2019屆高考化學總復(fù)習 專題10 化學實驗 第五單元 探究型實驗 實驗方案的設(shè)計與評價課后達標檢測 蘇教版.doc

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第五單元 探究型實驗 實驗方案的設(shè)計與評價 [課后達標檢測] 1．硫代硫酸鈉(Na2S2O3)可看成是一個S原子取代了Na2SO4中的一個O原子而形成的。某?；瘜W研究性學習小組運用類比學習的思想，通過實驗探究Na2S2O3的化學性質(zhì)。 請?zhí)顚懸韵驴瞻祝? [提出問題]Na2S2O3是否與Na2SO4相似具備下列性質(zhì)呢？ 猜想①：______________________________________________； 猜想②：溶液呈中性，且不與酸反應(yīng)； 猜想③：無還原性，不能被氧化劑氧化。 [實驗探究]基于上述猜想②、③，設(shè)計實驗方案。請?zhí)顚懴铝斜砀瘛? 實驗操作 實驗現(xiàn)象或預(yù)期實驗現(xiàn)象 現(xiàn)象解釋(用離子方程式表示) 猜想② 溶液pH＝8 向pH＝2的硫酸中滴加Na2S2O3溶液 S2O＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O 猜想③ 向新制氯水(pH<2)中滴加少量Na2S2O3溶液 氯水顏色變淺 [實驗結(jié)論]Na2S2O3溶液呈堿性，能與酸反應(yīng)，具有還原性，與Na2SO4的化學性質(zhì)不相似。 [問題討論](1)甲同學向探究“猜想③”反應(yīng)后的溶液中滴加硝酸銀溶液，觀察到有白色沉淀產(chǎn)生，并據(jù)此認為氯水可將Na2S2O3氧化。你認為該方案是否正確并說明理由：___________________________________________________________。 (2)請重新設(shè)計一個實驗方案，證明Na2S2O3能被氯水氧化。該實驗方案是________________________________________________。 解析：本題考查驗證性化學實驗方案的設(shè)計以及實驗現(xiàn)象、結(jié)論的表述。基于實驗?zāi)康?，根?jù)實驗現(xiàn)象或結(jié)論很容易判斷實驗方案的設(shè)計目的及驗證哪部分猜想。要求注意問題討論中的細節(jié)，即(1)中由猜想③的實驗過程中滴加“少量”的Na2S2O3溶液可以得出甲同學實驗方案不合理，原因是過量氯水能提供Cl－，與Ag＋產(chǎn)生白色沉淀，干擾性質(zhì)驗證，可變換試劑，用鋇鹽檢測氧化產(chǎn)物SO。 答案：[提出問題]猜想①：與BaCl2溶液反應(yīng)有沉淀生成 [實驗探究]取一小片pH試紙放到潔凈的表面皿上，用干燥潔凈的玻璃棒蘸取Na2S2O3溶液，點到pH試紙的中央，將試紙呈現(xiàn)的顏色與標準比色卡對照　有淡黃色沉淀和無色刺激性氣味氣體產(chǎn)生　S2O＋4Cl2＋5H2O===2SO＋8Cl－＋10H＋ [問題討論](1)不正確。因氯水過量且其本身含有Cl－ (2)取少量反應(yīng)后的溶液，向其中滴入BaCl2溶液，若觀察到有白色沉淀產(chǎn)生，則說明Na2S2O3能被氯水氧化 2．化學興趣小組對某品牌牙膏中摩擦劑成分及其含量進行以下探究： 查得資料：該牙膏摩擦劑由碳酸鈣、氫氧化鋁組成；牙膏中其他成分遇到鹽酸時無氣體產(chǎn)生。 Ⅰ.摩擦劑中氫氧化鋁的定性檢驗 取適量牙膏樣品，加水充分攪拌、過濾。 (1)往濾渣中加入過量NaOH溶液，過濾。氫氧化鋁與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式是________________________________________________________。 (2)往(1)所得濾液中先通入過量二氧化碳，再加入過量稀鹽酸。觀察到的現(xiàn)象是___________________________________________________。 Ⅱ.牙膏樣品中碳酸鈣的定量測定 利用下圖所示裝置(圖中夾持儀器略去)進行實驗，充分反應(yīng)后，測定C中生成的BaCO3沉淀質(zhì)量，以確定碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)。 依據(jù)實驗過程回答下列問題： (3)實驗過程中需持續(xù)緩緩?fù)ㄈ肟諝?。其作用除了可攪拌B、C中的反應(yīng)物外，還有________________________________________________。 (4)C中反應(yīng)生成BaCO3的化學方程式是__________________________________。 (5)下列各項措施中，不能提高測定準確度的是________(填標號)。 a．在加入鹽酸之前，應(yīng)排盡裝置內(nèi)的CO2氣體 b．滴加鹽酸不宜過快 c．在A～B之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置 d．在B～C之間增添盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置 (6)實驗中準確稱取8.00 g樣品三份，進行三次測定，測得BaCO3平均質(zhì)量為3.94 g。則樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)為________。 (7)有人認為不必測定C中生成的BaCO3質(zhì)量，只要測定裝置C在吸收CO2前后的質(zhì)量差，一樣可以確定碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)。實驗證明按此方法測定的結(jié)果明顯偏高，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：Ⅰ.(1)Al(OH)3具有兩性，能溶于NaOH溶液：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。 (2)通入過量CO2時發(fā)生反應(yīng)：AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO，產(chǎn)生白色沉淀，再加過量鹽酸時發(fā)生反應(yīng)：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O，HCO＋H＋===H2O＋CO2↑，白色沉淀溶解，同時產(chǎn)生氣體。 Ⅱ.(3)從裝置圖分析可知，為保證實驗的準確性，在加入鹽酸前，應(yīng)將裝置內(nèi)的空氣排盡，防止空氣中CO2的干擾；同時要將反應(yīng)產(chǎn)生的CO2盡可能全部被Ba(OH)2溶液吸收，因此需要持續(xù)緩緩?fù)ㄈ肟諝狻? (4)Ba(OH)2溶液足量，因此反應(yīng)方程式為CO2＋Ba(OH)2===BaCO3↓＋H2O。 (5)由前面分析知，a可提高測定準確度，不符合題意；B裝置中有酸堿指示劑，說明反應(yīng)中鹽酸的加入量是有限制的，為保證準確，滴加過程要慢，b不符合題意；B中裝有溶液，因此氣體通入前沒必要干燥，c符合題意；在B～C之間連接盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶會造成Ba(OH)2溶液還可能吸收由揮發(fā)出的HCl與NaHCO3反應(yīng)生成的CO2氣體，干擾實驗，d符合題意。 (6)根據(jù)碳元素守恒得BaCO3～CO2～CaCO3，m(CaCO3)＝100 gmol－1＝2.00 g，CaCO3的質(zhì)量分數(shù)為100%＝25%。 (7)B中的水蒸氣、氯化氫等氣體進入裝置C中，質(zhì)量差要大于實際產(chǎn)生CO2氣體的質(zhì)量。 答案：Ⅰ.(1)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O (2)通入CO2氣體有白色沉淀生成；加入鹽酸有氣體產(chǎn)生，沉淀逐漸溶解 Ⅱ.(3)在加入鹽酸前，排盡裝置內(nèi)的CO2氣體；把生成的CO2全部排入C中，使之完全被 Ba(OH)2 溶液吸收 (4)Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O (5)cd　(6)25%　(7)B中的水蒸氣、氯化氫等氣體進入裝置C中(或其他合理答案) 3．(2018湖北八校第二次聯(lián)考)Ⅰ.某化學興趣小組利用以下裝置模擬合成氨并制備少量氨水。 已知：加熱(85 ℃)NH4Cl和NaNO2飽和溶液可以制取N2。 (1)B裝置中儀器名稱是________________。 (2)為了完成實驗，裝置從左到右接口的連接順序是 (3)D裝置中玻璃纖維的作用是____________________________________。 (4)小組中甲同學認為F裝置不太合理，實驗中會產(chǎn)生倒吸。乙同學認真分析后認為該裝置無需改進，他的理由是____________________________________。 Ⅱ.實驗探究 (5)該小組同學利用制備的氨水再進行銀鏡反應(yīng)實驗。經(jīng)查閱資料，配制的銀氨溶液主要成分是Ag(NH3)2OH，該小組同學對其組成進行了如下實驗探究： ①在潔凈的小試管中加入2 mL 2%的AgNO3溶液，然后邊振蕩試管邊滴加2%的稀氨水，至最初產(chǎn)生的沉淀恰好溶解為止，制得銀氨溶液。 ②在制得的銀氨溶液中加入無水乙醇，溶液變渾濁，過濾，用____________洗滌，得到白色固體。 ③將該白色固體用適量蒸餾水溶解，得到無色溶液，用廣范pH試紙檢驗溶液近似呈中性；向溶液中逐滴加入稀鹽酸至不再產(chǎn)生沉淀，靜置，取上層清液于另一支放有一小片銅的小試管中并微熱，發(fā)現(xiàn)銅片的表面有氣泡產(chǎn)生，遇到空氣變成紅棕色；另取少量上層清液加過量的NaOH溶液并加熱，得到無色刺激性氣體。由此確定通過上述方法制備的白色固體的主要成分是________________。 (6)請根據(jù)以上探究，設(shè)計實驗來制備少量純凈的Ag(NH3)2OH溶液：取2 mL 2%的AgNO3溶液于潔凈的小試管中，__________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 即得到純凈的Ag(NH3)2OH溶液。 解析：本實驗分兩部分，Ⅰ是物質(zhì)的制備，反應(yīng)原理為N2＋3H22NH3，NH3＋H2ONH3H2O，該實驗可分解為“常見儀器的使用”“裝置的連接”“實驗安全(防倒吸)”三個小實驗；Ⅱ是探究物質(zhì)的成分，依據(jù)元素化合物的性質(zhì)即可作答。 (2)根據(jù)實驗原理N2＋3H22NH3，A裝置產(chǎn)生N2(含水蒸氣)，B裝置產(chǎn)生H2(含HCl和水蒸氣)，H2通過E裝置除去HCl后與N2一同通入C裝置(干燥、混合、調(diào)節(jié)兩氣體比例)，得到N2和H2的混合氣體，然后進入D裝置，與鐵觸媒接觸發(fā)生反應(yīng)，生成的NH3中混有未反應(yīng)的N2、H2，該混合氣體通入F裝置中制得氨水，尾氣中的H2用G裝置處理，因此裝置接口的連接順序是 (4)弄清產(chǎn)生倒吸的原理本問就不難回答。產(chǎn)生倒吸的原理是大量氣體迅速溶于水，導致導管內(nèi)氣體壓強迅速減小，液體被外界氣壓壓入導管內(nèi)從而產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象。本題中反應(yīng)產(chǎn)生的NH3中含有大量的未反應(yīng)的N2和H2，這兩種氣體均難溶于水，不會使導管內(nèi)壓強迅速減小，因而也就不會產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象。 (5)在銀氨溶液中加入無水乙醇， 溶液變渾濁，說明得到的沉淀物難溶于乙醇，因此可用無水乙醇洗滌該沉淀。由實驗現(xiàn)象可知，該白色固體中含有Ag(NH3)和NO，因此其成分是 Ag(NH3)2NO3。 (6)實驗探究①中制備銀氨溶液的反應(yīng)原理為AgNO3＋NH3H2O===AgOH↓＋NH4NO3，AgOH＋2NH3H2O===Ag(NH3)2OH＋2H2O，按此反應(yīng)原理分析，實驗方案就不難設(shè)計了。 答案：(1)啟普發(fā)生器 (2)bih　fg(或gf)kjl (3)增大氣體與催化劑鐵觸媒的接觸面積 (4)該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率低，NH3中混有較多難溶于水的氣體，F(xiàn)裝置中不會產(chǎn)生倒吸 (5)無水乙醇　Ag(NH3)2NO3 (6)逐滴加入稀NaOH溶液至不再有沉淀生成，過濾，用適量蒸餾水洗滌，再將固體轉(zhuǎn)移至小試管中，逐滴加入2%的稀氨水至沉淀恰好溶解(其他合理答案均可) 4．(2018景德鎮(zhèn)高三質(zhì)檢)已知鐵離子、氯氣、溴均為常見的氧化劑，某化學興趣小組設(shè)計了如下實驗探究其氧化性強弱： (1)①裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是____________________________。 ②整套實驗裝置存在一處明顯的不足，請指出：__________________________。 (2)用改正后的裝置進行實驗，實驗過程如下： 實驗操作 實驗現(xiàn)象 結(jié)論 打開活塞a，向圓底燒瓶中滴入適量濃鹽酸；然后________ D裝置中：溶液變血紅色；E裝置中：水層溶液變黃， 振蕩后，CCl4層無明顯變化。一段時間后_______________ Cl2、Br2、Fe3＋的氧化性由強到弱的順序為Cl2 ＞Br2 ＞Fe3＋ (3)因忙于觀察和記錄，沒有及時停止反應(yīng)，D、E中均發(fā)生了新的變化。 D裝置中：血紅色慢慢褪去。 E裝置中：CCl4層顏色逐漸加深，直至變成紅色。 為探究上述實驗現(xiàn)象的本質(zhì)，小組同學查得資料如下： ⅰ.Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3 是一個可逆反應(yīng)。 ⅱ.(SCN)2性質(zhì)與鹵素單質(zhì)類似。氧化性：Cl2 ＞(SCN)2。 ①請用平衡移動原理(結(jié)合上述資料)解釋Cl2過量時D中溶液血紅色褪去的原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 現(xiàn)設(shè)計簡單實驗證明上述解釋：取少量褪色后的溶液，滴加__________溶液，若溶液顏色________________。則上述解釋是合理的。 小組同學另查得資料如下： ⅲ.Cl2和Br2反應(yīng)生成BrCl，BrCl呈紅色(略帶黃色)，沸點約5 ℃，它與水能發(fā)生水解反應(yīng)，且該反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng)。 ⅳ.AgClO、AgBrO均可溶于水。 ②欲探究E中顏色變化的原因，設(shè)計實驗如下： 用分液漏斗分離出E的下層溶液，蒸餾、收集紅色物質(zhì)，取少量，加入AgNO3溶液，結(jié)果觀察到僅有白色沉淀產(chǎn)生。請結(jié)合上述資料用兩步離子方程式解釋僅產(chǎn)生白色沉淀的原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)①濃鹽酸與二氧化錳加熱反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水，反應(yīng)的離子方程式為MnO2＋4H＋＋2Cl－===Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。②由于氯氣有毒，直接排放到空氣中會污染大氣，要用堿液吸收尾氣，實驗裝置缺少尾氣處理裝置。(2)打開活塞a，向圓底燒瓶中滴入適量濃鹽酸，然后關(guān)閉活塞a，點燃酒精燈加熱；亞鐵離子的還原性比溴離子強，氯氣首先氧化亞鐵離子，再氧化溴離子，所以D裝置中溶液變血紅色，E裝置中首先水層溶液變黃，然后CCl4層由無色變?yōu)槌壬?3)①過量氯氣和SCN－反應(yīng)：2SCN－＋Cl2===2Cl－＋(SCN)2，使SCN－濃度減小，則Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3平衡向逆反應(yīng)方向移動，溶液褪色。為檢驗其褪色原因，檢驗方法為取少量褪色后的溶液，滴加KSCN溶液，若溶液變血紅色，則上述推測合理；或取少量褪色后的溶液，滴加FeCl3溶液，若溶液不變血紅色，則上述推測合理。②過量的氯氣和溴反應(yīng)生成氯化溴，氯化溴不穩(wěn)定，易和水反應(yīng)生成鹽酸和次溴酸：BrCl＋H2O===HBrO＋H＋＋Cl－，氯離子和銀離子反應(yīng)生成白色沉淀氯化銀：Ag＋＋Cl－===AgCl↓，次溴酸和銀離子反應(yīng)生成次溴酸銀易溶于水，所以僅生成白色沉淀氯化銀。 答案：(1)①MnO2＋4H＋＋2Cl－===Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O?、谌鄙傥矚馓幚硌b置 (2)關(guān)閉活塞a，點燃酒精燈　CCl4層由無色變?yōu)槌壬? (3)①過量氯氣和SCN－反應(yīng)：2SCN－＋Cl2===2Cl－＋(SCN)2，使SCN－濃度減小，則Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3 平衡逆向移動，溶液褪色　KSCN　變血紅色(或 FeCl3　不變血紅色) ②BrCl＋H2O===HBrO＋H＋＋Cl－、Ag＋＋Cl－===AgCl↓