2019届高考化学二轮复习专题十八实验方案设计与评价作业
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1．某同学在实验室进行铁盐与亚铁盐相互转化实验。
实验Ⅰ：将Fe3＋转化为Fe2＋
(1)Fe3＋与Cu粉发生反应的离子方程式为______________________。
(2)探究白色沉淀产生的原因，请填写实验方案：
实验方案 | 现象 | 结论 |
步骤1：取4 mL________ mol·L－1 CuSO4溶液，向其中滴加3滴0.1 mol·L－1KSCN溶液 | 产生白色沉淀 | CuSO4溶液 与KSCN溶液反应产生了白色沉淀 |
步骤2：取_______________________________ _______________________________________ | 无明显 现象 |
查阅资料：
已知：①SCN－的化学性质与I－相似。
②2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2。
Cu2＋与SCN－反应的离子方程式为____________________________________。
实验Ⅱ：将Fe2＋转化为Fe3＋
实验方案 | 现象 |
向3 mL 0.1 mol·L－1 FeSO4溶液中加入 1 mL稀硝酸 | 溶液变为棕色，放置一段时间后，棕色消失，溶液变为黄色 |
探究上述现象出现的原因：
查阅资料：Fe2＋＋NOFe(NO)2＋(棕色)
(3)用离子方程式解释NO产生的原因_______________________________。
(4)从化学反应速率与限度的角度对体系中存在的反应进行分析：反应Ⅰ：Fe2＋与HNO3反应；反应Ⅱ：Fe2＋与NO反应。
①依据实验现象，可推知反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ________(填“快”或“慢”)。
②反应Ⅰ是一个不可逆反应，设计实验方案加以证明
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
③请用化学平衡移动原理解释溶液由棕色变为黄色的原因__________________。
解析：(1)Fe3＋与Cu粉发生反应生成Fe2＋和Cu2＋，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。(2)由反应2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，可知题图得到的溶液中Fe2＋为0.2 mol·L－1、Cu2＋为0.1 mol·L－1，分别取0.1 mol·L－1的CuSO4溶液、0.2 mol·L－1的FeSO4溶液，滴入KSCN溶液进行对照实验，故步骤1：取
4 mL 0.1 mol·L－1 CuSO4溶液，向其中滴加3滴0.1 mol·L－1 KSCN溶液；步骤2：取4 mL 0.2 mol·L－1 FeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1 mol·L－1 KSCN溶液。由题目已知信息①、②可知，Cu2＋与SCN－反应生成CuSCN沉淀，同时生成(SCN)2，反应的离子方程式为：2Cu2＋＋4SCN－===2CuSCN↓＋(SCN)2。(3)Fe2＋具有还原性，酸性条件下NO具有强氧化性，两者反应生成Fe3＋、NO与水，反应的离子方程式为：3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。(4)①溶液先变为棕色，放置一段时间后，棕色消失，溶液变为黄色，反应速率快的反应现象最先表现，故反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ的慢。②若反应Ⅰ是一个可逆反应，则反应Ⅰ结束后溶液中含有Fe2＋，否则没有Fe2＋，具体的实验方案是：取少量反应Ⅰ的溶液于试管中，向其中加入几滴K3[Fe(CN)6]溶液，溶液无明显变化，说明反应Ⅰ是不可逆反应。③Fe2＋被硝酸氧化为Fe3＋，溶液中Fe2＋浓度降低，导致平衡Fe2＋＋NOFe(NO)2＋逆向移动，最终Fe(NO)2＋完全转化为Fe3＋，溶液由棕色变为黄色。
答案：(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
(2)0.1 4 mL 0.2 mol·L－1 FeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1 mol·L－1 KSCN溶液 2Cu2＋＋4SCN－===2CuSCN↓＋(SCN)2
(3)3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
(4)①慢 ②取少量反应Ⅰ的溶液于试管中，向其中加入几滴K3[Fe(CN)6]溶液，溶液无明显变化，说明反应Ⅰ是一个不可逆反应 ③Fe2＋被硝酸氧化为Fe3＋，溶液中Fe2＋浓度降低，导致平衡Fe2＋＋NOFe(NO)2＋逆向移动，最终Fe(NO)2＋完全转化为Fe3＋，溶液由棕色变为黄色
2．(2018·福州模拟)蛋白质是生命的物质基础。某学习小组通过实验探究一种蛋白质的元素组成。
Ⅰ.确定该蛋白质中的某些组成元素
(1)为确定该蛋白质中含氮元素，将样品中有机氮转化成铵盐，能证明铵盐存在的实验方法是_________________________________________________________
________________________________________________________________。
(2)为确定该蛋白质中含碳、氢、硫三种元素，采用如图装置进行探究，通入氧气使样品在装置A中充分燃烧，并使其产物依次缓缓通过其余装置。
①装置B中的试剂是____________。
②装置D的作用是_____________________________________________。
③当装置B、C、E、F依次出现下列现象：______________________，品红溶液褪色，____________，出现白色浑浊；可证明燃烧产物中含有H2O、SO2、CO2。
结论：该蛋白质中含碳、氢、硫、氮等元素。
Ⅱ.为测定该蛋白质中硫元素的质量分数，小组取蛋白质样品充分燃烧，先用足量碘水吸收二氧化硫，再取吸收液，以淀粉为指示剂，用硫代硫酸钠溶液滴定过量的碘。
已知：2S2O＋I2===S4O＋2I－。
(3)写出二氧化硫与碘水反应的化学方程式：________________________。
(4)测定终点的现象为______________________________。
(5)取蛋白质样品m g进行测定，采用C1 mol·L－1的碘水V1 mL进行吸收，滴定过量的碘水时消耗C2 mol·L－1硫代硫酸钠溶液V2 mL。该蛋白质中的硫元素的质量分数为______________。
(6)若燃烧时过量氧气进入吸收液中，可能会导致该蛋白质中的硫元素的质量分数测定值________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
解析：(1)证明铵盐存在，一般通过将铵盐转化为NH3进行验证，实验操作：注入氢氧化钠溶液，加热，生成能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。(2)①装置B的作用是检验蛋白质的燃烧产物中含有H2O，装置B盛放的试剂为无水硫酸铜。②装置C的作用是检验SO2，装置D的作用是除去SO2，避免对CO2的检验产生干扰，装置E的作用是检验SO2是否除尽，装置F的作用是检验CO2。③证明燃烧产物中含有H2O的现象为装置B中白色粉末变为蓝色；证明含有SO2的现象为装置C中品红溶液褪色；证明含有CO2的现象是装置E中品红不褪色，装置F中出现白色浑浊。(3)SO2与I2发生反应，SO2被氧化为H2SO4，I2被还原为HI，化学方程式为：I2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HI。(4)淀粉遇碘单质变蓝色，达滴定终点时，I2转化为I－，则现象为滴入最后一滴Na2S2O3溶液后，溶液的蓝色褪去，且半分钟内不恢复原色。(5)根据I2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HI、2S2O＋I2===S4O＋2I－，得n(I2)＝n(SO2)＋n(Na2S2O3)，故n(SO2)＝n(I2)－n(Na2S2O3)＝C1V1×10－3 mol－0.5C2V2×10－3mol＝(C1V1－0.5C2V2)×10－3mol，则该蛋白质中的硫元素的质量分数为(C1V1－0.5C2V2)×10－3 mol×32 g·mol－1÷m g×100%＝%。(6)若燃烧时过量氧气进入吸收液中，会发生反应：2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4，导致硫元素的质量分数测定值偏小。
答案：(1)注入氢氧化钠溶液，加热，生成能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体
(2)①无水硫酸铜 ②除去SO2，避免对CO2的检验造成干扰 ③粉末由白色变为蓝色 不褪色(或仍显红色)
(3)I2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HI
(4)当滴入最后一滴Na2S2O3溶液后，溶液的蓝色褪去，且半分钟内不恢复原色
(5)%
(6)偏小
3．某化学兴趣小组用下面所示装置制取氯酸钾、次氯酸钠和氯水并进行探究实验。
实验Ⅰ 制取氯酸钾、次氯酸钠和氯水
(1)写出装置A实验室制取Cl2的化学方程式：________________________。
(2)实验结束后，取出装置B中的试管，冷却结晶、过滤、洗涤，该实验操作过程中需要的玻璃仪器有胶头滴管、烧杯、________、________。为提高氯酸钾和次氯酸钠的产率，在实验装置中还需要改进的是________________________。
(3)装置C中反应需要在冰水浴中进行，其原因是_____________________。
(4)装置D中的实验现象是溶液先变红后褪色，最后又变为________色。
实验Ⅱ 尾气处理
实验小组利用刚吸收过少量SO2的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理。
(5)吸收尾气一段时间后，吸收液(强碱性)中肯定存在Cl－、OH－和SO。请设计实验，探究该吸收液中可能存在的其他阴离子(不考虑空气中的CO2的影响)
①提出合理假设。
假设1：只存在SO；
假设2：既不存在SO，也不存在ClO－；
假设3：______________________________________。
②设计实验方案，进行实验。请在下表中写出实验步骤以及预期现象和结论。限选实验试剂：3 mol·L－1H2SO4、1 mol·L－1 NaOH溶液、0.01 mol·L－1酸性KMnO4溶液、KI淀粉溶液。
实验步骤 | 预期现象和结论 |
步骤1：取少量吸收液分别置于A、B试管中 |
|
步骤2：向A试管中滴加0.01 mol·L－1酸性KMnO4溶液 | a.若溶液褪色，则假设1成立； |
b.若溶液不褪色，则假设2或3成立 | |
步骤3：___________________________________ ___________________________________________________________________________________ |
|
答案：(1)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
(2)漏斗 玻璃棒 在A和B之间添加盛有饱和NaCl的洗气装置
(3)温度升高会生成氯酸钠
(4)黄绿色
(5)①只存在ClO－ ②向B试管中滴加KI淀粉溶液 a．若溶液变蓝，则假设3成立；b.若溶液不变蓝，结合步骤2中的b则假设2成立
4．已知硫酸亚铁铵
[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O](俗称莫尔盐)可溶于水，在100～110℃时分解。为探究其化学性质，甲、乙两同学设计了如下实验。
Ⅰ.探究莫尔盐晶体加热时的分解产物。
(1)甲同学设计如下图所示的装置进行实验，装置C中可观察到的现象是____________，由此可知分解产物中有________。
(2)乙同学认为莫尔盐晶体分解的产物中还可能含有SO3(g)、SO2(g)及N2(g)。为验证产物的存在，用下列装置进行实验。
①乙同学的实验中，装置依次连接的合理顺序：A→H→(______)→(______)→E→G。
②证明含有SO3的实验现象是_________________________________；
安全瓶H的作用是_________________________________________________。
Ⅱ.为测定硫酸亚铁铵纯度，称取m g莫尔盐样品，配成500 mL溶液。甲、乙两位同学设计了如下两个实验方案。{已知硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]的相对分子质量为392}
甲方案：取25.00 mL样品溶液用0.100 0 mol·L－1的酸性K2Cr2O7溶液分三次进行滴定。
乙方案：(通过NH测定)实验设计装置如下图所示。
取25.00 mL样品溶液进行该实验。
请回答：
(1)甲方案中的离子方程式：______________________________。
(2)乙方案中量气管中最佳试剂是________(填字母)。
A．水 B．饱和NaHCO3溶液 C．CCl4
(3)乙方案中收集完气体并恢复至室温，读数前应进行的操作是__________。
(4)若测得NH3(已折算为标准状况下)为V L，则硫酸亚铁铵纯度为_____________。
答案：Ⅰ.(1)溶液变红 NH3 (2)①F D ②F中出现白色沉淀 防倒吸
Ⅱ.(1)Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O (2)C (3)上下移动量气管(滴定管)，使左右两边液面相平 (4)×100%(或×100%)
