高考化学考点解读+命题热点突破专题13实验方案的设计与评价

我们在这里，召开私营企业家联谊会，借此机会，我代表成都市渝中工商局、渝中区私营企业协会，祝各位领导新年快乐、工作愉快、身体健康，祝各位企业家事业兴旺专题13 实验方案的设计与评价【考向解读】 1了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。2能根据实验试题要求，做到：(1)设计、评价或改进实验方案；(2)了解控制实验条件的方法；(3)分析或处理实验数据，得出合理结论；(4)绘制和识别典型的实验仪器装置图。3各部分实验基础知识与技能的综合应用。【命题热点突破一】化学实验方案的设计与探究1实验方案的设计(1)基本要求(2)基本步骤认真审题，明确实验目的，确定实验原理。根据实验原理选择仪器和药品，并设计出合理的实验装置和操作步骤。准确地记录实验过程中的现象和数据，并运用分析、计算、图表、推理等方法处理有关实验现象和数据，得出正确的结论。2实验方案的评价(1)评价原则实验原理科学合理；操作和装置简单可行；符合绿色化学理念；药品和操作安全可靠。(2)评价类型评价实验原理；评价实验方案；评价药品和仪器；评价实验现象和结论。3探究型实验的基本程序解答探究型实验题的基本程序可用以下流程图表示：(1)提出问题要提出问题，首先得发现问题，对题给信息进行对比、质疑，通过思考提出值得探究的问题。此外，实验中出现的特殊现象也是发现问题、提出问题的重要契机。(2)提出猜想所谓猜想就是根据已有知识对问题的解决提出的几种可能的情况。有一些问题，结论有多种可能(这就是猜想)，只能通过实验进行验证。(3)设计验证方案提出猜想后，就要结合题给条件，设计出科学、合理、安全的实验方案，对可能的情况进行探究。实验设计中，关键点是对试剂的选择和实验条件的调控。(4)观察实验现象，得出结论根据设计的实验方案，根据实验现象进行推理分析或计算分析得出结论。例1(2016北京，27，12分)以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料，制备高纯PbO，实现铅的再生利用。其工作流程如下：(1)过程中，在Fe2催化下，Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是_ _。(2)过程中，Fe2催化过程可表示为：i：2Fe2 PbO24HSO=2Fe3PbSO42H2Oii: 写出ii的离子方程式：_。下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。a向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液几乎无色，再加入少量PbO2，溶液变红。b_。(3)PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：PbO(s)NaOH(aq)NaHPbO2(aq)，其溶解度曲线如图所示。过程的目的是脱硫。滤液1经处理后可在过程中重复使用，其目的是_(选填序号)。A减少PbO的损失，提高产品的产率B重复利用NaOH，提高原料的利用率C增加Na2SO4浓度，提高脱硫效率过程的目的是提纯。结合上述溶解度曲线，简述过程的操作_ _。【答案】(1)PbPbO22H2SO42PbSO42H2O(2)2Fe3PbSO=PbSO42Fe2b.取a中红色溶液，向其中加入铅粉后，红色褪去(3)AB向PbO粗品中加入一定量的35% NaOH溶液，加热至110 ，充分溶解后，趁热过滤，冷却结晶，过滤得到PbO固体【变式探究】Fe2O3熔点为 1 565 ，其红棕色粉末为一种低级颜料，工业上称为“铁红”，用于油漆、油墨、橡胶等工业中，也可作催化剂和玻璃、宝石、金属的抛光剂等。某同学以碳酸亚铁为原料，设计3种方案制备高纯度的Fe2O3。方案1：碳酸亚铁Fe2O3；方案2：碳酸亚铁溶液沉淀Fe2O3；方案3：碳酸亚铁溶液溶液沉淀Fe2O3。根据上述方案，回答下列问题：(1)为了验证方案1，甲同学设计了下列实验。请你完成下列实验设计：实验步骤实验操作及现象_取少量实验步骤所得固体置于一洁净的试管中，用足量的_溶解向实验步骤所得溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红色由此甲同学得出结论：4FeCO3O22Fe2O34CO2，乙同学分析上述实验步骤，认为甲同学的实验结论不严密，他的理由是_。请帮他选择试剂进行进一步探究：取灼烧后的固体溶于稀硫酸，滴加_(填字母)，观察现象。A氯水 B氯水和KSCN溶液C酸性高锰酸钾溶液 DK3Fe(CN)6溶液(2)方案2中得到的沉淀的化学式为_和_；方案2得到的Fe2O3中可能含有的杂质是_(填化学式)。(3)用离子方程式表示方案3中加入双氧水的目的：_；还可以用NaClO、NaNO3或Cl2等替代双氧水，氧化等量的FeSO4，分别需要H2O2、NaClO、NaNO3和Cl2的物质的量之比为_。(4)综合分析上述方案可知，以碳酸亚铁为原料制备高纯度的Fe2O3，最佳方案是方案_(填序号)。 (4)由上述分析可知，方案3制得的Fe2O3纯度最高。【答案】(1)称取一定质量的碳酸亚铁固体置于坩埚中，高温灼烧至质量不再变化，冷却至室温稀硫酸(或稀盐酸)若灼烧产物为Fe3O4，溶于稀硫酸(或稀盐酸)也能生成Fe3，滴入KSCN溶液，溶液也能变红色CD(2)Fe(OH)2Fe(OH)3FeO、Fe3O4(3)2Fe2H2O22H=2Fe32H2O3323(4)3【变式探究】 二氧化硫是重要的工业原料，探究其制备方法和性质具有非常重要的意义，请回答下列问题。(1)某学习小组实验室中用图甲装置测定SO2被催化氧化为SO3的转化率。(已知SO3熔点为16.8 ，假设气体进入装置时分别被完全吸收，且忽略空气中CO2的影响)实验过程中，需要通入氧气。试写出一个用图乙所示装置制取氧气的化学方程式：_。当停止通入SO2，熄灭酒精灯后，需要继续通一段时间的氧气，其目的是_。实验结束后，若装置D增加的质量为 m g，装置E中产生白色沉淀的质量为 n g，则此条件下SO2的转化率是_(用含字母的代数式表示，不用化简)。(2)该学习小组设计图丙所示装置验证二氧化硫的化学性质。图丙能说明二氧化硫具有氧化性的实验现象为_。为验证二氧化硫的还原性，充分反应后取试管 b 中的溶液分成三份，分别进行如下实验：方案：向第一份溶液中加入 AgNO3溶液，有白色沉淀生成；方案：向第二份溶液加入品红溶液，红色褪去；方案：向第三份溶液加入 BaCl2 溶液，产生白色沉淀。上述方案中合理的是_(填“”、“”或“”)；试管 b 中发生反应的离子方程式是_。【答案】(1)2KMnO4K2MnO4MnO2O2(或2KClO32KCl3O2)使残留在装置中的二氧化硫和三氧化硫被充分吸收 100%(2)a试管中有淡黄色沉淀生成Cl2SO22H2O=4H2ClSO【方法技巧】探究型实验题解题模板 一、弄清探究类实验题的模式提出问题进行假设或猜想设计实验验证假设得出结论反思与拓展二、找出实验探究的目的，是探究未知产物的成分还是探究物质的性质通过化学反应原理猜测可能生成哪些物质，对这些物质逐一进行检验来确定反应产物：(1)在探究过程中往往可以利用对比实验，即设置几组平行实验来进行对照和比较，从而研究和揭示某种规律，解释某种现象形成的原因或证明某种反应机理。(2)无机物、有机物性质的探究，必须在牢牢掌握元素化合物及典型有机反应等知识的基础上，大胆猜想，细心论证三、结合题目信息及物质的性质回答问题首先要加工、分析题给信息(包括明确的和隐含的信息)，搞清实验目的；在分析问题的基础上，有针对地提出尽可能多的合理的假设(假设是制定研究方案的基础)。在假设的基础上，合理应用知识与技能制定探究方案、开展研究并进行观察与记录，最终得出结论。设计探究方案时应注意干扰因素的排除，如用澄清石灰水检验CO2时应先排除SO2存在的干扰【命题热点突破二】定量测定型实验题1测定实验中要有“数据”的采集处理意识实验数据的采集是化学计算的基础，一般来讲，固体试剂称质量，而液体试剂和气体试剂则测量体积。(1)称量固体质量时，中学一般用托盘天平，可估读到0.1 g，精确度要求高的实验中可以用分析天平或电子天平，可精确到 0.000 1 g。(2)测量液体体积时，一般实验中选用适当规格的量筒，可估读到 0.1 mL，准确度要求高的定量实验如中和滴定中选用滴定管(酸式或碱式)，可估读到 0.01 mL。容量瓶作为精密的定容仪器，用于配制一定物质的量浓度的溶液，一般不用于量取液体的体积。(3)气体除了量取外，还可以称量。称气体的质量时一般有两种方法：一种方法是称反应装置在放出气体前后的质量减小值；另一种方法是称吸收装置前后的质量增大值。2气体体积的测量(1)量气装置的改进(2)量气时应注意的问题量气时应保持装置处于室温状态。读数时要特别注意消除“压强差”，保持液面相平还要注意视线与液面最低处相平。如上图()()应使左侧和右侧的液面高度保持相平。例2(2016浙江，29，15分)无水MgBr2可用作催化剂，实验室采用镁屑与液溴为原料制备无水MgBr2，装置如图1，主要步骤如下：步骤1三颈瓶中装入10 g镁屑和150 mL无水乙醚；装置B中加入15 mL液溴。步骤2缓慢通入干燥的氮气，直至溴完全导入三颈瓶中。步骤3反应完毕后恢复至常温，过滤，滤液转移至另一干燥的烧瓶中，冷却至0 ，析出晶体，再过滤得三乙醚合溴化镁粗品。步骤4室温下用苯溶解粗品，冷却至0 ，析出晶体，过滤、洗涤得三乙醚合溴化镁，加热至160 分解得无水MgBr2产品。已知：Mg与Br2反应剧烈放热；MgBr2具有强吸水性。MgBr23C2H5OC2H5MgBr23C2H5OC2H5请回答：(1)仪器A的名称是_。实验中不能用干燥空气代替干燥N2，原因是_。(2)如将装置B改为装置C(图2)，可能会导致的后果是_。(3)步骤3中，第一次过滤除去的物质是_。(4)有关步骤4的说法，正确的是_。A可用95%的乙醇代替苯溶解粗品B洗涤晶体可选用0 的苯C加热至160 的主要目的是除去苯D该步骤的目的是除去乙醚和可能残留的溴(5)为测定产品的纯度，可用EDTA(简写为Y4)标准溶液滴定，反应的离子方程式：Mg2Y4=MgY2。滴定前润洗滴定管的操作方法是_。测定时，先称取0.250 0 g无水MgBr2产品，溶解后，用0.050 0 molL1的EDTA标准溶液滴定至终点，消耗EDTA标准溶液26.50 mL，则测得无水MgBr2产品的纯度是_(以质量分数表示)。【答案】(1)干燥管防止镁屑与氧气反应，生成的MgO阻碍Mg与Br2的反应(2)会将液溴快速压入三颈瓶，反应过快大量放热而存在安全隐患(3)镁屑(4)BD(5)从滴定管上口加入少量待装液，倾斜着转动滴定管，使液体润湿内壁，然后从下部放出，重复23次97.5%【变式探究】电石的主要成分为 CaC2，易与水反应生成C2H2，故乙炔俗称电石气。某同学设计如下方案，来测定电石中 CaC2 的纯度(杂质不参加反应)。实验原理：CaC22H2OCa(OH)2C2H2通过测定生成的气体的体积(标准状况)，可确定样品中 CaC2 的含量。实验步骤：称取样品 1.2 g。把 1.2 g 样品放入气密性良好的气体发生装置，如图所示；向样品中滴入水，至不再产生气泡，用量筒排水集气，量筒内液面在360 mL处恰与水槽内液面相平；作为反应器的烧瓶中有24 mL 液体。请回答下列问题：(1)上述实验所用的玻璃仪器的名称为_。(2)若实验前有 1 000 mL、500 mL、250 mL 的量筒备用，则应选用_mL 的量筒。(3)生成气体体积是_mL，为保证生成气体体积的准确性，读取量筒刻度时应注意的问题是_。(4)若将C2H2通入KMnO4溶液，KMnO4溶液的紫红色会变浅，化学反应方程式为 KMnO4C2H2H2SO4K2SO4MnSO4CO2H2O(未配平)。若上面实验生成的C2H2完全被 KMnO4 溶液吸收，请计算需 0.1 mol/L 的KMnO4 溶液_mL。(5)通过以上数据计算，可得样品中 CaC2 的纯度为_。【答案】(1)分液漏斗、烧瓶、量筒、水槽(2)500(3)336使量筒内外液面持平、视线与量筒内液面的最低处相切(4)300(5)80%【变式探究】资料显示：镁与饱和碳酸氢钠溶液反应产生大量气体和白色不溶物。某同学设计了如下实验方案并验证产物、探究反应原理。(1)提出假设实验：用砂纸擦去镁条表面氧化膜，将其放入盛有适量滴有酚酞的饱和碳酸氢钠溶液的试管中，迅速反应，产生大量气泡和白色不溶物，溶液由浅红变红。该同学对反应中产生的白色不溶物做出如下猜测：猜测1：白色不溶物可能为_。猜测2：白色不溶物可能为 MgCO3。猜测3：白色不溶物可能为碱式碳酸镁xMgCO3yMg(OH)2。(2)设计定性实验确定产物并验证猜测：实验序号实验实验现象结论实验将实验中收集到的气体点燃能安静燃烧、产生淡蓝色火焰气体成分为_实验取实验中的白色不溶物，洗涤，加入足量_白色不溶物可能含有MgCO3实验取实验中的澄清液，向其中加入少量 CaCl2稀溶液产生白色沉淀溶液中存在_离子(3)为进一步确定实验的产物，设计定量实验方案，如图所示：称取实验中所得干燥、纯净的白色不溶物 22.6 g，充分加热至不再产生气体为止，并使分解产生的气体全部进入装置A和B中。实验前后装置A增重 1.8 g，装置B增重 8.8 g，试确定白色不溶物的化学式_。(4)请结合化学用语和化学平衡移动原理解释 Mg 和 NaHCO3 溶液反应产生大量气泡的原因_。【答案】(1)Mg(OH)2 (2)氢气稀盐酸(合理均可)产生气泡，沉淀全部溶解CO(3)2MgCO3Mg(OH)2或Mg(OH)22MgCO3或Mg3(OH)2(CO3)2(4)NaHCO3溶液中存在如下平衡：HCOHCO、H2OHOH；Mg和H反应生成H2和Mg2，Mg2跟OH、CO生成难溶物Mg(OH)22MgCO3，则H、OH、CO的浓度均降低，促使上述两平衡均向右移动。故Mg和饱和NaHCO3溶液反应产生大量气体H2【方法技巧】定量型实验题的解题模板一、巧审题，明确实验目的、原理实验原理可从题给的化学情境(或题目所给的实验目的)并结合元素化合物的有关知识获取。在此基础上，依据可靠性、简捷性、安全性的原则，确定符合实验目的、要求的实验方案二、想过程，理清操作先后顺序根据由实验原理所确定的实验方案中的实验过程，确定实验操作的方法和步骤，把握各实验步骤的要点，理清实验操作的先后顺序三、看准图，分析装置或流程作用若题目中给出装置图，在分析解答过程中，要认真细致地分析图中的各部分装置，并结合实验目的和原理，确定它们在实验中的作用四、细分析，得出正确的实验结论在定性实验的基础上研究量的关系，根据实验现象和记录的数据，对实验数据进行筛选，通过分析、计算、推理等确定有关样品含量及化学式【命题热点突破三】有机化学综合实验1有机物的分离、提纯常用方法(1)洗气法：如除去气态烷烃中混有的气态烯烃，可通过盛有溴水的洗气瓶；(2)分液法：如除去乙酸乙酯中的乙酸和乙醇，用饱和碳酸钠溶液洗涤、静置、分液；(3)蒸馏法：乙酸和乙醇的分离，先加固体NaOH，蒸出乙醇，再加稀硫酸，再蒸馏出乙酸。2蒸馏装置例3环己酮是一种重要的化工原料，实验室常用下列反应和装置进行制备和精制(部分夹持仪器和加热装置未画出)：环己醇、环己酮和水的部分物理性质如表所示(*括号中的数据表示该有机物与水形成的具有固定组成的共沸混合物的沸点)：物质相对分子质量沸点()密度(gcm3，20 )水中溶解性环己醇100161.1(97.8)0.962 4微溶环己酮98155.6(95)0.947 8微溶水18100.00.998 2请回答下列问题：(1)已知合成环己酮的反应是放热反应，剧烈反应将导致体系温度迅速上升，副反应增多。实验时，先向合成装置中加入 5.2 mL(5 g)环己醇和几粒沸石，再用分液漏斗向三颈瓶中加入足量酸性 Na2Cr2O7 溶液。酸性 Na2Cr2O7 溶液的加料方式为_(填字母)。A一次性加入B缓慢加入C怎样加入都可以(2)若酸性 Na2Cr2O7溶液的体积为35 mL，则应选取_(填 “100 mL”或“250 mL”)的三颈瓶。(3)反应完成后，向三颈瓶中加入适量水，将合成装置改为蒸馏装置，蒸馏，收集95 100 的馏分A，其主要成分是_。(4)合成装置中冷凝管的作用是_，冷凝水从冷凝管的_(填“a”或“b”)口进入。(5)向馏分A中加入氯化钠固体至饱和，静置、分液、得有机层B，加入氯化钠固体的作用是_。(6)向有机层B中加入无水硫酸镁固体，除去其中的少量水分。过滤，将滤液置于精制装置中蒸馏，收集_(填字母)的馏分，得到纯净的环己酮。A100.0102.0 B154.0156.0 C160.0162.0 (7)请指出精制装置中的两处错误：_、_。(8)若最终得到环己酮的质量为3.43 g，则环己酮的产率是_。【答案】(1)B(2)100 mL(3)环己酮和水(4)冷凝回流反应物和产物，提高原料的利用率和产物的产率a(5)增大水层的密度，有利于液体分层(6)B(7)温度计的水银球未放在蒸馏烧瓶支管口处冷凝水进、出口方向颠倒(8)70%【变式探究】溴乙烷是有机合成的重要原料。农业上用作仓储谷物的熏蒸杀虫剂。实验室制备溴乙烷的反应、装置示意图及有关数据如下：NaBrH2SO4HBrNaHSO4CH3CH2OHHBrCH3CH2BrH2O相对分子质量沸点/溶解性CH3CH2OH4678.40.789混溶NaBr1031 3903.203易溶CH3CH2Br10938.41.424难溶CH3CH2OCH2CH37434.50.714微溶浓硫酸983381.84易溶实验步骤：在图甲仪器A中加入 10 mL 95% 乙醇和几滴水，并缓缓加入 19.0 mL 浓硫酸，再加入15.0 g 溴化钠粉末和几粒沸石；在仪器C中加入少量水，并浸于冰水浴中；仪器A用酒精灯加热(先小火，30 min 后用大火)，至无油状馏出物时，停止加热；将仪器C中液体转入分液漏斗中，振摇后静置分层，取下层液体于干燥的锥形瓶中，缓缓加入 5 mL浓硫酸；将锥形瓶中混合液转移到一个干燥的分液漏斗中，静置分液，将上层液体转移到图乙仪器D中，再加入几粒沸石，用水浴加热，收集一定温度范围内的馏分。(1)仪器C的名称是_。(2)实验中加入沸石的作用是_，仪器B为冷凝管，实验开始时，b口进水，a口出水，原因是_。(3)仪器C中加入少量水的目的是_。(4)实验步骤中，两次使用到浓硫酸，第一次浓硫酸的作用是_，第二次浓硫酸的作用是_。(5)实验步骤中，将锥形瓶中的混合液转移到一个干燥的分液漏斗中，静置分液。分液时，取上层液体的正确操作方法是_。(6)图乙蒸馏操作中，需要收集的馏分温度范围为_。A34 38 B36 40 C34.5 78.4 D38.4 78.4 (7)实验中测得仪器G的质量为 56.8 g，收集一定温度范围内的馏分后质量为 66.9 g，则该溴乙烷制备的产率为_。【答案】(1)锥形瓶(2)防止暴沸下口进、上口出可使水充满整个装置，冷却效果好(3)吸收挥发出的可溶性杂质(4)反应物吸水(或答“干燥”)(5)D(6)B(7)63.5%【方法技巧】有机制备解题模板 一、分析制备流程二、熟悉重要仪器三、结合有机物和有机反应特点回答问题(1)有机物通常易挥发，因此在反应中通常要采用冷凝回流装置，以减少有机物的挥发，提高原料的利用率和产物的产率；(2)有机反应通常都是可逆反应，且易发生副反应，因此常常需要使某种价格较低廉的反应物过量，以提高另一反应物的转化率和产物的产率(如本实验中使甲醇过量)，同时在实验中需要控制反应条件，以减少副反应的发生；(3)根据产品与杂质的性质特点选择合适的分离提纯方法，如蒸馏、分液等【高考真题解读】1(2016课标，26，14分)过氧化钙微溶于水，溶于酸，可用作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。以下是一种制备过氧化钙的实验方法。回答下列问题：(一)碳酸钙的制备(1)步骤加入氨水的目的是_。小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大，有利于_。(2)右图是某学生的过滤操作示意图，其操作不规范的是_(填标号)。a漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁b玻璃棒用作引流c将滤纸湿润，使其紧贴漏斗壁d滤纸边缘高出漏斗e用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度(二)过氧化钙的制备CaCO3滤液白色结晶(3)步骤的具体操作为逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，此时溶液呈_性(填“酸”“碱”或“中”)。将溶液煮沸，趁热过滤。将溶液煮沸的作用是_。(4)步骤中反应的化学方程式为_，该反应需要在冰浴下进行，原因是_。(5)将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是_。(6)制备过氧化钙的另一种方法是：将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。该工艺方法的优点是_，产品的缺点是_。【答案】(1)调节溶液pH使Fe(OH)3沉淀过滤分离(2)ade(3)酸除去溶液中的CO2(4)CaCl22NH3H2OH2O2=CaO22NH4Cl2H2O温度过高时双氧水易分解(5)去除结晶表面水分(6)工艺简单、操作方便纯度较低2(2016浙江，29，15分)无水MgBr2可用作催化剂，实验室采用镁屑与液溴为原料制备无水MgBr2，装置如图1，主要步骤如下：步骤1三颈瓶中装入10 g镁屑和150 mL无水乙醚；装置B中加入15 mL液溴。步骤2缓慢通入干燥的氮气，直至溴完全导入三颈瓶中。步骤3反应完毕后恢复至常温，过滤，滤液转移至另一干燥的烧瓶中，冷却至0 ，析出晶体，再过滤得三乙醚合溴化镁粗品。步骤4室温下用苯溶解粗品，冷却至0 ，析出晶体，过滤、洗涤得三乙醚合溴化镁，加热至160 分解得无水MgBr2产品。已知：Mg与Br2反应剧烈放热；MgBr2具有强吸水性。MgBr23C2H5OC2H5MgBr23C2H5OC2H5请回答：(1)仪器A的名称是_。实验中不能用干燥空气代替干燥N2，原因是_。(2)如将装置B改为装置C(图2)，可能会导致的后果是_。(3)步骤3中，第一次过滤除去的物质是_。(4)有关步骤4的说法，正确的是_。A可用95%的乙醇代替苯溶解粗品B洗涤晶体可选用0 的苯C加热至160 的主要目的是除去苯D该步骤的目的是除去乙醚和可能残留的溴(5)为测定产品的纯度，可用EDTA(简写为Y4)标准溶液滴定，反应的离子方程式：Mg2Y4=MgY2。滴定前润洗滴定管的操作方法是_。测定时，先称取0.250 0 g无水MgBr2产品，溶解后，用0.050 0 molL1的EDTA标准溶液滴定至终点，消耗EDTA标准溶液26.50 mL，则测得无水MgBr2产品的纯度是_(以质量分数表示)。【答案】(1)干燥管防止镁屑与氧气反应，生成的MgO阻碍Mg与Br2的反应(2)会将液溴快速压入三颈瓶，反应过快大量放热而存在安全隐患(3)镁屑(4)BD(5)从滴定管上口加入少量待装液，倾斜着转动滴定管，使液体润湿内壁，然后从下部放出，重复23次97.5%3(2016江苏，20，14分)铁炭混合物(铁屑和活性炭的混合物)、纳米铁粉均可用于处理水中污染物。(1)铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上Cr2O转化为Cr3，其电极反应式为_。(2)在相同条件下，测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中Cu2和Pb2的去除率，结果如图所示。当铁炭混合物中铁的质量分数为0时，也能去除水中少量的Cu2和Pb2，其原因是_。当铁炭混合物中铁的质量分数大于50%时，随着铁的质量分数的增加，Cu2和Pb2的去除率不升反降，其主要原因是_。(3)纳米铁粉可用于处理地下水中的污染物。一定条件下，向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液，溶液中BH(B元素的化合价为3)与Fe2反应生成纳米铁粉、H2和B(OH)，其离子方程式为_。纳米铁粉与水中NO反应的离子方程式为4FeNO10H=4Fe2NH3H2O，研究发现，若pH偏低将会导致NO的去除率下降，其原因是_。相同条件下，纳米铁粉去除不同水样中NO的速率有较大差异(如图)，产生该差异的可能原因是_。【解析】(1)将含有Cr2O的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上Cr2O获得电子，被还原产【答案】(1)Cr2O14H6e=2Cr37H2O(2)活性炭对Cu2和Pb2有吸附作用铁的质量分数增加，铁炭混合物中微电池数目减少(3)2Fe2BH4OH=2Fe2H2B(OH)纳米铁粉与H反应生成H2Cu或Cu2催化纳米铁粉去除NO的反应(或形成的FeCu原电池增大纳米铁粉去除NO的反应速率)4(2016北京，27，12分)以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料，制备高纯PbO，实现铅的再生利用。其工作流程如下：(1)过程中，在Fe2催化下，Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是_ _。(2)过程中，Fe2催化过程可表示为：i：2Fe2 PbO24HSO=2Fe3PbSO42H2Oii: 写出ii的离子方程式：_。下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。a向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液几乎无色，再加入少量PbO2，溶液变红。b_。(3)PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：PbO(s)NaOH(aq)NaHPbO2(aq)，其溶解度曲线如图所示。过程的目的是脱硫。滤液1经处理后可在过程中重复使用，其目的是_(选填序号)。A减少PbO的损失，提高产品的产率B重复利用NaOH，提高原料的利用率C增加Na2SO4浓度，提高脱硫效率过程的目的是提纯。结合上述溶解度曲线，简述过程的操作_ _。【答案】(1)PbPbO22H2SO42PbSO42H2O(2)2Fe3PbSO=PbSO42Fe2b.取a中红色溶液，向其中加入铅粉后，红色褪去(3)AB向PbO粗品中加入一定量的35% NaOH溶液，加热至110 ，充分溶解后，趁热过滤，冷却结晶，过滤得到PbO固体5(2016江苏，19，15分)实验室以一种工业废渣(主要成分为MgCO3、Mg2SiO4和少量Fe、Al的氧化物)为原料制备MgCO33H2O。实验过程如下：40% H2SO4 30% H2O2 有机萃取剂 废渣MgCO33H2O 滤渣 含Fe3的有机相(1)酸溶过程中主要反应的热化学方程式为MgCO3(s)2H(aq)=Mg2(aq)CO2(g)H2O(l)H50.4 kJmol1Mg2SiO4(s)4H(aq)=2Mg2(aq)H2SiO3(s)H2O(l)H225.4 kJmol1酸溶需加热的目的是_；所加H2SO4不宜过量太多的原因是_。(2)加入H2O2氧化时发生反应的离子方程式为_。(3)用如图所示的实验装置进行萃取分液，以除去溶液中的Fe3。实验装置图中仪器A的名称为_。为使Fe3尽可能多地从水相转移至有机相，采取的操作：向装有水溶液的仪器A中加入一定量的有机萃取剂，_、静置、分液，并重复多次。(4)请补充完整由萃取后得到的水溶液制备MgCO33H2O的实验方案：边搅拌边向溶液中滴加氨水，_，过滤、用水洗涤固体23次，在50 下干燥，得到MgCO33H2O。已知该溶液中pH8.5时Mg(OH)2开始沉淀；pH5.0时Al(OH)3沉淀完全。【答案】(1)加快酸溶速率避免制备MgCO3时消耗过多的碱(2)2Fe2H2O22H=2Fe32H2O(3)分液漏斗充分振荡(4)至5pH8.5，过滤，边搅拌边向滤液中滴加Na2CO3溶液至有大量沉淀生成，静置，向上层清液中滴加Na2CO3溶液，若无沉淀生成6(2016课标，28，15分)某班同学用如下实验探究Fe2、Fe3的性质。回答下列问题：(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 molL1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是_。(2)甲组同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为_。(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是_。(4)丙组同学取10 mL 0.1 molL1KI溶液，加入6 mL 0.1 molL1 FeCl3溶液混合。分别取2 mL此溶液于3支试管中进行如下实验：第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色；第二支试管中加入1滴K3Fe(CN)6溶液，生成蓝色沉淀；第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。实验检验的离子是_(填离子符号)；实验和说明：在I过量的情况下，溶液中仍含有_(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为_。(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为_；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是_；生成沉淀的原因是_(用平衡移动原理解释)。【答案】(1)防止Fe2被氧化(2)2Fe2Cl2=2Fe32Cl(3)隔绝空气(排除O2对实验的影响)(4)Fe2Fe3可逆反应(5)H2O22Fe22H=2Fe32H2OFe3催化H2O2分解产生O2H2O2分解反应放热，促使Fe3的水解平衡正向移动7(2016北京，26，13分)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO)已成为环境修复研究的热点之一。(1)Fe还原水体中NO的反应原理如图所示。作负极的物质是_。正极的电极反应式是_。(2)将足量铁粉投入水体中，经24小时测定NO的去除率和pH，结果如下：初始pHpH2.5pH4.5NO的去除率接近100%50%24小时pH接近中性接近中性铁的最终物质形态pH4.5