高中化学人教版 (新课标)选修6 实验化学第四单元 研究型实验课题三 综合实验设计导学案及答案

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综合实验方案的设计
（1）完成综合实验设计步骤：①阅读、挖掘题给信息；②选择药品仪器；③分析现象结论；④分析实验过程；⑤选择、组合、修改设计实验；⑥准确、清楚的文字表达；
（2）实验组合装置的连接顺序：。考虑干燥与除杂的顺序时，若采用溶液除杂，则先净化后干燥；若采用加热除杂，则干燥在前；若用固体吸收剂常温除杂，则据题意而定。①尾气处理：有毒气体常采用溶液（或固体）吸收或将之点燃，无毒气体直接排出。若制备的物质极易水解（如FeCl3、AlCl3等），则需在尾部加装干燥管，以防空气中的水蒸气进入而使之水解。②接口的连接：总体上遵循装置的排列顺序，但对于吸收装置应“长”进“短”出（或“深”入“浅”出）；量气装置应“短”进“长”出；洗气装置应“长”进“短”出；干燥管应“粗”进“细”出。③气体发生：装置选择与连接→气密性检验→装固体药品→加液体药品→开始实验（按程序）→拆卸仪器→其他处理等。④加热操作：主体实验加热前一般应先通原料气赶走空气后再点燃酒精灯，其目的一是防止爆炸；如H2还原CuO，CO还原Fe2O3；二是保证产品纯度，如制Mg3N2、CuCl2等。熄灭酒精灯时，一般是“先点的则后灭”的原则。
工欲善其事，必先利其器，欲速则不达。
【例1】 甲同学想通过下图所示装置（夹持装置已略去）进行实验，研究推断SO2与Na2O2反应的产物。
回答下列问题：
（1）装置B的作用______________________________________________________________。
装置D的作用___________________________________________________________________。
（2）如何检验反应中是否有O2生成
_______________________________________________________________________________。
（3）假如Na2O2已反应完全，为确定C中固体产物的成分，甲设计如下实验：
得出结论：产物是Na2SO4。
该方案是否合理___________（填是或否），理由是____________________________________。
（4）若上述不合理，请设计一个能确定产物成分的实验方案，填写下表（可不填满）
答案：（1）B：干燥SO2气体，防止较多的水蒸气与Na2O2反应
D：防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入C装置与Na2O2反应,同时吸收过量的SO2以免污染空气
（2）用带有余烬的木条靠近干燥管口a，观察其是否复燃
（3）否 HNO3有氧化性，据此不能确定产物是Na2SO3还是 Na2SO4或二者兼有
（4）
各个击破
类题演练
下图所示是进行木炭与浓硝酸反应，并检验生成的气体和反应的热效应的实验装置，它具有无污染、现象明显的特点。试管A中所盛固体下层是无水CaCl2（做载体不参加反应），上层是红热的木炭。实验时慢慢将浓硝酸滴到木炭上，反应即开始进行且能长时间剧烈反应。
请回答下列问题：
（1）写出木炭与浓硝酸反应的化学方程式
_______________________________________________________________________________。
（2）该反应的反应热ΔH____________0（填“>”或“<”），这一结论的实验证据是_______________________________________________________________________________；
（3）实验试管A内出现的现象是__________________________________________________；
（4）试管B内出现的现象为______________________________________________________；
澄清石灰水中发生主要反应的离子方程式为_______________________________________；
（5）某学生在实验临近结束时，发现滴管中的浓硝酸难以滴下。若要再滴入几滴浓硝酸使木炭反应完全，最简单的办法是_____________________________________________________。
解析：实验中有关变化：A：产生CO2、NO2；B中水湿棉花：3NO2+H2O====2HNO3+NO，澄清石灰水：CO2+Ca（OH）2====CaCO3↓+H2O
“反应即开始进行且能长时间剧烈反应说明”为放热反应，随着体系内气体增加，压强增大，浓HNO3就难滴下，设法使CO2减少即可解决。
答案：（1）C+4HNO34NO2↑+CO2↑+2H2O
（2） < 不再给木炭加热后反应仍能维持较长时间
（3）炭块保持红热，试管内有红棕色气体生成
（4）试管内有红棕色气体生成，石灰水变浑浊Ca2++2OH-+CO2====CaCO3↓+H2O
(5)摇动试管B，使上部的气体溶于石灰水（其他合理答案也可）
变式探究
(2006北京东城期末检测，24)某化学课外兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应情况，用下图所示装置进行有关实验。请回答：
（1）装置A中发生的化学反应方程式为___________________________________________。
（2）装置D中试管口放置的棉花中应浸一种液体，这种液体是_____________，其作用是_____________________________________________________________。
（3）装置B的作用是贮存多余的气体。当D处有明显的现象后，关闭旋塞K，移去酒精灯，但由于余热的作用，A处仍有气体产生，此时B中现象是_____________。B中应放置的液体是____________（填字母）。
a.水 b.KMnO4酸性溶液 c.浓溴水 d.饱和NaHSO3溶液
（4）实验中，取一定质量的铜片和一定体积18 ml·L-1的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热，直到反应完毕，发现烧瓶中还有铜片剩余，该小组学生根据所学的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。
①有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解，你认为原因是______________________________
②下列药品中能用来证明反应结束后的烧瓶中确有余酸的是______________（填字母）。
a.铁粉 b.BaCl2溶液 c.银粉 d.Na2CO3溶液
解析：（3）由于装置B的作用是贮存多余的气体，故该液体不宜溶解SO2，也不能与SO2反应，故选d（饱和NaHSO3溶液）。
（4）②证明有余酸，加铁粉有氢气产生，加入Na2CO3有CO2产生，而加BaCl2溶液，只能证明有，不能证明有余酸。
答案：（1）Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O
（2）碱液 吸收多余的二氧化硫，防止污染空气
（3）试剂瓶中液面下降，而长颈漏斗中液面上升 d
（4）①反应过程中浓硫酸被消耗，逐渐变稀，而铜不和稀硫酸反应 ②ad
操作步骤（加入试剂）
实验现象
结论
（1）
—
—
（2）
（3）
（4）
操作步骤（加入试剂）
实验现象
结论
（1）将C中的固体配成溶液
—
—
（2）加入适量盐酸
①若有气泡生成
②若无明显现象
有Na2SO3无Na2SO3
（3）再加入BaCl2溶液
①若生成白色沉淀
②若无明显现象
有Na2SO4无Na2SO4