2023届高考化学二轮总复习广西专版课件 第一部分 专题整合高频突破 专题三 化学实验 第2讲 化学实验设计与评价

这是一份2023届高考化学二轮总复习广西专版课件 第一部分 专题整合高频突破 专题三 化学实验 第2讲 化学实验设计与评价，共60页。PPT课件主要包含了内容索引，考情分析•备考定向，高频考点•探究突破，新题演练•能力迁移，专题知识脉络，能力目标解读，热点考题诠释，计算公式等内容，欢迎下载使用。
学科素养练——探究类、定量分析型综合实验
1.(2022全国甲,改编)硫化钠可广泛用于染料、医药行业。工业生产的硫化钠粗品中常含有一定量的煤灰及重金属硫化物等杂质。硫化钠易溶于热乙醇,重金属硫化物难溶于乙醇。实验室中常用95%乙醇重结晶纯化硫化钠粗品。回答下列问题:(1)工业上常用芒硝(Na2SO4·10H2O)和煤粉在高温下生产硫化钠,同时生成CO,该反应的化学方程式为  　。 
(2)溶解回流装置如图所示,回流前无需加入沸石,其原因是  　。 回流时,烧瓶内气雾上升高度不宜超过冷凝管高度的 。若气雾上升过高,可采取的措施是　　　　 　。 
(3)回流时间不宜过长,原因是 　 。 回流结束后,需进行的操作有①停止加热　②关闭冷凝水　③移去水浴,正确的顺序为　　　　(填字母)。 A.①②③B.③①②C.②①③D.①③②
(4)该实验热过滤操作时,用锥形瓶而不能用烧杯接收滤液,其原因是　　　　　　　　　　　　　。热过滤除去的杂质为　　　　　　　　。若滤纸上析出大量晶体,则可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)滤液冷却、结晶、过滤,晶体用少量　　　　洗涤,干燥,得到Na2S·xH2O。 
答案:(1)Na2SO4·10H2O+4C Na2S+4CO↑+10H2O(2)硫化钠粗品中常含有一定量的煤灰及重金属硫化物等杂质,这些杂质可以起到沸石的作用　关闭热源(或降低加热温度)(3)防止乙醇挥发量增加,使Na2S结晶析出,导致提取率降低　D(4)减少因乙醇易挥发而导致的损耗　重金属硫化物　温度降低导致Na2S的溶解度减小而析出(5)95%乙醇或95%常温下的乙醇
解题要领:本题考查氧化还原反应方程式的书写、实验基本操作技能等。(1)Na2SO4→Na2S反应中,硫元素的化合价由+6价变为-2价,化合价降低8价;C→CO反应中碳元素的化合价升高2价。根据氧化还原反应中元素化合价升降总数相等,结合原子守恒,该反应的化学方程式为Na2SO4·10H2O+4C Na2S+4CO↑+10H2O。(2)由题干信息可知,硫化钠粗品中常含有一定量的煤灰及重金属硫化物等杂质,这些杂质可以起到沸石的作用。若烧瓶内气雾上升过高,说明加热温度过高,可以关闭热源或降低加热温度。
(3)冷凝回流时间过长会导致乙醇挥发量增加,使溶解的Na2S结晶析出,降低提取率。回流结束后,应先停止加热,移去水浴,待冷凝管中不再有液体回流时,再停止通冷凝水,故正确顺序为①③②。(4)乙醇易挥发,趁热过滤过程中若使用烧杯接收滤液,会导致乙醇挥发到大气中,为减少乙醇的损耗,应使用锥形瓶接收滤液。根据信息“硫化钠易溶于热乙醇,重金属硫化物难溶于乙醇”,可知被除去的杂质是重金属硫化物。若滤纸上析出大量晶体,可能是过滤过程中,温度降低导致Na2S的溶解度减小而析出。(5)硫化钠不溶于冷的乙醇,故选用常温下95%的乙醇洗涤。
2.(2022全国乙)二草酸合铜(Ⅱ)酸钾(K2[Cu(C2O4)2])可用于无机合成、功能材料制备。实验室制备二草酸合铜(Ⅱ)酸钾可采用如下步骤:Ⅰ.取已知浓度的CuSO4溶液,搅拌下滴加足量NaOH溶液,产生浅蓝色沉淀。加热,沉淀转变成黑色,过滤。Ⅱ.向草酸(H2C2O4)溶液中加入适量K2CO3固体,制得KHC2O4和K2C2O4混合溶液。Ⅲ.将Ⅱ的混合溶液加热至80~85 ℃,加入Ⅰ中的黑色沉淀。全部溶解后,趁热过滤。Ⅳ.将Ⅲ的滤液用蒸汽浴加热浓缩,经一系列操作后,干燥,得到二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体,进行表征和分析。
回答下列问题:(1)由CuSO4·5H2O配制Ⅰ中的CuSO4溶液,下列仪器中不需要的是　　　　　(填仪器名称)。 
(2)长期存放的CuSO4·5H2O中,会出现少量白色固体,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)Ⅰ中的黑色沉淀是　　　(写化学式)。 (4)Ⅱ中原料配比为n(H2C2O4)∶n(K2CO3)=1.5∶1,写出反应的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)Ⅱ中,为防止反应过于剧烈而引起喷溅,加入K2CO3应采取　　　　　　　　的方法。 (6)Ⅲ中应采用　　　　进行加热。 (7)Ⅳ中“一系列操作”包括  　　。 
答案:(1)分液漏斗、冷凝管(或球形冷凝管)(2)风化(或硫酸铜晶体失去结晶水)(3)CuO(4)3H2C2O4+2K2CO3 ══ K2C2O4+2KHC2O4+2CO2↑+2H2O(5)分批加入并搅拌(6)水浴　(7)冷却结晶、过滤、洗涤
解题要领:本题考查溶液的配制、铜及其化合物的转化、草酸与碳酸钾的反应、实验的基本操作及其分析等。(1)由CuSO4·5H2O固体配制一定物质的量浓度的溶液,用到电子天平称量固体质量,在烧杯中加适量的水(量筒量取)溶解,转移到一定规格的容量瓶中,经洗涤、定容等操作完成溶液配制。该过程中不需要分液漏斗和冷凝管(或球形冷凝管)。(2)CuSO4·5H2O晶体在干燥的空气中容易失去结晶水,生成白色的CuSO4粉末,该过程为风化。(3)氢氧化铜受热分解生成黑色的CuO。
(4)实验Ⅱ是制取K2C2O4和KHC2O4的混合溶液,n(H2C2O4)∶n(K2CO3)=1.5∶1时,即二者按照3∶2 反应,草酸的酸性比碳酸强,结合原子守恒可配平反应的化学方程式:3H2C2O4+2K2CO3 ══ K2C2O4+2KHC2O4+2CO2↑+2H2O。(5)CO2气体产生过快、过多,会出现喷溅现象,为防止出现此类现象,可以将K2CO3分批加入,并不断搅拌。(6)实验Ⅲ控制温度在80~85 ℃,可以采取水浴加热,便于控制温度。(7)从热饱和溶液中得到晶体的方法是冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
3.(2021全国乙)氧化石墨烯具有稳定的网状结构,在能源、材料等领域有着重要的应用前景。通过氧化剥离石墨制备氧化石墨烯的一种方法如下(装置如图所示):
Ⅰ.将浓硫酸、NaNO3、石墨粉末在c中混合,置于冰水浴中。剧烈搅拌下,分批缓慢加入KMnO4粉末,塞好瓶口。Ⅱ.转至油浴中,35 ℃搅拌1小时。缓慢滴加一定量的蒸馏水。升温至98 ℃并保持1小时。Ⅲ.转移至大烧杯中,静置冷却至室温。加入大量蒸馏水,而后滴加H2O2至悬浊液由紫色变为土黄色。Ⅳ.离心分离,稀盐酸洗涤沉淀。Ⅴ.蒸馏水洗涤沉淀。Ⅵ.冷冻干燥,得到土黄色的氧化石墨烯。
回答下列问题:(1)装置图中,仪器a、c的名称分别是　　　　、　　　　,仪器b的进水口是　　(填字母)。 (2)步骤Ⅰ中,需分批缓慢加入KMnO4粉末并使用冰水浴,原因是 　　　　　　　　　。 (3)步骤Ⅱ中的加热方式采用油浴,不使用热水浴,原因是  　。 (4)步骤Ⅲ中,H2O2的作用是 　 (以离子方程式表示)。 (5)步骤Ⅳ中,洗涤是否完成,可通过检测洗出液中是否存在 来判断。检测的方法是  　。 (6)步骤Ⅴ可用pH试纸检测来判断Cl-是否洗净,其理由是  　。 
答案:(1)滴液漏斗　三颈烧瓶　d(2)防止反应过快和产生其他副反应(3)便于控制温度,因为98 ℃已接近水的沸点(5)取少量洗出液,滴加BaCl2溶液看是否有白色沉淀生成(6)步骤Ⅳ中用稀盐酸洗涤沉淀,稀盐酸中含有大量的H+和Cl-,故可用溶液的pH判断Cl-是否洗净
解题要领:(1)由图示可知,a的名称是滴液漏斗,c的名称是三颈烧瓶;根据冷凝管中冷却水低进高出的原则,仪器b的进水口是d。(2)KMnO4受热易分解,为防止KMnO4分解并使石墨粉末被氧化生成石墨烯,KMnO4应分批缓慢加入并使用冰水浴。使用冰水浴控制温度可以防止反应过快,还可以防止浓硫酸与硝酸钠作用生成的硝酸分解。(3)步骤Ⅱ中采用油浴,便于控制温度,因为98 ℃已接近水的沸点。(4)步骤Ⅲ中H2O2的作用是除去过量的KMnO4,反应的离子方程式为
(6)由于步骤Ⅳ中是用稀盐酸洗涤沉淀,稀盐酸中含有大量的H+和Cl-,所以可用pH试纸检测溶液的pH,通过H+的浓度判断Cl-是否洗净。
4.(2021全国甲)胆矾(CuSO4·5H2O)易溶于水,难溶于乙醇。某小组用工业废铜焙烧得到的CuO(杂质为氧化铁及泥沙)为原料与稀硫酸反应制备胆矾,并测定其结晶水的含量。回答下列问题:(1)制备胆矾时,用到的实验仪器除量筒、酒精灯、玻璃棒、漏斗外,还必须使用的仪器有　　　(填字母)。 A.烧杯B.容量瓶C.蒸发皿D.移液管(2)将CuO加入适量的稀硫酸中,加热,其主要反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　,与直接用废铜和浓硫酸反应相比,该方法的优点是 　 。 
(3)待CuO完全反应后停止加热,边搅拌边加入适量H2O2,冷却后用NH3·H2O调pH为3.5~4,再煮沸10 min,冷却后过滤。滤液经如下实验操作:加热蒸发、冷却结晶、　　　　、乙醇洗涤、　　　　,得到胆矾。其中,控制溶液pH为3.5~4的目的是　　　　　　,煮沸10 min的作用是　　　　　　。 (4)结晶水测定:称量干燥坩埚的质量为m1,加入胆矾后总质量为m2,将坩埚加热至胆矾全部变为白色,置于干燥器中冷至室温后称量,重复上述操作,最终总质量恒定为m3。根据实验数据,胆矾分子中结晶水的个数为　　　　　　(写表达式)。 (5)下列操作中,会导致结晶水数目测定值偏大的是　　　　(填标号)。 ①胆矾未充分干燥　②坩埚未置于干燥器中冷却　③加热时有少量胆矾迸溅出来
解题要领:(1)原料与稀硫酸反应在烧杯中进行,其中稀硫酸用量筒量取,充分反应后需过滤除去不溶性杂质,用到烧杯、漏斗、玻璃棒,胆矾从溶液中析出需要蒸发滤液,蒸发滤液需要用到蒸发皿、玻璃棒、酒精灯,故选AC。(2)CuO与稀硫酸在加热时反应的化学方程式为CuO+H2SO4 CuSO4+H2O;铜与浓硫酸在加热条件下反应的化学方程式为Cu+2H2SO4 CuSO4+SO2↑+2H2O,硫酸利用率低且产生的SO2会污染大气。将工业废铜焙烧得到CuO,再用稀硫酸溶解CuO,可以避免生成SO2,同时可提高硫酸利用率。
(3)从滤液中获得胆矾的实验操作包括:加热蒸发、冷却结晶、过滤、乙醇洗涤、干燥。由于焙烧废铜得到的CuO中含有氧化铁,用硫酸溶解时产生硫酸铁杂质,为从CuSO4溶液中除去Fe2(SO4)3,应控制溶液pH为3.5~4,使Fe3+转化为Fe(OH)3,同时还可抑制CuSO4水解,防止生成Cu(OH)2沉淀;煮沸10 min的作用是破坏Fe(OH)3胶体,促进Fe(OH)3沉淀的生成。
(4)设胆矾的化学式为CuSO4·xH2O则CuSO4·xH2O CuSO4+xH2O160+18x16018xm2-m1m3-m1m2-m3(5)胆矾不干燥会使m2偏大,则导致所求x偏大;坩埚未置于干燥器中冷却,CuSO4吸收空气中的水蒸气导致m3偏大,使所求x偏小;加热时有晶体迸溅出来,会使m3偏小,导致x偏大。故选①③。
5.(2020全国Ⅲ)氯可形成多种含氧酸盐,广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用下图装置(部分装置省略)制备KClO3和NaClO,探究其氧化还原性质。
回答下列问题:(1)盛放MnO2粉末的仪器名称是　　　　　　,a中的试剂为　　　　　　。 (2)b中采用的加热方式是　　　　　　。c中化学反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,采用冰水浴冷却的目的是　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)d的作用是　　　　　　　　,可选用试剂　　　　(填字母)。 A.Na2S(OH)2D.H2SO4
(4)反应结束后,取出b中试管,经冷却结晶,　　　　,　　　　　　　　　　,干燥,得到KClO3晶体。 (5)取少量KClO3和NaClO溶液分别置于1号和2号试管中,滴加中性KI溶液。1 号试管溶液颜色不变。2号试管溶液变为棕色,加入CCl4振荡,静置后CCl4层显　　　　色。可知该条件下KClO3的氧化能力　　　　(填“大于”或“小于”)NaClO。 
答案:(1)圆底烧瓶　饱和食盐水(2)水浴加热　Cl2+2OH- ══ Cl-+ClO-+H2O　避免生成NaClO3(3)吸收尾气(Cl2)　AC(4)过滤　少量(冷)水洗涤(5)紫　小于
解题要领:本题考查了氯气的制备、除杂、尾气吸收,用氯气在不同的温度条件下制备KClO3、NaClO,同时还考查了物质氧化性强弱的比较等。实验装置分析:整套装置的最左端为氯气的发生装置,利用二氧化锰固体和浓盐酸在加热条件下制取氯气,由于盐酸有挥发性,导致氯气中含有杂质HCl和水蒸气。其中,氯气中的杂质HCl气体会影响后面KClO3和NaClO的制备,故需要用饱和食盐水(a中盛放试剂)除去氯气中的HCl杂质。b为氯气与KOH溶液在加热条件下制取KClO3的装置,发生的反应为3Cl2+6KOH KClO3+5KCl+3H2O。c为氯气与NaOH溶液在较低温度下制取NaClO的装置,发生的反应为Cl2+2NaOH ══ NaCl+NaClO+H2O。d为尾气的吸收装置,可防止污染环境,吸收氯气可用还原性物质或碱性溶液。
(2)b中采用的是水浴加热方法。c装置中反应的离子方程式为Cl2+2OH- ══ Cl-+ClO-+H2O,c中采用冰水浴的目的是防止温度较高氯气和NaOH溶液生成NaClO3。(3)d装置中应盛放还原性物质或碱性物质,故符合条件的试剂为A、C。(4)从溶液中获得晶体可采用的方法步骤为:冷却结晶→过滤→洗涤(少量冷水)→干燥。(5)1号试管中的KClO3溶液不能将I-氧化为单质I2,而2号试管中的NaClO溶液可将I-氧化为I2,故在此条件下氧化性:KClO3小于NaClO。四氯化碳萃取出碘水中的I2后,静置一段时间可观察到液体分为两层,由于四氯化碳的密度大于水的密度,则碘的四氯化碳溶液在下层,呈紫色。
【有关气体制备与性质验证实验的思维路径】
【问题探究】1.常见气体的发生装置有哪些?
2.常见气体的收集一般采用哪些方法?(1)CO、NO一般用排水法收集。(2)NO2、HCl一般用向上排空气法收集。(3)NH3一般用向下排空气法收集。(4)Cl2、SO2、CO2除可用向上排空气法外,还可分别用排饱和食盐水、饱和NaHSO3溶液、饱和NaHCO3溶液法收集。(5)H2、O2、N2既可用排空气法,也可用排水法收集。3.常见气体的尾气一般采用哪些方法处理?(1)H2、CO、CH4常用点燃方法。(2)常见的酸性气体如NO2、SO2、Cl2等常用碱性溶液吸收,NH3常用酸性溶液吸收。(3)任何气体都可用未充气的气球收集。
例1焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化剂之一。某研究小组进行如下实验:实验:焦亚硫酸钠的制取采用下图装置(实验前已除尽装置内的空气)制取Na2S2O5。装置Ⅱ中有Na2S2O5晶体析出,发生的反应为:Na2SO3+SO2 ══ Na2S2O5。
(1)装置Ⅰ中产生气体的化学方程式为　　　　 　　　　　　　。 (2)要从装置Ⅱ中获得已析出的晶体,可采取的分离方法是　　　　　　。 (3)装置Ⅲ用于处理尾气,可选用的最合理装置(夹持仪器已略去)为　　(填字母)。 
分析推理:(1)实验室制取SO2常用的原理是什么?利用H2SO3的弱酸性,用亚硫酸盐与强酸反应制取SO2,如Na2SO3与盐酸、硫酸反应,注意最好使用硫酸,因为盐酸易挥发,并且不能使用硝酸;还可以利用浓硫酸的强氧化性,如铜与浓硫酸加热生成SO2。(2)选择尾气处理装置应注意哪些事项?①要符合物理原理,如本题(3)中a选项,不能保持内外压平衡,气体无法通入a中。②要注意倒吸及对防倒吸原理的理解,(3)中c、d选项均可防止倒吸,b选项不能防止倒吸。③要注意吸收液是否合理,b、c选项中的NaCl、浓硫酸均不与SO2反应。
答案:(1)Na2SO3+H2SO4 ══ Na2SO4+SO2↑+H2O(或Na2SO3+2H2SO4 ══ 2NaHSO4+SO2↑+H2O)(2)过滤(3)d
题后反思涉及气体制备实验的“4环节”
对点训练1(2022辽宁辽南高三二模)水合联氨(N2H4·H2O)是具有腐蚀性和强还原性的碱性液体,它是一种重要的化工试剂,其制备的反应原理为NaClO+2NH3 ══ N2H4·H2O+NaCl,下列装置和操作能达到实验目的的是(　　)。
解析:NH4Cl不稳定,受热分解产生NH3、HCl,两种气体在试管口遇冷重新反应产生NH4Cl,因此不能使用该方法制取NH3,A项不符合题意;NH3的密度比空气的小,作为反应过程的安全瓶,导气管的连接方式是短管进,长管出,B项不符合题意;NH3的密度比空气的小,且NH3极易溶于水,为了使NH3充分溶解,同时要注意防止倒吸,故制备水合联氨时从a口通入NH3,C项符合题意;NH3极易溶于水,将导气管通入水中,会由于NH3的溶解使导气管中的气体压强减小,试管中的水进入导气管,引起倒吸,D项不符合题意。
【有关物质制备实验方案设计的思维路径】
【问题探究】1.物质制备实验的操作顺序是怎样的?装置选择与连接→气密性检查→加固体药品→加液体药品→开始实验(按程序) →拆卸仪器→其他处理等2.物质制备实验中有哪些注意事项?(1)要注意加热操作先后顺序的选择。若气体性质实验需加热,应先加热气体发生装置,通入气体排出装置中的空气后,再给实验中需要加热的物质加热。目的是①防止爆炸(如氢气还原氧化铜);②保证产品纯度,防止反应物或生成物与空气中的物质反应。熄灭酒精灯的顺序则相反。
(2)要注意防止实验中试剂或产物变质或损失。实验中反应物或产物若易吸水、潮解、水解等,要采取措施防止吸水;易挥发的液体产物要及时冷却;易挥发的液体反应物,需在反应装置中加装冷凝回流装置(如长导管、竖直的冷凝管等);注意防止倒吸。(3)要注意仪器的选择及其连接顺序。
例2间溴苯甲醛常用作医药中间体,实验室以苯甲醛为原料,在无水AlCl3催化下加热制备间溴苯甲醛。(1)催化剂的制备:如图1是实验室制取少量无水AlCl3的相关实验装置。已知无水氯化铝易升华,极易潮解。
①写出装置A中KMnO4和浓盐酸反应制取Cl2的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②装置C中的试剂为　　　　(填名称)。 ③碱石灰的作用为  　。 (2)间溴苯甲醛的制备实验所用装置如图2(夹持及加热装置已省略):
已知相关物质的沸点如表所示:
实验步骤如下:步骤1:将一定配比的无水AlCl3、1,2-二氯乙烷和苯甲醛在三颈烧瓶中充分混合后,升温至60 ℃,缓慢滴加经浓硫酸干燥过的液溴,维持温度不变,反应一段时间后,冷却。步骤2:将反应混合物缓慢加入一定量的稀盐酸中,搅拌、静置、分液。有机相用10% NaHCO3溶液洗涤。步骤3:往洗涤后的有机相中加入适量无水MgSO4固体,放置一段时间后,进行下一操作。步骤4:减压蒸馏有机相,收集相应馏分。
①仪器a的名称为　　　　　　　,本实验需要控制反应温度为60 ℃,为了更好地控制反应温度,宜采用的加热方式是　　　　; ②步骤2分液时有机相处于　　　　(填“上层”或“下层”),NaHCO3可以除去有机相中的Br2,反应中1 ml Br2参与反应,转移1 ml 电子且产生无色气体,反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　; ③步骤3中将加入无水MgSO4固体的有机相放置一段时间后,进行的下一操作是　　　　。 
分析推理:装置A制备氯气,装置B除去氯气中的氯化氢,装置C干燥氯气,装置D制备无水氯化铝,装置E收集无水氯化铝,图2中装置A是发生装置,反应物易挥发,需要冷凝装置。(1)①装置A中KMnO4和浓盐酸反应制取Cl2的离子方程式为2 +10Cl-+16H+ ══ 2Mn2++5Cl2↑+8H2O。②无水氯化铝极易潮解,参加反应的氯气需要干燥,则装置C中的试剂为浓硫酸。③氯气有毒,且无水氯化铝极易潮解,因此碱石灰的作用为吸收多余的Cl2并防止空气中水蒸气进入装置E中。
(2)①根据仪器构造可知仪器a的名称为直形冷凝管,本实验需要控制反应温度为60 ℃,为了更好地控制反应温度,宜采用的加热方式是水浴加热。②间溴苯甲醛的密度大于水,则步骤2分液时有机相处于下层,NaHCO3可以除去有机相中的Br2,反应中1 ml Br2参与反应,转移1 ml电子且产生无色气体,这说明单质溴既是氧化剂也是还原剂,生成物是次溴酸钠、溴化钠、二氧化碳和水,反应的离子方程式为2 +Br2 ══ BrO-+Br-+2CO2↑+H2O。③无水MgSO4固体吸水,又因为步骤4是减压蒸馏有机相,收集相应馏分,则步骤3中将加入无水MgSO4 固体的有机相放置一段时间后,进行的下一操作是过滤。
答案:(1)①2 +10Cl-+16H+ ══ 2Mn2++5Cl2↑+8H2O　②浓硫酸　③吸收多余的Cl2并防止空气中水蒸气进入装置E中(2)①直形冷凝管　水浴加热　②下层　2 +Br2 ══ BrO-+Br-+2CO2↑+H2O　③过滤
题后反思有机物制备实验题的解题模板
对点训练2醋酸亚铬[(CH3COO)2Cr·2H2O]为砖红色晶体,难溶于冷水,易溶于酸,在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂,将三价铬还原为二价铬;二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示,回答下列问题:
(1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却,目的是　　　　　　　　　　。仪器a的名称是　　　　　。 (2)将过量锌粒和氯化铬固体置于c中,加入少量蒸馏水,按图连接好装置。打开K1、K2,关闭K3。①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色,该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②同时c中有气体产生,该气体的作用是　　 　　。 (3)打开K3,关闭K1和K2。c中亮蓝色溶液流入d,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　;d中析出砖红色沉淀。为使沉淀充分析出并分离,需采用的操作是　　　　、　　　　、洗涤、干燥。 (4)指出装置d可能存在的缺点　　　　　　 　　　　　。 
答案:(1)去除水中溶解的氧　分液漏斗(2)①Zn+2Cr3+ ══ Zn2++2Cr2+②排出c中空气(3)c中产生氢气使压强大于大气压　(冰水浴)冷却过滤(4)敞开体系,使醋酸亚铬与空气接触而被氧化
解析:(1)由题给信息“醋酸亚铬……在气体分析中用作氧气吸收剂”可知,为避免溶解在水中的氧气影响实验,故所用蒸馏水应先煮沸除氧并迅速冷却,以减少氧气的再溶解。仪器a为分液漏斗。(2)将盐酸滴入c中时,CrCl3溶解,同时锌粒与盐酸反应放出的氢气可将c中的空气排出,形成了隔绝空气的体系,进而发生反应:Zn+2Cr3+ ══ Zn2++2Cr2+,溶液颜色由绿色逐渐变为亮蓝色。
(3)当打开K3,关闭K1和K2时,c中Zn与盐酸反应产生的氢气排不出去,产生较大的压强,可将c中生成的亮蓝色溶液压入d中。进入d中的Cr2+可与CH3COO-反应生成(CH3COO)2Cr·2H2O沉淀。根据题意“醋酸亚铬难溶于冷水”,要使沉淀充分析出并分离,可采用(冰水浴)冷却、过滤、洗涤、干燥的方法处理。(4)由于(CH3COO)2Cr·2H2O沉淀易被氧气氧化,所以装置d的缺点是:装置d为敞开体系,会使醋酸亚铬与空气接触而被氧化。
【有关化学实验方案的设计与评价的思维路径】
【问题探究】如何评价化学实验方案的优劣?评价实验方案的优劣主要从以下几方面入手:(1)实验原理是否正确、可行;(2)是否安全,如是否有防倒吸、防爆炸装置或措施等;(3)是否环保,如是否有尾气处理装置;(4)是否排除了干扰因素,如氢气还原氧化铜是否排尽了系统中的氧气等。
例3碳酸钙、盐酸是中学化学实验中的常用试剂。(1)甲同学拟测定CaCO3固体与过量0.1 ml·L-1 HCl溶液的反应速率。①该反应的化学方程式为　　　 　　　　　　　。 ②设计两种实验方案:方案一:通过测量　 　　　　　和　　　　　　计算反应速率。 方案二:通过测量　　　　　　　　　　　　　　和　　　　　　计算反应速率。 ③配制250 mL 0.1 ml·L-1 HCl溶液:量取　　　 mL 10 ml·L-1 HCl溶液加入烧杯中,加适量蒸馏水,搅拌,将溶液转入　　　　　中,洗涤,定容,摇匀。
(2)乙同学拟用如图装置探究固体表面积和反应物浓度对化学反应速率的影响。
限选试剂与用品:0.1 ml·L-1 HCl溶液、颗粒状CaCO3、粉末状CaCO3、蒸馏水、量筒、秒表①设计实验方案:在固体表面积或反应物浓度不同的条件下,测定　　　　　　　　　　　　　　　(要求所测得的数据能直接体现反应速率大小)。 
②拟定实验表格,完整体现实验方案。(表格列数自定;列出所用试剂的用量、待测物理量和拟定的数据;数据可用字母a、b、c等表示)
分析推理:(1)实验方案设计有哪些基本要求?
如本题中的(1)小题中的方案设计,测生成的CO2的质量或体积可行,测消耗的CaCO3的质量也可行,只要条件允许,效果明显,操作方便,均可行。
(2)实验方案设计的基本思路是怎样的?根据实验目的和原理及所选用的药品和仪器,设计合理的实验方案,并且从几种方案中分析选择出最佳方案。
如本题中的(2)小题,实验目的是探究固体表面积和反应物浓度对化学反应速率的影响。因此应从分别改变固体表面积和反应物浓度两个角度来设计实验。(3)控制变量的实验设计应注意哪些事项?设计时,只能改变一个变量。实验设计应从改变的变量分析,如本题(2)中表格的填写,实验1和2应改变固体的表面积,实验1和3应改变反应物的浓度,可以通过加水来改变。
答案:(1)①CaCO3+2HCl ══ CaCl2+CO2↑+H2O②生成CO2的体积(或质量)　反应时间消耗CaCO3固体的质量　反应时间(答案合理即可)③2.5　250 mL容量瓶
(2)①生成等质量CO2所需的时间(或相同时间内生成的CO2的质量)②
对点训练3NH3是一种重要的化工原料,可用于制氮肥、HNO3、铵盐、纯碱,还可用于制合成纤维、塑料、染料等。某实验小组在实验室中对NH3的性质进行了探究,设计了如下实验装置。回答下列问题:(1)氨气的制备
①氨气的发生装置可以选择上图中的　　　　,反应的化学方程式为　 　 ; ②欲收集一瓶干燥的氨气,选择上图中的装置,其连接顺序为:发生装置→　　　　　(按气流方向,用小写字母表示)。 
(2)NH3性质探究利用制取的干燥NH3,小组开始实验,其中A为NH3的制取装置,并发现了如下实验现象,同时小组对现象进行了讨论并得出了相应的结论。
①完成实验结论;②实验仪器D的名称为　　　　,所装药品无水CaCl2的作用为　  　; ③如果装置B中所得红色固体为Cu2O,则反应的化学方程式为  　　　　　,体现了NH3的　　　　(填“氧化”或“还原”)性。 
解析:(1)①A为固+固加热制取气体的装置,可以选用氯化铵与碱石灰加热制取氨气;B加热浓氨水可以制取氨气,故选A或B;反应的化学方程式为Ca(OH)2+2NH4Cl CaCl2+2NH3↑+2H2O(或NH3·H2O NH3↑+H2O);②氨气是碱性气体,可用碱石灰干燥,密度小于空气,应采用向下排空气法收集,氨气极易溶于水,尾气处理时应防止倒吸,则要收集一瓶干燥的氨气,仪器的连接顺序:发生装置→d→c→f→e→i;(2)①B装置中黑色氧化铜变为红色,说明生成了Cu2O或Cu;C装置中无水CuSO4变蓝,说明反应生成了H2O;②实验仪器D的名称为(球形)干燥管,所装药品无水CaCl2的作用为吸收没有充分反应的NH3,同时防止装置E中的水蒸气进入装置C中;③如果装置B中所得红色固体为Cu2O,则反应的化学方程式为2NH3+6CuO N2+3Cu2O+3H2O,该反应中N元素化合价升高,体现了NH3的还原性。
【素养必备】1.探究性实验方案的设计。明确探究问题→作出合理假设→设计实验步骤→预测实验结果→得出实验结论
2.定量实验常用方法——碘量法。化学实验中的计算常与滴定实验相结合进行考查。碘量法是氧化还原滴定中应用较为广泛的一种方法,在近几年的高考试题中多次出现。I2可作氧化剂,能被Sn2+、H2S等还原剂还原,I-可作还原剂,能被 、 、 等氧化剂氧化,故碘量法分为直接碘量法和间接碘量法。直接碘量法是用碘滴定液直接滴定还原性物质的方法,在滴定过程中,I2被还原为I-;
高考试题中经常涉及的是间接碘量法(又称滴定碘法),它是利用I-的还原性与氧化性物质反应产生I2,淀粉溶液遇I2显蓝色,再加入Na2S2O3标准溶液与I2反应,滴定终点的现象为蓝色消失且半分钟内不变色,从而测出氧化性物质的含量。例如:用间接碘量法测定混合气体中ClO2的含量,有关的离子方程式为
【学科素养强化训练】1.亚硝酸钠是一种食品添加剂,具有防腐和抗氧化作用。某同学对亚硝酸钠进行了相关探究。(一)查阅资料①亚硝酸钠(NaNO2)为无色、无味的晶体。②HNO2是一种弱酸,酸性比CH3COOH略强,性质不稳定,易分解生成NO和NO2;能被常见强氧化剂氧化;但在酸性溶液中它也是一种氧化剂,如能把I-氧化成I2。③AgNO2是一种微溶于水、易溶于酸的浅黄色固体。
(二)问题讨论(1)人体正常的血红蛋白中应含Fe2+,误食亚硝酸盐(如NaNO2)会致使机体组织缺氧,出现青紫而中毒,原因是 　 。 若发生中毒时,你认为下列物质有助于解毒的是　　　(填字母)。 A.鸡蛋清B.胃舒平[主要成分是Al(OH)3]C.小苏打D.维生素C(2)要区别NaNO2和NaCl两种固体,你需用的试剂是　 。 
(三)实验测定为了测定某样品中NaNO2的含量,某同学进行如下实验:①称取样品a g,加水溶解,配制成100 mL溶液。②取25.00 mL溶液放入锥形瓶中,用0.020 0 ml·L-1 KMnO4标准溶液(酸性)进行滴定,滴定结束后消耗KMnO4溶液V mL。(3)上述实验①所需玻璃仪器除玻璃棒、胶头滴管之外,还有　　　　　　　　　　　　。 (4)在进行滴定操作时,KMnO4溶液盛装在　　　　(填“酸式”或“碱式”)滴定管中。当滴入最后一滴溶液,　　　　　　　　　时达到滴定终点。 (5)滴定过程中发生反应的离子方程式是　　　　　　　　;测得该样品中NaNO2的质量分数为　　　　。 (6)若滴定过程中刚出现颜色变化就停止滴定,则测定结果　　　　(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 
答案:(1)血红蛋白中Fe2+被 氧化为Fe3+,导致血红蛋白失去运载氧气的功能　D(2)硝酸酸化的AgNO3溶液(或酚酞溶液或碘化钾淀粉溶液和稀硫酸,其他合理试剂均可)(3)烧杯、100 mL容量瓶(4)酸式　锥形瓶中无色溶液变成浅紫色,且30 s内不褪色(6)偏小
解析:(1)血红蛋白中Fe2+起运载氧气的作用,一旦被氧化为Fe3+,将失去运载氧气的能力,使人体表现出缺氧症状。(2)寻找区分NaNO2和NaCl两种固体试剂时,若着眼点放在NaCl上,可使用硝酸酸化的硝酸银溶液;若着眼点放在NaNO2上,可采用检验NaNO2水溶液的酸碱性或酸性条件下NaNO2的氧化性的方法。(3)实验①是配制一定物质的量浓度的溶液,所需玻璃仪器除玻璃棒、胶头滴管之外,还有烧杯、100 mL容量瓶。(4)在进行滴定操作时,因KMnO4溶液具有强氧化性,会腐蚀橡胶管,所以应盛装在酸式滴定管内;当滴入最后一滴溶液,锥形瓶中无色溶液变成浅紫色,且30 s内不褪色,说明达到滴定终点。
(5)滴定过程中发生反应的离子方程式是NaNO2与KMnO4发生反应的关系式为5NaNO2~2KMnO45 ml 2 ml 0.020 0×10-3V ml
2.(2022广东韶关高三二模)KMnO4是一种常用的氧化剂。某实验小组利用氯气氧化K2MnO4制备KMnO4并对其性质进行探究。资料:①锰酸钾(K2MnO4)在浓强碱溶液中可稳定存在,碱性减弱时易发生反应:
②酸性条件下的氧化性:KMnO4>KIO3>I2
Ⅰ.KMnO4的制备(1)从A~D中选择合适的装置制备KMnO4,正确的连接顺序是a→　　　　　　　　　　(按气流方向,用小写字母表示);装置A中m的作用是　  　。
(2)若没有使用装置C,造成的影响是  　。
Ⅱ.KMnO4性质探究取适量制取的KMnO4溶液稀释至约0.01 ml·L-1(用硫酸酸化至pH=1),取配制好的KMnO4溶液2 mL放入试管中,逐滴滴加0.1 ml·L-1 KI溶液,KMnO4紫色溶液迅速变为棕褐色悬浊液,然后沉淀逐渐消失,最终溶液变为棕黄色。(3)最终溶液呈现棕黄色推测生成了　　　　　　　(写化学式)。 
(4)实验小组对初始阶段的产物成分进行探究:
①黑色固体是MnO2,试剂X是　　　　　　　(写化学式)。 ②在“紫色清液”中存在 ,写出生成 的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。 
③下列实验方案中,可用于检验“紫色清液”中是否存在 的是　　　　　　(填字母)。 A.用洁净的玻璃棒蘸取紫色清液滴在碘化钾淀粉试纸上,观察试纸是否变蓝色B.取少量紫色清液放入试管中,向其中加入几滴淀粉溶液,溶液不变蓝,再加入过量NaHSO3溶液,观察溶液是否变色C.取少量紫色清液放入试管中,向其中加入稀硝酸酸化,再加入几滴硝酸银溶液,观察是否生成黄色沉淀
(5)探究实验Ⅱ中棕褐色沉淀消失的原因:
用离子方程式解释步骤③中固体消失的原因:  　。 (6)由上述实验可知,KMnO4的还原产物与　　　　　　　　　有关。 
答案:(1)d→e→c→b→f　平衡气压,使液体能顺利流下(2)HCl进入装置B使溶液碱性减弱生成MnO2,导致KMnO4的产率降低(3)I2(4)①H2O2　②2 +I-+2H+ ══ 2MnO2↓+ +H2O　③B(5)MnO2+2I-+4H+ ══ Mn2++I2+2H2O(6)还原剂的用量、溶液的酸碱性、氧化剂的浓度解析:(1)装置A制备氯气,经装置C除去HCl,进入装置B中发生Cl2+2K2MnO4 ══ 2KMnO4+2KCl,最后用装置D吸收尾气。从装置A~D中选择合适的装置制备KMnO4,正确的连接顺序是a→d→e→c→b→f;装置A中m的作用是平衡气压,使液体能顺利流下。
(2)若没有使用装置C,造成的影响是HCl进入装置B使溶液碱性减弱生成MnO2,导致KMnO4的产率降低。(3)酸性条件下的氧化性:KMnO4>KIO3>I2,低浓度碘水的颜色为黄色,则在酸性条件下,KMnO4将碘离子氧化生成碘单质,使最终溶液呈现棕黄色。(4)实验Ⅱ初始阶段I-的氧化产物不是I2,则有机溶剂四氯化碳中未溶解I2而呈无色,但四氯化碳不溶于水,且密度比水的大,导致液体分层。①黑色固体是MnO2,二氧化锰与试剂X作用立即产生大量气泡,结合中学阶段所学知识,可知试剂X是H2O2。
③酸性条件下氧化性:KIO3>I2,可加入不含碘元素的还原剂将 还原为I2,利用淀粉遇碘单质变蓝色检验I2的存在,间接证明 的存在。A项,用洁净的玻璃棒蘸取紫色清液滴在碘化钾淀粉试纸上,引入了碘元素,故错误;B项,取少量紫色清液放入试管中,向其中加入几滴淀粉溶液,溶液不变蓝,再加入过量NaHSO3溶液,亚硫酸氢根离子与碘酸根离子反应生成碘单质,滴加淀粉溶液,溶液变蓝说明存在 ,故正确;C项,取少量紫色清液放入试管中,向其中加入稀硝酸酸化,再加入几滴硝酸银溶液,不产生黄色沉淀,故错误。
(5)MnO2、KI与H2SO4反应生成的棕黄色溶液中含有I2,根据化合价升降规律可知还生成了MnSO4,用离子方程式解释步骤③中固体消失的原因: MnO2+2I-+4H+ ══ Mn2++I2+2H2O。(6)由上述实验可知,所得产物成分与试剂的相对用量有关,由探究实验Ⅱ中棕褐色沉淀消失原因的实验可知,所得产物成分与溶液的酸碱性有关,实际上,物质的变化主要与其自身的性质有关,还与外界条件,如浓度大小、用量多少、溶液的酸碱性等因素有关。
3.为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,某学习小组用碳素钢(即铁和碳的合金)进行了以下探究活动:[探究一](1)常温下,可以用铁质容器盛放冷的浓硫酸,其原因是　 。 (2)称取碳素钢6 g放入15 mL浓硫酸中,加热,充分反应后得到溶液X并收集到混合气体Y。①甲同学认为X中除Fe3+之外还可能含有Fe2+。若要确认其中的Fe2+,应选用　　　　(填字母)。 A.KSCN溶液和氯水B.铁粉和KSCN溶液C.浓氨水D.酸性KMnO4溶液②乙同学取560 mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中,发生反应SO2+Br2+2H2O ══ 2HBr+H2SO4,然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体4.66 g,由此推知气体Y中SO2的体积分数为　　　。 
[探究二]根据上述实验中SO2体积分数的分析,丙同学认为气体Y中除SO2外还可能含有Z和W两种气体,其中Z气体在标准状况下密度为0.089 3 g·L-1。为此设计了下列探究实验装置(假设有关气体完全反应)。
(3)装置B中试剂的作用是　　　　　　　　　。 (4)分析Y气体中的W气体是如何生成的: 　(用化学方程式表示)。 (5)已知洗气瓶M中盛装澄清石灰水,为确认W的存在,需在装置中添加M于　　　　(填字母)。 A.A之前B.A~B间C.B~C间D.C~D间(6)确认Z气体存在的实验现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
[探究三]如图是实验室进行二氧化硫制备与性质实验的组合装置,部分固定装置未画出。
(7)下列有关说法不正确的是　　　　。 A.关闭K2,打开K1,滴加硫酸,则装置B中每消耗1 ml Na2O2,转移电子数为2NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)B.关闭K1,打开K2,试剂R是酸性KMnO4溶液或FeCl3溶液,均可证明SO2有还原性C.为防止环境污染,装置C和E中的试剂均可采用NaOH溶液D.实验过程中体现了硫酸的酸性、吸水性、难挥发性、强氧化性
答案:(1)常温下,铁在浓硫酸中表面被钝化(2)①D　②80%(3)检验SO2是否除尽(4)C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O(5)C(6)D中固体由黑变红,E中固体由白变蓝(7)D
解析:(1)常温下,铁遇冷的浓硫酸发生氧化还原反应,在铁表面生成一层致密的氧化物薄膜而阻止了进一步的反应,即发生钝化现象。(2)①亚铁离子具有还原性,而酸性高锰酸钾溶液有氧化性,发生氧化还原反应使高锰酸钾溶液的紫红色褪去,铁离子和亚铁离子同时存在时,应该用酸性高锰酸钾溶液检验亚铁离子,故D正确。②SO2+Br2+2H2O ══ 2HBr+H2SO4,H2SO4+BaCl2 ══ BaSO4↓+2HCl,所以硫酸钡和二氧化硫之间的关系式为SO2~BaSO4,设二氧化硫的体积为V,SO2 ~　BaSO422.4 L233 gV4.66 g
(3)二氧化硫能使品红溶液褪色,所以用品红溶液检验二氧化硫是否除尽。(4)碳素钢中含有碳,加热条件下,碳能与浓硫酸反应生成二氧化硫、二氧化碳和水,反应的化学方程式为C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O。(5)二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水变浑浊,但二氧化硫还能使品红溶液褪色,所以要检验二氧化碳必须排除二氧化硫的干扰,装置B是检验二氧化硫是否除尽,所以澄清石灰水应放置在B和C之间,即在通入碱石灰之前检验。
(6)根据Z的密度可求出其摩尔质量约为2 g·ml-1,所以Z是氢气,氢气具有还原性,能将黑色的氧化铜还原成红色的铜单质,同时生成水,水能使无水硫酸铜变蓝色,这是检验水的特征反应,所以如果D中氧化铜变红,E中无水硫酸铜变蓝,则证明含有氢气。(7)关闭K2,打开K1,滴加硫酸,则装置B中发生SO2+Na2O2 ══ Na2SO4,每消耗1 ml Na2O2,转移电子数为2NA,A项正确;关闭K1,打开K2,酸性KMnO4溶液或FeCl3溶液具有强氧化性,可与二氧化硫发生氧化还原反应,均可证明SO2有还原性,B项正确;NaOH能与SO2反应,能用于尾气吸收,装置C和E中的试剂均可采用NaOH溶液,C项正确;实验过程中体现了硫酸的酸性、难挥发性,不能体现强氧化性以及吸水性,D项错误。
1.(2022湖南卷,改编)某实验小组以BaS溶液为原料制备BaCl2·2H2O,并用重量法测定产品中BaCl2·2H2O的含量。设计了如下实验方案:可选用试剂:NaCl晶体、BaS溶液、浓硫酸、稀硫酸、CuSO4溶液、蒸馏水步骤1.BaCl2·2H2O的制备按如图所示装置进行实验,得到BaCl2溶液,经一系列步骤获得BaCl2·2H2O 产品。
步骤2.产品中BaCl2·2H2O的含量测定①称取产品0.500 0 g,用100 mL水溶解,酸化,加热至近沸;②在不断搅拌下,向①所得溶液逐滴加入热的 0.100 ml·L-1 H2SO4溶液;③沉淀完全后,60 ℃水浴40分钟,经过滤、洗涤、烘干等步骤,称量白色固体,质量为0.466 0 g。回答下列问题:(1)Ⅰ是制取　　　　气体的装置,在试剂a过量并微热时,发生主要反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　; (2)Ⅱ中b仪器的作用是　　　 　　　;Ⅲ中的试剂应选用　　　　　　 　　　; (3)在沉淀过程中,某同学在加入一定量热的H2SO4溶液后,认为沉淀已经完全,判断沉淀已完全的方法是  　; 
(3)在沉淀过程中,某同学在加入一定量热的H2SO4溶液后,认为沉淀已经完全,判断沉淀已完全的方法是 　 ; (4)沉淀过程中需加入过量的H2SO4溶液,原因是　 ; (5)在过滤操作中,下列仪器不需要用到的是　　　　(填名称); 
(6)产品中BaCl2·2H2O的质量分数为　　　　　　(保留一位小数)。 
答案:(1)氯化氢　2NaCl+H2SO4(浓) Na2SO4+2HCl↑(2)防倒吸　CuSO4溶液(3)在上层清液中滴加热的H2SO4溶液后,无明显现象(4)保证Ba2+沉淀完全(5)锥形瓶(6)97.6%
解析:本题考查BaCl2·2H2O的制备和纯度测定。(1)根据所给试剂和实验目的是由BaS制取BaCl2·2H2O,首先需要用NaCl晶体与浓硫酸在微热条件下反应制取HCl,然后将HCl气体通入Ⅱ装置与BaS反应生成BaCl2。(2)HCl极易溶于水,b可以起到防止倒吸的作用。装置Ⅲ的作用是吸收H2S,防止尾气污染空气,吸收H2S应选用CuSO4溶液,反应的化学方程式为CuSO4+H2S ══ CuS↓+H2SO4。(3)向溶液中逐滴加入热的H2SO4溶液,静置后向上层清液中继续滴加热的H2SO4溶液,若不出现沉淀(无明显现象)则证明硫酸已过量,Ba2+已经沉淀完全。
(4)该实验通过BaSO4的沉淀量测定BaCl2·2H2O的纯度,应使溶液中Ba2+沉淀完全,加入过量H2SO4溶液的目的是使Ba2+沉淀完全。(5)过滤中用的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒和烧杯,不需要锥形瓶。(6)根据Ba元素质量守恒可得关系式:BaCl2·2H2O　~　BaSO4244233m0.466 0 g解得:m=0.488 0 g
2.(2021广东卷)含氯物质在生产生活中有重要作用。1774年,舍勒在研究软锰矿(主要成分是MnO2)的过程中,将它与浓盐酸混合加热,产生了一种黄绿色气体。1810年,戴维确认这是一种新元素组成的单质,并命名为chlrine(中文命名“氯气”)。(1)实验室沿用舍勒的方法制取Cl2的化学方程式为  　。 (2)实验室制取干燥Cl2时,净化与收集Cl2所需装置的接口连接顺序为  　　　　　　　　。 
(3)某氯水久置后不能使品红溶液褪色,可推测氯水中　　　　　已分解。检验此久置氯水中Cl-存在的操作及现象是 　 。 (4)某合作学习小组进行以下实验探究。①实验任务　通过测定溶液电导率,探究温度对AgCl溶解度的影响。②查阅资料　电导率是表征电解质溶液导电能力的物理量。温度一定时,强电解质稀溶液的电导率随溶液中离子浓度的增大而增大;离子浓度一定时,稀溶液电导率随温度的升高而增大。25 ℃时,Ksp(AgCl)=1.8×10-10。③提出猜想　猜想a:较高温度的AgCl饱和溶液的电导率较大。猜想b:AgCl在水中的溶解度S(45 ℃)>S(35 ℃)>S(25 ℃)。
④设计实验、验证猜想　取试样Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(不同温度下配制的AgCl饱和溶液),在设定的测试温度下,进行表1中实验1~3,记录数据。表1
⑤数据分析、交流讨论　25 ℃的AgCl饱和溶液中,c(Cl-)=　　 ml·L-1。 实验结果为A3>A2>A1。小组同学认为,此结果可以证明③中的猜想a成立,但不足以证明猜想b成立。结合②中信息,猜想b不足以成立的理由有 　 。 
⑥优化实验　小组同学为进一步验证猜想b,在实验1~3的基础上完善方案,进行实验4和5。请完成表2中内容。表2⑦实验总结　根据实验1~5的结果,并结合②中信息,小组同学认为猜想b也成立。猜想b成立的判断依据是 　 。 
答案:(1)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O(2)c→d→b→a→e(3)HClO　取久置氯水少量放入小试管中,加入HNO3酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀(4)⑤ 　测试温度不同,温度也影响电导率　⑥45　Ⅱ　45　⑦A3>B2>B1,在相同温度下测定时,不同试样导电能力有差异
解析:本题考查化学实验分析与评价。(1)MnO2与浓盐酸在加热条件下反应生成氯气:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。(2)产生的Cl2中含有HCl和水蒸气,应依次通过饱和食盐水和浓硫酸,然后收集Cl2,则气体流向为c→d→b→a→e。(3)氯水中有漂白作用的是HClO。检验Cl-时利用AgCl不溶于水和HNO3的性质。
(4)根据Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)=c2(Cl-),则 由于实验1、2、3中在温度变化的同时,AgCl的溶解度也会发生变化,因此实验结果不足以证明猜想b成立。⑥如果要判断AgCl在水中的溶解度随温度的变化情况,可以测定不同温度下配制的饱和溶液在相同温度下的电导率,如果温度较高下的饱和溶液电导率比温度较低的饱和溶液电导率高,则可以得出温度升高饱和溶液中离子浓度高。所以可以设计试样Ⅰ在45 ℃下测试与实验3比较,设计试样Ⅱ在45 ℃下测试与实验3比较。⑦猜想b成立的判断依据是A3>B2>B1。