化学实验方案的设计与评价ppt课件

第四单元化学实验方案的设计与评价 考点一探究性实验题 典题技法归纳 考向1 物质性质探究 2015 全国卷 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 回答下列问题 1 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 装置C中可观察到的现象是 由此可知草酸晶体分解的产物中有 装置B 的主要作用是 2 乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有CO 为进行验证 选用甲组实验中的装置A B和下图所示的部分装置 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 B 装置H 反应管中盛有的物质是 能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象 是 3 设计实验证明 草酸的酸性 比碳酸的强 草酸为二元酸 典题剖析 解析 1 草酸中只有碳 氢 氧三种元素 生成的可能产物中能用澄清石灰水检验的只能是二氧化碳 现象是有气泡产生 石灰水变浑浊 添加冷凝装置是防止草酸进入石灰水和其反应生成沉淀 2 检验一氧化碳时应先除去二氧化碳并检验是否除净 所以先通入氢氧化钠和石灰水溶液 再除去水蒸气 通过无水氯化钙 最后通过灼热氧化铜和石灰水溶液并检验产物 如果前面二氧化碳除净 后面有二氧化碳生成 则证明有一氧化碳 3 证明草酸的酸性比碳酸强 只要验证草酸和碳酸氢钠或碳酸钠反应生成二氧化碳即可 即向盛有少量NaHCO3 或Na2CO3 的试管中滴加草酸溶液 有气泡产生 验证草酸是二元酸 只要证明1mol草酸需要2mol氢氧化钠即可 即用氢氧化钠标准溶液滴定草酸溶液 消耗氢氧化钠的物质的量为草酸的两倍 答案 1 有气泡产生 澄清石灰水变浑浊CO2冷凝 水蒸气 草酸等 防止草酸进入装置C反应生成沉淀 干扰二氧化碳的检验 2 F D G H D ICuO 或氧化铜 H中黑色粉末变为红色 其后的D中澄清石灰水变浑浊 3 向盛有少量NaHCO3 或Na2CO3 的试管中滴加草酸溶液 有气泡产生 用氢氧化钠标准溶液滴定草酸溶液 消耗氢氧化钠的物质的量为草酸的两倍 考向2 规律探究与变量控制 2016 唐山模拟 影响化学反应速率的因素很多 某课外兴趣小组用实验的方法探究影响化学反应速率的因素 实验一 利用Cu Fe Mg 和不同浓度的硫酸 0 5mol L 1 2mol L 1 18 4mol L 1 设计实验方案 研究影响反应速率的因素 1 甲同学的实验报告如表所示 该同学的实验目的是 要想得出正确的实验结论 还需要控制的实验条件是 2 乙同学为了能精确地研究浓度对反应速率的影响 在相同温度下利用如图所示装置进行定量实验 完成该实验应选用的实验药品是 应该测定的实验数据是 实验二 已知2KMnO4 5H2C2O4 3H2SO4 K2SO4 2MnSO4 8H2O 10CO2 在开始一段时间内反应速率较小 溶液褪色不明显 但反应一段时间后 溶液突然褪色 反应速率明显增大 3 针对上述实验现象 某同学认为该反应放热 导致溶液的温度升高 从而使反应速率增大 从影响化学反应速率的因素看 你认为还可能是 的影响 4 若要用实验证明你的猜想 除酸性高锰酸钾溶液 草酸溶液外 还可以在反应开始时加入 填字母 A 硫酸钾B 硫酸锰C 氯化锰D 水 典题剖析 解析 1 甲同学研究的是几种不同金属与同浓度的硫酸反应的速率大小 因此可确定研究的是反应物本身的性质对反应速率的影响 研究时必须保证外界条件相同 现有条件是浓度相同 压强相同 没有使用催化剂 故只要再控制温度相同即可 2 乙同学可以选择两种不同浓度的酸与金属反应 Cu与硫酸不反应 Mg与硫酸反应太快 故选择Fe 而常温下Fe遇18 4mol L 1 的硫酸时会发生钝化 故只能选择0 5mol L 1和2mol L 1的硫酸 该反应产生的是氢气 反应速率又与时间有关 故需要测定的数据是产生相同体积氢气所需的时间或相同时间内产生氢气的体积 3 随着反应进行 反应物的浓度越来越小 反应在敞口容器中进行 故可排除压强的影响 因此可猜想是由于催化剂的影响 此催化剂只能来源于生成物 故为Mn2 4 C中Cl 易与KMnO4发生氧化还原反应 故只能选B 答案 1 比较反应物本身的性质对反应速率的影响温度相同 2 Fe 0 5mol L 1和2mol L 1的硫酸产生相同体积氢气所需的时间 或相同时间内产生氢气的体积 3 Mn2 的催化作用 或催化剂 4 B 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的溶液 测pH 若pH 7 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 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 高考模拟精练 1 2015 北京高考 为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系 某同学通过改变浓度研究 2Fe3 2I 2Fe2 I2 反应中Fe3 和Fe2 的相互转化 实验如下 1 待实验 溶液颜色不再改变时 再进行实验 目的是使实验 的反应达到 2 是 的对比实验 目的是排除 中 造成的影响 3 和 的颜色变化表明平衡逆向移动 Fe2 向Fe3 转化 用化学平衡移动原理解释原因 4 根据氧化还原反应的规律 该同学推测 中Fe2 向Fe3 转化的原因 外加Ag 使c I 降低 导致I 的还原性弱于Fe2 用如图装置 a b均为石墨电极 进行实验验证 K闭合时 指针向右偏转 b作 极 当指针归零 反应达到平衡 后 向U形管左管中滴加0 01mol L 1AgNO3溶液 产生的现象证实了其推测 该现象是 5 按照 4 的原理 该同学用上图装置进行实验 证实了 中Fe2 向Fe3 转化的原因 转化原因是 与 4 实验对比 不同的操作是 6 实验 中 还原性 I Fe2 而实验 中 还原性 Fe2 I 将 3 和 4 5 作对比 得出的结论是 解析 1 待实验 溶液颜色不再改变时 再进行实验 目的是使实验 的反应达到化学平衡状态 2 实验 加入了水 是实验 的对比实验 因此目的是排除因加入FeSO4溶液而将溶液稀释引起溶液颜色的变化 3 中加入AgNO3 Ag 与I 生成AgI黄色沉淀 I 浓度降低 2Fe3 2I 2Fe2 I2平衡逆向移动 溶液褪色 中加入FeSO4 Fe2 浓度增大 平衡逆向移动 溶液颜色变浅 4 K闭合时 指针向右偏转 表明b极为正极 Fe3 得电子 当指针归零 反应达到平衡 后 向U形管左管滴加0 01mol L 1AgNO3溶液 产生黄色沉淀 I 浓度减小 2Fe3 2I 2Fe2 I2平衡左移 指针向左偏转 5 Fe2 向Fe3 转化的原因是Fe2 浓度增大 还原性增强 与 4 实验对比 不同的操作是当指针归零后 向U形管右管中滴加1mol L 1FeSO4溶液 6 将 3 和 4 5 作对比 得出的结论是在其他条件不变时 物质的氧化性和还原性与浓度有关 浓度的改变可影响物质的氧化性和还原性 导致平衡移动 答案 1 化学平衡状态 2 溶液稀释对颜色变化 3 中加入Ag 发生反应 Ag I AgI c I 降低 中加入FeSO4 c Fe2 增大 平衡均逆向移动 4 正 左管产生黄色沉淀 指针向左偏转 5 Fe2 浓度增大 还原性增强 使Fe2 还原性强于I 向U形管右管中滴加1mol L 1FeSO4溶液 6 该反应为可逆氧化还原反应 在平衡时 通过改变物质的浓度 可以改变物质的氧化性和还原性 并影响平衡移动方向 2 2016 湛江模拟 已知亚硫酸钠在空气中能被氧气氧化生成硫酸盐 甲同学设计两种方案来检验Na2SO3溶液是否发生变质 方案一 取样 加入稀盐酸有气泡生成 认为亚硫酸钠溶液没有变质 方案二 取样 加入氯化钡溶液有白色沉淀生成 认为亚硫酸钠溶液完全变质 请你对两方案作出评价 方案一 填 合理 或 不合理 理由是 方案二 填 合理 或 不合理 理由是 乙同学探究Na2SO3溶液是否发生变质 设计如下实验测定1 0mol L 1Na2SO3溶液的实际浓度 1 分液漏斗中应加入足量的下列哪种试剂 填字母 a 浓硝酸b 65 硫酸c 浓盐酸 2 实验前后测得C装置增重3 2g 则Na2SO3溶液实际的物质的量浓度为 3 该实验装置还存在一个明显的缺陷是 解析 加入稀盐酸有气泡生成 证明溶液中含有亚硫酸钠 Na2SO3溶液可能没有变质 也可能部分变质 亚硫酸钠 硫酸钠都能与氯化钡反应生成沉淀 故亚硫酸钠溶液未变质 部分变质 全部变质时的现象相同 都会生成白色沉淀 制备二氧化硫气体选用硫酸 C装置增重3 2g 产生的n SO2 0 05mol 所以n Na2SO3 0 05mol c Na2SO3 0 83mol L 1 该实验装置中一个明显的缺陷是缺少一个驱赶残留二氧化硫气体的装置 答案 不合理亚硫酸钠部分变质时滴加盐酸也会产生气泡不合理亚硫酸钠也能与氯化钡反应生成白色沉淀 亚硫酸钠未变质或部分变质时也会产生白色沉淀 1 b 2 0 83mol L 1 3 缺少一个驱赶残留二氧化硫气体的装置 或其他合理答案 加固训练 1 某学习小组在通过反应Na2S2O3 H2SO4 Na2SO4 S SO2 H2O研究反应速率的影响因素后 对Na2S2O3产生了兴趣 查资料知Na2S2O3的名称为硫代硫酸钠 俗称海波 可视为一个硫原子取代了Na2SO4中的一个氧原子 该实验小组运用类比学习的思想预测了Na2S2O3的某些性质 并通过实验验证自己的预测 提出假设 1 部分学生认为Na2S2O3与Na2SO4结构相似 化学性质也相似 因此室温时Na2S2O3溶液的pH 7 填 或 2 部分学生由硫元素化合价推测Na2S2O3与SO2性质相似 均具有较强的 实验探究 取适量Na2S2O3晶体 溶于水中制成Na2S2O3溶液 进行如下探究 填写表中空格 实验结论 6 探究 7 探究 问题讨论 8 甲同学向 探究 反应后的溶液中滴加硝酸银溶液 观察到有白色沉淀产生 并据此认为氯水可将Na2S2O3氧化 你认为该方案是否正确并说明理由 9 请你重新设计一个实验方案 证明Na2S2O3被氯水氧化 你的方案是 解析 1 由学生认为Na2S2O3的化学性质与Na2SO4的性质 强酸强碱盐 溶液呈中性 相似 可推知室温时Na2S2O3溶液呈中性 则pH 7 2 由SO2具有还原性可知Na2S2O3 S为 2价 也有较强的还原性 3 由实验现象可知探究 是为了探究溶液的酸碱性 验证假设 1 故其操作是利用pH试纸来检验Na2S2O3溶液的酸碱性 4 由实验现象可知Na2S2O3溶液呈碱性 说明其是强碱 弱酸盐 其原因应是水解 5 向氯水 具有强氧化性 中滴加Na2S2O3溶液 目的是验证Na2S2O3是否具有还原性 由实验现象可知Cl2被还原 说明Na2S2O3具有还原性 利用得失电子守恒可知反应的离子方程式为 4Cl2 5H2O 2 8Cl 10H 8 甲同学是通过观察有无AgCl沉淀生成来判断Na2S2O3是否被氯水氧化 有则说明Cl2被还原为Cl 从而证明氯水将Na2S2O3氧化 该方案不正确 因为即使不发生氧化还原反应 过量的氯水中也含有Cl Cl 会与AgNO3溶液反应生成AgCl沉淀 9 可通过验证Na2S2O3溶液与氯水反应后的溶液中是否含有来说明Na2S2O3是否被氯水氧化 答案 1 2 还原性 3 用玻璃棒蘸取Na2S2O3溶液点在pH试纸中部 将试纸颜色与标准比色卡对照 4 H2O OH 5 4Cl2 5H2O 2 8Cl 10H 6 Na2S2O3溶液呈碱性 7 Na2S2O3具有还原性 8 不正确 因氯水过量 氯水中含有Cl 会生成AgCl沉淀 9 取少量反应后的溶液 向其中滴入氯化钡溶液 若观察到有白色沉淀产生 则说明Na2S2O3能被氯水氧化 2 SO2是一种大气污染物 某兴趣小组欲探究SO2的性质及绿色实验方法 设计如下方案 1 B C D分别用于检验SO2的漂白性 还原性和氧化性 其中C D分别为碘水和硫化氢的水溶液 则B中所盛试剂为 C中反应的离子方程式为 2 为了实现绿色实验的目标 某同学重新设计了如图A2的制取装置来代替A1装置 与A1装置相比 A2装置的优点是 任写一点即可 3 E中用氨水吸收尾气中的SO2 吸收液 中可能含有OH 等阴离子 已知亚硫酸氢盐一般易溶于水 SO2也易溶于水 现有仪器和试剂为小烧杯 试管 玻璃棒 胶头滴管 过滤装置和滤纸 2mol L 1盐酸 2mol L 1HNO3 1mol L 1BaCl2溶液 1mol L 1Ba OH 2溶液 品红溶液 蒸馏水 请设计实验证明 吸收液 中存在和 完成下表的实验操作 预期现象与结论 解析 1 B是检验SO2有漂白性的装置 所盛试剂应为品红溶液 SO2可被碘水氧化而表现还原性 离子反应方程式为SO2 I2 2H2O 2I 4H 2 A2比A1装置更加节约能源 试剂价格低廉 而且用量可控 3 证明可加入氯化钡溶液 生成白色沉淀BaSO3 该沉淀溶于盐酸 生成有漂白性的气体SO2 将加入氯化钡的混合液过滤 向滤液中加入氢氧化钡溶液 又有白色沉淀生成 且该沉淀溶于盐酸 生成有漂白性的气体SO2 则说明的存在 答案 1 品红溶液SO2 I2 2H2O 2I 4H 2 不用加热 安全性能高 或易于控制反应进行 反应更充分等合理答案均可 3 考点二物质制备与工艺流程分析型实验题 典题技法归纳 2015 山东高考 毒重石的主要成分为BaCO3 含Ca2 Mg2 Fe3 等杂质 实验室利用毒重石制备BaCl2 2H2O的流程如下 1 毒重石用盐酸浸取前需充分研磨 目的是 实验室用37 的盐酸配制15 的盐酸 除量筒外还需使用下列仪器中的 a 烧杯b 容量瓶c 玻璃棒d 滴定管 2 加入NH3 H2O调节pH 8可除去 填离子符号 滤渣 中含 填化学式 加入H2C2O4时应避免过量 原因是 已知 Ksp BaC2O4 1 6 10 7 Ksp CaC2O4 2 3 10 9 3 利用间接酸碱滴定法可测定Ba2 的含量 实验分两步进行 已知 2 2H H2OBa2 BaCrO4 步骤 移取xmL一定浓度的Na2CrO4溶液于锥形瓶中 加入酸碱指示剂 用bmol L 1盐酸标准液滴定至终点 测得滴加盐酸的体积为V0mL 步骤 移取ymLBaCl2溶液于锥形瓶中 加入xmL与步骤 相同浓度的Na2CrO4溶液 待Ba2 完全沉淀后 再加入酸碱指示剂 用bmol L 1盐酸标准液滴定至终点 测得滴加盐酸的体积为V1mL 滴加盐酸标准液时应使用酸式滴定管 0 刻度 位于滴定管的 填 上方 或 下方 BaCl2溶液的浓度为 mol L 1 若步骤 中滴加盐酸时有少量待测液溅出 Ba2 浓度测量值将 填 偏大 或 偏小 典题剖析 解析 1 充分研磨可以增大反应物的接触面积 提高反应速率 因为配制的盐酸溶液浓度以质量分数表示 可以计算出浓盐酸的体积和水的体积 所以使用烧杯作为容器进行稀释 用玻璃棒搅拌 2 根据流程图和表中数据 加入NH3 H2O调pH为8 只有Fe3 完全沉淀 故可除去Fe3 加入NaOH调pH 12 5 Mg2 完全沉淀 Ca2 部分沉淀 所以滤渣 中含Mg OH 2 Ca OH 2 根据Ksp BaC2O4 1 6 10 7可知 H2C2O4过量时Ba2 转化为BaC2O4沉淀 BaCl2 2H2O产品的产量会减少 3 0 刻度位于滴定管的上方 与Ba2 反应的的物质的量为 V0b V1b 1000mol 则Ba2 浓度为mol L 1 根据计算式 若步骤 中滴加盐酸时有少量待测液溅出 故需消耗的盐酸减少 即V1减小 则Ba2 浓度测量值将偏大 答案 1 增大接触面积从而使反应速率加快a c 2 Fe3 Mg OH 2 Ca OH 2H2C2O4过量会导致生成BaC2O4沉淀 产品的产量减少 3 上方偏大 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 解答化工流程试题的一般程序 流程的呈现形式有 操作流程 物质变化流程 装置流程 1 明确原料和产品 包括副产品 即箭头进出方向 2 依据流程图分析反应原理 紧扣信息 搞清流程中每一步发生了什么反应 知其然 弄清有关反应原理 明确目的 如沉淀反应 除杂 分离 知其所以然 3 联系储存的知识 有效地进行信息的利用 准确表述和工整书写 高考模拟精练 1 2016 福州模拟 辉铜矿主要成分为Cu2S 软锰矿主要成分为MnO2 它们都含有少量SiO2 Fe2O3等杂质 工业上综合利用这两种矿物制备硫酸锰和碱式碳酸铜的主要工艺流程如下 已知 MnO2能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫 Cu NH3 4 SO4常温稳定 在热水中会分解生成NH3 部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围如下表所示 开始沉淀的pH按金属离子浓度为1 0mol L 1计算 1 酸浸时 为了提高浸取率可采取的措施有 任写一点 2 酸浸时 得到的浸出液中主要含有CuSO4 MnSO4等 写出该反应的化学方程式 3 调节浸出液pH的范围为 其目的是 4 本工艺中可循环使用的物质是 写化学式 5 在该工艺的 加热驱氨 环节 若加热的温度过低或过高 都将造成 6 用标准BaCl2溶液测定样品中MnSO4 H2O质量分数时 发现样品纯度大于100 测定过程中产品的误差可忽略 其可能原因有 任写一种 解析 1 提高浸取率可以从提高单位时间内的速率分析 2 由流程图可知反应物为辉铜矿 软锰矿和硫酸 生成物有CuSO4 MnSO4 再由已知信息 可知MnO2氧化硫化物中的硫元素得单质硫 Cu2S中Cu由 1价升到 2价 S从 2价升到0价 根据得失电子守恒以及原子守恒配平方程式 3 调节pH的目的是除去其中的Fe3 而Mn2 Cu2 不能沉淀 所以pH要大于Fe3 全部沉淀时的 值 而小于Cu2 开始沉淀的pH 4 由工艺流程图可知 可循环利用的是NH3 加入氨水 生成氨气 5 温度过低生成 Cu NH3 4 SO4 温度过高 碱式碳酸铜分解 6 BaCl2是通过沉淀来测定样品含量的 样品纯度大于100 说明含量大 可能原因是混有硫酸盐杂质 答案 1 粉碎矿石或适当升高温度或搅拌 任写一点 其他合理答案也可 2 Cu2S 2MnO2 4H2SO4 2CuSO4 2MnSO4 S 4H2O 3 3 2 pH 4 4使Fe3 转化为Fe OH 3沉淀而除去 4 NH3 或NH3 CO2 5 碱式碳酸铜产量减少 6 混有硫酸盐杂质 答案合理即可 2 2016 苏州模拟 明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料 明矾石的组成和明矾相似 此外还含有氧化铝和少量的氧化铁杂质 具体实验流程如下 请回答下列问题 1 操作1所用到的玻璃仪器的名称是 2 由溶液3制取氢氧化铝的离子方程式为 3 明矾石焙烧时产生SO2 请你写出能验证SO2具有还原性且实验现象明显的化学方程式 4 请你写出验证溶液1中有的实验过程 5 实验室用Fe2O3与CO反应来制取单质Fe 请按气流由左到右的方向连接下列各装置 顺序为A 检查装置A气密性的方法是 在点燃B处的酒精灯前 应进行的操作是 装置C的作用是 解析 1 操作1是过滤 过滤操作所需要的玻璃仪器为玻璃棒 烧杯和漏斗 2 经氨水浸泡 过滤得到固体氢氧化铝和少量氧化铁固体 再加入试剂1氢氧化钠溶液并过滤 得到溶液3偏铝酸钠溶液 最后通入CO2得到氢氧化铝 3 检验SO2还原性的方法较多 可以用氯水 溴水或酸性高锰酸钾溶液来检验SO2具有还原性 4 检验时 应先加入浓NaOH溶液 然后加热 再用 湿润的红色石蕊试纸或蘸有浓盐酸的玻璃棒进行检验 5 先用NaOH溶液除去CO中的CO2杂质 再通过碱石灰吸收水蒸气 再通过B中红热的氧化铁 再通过NaOH溶液洗气除去反应产生的CO2 最后点燃未反应的CO 答案 1 玻璃棒 烧杯和漏斗 2 Al OH 4 CO2 Al OH 3 3 SO2 Cl2 2H2O H2SO4 2HCl 其他合理答案也可 4 取少量溶液1于试管中 加入浓NaOH溶液后加热 有能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体产生 证明有 其他合理答案也可 5 E B C D 将导气管插入水槽中 关闭弹簧夹a和活塞b 微热圆底烧瓶 导管口有气泡产生 撤去热源 导管中形成一段稳定的水柱 则证明装置A气密性良好 检查CO的纯度 排出装置中的空气 除去CO中的CO2 有利于点燃CO 加固训练 1 信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁 某 变废为宝 学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后 得到含70 Cu 25 Al 4 Fe及少量Au Pt等金属的混合物 并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线 请回答下列问题 1 第 步Cu与酸反应的离子方程式为 得到滤渣1的主要成分为 2 第 步加H2O2的作用是 使用H2O2的优点是 调溶液pH的目的是使 生成沉淀 3 用第 步所得CuSO4 5H2O制备无水CuSO4的方法是 4 由滤渣2制取Al2 SO4 3 18H2O 探究小组设计了三种方案 上述三种方案中 方案不可行 原因是 从原子利用率角度考虑 方案更合理 5 探究小组用滴定法测定CuSO4 5H2O Mr 250 含量 取ag试样配成100mL溶液 每次取20 00mL 消除干扰离子后 用cmol L 1EDTA H2Y2 标准溶液滴定至终点 平均消耗EDTA溶液bmL 滴定反应如下 Cu2 H2Y2 CuY2 2H 写出计算CuSO4 5H2O质量分数的表达式w 下列操作会导致CuSO4 5H2O含量的测定结果偏高的是 a 未干燥锥形瓶b 滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡c 未除净可与EDTA反应的干扰离子 解析 1 将金属混合物处理时 铜和浓硝酸 稀硫酸的混合酸 开始发生 Cu 2 4H Cu2 2NO2 2H2O 最后发生 3Cu 2 8H 3Cu2 2NO 4H2O 金属混合物中只有Au和Pt不溶于硝酸 其是滤渣1的主要成分 2 第 步加入过氧化氢的目的是将Fe2 氧化为Fe3 过氧化氢氧化亚铁离子时生成的是铁离子和水 不引入杂质 对环境无污染 调整pH 使溶液中的Fe3 Al3 转化为沉淀 3 用第 步中所得的五水硫酸铜制取无水硫酸铜的方法是加热脱水 4 滤渣2的主要成分是氢氧化铁和氢氧化铝 以此为基础分析该探究小组设计的三种方法 其中方案甲中制得产品中一定含有较多的Fe2 SO4 3杂质 方案乙和丙中 从原子利用的角度考虑 乙方案最合理 5 根据探究小组的方案 可知计算五水硫酸铜质量分数的表达式为 100 滴定过程中 未干燥锥形瓶 对结果无影响 排除a 滴定终点时滴定管 尖嘴中产生气泡 造成消耗EDTA的读数偏小 测定结果偏低 排除b 未除净干扰离子 造成EDTA消耗偏多 测定结果偏高 选c 答案 1 Cu 2 4H Cu2 2NO2 2H2O 3Cu 2 8H 3Cu2 2NO 4H2OAu Pt 2 将Fe2 氧化为Fe3 不引入杂质 对环境无污染Fe3 Al3 3 加热脱水 4 甲所得产品中含有较多的Fe2 SO4 3杂质乙 5 100 c 2 用二氧化氯 ClO2 可制备用途广泛的亚氯酸钠 NaClO2 实验室可用下列装置 略去部分夹持仪器 制备少量的亚氯酸钠 装置C中发生反应 2NaClO3 SO2 2ClO2 Na2SO4 装置D中发生反应 2ClO2 H2O2 2NaOH 2NaClO2 2H2O O2 1 仪器组装完毕 关闭两个弹簧夹 打开A中活塞 向A中注入水可检验装置气密性 装置气密性良好的现象是 实验开始时 打开A的活塞 两个弹簧夹的开关操作是 F中盛有的液体为 2 装置B中进行的是用硫酸与亚硫酸钠制备二氧化硫的反应 该处使用的是70 80 的硫酸 而不是98 的浓硫酸或极稀的硫酸 原因是 3 装置C的作用是 装置E的作用是 4 在碱性溶液中NaClO2比较稳定 所以装置D中应维持NaOH稍过量 判断NaOH是否过量所需要的试剂是 a 稀盐酸b 品红溶液c 石蕊溶液d 酚酞溶液 5 一次实验制备中 通过检验发现制备的NaClO2中含有NaOH Na2SO3 出现这些杂质的可能原因是 检验产物中含有Na2SO3杂质的实验操作和现象是 供选择的试剂有Ba OH 2溶液 H2O2溶液 AgNO3溶液 品红溶液 H2SO4溶液 解析 1 若装置气密性良好 水滴的速度会越来越慢 直到最后不滴 弹簧夹甲打开后的作用是调节装置内气压与大气压平衡 弹簧夹乙打开后 可以使装置F中的NaOH溶液吸收尾气 2 硫酸与亚硫酸钠反应制备二氧化硫的反应为离子反应 70 80 的硫酸能提供该反应所需的足够的H 3 装置C的作用是制备ClO2气体 并可通过观察气泡判断反应的快慢 由此可调节反应进 行的快慢 装置E可起到安全瓶的作用 即防止液体倒吸入装置D中 4 检验碱液的存在可用酸碱指示剂 5 过量的SO2和过量的NaOH反应生成Na2SO3 Na2SO3与Ba OH 2反应生成白色沉淀BaSO3 答案 1 水滴的速度逐渐变慢 最后停止滴入打开两个弹簧夹NaOH溶液 2 70 80 的硫酸能提供反应所需的足够的H 3 制备气体ClO2 观察反应快慢并调节反应进行的快慢安全瓶 防止液体倒吸 4 c d 5 制备的SO2和装置D中的NaOH同时过量取少量溶液于试管中 加入Ba OH 2溶液 有白色沉淀生成 3 绿矾晶体 FeSO4 7H2O M 278g mol 1 是治疗缺铁性贫血药品的重要成分 实验室利用硫酸厂的烧渣 主要成分为Fe2O3及少量FeS SiO2 制备绿矾的过程如下 上述过程所加试剂均过量 试回答 1 操作 为 填写操作名称 2 试剂Y与溶液X反应的离子方程式为 3 操作 的顺序依次为 冷却结晶 过滤 干燥 4 某同学用酸性KMnO4溶液测定绿矾产品中Fe2 含量 a 称取11 5g绿矾产品 溶解 配制成1000mL溶液 b 量取25 00mL待测溶液于锥形瓶中 c 用硫酸酸化的0 01000mol L 1KMnO4溶液滴定至终点 消耗KMnO4溶液体积的平均值为20 00mL 步骤a配制溶液时需要的玻璃仪器除玻璃棒 量筒 烧杯 胶头滴管外 还需 该同学设计的下列滴定方式 最合理的是 夹持部分略去 填字母序号 滴定时发生反应的离子方程式为 判断此滴定实验达到终点的方法是 若在滴定终点读取滴定管刻度时 俯视KMnO4溶液液面 其他操作均正确 则使测定结果 填 偏高 偏低 或 无影响 计算上述样品中FeSO4 7H2O的质量分数为 解析 1 由于烧渣中含有与稀硫酸以及氧气不反应的二氧化硅 所以操作 是过滤 2 由于滤液中含有铁离子以及过量的稀硫酸 而最终制备的是绿矾 所以需要将溶液中的铁离子还原为亚铁离子 因此试剂Y是铁粉 所以有关反应的离子方程式为Fe 2Fe3 3Fe2 Fe 2H Fe2 H2 3 操作 的目的是得到绿矾晶体 所以正确的操作应该是蒸发浓缩 冷却结晶 过滤 洗涤然后干燥即可 4 准确配制一定物质的量浓度溶液的主要仪器是容量瓶 所以步骤a配制溶液时需要的玻璃仪器除玻璃棒 量筒 烧杯 胶头滴管外 还需1000mL容量瓶 由于酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性与酸性 因此应该放在酸式滴定管中 答案选b 酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性 能把亚铁离子氧化生成铁离子 而自身被还原为Mn2 因此该反应的离子 方程式为5Fe2 8H 5Fe3 Mn2 4H2O 由于酸性高锰酸钾溶液显紫红色 所以判断此滴定实验达到终点的方法是滴加最后一滴KMnO4溶液时 溶液变成紫色且半分钟内不再褪色 由于滴定管的刻度自上而下逐渐增大 所以若在滴定终点读取滴定管刻度时 俯视KMnO4溶液液面 则读数值偏小 如果其他操作均正确 则使测定结果偏低 根据反应式可知 反应中消耗亚 铁离子的物质的量 0 01000mol L 1 0 02000L 5 0 001mol 则原样品中绿矾的物质的量 0 001mol 0 04mol 质量 0 04mol 278g mol 1 11 12g 所以上述样品中FeSO4 7H2O的质量分数为 100 96 7 答案 1 过滤 2 Fe 2Fe3 3Fe2 Fe 2H Fe2 H2 3 蒸发浓缩洗涤 4 1000mL容量瓶 b 5Fe2 8H 5Fe3 Mn2 4H2O 滴加最后一滴KMnO4溶液时 溶液变成紫色且半分钟内不再褪色偏低 96 7 考点三定量试验分析型实验题 典题技法归纳 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 典题剖析 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 连线画出光滑曲线即可 根据滴定过程中电动势的变化 电动势 E 体积 V 曲线的拐点即为滴定的终点 按题目所给信息 在硝酸银溶液的体积处于19 98mL和20 02mL时电动势有突变 取其中间值为20 00mL 则碘的百分含量为 100 0 635 3 分液漏斗使用前检漏方法为向分液漏斗中加入少量水 检查旋塞处是否漏水 将分液漏斗倒转过来 检查玻璃塞是否漏水 CCl4的密度比水大 分层时在下层 萃取后I2溶解在CCl4中 颜色为紫红色 加NaOH溶液主要是为了与I2反应 转化为易溶于水的物质 将碘转化成离子进入水层 进行进一步提纯 但NaOH溶液的量要控制 用量过多会使后续酸化步骤中消耗硫酸的量增加 而乙醇与水互溶 不能起到分离的作用 因此选A B 操作Z的目的是用过滤的方法从溶液中得到粗碘 4 碘的四氯化碳溶液采用蒸馏方法虽然可以把CCl4蒸馏除去 但由于碘易升华 会导致碘的损失 答案 1 坩埚500mL容量瓶 2 20 000 635 3 向分液漏斗中加入少量水 检查旋塞处是否漏水 将漏斗倒转过来 检查玻璃塞是否漏水 液体分上下两层 下层呈紫红色 A B 过滤 4 碘易升华 会导致碘的损失 归纳总结 定量化学实验数据的加工处理策略1 实验数据的筛选 一看数据是否符合测量仪器的精度特点 如用托盘天平测得的质量的精度为0 1g 若精度值超过了这个范围 说明所得数据是无效的 二看数据是否在误差允许范围内 若所得的数据明显超出误差允许范围 要舍去 三看反应是否完全 是否是过量反应物作用下所得的数据 只有完全反应时所得的数据 才能进行有效处理和应用 四看所得数据的测试环境是否一致 特别是气体体积数据 只有在温度 压强一致的情况下才能进行比较 运算 五看数据测量过程是否规范 合理 错误和违反测量规则的数据需要舍去 1 表格型题的解题要点在于通过审题 获取有用信息 然后对表格中数据进行比较分析 依据物质的性质 变化规律进行解答 2 直角坐标系题的解题要点在于解题时要求学生首先弄清楚自变量和因变量到底是什么 注意理解起点 终点 转折点的含义 然后根据所学知识分析概念 图象 数值三者之间的关系 2 实验数据统计与整理的一般方法 1 数据的表格化 根据实验原理确定应记录的项目 所测的物理量 应注意数据的有效数字及单位和必要的注释 设计的表格要便于数据的查找 比较 便于数据的计算和进一步处理 便于反映数据间的联系 2 数据的图象化 图象化是用直线图或曲线图对化学实验结果加以处理的一种简明化形式 它适用于一个量的变化引起另一个量的变化的情况 图象化的最大特点是鲜明 直观 简单 明了 方法规律 数据的测定方法 1 沉淀法 先将某种成分转化为沉淀 然后称量纯净 干燥的沉淀的质量 再进行相关计算 2 测气体体积法 对于产生气体的反应 可以通过测定气体体积的方法测定样品纯度 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 3 测气体质量法 将生成的气体通入足量的吸收剂中 通过称量实验前后吸收剂的质量 求得所吸收气体的质量 然后进行相关计算 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 高考模拟精练 1 2014 重庆高考 中华人民共和国国家标准 GB2760 2011 规定葡萄酒中SO2最大使用量为0 25g L 1 某兴趣小组用图1装置 夹持装置略 收集某葡萄酒中SO2 并对其含量进行测定 1 仪器A的名称是 水通入A的进口为 2 B中加入300 00mL葡萄酒和适量盐酸 加热使SO2全部逸出并与C中H2O2完全反应 其化学方程式为 3 除去C中过量的H2O2 然后用0 0900mol L 1NaOH标准溶液进行滴定 滴定前排气泡时 应选择图2中的 若滴定终点时溶液的pH 8 8 则选择的指示剂为 若用50mL滴定管进行实验 当滴定管中的液面在刻度 10 处 则管内液体的体积 填序号 10mL 40mL 40mL 4 滴定至终点时 消耗NaOH溶液25 00mL 该葡萄酒中SO2含量为 g L 1 5 该测定结果比实际值偏高 分析原因并利用现有装置提出改进措施 解析 1 根据仪器A特点知是冷凝管 为了充分冷却气体 应该下口进水 即b口进水 2 二氧化硫与过氧化氢反应生成硫酸 SO2 H2O2 H2SO4 3 氢氧化钠溶液装在碱式滴定管中 排出滴定管中的空气用 的方法 根据终点的pH知应该选择酚酞作指示剂 酚酞的变色范围是8 2 10 0 50mL刻度线以下有液体 因此管内的液体体积大于50mL 10mL 40mL 4 根据 2NaOH H2SO4 SO2知SO2质量为 0 0900mol L 1 0 025L 2 64g mol 1 0 072g 该葡萄酒中的二氧化硫含量是0 072g 0 3L 0 24g L 1 5 由于盐酸是挥发性酸 挥发的酸消耗氢氧化钠 使得消耗的氢氧化钠溶液体积增大 测定结果偏高 因此改进的措施是用不挥发的强酸 如硫酸代替盐酸或用蒸馏水代替葡萄酒进行对比实验 排除盐酸挥发的影响 答案 1 冷凝管或冷凝器b 2 SO2 H2O2 H2SO4 3 酚酞 4 0 24 5 原因 盐酸的挥发 改进措施 用不挥发的强酸 如硫酸代替盐酸或用蒸馏水代替葡萄酒进行对比实验 排除盐酸挥发的影响 2 2016 湛江模拟 某同学想利用图示实验装置 夹持装置已略去 探究SO2与Na2O2反应的产物 测得反应前C管的质量为m1g 反应后C管的质量为m2g 反应后装置D质量增加了ng 请分析 装置B的作用 装置D的作用 如何检验反应中是否有O2生成 对C中固体产物提出如下假设 假设1 只有Na2SO3 假设2 只有Na2SO4 假设3 1 若Na2O2反应完全 为确定C中固体产物的成分 甲同学设计如下实验 将C中的固体配成溶液 加Ba NO3 2溶液 得到白色沉淀 加足量稀硝酸 沉淀不溶解 得出结论 产物是Na2SO4 该方案是否合理 填 是 或 否 理由是 2 若假设1成立 某同学以反应前后C管的质量差 m2 m1 g为依据推断生成Na2SO3的质量为 m2 m1 g 老师提示推算不合理 请你分析其中的原因 3 若假设2成立 则参加反应的Na2O2的物质的量为 mol 列计算式 解析 过氧化钠能与水蒸气反应 装置B的作用就是干燥二氧化硫 装置D的作用是防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入C中 同时吸收过量的SO2 以免污染空气 检验氧气的方法是用带火星的木条 观察是否复燃 假设3为Na2SO3和Na2SO4两者的混合物 1 该方案不合理 因为硝酸有氧化性 即使产物为亚硫酸钠 生成的亚硫酸钡也被氧化成硫酸钡 2 若假设1 成立 则发生反应2Na2O2 2SO2 2Na2SO3 O2 m2 m1 g不等于参加反应的SO2的质量 故该推算不合理 3 若假设2成立 则发生反应Na2O2 SO2 Na2SO4 二氧化硫的质量为 m2 m1 g n Na2O2 mol 答案 干燥SO2气体 防止水蒸气与Na2O2反应防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入C装置与Na2O2反应 同时吸收过量的SO2 以免污染空气 用带火星的木条靠近干燥管口a 观察其是否复燃 有Na2SO3和Na2SO4 1 否HNO3有氧化性 可将BaSO3氧化为BaSO4 据此不能确定产物是Na2SO3还是Na2SO4或二者兼有 2 该反应中吸收SO2的同时有O2产生 所以 m2 m1 g不等于参加反应的SO2的质量 故该推算不合理 3 加固训练 1 2016 泉州模拟 目前流行的关于生命起源假设的理论认为 生命起源于约40亿年前的古洋底的热液环境 这种环境系统中普遍存在铁硫簇结构 如Fe2S2 Fe4S4 Fe8S7等 这些铁硫簇结构参与了生命起源的相关反应 某化学兴趣小组在研究某铁硫簇结构的组成时 设计了下列实验 实验 确定硫的质量 按图连接装置 检查好装置的气密性后 在硬质玻璃管A中放入1 0g铁硫簇结构 含有部分不反应的杂质 在试管B中加入50mL0 100mol L 1的酸性KMnO4溶液 在试管C中加入品红溶液 通入空气并加热 发现固体逐渐转变为红棕色 待固体完全转化后 将B中溶液转移至250mL容量瓶 洗涤试管B后定容 取25 00mL该溶液用0 01mol L 1的草酸 H2C2O4 溶液滴定剩余的KMnO4 记录数据如下 相关反应 2 2H2O 5SO2 2Mn2 5 4H 2 6H 5H2C2O4 2Mn2 10CO2 8H2O 实验 确定铁的质量 将实验 硬质玻璃管A中的残留固体加入稀盐酸中 充分搅拌后过滤 在滤液中加入足量的NaOH溶液 过滤后取滤渣 经充分灼烧得0 6g固体 试回答下列问题 1 判断滴定终点的方法是 2 试管C中品红溶液的作用是 有同学提出 撤去C装置对实验没有影响 你的看法是 选填 同意 或 不同意 理由是 3 根据实验 和实验 中的数据可确定该铁硫簇结构的化学式为 问题探究 滴定过程中 细心的小明发现该KMnO4溶液颜色褪去的速率较平常滴定时要快得多 为研究速率加快的原因 小明继续进行了下列实验 实验数据如下表 4 分析上述数据 滴定过程中反应速率较快的一种可能原因是 解析 3 第1次滴定时H2C2O4溶液体