再參加1mLKSCN溶液溶液的上層變?yōu)榧t色,有白色沉淀產(chǎn)生,一段時間后整支試管溶液呈淺紅色E試管:4mL

FeSO4溶液參加2mLCuSO4溶液溶液變?yōu)榈{(lán)色再參加1mLKSCN溶液溶液的上層變?yōu)榧t色,有白色沉淀產(chǎn)生,一段時間后整支試管溶液呈深紅色③Fe3+的氧化性本應(yīng)強(qiáng)于Cu2+,結(jié)合實驗Ⅲ中的現(xiàn)象解釋Cu2++Fe2+Cu++Fe3+能正向發(fā)生的原因:。④實驗小組查閱資料并討論后得出:溶液中離子在反響時所表現(xiàn)的氧化性強(qiáng)弱與相應(yīng)復(fù)原產(chǎn)物的價態(tài)和狀態(tài)有關(guān)。由此分析生成CuSCN沉淀使Cu2+的氧化性增強(qiáng),并補(bǔ)充實驗進(jìn)一步證明。補(bǔ)充的實驗是?！窘馕觥?1)Fe2(SO4)3屬于強(qiáng)酸弱堿鹽,Fe3+可以水解而使溶液顯酸性。(3)步驟1發(fā)生反響Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+,Fe3+的物質(zhì)的量為mol,Cu的物質(zhì)的量約為mol,Cu粉過量,不應(yīng)有Fe3+存在。(4)①SCN-性質(zhì)與鹵素離子相似,那么其有復(fù)原性,Cu2+有氧化性,白色固體為CuSCN,假設(shè)Cu2+與KSCN發(fā)生了氧化復(fù)原反響,那么離子方程式為2Cu2++4SCN-2CuSCN↓+(SCN)2。②實驗Ⅱ中,試管B中的CuSO4溶液中參加KSCN溶液后,溶液變成綠色,因為沒有白色沉淀生成,故可以證實猜想1不成立。④根據(jù)控制變量法,增大溶液中SCN-的濃度,使得CuSCN的沉淀溶解平衡向生成沉淀的方向移動,由此可設(shè)計比照實驗,也可設(shè)計成原電池裝置?！敬鸢浮?1)Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,Fe3+水解使溶液顯酸性(2)Fe3++3SCN-Fe(SCN)3(3)發(fā)生反響Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+,Cu粉過量,不應(yīng)有Fe3+存在(4)①2Cu2++4SCN-2CuSCN↓+(SCN)2②B③由于SCN-與Cu+形成沉淀以及SCN-與Fe3+形成配合物,大大降低了產(chǎn)物中Cu+和Fe3+的濃度,使得該反響的平衡得以正向移動④可設(shè)計比照實驗比照實驗及試劑實驗步驟實驗現(xiàn)象F試管2mLmol·L-1FeSO4溶液參加4mLmol·L-1CuSO4溶液再參加1mLmol·L-1KSCN溶液一段時間后整支試管溶液呈紅色G試管2mLmol·L-1FeSO4溶液參加4mLmol·L-1CuSO4溶液再參加1mL1mol·L-1KSCN溶液一段時間后整支試管溶液呈紅色且顏色比F試管更深也可設(shè)計成原電池裝置,在左側(cè)燒杯中滴入1滴濃度較大的硫氰化鉀溶液,在滴入前與滴入后記錄電壓表(或電流計)示數(shù)的變化2.(2021·北京高三二模)某化學(xué)小組探究銅與硝酸反響的快慢及產(chǎn)物。(1)實驗甲:將銅片放入盛有稀HNO3的試管中,開始無明顯現(xiàn)象,后逐漸有小氣泡生成,該氣體是。在液面上方出現(xiàn)淺紅棕色氣體,溶液呈藍(lán)色。(2)實驗乙:銅與濃HNO3反響,裝置、現(xiàn)象如下:實驗裝置實驗現(xiàn)象A中:最初反響較慢,隨后加快,反響劇烈;產(chǎn)生紅棕色氣體;溶液呈綠色B中:溶液呈淡藍(lán)色①A中銅與濃HNO3產(chǎn)生紅棕色氣體的化學(xué)方程式是。②實驗現(xiàn)象“最初反響較慢,隨后加快〞的原因可能是。(3)有文獻(xiàn)記載:銅與濃HNO3反響一旦發(fā)生就變快,是因為開始生成的NO2溶于水形成HNO2(弱酸,不穩(wěn)定),它再和Cu反響,反響就加快。實驗探究如下:Ⅰ.向1mL濃硝酸中參加幾滴30%H2O2溶液、銅片,反響較慢,溶液呈藍(lán)色。Ⅱ.向1mL濃硝酸中參加幾滴30%H2O2溶液,無明顯變化。①Ⅰ中反響變慢的原因是。②NO2與H2O反響生成HNO2和。③對生成HNO2后反響變快的原因進(jìn)行實驗探究。序號實驗操作實驗現(xiàn)象Ⅲ取B中溶液,參加一定量固體X,再參加銅片立即產(chǎn)生無色氣體;液面上方呈紅棕色Ⅳ取B中溶液,放置一段時間,溶液變?yōu)闊o色后,再參加銅片產(chǎn)生無色氣體,較Ⅲ慢;液面上方呈淺紅棕色a.Ⅲ中參加的固體X為。b.Ⅳ中“放置一段時間〞的目的是。實驗Ⅲ、Ⅳ可以說明,HNO2氧化Cu的反響速率比HNO3氧化Cu的反響速率快。(4)該化學(xué)小組同學(xué)結(jié)合實驗甲、乙中HNO3被復(fù)原后的氣體產(chǎn)物以及實驗Ⅲ的產(chǎn)物,綜合上述實驗,分析判斷甲中反響慢的原因,除了硝酸起始濃度小、反響過程中溫度較低外,另一個重要原因是?！窘馕觥?1)Cu與稀硝酸反響生成Cu(NO3)2、NO和H2O,在室溫下NO與O2反響產(chǎn)生紅棕色氣體NO2。(2)①Cu與濃硝酸反響生成Cu(NO3)2、NO2和H2O,根據(jù)原子守恒、電子守恒,可得該反響的化學(xué)方程式為Cu+4HNO3(濃)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。②該反響是放熱反響,隨著反響的進(jìn)行,溶液溫度升高,因此反響一旦發(fā)生反響速率就變快,當(dāng)反響一段時間后,硝酸濃度降低,溶液濃度對速率的影響占優(yōu)勢,反響速率又逐漸減小。(3)①Ⅰ中反響變慢是由于H2O2與HNO2發(fā)生反響使HNO2濃度降低,導(dǎo)致速率減慢。②NO2中N是+4價,NO2與H2O反響生成的HNO2中N是+3價,化合價降低,根據(jù)氧化復(fù)原反響規(guī)律,必然同時有元素化合價升高,根據(jù)各元素化合價特點可知,還產(chǎn)生了N元素為+5價的HNO3,反響的化學(xué)方程式為2NO2+H2OHNO2+HNO3。③a.在B溶液中含有NO2與H2O反響產(chǎn)生的HNO2、HNO3,HNO3是強(qiáng)酸,完全電離,而HNO2是弱酸,在溶液中存在電離平衡,向?qū)嶒灑蟮腂溶液中參加固體后反響產(chǎn)生HNO2,使HNO2濃度增大,那么參加的物質(zhì)含有NO2-,可以是NaNO2、KNO2等,HNO3與N