2021版高考化学一轮复习第十章化学实验基础4化学实验方案的设计与评价强化训练3（含解析）新人教版

化学实验方案的设计与评价

1.某学习小组按如下实验流程探究海带中碘含量的测定和碘的制取。

实验(一) 碘含量的测定

取0.010 0 mol·L-1的AgNO3标准溶液装入滴定管,取100.00 mL海带浸取原液至滴定池,用电势滴定法测定碘含量。测得的电动势(E)反映溶液中c(I-)的变化,部分数据如下表:

　实验(二) 碘的制取

另制海带浸取原液,甲、乙两种实验方案如下:

已知:3I2+6NaOH5NaI+NaIO3+3H2O。

请回答:

(1)实验(一) 中的仪器名称:仪器A________,  

仪器 B________。 

(2)①根据表中数据绘制滴定曲线:

②该滴定终点时用去AgNO3溶液的体积为______mL,计算得海带中碘的百分含量为________。 

(3)①分液漏斗使用前须检漏,检漏方法为 _____________________________。 

②步骤X中,萃取后分液漏斗内观察到的现象是 _______________________。 

③下列有关步骤Y的说法,正确的是________。 

A.应控制NaOH溶液的浓度和体积

B.将碘转化成离子进入水层

C.主要是除去海带浸取原液中的有机杂质

D.NaOH溶液可以由乙醇代替

④实验(二) 中操作Z的名称是________。 

(4)方案甲中采用蒸馏不合理,理由是______________________________。 

【解析】(1)A、B两种仪器的名称分别为坩埚、500 mL 容量瓶(须注明容量瓶的容量)。

(2)①根据表中数据描出各点,然后连成光滑的曲线即可。

②从图象可知,20.00 mL附近滴定曲线发生突变,可判断滴定终点时用去AgNO3溶液的体积为20.00 mL;根据关系式Ag+～I-可计算求得海带中碘的百分含量=×100%=0.635%。

(3)①分液漏斗的检漏方法为向分液漏斗中加入少量水,检查旋塞处是否漏水;将漏斗倒转过来,检查玻璃塞是否漏水。②步骤X中,加入CCl4的作用是萃取碘水中的I2,萃取后I2溶解在CCl4中而呈紫色,由于CCl4的密度比水大,所以下层是I2的CCl4溶液,所以观察到的实验现象是液体分上下两层,下层呈紫红色。③步骤Y加入NaOH 的目的是把I2转化为离子(I-和I)进入水层而与CCl4分离,并非浸取有机杂质,也不能用乙醇代替,但NaOH的用量要控制,用量过多会使后续酸化操作步骤消耗硫酸过多,故选A、B。④操作Z为过滤操作。(4)I2的CCl4溶液采用蒸馏的方法虽然可以把CCl4蒸馏出去,但同时碘易升华,导致碘的损失。

答案:(1)坩埚　500 mL容量瓶

(2) ①

②20.00　0.635%

(3)①向分液漏斗中加入少量水,检查旋塞处是否漏水;将漏斗倒转过来,检查玻璃塞是否漏水　②液体分上下两层,下层呈紫红色　③A、B　④过滤

(4)主要由于碘易升华,会导致碘的损失

2.(2017·北京高考)某小组在验证反应“Fe+2Ag+Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+,发现和探究过程如下。

向硝酸酸化的0.05 mol·L-1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,烧杯底部有黑色固体,溶液呈黄色。

(1)检验产物

①取少量黑色固体,洗涤后,________________________________(填操作和现象),证明黑色固体中含有Ag。 

②取上层清液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀,说明溶液中含有________。 

(2)针对“溶液呈黄色”,甲认为溶液中有Fe3+,乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+,乙依据的原理是____________________________________(用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验: 

①取上层清液,滴加KSCN溶液,溶液变红,证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生,且溶液颜色变浅、沉淀量多少与取样时间有关,对比实验记录如下:

(资料:Ag+与SCN-生成白色沉淀AgSCN)

②对Fe3+产生的原因作出如下假设:

假设a:可能是铁粉表面有氧化层,能产生Fe3+;

假设b:空气中存在O2,由于            (用离子方程式表示),可产生Fe3+;

假设c:酸性溶液中N具有氧化性,可产生Fe3+;

假设d:根据________现象,判断溶液中存在Ag+,可产生Fe3+。 

③下列实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因。实验Ⅱ可证实假设d成立。

实验Ⅰ:向硝酸酸化的________溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,不同时间取上层清液滴加KSCN溶液,3 min时溶液呈浅红色,30 min后溶液几乎无色。 

实验Ⅱ:装置如图。其中甲溶液是________,操作及现象是____________。 

(3)根据实验现象,结合方程式推测实验ⅰ～ⅲ中Fe3+浓度变化的原因: ________ ____________________________________________。 

【解析】(1)①黑色固体中含有过量铁,如果同时含有银,则可以加入HCl或H2SO4溶解Fe,而银不能溶解;②K3[Fe(CN)3]是检验Fe2+的试剂,所以产生蓝色沉淀说明含有Fe2+;(2)过量铁粉与Fe3+反应生成Fe2+,即Fe+2Fe3+3Fe2+;②O2氧化Fe2+反应为4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O,白色沉淀是AgSCN,所以实验可以说明含有Ag+,Ag+可能氧化Fe2+生成Fe3+;

③证明假设abc错误,就是排除Ag+时实验比较,相当于没有Ag+存在的空白实验,考虑其他条件不要变化,可以选用NaNO3,原电池实验需要证明的是假设d的反应Ag++Fe2+Ag+Fe3+能够实现,所以甲池应当注入FeCl2、FeCl3混合溶液,按图连接好装置,如电流表指针发生偏转,可说明d正确,(3)由于存在过量铁粉,溶液中存在反应有①Fe+2Ag+Fe2++2Ag,反应生成的Fe2+能够被Ag+氧化发生反应②Ag++ Fe2+Ag+Fe3+,生成的Fe3+与过量铁粉发生反应③Fe+2Fe3+3Fe2+。反应开始时,c(Ag+)大,以反应①②为主,c(Fe3+)增大。约30分钟后,c(Ag+)小,以反应③为主,c(Fe3+)减小。

答案:(1)①加硝酸加热溶解固体,再滴加稀盐酸,产生白色沉淀[或者加入足量稀盐酸(或稀硫酸),固体未完全溶解]

②Fe2+　(2)Fe+2Fe3+3Fe2+

②4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O

白色沉淀　③0.05 mol·L-1NaNO3

FeCl2溶液(或FeSO4溶液)

按图连接好装置,电流表指针发生偏转,分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液,同时滴加KSCN溶液,后者红色更深

(3)溶液中存在反应:①Fe+2Ag+Fe2++2Ag,②Ag++Fe2+Ag+Fe3+,③Fe+2Fe3+ 3Fe2+。反应开始时,c(Ag+)大,以反应①②为主,c(Fe3+)增大。约30分钟后,c(Ag+)小,以反应③为主,c(Fe3+)减小

【加固训练】

　　某同学将光亮的镁条放入盛有NH4Cl溶液的试管中,有大量气泡产生。为探究该反应原理,该同学做了以下实验并观察到相关现象,由此得出的结论不合理的是              (　　)

【解析】选D。检验氨气的方法正确,A项正确;根据火焰呈淡蓝色,以及反应物的特点可以判断该气体为H2,B项正确;pH为8.6时,仍然有气体生成,说明碱性条件下,Mg可以被氧化,C项正确;若是OH-氧化了Mg,则OH-得电子被还原,不可能生成气体,D项错误。