特色训练11探究性实验专项突破

特色训练特色训练 11 探究性实验专项突破探究性实验专项突破 1 2012 江南十校联考 硫代硫酸钠是一种常见的化工原料 将 SO2通入按一定 比例配成的 Na2S 和 Na2CO3的混合溶液中 便可得到 Na2S2O3 该反应的化学 方程式为 2Na2S Na2CO3 4SO2 3Na2S2O3 CO2 1 在配制混合溶液前先将蒸馏水加热煮沸一段时间后待用 其目的是 2 用该方法获得的 Na2S2O3 5H2O 晶体中常混有一定量的杂质 某兴趣小组欲 对其中所含杂质的成分进行探究 不考虑副反应和杂质所带的结晶水 提出假设 假设 1 晶体中只含 Na2CO3杂质 假设 2 晶体中只含 Na2S 杂质 假设 3 查阅资料 SO2 2H2S 3S 2H2O Na2S2O3在中性 碱性溶液中较稳定 而在酸性溶液中能迅速反应 Na2S2O3 H2SO4 Na2SO4 S SO2 H2O 判断与思考 某同学取少量制得的晶体溶于足量稀 H2SO4中 并将产生的气体通入 CuSO4溶 液中 未见黑色沉淀 据此认为假设 2 不成立 你认为其结论是否合理 填 合理 或 不合理 请说明理由 设计方案进行实验 基于假设 1 完成下表中的实验方案 现象及结论 仪器自选 限选实验试剂 3 mol L 1 H2SO4溶液 1 mol L 1 NaOH 溶液 酸性 KMnO4溶 液 饱和 NaHCO3溶液 品红溶液 澄清石灰水 实验方案现象及结论 3 已知 2Na2S2O3 I2 2NaI Na2S4O6 为测定所制得晶体的纯度 该小组 以淀粉作指示剂 用 0 010 mol L 1的碘水进行多次取样滴定 测得 Na2S2O3 5H2O 的含量约为 102 若所用试剂及操作均无不当 产生该结果最 可能的原因是 解析 Na2S2O3与稀 H2SO4反应生成的 SO2对 H2S 和 CO2的检验都有干扰 在 检验时应充分考虑到 晶体中可能含有的杂质 Na2S 在滴定时参与反应或晶体 部分失去结晶水 是解答第 3 小题的关键 答案 1 赶走水中的溶解氧 或空气 2 晶体中含 Na2S 和 Na2CO3两种杂质 不合理 Na2S2O3与稀 H2SO4反应生成 的 SO2与 H2S 发生反应 可能无 H2S 逸出 实验方案现象及结论 取适量晶体于烧瓶中 加入足量 3 mol L 1 H2SO4溶液 塞上带导气管 的橡皮塞 将产生的气体导出并依次 通过盛有酸性 KMnO4溶液 品红溶 液 澄清石灰水的洗气瓶 若品红溶液不褪色 澄清石灰水变浑浊 说明晶体中含 Na2CO3杂质 其他合理答案也可 3 晶体中含有的杂质 如 Na2S 等 在滴定时参与反应或晶体部分失去结晶水 其 他合理答案也可 2 2013 安徽高三联考 发酵粉是一种生产面制品和膨化食品的化学膨松剂 由 小苏打 臭粉 碳酸氢铵 明矾中的两种物质组成 某研究性学习小组为探究某 品牌发酵粉的化学成分 进行如下实验 提出假设 1 假设 1 由小苏打和臭粉组成 假设 2 由小苏打和明矾组成 假设 3 由 组成 方案与流程 实验流程如图所示 2 气体 A 的化学式为 该发酵粉的成分为 填化学式 步骤 操作过程中观察到的实验现象是 3 若步骤 和 操作不变 现象也相同 将步骤 中足量稀盐酸改为足量氯化 钡溶液 观察到有白色沉淀生成 能否确定发酵粉的成分并说明理由 4 另一品牌的发酵粉的化学组成和假设 2 中的情况一致 请你设计实验验证其 组成成分 并写出实验步骤 预期现象和结论 实验步骤 不要求写具体操作过程 预期现象和结 论 1 取适量样品溶于足量稀盐酸后 将溶液分成 两份 解析 2 加入熟石灰并加热 产生的气体为 NH3 故该发酵粉中含有臭粉 发 酵粉充分加热 臭粉完全分解 产生刺激性气味的气体 固体减少但不会消失 这时加入稀盐酸 也产生气体 可知发酵粉中也含有小苏打 4 另一品牌的发 酵粉含有小苏打和明矾 将样品溶于足量盐酸后 溶液中的溶质为 NaCl KAl SO4 2和 HCl 根据 Na SO的检验方法 可用焰色反应实验检 2 4 验 Na 用 BaCl2溶液检验 SO 本题只要求在已知发酵粉成分的基础上进 2 4 行 验证 答题时注意这一点 答案 1 臭粉和明矾 2 NH3 NH4HCO3和 NaHCO3 产生无色刺激性气味的气体 固体明显减少但 不消失 或其他合理答案 3 不能 因为碳酸钠和硫酸铝钾均能与氯化钡溶液反应产生白色沉淀 4 实验步骤 不要求写具体操作过程 预期现象和结论 2 取其中一份溶液进行焰色反应实 验 3 向另一份溶液中滴加 BaCl2溶液 若焰色反应火焰呈黄色 且滴加 BaCl2溶 液后溶液变浑浊 则说明该品牌发酵粉 的主要成分与假设 2 一致 或其他合理答 案 3 用纯碱和双氧水混合可制作新型液体洗涤剂 它具有杀菌消毒去油污的能力 且不会污染水源 1 检验这种新型洗涤剂中金属阳离子的操作和现象是 2 这种洗涤剂中的双氧水可以将废水中的氰化物转化为无毒物 同时生成 NH3 写出反应的离子方程式 3 如果配制洗涤剂的水中含有铁离子 不仅会削弱洗涤剂的去污能力 甚至完 全失去杀菌作用 试分析其中的原因 写出其中一种即可 用离子方程式和简要 文字表述 4 某化学学习小组为了定性探究铁离子对这种新型洗涤剂的不良影响 取该洗 涤剂 100 mL 加入 25 g FeCl3固体 产生大量无色无味气体 用贮气瓶收集气 体 请选用下列试剂和实验用品完成气体成分的探究过程 0 10 mol L 1 NaOH 溶液 8 0 mol L 1 NaOH 溶液 澄清石灰水 0 01 mol L 1 KMnO4溶液 BaCl2稀溶液 品红溶液 蒸馏水 木条 酒精灯 火柴 洗气瓶 提出假设 对该气体成分提出合理假设 假设 1 气体是 O2 假设 2 气体是 假设 3 气体是 CO2 设计方案 设计实验方案证明你的假设 在下表中完成实验步骤 预期现象 与结论 实验步骤预期现象与结论 将气体依次通入盛有 的洗气瓶中 解析 1 检验钠离子可利用焰色反应 用洁净的铂丝蘸取洗涤剂在酒精灯火焰 上灼烧 火焰呈黄色 2 双氧水具有强氧化性 能够将氰离子中的碳元素氧化 为 4 价 H2O2 CN H2O HCO NH3 3 铁离子会加快 H2O2的分解 3 2H2O2Fe3 2H2O O2 且 Fe3 与 CO水解生成 Fe OH 3沉淀 2 3 2Fe3 3CO 3H2O 2Fe OH 3 3CO2 削弱洗涤剂的去污能力 甚 2 3 至失去杀菌作用 4 分析假设 1 3 可知假设 2 应为 CO2和 O2 检验 CO2用澄清石灰水 检验氧气用带火星的木条 澄清石灰水浓度太小 用 NaOH 溶液吸收后再用带火星木条检验 O2 若澄清石灰水不变浑浊 木条复燃 则假设 1 成立 若澄清石灰水变浑浊 木条复燃 则假设 2 成立 若澄清石灰 水变浑浊 木条不复燃 则假设 3 成立 答案 1 用洁净的铂丝蘸取洗涤剂在酒精灯火焰上灼烧 火焰呈黄色 2 H2O2 CN H2O HCO NH3 3 3 2H2O2Fe3 2H2O O2 铁离子会加速 H2O2分解 使洗涤剂失去杀菌作 用 2Fe3 3CO 3H2O 2Fe OH 3 3CO2 Fe3 与 CO水解相互促 2 3 2 3 进反应 使洗涤剂失去去污能力 4 CO2和 O2 实验步骤预期现象与结论 澄清石灰水 8 0 mol L 1 NaOH 溶液并将带火星的木条放在最后一个洗 气瓶的出口处 若澄清石灰水不变浑浊 木条复燃 则 假设 1 成立 若澄清石灰水变浑浊 木条复燃 则假 设 2 成立 若澄清石灰水变浑浊 木条不复燃 则 假设 3 成立 4 2012 安徽省高三联考 某化学活动小组设计如图所示 部分夹持装置已略去 实 验装置 以探究潮湿的 Cl2与 Na2CO3反应得到的固体物质 1 写出装置 A 中发生反应的化学方程式 2 写出试剂 Y 的名称 3 已知 通入一定量的氯气后 测得 D 中只有一种常温下为黄棕色的气体 其 为含氯氧化物 可以确定的是 C 中含氯化合物 盐 只有一种 且含有 NaHCO3 现对 C 的成分进行猜想和探究 提出合理假设 假设 1 存在两种成分 NaHCO3和 假设 2 存在三种成分 NaHCO3和 设计方案 进行实验 请写出实验步骤以及预期现象和结论 可不填满 限选实验试剂和仪器 蒸馏水 稀 HNO3 BaCl2溶液 澄清石灰水 AgNO3溶 液 试管 小烧杯 实验步骤 预期现象和结 论 步骤 1 取 C 中的少量固体样品于试管中 滴加足量蒸馏水至 固体溶解 然后将所得溶液分别置于 a b 试管中 步骤 2 步骤 3 4 已知 C 中有 0 1 mol Cl2参加反应 若假设 1 成立 可推知 C 中反应的化学方 程式为 解析 1 先制备氯气 由 MnO2可以确定试剂 X 为浓盐酸 发生反应的化学方 程式为 4HCl 浓 MnO2MnCl2 Cl2 2H2O 2 氯气中除了含有 水蒸气外还含有一定量的氯化氢气体 必须除去 试剂 Y 为饱和食盐水 或饱和 氯化钠溶液 3 根据反应物 Cl2 Na2CO3 H2O 从组成的角度来看 生成物 可能有 NaHCO3 NaCl NaClO NaClO3等 确定的是 C 中含氯盐只有一种 只能是 NaCl 排除 NaClO NaClO3 D 中收集到的气体是氯的一种氧化物 且 在 D 中没有其他气体 则 Na2CO3只是转化成 NaHCO3 这样就可以假设有两 种可能 NaHCO3和 NaCl 与 Na2CO3 NaHCO3和 NaCl 再将产物探究转化为 离子的验证即可确定固体种类 即验证 Cl CO 检验 CO可用 BaCl2 2 32 3 或 CaCl2溶液 检验 Cl 用 AgNO3溶液 但要注意 CO的干扰 应先滴加过 2 3 量的稀 HNO3溶液 再滴加 AgNO3溶液 4 二者等物质的量反应的通式为 xCl2 xNa2CO3 H2O xNaHCO3 xNaCl ClmOn Cl2与 Na2CO3的物质的 x 2 x m 量之比为 1 1 由氧原子守恒 可得 m n 2 1 可推出氯的一种氧化物为 Cl2O 答案 1 4HCl 浓 MnO2MnCl2 Cl2 2H2O 2 饱和食盐水 或饱和氯化钠溶液 3 NaCl Na2CO3 NaCl 实验步骤预期现象和结论 步骤 2 向 a 试管中滴加 BaCl2溶液 若无明显现象 证明固体中不含碳酸 钠 若溶液变浑浊 证明固体中含碳酸钠 步骤 3 向 b 试管中滴加过量的稀 HNO3溶液 再滴加 AgNO3溶液 若溶液变浑浊 结合步骤 2 中 则假 设 1 成立 结合步骤 2 中 则假设 2 成立 4 2Cl2 2Na2CO3 H2O 2NaHCO3 2NaCl Cl2O 5 2012 安徽六校测试 如图是目前流行广 出现频率较高的一幅 Mg2 Al3 与 OH 反应生成沉淀的关系图 横坐标为碱溶液的体积 纵坐标为沉淀的物质的 量 某研究性学习小组同学对该图提出了质疑 并分成两个阶段进行深入的探 究 请你参与他们的实验并回答相关问题 第一阶段 提出假设 假设一 Mg2 和 Al3 同时开始沉淀 假设二 Al3 完全沉淀后 Mg2 才沉淀 假设三 Mg2 完全沉淀后 Al3 才沉淀 假设四 假设五 略 理论探究 查阅资料 Ksp Mg OH 2 1 8 10 11 Ksp Al OH 3 1 3 10 33 理论计算 设混合溶液中 Mg2 和 Al3 浓度均为 0 01 mol L 1 计算结果见下表 开始沉淀所需 c OH 完全沉淀所需 c OH Mg2 4 24 10 5 mol L 11 34 10 3 mol L 1 Al3 5 1 10 11 mol L 15 1 10 10 mol L 1 计算结果表明假设 是正确的 实验探究 理论计算的结论只有通过实验验证才是可靠的 该小组同学设计了如下方案进 行实验探究 1 实验步骤 取 MgCl2 AlCl3浓度均为 0 01 mol L 1的混合溶液 20 mL 向其 中逐滴滴入 0 02 mol L 1 NaOH 溶液 30 mL 边加边振荡 实验现象 有白色沉淀生成 离子反应方程式 2 实验步骤 3 实验步骤 实验现象 沉淀完全溶解 结论 计算结果与实验事实相符 第二阶段 1 该研究性学习小组同学在第一阶段取得成果的基础上继续进行实验探究 需 要他们进一步探究的问题是 2 探究过程如下 实验操作实验现象 取 MgCl2 AlCl3浓度均为 0 01 mol L 1的混合溶液 10 mL 向其中 逐滴滴入 0 02 mol L 1 NaOH 溶液至 过量 边滴加边振荡 随着氢氧化钠溶液的滴入 溶液中白色 沉淀先逐渐增多 然后逐渐减少 直 至溶液接近澄清 没有澄清 再随着 氢氧化钠溶液的继续滴入 沉淀又开 始逐渐增加 直至不变 根据实验现象分析 第二阶段探究的结论是 3 在最接近澄清时 溶