高考化学一轮复习 第九章 无机实验 9.3 化学实验方案的设计与评价课件.ppt

第三节化学实验方案的设计与评价 考点一探究型实验题 典题探究 角度一实验设计型选择题 典题1 2016 海南高考 下列实验设计正确的是 导学号79100150a 将so2通入溴水中证明so2具有漂白性b 将铁屑放入稀hno3中证明fe比h2活泼 c 将澄清石灰水滴入某溶液证明其中存在cd 将乙烯通入kmno4酸性溶液证明乙烯具有还原性 探微题眼 1 掌握c的检验方法 2 溴水 稀硝酸 kmno4酸性溶液具有强氧化性 解析 选d so2使溴水褪色是因为二者发生了氧化还原反应 说明so2具有还原性 a错误 铁屑放入稀硝酸中不产生h2 生成的是no b错误 澄清石灰水滴入含hc的溶液中也会产生白色沉淀 c错误 乙烯使酸性kmno4溶液褪色 是发生了氧化反应 体现了乙烯的还原性 d正确 归纳提升 实验设计型选择题的常见考点 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与淀粉ki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变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 角度二性质探究综合实验题 典题2 2018 衡水模拟 so2气体为无色气体 有强烈刺激性气味 大气主要污染物之一 具有一定的还原性 探究so2气体还原fe3 i2 可以使用的药品和装置如图所示 导学号79100151 1 若要从fecl3溶液中提取晶体 在必须进行的实验操作步骤中 没有用到的玻璃仪器有 填字母 a 酒精灯b 烧瓶c 漏斗d 烧杯e 玻璃棒 2 装置a中的现象是 写出b中发生反应的离子方程式 3 在上述装置中通入过量的so2 为了验证a中so2与fe3 发生了氧化还原反应 取a中的溶液 分成两份 并设计了如下实验 方案 向第一份溶液中加入少量酸性kmno4溶液 紫红色褪去 方案 向第二份溶液中加入kscn溶液 不变红 再加入新制的氯水 溶液变红 上述方案中不合理的是 填序号 so2溶于水生成亚硫酸 亚硫酸的酸性强于次氯酸 选择下面的装置和药品来探究亚硫酸与次氯酸的酸性强弱 4 装置正确的连接顺序为a d f 其中装置b的作用是 证明亚硫酸的酸性强于次氯酸的现象为 某同学对so2与漂粉精的反应进行了实验探究 5 ph试纸颜色的变化说明漂粉精溶液具有的性质是 6 现象 中溶液变为黄绿色的可能原因 随溶液酸性的增强 漂粉精的有效成分clo 和cl 发生反应 写出漂粉精在酸性条件下发生反应的离子方程式 探微题眼 1 从fecl3溶液中提取fecl3晶体需防止fecl3水解 2 so2的还原性大于fe2 酸性kmno4先氧化so2 3 根据强酸制弱酸的原理比较两种酸的酸性强弱 4 ph试纸先变蓝后褪色 说明溶液显碱性且具有漂白性 解析 1 从fecl3溶液中得到fecl3晶体 为防止fe3 水解 在加热时 需要在hcl的氛围中加热fecl3溶液 得到fecl3晶体 然后过滤 因此使用不到的仪器是烧瓶 2 a中盛放含有fe3 的溶液 利用fe3 的氧化性把so2氧化成s 本身被还原成fe2 即溶液的颜色由棕黄色变为浅绿色 i2具有氧化性 能把so2氧化成s 本身被还原成i 离子反应方程式为 i2 so2 2h2o 2i s 4h 3 方案 因为通入过量的so2 加入kmno4溶液后 紫红色褪去 不能说明so2与fe3 发生氧化还原反应 故方案 不合理 方案 加入kscn溶液 溶液不变红 说明溶液中不含fe3 再加入氯水 溶液变红 说明溶液中含有fe3 从而推出so2与fe3 发生氧化还原反应 fe3 被还原成fe2 故方案 合理 4 根据题目所给装置 先比较亚硫酸与碳酸酸性 然后利用碳酸的酸性强于次氯酸 从而做出推断 装置a的作用是制取so2 此装置中含有so2 hcl hcl干扰实验 必须除去 制出的so2通入c装置 然后通入装置b中 有气泡冒出 说明亚硫酸的酸性强于碳酸 此气体中混有so2 然后用kmno4溶液除去so2 然后再通入品红溶液 检验so2是否被完全除尽 品红不褪色 说明so2被完全除尽 通入f装置中 如果有白色沉淀产生 说明碳酸酸性强于次氯酸 从而得出结论 因此装置的连接顺序是a c b e d f 装置b的作用是制取co2 现象是d中品红溶液不褪色 f中出现白色沉淀 5 ph试纸先变蓝 说明溶液显碱性 后 褪色 说明溶液具有漂白性或强氧化性 6 clo 中cl显 1价 cl 显 1价 在酸性条件下发生 clo cl 2h h2o cl2 答案 1 b 2 溶液由黄色逐渐变为浅绿色i2 so2 2h2o 2i s 4h 3 4 c b e制取co2d中品红溶液不褪色 f中出现白色沉淀 5 碱性 漂白性 6 clo cl 2h h2o cl2 母题变式 1 cl2和ca oh 2反应制取漂粉精的化学方程式是 提示 2cl2 2ca oh 2 cacl2 ca clo 2 2h2o 2 题 so2与漂粉精的实验探究中 产生大量白色沉淀的名称是 提示 硫酸钙 so2被氧化生成硫酸钙沉淀 归纳提升 1 性质实验探究的角度与方法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 如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 2 物质实验探究设计需要注意的问题 1 有水蒸气生成时 先检验水蒸气再检验其他成分 2 对于需要进行转化才能检测的成分要注意排除干扰 如co的检验 要先检测co中是否含有co2 如果有co2 先除去co2后才能对co实施转化 最后再检测转化生成的co2 3 若试题只给出部分药品和装置 则应给出必要的补充 若给出多余的试剂品种 则应进行筛选 4 注重答题的规范性 有些题目要求指出试剂的名称 如无水硫酸铜 澄清石灰水 酸性高锰酸钾溶液 饱和nahco3溶液等 角度三探究实验方案的评价 典题3 2018 武汉模拟 硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料 铜不能与稀硫酸直接反应 某化学兴趣小组将适量浓硝酸分多次加入铜粉与稀硫酸的混合物中 加热使之反应完全 通过蒸发 结晶得到硫酸铜晶体 装置如图1 2所示 导学号79100152 1 图1烧瓶中发生反应的离子方程式为 2 图2是图1的改进装置 其优点有 3 为符合绿色化学的要求 该小组进行如下设计 方案1 以空气为氧化剂 将铜粉在仪器b中反复灼烧 使铜与空气充分反应生成氧化铜 再将氧化铜与稀硫酸反应 方案2 将空气或氧气直接通入铜粉与稀硫酸的混合物中 发现在常温下几乎不反应 向混合物中加feso4溶液或fe2 so4 3溶液 即发生反应 反应完全后向其中加物质甲调节ph至3 4 产生fe oh 3沉淀 过滤 蒸发 结晶 滤渣作催化剂循环使用 已知fe oh 3和cu oh 2完全沉淀时的ph分别为3 7 6 4 请回答下列问题 方案1中仪器b的名称是 方案2中物质甲是 填字母 a caob cuco3c caco3 以加入feso4为例 用离子方程式解释反应发生的原因 方案3 将3 2g铜丝放入45ml1 5mol l 1的稀硫酸中 控温在50 加入18ml10 的h2o2溶液 反应0 5小时后 升温到60 持续反应1小时后 过滤 蒸发 结晶 减压抽滤后 用少量95 的酒精淋洗后晾干 得10 06gcuso4 5h2o 上述三种方案中 更符合绿色化学理念的是 填 方案1 方案2 或 方案3 理由是 探微题眼 1 对实验装置进行评价时 从环保角度评价铜和浓硝酸反应生成有毒气体 从 安全性 方面考虑防倒吸 2 物质甲的选择要从调节ph和不引入杂质的角度分析 3 比较三种方案的不同点 确定答题的依据 解析 1 铜和浓硝酸反应生成硝酸铜 二氧化氮和水 随着反应进行 浓硝酸变成稀硝酸 稀硝酸和铜反应生成硝酸铜 一氧化氮和水 反应的离子方程式为cu 4h 2ncu2 2no2 2h2o 3cu 8h 2n3cu2 2no 4h2o 2 反应中会产生no 由于no与naoh溶液不反应 故应向氢氧化钠溶液中通入空气 或氧气 图2装置中在尾气吸收装置之前连接集气瓶 通入氧气有利于氮氧化合物的完全吸收 同时起安全瓶作用 防止倒吸 3 高温灼烧固体应在坩埚中进行 方案1将铜粉在坩埚中反复灼烧 由于溶液酸性较强 欲使fe3 沉淀 需加入某种试剂减小h 浓度 但又不能引入新杂质 cao能减小h 浓度 但引入钙离子 a项错误 cuco3能减小h 浓度 过量的cuco3可以过滤除去 不引入新杂质 b项正确 caco3引入钙离子 c项错误 上述三种方案 中 更符合绿色化学理念的是方案3 理由是方案1需要灼烧 消耗能源多 方案2所得产品中含有杂质 方案3几乎不产生有害气体 且所得产品纯度较高 答案 1 cu 4h 2ncu2 2no2 2h2o 3cu 8h 2n3cu2 2no 4h2o 2 防止倒吸 有害气体能被完全吸收 3 坩埚 b4fe2 o2 4h 4fe3 2h2o 2fe3 cu 2fe2 cu2 方案3方案1需要灼烧 消耗能源多 方案2所得产品中含有杂质 方案3几乎不产生有害气体 且所得产品纯度较高 归纳提升 评价实验方案的三个角度 题组过关 1 rj必修1 p103改编题 在实验室进行物质制备 下列从原料及试剂分别制取相应的最终产物的设计中 理论上正确 操作上可行 经济上合理的是 解析 选d c在空气中点燃并不能全部转化为co 且co与cuo要在加热条件下反应生成co2 既浪费能源且操作烦琐 a错误 cu与agno3溶液发生置换反应转化为cu no3 2 再与naoh溶液反应生成cu oh 2 而agno3溶液的价格较高 可将cu在空气中加热转化为cuo 再用稀盐酸或稀硫酸溶解 b错误 fe在o2中燃烧生成 fe3o4 并非得到fe2o3 c错误 cao与h2o化合生成ca oh 2 再与na2co3溶液发生复分解反应得到naoh 符合实验要求 d正确 2 2016 全国卷 下列实验操作能达到实验目的的是导学号79100153 解析 选d 向沸水中滴入饱和氯化铁溶液制备氢氧化铁胶体 a项错误 氯化镁是强酸弱碱盐 mgcl2溶液水解产生的hcl易挥发 所以由mgcl2溶液制备无水mgcl2要在hcl气流中加热蒸干 b项错误 铜与稀硝酸反应 应该用稀盐酸 c项错误 分别将少量钠投入盛有水和乙醇的烧杯中 反应剧烈的是水 反应平缓的是乙醇 利用此反应比较水和乙醇中氢的活泼性 d项正确 3 2018 宜昌模拟 某学校化学学习小组为探究二氧化氮的性质 按下图所示装置进行实验 1 装置甲中盛放浓硝酸的仪器a的名称是 该装置中发生反应的化学方程式为 2 装置丙中的试管内发生反应的离子方程式为 3 为了探究no的还原性 可以在装置丁的导气管c中通入一种气体 通入的这种气体的名称是 4 取下装置丙中的试管d 在其中滴加feso4溶液 溶液变为 色 为了证明铁元素在该反应中的产物 可以再在溶液中滴加kscn溶液 溶液变为 色 解析 1 装置甲中盛放浓硝酸的仪器a的名称是分液漏斗 烧瓶中发生浓硝酸与铜片的氧化还原反应 化学方程式为cu 4hno3 浓 cu no3 2 2no2 2h2o 2 二氧化氮经导管进入丙装置和水反应的离子方程式为3no2 h2o 2h 2n no 3 因在常温下一氧化氮易被氧气氧化成红棕色的二氧化氮 所以为了探究no的还原性 可以在装置丁的导气管c中通入氧气 4 丙装置中的液体为二氧化氮和水反应生成的硝酸 硝酸具有氧化性 硫酸亚铁具有还原性 两者发生氧化还原反应4h n 3fe2 no h2o 3fe3 铁离子和硫氰根离子反应fe3 3scn fe scn 3生成红色的络合物 可证明三价铁离子的生成 答案 1 分液漏斗cu 4hno3 浓 cu no3 2 2no2 2h2o 2 3no2 h2o 2h 2n no 3 氧气 4 黄红 4 2018 洛阳模拟 某化学兴趣小组为探究铜跟浓硫酸的反应 用如图所示装置进行有关实验 请回答 1 装置a中发生反应的化学方程式为 2 装置d中试管口放置的棉花应用一种液体浸泡一下 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 关闭弹簧夹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 酸性kmno4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18mol l 1的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热 直到反应完毕 发现圆底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 有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解 你认为原因是 下列药品中能用来证明反应结束后的圆底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 1 装置a中cu与浓硫酸在加热条件下发生反应 其反应化学方程式为cu 2h2so4 浓 cuso4 so2 2h2o 2 d中品红用来检验生成的so2 由于so2有毒 所以棉花中浸有强碱溶液 吸收多余的so2 防止污染空气 3 当关闭k时 继续产生的so2贮存在广口瓶中 随so2的增多 试剂中液面下降 长颈漏斗中液面 上升 b为贮存so2的装置 其中的液体不与so2发生反应 应选择饱和nahso3溶液 答案选d 4 有一定量的余酸但未能使铜片完全溶解 原因是反应过程中h2so4被消耗 浓硫酸逐渐变稀 而铜不和稀硫酸反应 cu与稀硫酸不反应 可以用铁粉或na2co3溶液检验烧瓶中是否有余酸 答案选ad 答案 1 cu 2h2so4 浓 cuso4 so2 2h2o 2 强碱溶液吸收多余的so2 防止污染空气 3 试剂瓶中液面下降 长颈漏斗中液面上升d 4 反应过程中h2so4被消耗 浓硫酸逐渐变稀 而铜不和稀硫酸反应 ad 加固训练 1 2018 芜湖模拟 某同学为探究so2与ba2 只有在碱性条件下才能形成baso3沉淀 设计了如下方案 你认为可行的是 a 将so2通入ba oh 2溶液中观察有白色沉淀生成b 将so2通入ba no3 2溶液中观察有白色沉淀生成c 将so2分别通入bacl2溶液 bacl2与hcl的混合溶液 ba oh 2溶液中 观察到只有ba oh 2中有白色沉淀生成d 将so2通入bacl2与nh3的混合溶液中有白色沉淀生成 解析 选c a d项方案不能说明so2与ba2 在非碱性条件下不能反应生成baso3沉淀 b项中so2溶解后会形成酸性溶液 n在酸性条件下可将s氧化成s 得到的沉淀是baso4 2 rj必修1 p85改编题 nacl和naclo在酸性条件下可发生反应 clo cl 2h cl2 h2o 某学习小组拟研究消毒液 主要成分为nacl和naclo 的变质情况 1 此消毒液中naclo可吸收空气中的co2生成nahco3和hclo而变质 写出化学反应方程式 2 取适量消毒液放在试管中 加入足量一定浓度的硫酸 有气体放出 通过以下装置检验气体的成分 从而判断该消毒液是否变质 限选试剂 98 浓硫酸 1 品红溶液 1 0mol l 1ki 淀粉溶液 1 0mol l 1naoh溶液 澄清石灰水 饱和nacl溶液 请完成下列实验方案 3 用滴定法测定消毒液中naclo的浓度 实验步骤如下 量取25 00ml消毒液放入锥形瓶中 加入过量的amol l 1na2so3溶液bml 滴定分析 将cmol l 1的酸性kmno4溶液装入 填 酸式 或 碱式 滴定管中滴定 使kmno4和剩余的na2so3发生反应 当溶液由无色变成浅红色 且半分钟内红色保持不褪去时 停止滴定 记录数据 重复滴定实验3次 测得平均消耗酸性kmno4 溶液vml 滴定过程中涉及的反应有 naclo na2so3 nacl na2so4 2kmno4 5na2so3 3h2so4 k2so4 2mnso4 5na2so4 3h2o 计算 消毒液中naclo的浓度为 mol l 1 用含a b c v的代数式表示 解析 1 对比提示的反应物naclo co2与生成物nahco3 hclo 由元素守恒可知反应物中还有h2o 2 根据表格中 若a中溶液变蓝色 及提供的限选试剂可知 试管a中为足量的1 0mol l 1ki 淀粉溶液 若 c中溶液变浑浊 则表明试管c中为澄清石灰水 若消毒液部分变质 则其中既含naclo 又含 nahco3 加酸后生成cl2和co2 前者使ki氧化 生成i2 a中溶液变蓝 又因为1 0mol l 1ki 淀粉溶液足量 故装置b中的品红不变色 co2使装置c中的澄清石灰水变浑浊 若消毒液未变质 则加入酸只有cl2生成 故只有装置a中有蓝色现象 若消毒液全部变质 则只生成co2 即只有装置c中有沉淀现象 3 酸性kmno4溶液具有 强氧化性 会腐蚀碱式滴定管的橡胶管 故只能用酸式滴定管盛装 由已知化学方程式可知关系式 2kmno4 5na2so3和naclo na2so3 所以a b 25 c naclo c v 因此c naclo mol l 1 答案 1 naclo co2 h2o nahco3 hclo 2 3 酸式 3 2018 广州模拟 草酸亚铁晶体的化学式为fec2o4 2h2o 它是一种淡黄色结晶粉末 加热时可发生如下分解反应 fec2o4 2h2ofeo co2 co 2h2o 1 请你用下图中提供的仪器 可以重复选用 但每种仪器至少选用一次 选择必要的试剂 供选择的试剂 naoh溶液 澄清石灰水 饱和碳酸钠溶液 cuo 无水硫酸铜 酸性高锰酸钾溶液 碱石灰 设计一个实验 检验fec2o4 2h2o加热时分解产生的气态产物 包括水蒸气 部分加热装置和夹持仪器在图中略去 填写下表 可以不用填满 也可以补充 2 按照题目提供的装置和要求设计的实验明显存在的一个不足是 3 反应结束后 在a装置试管中有黑色固体粉末 混合物 产生 倒出时存在燃烧现象 产生上述现象的可能原因是 解析 1 设计实验检验fec2o4 2h2o加热时分解产生的气态产物 可先用a装置加热晶体使之分解 然后用盛无水硫酸铜的c装置检验气态产物中的水蒸气 再将剩余气态产物通入盛有澄清石灰水的d装置中检验co2 最后检验co时要注意排除co2的干扰 即先将气体通入盛有naoh溶液的d装置以除去co2 然后将气体通 入盛有澄清石灰水的d装置以检验co2是否除尽 再将气体通过盛有碱石灰的c装置干燥co气体 接着通过装有炽热氧化铜的b装置使co反应生成co2 最后将气体通入盛有澄清石灰水的d装置以检验有co2生成即可 2 分解产物中的co为有毒气体 需要进行尾气处理 3 a装置试管中黑色固体粉末倒出时存在燃烧现象 是部分feo被co还原产生了铁粉 铁粉被空气中的氧气氧化而燃烧 答案 1 2 未对尾气进行处理 会造成环境污染 3 fec2o4 2h2o分解产生的co将部分feo还原为粉末状的单质铁 铁粉被空气中的氧气氧化而燃烧 考点二物质制备和工艺流程型实验题 典题探究 典题1 2017 江苏高考 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 naclo溶液在受热或酸性条件下易分解 如 3naclo 2nacl naclo3 agcl可溶于氨水 agcl 2nh3 h2o cl 2h2o 常温时n2h4 h2o 水合肼 在碱性条件下能还原 4 n2h4 h2o 4ag n2 4 4nh3 h2o导学号79100154 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 的滤渣进行洗涤 并 4 若省略 过滤 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 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 2mol l 1水合肼溶液 1mol l 1h2so4 探微题眼 解析 1 温度在低于100 时加热 可以采用水浴加热方式 2 naclo氧化ag生成agcl naoh和o2 根据氯 银和氧得失电子守恒配平反应 hno3氧化ag时会产生氮氧化物而污染环境 3 为增加ag的回收量 需要将洗涤后的滤液也一起合并到过滤 中的滤液中 4 不过滤去滤液 会稀释氨水 从而增加了氨水 的用量 agcl可溶于氨水生成cl 当滤液中含有cl 会使平衡逆向移动 5 由题中信息知 水合肼可以还原银氨溶液生成ag和nh3 生成的nh3用h2so4吸收 当溶液中不产生气泡时 说明反应已进行完全 过滤出生成的ag 对其洗涤 干燥 得ag 答案 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 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2mol l 1水合肼溶液 搅拌使其充分反应 同时用1mol l 1h2so4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 母题变式 1 氧化 阶段需在80 条件下进行的原因是 提示 既防止naclo溶液在受热条件下分解又可适当提高化学反应速率 2 实验室中对 过滤 的滤渣进行洗涤 判断滤渣洗涤干净的方法是 提示 取少量最后一次水洗液于试管中 滴入1 2滴稀硝酸 再滴入硝酸银溶液 若无白色沉淀生成 则说明沉淀已经洗涤干净 归纳提升 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 拓展示例 废钒催化剂的主要成分为 以下是对废钒催化剂回收工艺路线的分析示例 素养升华 模型认知 分析工艺流程题的思维模型 规律 主线主产品 分支副产品 回头为循环 题组过关 1 2018 合肥模拟 工业上以碳酸锰矿为主要原料生产mno2的工艺流程如图 有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的ph如下表 回答下列问题 1 酸浸前将碳酸锰矿粉碎的作用是 2 酸浸后的溶液中含有mn2 s 另含有少量fe2 fe3 al3 cu2 pb2 等 其除杂过程如下 加入mno2将fe2 氧化 其反应的离子方程式为 加入cao将溶液的ph调到5 2 6 0 其主要目的是 加入bas 除去cu2 pb2 后 再加入naf溶液 除去 3 从溶液a中回收的主要物质是 该物质常用作化肥 4 mno2粗品中含有少量mn3o4 可以用稀硫酸处理 将其转化为mnso4和mno2 然后再用氧化剂将mn2 转化为mno2 制得优质mno2 写出mn3o4与稀硫酸反应的化学方程式 解析 1 将反应物粉碎的作用是增大接触面积 加快反应速率 使反应更充分 2 酸浸后的溶液中含有mn2 s 另含有少量fe2 fe3 al3 cu2 pb2 等 其除杂过程如下 加入mno2将fe2 氧化fe3 其反应的离子方程式为2fe2 mno2 4h 2fe3 mn2 2h2o ph调到5 2 6 0 其主要目的是除去fe3 al3 溶液中除去fe2 fe3 al3 cu2 pb2 但第 加入了ca2 再加入naf溶液 显然是除去ca2 3 流程得到的是碳酸锰沉淀 溶液中主要剩余和s 故回收的物质是 nh4 2so4 4 mn3o4用稀硫酸处理 转化为mnso4和mno2 反应方程式可写成 mn3o4 h2so4 mnso4 mno2 根据原子守恒 还应有水生成 利用化合价法和原子守恒配平方程式得 mn3o4 2h2so4 2mnso4 mno2 2h2o 答案 1 增大接触面积 加快反应速率 或使反应更充分 2 2fe2 mno2 4h 2fe3 mn2 2h2o 除去fe3 al3 ca2 3 nh4 2so4 4 mn3o4 2h2so4 2mnso4 mno2 2h2o 2 2018 成都模拟 mgso4 7h2o在医药等领域有很多用途 工业上以氯碱工业中的一次盐泥 主要成分为镁 钙 铁 铝 锰的硅酸盐和碳酸盐等 为原料生产mgso4 7h2o的工艺流程如下 请回答下列问题 1 用h2so4调节溶液ph至1 2 h2so4的作用是 2 加naclo溶液至ph为5 6并加热煮沸5 10min 沉淀2中主要含有mno2和另外两种难溶物 这两种难溶物的化学式分别为 其中naclo溶液将mnso4转化为mno2的离子方程式为 3 检验滤液 中是否含有fe3 的实验方法是 4 操作x 是将溶液 过滤洗涤 即得到mgso4 7h2o晶体 5 有人认为mg2 易水解 经操作x后再过滤 洗涤得不到mgso4 7h2o晶体 你认为这种说法是否正确 填 是 或 否 原因是 6 准确称量制得的样品5g 用200ml水溶解 加入2mol l 1的盐酸5ml 在不断搅拌下滴加足量2mol l 1bacl2溶液 充分反应后 得沉淀4 46g 则样品纯度为 解析 1 h2so4的作用主要是调节ph 溶解盐泥 除去c 生成硅酸沉淀及caso4微溶物除去ca2 及si 2 由题意知沉淀3只有mg oh 2 所以沉淀2中有fe oh 3及al oh 3 调节溶液的ph使fe oh 3 完全沉淀ph 3 2 al oh 3 完全沉淀ph 3 2 沉淀 分离出来 clo 具有强氧化性 将mn2 转化为mno2 其反应离子方程式为mn2 clo h2o mno2 cl 2h 同时将fe2 转化为fe3 其反应离子方程式为2fe2 clo 2h 2fe3 cl h2o 3 利用fe3 与scn 形成特征颜色变化 现象明显 灵敏度高 可检验fe3 4 对滤液蒸发浓缩 得到高浓度的mgso4溶液 然后经冷却结晶即可得到mgso4 7h2o晶体 5 mgso4水解生成氢氧化镁与硫酸 硫酸是难挥发性酸 最后生成的硫酸与氢氧化镁又生成硫酸镁 操作x后过滤 洗涤可以得到mgso4 7h2o晶体 6 根据原子守恒 mgso4 7h2o baso4 根据baso4质量为4 46g 算出mgso4 7h2o的质量为4 92g 则样品纯度为 100 98 4 答案 1 将一次盐泥中的碳酸盐和硅酸盐转化为可溶性的硫酸盐 同时生成硫酸钙和硅酸沉淀而除去 2 al oh 3fe oh 3mn2 h2o clo mno2 cl 2h 3 取滤液 1 2ml于试管中 加入少量的kscn溶液 若不显红色 证明滤液 中无fe3 4 蒸发浓缩冷却结晶 5 否硫酸是难挥发性酸 6 98 4 加固训练 1 niso4 6h2o是一种绿色易溶于水的晶体 可以电镀废渣 除镍外 还含有铜 锌 铁等元素 为原料获得 操作步骤如下 1 为提高废渣浸出率 下列措施可行的有 填字母 a 升高反应温度b 增大压强c 反应过程中不断搅拌 向滤液 中加入fes是为了生成更难溶于水的硫化物沉淀而除去cu2 zn2 等杂质 则除去cu2 的离子方程式为 2 对滤液 的操作 回答下列问题 往滤液 中加h2o2时 温度不能过高 其原因是 调节滤液 的ph的目的是 加入的试剂为 3 滤液 中溶质的主要成分是niso4 加na2co3过滤后得到nico3固体 检验ni2 已完全沉淀的方法是 4 得到的niso4溶液经 过滤 洗涤 干燥等操作可得到niso4 6h2o晶体 解析 由于酸浸后离子主要有ni2 cu2 fe2 zn2 加入fes的目的是将cu2 zn2 转化成更难溶的cus zns 加入h2o2的目的是氧化fe2 但温度过高时h2o2会分解 根据已有知识可知 加入nio ni oh 2或nico3可将fe3 转化成fe oh 3除去 答案 1 a c fes cu2 cus fe2 2 温度过高 h2o2不稳定易分解 除去fe3 nio 或ni oh 2或nico3 3 静置后向上层清液中再加入na2co3 没有浅绿色沉淀生成 其他合理说法也可 4 蒸发浓缩冷却结晶 2 2018 衡阳模拟 以冶铝的废弃物铝灰为原料制取超细 氧化铝 既降低环境污染又可提高铝资源的利用率 已知铝灰的主要成分为al2o3 含少量杂质sio2 feo fe2o3 其制备实验流程如下 1 图中 沉铁 化学方程式为 2 图中 过滤 后滤液中金属阳离子除了含有的al3 还含有 填离子符号 3 加30 的h2o2溶液发生的离子反应方程式为 4 煅烧硫酸铝铵晶体 发生的主要反应为4 nh4al so4 2 12h2o 2al2o3 2nh3 n2 5so3 3so2 53h2o 将产生的气体通过如图所示的装置 集气瓶中收集到的气体是 填化学式 足量饱和nahso3溶液吸收的物质除大部分h2o g 外还有 填化学式 kmno4溶液褪色 mn还原为mn2 发生的离子反应方程式为 解析 1 由k4 fe cn 6 生成kfe fe cn 6 2 铁的氧化物和氧化铝溶于稀硫酸 二氧化硅不溶稀硫酸 形成滤渣 3 溶液中的亚铁离子不易除去 需把其氧化为铁离子再沉淀除去 4 通过饱和亚硫酸氢钠溶液除去氨气 三氧化硫 通过高锰酸钾溶液 除去二氧化硫气体 故收集的气体为氮气 so3 nh3均溶解于水与水反应 kmno4溶液与二氧化硫反应 二氧化硫被氧化为硫酸根离子 答案 1 2k4 fe cn 6 fe2 so4 3 2kfe fe cn 6 3k2so4 2 fe2 fe3 3 2fe2 h2o2 2h 2fe3 2h2o 4 n2 so3 nh3 2mn 5so2 2h2o 2mn2 5s 4h 考点三定量分析型实验题 典题1 2017 全国卷 水中溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件 某课外小组采用碘量法测定学校周边河水中的溶解氧 实验步骤及测定原理如下 取样 氧的固定用溶解氧瓶采集水样 记录大气压及水体温度 将水样与mn oh 2碱性悬浊液 含有ki 混合 反应生成mno oh 2 实现氧的固定 酸化 滴定将固氧后的水样酸化 mno oh 2被i 还原为mn2 在暗处静置5min 然后用标准na2s2o3溶液滴定生成的i2 2s2 i2 2i s4 回答下列问题 导学号79100155 1 取水样时应尽量避免扰动水体表面 这样操作的主要目的 是 2 氧的固定 中发生反应的化学方程式为 3 na2s2o3溶液不稳定 使用前需标定 配制该溶液时需要的玻璃仪器有烧杯 玻璃棒 试剂瓶和 蒸馏水必须经过煮沸 冷却后才能使用 其目的是杀菌 除 及二氧化碳 4 取100 00ml水样经固氧 酸化后 用amol l 1na2s2o3溶液滴定 以淀粉溶液作指示剂 终点现象为 若消耗na2s2o3溶液的体积为bml 则水样中溶解氧的含量 为 mg l 1 5 上述滴定完成后 若滴定管尖嘴处留有气泡会导致测定结果偏 填 高 或 低 探微题眼 解析 本题采用碘量法测定水中溶解氧的含量 属于氧化还原滴定 1 取水样时 若搅动水体表面 会造成水底还原性杂质进入水样中 或者水体中的氧气因搅拌逸出 从而造成实验中测定的数值与实际值有一定的差值 产生误差 2 根据氧化还原反应原理 mn oh 2被氧气氧化生成mno oh 2 由此可得方程式 2mn oh 2 o2 2mno oh 2 3 由于na2s2o3溶液不稳定 使用前需标定 因此只需要粗略配制该溶液的体积和浓度 用量筒量取后在烧杯中即可完成此实验 加热蒸馏水可以除去溶解的氧气 从而避免产生实验误差 4 该实验用硫代硫酸钠标准液滴定i2 因此终点现象为当最后一滴标准液滴入时 溶液由蓝色变为 无色 且半分钟内无变化 根据关系式o2 2mno oh 2 2i2 4na2s2o3 na2s2o3的物质的量为a mol 故o2的物质的量为a mol 所以o2的质量为 32g 8 g 8abmg 水样为100 00ml即0 1l 所以水样中溶解氧的含量为80abmg l 1 5 终点读数时有气泡 气泡会占据液体应占有的体积 会导致最终结果偏低 答案 1 使测定值与水体中的实际值保持一致 避免产生误差 2 2mn oh 2 o2 2mno oh 2 3 量筒氧气 4 当最后一滴标准液滴入时 溶液由蓝色变为无色 且半分钟内无变化80ab 5 低 母题变式 1 固氧后酸化水样需用稀硫酸不能用硝酸的理由 提示 硝酸具有强氧化性 也能氧化i 造成实验误差 2 固氧后酸化水样 若溶液ph过低 滴定时会产生明显的误差 其原因是 提示 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 归纳提升 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 题组过关 1 2017 天津高考 用沉淀滴定法快速测定nai等碘化物溶液中c i 实验过程包括准备标准溶液和滴定待测溶液 准备标准溶液a 准确称取agno3基准物4 2468g 0 0250mol 后 配制成250ml标准溶液 放在棕色试剂瓶中避光保存 备用 b 配制并标定100ml0 1000mol l 1nh4scn标准溶液 备用 滴定的主要步骤a 取待测nai溶液25 00ml于锥形瓶中 b 加入25 00ml0 1000mol l 1agno3溶液 过量 使i 完全转化为agi沉淀 c 加入nh4fe so4 2溶液作指示剂 d 用0 1000mol l 1nh4scn溶液滴定过量的ag 使其恰好完全转化为agscn沉淀后 体系出现淡红色 停止滴定 e 重复上述操作两次 三次测定数据如下表 f 数据处理 回答下列问题 1 将称得的agno3配制成标准溶液 所使用的仪器除烧杯和玻璃棒外还有 2 agno3标准溶液放在棕色试剂瓶中避光保存的原因是 3 滴定应在ph 0 5的条件下进行 其原因是 4 b和c两步操作是否可以颠倒 说明理由 5 所消耗的nh4scn标准溶液平均体积为 ml 测得c i mol l 1 6 在滴定管中装入nh4scn标准溶液的前一步 应进行的操作为 7 判断下列操作对c i 测定结果的影响 填 偏高 偏低 或 无影响 若在配制agno3标准溶液时 烧杯中的溶液有少量溅出 则测定结果 若在滴定终点读取滴定管刻度时 俯视标准液液面 则测定结果 解析 1 由于需要配制250ml标准溶液 所以需要的仪器除了烧杯和玻璃棒外 还需要250ml的 棕色 容量瓶和胶头滴管 2 由于agno3见光易分解 所以agno3标准溶液放在棕色试剂瓶中避光保存 3 由于fe3 易水解 其水解产物对滴定终点的判断有影响 所以滴定应该在ph 0 5的条件下进行 4 若b和c两步颠倒 会导致fe3 与i 发生反应 指示剂耗尽 无法判断滴定终点 5 根据题干中所给的三组数据 第一组数据与第二 三两组数据差距较大 所以舍去第一组数据 第二 三两组数据取平均值进行计算 所以所消耗的nh4scn标准溶液的体积平均为10 00ml 结合c agno3 v agno3 c nh4scn v nh4scn c i v i 计算可得c i 0 0600mol l 1 6 在滴定管中装入nh4scn标准溶液的前一步 应进行的操作为用nh4scn标准溶液润洗酸式滴定管 7 若在配制agno3标准溶液时 烧杯中的溶液有少量溅出 则会造成配制的agno3标准溶液的浓度偏小 使用的agno3标准溶液的体积变大 测定结果偏高 若在滴定终点读取滴定管刻度时 俯视标准液液面 会造成读数偏小 导致测定结果c i 偏高 答案 1 250ml 棕色 容量瓶 胶头滴管 2 避免agno3见光分解 3 防止因fe3 的水解而影响滴定终点的判断 或抑制fe3 的水解 4 否 或不能 若颠倒 fe3 与i 反应 指示剂耗尽 无法判断滴定终点 5 10 000 0600 6 用nh4scn标准溶液进行润洗 7 偏高偏高 2 氮化铝 aln 是一种新型无机非金属材料 某aln样品仅含有al2o3杂质 为测定aln的含量 设计如下三种实验方案 已知 aln naoh h2o naalo2 nh3 方案1 取一定量的样品 用以下装置测定样品中aln的纯度 夹持装置已略去 1 上图c装置中球形干燥管的作用是 2 完成以下实验步骤 组装好实验装置 首先 再加入实验药品 接下来的实验操作是 打开分液漏斗活塞 加入naoh浓溶液 至不再产生气体 打开k1 通入氮气一段时间 测定c装置反应前后的质量变化 通入氮气的目的是 3 由于装置存在缺陷 导致测定结果偏高 请提出改进意见 方案2 用下图装置测定mg样品中aln的纯度 部分夹持装置已略去 4 为测定生成气体的体积 量气装置中的x液体可以是 填选项序号 a ccl4b c6h6c nh4cl溶液d h2o 5 若mg样品完全反应 测得生成气体的体积为vml 已转换为标准状况 则aln的质量分数是 用含m v的数学表达式表示 方案3 按以下步骤测定样品中aln的纯度 6 步骤 生成沉淀的离子方程式为 7 若在步骤 中未洗涤 测定结果将 填 偏高 偏低 或 无影响 解析 1 根据装置和仪器作用分析 氨气与浓硫酸发生反应生成硫酸铵 易发生倒吸 图c装置中球形干燥管的作用是防止倒吸 2 组装好实验装置后