2023屆新高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)(多選)魯科版第十章第4課時　定性、定量探究型綜合實(shí)驗(yàn)學(xué)案

第4課時定性、定量探究型綜合實(shí)驗(yàn)1.具有較強(qiáng)的問題意識,能提出化學(xué)探究問題;能作出預(yù)測和假設(shè);能依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮图僭O(shè),設(shè)計(jì)解決簡單問題的實(shí)驗(yàn)方案;能對實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評價。2.能預(yù)測物質(zhì)的某些性質(zhì),并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證;能運(yùn)用變量控制的方法初步探究反應(yīng)規(guī)律。3.能與同學(xué)合作交流,對實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果進(jìn)行反思,說明假設(shè)、證據(jù)和結(jié)論之間的關(guān)系,用恰當(dāng)形式表達(dá)和展示實(shí)驗(yàn)成果。物質(zhì)性質(zhì)、反應(yīng)原理的探究1.物質(zhì)性質(zhì)、反應(yīng)原理探究命題角度探究對象思考方向氧化性、還原性強(qiáng)弱比較氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性;還原劑的還原性大于還原產(chǎn)物的還原性酸性強(qiáng)弱比較可通過強(qiáng)酸制弱酸、對應(yīng)鹽溶液的堿性、同濃度溶液導(dǎo)電能力或pH等方法來比較金屬性強(qiáng)弱比較可通過單質(zhì)與水或酸反應(yīng)置換氫氣的難易程度、最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性、置換反應(yīng)、原電池的正負(fù)極、電解池中陰極陽離子的放電順序等方法來比較非金屬性強(qiáng)弱比較可通過最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性、氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性、單質(zhì)與H2化合的難易程度、相互之間的置換、對應(yīng)陰離子的還原性等方法來比較弱酸酸式鹽的電離程度與水解程度的比較可通過測定溶液的酸堿性的方法來比較Ksp的大小比較(以AgCl、AgI為例)①向少量的AgNO3溶液中滴加NaCl溶液至不再有白色沉淀生成,再向其中滴加KI溶液,產(chǎn)生黃色沉淀;②向濃度均為0.1mol·L-1的NaCl、NaI混合溶液中滴加0.1mol·L-1AgNO3溶液,先產(chǎn)生黃色沉淀一元酸、二元酸的判斷可用NaOH溶液進(jìn)行中和滴定測定消耗V(NaOH)來確定羥基的數(shù)目判斷可通過取一定量試劑與足量Na反應(yīng)測定放出氫氣的量來確定羧基的數(shù)目判斷可通過取一定量試劑與足量NaHCO3溶液反應(yīng)測定放出CO2的量來確定2.設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)方案需要注意的問題(1)有水蒸氣生成時,先檢驗(yàn)水蒸氣再檢驗(yàn)其他成分。(2)對于需要進(jìn)行轉(zhuǎn)化才能檢驗(yàn)的成分要注意排除干擾。如CO的檢驗(yàn),要先檢驗(yàn)CO中是否含有CO2,如果有CO2,先除去CO2后才能對CO實(shí)施轉(zhuǎn)化,最后再檢驗(yàn)CO轉(zhuǎn)化生成的CO2。(3)若試題只給出部分藥品和裝置,則應(yīng)給出必要的補(bǔ)充;若給出多余的試劑品種,則應(yīng)進(jìn)行篩選。(4)注重答題的規(guī)范性,有些題目要求指出試劑的名稱。如無水硫酸銅、澄清石灰水、酸性KMnO4溶液、飽和NaHCO3溶液等。[典例示范](2021·山西運(yùn)城調(diào)研改編)Na2CS3在農(nóng)業(yè)上用作殺菌劑和殺線蟲劑,在工業(yè)上用于處理廢水中的重金屬離子。某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究Na2CS3的部分性質(zhì)并測定某Na2CS3溶液的濃度。實(shí)驗(yàn)Ⅰ探究Na2CS3的性質(zhì)步驟操作及現(xiàn)象①取少量Na2CS3固體溶于蒸餾水中,配制成溶液并分成兩等份②向其中一份溶液中滴加幾滴酚酞試劑,溶液變成紅色③向另一份溶液中滴加用硫酸酸化的KMnO4溶液,紫色褪去(1)HCS3-是(2)已知步驟③中反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是SO42(3)某同學(xué)取步驟③反應(yīng)后所得溶液于試管中,滴加足量鹽酸和氯化鋇溶液,他認(rèn)為通過測定產(chǎn)生的白色沉淀的質(zhì)量即可求出實(shí)驗(yàn)中所用的Na2CS3的質(zhì)量。你是否同意他的觀點(diǎn),并說明理由:。實(shí)驗(yàn)Ⅱ測定某Na2CS3溶液的濃度按如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn):將50mLNa2CS3溶液置于三頸燒瓶中,通過分液漏斗向三頸燒瓶中滴入足量的2.0mol·L-1稀硫酸。已知:CS32-+2H+CS2+H2S↑。CS2和H2S均有毒,CS(4)反應(yīng)開始前需要先通入一段時間的N2,其作用為。

(5)B中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

。

(6)為了計(jì)算Na2CS3溶液的濃度,可通過測定充分反應(yīng)后B中生成沉淀的質(zhì)量來計(jì)算。稱量B中沉淀質(zhì)量之前需要打開止水夾K,再緩慢通入一段時間的N2,然后取B中的混合物進(jìn)行(填實(shí)驗(yàn)操作)、稱量。若B中生成沉淀的質(zhì)量為8.4g,則Na2CS3溶液的濃度是mol·L-1。

解析:(1)向Na2CS3溶液中加入酚酞試劑,溶液變成紅色,說明Na2CS3是強(qiáng)堿弱酸鹽,則HCS3(2)步驟③中反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是SO42-,溶液紫色褪去,則還原產(chǎn)物是Mn2+,根據(jù)得失電子守恒、原子守恒、電荷守恒可知該步驟中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為5CS32-+24MnO4-+52H+15SO(3)步驟③中加入的酸性高錳酸鉀溶液是用硫酸酸化的,會引入SO42-,所以不能通過測定產(chǎn)生的BaSO4白色沉淀的質(zhì)量計(jì)算實(shí)驗(yàn)中所用Na2(4)H2S為還原性氣體,易被空氣中的氧氣氧化,故反應(yīng)開始前需要先通入一段時間的N2,排盡裝置中的空氣,防止生成的H2S被氧化。(5)由反應(yīng)CS32-+2H+CS2+H2S↑可知,A中發(fā)生的反應(yīng)為Na2CS3+H2SO4Na2SO4+CS2+H2S↑,生成的H2S與B中的CuSO4反應(yīng)可生成CuS沉淀,B中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cu2++H2SCuS↓+2H+。(6)充分反應(yīng)后,再打開止水夾K緩慢通入N2一段時間,目的是將裝置中生成的H2S全部排入B中,使其被完全吸收,然后取B中混合物進(jìn)行過濾、洗滌、干燥、稱量,得到的CuS的物質(zhì)的量為8.4g96g·mol-1=0.0875mol,根據(jù)關(guān)系式Na2CS3～H2S～CuS可得,n(Na2CS答案:(1)弱(2)5CS32-+24MnO4-+52H+15SO42-+5CO2↑+24Mn2++26H2O(3)不同意,因?yàn)椴襟E③中加入的酸性高錳酸鉀溶液是用硫酸酸化的,因引入SO42-而導(dǎo)致BaSO4白色沉淀的質(zhì)量偏大(4)排盡裝置中的空氣,防止生成的H解答探究類綜合實(shí)驗(yàn)題的思維模型1.(2021·福建福州模擬)某學(xué)習(xí)小組擬設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究“鐵與硝酸酸化的AgNO3溶液的反應(yīng)”。(提出問題)向純凈鐵粉中加入2mL0.1mol·L-1硝酸酸化的AgNO3溶液(pH≈2),振蕩,靜置,觀察到溶液呈淺綠色,逐漸變成棕黃色,并伴有黑色沉淀生成。由此說明反應(yīng)過程中先生成Fe2+,后Fe2+被氧化成Fe3+。氧化Fe、Fe(設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn))實(shí)驗(yàn)一:探究Fe2+的來源提出假設(shè)假設(shè)1:Fe被酸性條件下的NO3假設(shè)2:;

假設(shè)3:鐵被AgNO3和“H++NO3對照實(shí)驗(yàn):取兩支試管,標(biāo)記甲、乙,分別加入等量純鐵粉,甲中加入2mL0.1mol·L-1AgNO3溶液;乙中加入2mL硝酸酸化的NaNO3溶液(pH≈2)。一段時間后,向試劑中滴加K3[Fe(CN)試劑溶液顏色加入鐵氰化鉀溶液(甲)0.1mol·L-1AgNO無色溶液橙紅色沉淀,未觀察到藍(lán)色沉淀(乙)0.1mol·L-1硝酸酸化的NaNO綠色藍(lán)色沉淀(1)假設(shè)2:(補(bǔ)充完整)。

(2)甲中產(chǎn)生的“橙紅色沉淀”是一種銀鹽,它的化學(xué)式可能是。

(3)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)可得出結(jié)論:常溫下Fe和AgNO3溶液反應(yīng)極慢,Fe2+來自

(用離子方程式表示)。

實(shí)驗(yàn)二:探究Fe3+的來源對照實(shí)驗(yàn):取兩支試管標(biāo)記丙、丁,分別加入2mL0.1mol·L-1新制的FeSO4溶液,再在丙試管中滴加10滴0.1mol·L-1AgNO3溶液;在丁試管中滴加10滴硝酸酸化的0.1mol·L-1NaNO3溶液(pH≈2)。充分反應(yīng)后,向上層清液中滴加KSCN溶液,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下表所示。試劑溶液顏色加入硫氰化鉀溶液(丙)0.1mol·L-1AgNO3溶液和新制FeSO4溶液黃色,伴有少量黑色顆粒深紅色溶液,伴有白色沉淀(丁)0.1mol·L-1硝酸酸化的NaNO3溶液(pH≈2)和新制FeSO4溶液淺綠色極淺紅色(4)丙中產(chǎn)生的黑色顆粒是。

(5)如果在AgNO3溶液中滴加KSCN溶液會產(chǎn)生丙中部分現(xiàn)象,由此推知丙中白色沉淀是(填化學(xué)式)。

(實(shí)驗(yàn)結(jié)論)(6)鐵粉和0.1mol·L-1硝酸酸化的AgNO3溶液(pH≈2)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是

。

解析:(1)參照假設(shè)3,可能是硝酸銀氧化鐵粉生成亞鐵離子,所以假設(shè)2為Fe被AgNO3氧化。(2)鐵氰化鉀的陰離子是[Fe(CN)6]3-,鐵氰根離子與銀離子結(jié)合得到Ag3[Fe(CN)6]。(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知Fe2+主要由“H++NO3-”氧化Fe生成,溶液中硝酸濃度很小,視為稀硝酸,則還原產(chǎn)物為NO,類似銅和稀硝酸反應(yīng),離子方程式為3Fe+2NO3-+8H+3Fe2+(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知,Ag+氧化Fe2+生成Fe3+,離子方程式為Fe2++Ag+Ag↓+Fe3+,黑色顆粒是銀粒。(5)在AgNO3溶液中滴加KSCN溶液會產(chǎn)生丙中部分現(xiàn)象,溶液顯深紅色應(yīng)是Fe3+和SCN-反應(yīng)的結(jié)果,則該部分現(xiàn)象應(yīng)是“伴有白色沉淀”,所以白色沉淀是AgSCN。(6)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知,鐵粉與硝酸酸化的AgNO3溶液反應(yīng),硝酸先氧化鐵粉生成亞鐵鹽,亞鐵離子被銀離子氧化生成鐵離子,本身被還原成銀粒。答案:(1)Fe被AgNO3氧化(2)Ag3[Fe(CN)6](3)3Fe+2NO3-+8H+3Fe2++2NO↑+4H2(4)銀(或Ag)(5)AgSCN(6)硝酸氧化Fe,Ag+氧化Fe2+2.(2021·湖北武漢月考)據(jù)古籍記載,焙燒綠礬(FeSO4·7H2O)礦石能制備鐵紅,同時制得硫酸。某研究性學(xué)習(xí)小組對綠礬的焙燒反應(yīng)進(jìn)行探究,裝置如圖所示?；卮鹣铝袉栴}:(1)在試管中加入少量綠礬樣品,加水溶解,滴加KSCN溶液,無明顯現(xiàn)象,再向試管中加入適量(填試劑名稱),振蕩,溶液變?yōu)榧t色。由此可知該樣品(填“已”或“未”)變質(zhì)。

(2)寫出綠礬充分焙燒的過程中只生成一種酸性氣體的化學(xué)方程式:。

(3)裝置B中冷水的作用是

。(4)為防止倒吸,停止實(shí)驗(yàn)時應(yīng)進(jìn)行的操作是

。(5)用KMnO4滴定法測定綠礬的純度。稱取2.850g綠礬樣品,配制成250mL溶液,量取25.00mL待測液于錐形瓶中,用0.0100mol/LKMnO4酸性溶液滴定,反應(yīng)消耗KMnO4酸性溶液體積的平均值為20.00mL。①配制綠礬樣品溶液時需要用到的玻璃儀器:燒杯、玻璃棒、量筒、。②該實(shí)驗(yàn)滴定終點(diǎn)時溶液的顏色變?yōu)椤?/p>

③該綠礬樣品中FeSO4·7H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

解析:(1)檢驗(yàn)亞鐵離子的方法是取樣品溶于水,滴入硫氰化鉀溶液,無現(xiàn)象,再滴入新制氯水或雙氧水,溶液變紅色,這說明含有亞鐵離子;由此可知,該樣品未變質(zhì)。(2)綠礬充分焙燒的過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeSO4·7H2O+O22Fe2O3+4SO3+28H2O。(3)水和三氧化硫的反應(yīng)是放熱反應(yīng),降低溫度有利于三氧化硫的吸收。(4)為防止倒吸,停止實(shí)驗(yàn)時應(yīng)進(jìn)行的操作是先熄滅酒精噴燈,繼續(xù)通入空氣至冷卻到室溫。(5)①用固體配置一定物質(zhì)的量濃度溶液時的步驟為計(jì)算、稱量、溶解、冷卻、移液、洗滌、定容、搖勻、裝瓶,所需要的玻璃儀器為燒杯、玻璃棒、量筒、250mL容量瓶、膠頭滴管。②此實(shí)驗(yàn)到達(dá)滴定終點(diǎn)時,滴入的高錳酸鉀恰好被消耗完,故滴入最后一滴高錳酸鉀溶液時,溶液變成淺紅色且半分鐘內(nèi)無變化。③設(shè)25.00mL待測液中含有的綠礬晶體的物質(zhì)的量為xmol,根據(jù)得失電子守恒可知:5FeS5xmol=10.01mol/L×0答案:(1)氯水(或雙氧水)未(2)4FeSO4·7H2O+O22Fe2O3+4SO3+28H2O(3)水和三氧化硫的反應(yīng)是放熱反應(yīng),降低溫度有利于三氧化硫的吸收(4)熄滅酒精噴燈,繼續(xù)通入空氣至冷卻到室溫(5)①250mL容量瓶、膠頭滴管②淺紅色 ③97.5%物質(zhì)組成、含量的探究1.定量測定的常用方法(1)沉淀法先將某種成分轉(zhuǎn)化為沉淀,然后稱量純凈、干燥的沉淀的質(zhì)量,再進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。(2)測氣體體積法對于產(chǎn)生氣體的反應(yīng),可以通過測定一定條件下氣體體積的方法測定樣品純度。(3)測氣體質(zhì)量法將生成的氣體通入足量的吸收劑中,通過稱量實(shí)驗(yàn)前后吸收劑的質(zhì)量變化,求得所吸收氣體的質(zhì)量,然后進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。(4)滴定法利用滴定操作原理,通過酸堿中和滴定、沉淀滴定和氧化還原滴定等獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)后再進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。(5)熱重法只要物質(zhì)受熱時發(fā)生質(zhì)量變化,都可以用熱重法來研究物質(zhì)的組成。熱重法是在控制溫度的條件下,測量物質(zhì)的質(zhì)量與溫度關(guān)系的方法。通過分析熱重曲線,我們可以知道樣品及其可能產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的組成、熱穩(wěn)定性、熱分解情況及生成產(chǎn)物等與質(zhì)量相聯(lián)系的信息。2.物質(zhì)組成、含量計(jì)算的常用方法(1)物質(zhì)含量計(jì)算根據(jù)關(guān)系式法、得失電子守恒法、滴定法等,求出混合物中某一成分的量,再除以樣品的總量,即可得出其含量。(2)確定物質(zhì)化學(xué)式的計(jì)算①根據(jù)題給信息,計(jì)算出有關(guān)物質(zhì)的物質(zhì)的量。②根據(jù)電荷守恒,確定出未知離子的物質(zhì)的量。③根據(jù)質(zhì)量守恒,確定出結(jié)晶水的物質(zhì)的量。④各粒子的物質(zhì)的量之比即為物質(zhì)化學(xué)式的下標(biāo)比。(3)熱重曲線計(jì)算①設(shè)晶體為1mol。②失重一般是先失水再失氣態(tài)非金屬氧化物。③計(jì)算每步的m余,m余④晶體中金屬粒子質(zhì)量不減少,仍在m余中。⑤失重最后一般為金屬氧化物,由質(zhì)量守恒得m0,由n金屬∶n0即可求出失重后物質(zhì)的化學(xué)式。(4)多步滴定計(jì)算①連續(xù)滴定法:第一步滴定反應(yīng)生成的產(chǎn)物還可以繼續(xù)參加第二步的滴定。根據(jù)第二步滴定的消耗量,可計(jì)算出第一步滴定的反應(yīng)物的量。②返滴定法:第一步用的滴定劑是過量的,第二步再用另一物質(zhì)返滴定過量的物質(zhì)。根據(jù)第一步加入的量減去第二步中過量的量,即可得出第一步所求物質(zhì)的物質(zhì)的量。[典例示范]堿式碳酸鎳[Nix(OH)y(CO3)z·nH2O]是一種綠色晶體,常用作催化劑和陶瓷著色劑,為確定其組成,某小組進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究。[查閱資料]堿式碳酸鎳在300℃以上分解生成3種氧化物。NiO為綠色粉末,Ni2O3為灰黑色固體。[實(shí)驗(yàn)探究]選用下圖所示部分裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(夾持裝置略)。實(shí)驗(yàn)Ⅰ.定性探究:確定3種氧化物的組成。(1)預(yù)測三種氧化物分別是Ni、H、C三種元素的氧化物的理論依據(jù)是。

(2)經(jīng)檢驗(yàn)生成的三種氧化物分別為NiO、H2O和CO2,裝置連接順序?yàn)锳B(填裝置的字母序號)。其中裝置B中的現(xiàn)象為。

實(shí)驗(yàn)Ⅱ.定量分析:確定堿式碳酸鎳的組成。連接裝置ABFDD進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)步驟如下:ⅰ.打開止水夾K,緩緩?fù)ㄈ肟諝?ⅱ.稱量堿式碳酸鎳、裝置F、裝置D(前一個)的質(zhì)量并記錄;ⅲ.點(diǎn)燃酒精燈,加熱;ⅳ.熄滅酒精燈,冷卻到室溫,關(guān)閉K;ⅴ.再次稱量裝置F、裝置D(前一個)的質(zhì)量并記錄。(3)步驟ⅰ的目的是。

(4)若缺少裝置A,將導(dǎo)致所測得的x值(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。

(5)重復(fù)操作ⅱ～ⅴ至?xí)r,可判斷堿式碳酸鎳已完全分解。

(6)實(shí)驗(yàn)前測得石英玻璃管中的樣品質(zhì)量為3.77g,其他數(shù)據(jù)如下表所示:裝置F質(zhì)量/g裝置D(前一個)質(zhì)量/g實(shí)驗(yàn)前132.0041.00實(shí)驗(yàn)后133.0841.44該堿式碳酸鎳的化學(xué)式為。解析:(1)堿式碳酸鎳[Nix(OH)y(CO3)z·nH2O]共含4種元素,其中一種為氧元素,根據(jù)元素守恒可知,生成的三種氧化物只能是Ni、H、C三種元素的氧化物。(2)生成的氧化物NiO、H2O和CO2中,NiO可通過固體狀態(tài)變化檢驗(yàn),檢驗(yàn)H2O和CO2時先用無水硫酸銅檢驗(yàn)水蒸氣,再用澄清石灰水檢驗(yàn)CO2,故裝置連接順序?yàn)锳BEC。反應(yīng)后B中綠色晶體變成綠色粉末。(3)打開止水夾K,緩慢通入空氣,目的是排出裝置中空氣中的H2O和CO2,防止水蒸氣和二氧化碳的質(zhì)量測量產(chǎn)生誤差。(4)若缺少裝置A,則會導(dǎo)致C、H元素質(zhì)量偏大,Ni元素質(zhì)量偏小,即x值偏小。(5)堿式碳酸鎳完全分解時,裝置F、裝置D(前一個)的質(zhì)量均保持不變。(6)裝置F中增加的質(zhì)量為生成H2O的質(zhì)量,其質(zhì)量為(133.08-132.00)g=1.08g,則n(H2O)=1.08g18g·mol-1=0.06mol,裝置D(前一個)中增加的質(zhì)量為生成CO2的質(zhì)量,其質(zhì)量為(41.44-41.00)g=0.44g,則n(CO2)=0.44g44g·mol-1=0.01mol,則生成的n(NiO)=答案:(1)化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變(2)EC綠色晶體變成綠色粉末(3)防止水蒸氣和二氧化碳的質(zhì)量測量產(chǎn)生誤差(4)偏小(5)裝置F、裝置D(前一個)的質(zhì)量與前一次測量值相比不變(6)Ni3(OH)4CO3·4H2O解答定量實(shí)驗(yàn)綜合題的思維模型物質(zhì)組成(成分)探究1.(2021·廣東肇慶三模)硫酸亞鐵在印染、醫(yī)藥、化肥等多個行業(yè)有廣泛應(yīng)用。某學(xué)習(xí)小組對硫酸亞鐵晶體(FeSO4·7H2O)的熱分解產(chǎn)物進(jìn)行探究?；卮鹣铝袉栴}:(1)裝置A中石棉絨的作用為;裝置D中的儀器名稱為。

(2)按氣流方向,上述裝置合理的連接順序?yàn)閍→、→、→、→h(填裝置口小寫字母)。(3)該小組同學(xué)按上述順序連接各裝置并進(jìn)行實(shí)驗(yàn),請為他們補(bǔ)全表格:裝置編號填裝試劑實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論AFeSO4·7H2O綠色固體逐漸變?yōu)榧t色粉末B①

②

分解產(chǎn)物中含有SO2CBaCl2溶液產(chǎn)生白色沉淀③

D無水CuSO4粉末白色固體逐漸變?yōu)樗{(lán)色分解產(chǎn)物中含有水蒸氣E④

(4)硫酸亞鐵晶體分解的化學(xué)方程式為

。

(5)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明A中得到的紅色粉末不含+2價鐵元素:

(簡述實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象)。解析:(1)裝置A中石棉絨可防止固體粉末堵塞導(dǎo)管;裝置D中盛放無水CuSO4的儀器名稱為(球形)干燥管。(2)由實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮碇?A中發(fā)生FeSO4·7H2O的分解,裝置D用于檢驗(yàn)水蒸氣,裝置C用于檢驗(yàn)SO3,裝置B用于檢驗(yàn)SO2,裝置E用于尾氣處理,按氣流方向,裝置合理的連接順序?yàn)閍gfedcbh。(3)裝置B用于檢驗(yàn)SO2,可以用品紅溶液褪色證明分解產(chǎn)物中含有SO2;裝置C中BaCl2溶液產(chǎn)生白色沉淀可以證明分解產(chǎn)物中含有SO3;裝置E的作用為尾氣處理,應(yīng)填裝的試劑為NaOH溶液。(4)根據(jù)現(xiàn)象可知硫酸亞鐵晶體分解的生成物為Fe2O3、水蒸氣、SO3和SO2,化學(xué)方程式為2FeSO4·7H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O↑。(5)證明A中得到的紅色粉末不含+2價鐵元素的實(shí)驗(yàn)方案:取實(shí)驗(yàn)后反應(yīng)管中少量固體,溶于稀鹽酸后,向溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,不產(chǎn)生藍(lán)色沉淀。答案:(1)防止固體粉末堵塞導(dǎo)管(球形)干燥管(2)gfedcb(3)①品紅溶液②溶液由紅色褪為無色③分解產(chǎn)物中含有SO3④NaOH溶液(4)2FeSO4·7H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O↑(5)取實(shí)驗(yàn)后反應(yīng)管中少量固體,溶于稀鹽酸后,向溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,不產(chǎn)生藍(lán)色沉淀物質(zhì)含量測定2.(2021·湖南永州三模)檢測某明礬樣品(含砷酸鹽)中砷的含量是否超標(biāo),實(shí)驗(yàn)步驟如下:實(shí)驗(yàn)1:配制砷標(biāo)準(zhǔn)溶液①取0.132gAs2O3,用NaOH溶液完全溶解后,配制成1LNa3AsO3溶液(此溶液1mL相當(dāng)于0.10mg砷)。②取一定量上述溶液,配制1L含砷量為1mg·L-1的砷標(biāo)準(zhǔn)溶液。(1)步驟①中,必須使用的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外,還需。步驟②需取用步驟①中Na3AsO3溶液mL。

實(shí)驗(yàn)2:制備砷標(biāo)準(zhǔn)對照液(實(shí)驗(yàn)裝置如圖,夾持裝置已略去)①往B瓶中加入2.00mL砷標(biāo)準(zhǔn)溶液,再依次加入一定量的鹽酸、KI試液和SnCl2溶液,室溫放置10min,使砷元素全部轉(zhuǎn)化為H3AsO3。②往B瓶中加入足量鋅粒(含有ZnS雜質(zhì)),立即塞上裝有乙酸鉛棉花的導(dǎo)氣管C,并使C管右側(cè)末端插入比色管D中銀鹽吸收液的液面下,控制反應(yīng)溫度25～40℃。45min后,生成的砷化氫氣體被完全吸收,Ag+被還原為紅色膠態(tài)銀。③取出C管,在D中添加氯仿至刻度線,混勻,得到砷標(biāo)準(zhǔn)對照液。(2)乙酸鉛棉花的作用是。

(3)完成生成砷化氫反應(yīng)的離子方程式:Zn+H3AsO3+H++Zn2++

(4)控制B瓶中反應(yīng)溫度的方法是;反應(yīng)中,通入N2的作用是

。(5)C管右側(cè)末端導(dǎo)管口徑不能過大(一般為1mm),原因是

。實(shí)驗(yàn)3:判斷樣品中砷含量是否超標(biāo)稱取ag明礬樣品替代實(shí)驗(yàn)2①中“2.00mL砷標(biāo)準(zhǔn)溶液”,重復(fù)實(shí)驗(yàn)2后續(xù)操作。對比實(shí)驗(yàn)2、3比色管D中液體的顏色,若實(shí)驗(yàn)3中液體顏色淺,說明該樣品含砷量未超標(biāo),反之則超標(biāo)。(6)國標(biāo)規(guī)定砷限量為百萬分之二(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。實(shí)驗(yàn)測得明礬樣品中砷的含量恰好達(dá)標(biāo),則a的值為。

解析:(1)步驟①中,必須使用的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外,還有1000mL容量瓶;1mL相當(dāng)于0.10mg砷,配制1L含砷量為1mg·L-1的砷標(biāo)準(zhǔn)溶液,步驟②需取用步驟①中Na3AsO3溶液10.0mL。(2)鋅粒中含有ZnS雜質(zhì),ZnS和酸反應(yīng)生成H2S,乙酸鉛棉花的作用是除去H2S氣體,以免干擾D中反應(yīng)。(3)Zn和H3AsO3在酸性條件下反應(yīng)生成AsH3、Zn2+和H2O,離子方程式為3Zn+H3AsO3+6H+AsH3↑+3Zn2++3H2O。(4)控制B中反應(yīng)溫度25～40℃,可采用水浴加熱;反應(yīng)中,通入N2可以將AsH3氣體完全帶入D管,并且AsH3易被氧化,通入N2可排凈裝置內(nèi)空氣,防止AsH3被氧化。(5)C管右側(cè)末端導(dǎo)管口徑不能過大(一般為1mm),原因是增大反應(yīng)接觸面積,使AsH3氣體被充分吸收,確保形成膠態(tài)銀。(6)配制1L含砷量為1mg·L-1的砷標(biāo)準(zhǔn)溶液,2.00mL砷標(biāo)準(zhǔn)溶液含砷2.0×10-3mg,以國標(biāo)規(guī)定砷限量為百萬分之二計(jì)算,則有ag×2×10-6=2×10-3L×1×10-3(g·L-1),解得a=1.0。答案:(1)1000mL容量瓶10.0(2)除去H2S氣體,以免干擾D中反應(yīng)(3)316AsH3↑33H2O(4)水浴加熱將AsH3氣體完全帶入D管、防止AsH3被氧化(5)增大反應(yīng)接觸面積,使AsH3氣體被充分吸收,確保形成膠態(tài)銀(6)1.0[備用題]1.(測組成)著名化學(xué)反應(yīng)“法老之蛇”曾令無數(shù)人嘆服。某興趣小組為探究Hg(SCN)2分解產(chǎn)物的成分,在連接好如圖所示裝置,檢驗(yàn)裝置氣密性后,點(diǎn)燃A處酒精燈。已知:Ksp(HgS)=4.0×10-5(CN)2沸點(diǎn)為-21.2℃,熔點(diǎn)為-34.4℃,化學(xué)性質(zhì)與鹵素單質(zhì)相似,有劇毒,燃燒時火焰呈紫紅色,邊緣略帶藍(lán)色CS2沸點(diǎn)為46.5℃,熔點(diǎn)為-111.9℃,能與酯互溶回答下列問題:(1)儀器a的名稱為。

(2)已知Hg(SCN)2微溶于水,可由KSCN溶液與Hg(NO3)2溶液反應(yīng)制得,若以Fe3+作指示劑,則當(dāng)溶液變?yōu)樯珪r,Hg2+沉淀完全。

(3)待A中固體充分分解后,取下B裝置,B瓶中有無色液體,并有類似氯仿的芳香甜味,與酯混合能夠互溶,經(jīng)查證,B中液體為CS2,CS2可用于制造人造絲、殺蟲劑,請舉出一種其在實(shí)驗(yàn)室中的用途。(4)取下C裝置,點(diǎn)燃C中氣體,氣體燃燒火焰呈紫紅色,邊緣略帶藍(lán)色,則E中反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。(5)取下D裝置,將燃著的鎂條伸入瓶中,鎂條會繼續(xù)燃燒,取出燃燒產(chǎn)物,加入少量熱水,產(chǎn)生的氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán),則證明Hg(SCN)2分解產(chǎn)物中含有。

(6)取出A中剩余固體,加水溶解,固體不溶,加入王水固體溶解,則證明含有HgS。記溶解后的溶液為X。該固體(填“能”或“不能”)溶于稀鹽酸,原因是。

(7)經(jīng)上述推斷,寫出Hg(SCN)2分解的化學(xué)方程式:。(8)若要測定Hg(SCN)2的分解率,可用NH4SCN滴定法測定溶液X中離子濃度。已知:①3HgS+2HNO3+12HCl3H2[HgCl4]+3S↓+2NO↑+4H2O;②H2[HgCl4]+2SCN-Hg(SCN)2↓+4Cl-+2H+;③NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液中含有NH4Fe(SO4)2指示液。若取上述溶液X,用濃度為cmol/L的NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定,消耗VmL,忽略反應(yīng)前后溶液體積變化,原Hg(SCN)2固體質(zhì)量為mg,滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為,Hg(SCN)2的分解率為。

解析:(1)根據(jù)裝置圖,可知儀器a的名稱是(球形)冷凝管。(2)KSCN溶液與Fe3+反應(yīng),溶液呈紅色,若以Fe3+作指示劑,當(dāng)溶液變?yōu)榧t色時,說明Hg2+沉淀完全。(3)硫單質(zhì)易溶于CS2,可用CS2清洗試管壁上殘留的硫。(4)點(diǎn)燃C中氣體,氣體燃燒火焰呈紫紅色,邊緣略帶藍(lán)色,說明Hg(SCN)2分解產(chǎn)物有(CN)2,(CN)2與氯氣性質(zhì)相似,(CN)2與氫氧化鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式是(CN)2+2NaOHNaCN+NaCNO+H2O。(5)鎂在氮?dú)庵腥紵傻V,氮化鎂與水反應(yīng)生成氫氧化鎂和氨氣,取下D裝置,將燃著的鎂條伸入瓶中,鎂條會繼續(xù)燃燒,取出燃燒產(chǎn)物,加入少量熱水,產(chǎn)生的氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán),則證明Hg(SCN)2分解產(chǎn)物中含有氮?dú)狻?6)Ksp(HgS)太小,溶解平衡難以正向移動,所以HgS不溶于鹽酸。(7)經(jīng)上述推斷,可知Hg(SCN)2分解生成HgS、N2、(CN)2、CS2;反應(yīng)的化學(xué)方程式是4Hg(SCN)24HgS+2CS2+3(CN)2↑+N2↑。(8)NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液中含有NH4Fe(SO4)2指示液,溶液呈紅色,若滴入標(biāo)準(zhǔn)液后溶液由無色變?yōu)榧t色,且半分鐘內(nèi)不褪色,說明H2[HgCl4]完全被消耗,反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn);滴定過程的反應(yīng)關(guān)系式是Hg(SCN)2～HgS～H2(HgCl4)～2NH4SCN,反應(yīng)消耗NH4SCN的物質(zhì)的量是Vc×10-3mol,則分解Hg(SCN)2的物質(zhì)的量是0.5Vc×10-3mol,Hg(SCN)2的分解率為0.5Vc×10答案:(1)(球形)冷凝管(2)紅(3)清洗試管壁上殘留的硫(或溶解硫單質(zhì))(4)(CN)2+2NaOHNaCN+NaCNO+H2O(5)N2(6)不能Ksp(HgS)太小,溶解平衡難以正向移動(7)4Hg(SCN)24HgS+2CS2+3(CN)2↑+N2↑(8)溶液由無色變?yōu)榧t色,且半分鐘內(nèi)不褪色0.158cV2.(2021·天津三模)(測含量)為測定某氟化稀土樣品中氟元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù),某化學(xué)興趣小組進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。利用高氯酸(高沸點(diǎn)酸)將樣品中的氟元素轉(zhuǎn)化為氟化氫(低沸點(diǎn)酸)蒸出,再進(jìn)行酸堿中和滴定來測定含量。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。(1)裝置c的名稱是。玻璃管a的作用為。(2)實(shí)驗(yàn)步驟:①連接好實(shí)驗(yàn)裝置,檢查裝置氣密性;②往c中加入mg氟化稀土樣品和一定體積的高氯酸,f中盛有滴加酚酞的NaOH溶液。加熱裝置b、c。①下列物質(zhì)可代替高氯酸的是(填序號)。

a.硫酸b.鹽酸c.硝酸d.磷酸②水蒸氣發(fā)生裝置b的作用是

。

(3)定量測定:將f中得到的餾出液配成100mL溶液,取其中20mL加入V1mLamol·L-1La(NO3)3溶液,得到LaF3沉淀(不考慮其他沉淀的生成),再用cmol·L-1EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定剩余La3+(La3+與EDTA按1∶1配合),消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液V2mL,則氟化稀土樣品中氟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為。

(4)問題討論:若觀察到f中溶液紅色褪去,可采用最簡單的補(bǔ)救措施是。否則會使實(shí)驗(yàn)結(jié)果(填“偏高”“偏低”或“不受影響”,下同)。實(shí)驗(yàn)中除有HF氣體外,可能還有少量SiF4(易水解)氣體生成。若有SiF4生成,實(shí)驗(yàn)結(jié)果將。理由是。解析:(1)裝置c的名稱為三頸燒瓶;玻璃管a與外界連通,作用為平衡氣壓,防止儀器b中壓強(qiáng)過大。(2)①本實(shí)驗(yàn)利用的是高氯酸的高沸點(diǎn)的性質(zhì),即不易揮發(fā)的性質(zhì),硫酸和磷酸都不易揮發(fā),鹽酸和硝酸易揮發(fā),所以正確選項(xiàng)為ad。②水蒸氣發(fā)生裝置b的作用是使水蒸氣進(jìn)入到c中,把c中產(chǎn)生的HF全部趕到f中,減少實(shí)驗(yàn)誤差。(3)La3+分為兩個部分,一部分與F-反應(yīng),比例為1∶3,另一部分與EDTA結(jié)合,比例為1∶1,EDTA消耗的La3+為cV2×10-3mol,F-消耗的La3+為(aV1-cV2)×10-3mol,20mL溶液中F-的物質(zhì)的量為(aV1-cV2)×10(4)f中的NaOH溶液是為了吸收揮發(fā)出來的HF,避免F元素的損失,當(dāng)溶液紅色褪去,說明NaOH幾乎沒有剩余,此時需要再添加NaOH溶液,否則會影響HF的吸收;SiF4氣體進(jìn)入到f中進(jìn)行水解,重新生成HF,被溶液吸收,氟元素沒有損失,所以對實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響。答案:(1)三頸燒瓶平衡氣壓,防止儀器b中壓強(qiáng)過大(2)①ad②水蒸氣進(jìn)入到c中,把c中產(chǎn)生的HF全部趕到f中,減小實(shí)驗(yàn)誤差(3)0.095(a(對應(yīng)學(xué)生用書第288頁)1.(2021·湖南卷,15)碳酸鈉俗稱純堿,是一種重要的化工原料。以碳酸氫銨和氯化鈉為原料制備碳酸鈉,并測定產(chǎn)品中少量碳酸氫鈉的含量,過程如下:步驟Ⅰ.Na2CO3的制備步驟Ⅱ.產(chǎn)品中NaHCO3含量測定①稱取產(chǎn)品2.500g,用蒸餾水溶解,定容于250mL容量瓶中;②移取25.00mL上述溶液于錐形瓶,加入2滴指示劑M,用0.1000mol·L-1鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,溶液由紅色變至近無色(第一滴定終點(diǎn)),消耗鹽酸V1mL;③在上述錐形瓶中再加入2滴指示劑N,繼續(xù)用0.1000mol·L-1鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)(第二滴定終點(diǎn)),又消耗鹽酸V2mL;④平行測定三次,V1平均值為22.45,V2平均值為23.51。已知:(ⅰ)當(dāng)溫度超過35℃時,NH4HCO3開始分解。(ⅱ)相關(guān)鹽在不同溫度下的溶解度表(g/100gH2O)溫度/℃0102030405060NaCl35.735.836.036.336.637.037.3NH4HCO311.915.821.027.0NaHCO36.98.29.611.112.714.516.4NH4Cl29.433.337.241.445.850.455.2回答下列問題:(1)步驟Ⅰ中晶體A的化學(xué)式為,晶體A能夠析出的原因是。

(2)步驟Ⅰ中“300℃加熱”所選用的儀器是(填標(biāo)號)。

(3)指示劑N為,描述第二滴定終點(diǎn)前后顏色變化。(4)產(chǎn)品中NaHCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(保留三位有效數(shù)字)。

(5)第一滴定終點(diǎn)時,某同學(xué)俯視讀數(shù),其他操作均正確,則NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算結(jié)果(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。

解析:步驟Ⅰ.制備Na2CO3的工藝流程中,先將NaCl加水溶解,制成溶液后加入NH4HCO3粉末,水浴加熱,根據(jù)不同溫度條件下各物質(zhì)的溶解度不同,為了得到NaHCO3晶體,控制溫度在30～35℃發(fā)生反應(yīng),最終得到的濾液為NH4Cl溶液,晶體A為NaHCO3,再將其洗滌抽干,利用NaHCO3受熱易分解的性質(zhì),在300℃加熱分解NaHCO3制備Na2CO3。步驟Ⅱ.測定產(chǎn)品中碳酸氫鈉的含量,第一次滴定發(fā)生的反應(yīng)為Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl,因?yàn)镹a2CO3、NaHCO3溶于水顯堿性,所以可借助酚酞指示劑的變化來判斷滴定終點(diǎn),結(jié)合顏色變化可推出指示劑M為酚酞;第二次滴定時溶液中的溶質(zhì)為NaCl,同時還存在反應(yīng)生成的CO2,溶液呈現(xiàn)弱酸性,因?yàn)榉犹淖兩秶鸀?～10,所以不適合利用酚酞指示劑檢測判斷滴定終點(diǎn),可選擇甲基橙,所以指示劑N為甲基橙,發(fā)生的反應(yīng)為NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑,再根據(jù)關(guān)系式求出總的NaHCO3的物質(zhì)的量,推導(dǎo)出產(chǎn)品中NaHCO3的物質(zhì)的量,最終通過計(jì)算得出產(chǎn)品中NaHCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。(1)根據(jù)題給信息中鹽在不同溫度下的溶解度不難看出,控制溫度在30～35℃,目的是為了使NH4HCO3不發(fā)生分解,同時析出NaHCO3固體,得到晶體A,因?yàn)樵?0～35℃時,NaHCO3的溶解度最小。(2)300℃加熱抽干后的NaHCO3固體,需用坩堝、泥三角、三腳架進(jìn)行操作,所以符合題意的為D項(xiàng)。(3)根據(jù)上述分析可知,第二次滴定時,使用的指示劑N為甲基橙,滴定到終點(diǎn)前溶液的溶質(zhì)為碳酸氫鈉和氯化鈉,滴定到達(dá)終點(diǎn)后溶液的溶質(zhì)為氯化鈉,所以溶液的顏色變化為由黃色變?yōu)槌壬?且半分鐘內(nèi)不褪色。(4)第一次滴定發(fā)生的反應(yīng)是Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl,則n(Na2CO3)=n生成(NaHCO3)=n(HCl)=0.1000mol·L-1×22.45×10-3L=2.245×10-3mol,第二次滴定消耗的鹽酸的體積V2=23.51mL,則根據(jù)化學(xué)方程式NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑可知,消耗的NaHCO3的物質(zhì)的量n總(NaHCO3)=0.1000mol·L-1×23.51×10-3L=2.351×10-3mol,則