高考化学大一轮复习 第十章 化学实验基础 10.4 化学实验方案的设计与评价课件 新人教版.ppt

第四节化学实验方案的设计与评价 考点一探究型实验题 高考命题探究 高考母题示例 物质组成探究 2016 浙江高考 化合物mg5al3 oh 19 h2o 4可作环保型阻燃材料 受热时按如下化学方程式分解 2mg5al3 oh 19 h2o 427h2o 10mgo 3al2o3 1 写出该化合物作阻燃剂的两条依据 2 用离子方程式表示除去固体产物中al2o3的原理 3 已知mgo可溶于nh4cl的水溶液 用化学方程式表示其原理 磁性材料a是由两种元素组成的化合物 某研究小组按如图流程探究其组成 请回答 1 a的组成元素为 用元素符号表示 化学式为 2 溶液c可溶解铜片 例举该反应的一个实际应用 3 已知化合物a能与稀硫酸反应 生成一种淡黄色不溶物和一种气体 标况下的密度为1 518g l 1 该气体分子的电子式为 写出该反应的离子方程式 4 写出f g反应的化学方程式 设计实验方案探究溶液g中的主要微粒 不考虑h2o h k i 解析 1 该化合物分解时需要吸收大量的热 从而降低温度 分解产生的固体氧化物能起到隔绝空气的作用 分解产生了大量的水蒸气 从而降低了氧气浓度 2 mgo为碱性氧化物 而al2o3为两性氧化物 因此可以用强碱 如naoh溶液除去al2o3 3 氯化铵溶液中由于发生水解使溶液显酸性 mgo能和溶液中的h 反应而溶解 1 根据黄色溶液c加入kscn溶液后显红色 可以判断c为fecl3 进而判断红棕色固体b为fe2o3 说明化合物a中含有铁元素 无色气体e溶于水后显酸性 加入碘的碘化钾溶液后得到无色溶液 且溶液的酸性变强 因此可以判断此无色气体e为so2 故化合物a中含有硫元素 氧化铁的质量为2 400g 因此n fe 2 0 030mol 则化合物a中m fe 0 030mol 56g mol 1 1 68g 因此化合物a中硫元素的物质的量为 0 040mol 则铁与硫的物质的量之比为0 030mol 0 040mol 3 4 则化学式为fe3s4 2 溶液c为氯化铁 可以溶解铜 可用来制印刷电路板 3 化合物a与硫酸反应生成的淡黄色不溶物为硫 生成气体的摩尔质量为1 518g l 1 22 4l mol 1 34 00g mol 1 则为硫化氢 其电子式为 该反应生成硫酸亚铁 硫和硫化氢 离子方程式为fe3s4 6h 3h2s 3fe2 s 4 亚硫酸和碘单质反应生成硫酸和碘化氢 化学方程式为h2so3 i2 h2o h2so4 2hi 溶液g中主要含有硫酸根离子 或许有未反应完的亚硫酸分子 硫酸根离子用钡盐检验 亚硫酸可以用氧化剂氧化成硫酸根再检验 具体操作方法为取适量溶液g 加入过量bacl2溶液 若产生白色沉淀 则含有 过滤后取滤液 滴加h2o2溶液 若产生白色沉淀 则含有h2so3 答案 1 反应吸热降低温度 生成的固体氧化物隔绝空气 生成的水蒸气降低了氧气的浓度 2 al2o3 2oh 2al h2o 3 h2o mgo 2nh4cl 2nh3 h2o mgcl2 或nh4cl h2onh3 h2o hcl mgo 2hcl mgcl2 h2o 1 s fefe3s4 2 制印刷电路板 3 fe3s4 6h 3h2s 3fe2 s 4 h2so3 i2 h2o h2so4 2hi取适量溶液g 加入过量bacl2溶液 若产生白色沉淀 则含有 过滤后取滤液 滴加h2o2溶液 若产生白色沉淀 则含有h2so3 高考母题变式 1 写出化合物a在空气中煅烧的化学方程式 提示 4fe3s4 25o26fe2o3 16so2 2 已知fe3s4的结构与fe3o4相似 则1molfe3s4溶于稀硫酸 转移电子的物质的量是多少 提示 2mol 根据题意 fe3s4可写为fes fe2s3 fe3s4与稀硫酸的离子反应为fes fe2s3 6h 3h2s 3fe2 s 反应中有2molfe3 化合价降低变为fe2 有1mols2 化合价升高变为硫单质 因此1molfe3s4溶于酸转移2mol电子 模拟母题示例1 物质性质探究 2017 青岛模拟 锰的化合物种类较多 也大多具有广泛的用途 世纪金榜导学号30682186 mno2具有较强的氧化性 某化学兴趣小组通过实验探究mno2的性质 1 该小组设计了如下4个方案以验证mno2的氧化性 可行的是 a 把mno2固体加入稀盐酸中 观察是否有黄绿色气体生成b 把mno2固体加入h2o2溶液中 观察是否有气泡产生 c na2so3溶液中 加入mno2固体 再滴加bacl2溶液 观察是否有白色沉淀生成d feso4溶液中滴加几滴kscn溶液 再加入mno2固体 观察溶液是否变红 2 为研究溶液中mno2的氧化能力与溶液酸碱性的关系 该小组同学设计了如下的对比实验 在室温下 取a b c三支试管 用同浓度同体积的ki溶液和质量 颗粒大小相同的mno2固体反应 然后分别加入1ml0 2mol l 1naoh溶液 1ml水 1ml0 1mol l 1硫酸 现象记录如下 从以上实验中 我们可以得出的结论是 写出c试管中发生反应的离子方程式 铁酸锰 mnfe2o4 可用于热化学循环分解水制氢 可有效缓解能源危机 mnfe2o4的制备工艺流程如下图 已知fe3 mn2 沉淀的ph如下表所示 1 步骤一中投入原料fe no3 3和mn no3 2的物质的量之比理论上应为 2 步骤二中需控制ph的范围是 3 步骤三中是否洗涤干净的判断方法是 解析 1 mno2只跟浓盐酸反应且需要加热 a错误 mno2作催化剂 不是氧化剂 b错误 baso3和baso4均为白色沉淀 c错误 如果溶液变为红色 说明mno2具有氧化性 d正确 2 根据表格中的数据 在酸性条件下溶液迅速变为棕褐色 说明i 迅速被氧化成i2 因此得出结论是 酸性越强 mno2的氧化能力越强 反应中i i2化合价升高 mno2中mn由 4价 2价 化合价降低 因此反应的离子方程式为mno2 4h 2i mn2 i2 2h2o 1 根据铁酸锰的化学式mnfe2o4 以及元素守恒 推出fe no3 2和mn no3 2的物质的量之比为2 1 2 根据工艺流程 需要保证fe3 mn2 全部转化成沉淀 因此调节ph 10 4 3 沉淀表面是koh溶液 因此检验沉淀是否洗净 可以检验溶液是否是中性 答案 1 d 2 酸性越强 mno2的氧化能力越强 mno2 4h 2i mn2 i2 2h2o 1 2 1 2 ph 10 4 3 最后的洗涤液呈中性 模拟母题示例2 规律探究与变量控制 2017 衡水模拟 目前 汽车厂商常利用催化技术将尾气中的no和co转化成co2和n2 化学方程式如下 2no 2co2co2 n2 为研究如何提高该转化过程反应速率 某课题组进行了以下实验探究 资料查阅 不同的催化剂对同一反应的催化效率不同 使用相同的催化剂 当催化剂质量相等时 催化剂的比表面积对催化效率有影响 实验设计 课题组为探究某些外界条件对汽车尾气转化速率的影响规律 设计了以下对比实验 世纪金榜导学号30682187 1 完成以下实验设计表 表中不要留空格 图象分析与结论 利用气体传感器测定了三组实验中co浓度随时间变化的曲线图 如下 2 计算第 组实验中 达到平衡时no的浓度为 3 由曲线 可知 增大催化剂比表面积 汽车尾气转化速率 填 增大 减小 或 无影响 解析 1 为对照实验 是同种催化剂的比表面积增大 因此其他条件相同 所以 是探究催化剂比表面积对尾气转化速率的影响 温度是280 no初始浓度是6 50 10 3mol l 1 co初始浓度是4 00 10 3mol l 1 2 第 组实验中 开始时c co 4 00 10 3mol l 1 达到平衡时co的浓度为1 00 10 3mol l 1 浓度变化量是3 00 10 3mol l 1 由于no co是按照物质的量之比为1 1反应 所以达平衡时no的浓度为6 50 10 3mol l 1 3 00 10 3mol l 1 3 50 10 3mol l 1 3 由曲线 可知 增大催化剂比表面积 汽车尾气转化速率增大 答案 1 探究催化剂比表面积对尾气转化速率的影响2804 00 10 3 2 3 50 10 3mol l 1 3 增大 探究归纳总结 1 对物质性质探究的基本思路如下 2 变量探究实验题的解题策略 3 探究实验题的解题策略 物质性质实验探究是中学化学实验探究的重要内容 设计实验探究时 要求原理准确 步骤简捷 现象明显 结论易得 且不对环境造成污染 中学化学性质实验探究的主要角度有 1 物质氧化性 还原性的判断 如探究so2具有还原性的方法是将气体通入酸性kmno4溶液中 通过kmno4溶液是否褪色来说明 2 物质氧化性强弱 还原性强弱的判断 如探究fe3 的氧化性强于i2时 可利用fecl3与ki淀粉溶液反应 通过溶液是否变蓝色来说明fe3 的氧化性大于i2 3 同周期 同主族元素性质的递度规律一般通过设计元素金属性 非金属性的强弱实验来完成 如通过mg al与同浓度盐酸反应产生h2的快慢来说明mg的活泼性强于al 4 电解质强弱的判断 如探究一元酸ha是弱酸的方法是常温下配制naa溶液 测ph 若ph 7 则说明ha为弱酸 或配制0 01mol l 1的ha溶液 测量溶液的ph 若ph 2则说明ha为弱酸 5 物质酸性强弱的判断 如探究碳酸和硅酸的酸性强弱 可利用相对强的酸制备相对弱的酸的反应原理 将co2气体通入na2sio3溶液 看是否有白色沉淀生成来判断 6 证明h2a是二元酸的实验方法 用naoh标准溶液滴定同浓度的h2a溶液 若消耗naoh溶液体积是h2a溶液体积的2倍 则说明h2a为二元酸 7 钢铁发生电化学腐蚀的规律探究 可以通过控制所含的杂质是否与空气接触 所接触的电解质溶液的酸碱度 钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验 找出规律 高考模拟预测 1 2016 北京高考 以na2so3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象 探究盐的性质和盐溶液间反应的多样性 世纪金榜导学号30682188 1 经检验 现象 中的白色沉淀是ag2so3 用离子方程式解释现象 2 经检验 现象 的棕黄色沉淀中不含 含有cu cu2 和 已知 cu cu cu2 cu2 cui 白色 i2 用稀h2so4证实沉淀中含有cu 的实验现象是 通过下列实验证实 沉淀中含有cu2 和 a 白色沉淀a是baso4 试剂1是 b 证实沉淀中含有cu2 和的理由是 3 已知 al2 so3 3在水溶液中不存在 经检验 现象 的白色沉淀中无 该白色沉淀既能溶于强酸 又能溶于强碱 还可使酸性kmno4溶液褪色 推测沉淀中含有亚硫酸根和 对于沉淀中亚硫酸根的存在形式提出两种假设 i 被al oh 3所吸附 ii 存在于铝的碱式盐中 对假设ii设计了对比实验 证实了假设ii成立 a 将对比实验方案补充完整 步骤一 步骤二 按上图形式呈现 b 假设 成立的实验证据是 4 根据实验 亚硫酸盐的性质有 盐溶液间反应的多样性与 有关 解析 1 反应生成的沉淀是ag2so3 离子方程式为2ag ag2so3 2 根据信息cu cu cu2 可知 用稀硫酸证实沉淀中含有cu 的实验现象是析出红色固体铜 由信息cu2 cui 白色 i2可知 滴加ki溶液时有i2生成 加入淀粉 无明显现象 是因为发生了反应i2 h2o 2i 2h 试剂1用来检验 需排除的干扰 故应选hcl和bacl2溶液 故证实沉淀中含有cu2 和的理由是在i 的作用下 cu2 转化为白色沉淀cui 转化为 3 根据题意知现象 的白色沉淀中无 该白色沉淀既能溶于强酸 又能溶于强碱 还可使酸性kmno4溶液褪色 可推测沉淀中含有亚硫酸根和al3 oh 铝的碱式盐的化学式为al oh so3 相比al oh 3 碱式盐中每个铝对应的氢氧根离子不足其三倍 因此应当设计一个定量实验 记录数据v1也暗示了这是一个定量实验 定量思路可能有多种 比如使用同浓度的酸去滴定 但题目中要求 按上图形式呈现 故可设计为 4 由题目可知 ag2so3是白色沉淀 能被i2氧化 说明其有还原性 al2 so3 3在水溶液中不存在 是因为发生了水解相互促进反应 实验结论要紧扣实验目的 根据题目 我们探究的是na2so3溶液和不同金属的硫酸盐溶液反应 所以得到结论是盐溶液间反应的多样性与两种盐溶液中阴 阳离子的性质有关 另外 实验 和 都是因为滴加量的不同 所 发生的反应不同 故盐溶液间反应的多样性与反应条件有关 答案 1 2ag ag2so3 2 析出红色固体 a hcl和bacl2溶液b 在i 的作用下 cu2 转化为白色沉淀cui 转化为 3 al3 oh a b v1明显大于v2 4 亚硫酸盐的溶解性 氧化还原性 在水溶液中的酸碱性两种盐溶液中阴 阳离子的性质和反应条件 2 2017 芜湖模拟 亚硝酸和亚硝酸盐在生产 医药等领域有着广泛应用 1 某校化学兴趣小组利用下图所示仪器 夹持装置已省略 及药品 探究硫酸与亚硝酸钠反应生成气体的成分 已知no2和no液化温度分别为21 和 152 反应前通入氮气的目的是 仪器的连接顺序 按左 右连接 为a b 在关闭弹簧夹 打开分液漏斗活塞 滴入70 硫酸后 a中产生红棕色气体 确认a中产生的气体含有no 依据的现象是 装置a中反应的化学方程式为 如果没有装置c 对实验结论造成的影响是 2 将agno2和agcl的饱和溶液等体积混合后 加入足量的浓硝酸银溶液 生成的沉淀n agno2 n agcl 填 大于 小于 或 等于 该温度下 ksp agno2 2 10 8 ksp agcl 1 8 10 10 3 设计实验证明hno2是弱酸 解析 1 硫酸与亚硝酸钠反应生成气体的成分为no no2 其中no与空气中的氧气反应被氧化成no2 所以实验开始前要将装置中的空气排尽 反应前通入氮气的目的是排尽装置内的空气 防止可能产生的no被氧化成no2 造成对a中反应产物检验的干扰 根据各部分装置的作用可知 c吸收水蒸气 b尾气处理 防止污染空气 d检验no e冷却二氧化氮 所以仪器的连接顺序为a c e d b 无色的no与氧气反应生成红棕色的二氧化氮 所以确认a中产生的气体含有no 依据的现象是装置d中通入氧气后会出现红棕色气体 装置a中为硫酸与亚硝酸钠反应生成硫酸钠 no no2和h2o 反应的化学方程式为2nano2 h2so4 na2so4 no no2 h2o c装置主要作用是干燥混合气体 如果有水 二氧化氮与水反应生成一氧化氮 所以如果没有装置c 水蒸气会与no2反应产生no 造成对no的来源认识不清 2 根据agcl和agno2的ksp 可以确定在agno2和agcl两饱和溶液中 前者c ag 大于后者c ag c c cl 加入足量的浓agno3溶液时 会产生agcl和agno2沉淀 agno2沉淀更多 3 证明hno2是弱酸的方法有测nano2溶液的ph或测0 1mol l 1hno2溶液的ph等 答案 1 排尽装置内的空气 防止可能产生的no被氧化成no2 造成对a中反应产物检验的干扰ced 装置d中通入氧气后会出现红棕色气体 2nano2 h2so4 na2so4 no no2 h2o 水蒸气会与no2反应产生no 造成对no的来源认识不清 2 大于 3 测nano2溶液的ph或测0 1mol l 1hno2溶液的ph等 加固训练 1 草酸 乙二酸 存在于自然界的植物中 其k1 5 4 10 2 k2 5 4 10 5 草酸的钠盐和钾盐易溶于水 而其钙盐难溶于水 草酸晶体 h2c2o4 2h2o 无色 熔点为101 易溶于水 受热脱水 升华 170 以上分解为co co2和h2o 回答下列问题 1 写出草酸晶体分解的化学方程式 2 甲组同学按照如图所示的装置 通过实验检验草酸晶体的分解产物 若实验过程中 b中澄清石灰水变浑浊 填 能 或 不能 说明草酸晶体的分解产物中有co2 原因是 3 乙组同学认为草酸晶体分解的产物中含有co 为进行验证 选用甲组实验中的装置a和如图所示的部分装置 可以重复选用 进行实验 乙组同学的实验装置中 依次连接的合理顺序为a g 装置h反应管中盛有的物质是 f装置的作用是 能证明草酸晶体分解产物中有co的现象是 解析 1 草酸晶体在170 以上分解为co co2和h2o 则分解的化学方程式为h2c2o4 2h2oco co2 3h2o 2 草酸晶体 h2c2o4 2h2o 无色 熔点为101 易溶于水 受热脱水 升华 170 以上分解 如果草酸受热分解 分解时会产生二氧化碳 二氧化碳和氢氧化钙反应生成难溶性的碳酸钙沉淀而使澄清石灰水变浑浊 所以c中观察到的现象是 有气泡冒出且澄清石灰水变浑浊 说明有二氧化碳生成 但由于草酸晶体受热易升华 升华的草酸也会和澄清石灰水反应生成难 溶物cac2o4 不能确定是co2和澄清石灰水反应生成的碳酸钙沉淀 3 要检验生成co 在甲组实验后 用浓氢氧化钠除去二氧化碳 用澄清石灰水检验二氧化碳 用碱石灰干燥co 利用co和cuo发生还原反应生成co2 再利用澄清石灰水检验生成的二氧化碳 用排水法收集co避免环境污染 所以其连接顺序是f d g h d h装置中盛放的物质应该具有氧化性 且和co反应有明显现象发生 cuo能被co还原且反应过程中黑色固体变为红色 现象明显 所以h中盛放的物质是cuo 由于升华的草酸也会和澄清石灰水反应生成难溶物cac2o4 二氧化碳也能与氢氧化钙反应产生沉淀 所以f装置的作用是除去混合气体中升华出的草酸和分解产生的二氧化碳 co具有还原性 其氧化产物是二氧化碳 二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊 且co将黑色的cuo还原为红色的cu 因此能证明草酸晶体分解产物中有co的现象是h前面的澄清石灰水不变浑浊 h后面的澄清石灰水变浑浊 且h中黑色固体变成红色 答案 1 h2c2o4 2h2oco co2 3h2o 2 不能草酸晶体受热易升华 升华的草酸也会和澄清石灰水反应生成难溶物cac2o4 不能确定是co2和澄清石灰水反应生成的碳酸钙沉淀 3 fdhdcuo 除去混合气体中升华出的草酸和分解产生的二氧化碳 h前面的澄清石灰水不变浑浊 h后面的澄清石灰水变浑浊 且h中黑色固体变成红色 2 2017 武汉模拟 为研究铁质材料与热浓硫酸的反应 某学习小组用碳素钢 即含碳元素0 03 2 0 铁合金 进行了以下探究活动 探究一 1 将已去除表面氧化物的铁钉放入冷浓硫酸中 10分钟后移入硫酸铜溶液中 片刻后取出观察 铁钉表面无明显变化 其原因是 2 取碳素钢6 0g于15 0ml浓硫酸中 加热 充分反应后得到溶液x并收集到混合气体y 甲同学认为x中除fe3 外还可能有fe2 若要确认其中的fe2 应选用 填字母 a kscn溶液和氯水b 铁粉和kscn溶液c 浓氨水d 酸性kmno4溶液 乙同学取560ml 标准状况 气体y通入足量溴水中 发生so2 br2 2h2o 2hbr h2so4反应 然后加入足量bacl2溶液 经适当操作后得干燥固体4 66g 由此推知气体y中so2的体积分数为 探究二 根据上述实验中so2体积分数的分析 丙同学认为气体y中还可能含有q1和q2两种气体 其中q1气体在标准状况下密度为0 0893g l 1 为此设计了下列探究实验装置 假设有关气体完全反应 3 装置b中试剂的作用是 4 分析y气体中的q2气体是如何生成的 用化学方程式表示 5 已知洗气瓶m中盛装澄清石灰水 为确认q2的存在 需在装置中添加洗气瓶m于 填序号 a a之前b a b间c b c间d c d间 6 如果气体y中含有q1 预计实验现象应是 解析 1 常温下 铁遇冷的浓硫酸发生氧化还原反应 在铁表面生成一层致密的氧化物薄膜而阻止了进一步的反应 发生钝化现象 所以钝化后的铁钉放入cuso4溶液中 反应片刻后取出观察 铁钉表面无明显变化 2 fe2 具有还原性 而酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性 发生氧化还原反应使酸性高锰酸钾溶液褪色 fe3 和fe2 同时存在时 可用酸性高锰酸钾溶液检验fe2 so2 br2 2h2o 2hbr h2so4 h2so4 bacl2 baso4 2hcl 所以硫酸钡和二氧化硫之间的关系式为so2 baso4 设二氧化硫的体积为v 则 so2 baso422 4l233gv4 66g则 v 0 448l 所以二氧化硫的体积分数为0 448l 0 56l 100 80 3 二氧化硫能使品红溶液褪色 故可用品红溶液检验二氧化硫是否除尽 4 碳素钢中含有碳 加热条件下 碳能和浓硫酸反应生成二氧化硫 二氧化碳和水 反应方程式为c 2h2so4 浓 co2 2so2 2h2o 5 二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水变浑浊 但二氧化硫还能使品红溶液褪色 所以要检验二氧化碳必须排除二氧化硫的干扰 b装置是为了检验二氧化硫是否除尽 所以澄清石灰水应放置在b和c之间 即在通入碱石灰之前检验 6 因q1在标准状况下的密度为0 0893g l 1 故其摩尔质量为0 0893g l 1 22 4l mol 1 2g mol 1 q1为氢气 氢气具有还原性 能还原黑色的氧化铜生成红色的铜单质 同时生成水 水可用无水硫酸铜检验 所以如果d中氧化铜变红 e中无水硫酸铜变蓝 则证明含有氢气 答案 1 铁被钝化 2 d 80 3 检验so2是否除尽 4 c 2h2so4 浓 co2 2so2 2h2o 5 c 6 d中的固体由黑变红 e中的固体由白变蓝 考点二物质制备和工艺流程型实验题 高考命题探究 模拟母题示例1 工艺流程题 2017 邯郸模拟 为回收利用废钒催化剂 含有v2o5 voso4及sio2等 其中voso4可溶于水 科研人员最新研制了一种回收钒的新工艺 其主要流程如下 世纪金榜导学号30682189 1 萃取 反萃取过程中所需的主要玻璃仪器为 2 上述流程中涉及两处氧化还原反应 浸取还原 过程的产物为voso4 该反应的离子方程式为 氧化 过程无气体产生 溶液中vo2 转化为v 该反应的离子方程式为 3 沉淀 过程中 沉钒率受温度 氯化铵系数 nh4cl的质量与调节ph之后的料液中v的质量比 等的影响 其中温度与沉钒率的关系如图所示 温度高于80 沉钒率降低的可能原因是 4 上述流程中所得沉淀为一系列的聚合物种 其分子组成可用nmhnvxoy表示 质谱法分析某沉淀的摩尔质量为832g mol 1 取该沉淀83 2g用下列装置测定其组成 充分焙烧后玻璃管内残留v2o5固体为72 8g 所得气体通过u形管后 u形管增重3 6g 广口瓶中浓硫酸的作用为 该沉淀的分子式为 解析 1 萃取 反萃取过程中所需的主要玻璃仪器为分液漏斗 2 浸取还原 过程的产物为voso4 则在酸性条件下 v2o5被还原生成voso4 离子方程式为v2o5 4h 2vo2 2h2o 氧化 过程无气体产生 溶液中vo2 被cl氧化为v 离子方程式为6vo2 cl 3h2o 6v cl 6h 3 从温度与沉淀率的关系图可知开始随温度升高沉钒率升高 温度高于80 沉钒率降低的可能原因是 温度高于80 部分氯化铵分解 4 广口瓶中浓硫酸的作用为吸收产生的氨气 由题意可知 n 沉淀 0 1mol由题意知沉淀分解生成h2o nh3和v2o5n h2o 0 2moln nh3 0 4moln v2o5 0 4moln 沉淀 n h2o n nh3 n v2o5 1 2 4 4因此该物质的分子式为n4h16v8o22 答案 1 分液漏斗 2 v2o5 4h 2vo2 2h2o 6vo2 cl 3h2o 6v cl 6h 3 温度高于80 部分氯化铵分解 4 吸收产生的氨气 n4h16v8o22 模拟母题变式 1 写出沉淀过程发生反应的离子方程式 提示 4 8v 2h2o nh4 4v8o22 4oh 2 工业由v2o5冶炼金属钒常用铝热剂法 写出该反应的化学方程式 提示 3v2o5 10al6v 5al2o3 模拟母题示例2 有机物的制备与检验 2017 衡水模拟 已知用p2o5作催化剂 加热乙醇可制备乙烯 反应温度为80 210 某研究性小组设计了如下的装置制备并检验产生的乙烯气体 夹持和加热仪器略去 1 仪器a的名称为 2 在三颈瓶中加入沸石的作用是 若加热后发现未加沸石 应采取的正确方法是 3 用化学方程式表示上述制备乙烯的原理 4 已知p2o5是一种酸性干燥剂 吸水放出大量的热 在实验过程中p2o5与乙醇能发生作用 因反应用量的不同 会生成不同的磷酸酯 它们均为易溶于水的物质 沸点较低 写出乙醇和磷酸反应生成磷酸二乙酯的化学方程式 磷酸用结构式表示为 5 某同学认为用上述装置验证产生了乙烯不够严密 理由是 6 某同学查文献得知 40 的乙烯利 分子式为c2h6clo3p 溶液和naoh固体混合可快速产生水果催熟用的乙烯 请在上述虚线框内画出用乙烯利溶液和naoh固体制取乙烯的装置简图 夹持仪器略 解析 1 乙醇易挥发 故需要冷凝管 a为球形冷凝管 或冷凝管 2 在三颈瓶中加入沸石的作用是防止加热过程中液体暴沸 若加热后发现未加沸石 应停止加热 冷却后加入 3 利用乙醇在p2o5作催化剂的催化作用下发生分子内脱水制取乙烯 反应方程式为c2h5ohc2h4 h2o 4 根据羧酸与醇的酯化反应 可以写出乙醇和磷酸反应生成磷酸二乙酯的化学方程式为 5 乙醇具有挥发性 乙烯中可能混有乙醇 乙醇和乙烯都能被高锰酸钾溶液氧化 导致高锰酸钾溶液褪色 所以此装置不够严密 6 反应原理为固体和液体不加热制取气体 可选择与制取二氧化碳相似的装置 由圆底烧瓶和分液漏斗组成 在分液漏斗中装乙烯利 烧瓶中装氢氧化钠固体 装置图为 答案 1 球形冷凝管 或冷凝管 2 防暴沸停止加热 冷却后加入 3 c2h5ohc2h4 h2o 4 5 没有排除乙醇的干扰 或在通过酸性高锰酸钾溶液之前 应该除去乙醇 6 探究归纳总结 1 解答物质制备试题的一般程序 1 认真阅读题干 提取有用信息 2 仔细观察装置图 或框图 联想熟悉的实验 观察装置图 或框图 找出每件仪器 或步骤 与熟悉的某一实验相似的地方 分析每件仪器中所装药品的作用 3 通读问题 整合信息 把所有的问题进行综合分析 运用题给信息和化学基础知识做出正确答案 2 化工流程题的主线分析方法 分解主线 分段解题示例 2016 丙卷 t28 废钒催化剂的主要成分为 以下是一种废钒催化剂回收工艺路线 高考模拟预测 1 2016 海南高考 某废催化剂含58 2 的sio2 21 0 的zno 4 5 的zns和12 8 的cus 某同学用15 0g该废催化剂为原料 回收其中的锌和铜 采用的实验方案如图 回答下列问题 世纪金榜导学号30682190 1 在下列装置中 第一次浸出必须用 第二次浸出应选用 填标号 2 第二次浸出时 向盛有滤渣1的反应器中先加入稀硫酸 后滴入过氧化氢溶液 若顺序相反 会造成 滤渣2的主要成分是 3 浓缩硫酸锌 硫酸铜溶液使用的器皿名称是 4 某同学在实验完成之后 得到1 5gcuso4 5h2o 则铜的回收率为 解析 1 根据流程图分析第一次浸出主要发生zno zns与硫酸反应 因生成h2s有毒气体 应有尾气吸收装置 用d装置 滤渣1的主要成分是sio2 cus 第二次浸出主要是cus在酸性条件下被h2o2氧化为硫酸铜 没有气体产生 用a装置 2 第二次浸出时 向盛有滤渣1的反应器中先加入稀硫酸 后滴入过氧化氢溶液 若顺序相反 会造成h2o2与固体颗粒接触分解 滤渣2的主要成分是sio2 3 蒸发皿用来蒸发浓缩溶液 4 15 0g废催化剂中含n cu n cus 0 02mol 得到1 5gcuso4 5h2o中含n cu n cuso4 5h2o 0 006mol 则铜的回收率为 100 30 答案 1 da 2 h2o2与固体颗粒接触分解sio2 和s 3 蒸发皿 4 30 2 2017 长沙模拟 次硫酸氢钠甲醛 nahso2 hcho 2h2o 俗称吊白块 不稳定 120 时会分解 在印染 医药以及原子能工业中有广泛应用 以na2so3 so2 hcho和锌粉为原料制备次硫酸氢钠甲醛的实验装置如图所示 实验步骤 步骤1 在三颈烧瓶中加入一定量na2so3和水 搅拌溶解 缓慢通入so2 至溶液ph约为4 制得nahso3溶液 步骤2 将装置a中导气管换成橡皮塞 向烧瓶中加入稍过量的锌粉和一定量甲醛溶液 在80 90 下 反应约3h 冷却至室温 抽滤 步骤3 将滤液真空蒸发浓缩 冷却结晶 1 装置b的烧杯中应加入的溶液是 冷凝管中冷却水从 填 a 或 b 口进水 2 a中多孔球泡的作用是 3 写出步骤2中发生反应的化学方程式 4 步骤3中在真空容器中蒸发浓缩的原因是防止温度过高使产物分解 也防止 5 为了测定产品的纯度 准确称取2 0g样品 完全溶于水配成100ml溶液 取20 00ml所配溶液 加入过量碘完全反应后 已知i2不能氧化甲醛 杂质不反应 加入bacl2溶液至沉淀完全 过滤 洗涤 干燥至恒重得到白色固体0 466g m nahso2 hcho 2h2o 154g mol 1 如何检验沉淀是否洗净 所制得产品的纯度为 解析 1 该实验是以na2so3 so2 hcho和锌粉为原料制备次硫酸氢钠甲醛 so2作为尾气不能排放到空气中 装置b的作用是吸收未反应的so2 所以装置b的烧杯中应加入的溶液是naoh溶液 冷凝管用于冷凝回流 冷凝水从下口进水 所以冷却水从a口进水 2 为了增大气体与溶液的接触面积 加快气体的吸收速率 a中放置了多孔球泡 3 该实验是以na2so3 so2 hcho和锌粉为原料制备次硫酸氢钠甲醛 则步骤2中发生反应的化学方程式为nahso3 hcho zn h2o nahso2 hcho zn oh 2 4 次硫酸氢钠甲醛具有还原性 在敞口容器中蒸发浓缩 容易被空气中的氧气氧化变质 为了防止温度过高使产物分解 也防止氧气将产物氧化 故在真空容器中进行蒸发浓缩 5 因为在操作中加入bacl2溶液至沉淀完全 所以检验沉淀是否洗净只需检验cl 是否存在即可 方法是取最后一次洗涤液少许于试管中 滴加hno3酸化的agno3溶液 若无白色沉淀 说明已经洗净 若有白色沉淀 则未洗净 根据硫守恒得关系式为nahso2 hcho 2h2o baso4154233x0 466g列方程解得 x 0 308g 则所制得的产品的纯度为 100 77 答案 1 氢氧化钠溶液a 2 增大气体与溶液的接触面积 加快气体的吸收速率 3 nahso3 hcho zn h2o nahso2 hcho zn oh 2 4 氧气将产物氧化 5 取最后一次洗涤液少许于试管中 滴加hno3酸化的agno3溶液 若无白色沉淀 说明已经洗净 若有白色沉淀 则未洗净 77 加固训练 高锰酸钾可用于生活消毒 是中学化学常见的氧化剂 工业上 用软锰矿制高锰酸钾的流程如下 请回答下列问题 1 该生产中需要纯净的co2气体 写出实验室制取co2的化学方程式 2 kmno4稀溶液是一种常用的消毒剂 其消毒原理与下列物质相同的是 填字母编号 a 75 酒精b 双氧水c 苯酚d 84消毒液 naclo溶液 3 写出二氧化锰和氢氧化钾熔融物中通入空气时发生的主要化学反应的方程式 4 上述流程中可以循环使用的物质有 写化学式 5 测定高锰酸钾样品纯度采用硫酸锰滴定 向高锰酸钾溶液中滴加硫酸锰溶液 产生黑色沉淀 当溶液的紫红色刚好褪色且半分钟不恢复 表明达到滴定终点 写出该反应的离子方程式 6 已知 常温下 ksp mn oh 2 2 4 10 13 工业上 调节ph可以沉淀废水中mn2 当ph 10时 溶液中c mn2 7 操作 的名称是 操作 根据kmno4和k2co3两物质在溶解性上的差异 采用 填操作步骤 趁热过滤得到kmno4粗晶体 解析 1 实验室利用碳酸钙与盐酸反应制二氧化碳 反应的化学方程式为caco3 2hcl cacl2 h2o co2 2 kmno4有强氧化性 利用其强氧化性杀菌消毒 消毒原理与84消毒液 双氧水一样 故选b d 3 由工艺流程转化关系可知 mno2 koh的熔融混合物中通入空气时发生反应生成k2mno4 根据元素守恒还应生成水 反应的化学方程式为2mno2 4koh o22k2mno4 2h2o 4 由转化关系图知 除石灰 二氧化碳外 k2mno4溶液中通入co2以制备kmno4生成的mno2及最后由母液加入石灰生成的koh 可在mno2 koh的熔融制备k2mno4中被循环利用 5 向高锰酸钾溶液中滴加硫酸锰溶液 产生黑色沉淀二氧化锰 反应的离子方程式为2mn 3mn2 2h2o 5mno2 4h 6 当ph 10时 c oh 1 10 4mol l 1 根据ksp mn oh 2 c mn2 c2 oh 可知c mn2 mol l 1 2 4 10 5mol l 1 7 将kmno4 k2co3 mno2溶于水然后过滤得到kmno4 k2co3混合溶液 所以操作 为过滤 再根据kmno4 k2co3溶解度差异采用浓缩结晶 趁热过滤得到kmno4粗晶体 答案 1 caco3 2hcl cacl2 h2o co2 2 b d 3 2mno2 4koh o22k2mno4 2h2o 4 mno2koh 5 2mn 3mn2 2h2o 5mno2 4h 6 2 4 10 5mol l 1 7 过滤浓缩结晶 考点三定量分析型实验题 高考命题探究 角度1量气法 模拟母题示例 2017 衡水模拟 铝镁合金已成为飞机制造 化工生产等行业的重要材料 研究性学习小组的同学 为测定某含镁3 5 的铝镁合金 不含其他元素 中镁的质量分数 设计下列两种不同实验方案进行探究 填写下列空白 方案一 实验方案 将铝镁合金与足量naoh溶液反应 测定剩余固体质量 实验中发生反应的化学方程式是 实验步骤 1 称取10 8g铝镁合金粉末样品 溶于体积为v 物质的量浓度为4 0mol l 1naoh溶液中 充分反应 则naoh溶液的体积v ml 2 过滤 洗涤 干燥 称量固体 该步骤中若未洗涤固体 测得镁的质量分数将 填 偏高 偏低 或 无影响 方案二 实验方案 将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应 测定生成气体的体积 实验步骤 1 同学们拟选用下列实验装置完成实验 你认为最简易的装置其连接顺序是a 填接口字母 可不填满 2 仔细分析实验装置后 同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差 稀硫酸滴入锥形瓶中 即使不生成氢气 也会将瓶内空气排出 使所测氢气体积偏大 实验结束时 连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在 使所测氢气体积偏小 于是他们设计了如图所示的实验装置 装置中导管a的作用是 实验中将碱式滴定管改装成量气管 且实验前后量气管中液面读数分别为v1ml v2ml 则产生氢气的体积为 ml 若需确定产生氢气的物质的量 还需测定的数据是 解析 方案一 铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气 反应的化学方程式为2al 2naoh 2h2o 2naalo2 3h2 1 当合金中含镁为3 时 金属铝的含量最高 10 8g合金中铝的物质的量n al 0 388mol 根据反应2al 2naoh 2h2o 2naalo2 3h2 反应消耗naoh的物质的量为0 388mol 则v naoh 0 097l 97ml 故需要naoh溶液体积v 97ml 2 镁上会附着偏铝酸钠等物质 未洗涤导致测定的镁的质量偏大 镁的质量分数偏高 方案二 1 装置的组装顺序 合金与酸反应 用排水量气法测定氢气的体积 其中盛水的试剂瓶导管一定要短进长出 利用增大压强原理将水排出 量筒中水的体积等于生成氢气的体积 量筒内导管应伸入量筒底部 故连接顺序为 a 接 e d 接 g 2 装置中导管a的作用是保持分液漏斗内压强与锥形瓶内压强相等 打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下 滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积 从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差 滴定管的数值零刻度在上方 两次的体积之差为测定的氢气的体积 收集氢气后滴定管内液面读数减小 所以测定氢气的体积为 v1 v2 ml 由于气体受温度和压强的影响较大 若要确定气体的物质的量 必须知道实验时的温度和压强 答案 方案一 2al 2naoh 2h2o 2naalo2 3h2 1 97 2 偏高 方案二 1 edg 2 平衡压强 v1 v2 实验时的温度和压强 模拟母题变式 1 反应后读取量气管液面读数前 应注意什么问题 提示 氢气温度冷却到室温 上下移动滴定管 使左右两管中液面相平再开始读数 2 若方案二中称取合金质量为mg 反应产生气体的体积转化为标准状况下为vl 试计算合金中镁的质量分数 提示 4 100 设合金中mg al的物质的量分别为x和y 则24g mol 1 x 27g mol 1 y mgx 1 5y mol解得x 则镁的质量分数为 24g mol 1 mg 100 4 100 角度2滴定法和重量法 高考母题示例 2016 天津高考 水中溶氧量 do 是衡量水体自净能力的一个指标 通常用每升水中溶解氧分子的质量表示 单位mg l 1 我国 地表水环境质量标准 规定 生活饮用水源的do不能低于5mg l 1 某化学小组同学设计了下列装置 夹持装置略 测定某河水的do 测定原理 碱性条件下 o2将mn2 氧化为mno oh 2 2mn2 o2 4oh 2mno oh 2 酸性条件下 mno oh 2将i 氧化为i2 mno oh 2 i h mn2 i2 h2o 未配平 用na2s2o3标准溶液滴定生成的i2 2s2 i2 s4 2i 测定步骤 a 安装装置 检验气密性 充n2排尽空气后 停止充n2 b 向烧瓶中加入200ml水样 c 向烧瓶中依次迅速加入1mlmnso4无氧溶液 过量 2ml碱性ki无氧溶液 过量 开启搅拌器 至反应 完全 d 搅拌并向烧瓶中加入2mlh2so4无氧溶液 至反应 完全 溶液为中性或弱酸性 e 从烧瓶中取出40 00ml溶液 以淀粉作指示剂 用0 01000mol l 1na2s2o3溶液进行滴定 记录数据 f g 处理数据 忽略氧气从水样中的逸出量和加入试剂后水样体积的变化 回答下列问题 世纪金榜导学号30682191 1 配制以上无氧溶液时 除去所用溶剂水中氧的简单操作为 2 在橡胶塞处加入水样及有关试剂应选择的仪器是 滴定管 注射器 量筒 3 搅拌的作用是 4 配平反应 的方程式 其化学计量数依次为 5 步骤f为 6 步骤e中达到滴定终点的标志为 若某次滴定消耗na2s2o3溶液4 50ml 水样的do mg l 1 保留一位小数 作为饮用水源 此次测得do是否达标 填 是 或 否 7 步骤d中加入h2so4溶液反应后 若溶液ph过低 滴定时会产生明显的误差 写出产生此误差的原因 用离子方程式表示 至少写出2个 解析 1 气体在水中的溶解度随着温度升高而减小 将溶剂水煮沸可以除去所用溶剂水中的氧 2 因从橡胶塞处加入水样或试剂 应确保加入的物质完全加入三颈烧瓶中 应选择注射器 3 搅拌的目的是让溶液混合均匀 加快反应速率 4 根据电子得失守恒分析 mno oh 2 mn2 锰元素由 4价 2价 得电子数是2 2i i2 失电子数是2 根据电荷守恒h 的化学计量数应为4 然后根据原子守恒得mno oh 2 2i 4h mn2 i2 3h2o 5 为减少实验误差滴定操作一般重复进行2 3次 步骤f重复步骤e的操作2 3次 6 碘离子被氧化为碘单质后 用na2s2o3溶液滴定将碘单质还原为碘离子 因此滴定结束 碘单质完全转化为i 滴定终点现象是溶液的蓝色消失且半分钟内不恢复颜色 根据反应 有关系式 o2 2mno oh 2 4i 2i2 4s2 滴定消耗n na2s2o3 0 01000mol l 1 4 50 10 3l 4 50 10 5mol 则200ml水样经反应 完全 取出40 00ml溶液中 消耗n o2 n na2s2o3 4 50 10 5mol 1 125 10 5mol 该河水的do 1 125 10 5 32 9 10 3 g l 1 9 0mg l 1 5mg l 1 达标 7 na2s2o3在酸性条件下发生自身氧化还原反应 反应生成的二氧化硫也能够被生成的碘氧化 同时空气中的氧气也能够将碘离子氧化 反应的离子方程式分别为2h s2 s so2 h2o so2 i2 2h2o 4h 2i 4h 4i o2 2i2 2h2o 答案 1 将溶剂水煮沸后冷却 2 3 使溶液混合均匀 快速完成反应 4 1 2 4 1 1 3 5 重复步骤e的操作2 3次 6 溶液蓝色褪去 半分钟内不恢复颜色 9 0是 7 2h s2 s so2 h2o so2 i2 2h2o 4h 2i 4h 4i o2 2i2 2h2o 任写其中2个 探究归纳总结 定量实验测量的方法 1 测量沉淀质量法 先将某种成分转化为沉淀 然后称量过滤 洗涤 干燥后沉淀的质量再进行相关计算 称量固体一般用托盘天平 精确度为0 1g 但精确度高的实验中可使用分析天平 可精确到0 0001g 2 测量气体体积法 量气装置的设计 下列装置中 a是常规的量气装置 b c d是改进后的装置 读数时先要将其恢复室温后 再调整量气装置使两侧液面相平 最后读数要求视线与凹液面最低点相平 3 测量气体质量法 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 4 滴定法 即利用滴定操作原理 通过酸碱中和滴定 沉淀滴定和氧化还原反应滴定等获得相应数据后再进行相关计算 高考模拟预测 2015 浙江高考 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 0100mol l 1的agno3标准溶液装入滴定管 取100 00ml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 6naoh 5nai naio3 3h2o 请回答 1 实验 一 中的仪器名称 仪器a 仪器b 2 根据表中数据绘制滴定曲线 该次滴定终点时用去agno3溶液的体积为 ml 计算得海带中碘的百分含量为 3 分液漏斗使用前须检漏 检漏方法为 步骤x中 萃取后分液漏斗内观察到的现象是 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 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 仪器a为坩埚 仪器b为500ml容量瓶 2 根据表中数据描出各点