1、 第 32 講化學實驗方案的設計與評價 課時作業 1. (2017 西城區質檢)Fe(OH)3可用來制顏料、藥物，做凈水劑。現設計實驗研究制備 Fe(OH)3 的方法。 資料：新制 Fe(OH)3在溶液中存在兩種電離： Fe3* + 3OH Fe UJE) 3 H + + FeCT + H2O。 (1) 向 3支盛有 1 mL 1.0 mol L 一1 FeCl 3溶液的試管中，分別加入 3 mL 不同濃度的 NaOH 溶液，都產生紅褐色沉淀。充分反應后，過濾，取濾液分成兩等份，分別進行實驗，實驗記 錄如下: c(NaOH)/(mol L j 5.0 6.0 7.0 實驗I:滴入幾滴 KSCN

2、 溶液 不變紅 不變紅 不變紅 實驗n：先加入過量稀硫酸，再滴入幾滴 KSCN 溶液 不變紅 變紅 變紅 _ 產生紅褐色沉淀的離子方程式是 _ 。 當c(NaOHp6.0 mol L時，實驗n中溶液變紅的原因是 V_ _ _ (用離子方程式表示 )。 有同學提出可用某些鹽與 FeCl3反應制備 Fe(OH)3。 A . 向 1 mL 1.0 mol L 一1 FeCl 3溶液中滴加 1.0 mol L T1 NazCO 溶液，立即產生大量氣泡并 有紅褐色沉淀產生。有同學提出沉淀中可能含有碳酸鹽。 將沉淀過濾、洗滌后取樣， _ ( 證明沉淀中含有碳酸鹽。 向 1 mL 1.0 mol L-1 F

3、eCl 3溶液中滴加 1.0 mol L T1 NazSO 溶液，溶液由黃色變為紅色， 無丁達爾效應，繼續滴加 NaSO 溶液，最終得到紅褐色沉淀。經檢驗沉淀中除 Fe(OH)3外還 含有 FeSO。產生 FeSO 的原因是 _ 。 比較(1)和，制備 Fe(OH)3的合理方法是 _ _ (注明試劑和用量)。 VV/ / (4)FeSO4溶液僅與一種試劑反應也可制 Fe(OH)3,該試劑的化學式是 _ (寫出一種即 可)。 解析：(1)氯化鐵與氫氧化鈉反應生成紅褐色沉淀，反應的離子方程式是 Fe3* + 3OH =Fe(OH)4 :NaOH 濃度較小時，與 FeCb 反應后的上層清液中幾乎不含

4、有 Fe3*、FeOT, 增大 NaOHt度后，促進 Fe(OH)3電離為 FeQ，故當c(NaOH) 6.0 mol L 一1時，其與 FeCl 3 反應后的上層清液中含有 FeOT，實驗n中，加入過量 H2SQ,結合 Fe3 * 3OH F已巳3 1 + FeQ + H2O 可知，有 Fe3 *生成，則加入 KSCN 溶液后，混合溶液變紅。 (2) 碳酸鹽與鹽酸反應有 CO 生成，證明沉淀中含有碳酸鹽； 2 向 1 mL1.0 mol L FeCb 溶液中滴加 1.0 mol L T 1 NQSO 溶液發生氧化還原反應： 2Fe3 * + SOT + H.i 汗 f2* + SOT + 2

5、，繼續滴加 NaSO 溶液：Fe2* + SO F 曲 O3J。(2)3 3 丄 方法容易引入雜質， 中 NaQH 濃度過大時，Fe 的利用率不高，因此制備 Fe(QH)3的合理 方法是選用 1 mL 1.0 mol L 1 FeCl 3溶液與 3 mL 濃度小于 6.0 mol L 1的 NaOH 溶液。(4)Na 2C2具有氧化性，能夠將亞鐵離子氧化為鐵 離子，同時生成的溶液具有堿性， 可制得 Fe(QH)3, FeSQ 溶液與 NaCIQ 反應也可制 Fe(QH)3。 答案：(1) Fe3* + 3QH=Fe(QH)4 FeQT + 4H+ =F5+ 2H2Q Fe3 + + 3SCN

6、=Fe(SCN) (2) 加入少量稀鹽酸，有無色氣泡產生 2Fe3+ + SQ+ HbQ=2Fe+ + SQ+ 2H+ Fe2 + + SCt =FeSQX (文字描述也可) _ 1 _ 1 (3) 1 mL 1.0 mol L FeCl 3 溶液與 3 mL 濃度小于 6.0 mol L 的 NaQH 溶液 1 (4) Na2Q、NaCIQ 等 Cj 2. (2017 廣州測評)氨基甲酸銨(NH2CQQNH 是一種用途廣泛的化工原料。有關資料及制取 步驟如下： 氨基甲酸銨在常溫下、干燥的空氣中穩定，遇水或潮濕空氣則生成碳酸銨或碳酸氫銨。 制備氨基甲酸銨的原理為 2NH(g) + CQ 加 I

7、I2CQQNHS) H”“ ”或“ =” )7。 部分學生由 S 元素化合價推測 NaaSQ 與 Na2SO3性質相似，均具有較強的 _ 。 實驗探究 取適量 NQSQ 晶體，溶于水中制成 NQSQ 溶液，進行如下探究(填寫表中空格)。 X 實驗操作 實驗現象 現象解釋 (用離子方程式表示) 探究 (3) 溶液 pH= 8 (4) 探究 向新制氯水(pH2)中滴 加少量 NaaS2Q 溶液 yr 氯水顏色變淺 (5) 實驗結論 (6) _ 探究 探究 _ 。 問題討論 (8)甲同學向“探究”反應后的溶液中滴加硝酸銀溶液，觀察到有白色沉淀產生，并據此 認為氯水可將Na2S2Q 氧化。你認為該方案

8、是否正確并說明理由： (9)請你重新設計一個實驗方案，證明 NSQ 被氯水氧化。你的方案是 解析：(1)Na 2S2O3與 Na2SQ 結構相似，化學性質也相似， Na2SQ 溶液是中性的，則 NatSO 溶 液也呈中性，猜測 pH= 7。(2)Na 2S2O 與 N&SO 中 S 元素化合價分別是+ 2 價和+ 4 價，低價 態的元素具有還原性。(3)實驗操作是測定溶液的 pH,測定方法是用玻璃棒蘸取 NQSQ 溶液 13 點在 pH 試紙中部，迅速將試紙顏色與標準比色卡對照以確定溶液的 pH。(4)pH = 8,溶液顯 堿性的原因是鹽類水解，離子方程式是 SCt + 【$20 +

9、OH。(5)向新制氯水(pH2) 中滴加少量 NatSzQ溶液，氯水顏色變淺，發生了氧化還原反應，氯氣是氧化劑，硫代硫酸 鈉是還原劑，方程式是 S2&+ 4C12 + 5H2O=2SO + 8C+ 10H+。 (6)實驗探究的結論是硫代硫酸鈉溶液呈堿性。 (7)實驗探究硫代硫酸鈉和氯水發生氧化 還原反應，氯水是氧化劑，硫代硫酸鈉是還原劑，結論是硫代硫酸鈉具有還原性。 (8)因為 即使氯水不跟硫代硫酸鈉反應，也存在 C，加入硝酸銀溶液，也產生白色沉淀，不能說明 氯水氧化硫代硫酸鈉。(9)證明硫代硫酸鈉被氧化，可以從生成物有 SO來鑒定，所以設計 的方案是硫酸根離子的鑒別，方案： 取少量反

10、應后的溶液，向其中滴入氯化鋇溶液，若觀察 到有白色沉淀產生，則說明 N32SO 能被氯水氧化。 答案：= 還原性 (3) 用玻璃棒蘸取 NQSZQ 溶液點在 pH 試紙中部，將試紙顏色與標準比色卡對照 (4) S 2C2+ H2O HSQ + OH S 2C3 一 + 4CI2 + 5HC=2SO + 8C+ 10H+ (6) Na 2S2C3溶液呈堿性 (7) Na 2S2C3具有還原性 (8) 不正確，因氯水中含有 C，也會生成 AgCI沉淀 (9) 取少量反應后的溶液，向其中滴入氯化鋇溶液，若觀察到有白色沉淀產生，則說明 Na2S2C3 被氯水氧化 7漂白粉是生產生活中常用的消毒劑和殺菌

11、劑。 實驗室有一瓶密封不嚴的漂白粉樣品，其中肯定存在 CaCl2,請設計實驗，探究該樣品中可 能存在的其他固體物質。 (1)提出合理假設。 假設 1:該漂白粉未變質，只含有 _ ; 假設 2:該漂白粉全部變質，只含有 _ ; 假設 3:該漂白粉部分變質，既含有 _ ，又含 _ 。 設計實驗方案，進行實驗。請寫出實驗步驟、預期現象和結論。 限選用的儀器和藥品：試管、滴管、帶導管的單孔塞、蒸餾水、自來水、 1 mol L t 鹽酸、品紅溶液、新制澄清石灰水。 (提示：不必檢驗。孑+和 Cl_)14 實驗步驟 預期現象和結論 取少量上述漂白粉于試管中， 答案：(1)Ca(CIO) 2 CaCO Ca

12、(ClO) 2 CaCO 加入適量 1 mol L 鹽酸溶解后，再 將產生的氣體通入澄清石灰水中 若澄清石灰水未變渾濁， 則假設 1 成立；若澄 清石灰水變渾濁，則假設 2 或假設 3 成立 向步驟反應后的試管中滴入 12 滴 品紅溶液，振蕩（或另外取樣操作） 若品紅溶液褪色，則假設 3 成立；若品紅溶液 不褪色，則假設 2 成立 8.（2017 太原測試）現代傳感信息技術在化學實驗中有廣泛的應用。 某小組用傳感技術測定數Kb。 B.無水氯化鈣 C.五氧化二磷 （2）檢驗三頸燒瓶集滿 NH 的方法是 （3）關閉 a,將帶有裝滿水的膠頭滴管的橡皮塞塞緊 c 口， _ （填寫操作）， 引發噴泉實驗

13、，電腦繪制三頸燒瓶內氣壓變化曲線如圖乙所示。圖乙中 _ （填字母） 點時噴泉現象最劇烈。 從三頸燒瓶中用 _ （填儀器名稱）量取 20.00 mL 氨水至錐形瓶中，用 0.050 00 噴泉實驗中的壓強變化來認識噴泉實驗的原理 （如圖甲所示），并測定 NH3H2O 的電離平衡常 圖甲訊氣噴京實驗圖乙艇泉實驗中廠內壓強變化曲線 （1）實驗室可用濃氨水和 X固體制取 NH，X 可以是 （填字母）。 A.生石灰 D.堿石灰 壓箱MPa Q S 密 4&4S 時測 17.5022,4022.50 v （HCI） yniL 圖丙鹽駁滴定抵水的pHFlh 15 一 1 mol L HCl 溶液滴定

14、。用 pH 計采集數據、電腦繪制滴定曲線如圖丙所示。據圖丙計算,16 常溫下當 pH 11.0 時，NHH0 的電離平衡常數 Kb的近似值= _ 。（保留兩位有效數 字） 解析： 氨水中存在平衡：NH+ HkQ NIK + OHT,升溫促進 NH 的產生，因 此利用氨水制備氨氣，可以加入的是氧化鈣或氫氧化鈉或堿石灰等遇水放熱的固體， 答案選 AD 檢驗氨氣通常用濕潤的紅色石蕊試紙。 （3）進行噴泉實驗時在瓶內壓強最小的時候現 象最劇烈，從圖乙中看出 C點壓強最小， 故 C點最劇烈。（4）準確量取液體可以用滴定管或 移液管，氨水顯堿性，故可用堿式滴定管或移液管量取; （3）打開 b,擠壓膠頭滴管

15、使水進入燒瓶 C 堿式滴定管（或 20 mL 移液管）1.8 X 10 5 9. （2017 吉林長春質檢）工業制得的氮化鋁（AlN）產品中常含有少量 AI4C3、AI2Q、C 等雜質。 某同學設計了如下實驗分別測定氮化鋁 （AlN）樣品中 AlN 和 AI4G 的質量分數（忽略 NH 在強堿 性溶液中的溶解）。 （1）實驗原理 Al 4C3與硫酸反應可生成 CH。 AlN 溶于強酸產生銨鹽，溶于強堿生成氨氣，請寫出 AlN 與過量 NaOH 溶液反應的化學方 程式： _ 從圖中看出，鹽酸體積在 22.50 mL 時發生突變，說明此時二者恰好完全反應，則 1 X 22.50 mL 得 c(NH

16、 H 2。)= 0.056 25 mol L i _ _ 3 pH= 11.0 時，NH4OH = 10 mol L NH；OH _ 10_6 = 1.8 X 10 NH HO 0.056 25 c(NH3 H 2O)X 20.00 mL = 0.050 0 mol L _ T；NHH2O 的電離平衡常數Kb= 豐 彎； NH3 H2O _ 1 _ 1 ,HL , =答案：（1） （2）將濕潤的紅色石蕊試紙靠近瓶口 c,試紙變藍色，證明 NH3已集滿（或將蘸有濃鹽酸的玻 璃棒靠近瓶口 c,有白煙生成，證明 NH3已集滿） 17 （3）實驗過程 連接實驗裝置，檢查裝置的氣密性。稱得 D 裝置的質

17、量為y g，滴定管的讀數為 a mL。18 稱取xg AIN 樣品置于 B 瓶中；塞好膠塞，關閉活塞 _ ，打開活塞 _ ，通過 分液漏斗加入稀硫酸，與 B 瓶內物質充分反應。 待反應進行完全后，關閉活塞 _ ，打開活塞 _ ，通過分液漏斗加入過量 _ （填化學式），與 B 瓶內物質充分反應。 _ 填入該步應進行的操作 ）。 記錄滴定管的讀數為 b mL,稱得 D 裝置的質量為z g。 數據分析（已知：該實驗條件下的氣體摩爾體積為 Vm L mo1） AI4C3的質量分數為 _ 。 -1 若讀取滴定管中氣體的體積時，液面左高右低，則所測氣體的體積 _ （填“偏 1 大”“偏小”或“無影響”）。

18、 AIN 的質量分數為 _ 。 C 丫 解析：從實驗裝置和實驗步驟上看，本實驗的原理是用足量硫酸與樣品中 Al 4C3完全反應， 量取生成的甲烷氣體的體積，從而可得出 Al 4C3的質量分數；用足量 NaOH 溶液與樣品中 AIN 完全反應，充分吸收生成的氨氣，并稱量其質量，從而求得 AIN 的質量分數。（1）根據題目 信息：AIN 溶于強堿溶液時會生成 NH，同時鋁元素轉化為偏鋁酸鈉。（3）通過分液漏斗加入稀硫酸， 硫酸與樣品中 AI4C3完全反應，量取生成的甲烷氣體，從而測得 AI4C3的質量分數，故應關閉 活塞 K2、K3,打開活塞 K1；用足量 NaOH 溶液與樣品中 AIN 完全反應，充分吸收生成的氨 氣，并稱量其質量，故應關閉活塞 Ki,打開活塞 K3；裝置中殘留部分氨氣，打開 K2,通入 一段時間空氣，排盡裝置的氨氣，使其被裝置 D 完全吸收，防止測定的氨氣的質量偏小。（4） 7 X*7 3 甲烷的體積為（a b）mL,物質的量為 一ab moI，根據碳原子守恒可知， AI4C3的物 Vm 1 ab x 丨 n3 質的量為甲烷的物質的量的三分之一，所以 AI4C3的質量為 3 X - moIX 144 4分0ab夂1 p3 仆開* b g/moI = g，故 AI 4C3的質