化学实验综合训练(4).doc

精品文档 1欢迎下载 化学实验综合训练 4 1 某小组同学利用下图装置对电解氯化铜实验进行了研究 装置现象 电解一段时间时 阳极石墨表面产生 气体 阴极石墨上附着红色物质 烧 杯壁变热 溶液由蓝色变为绿色 1 甲认为电解过程中阳极产生的 是溶液变绿的原因 写出产生该物质的电极反应式 2 乙查阅资料 CuCl2溶液中存在平衡 Cu2 4Cl CuCl4 2 黄色 H 0 据此乙认为 电解过程中 CuCl4 2 黄色 浓度增大 与 CuCl2蓝色溶液混合呈绿色 乙依据平衡移动原理推测在电解过程中 CuCl4 2 浓度增大的原因 3 丙改用下图装置 在相同条件下电解 CuCl2溶液 对溶液变色现象继续探究 装置现象 电解相同时间时 阳极石墨表面产生气泡 溶液仍为 蓝色 阴极石墨上附着红色物质 溶液由蓝色变为绿 色 U 型管变热 冷却后阴极附近溶液仍为绿色 丙通过对现象分析证实了甲和乙的观点均不是溶液变绿的主要原因 丙否定甲的依据是 否定乙的依据是 4 丙继续查阅资料 i 电解 CuCl2溶液时可能产生 CuCl2 CuCl2 掺杂 Cu2 后呈黄色 ii 稀释含 CuCl2 的溶液生成 CuCl 白色沉淀 据此丙认为 电解过程中 产生 CuCl2 掺杂 Cu2 后呈黄色 与 CuCl2蓝色溶液混合呈绿色 丙进行如下实验 a 取电解后绿色溶液 2 mL 加 20 mL 水稀释 静置 5 分钟后溶液中产生白色沉淀 b 另取少量氯化铜晶体和铜粉 向其中加 2 mL 浓盐酸 加热获得含 CuCl2 的黄 色溶液 c 冷却后向上述溶液 d 取 c 中 2 mL 溶液 加 20 mL 水稀释 静置 5 分钟后溶液中产生白色沉淀 a 的目的是 写出 b 中生成 CuCl2 的离子方程式 补充 c 中必要的操作及现象 丙据此得出结论 电解时阴极附近生成 CuCl2 是导致溶液变绿的原因 2 某实验小组同学设计实验 完成了和溶液的反应 在检验反应后的溶液中是否存在 Fe3 时发Cu 3 FeCl 现实验现象出乎预料 并通过实验进行探究 精品文档 2欢迎下载 实验现象 实验 I i 加入粉后充分振荡 溶液变成浅蓝绿色 Cu ii 取少量 i 中清液于试管中 滴加 2 滴 1 mol L 溶液 立KSCN 即出现白色沉淀 溶液变为红色 振荡后红色迅速褪去 继续滴加数 滴溶液后 溶液又变为红色KSCN 已知 i 2 2 SCN CuCuSCNSCN 白色黄色 ii 的性质与卤素单质相似 且氧化性 2SCN 22 2 BrSCNI 1 和溶液反应的离子方程式是 Cu 3 FeCl 2 现象 ii 中溶液最终呈红色的一种可能原因是 和生成 SCN 2 进而使清液中的氧化 2 Cu SCN 2 Fe 为 设计如下实验 II 进行验证 3 Fe 认为原因被证实的现象 iii 是 加入 CuCl2溶液后反应的离子方程式是 3 有的同学认为实验 II 并不严谨 不能证实 2 中猜想 改进的实验 III 如下 对比实验 II 说明实验 III 更加严谨的原因 改进后的实验才能证实 2 中猜想 依据的上述现象是 4 改变实验 I 的试剂添加顺序及用量 设计实验 IV 实验 IV现象 向 2 mL 1 mol L溶液中加入 1 滴 1 3 FeCl mol L 溶液 再加入足量的粉KSCNCu 充分振荡 溶液红色褪去 有白 色沉淀生成 实验 IV 中溶液红色褪去 不能说明反应完全 结合实验 II 或 III 说明理由 3 Fe 实验小组同学进行讨论 设计了下列实验方案 能够检测红色褪去后的溶液是否含有的是 3 Fe 填序号 a 排除溶液中的后 再加入足量溶液进行检测 2 Fe KSCN b 排除溶液中的后 再加入足量溶液进行检测 2 Cu KSCN 精品文档 3欢迎下载 c 选择一种只与反应的试剂 观察是否出现特征现象 3 Fe d 加入足量铁粉 再向滤液中加入 铁氰化钾 溶液进行检测 3 6 KFe CN 3 从宏观现象探究微观本质是重要的化学学科素养 以 FeCl3溶液为实验对象 探究其与碱性物质之间 反应的复杂多样性 实验如下 1 中反应的离子方程式是 2 中逸出的无色气体是 从物质类别的角度分析 Na2CO3与 Na2SO3在化学性质方面的 共性是 写一条 从化合价的角度分析 Na2CO3与 Na2SO3在化学性质 方面的差异是 写一条 3 对于 中的实验现象 同学们有诸多猜测 继续进行实验 甲取 中的红棕色溶液少许 滴入少量盐酸酸化的 BaCl2溶液 产生白色沉淀 甲得出结论 FeCl3与 Na2SO3发生了氧化还原反应 离子方程式是 乙认为甲的实验不严谨 重新设计并进行实验 证实了甲的结论是正确的 其实验方案是 4 受以上实验的启发 同学们对 pH 8 的 1mol LNaF 溶液与 FeCl3溶液混合时的现象产生了好奇并进行 实验 向 2 mL 0 2 mol L FeCl3溶液中滴入 2 mL1mol L NaF 溶液 溶液变 无色 实验操作及现象 向 2 mL 0 2 mol L FeCl3溶液中滴入 2 mL 蒸馏水 溶液颜色变浅 的实验目的是 为探究 中溶液变无色的原因 进行如下实验 资料显示 FeF3溶液为无色 用平衡移动原理解释红褐色沉淀产生的原因 精品文档 4欢迎下载 5 根据实验 FeCl3溶液与碱性物质之间的反应的多样性与 有关 4 Fe OH 3可用来制颜料 药物 作净水剂 现设计实验研究制备 Fe OH 3的方法 资料 新制 Fe OH 3在溶液中存在两种电离 Fe3 3OH Fe OH 3H FeO2 H2O 1 向 3 支盛有 1 mL 1 0 mol L 1 FeCl3溶液的试管中 分别加入 3 mL 不同浓度的 NaOH 溶液 都产 生红褐色沉淀 充分反应后 过滤 取滤液分成两等份 分别进行实验 实验记录如下 c NaOH mol L 1 现象 操作 5 06 07 0 实验 滴入几滴 KSCN 溶液不变红不变红不变红 实验 先加入过量稀硫酸 再滴入几滴 KSCN 溶液不变红变红变红 产生红褐色沉淀的离子方程式是 当c NaOH 6 0 mol L 1时 实验 中溶液变红的原因是 用离子方程式表示 2 有同学提出可用某些盐与 FeCl3反应制备 Fe OH 3 向 1 mL 1 0 mol L 1 FeCl3溶液中滴加 1 0 mol L 1 Na2CO3溶液 立即有大量气泡并有红褐 色沉淀产生 有同学提出沉淀中可能含有碳酸盐 将沉淀过滤 洗涤后取样 证明沉淀中含有碳酸盐 向 1 mL 1 0 mol L 1 FeCl3溶液中滴加 1 0 mol L 1 Na2SO3溶液 溶液由黄色变为红色 无 丁达尔效应 继续滴加 Na2SO3溶液 最终得到红褐色沉淀 经检验沉淀中除 Fe OH 3外还含有 FeSO3 产生 FeSO3的原因是 3 比较 1 和 2 制备 Fe OH 3的合理方法是 注明试剂和用量 4 FeSO4溶液仅与一种试剂反应也可制 Fe OH 3 该试剂的化学式是 写出一种即可 5 含铬 废水能诱发致癌 对人类和自然环境有严重的破坏作用 利用 Cu2O 光催化可以处理含有 Cr2O72 的废水 制取 Cu2O 1 电解法 利用铜和钛做电极 电解含有 NaCl 和 NaOH 的溶液时 反应只消耗了 铜和水 体系 pH 及 Cl 浓度维持不变 溶液体积变化忽略不计 阳极材料是 阴极的电极反应式是 电解总反应为 2 还原法 工业上可用肼 N2H4 与新制的 Cu OH 2反应制备纳米级 Cu2O 同时放出 N2 该反应的 化学方程式为 控制 100 pH 5 的条件时 利用亚硫酸钠与硫酸铜溶液反应可以制得 Cu2O 同时产生 SO2 气体 反应过程中需要不断地加入烧碱 其原因是 利用 Cu2O 光催化处理含有 Cr2O72 的废水的研究 1 光照射到 Cu2O 光催化剂上产生光催化反应 Cr2O72 和 H2O 分别在光催化反应中形成的微电极上发生 电极反应 反应原理如下图所示 精品文档 5欢迎下载 在图中用短线和箭头画出电子移动的方向 写出 Cr2O72 转化 Cr3 的电极反应 2 研究中对 Cu2O 的作用提出两种假设 a Cu2O 作光催化剂 b Cu2O 与 Cr2O72 发生氧化还原反应 已知 Cu2O 的添加量是 1 74 10 4 mol L Cr2O72 的初始浓度是 9 60 10 4 mol L 对比实验 反 应 1 5 小时结果如下图所示 结合试剂用量数据和实验结果可得到的结论和依据是 3 溶液的 pH 对 Cr2O72 降解率的影响如下图所示 已知 Cu2OCu CuSO4 酸性越大 Cr2O72 被还原率越大 pH 2 5 由上图可知 pH 分别为 2 3 4 时 Cr2O72 的降解率最好的是 其原因是 已知 pH 5 时 会产生 Cr OH 3沉淀 pH 5 时 Cr2O72 的降解率低的原因是 精品文档 6欢迎下载 6 某小组同学欲探究 0 1 mol L Fe3 溶液与 0 1 mol L S2 溶液的反应 小组同学先进行理论预测 提出如下三种可能 a Fe3 与 S2 发生复分解反应 b Fe3 与 S2 发生 反应 c Fe3 与 S2 发生互促水解反应 1 依据预测 a 写出该反应的离子方程式 2 将预测 b 补充完整 说明预测依据 在进行实验验证前 先进行资料收集 得到如下信息 物质颜色水中溶解性 Fe2S3 黑色难溶于水 FeS 黑褐色难溶于水 进行如下实验 实验步骤操作现象备注 1 向 2 mL 0 1 mol L 氯化铁溶液中逐滴 滴入 3 滴 0 1 mol L 硫化钠溶液 产生黑色沉淀 立即变为黄色 沉淀 未见其它明显现象 2 继续滴加 3 滴 0 1 mol L 硫化钠溶液同上 3 继续滴加 0 1 mol L 硫化钠溶液至过 量 产生黑色沉淀 振荡后静置 未 发现明显变化 自始至 终都未 见红褐 色沉淀 3 写出黑色沉淀转变为黄色沉淀的离子方程式 为进一步探究反应实质 该组同学进行了如下实验 实验步骤操作现象 4 向 2 mL 0 1 mol L 硫化钠溶液中逐滴滴入 3 滴 0 1 mol L 氯化铁溶液 产生黑色沉淀 未见其它明 显现象 5 继续滴加 3 滴 0 1 mol L 氯化铁溶液同上 6 继续滴加 0 1 mol L 氯化铁溶液至过量同上 4 步骤 4 与步骤 1 现象不同的原因可能是 5 有同学认为步骤 3 中产生的黑色沉淀中可能有 FeS 请判断他的想法是否合理并说明理由 6 依据以上实验现象 可得出结论 7 2016 年 8 月的 eLife 上发表了我国医学工作者的一篇论文 论文指出小苏打在治疗癌症的方法中功 不可没 在实验室中制取 NaHCO3的方法有多种 方法一 模拟工业 侯氏制碱法 制取 原理 NaCl H2O CO2 NH3 NaHCO3 NH4Cl 第一步 连接好装置 检验气密性 在仪器内装入药品 第二步 让某一装置先发生反应 直到产生的气体不能再在 中溶解 再通入另一装置中产生的气 体 片刻后 中出现固体 继续向 中通入两种气体 直到不再有固体产生 第三步 分离 中所得的混合物 得到 NaHCO3固体 第四步 向滤液中加入适量的某固体粉末 有 NH4Cl 晶体析出 精品文档 7欢迎下载 1 图中所示装置的连接顺序是 a 接 f e 接 b 接 填接口编号 2 中盛放稀盐酸的仪器名称是 中应选用的液体为 3 第二步中让 填序号 装置先发生反应 4 第四步中所加固体粉末为 所得的晶体中常含有少量的 NaCl 和 NaHCO3 约占 5 8 请设计一个简单的实验 不使用其他任何试剂 证明所得晶体大部分是 NH4C1 简要写出操作和现象 方法二 把 CO2通入饱和 Na2CO3溶液制取 NaHCO3 装置如下图所示 气密性已检验 部分夹持装置略 5 请结合化学平衡移动原理解释 B 中溶液的作用 6 当 C 中有大量白色固体析出时 停止实验 将固体过滤 洗涤 干燥备用 为确定固体的成分 实验小组设计方案如下 取一定量的固体 配成溶液作为样液 其余固体备用 方案 1 取样液与澄清的 Ca OH 2溶液混合 出现白色沉淀 实验小组对现象产生的原理进行分析 认为该方案不合理 理由是 方案 2 取样液与 BaCl2溶液混合 出现白色沉淀并有气体产生 实验小组认为固体中存在 NaHCO3 其离子方程式是 方法三 7 请你再写出一种实验室制取少量碳酸氢钠的方法 用相关的化学反应方程式来表示 8 氯碱工业是最基本的化学工业之一 其产品用途广泛 1 写出氯碱工业电解食盐水离子方程式 2 某同学采用如下装置对氯碱工业中电解食盐水的条件进行探究 记录如下 装置编号条件控制测定结果 精品文档 8欢迎下载 阴极阳极溶液浓度温度 电解电压 V 气体V阴 V 阳 I1 mol L258 1 1 II 饱和 255 1 1 III CC 饱和 504 1 1 IVFe C 饱和 50 3 5 1 1 电解电压 开始发生电解反应时的电压 对比实验 I 和 阴 阳极气体体积比 推测实验 I 阳极可能有其它气体生成 其它气体的化学式为 资料显示 较低的电解电压有利于节能降耗 结合上表中 和 的数据 解释 更有利于节能 降耗的原因 3 资料显示 氯碱工业中采用金属阳极材料 可以降低电解 实现节能降耗 该同学用 50 的饱和 NaCl 溶液进行实验验证 结果如下 电极材料 装置编号 阴极阳极 电解 电压 V 现象 VIFe Fe 1 5 阴极 产生无色气体 U 形管底部 有白色沉淀生成 VIIFe Cu2 阴极 产生无色气体 阳极 有白色胶状沉淀生成且逐渐增多 U 形管底部 靠近阴极区白色胶状沉淀 逐渐转化为淡黄色 最后变成砖红色 实验 VI 中 该同学通过检验阴 阳极附近溶液所含离子 推断产生白色沉淀为 Fe OH 2 对阳极产生 的离子进行检验 取阳极附近少量溶液于试管中 证明阳极产生 Fe2 该同学经查阅资料分析认为 实验 VII 中白色沉淀是 CuCl 淡黄色沉淀是 CuOH i 阳极生成 CuCl 的电极反应式为 ii 用化学用语和必要文字解释阴极区白色胶状沉淀转化为淡黄色的原因 该同学通过以上探究认为 氯碱工业中不能采用 Fe Cu 作阳极材料 4 综合以上探究 你对氯碱工业中电解食盐水条件控制的建议有 至少写出两条 9 某化学兴趣小组进行电解不同浓度食盐水的探究实验 电解饱和食盐水 1 用惰性电极电解饱和食盐水的化学方程式 精品文档 9欢迎下载 2 如图 1 所示 两极均为石墨 溶液为煮沸过的饱和 NaCl 溶液 滴加 2 3 滴酚酞 U 型管底部放一 个铁钉 电解一段时间 出现复杂的实验现象 有气体生成的部位是 填 a b c 或 d 开始 U 型管底部有少量灰白色沉淀 逐渐转变为红褐色 一段时间后红褐色沉淀聚集到阳极液面 请 用离子方程式解释 灰白色沉淀转变为红褐色 这一现象的原因 电解不饱和食盐水 相同条件下 用图 2 装置电解 1 0 mol L NaCl 溶液并收集两极产生的气体 阴阳两极分别收集到 V1mL V2mL 气体 且V2 V1 3 针对V2 V1 该小组同学提出如下假设 请完成假设 有 O2生成 上述两种情况都有 经实验证明假设 成立 4 证明有 O2生成并测定 O2的体积 已排除装置 中空气的干扰 设计如下方案 如图 3 所示 将注射器 A 收集的V2 mL 阳极气体 全部注入到足量的浓 M 溶液中 充分反应后 注射器 B 收集到V3 mL 气体 气体体积均在相同条件下测得 资料显示 纯 O2不能使 KI 淀粉溶液变蓝 但可使稀硫酸酸化的 KI 淀粉溶液变蓝 M 溶液的成分及其作用是 设计实验证明注射器 B 中收集的气体不含 Cl2只有 O2 注 B 中的 O2很少 不用木条复燃的方法证明 实验方案是 5 图 2 实验中 石墨电极上生成的 Cl2的总体积是 mL 用代数式表示 精品文档 10欢迎下载 化学实验题目 科学探究答案 19 12 分 除特殊标注外 每空 2 分 1 Cl2 1 分 2Cl 2e Cl2 2 电解过程放热导致温度升高 Cu2 4Cl CuCl4 2 正向移动 1 分 3 阳极附近溶液仍为蓝色 1 分 U 型管冷却后阴极附近溶液仍为绿色 1 分 4 证明在上述实验条件下 电解后的绿色溶液中存在 CuCl2 Cu2 4Cl Cu 2 CuCl2 加入 CuCl2蓝色溶液 直至溶液颜色与电解后绿色溶液基本相同 19 14 分 1 322 Cu2FeCu2Fe 2 出现白色沉淀 溶液显红色 22 3 Cu4SCNFeCuSCNFe SCN 或 2 2 2Cu4SCN2CuSCNSCN 2 23 SCN2Fe4SCN2Fe SCN 3 由于 KSCN 溶液过量 所以黄色溶液中不含有 2 Cu 加入之后溶液变黄 加入之后变红KSCN 2 FeCl 4 因为只要和反应生成和 它们就会与反应 所以红Cu 3 Fe 2 Cu 2 Fe SCN 色褪去也有可能是溶液中的被消耗完SCN a b c 19 13 分 1 3Mg OH 2 2Fe3 2Fe OH 3 胶体 3Mg2 2 CO2 共性 两者都为强碱弱酸盐 能与强酸反应 差异 Na2CO3中碳原子为最高正价 4 无还原性 Na2SO3中硫原子 4 价 具有较强的还原性 3 2Fe3 SO32 H2O 2Fe2 SO42 2H 取 中的红棕色溶液少许 滴加铁氰化钾溶液 出现蓝色沉淀 4 排除加水稀释对溶液颜色变化的影响 无色溶液中存在平衡 Fe3 3F FeF3 加入 NaOH 后 Fe3 更易与 OH 结合生成难溶的 Fe OH 3 5 碱性物质的 pH 离子的性质 21 共 12 分 1 Fe3 3OH Fe OH 3 2 分 FeO2 4H Fe3 2H2O 1 分 Fe3 3SCN Fe SCN 3 1 分 2 加入少量稀盐酸 有无色气体产生 2 分 2Fe3 SO32 H2O 2Fe2 SO42 2H Fe2 SO32 FeSO3 2 分 文字描述也可 3 1 mL 1 0 mol L 1 FeCl3溶液与 3 mL 浓度小于 6 0 mol L 1的 NaOH 溶液 2 分 4 Na2O2 NaClO 等 2 分 18 11 分 1 Cu 1 分 2H2O 2e H2 2OH 1 分 2Cu H2O H2 Cu2O 1 分 2 N2H4 4Cu OH 22Cu2O N2 6H2O 1 分 精品文档 11欢迎下载 2CuSO4 3Na2SO3 Cu2O 2SO2 3Na2SO4反应过程中溶液的酸性不断地增强 为调节 pH 所 以需要加入烧碱 1 分 1 Cr2O72 14H 6e 2Cr3 7H2O 各 1 分 2 Cu2O 作光催化剂 若发生氧化还原反应 则存在比例 3Cu2O Cr2O72 计算 9 60 10 4 3 69 5 2 00 10 3 1 74 10 4mol L 实验可以看到只有氧化亚铜和只 有光照时 Cr2O72 的转化率很低 说明反应条件是光照条件下和 Cu2O 同时存在 1 分 3 3pH 2 5 时 Cu2O 会歧化 转化 为 Cu 和 Cu2 所以不选 pH 2 酸性越大 Cr2O72 被还原率越大 pH 3 酸性强于 pH 4 的溶液 所以选择 pH 3 各 1 分 pH 5 时 会产生 Cr OH 3沉淀 沉淀覆盖在催化剂 Cu2O 表面 影响反应继续进行 1 分 19 14 分 1 2Fe3 3S2 Fe2S3 2 氧化还原反应 Fe3 中 Fe 元素处于高价 可以降低 体现氧化性 S2 中 S 元素处于低价 可以升 高 体现还原性 两者有可能发生氧化还原反应 3 Fe2S3 4Fe3 3S 6Fe2 4 Fe3 量不足 不能氧化 Fe2S3 而且体系中 S2 不能还原 Fe2S3 所以不能生成 S 5 合理 依据实验现象 发现黑色沉淀不再转化为黄色硫沉淀 说明由于反应进行 造成 Fe3 浓度降 低 不足以氧化 Fe2S3