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题型五　“性质探究型” 定性、定量实验
1.某学习小组研究溶液中Fe2＋的稳定性，进行如下实验，观察，记录结果。
实验Ⅰ

物质
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5 h
FeSO4
淡黄色
桔红色
红色
深红色
(NH4)2Fe(SO4)2
几乎无色
淡黄色
黄色
桔红色

(1)上述(NH4)2Fe(SO4)2溶液pH小于FeSO4的原因是________(用化学用语表示)。溶液的稳定性：FeSO4________(填“＞”或“＜”)(NH4)2Fe(SO4)2。
(2)甲同学提出实验Ⅰ中两溶液的稳定性差异可能是(NH4)2Fe(SO4)2溶液中的NH保护了Fe2＋，因为NH具有还原性。进行实验Ⅱ，否定了该观点，补全该实验。
操作
现象
取______，加________，观察。
与实验Ⅰ中(NH4)2Fe(SO4)2溶解现象相同。

(3)乙同学提出实验Ⅰ中两溶液的稳定性差异是溶液酸性不同导致，进行实验Ⅲ：分别配制0.80 mol·L－1pH为1、2、3、4的FeSO4溶液，观察，发现pH＝1的FeSO4溶液长时间无明显变化，pH越大，FeSO4溶液变黄的时间越短。
资料显示：亚铁盐溶液中存在反应4Fe2＋＋O2＋10H2O4Fe(OH)3＋8H＋。
由实验Ⅲ，乙同学可得出的结论是__________________
原因是_______________________________________________________________________。
(4)进一步研究在水溶液中Fe2＋的氧化机理。测定同浓度FeSO4溶液在不同pH条件下，Fe2＋的氧化速率与时间的关系如图(实验过程中溶液温度几乎无变化)。反应初期，氧化速率都逐渐增大的原因可能是___________________________________________________________。

(5)综合以上实验，增强Fe2＋稳定性的措施有______
答案　(1)NH＋H2ONH3·H2O＋H＋　＜
(2)2 mL pH＝4.0的0.80 mol·L－1FeSO4溶液　2滴0.01 mol·L－1KSCN溶液
(3)溶液pH越小，Fe2＋越稳定　溶液中存在平衡4Fe2＋＋O2＋10H2O4Fe(OH)3＋8H＋，c(H＋)大，对平衡的抑制作用强，Fe2＋更稳定
(4)生成的Fe(OH)3对反应有催化作用
(5)加一定量的酸、密封保存
解析　(1)(NH4)2Fe(SO4)2溶液中除Fe2＋发生水解反应外，NH也能发生水解反应溶液呈酸性，故(NH4)2Fe(SO4)2溶液pH小于FeSO4，其化学方程式：NH＋H2ONH3·H2O＋H＋。从表格的颜色变化知在一定条件下FeSO4更容易被氧化。
(2)只要调节FeSO4溶液的pH与(NH4)2Fe(SO4)2溶液pH相同，观察现象是否相同，就可以证明是否与NH有关，即取2 mL pH＝4.0的0.80 mol·L－1FeSO4溶液加2滴0.01 mol·L－1KSCN溶液。
(3)根据题干知溶液pH越小，Fe2＋越稳定，其原因：溶液中存在平衡4Fe2＋＋O2＋10H2O4Fe(OH)3＋8H＋，c(H＋)大，对平衡的抑制作用强，Fe2＋更稳定。
(4)如图一般有两种情况：一为反应放热，温度升高，化学反应速率加快；二为反应过程中产生了催化剂，加快反应速率。而题干明确表示温度几乎无变化，故应为催化剂的原因，即生成的Fe(OH)3对反应有催化作用。
(5)综合分析知增强Fe2＋稳定性的措施：加一定量的酸、密封保存。
2.某化学实验小组探究镁与氯化铵溶液反应的气体产物和剧烈反应的影响因素。
资料：① CH3COONH4溶液是中性的。
② 1 mol·L－1 NH4Cl 溶液的pH ＝ 4.63 ，可以溶解Mg (OH)2沉淀。
探究一：镁与氯化铵溶液反应的气体产物
【实验1】

探究二：镁与氯化铵溶液剧烈反应的原因
设想1：镁与氯化铵水解产生的H＋反应生成氢气
实验2－1】

【实验2－2】

设想2 ：Cl－的影响
【实验3】

设想3：NH的影响
【实验4】

(1)实验1在左边试管口用湿润的红色石蕊试纸检验试管口产生的气体，试纸变蓝，说明有____________生成；用排水法收集一小试管产生的气体， 靠近酒精灯，点燃， 可以听到爆鸣声，说明有__________生成。
(2)写出实验1右边试管Mg与水反应的化学方程式
________________________________________________________________________。
(3)实验2－1中两试管反应都很剧烈，说明NH4NO3 水解产生的H＋对反应影响____________(填“小”或“大”)，NH对反应影响________(填“小”或“大”)。
(4)实验2－2的两支试管中实验现象相同，其设计目的是________________________________________________________________________。
(5)实验3中的实验现象说明Cl－ 对反应速率的影响很小，请在空白处补充完成实验方案设计。
(6)实验4中的结论说明NH对反应速率的影响很大，则两支试管中实验现象的不同之处是
___________________________________________
(7)通过实验1至实验4的探究，得出的结论是
________________________________________________________________________。
(8)写出镁与氯化铵溶液反应生成Mg2＋的离子方程式________________________________________________________________________。
答案　(1)氨气(NH3)　氢气(H2)
(2)Mg＋2H2O===Mg(OH)2↓＋H2↑
(3)小　大
(4)为了排除CH3COO－的影响
(5)3.0 mL 1.0 mol·L－1 NaCl溶液　3.0 mL 1.0 mol·L－1 NaNO3溶液
(6)NH4NO3溶液(左试管)和KNO3溶液(右试管)分别与Mg粉反应，左试管反应剧烈，有大量气泡生成，右试管反应很少，没有气泡生成
(7)镁和氯化铵溶液产生的气体不全是氢气，还有氨气；并不是镁与氯化铵水解产生的H＋反应生成氢气；H2 O和NH都是氧化剂，起氧化作用，Cl－ 不起明显的作用
(8)Mg ＋2NH===Mg2＋ ＋2NH3↑＋H2↑
解析　(1)NH3能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，所以实验1在左边试管口出来的气体是NH3，即有氨气生成；用排水法收集一小试管产生的气体， 靠近酒精灯，点燃， 可以听到爆鸣声，说明有氢气生成。
(2)镁是活泼金属，与热水反应生成氢氧化镁和氢气，反应方程式为Mg＋2H2O===Mg(OH)2↓＋H2↑。
(3)实验2－1两试管中，左侧试管溶液呈中性，右侧试管溶液呈酸性，反应都很剧烈，说明NH4NO3 水解产生的H＋对反应影响小，NH对反应影响大。
(4)实验2－2的两支试管中若实验现象相同，说明CH3COO－对反应无影响，则其设计目的是为了排除CH3COO－ 的影响。
(5)实验3的目的是验证Cl－对化学反应速率的影响，若实验现象说明Cl－ 对反应速率的影响很小，则在空白处，左侧应该填写3.0 mL 1.0 mol·L－1 NaCl溶液，右侧应该填写3.0 mL 1.0 mol·L－1 NaNO3溶液。
(6)实验4中的结论说明NH对反应速率的影响很大，则两支试管中实验现象的不同之处是NH4NO3溶液(左试管)和KNO3溶液(右试管)分别与Mg粉反应，左试管反应剧烈，有大量气泡生成，右试管反应很少，没有气泡生成。
(7)通过实验1至实验4的探究，得出的结论是镁和氯化铵溶液产生的气体不全是氢气，还有氨气；并不是镁与氯化铵水解产生的H＋反应生成氢气；H2O和NH都是氧化剂，起氧化作用，Cl－不起明显的作用。
(8)根据上述结论，镁与氯化铵溶液反应生成Mg2＋的离子方程式为Mg＋2NH==Mg2＋＋2NH3↑＋H2↑。
3.硝酸是氧化性酸，其本质是NO有氧化性，某课外实验小组进行了下列有关NO氧化性的探究(实验均在通风橱中完成)。
(1)实验Ⅰ中，铝片作________(填“正”或“负”)极。液面上方产生红棕色气体的化学方程式是________________________________________________________________________。
(2)实验Ⅱ中电流表指针先偏向右边后偏向左边的原因是________________________________________________________________________。

实验装置
编号
溶液X
实验现象

实验Ⅰ
6 mol·L－1稀硝酸
电流表指针向右偏转，铜片表面产生无色气体，在液面上方变为红棕色
实验Ⅱ
15 mol·L－1
电流表指针先向右偏转，很快又偏向左边，铝片和铜片表面产生红棕色气体，溶液变为绿色

查阅资料：活泼金属与1 mol·L－1稀硝酸反应有H2和NH生成，NH生成的原理是产生H2的过程中NO被还原。
(3)用上图装置进行实验Ⅲ：溶液X为1 mol·L－1稀硝酸，观察到电流表指针向右偏转。
① 反应后的溶液中含NH。实验室检验NH的方法是
_______________________________
② 生成NH的电极反应式是_______________________________________________。
(4)进一步探究碱性条件下NO的氧化性，进行实验Ⅳ：

① 观察到A中有NH3生成，B中无明显现象。A、B产生不同现象的解释是________________________________________________________________________。
②A中生成NH3的离子方程式是
____________________________________
(5) 将铝粉加入到NaNO3溶液中无明显现象，结合实验Ⅲ和Ⅳ说明理由
________________________________________________________________________。
答案　(1)负　2NO＋O2===2NO2
(2)Al开始作电池的负极，Al在浓硝酸中发生钝化，迅速生成致密氧化膜后，Cu作负极
(3)①取少量待检验溶液于试管中，加入浓NaOH溶液，加热，若产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则溶液中含NH
②NO＋8e－＋10H＋===NH＋3H2O
4)①Al与NaOH溶液反应产生H2的过程中可将NO还原为NH3，而Mg不能与NaOH溶液反应
②8Al＋3NO＋5OH－＋2H2O===3NH3↑＋8AlO
(5)因为铝与中性的硝酸钠溶液无生成H2的过程，NO无法被还原
解析　(1)实验Ⅰ中，铝片作负极。正极产生的NO气体在液面上方遇空气中的生成产生红棕色气体NO2，化学方程式是2NO＋O2===2NO2。(2)实验Ⅱ中使用的是浓硝酸，Al遇浓硝酸要钝化，电流表指针先偏向右边后偏向左边的原因是Al开始作电池的负极，Al在浓硝酸中迅速生成致密氧化膜后，Cu作负极。(3)①实验室检验NH的方法是取少量待检验溶液于试管中，加入浓NaOH溶液，加热，若产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则溶液中含NH。②NH是还原产物，应在正极产生，电极反应是NO＋8e－＋10H＋===NH＋3H2O。
(4)①Al是两性金属，在碱性条件下也能反应生成H2，产生H2的过程中可将NO还原为NH3，而Mg只能与酸反应，不能与NaOH溶液反应。②A中生成NH3的离子方程式是8Al＋3NO＋5OH－＋2H2O===3NH3↑＋8AlO。(5)将铝粉加入到NaNO3溶液中无明显现象。可知没有发生反应，证明铝与中性的硝酸钠溶液无生成H2的过程，NO无法被还原。