題型09 定性探究
在近幾年的高考中，常會物質(zhì)性質(zhì)或原理的探究為實驗考點進(jìn)行考查。
1、（2023·北京卷）資料顯示，可以將氧化為。某小組同學(xué)設(shè)計實驗探究被氧化的產(chǎn)物及銅元素的價態(tài)。
已知：易溶于溶液，發(fā)生反應(yīng)(紅棕色)；和氧化性幾乎相同。
I.將等體積的溶液加入到銅粉和的固體混合物中，振蕩。
實驗記錄如下：
（1）初始階段，被氧化的反應(yīng)速率：實驗Ⅰ (填“>”“KBr>KI；其原因是Cl、Br、I位于第VIIA族，從上到下電子層數(shù)逐漸增加，原子半徑逐漸增大，得電子能力逐漸減弱，陰離子的還原性逐漸增強；
（3）根據(jù)（1）中的結(jié)論推測隨Cl-濃度降低導(dǎo)致二氧化錳的氧化性減弱，那么如果進(jìn)一步降低Cl-濃度降低則可以導(dǎo)致可以提高溴的氧化性，將Mn2+氧化為MnO2；
（4）若要使反應(yīng)2Ag+2H+=2Ag++H2↑發(fā)生，根據(jù)本題的提示可以降低Ag+濃度，對比AgX的溶解度，AgI溶解度最小，故Ag只與氫碘酸發(fā)生置換反應(yīng)的原因是：比較AgX的溶解度，AgI溶解度最小，Ag++I-=AgI↓使得Ag還原性增強的最多，使得2Ag+2H+=2Ag++H2↑反應(yīng)得以發(fā)生；
（5）通過本題可以發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)氧化性和還原性還與物質(zhì)的濃度有關(guān)，濃度越大氧化性或者還原性越強。
6、（2021·湖北卷）超酸是一類比純硫酸更強的酸，在石油重整中用作高效催化劑。某實驗小組對超酸HSbF6的制備及性質(zhì)進(jìn)行了探究。由三氯化銻(SbCl3)制備HSbF6的反應(yīng)如下：、SbCl5+6HF=HSbF6+5HCl。制備SbCl5的初始實驗裝置如圖(毛細(xì)管連通大氣，減壓時可吸入極少量空氣，防止液體暴沸；夾持、加熱及攪拌裝置略)：
相關(guān)性質(zhì)如表：
回答下列問題：
（1）實驗裝置中兩個冷凝管 (填“能”或“不能”)交換使用。
（2）試劑X的作用為 、 。
（3）反應(yīng)完成后，關(guān)閉活塞a、打開活塞b，減壓轉(zhuǎn)移 (填儀器名稱)中生成的SbCl5至雙口燒瓶中。用真空泵抽氣減壓蒸餾前，必須關(guān)閉的活塞是 (填“a”或“b”)；用減壓蒸餾而不用常壓蒸餾的主要原因是 。
（4）實驗小組在由SbCl5制備HSbF6時，沒有選擇玻璃儀器，其原因為 。(寫化學(xué)反應(yīng)方程式)
（5）為更好地理解超酸的強酸性，實驗小組查閱相關(guān)資料了解到：弱酸在強酸性溶劑中表現(xiàn)出堿的性質(zhì)，如冰醋酸與純硫酸之間的化學(xué)反應(yīng)方程式為CH3COOH+H2SO4=[CH3C(OH)2]+[HSO4]-。以此類推，H2SO4與HSbF6之間的化學(xué)反應(yīng)方程式為 。
（6）實驗小組在探究實驗中發(fā)現(xiàn)蠟燭可以溶解于HSbF6中，同時放出氫氣。已知烷烴分子中碳?xì)滏I的活性大小順序為：甲基(—CH3)SO2>CuCl
【解析】（1）a中溶液的棕黃色褪去，發(fā)生的反應(yīng)為：SO2+I2+2H2O=4H++2I-+
（2）b中硫酸鐵溶液為棕黃色，通入二氧化硫后被還原，溶液變成淺綠色；若發(fā)生氧化還原反應(yīng)，則生成Fe2+，能證明有Fe2+的存在，前兩個實驗結(jié)果能證明，第三組只能證明有硫酸根的存在，硫酸鐵溶液中陰離子存在硫酸根，無法證明硫酸根為氧化產(chǎn)物，所以答案為實驗③；原因為：原溶液中含有；
（3）溶液中存在反應(yīng)：CuCl(s)+2C1-(aq)[CuCl3]2-(aq)，滴入蒸餾水后離子濃度減小，使得Q>K，反應(yīng)逆向移動，析出CuCl沉淀；
（4）c和d的區(qū)別在于陰離子，硫酸根無明顯現(xiàn)象，氯離子產(chǎn)出明顯現(xiàn)象，所以從氯離子角度分析，C1-與Cu+結(jié)合成[CuCl3]2- ，其氧化性弱于SO2，使Cu能夠被SO2氧化；
（5）氧化還原反應(yīng)的規(guī)律為氧化性強的得到氧化性弱的，即氧化劑氧化性強于氧化產(chǎn)物，在硫酸的作用下，c中二氧化硫不能將Cu2+還原為Cu+或Cu，在鹽酸中氯離子與Cu+結(jié)合成，其氧化性強于Cu，能夠被二氧化硫氧化。
8、（2024湖北省華中師范大學(xué)第一附屬中學(xué)高三上學(xué)期期中）超酸是一類比純硫酸更強的酸。某興趣小組的同學(xué)對超酸HSbF6的制備及性質(zhì)進(jìn)行了探究。制備HSbF6的初始實驗裝置如圖，夾持、加熱及攪拌裝置略。
已知：
①制備HSbF6的反應(yīng)為SbCl3+Cl2SbCl5，SbCl5+6HF =HSbF6+5HCl。
②有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)如表。
回答下列問題：
（1）試劑X的成分是_______ (填化學(xué)名稱)，盛裝試劑X的儀器名稱為_______。
（2）毛細(xì)管的作用是_______。
（3）若無盛試劑X的裝置，SbCl3可能發(fā)生水解生成Sb2O3，其水解反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。
（4）用真空泵抽氣將SbCl5轉(zhuǎn)移至雙口燒瓶前，必須關(guān)閉的活塞是_______(填“a”或“b”，再減壓蒸餾而不是常壓蒸餾的主要原因是_______。
（5）由SbCl5制備HSbF6時，應(yīng)選用_______材質(zhì)的儀器。(填標(biāo)號)
A. 玻璃 B. 陶瓷 C. 鐵或鋁 D. 聚四氟乙烯
（6）為更好地理解超酸的強酸性，該小組的同學(xué)查閱相關(guān)資料了解到：弱酸在強酸性溶劑中表現(xiàn)出堿的性質(zhì)，如冰醋酸與純硫酸反應(yīng)：CH3COOH+H2SO4=[CH3C(OH)2]+[HSO4]-，以此類推，H2SO4與HSbF6反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。
【答案】（1）堿石灰 球形干燥管
（2）作為蒸餾裝置中的氣化中心、起攪拌作用使體系受熱均勻
（3）
（4）a 防止SbCl5分解 （5）D
（6）
【解析】（1）結(jié)合題干信息可知，SbCl5極易水解，需在無水環(huán)境進(jìn)行，試劑X防止空氣中的水進(jìn)入三頸燒瓶且吸收多余的氯氣，故試劑X為堿石灰，裝置名稱為球形干燥管。
（2）作為蒸餾裝置中的氣化中心，導(dǎo)氣毛細(xì)管使蒸餾平穩(wěn)，避免液體過熱而暴沸；通入的氣體在加熱過程中起攪拌的作用，使得體系受熱均勻。（3）無盛試劑X的裝置，空氣中的水進(jìn)入三頸燒瓶中，SbCl3可能發(fā)生水解生成Sb2O3，其水解反應(yīng)的化學(xué)方程式為：。
（4）在三頸燒瓶中SbCl3與Cl2反應(yīng)，生成液態(tài)SbCl5，反應(yīng)完成后，關(guān)閉活塞a、打開活塞b，減壓轉(zhuǎn)移SbCl5至雙口燒瓶；結(jié)合題干信息可知SbCl5在140℃分解，減壓蒸餾可降低SbCl5的沸點，防止常壓蒸餾時SbCl5發(fā)生分解。（5）由SbCl5制備HSbF6時，因為有HF參與反應(yīng)，反應(yīng)過程中不能選用玻璃材質(zhì)、陶瓷材質(zhì)的儀器，又因為HSbF6的酸性比純硫酸酸性強，故不能選用鐵質(zhì)或鋁質(zhì)材料儀器，D正確。
（6）H2SO4比HSbF6的酸性弱，故HSbF6提供H+給H2SO4，生成，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：。
9、銅及其化合物應(yīng)用廣泛?；卮鹣铝袉栴}：
（1）目前銅可采用如下方法制備：
方法1：火法煉銅：；
方法2：濕法煉銅：。
上述兩種方法中，方法2比方法1更好，其原因是_______(寫出一條原因即可)。上述兩種方法冶煉銅中，若轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相同，則方法1和方法2冶煉出的銅的質(zhì)量之比為_______。
（2）黃銅礦的含銅成分為，常采用溶液浸取，生成和等，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______。
（3）將、和組成的混合物加入溶液恰好使混合物完全溶解，同時收集到2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體。若將此混合物用足量的加熱還原，所得固體的質(zhì)量為_______g。
（4）和的燃燒熱分別為、，已知 ；則的_______。
（5）某同學(xué)利用下圖裝置進(jìn)行鐵上電鍍銅的實驗探究。
①實驗ⅰ中氣體減少的原因是_______。
②實驗ⅰ中，推測產(chǎn)生，可能發(fā)生的反應(yīng)有、_______。
③隨著陰極析出，實驗ⅱ中平衡不移動，理由是_______。
【答案】（1）方法2不會產(chǎn)生污染空氣的氣體或濕法煉銅不需要外界提供能量等
（2）
（3）16 （4）
（5）①由于溶液中減小，且覆蓋鐵電極，阻礙與鐵接觸 ② ③陽極產(chǎn)生的與陰極消耗的相等，溶液中銅離子濃度不變，故平衡不移動
【解析】（1）上述兩種方法中，方法2比方法1更好，其原因是方法2不會產(chǎn)生污染空氣的氣體(或濕法煉銅不需要外界提供能量等)上述兩種方法冶煉銅中，對應(yīng)6ml電子轉(zhuǎn)移，對應(yīng)2ml電子轉(zhuǎn)移；若轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相同，則方法1和方法2冶煉出的銅的質(zhì)量之比為。（2）
采用溶液浸取，生成和等，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：。
（3）將、和組成的混合物加入溶液恰好使混合物完全溶解，同時收集到(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，也即0.1mlNO，根據(jù)N守恒，所以Cu(NO3)2的物質(zhì)的量為，此混合物用足量的加熱還原生成單質(zhì)銅，質(zhì)量為：。
（4）分析此反應(yīng)，根據(jù)蓋斯定律可知，此反應(yīng)的焓變等于碳的燃燒熱-CO的燃燒熱-×題中氧化亞銅轉(zhuǎn)化為氧化銅的焓變，可得=。
（5）①實驗i中氣體減少的原因是由于溶液中減小，且生成紅色固體Cu覆蓋鐵電極，阻礙與鐵接觸。
②實驗i中，推測產(chǎn)生，可能發(fā)生的反應(yīng)有鐵和硫酸直接接觸的氧化反應(yīng)反應(yīng)，也可能發(fā)生鐵和硫酸銅溶液直接接觸的氧化還原反應(yīng)，故還可能發(fā)生：。
③分析實驗ii電解原理，中陽極產(chǎn)生的與陰極消耗的相等，溶液中銅離子濃度不變，故平衡不移動。
10、(2024北京和平街第一中學(xué)模擬)某小組探究Cu和H2O2的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，從電極反應(yīng)角度分析物質(zhì)氧化性和還原性的變化規(guī)律。
[實驗探究]
實驗ⅰ：向裝有0.5 g Cu的燒杯中加入20 mL 30%H2O2溶液，一段時間內(nèi)無明顯現(xiàn)象，10小時后，溶液中有少量藍(lán)色渾濁，Cu片表面附著少量藍(lán)色固體。
（1）寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________________________________________。
[繼續(xù)探究]
針對該反應(yīng)速率較慢，該小組同學(xué)查閱資料，設(shè)計并完成了下列實驗。
（2）實驗ⅱ中：溶液變藍(lán)的原因是____________________________________(用離子方程式表示)；經(jīng)檢驗產(chǎn)生的氣體為氧氣，產(chǎn)生氧氣的原因是____________________________________。
（3）對比實驗ⅰ和ⅲ，為探究氨水對Cu的還原性或H2O2氧化性的影響，該同學(xué)利用如圖裝置繼續(xù)實驗。
已知：電壓大小反映了物質(zhì)氧化性與還原性強弱的差異；物質(zhì)氧化性與還原性強弱差異越大，電壓越大。
a．K閉合時，電壓為x。
b．向U形管右側(cè)溶液中滴加氨水后，電壓不變。
c．繼續(xù)向U形管左側(cè)溶液中滴加氨水后，電壓增大了y。
①利用電極反應(yīng)解釋該實驗的結(jié)論：____________________________________________。
②利用該方法也可證明酸性增強可提高H2O2的氧化性，與上述實驗操作不同的是________________________________________________________________________。
（4）總結(jié)：物質(zhì)氧化性和還原性變化的一般規(guī)律是_____________________________。
（5）應(yīng)用：Ag分別與1 ml·L－1的鹽酸、氫溴酸、氫碘酸混合，Ag只與氫碘酸發(fā)生置換反應(yīng)，試解釋原因：__________________________________________________。
【答案】（1）Cu＋H2O2===Cu(OH)2
（2）Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O 產(chǎn)生的銅離子催化了過氧化氫分解
（3）①Cu－2e－===Cu2＋，向U形管左側(cè)加入氨水，氨水與Cu2＋形成eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(Cu\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(NH3))4))2＋，使ceq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(Cu2＋))減小，提高了Cu的還原性 ②向U形管右側(cè)溶液中滴加硫酸
（4）在還原反應(yīng)(氧化反應(yīng))中，增大反應(yīng)物濃度或降低生成物濃度，氧化劑(還原劑)的氧化性(還原性)增強
（5）溶解度：AgI

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