2023屆高中化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 第2講　化學(xué)實驗設(shè)計與評價

第2講化學(xué)實驗設(shè)計與評價專題三2023高中總復(fù)習(xí)優(yōu)化設(shè)計GAOZHONGZONGFUXIYOUHUASHEJI內(nèi)容索引0102考情分析?備考定向高頻考點?探究突破03學(xué)科素養(yǎng)練——探究類、定量分析型綜合實驗04新題演練?能力遷移考情分析?備考定向【專題知識脈絡(luò)】

【能力目標(biāo)解讀】

命題熱點考題統(tǒng)計考查能力分析常見氣體的制備2020全國Ⅱ,26(1)2020全國Ⅲ,26近幾年全國新課標(biāo)高考常以物質(zhì)的制備為背景,考查儀器連接及使用、評價實驗操作及儀器的作用等。復(fù)習(xí)時要掌握反應(yīng)原理,抓住評價實驗的切入點。本節(jié)知識點可以考查學(xué)生運用模型分析化學(xué)現(xiàn)象的能力,同時也利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和探究意識物質(zhì)的制備及儀器的連接2022全國甲,272021全國乙,272020全國Ⅱ,27實驗方案的設(shè)計與評價2022全國乙,272021全國甲,27【熱點考題詮釋】

1.(2022全國甲,改編)硫化鈉可廣泛用于染料、醫(yī)藥行業(yè)。工業(yè)生產(chǎn)的硫化鈉粗品中常含有一定量的煤灰及重金屬硫化物等雜質(zhì)。硫化鈉易溶于熱乙醇,重金屬硫化物難溶于乙醇。實驗室中常用95%乙醇重結(jié)晶純化硫化鈉粗品?；卮鹣铝袉栴}:(1)工業(yè)上常用芒硝(Na2SO4·10H2O)和煤粉在高溫下生產(chǎn)硫化鈉,同時生成CO,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。

(2)溶解回流裝置如圖所示,回流前無需加入沸石,其原因是

。

回流時,燒瓶內(nèi)氣霧上升高度不宜超過冷凝管高度的

。若氣霧上升過高,可采取的措施是

。

(3)回流時間不宜過長,原因是

。

回流結(jié)束后,需進行的操作有①停止加熱②關(guān)閉冷凝水③移去水浴,正確的順序為

(填字母)。

A.①②③ B.③①②C.②①③ D.①③②(4)該實驗熱過濾操作時,用錐形瓶而不能用燒杯接收濾液,其原因是

。熱過濾除去的雜質(zhì)為

。若濾紙上析出大量晶體,則可能的原因是

。

(5)濾液冷卻、結(jié)晶、過濾,晶體用少量

洗滌,干燥,得到Na2S·xH2O。

答案:(1)Na2SO4·10H2O+4CNa2S+4CO↑+10H2O(2)硫化鈉粗品中常含有一定量的煤灰及重金屬硫化物等雜質(zhì),這些雜質(zhì)可以起到沸石的作用關(guān)閉熱源(或降低加熱溫度)(3)防止乙醇揮發(fā)量增加,使Na2S結(jié)晶析出,導(dǎo)致提取率降低D(4)減少因乙醇易揮發(fā)而導(dǎo)致的損耗重金屬硫化物溫度降低導(dǎo)致Na2S的溶解度減小而析出(5)95%乙醇或95%常溫下的乙醇解題要領(lǐng):本題考查氧化還原反應(yīng)方程式的書寫、實驗基本操作技能等。(1)Na2SO4→Na2S反應(yīng)中,硫元素的化合價由+6價變?yōu)?2價,化合價降低8價;C→CO反應(yīng)中碳元素的化合價升高2價。根據(jù)氧化還原反應(yīng)中元素化合價升降總數(shù)相等,結(jié)合原子守恒,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2SO4·10H2O+4CNa2S+4CO↑+10H2O。(2)由題干信息可知,硫化鈉粗品中常含有一定量的煤灰及重金屬硫化物等雜質(zhì),這些雜質(zhì)可以起到沸石的作用。若燒瓶內(nèi)氣霧上升過高,說明加熱溫度過高,可以關(guān)閉熱源或降低加熱溫度。(3)冷凝回流時間過長會導(dǎo)致乙醇揮發(fā)量增加,使溶解的Na2S結(jié)晶析出,降低提取率。回流結(jié)束后,應(yīng)先停止加熱,移去水浴,待冷凝管中不再有液體回流時,再停止通冷凝水,故正確順序為①③②。(4)乙醇易揮發(fā),趁熱過濾過程中若使用燒杯接收濾液,會導(dǎo)致乙醇揮發(fā)到大氣中,為減少乙醇的損耗,應(yīng)使用錐形瓶接收濾液。根據(jù)信息“硫化鈉易溶于熱乙醇,重金屬硫化物難溶于乙醇”,可知被除去的雜質(zhì)是重金屬硫化物。若濾紙上析出大量晶體,可能是過濾過程中,溫度降低導(dǎo)致Na2S的溶解度減小而析出。(5)硫化鈉不溶于冷的乙醇,故選用常溫下95%的乙醇洗滌。2.(2022全國乙)二草酸合銅(Ⅱ)酸鉀(K2[Cu(C2O4)2])可用于無機合成、功能材料制備。實驗室制備二草酸合銅(Ⅱ)酸鉀可采用如下步驟:Ⅰ.取已知濃度的CuSO4溶液,攪拌下滴加足量NaOH溶液,產(chǎn)生淺藍(lán)色沉淀。加熱,沉淀轉(zhuǎn)變成黑色,過濾。Ⅱ.向草酸(H2C2O4)溶液中加入適量K2CO3固體,制得KHC2O4和K2C2O4混合溶液。Ⅲ.將Ⅱ的混合溶液加熱至80~85℃,加入Ⅰ中的黑色沉淀。全部溶解后,趁熱過濾。Ⅳ.將Ⅲ的濾液用蒸汽浴加熱濃縮,經(jīng)一系列操作后,干燥,得到二草酸合銅(Ⅱ)酸鉀晶體,進行表征和分析?；卮鹣铝袉栴}:(1)由CuSO4·5H2O配制Ⅰ中的CuSO4溶液,下列儀器中不需要的是

(填儀器名稱)。

(2)長期存放的CuSO4·5H2O中,會出現(xiàn)少量白色固體,原因是

。

(3)Ⅰ中的黑色沉淀是

(寫化學(xué)式)。

(4)Ⅱ中原料配比為n(H2C2O4)∶n(K2CO3)=1.5∶1,寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式

。

(5)Ⅱ中,為防止反應(yīng)過于劇烈而引起噴濺,加入K2CO3應(yīng)采取

的方法。

(6)Ⅲ中應(yīng)采用

進行加熱。

(7)Ⅳ中“一系列操作”包括

。

答案:(1)分液漏斗、冷凝管(或球形冷凝管)(2)風(fēng)化(或硫酸銅晶體失去結(jié)晶水)(3)CuO(4)3H2C2O4+2K2CO3══K2C2O4+2KHC2O4+2CO2↑+2H2O(5)分批加入并攪拌(6)水浴(7)冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌解題要領(lǐng):本題考查溶液的配制、銅及其化合物的轉(zhuǎn)化、草酸與碳酸鉀的反應(yīng)、實驗的基本操作及其分析等。(1)由CuSO4·5H2O固體配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液,用到電子天平稱量固體質(zhì)量,在燒杯中加適量的水(量筒量取)溶解,轉(zhuǎn)移到一定規(guī)格的容量瓶中,經(jīng)洗滌、定容等操作完成溶液配制。該過程中不需要分液漏斗和冷凝管(或球形冷凝管)。(2)CuSO4·5H2O晶體在干燥的空氣中容易失去結(jié)晶水,生成白色的CuSO4粉末,該過程為風(fēng)化。(3)氫氧化銅受熱分解生成黑色的CuO。(4)實驗Ⅱ是制取K2C2O4和KHC2O4的混合溶液,n(H2C2O4)∶n(K2CO3)=1.5∶1時,即二者按照3∶2

反應(yīng),草酸的酸性比碳酸強,結(jié)合原子守恒可配平反應(yīng)的化學(xué)方程式:3H2C2O4+2K2CO3══K2C2O4+2KHC2O4+2CO2↑+2H2O。(5)CO2氣體產(chǎn)生過快、過多,會出現(xiàn)噴濺現(xiàn)象,為防止出現(xiàn)此類現(xiàn)象,可以將K2CO3分批加入,并不斷攪拌。(6)實驗Ⅲ控制溫度在80~85

℃,可以采取水浴加熱,便于控制溫度。(7)從熱飽和溶液中得到晶體的方法是冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥。3.(2021全國乙)氧化石墨烯具有穩(wěn)定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),在能源、材料等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景。通過氧化剝離石墨制備氧化石墨烯的一種方法如下(裝置如圖所示):Ⅰ.將濃硫酸、NaNO3、石墨粉末在c中混合,置于冰水浴中。劇烈攪拌下,分批緩慢加入KMnO4粉末,塞好瓶口。Ⅱ.轉(zhuǎn)至油浴中,35℃攪拌1小時。緩慢滴加一定量的蒸餾水。升溫至98℃并保持1小時。Ⅲ.轉(zhuǎn)移至大燒杯中,靜置冷卻至室溫。加入大量蒸餾水,而后滴加H2O2至懸濁液由紫色變?yōu)橥咙S色。Ⅳ.離心分離,稀鹽酸洗滌沉淀。Ⅴ.蒸餾水洗滌沉淀。Ⅵ.冷凍干燥,得到土黃色的氧化石墨烯。回答下列問題:(1)裝置圖中,儀器a、c的名稱分別是

、

,儀器b的進水口是

(填字母)。

(2)步驟Ⅰ中,需分批緩慢加入KMnO4粉末并使用冰水浴,原因是

。

(3)步驟Ⅱ中的加熱方式采用油浴,不使用熱水浴,原因是

。

(4)步驟Ⅲ中,H2O2的作用是

(以離子方程式表示)。

(5)步驟Ⅳ中,洗滌是否完成,可通過檢測洗出液中是否存在

來判斷。檢測的方法是

。

(6)步驟Ⅴ可用pH試紙檢測來判斷Cl-是否洗凈,其理由是

。

答案:(1)滴液漏斗三頸燒瓶d(2)防止反應(yīng)過快和產(chǎn)生其他副反應(yīng)(3)便于控制溫度,因為98℃已接近水的沸點(5)取少量洗出液,滴加BaCl2溶液看是否有白色沉淀生成(6)步驟Ⅳ中用稀鹽酸洗滌沉淀,稀鹽酸中含有大量的H+和Cl-,故可用溶液的pH判斷Cl-是否洗凈解題要領(lǐng):(1)由圖示可知,a的名稱是滴液漏斗,c的名稱是三頸燒瓶;根據(jù)冷凝管中冷卻水低進高出的原則,儀器b的進水口是d。(2)KMnO4受熱易分解,為防止KMnO4分解并使石墨粉末被氧化生成石墨烯,KMnO4應(yīng)分批緩慢加入并使用冰水浴。使用冰水浴控制溫度可以防止反應(yīng)過快,還可以防止?jié)饬蛩崤c硝酸鈉作用生成的硝酸分解。(3)步驟Ⅱ中采用油浴,便于控制溫度,因為98

℃已接近水的沸點。(4)步驟Ⅲ中H2O2的作用是除去過量的KMnO4,反應(yīng)的離子方程式為(6)由于步驟Ⅳ中是用稀鹽酸洗滌沉淀,稀鹽酸中含有大量的H+和Cl-,所以可用pH試紙檢測溶液的pH,通過H+的濃度判斷Cl-是否洗凈。4.(2021全國甲)膽礬(CuSO4·5H2O)易溶于水,難溶于乙醇。某小組用工業(yè)廢銅焙燒得到的CuO(雜質(zhì)為氧化鐵及泥沙)為原料與稀硫酸反應(yīng)制備膽礬,并測定其結(jié)晶水的含量?；卮鹣铝袉栴}:(1)制備膽礬時,用到的實驗儀器除量筒、酒精燈、玻璃棒、漏斗外,還必須使用的儀器有

(填字母)。

A.燒杯

B.容量瓶C.蒸發(fā)皿 D.移液管(2)將CuO加入適量的稀硫酸中,加熱,其主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為

,與直接用廢銅和濃硫酸反應(yīng)相比,該方法的優(yōu)點是

。

(3)待CuO完全反應(yīng)后停止加熱,邊攪拌邊加入適量H2O2,冷卻后用NH3·H2O調(diào)pH為3.5~4,再煮沸10min,冷卻后過濾。濾液經(jīng)如下實驗操作:加熱蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、

、乙醇洗滌、

,得到膽礬。其中,控制溶液pH為3.5~4的目的是

,煮沸10min的作用是

。

(4)結(jié)晶水測定:稱量干燥坩堝的質(zhì)量為m1,加入膽礬后總質(zhì)量為m2,將坩堝加熱至膽礬全部變?yōu)榘咨?置于干燥器中冷至室溫后稱量,重復(fù)上述操作,最終總質(zhì)量恒定為m3。根據(jù)實驗數(shù)據(jù),膽礬分子中結(jié)晶水的個數(shù)為

(寫表達式)。

(5)下列操作中,會導(dǎo)致結(jié)晶水?dāng)?shù)目測定值偏大的是

(填標(biāo)號)。

①膽礬未充分干燥②坩堝未置于干燥器中冷卻③加熱時有少量膽礬迸濺出來解題要領(lǐng):(1)原料與稀硫酸反應(yīng)在燒杯中進行,其中稀硫酸用量筒量取,充分反應(yīng)后需過濾除去不溶性雜質(zhì),用到燒杯、漏斗、玻璃棒,膽礬從溶液中析出需要蒸發(fā)濾液,蒸發(fā)濾液需要用到蒸發(fā)皿、玻璃棒、酒精燈,故選AC。(2)CuO與稀硫酸在加熱時反應(yīng)的化學(xué)方程式為CuO+H2SO4CuSO4+H2O;銅與濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu+2H2SO4CuSO4+SO2↑+2H2O,硫酸利用率低且產(chǎn)生的SO2會污染大氣。將工業(yè)廢銅焙燒得到CuO,再用稀硫酸溶解CuO,可以避免生成SO2,同時可提高硫酸利用率。(3)從濾液中獲得膽礬的實驗操作包括:加熱蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、過濾、乙醇洗滌、干燥。由于焙燒廢銅得到的CuO中含有氧化鐵,用硫酸溶解時產(chǎn)生硫酸鐵雜質(zhì),為從CuSO4溶液中除去Fe2(SO4)3,應(yīng)控制溶液pH為3.5~4,使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3,同時還可抑制CuSO4水解,防止生成Cu(OH)2沉淀;煮沸10

min的作用是破壞Fe(OH)3膠體,促進Fe(OH)3沉淀的生成。(4)設(shè)膽礬的化學(xué)式為CuSO4·xH2O則CuSO4·xH2OCuSO4+xH2O

160+18x

160

18x

m2-m1

m3-m1

m2-m3(5)膽礬不干燥會使m2偏大,則導(dǎo)致所求x偏大;坩堝未置于干燥器中冷卻,CuSO4吸收空氣中的水蒸氣導(dǎo)致m3偏大,使所求x偏小;加熱時有晶體迸濺出來,會使m3偏小,導(dǎo)致x偏大。故選①③。5.(2020全國Ⅲ)氯可形成多種含氧酸鹽,廣泛應(yīng)用于殺菌、消毒及化工領(lǐng)域。實驗室中利用下圖裝置(部分裝置省略)制備KClO3和NaClO,探究其氧化還原性質(zhì)?；卮鹣铝袉栴}:(1)盛放MnO2粉末的儀器名稱是

,a中的試劑為

。

(2)b中采用的加熱方式是

。c中化學(xué)反應(yīng)的離子方程式是

,采用冰水浴冷卻的目的是

。

(3)d的作用是

,可選用試劑

(填字母)。

A.Na2S B.NaClC.Ca(OH)2

D.H2SO4(4)反應(yīng)結(jié)束后,取出b中試管,經(jīng)冷卻結(jié)晶,

,

,干燥,得到KClO3晶體。

(5)取少量KClO3和NaClO溶液分別置于1號和2號試管中,滴加中性KI溶液。1號試管溶液顏色不變。2號試管溶液變?yōu)樽厣?加入CCl4振蕩,靜置后CCl4層顯

色?？芍摋l件下KClO3的氧化能力

(填“大于”或“小于”)NaClO。

答案:(1)圓底燒瓶飽和食鹽水(2)水浴加熱Cl2+2OH-══Cl-+ClO-+H2O避免生成NaClO3(3)吸收尾氣(Cl2)

AC(4)過濾少量(冷)水洗滌(5)紫小于解題要領(lǐng):本題考查了氯氣的制備、除雜、尾氣吸收,用氯氣在不同的溫度條件下制備KClO3、NaClO,同時還考查了物質(zhì)氧化性強弱的比較等。實驗裝置分析:整套裝置的最左端為氯氣的發(fā)生裝置,利用二氧化錳固體和濃鹽酸在加熱條件下制取氯氣,由于鹽酸有揮發(fā)性,導(dǎo)致氯氣中含有雜質(zhì)HCl和水蒸氣。其中,氯氣中的雜質(zhì)HCl氣體會影響后面KClO3和NaClO的制備,故需要用飽和食鹽水(a中盛放試劑)除去氯氣中的HCl雜質(zhì)。b為氯氣與KOH溶液在加熱條件下制取KClO3的裝置,發(fā)生的反應(yīng)為3Cl2+6KOHKClO3+5KCl+3H2O。c為氯氣與NaOH溶液在較低溫度下制取NaClO的裝置,發(fā)生的反應(yīng)為Cl2+2NaOH══NaCl+NaClO+H2O。d為尾氣的吸收裝置,可防止污染環(huán)境,吸收氯氣可用還原性物質(zhì)或堿性溶液。(2)b中采用的是水浴加熱方法。c裝置中反應(yīng)的離子方程式為Cl2+2OH-══Cl-+ClO-+H2O,c中采用冰水浴的目的是防止溫度較高氯氣和NaOH溶液生成NaClO3。(3)d裝置中應(yīng)盛放還原性物質(zhì)或堿性物質(zhì),故符合條件的試劑為A、C。(4)從溶液中獲得晶體可采用的方法步驟為:冷卻結(jié)晶→過濾→洗滌(少量冷水)→干燥。(5)1號試管中的KClO3溶液不能將I-氧化為單質(zhì)I2,而2號試管中的NaClO溶液可將I-氧化為I2,故在此條件下氧化性:KClO3小于NaClO。四氯化碳萃取出碘水中的I2后,靜置一段時間可觀察到液體分為兩層,由于四氯化碳的密度大于水的密度,則碘的四氯化碳溶液在下層,呈紫色。高頻考點?探究突破命題熱點一常見氣體的制備【有關(guān)氣體制備與性質(zhì)驗證實驗的思維路徑】【問題探究】1.常見氣體的發(fā)生裝置有哪些?2.常見氣體的收集一般采用哪些方法?(1)CO、NO一般用排水法收集。(2)NO2、HCl一般用向上排空氣法收集。(3)NH3一般用向下排空氣法收集。(4)Cl2、SO2、CO2除可用向上排空氣法外,還可分別用排飽和食鹽水、飽和NaHSO3溶液、飽和NaHCO3溶液法收集。(5)H2、O2、N2既可用排空氣法,也可用排水法收集。3.常見氣體的尾氣一般采用哪些方法處理?(1)H2、CO、CH4常用點燃方法。(2)常見的酸性氣體如NO2、SO2、Cl2等常用堿性溶液吸收,NH3常用酸性溶液吸收。(3)任何氣體都可用未充氣的氣球收集。例1焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化劑之一。某研究小組進行如下實驗:實驗:焦亞硫酸鈉的制取采用下圖裝置(實驗前已除盡裝置內(nèi)的空氣)制取Na2S2O5。裝置Ⅱ中有Na2S2O5晶體析出,發(fā)生的反應(yīng)為:Na2SO3+SO2══Na2S2O5。(1)裝置Ⅰ中產(chǎn)生氣體的化學(xué)方程式為

。

(2)要從裝置Ⅱ中獲得已析出的晶體,可采取的分離方法是

。

(3)裝置Ⅲ用于處理尾氣,可選用的最合理裝置(夾持儀器已略去)為

(填字母)。

分析推理:(1)實驗室制取SO2常用的原理是什么?利用H2SO3的弱酸性,用亞硫酸鹽與強酸反應(yīng)制取SO2,如Na2SO3與鹽酸、硫酸反應(yīng),注意最好使用硫酸,因為鹽酸易揮發(fā),并且不能使用硝酸;還可以利用濃硫酸的強氧化性,如銅與濃硫酸加熱生成SO2。(2)選擇尾氣處理裝置應(yīng)注意哪些事項?①要符合物理原理,如本題(3)中a選項,不能保持內(nèi)外壓平衡,氣體無法通入a中。②要注意倒吸及對防倒吸原理的理解,(3)中c、d選項均可防止倒吸,b選項不能防止倒吸。③要注意吸收液是否合理,b、c選項中的NaCl、濃硫酸均不與SO2反應(yīng)。

答案:(1)Na2SO3+H2SO4══Na2SO4+SO2↑+H2O(或Na2SO3+2H2SO4══2NaHSO4+SO2↑+H2O)(2)過濾(3)d題后反思涉及氣體制備實驗的“4環(huán)節(jié)”對點訓(xùn)練1(2022遼寧遼南高三二模)水合聯(lián)氨(N2H4·H2O)是具有腐蝕性和強還原性的堿性液體,它是一種重要的化工試劑,其制備的反應(yīng)原理為NaClO+2NH3══N2H4·H2O+NaCl,下列裝置和操作能達到實驗?zāi)康牡氖?

)。C解析:NH4Cl不穩(wěn)定,受熱分解產(chǎn)生NH3、HCl,兩種氣體在試管口遇冷重新反應(yīng)產(chǎn)生NH4Cl,因此不能使用該方法制取NH3,A項不符合題意;NH3的密度比空氣的小,作為反應(yīng)過程的安全瓶,導(dǎo)氣管的連接方式是短管進,長管出,B項不符合題意;NH3的密度比空氣的小,且NH3極易溶于水,為了使NH3充分溶解,同時要注意防止倒吸,故制備水合聯(lián)氨時從a口通入NH3,C項符合題意;NH3極易溶于水,將導(dǎo)氣管通入水中,會由于NH3的溶解使導(dǎo)氣管中的氣體壓強減小,試管中的水進入導(dǎo)氣管,引起倒吸,D項不符合題意。命題熱點二物質(zhì)的制備及儀器的連接【有關(guān)物質(zhì)制備實驗方案設(shè)計的思維路徑】【問題探究】1.物質(zhì)制備實驗的操作順序是怎樣的?裝置選擇與連接→氣密性檢查→加固體藥品→加液體藥品→開始實驗(按程序)

→拆卸儀器→其他處理等2.物質(zhì)制備實驗中有哪些注意事項?(1)要注意加熱操作先后順序的選擇。若氣體性質(zhì)實驗需加熱,應(yīng)先加熱氣體發(fā)生裝置,通入氣體排出裝置中的空氣后,再給實驗中需要加熱的物質(zhì)加熱。目的是①防止爆炸(如氫氣還原氧化銅);②保證產(chǎn)品純度,防止反應(yīng)物或生成物與空氣中的物質(zhì)反應(yīng)。熄滅酒精燈的順序則相反。(2)要注意防止實驗中試劑或產(chǎn)物變質(zhì)或損失。實驗中反應(yīng)物或產(chǎn)物若易吸水、潮解、水解等,要采取措施防止吸水;易揮發(fā)的液體產(chǎn)物要及時冷卻;易揮發(fā)的液體反應(yīng)物,需在反應(yīng)裝置中加裝冷凝回流裝置(如長導(dǎo)管、豎直的冷凝管等);注意防止倒吸。(3)要注意儀器的選擇及其連接順序。例2間溴苯甲醛常用作醫(yī)藥中間體,實驗室以苯甲醛為原料,在無水AlCl3催化下加熱制備間溴苯甲醛。(1)催化劑的制備:如圖1是實驗室制取少量無水AlCl3的相關(guān)實驗裝置。已知無水氯化鋁易升華,極易潮解。圖1①寫出裝置A中KMnO4和濃鹽酸反應(yīng)制取Cl2的離子方程式:

。

②裝置C中的試劑為

(填名稱)。

③堿石灰的作用為

。

(2)間溴苯甲醛的制備實驗所用裝置如圖2(夾持及加熱裝置已省略):圖2已知相關(guān)物質(zhì)的沸點如表所示:物質(zhì)液溴苯甲醛1,2-二氯乙烷間溴苯甲醛沸點/℃58.817983.5229實驗步驟如下:步驟1:將一定配比的無水AlCl3、1,2-二氯乙烷和苯甲醛在三頸燒瓶中充分混合后,升溫至60℃,緩慢滴加經(jīng)濃硫酸干燥過的液溴,維持溫度不變,反應(yīng)一段時間后,冷卻。步驟2:將反應(yīng)混合物緩慢加入一定量的稀鹽酸中,攪拌、靜置、分液。有機相用10%NaHCO3溶液洗滌。步驟3:往洗滌后的有機相中加入適量無水MgSO4固體,放置一段時間后,進行下一操作。步驟4:減壓蒸餾有機相,收集相應(yīng)餾分。

①儀器a的名稱為

,本實驗需要控制反應(yīng)溫度為60℃,為了更好地控制反應(yīng)溫度,宜采用的加熱方式是

;

②步驟2分液時有機相處于

(填“上層”或“下層”),NaHCO3可以除去有機相中的Br2,反應(yīng)中1molBr2參與反應(yīng),轉(zhuǎn)移1mol電子且產(chǎn)生無色氣體,反應(yīng)的離子方程式為

;

③步驟3中將加入無水MgSO4固體的有機相放置一段時間后,進行的下一操作是

。

分析推理:裝置A制備氯氣,裝置B除去氯氣中的氯化氫,裝置C干燥氯氣,裝置D制備無水氯化鋁,裝置E收集無水氯化鋁,圖2中裝置A是發(fā)生裝置,反應(yīng)物易揮發(fā),需要冷凝裝置。(1)①裝置A中KMnO4和濃鹽酸反應(yīng)制取Cl2的離子方程式為2+10Cl-+16H+══2Mn2++5Cl2↑+8H2O。②無水氯化鋁極易潮解,參加反應(yīng)的氯氣需要干燥,則裝置C中的試劑為濃硫酸。③氯氣有毒,且無水氯化鋁極易潮解,因此堿石灰的作用為吸收多余的Cl2并防止空氣中水蒸氣進入裝置E中。(2)①根據(jù)儀器構(gòu)造可知儀器a的名稱為直形冷凝管,本實驗需要控制反應(yīng)溫度為60

℃,為了更好地控制反應(yīng)溫度,宜采用的加熱方式是水浴加熱。②間溴苯甲醛的密度大于水,則步驟2分液時有機相處于下層,NaHCO3可以除去有機相中的Br2,反應(yīng)中1

mol

Br2參與反應(yīng),轉(zhuǎn)移1

mol電子且產(chǎn)生無色氣體,這說明單質(zhì)溴既是氧化劑也是還原劑,生成物是次溴酸鈉、溴化鈉、二氧化碳和水,反應(yīng)的離子方程式為2+Br2

══BrO-+Br-+2CO2↑+H2O。③無水MgSO4固體吸水,又因為步驟4是減壓蒸餾有機相,收集相應(yīng)餾分,則步驟3中將加入無水MgSO4

固體的有機相放置一段時間后,進行的下一操作是過濾。答案:(1)①2+10Cl-+16H+══2Mn2++5Cl2↑+8H2O

②濃硫酸③吸收多余的Cl2并防止空氣中水蒸氣進入裝置E中(2)①直形冷凝管水浴加熱②下層2+Br2

══BrO-+Br-+2CO2↑+H2O

③過濾題后反思有機物制備實驗題的解題模板對點訓(xùn)練2醋酸亞鉻[(CH3COO)2Cr·2H2O]為磚紅色晶體,難溶于冷水,易溶于酸,在氣體分析中用作氧氣吸收劑。一般制備方法是先在封閉體系中利用金屬鋅作還原劑,將三價鉻還原為二價鉻;二價鉻再與醋酸鈉溶液作用即可制得醋酸亞鉻。實驗裝置如圖所示,回答下列問題:(1)實驗中所用蒸餾水均需經(jīng)煮沸后迅速冷卻,目的是

。儀器a的名稱是

。

(2)將過量鋅粒和氯化鉻固體置于c中,加入少量蒸餾水,按圖連接好裝置。打開K1、K2,關(guān)閉K3。①c中溶液由綠色逐漸變?yōu)榱了{(lán)色,該反應(yīng)的離子方程式為

。

②同時c中有氣體產(chǎn)生,該氣體的作用是

。

(3)打開K3,關(guān)閉K1和K2。c中亮藍(lán)色溶液流入d,其原因是

;d中析出磚紅色沉淀。為使沉淀充分析出并分離,需采用的操作是

、

、洗滌、干燥。

(4)指出裝置d可能存在的缺點

。

答案:(1)去除水中溶解的氧分液漏斗(2)①Zn+2Cr3+══Zn2++2Cr2+②排出c中空氣(3)c中產(chǎn)生氫氣使壓強大于大氣壓(冰水浴)冷卻過濾(4)敞開體系,使醋酸亞鉻與空氣接觸而被氧化解析:(1)由題給信息“醋酸亞鉻……在氣體分析中用作氧氣吸收劑”可知,為避免溶解在水中的氧氣影響實驗,故所用蒸餾水應(yīng)先煮沸除氧并迅速冷卻,以減少氧氣的再溶解。儀器a為分液漏斗。(2)將鹽酸滴入c中時,CrCl3溶解,同時鋅粒與鹽酸反應(yīng)放出的氫氣可將c中的空氣排出,形成了隔絕空氣的體系,進而發(fā)生反應(yīng):Zn+2Cr3+══Zn2++2Cr2+,溶液顏色由綠色逐漸變?yōu)榱了{(lán)色。(3)當(dāng)打開K3,關(guān)閉K1和K2時,c中Zn與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣排不出去,產(chǎn)生較大的壓強,可將c中生成的亮藍(lán)色溶液壓入d中。進入d中的Cr2+可與CH3COO-反應(yīng)生成(CH3COO)2Cr·2H2O沉淀。根據(jù)題意“醋酸亞鉻難溶于冷水”,要使沉淀充分析出并分離,可采用(冰水浴)冷卻、過濾、洗滌、干燥的方法處理。(4)由于(CH3COO)2Cr·2H2O沉淀易被氧氣氧化,所以裝置d的缺點是:裝置d為敞開體系,會使醋酸亞鉻與空氣接觸而被氧化。命題熱點三化學(xué)實驗方案的設(shè)計與評價【有關(guān)化學(xué)實驗方案的設(shè)計與評價的思維路徑】【問題探究】如何評價化學(xué)實驗方案的優(yōu)劣?評價實驗方案的優(yōu)劣主要從以下幾方面入手:(1)實驗原理是否正確、可行;(2)是否安全,如是否有防倒吸、防爆炸裝置或措施等;(3)是否環(huán)保,如是否有尾氣處理裝置;(4)是否排除了干擾因素,如氫氣還原氧化銅是否排盡了系統(tǒng)中的氧氣等。例3碳酸鈣、鹽酸是中學(xué)化學(xué)實驗中的常用試劑。(1)甲同學(xué)擬測定CaCO3固體與過量0.1mol·L-1HCl溶液的反應(yīng)速率。①該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。

②設(shè)計兩種實驗方案:方案一:通過測量

和

計算反應(yīng)速率。

方案二:通過測量

和

計算反應(yīng)速率。

③配制250mL0.1mol·L-1HCl溶液:量取

mL10mol·L-1HCl溶液加入燒杯中,加適量蒸餾水,攪拌,將溶液轉(zhuǎn)入

中,洗滌,定容,搖勻。(2)乙同學(xué)擬用如圖裝置探究固體表面積和反應(yīng)物濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。限選試劑與用品:0.1mol·L-1HCl溶液、顆粒狀CaCO3、粉末狀CaCO3、蒸餾水、量筒、秒表①設(shè)計實驗方案:在固體表面積或反應(yīng)物濃度不同的條件下,測定

(要求所測得的數(shù)據(jù)能直接體現(xiàn)反應(yīng)速率大小)。

②擬定實驗表格,完整體現(xiàn)實驗方案。(表格列數(shù)自定;列出所用試劑的用量、待測物理量和擬定的數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)可用字母a、b、c等表示)實驗序號V(0.1mol·L-1

HCl溶液)/mL

……實驗?zāi)康?實驗1和2探究固體表面積對反應(yīng)速率的影響;實驗1和3探究反應(yīng)物濃度對反應(yīng)速率的影響實驗1

……實驗2

……實驗3

……分析推理:(1)實驗方案設(shè)計有哪些基本要求?如本題中的(1)小題中的方案設(shè)計,測生成的CO2的質(zhì)量或體積可行,測消耗的CaCO3的質(zhì)量也可行,只要條件允許,效果明顯,操作方便,均可行。(2)實驗方案設(shè)計的基本思路是怎樣的?根據(jù)實驗?zāi)康暮驮砑八x用的藥品和儀器,設(shè)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。如本題中的(2)小題,實驗?zāi)康氖翘骄抗腆w表面積和反應(yīng)物濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。因此應(yīng)從分別改變固體表面積和反應(yīng)物濃度兩個角度來設(shè)計實驗。(3)控制變量的實驗設(shè)計應(yīng)注意哪些事項?設(shè)計時,只能改變一個變量。實驗設(shè)計應(yīng)從改變的變量分析,如本題(2)中表格的填寫,實驗1和2應(yīng)改變固體的表面積,實驗1和3應(yīng)改變反應(yīng)物的濃度,可以通過加水來改變。答案:(1)①CaCO3+2HCl══CaCl2+CO2↑+H2O②生成CO2的體積(或質(zhì)量)反應(yīng)時間消耗CaCO3固體的質(zhì)量反應(yīng)時間(答案合理即可)③2.5

250mL容量瓶(2)①生成等質(zhì)量CO2所需的時間(或相同時間內(nèi)生成的CO2的質(zhì)量)②實驗序號V(0.1mol·L-1

HCl溶液)/mLm(顆粒狀CaCO3)/gm(粉末狀CaCO3)/gV(蒸餾水)/mL反應(yīng)時間t/s實驗1ab00d

實驗2a0b0d

實驗3cb0a-cd

或:實驗序號V(0.1mol·L-1

HCl溶液)/mLm(顆粒狀CaCO3)/gm(粉末狀CaCO3)/gV(蒸餾水)/mL反應(yīng)時間t/s實驗1ab00d

實驗2a0b0d

實驗3cb0a-cd

對點訓(xùn)練3NH3是一種重要的化工原料,可用于制氮肥、HNO3、銨鹽、純堿,還可用于制合成纖維、塑料、染料等。某實驗小組在實驗室中對NH3的性質(zhì)進行了探究,設(shè)計了如下實驗裝置?；卮鹣铝袉栴}:(1)氨氣的制備①氨氣的發(fā)生裝置可以選擇上圖中的

,反應(yīng)的化學(xué)方程式為

;

②欲收集一瓶干燥的氨氣,選擇上圖中的裝置,其連接順序為:發(fā)生裝置→

(按氣流方向,用小寫字母表示)。

(2)NH3性質(zhì)探究利用制取的干燥NH3,小組開始實驗,其中A為NH3的制取裝置,并發(fā)現(xiàn)了如下實驗現(xiàn)象,同時小組對現(xiàn)象進行了討論并得出了相應(yīng)的結(jié)論。序號實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論ⅠB裝置中黑色氧化銅變?yōu)榧t色反應(yīng)生成了Cu2O或

ⅡC裝置中無水CuSO4變藍(lán)反應(yīng)生成了

ⅢE裝置中收集到無色無味氣體反應(yīng)生成了N2①完成實驗結(jié)論;②實驗儀器D的名稱為

,所裝藥品無水CaCl2的作用為

;

③如果裝置B中所得紅色固體為Cu2O,則反應(yīng)的化學(xué)方程式為

,體現(xiàn)了NH3的

(填“氧化”或“還原”)性。

解析:(1)①A為固+固加熱制取氣體的裝置,可以選用氯化銨與堿石灰加熱制取氨氣;B加熱濃氨水可以制取氨氣,故選A或B;反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O(或NH3·H2ONH3↑+H2O);②氨氣是堿性氣體,可用堿石灰干燥,密度小于空氣,應(yīng)采用向下排空氣法收集,氨氣極易溶于水,尾氣處理時應(yīng)防止倒吸,則要收集一瓶干燥的氨氣,儀器的連接順序:發(fā)生裝置→d→c→f→e→i;(2)①B裝置中黑色氧化銅變?yōu)榧t色,說明生成了Cu2O或Cu;C裝置中無水CuSO4變藍(lán),說明反應(yīng)生成了H2O;②實驗儀器D的名稱為(球形)干燥管,所裝藥品無水CaCl2的作用為吸收沒有充分反應(yīng)的NH3,同時防止裝置E中的水蒸氣進入裝置C中;③如果裝置B中所得紅色固體為Cu2O,則反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH3+6CuON2+3Cu2O+3H2O,該反應(yīng)中N元素化合價升高,體現(xiàn)了NH3的還原性。學(xué)科素養(yǎng)練——探究類、定量分析型綜合實驗【素養(yǎng)必備】1.探究性實驗方案的設(shè)計。明確探究問題→作出合理假設(shè)→設(shè)計實驗步驟→預(yù)測實驗結(jié)果→得出實驗結(jié)論2.定量實驗常用方法——碘量法?；瘜W(xué)實驗中的計算常與滴定實驗相結(jié)合進行考查。碘量法是氧化還原滴定中應(yīng)用較為廣泛的一種方法,在近幾年的高考試題中多次出現(xiàn)。I2可作氧化劑,能被Sn2+、H2S等還原劑還原,I-可作還原劑,能被

、

、

等氧化劑氧化,故碘量法分為直接碘量法和間接碘量法。直接碘量法是用碘滴定液直接滴定還原性物質(zhì)的方法,在滴定過程中,I2被還原為I-;高考試題中經(jīng)常涉及的是間接碘量法(又稱滴定碘法),它是利用I-的還原性與氧化性物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生I2,淀粉溶液遇I2顯藍(lán)色,再加入Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液與I2反應(yīng),滴定終點的現(xiàn)象為藍(lán)色消失且半分鐘內(nèi)不變色,從而測出氧化性物質(zhì)的含量。例如:用間接碘量法測定混合氣體中ClO2的含量,有關(guān)的離子方程式為3.計算公式。

【學(xué)科素養(yǎng)強化訓(xùn)練】1.亞硝酸鈉是一種食品添加劑,具有防腐和抗氧化作用。某同學(xué)對亞硝酸鈉進行了相關(guān)探究。(一)查閱資料①亞硝酸鈉(NaNO2)為無色、無味的晶體。②HNO2是一種弱酸,酸性比CH3COOH略強,性質(zhì)不穩(wěn)定,易分解生成NO和NO2;能被常見強氧化劑氧化;但在酸性溶液中它也是一種氧化劑,如能把I-氧化成I2。③AgNO2是一種微溶于水、易溶于酸的淺黃色固體。(二)問題討論(1)人體正常的血紅蛋白中應(yīng)含F(xiàn)e2+,誤食亞硝酸鹽(如NaNO2)會致使機體組織缺氧,出現(xiàn)青紫而中毒,原因是

。

若發(fā)生中毒時,你認(rèn)為下列物質(zhì)有助于解毒的是

(填字母)。

A.雞蛋清B.胃舒平[主要成分是Al(OH)3]C.小蘇打D.維生素C(2)要區(qū)別NaNO2和NaCl兩種固體,你需用的試劑是

。

(三)實驗測定為了測定某樣品中NaNO2的含量,某同學(xué)進行如下實驗:①稱取樣品ag,加水溶解,配制成100mL溶液。②取25.00mL溶液放入錐形瓶中,用0.0200mol·L-1

KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液(酸性)進行滴定,滴定結(jié)束后消耗KMnO4溶液VmL。(3)上述實驗①所需玻璃儀器除玻璃棒、膠頭滴管之外,還有

。

(4)在進行滴定操作時,KMnO4溶液盛裝在

(填“酸式”或“堿式”)滴定管中。當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏稳芤?

時達到滴定終點。

(5)滴定過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是

;測得該樣品中NaNO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

。

(6)若滴定過程中剛出現(xiàn)顏色變化就停止滴定,則測定結(jié)果

(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。

答案:(1)血紅蛋白中Fe2+被

氧化為Fe3+,導(dǎo)致血紅蛋白失去運載氧氣的功能D(2)硝酸酸化的AgNO3溶液(或酚酞溶液或碘化鉀淀粉溶液和稀硫酸,其他合理試劑均可)(3)燒杯、100mL容量瓶(4)酸式錐形瓶中無色溶液變成淺紫色,且30s內(nèi)不褪色(6)偏小解析:(1)血紅蛋白中Fe2+起運載氧氣的作用,一旦被氧化為Fe3+,將失去運載氧氣的能力,使人體表現(xiàn)出缺氧癥狀。(2)尋找區(qū)分NaNO2和NaCl兩種固體試劑時,若著眼點放在NaCl上,可使用硝酸酸化的硝酸銀溶液;若著眼點放在NaNO2上,可采用檢驗NaNO2水溶液的酸堿性或酸性條件下NaNO2的氧化性的方法。(3)實驗①是配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液,所需玻璃儀器除玻璃棒、膠頭滴管之外,還有燒杯、100

mL容量瓶。(4)在進行滴定操作時,因KMnO4溶液具有強氧化性,會腐蝕橡膠管,所以應(yīng)盛裝在酸式滴定管內(nèi);當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏稳芤?錐形瓶中無色溶液變成淺紫色,且30

s內(nèi)不褪色,說明達到滴定終點。(5)滴定過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是NaNO2與KMnO4發(fā)生反應(yīng)的關(guān)系式為5NaNO2~2KMnO45

mol

2

mol 0.020

0×10-3V

mol2.(2022廣東韶關(guān)高三二模)KMnO4是一種常用的氧化劑。某實驗小組利用氯氣氧化K2MnO4制備KMnO4并對其性質(zhì)進行探究。資料:①錳酸鉀(K2MnO4)在濃強堿溶液中可穩(wěn)定存在,堿性減弱時易發(fā)生反應(yīng):②酸性條件下的氧化性:KMnO4>KIO3>I2Ⅰ.KMnO4的制備(1)從A~D中選擇合適的裝置制備KMnO4,正確的連接順序是a→

(按氣流方向,用小寫字母表示);裝置A中m的作用是

。(2)若沒有使用裝置C,造成的影響是

。

Ⅱ.KMnO4性質(zhì)探究取適量制取的KMnO4溶液稀釋至約0.01mol·L-1(用硫酸酸化至pH=1),取配制好的KMnO4溶液2mL放入試管中,逐滴滴加0.1mol·L-1KI溶液,KMnO4紫色溶液迅速變?yōu)樽睾稚珣覞嵋?然后沉淀逐漸消失,最終溶液變?yōu)樽攸S色。(3)最終溶液呈現(xiàn)棕黃色推測生成了

(寫化學(xué)式)。

(4)實驗小組對初始階段的產(chǎn)物成分進行探究:①黑色固體是MnO2,試劑X是

(寫化學(xué)式)。

②在“紫色清液”中存在,寫出生成

的離子方程式:

。

③下列實驗方案中,可用于檢驗“紫色清液”中是否存在

的是

(填字母)。

A.用潔凈的玻璃棒蘸取紫色清液滴在碘化鉀淀粉試紙上,觀察試紙是否變藍(lán)色B.取少量紫色清液放入試管中,向其中加入幾滴淀粉溶液,溶液不變藍(lán),再加入過量NaHSO3溶液,觀察溶液是否變色C.取少量紫色清液放入試管中,向其中加入稀硝酸酸化,再加入幾滴硝酸銀溶液,觀察是否生成黃色沉淀(5)探究實驗Ⅱ中棕褐色沉淀消失的原因:用離子方程式解釋步驟③中固體消失的原因:

。

(6)由上述實驗可知,KMnO4的還原產(chǎn)物與

有關(guān)。

答案:(1)d→e→c→b→f平衡氣壓,使液體能順利流下(2)HCl進入裝置B使溶液堿性減弱生成MnO2,導(dǎo)致KMnO4的產(chǎn)率降低(3)I2(4)①H2O2

②2+I-+2H+══2MnO2↓++H2O

③B(5)MnO2+2I-+4H+══Mn2++I2+2H2O(6)還原劑的用量、溶液的酸堿性、氧化劑的濃度解析:(1)裝置A制備氯氣,經(jīng)裝置C除去HCl,進入裝置B中發(fā)生Cl2+2K2MnO4══2KMnO4+2KCl,最后用裝置D吸收尾氣。從裝置A~D中選擇合適的裝置制備KMnO4,正確的連接順序是a→d→e→c→b→f;裝置A中m的作用是平衡氣壓,使液體能順利流下。(2)若沒有使用裝置C,造成的影響是HCl進入裝置B使溶液堿性減弱生成MnO2,導(dǎo)致KMnO4的產(chǎn)率降低。(3)酸性條件下的氧化性:KMnO4>KIO3>I2,低濃度碘水的顏色為黃色,則在酸性條件下,KMnO4將碘離子氧化生成碘單質(zhì),使最終溶液呈現(xiàn)棕黃色。(4)實驗Ⅱ初始階段I-的氧化產(chǎn)物不是I2,則有機溶劑四氯化碳中未溶解I2而呈無色,但四氯化碳不溶于水,且密度比水的大,導(dǎo)致液體分層。①黑色固體是MnO2,二氧化錳與試劑X作用立即產(chǎn)生大量氣泡,結(jié)合中學(xué)階段所學(xué)知識,可知試劑X是H2O2。③酸性條件下氧化性:KIO3>I2,可加入不含碘元素的還原劑將

還原為I2,利用淀粉遇碘單質(zhì)變藍(lán)色檢驗I2的存在,間接證明

的存在。A項,用潔凈的玻璃棒蘸取紫色清液滴在碘化鉀淀粉試紙上,引入了碘元素,故錯誤;B項,取少量紫色清液放入試管中,向其中加入幾滴淀粉溶液,溶液不變藍(lán),再加入過量NaHSO3溶液,亞硫酸氫根離子與碘酸根離子反應(yīng)生成碘單質(zhì),滴加淀粉溶液,溶液變藍(lán)說明存在

,故正確;C項,取少量紫色清液放入試管中,向其中加入稀硝酸酸化,再加入幾滴硝酸銀溶液,不產(chǎn)生黃色沉淀,故錯誤。(5)MnO2、KI與H2SO4反應(yīng)生成的棕黃色溶液中含有I2,根據(jù)化合價升降規(guī)律可知還生成了MnSO4,用離子方程式解釋步驟③中固體消失的原因:MnO2+2I-+4H+══Mn2++I2+2H2O。(6)由上述實驗可知,所得產(chǎn)物成分與試劑的相對用量有關(guān),由探究實驗Ⅱ中棕褐色沉淀消失原因的實驗可知,所得產(chǎn)物成分與溶液的酸堿性有關(guān),實際上,物質(zhì)的變化主要與其自身的性質(zhì)有關(guān),還與外界條件,如濃度大小、用量多少、溶液的酸堿性等因素有關(guān)。3.為研究鐵質(zhì)材料與熱濃硫酸的反應(yīng),某學(xué)習(xí)小組用碳素鋼(即鐵和碳的合金)進行了以下探究活動:[探究一](1)常溫下,可以用鐵質(zhì)容器盛放冷的濃硫酸,其原因是

。

(2)稱取碳素鋼6g放入15mL濃硫酸中,加熱,充分反應(yīng)后得到溶液X并收集到混合氣體Y。①甲同學(xué)認(rèn)為X中除Fe3+之外還可能含有Fe2+。若要確認(rèn)其中的Fe2+,應(yīng)選用

(填字母)。

A.KSCN溶液和氯水 B.鐵粉和KSCN溶液C.濃氨水 D.酸性KMnO4溶液②乙同學(xué)取560mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體Y通入足量溴水中,發(fā)生反應(yīng)SO2+Br2+2H2O══2HBr+H2SO4,然后加入足量BaCl2溶液,經(jīng)適當(dāng)操作后得干燥固體4.66g,由此推知氣體Y中SO2的體積分?jǐn)?shù)為

。

[探究二]根據(jù)上述實驗中SO2體積分?jǐn)?shù)的分析,丙同學(xué)認(rèn)為氣體Y中除SO2外還可能含有Z和W兩種氣體,其中Z氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下密度為0.0893g·L-1。為此設(shè)計了下列探究實驗裝置(假設(shè)有關(guān)氣體完全反應(yīng))。(3)裝置B中試劑的作用是

。

(4)分析Y氣體中的W氣體是如何生成的:

(用化學(xué)方程式表示)。

(5)已知洗氣瓶M中盛裝澄清石灰水,為確認(rèn)W的存在,需在裝置中添加M于

(填字母)。

A.A之前 B.A~B間C.B~C間 D.C~D間(6)確認(rèn)Z氣體存在的實驗現(xiàn)象是

。

[探究三]如圖是實驗室進行二氧化硫制備與性質(zhì)實驗的組合裝置,部分固定裝置未畫出。(7)下列有關(guān)說法不正確的是

。

A.關(guān)閉K2,打開K1,滴加硫酸,則裝置B中每消耗1molNa2O2,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2NA(設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值)B.關(guān)閉K1,打開K2,試劑R是酸性KMnO4溶液或FeCl3溶液,均可證明SO2有還原性C.為防止環(huán)境污染,裝置C和E中的試劑均可采用NaOH溶液D.實驗過程中體現(xiàn)了硫酸的酸性、吸水性、難揮發(fā)性、強氧化性答案:(1)常溫下,鐵在濃硫酸中表面被鈍化(2)①D

②80%(3)檢驗SO2是否除盡(4)C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O(5)C(6)D中固體由黑變紅,E中固體由白變藍(lán)(7)D解析:(1)常溫下,鐵遇冷的濃硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng),在鐵表面生成一層致密的氧化物薄膜而阻止了進一步的反應(yīng),即發(fā)生鈍化現(xiàn)象。(2)①亞鐵離子具有還原性,而酸性高錳酸鉀溶液有氧化性,發(fā)生氧化還原反應(yīng)使高錳酸鉀溶液的紫紅色褪去,鐵離子和亞鐵離子同時存在時,應(yīng)該用酸性高錳酸鉀溶液檢驗亞鐵離子,故D正確。②SO2+Br2+2H2O══2HBr+H2SO4,H2SO4+BaCl2══BaSO4↓+2HCl,所以硫酸鋇和二氧化硫之間的關(guān)系式為SO2~BaSO4,設(shè)二氧化硫的體積為V,SO2~

BaSO422.4

L

233

gV

4.66

g(3)二氧化硫能使品紅溶液褪色,所以用品紅溶液檢驗二氧化硫是否除盡。(4)碳素鋼中含有碳,加熱條件下,碳能與濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫、二氧化碳和水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O。(5)二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁,但二氧化硫還能使品紅溶液褪色,所以要檢驗二氧化碳必須排除二氧化硫的干擾,裝置B是檢驗二氧化硫是否除盡,所以澄清石灰水應(yīng)放置在B和C之間,即在通入堿石灰之前檢驗。(6)根據(jù)Z的密度可求出其摩爾質(zhì)量約為2

g·mol-1,所以Z是氫氣,氫氣具有還原性,能將黑色的氧化銅還原成紅色的銅單質(zhì),同時生成水,水能使無水硫酸銅變藍(lán)色,這是檢驗水的特征反應(yīng),所以如果D中氧化銅變紅,E中無水硫酸銅變藍(lán),則證明含有氫氣。(7)關(guān)閉K2,打開K1,滴加硫酸,則裝置B中發(fā)生SO2+Na2O2══Na2SO4,每消耗1

mol

Na2O2,轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2NA,A項正確;關(guān)閉K1,打開K2,酸性KMnO4溶液或FeCl3溶液具有強氧化性,可與二氧化硫發(fā)生氧化還原反應(yīng),均可證明SO2有還原性,B項正確;NaOH能與SO2反應(yīng),能用于尾氣吸收,裝置C和E中的試劑均可采用NaOH溶液,C項正確;實驗過程中體現(xiàn)了硫酸的酸性、難揮發(fā)性,不能體現(xiàn)強氧化性以及吸水性,D項錯誤。新題演練?能力遷移1.(2022湖南卷,改編)某實驗小組以BaS溶液為原料制備BaCl2·2H2O,并用重量法測定產(chǎn)品中BaCl2·2H2O的含量。設(shè)計了如下實驗方案:可選用試劑:NaCl晶體、BaS溶液、濃硫酸、稀硫酸、CuSO4溶液、蒸餾水步驟1.BaCl2·2H2O的制備按如圖所示裝置進行實驗,得到BaCl2溶液,經(jīng)一系列步驟獲得BaCl2·2H2O產(chǎn)品。步驟2.產(chǎn)品中BaCl2·2H2O的含量測定①稱取產(chǎn)品0.5000g,用100mL水溶解,酸化,加熱至近沸;②在不斷攪拌下,向①所得溶液逐滴加入熱的0.100mol·L-1H2SO4溶液;③沉淀完全后,60℃水浴40分鐘,經(jīng)過濾、洗滌、烘干等步驟,稱量白色固體,質(zhì)量為0.4660g。回答下列問題:(1)Ⅰ是制取

氣體的裝置,在試劑a過量并微熱時,發(fā)生主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為

;

(2)Ⅱ中b儀器的作用是

;Ⅲ中的試劑應(yīng)選用

;

(3)在沉淀過程中,某同學(xué)在加入一定量熱的H2SO4溶液后,認(rèn)為沉淀已經(jīng)完全,判斷沉淀已完全的方法是

;

(3)在沉淀過程中,某同學(xué)在加入一定量熱的H2SO4溶液后,認(rèn)為沉淀已經(jīng)完全,判斷沉淀已完全的方法是

;

(4)沉淀過程中需加入過量的H2SO4溶液,原因是

;

(5)在過濾操作中,下列儀器不需要用到的是

(填名稱);

(6)產(chǎn)品中BaCl2·2H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

(保留一位小數(shù))。

答案:(1)氯化氫2NaCl+H2SO4(濃)Na2SO4+2HCl↑(2)防倒吸CuSO4溶液(3)在上層清液中滴加熱的H2SO4溶液后,無明顯現(xiàn)象(4)保證Ba2+沉淀完全(5)錐形瓶(6)97.6%解析:本題考查BaCl2·2H2O的制備和純