2024年高中化学实验探究题特训：化学反应与能量（含答案）

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2024年高中化学实验探究题特训：化学反应与能量
1．已被世界卫生组织(WHO)列为级的安全高效灭菌消毒剂，我国从2000年起就逐渐用取代对饮用水进行消毒。下图是某实验室用于制备一定量较纯净的的装置(某些夹持装置等省略)。
①实验室可用亚氯酸钠固体(NaClO2)与氯气反应来制备。
②通常情况下，是一种有剌激性气味的黄绿色气体、常温下1L水约溶解，遇热水不稳定，其熔点为-59.5℃，沸点为11℃。请回答：
（1）盛放浓盐酸的仪器名称是　 　。
（2）①请将A装置中发生反应的方程式配平并用单线桥法标出电子转移的方向和数目。
　 　
②氧化产物是　 　，被还原的元素为　 　。
③若生成(标准状况下)气体，则反应中转移电子个数为　 　。
④该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为　 　。
（3）写出D中制备反应的化学反应方程式　 　。
（4）下列操作或描述正确的是____。
A．装置A中导气管a起平衡气压作用，可以使浓盐酸顺利流下
B．A装置中的高锰酸钾可用二氧化锰替代
C．E装置用以收集，宜采用冰水浴冷却
D．F可起防倒吸作用，若用氢氧化钠溶液吸收尾气，只含一种溶质
（5）B中所盛试剂是　 　，C中所盛试剂是　 　。
（6）已知氯气与氢氧化钠溶液在较低温度下生成和，在较高温度下生成和在一定温度下，将一定是氯气通入氢氧化钠溶液中，溶液中生成的和个数之比为，则该反应中氧化剂与还原剂质量之比为　 　。
2．某研究性学习小组用如图所示的装置进行实验，探究原电池、电解池和电解制备钴的工作原理。一段时间后装置甲的两极均有气体产生，且极处溶液逐渐变成紫红色；停止实验观察到铁电极明显变细，电解液仍然澄清。请根据实验现象及所查资料，回答下列问题：
查阅资料：高铁酸根（）在溶液中呈紫红色。
（1）上述装置中，发生还原反应的电极有____（填字母）。
A． B． C． D．
（2）丙池中的　 　（填“从左向右”“从右向左”或“不”）移动。
（3）若撤掉装置乙中的阳离子交换膜，石墨电极上产生的气体除外，还可能有　 　。
（4）乙池是电解制备金属钴的装置图，相比电解前，电解完成后理论上I室中　 　（填“变大”“变小”或“不变”），该电解池总反应的化学方程式是　 　。
（5）反应过程中，极处发生的电极反应为和　 　。
（6）一段时间后，若极质量减小，极收集到气体，则在极收集到的气体体积为　 　（均已折算为标准状况时的气体体积）。
3．某同学做“被氧化”的实验，发现溶液变深棕色。猜想可能是生成的或NO与或反应，使溶液变为深棕色，设计下列装置探究。回答下列问题
（1）检查气密性，加入药品后关闭c打开a、b，通一段时间的目的是　 　。
（2）反应开始时装置甲中发生反应的离子方程式是　 　。
（3）关闭　 　（选填“a”“b”“c”），打开　 　（选填“a”“b”“c”）及分液漏斗活塞，反应后丙中溶液变为深棕色，丁中溶液无明显变化，证明NO与反应；
（4）完成（3）中实验后，关闭分液漏斗活塞，打开a通一段时间，更新丙、丁中试剂，关闭a和b，打开c及分液漏斗活塞。反应后丙中溶液变为深棕色，丁中溶液无明显变化，证明也可与反应。对此你认为这个结论　 　（填“合理”“不合理”），理由是　 　（若你认为合理此空不用填）
（5）这个装置的一个缺陷是　 　。
（6）实验结束后，同学们发现装置甲中溶液呈绿色，而不显蓝色。A同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而B同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个实验方案来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是　 　（填字母）。
a．加热该绿色溶液，观察颜色变化
b．加水稀释该绿色溶液，观察颜色变化
c．向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化
d．向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化
4．已知三氯化铁的熔点为306℃，沸点为315℃，易溶于水并且有强烈的吸水性，能吸收空气里的水分而潮解。某学习小组的同学对氯气与铁的反应及产物做了如下探究实验，请按要求作答：
（1）I．制备干燥的FeCl3。
请将实验装置连接完整：a→　 　→　 　→　 　→　 　→ b → c → f。
（2）装置A发生反应的化学方程式为　 　。
（3）装置D的作用是　 　。
（4）II．以FeCl3溶液为实验对象，研究物质之间反应的复杂多样性。
配制250mL 0.2mol/L FeCl3溶液，需将FeCl3固体先溶于浓盐酸中，再稀释到指定的浓度，以下操作错误的是　 　。定容时采用操作4，所配溶液浓度　 　(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
（5）FeCl3溶液与碱性物质之间反应的复杂多样性。
2mL 0.2mol/L FeCl3溶液(pH=1) 加入试剂 现象
i ：2mL Mg(OH)2浊液(pH=11) 液体呈红褐色
ii ：滴加2mL0.2mol/LNa2CO3溶液(pH=12) 逸出无色气体， 产生红褐色沉淀
iii ：滴加2mL0.2mol/LNa2SO3溶液(pH=10) 无色气体产生， 黄色溶液变为红棕色
已知：含 Fe2+的溶液中加入 K3Fe(CN)6溶液生成蓝色沉淀。
①根据实验 i 中的现象，通过　 　可以快速判断液体是否为胶体。
②根据实验 ii 中的现象，写出其中发生反应的化学方程式：　 　。
③取 iii 中反应后溶液，滴加K3Fe(CN)6溶液，有蓝色沉淀产生，由此推测FeCl3与 Na2SO3发生了氧化还原反应，写出其反应的离子方程式：　 　。
5．“84消毒液”主要成分为次氯酸钠溶液，它是疫情阶段最常见的消毒剂之一，它可由氯气和氢氧化钠溶液反应后制得。为制备氯气并探究氯气的性质，某同学设计了如下所示的实验装置。
请回答：
（1）实验室制取氯气的化学方程式为　 　，用该反应制取氯气选用的发生装置是(填字母)　 　。
（2）装置B、C中依次放入的是干燥的红色布条和湿润的红色布条，观察到装置C中的湿润布条褪色，涉及到的化学反应的离子方程式为　 　；实验过程中该同学还发现装置B中的布条也褪色，使实验结果不准确，为保证实验结果的准确性，在AB之间加装一个洗气瓶，洗气瓶中加入的试剂为　 　。
（3）写出F中氯气与NaOH溶液反应的化学方程式　 　。
（4）为验证装置F中吸收完氯气的溶液中存在Cl-，正确的操作是：取少量待测液体于试管中，加入足量稀硝酸酸化，再向其中加入　 　，若观察到　 　，则证明溶液中存在Cl-，该反应的离子方程式为　 　。
6．硼氢化钠是一种潜在储氢剂，在有机合成中也被称为“万能还原剂”。实验室制备、提纯、分析纯度的步骤如下，请结合信息回答问题。
　
性质 固体，可溶于异丙胺或水，常温下与水缓慢反应，与酸剧烈反应，强碱环境下能稳定存在 固体，强还原性，与水剧烈反应产生 固体，难溶于异丙胺，常温下与水剧烈反应
（1）Ⅰ．的制备
先打开，向装置中鼓入，然后升温到110℃左右，打开搅拌器快速搅拌，将融化的Na快速分散到石蜡油中，然后升温到200℃，关闭，打开通入，充分反应后制得。然后升温到240℃，持续搅拌下通入，打开，向三颈瓶中滴入硼酸三甲酯[分子式为，沸点为68℃]，充分反应后，降温后离心分离得到和的固体混合物。
仪器A的名称是　 　。
（2）写出与的化学反应方程式　 　。
（3）将Na分散到石蜡油中的目的是　 　。
（4）Ⅱ．的提纯
可采用索氏提取法提纯，其装置如图所示。实验时将和的固体混合物放入滤纸套筒1中，烧瓶中异丙胺（熔点：℃，沸点：33℃）受热蒸发，蒸汽沿导管2上升至球形冷凝管，冷凝后滴入滤纸套筒1中，再经导管3返回烧瓶，从而实现连续萃取。当萃取完全后，在　 　（填“圆底烧瓶”或“索氏提取器”）中。
（5）分离异丙胺和并回收溶剂的方法是　 　。
（6）Ⅲ．的纯度分析[已知]
步骤1：取产品（杂质不参与反应），将产品溶于X溶液后配成溶液，取置于碘量瓶中，加入溶液充分反应。（反应为）
步骤2：向步骤1所得溶液中加入过量的KI溶液，用稀硫酸溶液调节pH，使过量转化为，冷却后暗处放置数分钟。（反应为）
步骤3：向步骤2所得溶液中加和缓冲溶液调pH约为5.0，加入几滴淀粉指示剂，用标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液的体积为。（反应为）
X溶液为　 　（写化学式）。
（7）产品中的纯度为　 　％。
7．过氧化钙(CaO2)微溶于水，可作医用防腐剂、消毒剂，以下是制备CaO2的一种方法。
回答下列问题：
（1）步骤Ⅰ中反应的离子方程式是　 　。
（2）步骤Ⅱ中反应的化学方程式是：　 　 = CaO2·8H2O↓ + 2NH4Cl，反应在冰水浴中进行，是为了防止NH3·H2O挥发、　 　(答1条即可)。
（3）待CaO2·8H2O固体结晶析出后通过　 　(填操作)分离。
（4）CaO2中阴阳离子的个数比为　 　，其与水缓慢反应，常用作鱼塘的供氧剂，其反应的化学方程式是　 　。CaO2还可用于长途运输鱼苗，这体现了CaO2的　 　(填字母)性质。
a．可缓慢供氧 b．能吸收鱼苗呼出的CO2 c．能潮解 d．可抑菌
（5）CaO2久置于空气中会生成CaCO3.为测定某CaO2样品的纯度，取10 g样品加入足量稀盐酸，测得生成CO2的质量为2.2 g，则样品中CaO2的质量分数为　 　。
8．化学反应速率的控制与化学平衡的调控在生产、生活中较为常见。回答下列问题：
（1）Ⅰ.某课外兴趣小组探究影响化学反应速率的因素。
为探究金属的活动性对金属与稀硫酸反应的化学反应速率的影响，小组同学用Cu、Fe、Mg和同浓度的溶液反应。实验报告如下表：
实验步骤 现象
①分别取等体积的的溶液于试管中； ②分别投入大小、形状相同的Cu、Fe、Mg 反应快慢：Mg>Fe>Cu
要得出正确的实验结论，还需控制的实验条件是　 　；若该条件相同，可得出的实验结论是　 　。
（2）为了更精确地研究浓度对反应速率的影响，小组同学利用压强传感器等数字化实验设备测定容器中的压强随气体产量改变的情况，探究镁与不同浓度溶液的反应速率，两组实验所用药品如下：
序号 镁条的质量/g 溶液
物质的量浓度(mol/L) 体积/mL
ⅰ 0.01 1.0 2
ⅱ 0.01 0.5 2
实验结果如图所示：
①实验ⅰ对应图中曲线　 　(填字母)，图中曲线斜率越大，说明化学反应速率越　 　(填“快”“慢”或“无法确定”)。
②分析实验ⅱ对应曲线可知，反应开始阶段，化学反应速率不断加快，原因是　 　；随着反应的不断进行，化学反应速率减慢，原因是　 　。
（3）Ⅱ.(红棕色)和(无色)之间可发生反应：。在温度为T℃的条件下，将气体充入体积为的恒容密闭容器中，容器中某气体的物质的量浓度随时间的变化曲线如图所示。
a～d四个点中，的点是　 　(填字母)。
（4）该温度下的平衡常数　 　。
（5）前内，用表示的化学反应速率为　 　。
答案解析部分
1．【答案】（1）分液漏斗
（2） ；Cl2；Mn；1NA；1：5
（3）2NaClO2+Cl2=2NaCl+2ClO2
（4）A；C
（5）饱和食盐水；浓硫酸
（6）11：5
2．【答案】（1）B；C
（2）从右向左
（3）
（4）不变；
（5）
（6）448
3．【答案】（1）赶走装置中空气，防止氧化NO干扰实验结果
（2）
（3）ac；b
（4）不合理；因为反应到后来硝酸变稀，有NO产生，丙中红棕色可能是NO与反应的结果 或是与溶液中的水反应生成NO与反应的结果
（5）无尾气处理装置
（6）acd
4．【答案】（1）g；h；d；e
（2）MnO2+4HCl(浓)= MnCl2+2H2O+Cl2↑
（3）吸收多余Cl2，防止空气污染；防止空气中水分进入装置B中
（4）操作2和操作4；偏低
（5）①；丁达尔效应；2FeCl3+3Na2CO3+3H2O=2Fe(OH)3↓+6NaCl+3CO2↑
5．【答案】（1）MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O(或高锰酸钾与浓盐酸反应)；c(a)
（2）Cl2+H2O=H++Cl-+HClO；略
（3）2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O
（4）硝酸银溶液；有白色沉淀产生(或溶液变浑浊)；Ag++Cl-=AgCl↓
6．【答案】（1）球形干燥管
（2）
（3）增大Na与的接触面积，加快反应速率
（4）圆底烧瓶
（5）蒸馏
（6）
（7）76
7．【答案】（1）CaCO3 + 2H+=Ca2++ H2O + CO2↑
（2）CaCl2 + H2O2 + 2NH3·H2O + 6H2O；防止H2O2分解或有利于CaO2·8H2O结晶
（3）过滤
（4）1：1；2CaO2 + 2H2O=2Ca(OH)2 + O2↑；a、b、d
（5）50%
8．【答案】（1）反应温度相同；(其他条件相同时)金属的性质越活泼，反应速率越快
（2）a；快；镁与硫酸反应是放热反应，温度升高，化学反应速率加快；硫酸的浓度逐渐降低，化学反应速率减慢
（3）cd
（4）
（5）0.0025
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