2021高考化學(xué)易錯點23 化學(xué)實驗評價與探究

易錯23化學(xué)實驗評價與探究

【易錯分析】

完整的化學(xué)實驗方案包括“四大環(huán)節(jié)’‘：實驗原理、實驗裝置和藥品（其中包括：裝置類型、

儀器的組裝等）、實驗步驟（其中包括：加裝藥品、氣密性檢查、除雜干燥、主體實驗、安全

措施等）、實驗現(xiàn)象的觀察、記錄及實驗數(shù)據(jù)的分析處理等。設(shè)計合理的實驗方案必須掌握

比較全面的實驗基本原理和基本技能，要做到設(shè)計原理正確、實驗程序合理、操作步驟簡便、

現(xiàn)象明顯、相關(guān)結(jié)論正確。

【錯題糾正】

例題1、下面是某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)進行研究性學(xué)習(xí)的過程。

【研究課題】探究草酸晶體受熱分解的產(chǎn)物。

【查閱資料】該小組同學(xué)通過查詢，獲得草酸及草酸晶體的相關(guān)知識:

名稱化學(xué)式顏色、狀態(tài)溶解性熔點（℃）密度(g/crrP)

草酸H2c2。4—易溶于189.51.900

水

草酸晶H2C2O42H2O無色晶體一101.51.650

體

備注：草酸晶體175℃以上開始分解。

【提出猜想】請根據(jù)草酸晶體的組成對分解可能生成的產(chǎn)物進行猜想。

猜想⑴分解的產(chǎn)物可能是CO、CO2或它們的混合物，猜想（2）：除以上產(chǎn)物還可能有

產(chǎn)物。

【設(shè)計方案】①為驗證"猜想（2）"，宜選擇如圖1中的裝置（填字母代號）：

圖1

②該小組利用下圖裝置繼續(xù)進行“猜想⑴”的探究。A、C、F中盛澄清石灰水，B中盛濃NaOH

溶液，D中裝堿石灰（CaO、NaOH固體混合物），E中裝CuO粉末。

①證明草酸晶體分解產(chǎn)物中有C02的現(xiàn)象：:證明分

解產(chǎn)物中有CO的現(xiàn)象：。

②若未連接G,要達到同樣目的，可采取的措施：。

【交流討論]小李同學(xué)查閱資料發(fā)現(xiàn)：草酸是二元弱酸，但比碳酸強，受熱分解時有少量

升華，草酸鈣和草酸氫鈣均為白色不溶物，因此對實驗中CO2的檢驗提出質(zhì)疑，試根據(jù)信

息、，指出原設(shè)計的存在的問題，并提出改進措施。

【解析】【提出猜想](1)草酸中含有的元素有H、C、0,有質(zhì)量守恒定律可知草酸分解

產(chǎn)物還有HzO；【設(shè)計方案】①草酸晶體175℃以上開始分解，其熔點為101.5℃,未分解就

已經(jīng)融化，如果試管口略向下傾斜則會流向關(guān)口，不能完成分解實驗，從而影響后續(xù)實驗，

所以選擇裝置B：②a.用澄清石灰水檢驗二氧化碳，則A中盛澄清石灰水變渾濁，說明草

酸晶體分解產(chǎn)物中有C02；檢驗CO時，要先把混合氣體中的二氧化碳除去，防止干擾檢驗

CO,則B中濃NaOH溶液吸收CO?,C中澄清石灰水不變渾濁，說明前面的二氧化碳己經(jīng)

被除盡，CO還原CuO生成二氧化碳和Cu,則黑色氧化銅變紅色，生成的二氧化碳進入E

中澄清石灰水變渾濁：b.G裝置作用是處理尾氣，尾氣中含有CO,可以用酒精燈點燃的

方法處理，則需要在E導(dǎo)氣管出氣口處放一個燃著的酒精燈；【交流討論】草酸受熱能升

華，揮發(fā)的草酸蒸汽進入澄清石灰水生成的草酸鈣和草酸氫鈣均為白色不溶物，所以要先除

去氣體混合物中草酸蒸汽，以防止干擾二氧化碳的檢驗；醋酸易溶于水，可以在A前面加

一個裝有水的洗氣瓶，來吸收混合氣體中的草酸蒸汽。

【答案】氏0；圖B:A中盛澄清石灰水變渾濁；C中澄清石灰水不變渾濁，F(xiàn)中澄清石灰水

變渾濁，E黑色氧化銅變紅色；在E出氣導(dǎo)管末端放一個燃著的酒精燈；在A前面加一個

裝有水的洗氣瓶

例題2、三草酸合鐵(III)酸鉀晶體K3[Fe(C2O4)J3H2O可用于攝影和藍色印刷，其在110℃

可完全失去結(jié)晶水，繼續(xù)升高溫度可發(fā)生分解反應(yīng)。某化學(xué)研究小組對K3[Fe(C2O4)313H2。

受熱分解生成的氣體產(chǎn)物和固體產(chǎn)物進行探究。

⑴燒瓶M中盛有飽和NH4C1與飽和NaNO2的混合液，常用于實驗室制Nz,則該反應(yīng)的化

學(xué)方程式為o

(2)實驗所需的儀器裝置如圖所示,各裝置的連接順序為:a接、接j

接、接。

(3)裝置檢查氣密性后，先通一段時間N2,其目的是。結(jié)束實驗時先

熄滅B、D兩裝置中的酒精燈再通入N2至常溫，其目的是。

(4)E裝置中澄清石灰水的作用是。

(5)探究分解后的固體產(chǎn)物

①取B中充分反應(yīng)后所得固體于試管中，加入足量蒸儲水，過濾、洗滌、干燥得到黑色粉

末，取4.4g黑色粉末溶于足量稀硝酸中，收集到標準狀況下NO氣體1.12L。通過計算判

斷，黑色粉末的成分為(寫化學(xué)式)。請設(shè)計實驗方案驗證：。

②9.82g三草酸合鐵(IH)酸鉀晶體在以上裝置中加熱分解，所得固體的質(zhì)量為5.42g,同時

得到密度為1.647gLi(己折合成標準狀況下)的含碳氣體，寫出該分解反應(yīng)的化學(xué)方程式：

【解析】(1)利用飽和NH4C1與飽和NaNCh的混合液制備N2,NH4C1和NaNCh發(fā)生氧化還

原反應(yīng)，同種元素不同價態(tài)發(fā)生歸中反應(yīng)，NH4cl中N的化合價由-3升高到0,升高了3,

NaNCh中N的化合價由+3降低到0,降低了3,因此反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH4CI+

NaNO2=^=NaCl+N2?+2H2O0(2)驗證氣體產(chǎn)物，先驗證水蒸氣、再驗證CCh并除去CCh、

最后驗證CO氣體。(3)先通一段時間N2,排出裝置中的空氣，防止空氣中的CO?干擾實驗。

結(jié)束實驗時先熄滅B、D兩裝置中的酒精燈，再通入N?至常溫，目的是防止壓強減小，E、

F裝置中的溶液倒吸。(4)檢驗氣體產(chǎn)物中是否含有CO,需先除凈CCh，E裝置中的澄清石

灰水用來檢驗CO?是否除盡。(5)①NO的物質(zhì)的量是0.05mol,則轉(zhuǎn)移電子是0.05mok3=

0.15moL如果黑色粉末是Fe,則Fe是0.05mol,其質(zhì)量是0.05molx56g皿0「=2.8g。如

果黑色粉末是FeO,則其物質(zhì)的量是0.15mol,其質(zhì)量是0.15mol*72gmol】=10.8g。由

于黑色粉末總質(zhì)量是4.4g,所以黑色粉末應(yīng)該是FeO和Fe的混合物。根據(jù)金屬活動性順序

知Fe比Cu活潑，單質(zhì)Fe與過量CuSCh溶液能發(fā)生置換反應(yīng)，因此可選擇CuSC>4溶液檢驗

固體產(chǎn)物是否含有單質(zhì)Fe。FeO是堿性氧化物，不溶于CuS04溶液，根據(jù)堿性氧化物能溶

于鹽酸，生成的Fe2+在酸性條件下易被H2O2氧化為F/+,F/+遇KSCN溶液變紅，由此可

以檢驗固體產(chǎn)物中的FeOo②由題意可知，分解后所得含碳氣體的摩爾質(zhì)量為1.647g-L

1><22.4Lmol'=：36.9gmol1,假設(shè)混合氣體中CO2、CO的物質(zhì)的量分別是x、y,則(44x

+28y戶(x+y)=36.9,解得xJ=5：4,n(K3[Fe(C2O4)3]-3H2O)=9.82g-491gmol>=0.02mol,

根據(jù)K元素守恒可得〃(K2co3)=(0.02molx3)+2=0.03mol,在固體中Fe元素的物質(zhì)的量是

〃(Fe)=0.()2mol,產(chǎn)生的CO、CO2的物質(zhì)的量是0.02mo|x6-0.03mol=0.09mol,由于"(CO2):

M(CO)=5：4,所以〃(82)=0.05mol,“(CO)=0.04mol,Fe元素結(jié)合的O元素的物質(zhì)的量

是0.02molx12-0.05molx2-0.04mob1-().03molx3=0.01mob因此K3[Fe(C2O4)3]-3H2O

發(fā)生分解反應(yīng)的各種物質(zhì)的量之比為”(K4Fe(C2O4)3]3H2O)力(K2co3)》(Fe)>!(FeO)i;(CO2):

“(CO)：n(H20)=0.02mol：0.03mol：0.01mol：0.01mol:0.05mol：0.04mol：0.06mol=2：

3：1：1：5：4：6。故該分解反應(yīng)的化學(xué)方程式是

2K3[Fe(C2O4)3]-3H2O=^=3K2CO3+Fe+FeO+4cOf+5C0?T+6H2O?

【答案】(l)NH4Cl+NaNO2=^=NaCI+N2T+2H2O(2)bcfgdeh(3)排出裝置中的

空氣，防止空氣中的CO2干擾實驗結(jié)果防止E、F裝置中的溶液倒吸(4)檢驗CO2是否已

除凈(5)①FeO和Fe取少量固體于試管中，加入足量的硫酸銅溶液，若出現(xiàn)紅色固體，則

說明有Fe；取經(jīng)過濾、洗滌至洗滌液無色后的固體于另一支試管中，加過量鹽酸，靜置，

取上層清液，滴加幾滴KSCN溶液無紅色出現(xiàn)，再滴加1?2滴H2O2溶液，若溶液呈紅色，

則說明有FeO(其他合理答案也可以)②2K34?04)3]3H2O=^=3K2cCh+Fe+FeO+4cOf

+5CO2T+6H2O

【知識清單】

1.化學(xué)實驗方案的設(shè)計

(1)物質(zhì)制備型實驗方案的設(shè)計：應(yīng)遵循“條件合適，操作方便；原理正確，步驟簡單；原料

豐富，價格低廉；產(chǎn)物純凈，污染物少''的原則。設(shè)計的基本流程為根據(jù)目標產(chǎn)物T確定可

能原理一設(shè)計可能實驗方案-優(yōu)化實驗方案-選擇原料T設(shè)計反應(yīng)裝置(方法、儀器等)一實

施實驗(步驟、操作要點、控制反應(yīng)條件等)T分離提純產(chǎn)品。

(2)性質(zhì)探究型實驗方案的設(shè)計：主要是從物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點或從所屬類型的典型代表物去推

測物質(zhì)可能具有的一系列性質(zhì)，而后據(jù)此設(shè)計出合理的實驗方案，去探索它所可能具有的性

質(zhì)。設(shè)計的基本流程為根據(jù)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和類型—提出性質(zhì)猜想一設(shè)計實驗逐個驗證一

記錄現(xiàn)象和數(shù)據(jù)一歸納分析一合理推斷、得出結(jié)論。

(3)性質(zhì)驗證型實驗方案的設(shè)計：主要是求證物質(zhì)具備的性質(zhì)，關(guān)鍵是設(shè)計出簡捷的實驗方

案，要求操作簡單，簡便易行，現(xiàn)象明顯，且安全可行。設(shè)計的基本流程為根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)

一設(shè)計可能實驗方案-優(yōu)化實驗方案一實施實驗（原理、方法、步驟、儀器、藥品、操作要

點等）一觀察現(xiàn)象、記錄數(shù)據(jù)一綜合分析、得出結(jié)論。

2.化學(xué)實驗方案的評價

（1）“可行性”：實驗原理是否正確、可行；實驗操作是否安全、合理；實驗步驟是否簡單、

方便；實驗效果是否明顯等。

（2）“綠色化學(xué)”：反應(yīng)原料是否易得、安全、無毒；反應(yīng)速率是否較快；原料利用率以及

合成物質(zhì)的產(chǎn)率是否較高；合成過程是否造成環(huán)境污染。

（3）“安全性”：凈化、吸收氣體及熄滅酒精燈時要防液體倒吸；進行某些易燃易爆實驗時

要防爆炸，如H2還原CuO應(yīng)先通H2,氣體點燃先驗純等；防氧化，如H2還原CuO后要“先

滅燈再停氫”，白磷切割宜在水中等；防吸水，如實驗中取用、制取易吸水、潮解、水解的

物質(zhì)宜采取必要的防吸水措施，以保證達到實驗?zāi)康摹?/p>

（4）“規(guī)范性”：有些反應(yīng)中，為減少易揮發(fā)液體反應(yīng)物的損耗和充分利用原料，需在反應(yīng)

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；易揮發(fā)液體產(chǎn)物（導(dǎo)出

時可為蒸氣）的及時冷卻；儀器拆卸與組裝順序相反，按照從右向左，從高到低的順序拆卸。

3.實驗條件的控制

常見的操作思考方向

加過量試劑使反應(yīng)完全進行（或增大產(chǎn)率、轉(zhuǎn)化率）

加氧化劑（如H2O2）氧化還原性物質(zhì)，生成目標產(chǎn)物或除去某種離子

通入N2或其他惰性氣體除去裝置中的空氣，排除氧氣的干擾

末端放置干燥管防止空氣中的水蒸氣干擾實驗

①調(diào)節(jié)溶液的酸堿性，抑制水解（或使其中某些金屬離子形成氫

氧化物沉淀）②“酸作用”還可除去氧化物（膜）③“堿作用”還可

調(diào)節(jié)溶液的pH

除去油污，除去鋁片氧化膜，溶解鋁、二氧化硅等④特定的氧

化還原反應(yīng)需要的酸性條件（或堿性條件）

①防止副反應(yīng)的發(fā)生②使化學(xué)平衡移動；控制化學(xué)反應(yīng)的方向

③控制固體的溶解與結(jié)晶（如趁熱過濾能防止某物質(zhì)降溫時析

出）④控制反應(yīng)速率；使催化劑達到最大活性⑤升溫：促進溶液

控制溫度

中的氣體逸出，使某物質(zhì)達到沸點揮發(fā)⑥加熱煮沸：促進水解，

（水浴、冰浴、油浴）

聚沉后利于過濾分離⑦趁熱過濾：減少因降溫而析出的溶質(zhì)的

量⑧降溫：防止物質(zhì)高溫分解或揮發(fā)；降溫（或減壓）可以減少能

源成本，降低對設(shè)備的要求

①水洗：通常是為了除去晶體表面水溶性的雜質(zhì)②“冰水洗滌”：

洗滌晶體

能洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，且防止晶體在洗滌過程中的溶解

損耗③用特定有機試劑清洗晶體：洗去晶體表面的雜質(zhì)，降低

晶體的溶解度、有利于析出，減少損耗等④洗滌沉淀方法：往

漏斗中加入蒸鐲水至浸沒沉淀，待水自然流下后，重復(fù)以上操

作2?3次

過濾、蒸發(fā)、萃取、分液、蒸儲等。從溶液中得到晶體的方法：

分離、提純

蒸發(fā)濃縮一冷卻結(jié)晶一過濾一洗滌一干燥

【變式練習(xí)】

1.將硫鐵礦（主要成分為FeS2,含有少量的碳）焙燒所得尾氣主要含SO2、C02。為了檢驗尾

氣的主要成分并驗證尾氣的部分性質(zhì),設(shè)計了以下實驗。實驗用到的裝置和藥品如圖所示:

（實驗裝置可重復(fù)使用）

請回答下列問題:

（1）為完成實驗?zāi)康?，請把裝置按氣流方向進行連接（用小寫字母填寫）?

（2）裝置D的作用是。

（3）酸性高銹酸鉀溶液的作用有二：其一，驗證SO?有還原性；其二，。

（4）裝置E中被氧化的元素是。

（5）在該實驗中，S02通入FeCb溶液中反應(yīng)的離子方程式為。取反應(yīng)后的該溶液

于一潔凈的試管中，滴加少量KSCN溶液，溶液不變紅，說明溶液中（填“含有”或“不

含有"）Fe3+；再繼續(xù)滴加少量氯水，溶液也不變紅，請分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。

3+

2.某酸性工業(yè)廢水中含有K2Cr207o光照下，草酸（H2c2。4）能將其中的CnCh?一轉(zhuǎn)化為CrO

某課題組研究發(fā)現(xiàn)，少量鐵明研［A12Fe（SO4）#24H2O］即可對該反應(yīng)起催化作用。為進一步研

究有關(guān)因素對該反應(yīng)速率的影響，探究如下：

（1）在25。（3下，控制光照強度、廢水樣品初始濃度和催化劑用量相同，調(diào)節(jié)不同的初始

pH和一定濃度草酸溶液用量，作對比實驗，完成以下實驗設(shè)計表（表中不要留空格）。

廢水樣品草酸溶液體蒸儲水體積

實驗編號初始pH

體積mL積mLmL

①4601030

②5601030

③560

——

測得實驗①和②溶液中的CnC^-濃度隨時間變化關(guān)系如圖所示。

（2）上述反應(yīng)后草酸被氧化為（填化學(xué)式）。

（3）實驗①和②的結(jié)果表明；實驗①中0~h時間段反應(yīng)速率v（Cr3+）=molL'-min-1

（用代數(shù)式表示）。

（4）該課題組隊鐵明研［ALFe（SO4）#24H2O］中起催化作用的成分提出如下假設(shè)，請你完成

假設(shè)二和假設(shè)三：

假設(shè)一：Fe2+起催化作用；

假設(shè)二：;

假設(shè)三：;

（5）請你設(shè)計實驗驗證上述假設(shè)一，完成下表中內(nèi)容。

（除了上述實驗提供的試劑外，可供選擇的藥品有K2so4、FeSO4>Al2Fe（SO4）4-24H2O>

AIMS。。等，溶液中Cr2Ch2-的濃度可用儀器測定。）

實驗方案（不要求寫具體操作過程）預(yù)期實驗結(jié)果和結(jié)論

【易錯通關(guān)】

I.某興趣小組的同學(xué)發(fā)現(xiàn)，將CuS04溶液與Na2cCh溶液混合會產(chǎn)生藍綠色沉淀。他們對

沉淀的組成很感興趣，決定采用實驗的方法進行探究。

（提出猜想）猜想1：所得沉淀為一種鹽或者一種堿，它們可能是。

猜想2：所得沉淀為o

（查閱資料）無論是哪一種沉淀受熱均易分解（假設(shè)均不含結(jié)晶水）。

（實驗探究）步驟1：將所得懸濁液過濾，先用蒸福水洗滌，再用無水乙醇洗滌、風(fēng)干。

步驟2：取一定量所得固體，用如下裝置（夾持儀器未畫出）進行定性實驗。能證明猜想1

成立的實驗現(xiàn)象是。

（1）檢查上述虛線框內(nèi)裝置氣密性的實驗操作是：關(guān)閉K,.

（2）步驟1中用無水乙醇再次洗滌的目的是。

（3）若在上述裝置B中盛放無水CaCh,C中盛放Ba（0H）2溶液，還可測定所得沉淀的

組成。

①C中盛放Ba（0H）2溶液，而不使用澄清石灰水的原因是。

②若所取藍綠色固體質(zhì)量為27.1g,實驗結(jié)束后，裝置B的質(zhì)量增加2.7g,C中產(chǎn)生沉淀

的質(zhì)量為19.7g。則該藍綠色固體的化學(xué)式為。

2.高鐵酸鉀是一種高效多功能的新型非氯綠色消毒劑，主要用于飲水處理。實驗小組制備

高鐵酸鉀（fGFeOQ并探究其性質(zhì)。

資料：K2FeO4為紫色固體，微溶于K0H溶液；具有強氧化性，在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)

生02,在堿性溶液中較穩(wěn)定。

⑴制備K2FeCU（夾持裝置略）

N.OH溶液

①如圖所示，A為氯氣發(fā)生裝置。裝置A、B、C、D中存在錯誤的是.（填

序號）。

②C中得到紫色固體和溶液。C中通入氯氣發(fā)生反應(yīng)，生成高鐵酸鉀（KzFeOQ的化學(xué)方程

式為,此外CL還可能與過量的KOH反應(yīng)。

（2）探究K2FeO4的性質(zhì)

①取C中紫色溶液，加入稀硫酸，產(chǎn)生黃綠色氣體，得溶液a,經(jīng)檢驗氣體中含有CL。為

證明是否KzFeCU,氧化了C「而產(chǎn)生CL,設(shè)計以下方案:

方案I取少量溶液a,滴加KSCN溶液至過量，溶液呈紅色。

用KOH溶液充分洗滌C中所得固體，再用KOH溶液將MFeCU溶出，

方案II

得到紫色溶液b。取少量b,滴加鹽酸，有CL產(chǎn)生。

i.由方案I中溶液變紅可知溶液a中含有離子，但該離子的存在不能判斷一定是

K2FeO4，氧化了CI2，因為K?FeO4，在酸性溶液中不穩(wěn)定，請寫出KzFeCU在酸性溶液中發(fā)

生反應(yīng)的離子方程式。

ii.方案II可證明K2FeC>4,氧化了C「.用KOH溶液洗滌的目的是。

2

②根據(jù)KzFeCh的制備實驗得出：氧化性CLFeO4'（填“>"或“<”），而方案H實驗

表明，Cb和FeC^一的氧化性強弱關(guān)系恰好相反，原因是o

（3）若在制備裝置C中加入Fe（OH）3的質(zhì)量為14.0g,充分反應(yīng)后經(jīng)過濾、洗滌、干燥得K2FeO4

固體19.3g,則K2FeO4的產(chǎn)率為。

3.化學(xué)小組同學(xué)在課外讀物中看到：“通常CO2可作滅火劑，但有些物質(zhì)（如Na）著火，

不能用CO2熄滅?！彼麄儧Q定探究CO2與Na反應(yīng)的產(chǎn)物。

（提出猜想）CO2與Na反應(yīng)可能生成4種物質(zhì)：C、CO、Na2O和Na2cO3。

（查閱資料）

①Na是非常活潑的金屬，常溫下與02、H20等物質(zhì)反應(yīng)。

②向氯化鈿（PdCL）溶液中通入C0,產(chǎn)生黑色沉淀。

③Na2cCh是白色固體，易溶于水，能與CaCh溶液發(fā)生反應(yīng)，化學(xué)方程式為:Na2cCh+CaCb

=CaCO3X+2NaCl

@Na2O是白色固體，與H2O反應(yīng)生成NaOH。

⑤CaCL、NaCl、Na2co3、NaOH四種溶液分別與無色酚肽溶液作用比較:

分別向右側(cè)溶液中

CaChNaClNa2c03NaOH

加入無色酚醐溶液

主要實驗現(xiàn)象無色無色由無色變?yōu)榧t色由無色變?yōu)榧t色

（實驗過程）同學(xué)們在老師的指導(dǎo)下設(shè)計了如圖所示裝置（部分夾持儀器已略去）

（1）實驗記錄

序

實驗操作主要實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論及解釋

號

打開a,關(guān)閉b,由長頸漏斗注A中產(chǎn)生大量氣泡E中反應(yīng)的化學(xué)方

①

入稀鹽酸E中出現(xiàn)渾濁程式為______

D中Na劇烈燃燒，產(chǎn)

當E中出現(xiàn)渾濁時，打開b,關(guān)生白煙，內(nèi)壁附著黑色、反應(yīng)產(chǎn)物一定有一

②

閉a,點燃酒精燈白色固體,G中產(chǎn)生黑色和_____?

沉淀

③取D中白色固體于試管中，加水產(chǎn)生白色沉淀反應(yīng)產(chǎn)物還有

溶解，再加入幾滴CaCL溶液O

(2)實驗反思

①實驗記錄②中，E中出現(xiàn)渾濁再點燃酒精燈的目的是o

②裝置B、C的作用是。

③檢驗第4種物質(zhì)是否存在的實驗方案：取D中白色固體于試管中，o

4.某校化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計實驗驗證NH3能還原CuO,并對還原產(chǎn)物進行探究。請回

答下列問題：

I.驗證NH3能還原CuO

(2)請將提供的裝置按合理順序連接:g―?—>―>a—>b—>—?—>

(3)裝置B的作用是

(4)證明NH3能還原CuO的實驗現(xiàn)象是A中,D中

II.探究還原產(chǎn)物的成分

(查閱資料)CU2O粉末呈紅色，在酸性溶液中不穩(wěn)定：Cu2O+H2SO4(^)=CU+CuSO4+

H2O0

(實驗探究)

實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論

若無現(xiàn)象證明紅色固體為—

取10.4g紅色固體于燒杯中，(1)

加入足量稀硫酸，充分攪拌，

若溶液變(2)證明紅色固體肯定含有—,可能含有

靜置

藍O

取上述反應(yīng)后的混合物過濾、(3)經(jīng)計算，紅色固體的成分及其物質(zhì)的量為

洗滌、干燥、稱重，得固體6.4g_________0

5.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KCICh和NaClO,探究其氧化還原性質(zhì)。

回答下列問題：

(1)盛放濃鹽酸的儀器名稱是,a中的試劑為。

(2)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中可選用試劑(填標號)。

A.NaClB.Na2sC.Ca(OH)2D.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KCICh

晶體。

(5)取少量KClCh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CCL振蕩，靜置后CC14層顯—色。可知該條

件下KClCh的氧化能力NaClO(填“大于”、“等于”或“小于")。

6.某?；瘜W(xué)研究性學(xué)習(xí)小組查閱資料了解到以下內(nèi)容：

乙二酸(HOOC-COOH,可簡寫為H2c20。俗稱草酸，易溶于水，屬于二元中強酸(為弱電解

質(zhì))，且酸性強于碳酸，草酸在常溫下呈無色晶體狀，其晶體的熔化溫度低于草酸的分解溫

度，且易升華。為探究草酸的部分化學(xué)性質(zhì)，進行了如下實驗：

(1)向盛有1mL飽和NaHCCh溶液的試管中加入足量乙二酸溶液，觀察到有無色氣泡產(chǎn)生。

該反應(yīng)的離子方程式為。

(2)取一定量草酸溶液裝入試管，加入一定體積的酸性高鎰酸鉀溶液，振蕩試管，發(fā)現(xiàn)溶液

開始緩慢褪色，后來迅速變成無色。(反應(yīng)熱效應(yīng)不明顯，可忽略不計)

①該實驗說明草酸具有(填“氧化”或“還原”)性，該反應(yīng)的反應(yīng)速率先慢后快的主要

原因可能是。

2+

②請配平該反應(yīng)的離子方程式：MnO4+H2C2O4+—=Mn+—CO2T

+o

(3)為了探究草酸的不穩(wěn)定性，某同學(xué)設(shè)計了如下實驗裝置:

①C、H裝置均變渾濁，E處無現(xiàn)象，G玻璃管里黑色變紅色，寫出A中反應(yīng)的化學(xué)方程式:

②上述裝置中，B裝置的作用是。D的作用是。從環(huán)境保

護角度來看，該方案的不足之處是。

參考答案

【變式練習(xí)】

1.(1)ighabcdabef(2)安全瓶，防止倒吸(3)吸收SCh，以免干擾CCh的檢驗(4)S、

3+2+

C和Fe(5)SO2+2Fe+2H2O=SO^+2Fe*+4H；不含有：少量CL與溶液中過量的SCh或

(H2SO3、HSO。反應(yīng)，Cb量不足，不能把Fe?+氧化為Fe3+,溶液不變紅

【解析】為了檢驗尾氣中含有SCh、C02,應(yīng)在E裝置后面連接一個空載儀器做安全瓶，防

止二氧化硫易溶于水產(chǎn)生倒吸，由于二氧化硫能使澄清石灰水變混濁，影響二氧化碳氣體的

檢驗，實驗時應(yīng)將氣體先后通過品紅溶液、氯化鐵溶液和酸性高銃酸鉀溶液和品紅溶液，達

到檢驗二氧化硫、吸收二氧化硫和證明二氧化硫被完全吸收，不會干擾二氧化碳檢驗的目的,

最后將氣體通過澄清石灰水檢驗二氧化碳，則裝置的連接順序為E、D、A、B、A、Co

(1)由分析可知，裝置的連接順序為E、D、A、B、A、C,則裝置接口的連接順序為igh

abcdabef.故答案為：ighabedabef；

(2)二氧化硫易溶于水，氣體通過品紅溶液時，可能會產(chǎn)生倒吸，則空載儀器D的主要是

做安全瓶，防止倒吸，故答案為：安全瓶，防止倒吸；

(3)二氧化硫具有還原性，會干擾二氧化碳的檢驗，則酸性高鐳酸鉀溶液的作用是驗證二

氧化硫的還原性，吸收二氧化硫，以免干擾二氧化碳的檢驗，故答案為：吸收SCh，以免干

擾C02的檢驗；

(4)硫鐵礦焙燒時會生成氧化鐵、二氧化硫和二氧化碳，反應(yīng)中鐵元素、硫元素和碳元素

的化合價升高被氧化，故答案為：S、C和Fe：

(5)二氧化硫具有還原性，氯化鐵具有氧化性，二氧化硫與氯化鐵溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)

生成硫酸亞鐵和硫酸，反應(yīng)的離子方程式為SC)2+2Fe3++2H2O=SO?+2Fe2++4H+；取反應(yīng)后

的該溶液于一潔凈的試管中，滴加少量KSCN溶液，溶液不變紅，說明溶液中被還原鐵離

子；+4價硫的還原性強于亞鐵離子，若二氧化硫或亞硫酸或亞硫酸氫根離子過量，優(yōu)先與

少量氯氣反應(yīng)，不能將亞鐵離子氧化為鐵離子，溶液也不變紅，故答案為：

3+>t

SO2+2Fe+2H2O=SO^'+2Fe+4H；不含有；少量CL與溶液中過量的SCh或(H2so3、HSO；)

反應(yīng)，CL量不足，不能把Fe??氧化為Fe?",溶液不變紅。2.(1)20；20(2)C02(3)pH

越大，反應(yīng)的速率越慢；2(。心)(4)AP起催化作用；SO42?起催化作用(5)

實驗方案(不要求寫具體操作過程)預(yù)期實驗結(jié)果和結(jié)論

用等物質(zhì)的量的代替實驗①中的鐵明機，反應(yīng)進行相同時間后，若溶液中c(Cr2Ch2一)大于實

控制其他反應(yīng)條件與①相同，進行對比實驗①中的c(CnO72),則假設(shè)一成立；若量溶液的

驗c(Cr2(#)相同，則假設(shè)一不成立。

【解析】該反應(yīng)為探究重銘酸根與草酸反應(yīng)過程中的催化作用，該反應(yīng)為一比較熟悉的反應(yīng),

草酸被氧化后的產(chǎn)物為二氧化碳。

(3)考查了從圖像中獲取數(shù)據(jù)并分析的能力。圖像越陡，反應(yīng)速率越快

(4)對于假設(shè)可以從加入的物質(zhì)鐵明研化學(xué)式中獲取，故為Fe?+和A囚，然后根據(jù)上面的

過程，進行對比實驗，即可以得到答案。

實驗方案(不要求寫具體操作過程)預(yù)期實驗結(jié)果和結(jié)論

用等物質(zhì)的量的代替實驗①中的鐵明機，反應(yīng)進行相同時間后，若溶液中c(Cr2O72)大于實

控制其他反應(yīng)條件與①相同，進行對比實驗①中的C(Cr2O72),則假設(shè)一成立；若量溶液的

驗“CnCh?-)相同，則假設(shè)一不成立

【易錯通關(guān)】

l.Cu(OH)2；CUCO,；B中白色固體變藍，C中無明顯現(xiàn)象(1)若猜想1所得沉淀為CuCCh，

則實驗現(xiàn)象為B中無明顯現(xiàn)象，C中產(chǎn)生白色沉淀用酒精燈微熱硬質(zhì)玻璃管，若C中有

氣泡逸出，撤去酒精燈冷卻一段時間后，C中導(dǎo)管內(nèi)形成水柱，則證明裝置的氣密性良好

(2)洗滌沉淀中的水(3)①Ba(0H)2溶解度大于Ca(0H)2，可以充分吸收CO2;BaCO?的摩

爾質(zhì)量大于CaCCh，使測量誤差小，結(jié)果會更準確②CU5(OH)6(CO3)2[或2CuCO3?3Cu(OH)2]

【解析】將CuSO4溶液與Na2cCh溶液混合會產(chǎn)生藍綠色沉淀，可能是發(fā)生鹽的水解反應(yīng)形

成Cu(0H)2沉淀，也可能是發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)形成CuCXh沉淀；還可能是在物質(zhì)中二者都含

有得到是是堿式鹽堿式碳酸銅[化學(xué)式可表示為mCu(OH)2-nCuCC>3];若猜想1成立,Cu(0H)2

加熱分解產(chǎn)生CuO和水，在B中白色CuSCU結(jié)合水形成藍色CuSONFhO而變?yōu)樗{色；C

中澄清的石灰水不變渾濁;若猜想I所得沉淀為CuCCh,則CuCCh受熱分解產(chǎn)生CuO和C02,

實驗現(xiàn)象為B中無明顯現(xiàn)象，C中澄清石灰水變渾濁產(chǎn)生臼色沉淀。猜想1：所得沉淀為

?種鹽或者一種堿，它們可能是Cu(OH”；猜想2：所得沉淀為CuC03；能證明猜想1成立

的實驗現(xiàn)象是B中白色固體變藍，C中無明顯現(xiàn)象；若猜想1所得沉淀為CuCCh，則實驗

現(xiàn)象為B中無明顯現(xiàn)象，C中產(chǎn)生白色沉淀：

(I)檢查上述虛線框內(nèi)裝置氣密性，可利用熱脹冷縮的原理用微熱法檢驗，故實驗操作是：

關(guān)閉K,用酒精燈微熱硬質(zhì)玻璃管，若C中有氣泡逸出，撤去酒精燈冷卻一段時間后，C

中導(dǎo)管內(nèi)形成一段穩(wěn)定的水柱，則證明裝置的氣密性良好；

(2)過濾，洗滌后，再干燥即可得純凈而干燥的固體，乙醇能以任意比例和水互溶，用酒精

洗滌沉淀，酒精揮發(fā)時能帶走固體表面的水，故步驟1中用無水乙醇再次洗滌的目的是洗

滌沉淀中的水；

(3)①C中盛放Ba(0H)2溶液，而不使用澄清石灰水的原因是Ba(0H)2溶解度大于Ca(OH)2,

可以充分吸收CO2：BaCCh的摩爾質(zhì)量大于CaCCh,使測量誤差小，結(jié)果會更準確；②若所

取藍綠色固體質(zhì)量為27.1g,實驗結(jié)束后，裝置B的質(zhì)量增加2.7g,則反應(yīng)中生成的水的物

2.7g

質(zhì)的量,=0.15mol=〃(CU(OH)2)、

18g/mol

19.7g

/!(BaCO3)=----;----=0.10mol=/7(C02)=/j(CuC03)=0.lOmol,n(Cu(OH)2)=0.15mol,則

197g/mol

/!(CuCO3)：M(CU(OH)2)=2:3,該藍綠色固體的化學(xué)式為2CUCO3-3CU(OH)2，或?qū)憺?/p>

CU5(OH)6(CO3)2O

2.(1)①B②3cl2+2Fe(OH)3+lOKOH=2K2FeO4+6K0+8H2。(2)①Fe?+；

23+

4FcO4-+2()H-=4Fe+3O2T+1OH2O；確保KzFeCM在堿性環(huán)境中的穩(wěn)定性，同時排除CIO?對

驗證的干擾②〉：溶液的酸堿性不同(3)74.5%

【解析】(1)①A為氯氣發(fā)生裝置，B除去氯氣中的HCL應(yīng)左側(cè)長導(dǎo)管，右側(cè)短導(dǎo)管，長

進短出，裝置A、B、C、D中存在錯誤的是B(填序號)。故答案為：B；

②C中得到紫色固體和溶液，C中通入氯氣將氫氧化亞鐵氧化，生成高鐵酸鉀(KzFeCU),

化學(xué)方程式為3cl2+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H20。故答案為：

3C12+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCI+8H2O；

(2)①i.Fe3+離子與SCN-發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成紅色的絡(luò)離子，由方案1中溶液變紅可知溶液

a中含有Fe3+離子，但該離子的存在不能判斷一定是K2FeC>4,氧化了CL,因為KzFeCU在酸

性溶液中不穩(wěn)定，K?Fe04在酸性溶液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式

23+3+2+3+

4FcO4-+20H*=4Fe+3O2T+1OH2O0故答案為：Fe；4Fe04+20H=4Fe+302t+10H20：

ii.方案II可證明K2FeO4,氧化了Cl,用KOH溶液洗滌的目的是確保KzFeCU在堿性環(huán)境

中的穩(wěn)定性，同時排除CIO對驗證的干擾。故答案為：確保KzFeCh在堿性環(huán)境中的穩(wěn)定性,

同時排除C16對驗證的干擾：

②根據(jù)K2FeO4的制備實驗得出：3C12+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCI+8H2O中氧化劑的

氧化性強于氧化產(chǎn)物，氧化性Ch>FeOj-,而方案II實驗表明，Ch和FeCU2-的氧化性強

弱關(guān)系恰好相反，原因是溶液的酸堿性不同。故答案為：>；溶液的酸堿性不同；

(3)若在制備裝置C中加入Fe(0H)3的質(zhì)量為14.0g,充分反應(yīng)后經(jīng)過濾、洗滌、干燥得

QFeCU固體19.3g,根據(jù)鐵原子守恒：

Fe(OH)3~K2FeOA

107198

14.0gm

tn=140gX198=25.9g,貝ijK2FeC)4的產(chǎn)率為^^xlOO%=74.5%。

10725.9g

故答案為：74.5%；

3.(1)①CO2+Ca(OH)2=CaCO31+H2O②C和CO③Na2cCh⑵①排出裝置中的空氣，防止

空氣的干擾②得到純凈的二氧化碳③加水溶解，加入過量的CaCb溶液使沉淀完全，靜置

后向上層清液中滴加酚猷溶液。若溶液變紅，則產(chǎn)物中有NazO；若溶液不變色，則產(chǎn)物中

沒有Na2O

【解析】在質(zhì)量守恒定律的基礎(chǔ)上，對鈉在二氧化碳中燃燒反應(yīng)的生成物進行推測，并結(jié)合

物質(zhì)的性質(zhì)設(shè)計實驗驗證物質(zhì)的存在；題目涉及實驗?zāi)康睦斫?、根?jù)要求進行物質(zhì)檢驗的實

驗設(shè)計。題圖所示實驗操作過程：石灰石和鹽酸制得的二氧化碳氣體經(jīng)過B、C裝置凈化、

干燥后，依次通過D、F、G裝置，其中裝置E可自由控制二氧化碳的通入與否。裝置的作

用：裝置B凈化吸收混有的氯化氫氣體；裝置C干燥二氧化碳；裝置D中發(fā)生鈉在二氧化

碳氣體中的燃燒，可通過點燃燈加熱來控制；裝置E裝有澄清石灰水檢驗二氧化碳，使用

開關(guān)a控制；裝置F盛有氫氧化鈉溶液吸收混合氣體中的二氧化碳，使用開關(guān)b控制；裝置

G盛有氯化杷溶液，檢驗氣體CO的存在；最后用氣球進行尾氣收集處理。

(1)①打開a關(guān)閉b,控制二氧化碳氣體進入裝置E,二氧化碳通入澄清石灰水，生成不溶于

水的碳酸鈣，石灰水變渾濁，化學(xué)方程式CO2+Ca(OH)2=CaCChl+H2O：

②點燃酒精燈使裝置D中的燃燒反應(yīng)開始發(fā)生，打開b關(guān)閉a,使燃燒后氣體依次通過裝置

F和G,鈉與二氧化碳反應(yīng)的反應(yīng)物中僅含鈉、碳、氧三種元素，由這三種元素組成的物質(zhì)

中呈黑色的只可能是單質(zhì)碳，即裝置D中生成的黑色固體為單質(zhì)碳。裝置G中氯化杷溶液

出現(xiàn)黑色沉淀，結(jié)合資料④可知混合氣體中含有CO；故答案為：C和CO；

③鈉與二氧化碳反應(yīng)生成的白色固體物質(zhì)可能為氧化鈉、碳酸鈉等，加水溶解并加入石灰水,

出現(xiàn)白色沉淀，說明白色固體物質(zhì)中含有碳酸根，即含有碳酸鈉。故答案為：Na2cCh;

(2)①E中出現(xiàn)渾濁，二氧化碳氣體通入了裝置E,說明了裝置內(nèi)已充滿二氧化碳，即裝置內(nèi)

的空氣全部排出；故答案為：排出裝置中的空氣，防止空氣的干擾：

②裝置B凈化吸收混有的氯化氫氣體；裝置C干燥二氧化碳；故答案為：得到純凈的二氧

化碳；

③前面的探究已說明了猜想中的C、CO和Na2cCh的存在，因此，接下來所設(shè)計的探究實

驗就應(yīng)該是說明白色固體中含有固體物質(zhì)NazO,根據(jù)資料“③NazO是白色固體，與H?反

應(yīng)生成NaOH”可以考慮使用酚酸試液進行檢驗，但由于Na2c03存在影響，所以先使用資料

“②堿性的Na2c03溶液與中性的CaCh溶液發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)”中的氯化鈣溶液處理溶液中的

Na2cCh;故答案為：加水完全溶解，加入過量CaCb溶液至不再產(chǎn)生沉淀，滴加酚酣試液，

溶液呈紅色。說明白色固體中含NazO。

4.I(1)堿石灰(2)f、h、d、e、c(3)吸收尾氣，防止倒吸；隔絕空氣，防止空氣中水

蒸氣進入裝置D中(4)黑色粉末變?yōu)榧t色；白色固體變?yōu)樗{色H(1)銅(2)氧化亞銅；

銅(3)0.05mol

【解析】1(1)氯化鐵和氫氧化鈣反應(yīng)生成氯化鈣、氨和水，試劑X用來干燥氨且不與氨

反應(yīng)，所以為堿石灰；

(2)裝置C中生成氨后，首先經(jīng)過E干燥，再通入A中反應(yīng)，A中生成的H20通過D進

行檢測，最后用B裝置吸收尾氣。所以裝置連接順序為g-f_h-a-b-d-e-c：

(3)由于氨在水中溶解度較大，所以裝置B的作用為吸收尾氣，防止倒吸；隔絕空氣，防

止空氣中水蒸氣進入裝置D中；

(4)NH3還原CuO有紅色的銅生成，同時有水生成，現(xiàn)象為A中黑色粉末變?yōu)榧t色，D中

白色固體變?yōu)樗{色；

II(1)若無現(xiàn)象，證明紅色固體為Cu,因為Cu在常溫下不與稀硫酸反應(yīng)；

(2)若溶液變藍，說明有CuSCh生成，則紅色固體中肯定含有CU2O,不能確定是否含有

Cu；

(3)最終所得固體為Cu,物質(zhì)的量為O.lmol；每摩爾C