第三講化學實驗設計與評價1．根據化學實驗的目的和要求，能做到：(1)設計實驗方案；(2)正確選用實驗裝置；(3)掌握控制實驗條件的方法；(4)預測或描述實驗現象、分析或處理實驗數據，得出合理結論；(5)評價或改進實驗方案。2．以上各部分知識與技能的綜合應用。化學實驗方案的設計[知識梳理]一、實驗方案設計的五項基本原則二、實驗方案設計的基本思路根據實驗目的和原理及所選用的藥品和儀器，設計合理的實驗方案，并且從幾種方案中分析選擇出最佳方案。三、實驗方案設計示例設計實驗證明氯酸鉀中含有氯元素。1．實驗原理2KClO3eq\o(=,\s\up7(MnO2),\s\do5(△))2KCl＋3O2↑，Ag＋＋Cl－=AgCl↓。2．實驗試劑：氯酸鉀固體、MnO2、AgNO3溶液、稀硝酸。3．操作步驟(1)將氯酸鉀和MnO2混合共熱。(2)冷卻至室溫，加水充分溶解后過濾。(3)取少量濾液于一潔凈試管中，加入幾滴稀硝酸酸化的AgNO3溶液，觀察到有白色沉淀生成，證明氯酸鉀中含有氯元素。四、實驗方案設計中的安全問題1．防爆炸：點燃可燃性氣體(如H2、CO、CH4、C2H4)或用CO、H2還原Fe2O3、CuO之前，要檢驗氣體的純度。2．防暴沸：配制硫酸的水溶液或硫酸的酒精溶液時，要將密度大的濃硫酸緩慢倒入水中或酒精中；加熱液體混合物時要加沸石或碎瓷片。3．防中毒：制取有毒氣體(如Cl2、CO、SO2、H2S、NO2、NO)時，應在通風櫥中進行，且進行尾氣處理。4．防倒吸：加熱法制取并用排水法收集氣體或吸收溶解度較大的氣體(如NH3、HCl)時，要注意熄燈順序或加裝安全瓶。五、實驗方案創新設計的幾個方面1．尾氣處理裝置的設計在設計尾氣處理裝置時，要充分考慮裝置是否符合以下幾點：能充分吸收氣體、不能倒吸、尾氣處理裝置應與大氣相通。例如：下列吸收氨氣的裝置(未標出的液體為水)中，A、C、E、F、G裝置均能防止倒吸。2．防污染安全裝置的設計例如：下列尾氣處理裝置中，A裝置可吸收有毒的尾氣(如Cl2等)，B和C裝置可吸收易溶的尾氣(如HCl、NH3等)，D裝置可用于除去CO等可燃性氣體，E裝置可用于收集所有氣體。3．量氣裝置的設計例如：下列裝置中，A裝置是常規的量氣裝置，B、C、D裝置是改進后的裝置，而E裝置不能測量氣體體積。4．啟普發生器具有隨開隨用、隨關隨停的特點，是氣體制備的常用裝置。實驗室中沒有啟普發生器時，可以根據啟普發生器的原理設計出簡易制氣裝置，如下圖所示的裝置。[自我檢測]1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。(1)用灼熱的銅絲網除去N2中混有的少量O2。()(2)測定同溫同濃度的NaCl和NaF溶液的pH，確定F、Cl元素非金屬性的強弱。()(3)用通入酸性高錳酸鉀溶液的方法除去乙烯中混有的二氧化硫。()(4)將CuSO4·5H2O加入濃硫酸中，藍色晶體變為白色，說明濃硫酸具有很強的脫水性。()答案：(1)√(2)×(3)×(4)×2．漂白粉是生產生活中常用的消毒劑和殺菌劑。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Ca(ClO)2，又含有CaCO3。(2)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、膠頭滴管、帶導管的單孔塞、蒸餾水、自來水、1mol/L鹽酸、品紅溶液、新制澄清石灰水。(提示：不必檢驗Ca2＋和Cl－)實驗步驟預期現象和結論取少量上述漂白粉于試管中，____________________________________________________________________________________②____________________________________________________________________________________________________________答案：(1)Ca(ClO)2CaCO3(2)實驗步驟預期現象和結論①加入適量1mol/L鹽酸溶解后，再將產生的氣體通入新制澄清石灰水中若新制澄清石灰水未見渾濁，則假設1成立；若新制澄清石灰水變渾濁，則假設2或假設3成立②向步驟①反應后的試管中滴入1～2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(1)實驗方案的設計對細節要求較高，往往在細節上失分，如實驗原理、儀器選擇、操作步驟、實驗現象的描述、實驗安全等方面，不全面、不準確是失分的重要方面。(2)實驗設計不完整，也是實驗題失分的重要原因。例如：制備一些在空氣中易變質的物質時，在制備裝置后還要連接一個防變質裝置。(2015·高考全國卷Ⅰ，26，14分)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。草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水，而其鈣鹽難溶于水。草酸晶體(H2C2O4·2H2O)無色，熔點為101℃，易溶于水，受熱脫水、升華，170℃以上分解。回答下列問題：(1)甲組同學按照如圖所示的裝置，通過實驗檢驗草酸晶體的分解產物。裝置C中可觀察到的現象是_________________________，由此可知草酸晶體分解的產物中有____________。裝置B的主要作用是_______________________________________________________________________________________________________________。(2)乙組同學認為草酸晶體分解產物中還有CO，為進行驗證，選用甲組實驗中的裝置A、B和下圖所示的部分裝置(可以重復選用)進行實驗。①乙組同學的實驗裝置中，依次連接的合理順序為A、B、_____________________。裝置H反應管中盛有的物質是________。②能證明草酸晶體分解產物中有CO的現象是_________________________________________________________________________________________________________。(3)設計實驗證明：①草酸的酸性比碳酸的強__________________________________________________________________________________________________________________________。②草酸為二元酸__________________________________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)結合草酸晶體(H2C2O4·2H2O)的組成可知，澄清石灰水應是用來檢驗其分解產物CO2的存在。因草酸晶體易升華，且草酸鈣難溶于水，若草酸進入C裝置，會干擾CO2的檢驗，故裝置B中冰水的主要作用是冷凝揮發出來的草酸。(2)①要驗證草酸晶體分解產物中還有CO，只能通過檢驗CO與CuO反應的產物CO2的存在來達到這一目的。因為草酸晶體的分解產物本身含有CO2，會對CO的檢驗造成干擾，所以在檢驗CO前應將分解產物中的CO2除盡，可選用F裝置來除去CO2，D裝置用來檢驗CO2是否除盡。將除去CO2的氣體通過盛有無水氯化鈣的裝置G干燥，然后通過盛有CuO的裝置H，CuO將CO氧化為CO2，再將氣體通過盛有澄清石灰水的D裝置，用來檢驗CO2的存在。因CO有毒，最后可將尾氣通過排水法收集。②若前一個裝置D中澄清石灰水不變渾濁，說明草酸晶體分解的產物CO2已除盡；H中黑色CuO變紅，同時其后的裝置D中澄清石灰水變渾濁，說明草酸晶體分解產物中含有CO。(3)①根據強酸制弱酸的反應原理，可選擇向NaHCO3中滴加草酸溶液的實驗方法來證明草酸的酸性比碳酸的強。②根據酸堿中和反應原理，可采用中和滴定的方法用NaOH標準溶液來滴定一定物質的量濃度的草酸溶液，根據反應的草酸與NaOH的物質的量的比值為1∶2，證明草酸是二元酸。[答案](1)有氣泡逸出、澄清石灰水變渾濁CO2冷凝(水蒸氣、草酸等)，防止草酸進入裝置C反應生成沉淀，干擾CO2的檢驗(2)①F、D、G、H、D、ICuO②H中黑色粉末變為紅色，其后的D中澄清石灰水變渾濁(3)①向盛有少量NaHCO3的試管里滴加草酸溶液，有氣泡產生②用NaOH標準溶液滴定草酸溶液，消耗NaOH的物質的量為草酸的2倍要證明草酸的酸性強于碳酸，能否根據碳酸鈉溶液的堿性強于草酸鈉溶液的堿性證明？說明理由。答案：不能。此方法只能證明草酸氫根的酸性強于碳酸氫根；應根據碳酸氫鈉溶液的pH大于草酸氫鈉溶液的pH來證明。綜合實驗設計題的解題思路(1)巧審題，明確實驗的目的和原理。實驗原理是解答實驗題的核心，是實驗設計的依據和起點。實驗原理可從題給的化學情景(或題目所給實驗目的)并結合元素及其化合物等有關知識獲取。在此基礎上，遵循可靠性、簡捷性、安全性的原則，確定符合實驗目的、要求的方案。(2)想過程，理清實驗操作的先后順序。根據實驗原理所確定的實驗方案中的實驗過程，確定實驗操作的方法和步驟，把握各步實驗操作的要點，理清實驗操作的先后順序。(3)看準圖，分析各項實驗裝置的作用。有許多綜合實驗題圖文結合，思考容量大。在分析解答過程中，要認真細致地分析圖中所示的各項裝置，并結合實驗目的和原理，確定它們在該實驗中的作用。(4)細分析，得出正確的實驗結論。實驗現象(或數據)是化學原理的外在表現。在分析實驗現象(或數據)的過程中，要善于找出影響實驗成敗的關鍵以及產生誤差的原因，或從有關數據中歸納出定量公式，繪制變化曲線等。題組化學實驗方案的設計1．(2016·高考全國卷Ⅱ，13，6分)下列實驗操作能達到實驗目的的是()實驗目的實驗操作A制備Fe(OH)3膠體將NaOH濃溶液滴加到飽和FeCl3溶液中B由MgCl2溶液制備無水MgCl2將MgCl2溶液加熱蒸干C除去Cu粉中混有的CuO加入稀硝酸溶解，過濾、洗滌、干燥D比較水和乙醇中氫的活潑性分別將少量鈉投入到盛有水和乙醇的燒杯中解析：選D。NaOH濃溶液滴加到飽和FeCl3溶液中得到的是Fe(OH)3沉淀，并非Fe(OH)3膠體，A項錯誤；加熱能促進MgCl2水解和HCl逸出，最終MgCl2完全水解生成Mg(OH)2，不能得到無水MgCl2，B項錯誤；加入稀硝酸，CuO和Cu均溶解，C項錯誤；根據Na分別與水、乙醇反應的劇烈程度或產生氣泡的快慢可比較水和乙醇中氫的活潑性，D項正確。2．(2015·高考重慶卷)下列實驗中，所使用的裝置(夾持裝置略)、試劑和操作方法都正確的是()eq\a\vs4\al(A.觀察Fe（OH）2,的生成)eq\a\vs4\al(B.配制一定物質的量,濃度的NaNO3溶液)eq\a\vs4\al(C.實驗室制取氨)eq\a\vs4\al(D.驗證乙烯的生成)解析：選A。A.Fe(OH)2易被氧化，為防止空氣中的氧氣溶解在溶液中而氧化Fe(OH)2，制取時常采取在試管中的FeSO4溶液表面加一層植物油，在加入NaOH溶液時用長膠頭滴管，且插入FeSO4溶液液面以下，故正確。B.配制一定物質的量濃度的溶液時，固體應在燒杯中溶解，容量瓶不能用來溶解固體，故不正確。C.氨氣極易溶于水，不能用排水法收集，故不正確。D.乙醇在濃硫酸作用下加熱到170℃，發生消去反應生成乙烯，溫度計測量的是混合液的溫度，溫度計的水銀球應位于液面以下，高錳酸鉀酸性溶液有強氧化性，不僅能氧化乙烯，也能氧化乙醇及反應副產物SO2等，在檢驗乙烯之前應先除去乙醇、SO2等雜質，故不正確。3．某化學活動小組設計如圖所示(部分夾持裝置已略去)實驗裝置，以探究潮濕的Cl2與Na2CO3反應得到的固體物質。(1)寫出裝置A中發生反應的化學方程式：____________________________________________________________________________________________________________。(2)寫出試劑Y的名稱：__________________。(3)已知：通入一定量的Cl2后，測得D中只有一種常溫下為棕黃色的氣體，其為含氯氧化物。可以確定的是C中含氯化合物(鹽)只有一種，且含有NaHCO3，現對C中的成分進行猜想和探究。①提出合理假設。假設1：存在兩種成分：NaHCO3和________；假設2：存在三種成分：NaHCO3、________和________。②設計方案，進行實驗。請寫出實驗步驟以及預期現象和結論(可不填滿)。限選實驗試劑和儀器：蒸餾水、稀HNO3、BaCl2溶液、澄清石灰水、AgNO3溶液、試管、小燒杯、膠頭滴管。實驗步驟預期現象和結論步驟1：取C中的少量固體樣品于試管中，滴加足量蒸餾水至固體溶解，然后將所得溶液分別置于a、b試管中步驟2：步驟3：(4)已知C中有0.1molCl2參加反應。若假設1成立，可推知C中反應的化學方程式為________________________________________________________________________。解析：(1)先制備Cl2，由MnO2可以確定試劑X為濃鹽酸，發生反應的化學方程式為4HCl(濃)＋MnO2eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(2)制得的Cl2中除了含有水蒸氣外還含有一定量的HCl氣體，必須除去，試劑Y為飽和食鹽水(或飽和氯化鈉溶液)。(3)根據反應物Cl2、Na2CO3、H2O，從組成元素的角度來看，生成物可能有NaHCO3、NaCl、NaClO、NaClO3等，可以確定的是C中只有一種含氯鹽，另一種生成物是含氯氧化物，Cl的化合價升高，則含氯鹽只能是NaCl，排除NaClO、NaClO3。D中收集到的氣體是氯的一種氧化物，且在D中沒有其他氣體，則Na2CO3只是轉化成NaHCO3。這樣就可以假設C中的成分有兩種可能：NaHCO3和NaCl，NaHCO3、Na2CO3和NaCl。再將產物探究轉化為離子的驗證即可確定固體種類，即檢驗Cl－、COeq\o\al(2－,3)。檢驗COeq\o\al(2－,3)用BaCl2溶液；檢驗Cl－用AgNO3溶液，但要注意COeq\o\al(2－,3)的干擾，應先滴加過量的稀HNO3，再滴加AgNO3溶液。(4)Cl2與Na2CO3等物質的量反應的通式為xCl2＋xNa2CO3＋eq\f(x,2)H2O=xNaHCO3＋xNaCl＋eq\f(x,m)ClmOn，Cl2與Na2CO3的物質的量之比為1∶1，由氧原子守恒，可得m∶n＝2∶1，可推出生成的氯的氧化物為Cl2O。答案：(1)4HCl(濃)＋MnO2eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(2)飽和食鹽水(或飽和氯化鈉溶液)(3)①NaClNa2CO3NaCl②實驗步驟預期現象和結論步驟2：向a試管中滴加BaCl2溶液Ⅰ.若無明顯現象，證明固體中不含Na2CO3；Ⅱ.若溶液變渾濁，證明固體中含Na2CO3步驟3：向b試管中滴加過量的稀HNO3，再滴加AgNO3溶液若溶液變渾濁，結合步驟2中Ⅰ，則假設1成立；結合步驟2中Ⅱ，則假設2成立(4)2Cl2＋2Na2CO3＋H2O=2NaHCO3＋2NaCl＋Cl2O化學實驗方案的評價[知識梳理]一、實驗方案評價題的解題要點1．理論上要科學。2．操作上要簡單可行。3．原料用量要節約。4．要環保，符合綠色化學原則。二、實驗方案評價題的常見考查角度1．可行性方面(1)分析實驗方案是否科學可行；(2)實驗操作是否安全合理；(3)實驗步驟是否簡單方便；(4)實驗效果是否明顯。2．綠色化學方面(1)實驗過程中是否造成環境污染；(2)原料是否無毒、安全、易得；(3)原料利用率是否較高；(4)反應速率是否較快。3．安全性方面化學實驗從安全角度常考慮的主要因素如下：(1)凈化、吸收氣體及熄滅酒精燈時要防止液體倒吸；(2)進行某些易燃易爆實驗時要防爆炸；(3)防氧化；(4)污染性的氣體要進行尾氣處理；(5)有粉末狀態物質參加的反應，要注意防止導氣管堵塞；(6)防吸水。4．規范性方面(1)冷凝回流：有些反應中，為減少易揮發液體反應物的損耗和充分利用原料，需在反應裝置上加裝冷凝回流裝置，如長玻璃管、豎裝的干燥管及冷凝管等；(2)易揮發液體產物(導出時可為蒸氣)的及時冷卻；(3)儀器拆卸與組裝順序相反，按照從右向左，從高到低的順序；(4)其他，如實驗操作順序、試劑加入順序、實驗方法使用順序等。5．最佳方案的選擇幾個實驗方案都能達到目的，選出一個最佳方案。所謂最佳，就是裝置最簡單，藥品容易取得、價格低廉，現象明顯，干擾小，無污染。[自我檢測]1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。(1)可選用分液漏斗、燒杯分離四氯化碳和Br2。()(2)可用裝置驗證溫度對化學平衡的影響。()(3)H2還原CuO實驗中，實驗結束時，應先停止通氫氣，再停止加熱。()(4)用裝置制取少量乙酸乙酯。()答案：(1)×(2)√(3)×(4)√2．某無色混合氣體中可能含有乙烯、二氧化碳、二氧化硫和氧氣，為確定其中一定含有二氧化碳、二氧化硫，甲、乙、丙3位同學分別設計了下述實驗方案，并都認為：如果觀察到的現象與自己設計的方案一樣，就可確認無色氣體中一定含有二氧化碳和二氧化硫。方案甲：混合氣體→eq\x(\a\al(酸性KMnO4,溶液顏色變淺))→eq\x(\a\al(澄清石灰水,變渾濁))方案乙：混合氣體→eq\x(溴水褪色)→eq\x(澄清石灰水變渾濁)方案丙：混合氣體→eq\x(\a\al(足量品紅溶液,顏色變淺))→eq\x(\a\al(澄清石灰水,變渾濁))試用簡要語言評價上述各實驗方案是否嚴密？并說明原因。(1)方案甲：___________________________________________________________；(2)方案乙：___________________________________________________________；(3)方案丙：___________________________________________________________。答案：(1)不嚴密；有乙烯的干擾(2)不嚴密；有乙烯的干擾(3)嚴密；上述氣體中只有SO2能使品紅溶液褪色，通過足量品紅溶液后，除去二氧化硫，剩余氣體能使澄清石灰水變渾濁，則一定有CO2存在(2016·高考全國卷Ⅲ，26，14分)過氧化鈣微溶于水，溶于酸，可用作分析試劑、醫用防腐劑、消毒劑。以下是一種制備過氧化鈣的實驗方法。回答下列問題：(一)碳酸鈣的制備(1)步驟①加入氨水的目的是________________________________________________________________________________________________________________________。小火煮沸的作用是使沉淀顆粒長大，有利于________________________。(2)如圖是某學生的過濾操作示意圖，其操作不規范的是______(填標號)。a．漏斗末端頸尖未緊靠燒杯壁b．玻璃棒用作引流c．將濾紙濕潤，使其緊貼漏斗壁d．濾紙邊緣高出漏斗e．用玻璃棒在漏斗中輕輕攪動以加快過濾速度(二)過氧化鈣的制備CaCO3eq\o(→,\s\up7(稀鹽酸、煮沸、過濾),\s\do5(②))eq\a\vs4\al(濾,液)eq\o(→,\s\up7(氨水和雙氧水),\s\do5(冰浴③))eq\o(→,\s\up7(過濾))eq\a\vs4\al(白色,結晶)(3)步驟②的具體操作為逐滴加入稀鹽酸，至溶液中尚存有少量固體，此時溶液呈________性(填“酸”“堿”或“中”)。將溶液煮沸，趁熱過濾。將溶液煮沸的作用是________________________________________________________________________。(4)步驟③中反應的化學方程式為________________________________________，該反應需要在冰浴下進行，原因是________________________。(5)將過濾得到的白色結晶依次使用蒸餾水、乙醇洗滌，使用乙醇洗滌的目的是________________________________________________________________________。(6)制備過氧化鈣的另一種方法是將石灰石煅燒后，直接加入雙氧水反應，過濾后可得到過氧化鈣產品。該工藝方法的優點是____________________________________________，產品的缺點是_____________________________________________________________。[解析](1)含有少量鐵的氧化物的石灰石與鹽酸反應后得到CaCl2和含鐵的鹽的混合溶液，加入H2O2的目的是將Fe2＋氧化為Fe3＋，便于沉降鐵元素，加入氨水調節溶液pH使Fe3＋生成Fe(OH)3沉淀。根據題目信息可知，小火煮沸能使Fe(OH)3沉淀顆粒長大，Fe(OH)3沉淀顆粒長大有利于過濾時盡可能除去鐵元素。(2)過濾操作過程中，漏斗末端頸尖應緊靠燒杯內壁，玻璃棒應緊靠三層濾紙處，用玻璃棒引流時燒杯應緊靠玻璃棒，濾紙應緊貼漏斗內壁，濾紙邊緣應低于漏斗邊緣，液體液面應低于濾紙邊緣，不能攪拌液體，故選項a、d、e符合題意。(3)加入鹽酸至溶液中尚有少量CaCO3，說明鹽酸不足，但產生的CO2溶解在水中形成H2CO3，此時溶液呈酸性。CO2在溶液中存在會影響產品的純度，CO2屬于揮發性氣體，加熱能使其從溶液中逸出。(4)CaCl2與H2O2發生復分解反應生成CaO2：CaCl2＋H2O2=CaO2↓＋2HCl，HCl再與NH3·H2O反應生成NH4Cl和H2O，總反應為CaCl2＋H2O2＋2NH3·H2O=CaO2↓＋2NH4Cl＋2H2O。H2O2受熱易分解，所以反應需在冰浴中進行。(5)結晶用蒸餾水洗滌后吸附有H2O，結晶不溶于CH3CH2OH，而H2O溶于CH3CH2OH，所以用CH3CH2OH洗滌可除去結晶表面的水分。(6)石灰石煅燒后的CaO直接與H2O2反應得到CaO2，其優點在于工藝簡單、操作方便。由于所得CaO中雜質較多，得到的CaO2純度較低。[答案](1)調節溶液pH使Fe(OH)3沉淀過濾分離(2)ade(3)酸除去溶液中的CO2(4)CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2＋6H2O=CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl(或CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2=CaO2↓＋2NH4Cl＋2H2O)溫度過高時雙氧水易分解(5)去除結晶表面的水分(6)工藝簡單、操作方便純度較低上述例題第(3)題中提到趁熱過濾的操作，請思考為什么要趁熱過濾？答案：趁熱過濾一般是為防止溶液中的溶質在溫度降低時析出，本題中是為了過濾剩余固體且減少氯化鈣溶質的析出。題組一化學實驗方案的評價1．(2017·高考全國卷Ⅱ，13，6分)由下列實驗及現象不能推出相應結論的是()實驗現象結論A向2mL0.1mol·L－1的FeCl3溶液中加足量鐵粉，振蕩，加1滴KSCN溶液黃色逐漸消失，加KSCN溶液顏色不變還原性：Fe＞Fe2＋B將金屬鈉在燃燒匙中點燃，迅速伸入集滿CO2的集氣瓶集氣瓶中產生大量白煙，瓶內有黑色顆粒產生CO2具有氧化性C加熱盛有少量NH4HCO3固體的試管，并在試管口放置濕潤的紅色石蕊試紙石蕊試紙變藍NH4HCO3顯堿性D向2支盛有2mL相同濃度銀氨溶液的試管中分別加入2滴相同濃度的NaCl和NaI溶液一支試管中產生黃色沉淀，另一支中無明顯現象Ksp(AgI)＜Ksp(AgCl)解析：選C。向FeCl3溶液中加入足量鐵粉后，Fe3＋完全轉化為Fe2＋，滴入KSCN溶液，溶液不變色，可證明還原性：Fe>Fe2＋，A項正確；燃著的金屬鈉能在裝有CO2的集氣瓶中反應生成Na2CO3和C，說明CO2具有氧化性，B項正確；NH4HCO3受熱分解生成的NH3能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍，只能說明NH3為堿性氣體，不能確定NH4HCO3的酸堿性，C項錯誤；根據題中描述可知黃色沉淀為AgI，另一支試管中無明顯現象，說明沒有AgCl析出，可證明Ksp(AgI)<Ksp(AgCl)，D項正確。2．已知亞硫酸鈉在空氣中能被氧氣氧化生成硫酸鈉。Ⅰ.甲同學設計兩種方案來檢驗Na2SO3溶液是否變質。方案一：取樣，加入稀鹽酸有氣泡生成，認為亞硫酸鈉溶液沒有變質。方案二：取樣，加入氯化鋇溶液有白色沉淀生成，認為亞硫酸鈉溶液完全變質。請你對兩方案作出評價。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_______________________________________________________________________________________________。Ⅱ.乙同學探究某Na2SO3溶液樣品是否發生變質，設計如下實驗測定1.0mol·L－1Na2SO3溶液樣品的實際濃度。(1)分液漏斗中應加入足量的下列哪種試劑？________(填字母)。a．濃硝酸b．65%硫酸c．濃鹽酸(2)實驗后測得C裝置增重3.2g，則測得該Na2SO3溶液樣品的實際物質的量濃度為________。(3)該實驗裝置還存在一個明顯的缺陷是__________________________________________________________________________________________________________。解析：Ⅰ.加入稀鹽酸有氣泡生成，證明溶液中含有亞硫酸鈉，Na2SO3溶液可能沒有變質，也可能部分變質。亞硫酸鈉、硫酸鈉都能與氯化鋇溶液反應生成沉淀，故亞硫酸鈉溶液未變質、部分變質或全部變質時的現象相同，都會生成白色沉淀。Ⅱ.(1)制備二氧化硫氣體選用濃度較大的硫酸。(2)C裝置增重3.2g，產生的n(SO2)＝0.05mol，所以n(Na2SO3)＝0.05mol，c(Na2SO3)＝0.05mol÷0.06L≈0.83mol·L－1。(3)該實驗裝置中存在的一個明顯的缺陷是缺少一個驅趕殘留二氧化硫氣體的裝置。答案：Ⅰ.不合理亞硫酸鈉部分變質時滴加稀鹽酸也會產生氣泡不合理亞硫酸鈉也能與氯化鋇溶液反應生成白色沉淀，亞硫酸鈉未變質、部分變質或全部變質時的現象相同Ⅱ.(1)b(2)0.83mol·L－1(3)缺少一個驅趕殘留SO2氣體的裝置題組二化學實驗方案的設計與改進3．(2018·河南百校聯盟質檢)某化學興趣小組欲在實驗室模擬工業制硝酸的過程。設計了如下裝置(夾持裝置略去)：(1)裝置B中固體氫氧化鈉的作用是______________________________________________________________________________________________________________。(2)請在裝置圖方框處畫出必要儀器，并指出所加試劑。(3)①裝置D中發生反應的化學方程式為__________________________________________________________________________________________________________；開始反應一段時間后，撤離熱源反應也可以持續進行，原因為_________________________________________________________________________________________。②某同學認為在裝置F中可能出現白煙，應在裝置D和裝置F之間增加下列裝置中的________(填序號)，從而避免此現象發生，提高硝酸的產率。利用改進后的裝置進行實驗，裝置F中發生反應的化學方程式為__________________。(4)取反應后裝置G中得到的溶液20.00mL，加2～3滴酚酞溶液，用0.002mol/L的NaOH標準溶液滴定，用去10.00mL時，達到滴定終點，則裝置G中得到的溶液pH＝________。解析：(2)從裝置B中出來的氣體有NH3、O2和H2O(g)，進入裝置D前應將H2O(g)除去，以防止玻璃管炸裂，所以方框處缺少的是干燥裝置，干燥氨氣通常使用堿石灰。(3)②從裝置D中出來的氣體有NO、O2、NH3和H2O(g)，進入裝置F后會發生下列反應：2NO＋O2=2NO2，還會發生反應3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，HNO3＋NH3=NH4NO3，出現的白煙就是生成的NH4NO3，為避免此現象發生，需將NH3和H2O(g)除掉，因此應選用裝置a。(4)G中發生的反應是3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，得到的溶液是HNO3溶液。n(HNO3)＝n(NaOH)＝0.002mol/L×0.01000L＝0.00002mol，c(HNO3)＝eq\f(0.00002mol,0.02000L)＝1×10－3mol/L，所以c(H＋)＝1×10－3mol/L，pH＝3。答案：(1)氫氧化鈉固體溶于水放熱，使氨氣溶解度減小，且電離出OH－，NHeq\o\al(＋,4)＋OH－NH3·H2ONH3↑＋H2O平衡正向移動，使氨氣逸出(答案合理即可)(2)eq\a\vs4\al()(答案合理即可)(3)①4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4NO＋6H2O此反應為放熱反應，反應放出的熱量可維持反應繼續進行②a2NO＋O2=2NO2(4)34．(2018·廣西調研)某研究性學習小組的同學為了探究NO的性質，進行了如下實驗。(1)甲同學設計了圖甲裝置進行實驗，觀察到集氣瓶中收集到無色氣體，由此確定銅和稀硝酸反應生成NO氣體。甲同學的推斷________(填“正確”或“不正確”)，理由是________________________________________________________________________。(2)乙同學不同意甲同學的推斷，他觀察到圖甲裝置圓底燒瓶中的氣體不是無色。為此乙同學設計了圖乙裝置進行實驗，步驟如下：①在大試管中放入適量石灰石，加入過量稀硝酸；②待石灰石反應完全，將銅絲浸入過量的稀硝酸中；③一段時間后，觀察到大試管中氣體始終為無色，收集反應產生的氣體；④待集氣瓶充滿氣體后從水槽中取出，敞口正放在桌面上，觀察到瓶口氣體顏色有變化，證明稀硝酸與銅反應生成NO。步驟①的作用是_________________；步驟④瓶口氣體的顏色變化是________________。(3)當過量的銅與稀硝酸完全反應后，再加入20%的稀硫酸，銅片上又有氣泡產生，稀硫酸的作用是________(填正確選項的編號)，反應的離子方程式為_____________________________________________________________________________________________。a．還原劑 b．氧化劑c．酸化 d．提供熱能(4)某些資料認為NO不能與Na2O2反應。丙同學提出質疑，他認為NO易與O2發生反應，應該更容易被Na2O2氧化。查閱資料：a．2NO＋Na2O2=2NaNO2；b．6NaNO2＋3H2SO4(稀)=3Na2SO4＋2HNO3＋4NO↑＋2H2O；c．酸性條件下，NO能被MnOeq\o\al(－,4)氧化生成NOeq\o\al(－,3)。丙同學在乙同學的實驗基礎上，用下圖所示裝置探究NO與Na2O2的反應。①C裝置中堿石灰的作用是____________A_______；F裝置中反應的離子方程式為________________________________________________________________________。②充分反應后，檢驗D裝置中是否發生反應2NO＋Na2O2=2NaNO2的實驗操作是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(2)乙同學的設計中，使稀硝酸先與碳酸鈣反應產生CO2將裝置內的空氣排盡，以避免空氣中的氧氣對實驗產生干擾。(3)過量的銅與稀硝酸完全反應后所得溶液的溶質為硝酸銅，在銅片過量的情況下，再加入稀硫酸，提供了足量的H＋，NOeq\o\al(－,3)在H＋存在的情況下繼續和銅反應生成NO。(4)①C裝置的作用為除去NO氣體中的CO2和水蒸氣，而F裝置的作用為吸收沒反應的NO，防止對空氣造成污染。②檢驗D裝置中是否發生反應2NO＋Na2O2=2NaNO2，只要檢驗D裝置固體中是否含有NaNO2即可，可利用題中所給信息b來設計實驗。答案：(1)不正確NO2能與水反應生成NO，無論銅與稀硝酸反應生成的是NO還是NO2，集氣瓶中收集到的氣體都是NO(2)排盡裝置內的空氣由無色變成紅棕色(3)c3Cu＋2NOeq\o\al(－,3)＋8H＋=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O(4)①吸收CO2和水蒸氣5NO＋3MnOeq\o\al(－,4)＋4H＋=5NOeq\o\al(－,3)＋3Mn2＋＋2H2O②取D裝置中固體少許于試管中，加入稀硫酸，若產生無色氣體，且遇到空氣變紅棕色，則D裝置中發生反應2NO＋Na2O2=2NaNO2，若氣體不變色，則該反應未發生(答案合理即可)eq\a\vs4\al()解答綜合性實驗設計與評價題的基本流程原理→反應物→反應條件→儀器裝置→現象→結論→作用意義→聯想。具體分析如下：(1)實驗是根據什么性質和原理設計的？實驗目的是什么？(2)反應物的性質、狀態及發生反應時的條件：根據實驗目的和相關的化學反應原理，進行全面的分析比較和推理，并合理選擇。(3)有關裝置：性能、使用方法、適用范圍、注意問題、是否有替代裝置可用、儀器規格等。(4)有關操作：操作方法、操作順序、注意事項或操作錯誤的后果。(5)實驗現象：自下而上，自左而右全面觀察。(6)實驗結論：得出直接結論或推導出間接結論。化學定量實驗題解題策略[知識梳理]一、定量測定數據的方法和過程分析1．沉淀法先將某種成分轉化為沉淀，然后稱量純凈、干燥的沉淀的質量，再進行相關計算。2．測氣體體積法對于產生氣體的反應，可以通過測定氣體體積的方法測定樣品純度。3．測氣體質量法將生成的氣體通入足量的吸收劑中，通過稱量實驗前后吸收劑的質量，求得所吸收氣體的質量，然后進行相關計算。4．滴定法即利用滴定操作原理，通過酸堿中和滴定、沉淀滴定和氧化還原滴定等獲得相應數據后再進行相關計算。二、實驗數據的處理分析1．數據的表格化項目實驗編號項目1項目2項目3項目4……123(1)根據實驗原理確定應記錄的項目：所測的物理量。(2)應注意數據的有效數字及單位和必要的注釋。(3)設計的表格要便于數據的查找、比較，便于數據的計算和進一步處理，便于反映數據間的聯系。2．數據的圖像化圖像化是用直線圖或曲線圖對化學實驗結果加以處理的一種簡明化形式。它適用于一個量的變化引起另一個量的變化的情況。圖像化的最大特點是鮮明、直觀、簡單、明了。[自我檢測](2016·高考天津卷)水中溶氧量(DO)是衡量水體自凈能力的一個指標，通常用每升水中溶解氧分子的質量表示，單位mg·L－1。我國《地表水環境質量標準》規定，生活飲用水源的DO不能低于5mg·L－1。某化學小組同學設計了下列裝置(夾持裝置略)，測定某河水的DO。Ⅰ.測定原理：堿性條件下，O2將Mn2＋氧化為MnO(OH)2：①2Mn2＋＋O2＋4OH－=2MnO(OH)2↓酸性條件下，MnO(OH)2將I－氧化為I2：②MnO(OH)2＋I－＋H＋→Mn2＋＋I2＋H2O(未配平)用Na2S2O3標準溶液滴定生成的I2：③2S2Oeq\o\al(2－,3)＋I2=S4Oeq\o\al(2－,6)＋2I－Ⅱ.測定步驟：a．安裝裝置，檢驗氣密性，充N2排盡空氣后，停止充N2。b．向燒瓶中加入200mL水樣。c．向燒瓶中依次迅速加入1mLMnSO4無氧溶液(過量)、2mL堿性KI無氧溶液(過量)，開啟攪拌器，至反應①完全。d．攪拌并向燒瓶中加入2mLH2SO4無氧溶液，至反應②完全，溶液為中性或弱酸性。e．從燒瓶中取出40.00mL溶液，以淀粉作指示劑，用0.01000mol·L－1Na2S2O3溶液進行滴定，記錄數據。f．……g．處理數據(忽略氧氣從水樣中的逸出量和加入試劑后水樣體積的變化)。回答下列問題：(1)配制以上無氧溶液時，除去所用溶劑水中氧的簡單操作為___________________。(2)在橡膠塞處加入水樣及有關試劑應選擇的儀器是________。①滴定管②注射器③量筒(3)攪拌的作用是________________________________________________________。(4)配平反應②的方程式，其化學計量數依次為_________________________________________________。(5)步驟f為______________________________________________________________。(6)步驟e中達到滴定終點的標志為______________________________________。若某次滴定消耗Na2S2O3溶液4.50mL，水樣的DO＝________mg·L－1(保留一位小數)。作為飲用水源，此次測得DO是否達標：________(填“是”或“否”)。(7)步驟d中加入H2SO4溶液反應后，若溶液pH過低，滴定時會產生明顯的誤差。寫出產生此誤差的原因(用離子方程式表示，至少寫出2個)：___________________________________________________________________________________________________。解析：(1)氣體的溶解度隨溫度的升高而減小，所以除去水中氧的簡單操作是將溶劑水進行煮沸。(2)向封閉式體系中添加液體試劑最宜選擇的儀器是注射器。(3)攪拌可使溶液混合均勻，使反應快速完成。(4)該反應是氧化還原反應，依據得失電子守恒、電荷守恒及原子守恒即可完成配平。(5)定量實驗要求重復進行2～3次，取平均值。(6)步驟e是向碘-淀粉的藍色溶液中滴加Na2S2O3溶液，達到滴定終點時，溶液藍色褪去且半分鐘內不變色。根據題中所給的離子方程式可得：O2～2MnO(OH)2～2I2～4S2Oeq\o\al(2－,3)，即O2～4S2Oeq\o\al(2－,3)。40.00mL水樣最終消耗Na2S2O3的物質的量為4.5×10－5mol，故其中氧氣的物質的量為eq\f(4.5,4)×10－5mol，質量為eq\f(4.5,4)×10－5mol×32g·mol－1×103mg·g－1＝0.36mg，則1L水樣中氧氣的質量為0.36mg×eq\f(1000,40)＝9.0mg，即DO＝9.0mg·L－1>5mg·L－1，作為飲用水源達標。(7)若溶液的pH過低，則溶液酸性過強。在酸性條件下，H＋能與S2Oeq\o\al(2－,3)發生反應生成SO2等；氧氣能將I－氧化，生成的碘單質能與生成的二氧化硫發生反應，使實驗產生誤差。答案：(1)將溶劑水煮沸后冷卻(2)②(3)使溶液混合均勻，快速完成反應(4)1，2，4，1，1，3(5)重復步驟e的操作2～3次(6)溶液藍色褪去(半分鐘內不變色)9.0是(7)2H＋＋S2Oeq\o\al(2－,3)=S↓＋SO2↑＋H2O、SO2＋I2＋2H2O=4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2I－、4H＋＋4I－＋O2=2I2＋2H2O(任寫其中2個)如何用好、選好數據，是解決化學定量實驗題的關鍵所在。解決化學定量實驗題的一般方法為比較數據、轉變物質、分析利弊、確定方案。(1)對數據進行比較是解決問題的突破口，注意比較數據的交點與重合區。(2)轉變物質則是實現實驗目標的重要途徑，在一些物質提純與制備的問題中，往往會提供一些物質沉淀的pH范圍、物質的沸點、密度、溶解性等呈現物質性質的數據。在許多情況下，一些物質的相關數據是重疊的，而不利于問題的解決，一般可通過轉變物質來解決，如CH3COOH與CH3CH2OH的沸點很接近，要分離二者的混合物，可以通過將CH3COOH轉變為CH3COONa的方法，擴大其與CH3CH2OH沸點上的差異，然后通過蒸餾的方法進行分離。(3)在實際生產、生活中，除了涉及是否能夠通過相應反應來實現實驗目標外，還涉及經濟效益的問題，在原理、環保等沒有大的差異時，選擇廉價原料完成相應的實驗成為首選。(2017·高考全國卷Ⅰ，26，15分)凱氏定氮法是測定蛋白質中氮含量的經典方法，其原理是用濃硫酸在催化劑存在下將樣品中有機氮轉化成銨鹽，利用如圖所示裝置處理銨鹽，然后通過滴定測量。已知：NH3＋H3BO3=NH3·H3BO3；NH3·H3BO3＋HCl=NH4Cl＋H3BO3。回答下列問題：(1)a的作用是___________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)b中放入少量碎瓷片的目的是____________________________________________________________________________________________________________________。f的名稱是________________。(3)清洗儀器：g中加蒸餾水；打開k1，關閉k2、k3，加熱b，蒸氣充滿管路；停止加熱，關閉k1，g中蒸餾水倒吸進入c，原因是________________________________________________________________________________________________________________；打開k2放掉水。重復操作2～3次。(4)儀器清洗后，g中加入硼酸(H3BO3)和指示劑。銨鹽試樣由d注入e，隨后注入氫氧化鈉溶液，用蒸餾水沖洗d，關閉k3，d中保留少量水。打開k1，加熱b，使水蒸氣進入e。①d中保留少量水的目的是__________________________________________________________________________________________________________________________。②e中主要反應的離子方程式為____________________，e采用中空雙層玻璃瓶的作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)取某甘氨酸(C2H5NO2)樣品m克進行測定，滴定g中吸收液時消耗濃度為cmol·L－1的鹽酸VmL，則樣品中氮的質量分數為______%，樣品的純度≤________________%。[解析](1)導管a與大氣相通，其作用是避免燒瓶內氣壓過大，發生危險。(2)加熱液體時加入碎瓷片，其作用是防止液體暴沸。冷凝管有直形冷凝管和球形冷凝管等，要指明。(3)停止加熱，瓶內水蒸氣冷凝，氣體壓強減小，會引起g中液體倒吸入c中，利用蒸餾水倒吸來洗滌儀器e、f。(4)①止水夾k3處可能漏氣，導致測定的N元素質量分數偏低，故d中保留少量水起液封作用，防止氨氣逸出。②e中發生的主要反應是銨鹽與氫氧化鈉反應，需要加熱，使氨氣全部逸出。“中空雙層玻璃瓶”考生比較陌生，可以聯想平時生活中保溫玻璃瓶來分析問題。(5)n(N)＝n(NH3)＝n(HCl)＝eq\f(cV,1000)mol，w(N)＝eq\f(\f(cV,1000)mol×14g·mol－1,mg)×100%＝eq\f(1.4cV,m)%。C2H5NO2的相對分子質量為75，w(C2H5NO2)＝eq\f(1.4cV,m)%×eq\f(75,14)＝eq\f(7.5cV,m)%。[答案](1)避免b中壓強過大(2)防止暴沸直形冷凝管(3)c中溫度下降，管路中形成負壓(4)①液封，防止氨氣逸出②NHeq\o\al(＋,4)＋OH－eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O保溫使氨完全蒸出(5)eq\f(1.4cV,m)eq\f(7.5cV,m)上述例題中第(4)題，打開k1，加熱b，使水蒸氣進入e，該操作的目的是什么？試總結向制取氣體的反應裝置中通入無關氣體的常見作用。答案：通入水蒸氣是將e中產生的氨氣全部排出到g中，使之被硼酸溶液吸收。向制取氣體的反應裝置中通入無關氣體，一般有兩種作用：一是排盡裝置中的空氣防止后期操作可能引起的事故；二是在定量實驗中，將產生的氣體產物排出到后續吸收裝置中保證其全部吸收。eq\a\vs4\al()實驗數據篩選的一般方法和思路實驗所得的數據，可分為有用、有效數據，正確、合理數據，錯誤、無效數據，及無用、多余數據等。能從大量的實驗數據中找出有用、有效、正確、合理的數據是實驗數據分析處理題的一個重要能力考查點，也是近年來高考命題變化的一個重要方向。對實驗數據篩選的一般方法和思路為“五看”：一看數據是否符合測量儀器的精度特點，如用托盤天平測得的質量的精確度為0.1g，若數值超過了這個范圍，說明所得數據是無效的；二看數據是否在誤差允許范圍內，若所得的數據明顯超出誤差允許范圍，要舍去；三看反應是否完全，是否是過量反應物作用下所得的數據，只有完全反應時所得的數據，才能進行有效處理和應用；四看所得數據的測試環境是否一致，特別是氣體體積數據，只有在溫度、壓強一致的情況下才能進行比較、運算；五看數據測量過程是否規范、合理，錯誤和違反測量規則的數據需要舍去。題組定量探究實驗(2017·高考全國卷Ⅲ，26，14分)綠礬是含有一定量結晶水的硫酸亞鐵，在工農業生產中具有重要的用途。某化學興趣小組對綠礬的一些性質進行探究。回答下列問題：(1)在試管中加入少量綠礬樣品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液顏色無明顯變化。再向試管中通入空氣，溶液逐漸變紅。由此可知：____________、____________。(2)為測定綠礬中結晶水含量，將石英玻璃管(帶兩端開關K1和K2)(設為裝置A)稱重，記為m1g。將樣品裝入石英玻璃管中，再次將裝置A稱重，記為m2g。按下圖連接好裝置進行實驗。①儀器B的名稱是____________。②將下列實驗操作步驟正確排序____________(填標號)；重復上述操作步驟，直至A恒重，記為m3g。a．點燃酒精燈，加熱 b．熄滅酒精燈c．關閉K1和K2 d．打開K1和K2，緩緩通入N2e．稱量A f．冷卻到室溫③根據實驗記錄，計算綠礬化學式中結晶水數目x＝____________(列式表示)。若實驗時按a、d次序操作，則使x________(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。(3)為探究硫酸亞鐵的分解產物，將(2)中已恒重的裝置A接入下圖所示的裝置中，打開K1和K2，緩緩通入N2，加熱。實驗后反應管中殘留固體為紅色粉末。①C、D中的溶液依次為________(填標號)。C、D中有氣泡冒出，并可觀察到的現象分別為________________________________________________________________________。a．品紅 b．NaOHc．BaCl2 d．Ba(NO3)2e．濃H2SO4②寫出硫酸亞鐵高溫分解反應的化學方程式：________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)加入KSCN溶液，溶液顏色無明顯變化，說明樣品中不含三價鐵；再向試管中通入空氣，溶液逐漸變紅，說明FeSO4易被空氣中的氧氣氧化。(2)①儀器B是干燥管。②根據實驗目的及綠礬易被氧化的性質可知，實驗時先打開K1和K2，緩緩通入N2排出裝置中的空氣，避免空氣中的氧氣將綠礬氧化；再點燃酒精燈進行加熱；一段時間后熄滅酒精燈，冷卻至室溫，關閉K1和K2，再稱量A。故正確的操作順序是dabfce。③根據題意，綠礬樣品的質量為(m2－m1)g，綠礬中結晶水的質量為(m2－m3)g，則FeSO4的質量為(m3－m1)g，故綠礬中FeSO4與H2O的物質的量之比為eq\f(m3－m1,152)∶eq\f(m2－m3,18)＝1∶eq\f(76（m2－m3）,9（m3－m1）)，因此綠礬化學式中結晶水數目為eq\f(76（m2－m3）,9（m3－m1）)。如果實驗時按照a、d次序操作，則部分綠礬被氧化，導致m3增大，所以eq\f(76（m2－m3）,9（m3－m1）)會偏小。(3)實驗后殘留的紅色固體是氧化鐵。根據氧化還原反應規律，反應中硫元素的化合價必然降低，生成二氧化硫。根據得失電子守恒和元素守恒可寫出反應的化學方程式：2FeSO4eq\o(=,\s\up7(高溫))Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑。由于三氧化硫極易溶于水且能與水反應生成硫酸，欲檢驗二氧化硫和三氧化硫，必須先用氯化鋇溶液檢驗三氧化硫，再用品紅溶液檢驗二氧化硫。答案：(1)樣品中沒有Fe(Ⅲ)Fe(Ⅱ)易被氧氣氧化為Fe(Ⅲ)(2)①干燥管②dabfce③eq\f(76（m2－m3）,9（m3－m1）)偏小(3)①c、a生成白色沉淀、褪色②2FeSO4eq\o(=,\s\up7(高溫))Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑[課后達標訓練]一、選擇題1．下列相關實驗的設計能達到預期目的的是()相關實驗預期目的A在少量食用堿中滴加食醋探究食用堿是碳酸鈉還是碳酸氫鈉B在食用鹽中滴加少量淀粉液探究食用鹽是否為加碘鹽C用激光筆照射淀粉液探究淀粉液是膠體還是溶液D將雞蛋清溶于水后，滴加AgNO3溶液驗證蛋白質中含有硫元素解析：選C。碳酸鈉、碳酸氫鈉均能與乙酸反應生成二氧化碳，A不能達到預期目的；食用鹽中加入的是化合態的碘，不能用淀粉檢驗，B不能達到預期目的；蛋白質不是電解質，不能電離出硫離子，D不能達到預期目的。2．下列實驗裝置或操作設計正確，且能達到實驗目的的是()A．實驗Ⅰ：配制一定物質的量濃度的稀硫酸B．實驗Ⅱ：用二氧化碳做噴泉實驗C．實驗Ⅲ：進行中和熱的測定D．實驗Ⅳ：驗證酸性強弱H2SO4＞H2CO3＞HClO解析：選B。一定物質的量濃度溶液的配制，應該先在燒杯中稀釋，待冷卻后再轉移到容量瓶內，故A錯誤；二氧化碳易溶于氫氧化鈉溶液，打開彈簧夾，擠壓膠頭滴管，可以產生噴泉現象，故B正確；進行中和熱的測定缺少環形玻璃攪拌棒，故C錯誤；二氧化碳通入NaClO溶液中會生成HClO，但是該反應沒有現象，無法通過該實驗看出是否有HClO生成，故D錯誤。3．(2015·高考安徽卷)某同學將光亮的鎂條放入盛有NH4Cl溶液的試管中，有大量氣泡產生。為探究該反應原理，該同學做了以下實驗并觀察到相關現象，由此得出的結論不合理的是()選項實驗及現象結論A將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，試紙變藍反應中有NH3產生B收集產生的氣體并點燃，火焰呈淡藍色反應中有H2產生C收集氣體的同時測得溶液的pH為8.6弱堿性溶液中Mg也可被氧化D將光亮的鎂條放入pH為8.6的NaHCO3溶液中，有氣泡產生弱堿性溶液中OH－氧化了Mg解析：選D。A.能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體只有NH3。B.由于NH4Cl溶液水解后顯酸性，故產生的氣體中含有H2。C.pH＝8.6的溶液顯堿性，故弱堿性溶液中Mg可被氧化。D.溶液中有氣泡產生，生成的氣體是H2，是H＋將Mg氧化，而不是OH－將Mg氧化。4．下列實驗設計能夠成功的是()A．檢驗亞硫酸鈉試樣是否變質：試樣eq\o(→,\s\up7(溶解))溶液eq\o(→,\s\up7(硝酸鋇溶液))白色沉淀eq\o(→,\s\up7(稀硝酸))沉淀不溶解B．除去乙酸乙酯中混有的乙酸：混合液eq\o(→,\s\up7(飽和碳酸鈉溶液，振蕩))溶液分層eq\o(→,\s\up7(分液))得到上層液體C．證明酸性條件下H2O2氧化性比I2強：NaI溶液eq\o(→,\s\up7(30%H2O2溶液、稀硝酸及淀粉))溶液變藍色D．鑒定鹽A的成分是FeBr3：解析：選B。Na2SO3與Ba(NO3)2反應生成的BaSO3可被HNO3氧化生成BaSO4，A錯誤；乙酸能與Na2CO3反應，上層液體是乙酸乙酯，B正確；在NaI溶液中加HNO3酸化，HNO3可氧化I－，C錯誤；若鹽A是FeBr2，也會出現同樣的現象，D錯誤。5．某同學為探究SO2與Ba2＋只有在堿性條件下才能形成BaSO3沉淀，設計了如下方案，你認為可行的是()A．將SO2通入Ba(OH)2溶液中觀察有白色沉淀生成B．將SO2通入Ba(NO3)2溶液中觀察有白色沉淀生成C．將SO2分別通入BaCl2溶液、BaCl2與HCl的混合溶液、Ba(OH)2溶液中，觀察到只有Ba(OH)2溶液中有白色沉淀生成D．將SO2通入BaCl2與NH3的混合溶液中有白色沉淀生成解析：選C。A、D項方案不能說明SO2與Ba2＋在非堿性條件下不能反應生成BaSO3沉淀；B項中SO2溶解后會形成酸性溶液，NOeq\o\al(－,3)在酸性條件下可將SOeq\o\al(2－,3)氧化成SOeq\o\al(2－,4)，得到的沉淀是BaSO4。6．某課外實驗小組設計的下列實驗不合理的是()解析：選C。A項，生成的H2能將體系中的O2排出，能觀察到Fe(OH)2白色沉淀；B項，脫脂棉燃燒能說明Na2O2與水反應放熱；C項，NO2與水發生反應，故不能用排水法收集NO2氣體；D項，NaOH固體溶于水放熱且提供OH－，抑制NH3·H2O的電離，促進NH3的揮發，能用于制備少量NH3。二、非選擇題7．(2018·湖北八校第二次聯考)Ⅰ.某化學興趣小組利用以下裝置模擬合成氨并制備少量氨水。已知：加熱(85℃)NH4Cl和NaNO2飽和溶液可以制取N2。(1)B裝置中儀器名稱是________________。(2)為了完成實驗，裝置從左到右接口的連接順序是____________。(3)D裝置中玻璃纖維的作用是__________________________________________。(4)小組中甲同學認為F裝置不太合理，實驗中會產生倒吸。乙同學認真分析后認為該裝置無需改進，他的理由是____________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅱ.實驗探究(5)該小組同學利用制備的氨水再進行銀鏡反應實驗。經查閱資料，配制的銀氨溶液主要成分是Ag(NH3)2OH，該小組同學對其組成進行了如下實驗探究：①在潔凈的小試管中加入2mL2%的AgNO3溶液，然后邊振蕩試管邊滴加2%的稀氨水，至最初產生的沉淀恰好溶解為止，制得銀氨溶液。②在制得的銀氨溶液中加入無水乙醇，溶液變渾濁，過濾，用____________洗滌，得到白色固體。③將該白色固體用適量蒸餾水溶解，得到無色溶液，用廣范pH試紙檢驗溶液近似呈中性；向溶液中逐滴加入稀鹽酸至不再產生沉淀，靜置，取上層清液于另一支放有一小片銅的小試管中并微熱，發現銅片的表面有氣泡產生，遇到空氣變成紅棕色；另取少量上層清液加過量的NaOH溶液并加熱，得到無色刺激性氣體。由此確定通過上述方法制備的白色固體的主要成分是______________________。(6)請根據以上探究，設計實驗來制備少量純凈的Ag(NH3)2OH溶液：取2mL2%的AgNO3溶液于潔凈的小試管中，__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________，即得到純凈的Ag(NH3)2OH溶液。解析：本實驗分兩部分，Ⅰ是物質的制備，反應原理為N2＋3H2eq\o(,\s\up7(鐵觸媒),\s\do5(△))2NH3，NH3＋H2ONH3·H2O，該實驗可分解為“常見儀器的使用”“裝置的連接”“實驗安全(防倒吸)”三個小實驗；Ⅱ是探究物質的成分，依據元素化合物的性質即可作答。(2)根據實驗原理N2＋3H2eq\o(,\s\up7(鐵觸媒),\s\do5(△))2NH3，A裝置產生N2(含水蒸氣)，B裝置產生H2(含HCl和水蒸氣)，H2通過E裝置除去HCl后與N2一同通入C裝置(干燥、混合、調節兩氣體比例)，得到N2和H2的混合氣體，然后進入D裝置，與鐵觸媒接觸發生反應，生成的NH3中混有未反應的N2、H2，該混合氣體通入F裝置中制得氨水，尾氣中的H2用G裝置處理，因此裝置接口的連接順序是(或gf)kjl。(4)弄清產生倒吸的原理本問就不難回答。產生倒吸的原理是大量氣體迅速溶于水，導致導管內氣體壓強迅速減小，液體被外界氣壓壓入導管內從而產生倒吸現象。本題中反應產生的NH3中含有大量的未反應的N2和H2，這兩種氣體均難溶于水，不會使導管內壓強迅速減小，因而也就不會產生倒吸現象。(5)在銀氨溶液中加入無水乙醇，溶液變渾濁，說明得到的沉淀物難溶于乙醇，因此可用無水乙醇洗滌該沉淀。由實驗現象可知，該白色固體中含有Ag(NH3)eq\o\al(＋,2)和NOeq\o\al(－,3)，因此其成分是Ag(NH3)2NO3。(6)實驗探究①中制備銀氨溶液的反應原理為AgNO3＋NH3·H2O=AgOH↓＋NH4NO3，AgOH＋2NH3·H2O=Ag(NH3)2OH＋2H2O，按此反應原理分析，實驗方案就不難設計了。答案：(1)啟普發生器(2)bihfg(或gf)kjl(3)增大氣體與催化劑鐵觸媒的接觸面積(4)該反應為可逆反應，反應物的轉化率低，NH3中混有較多難溶于水的氣體，F裝置中不會產生倒吸(5)無水乙醇Ag(NH3)2NO3(6)逐滴加入稀NaOH溶液至不再有沉淀生成，過濾，用適量蒸餾水洗滌，再將固體轉移至小試管中，逐滴加入2%的稀氨水至沉淀恰好溶解(其他合理答案均可)8．(2018·遵義模擬)某校研究性學習小組選擇使用下列儀器和藥品，驗證由銅和適量濃硝酸反應產生的氣體中含有NO(實驗中使用的N2和O2的用量可自由控制)。已知：①NO＋NO2＋2OH－=2NOeq\o\al(－,2)＋H2O；②氣體液化溫度：NO2：21℃、NO：－152℃。(1)現有甲、乙、丙三位同學分別設計了以下三個實驗方案(用儀器的連接順序表示)。甲：A→C→F→D→B；乙：A→B→C→E；丙：A→F→D→B。甲、乙、丙三位同學提出的實驗方案是否能驗證Cu與適量濃硝酸反應產生的氣體中含有NO？甲：________；乙：________；丙：________。(填“能”或“不能”)具體說明不能驗證的主要原因(能驗證的方案，不必回答原因)：甲方案：_______________________________________________________________________________________________________________________________________。乙方案：________________________________________________________________________________________________________________________________________。丙方案：________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)實驗開始時首先通入足量的N2，其目的是__________________________________________________________________________________________________________。(3)確認氣體中含NO的現象是__________________________________________。(4)如果O2過量，則B裝置中發生反應的離子方程式是__________________________。解析：(1)甲方案：從A裝置中出來的氣體經濃硫酸干燥和冰水浴冷卻