（全国通用版）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-人教版高三全册化学课件

1、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C D.将乙烯通入KMnO4酸性溶液证明乙烯具有还原性23O【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。23O【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H

2、C 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。 3O【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

3、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pH7,则说明HA为弱酸;或配制0.01 molL-1的HA溶液,测量溶液的pH,若pH2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

4、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

5、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。操作操作现象现象取取4 g4 g漂粉精固体漂粉精固体, ,加入加入100 mL100 mL水水部分固体溶解部分固体溶解, ,溶液略有颜溶液略有颜色色过滤过滤, ,测漂粉精溶测漂粉精溶液的液的pHpHpHpH试纸先变蓝试纸先变蓝(pH(pH约为约为12),12),后褪色后褪色 溶液出现浑浊溶液出现浑浊

6、, ,并变为黄并变为黄绿色绿色稍后稍后, ,产生大量白色沉淀产生大量白色沉淀, ,黄绿色褪去黄绿色褪去(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

7、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24O24OI2+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

8、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24O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ACBEDF,

9、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+Cl224O【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=Ca

10、Cl2+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

11、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79100

12、152(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34,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

13、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3.2 g铜丝放入45 mL 1.5 molL-1的稀硫酸中,控温在50 。加入18 mL 10%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10.06 g CuSO45H2O。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”

14、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+2N Cu2+2NO2+2H2O、3Cu+8H+2N 3Cu2+2NO+4H2O。3O3O(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

15、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+2N Cu2+2NO2+2H2O、3Cu+8H+2N 3Cu2+2NO+4H2O(2)防止倒吸有害气体能被完全吸收(3)坩埚b4Fe2+O2+4H+=4Fe3

16、+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3O3O【归纳提升】评价实验方案的三个角度【题组过关】1.(RJ必修1P103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

17、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()实验目的实验目的实验操作实验操作A A制备制备Fe(OH)Fe(OH)3 3胶体胶体将将NaOHNaOH浓溶液滴加到浓溶液滴加到饱和的饱和的FeClFeCl3 3溶液中溶液中B B由由MgClMgCl2 2溶液制备无溶液制备无水水MgClMgCl2 2将将MgClMgCl2 2溶液加热蒸溶

18、液加热蒸干干C C除去除去CuCu粉中混有的粉中混有的CuOCuO加入稀硝酸溶解加入稀硝酸溶解, ,过过滤、洗涤、干燥滤、洗涤、干燥D D比较水与乙醇中氢比较水与乙醇中氢的活泼性的活泼性分别将少量钠投入盛分别将少量钠投入盛有水和乙醇的烧杯中有水和乙醇的烧杯中【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

19、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

20、)=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。3O(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。3O答案:(1)分液漏斗Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+ 2NO2+2H2O(2)

21、3NO2+H2O=2H+2N +NO(3)氧气(4)黄红3O4.(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18 molL-1的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热,直

22、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

23、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

24、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。3O23O24O2.(RJ必修1P85改编题)NaC

25、l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、1.0 molL-1KI-淀粉溶液、1.0 molL-1NaOH溶液、澄清石灰水、饱和NaCl溶液。请完成下列实验方案。所加试剂所加试剂预期现象和结论预期现象和结论(3)用滴定法测定消毒液中

26、NaClO的浓度。实验步骤如下:量取25.00 mL消毒液放入锥形瓶中,加入过量的a molL-1Na2SO3溶液b mL。滴定分析。将c molL-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V mL;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

27、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1.0 molL-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1.0 molL-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

28、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:2KMnO45Na2SO3和NaClONa2SO3。所以ab=25c(NaClO)+ cV,因此c(NaClO)= molL-1。522ab 5Vc50答案:(1)NaClO+CO2+H2O=NaHCO3+HClO(2)所加试剂所加试剂预期现象和结论预期现象和结论1.0 mol1.0 molL L-1-1KI-KI-淀粉溶液淀粉溶液澄清石灰水澄清石灰水若若A A中溶液变蓝色中溶液变蓝色,B,B中溶中溶液不褪色液

29、不褪色( (无变化无变化),C),C中溶中溶液不变浑浊液不变浑浊( (无变化无变化) )若若A A中溶液不变蓝色中溶液不变蓝色( (无变无变化化),B),B中溶液不褪色中溶液不褪色( (无变无变化化),C),C中溶液变浑浊中溶液变浑浊(3)酸式 2ab 5Vc503.(2018广州模拟)草酸亚铁晶体的化学式为FeC2O42H2O,它是一种淡黄色结晶粉末,加热时可发生如下分解反应:FeC2O42H2O FeO+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、

30、酸性高锰酸钾溶液、碱石灰),设计一个实验,检验FeC2O42H2O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)。 仪器符仪器符号号仪器中所加物仪器中所加物质质作用作用A A草酸亚铁晶体草酸亚铁晶体加热草酸亚铁晶加热草酸亚铁晶体得到气态产物体得到气态产物D DNaOHNaOH溶液溶液(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FeC2O42H2O加热时分解产生的气态产物,可先

31、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

32、。 答案:(1)仪器符号仪器符号仪器中所加物质仪器中所加物质作用作用C C无水硫酸铜无水硫酸铜检验检验H H2 2O OD D澄清石灰水澄清石灰水检验检验COCO2 2除去未反除去未反应的应的COCO2 2仪器符号仪器符号仪器中所加物质仪器中所加物质作用作用D D澄清石灰水澄清石灰水( (无此步不扣分无此步不扣分) )检验检验COCO2 2是否已除尽是否已除尽C C碱石灰碱石灰干燥干燥COCOB BCuOCuOCOCO与与CuOCuO反应生成反应生成COCO2 2D D澄清石灰水澄清石灰水检验检验COCO与与CuOCuO反应生成的反应生成的COCO2 2(2)未对尾气进行处理,会造成环境污染(

33、3)FeC2O42H2O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+NaClO3AgCl可溶于氨水:AgCl+2NH3H2O +Cl-+2H2O 常温时 N2H4H2O(水合肼)在碱性条件下能还原 :32Ag NH32Ag NH4 +N2H4H2O=4Ag+ N2+4 + 4NH3+H2O导学号79100154

34、(1)“氧化”阶段需在80 条件下进行,适宜的加热方式为_。 32Ag NH4NH(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NH3H2O反应外(该条件下NaClO3与NH3H2O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: 2 molL-1水合肼溶

35、液, 1 molL-1H2SO4。【探微题眼】题眼题眼信息推断信息推断破题秘籍破题秘籍实验目的实验目的明确实验的目的是分析实明确实验的目的是分析实验题的入手点与基础验题的入手点与基础题给新信题给新信息息“溶解溶解”阶段的化学反应阶段的化学反应, ,注意该反应为可逆反应注意该反应为可逆反应, ,回答问题回答问题(4)(4)的依据的依据题给新信题给新信息息问题问题(5)(5)实验设计的理论实验设计的理论依据依据题眼题眼信息推断信息推断破题秘籍破题秘籍具体温度具体温度水浴加热水浴加热, ,便于控制温度便于控制温度答题的角答题的角度度HNOHNO3 3的还原产物是氮氧化的还原产物是氮氧化物会污染环境物

36、会污染环境答题的角答题的角度度引导分析洗涤液的成分引导分析洗涤液的成分, ,回答问题回答问题(3)(3)题眼题眼信息推断信息推断破题秘籍破题秘籍创新性设创新性设问问“过滤过滤”除去了滤液除去了滤液, ,结合平衡移动理论分析回结合平衡移动理论分析回答答实验设计实验设计药品药品从实验使用的试剂入手从实验使用的试剂入手, ,结合题给新信息结合题给新信息, ,设计实设计实验方案验方案【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,

37、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AgC

38、l与氨水反应(5)向滤液中滴加2 molL-1水合肼溶液,搅拌使其充分反应,同时用1 molL-1 H2SO4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12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

39、(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物质物质V V2 2O O5 5V V2 2O O4 4K K2 2SOSO4 4SiOSiO2 2FeFe2 2O O3 3AlAl2 2O O3 3质量质量分分数数/%/%2.2.2 22.92.92.2.8 83.13.122222828606065651 12 211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

40、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:氢氧氢氧化物化物Al(OH)Al(OH)3 3Fe(OH)Fe(OH)3 3Fe(OH)Fe(OH)2 2Cu(OH)Cu(OH)2 2Pb(OH)Pb(OH)2 2Mn(OH)Mn(OH)2 2开始沉开始沉淀的淀的pHpH3.33.31.51.56.56.54.24.28.08.08.38.3沉淀完沉淀完全的全的pHpH5.25.23.73.79.79.76.76.78.88.89.89.8回答下列问

41、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5.26.0,其主要目的是_。 24O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

42、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5.26.0,其主要目的是除去Fe3+、Al3+;24O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

43、处理,转化为MnSO4和MnO2,反应方程式可写成:Mn3O4+H2SO4MnSO4+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。4NH24O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+2H2O2.(2018成都模拟)MgSO47H2O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

44、碳酸盐等)为原料生产MgSO47H2O的工艺流程如下:请回答下列问题:(1)用H2SO4调节溶液pH至12,H2SO4的作用是_。 (2)加NaClO溶液至pH为56并加热煮沸510 min,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MgSO47H2O晶体。 (5)有人认为Mg2+易水解,经操作X后再过滤、洗涤得不到MgSO47H2O晶体,你认为这种说法是否正确?_(填“是”或“否”),原因是_。 (

45、6)准确称量制得的样品5 g,用200 mL水溶解,加入2 molL-1的盐酸5 mL,在不断搅拌下滴加足量2 molL-1BaCl2溶液,充分反应后,得沉淀4.46 g,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 。23O23O(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pH3.2)、Al(OH)3(完全沉淀pH3.2)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-+H2

46、O=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MgSO47H2O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MgSO47H2O晶体。(6)根据原子守恒,MgSO47H2OBaSO4,根据BaSO4质量为4.46 g,算出MgSO47H2O的质量为4.92 g,则样品纯度为 1

47、00%=98.4%。4.92 g5 g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12 mL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.NiSO46H2O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

48、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NiSO46H2O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

49、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、CFeS+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“

50、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4NH4Al(SO4)212H2O 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_。 4O【解析】(1)由K4Fe(CN)6生成KFeFe(CN)6。(2)铁的氧

51、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)2K4Fe(CN)6+Fe2(SO4)3=2KFeFe(CN)6+3K2SO4(2)Fe2+、Fe3+(3)2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O(4)N2SO3、NH32Mn +5SO2+2H2O =2Mn2+5S +4H+4O24O考点三定量分析型实验题 【典题1】

52、(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5 min,然后用标准Na2S2O3溶液滴定生成的I2(2S2 +I2=2I-+S4 )。23O26O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

53、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100.00 mL水样经固氧、酸化后,用a molL-1 Na2S2O3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b mL,则水样中溶解氧的含量为_mgL-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】题眼题眼信息推断信息推断破题秘籍破题秘籍实验目的实验目的明确实验的目的是分析实明确实验的目的是分析实验题的入手点与基础验题

54、的入手点与基础题给新信息题给新信息从从“氧的固定氧的固定”的目的分的目的分析两种物质化合价的变化析两种物质化合价的变化, ,根据氧化还原反应的规律根据氧化还原反应的规律写出化学方程式写出化学方程式题眼题眼信息推断信息推断破题秘籍破题秘籍滴定反应原理滴定反应原理分析回答问题分析回答问题(4)(4)、(5)(5)的依据的依据创新考查创新考查注意从减少实验误差的注意从减少实验误差的角度回答角度回答提示信息提示信息容易忽视题目的提示信容易忽视题目的提示信息息, ,而理解为是配制一定而理解为是配制一定体积的物质的量浓度的体积的物质的量浓度的溶液溶液, ,从而错误的填写为从而错误的填写为容量瓶容量瓶题眼题

55、眼信息推断信息推断破题秘籍破题秘籍滴定终点判断滴定终点判断常规考查常规考查, ,根据反应原根据反应原理回答理回答, ,注意答题的规注意答题的规范性范性定量计算定量计算根据关系式法进行计根据关系式法进行计算算【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

56、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O22MnO(OH)22I24Na2S2O3,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 32 g=8 g=8ab mg,水样为100.00 mL即0.1 L,所以水样中溶解氧的含量为80 ab mgL-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。b1 00014b1 00

57、014ab1 000ab1 000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,

58、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0.1 g,但精确度高的实验中可使用分析天平,可精确到0.000 1 g。(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.

59、(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4.246 8 g(0.025 0 mol)后,配制成250 mL标准溶液,放在棕色试剂瓶中避光保存,备用。b.配制并标定100 mL 0.100 0 molL-1 NH4SCN标准溶液,备用。.滴定的主要步骤a.取待测NaI溶液25.00 mL于锥形瓶中。b.加入25.00 mL 0.100 0 molL-1 AgNO3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0.100 0 molL-1N

60、H4SCN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:实验序号实验序号1 12 23 3消耗消耗NHNH4 4SCNSCN标准溶液体积标准溶液体积/mL/mL10.2410.2410.010.02 29.989.98f.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pH0.5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