2019-2020年高考化學二輪復習 專題跟蹤訓練12 第一部分 專題四 化學實驗基礎 第12講 化學實驗方案與設計.doc

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2019-2020年高考化學二輪復習 專題跟蹤訓練12 第一部分 專題四 化學實驗基礎 第12講 化學實驗方案與設計 一、選擇題 1．在實驗室進行有關物質的制備流程中，理論上正確、操作上可行、經濟上合理的是(　　) A．CCOCO2Na2CO3溶液 B．CuCu(NO3)2溶液Cu(OH)2 C．CaOCa(OH)2溶液NaOH溶液 D．FeFe2O3Fe2(SO4)3溶液 [解析]　A項中實驗室里用在空氣中點燃單質碳來制備CO的方法，在操作上是不可行的。B項中用硝酸銀溶液與銅反應來制備Cu(NO3)2是不經濟的。D項中用點燃鐵制備氧化鐵在理論上不正確、操作上不可行。 [答案]　C 2．下列制取物質的方案中，最合理的是(　　) A．用過量的鐵與稀硫酸反應制綠礬(FeSO47H2O) B．銅與濃硫酸反應制CuSO4 C．過量的Fe與Cl2反應制FeCl2 D．MnO2與稀鹽酸反應制Cl2 [解析]　A中Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑；B中Cu＋2H2SO4(濃) CuSO4＋SO2↑＋2H2O，產生污染性氣體SO2；C中2Fe＋3Cl22FeCl3，無法制得FeCl2；D中MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，MnO2與稀鹽酸不反應。 [答案]　A 3．下列裝置能達到實驗目的的是(　　) A．用圖①所示裝置測定NaOH的濃度 B．用圖②所示裝置分餾少量石油 C．用圖③所示裝置在實驗室制備收集氨氣 D．用圖④所示裝置鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉 [解析]　圖①中NaOH溶液應盛放在堿式滴定管中，圖示為酸式滴定管，A項錯誤；圖②中溫度計應置于蒸餾燒瓶支管口處，B項錯誤；圖③中收集氨氣的試管中的導管應通到試管底部，C項錯誤；圖④中加熱時澄清石灰水變渾濁，則被加熱的物質為NaHCO3，加熱時澄清石灰水無明顯現象，則被加熱的物質為Na2CO3，D項正確。 [答案]　D 4．用以下三種途徑來制取相同質量的硝酸銅：①銅與濃硝酸反應；②銅與稀硝酸反應；③銅與氧氣反應生成CuO，CuO再與稀硝酸反應。下列有關敘述不正確的是(　　) A．所消耗的硝酸的量：①>②>③ B．對環(huán)境造成的危害，③最小 C．因銅與濃硝酸作用最快，故制取硝酸銅的最佳方案是① D．三種途徑所消耗的銅的質量相等 [解析]　法①消耗的HNO3多，且產生的污染性氣體也多，最佳方案應是③。 [答案]　C 5．(xx安徽卷)為實現下列實驗目的，依據下表提供的主要儀器，所用試劑合理的是(　　) 選項 實驗目的 主要儀器 試劑 A 分離Br2和CCl4混合物 分液漏斗、燒杯 Br2和CCl4混合物、蒸餾水 B 鑒別葡萄糖和蔗糖 試管、燒杯、酒精燈 葡萄糖溶液、蔗糖溶液、銀氨溶液 C 實驗室制取H2 試管、帶導管的橡皮塞 鋅粒、稀硝酸 D 測定NaOH溶液濃度 滴定管、錐形瓶、燒杯 NaOH溶液、0.1000 molL－1鹽酸 [解析]　分液漏斗用于分離兩種互不相溶的液體，而Br2和CCl4相互溶解，A項不合理；葡萄糖與銀氨溶液在水浴加熱條件下產生光亮的銀鏡，而蔗糖與銀氨溶液無此現象，故B項正確；鋅與稀硝酸反應生成的是氮的低價氧化物——NO，甚至生成N2或NH4NO3，不生成H2，故C項錯誤；D項中缺少指示酸堿恰好反應的指示劑，故D項不能達到目的。 [答案]　B 6．(xx新課標全國卷Ⅰ)利用如圖所示裝置進行下列實驗，能得出相應實驗結論的是(　　) 選項 ① ② ③ 實驗結論 A 稀硫酸 Na2S AgNO3與 AgCl的濁液 Ksp(AgCl)> Ksp(Ag2S) B 濃硫酸 蔗糖 溴水 濃硫酸具有脫 水性、氧化性 C 稀鹽酸 Na2SO3 Ba(NO3)2 溶液 SO2與可溶性 鋇鹽均可生成 白色沉淀 D 濃硝酸 Na2CO3 Na2SiO3 溶液 酸性：硝酸> 碳酸>硅酸 [解析]　分析①和②中物質發(fā)生的反應以及所產生的氣體與③中物質的反應，根據相關現象得出實驗結論。 A．Na2S與稀硫酸發(fā)生反應：Na2S＋H2SO4===Na2SO4＋H2S↑，H2S氣體通過導管進入③，產生Ag2S黑色沉淀，可能是H2S與AgNO3反應的結果，不能得出Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2S)。 B．濃硫酸使蔗糖發(fā)生脫水炭化，并與生成的碳發(fā)生氧化還原反應，生成CO2、SO2和H2O，混合氣體通過導管進入③，其中SO2與溴水發(fā)生反應：SO2＋Br2 ＋2H2O===H2SO4 ＋2HBr，該過程中濃硫酸體現脫水性和強氧化性。 C．稀鹽酸與Na2SO3發(fā)生反應：Na2SO3＋2HCl===2NaCl＋SO2↑＋H2O，SO2與Ba(NO3)2溶液發(fā)生氧化還原反應生成BaSO4沉淀，若③中為BaCl2等可溶性鋇鹽，則不能生成沉淀。 D．濃硝酸與Na2CO3發(fā)生反應：Na2CO3＋2HNO3===2NaNO3＋CO2↑＋H2O，說明HNO3的酸性強于H2CO3。③中Na2SiO3溶液產生白色沉淀，但不能據此證明H2CO3的酸性強于H2SiO3，其原因是濃硝酸具有強揮發(fā)性，揮發(fā)出的HNO3氣體與CO2一并進入Na2SiO3溶液，且均能與其發(fā)生反應而產生H2SiO3沉淀。 [答案]　B 7．下述實驗設計能夠達到目的的是(　　) 編號 實驗目的 實驗設計 A 證明鹽酸的酸性 比醋酸強 用同一電路測等體積鹽酸、醋酸溶液的導電性 B 證明H2CO3酸 性比H2SiO3強 將CO2通入Na2SiO3溶液中 C 證明鈉的金屬活動性比銅強 向CuCl2溶液中投入金屬鈉 D 證明溶液中含有I－ 向溶液中加入淀粉溶液 [解析]　溶液的導電能力與溶液中的離子濃度有關，離子濃度越大導電能力越強，鹽酸和醋酸的濃度不一定相同，所以二者的強弱不能通過此實驗確定，A選項錯誤；將CO2通入Na2SiO3溶液中，發(fā)生反應CO2＋Na2SiO3＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓，利用了“強酸制弱酸”原理，所以H2CO3的酸性強于H2SiO3，B選項正確；將鈉投入氯化銅溶液中，鈉與水先反應，所以不能置換出銅，不能證明鈉的金屬性比銅強，C選項錯誤；能使淀粉變藍的是單質碘，碘離子不能使淀粉變藍，D選項錯誤。 [答案]　B 8．下列實驗方案中，不能測定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3質量分數的是(　　) A．取a克混合物充分加熱，減重b克 B．取a克混合物與足量稀鹽酸充分反應，加熱、蒸干、灼燒，得b克固體 C．取a克混合物與足量稀硫酸充分反應，逸出氣體用堿石灰吸收，增重b克 D．取a克混合物與足量Ba(OH)2溶液充分反應，過濾、洗滌、烘干，得b克固體 [解析]　生成的CO2氣體沒有干燥，把H2O的質量也當成CO2的質量，導致CO2的質量偏大。 [答案]　C 9．(xx浙江嘉興一模)某溶液可能含有Cl－、SO、CO、NH、Fe3＋、Fe2＋、Al3＋和Na＋。某同學為了確認其成分，取部分試液，設計并完成了如下實驗： 由此可知原溶液中(　　) A．c(Fe3＋)＝0.2 molL－1 B．溶液中至少有4種離子存在，其中Cl－一定存在，且c(Cl－)≥0.2 molL－1 C．SO、NH、Na＋一定存在，CO、Al3＋一定不存在 D．要確定原溶液中是否含有Fe2＋，其操作為：取少量原溶液于試管中，加入適量氯水，無現象，再加KSCN溶液，溶液成血紅色，則含有Fe2＋ [解析]　加入過量NaOH溶液，加熱，得到0.02 mol氣體，說明有NH，而且為0.02 mol；同時產生紅褐色沉淀，說明有Fe3＋，但由于Fe2＋極易被氧化為Fe3＋，所以Fe3＋與Fe2＋至少存在一種，又由于Fe3＋(或Fe2＋)不能與CO共存，所以原溶液中沒有CO；根據過濾、洗滌、灼燒后得1.6 g固體(Fe2O3)可知，鐵元素為0.02 mol；濾液焰色反應呈黃色，說明有Na＋，但不能說明原溶液中一定有Na＋，因為在加入過量NaOH溶液時，引入了Na＋；通入足量CO2無現象，說明無Al3＋；產生不溶于鹽酸的4.66 g沉淀，說明有SO，且為0.02 mol；根據電荷守恒可知一定有Cl－，且至少為0.02 mol；由此可知，原溶液中NH、SO、Cl－一定存在，Fe3＋與Fe2＋至少有一種存在；Na＋可能存在也可能不存在；CO、Al3＋一定不存在。 [答案]　B 10．(xx河北衡水中學調研)化合物SOI2、SOBr2、SOCl2、SOClF、SF4、SBrF3、SOBrCl在水中容易水解，但不發(fā)生氧化還原反應，所有產物都是可溶的?，F將其中的一種化合物A配成溶液，稀釋后分成幾份，分別加入一系列0.1 molL－1的試劑(已知氟化鈣難溶于水)。列表如下： 加入試劑 測出結果 實驗 結論 硝酸和硝酸銀 產生淡黃色沉淀 (a) 氯化鎂 無沉淀 溶液微熱后，再用NH3將pH調到7，然后加入硝酸鈣 無明顯反應 (b) 向該物質的酸性溶液中加入高錳酸鉀，然后加入硝酸鋇 高錳酸鉀的特征顏色消失，加入硝酸鋇后產生白色沉淀 氯化鐵、四氧化碳 四氧化碳層不顯紫色 (c) 根據實驗結果，下列實驗結論不正確的是(　　) A．實驗結論(a)一定含有Br－，可能含有Cl－ B．實驗結論(b)排除F－ C．實驗結論(c)排除I－ D．該化合物的化學式是SOBr2 [解析]　A項，溶液中加硝酸銀生成淡黃色沉淀，說明溶液中含溴離子，可能有氯離子；B項，根據氟化鈣難溶于水，無明顯現象說明溶液中無氟離子；C項，假設溶液中有碘離子，遇到氯化鐵會生成碘單質，而四氯化碳層不顯紫色，說明溶液中不含碘離子；D項，綜合上述分析該化合物的化學式可能是SOBr2或SOBrCl。 [答案]　D 11．(xx浙江名校聯(lián)考)下列實驗操作、現象和原因解釋不合理的是(　　) 選 項 實驗操作 實驗現象 原因解釋 A 將一片較薄的鋁片放在酒精燈火焰上灼燒 鋁片慢慢 熔化呈液 滴狀　　 鋁表面的氧化膜致密且熔點很高，阻礙鋁與氧氣的接觸，同時鋁的熔點較低 B 將等表面積的鎂條、鋁片(均除去氧化膜)分別放入裝有等濃度、等體積鹽酸的兩支試管中 都產生氣 泡，鎂條 表面產生 氣泡更快 鎂的金屬性比鋁的金屬性強，鎂更易失去電子，所以反應更快 C 在打磨過的鐵片上先滴一滴飽和食鹽水，再滴一滴酚酞 液滴的外 圈先出現 紅色　　 鐵片不純含有碳元素，鐵、碳與食鹽水形成原電池，溶液外圈發(fā)生吸氧腐蝕，導致c(OH－)增大，溶液呈堿性 D 取少量淀粉和稀硫酸，加熱幾分鐘，冷卻后加入新制氫氧化銅，加熱至沸騰 未見磚 紅色沉 淀生成 淀粉水解后沒有葡萄糖生成 [解析]　檢驗淀粉的水解產物，需要先加NaOH溶液中和硫酸，然后再加新制Cu(OH)2懸濁液，D錯。 [答案]　D 12．某同學為檢驗溶液中是否含有常見的幾種無機離子，進行了如圖所示的實驗操作。其中檢驗過程中產生的氣體能使溫潤的紅色石蕊試紙變藍。由該實驗能得到的正確結論是(　　) A．原溶液中一定含有SO B．原溶液中一定含有NH C．原溶液中一定含有Cl－ D．原溶液中一定含有Fe3＋ [解析]　原溶液中加入硝酸鋇和鹽酸生成白色沉淀，則原溶液中可能存在SO、SO或Ag＋，A項錯誤；加硝酸銀溶液產生白色沉淀，可能是加入的鹽酸引起的，C項錯誤；因檢驗過程中產生的氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，說明原溶液中一定含有NH，B項正確；加入KSCN得到紅色溶液，Fe3＋可能是由原溶液中的Fe2＋被NO氧化而來的，故原溶液中不一定含有Fe3＋，D項錯誤。 [答案]　B 二、非選擇題 13．(xx江蘇卷)實驗室用下圖所示裝置制備KClO溶液，并通過KClO溶液與Fe(NO3)3溶液的反應制備高效水處理劑K2FeO4。 已知K2FeO4具有下列性質：①可溶于水、微溶于濃KOH溶液，②在0℃～5℃、強堿性溶液中比較穩(wěn)定，③在Fe3＋和Fe(OH)3催化作用下發(fā)生分解，④在酸性至弱堿性條件下，能與水反應生成Fe(OH)3和O2。 (1)裝置A中KMnO4與鹽酸反應生成MnCl2和Cl2，其離子方程式為__________________________，將制備的Cl2通過裝置B可除去________(填化學式)。 (2)Cl2與KOH在較高溫度下反應生成KClO3。在不改變KOH溶液的濃度和體積的條件下，控制反應在0℃～5℃進行，實驗中可采取的措施是__________、____________。 (3)制備K2FeO4時，KClO飽和溶液與Fe(NO3)3飽和溶液的混合方式為________________________________________________。 (4)提純K2FeO4粗產品[含有Fe(OH)3、KCl等雜質]的實驗方案為：將一定量的K2FeO4粗產品溶于冷的3 molL－1KOH溶液中， ______________________________________________________。 (實驗中須使用的試劑有：飽和KOH溶液，乙醇；除常用儀器外須使用的儀器有：砂芯漏斗，真空干燥箱)。 [解析]　(1)用飽和食鹽水可除去Cl2中的HCl。(2)為防止Cl2與KOH在較高溫度下反應生成KClO3，應緩慢加入鹽酸以控制Cl2與KOH反應的速率，同時應將C裝置置于冰水浴中。(3)因K2FeO4在Fe3＋和Fe(OH)3催化作用下發(fā)生分解，為防止Fe3＋過量，應在不斷攪拌的條件下，將Fe(NO3)3飽和溶液緩慢滴加到KClO飽和溶液中。(4)先用砂芯漏斗過濾除去Fe(OH)3，濾液中含K2FeO4、KOH、KCl，利用K2FeO4微溶于濃KOH溶液的性質，將盛有濾液的燒杯置于冰水浴中，然后加入飽和KOH溶液，攪拌、靜置后用砂芯漏斗過濾，析出的K2FeO4晶體用適量乙醇洗滌2～3次后，用真空干燥箱干燥即得產品。 [答案]　(1)2MnO＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O　HCl (2)緩慢滴加鹽酸　裝置C加冰水浴 (3)在攪拌下，將Fe(NO3)3飽和溶液緩慢滴加到KClO飽和溶液中 (4)用砂芯漏斗過濾，將濾液置于冰水浴中，向濾液中加入飽和KOH溶液，攪拌、靜置，再用砂芯漏斗過濾，晶體用適量乙醇洗滌2～3次后，在真空干燥箱中干燥 14．(xx江蘇卷)實驗室以苯甲醛為原料制備間溴苯甲醛(實驗裝置見下圖，相關物質的沸點見附表)。 附表　相關物質的沸點(101 kPa) 物質 沸點/℃ 物質 沸點/℃ 溴 58.8 1,2二氯乙烷 83.5 苯甲醛 179 間溴苯甲醛 229 其實驗步驟為： 步驟1：將三頸瓶中的一定配比的無水AlCl3、1,2二氯乙烷和苯甲醛充分混合后，升溫至60℃，緩慢滴加經濃H2SO4干燥過的液溴，保溫反應一段時間，冷卻。 步驟2：將反應混合物緩慢加入一定量的稀鹽酸中，攪拌、靜置、分液。有機相用10% NaHCO3溶液洗滌。 步驟3：經洗滌的有機相加入適量無水MgSO4固體，放置一段時間后過濾。 步驟4：減壓蒸餾有機相，收集相應餾分。 (1)實驗裝置中冷凝管的主要作用是________，錐形瓶中的溶液應為________。 (2)步驟1所加入的物質中，有一種物質是催化劑，其化學式為__________。 (3)步驟2中用10% NaHCO3溶液洗滌有機相，是為了除去溶于有機相的__________(填化學式)。 (4)步驟3中加入無水MgSO4固體的作用是__________。 (5)步驟4中采用減壓蒸餾技術，是為了防止_____________。 [解析]　(1)錐形瓶中可用NaOH溶液吸收沸點低的溴。 (2)苯甲醛和溴是反應物，1,2二氯乙烷是溶劑，無水AlCl3是催化劑。 (3)有機物中混有HCl和Br2，可用NaHCO3溶液將其除去。 (4)無水MgSO4有吸水性。 (5)減壓蒸餾可降低餾出物的沸點，因此可以在較低溫度下分離它們，而低溫下間溴苯甲醛難被氧化。 [答案]　(1)冷凝回流　NaOH (2)AlCl3 (3)Br2、HCl (4)除去有機相的水 (5)間溴苯甲醛被氧化 15．實驗室常用MnO2與濃鹽酸反應制備Cl2(發(fā)生裝置如下圖所示)。 (1)制備實驗開始時，先檢查裝置氣密性，接下來的操作依次是__________(填序號)。 A．往燒瓶中加入MnO2粉末 B．加熱 C．往燒瓶中加入濃鹽酸 (2)制備反應會因鹽酸濃度下降而停止。為測定反應殘余液中鹽酸的濃度，探究小組同學提出下列實驗方案： 甲方案：與足量AgNO3溶液反應，稱量生成的AgCl質量。 乙方案：采用酸堿中和滴定法測定。 丙方案：與已知量CaCO3(過量)反應，稱量剩余的CaCO3質量。 丁方案：與足量Zn反應，測量生成的H2體積。 繼而進行下列判斷和實驗： ①判定甲方案不可行，理由是________________________。 ②進行乙方案實驗：準確量取殘余清液稀釋一定倍數后作為試樣。 a．量取試樣20.00 mL，用0.1000 molL－1NaOH標準溶液滴定，消耗22.00 mL，該次滴定測得試樣中鹽酸濃度為__________molL－1； b．平行滴定后獲得實驗結果。 ③判斷丙方案的實驗結果__________(填“偏大”、“偏小”或“準確”)。 [已知：Ksp(CaCO3)＝2.810－9、Ksp(MnCO3)＝2.310－11] ④進行丁方案實驗：裝置如下圖所示(夾持器具已略去)。 (ⅰ)使Y形管中的殘余清液與鋅粒反應的正確操作是將_______轉移到__________中。 (ⅱ)反應完畢，每間隔1分鐘讀取氣體體積，氣體體積逐次減小，直至不變。氣體體積逐次減小的原因是__________(排除儀器和實驗操作的影響因素)。 [解析]　(1)注意加藥品時先加入固體MnO2，再通過分液漏斗加入濃鹽酸，最后才能加熱。(2)①根據反應的離子方程式：MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O，可以看出反應殘余溶液中c(Cl－)>c(H＋)，用甲方案測得的是c(Cl－)，而不是c(H＋)。②根據c(鹽酸)V(鹽酸)＝c(氫氧化鈉)V(氫氧化鈉)，c(鹽酸)＝c(氫氧化鈉)V(氫氧化鈉)/V(鹽酸)＝22.00 mL0.1000 molL－1/20.00 mL＝0.1100 molL－1。③由于Ksp(MnCO3)M(CaCO3)，故最終剩余的固體質量增加，導致測得的c(H＋)偏小。④如果把殘余清液轉移到Zn粒中，則Y形管內壁就會附著一些清液；Zn與鹽酸反應放熱，因此，冷卻后氣體的體積將縮小。 [答案]　(1)ACB　(2)①殘余清液中n(Cl－)>n(H＋)(或其他合理答案)?、?.1100?、燮　、?ⅰ)Zn?！堄嗲逡? (ⅱ)裝置內氣體尚未冷至室溫 16．Ⅰ.實驗室有一瓶失去標簽的某白色固體X，已知某成分可能是碳酸或亞硫酸的鈉鹽或鉀鹽，且成分單一?，F某化學小組通過如下步驟來確定其成分： (1)陽離子的確定 實驗方法及現象：_______________。 結論：此白色固體是鈉鹽。 (2)陰離子的確定 ①取少量白色固體于試管中，然后向試管中加入稀鹽酸，白色固體全部溶解，產生無色氣體，此氣體能使溴水褪色。 ②要進一步確定其成分，需繼續(xù)進行如下實驗：取適量白色固體配成溶液，取少許該溶液于試管中，加入BaCl2溶液，出現白色沉淀。 Ⅱ.確認其成分后，由于某些原因，該白色固體部分被空氣氧化，該化學小組想用已知濃度的酸性KMnO4溶液來確定變質固體中X的含量，具體步驟如下： 步驟①：稱取樣品1.000 g。 步驟②：將樣品溶解后，完全轉移到250 mL容量瓶中，定容，充分搖勻。 步驟③：移取25.00 mL樣品溶液于250 mL錐形瓶中，用0.01 molL－1 KMnO4標準溶液滴定至終點。按上述操作方法再重復2次。 (1)寫出步驟③所發(fā)生反應的離子方程式：_______________。 (2)在配制0.01 molL－1 KMnO4溶液定容時若仰視，則最終測得變質固體中X的含量__________(填“偏大”、“偏小”或“無影響”)。 (3)滴定結果如表所示： 滴定 次數 待測溶液的 體積/mL 標準溶液的體積 滴定前刻度/mL 滴定后刻度/mL 1 25.00 1.02 21.03 2 25.00 2.00 21.99 3 25.00 2.00 20.20 則該變質固體中X的質量分數為__________。 [解析]?、?(1)題干中的一個關鍵信息是白色固體成分單一，由陽離子檢驗的結論可知該鹽是鈉鹽，檢驗Na＋，要通過焰色反應。(2)由實驗①②可知該鹽是Na2SO3，Na2SO3在空氣中易被氧化成Na2SO4。 Ⅱ.(1)酸性KMnO4作強氧化劑，氧化SO。(2)配制0.01 molL－1 KMnO4溶液定容時若仰視，使c(KMnO4)減小，則在進行滴定操作時消耗V(KMnO4)會變大，導致測得變質固體中Na2SO3的含量偏大。(3)分析滴定數據，第3次滴定數據明顯偏小，滴定中誤差較大，計算時應舍去。由第1、2次滴定數據可知平均消耗V(KMnO4)＝20.00 mL，n(KMnO4)/n(Na2SO3)＝2/5，n(Na2SO3)＝510－13 mol，m(Na2SO3)＝0.63 g。 [答案]?、?(1)取固體少許，進行焰色反應實驗，焰色為黃色 Ⅱ.(1)2MnO＋5SO＋6H＋===2Mn2＋＋5SO＋3H2O　(2)偏大　(3)63%