化學(xué)第九章 無機(jī)實(shí)驗(yàn) 9.3 化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)

第三節(jié)化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)考點(diǎn)一探究型實(shí)驗(yàn)題【典題探究】角度一 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)型選擇題【典題1】(2016海南高考)下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)正確的是 ()導(dǎo)學(xué)號(hào)79100150A.將SO2通入溴水中證明SO2具有漂白性B.將鐵屑放入稀HNO3中證明Fe比H2活潑C.將澄清石灰水滴入某溶液證明其中存在C D.將乙烯通入KMnO4酸性溶液證明乙烯具有還原性23O【探微題眼】(1)掌握C 的檢驗(yàn)方法。(2)溴水、稀硝酸、KMnO4酸性溶液具有強(qiáng)氧化性。23O【解析】選D。SO2使溴水褪色是因?yàn)槎甙l(fā)生了氧化還原反應(yīng),說明SO2具有還原性,A錯(cuò)誤;鐵屑放入稀硝酸中不產(chǎn)生H2,生成的是NO,B錯(cuò)誤;澄清石灰水滴入含HC 的溶液中也會(huì)產(chǎn)生白色沉淀,C錯(cuò)誤;乙烯使酸性KMnO4溶液褪色,是發(fā)生了氧化反應(yīng),體現(xiàn)了乙烯的還原性,D正確。 3O【歸納提升】實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)型選擇題的常見考點(diǎn)(1)物質(zhì)氧化性、還原性的判斷。如探究SO2具有還原性的方法是將氣體通入酸性KMnO4溶液中,通過KMnO4溶液是否褪色來說明。(2)物質(zhì)氧化性強(qiáng)弱、還原性強(qiáng)弱的判斷。如探究Fe3+的氧化性強(qiáng)于I2時(shí),可利用FeCl3與淀粉KI溶液反應(yīng),通過溶液是否變藍(lán)色來說明Fe3+的氧化性大于I2。(3)同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律一般通過設(shè)計(jì)元素金屬性、非金屬性的強(qiáng)弱實(shí)驗(yàn)來完成,如通過Mg、Al與同濃度鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生H2的快慢來說明Mg的活潑性強(qiáng)于Al。(4)電解質(zhì)強(qiáng)弱的判斷。如探究一元酸HA是弱酸的方法是常溫下配制NaA溶液,測(cè)pH,若pH7,則說明HA為弱酸;或配制0.01 molL-1的HA溶液,測(cè)量溶液的pH,若pH2則說明HA為弱酸。(5)物質(zhì)酸性強(qiáng)弱的判斷。如探究碳酸和硅酸的酸性強(qiáng)弱,可利用相對(duì)強(qiáng)的酸制備相對(duì)弱的酸的反應(yīng)原理,將CO2氣體通入Na2SiO3溶液,看是否有白色沉淀生成來判斷。(6)證明H2A是二元酸的實(shí)驗(yàn)方法:用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定同濃度的H2A溶液,若消耗NaOH溶液體積是H2A溶液體積的2倍,則說明H2A為二元酸。 角度二 性質(zhì)探究綜合實(shí)驗(yàn)題【典題2】(2018衡水模擬)()SO2氣體為無色氣體,有強(qiáng)烈刺激性氣味,大氣主要污染物之一,具有一定的還原性,探究SO2氣體還原Fe3+、I2,可以使用的藥品和裝置如圖所示:導(dǎo)學(xué)號(hào)79100151(1)若要從FeCl3溶液中提取晶體,在必須進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作步驟中,沒有用到的玻璃儀器有_(填字母)。 A.酒精燈B.燒瓶C.漏斗D.燒杯E.玻璃棒(2)裝置A中的現(xiàn)象是_, 寫出B中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:_。 (3)在上述裝置中通入過量的SO2,為了驗(yàn)證A中SO2與Fe3+發(fā)生了氧化還原反應(yīng),取A中的溶液,分成兩份,并設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn):方案:向第一份溶液中加入少量酸性KMnO4溶液,紫紅色褪去。方案:向第二份溶液中加入KSCN溶液,不變紅,再加入新制的氯水,溶液變紅。 上述方案中不合理的是_(填序號(hào))。 ()SO2溶于水生成亞硫酸,亞硫酸的酸性強(qiáng)于次氯酸。選擇下面的裝置和藥品來探究亞硫酸與次氯酸的酸性強(qiáng)弱。(4)裝置正確的連接順序?yàn)锳、_、D、F,其中裝置B的作用是_。 證明亞硫酸的酸性強(qiáng)于次氯酸的現(xiàn)象為_。 ()某同學(xué)對(duì)SO2與漂粉精的反應(yīng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究。操作操作現(xiàn)象現(xiàn)象取取4 g4 g漂粉精固體漂粉精固體, ,加入加入100 mL100 mL水水部分固體溶解部分固體溶解, ,溶液略有顏溶液略有顏色色過濾過濾, ,測(cè)漂粉精溶測(cè)漂粉精溶液的液的pHpHpHpH試紙先變藍(lán)試紙先變藍(lán)(pH(pH約為約為12),12),后褪色后褪色 溶液出現(xiàn)渾濁溶液出現(xiàn)渾濁, ,并變?yōu)辄S并變?yōu)辄S綠色綠色稍后稍后, ,產(chǎn)生大量白色沉淀產(chǎn)生大量白色沉淀, ,黃綠色褪去黃綠色褪去(5)pH試紙顏色的變化說明漂粉精溶液具有的性質(zhì)是_。 (6)現(xiàn)象中溶液變?yōu)辄S綠色的可能原因:隨溶液酸性的增強(qiáng),漂粉精的有效成分ClO-和Cl-發(fā)生反應(yīng)。寫出漂粉精在酸性條件下發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:_。 【探微題眼】(1)從FeCl3溶液中提取FeCl3晶體需防止FeCl3水解。(2)SO2的還原性大于Fe2+,酸性KMnO4先氧化SO2。(3)根據(jù)強(qiáng)酸制弱酸的原理比較兩種酸的酸性強(qiáng)弱。(4)pH試紙先變藍(lán)后褪色,說明溶液顯堿性且具有漂白性。 【解析】()(1)從FeCl3溶液中得到FeCl3晶體,為防止Fe3+水解,在加熱時(shí),需要在HCl的氛圍中加熱FeCl3溶液,得到FeCl3晶體,然后過濾,因此使用不到的儀器是燒瓶。(2)A中盛放含有Fe3+的溶液,利用Fe3+的氧化性把SO2氧化成S ,本身被還原成Fe2+,即溶液的顏色由棕黃色變?yōu)闇\綠色;I2具有氧化性,能把SO2氧化成S ,本身被還原成I-,離子反應(yīng)方程式為24O24OI2+SO2+2H2O=2I-+S +4H+。(3)方案:因?yàn)橥ㄈ脒^量的SO2,加入KMnO4溶液后,紫紅色褪去,不能說明SO2與Fe3+發(fā)生氧化還原反應(yīng),故方案不合理;方案:加入KSCN溶液,溶液不變紅,說明溶液中不含F(xiàn)e3+,再加入氯水,溶液變紅,說明溶液中含有Fe3+,從而推出SO2與Fe3+發(fā)生氧化還原反應(yīng),Fe3+被還原成Fe2+,故方案24O合理。()(4)根據(jù)題目所給裝置,先比較亞硫酸與碳酸酸性,然后利用碳酸的酸性強(qiáng)于次氯酸,從而做出推斷,裝置A的作用是制取SO2,此裝置中含有SO2、HCl,HCl干擾實(shí)驗(yàn),必須除去,制出的SO2通入C裝置,然后通入裝置B中,有氣泡冒出,說明亞硫酸的酸性強(qiáng)于碳酸,此氣體中混有SO2,然后用KMnO4溶液除去SO2,然后再通入品紅溶液,檢驗(yàn)SO2是否被完全除盡,品紅不褪色,說明SO2被完全除盡,通入F裝置中,如果有白色沉淀產(chǎn)生,說明碳酸酸性強(qiáng)于次氯酸,從而得出結(jié)論,因此裝置的連接順序是ACBEDF,裝置B的作用是制取CO2,現(xiàn)象是D中品紅溶液不褪色,F中出現(xiàn)白色沉淀。()(5)pH試紙先變藍(lán),說明溶液顯堿性,后褪色,說明溶液具有漂白性或強(qiáng)氧化性;(6)ClO-中Cl顯+1價(jià),Cl-顯-1價(jià),在酸性條件下發(fā)生:ClO-+Cl-+2H+=H2O+Cl2。答案:(1)B(2)溶液由黃色逐漸變?yōu)闇\綠色 I2+SO2+2H2O=2I-+S +4H+(3)(4)C、B、E制取CO2D中品紅溶液不褪色,F中出現(xiàn)白色沉淀 (5)堿性、漂白性 (6)ClO-+Cl-+2H+=H2O+Cl224O【母題變式】(1)Cl2和Ca(OH)2反應(yīng)制取漂粉精的化學(xué)方程式是_。 提示:2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O。 (2)題()SO2與漂粉精的實(shí)驗(yàn)探究中產(chǎn)生大量白色沉淀的名稱是_。 提示:硫酸鈣。SO2被氧化生成硫酸鈣沉淀?！練w納提升】1.性質(zhì)實(shí)驗(yàn)探究的角度與方法物質(zhì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)探究是中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究的重要內(nèi)容。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究時(shí),要求原理準(zhǔn)確、步驟簡(jiǎn)捷、現(xiàn)象明顯、結(jié)論易得,且不對(duì)環(huán)境造成污染,如鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的規(guī)律探究?？梢酝ㄟ^控制所含的雜質(zhì)是否與空氣接觸、所接觸的電解質(zhì)溶液的酸堿度、鋼鐵在腐蝕過程中體系內(nèi)的氣壓變化等角度設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),找出規(guī)律。2.物質(zhì)實(shí)驗(yàn)探究設(shè)計(jì)需要注意的問題(1)有水蒸氣生成時(shí),先檢驗(yàn)水蒸氣再檢驗(yàn)其他成分。(2)對(duì)于需要進(jìn)行轉(zhuǎn)化才能檢測(cè)的成分要注意排除干擾。如CO的檢驗(yàn),要先檢測(cè)CO中是否含有CO2,如果有CO2,先除去CO2后才能對(duì)CO實(shí)施轉(zhuǎn)化,最后再檢測(cè)轉(zhuǎn)化生成的CO2。(3)若試題只給出部分藥品和裝置,則應(yīng)給出必要的補(bǔ)充;若給出多余的試劑品種,則應(yīng)進(jìn)行篩選。(4)注重答題的規(guī)范性,有些題目要求指出試劑的名稱。如無水硫酸銅、澄清石灰水、酸性高錳酸鉀溶液、飽和NaHCO3溶液等。 角度三 探究實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)【典題3】(2018武漢模擬)硫酸銅是一種應(yīng)用極其廣泛的化工原料。銅不能與稀硫酸直接反應(yīng),某化學(xué)興趣小組將適量濃硝酸分多次加入銅粉與稀硫酸的混合物中,加熱使之反應(yīng)完全,通過蒸發(fā)、結(jié)晶得到硫酸銅晶體(裝置如圖1、2所示)。導(dǎo)學(xué)號(hào)79100152(1)圖1燒瓶中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_。 (2)圖2是圖1的改進(jìn)裝置,其優(yōu)點(diǎn)有:_;_。 (3)為符合綠色化學(xué)的要求,該小組進(jìn)行如下設(shè)計(jì):方案1:以空氣為氧化劑。將銅粉在儀器B中反復(fù)灼燒,使銅與空氣充分反應(yīng)生成氧化銅,再將氧化銅與稀硫酸反應(yīng)。 方案2:將空氣或氧氣直接通入銅粉與稀硫酸的混合物中,發(fā)現(xiàn)在常溫下幾乎不反應(yīng)。向混合物中加FeSO4溶液或Fe2(SO4)3溶液,即發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)完全后向其中加物質(zhì)甲調(diào)節(jié)pH至34,產(chǎn)生Fe(OH)3沉淀,過濾、蒸發(fā)、結(jié)晶,濾渣作催化劑循環(huán)使用。已知Fe(OH)3和Cu(OH)2完全沉淀時(shí)的pH分別為3.7、6.4請(qǐng)回答下列問題:方案1中儀器B的名稱是_。 方案2中物質(zhì)甲是_(填字母)。 a.CaOb.CuCO3c.CaCO3以加入FeSO4為例,用離子方程式解釋反應(yīng)發(fā)生的原因:_。 方案3:將3.2 g銅絲放入45 mL 1.5 molL-1的稀硫酸中,控溫在50 。加入18 mL 10%的H2O2溶液,反應(yīng)0.5小時(shí)后,升溫到60 ,持續(xù)反應(yīng)1小時(shí)后,過濾、蒸發(fā)、結(jié)晶、減壓抽濾后,用少量95%的酒精淋洗后晾干,得10.06 g CuSO45H2O。上述三種方案中,更符合綠色化學(xué)理念的是_ (填“方案1”“方案2”或“方案3”),理由是_。 【探微題眼】(1)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí),從環(huán)保角度評(píng)價(jià)銅和濃硝酸反應(yīng)生成有毒氣體,從“安全性”方面考慮防倒吸。(2)物質(zhì)甲的選擇要從調(diào)節(jié)pH和不引入雜質(zhì)的角度分析。(3)比較三種方案的不同點(diǎn),確定答題的依據(jù)。 【解析】(1)銅和濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、二氧化氮和水,隨著反應(yīng)進(jìn)行,濃硝酸變成稀硝酸,稀硝酸和銅反應(yīng)生成硝酸銅、一氧化氮和水,反應(yīng)的離子方程式為Cu+4H+2N Cu2+2NO2+2H2O、3Cu+8H+2N 3Cu2+2NO+4H2O。3O3O(2)反應(yīng)中會(huì)產(chǎn)生NO,由于NO與NaOH溶液不反應(yīng),故應(yīng)向氫氧化鈉溶液中通入空氣(或氧氣),圖2裝置中在尾氣吸收裝置之前連接集氣瓶,通入氧氣有利于氮氧化合物的完全吸收,同時(shí)起安全瓶作用,防止倒吸。(3)高溫灼燒固體應(yīng)在坩堝中進(jìn)行,方案1將銅粉在坩堝中反復(fù)灼燒。由于溶液酸性較強(qiáng),欲使Fe3+沉淀,需加入某種試劑減小H+濃度,但又不能引入新雜質(zhì)。CaO能減小H+濃度,但引入鈣離子,a項(xiàng)錯(cuò)誤;CuCO3能減小H+濃度,過量的CuCO3可以過濾除去,不引入新雜質(zhì),b項(xiàng)正確;CaCO3引入鈣離子,c項(xiàng)錯(cuò)誤。上述三種方案中,更符合綠色化學(xué)理念的是方案3,理由是方案1需要灼燒,消耗能源多;方案2所得產(chǎn)品中含有雜質(zhì);方案3幾乎不產(chǎn)生有害氣體,且所得產(chǎn)品純度較高。答案:(1)Cu+4H+2N Cu2+2NO2+2H2O、3Cu+8H+2N 3Cu2+2NO+4H2O(2)防止倒吸有害氣體能被完全吸收(3)坩堝b4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2O; 2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+方案3方案1需要灼燒,消耗能源多;方案2所得產(chǎn)品中含有雜質(zhì);方案3幾乎不產(chǎn)生有害氣體,且所得產(chǎn)品純度較高3O3O【歸納提升】評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案的三個(gè)角度【題組過關(guān)】1.(RJ必修1P103改編題)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行物質(zhì)制備,下列從原料及試劑分別制取相應(yīng)的最終產(chǎn)物的設(shè)計(jì)中,理論上正確、操作上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的是()【解析】選D。C在空氣中點(diǎn)燃并不能全部轉(zhuǎn)化為CO,且CO與CuO要在加熱條件下反應(yīng)生成CO2,既浪費(fèi)能源且操作煩瑣,A錯(cuò)誤;Cu與AgNO3溶液發(fā)生置換反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Cu(NO3)2,再與NaOH溶液反應(yīng)生成Cu(OH)2,而AgNO3溶液的價(jià)格較高,可將Cu在空氣中加熱轉(zhuǎn)化為CuO,再用稀鹽酸或稀硫酸溶解,B錯(cuò)誤;Fe在O2中燃燒生成Fe3O4,并非得到Fe2O3,C錯(cuò)誤;CaO與H2O化合生成Ca(OH)2,再與Na2CO3溶液發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)得到NaOH,符合實(shí)驗(yàn)要求,D正確。2.(2016全國卷)下列實(shí)驗(yàn)操作能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖菍?dǎo)學(xué)號(hào)79100153()實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)操作A A制備制備Fe(OH)Fe(OH)3 3膠體膠體將將NaOHNaOH濃溶液滴加到濃溶液滴加到飽和的飽和的FeClFeCl3 3溶液中溶液中B B由由MgClMgCl2 2溶液制備無溶液制備無水水MgClMgCl2 2將將MgClMgCl2 2溶液加熱蒸溶液加熱蒸干干C C除去除去CuCu粉中混有的粉中混有的CuOCuO加入稀硝酸溶解加入稀硝酸溶解, ,過過濾、洗滌、干燥濾、洗滌、干燥D D比較水與乙醇中氫比較水與乙醇中氫的活潑性的活潑性分別將少量鈉投入盛分別將少量鈉投入盛有水和乙醇的燒杯中有水和乙醇的燒杯中【解析】選D。向沸水中滴入飽和氯化鐵溶液制備氫氧化鐵膠體,A項(xiàng)錯(cuò)誤;氯化鎂是強(qiáng)酸弱堿鹽,MgCl2溶液水解產(chǎn)生的HCl易揮發(fā),所以由MgCl2溶液制備無水MgCl2要在HCl氣流中加熱蒸干,B項(xiàng)錯(cuò)誤;銅與稀硝酸反應(yīng),應(yīng)該用稀鹽酸,C項(xiàng)錯(cuò)誤;分別將少量鈉投入盛有水和乙醇的燒杯中,反應(yīng)劇烈的是水,反應(yīng)平緩的是乙醇,利用此反應(yīng)比較水和乙醇中氫的活潑性,D項(xiàng)正確。3.(2018宜昌模擬)某學(xué)校化學(xué)學(xué)習(xí)小組為探究二氧化氮的性質(zhì),按下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(1)裝置甲中盛放濃硝酸的儀器A的名稱是_,該裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。 (2)裝置丙中的試管內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_。 (3)為了探究NO的還原性,可以在裝置丁的導(dǎo)氣管C中通入一種氣體,通入的這種氣體的名稱是_。(4)取下裝置丙中的試管D,在其中滴加FeSO4溶液,溶液變?yōu)開色,為了證明鐵元素在該反應(yīng)中的產(chǎn)物,可以再在溶液中滴加KSCN溶液,溶液變?yōu)開色?！窘馕觥?1)裝置甲中盛放濃硝酸的儀器A的名稱是分液漏斗;燒瓶中發(fā)生濃硝酸與銅片的氧化還原反應(yīng),化學(xué)方程式為Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O。(2)二氧化氮經(jīng)導(dǎo)管進(jìn)入丙裝置和水反應(yīng)的離子方程式為3NO2+H2O=2H+2N +NO。3O(3)因在常溫下一氧化氮易被氧氣氧化成紅棕色的二氧化氮,所以為了探究NO的還原性,可以在裝置丁的導(dǎo)氣管C中通入氧氣。(4)丙裝置中的液體為二氧化氮和水反應(yīng)生成的硝酸,硝酸具有氧化性,硫酸亞鐵具有還原性,兩者發(fā)生氧化還原反應(yīng)4H+N +3Fe2+=NO+H2O+3Fe3+;鐵離子和硫氰根離子反應(yīng)Fe3+3SCN- Fe(SCN)3生成紅色的絡(luò)合物,可證明三價(jià)鐵離子的生成。3O答案:(1)分液漏斗Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+ 2NO2+2H2O(2)3NO2+H2O=2H+2N +NO(3)氧氣(4)黃紅3O4.(2018洛陽模擬)某化學(xué)興趣小組為探究銅跟濃硫酸的反應(yīng),用如圖所示裝置進(jìn)行有關(guān)實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)回答:(1)裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(2)裝置D中試管口放置的棉花應(yīng)用一種液體浸泡一下,這種液體是_,其作用是_。(3)裝置B的作用是貯存多余的氣體。當(dāng)D處有明顯的現(xiàn)象后,關(guān)閉彈簧夾K,移去酒精燈,但由于余熱的作用,A處仍有氣體產(chǎn)生,此時(shí)B中現(xiàn)象是_。 B中應(yīng)放置的液體是_(填字母)。 a.水b.酸性KMnO4溶液c.濃溴水d.飽和NaHSO3溶液(4)實(shí)驗(yàn)中,取一定質(zhì)量的銅片和一定體積18 molL-1的濃硫酸放在圓底燒瓶中共熱,直到反應(yīng)完畢,發(fā)現(xiàn)圓底燒瓶中還有銅片剩余,該小組學(xué)生根據(jù)所學(xué)的化學(xué)知識(shí)認(rèn)為還有一定量的硫酸剩余。有一定量的余酸但未能使銅片完全溶解,你認(rèn)為原因是_。 下列藥品中能用來證明反應(yīng)結(jié)束后的圓底燒瓶中確有余酸的是_(填字母)。a.鐵粉b.BaCl2溶液c.銀粉 d.Na2CO3溶液【解析】(1)裝置A中Cu與濃硫酸在加熱條件下發(fā)生反應(yīng),其反應(yīng)化學(xué)方程式為Cu+2H2SO4(濃) CuSO4 +SO2+2H2O;(2)D中品紅用來檢驗(yàn)生成的SO2,由于SO2有毒,所以棉花中浸有強(qiáng)堿溶液,吸收多余的SO2,防止污染空氣;(3)當(dāng)關(guān)閉K時(shí),繼續(xù)產(chǎn)生的SO2貯存在廣口瓶中,隨SO2的增多,試劑中液面下降,長(zhǎng)頸漏斗中液面上升;B為貯存SO2的裝置,其中的液體不與SO2發(fā)生反應(yīng),應(yīng)選擇飽和NaHSO3溶液,答案選d;(4)有一定量的余酸但未能使銅片完全溶解,原因是反應(yīng)過程中H2SO4被消耗,濃硫酸逐漸變稀,而銅不和稀硫酸反應(yīng);Cu與稀硫酸不反應(yīng),可以用鐵粉或Na2CO3溶液檢驗(yàn)燒瓶中是否有余酸,答案選ad。答案:(1) Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2+2H2O(2)強(qiáng)堿溶液吸收多余的SO2,防止污染空氣(3)試劑瓶中液面下降,長(zhǎng)頸漏斗中液面上升d(4)反應(yīng)過程中H2SO4被消耗,濃硫酸逐漸變稀,而銅不和稀硫酸反應(yīng)ad【加固訓(xùn)練】1.(2018蕪湖模擬)某同學(xué)為探究SO2與Ba2+只有在堿性條件下才能形成BaSO3沉淀,設(shè)計(jì)了如下方案,你認(rèn)為可行的是()A.將SO2通入Ba(OH)2溶液中觀察有白色沉淀生成B.將SO2通入Ba(NO3)2溶液中觀察有白色沉淀生成C.將SO2分別通入BaCl2溶液、BaCl2與HCl的混合溶液、Ba(OH)2溶液中,觀察到只有Ba(OH)2中有白色沉淀生成D.將SO2通入BaCl2與NH3的混合溶液中有白色沉淀生成【解析】選C。A、D項(xiàng)方案不能說明SO2與Ba2+在非堿性條件下不能反應(yīng)生成BaSO3沉淀;B項(xiàng)中SO2溶解后會(huì)形成酸性溶液,N 在酸性條件下可將S 氧化成S ,得到的沉淀是BaSO4。3O23O24O2.(RJ必修1P85改編題)NaCl和NaClO在酸性條件下可發(fā)生反應(yīng):ClO-+Cl-+2H+=Cl2+H2O,某學(xué)習(xí)小組擬研究消毒液(主要成分為NaCl和NaClO)的變質(zhì)情況。(1)此消毒液中NaClO可吸收空氣中的CO2生成NaHCO3和HClO而變質(zhì)。寫出化學(xué)反應(yīng)方程式:_。(2)取適量消毒液放在試管中,加入足量一定濃度的硫酸,有氣體放出。通過以下裝置檢驗(yàn)氣體的成分,從而判斷該消毒液是否變質(zhì)。限選試劑:98%濃硫酸、1%品紅溶液、1.0 molL-1KI-淀粉溶液、1.0 molL-1NaOH溶液、澄清石灰水、飽和NaCl溶液。請(qǐng)完成下列實(shí)驗(yàn)方案。所加試劑所加試劑預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論(3)用滴定法測(cè)定消毒液中NaClO的濃度。實(shí)驗(yàn)步驟如下:量取25.00 mL消毒液放入錐形瓶中,加入過量的a molL-1Na2SO3溶液b mL。滴定分析。將c molL-1的酸性KMnO4溶液裝入_(填“酸式”或“堿式”)滴定管中滴定,使KMnO4和剩余的Na2SO3發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)溶液由無色變成淺紅色,且半分鐘內(nèi)紅色保持不褪去時(shí),停止滴定,記錄數(shù)據(jù)。重復(fù)滴定實(shí)驗(yàn)3次,測(cè)得平均消耗酸性KMnO4溶液V mL;滴定過程中涉及的反應(yīng)有:NaClO+Na2SO3 =NaCl+Na2SO4;2KMnO4+5Na2SO3+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+5Na2SO4+3H2O。計(jì)算。消毒液中NaClO的濃度為_molL-1(用含a、b、c、V的代數(shù)式表示)?！窘馕觥?1)對(duì)比提示的反應(yīng)物NaClO、CO2與生成物NaHCO3、HClO,由元素守恒可知反應(yīng)物中還有H2O。(2)根據(jù)表格中“若A中溶液變藍(lán)色”及提供的限選試劑可知,試管A中為足量的1.0 molL-1KI-淀粉溶液,“若C中溶液變渾濁”則表明試管C中為澄清石灰水。若消毒液部分變質(zhì),則其中既含NaClO,又含NaHCO3,加酸后生成Cl2和CO2,前者使KI氧化,生成I2,A中溶液變藍(lán),又因?yàn)?.0 molL-1KI-淀粉溶液足量,故裝置B中的品紅不變色,CO2使裝置C中的澄清石灰水變渾濁;若消毒液未變質(zhì),則加入酸只有Cl2生成,故只有裝置A中有藍(lán)色現(xiàn)象;若消毒液全部變質(zhì),則只生成CO2,即只有裝置C中有沉淀現(xiàn)象。(3)酸性KMnO4溶液具有強(qiáng)氧化性,會(huì)腐蝕堿式滴定管的橡膠管,故只能用酸式滴定管盛裝。由已知化學(xué)方程式可知關(guān)系式:2KMnO45Na2SO3和NaClONa2SO3。所以ab=25c(NaClO)+ cV,因此c(NaClO)= molL-1。522ab 5Vc50答案:(1)NaClO+CO2+H2O=NaHCO3+HClO(2)所加試劑所加試劑預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論1.0 mol1.0 molL L-1-1KI-KI-淀粉溶液淀粉溶液澄清石灰水澄清石灰水若若A A中溶液變藍(lán)色中溶液變藍(lán)色,B,B中溶中溶液不褪色液不褪色( (無變化無變化),C),C中溶中溶液不變渾濁液不變渾濁( (無變化無變化) )若若A A中溶液不變藍(lán)色中溶液不變藍(lán)色( (無變無變化化),B),B中溶液不褪色中溶液不褪色( (無變無變化化),C),C中溶液變渾濁中溶液變渾濁(3)酸式 2ab 5Vc503.(2018廣州模擬)草酸亞鐵晶體的化學(xué)式為FeC2O42H2O,它是一種淡黃色結(jié)晶粉末,加熱時(shí)可發(fā)生如下分解反應(yīng):FeC2O42H2O FeO+CO2+CO +2H2O。(1)請(qǐng)你用下圖中提供的儀器(可以重復(fù)選用,但每種儀器至少選用一次),選擇必要的試劑(供選擇的試劑:NaOH溶液、澄清石灰水、飽和碳酸鈉溶液、CuO、無水硫酸銅、酸性高錳酸鉀溶液、堿石灰),設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn),檢驗(yàn)FeC2O42H2O加熱時(shí)分解產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物(包括水蒸氣)(部分加熱裝置和夾持儀器在圖中略去)。填寫下表(可以不用填滿,也可以補(bǔ)充)。 儀器符儀器符號(hào)號(hào)儀器中所加物儀器中所加物質(zhì)質(zhì)作用作用A A草酸亞鐵晶體草酸亞鐵晶體加熱草酸亞鐵晶加熱草酸亞鐵晶體得到氣態(tài)產(chǎn)物體得到氣態(tài)產(chǎn)物D DNaOHNaOH溶液溶液(2)按照題目提供的裝置和要求設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)明顯存在的一個(gè)不足是_。(3)反應(yīng)結(jié)束后,在A裝置試管中有黑色固體粉末(混合物)產(chǎn)生,倒出時(shí)存在燃燒現(xiàn)象,產(chǎn)生上述現(xiàn)象的可能原因是_?！窘馕觥?1)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)FeC2O42H2O加熱時(shí)分解產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物,可先用A裝置加熱晶體使之分解,然后用盛無水硫酸銅的C裝置檢驗(yàn)氣態(tài)產(chǎn)物中的水蒸氣;再將剩余氣態(tài)產(chǎn)物通入盛有澄清石灰水的D裝置中檢驗(yàn)CO2;最后檢驗(yàn)CO時(shí)要注意排除CO2的干擾,即先將氣體通入盛有NaOH溶液的D裝置以除去CO2,然后將氣體通入盛有澄清石灰水的D裝置以檢驗(yàn)CO2是否除盡,再將氣體通過盛有堿石灰的C裝置干燥CO氣體,接著通過裝有熾熱氧化銅的B裝置使CO反應(yīng)生成CO2,最后將氣體通入盛有澄清石灰水的D裝置以檢驗(yàn)有CO2生成即可。(2)分解產(chǎn)物中的CO為有毒氣體,需要進(jìn)行尾氣處理。(3)A裝置試管中黑色固體粉末倒出時(shí)存在燃燒現(xiàn)象,是部分FeO被CO還原產(chǎn)生了鐵粉,鐵粉被空氣中的氧氣氧化而燃燒。 答案:(1)儀器符號(hào)儀器符號(hào)儀器中所加物質(zhì)儀器中所加物質(zhì)作用作用C C無水硫酸銅無水硫酸銅檢驗(yàn)檢驗(yàn)H H2 2O OD D澄清石灰水澄清石灰水檢驗(yàn)檢驗(yàn)COCO2 2除去未反除去未反應(yīng)的應(yīng)的COCO2 2儀器符號(hào)儀器符號(hào)儀器中所加物質(zhì)儀器中所加物質(zhì)作用作用D D澄清石灰水澄清石灰水( (無此步不扣分無此步不扣分) )檢驗(yàn)檢驗(yàn)COCO2 2是否已除盡是否已除盡C C堿石灰堿石灰干燥干燥COCOB BCuOCuOCOCO與與CuOCuO反應(yīng)生成反應(yīng)生成COCO2 2D D澄清石灰水澄清石灰水檢驗(yàn)檢驗(yàn)COCO與與CuOCuO反應(yīng)生成的反應(yīng)生成的COCO2 2(2)未對(duì)尾氣進(jìn)行處理,會(huì)造成環(huán)境污染(3)FeC2O42H2O分解產(chǎn)生的CO將部分FeO還原為粉末狀的單質(zhì)鐵,鐵粉被空氣中的氧氣氧化而燃燒考點(diǎn)二物質(zhì)制備和工藝流程型實(shí)驗(yàn)題 【典題探究】【典題1】(2017江蘇高考)某科研小組采用如下方案回收一種光盤金屬層中的少量Ag(金屬層中其他金屬含量過低,對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響可忽略)。已知:NaClO溶液在受熱或酸性條件下易分解,如: 3NaClO=2NaCl+NaClO3AgCl可溶于氨水:AgCl+2NH3H2O +Cl-+2H2O 常溫時(shí) N2H4H2O(水合肼)在堿性條件下能還原 :32Ag NH32Ag NH4 +N2H4H2O=4Ag+ N2+4 + 4NH3+H2O導(dǎo)學(xué)號(hào)79100154(1)“氧化”階段需在80 條件下進(jìn)行,適宜的加熱方式為_。 32Ag NH4NH(2)NaClO溶液與Ag反應(yīng)的產(chǎn)物為AgCl、NaOH和O2,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。HNO3也能氧化Ag,從反應(yīng)產(chǎn)物的角度分析,以HNO3代替NaClO的缺點(diǎn)是_。 (3)為提高Ag的回收率,需對(duì)“過濾”的濾渣進(jìn)行洗滌,并_。 (4)若省略“過濾”,直接向冷卻后的反應(yīng)容器中滴加10%氨水,則需要增加氨水的用量,除因過量NaClO與NH3H2O反應(yīng)外(該條件下NaClO3與NH3H2O不反應(yīng)),還因?yàn)開。 (5)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)從“過濾”后的濾液中獲取單質(zhì)Ag的實(shí)驗(yàn)方案:_實(shí)驗(yàn)中須使用的試劑有: 2 molL-1水合肼溶液, 1 molL-1H2SO4。【探微題眼】題眼題眼信息推斷信息推斷破題秘籍破題秘籍實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_實(shí)驗(yàn)的目的是分析實(shí)明確實(shí)驗(yàn)的目的是分析實(shí)驗(yàn)題的入手點(diǎn)與基礎(chǔ)驗(yàn)題的入手點(diǎn)與基礎(chǔ)題給新信題給新信息息“溶解溶解”階段的化學(xué)反應(yīng)階段的化學(xué)反應(yīng), ,注意該反應(yīng)為可逆反應(yīng)注意該反應(yīng)為可逆反應(yīng), ,回答問題回答問題(4)(4)的依據(jù)的依據(jù)題給新信題給新信息息問題問題(5)(5)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理論實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理論依據(jù)依據(jù)題眼題眼信息推斷信息推斷破題秘籍破題秘籍具體溫度具體溫度水浴加熱水浴加熱, ,便于控制溫度便于控制溫度答題的角答題的角度度HNOHNO3 3的還原產(chǎn)物是氮氧化的還原產(chǎn)物是氮氧化物會(huì)污染環(huán)境物會(huì)污染環(huán)境答題的角答題的角度度引導(dǎo)分析洗滌液的成分引導(dǎo)分析洗滌液的成分, ,回答問題回答問題(3)(3)題眼題眼信息推斷信息推斷破題秘籍破題秘籍創(chuàng)新性設(shè)創(chuàng)新性設(shè)問問“過濾過濾”除去了濾液除去了濾液, ,結(jié)合平衡移動(dòng)理論分析回結(jié)合平衡移動(dòng)理論分析回答答實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)藥品藥品從實(shí)驗(yàn)使用的試劑入手從實(shí)驗(yàn)使用的試劑入手, ,結(jié)合題給新信息結(jié)合題給新信息, ,設(shè)計(jì)實(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)方案【解析】(1)溫度在低于100 時(shí)加熱,可以采用水浴加熱方式。(2)NaClO氧化Ag生成AgCl、NaOH和O2,根據(jù)氯、銀和氧得失電子守恒配平反應(yīng)。HNO3氧化Ag時(shí)會(huì)產(chǎn)生氮氧化物而污染環(huán)境。(3)為增加Ag的回收量,需要將洗滌后的濾液也一起合并到過濾中的濾液中。(4)不過濾去濾液,會(huì)稀釋氨水,從而增加了氨水的用量。AgCl可溶于氨水生成Cl-,當(dāng)濾液中含有Cl-,會(huì)使平衡逆向移動(dòng)。(5)由題中信息知,水合肼可以還原銀氨溶液生成Ag和NH3。生成的NH3用H2SO4吸收,當(dāng)溶液中不產(chǎn)生氣泡時(shí),說明反應(yīng)已進(jìn)行完全,過濾出生成的Ag,對(duì)其洗滌、干燥,得Ag。答案: (1)水浴加熱(2)4Ag+4NaClO+2H2O=4AgCl+4NaOH+O2會(huì)釋放出氮氧化物(或 NO、NO2 ),造成環(huán)境污染(3)將洗滌后的濾液合并入過濾的濾液中 (4)未過濾掉的溶液會(huì)稀釋加入的氨水,且其中含有一定濃度的Cl-,不利于AgCl與氨水反應(yīng)(5)向?yàn)V液中滴加2 molL-1水合肼溶液,攪拌使其充分反應(yīng),同時(shí)用1 molL-1 H2SO4溶液吸收反應(yīng)中放出的NH3,待溶液中無氣泡產(chǎn)生,停止滴加,靜置、過濾、洗滌、干燥 【母題變式】(1)“氧化”階段需在80 條件下進(jìn)行的原因是_。 提示:既防止NaClO溶液在受熱條件下分解又可適當(dāng)提高化學(xué)反應(yīng)速率。 (2)實(shí)驗(yàn)室中對(duì)“過濾”的濾渣進(jìn)行洗滌,判斷濾渣洗滌干凈的方法是_。 提示:取少量最后一次水洗液于試管中,滴入12滴稀硝酸,再滴入硝酸銀溶液,若無白色沉淀生成,則說明沉淀已經(jīng)洗滌干凈【歸納提升】解答物質(zhì)制備試題的一般程序(1)認(rèn)真閱讀題干,提取有用信息。(2)仔細(xì)觀察裝置圖(或框圖),聯(lián)想熟悉的實(shí)驗(yàn),觀察裝置圖(或框圖),找出每件儀器(或步驟)與熟悉的某一實(shí)驗(yàn)相似的地方,分析每件儀器中所裝藥品的作用。(3)通讀問題,整合信息,把所有的問題進(jìn)行綜合分析,運(yùn)用題給信息和化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)做出正確答案。【拓展示例】廢釩催化劑的主要成分為物質(zhì)物質(zhì)V V2 2O O5 5V V2 2O O4 4K K2 2SOSO4 4SiOSiO2 2FeFe2 2O O3 3AlAl2 2O O3 3質(zhì)量質(zhì)量分分?jǐn)?shù)數(shù)/%/%2.2.2 22.92.92.2.8 83.13.122222828606065651 12 211以下是對(duì)廢釩催化劑回收工藝路線的分析示例:【素養(yǎng)升華】模型認(rèn)知分析工藝流程題的思維模型規(guī)律:主線主產(chǎn)品,分支副產(chǎn)品,回頭為循環(huán)?！绢}組過關(guān)】1.(2018合肥模擬)工業(yè)上以碳酸錳礦為主要原料生產(chǎn)MnO2的工藝流程如圖:有關(guān)氫氧化物開始沉淀和沉淀完全的pH如下表:氫氧氫氧化物化物Al(OH)Al(OH)3 3Fe(OH)Fe(OH)3 3Fe(OH)Fe(OH)2 2Cu(OH)Cu(OH)2 2Pb(OH)Pb(OH)2 2Mn(OH)Mn(OH)2 2開始沉開始沉淀的淀的pHpH3.33.31.51.56.56.54.24.28.08.08.38.3沉淀完沉淀完全的全的pHpH5.25.23.73.79.79.76.76.78.88.89.89.8回答下列問題:(1)酸浸前將碳酸錳礦粉碎的作用是_。 (2)酸浸后的溶液中含有Mn2+、S ,另含有少量Fe2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Pb2+等,其除雜過程如下:加入MnO2將Fe2+氧化,其反應(yīng)的離子方程式為_。 加入CaO將溶液的pH調(diào)到5.26.0,其主要目的是_。 24O加入BaS,除去Cu2+、Pb2+后,再加入NaF溶液,除去_。 (3)從溶液A中回收的主要物質(zhì)是_,該物質(zhì)常用作化肥。 (4)MnO2粗品中含有少量Mn3O4,可以用稀硫酸處理,將其轉(zhuǎn)化為MnSO4和MnO2,然后再用氧化劑將Mn2+轉(zhuǎn)化為MnO2,制得優(yōu)質(zhì)MnO2。寫出Mn3O4與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式:_。 【解析】(1)將反應(yīng)物粉碎的作用是增大接觸面積,加快反應(yīng)速率,使反應(yīng)更充分;(2)酸浸后的溶液中含有Mn2+、S ,另含有少量Fe2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Pb2+等,其除雜過程如下:加入MnO2將Fe2+氧化 Fe3+,其反應(yīng)的離子方程式為2Fe2+MnO2+4H+=2Fe3+Mn2+ 2H2O;pH調(diào)到5.26.0,其主要目的是除去Fe3+、Al3+;24O溶液中除去Fe2+、Fe3+、Al3+、Cu2+、Pb2+,但第加入了Ca2+,再加入NaF溶液,顯然是除去Ca2+;(3)流程得到的是碳酸錳沉淀,溶液中主要剩余 和S ,故回收的物質(zhì)是(NH4)2SO4。(4)Mn3O4用稀硫酸處理,轉(zhuǎn)化為MnSO4和MnO2,反應(yīng)方程式可寫成:Mn3O4+H2SO4MnSO4+MnO2,根據(jù)原子守恒,還應(yīng)有水生成,利用化合價(jià)法和原子守恒配平方程式得:Mn3O4+2H2SO4=2MnSO4+MnO2+2H2O。4NH24O答案:(1)增大接觸面積,加快反應(yīng)速率(或使反應(yīng)更充分)(2)2Fe2+MnO2+4H+=2Fe3+Mn2+2H2O除去Fe3+、Al3+Ca2+(3)(NH4)2SO4(4)Mn3O4+2H2SO4=2MnSO4+MnO2+2H2O2.(2018成都模擬)MgSO47H2O在醫(yī)藥等領(lǐng)域有很多用途。工業(yè)上以氯堿工業(yè)中的一次鹽泥(主要成分為鎂、鈣、鐵、鋁、錳的硅酸鹽和碳酸鹽等)為原料生產(chǎn)MgSO47H2O的工藝流程如下:請(qǐng)回答下列問題:(1)用H2SO4調(diào)節(jié)溶液pH至12,H2SO4的作用是_。 (2)加NaClO溶液至pH為56并加熱煮沸510 min,沉淀2中主要含有MnO2和另外兩種難溶物,這兩種難溶物的化學(xué)式分別為_、_;其中NaClO溶液將MnSO4轉(zhuǎn)化為MnO2的離子方程式為_。 (3)檢驗(yàn)濾液中是否含有Fe3+的實(shí)驗(yàn)方法是_。 (4)“操作X”是將溶液_、_、過濾洗滌,即得到MgSO47H2O晶體。 (5)有人認(rèn)為Mg2+易水解,經(jīng)操作X后再過濾、洗滌得不到MgSO47H2O晶體,你認(rèn)為這種說法是否正確?_(填“是”或“否”),原因是_。 (6)準(zhǔn)確稱量制得的樣品5 g,用200 mL水溶解,加入2 molL-1的鹽酸5 mL,在不斷攪拌下滴加足量2 molL-1BaCl2溶液,充分反應(yīng)后,得沉淀4.46 g,則樣品純度為_。 【解析】(1)H2SO4的作用主要是調(diào)節(jié)pH,溶解鹽泥,除去C ,生成硅酸沉淀及CaSO4微溶物除去Ca2+及Si 。23O23O(2)由題意知沉淀3只有Mg(OH)2,所以沉淀2中有Fe(OH)3及Al(OH)3,調(diào)節(jié)溶液的pH使Fe(OH)3(完全沉淀pH3.2)、Al(OH)3(完全沉淀pH3.2)沉淀,分離出來。ClO-具有強(qiáng)氧化性,將Mn2+轉(zhuǎn)化為MnO2。其反應(yīng)離子方程式為Mn2+ClO-+H2O=MnO2+Cl-+2H+。同時(shí)將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+,其反應(yīng)離子方程式為2Fe2+ClO-+2H+=2Fe3+Cl-+H2O。(3)利用Fe3+與SCN-形成特征顏色變化,現(xiàn)象明顯,靈敏度高,可檢驗(yàn)Fe3+。(4)對(duì)濾液蒸發(fā)濃縮,得到高濃度的MgSO4溶液,然后經(jīng)冷卻結(jié)晶即可得到MgSO47H2O晶體。(5)MgSO4水解生成氫氧化鎂與硫酸,硫酸是難揮發(fā)性酸,最后生成的硫酸與氫氧化鎂又生成硫酸鎂,操作X后過濾、洗滌可以得到MgSO47H2O晶體。(6)根據(jù)原子守恒,MgSO47H2OBaSO4,根據(jù)BaSO4質(zhì)量為4.46 g,算出MgSO47H2O的質(zhì)量為4.92 g,則樣品純度為 100%=98.4%。4.92 g5 g答案:(1)將一次鹽泥中的碳酸鹽和硅酸鹽轉(zhuǎn)化為可溶性的硫酸鹽,同時(shí)生成硫酸鈣和硅酸沉淀而除去(2)Al(OH)3Fe(OH)3Mn2+H2O+ClO-=MnO2+Cl-+2H+(3)取濾液12 mL于試管中,加入少量的KSCN溶液,若不顯紅色,證明濾液中無Fe3+(4)蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶(5)否硫酸是難揮發(fā)性酸(6)98.4% 【加固訓(xùn)練】1.NiSO46H2O是一種綠色易溶于水的晶體,可以電鍍廢渣(除鎳外,還含有銅、鋅、鐵等元素)為原料獲得。操作步驟如下:(1)為提高廢渣浸出率,下列措施可行的有_(填字母)。 A.升高反應(yīng)溫度 B.增大壓強(qiáng)C.反應(yīng)過程中不斷攪拌 向?yàn)V液中加入FeS是為了生成更難溶于水的硫化物沉淀而除去Cu2+、Zn2+等雜質(zhì),則除去Cu2+的離子方程式為_。 (2)對(duì)濾液的操作,回答下列問題:往濾液中加H2O2時(shí),溫度不能過高,其原因是_。 調(diào)節(jié)濾液的pH的目的是_, 加入的試劑為_。 (3)濾液中溶質(zhì)的主要成分是NiSO4,加Na2CO3過濾后得到NiCO3固體,檢驗(yàn)Ni2+已完全沉淀的方法是_。 (4)得到的NiSO4溶液經(jīng)_、_、過濾、洗滌、干燥等操作可得到NiSO46H2O晶體。 【解析】由于酸浸后離子主要有Ni2+、Cu2+、Fe2+、Zn2+,加入FeS的目的是將Cu2+、Zn2+轉(zhuǎn)化成更難溶的CuS、ZnS;加入H2O2的目的是氧化Fe2+,但溫度過高時(shí)H2O2會(huì)分解;根據(jù)已有知識(shí)可知,加入NiO、Ni(OH)2或NiCO3可將Fe3+轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3除去。答案:(1)A、CFeS+Cu2+=CuS+Fe2+(2)溫度過高,H2O2不穩(wěn)定易分解除去Fe3+NiO或Ni(OH)2或NiCO3(3)靜置后向上層清液中再加入Na2CO3,沒有淺綠色沉淀生成(其他合理說法也可)(4)蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶2.(2018衡陽模擬)以冶鋁的廢棄物鋁灰為原料制取超細(xì)-氧化鋁,既降低環(huán)境污染又可提高鋁資源的利用率。已知鋁灰的主要成分為Al2O3(含少量雜質(zhì)SiO2、FeO、Fe2O3),其制備實(shí)驗(yàn)流程如下:(1)圖中“沉鐵”化學(xué)方程式為_。 (2)圖中“過濾”后濾液中金屬陽離子除了含有的Al3+,還含有_(填離子符號(hào))。 (3)加30%的H2O2溶液發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為_。 (4)煅燒硫酸鋁銨晶體,發(fā)生的主要反應(yīng)為4NH4Al(SO4)212H2O 2Al2O3+2NH3+ N2+5SO3+3SO2+53H2O,將產(chǎn)生的氣體通過如圖所示的裝置。集氣瓶中收集到的氣體是_(填化學(xué)式)。 足量飽和NaHSO3溶液吸收的物質(zhì)除大部分H2O(g)外還有_(填化學(xué)式)。 KMnO4溶液褪色(Mn 還原為Mn2+),發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為_。 4O【解析】(1)由K4Fe(CN)6生成KFeFe(CN)6。(2)鐵的氧化物和氧化鋁溶于稀硫酸,二氧化硅不溶稀硫酸,形成濾渣。(3)溶液中的亞鐵離子不易除去,需把其氧化為鐵離子再沉淀除去。(4)通過飽和亞硫酸氫鈉溶液除去氨氣、三氧化硫,通過高錳酸鉀溶液除去二氧化硫氣體,故收集的氣體為氮?dú)?。SO3、NH3均溶解于水與水反應(yīng)。KMnO4溶液與二氧化硫反應(yīng),二氧化硫被氧化為硫酸根離子。答案:(1)2K4Fe(CN)6+Fe2(SO4)3=2KFeFe(CN)6+3K2SO4(2)Fe2+、Fe3+(3)2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O(4)N2SO3、NH32Mn +5SO2+2H2O =2Mn2+5S +4H+4O24O考點(diǎn)三定量分析型實(shí)驗(yàn)題 【典題1】(2017全國卷)水中溶解氧是水生生物生存不可缺少的條件。某課外小組采用碘量法測(cè)定學(xué)校周邊河水中的溶解氧。實(shí)驗(yàn)步驟及測(cè)定原理如下:.取樣、氧的固定用溶解氧瓶采集水樣。記錄大氣壓及水體溫度。將水樣與Mn(OH)2堿性懸濁液(含有KI)混合,反應(yīng)生成MnO(OH)2，實(shí)現(xiàn)氧的固定。.酸化、滴定將固氧后的水樣酸化,MnO(OH)2被I-還原為Mn2+,在暗處靜置5 min,然后用標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液滴定生成的I2(2S2 +I2=2I-+S4 )。23O26O回答下列問題:導(dǎo)學(xué)號(hào)79100155(1)取水樣時(shí)應(yīng)盡量避免擾動(dòng)水體表面,這樣操作的主要目的是_。 (2)“氧的固定”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。 (3)Na2S2O3溶液不穩(wěn)定,使用前需標(biāo)定。配制該溶液時(shí)需要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、試劑瓶和_;蒸餾水必須經(jīng)過煮沸、冷卻后才能使用,其目的是殺菌、除_及二氧化碳。 (4)取100.00 mL水樣經(jīng)固氧、酸化后,用a molL-1 Na2S2O3溶液滴定,以淀粉溶液作指示劑,終點(diǎn)現(xiàn)象為_;若消耗Na2S2O3溶液的體積為b mL,則水樣中溶解氧的含量為_mgL-1。 (5)上述滴定完成后,若滴定管尖嘴處留有氣泡會(huì)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏_。(填“高”或“低”) 【探微題眼】題眼題眼信息推斷信息推斷破題秘籍破題秘籍實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_實(shí)驗(yàn)的目的是分析實(shí)明確實(shí)驗(yàn)的目的是分析實(shí)驗(yàn)題的入手點(diǎn)與基礎(chǔ)驗(yàn)題的入手點(diǎn)與基礎(chǔ)題給新信息題給新信息從從“氧的固定氧的固定”的目的分的目的分析兩種物質(zhì)化合價(jià)的變化析兩種物質(zhì)化合價(jià)的變化, ,根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律寫出化學(xué)方程式寫出化學(xué)方程式題眼題眼信息推斷信息推斷破題秘籍破題秘籍滴定反應(yīng)原理滴定反應(yīng)原理分析回答問題分析回答問題(4)(4)、(5)(5)的依據(jù)的依據(jù)創(chuàng)新考查創(chuàng)新考查注意從減少實(shí)驗(yàn)誤差的注意從減少實(shí)驗(yàn)誤差的角度回答角度回答提示信息提示信息容易忽視題目的提示信容易忽視題目的提示信息息, ,而理解為是配制一定而理解為是配制一定體積的物質(zhì)的量濃度的體積的物質(zhì)的量濃度的溶液溶液, ,從而錯(cuò)誤的填寫為從而錯(cuò)誤的填寫為容量瓶容量瓶題眼題眼信息推斷信息推斷破題秘籍破題秘籍滴定終點(diǎn)判斷滴定終點(diǎn)判斷常規(guī)考查常規(guī)考查, ,根據(jù)反應(yīng)原根據(jù)反應(yīng)原理回答理回答, ,注意答題的規(guī)注意答題的規(guī)范性范性定量計(jì)算定量計(jì)算根據(jù)關(guān)系式法進(jìn)行計(jì)根據(jù)關(guān)系式法進(jìn)行計(jì)算算【解析】本題采用碘量法測(cè)定水中溶解氧的含量,屬于氧化還原滴定。(1)取水樣時(shí),若攪動(dòng)水體表面,會(huì)造成水底還原性雜質(zhì)進(jìn)入水樣中,或者水體中的氧氣因攪拌逸出,從而造成實(shí)驗(yàn)中測(cè)定的數(shù)值與實(shí)際值有一定的差值,產(chǎn)生誤差。(2)根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理,Mn(OH)2被氧氣氧化生成MnO(OH)2,由此可得方程式2Mn(OH)2+O2=2MnO(OH)2。(3)由于Na2S2O3溶液不穩(wěn)定,使用前需標(biāo)定,因此只需要粗略配制該溶液的體積和濃度,用量筒量取后在燒杯中即可完成此實(shí)驗(yàn)。加熱蒸餾水可以除去溶解的氧氣,從而避免產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)誤差。(4)該實(shí)驗(yàn)用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴定I2,因此終點(diǎn)現(xiàn)象為當(dāng)最后一滴標(biāo)準(zhǔn)液滴入時(shí),溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色,且半分鐘內(nèi)無變化;根據(jù)關(guān)系式O22MnO(OH)22I24Na2S2O3,Na2S2O3的物質(zhì)的量為a mol,故O2的物質(zhì)的量為 a mol,所以O(shè)2的質(zhì)量為 32 g=8 g=8ab mg,水樣為100.00 mL即0.1 L,所以水樣中溶解氧的含量為80 ab mgL-1。(5)終點(diǎn)讀數(shù)時(shí)有氣泡,氣泡會(huì)占據(jù)液體應(yīng)占有的體積,會(huì)導(dǎo)致最終結(jié)果偏低。b1 00014b1 00014ab1 000ab1 000答案:(1)使測(cè)定值與水體中的實(shí)際值保持一致,避免產(chǎn)生誤差(2)2Mn(OH)2+O2=2MnO(OH)2(3)量筒氧氣(4)當(dāng)最后一滴標(biāo)準(zhǔn)液滴入時(shí),溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色,且半分鐘內(nèi)無變化80ab(5)低【母題變式】(1)固氧后酸化水樣需用稀硫酸不能用硝酸的理由_。 提示:硝酸具有強(qiáng)氧化性,也能氧化I-,造成實(shí)驗(yàn)誤差。 (2)固氧后酸化水樣,若溶液pH過低,滴定時(shí)會(huì)產(chǎn)生明顯的誤差,其原因是_。 提示:Na2S2O3在酸性條件下發(fā)生自身氧化還原反應(yīng),反應(yīng)生成的二氧化硫也能夠被生成的碘氧化。【歸納提升】定量實(shí)驗(yàn)測(cè)量的方法(1)測(cè)量沉淀質(zhì)量法。先將某種成分轉(zhuǎn)化為沉淀,然后稱量過濾、洗滌、干燥后沉淀的質(zhì)量再進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。稱量固體一般用托盤天平,精確度為0.1 g,但精確度高的實(shí)驗(yàn)中可使用分析天平,可精確到0.000 1 g。(2)測(cè)量氣體體積法。量氣裝置的設(shè)計(jì):下列裝置中,A是常規(guī)的量氣裝置,B、C、D是改進(jìn)后的裝置。 讀數(shù)時(shí)先要將其恢復(fù)室溫后,再調(diào)整量氣裝置使兩側(cè)液面相平,最后讀數(shù)要求視線與凹液面最低點(diǎn)相平。(3)測(cè)量氣體質(zhì)量法。一般有兩種方法:一種方法是稱反應(yīng)裝置在放出氣體前后的質(zhì)量減小值;另一種方法是稱吸收裝置前后的質(zhì)量增大值。(4)滴定法。即利用滴定操作原理,通過酸堿中和滴定、沉淀滴定和氧化還原反應(yīng)滴定等獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)后再進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。【題組過關(guān)】1.(2017天津高考)用沉淀滴定法快速測(cè)定NaI等碘化物溶液中c(I-),實(shí)驗(yàn)過程包括準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)溶液和滴定待測(cè)溶液。.準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)溶液a.準(zhǔn)確稱取AgNO3基準(zhǔn)物4.246 8 g(0.025 0 mol)后,配制成250 mL標(biāo)準(zhǔn)溶液,放在棕色試劑瓶中避光保存,備用。b.配制并標(biāo)定100 mL 0.100 0 molL-1 NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液,備用。.滴定的主要步驟a.取待測(cè)NaI溶液25.00 mL于錐形瓶中。b.加入25.00 mL 0.100 0 molL-1 AgNO3溶液(過量),使I-完全轉(zhuǎn)化為AgI沉淀。c.加入NH4Fe(SO4)2溶液作指示劑。d.用0.100 0 molL-1NH4SCN溶液滴定過量的Ag+,使其恰好完全轉(zhuǎn)化為AgSCN沉淀后,體系出現(xiàn)淡紅色,停止滴定。e.重復(fù)上述操作兩次。三次測(cè)定數(shù)據(jù)如下表:實(shí)驗(yàn)序號(hào)實(shí)驗(yàn)序號(hào)1 12 23 3消耗消耗NHNH4 4SCNSCN標(biāo)準(zhǔn)溶液體積標(biāo)準(zhǔn)溶液體積/mL/mL10.2410.2410.010.02 29.989.98f.數(shù)據(jù)處理?；卮鹣铝袉栴}:(1)將稱得的AgNO3配制成標(biāo)準(zhǔn)溶液,所使用的儀器除燒杯和玻璃棒外還有_。 (2)AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液放在棕色試劑瓶中避光保存的原因是_。 (3)滴定應(yīng)在pH0.5的條件下進(jìn)行,其原因是_。 (4)b和c兩步操作是否可以顛倒_,說明理由_。 (5)所消耗的NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液平均體積為_mL,測(cè)得c(I-)=_molL-1。 (6)在滴定管中裝入NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液的前一步,應(yīng)進(jìn)行的操作為_。 (7)判斷下列操作對(duì)c(I-)測(cè)定結(jié)果的影響(填“偏高”“偏低”或“無影響”)若在配制AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí),燒杯中的溶液有少量濺出,則測(cè)定結(jié)果_。 若在滴定終點(diǎn)讀取滴定管刻度時(shí),俯視標(biāo)準(zhǔn)液液面,則測(cè)定結(jié)果_。 【解析】(1)由于需要配制250 mL標(biāo)準(zhǔn)溶液,所以需要的儀器除了燒杯和玻璃棒外,還需要250 mL的(棕色)容量瓶和膠頭滴管。(2)由于AgNO3見光易分解,所以AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液放在棕色試劑瓶中避光保存。(3)由于Fe3+易水解,其水解產(chǎn)物對(duì)滴定終點(diǎn)的判斷有影響,所以滴定應(yīng)該在pH0.5的條件下進(jìn)行。(4)若b和c兩步顛倒,會(huì)導(dǎo)致Fe3+與I-發(fā)生反應(yīng),指示劑耗盡,無法判斷滴定終點(diǎn)。(5)根據(jù)題干中所給的三組數(shù)據(jù),第一組數(shù)據(jù)與第二、三兩組數(shù)據(jù)差距較大,所以舍去第一組數(shù)據(jù),第二、三兩組數(shù)據(jù)取平均值進(jìn)行計(jì)算,所以所消耗的NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積平均為10.00 mL,結(jié)合c(AgNO3)V(AgNO3)=c(NH4SCN)V(NH4SCN)+c(I-)V(I-),計(jì)算可得c(I-)=0.060 0 molL-1。 (6)在滴定管中裝入NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液的前一步,應(yīng)進(jìn)行的操作為用NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液潤(rùn)洗酸式滴定管。(7)若在配制AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí),燒杯中的溶液有少量濺出,則會(huì)造成配制的AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度偏小,使用的AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積變大,測(cè)定結(jié)果偏高;若在滴定終點(diǎn)讀取滴定管刻度時(shí),俯視標(biāo)準(zhǔn)液液面,會(huì)造成讀數(shù)偏小,導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果c(I-)偏高。答案:(1)250 mL(棕色)容量瓶、膠頭滴管(2)避免AgNO3見光分解(3)防止因Fe3+的水解而影響滴定終點(diǎn)的判斷(或抑制Fe3+的水解)(4)否(或不能)若顛倒,Fe3+與I-反應(yīng),指示劑耗盡,無法判斷滴定終點(diǎn)(5)10.000.060 0(6)用NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行潤(rùn)洗(7)偏高偏高2.氮化鋁(AlN)是一種新型無機(jī)非金屬材料。某AlN樣品僅含有Al2O3雜質(zhì),為測(cè)定AlN的含量,設(shè)計(jì)如下三種實(shí)驗(yàn)方案。(已知:AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3)【方案1】取一定量的樣品,用以下裝置測(cè)定樣品中AlN的純度(夾持裝置已略去)。(1)上圖C裝置中球形干燥管的作用是_。 (2)完成以下實(shí)驗(yàn)步驟:組裝好實(shí)驗(yàn)裝置,首先_,再加入實(shí)驗(yàn)藥品,接下來的實(shí)驗(yàn)操作是_,打開分液漏斗活塞,加入NaOH濃溶液,至不再產(chǎn)生氣體。打開K1,通入氮?dú)庖欢螘r(shí)間,測(cè)定C裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量變化。通入氮?dú)獾哪康氖莀。 (3)由于裝置存在缺陷,導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏高,請(qǐng)?zhí)岢龈倪M(jìn)意見_。 【方案2】用下圖裝置測(cè)定m g樣品中AlN的純度(部分夾持裝置已略去)。(4)為測(cè)定生成氣體的體積,量氣裝置中的X液體可以是_(填選項(xiàng)序號(hào))。 a.CCl4 b.C6H6c.NH4Cl溶液d.H2O(5)若m g樣品完全反應(yīng),測(cè)得生成氣體的體積為V mL (已轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)狀況),則AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是_(用含m、V的數(shù)學(xué)表達(dá)式表示)。 【方案3】按以下步驟測(cè)定樣品中AlN的純度:(6)步驟生成沉淀的離子方程式為_。 (7)若在步驟中未洗滌,測(cè)定結(jié)果將_(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。 【解析】(1)根據(jù)裝置和儀器作用分析,氨氣與濃硫酸發(fā)生反應(yīng)生成硫酸銨,易發(fā)生倒吸,圖C裝置中球形干燥管的作用是防止倒吸。(2)組裝好實(shí)驗(yàn)裝置后,由原理可知?dú)怏w制備需要先檢查裝置氣密性,再加入實(shí)驗(yàn)藥品。接下來的實(shí)驗(yàn)操作是關(guān)閉K1,打開K2,打開分液漏斗活塞,加入NaOH濃溶液,至不再產(chǎn)生氣體。為了將裝置內(nèi)的氨氣全部趕入裝置C被濃硫酸吸收,準(zhǔn)確測(cè)定裝置C的增重,打開K1,通入氮?dú)庖欢螘r(shí)間,測(cè)定C裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量變化。(3)裝置中存在的缺陷是空氣中的水蒸氣和二氧化碳也可以進(jìn)入裝置C,使測(cè)定結(jié)果偏高,改進(jìn)的方法是C裝置出口處連接一個(gè)干燥裝置。(4)由于氨氣極易溶于水,難溶于有機(jī)溶劑(苯或CCl4),所以為了測(cè)定生成氣體的體積,量氣裝置中的X液體可以是苯或CCl4,選a、b。(5)若m g樣品完全反應(yīng),測(cè)得生成氣體的體積為V mL(已轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)狀況),設(shè)AlN的質(zhì)量為xAlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH341 22.4 Lx V10-3 Lx= 則AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)= 100%。 341 V 1022.441V22 400m(6)步驟生成的沉淀是氫氧化鋁,是偏鋁酸鈉溶液中通入過量二氧化碳?xì)怏w反應(yīng)生成的,反應(yīng)的離子方程式為Al +CO2+2H2O=Al(OH)3+HC 。(7)若在步驟中未洗滌,沉淀不洗滌得到濾渣質(zhì)量會(huì)增大,測(cè)定結(jié)果會(huì)偏高。2O3O答案:(1)防倒吸(2)檢查裝置氣密性關(guān)閉K1,打開K2把裝