高三化学总复习专题攻略之探究性化学实验-十二-探究化学规律.doc

十二. 探究化学规律
【高考预测】
1.（★★★）掌握元素周期律，元素金属性和非金属性的比较。
2.( ★★）掌握影响化学反应速率和化学平衡的因素。
3.( ★★）掌握金属腐蚀的变化规律。

锁定高考
1. (2015北京)为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系，某同学通过改变浓度研究“2Fe3++2I-2Fe2++I2”反应中Fe3+和Fe2+的相互转化。实验如下：

（1）待实验I溶液颜色不再改变时，再进行实验II，目的是使实验I的反应达到 。
（2）iii是ii的对比试验，目的是排除有ii中 造成的影响。
（3）i和ii的颜色变化表明平衡逆向移动，Fe2+向Fe3+转化。用化学平衡移动原理解释原因： 。
（4）根据氧化还原反应的规律，该同学推测i中Fe2+向Fe3+转化的原因：外加Ag+使c(I-)降低，导致
I-的还原性弱于Fe2+，用右图装置（a、b均为石墨电极）进行实验验证。

① K闭合时，指针向右偏转，b作 极。
② 当指针归零（反应达到平衡）后，向U型管左管滴加0.01 mol/L AgNO3溶液，产生的现象证实
了其推测，该现象是 。
（5）按照（4）的原理，该同学用上图装置进行实验，证实了ii中Fe2+向Fe3+转化的原因，
① 转化原因是 。
② 与（4）实验对比，不同的操作是 。
（6）实验I中，还原性：I->Fe2+；而实验II中，还原性：Fe2+>I-，将（3）和（4）、（5）作对比，得出的结论是 。
【答案】 （1）化学平衡状态（2）溶液稀释对颜色变化
（3）加入Ag+发生反应：Ag++I-=AgI↓，c(I-)降低；或增大c(Fe2+)平衡均逆向移动
（4）① 正 ② 左管产生黄色沉淀，指针向左偏转。 
（5）① Fe2+随浓度增大，还原性增强 ，使Fe2+还原性强于I-
② 向U型管右管中滴加1mol/L FeSO4溶液。 
（6）该反应为可逆氧化还原反应，在平衡时，通过改变物质的浓度，可以改变物质的氧化、还原能力，并影响平衡移动方向

（4）①K闭合时，指针向右偏转，b极为Fe3+得电子，作正极；②当指针归零（反应达到平衡）后，向U型管左管滴加0.01 mol/L AgNO3溶液，产生黄色沉淀，I-离子浓度减小，2Fe3+ + 2I-2Fe2+ + I2平衡左移，指针向左偏转。
（5）① Fe2+向Fe3+转化的原因是Fe2+浓度增大，还原性增强 ；
② 与（4）实验对比，不同的操作是当指针归零后，向U型管右管中滴加1mol/L FeSO4溶液。 将（3）和（4）、（5）作对比，得出的结论是在其它条件不变时，物质的氧化性和还原性与浓度有关，浓度的改变可影响物质的氧化还原性，导致平衡移动。
【考点定位】考查化学平衡、电化学、以及化学实验设计等知识
【名师点晴】本题以“2Fe3++2I-2Fe2++I2”反应中Fe3+和Fe2+的相互转化为基本素材，考查化学平衡状态的判断、平衡的移动、原电池原理、化学实验设计等内容，要求学生在解答本题时能充分接受、吸收、整合所给信息，分析和解决化学问题，同时本题第（2）（5）等小问也体现了对化学实验与科学探究能力的考查。

夯实基础
一. 规律探究实验题的解题策略:
物质性质递变规律的探究也是化学实验探究的一个重要内容。研究同周期、同主族元素性质的递变规律，物质的氧化还原反应(如置换反应)规律，物质的酸(碱)性强弱规律，电解质溶液的导电规律等，都是开展有关规律探究的重要素材，也是高考命题的经典情境。
二. 解决有关规律探究问题的实验设计，其常用方法示例如下：
⑴ 同周期、同主族元素性质的递变规律，一般通过设计判断元素金属性、非金属性的强弱实验来完成，如通过让金属单质与相同浓度的非氧化性酸反应产生H2的速率快慢来判断金属单质的还原性强弱，推断元素金属性强弱，从而找出相应的性质递变规律。
⑵ 影响化学反应速率的外界因素主要有：浓度、压强、温度、催化剂。影响化学平衡的主要因素有：浓度、压强、温度。
⑶ 钢铁发生电化学腐蚀的规律探究。可以通过控制所含的杂质是否与空气接触、所接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验，找出规律。
典例（2014广东）H2O2是一种绿色氧化还原试剂，在化学研究中应用广泛。
（1）某小组拟在同浓度Fe3+的催化下，探究H2O2浓度对H2O2分解反应速率的影响。限选试剂与
仪器：30% H2O2、0.1mol∙L-1Fe2(SO4)3、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器
① 写出本实验H2O2分解反应方程式并标明电子转移的方向和数目：____________
② 设计实验方案：在不同H2O2浓度下，测定 ____________________________________（要求所测
得的数据能直接体现反应速率大小）。
③ 设计实验装置，完成图20的装置示意图。

④ 参照下表格式，拟定实验表格，完整体现实验方案（列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据；数据用字母表示）。
物理量
实验序号
V0.1mol·L-1Fe2(SO4)3]/mL

……
1
a

……
2
a

……

（2）利用图21（a）和21（b）中的信息，按图21（c）装置（连能的A、B瓶中已充有NO2气体）进行实验。可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的_________（填“深”或“浅”），其原因是__________。

【答案】（1）①
② 生成相同体积的氧气所需的时间
③
④ 测定反应时间

H2O2的体积(mL)
0.1mol∙L-1Fe2(SO4)3的体积（mL）
加入蒸馏水的体积（mL）
生成O2的体积(mL)
反应时间（min）
实验1
b
a
c
d

实验2
c
a
b
d

（2）深；因为过氧化氢分解是放热反应，2NO2(g)N2O4(g)也是放热反应，所以B瓶温度高于A瓶，温度升高，平衡逆向移动，二氧化氮浓度增大，颜色加深。
【解析】本题解题要点：首先学生需掌握双线桥或单线桥表示电子转移的方向和数目的方法，其次，要根据反应速率的概念，判断在一定条件下，反应速率快慢的比较需通过哪些因素，从而判断该实验的实验目的；对于实验方案的设计，要依据实验目的而设计；把握一定条件中的条件指的是什么；弄清变量和定量；实验装置的选择依据所学知识及所给仪器进行判断；最后的化学平衡题目依据平衡理论，结合图像进行解答。
（1）① 过氧化氢在硫酸铁作催化剂条件下分解生成水和氧气，过氧化氢既作氧化剂又作还原剂，
化学方程式及电子转移方向和数目为
② 反应速率是单位时间内物质浓度的改变量，所以测定不同浓度的过氧化氢对分解速率的影响，需测定相同时间内，产生氧气的体积的多少，或生成相同体积的氧气所需时间的多少；
③ 利用排水量气法，收集一定体积的O2，需要水槽、量筒、导气管，量筒内盛满水倒扣在水槽中，装置如图
④

H2O2的体积(mL)
0.1mol∙L-1Fe2(SO4)3的体积（mL）
加入蒸馏水的体积（mL）
生成O2的体积(mL)
反应时间（min）
实验1
b
a
c
d

实验2
c
a
b
d

【命题意图】：本题以探究浓度对反应速率的影响，考查学生对简单实验的分析、设计能力，对常见仪器的用途的考查，准确把化学实验基础知识和基本操作技能运用到某些类似的定量实验中去，对氧化还原反应的分析，单线桥或双线桥表示电子转移，对图像的分析判断，化学平衡移动原理的应用，它充分体现了“源于教材又不拘泥于教材”的命题指导思想，在一定程度上考查了学生的创新思维能力。