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2021高考化学专题讲解 专题二十 实验方案的设计与评价（试题部分）
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这是一份2021高考化学专题讲解 专题二十 实验方案的设计与评价（试题部分），共35页。
专题二十 实验方案的设计与评价
【考情探究】
课
标
解
读
内容
实验方案的设计
实验方案的评价
解读
1.能设计实验方案,正确选用实验装置
2.掌握控制实验条件的方法
3.能绘制和识别典型的实验仪器装置图
1.能评价或改进实验方案
2.能预测或描述实验现象,分析或处理实验数据,得出合理结论
考情分析
本专题知识是高考的必考内容,常见命题形式有三种:一种是以选择题形式对实验结论或实验目的进行评价;另一种是实验大题;第三种是与工艺流程相结合的题
备考策略
应重点关注元素化合物知识及基本实验操作的拓展、探究物质组成及性质实验方案的评价、简单的性质实验方案的设计
【真题探秘】
【基础集训】
考点一 实验方案的设计
1.利用如图所示装置进行下列实验,不能得出相应实验结论的是( )
选项
①
②
③
实验结论
A
稀硫酸
Na2CO3
Na2SiO3溶液
非金属性:S>C>Si
B
浓硫酸
蔗糖
溴水
浓硫酸具有脱水性、氧化性
C
浓硝酸
Fe
NaOH溶液
说明铁和浓硝酸反应可生成NO2
D
浓氨水
生石灰
酚酞溶液
氨气的水溶液呈碱性
答案 C
2.下列装置用于进行指定实验时,能达到实验目的的是( )
A.用装置甲制备氨气
B.用装置乙除去氨气中的少量水
C.用装置丙收集氨气
D.用装置丁吸收多余的氨气
答案 D
3.CuCl广泛应用于化工和印染等行业。某研究性学习小组拟热分解CuCl2·2H2O制备CuCl,并验证其他分解产物。
【查阅资料】
①CuCl2·2H2O CuCl2 CuCl+Cl2
②CuCl是一种白色难溶固体,潮湿CuCl在空气中缓慢被氧化
(1)配平潮湿CuCl在空气中被氧化的化学方程式:
CuCl+ O2+ 3CuO·CuCl2·3H2O+ HCl
【实验探究】该小组选用下图装置进行实验(夹持、加热仪器略)。
(2)A装置用于制取HCl:NaCl+H2SO4(浓) NaHSO4+HCl↑,浓硫酸在该反应中体现强酸性和 性。
(3)按实验要求选择上图装置,连接顺序为a (按气流方向,用小写字母表示)。
(4)根据完整的实验装置进行实验,实验步骤如下:
①连接装置, ;②装入药品;③打开分液漏斗活塞;④控制温度加热硬质玻璃管一段时间;⑤停止通HCl,升温继续加热;步骤④通HCl的目的是 。
(5)E装置中发生反应的离子方程式是 。
【实验分析与改进】
(6)B装置中试纸先变蓝后又褪色,经查阅资料获知过量的Cl2能将I2氧化。甲同学认为可将湿润淀粉KI试纸改成足量的淀粉KI溶液以克服Cl2过量的问题,但小组分析后认为该方案存在一个明显安全问题: 。
(7)反应结束后,CuCl产品中可能含有少量未分解的CuCl2,乙同学认为只用一种日常生活常见的液体即可检验。该实验方案为:取少量固体放入小试管中, 。
答案 (1)4 1 4H2O 2
(2)难挥发
(3)degfcbh或edgfcbh
(4)检查装置气密性 抑制CuCl2水解
(5)H++OH- H2O、Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O
(6)HCl易溶于水,易发生倒吸
(7)加少量水后用胶塞盖紧,迅速振荡,若溶液显蓝色则产品中含CuCl2,若不显蓝色则不含CuCl2
考点二 实验方案的评价
4.下列实验操作、实验现象和实验结论均正确的是( )
选项
实验操作
实验现象
实验结论
A
向加了稀硫酸的淀粉溶液中加碘水
无色溶液变蓝
淀粉未水解
B
向酸性KMnO4溶液中滴加乙二酸
溶液紫色褪去
乙二酸具有还原性
C
向AgNO3溶液中滴加过量氨水
得到澄清溶液
Ag+与NH3·H2O能大量共存
D
向鸡蛋白溶液中滴入HgCl2溶液
有白色沉淀
蛋白质发生盐析
答案 B
5.下列物质的制备和性质实验中,由现象得出的结论错误的是( )
选项
试剂
试纸或溶液
现象
结论
A
浓氨水、生石灰
红色石蕊试纸
变蓝
NH3为碱性气体
B
乙酸、乙醇、浓硫酸
饱和碳酸钠溶液
分层
生成的酯不溶于水,密度小于饱和碳酸钠溶液
C
浓盐酸、二氧化锰
淀粉碘化钾溶液
变蓝
Cl2具有氧化性
D
亚硫酸钠、硫酸
品红溶液
褪色
SO2具有还原性
答案 D
6.观察下列有关实验装置,相关评价错误的是( )
A.图(1)装置用于配制0.10 mol·L-1 NaOH溶液;评价:错误
B.图(2)装置用于测定中和反应的反应热;评价:错误,装置中缺少了环形玻璃搅拌棒
C.图(3)装置用于比较Na2CO3、NaHCO3的热稳定性;评价:错误,Na2CO3、NaHCO3位置放错了
D.图(4)装置证明铁发生吸氧腐蚀时空气参加反应;评价:正确
答案 C
7.Ⅰ.含氨废水和废气对环境造成的污染越来越严重。某课外活动小组测定某废水中NO3-的浓度为3×10-4mol/L,想用金属铝将NO3-还原为N2,从而消除污染。
(1)配平下列离子方程式: NO3-+ Al+ H2O N2↑+ Al(OH)3+ OH-。
(2)上述反应中被还原的元素是 ,每生成2 mol N2转移 mol电子。
(3)有上述废水100 m3,若要完全消除污染,则所消耗金属铝的质量为 g。
Ⅱ.NO与Cl2在常温常压下可以合成亚硝酰氯(NOCl)。NOCl是一种红褐色液体或黄色气体,其熔点为-64.5 ℃,沸点为-5.5 ℃,遇水易水解。亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂。实验室制备原料气Cl2的装置如图所示:
(4)实验室制Cl2时,装置A中烧瓶内发生反应的化学方程式为 。
(5)将上述收集到的Cl2充入D中集气瓶中,按图示装置制备亚硝酰氯。
①装置D中发生反应的化学方程式为 。
②如果不用装置E会引起的后果是 。
③某同学认为装置F不能有效吸收尾气中的某种气体,该气体为 ,为了充分吸收尾气,可将尾气与 同时通入氢氧化钠溶液中。
答案 Ⅰ.(1)6 10 18 3 10 6
(2)N 20
(3)1 350
Ⅱ.(4)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
(5)①2NO+Cl2 2NOCl
②F中的水蒸气进入装置D中,会导致产品水解
③NO O2
【综合集训】
1.(2020届福建龙岩六校联考,18)无水四氯化锡(SnCl4)常用作有机合成的氯化催化剂。实验室可用熔融的锡(熔点232 ℃)与Cl2反应制备SnCl4,装置如图所示。
已知:
①SnCl2、SnCl4有关物理性质如下表:
物质
颜色、状态
熔点/℃
沸点/℃
SnCl2
无色晶体
246
652
SnCl4
无色液体
-33
114
②SnCl4遇水极易水解生成SnO2·xH2O。
回答下列问题:
(1)导管a的作用是 ,装置A中发生反应的离子方程式为 。
(2)当观察到装置F液面上方出现 现象时才开始点燃酒精灯,待锡熔化后适当增大氯气流量,继续加热。此时继续加热的目的有两点:加快氯气与锡反应和 。
(3)若上述装置中缺少装置C(其他均相同),则D处具支试管中发生的主要副反应化学方程式为 。
(4)Cl2和Sn的反应产物有SnCl4和SnCl2,为了防止产品中带入过多的SnCl2,装置D可改为油浴加热来控制温度,该温度范围是 。
(5)制得的SnCl4产品中常含有SnCl2,可用如下方法测定产品纯度:先准确称量7.60 g产品于锥形瓶中,再加过量的FeCl3溶液,发生反应:SnCl2+2FeCl3 SnCl4+2FeCl2。再用0.100 0 mol·L-1K2Cr2O7标准溶液滴定生成的Fe2+,此时还原产物为Cr3+,消耗标准溶液20.00 mL,则SnCl4产品的纯度为 。
答案 (1)使分液漏斗内的液体顺利流下
2MnO4-+16H++10Cl- 2Mn2++5Cl2↑+8H2O
(2)黄绿色气体 使SnCl4汽化,利于从混合物中分离出来
(3)SnCl4+(x+2)H2O SnO2·xH2O+4HCl
(4)232 ℃~652 ℃
(5)85%
2.(2019江西上饶月考,26)Na2SO3是一种重要的化工原料,但较易变质。
(1)实验室中欲检验Na2SO3固体样品是否已经变质,最简单的方法为
。
(2)某小组同学欲在实验室测定某Na2SO3样品的纯度。
方案一:通过测定生成SO2的质量,可计算m g Na2SO3固体样品的纯度。利用下列装置进行实验。
①选择装置A和B进行实验时,为使结果更精确还应选择装置 ,装置A中反应前后通入N2的目的是 。
②实验结束后,若测得B装置增重m1 g,则该Na2SO3固体样品的纯度为 。
方案二:利用高锰酸钾溶液滴定亚硫酸钠溶液,实现定量测定。称取a g样品,置于烧杯中;加入适量蒸馏水,使样品溶解,然后配制成250 mL溶液;准确量取25.00 mL溶液置于锥形瓶中;用0.100 0 mol/L的酸性KMnO4溶液进行滴定,重复滴定3次,平均消耗20.00 mL溶液。
③反应原理为 (用离子方程式表示)。
④滴定时,通常不需要加入指示剂,理由是 ;达到滴定终点读取数据时,若俯视液面,则测定结果 (填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
答案 (1)取少量样品溶解,先加足量稀盐酸,再加BaCl2 溶液,若生成白色沉淀,证明Na2SO3变质;若无白色沉淀生成,证明Na2SO3未变质(或先加足量BaCl2溶液,再加足量稀盐酸,若白色沉淀不完全溶解,证明Na2SO3变质;若白色沉淀完全溶解,证明Na2SO3未变质)
(2)①E 反应前排尽装置中的空气,反应后将装置中的SO2全部吹出 ②63m132m×100% ③6H++5SO32-+2MnO4- 2Mn2++5SO42-+3H2O ④KMnO4本身可作指示剂,当达到反应终点时,过量一滴KMnO4溶液,即可使溶液出现明显颜色变化,借以指示终点 偏低
3.(2019河南郑州期末,18)某学习小组用凯氏定氮法来测定农产品中氮的含量,测定过程如下:
Ⅰ.用热浓硫酸处理0.25 g谷物样品,把有机氮转化为铵盐。
Ⅱ.用下图所示装置处理上述铵盐(夹持装置略去)。
回答下列问题:
(1)实验前要检查B装置的气密性,具体操作为 。
(2)盛放浓氢氧化钠溶液的仪器名称为 ;玻璃管2的作用是 ;圆底烧瓶中碎瓷片的作用是 。
(3)将“谷物处理后所得的铵盐”加入三颈瓶中,打开玻璃塞、旋开K2,加入足量浓氢氧化钠溶液,关闭K2,打开K1,点燃酒精灯使水蒸气进入B装置。
①B装置中反应的离子方程式为 。
②C装置冰水混合物的作用是 。
Ⅲ.滴定、计算氮的含量
(4)取下锥形瓶,加入指示剂,用0.10 mol·L-1的NaOH溶液滴定,重复滴定3次,平均消耗19.30 mL NaOH溶液。
①该滴定的指示剂应选择 。
a.甲基橙 b.酚酞 c.甲基橙或酚酞
②该谷物样品中氮的百分含量为 。(保留2位小数)
答案 (1)关闭K1、K2,锥形瓶中加水浸没导管末端,微热三颈烧瓶,锥形瓶内的导管口产生气泡,停止加热恢复到室温,导管中产生一段水柱,一段时间不下降,表明气密性良好
(2)分液漏斗 避免B中压强过大 防止暴沸
(3)①NH4++OH- NH3↑+H2O ②降低温度,使氨气被充分吸收
(4)①a ②17.19%
【应用集训】
1.(2019辽宁六校协作体联考,16)Y形管是一种特殊的仪器,与其他仪器组合可以进行某些实验探究。利用下图装置可以探究SO2与BaCl2反应生成BaSO3沉淀的条件。下列判断正确的是( )
A.玻璃管的作用是连通大气,使空气中的氧气进入广口瓶,参与反应
B.c、d两根导管都必须插入BaCl2溶液中,保证气体与Ba2+充分接触
C.Y形管乙中产生的为氧化性气体,将BaSO3氧化为BaSO4沉淀
D.e、f两管中的试剂可以分别是浓氨水和NaOH固体
答案 D
2.(2019广东佛山一模,26)葡萄糖酸亚铁[(C6H11O7)2Fe]是常用的补铁剂,易溶于水,几乎不溶于乙醇。用下图装置制备FeCO3,并利用FeCO3与葡萄糖酸反应可得葡萄糖酸亚铁。回答下列问题:
(1)a的名称为 。
(2)打开K1、K3,关闭K2,一段时间后,关闭K3,打开K2。在 (填仪器标号)中制得碳酸亚铁。实验过程中产生的H2作用有 、 。
(3)将制得的碳酸亚铁浊液过滤、洗涤。如过滤时间过长会发现产品部分变为红褐色。用化学方程式说明原因: 。
(4)将葡萄糖酸与碳酸亚铁混合,加入乙醇、过滤、洗涤、干燥。加入乙醇的目的是 。
(5)用NaHCO3溶液代替Na2CO3溶液制备碳酸亚铁,同时有气体产生,离子方程式为 ,
此法产品纯度更高,原因是 。
答案 (1)恒压滴液漏斗
(2)c 排出装置内空气,防止生成的FeCO3被氧化 将b中溶液压入c中
(3)4FeCO3+6H2O+O2 4Fe(OH)3+4CO2
(4)降低葡萄糖酸亚铁在水中的溶解度
(5)Fe2++2HCO3- FeCO3↓+CO2↑+H2O 降低溶液的pH,以免产生氢氧化亚铁
【创新集训】
1.(2018浙江暨阳3月联考,31)三氯化六氨合钴(Ⅲ)是一种重要的化工产品,实验中采用H2O2作氧化剂,在大量氨和氯化铵存在下,选择活性炭作为催化剂将Co(Ⅱ)氧化为Co(Ⅲ),来制备三氯化六氨合钴(Ⅲ)配合物,反应的化学方程式为:
已知:①Co(NH3)6Cl3在不同温度下水中的溶解度曲线如下图。
②制备过程中可能用到的部分装置如下:
(1)原料NH4Cl的主要作用是 ;步骤④中要冷却至10 ℃再缓慢地边搅拌边加入H2O2溶液,这样操作的目的是 。
(2)步骤⑤中保持60 ℃的加热方法是 ,恒温20分钟的目的是 。
(3)步骤⑥是减压抽滤(图中装置Ⅱ),当抽滤完毕或中途停止抽滤时,防止自来水倒吸入抽滤瓶最佳的正确操作是 。
(4)操作A的名称为 。若操作过程中,发现漏斗尖嘴处有少量晶体析出,处理方法是 。
(5)步骤⑨进行洗涤时要用到两种试剂,应该依次用 (填序号)洗涤。
A.饱和氯化钠溶液 B.无水乙醇 C.浓盐酸
答案 (1)NH4Cl溶于水电离出NH4+,会抑制NH3·H2O的电离 防止温度过高H2O2分解,降低反应速率,防止反应过于剧烈
(2)水浴加热 (提高反应速率,)保证反应完全
(3)慢慢打开活塞d,然后关闭水龙头
(4)趁热过滤 往漏斗中加入少量热水
(5)C、B
2.(2019河北武邑中学四模,26)向硝酸酸化的2 mL 0.1 mol·L-1AgNO3溶液(pH=2)中加入过量铁粉,振荡后静置,溶液先呈浅绿色,后逐渐呈棕黄色,试管底部仍存有黑色固体,过程中无气体生成。实验小组同学对该实验现象进行如下探究。
Ⅰ.探究Fe2+产生的原因
(1)提出猜想;Fe2+可能是Fe与 或 反应的产物(填化学式)。
(2)实验探究:在两支试管中分别加入与上述实验等量的铁粉,再加入不同的液体试剂,5 min后取上层清液,分别加入相同体积和浓度的铁氰化钾溶液。
液体试剂
加入铁氰化钾溶液
1号试管
2 mL 0.1 mol·L-1AgNO3溶液
无蓝色沉淀
2号试管
有蓝色沉淀
①2号试管中所用的试剂为 。
②资料显示:该温度下,0.1 mol·L-1的AgNO3溶液可以将Fe氧化为Fe2+。但1号试管中未观察到蓝色沉淀的原因可能为 。
③小组同学继续进行实验,证明了2号试管得出的结论正确,实验如下:取100 mL 0.1 mol·L-1硝酸酸化的AgNO3溶液(pH=2),加入铁粉并搅拌,分别插入pH传感器和NO3-传感器(传感器可检测离子浓度),得到下图,其中pH传感器测得的图示为 (填“图甲”或“图乙”)。
④实验测得2号试管中有NH4+生成,则2号试管中发生反应的离子方程式为 。
Ⅱ.探究Fe3+产生的原因
查阅资料可知,反应中溶液逐渐变棕黄色是因为Fe2+被Ag+氧化。小组同学设计不同实验方案对此进行验证。
(3)方案一:取出少量黑色固体,洗涤后
(填操作和现象),证明黑色固体中有Ag。
(4)方案二:按下图连接装置,一段时间后取出左侧烧杯溶液,加入KSCN溶液,溶液变红。该实验现象 (填“能”或“不能”)证明Fe2+可被Ag+氧化,理由为 。
答案 (1)HNO3 AgNO3
(2)①硝酸酸化的2 mL 0.1 mol·L-1NaNO3溶液
(只答2 mL 0.1 mol·L-1HNO3或pH=2的HNO3不得分)
②该反应速率很小或该反应活化能较大
③图乙
④4Fe+10H++NO3- 4Fe2++NH4++3H2O
(3)方法一:加入足量稀硝酸加热至固体完全溶解,再向所得溶液中加入稀盐酸,产生白色沉淀
方法二:加入足量稀盐酸,仍有黑色固体剩余
(4)不能 Fe2+可能被HNO3氧化或被氧气氧化
3.(2019北京石景山一模,28)某实验小组对KSCN的性质进行探究,设计如下实验:
试管中试剂
实验
滴加试剂
现象
Ⅰ
ⅰ.先加1 mL 0.1 mol/L FeSO4溶液
ⅱ.再加硫酸酸化的KMnO4溶液
ⅰ.无明显现象
ⅱ.先变红,后褪色
Ⅱ
ⅲ.先加1 mL 0.05 mol/L Fe2(SO4)3溶液
ⅳ.再滴加0.5 mL 0.5 mol/L FeSO4溶液
ⅲ.溶液变红
ⅳ.红色明显变浅
(1)SCN-存在两种结构式,分别为和,SCN-是二者的互变异构的混合物,请写出的电子式: 。
(2)用离子方程式表示FeSO4溶液显酸性的原因: 。
(3)①用离子方程式表示实验Ⅰ溶液变红的原因: 。
②针对实验Ⅰ中红色褪去的原因,小组同学认为是SCN-被酸性KMnO4氧化为SO42-,并设计如下图实验装置证实了猜想是成立的。其中X溶液是 ,Y溶液是 ,检验产物SO42-的操作及现象是 。
(4)针对实验Ⅱ“红色明显变浅”的现象,实验小组进行探究。
甲同学查资料得知:当加入强电解质后,增大了离子间相互作用,离子之间牵制作用增强,即“盐效应”。“盐效应”使Fe3++SCN- [Fe(SCN)]2+平衡体系中的Fe3+跟SCN-结合成[Fe(SCN)]2+的机会减少,溶液红色变浅。
乙同学认为SCN-可以与Fe2+反应生成无色配离子,进一步使Fe3++SCN- [Fe(SCN)]2+平衡左移,红色明显变浅,而Mg2+与SCN-难配合,于是乙设计了如下实验:
由此推测,实验Ⅱ“红色明显变浅”的原因是
。
(5)工业上测定钛铁合金中钛含量的其中一步反应原理是:以KSCN为指示剂,用NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti(Ⅲ),反应的化学方程式为Ti2(SO4)3+2NH4Fe(SO4)2 2Ti(SO4)2+(NH4)2SO4+2FeSO4,则达到滴定终点的实验现象是 。
答案
(2)Fe2++2H2O Fe(OH)2+2H+
(3)①MnO4-+5Fe2++8H+ Mn2++5Fe3++4H2O,Fe3++3SCN- Fe(SCN)3
②0.1 mol/L KSCN溶液 硫酸酸化的KMnO4溶液
一段时间后取少量反应后的KSCN溶液,先加盐酸酸化,再加氯化钡溶液,出现白色沉淀
(4)(注:本题答案是开放性的,逻辑合理就行)
水溶液的稀释使溶液颜色变浅;“盐效应”使Fe3+跟SCN-结合成[Fe(SCN)]2+的机会减少;SCN-与Fe2+反应生成无色配离子,三者可能均有(不答水稀释也可) (5)溶液变红
【五年高考】
考点一 实验方案的设计
1.(2019课标Ⅰ,9,6分)实验室制备溴苯的反应装置如下图所示,关于实验操作或叙述错误的是( )
A.向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打开K
B.实验中装置b中的液体逐渐变为浅红色
C.装置c中碳酸钠溶液的作用是吸收溴化氢
D.反应后的混合液经稀碱溶液洗涤、结晶,得到溴苯
答案 D
2.(2019天津理综,4,6分)下列实验操作或装置能达到目的的是( )
A
B
C
D
混合浓硫酸和乙醇
配制一定浓度的溶液
收集NO2气体
证明乙炔可使溴水褪色
答案 B
3.(2018课标Ⅱ,13,6分)下列实验过程可以达到实验目的的是( )
编号
实验目的
实验过程
A
配制0.400 0 mol·L-1的NaOH溶液
称取4.0 g固体NaOH于烧杯中,加入少量蒸馏水溶解,转移至250 mL容量瓶中定容
B
探究维生素C的还原性
向盛有2 mL黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液,观察颜色变化
C
制取并纯化氢气
向稀盐酸中加入锌粒,将生成的气体依次通过NaOH溶液、浓硫酸和KMnO4溶液
D
探究浓度对反应速率的影响
向2支盛有5 mL不同浓度NaHSO3溶液的试管中同时加入2 mL 5% H2O2溶液,观察实验现象
答案 B
4.(2017天津理综,4,6分)以下实验设计能达到实验目的的是( )
实验目的
实验设计
A.
除去NaHCO3固体中的Na2CO3
将固体加热至恒重
B.
制备无水AlCl3
蒸发Al与稀盐酸反应后的溶液
C.
重结晶提纯苯甲酸
将粗品水溶、过滤、蒸发、结晶
D.
鉴别NaBr和KI溶液
分别加新制氯水后,用CCl4萃取
答案 D
5.(2016课标Ⅱ,13,6分)下列实验操作能达到实验目的的是( )
实验目的
实验操作
A.
制备Fe(OH)3胶体
将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中
B.
由MgCl2溶液制备无水MgCl2
将MgCl2溶液加热蒸干
C.
除去Cu粉中混有的CuO
加入稀硝酸溶解,过滤、洗涤、干燥
D.
比较水与乙醇中氢的活泼性
分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中
答案 D
6.(2019天津理综,9,18分)环己烯是重要的化工原料。其实验室制备流程如下:
环己烯粗产品 饱和食盐水 操作2
回答下列问题:
Ⅰ.环己烯的制备与提纯
(1)原料环己醇中若含苯酚杂质,检验试剂为 ,现象为 。
(2)操作1的装置如图所示(加热和夹持装置已略去)。
①烧瓶A中进行的可逆反应化学方程式为
,浓硫酸也可作该反应的催化剂,选择FeCl3·6H2O而不用浓硫酸的原因为 (填序号)。
a.浓硫酸易使原料炭化并产生SO2
b.FeCl3·6H2O污染小、可循环使用,符合绿色化学理念
c.同等条件下,用FeCl3·6H2O比浓硫酸的平衡转化率高
②仪器B的作用为 。
(3)操作2用到的玻璃仪器是 。
(4)将操作3(蒸馏)的步骤补齐:安装蒸馏装置,加入待蒸馏的物质和沸石, ,弃去前馏分,收集83 ℃的馏分。
Ⅱ.环己烯含量的测定
在一定条件下,向a g环己烯样品中加入定量制得的b mol Br2,与环己烯充分反应后,剩余的Br2与足量KI作用生成I2,用c mol·L-1的Na2S2O3标准溶液滴定,终点时消耗Na2S2O3标准溶液V mL(以上数据均已扣除干扰因素)。
测定过程中,发生的反应如下:
①Br2+
②Br2+2KI I2+2KBr
③I2+2Na2S2O3 2NaI+Na2S4O6
(5)滴定所用指示剂为 。样品中环己烯的质量分数为 (用字母表示)。
(6)下列情况会导致测定结果偏低的是 (填序号)。
a.样品中含有苯酚杂质
b.在测定过程中部分环己烯挥发
c.Na2S2O3标准溶液部分被氧化
答案 (18分)(1)FeCl3溶液 溶液显紫色
(2)① +H2O a、b
②减少环己醇蒸出
(3)分液漏斗、烧杯
(4)通冷凝水,加热
(5)淀粉溶液 (b-cV2 000)×82a
(6)b、c
7.(2018课标Ⅰ,26,14分)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)去除水中溶解氧 分液(或滴液)漏斗
(2)①Zn+2Cr3+ Zn2++2Cr2+
②排除c中空气
(3)c中产生H2使压强大于大气压 (冰浴)冷却 过滤
(4)敞开体系,可能使醋酸亚铬与空气接触
8.(2018课标Ⅱ,28,15分)K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体,可用于晒制蓝图。回答下列问题:
(1)晒制蓝图时,用K3[Fe(C2O4)3]·3H2O作感光剂,以K3[Fe(CN)6]溶液为显色剂。其光解反应的化学方程式为:2K3[Fe(C2O4)3]2FeC2O4+3K2C2O4+2CO2↑;显色反应的化学方程式为 。
(2)某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物,按下图所示装置进行实验。
①通入氮气的目的是 。
②实验中观察到装置B、F中澄清石灰水均变浑浊,装置E中固体变为红色,由此判断热分解产物中一定含有 、 。
③为防止倒吸,停止实验时应进行的操作是 。
④样品完全分解后,装置A中的残留物含有FeO和Fe2O3,检验Fe2O3存在的方法是:
。
(3)测定三草酸合铁酸钾中铁的含量。
①称量m g样品于锥形瓶中,溶解后加稀H2SO4酸化,用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点。滴定终点的现象是 。
②向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后,过滤、洗涤,将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。加稀H2SO4酸化,用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液V mL。该晶体中铁的质量分数的表达式为 。
答案 (1)3FeC2O4+2K3[Fe(CN)6] Fe3[Fe(CN)6]2+
3K2C2O4
(2)①隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置
②CO2 CO
③先熄灭装置A、E的酒精灯,冷却后停止通入氮气
④取少许固体粉末于试管中,加稀硫酸溶解,滴入1~2滴KSCN溶液,溶液变红色,证明含有Fe2O3
(3)①粉红色出现 ②5cV×56m×1 000×100%
9.(2018江苏单科,19,15分)以Cl2、NaOH、(NH2)2CO(尿素)和SO2为原料可制备N2H4·H2O(水合肼)和无水Na2SO3,其主要实验流程如下:
已知:①Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O是放热反应。
②N2H4·H2O沸点约118 ℃,具有强还原性,能与NaClO剧烈反应生成N2。
(1)步骤Ⅰ制备NaClO溶液时,若温度超过40 ℃,Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl,其离子方程式为 ;实验中控制温度除用冰水浴外,还需采取的措施是 。
(2)步骤Ⅱ合成N2H4·H2O的装置如图1所示。NaClO碱性溶液与尿素水溶液在40 ℃以下反应一段时间后,再迅速升温至110 ℃继续反应。实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是 ;使用冷凝管的目的是 。
图1
(3)步骤Ⅳ用步骤Ⅲ得到的副产品Na2CO3制备无水Na2SO3(水溶液中H2SO3、HSO3-、SO32-随pH的分布如图2所示,Na2SO3的溶解度曲线如图3所示)。
图2
图3
①边搅拌边向Na2CO3溶液中通入SO2制备NaHSO3溶液。实验中确定何时停止通SO2的实验操作为 。
②请补充完整由NaHSO3溶液制备无水Na2SO3的实验方案:
,用少量无水乙醇洗涤,干燥,密封包装。
答案 (15分)(1)3Cl2+6OH- 5Cl-+ClO3-+3H2O 缓慢通入Cl2
(2)NaClO碱性溶液 减少水合肼的挥发
(3)①测量溶液的pH,若pH约为4,停止通SO2
②边搅拌边向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液,测量溶液pH,pH约为10时,停止滴加NaOH溶液,加热浓缩溶液至有大量晶体析出,在高于34 ℃条件下趁热过滤
考点二 实验方案的评价
10.(2019江苏单科,13,4分)室温下进行下列实验,根据实验操作和现象所得到的结论正确的是( )
选项
实验操作和现象
结论
A
向X溶液中滴加几滴新制氯水,振荡,再加入少量KSCN溶液,溶液变为红色
X溶液中一定含有Fe2+
B
向浓度均为0.05 mol·L-1的NaI、NaCl混合溶液中滴加少量AgNO3溶液,有黄色沉淀生成
Ksp(AgI)>Ksp(AgCl)
C
向3 mL KI溶液中滴加几滴溴水,振荡,再滴加1 mL淀粉溶液,溶液显蓝色
Br2的氧化性比I2的强
D
用pH试纸测得:CH3COONa溶液的pH约为9,NaNO2溶液的pH约为8
HNO2电离出H+的能力比CH3COOH的强
答案 C
11.(2018江苏单科,12,4分)根据下列实验操作和现象所得出的结论正确的是( )
选项
实验操作和现象
结论
A
向苯酚浊液中滴加Na2CO3溶液,浊液变清
苯酚的酸性强于H2CO3的酸性
B
向碘水中加入等体积CCl4 ,振荡后静置,上层接近无色,下层显紫红色
I2在CCl4 中的溶解度大于在水中的溶解度
C
向CuSO4溶液中加入铁粉,有红色固体析出
Fe2+的氧化性强于Cu2+的氧化性
D
向NaCl、NaI 的混合稀溶液中滴入少量稀AgNO3溶液,有黄色沉淀生成
Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
答案 B
12.(2016北京理综,10,6分)K2Cr2O7溶液中存在平衡:Cr2O72-(橙色)+H2O 2CrO42-(黄色)+2H+。用K2Cr2O7溶液进行下列实验:
结合实验,下列说法不正确的是( )
A.①中溶液橙色加深,③中溶液变黄
B.②中Cr2O72-被C2H5OH还原
C.对比②和④可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强
D.若向④中加入70% H2SO4溶液至过量,溶液变为橙色
答案 D
13.(2019北京理综,28,16分)化学小组实验探究SO2与AgNO3溶液的反应。
(1)实验一:用如下装置(夹持、加热仪器略)制备SO2,将足量SO2通入AgNO3溶液中,迅速反应,得到无色溶液A和白色沉淀B。
①浓H2SO4与Cu反应的化学方程式是 。
②试剂a是 。
(2)对体系中有关物质性质分析得出:沉淀B可能为Ag2SO3、Ag2SO4或二者混合物。(资料:Ag2SO4微溶于水;Ag2SO3难溶于水)
实验二:验证B的成分
①写出Ag2SO3溶于氨水的离子方程式: 。
②加入盐酸后沉淀D大部分溶解,剩余少量沉淀F。推断D中主要是BaSO3,进而推断B中含有Ag2SO3。向滤液E中加入一种试剂,可进一步证实B中含有Ag2SO3。所用试剂及现象是 。
(3)根据沉淀F的存在,推测SO42-的产生有两个途径:
途径1:实验一中,SO2在AgNO3溶液中被氧化生成Ag2SO4,随沉淀B进入D。
途径2:实验二中,SO32-被氧化为SO42-进入D。
实验三:探究SO42-的产生途径
①向溶液A中滴入过量盐酸,产生白色沉淀,证明溶液中含有 ;取上层清液继续滴加BaCl2溶液,未出现白色沉淀,可判断B中不含Ag2SO4。做出判断的理由: 。
②实验三的结论: 。
(4)实验一中SO2与AgNO3溶液反应的离子方程式是 。
(5)根据物质性质分析,SO2与AgNO3溶液应该可以发生氧化还原反应。将实验一所得混合物放置一段时间,有Ag和SO42-生成。
(6)根据上述实验所得结论: 。
答案 (1)①Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O
②饱和NaHSO3溶液
(2)①Ag2SO3+4NH3·H2O 2Ag(NH3)2++SO32-+4H2O
②H2O2溶液,产生白色沉淀
(3)①Ag+ Ag2SO4溶解度大于BaSO4,没有BaSO4沉淀时,必定没有Ag2SO4
②途径1不产生SO42-,途径2产生SO42-
(4)2Ag++SO2+H2O Ag2SO3↓+2H+
(6)实验条件下:SO2与AgNO3溶液生成Ag2SO3的速率大于生成Ag和SO42-的速率,碱性溶液中SO32-更易被氧化为SO42-
14.(2018北京理综,28,16分)实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。
资料:K2FeO4为紫色固体,微溶于KOH溶液;具有强氧化性,在酸性或中性溶液中快速产生O2,在碱性溶液中较稳定。
(1)制备K2FeO4(夹持装置略)
①A为氯气发生装置。A中反应方程式是 (锰被还原为Mn2+)。
②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。
③C中得到紫色固体和溶液。C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH2K2FeO4+6KCl+8H2O,另外还有 。
(2)探究K2FeO4的性质
①取C中紫色溶液,加入稀硫酸,产生黄绿色气体,得溶液a,经检验气体中含有Cl2。为证明是否K2FeO4氧化了Cl-而产生Cl2,设计以下方案:
方案Ⅰ
取少量a,滴加KSCN溶液至过量,溶液呈红色
方案Ⅱ
用KOH溶液充分洗涤C中所得固体,再用KOH溶液将K2FeO4溶出,得到紫色溶液b。取少量b,滴加盐酸,有Cl2产生
ⅰ.由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有 离子,但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl-氧化,还可能由 产生(用方程式表示)。
ⅱ.方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl-。用KOH溶液洗涤的目的是 。
②根据K2FeO4的制备实验得出:氧化性Cl2 FeO42-(填“>”或“<”),而方案Ⅱ实验表明,Cl2和FeO42-的氧化性强弱关系相反,原因是 。
③资料表明,酸性溶液中的氧化性FeO42->MnO4-,验证实验如下:将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中,振荡后溶液呈浅紫色。该现象能否证明氧化性FeO42->MnO4-。若能,请说明理由;若不能,进一步设计实验方案。
理由或方案: 。
答案 (1)①2KMnO4+16HCl 2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O
②
③Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O
(2)①ⅰ.Fe3+ 4FeO42-+20H+4Fe3++3O2↑+10H2O
ⅱ.排除ClO-的干扰
②> 溶液酸碱性不同
③理由:FeO42-在过量酸的作用下完全转化为Fe3+和O2,溶液浅紫色一定是MnO4-的颜色
方案:向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4,观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色
15.(2017课标Ⅲ,26,14分)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁,在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题:
(1)在试管中加入少量绿矾样品,加水溶解,滴加KSCN溶液,溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气,溶液逐渐变红。由此可知: 、 。
(2)为测定绿矾中结晶水含量,将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重,记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中,再次将装置A称重,记为m2 g。按下图连接好装置进行实验。
①仪器B的名称是 。
②将下列实验操作步骤正确排序 (填标号);重复上述操作步骤,直至A恒重,记为m3 g。
a.点燃酒精灯,加热 b.熄灭酒精灯
c.关闭K1和K2 d.打开K1和K2,缓缓通入N2
e.称量A f.冷却到室温
③根据实验记录,计算绿矾化学式中结晶水数目x= (列式表示)。若实验时按a、d次序操作,则使x (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(3)为探究硫酸亚铁的分解产物,将(2)中已恒重的装置A接入下图所示的装置中,打开K1和K2,缓缓通入N2,加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。
①C、D中的溶液依次为 (填标号)。C、D中有气泡冒出,并可观察到的现象分别为 。
a.品红 b.NaOH c.BaCl2 d.Ba(NO3)2 e.浓H2SO4
②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式 。
答案 (1)样品中没有Fe(Ⅲ) Fe(Ⅱ)易被氧气氧化为Fe(Ⅲ)
(2)①干燥管 ②dabfce
③76(m2-m3)9(m3-m1) 偏小
(3)①c、a 生成白色沉淀、褪色
②2FeSO4 Fe2O3+SO2↑+SO3↑
教师专用题组
考点一 实验方案的设计
1.(2015重庆理综,4,6分)下列实验中,所使用的装置(夹持装置略)、试剂和操作方法都正确的是( )
答案 A
2.(2017江苏单科,19,15分)某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低,对实验的影响可忽略)。
已知:
①NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解,如:3NaClO 2NaCl+NaClO3
②AgCl可溶于氨水:AgCl+2NH3·H2O Ag(NH3)2++Cl-+2H2O
③常温时N2H4·H2O(水合肼)在碱性条件下能还原Ag(NH3)2+:4Ag(NH3)2++N2H4·H2O 4Ag↓+N2↑+4NH4++4NH3↑+H2O
(1)“氧化”阶段需在80 ℃条件下进行,适宜的加热方式为 。
(2)NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2,该反应的化学方程式为 。
HNO3也能氧化Ag,从反应产物的角度分析,以HNO3代替NaClO的缺点是 。
(3)为提高Ag的回收率,需对“过滤Ⅱ”的滤渣进行洗涤,并 。
(4)若省略“过滤Ⅰ”,直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水,则需要增加氨水的用量,除因过量NaClO与NH3·H2O反应外(该条件下NaClO3与NH3·H2O不反应),还因为 。
(5)请设计从“过滤Ⅱ”后的滤液中获取单质Ag的实验方案:
(实验中须使用···的试剂有:2 mol·L-1水合肼溶液,1 mol·L-1 H2SO4溶液)。
答案 (15分)(1)水浴加热
(2)4Ag+4NaClO+2H2O 4AgCl+4NaOH+O2↑
会释放出氮氧化物(或NO、NO2),造成环境污染
(3)将洗涤后的滤液合并入过滤Ⅱ的滤液中
(4)未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水,且其中含有一定浓度的Cl-,不利于AgCl与氨水反应
(5)向滤液中滴加2 mol·L-1水合肼溶液,搅拌使其充分反应,同时用1 mol·L-1 H2SO4溶液吸收反应中放出的NH3,待溶液中无气泡产生,停止滴加,静置,过滤、洗涤,干燥
3.(2016江苏单科,16,12分)以电石渣[主要成分为Ca(OH)2和CaCO3]为原料制备KClO3的流程如下:
(1)氯化过程控制电石渣过量、在75 ℃左右进行。氯化时存在Cl2与Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2的反应,Ca(ClO)2进一步转化为Ca(ClO3)2,少量Ca(ClO)2 分解为CaCl2和O2。
①生成Ca(ClO)2的化学方程式为 。
②提高Cl2转化为Ca(ClO3)2的转化率的可行措施有 (填序号)。
A.适当减缓通入Cl2速率
B.充分搅拌浆料
C.加水使Ca(OH)2完全溶解
(2)氯化过程中Cl2 转化为Ca(ClO3)2的总反应方程式为
6Ca(OH)2+6Cl2 Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O
氯化完成后过滤。
①滤渣的主要成分为 (填化学式)。
②滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比n[Ca(ClO3)2]∶n(CaCl2) 1∶5(填“>”“<”或“=”)。
(3)向滤液中加入稍过量KCl固体可将Ca(ClO3)2转化为KClO3。若溶液中KClO3的含量为100 g·L-1,从该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法是 。
答案 (12分)(1)①2Cl2+2Ca(OH)2 Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O ②AB
(2)①CaCO3、Ca(OH)2 ②<
(3)蒸发浓缩、冷却结晶
4.(2015福建理综,25,15分)某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。
实验一 制取氯酸钾和氯水
利用上图所示的实验装置进行实验。
(1)制取实验结束后,取出B中试管冷却结晶,过滤,洗涤。该实验操作过程需要的玻璃仪器有 。
(2)若对调B和C装置的位置, (填“能”或“不能”)提高B中氯酸钾的产率。
实验二 氯酸钾与碘化钾反应的研究
(3)在不同条件下KClO3可将KI氧化为I2或KIO3。该小组设计了系列实验研究反应条件对反应产物的影响,其中系列a实验的记录表如下(实验在室温下进行):
试管编号
1
2
3
4
0.20 mol·L-1 KI/mL
1.0
1.0
1.0
1.0
KClO3(s)/g
0.10
0.10
0.10
0.10
6.0 mol·L-1 H2SO4/mL
0
3.0
6.0
9.0
蒸馏水/mL
9.0
6.0
3.0
0
实验现象
①系列a实验的实验目的是 。
②设计1号试管实验的作用是 。
③若2号试管实验现象为“黄色溶液”,取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色;假设氧化产物唯一,还原产物为KCl,则此反应的离子方程式为 。
实验三 测定饱和氯水中氯元素的总量
(4)该小组设计的实验方案为:使用下图装置,加热15.0 mL饱和氯水试样,测定产生气体的体积。此方案不可行的主要原因是 。(不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因)
(5)根据下列资料,为该小组设计一个可行的实验方案(不必描述操作过程的细节): 。
资料:ⅰ.次氯酸会破坏酸碱指示剂;
ⅱ.次氯酸或氯气可被SO2、H2O2和FeCl2等物质还原成Cl-。
答案 (15分)(1)烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管(不填“胶头滴管”也可) (2)能
(3)①研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响 ②硫酸浓度为0的对照实验 ③ClO3-+6I-+6H+ Cl-+3I2+3H2O
(4)因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等,此方案无法测算试样含氯总量(或其他合理答案)
(5)量取一定量的试样,加入足量的H2O2溶液,加热除去过量的H2O2,冷却,再加入足量的硝酸银溶液,称量沉淀质量(或其他合理答案)
考点二 实验方案的评价
5.(2015安徽理综,12,6分)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( )
选项
实验及现象
结论
A
将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,试纸变蓝
反应中有NH3产生
B
收集产生的气体并点燃,火焰呈淡蓝色
反应中有H2产生
C
收集气体的同时测得溶液的pH为8.6
弱碱性溶液中Mg也可被氧化
D
将光亮的镁条放入pH为8.6的NaHCO3溶液中,有气泡产生
弱碱性溶液中OH-氧化了Mg
答案 D
6.(2015四川理综,9,13分)(NH4)2SO4是常用的化肥和化工原料,受热易分解。某兴趣小组拟探究其分解产物。
【查阅资料】(NH4)2SO4在260 ℃和400 ℃时分解产物不同。
【实验探究】该小组拟选用下图所示装置进行实验(夹持和加热装置略)。
实验1:连接装置A-B-C-D,检查气密性,按图示加入试剂(装置B盛0.500 0 mol/L盐酸70.00 mL)。通入N2排尽空气后,于260 ℃加热装置A一段时间,停止加热,冷却,停止通入N2。品红溶液不褪色。取下装置B,加入指示剂,用0.200 0 mol/L NaOH溶液滴定剩余盐酸,终点时消耗NaOH溶液25.00 mL。经检验滴定后的溶液中无SO42-。
(1)仪器X的名称是 。
(2)滴定前,下列操作的正确顺序是 (填字母编号)。
a.盛装0.200 0 mol/L NaOH溶液
b.用0.200 0 mol/L NaOH溶液润洗
c.读数、记录
d.查漏、清洗
e.排尽滴定管尖嘴的气泡并调整液面
(3)装置B内溶液吸收气体的物质的量是 mol。
实验2:连接装置A-D-B,检查气密性,按图示重新加入试剂。通入N2排尽空气后,于400 ℃加热装置A至(NH4)2SO4完全分解无残留物,停止加热,冷却,停止通入N2。观察到装置A、D之间的导气管内有少量白色固体。经检验,该白色固体和装置D内溶液中有SO32-,无SO42-。进一步研究发现,气体产物中无氮氧化物。
(4)检验装置D内溶液中有SO32-,无SO42-的实验操作和现象是
。
(5)装置B内溶液吸收的气体是 。
(6)(NH4)2SO4在400 ℃分解的化学方程式是 。
答案 (13分)(1)圆底烧瓶
(2)dbaec
(3)0.03
(4)取少量装置D内溶液于试管中,滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀;加入足量稀盐酸后沉淀完全溶解,放出无色刺激性气体
(5)NH3或氨气
(6)3(NH4)2SO4 4NH3↑+N2↑+3SO2↑+6H2O↑
【三年模拟】
时间:50分钟 分值:100分
一、选择题(每题6分,共54分,每小题只有一个选项正确)
1.(2020届天津六校期中,6)下列实验中,实验现象及结论都正确且两者具有因果关系的是( )
实验
现象
结论
A
向Ba(NO3)2溶液中通入二氧化硫气体
有白色沉淀生成
SO2与Ba(NO3)2反应得到BaSO3
B
向FeI2溶液中滴加少量的氯水
溶液颜色变深
Cl2与Fe2+反应生成Fe3+
C
向蔗糖溶液中加几滴稀硫酸,水浴加热5 min后,再加新制Cu(OH)2后加热
无砖红色沉淀生成
蔗糖没有水解
D
向含有酚酞的Na2CO3溶液中加入少量BaCl2固体
溶液红色变浅
证明Na2CO3溶液中存在水解平衡
答案 D
2.(2020届北京人大附中质检,14))孔雀石的主要成分为xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O,为测定其中CuCO3的质量分数,称取a g样品进行实验。下列实验方案可行的是( )
A.充分加热样品,用碱石灰吸收逸出气体,增重b g
B.加热至样品质量不再发生变化,称得其质量为b g
C.向样品中加入足量的稀盐酸,用排水法收集逸出气体,得b mL气体
D.向样品中加入足量的稀盐酸,充分反应,将生成的气体全部通入到足量Ba(OH)2溶液中,过滤、洗涤、烘干,得b g固体
答案 D
3.(2020届北京人大附中质检,12)葡萄酒中常加入亚硫酸盐作为食品添加剂,为检测某葡萄酒样品中亚硫酸盐的含量(通常以酒样中SO2的量计),某研究小组设计了如下实验(已知还原性:SO32->I->Cl-)。下列说法不正确的是( )
酒样 气体 溶液 数据处理
A.葡萄酒中加亚硫酸盐的主要目的是防止氧化,利用了亚硫酸盐的还原性
B.通入N2和煮沸的目的是将产生的气体从溶液中全部赶出
C.若试剂A选择氯水,则试剂B可选择NaOH标准液
D.若试剂A选择碱液,调节吸收后的溶液为中性,则试剂B可选择I2标准液
答案 C
4.(2019 5·3原创预测卷五,9)下列有关物质的制备装置、制备时使用的原料与收集方法均正确的是( )
选项
A
B
C
D
物质
O2
NO
Cl2
CH2 CH2
制备装置
制备时使用的原料
H2O2溶液和二氧化锰粉末
浓硝酸和铜粉
浓盐酸与高锰酸钾固体
乙醇和3 mol/L的H2SO4溶液
收集方法
排水法
排空气法
排饱和食盐水法
排水法
答案 C
5.(2019 5·3原创预测卷一,9)气体的收集、验满、转移过程中容易发生泄漏,对环境造成一定程度的污染,有的还不能控制反应的开始和结束,没有处理尾气。下面有一套改进的实验装置,装置中无机试剂任选,下列说法正确的是( )
A.通过关闭分液漏斗Ⅰ、Ⅱ的旋塞,用双手捂住三颈烧瓶Ⅶ,看Ⅴ中导管口有没有气泡,松手后Ⅴ中导管中有没有倒吸形成一段稳定的水柱,可以检查装置的气密性
B.如果Ⅶ中发生反应NH3+HCl NH4Cl,去掉Ⅳ,同样可以在Ⅶ中看到大量白雾
C.如果Ⅶ中发生反应的气体是氨气与氯气,现象可能是产生大量白雾,也可能是产生大量白烟
D.Ⅶ中的现象不可能为生成大量红棕色气体
答案 C
6.(2019湖南长沙长郡中学一模,9)下列实验所用试剂、现象和结论均正确的是( )
选项
实验装置
现象
结论
A
装置Ⅲ中有浅黄色沉淀
苯和浓溴水发生取代反应
B
高锰酸钾溶液褪色,溴的四氯化碳溶液褪色
石蜡油的分解产物中含有不饱和烃
C
盛有饱和碳酸钠溶液的试管中,上方出现油状液体
制备乙酸乙酯
D
甲醚有气泡
鉴别乙醇
与甲醚
(CH3OCH3)
答案 B
7.(2019河北衡水中学二调,4)下列实验能够成功的是( )
A.检验亚硫酸钠试样是否变质
试样白色沉淀沉淀不溶解→说明试样已变质
B.除去粗盐中含有的硫酸钙杂质
粗盐 精盐
C.检验某溶液中是否含有Fe2+
试样溶液颜色无变化溶液变红色→溶液中含有Fe2+
D.证明酸性条件下H2O2的氧化性比I2强
NaI溶液溶液变蓝色→氧化性:H2O2>I2
答案 C
8.(2019安徽合肥调研,10)用如图所示的装置进行实验(夹持仪器略去,必要时可加热),其中a、b、c中分别盛有试剂1、2、3,能达到相应实验目的的是( )
选项
试剂1
试剂2
试剂3
实验目的
装置
A
浓盐酸
MnO2
饱和NaCl溶液
除去Cl2中的HCl
B
浓HNO3
Cu片
KI-淀粉溶液
验证NO2的氧化性
C
稀硫酸
溶液X
澄清石灰水
验证X中是否有CO32-
D
70%硫酸
Na2SO3
酸性KMnO4溶液
验证SO2具有漂白性
答案 A
9.(2019辽宁五校协作体联合模拟,5)下列实验方案中不能达到相应实验目的的是( )
选项
A
B
C
D
方案
已知溶解度(20 ℃)
NaHCO3:9.6 g
Na2CO3:21.8 g
将NO2球浸泡在冷水和热水中
目的
探究浓度对化学反应速率的影响
制备氨气
室温下比较NaHCO3和Na2CO3的溶解度
探究温度对化学平衡的影响
答案 C
二、选择题(每题6分,共18分,每小题有一个或两个选项正确)
10.(2020届山东德州期中,13)碘循环工艺不仅能吸收SO2降低环境污染,同时又能制得氢气,具体流程如下:
下列说法正确的是( )
A.分离器中的物质分离操作为过滤
B.反应器中,控制温度为20~100 ℃,温度过低反应速率慢,温度过高水汽化且增大碘的流失,反应速率也慢
C.该工艺中I2和HI的相互转化体现了“碘循环”
D.碘循环工艺的总反应为2SO2+4H2O+I2 H2+2H2SO4+2HI
答案 BC
11.(2020届5·3原创卷2,15)铋酸钠(NaBiO3)是土黄色或棕色无定形粉末,不溶于冷水,在热水中分解有气泡产生。其悬浊液在酸性介质中是强氧化剂,可将Mn2+氧化为高锰酸根离子。可利用过氧化钠在熔融的状态下,氧化氧化铋(Bi2O3)制备铋酸钠。下列说法错误的是( )
A.铋酸钠可与盐酸酸化的硫酸锰反应制得高锰酸根离子
B.铋酸钠在热水中分解生成Bi2O5
C.上述用过氧化钠制备铋酸钠的同时有Na2O生成
D.上述用过氧化钠制备铋酸钠需在无H2O、无CO2的环境中进行
答案 AB
12.(2020届山东临沂质检,15)某兴趣小组采用10.0 g废易拉罐(含Al 97.2%、Fe 1.3%等)制备明矾固体产品,实验方案如下。
已知:明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O,其摩尔质量为474 g·mol-1。
下列叙述错误的是( )
A.合理处理废易拉罐有利于环境保护和资源再利用
B.沉淀a为Fe(OH)3,沉淀b为Al2(CO3)3
C.上述流程中的NaHCO3可用NaHSO4代替
D.最终得到142.2 g产品,则明矾的产率约为83.3%
答案 BC
三、非选择题(共28分)
13.(2019河北唐山一模,26)(14分)硫酸亚铁在空气中易被氧化,与硫酸铵反应生成硫酸亚铁铵[化学式为FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O]后就不易被氧化。模拟工业制备硫酸亚铁铵晶体的实验装置如下图所示。请回答下列问题:
(1)仪器a的名称是 。
(2)铁屑中常含有Fe2O3、FeS等杂质,则装置C的作用是 ,装置B中发生反应的离子方程式可能是 (填序号)。
A.Fe+2H+ Fe2++H2↑
B.Fe2O3+6H+ 2Fe3++3H2O
C.2Fe3++S2- 2Fe2++S↓
D.2Fe3++Fe 3Fe2+
(3)按上图连接好装置,经检验气密性良好后加入相应的药品,打开K1、K2,关闭K3,装置B中有气体产生,该气体的作用是 。反应一段时间后,打开K3,关闭K1和K2。装置B中的溶液会流入装置A,其原因是 。
(4)按上图所示装置制备硫酸亚铁铵晶体的安全隐患是 。
(5)根据下表相关物质的溶解度判断,从装置A中分离出硫酸亚铁铵晶体,需采用的操作有 、 、洗涤、干燥。
三种盐的溶解度(单位为g/100 g H2O)
温度/℃
FeSO4
(NH4)2SO4
FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O
10
20.0
73
17.2
20
26.5
75.4
21.6
30
32.9
78
28.1
答案 (1)分液漏斗
(2)除去H2S等杂质气体 ABD
(3)排出装置中的空气,防止Fe2+被O2氧化 装置B中产生的H2不能排出,导致装置B中压强变大
(4)产生的H2直接排入空气,若达到爆炸极限,遇明火会发生爆炸
(5)降温结晶 过滤
14.(2018湖北武汉调研,26)(14分)某同学在实验室进行铁盐与亚铁盐相互转化的实验:
实验Ⅰ:将Fe3+转化为Fe2+
(1)Fe3+与铜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:
查阅资料:
ⅰ.SCN-的化学性质与I-相似;
ⅱ.2Cu2++4I- 2CuI↓+I2。
实验方案
现象
结论
步骤1:取4 mL mol/L CuSO4溶液,向其中滴加3滴0.1 mol/L KSCN溶液
产生白色沉淀
CuSO4与KSCN反应产生了白色沉淀
步骤2:
无明显现象
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 FeSO4溶液中加入1 mL 8 mol/L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++NO [Fe(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,甲认为反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ (填“快”或“慢”)。
②乙认为反应Ⅰ是一个不可逆反应,并通过实验证明其猜测正确,乙设计的实验方案是 。
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:
。
答案 (1)2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+
(2)0.1 取4 mL 0.2 mol/L FeSO4溶液,向其中滴加3滴0.1 mol/L KSCN溶液
2Cu2++4SCN- 2CuSCN↓+(SCN)2
(3)3Fe2++4H++NO3- 3Fe3++NO↑+2H2O
(4)①慢
②取反应后的黄色溶液于试管中,向其中加入几滴K3[Fe(CN)6]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+,导致溶液中Fe2+浓度降低,平衡Fe2++NO [Fe(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
专题二十 实验方案的设计与评价
【考情探究】
课
标
解
读
内容
实验方案的设计
实验方案的评价
解读
1.能设计实验方案,正确选用实验装置
2.掌握控制实验条件的方法
3.能绘制和识别典型的实验仪器装置图
1.能评价或改进实验方案
2.能预测或描述实验现象,分析或处理实验数据,得出合理结论
考情分析
本专题知识是高考的必考内容,常见命题形式有三种:一种是以选择题形式对实验结论或实验目的进行评价;另一种是实验大题;第三种是与工艺流程相结合的题
备考策略
应重点关注元素化合物知识及基本实验操作的拓展、探究物质组成及性质实验方案的评价、简单的性质实验方案的设计
【真题探秘】
【基础集训】
考点一 实验方案的设计
1.利用如图所示装置进行下列实验,不能得出相应实验结论的是( )
选项
①
②
③
实验结论
A
稀硫酸
Na2CO3
Na2SiO3溶液
非金属性:S>C>Si
B
浓硫酸
蔗糖
溴水
浓硫酸具有脱水性、氧化性
C
浓硝酸
Fe
NaOH溶液
说明铁和浓硝酸反应可生成NO2
D
浓氨水
生石灰
酚酞溶液
氨气的水溶液呈碱性
答案 C
2.下列装置用于进行指定实验时,能达到实验目的的是( )
A.用装置甲制备氨气
B.用装置乙除去氨气中的少量水
C.用装置丙收集氨气
D.用装置丁吸收多余的氨气
答案 D
3.CuCl广泛应用于化工和印染等行业。某研究性学习小组拟热分解CuCl2·2H2O制备CuCl,并验证其他分解产物。
【查阅资料】
①CuCl2·2H2O CuCl2 CuCl+Cl2
②CuCl是一种白色难溶固体,潮湿CuCl在空气中缓慢被氧化
(1)配平潮湿CuCl在空气中被氧化的化学方程式:
CuCl+ O2+ 3CuO·CuCl2·3H2O+ HCl
【实验探究】该小组选用下图装置进行实验(夹持、加热仪器略)。
(2)A装置用于制取HCl:NaCl+H2SO4(浓) NaHSO4+HCl↑,浓硫酸在该反应中体现强酸性和 性。
(3)按实验要求选择上图装置,连接顺序为a (按气流方向,用小写字母表示)。
(4)根据完整的实验装置进行实验,实验步骤如下:
①连接装置, ;②装入药品;③打开分液漏斗活塞;④控制温度加热硬质玻璃管一段时间;⑤停止通HCl,升温继续加热;步骤④通HCl的目的是 。
(5)E装置中发生反应的离子方程式是 。
【实验分析与改进】
(6)B装置中试纸先变蓝后又褪色,经查阅资料获知过量的Cl2能将I2氧化。甲同学认为可将湿润淀粉KI试纸改成足量的淀粉KI溶液以克服Cl2过量的问题,但小组分析后认为该方案存在一个明显安全问题: 。
(7)反应结束后,CuCl产品中可能含有少量未分解的CuCl2,乙同学认为只用一种日常生活常见的液体即可检验。该实验方案为:取少量固体放入小试管中, 。
答案 (1)4 1 4H2O 2
(2)难挥发
(3)degfcbh或edgfcbh
(4)检查装置气密性 抑制CuCl2水解
(5)H++OH- H2O、Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O
(6)HCl易溶于水,易发生倒吸
(7)加少量水后用胶塞盖紧,迅速振荡,若溶液显蓝色则产品中含CuCl2,若不显蓝色则不含CuCl2
考点二 实验方案的评价
4.下列实验操作、实验现象和实验结论均正确的是( )
选项
实验操作
实验现象
实验结论
A
向加了稀硫酸的淀粉溶液中加碘水
无色溶液变蓝
淀粉未水解
B
向酸性KMnO4溶液中滴加乙二酸
溶液紫色褪去
乙二酸具有还原性
C
向AgNO3溶液中滴加过量氨水
得到澄清溶液
Ag+与NH3·H2O能大量共存
D
向鸡蛋白溶液中滴入HgCl2溶液
有白色沉淀
蛋白质发生盐析
答案 B
5.下列物质的制备和性质实验中,由现象得出的结论错误的是( )
选项
试剂
试纸或溶液
现象
结论
A
浓氨水、生石灰
红色石蕊试纸
变蓝
NH3为碱性气体
B
乙酸、乙醇、浓硫酸
饱和碳酸钠溶液
分层
生成的酯不溶于水,密度小于饱和碳酸钠溶液
C
浓盐酸、二氧化锰
淀粉碘化钾溶液
变蓝
Cl2具有氧化性
D
亚硫酸钠、硫酸
品红溶液
褪色
SO2具有还原性
答案 D
6.观察下列有关实验装置,相关评价错误的是( )
A.图(1)装置用于配制0.10 mol·L-1 NaOH溶液;评价:错误
B.图(2)装置用于测定中和反应的反应热;评价:错误,装置中缺少了环形玻璃搅拌棒
C.图(3)装置用于比较Na2CO3、NaHCO3的热稳定性;评价:错误,Na2CO3、NaHCO3位置放错了
D.图(4)装置证明铁发生吸氧腐蚀时空气参加反应;评价:正确
答案 C
7.Ⅰ.含氨废水和废气对环境造成的污染越来越严重。某课外活动小组测定某废水中NO3-的浓度为3×10-4mol/L,想用金属铝将NO3-还原为N2,从而消除污染。
(1)配平下列离子方程式: NO3-+ Al+ H2O N2↑+ Al(OH)3+ OH-。
(2)上述反应中被还原的元素是 ,每生成2 mol N2转移 mol电子。
(3)有上述废水100 m3,若要完全消除污染,则所消耗金属铝的质量为 g。
Ⅱ.NO与Cl2在常温常压下可以合成亚硝酰氯(NOCl)。NOCl是一种红褐色液体或黄色气体,其熔点为-64.5 ℃,沸点为-5.5 ℃,遇水易水解。亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂。实验室制备原料气Cl2的装置如图所示:
(4)实验室制Cl2时,装置A中烧瓶内发生反应的化学方程式为 。
(5)将上述收集到的Cl2充入D中集气瓶中,按图示装置制备亚硝酰氯。
①装置D中发生反应的化学方程式为 。
②如果不用装置E会引起的后果是 。
③某同学认为装置F不能有效吸收尾气中的某种气体,该气体为 ,为了充分吸收尾气,可将尾气与 同时通入氢氧化钠溶液中。
答案 Ⅰ.(1)6 10 18 3 10 6
(2)N 20
(3)1 350
Ⅱ.(4)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
(5)①2NO+Cl2 2NOCl
②F中的水蒸气进入装置D中,会导致产品水解
③NO O2
【综合集训】
1.(2020届福建龙岩六校联考,18)无水四氯化锡(SnCl4)常用作有机合成的氯化催化剂。实验室可用熔融的锡(熔点232 ℃)与Cl2反应制备SnCl4,装置如图所示。
已知:
①SnCl2、SnCl4有关物理性质如下表:
物质
颜色、状态
熔点/℃
沸点/℃
SnCl2
无色晶体
246
652
SnCl4
无色液体
-33
114
②SnCl4遇水极易水解生成SnO2·xH2O。
回答下列问题:
(1)导管a的作用是 ,装置A中发生反应的离子方程式为 。
(2)当观察到装置F液面上方出现 现象时才开始点燃酒精灯,待锡熔化后适当增大氯气流量,继续加热。此时继续加热的目的有两点:加快氯气与锡反应和 。
(3)若上述装置中缺少装置C(其他均相同),则D处具支试管中发生的主要副反应化学方程式为 。
(4)Cl2和Sn的反应产物有SnCl4和SnCl2,为了防止产品中带入过多的SnCl2,装置D可改为油浴加热来控制温度,该温度范围是 。
(5)制得的SnCl4产品中常含有SnCl2,可用如下方法测定产品纯度:先准确称量7.60 g产品于锥形瓶中,再加过量的FeCl3溶液,发生反应:SnCl2+2FeCl3 SnCl4+2FeCl2。再用0.100 0 mol·L-1K2Cr2O7标准溶液滴定生成的Fe2+,此时还原产物为Cr3+,消耗标准溶液20.00 mL,则SnCl4产品的纯度为 。
答案 (1)使分液漏斗内的液体顺利流下
2MnO4-+16H++10Cl- 2Mn2++5Cl2↑+8H2O
(2)黄绿色气体 使SnCl4汽化,利于从混合物中分离出来
(3)SnCl4+(x+2)H2O SnO2·xH2O+4HCl
(4)232 ℃~652 ℃
(5)85%
2.(2019江西上饶月考,26)Na2SO3是一种重要的化工原料,但较易变质。
(1)实验室中欲检验Na2SO3固体样品是否已经变质,最简单的方法为
。
(2)某小组同学欲在实验室测定某Na2SO3样品的纯度。
方案一:通过测定生成SO2的质量,可计算m g Na2SO3固体样品的纯度。利用下列装置进行实验。
①选择装置A和B进行实验时,为使结果更精确还应选择装置 ,装置A中反应前后通入N2的目的是 。
②实验结束后,若测得B装置增重m1 g,则该Na2SO3固体样品的纯度为 。
方案二:利用高锰酸钾溶液滴定亚硫酸钠溶液,实现定量测定。称取a g样品,置于烧杯中;加入适量蒸馏水,使样品溶解,然后配制成250 mL溶液;准确量取25.00 mL溶液置于锥形瓶中;用0.100 0 mol/L的酸性KMnO4溶液进行滴定,重复滴定3次,平均消耗20.00 mL溶液。
③反应原理为 (用离子方程式表示)。
④滴定时,通常不需要加入指示剂,理由是 ;达到滴定终点读取数据时,若俯视液面,则测定结果 (填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
答案 (1)取少量样品溶解,先加足量稀盐酸,再加BaCl2 溶液,若生成白色沉淀,证明Na2SO3变质;若无白色沉淀生成,证明Na2SO3未变质(或先加足量BaCl2溶液,再加足量稀盐酸,若白色沉淀不完全溶解,证明Na2SO3变质;若白色沉淀完全溶解,证明Na2SO3未变质)
(2)①E 反应前排尽装置中的空气,反应后将装置中的SO2全部吹出 ②63m132m×100% ③6H++5SO32-+2MnO4- 2Mn2++5SO42-+3H2O ④KMnO4本身可作指示剂,当达到反应终点时,过量一滴KMnO4溶液,即可使溶液出现明显颜色变化,借以指示终点 偏低
3.(2019河南郑州期末,18)某学习小组用凯氏定氮法来测定农产品中氮的含量,测定过程如下:
Ⅰ.用热浓硫酸处理0.25 g谷物样品,把有机氮转化为铵盐。
Ⅱ.用下图所示装置处理上述铵盐(夹持装置略去)。
回答下列问题:
(1)实验前要检查B装置的气密性,具体操作为 。
(2)盛放浓氢氧化钠溶液的仪器名称为 ;玻璃管2的作用是 ;圆底烧瓶中碎瓷片的作用是 。
(3)将“谷物处理后所得的铵盐”加入三颈瓶中,打开玻璃塞、旋开K2,加入足量浓氢氧化钠溶液,关闭K2,打开K1,点燃酒精灯使水蒸气进入B装置。
①B装置中反应的离子方程式为 。
②C装置冰水混合物的作用是 。
Ⅲ.滴定、计算氮的含量
(4)取下锥形瓶,加入指示剂,用0.10 mol·L-1的NaOH溶液滴定,重复滴定3次,平均消耗19.30 mL NaOH溶液。
①该滴定的指示剂应选择 。
a.甲基橙 b.酚酞 c.甲基橙或酚酞
②该谷物样品中氮的百分含量为 。(保留2位小数)
答案 (1)关闭K1、K2,锥形瓶中加水浸没导管末端,微热三颈烧瓶,锥形瓶内的导管口产生气泡,停止加热恢复到室温,导管中产生一段水柱,一段时间不下降,表明气密性良好
(2)分液漏斗 避免B中压强过大 防止暴沸
(3)①NH4++OH- NH3↑+H2O ②降低温度,使氨气被充分吸收
(4)①a ②17.19%
【应用集训】
1.(2019辽宁六校协作体联考,16)Y形管是一种特殊的仪器,与其他仪器组合可以进行某些实验探究。利用下图装置可以探究SO2与BaCl2反应生成BaSO3沉淀的条件。下列判断正确的是( )
A.玻璃管的作用是连通大气,使空气中的氧气进入广口瓶,参与反应
B.c、d两根导管都必须插入BaCl2溶液中,保证气体与Ba2+充分接触
C.Y形管乙中产生的为氧化性气体,将BaSO3氧化为BaSO4沉淀
D.e、f两管中的试剂可以分别是浓氨水和NaOH固体
答案 D
2.(2019广东佛山一模,26)葡萄糖酸亚铁[(C6H11O7)2Fe]是常用的补铁剂,易溶于水,几乎不溶于乙醇。用下图装置制备FeCO3,并利用FeCO3与葡萄糖酸反应可得葡萄糖酸亚铁。回答下列问题:
(1)a的名称为 。
(2)打开K1、K3,关闭K2,一段时间后,关闭K3,打开K2。在 (填仪器标号)中制得碳酸亚铁。实验过程中产生的H2作用有 、 。
(3)将制得的碳酸亚铁浊液过滤、洗涤。如过滤时间过长会发现产品部分变为红褐色。用化学方程式说明原因: 。
(4)将葡萄糖酸与碳酸亚铁混合,加入乙醇、过滤、洗涤、干燥。加入乙醇的目的是 。
(5)用NaHCO3溶液代替Na2CO3溶液制备碳酸亚铁,同时有气体产生,离子方程式为 ,
此法产品纯度更高,原因是 。
答案 (1)恒压滴液漏斗
(2)c 排出装置内空气,防止生成的FeCO3被氧化 将b中溶液压入c中
(3)4FeCO3+6H2O+O2 4Fe(OH)3+4CO2
(4)降低葡萄糖酸亚铁在水中的溶解度
(5)Fe2++2HCO3- FeCO3↓+CO2↑+H2O 降低溶液的pH,以免产生氢氧化亚铁
【创新集训】
1.(2018浙江暨阳3月联考,31)三氯化六氨合钴(Ⅲ)是一种重要的化工产品,实验中采用H2O2作氧化剂,在大量氨和氯化铵存在下,选择活性炭作为催化剂将Co(Ⅱ)氧化为Co(Ⅲ),来制备三氯化六氨合钴(Ⅲ)配合物,反应的化学方程式为:
已知:①Co(NH3)6Cl3在不同温度下水中的溶解度曲线如下图。
②制备过程中可能用到的部分装置如下:
(1)原料NH4Cl的主要作用是 ;步骤④中要冷却至10 ℃再缓慢地边搅拌边加入H2O2溶液,这样操作的目的是 。
(2)步骤⑤中保持60 ℃的加热方法是 ,恒温20分钟的目的是 。
(3)步骤⑥是减压抽滤(图中装置Ⅱ),当抽滤完毕或中途停止抽滤时,防止自来水倒吸入抽滤瓶最佳的正确操作是 。
(4)操作A的名称为 。若操作过程中,发现漏斗尖嘴处有少量晶体析出,处理方法是 。
(5)步骤⑨进行洗涤时要用到两种试剂,应该依次用 (填序号)洗涤。
A.饱和氯化钠溶液 B.无水乙醇 C.浓盐酸
答案 (1)NH4Cl溶于水电离出NH4+,会抑制NH3·H2O的电离 防止温度过高H2O2分解,降低反应速率,防止反应过于剧烈
(2)水浴加热 (提高反应速率,)保证反应完全
(3)慢慢打开活塞d,然后关闭水龙头
(4)趁热过滤 往漏斗中加入少量热水
(5)C、B
2.(2019河北武邑中学四模,26)向硝酸酸化的2 mL 0.1 mol·L-1AgNO3溶液(pH=2)中加入过量铁粉,振荡后静置,溶液先呈浅绿色,后逐渐呈棕黄色,试管底部仍存有黑色固体,过程中无气体生成。实验小组同学对该实验现象进行如下探究。
Ⅰ.探究Fe2+产生的原因
(1)提出猜想;Fe2+可能是Fe与 或 反应的产物(填化学式)。
(2)实验探究:在两支试管中分别加入与上述实验等量的铁粉,再加入不同的液体试剂,5 min后取上层清液,分别加入相同体积和浓度的铁氰化钾溶液。
液体试剂
加入铁氰化钾溶液
1号试管
2 mL 0.1 mol·L-1AgNO3溶液
无蓝色沉淀
2号试管
有蓝色沉淀
①2号试管中所用的试剂为 。
②资料显示:该温度下,0.1 mol·L-1的AgNO3溶液可以将Fe氧化为Fe2+。但1号试管中未观察到蓝色沉淀的原因可能为 。
③小组同学继续进行实验,证明了2号试管得出的结论正确,实验如下:取100 mL 0.1 mol·L-1硝酸酸化的AgNO3溶液(pH=2),加入铁粉并搅拌,分别插入pH传感器和NO3-传感器(传感器可检测离子浓度),得到下图,其中pH传感器测得的图示为 (填“图甲”或“图乙”)。
④实验测得2号试管中有NH4+生成,则2号试管中发生反应的离子方程式为 。
Ⅱ.探究Fe3+产生的原因
查阅资料可知,反应中溶液逐渐变棕黄色是因为Fe2+被Ag+氧化。小组同学设计不同实验方案对此进行验证。
(3)方案一:取出少量黑色固体,洗涤后
(填操作和现象),证明黑色固体中有Ag。
(4)方案二:按下图连接装置,一段时间后取出左侧烧杯溶液,加入KSCN溶液,溶液变红。该实验现象 (填“能”或“不能”)证明Fe2+可被Ag+氧化,理由为 。
答案 (1)HNO3 AgNO3
(2)①硝酸酸化的2 mL 0.1 mol·L-1NaNO3溶液
(只答2 mL 0.1 mol·L-1HNO3或pH=2的HNO3不得分)
②该反应速率很小或该反应活化能较大
③图乙
④4Fe+10H++NO3- 4Fe2++NH4++3H2O
(3)方法一:加入足量稀硝酸加热至固体完全溶解,再向所得溶液中加入稀盐酸,产生白色沉淀
方法二:加入足量稀盐酸,仍有黑色固体剩余
(4)不能 Fe2+可能被HNO3氧化或被氧气氧化
3.(2019北京石景山一模,28)某实验小组对KSCN的性质进行探究,设计如下实验:
试管中试剂
实验
滴加试剂
现象
Ⅰ
ⅰ.先加1 mL 0.1 mol/L FeSO4溶液
ⅱ.再加硫酸酸化的KMnO4溶液
ⅰ.无明显现象
ⅱ.先变红,后褪色
Ⅱ
ⅲ.先加1 mL 0.05 mol/L Fe2(SO4)3溶液
ⅳ.再滴加0.5 mL 0.5 mol/L FeSO4溶液
ⅲ.溶液变红
ⅳ.红色明显变浅
(1)SCN-存在两种结构式,分别为和,SCN-是二者的互变异构的混合物,请写出的电子式: 。
(2)用离子方程式表示FeSO4溶液显酸性的原因: 。
(3)①用离子方程式表示实验Ⅰ溶液变红的原因: 。
②针对实验Ⅰ中红色褪去的原因,小组同学认为是SCN-被酸性KMnO4氧化为SO42-,并设计如下图实验装置证实了猜想是成立的。其中X溶液是 ,Y溶液是 ,检验产物SO42-的操作及现象是 。
(4)针对实验Ⅱ“红色明显变浅”的现象,实验小组进行探究。
甲同学查资料得知:当加入强电解质后,增大了离子间相互作用,离子之间牵制作用增强,即“盐效应”。“盐效应”使Fe3++SCN- [Fe(SCN)]2+平衡体系中的Fe3+跟SCN-结合成[Fe(SCN)]2+的机会减少,溶液红色变浅。
乙同学认为SCN-可以与Fe2+反应生成无色配离子,进一步使Fe3++SCN- [Fe(SCN)]2+平衡左移,红色明显变浅,而Mg2+与SCN-难配合,于是乙设计了如下实验:
由此推测,实验Ⅱ“红色明显变浅”的原因是
。
(5)工业上测定钛铁合金中钛含量的其中一步反应原理是:以KSCN为指示剂,用NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti(Ⅲ),反应的化学方程式为Ti2(SO4)3+2NH4Fe(SO4)2 2Ti(SO4)2+(NH4)2SO4+2FeSO4,则达到滴定终点的实验现象是 。
答案
(2)Fe2++2H2O Fe(OH)2+2H+
(3)①MnO4-+5Fe2++8H+ Mn2++5Fe3++4H2O,Fe3++3SCN- Fe(SCN)3
②0.1 mol/L KSCN溶液 硫酸酸化的KMnO4溶液
一段时间后取少量反应后的KSCN溶液,先加盐酸酸化,再加氯化钡溶液,出现白色沉淀
(4)(注:本题答案是开放性的,逻辑合理就行)
水溶液的稀释使溶液颜色变浅;“盐效应”使Fe3+跟SCN-结合成[Fe(SCN)]2+的机会减少;SCN-与Fe2+反应生成无色配离子,三者可能均有(不答水稀释也可) (5)溶液变红
【五年高考】
考点一 实验方案的设计
1.(2019课标Ⅰ,9,6分)实验室制备溴苯的反应装置如下图所示,关于实验操作或叙述错误的是( )
A.向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打开K
B.实验中装置b中的液体逐渐变为浅红色
C.装置c中碳酸钠溶液的作用是吸收溴化氢
D.反应后的混合液经稀碱溶液洗涤、结晶,得到溴苯
答案 D
2.(2019天津理综,4,6分)下列实验操作或装置能达到目的的是( )
A
B
C
D
混合浓硫酸和乙醇
配制一定浓度的溶液
收集NO2气体
证明乙炔可使溴水褪色
答案 B
3.(2018课标Ⅱ,13,6分)下列实验过程可以达到实验目的的是( )
编号
实验目的
实验过程
A
配制0.400 0 mol·L-1的NaOH溶液
称取4.0 g固体NaOH于烧杯中,加入少量蒸馏水溶解,转移至250 mL容量瓶中定容
B
探究维生素C的还原性
向盛有2 mL黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液,观察颜色变化
C
制取并纯化氢气
向稀盐酸中加入锌粒,将生成的气体依次通过NaOH溶液、浓硫酸和KMnO4溶液
D
探究浓度对反应速率的影响
向2支盛有5 mL不同浓度NaHSO3溶液的试管中同时加入2 mL 5% H2O2溶液,观察实验现象
答案 B
4.(2017天津理综,4,6分)以下实验设计能达到实验目的的是( )
实验目的
实验设计
A.
除去NaHCO3固体中的Na2CO3
将固体加热至恒重
B.
制备无水AlCl3
蒸发Al与稀盐酸反应后的溶液
C.
重结晶提纯苯甲酸
将粗品水溶、过滤、蒸发、结晶
D.
鉴别NaBr和KI溶液
分别加新制氯水后,用CCl4萃取
答案 D
5.(2016课标Ⅱ,13,6分)下列实验操作能达到实验目的的是( )
实验目的
实验操作
A.
制备Fe(OH)3胶体
将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中
B.
由MgCl2溶液制备无水MgCl2
将MgCl2溶液加热蒸干
C.
除去Cu粉中混有的CuO
加入稀硝酸溶解,过滤、洗涤、干燥
D.
比较水与乙醇中氢的活泼性
分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中
答案 D
6.(2019天津理综,9,18分)环己烯是重要的化工原料。其实验室制备流程如下:
环己烯粗产品 饱和食盐水 操作2
回答下列问题:
Ⅰ.环己烯的制备与提纯
(1)原料环己醇中若含苯酚杂质,检验试剂为 ,现象为 。
(2)操作1的装置如图所示(加热和夹持装置已略去)。
①烧瓶A中进行的可逆反应化学方程式为
,浓硫酸也可作该反应的催化剂,选择FeCl3·6H2O而不用浓硫酸的原因为 (填序号)。
a.浓硫酸易使原料炭化并产生SO2
b.FeCl3·6H2O污染小、可循环使用,符合绿色化学理念
c.同等条件下,用FeCl3·6H2O比浓硫酸的平衡转化率高
②仪器B的作用为 。
(3)操作2用到的玻璃仪器是 。
(4)将操作3(蒸馏)的步骤补齐:安装蒸馏装置,加入待蒸馏的物质和沸石, ,弃去前馏分,收集83 ℃的馏分。
Ⅱ.环己烯含量的测定
在一定条件下,向a g环己烯样品中加入定量制得的b mol Br2,与环己烯充分反应后,剩余的Br2与足量KI作用生成I2,用c mol·L-1的Na2S2O3标准溶液滴定,终点时消耗Na2S2O3标准溶液V mL(以上数据均已扣除干扰因素)。
测定过程中,发生的反应如下:
①Br2+
②Br2+2KI I2+2KBr
③I2+2Na2S2O3 2NaI+Na2S4O6
(5)滴定所用指示剂为 。样品中环己烯的质量分数为 (用字母表示)。
(6)下列情况会导致测定结果偏低的是 (填序号)。
a.样品中含有苯酚杂质
b.在测定过程中部分环己烯挥发
c.Na2S2O3标准溶液部分被氧化
答案 (18分)(1)FeCl3溶液 溶液显紫色
(2)① +H2O a、b
②减少环己醇蒸出
(3)分液漏斗、烧杯
(4)通冷凝水,加热
(5)淀粉溶液 (b-cV2 000)×82a
(6)b、c
7.(2018课标Ⅰ,26,14分)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)去除水中溶解氧 分液(或滴液)漏斗
(2)①Zn+2Cr3+ Zn2++2Cr2+
②排除c中空气
(3)c中产生H2使压强大于大气压 (冰浴)冷却 过滤
(4)敞开体系,可能使醋酸亚铬与空气接触
8.(2018课标Ⅱ,28,15分)K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体,可用于晒制蓝图。回答下列问题:
(1)晒制蓝图时,用K3[Fe(C2O4)3]·3H2O作感光剂,以K3[Fe(CN)6]溶液为显色剂。其光解反应的化学方程式为:2K3[Fe(C2O4)3]2FeC2O4+3K2C2O4+2CO2↑;显色反应的化学方程式为 。
(2)某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物,按下图所示装置进行实验。
①通入氮气的目的是 。
②实验中观察到装置B、F中澄清石灰水均变浑浊,装置E中固体变为红色,由此判断热分解产物中一定含有 、 。
③为防止倒吸,停止实验时应进行的操作是 。
④样品完全分解后,装置A中的残留物含有FeO和Fe2O3,检验Fe2O3存在的方法是:
。
(3)测定三草酸合铁酸钾中铁的含量。
①称量m g样品于锥形瓶中,溶解后加稀H2SO4酸化,用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点。滴定终点的现象是 。
②向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后,过滤、洗涤,将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。加稀H2SO4酸化,用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液V mL。该晶体中铁的质量分数的表达式为 。
答案 (1)3FeC2O4+2K3[Fe(CN)6] Fe3[Fe(CN)6]2+
3K2C2O4
(2)①隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置
②CO2 CO
③先熄灭装置A、E的酒精灯,冷却后停止通入氮气
④取少许固体粉末于试管中,加稀硫酸溶解,滴入1~2滴KSCN溶液,溶液变红色,证明含有Fe2O3
(3)①粉红色出现 ②5cV×56m×1 000×100%
9.(2018江苏单科,19,15分)以Cl2、NaOH、(NH2)2CO(尿素)和SO2为原料可制备N2H4·H2O(水合肼)和无水Na2SO3,其主要实验流程如下:
已知:①Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O是放热反应。
②N2H4·H2O沸点约118 ℃,具有强还原性,能与NaClO剧烈反应生成N2。
(1)步骤Ⅰ制备NaClO溶液时,若温度超过40 ℃,Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl,其离子方程式为 ;实验中控制温度除用冰水浴外,还需采取的措施是 。
(2)步骤Ⅱ合成N2H4·H2O的装置如图1所示。NaClO碱性溶液与尿素水溶液在40 ℃以下反应一段时间后,再迅速升温至110 ℃继续反应。实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是 ;使用冷凝管的目的是 。
图1
(3)步骤Ⅳ用步骤Ⅲ得到的副产品Na2CO3制备无水Na2SO3(水溶液中H2SO3、HSO3-、SO32-随pH的分布如图2所示,Na2SO3的溶解度曲线如图3所示)。
图2
图3
①边搅拌边向Na2CO3溶液中通入SO2制备NaHSO3溶液。实验中确定何时停止通SO2的实验操作为 。
②请补充完整由NaHSO3溶液制备无水Na2SO3的实验方案:
,用少量无水乙醇洗涤,干燥,密封包装。
答案 (15分)(1)3Cl2+6OH- 5Cl-+ClO3-+3H2O 缓慢通入Cl2
(2)NaClO碱性溶液 减少水合肼的挥发
(3)①测量溶液的pH,若pH约为4,停止通SO2
②边搅拌边向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液,测量溶液pH,pH约为10时,停止滴加NaOH溶液,加热浓缩溶液至有大量晶体析出,在高于34 ℃条件下趁热过滤
考点二 实验方案的评价
10.(2019江苏单科,13,4分)室温下进行下列实验,根据实验操作和现象所得到的结论正确的是( )
选项
实验操作和现象
结论
A
向X溶液中滴加几滴新制氯水,振荡,再加入少量KSCN溶液,溶液变为红色
X溶液中一定含有Fe2+
B
向浓度均为0.05 mol·L-1的NaI、NaCl混合溶液中滴加少量AgNO3溶液,有黄色沉淀生成
Ksp(AgI)>Ksp(AgCl)
C
向3 mL KI溶液中滴加几滴溴水,振荡,再滴加1 mL淀粉溶液,溶液显蓝色
Br2的氧化性比I2的强
D
用pH试纸测得:CH3COONa溶液的pH约为9,NaNO2溶液的pH约为8
HNO2电离出H+的能力比CH3COOH的强
答案 C
11.(2018江苏单科,12,4分)根据下列实验操作和现象所得出的结论正确的是( )
选项
实验操作和现象
结论
A
向苯酚浊液中滴加Na2CO3溶液,浊液变清
苯酚的酸性强于H2CO3的酸性
B
向碘水中加入等体积CCl4 ,振荡后静置,上层接近无色,下层显紫红色
I2在CCl4 中的溶解度大于在水中的溶解度
C
向CuSO4溶液中加入铁粉,有红色固体析出
Fe2+的氧化性强于Cu2+的氧化性
D
向NaCl、NaI 的混合稀溶液中滴入少量稀AgNO3溶液,有黄色沉淀生成
Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
答案 B
12.(2016北京理综,10,6分)K2Cr2O7溶液中存在平衡:Cr2O72-(橙色)+H2O 2CrO42-(黄色)+2H+。用K2Cr2O7溶液进行下列实验:
结合实验,下列说法不正确的是( )
A.①中溶液橙色加深,③中溶液变黄
B.②中Cr2O72-被C2H5OH还原
C.对比②和④可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强
D.若向④中加入70% H2SO4溶液至过量,溶液变为橙色
答案 D
13.(2019北京理综,28,16分)化学小组实验探究SO2与AgNO3溶液的反应。
(1)实验一:用如下装置(夹持、加热仪器略)制备SO2,将足量SO2通入AgNO3溶液中,迅速反应,得到无色溶液A和白色沉淀B。
①浓H2SO4与Cu反应的化学方程式是 。
②试剂a是 。
(2)对体系中有关物质性质分析得出:沉淀B可能为Ag2SO3、Ag2SO4或二者混合物。(资料:Ag2SO4微溶于水;Ag2SO3难溶于水)
实验二:验证B的成分
①写出Ag2SO3溶于氨水的离子方程式: 。
②加入盐酸后沉淀D大部分溶解,剩余少量沉淀F。推断D中主要是BaSO3,进而推断B中含有Ag2SO3。向滤液E中加入一种试剂,可进一步证实B中含有Ag2SO3。所用试剂及现象是 。
(3)根据沉淀F的存在,推测SO42-的产生有两个途径:
途径1:实验一中,SO2在AgNO3溶液中被氧化生成Ag2SO4,随沉淀B进入D。
途径2:实验二中,SO32-被氧化为SO42-进入D。
实验三:探究SO42-的产生途径
①向溶液A中滴入过量盐酸,产生白色沉淀,证明溶液中含有 ;取上层清液继续滴加BaCl2溶液,未出现白色沉淀,可判断B中不含Ag2SO4。做出判断的理由: 。
②实验三的结论: 。
(4)实验一中SO2与AgNO3溶液反应的离子方程式是 。
(5)根据物质性质分析,SO2与AgNO3溶液应该可以发生氧化还原反应。将实验一所得混合物放置一段时间,有Ag和SO42-生成。
(6)根据上述实验所得结论: 。
答案 (1)①Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O
②饱和NaHSO3溶液
(2)①Ag2SO3+4NH3·H2O 2Ag(NH3)2++SO32-+4H2O
②H2O2溶液,产生白色沉淀
(3)①Ag+ Ag2SO4溶解度大于BaSO4,没有BaSO4沉淀时,必定没有Ag2SO4
②途径1不产生SO42-,途径2产生SO42-
(4)2Ag++SO2+H2O Ag2SO3↓+2H+
(6)实验条件下:SO2与AgNO3溶液生成Ag2SO3的速率大于生成Ag和SO42-的速率,碱性溶液中SO32-更易被氧化为SO42-
14.(2018北京理综,28,16分)实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。
资料:K2FeO4为紫色固体,微溶于KOH溶液;具有强氧化性,在酸性或中性溶液中快速产生O2,在碱性溶液中较稳定。
(1)制备K2FeO4(夹持装置略)
①A为氯气发生装置。A中反应方程式是 (锰被还原为Mn2+)。
②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。
③C中得到紫色固体和溶液。C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH2K2FeO4+6KCl+8H2O,另外还有 。
(2)探究K2FeO4的性质
①取C中紫色溶液,加入稀硫酸,产生黄绿色气体,得溶液a,经检验气体中含有Cl2。为证明是否K2FeO4氧化了Cl-而产生Cl2,设计以下方案:
方案Ⅰ
取少量a,滴加KSCN溶液至过量,溶液呈红色
方案Ⅱ
用KOH溶液充分洗涤C中所得固体,再用KOH溶液将K2FeO4溶出,得到紫色溶液b。取少量b,滴加盐酸,有Cl2产生
ⅰ.由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有 离子,但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl-氧化,还可能由 产生(用方程式表示)。
ⅱ.方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl-。用KOH溶液洗涤的目的是 。
②根据K2FeO4的制备实验得出:氧化性Cl2 FeO42-(填“>”或“<”),而方案Ⅱ实验表明,Cl2和FeO42-的氧化性强弱关系相反,原因是 。
③资料表明,酸性溶液中的氧化性FeO42->MnO4-,验证实验如下:将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中,振荡后溶液呈浅紫色。该现象能否证明氧化性FeO42->MnO4-。若能,请说明理由;若不能,进一步设计实验方案。
理由或方案: 。
答案 (1)①2KMnO4+16HCl 2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O
②
③Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O
(2)①ⅰ.Fe3+ 4FeO42-+20H+4Fe3++3O2↑+10H2O
ⅱ.排除ClO-的干扰
②> 溶液酸碱性不同
③理由:FeO42-在过量酸的作用下完全转化为Fe3+和O2,溶液浅紫色一定是MnO4-的颜色
方案:向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4,观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色
15.(2017课标Ⅲ,26,14分)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁,在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题:
(1)在试管中加入少量绿矾样品,加水溶解,滴加KSCN溶液,溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气,溶液逐渐变红。由此可知: 、 。
(2)为测定绿矾中结晶水含量,将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重,记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中,再次将装置A称重,记为m2 g。按下图连接好装置进行实验。
①仪器B的名称是 。
②将下列实验操作步骤正确排序 (填标号);重复上述操作步骤,直至A恒重,记为m3 g。
a.点燃酒精灯,加热 b.熄灭酒精灯
c.关闭K1和K2 d.打开K1和K2,缓缓通入N2
e.称量A f.冷却到室温
③根据实验记录,计算绿矾化学式中结晶水数目x= (列式表示)。若实验时按a、d次序操作,则使x (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(3)为探究硫酸亚铁的分解产物,将(2)中已恒重的装置A接入下图所示的装置中,打开K1和K2,缓缓通入N2,加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。
①C、D中的溶液依次为 (填标号)。C、D中有气泡冒出,并可观察到的现象分别为 。
a.品红 b.NaOH c.BaCl2 d.Ba(NO3)2 e.浓H2SO4
②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式 。
答案 (1)样品中没有Fe(Ⅲ) Fe(Ⅱ)易被氧气氧化为Fe(Ⅲ)
(2)①干燥管 ②dabfce
③76(m2-m3)9(m3-m1) 偏小
(3)①c、a 生成白色沉淀、褪色
②2FeSO4 Fe2O3+SO2↑+SO3↑
教师专用题组
考点一 实验方案的设计
1.(2015重庆理综,4,6分)下列实验中,所使用的装置(夹持装置略)、试剂和操作方法都正确的是( )
答案 A
2.(2017江苏单科,19,15分)某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低,对实验的影响可忽略)。
已知:
①NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解,如:3NaClO 2NaCl+NaClO3
②AgCl可溶于氨水:AgCl+2NH3·H2O Ag(NH3)2++Cl-+2H2O
③常温时N2H4·H2O(水合肼)在碱性条件下能还原Ag(NH3)2+:4Ag(NH3)2++N2H4·H2O 4Ag↓+N2↑+4NH4++4NH3↑+H2O
(1)“氧化”阶段需在80 ℃条件下进行,适宜的加热方式为 。
(2)NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2,该反应的化学方程式为 。
HNO3也能氧化Ag,从反应产物的角度分析,以HNO3代替NaClO的缺点是 。
(3)为提高Ag的回收率,需对“过滤Ⅱ”的滤渣进行洗涤,并 。
(4)若省略“过滤Ⅰ”,直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水,则需要增加氨水的用量,除因过量NaClO与NH3·H2O反应外(该条件下NaClO3与NH3·H2O不反应),还因为 。
(5)请设计从“过滤Ⅱ”后的滤液中获取单质Ag的实验方案:
(实验中须使用···的试剂有:2 mol·L-1水合肼溶液,1 mol·L-1 H2SO4溶液)。
答案 (15分)(1)水浴加热
(2)4Ag+4NaClO+2H2O 4AgCl+4NaOH+O2↑
会释放出氮氧化物(或NO、NO2),造成环境污染
(3)将洗涤后的滤液合并入过滤Ⅱ的滤液中
(4)未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水,且其中含有一定浓度的Cl-,不利于AgCl与氨水反应
(5)向滤液中滴加2 mol·L-1水合肼溶液,搅拌使其充分反应,同时用1 mol·L-1 H2SO4溶液吸收反应中放出的NH3,待溶液中无气泡产生,停止滴加,静置,过滤、洗涤,干燥
3.(2016江苏单科,16,12分)以电石渣[主要成分为Ca(OH)2和CaCO3]为原料制备KClO3的流程如下:
(1)氯化过程控制电石渣过量、在75 ℃左右进行。氯化时存在Cl2与Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2的反应,Ca(ClO)2进一步转化为Ca(ClO3)2,少量Ca(ClO)2 分解为CaCl2和O2。
①生成Ca(ClO)2的化学方程式为 。
②提高Cl2转化为Ca(ClO3)2的转化率的可行措施有 (填序号)。
A.适当减缓通入Cl2速率
B.充分搅拌浆料
C.加水使Ca(OH)2完全溶解
(2)氯化过程中Cl2 转化为Ca(ClO3)2的总反应方程式为
6Ca(OH)2+6Cl2 Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O
氯化完成后过滤。
①滤渣的主要成分为 (填化学式)。
②滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比n[Ca(ClO3)2]∶n(CaCl2) 1∶5(填“>”“<”或“=”)。
(3)向滤液中加入稍过量KCl固体可将Ca(ClO3)2转化为KClO3。若溶液中KClO3的含量为100 g·L-1,从该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法是 。
答案 (12分)(1)①2Cl2+2Ca(OH)2 Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O ②AB
(2)①CaCO3、Ca(OH)2 ②<
(3)蒸发浓缩、冷却结晶
4.(2015福建理综,25,15分)某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。
实验一 制取氯酸钾和氯水
利用上图所示的实验装置进行实验。
(1)制取实验结束后,取出B中试管冷却结晶,过滤,洗涤。该实验操作过程需要的玻璃仪器有 。
(2)若对调B和C装置的位置, (填“能”或“不能”)提高B中氯酸钾的产率。
实验二 氯酸钾与碘化钾反应的研究
(3)在不同条件下KClO3可将KI氧化为I2或KIO3。该小组设计了系列实验研究反应条件对反应产物的影响,其中系列a实验的记录表如下(实验在室温下进行):
试管编号
1
2
3
4
0.20 mol·L-1 KI/mL
1.0
1.0
1.0
1.0
KClO3(s)/g
0.10
0.10
0.10
0.10
6.0 mol·L-1 H2SO4/mL
0
3.0
6.0
9.0
蒸馏水/mL
9.0
6.0
3.0
0
实验现象
①系列a实验的实验目的是 。
②设计1号试管实验的作用是 。
③若2号试管实验现象为“黄色溶液”,取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色;假设氧化产物唯一,还原产物为KCl,则此反应的离子方程式为 。
实验三 测定饱和氯水中氯元素的总量
(4)该小组设计的实验方案为:使用下图装置,加热15.0 mL饱和氯水试样,测定产生气体的体积。此方案不可行的主要原因是 。(不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因)
(5)根据下列资料,为该小组设计一个可行的实验方案(不必描述操作过程的细节): 。
资料:ⅰ.次氯酸会破坏酸碱指示剂;
ⅱ.次氯酸或氯气可被SO2、H2O2和FeCl2等物质还原成Cl-。
答案 (15分)(1)烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管(不填“胶头滴管”也可) (2)能
(3)①研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响 ②硫酸浓度为0的对照实验 ③ClO3-+6I-+6H+ Cl-+3I2+3H2O
(4)因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等,此方案无法测算试样含氯总量(或其他合理答案)
(5)量取一定量的试样,加入足量的H2O2溶液,加热除去过量的H2O2,冷却,再加入足量的硝酸银溶液,称量沉淀质量(或其他合理答案)
考点二 实验方案的评价
5.(2015安徽理综,12,6分)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( )
选项
实验及现象
结论
A
将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,试纸变蓝
反应中有NH3产生
B
收集产生的气体并点燃,火焰呈淡蓝色
反应中有H2产生
C
收集气体的同时测得溶液的pH为8.6
弱碱性溶液中Mg也可被氧化
D
将光亮的镁条放入pH为8.6的NaHCO3溶液中,有气泡产生
弱碱性溶液中OH-氧化了Mg
答案 D
6.(2015四川理综,9,13分)(NH4)2SO4是常用的化肥和化工原料,受热易分解。某兴趣小组拟探究其分解产物。
【查阅资料】(NH4)2SO4在260 ℃和400 ℃时分解产物不同。
【实验探究】该小组拟选用下图所示装置进行实验(夹持和加热装置略)。
实验1:连接装置A-B-C-D,检查气密性,按图示加入试剂(装置B盛0.500 0 mol/L盐酸70.00 mL)。通入N2排尽空气后,于260 ℃加热装置A一段时间,停止加热,冷却,停止通入N2。品红溶液不褪色。取下装置B,加入指示剂,用0.200 0 mol/L NaOH溶液滴定剩余盐酸,终点时消耗NaOH溶液25.00 mL。经检验滴定后的溶液中无SO42-。
(1)仪器X的名称是 。
(2)滴定前,下列操作的正确顺序是 (填字母编号)。
a.盛装0.200 0 mol/L NaOH溶液
b.用0.200 0 mol/L NaOH溶液润洗
c.读数、记录
d.查漏、清洗
e.排尽滴定管尖嘴的气泡并调整液面
(3)装置B内溶液吸收气体的物质的量是 mol。
实验2:连接装置A-D-B,检查气密性,按图示重新加入试剂。通入N2排尽空气后,于400 ℃加热装置A至(NH4)2SO4完全分解无残留物,停止加热,冷却,停止通入N2。观察到装置A、D之间的导气管内有少量白色固体。经检验,该白色固体和装置D内溶液中有SO32-,无SO42-。进一步研究发现,气体产物中无氮氧化物。
(4)检验装置D内溶液中有SO32-,无SO42-的实验操作和现象是
。
(5)装置B内溶液吸收的气体是 。
(6)(NH4)2SO4在400 ℃分解的化学方程式是 。
答案 (13分)(1)圆底烧瓶
(2)dbaec
(3)0.03
(4)取少量装置D内溶液于试管中,滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀;加入足量稀盐酸后沉淀完全溶解,放出无色刺激性气体
(5)NH3或氨气
(6)3(NH4)2SO4 4NH3↑+N2↑+3SO2↑+6H2O↑
【三年模拟】
时间:50分钟 分值:100分
一、选择题(每题6分,共54分,每小题只有一个选项正确)
1.(2020届天津六校期中,6)下列实验中,实验现象及结论都正确且两者具有因果关系的是( )
实验
现象
结论
A
向Ba(NO3)2溶液中通入二氧化硫气体
有白色沉淀生成
SO2与Ba(NO3)2反应得到BaSO3
B
向FeI2溶液中滴加少量的氯水
溶液颜色变深
Cl2与Fe2+反应生成Fe3+
C
向蔗糖溶液中加几滴稀硫酸,水浴加热5 min后,再加新制Cu(OH)2后加热
无砖红色沉淀生成
蔗糖没有水解
D
向含有酚酞的Na2CO3溶液中加入少量BaCl2固体
溶液红色变浅
证明Na2CO3溶液中存在水解平衡
答案 D
2.(2020届北京人大附中质检,14))孔雀石的主要成分为xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O,为测定其中CuCO3的质量分数,称取a g样品进行实验。下列实验方案可行的是( )
A.充分加热样品,用碱石灰吸收逸出气体,增重b g
B.加热至样品质量不再发生变化,称得其质量为b g
C.向样品中加入足量的稀盐酸,用排水法收集逸出气体,得b mL气体
D.向样品中加入足量的稀盐酸,充分反应,将生成的气体全部通入到足量Ba(OH)2溶液中,过滤、洗涤、烘干,得b g固体
答案 D
3.(2020届北京人大附中质检,12)葡萄酒中常加入亚硫酸盐作为食品添加剂,为检测某葡萄酒样品中亚硫酸盐的含量(通常以酒样中SO2的量计),某研究小组设计了如下实验(已知还原性:SO32->I->Cl-)。下列说法不正确的是( )
酒样 气体 溶液 数据处理
A.葡萄酒中加亚硫酸盐的主要目的是防止氧化,利用了亚硫酸盐的还原性
B.通入N2和煮沸的目的是将产生的气体从溶液中全部赶出
C.若试剂A选择氯水,则试剂B可选择NaOH标准液
D.若试剂A选择碱液,调节吸收后的溶液为中性,则试剂B可选择I2标准液
答案 C
4.(2019 5·3原创预测卷五,9)下列有关物质的制备装置、制备时使用的原料与收集方法均正确的是( )
选项
A
B
C
D
物质
O2
NO
Cl2
CH2 CH2
制备装置
制备时使用的原料
H2O2溶液和二氧化锰粉末
浓硝酸和铜粉
浓盐酸与高锰酸钾固体
乙醇和3 mol/L的H2SO4溶液
收集方法
排水法
排空气法
排饱和食盐水法
排水法
答案 C
5.(2019 5·3原创预测卷一,9)气体的收集、验满、转移过程中容易发生泄漏,对环境造成一定程度的污染,有的还不能控制反应的开始和结束,没有处理尾气。下面有一套改进的实验装置,装置中无机试剂任选,下列说法正确的是( )
A.通过关闭分液漏斗Ⅰ、Ⅱ的旋塞,用双手捂住三颈烧瓶Ⅶ,看Ⅴ中导管口有没有气泡,松手后Ⅴ中导管中有没有倒吸形成一段稳定的水柱,可以检查装置的气密性
B.如果Ⅶ中发生反应NH3+HCl NH4Cl,去掉Ⅳ,同样可以在Ⅶ中看到大量白雾
C.如果Ⅶ中发生反应的气体是氨气与氯气,现象可能是产生大量白雾,也可能是产生大量白烟
D.Ⅶ中的现象不可能为生成大量红棕色气体
答案 C
6.(2019湖南长沙长郡中学一模,9)下列实验所用试剂、现象和结论均正确的是( )
选项
实验装置
现象
结论
A
装置Ⅲ中有浅黄色沉淀
苯和浓溴水发生取代反应
B
高锰酸钾溶液褪色,溴的四氯化碳溶液褪色
石蜡油的分解产物中含有不饱和烃
C
盛有饱和碳酸钠溶液的试管中,上方出现油状液体
制备乙酸乙酯
D
甲醚有气泡
鉴别乙醇
与甲醚
(CH3OCH3)
答案 B
7.(2019河北衡水中学二调,4)下列实验能够成功的是( )
A.检验亚硫酸钠试样是否变质
试样白色沉淀沉淀不溶解→说明试样已变质
B.除去粗盐中含有的硫酸钙杂质
粗盐 精盐
C.检验某溶液中是否含有Fe2+
试样溶液颜色无变化溶液变红色→溶液中含有Fe2+
D.证明酸性条件下H2O2的氧化性比I2强
NaI溶液溶液变蓝色→氧化性:H2O2>I2
答案 C
8.(2019安徽合肥调研,10)用如图所示的装置进行实验(夹持仪器略去,必要时可加热),其中a、b、c中分别盛有试剂1、2、3,能达到相应实验目的的是( )
选项
试剂1
试剂2
试剂3
实验目的
装置
A
浓盐酸
MnO2
饱和NaCl溶液
除去Cl2中的HCl
B
浓HNO3
Cu片
KI-淀粉溶液
验证NO2的氧化性
C
稀硫酸
溶液X
澄清石灰水
验证X中是否有CO32-
D
70%硫酸
Na2SO3
酸性KMnO4溶液
验证SO2具有漂白性
答案 A
9.(2019辽宁五校协作体联合模拟,5)下列实验方案中不能达到相应实验目的的是( )
选项
A
B
C
D
方案
已知溶解度(20 ℃)
NaHCO3:9.6 g
Na2CO3:21.8 g
将NO2球浸泡在冷水和热水中
目的
探究浓度对化学反应速率的影响
制备氨气
室温下比较NaHCO3和Na2CO3的溶解度
探究温度对化学平衡的影响
答案 C
二、选择题(每题6分,共18分,每小题有一个或两个选项正确)
10.(2020届山东德州期中,13)碘循环工艺不仅能吸收SO2降低环境污染,同时又能制得氢气,具体流程如下:
下列说法正确的是( )
A.分离器中的物质分离操作为过滤
B.反应器中,控制温度为20~100 ℃,温度过低反应速率慢,温度过高水汽化且增大碘的流失,反应速率也慢
C.该工艺中I2和HI的相互转化体现了“碘循环”
D.碘循环工艺的总反应为2SO2+4H2O+I2 H2+2H2SO4+2HI
答案 BC
11.(2020届5·3原创卷2,15)铋酸钠(NaBiO3)是土黄色或棕色无定形粉末,不溶于冷水,在热水中分解有气泡产生。其悬浊液在酸性介质中是强氧化剂,可将Mn2+氧化为高锰酸根离子。可利用过氧化钠在熔融的状态下,氧化氧化铋(Bi2O3)制备铋酸钠。下列说法错误的是( )
A.铋酸钠可与盐酸酸化的硫酸锰反应制得高锰酸根离子
B.铋酸钠在热水中分解生成Bi2O5
C.上述用过氧化钠制备铋酸钠的同时有Na2O生成
D.上述用过氧化钠制备铋酸钠需在无H2O、无CO2的环境中进行
答案 AB
12.(2020届山东临沂质检,15)某兴趣小组采用10.0 g废易拉罐(含Al 97.2%、Fe 1.3%等)制备明矾固体产品,实验方案如下。
已知:明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O,其摩尔质量为474 g·mol-1。
下列叙述错误的是( )
A.合理处理废易拉罐有利于环境保护和资源再利用
B.沉淀a为Fe(OH)3,沉淀b为Al2(CO3)3
C.上述流程中的NaHCO3可用NaHSO4代替
D.最终得到142.2 g产品,则明矾的产率约为83.3%
答案 BC
三、非选择题(共28分)
13.(2019河北唐山一模,26)(14分)硫酸亚铁在空气中易被氧化,与硫酸铵反应生成硫酸亚铁铵[化学式为FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O]后就不易被氧化。模拟工业制备硫酸亚铁铵晶体的实验装置如下图所示。请回答下列问题:
(1)仪器a的名称是 。
(2)铁屑中常含有Fe2O3、FeS等杂质,则装置C的作用是 ,装置B中发生反应的离子方程式可能是 (填序号)。
A.Fe+2H+ Fe2++H2↑
B.Fe2O3+6H+ 2Fe3++3H2O
C.2Fe3++S2- 2Fe2++S↓
D.2Fe3++Fe 3Fe2+
(3)按上图连接好装置,经检验气密性良好后加入相应的药品,打开K1、K2,关闭K3,装置B中有气体产生,该气体的作用是 。反应一段时间后,打开K3,关闭K1和K2。装置B中的溶液会流入装置A,其原因是 。
(4)按上图所示装置制备硫酸亚铁铵晶体的安全隐患是 。
(5)根据下表相关物质的溶解度判断,从装置A中分离出硫酸亚铁铵晶体,需采用的操作有 、 、洗涤、干燥。
三种盐的溶解度(单位为g/100 g H2O)
温度/℃
FeSO4
(NH4)2SO4
FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O
10
20.0
73
17.2
20
26.5
75.4
21.6
30
32.9
78
28.1
答案 (1)分液漏斗
(2)除去H2S等杂质气体 ABD
(3)排出装置中的空气,防止Fe2+被O2氧化 装置B中产生的H2不能排出,导致装置B中压强变大
(4)产生的H2直接排入空气,若达到爆炸极限,遇明火会发生爆炸
(5)降温结晶 过滤
14.(2018湖北武汉调研,26)(14分)某同学在实验室进行铁盐与亚铁盐相互转化的实验:
实验Ⅰ:将Fe3+转化为Fe2+
(1)Fe3+与铜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:
查阅资料:
ⅰ.SCN-的化学性质与I-相似;
ⅱ.2Cu2++4I- 2CuI↓+I2。
实验方案
现象
结论
步骤1:取4 mL mol/L CuSO4溶液,向其中滴加3滴0.1 mol/L KSCN溶液
产生白色沉淀
CuSO4与KSCN反应产生了白色沉淀
步骤2:
无明显现象
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 FeSO4溶液中加入1 mL 8 mol/L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++NO [Fe(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,甲认为反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ (填“快”或“慢”)。
②乙认为反应Ⅰ是一个不可逆反应,并通过实验证明其猜测正确,乙设计的实验方案是 。
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:
。
答案 (1)2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+
(2)0.1 取4 mL 0.2 mol/L FeSO4溶液,向其中滴加3滴0.1 mol/L KSCN溶液
2Cu2++4SCN- 2CuSCN↓+(SCN)2
(3)3Fe2++4H++NO3- 3Fe3++NO↑+2H2O
(4)①慢
②取反应后的黄色溶液于试管中,向其中加入几滴K3[Fe(CN)6]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+,导致溶液中Fe2+浓度降低,平衡Fe2++NO [Fe(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
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