2020届二轮复习科学探究作业（全国通用）

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科学探究 ‎1、某校学习小组探究不同条件对电解FeCl2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. Fe2+、Fe3+在溶液中通过与Cl-结合分别形成 FeCl42-、FeCl63-，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=0‎ ‎1 mol·L-1 ‎ FeCl2溶液 电压1.5 V 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=4.9‎ ‎1 mol·L-1‎ FeCl2溶液 电压1.5 V 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Fe2+ - e- === Fe3+、_____ ___。‎ 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 。‎ ‎2、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HNO3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。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ① B中盛放的试剂是 。‎ ‎ ② C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 。 ‎ ‎3、探究0.5 mol/L FeCl3溶液（pH = 1）与不同金属反应时的多样性的原因。‎ ‎（各组实验中：所用FeCl3溶液体积相同；金属过量；静置、不振荡）‎ 编号 金属 现象及产物检验 Ⅰ 镁条 立即产生大量气体，金属表面变黑，该黑色固体能被磁铁吸引，液体颜色由棕黄色逐渐变为红褐色；‎ 片刻后气泡减少，金属表面覆盖有红褐色沉淀，此时取反应后的液体，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀。‎ Ⅱ 铜粉 无气体产生，溶液逐渐变为蓝绿色；‎ 取反应后的溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀。‎ ‎（1）根据实验Ⅰ中的现象，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。‎ ‎（2）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与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：‎ 该实验说明黑色固体中一定含有 ，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中现象的差异，与Fe3+、Mg2+、Fe2+、H+、Cu2+的氧化性强弱有关，其顺序是Mg2+ ＜ Fe2+ ＜ 。‎ ‎（4）继续探究0.5 mol/L FeCl3溶液（pH = 1）与Fe的反应。‎ 编号 金属 现象及产物检验 Ⅲ 铁粉 持续产生少量气体；一段时间后，溶液颜色变浅，底部有红褐色沉淀，经检验，溶液pH = 4，含有Fe2+，无Fe3+。‎ Ⅳ 铁丝 无明显的气泡产生；一段时间后，溶液变为浅绿色，经检验，溶液pH ‎ = 2，含有Fe2+和Fe3+；Fe3+被还原的量多于实验Ⅲ。‎ ② ‎ 实验Ⅲ中发生反应的离子方程式有　 　　　。‎ ‎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：　　　　。‎ ‎4、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20 mL CrO5的乙醚溶液加入A中的20 mL ‎ ‎ pH＝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________。‎ ‎5、实验小组制备硫代硫酸钠（Na2S2O3·5H2O）并探究其性质。‎ 资料： Na2S2O3·5H2O在中性溶液中较稳定，在酸性溶液中分解产生S、SO2。‎ Ⅰ. 以SO2、Na2S、Na2CO3为原料制备Na2S2O3·5H2O，装置如下图所示：‎ ‎ ‎ ‎△‎ ‎（1）A是SO2气体发生装置，常温下用亚硫酸钠固体与浓硫酸反应制取SO2，实验过程中需要控制SO2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 + Na2SO3 === Na2S2O3‎ ‎①S是由 、 、H2O反应得到。‎ ‎②实验过程中有大量CO2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SO2，否则Na2S2O3的产率下降，其原因是 。‎ Ⅱ. 探究Na2S2O3的性质：‎ ‎（5）研究S产生的原因：‎ 已知：Na2S2O3中S元素的化合价分别为-2和+6‎ 提出假设：假设1：Cl2、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O2也可能氧化-2价硫元素 步骤1‎ 取Na2S2O3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。‎ 假设3：酸性条件下Na2S2O3分解产生S 设计实验方案：‎ ‎1mL饱和氯水 b a 立即出现浑浊 一段时间后出现浑浊 浑浊度较实验a小 ‎4mL 0.2mol/LNa2S2O3溶液 ‎4mL 0.2mol/LNa2S2O3溶液 ‎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）。‎ ‎6、Na2S2O4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：Na2S2O4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Na2S2O4（加热等辅助仪器略去）‎ Na2SO3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Na2S2O4。第一步反应：Zn+2SO2 ZnS2O4；第二步，加入NaOH溶液，于28～35℃下反应生成Na2S2O4，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Na2S2O4晶体析出。加入NaCl固体的作用是 。‎ Ⅱ．探究Na2S2O4的性质 ‎（5）隔绝空气加热Na2S2O4固体完全分解得到固体产物Na2SO3、Na2S2O3和SO2，但科研小组没有做到完全隔绝空气，得到的固体产物中还含有Na2SO4。请设计实验证明该分解产物中含有Na2SO4。实验方案是 。‎ ‎（可选试剂：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液、KMnO4溶液）‎ ‎（6）制备纳米级银粉 用NaOH溶液溶解Na2S2O4，加入一定量的AgNO3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 。‎ ‎7、某兴趣小组欲探究SO2与Cu(OH)2 的反应。‎ 实验 实验步骤 现象 ‎15 mL 0.5 mol/L CuCl2溶液 步骤1：打开分液漏斗，向烧瓶中加入30 mL 0.5 mol/L NaOH溶液 I.‎‎ 有蓝色絮状沉淀，静置后分层。‎ 步骤2：从左侧导管通入SO2气体 II. 静置后分层，上层溶液为淡绿色，‎ 底部有白色沉淀，‎ ‎ （1）现象I中产生蓝色沉淀的离子方程式是 。‎ ‎ （2）甲为了确认现象II中白色沉淀的成分，进行如下探究。‎ ‎ 查阅资料：‎ CuSO3‎ CuCl Cu2O 溶解性 不溶于水，浅黄色沉淀 不溶于水，白色沉淀 不溶于水，砖红色沉淀 性质 与酸反应 能溶于较浓的HCl溶液 酸性体系中不稳定，进一步反应生成Cu和Cu2+‎ ‎ 并进行如下实验：‎ 试剂a 洗净的白色沉淀 沉淀消失，无气体产生 ‎ ① 试剂a是 。‎ ‎ ② 现象II中生成白色沉淀的离子方程式是 。‎ ‎ （3）甲认为Cu(OH)2沉淀全部转化为CuCl，乙依据实验现象对甲的观点进行反驳，依 ‎ 据的实验现象是 。‎ ‎ （4）丙认为实验存在干扰，欲探究纯净的Cu(OH)2 悬浊液与SO2的反应。‎ ‎ ① 丙过滤I中的蓝色沉淀，洗涤，取最后一次洗涤液于试管中， （填操作和现象），证明已洗涤干净。再进行如下实验：‎ 实验 实验步骤 现象 纯净的Cu(OH)2悬浊液 从左侧导管通入SO2气体 III. 静置后分层，上层溶液为淡绿色，‎ 底部有砖红色沉淀。‎ ‎ ② 丙预测产物是Cu2O，取砖红色沉淀，洗涤后， （填操作和现象）证明产物是Cu2O。‎ ‎ （5）纯净的Cu(OH)2 悬浊液与SO2发生反应的化学方程式是 。‎ 参考答案 ‎1、（1）① 2H+ + 2e- == H2↑ ‎ ② Fe2+ + 2e- == Fe和Fe + 2H+ == Fe2+ + H2↑（FeCl42-合理正确给分，各1分） ‎ ③其他条件相同时，pH=0，pH较小，c(H+)较大]时，阴极H+优先于1 mol·L-1 Fe2+放电产生H2，而pH=4.9，pH较大，c(H+)较小时，阴极1 mol·L-1Fe2+优先于H+放电产生Fe 2分 或整体回答：由pH=0变为pH=4.9，c(H+)减小，H+放电能力减弱，Fe2+放电能力增强 ‎（2）①湿润淀粉碘化钾试纸始终未见变蓝 ‎ FeCl42- - e- === Fe3+ + 4Cl-（或写为：FeCl42- + 2Cl- - e- === FeCl63-） ‎ ‎ ②随着溶液pH的越低，c(H+)升高，抑制水解平衡Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+正向移动，难以生成Fe(OH)3 ‎ ‎ 或正向回答：随着溶液pH的增大，c(H+)减小，有利于水解平衡Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+正向移动，生成Fe(OH)3 ‎ ‎（3）可改变条件1：改变c(Cl-) ‎ 保持其他条件不变，用2 mol/L FeCl2溶液和n（n>0）mol/L NaCl溶液等体积混合的溶液作为电解液[c（Fe2+）= 1 mol/L，c（Cl-）>2 mol/L]，观察阳极“湿润淀粉碘化钾试纸”上的现象 ‎ 可改变条件2：改变电压 保持其他条件不变，增大电压（或改变电压），观察阳极“湿润淀粉碘化钾试纸”上的现象 ‎2、（1） ‎ ‎（2）硝酸浓度大 ‎ ‎（3）① 向上拉动活塞a，试管内液面上方出现红棕色气体 ‎ ‎ ② （或CuO等） ‎ ‎（4）解释1．增多 ‎ ‎ 解释2．① 水 ‎ ‎ ② 浓硝酸 ‎ ‎ ③ C中溶液变绿 ‎ ‎3、（1）一条光亮的“通路”‎ ‎（2）① Fe 滤纸ⅱ上无明显现象，说明Fe3O4不能溶解产生Fe2+，所以滤纸ⅰ上粉末附近变蓝只能是Fe被氧化产生Fe2+‎ ‎② H2、Fe2+‎ ‎（3） H+ ＜ Cu2+ ＜ Fe3+‎ ‎（4） ① Fe ＋ 2H+ === Fe2+ ＋ H2↑，Fe3+ ＋ 3H2O Fe(OH)3 ＋ 3H+‎ ‎（ Fe ＋ 2Fe3+ === 3Fe2+）‎ ‎② 由I、Ⅲ可知，金属与Fe3+、H+反应速率快时，因H+移动速率大，其浓度在金属表面变化小，易被还原，促使Fe3+水解生成Fe(OH)3；Ⅳ中反应慢，Fe表面Fe3+能及时补充，且由Ⅱ知Fe3+的氧化性强，利于Fe3+还原 ‎ ‎4、（1）将带火星的木条伸入试管中，木条复燃，说明生成的气体是O2（1分）‎ ‎（2）① 取少量紫红色溶液于试管中，加入乙醚，振荡，静置，液体分为两层，上层呈蓝色（2分）‎ ‎ ② Cr2O72− + 4H2O2 + 2H+ == 2CrO5 + 5H2O（2分）‎ ‎（3）① 2CrO5 + 6H+== 2Cr3+ + 3O2↑+ H2O2 + 2H2O（2分）‎ ‎② 实验Ⅱ、Ⅲ中，O2来源于CrO5、H2O2中的−1价O，且−1价O过量，当CrO5的量相同时，生成O2的体积相同，因而由实验Ⅱ和Ⅲ中生成O2的体积相同无法说明假设b是否成立（1分）‎ ‎（4）Cr2O72− + 3H2O2 + 8H+ == 2Cr3+ + 3O2↑+ 7H2O（2分）‎ ‎5、（1）‎ ‎（2）① SO2 Na2S ‎ ‎② SO2 + Na2CO3== CO2 + Na2SO3‎ ‎（3）NaOH 吸收SO2防止污染环境 ‎ ‎（4）酸性条件下，Na2S2O3发生分解 ‎（5）① 加入1mLpH=2.4的稀盐酸 ‎ ‎② 氯气等含氯氧化性微粒的氧化是主要因素，酸性分解及氧气氧化是次要因素 ‎ 理由：实验b中包含酸性条件、空气两种影响因素，反应速率比实验a慢且浑浊度小 ‎（6）3Cl2 + S + 4H2O ===6HCl + H2SO4‎ ‎6‎28～‎‎35℃‎ 、（1）圆底烧瓶 ‎（2）ZnS2O4+2NaOH Na2S2O4 + Zn(OH)2¯ ‎（3）打开A中分液漏斗活塞，使硫酸与亚硫酸钠先反应产生的SO2，排出装置中残留的O2‎ ‎（4）加入氯化钠，增大了Na+离子浓度，促进Na2S2O4结晶析出（用沉淀溶解平衡解释可以）（答盐析只给1分）‎ ‎（5）取少量产品溶于足量稀盐酸，静置，取上层清液（或过滤，取滤液），滴加BaCl2溶液，若出现沉淀则说明含有Na2SO4杂质 ‎（6）2Ag++S2O42—+4OH—＝2Ag↓+2SO32—+2H2O ‎7、 （1）Cu2++2OH-Cu(OH)2↓ ‎ ‎ （2） ① 浓HCl ‎ ② SO2+2Cu(OH)2+2Cl-2CuCl+SO42-+2H2O ‎ （3）反应后上层为淡绿色溶液 ‎ （4） ①滴加HNO3酸化的AgNO3溶液，无白色沉淀产生 ‎ ②加入适量H2SO4溶液，产生紫红色固体，溶液变蓝 ‎ （5）3Cu(OH)2+SO2Cu2O+CuSO4+3H2O ‎