2022年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 上篇 專題突破方略 專題四 化學(xué)實驗基礎(chǔ) 第十三講 綜合實驗設(shè)計與評價學(xué)案
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1、2022年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 上篇 專題突破方略 專題四 化學(xué)實驗基礎(chǔ) 第十三講 綜合實驗設(shè)計與評價學(xué)案 xx高考導(dǎo)航——適用于全國卷Ⅰ 最新考綱 高頻考點 高考印證 命題趨勢 1.了解化學(xué)實驗是科學(xué)探究過程中的一種重要方法。 2.能根據(jù)實驗試題要求,做到:(1)設(shè)計、評價或改進(jìn)實驗方案; (2)了解控制實驗條件的方法; (3)分析或處理實驗數(shù)據(jù),得出合理結(jié)論; (4)繪制和識別典型的實驗儀器裝置圖。 3.以上各部分知識與技能的綜合應(yīng)用。 物質(zhì)制備實驗方 案的設(shè)計與評價 xx·T27 xx·T26 xx·T26 1.物質(zhì)制備實驗設(shè)計類試題是高考命題的主選題
2、材之一,主要考查角度有兩種:一是以氣體物質(zhì)的制備為主線,二是以非氣體物質(zhì)的制備為主線。前一種命題角度主要以實驗裝置圖的形式考查氣體的制取原理、凈化原理、收集方法、尾氣處理等內(nèi)容;后一種命題角度主要以化學(xué)工藝流程圖的形式考查物質(zhì)的分離、提純、檢驗等內(nèi)容。 2.物質(zhì)性質(zhì)的探究與評價類試題主要考查內(nèi)容有:(1)對已知物質(zhì)的未知性質(zhì)進(jìn)行探究;(2)對未知物質(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行探究;(3)對性質(zhì)、現(xiàn)象的解釋是否合理。 3.從近年的高考試題來看,將定性與定量相結(jié)合對物質(zhì)進(jìn)行探究的實驗逐漸成為高考考查的熱點。在定性方面,可以通過對實驗方案的設(shè)計進(jìn)行考查,也可以通過對方案的評價進(jìn)行考查;在定量方面,考查的形式主要
3、有兩種:一是“數(shù)據(jù)的測量→數(shù)據(jù)處理→得出結(jié)論”型,二是“給出數(shù)據(jù)→分析數(shù)據(jù)→發(fā)現(xiàn)規(guī)律”型,但無論是哪種題型,都可能會涉及對計算能力的考查。 探究物質(zhì)組成、 性質(zhì)實驗方案 的設(shè)計與評價 xx·T10 xx·T26 xx·T13 定量實驗的 設(shè)計與評價 xx·T36 考點一 物質(zhì)制備實驗方案的設(shè)計與評價 [學(xué)生用書P58] 1.制備實驗方案設(shè)計的基本思路 制備一種物質(zhì),應(yīng)根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)品的組成來確定原料及反應(yīng)原理,設(shè)計反應(yīng)路徑,選擇合適的儀器和裝置。最后,根據(jù)生成物的性質(zhì)將產(chǎn)品分離、提純出來。整個過程如圖所示:→→→ →→ 2.解題
4、策略 (1)在設(shè)計物質(zhì)制備的實驗方案時,要優(yōu)化上述流程中的每一個具體環(huán)節(jié)。遵循的優(yōu)化原則是原料廉價、原理綠色、條件優(yōu)化、儀器簡單、分離方便。 (2)一些物質(zhì)的制備,由于其性質(zhì)上的特殊性,需要設(shè)計一些特殊的裝置來完成。例如:實驗室制備Fe(OH)2,由于Fe(OH)2遇空氣易被氧化而變質(zhì),故其制備實驗裝置必須嚴(yán)格防止制備的Fe(OH)2與O2接觸;再例如:常見有機物的制備中,由于有機反應(yīng)緩慢、副產(chǎn)品多、原料容易揮發(fā),所以常見有機物的制備裝置都要加裝冷凝回流裝置,使原料回流、充分反應(yīng),提高產(chǎn)率。 3.氣體物質(zhì)制備方案的設(shè)計思路 制備實驗的設(shè)計與評價 1.(物質(zhì)
5、制備類)(xx·高考江蘇卷)實驗室用下圖所示裝置制備KClO 溶液,并通過KClO溶液與Fe(NO3)3溶液的反應(yīng)制備高效水處理劑K2FeO4。 已知K2FeO4具有下列性質(zhì):①可溶于水、微溶于濃KOH 溶液,②在0~5 ℃、強堿性溶液中比較穩(wěn)定,③在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下發(fā)生分解,④在酸性至弱堿性條件下,能與水反應(yīng)生成 Fe(OH)3 和O2。 (1)裝置A中KMnO4與鹽酸反應(yīng)生成MnCl2和Cl2,其離子方程式為________________________________________________________________________, 將制備的
6、Cl2通過裝置B可除去________(填化學(xué)式)。 (2)Cl2與KOH在較高溫度下反應(yīng)生成KClO3。在不改變KOH 溶液的濃度和體積的條件下,控制反應(yīng)在 0~5 ℃進(jìn)行,實驗中可采取的措施是________________________________________________________________________、 ____________________。 (3)制備K2FeO4時,KClO飽和溶液與Fe(NO3)3飽和溶液的混合方式為_______________________________________________________________
7、_________。 (4)提純K2FeO4粗產(chǎn)品[含有Fe(OH)3、KCl 等雜質(zhì)]的實驗方案為將一定量的K2FeO4粗產(chǎn)品溶于冷的3 mol·L-1 KOH 溶液中,________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (實驗中須使用的試劑有:飽和KOH溶液,乙醇;除常用儀器外須使用的儀器有:砂芯漏斗,真空干燥箱)。 [破題關(guān)鍵] 看懂題意,裝置
8、圖中最后制得的物質(zhì)是KClO,由題設(shè)信息③可知,在制備K2FeO4時,不可讓Fe3+過量,應(yīng)將 Fe(NO3)3滴入到 KClO中,并攪拌。 解析:(1)該反應(yīng)的實質(zhì)是MnO氧化Cl-,離子方程式為2MnO+16H++10Cl-===2Mn2++5Cl2↑+8H2O。這樣制得的Cl2中含有HCl,將Cl2與HCl的混合氣體通過飽和食鹽水,可除去HCl。 (2)緩慢滴加鹽酸,對裝置C用冰水浴降溫,均有利于Cl2與KOH在0~5 ℃的溫度下發(fā)生反應(yīng)生成KClO。 (3)根據(jù)題中給出的K2FeO4的性質(zhì),KClO飽和溶液與Fe(NO3)3飽和溶液混合時,應(yīng)在攪拌下,將Fe(NO3)3飽和溶液緩
9、慢滴加到KClO飽和溶液中。 (4)這里要根據(jù)題中給出的K2FeO4的性質(zhì)和實驗中須使用的試劑和儀器,補充完善提純K2FeO4的實驗方案。 答案:(1)2MnO+16H++10Cl-===2Mn2++5Cl2↑+8H2O HCl (2)緩慢滴加鹽酸 裝置C加冰水浴 (3)在攪拌下,將Fe(NO3)3飽和溶液緩慢滴加到KClO飽和溶液中 (4)用砂芯漏斗過濾,將濾液置于冰水浴中,向濾液中加入飽和KOH溶液,攪拌、靜置,再用砂芯漏斗過濾,晶體用適量乙醇洗滌2~3次后,在真空干燥箱中干燥 [互動拓展] (1)寫出Cl2與KOH在較高溫度下反應(yīng)的化學(xué)方程式。 (2)上題第(4)小題中為
10、什么用乙醇洗滌K2FeO4晶體? 答案:(1)3Cl2+6KOH5KCl+KClO3+3H2O。 (2)因K2FeO4晶體可溶于水,用乙醇洗滌可減少產(chǎn)品的損失。 (xx·河北石家莊高三模擬)N2在諸多領(lǐng)域用途廣泛。某化學(xué)興趣小組為探究在實驗室制備較為純凈的N2的方法,進(jìn)行了認(rèn)真準(zhǔn)備。請你參與交流與討論。 【查閱資料】 N2的制法有下列三種方案: 方案1:加熱NaNO2和NH4Cl的濃溶液制得N2。 方案2:加熱條件下,以NH3還原CuO可制得N2,同時獲得活性銅粉。 方案3:將空氣緩緩?fù)ㄟ^灼熱的銅粉獲得較純的N2。 【實驗準(zhǔn)備】 以實驗室常見儀器(藥品)設(shè)計的部分裝置如下圖(
11、有的夾持和加熱儀器未畫出)。 【分析交流】 (1)若以方案1制得N2,應(yīng)選擇的發(fā)生裝置是________。 (2)若按方案2制得干燥、純凈的N2,且需要的NH3以生石灰和濃氨水作原料,整套制氣裝置按氣流從左到右的連接順序是________________(填寫序號)。獲得N2的反應(yīng)原理是________________________________________________________________________ (寫反應(yīng)方程式)。 (3)若以排水法收集N2,其中會混入水蒸氣。但也不宜用排空氣法,其原因是_____________________________
12、___________________________________________ ________________________________________________________________________。 你提出的收集方法是________________________________________________________________________。 (4)上述三個方案中,制得的N2純度最差的是____________。在N2純度要求不甚嚴(yán)格的情況下,有人建議將方案2和方案3結(jié)合使用,你認(rèn)為其優(yōu)點是_____________________
13、___________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:(1)反應(yīng)器的選擇與反應(yīng)物的狀態(tài)以及反應(yīng)條件有關(guān),方案1為加熱兩種液態(tài)物質(zhì),符合此條件的只有A裝置。(2)方案2為固體和氣體的反應(yīng),反應(yīng)器應(yīng)選擇B,但要求通入的氨氣干燥且純凈,利用濃氨水和生石灰反應(yīng)制取氨氣為固液不加熱的裝置,選擇E,但同時有水蒸氣生成,因此利用堿石灰來干燥,反應(yīng)完畢后產(chǎn)生的水蒸氣與沒有參與反應(yīng)的氨氣與氮氣一同導(dǎo)出,利用
14、濃硫酸既可以除去水,又可以除去氨氣。(3)排氣法收集氣體主要是利用氣體密度的差別。因此利用可以直接排空內(nèi)部空氣的裝置來收集氮氣。(4)方案3利用了除去空氣中的氧氣制得氮氣的原理,空氣中除了氧氣和氮氣外還有二氧化碳和稀有氣體等,因此制得的N2不純凈。 答案:(1)A (2)E→D→B→C 2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O (3)N2的相對分子質(zhì)量與空氣的平均相對分子質(zhì)量相近(從氣體密度大小角度解釋也可) 用氣囊收集(其他合理答案也可) (4)方案3 CuO和Cu可循環(huán)利用,節(jié)省藥品 2.下圖是某化學(xué)興趣小組設(shè)計的利用電子垃圾(含70% Cu、25% Al、4% Fe及少量Au、
15、Pt)制備硫酸銅和硫酸鋁晶體的路線: 已知下列信息: Cu可與稀硫酸和H2O2的混合液反應(yīng)生成硫酸銅; 鐵、鋁、銅等離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH如下表: 沉淀物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Cu(OH)2 開始沉淀 1.1 4.0 5.4 完全沉淀 3.2 5.2 6.7 請回答下列問題: (1)寫出Cu與稀硫酸和H2O2的混合液反應(yīng)的化學(xué)方程式:________________________________________________________________________。 (2)在操作Ⅱ中,x的取值范圍是________
16、________________________________________________________________。 (3)在操作Ⅲ中,蒸發(fā)濃縮需要的玻璃儀器有______________________。 (4)由濾渣a制取Al2(SO4)3·18H2O,探究小組設(shè)計了三種方案: 甲:Al2(SO4)3·18H2O 乙:Al2(SO4)3·18H2O 丙: Al2(SO4)3·18H2O 綜合考慮上述三種方案,最具可行性的是________(填序號)。 (5)為測定CuSO4·5H2O晶體的純度,進(jìn)行下列實驗:取a g試樣配成100 mL溶液,每次取20.00
17、mL,消除干擾離子后,用b mol·L-1EDTA(Na2H2Y)標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定其中的Cu2+(離子方程式為Cu2++H2Y2-===CuY2-+2H+),滴定至終點,平均消耗EDTA溶液12.00 mL。(常溫時,5%的Na2H2Y水溶液,其pH為4~6) ①CuSO4·5H2O晶體的純度是________________。 ②下列滴定方式中,最合理的是(夾持部分略去)________(填序號)。 解析:根據(jù)題給信息知,該流程是利用電子垃圾制備硫酸銅和硫酸鋁晶體;分析題給流程圖知,Cu、Al、Fe、Au、Pt與稀硫酸和H2O2的混合液反應(yīng)生成硫酸銅、硫酸鋁和硫酸鐵的混合液,過濾后所得
18、濾渣為Au、Pt;濾液用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH,目的是將鐵離子和鋁離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵和氫氧化鋁沉淀而除去,過濾得硫酸銅溶液,經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾得硫酸銅晶體。(1)Cu與稀硫酸和H2O2的混合液反應(yīng)生成硫酸銅和水,化學(xué)方程式為Cu+H2O2+H2SO4===CuSO4+2H2O;(2)在操作Ⅱ中,要使鐵離子和鋁離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵和氫氧化鋁沉淀,根據(jù)題給數(shù)據(jù)知x的取值范圍是5.2≤x<5.4;(3)在操作Ⅲ中,蒸發(fā)濃縮需要的玻璃儀器有酒精燈、玻璃棒、蒸發(fā)皿(玻璃的);(4)濾渣 a為氫氧化鐵和氫氧化鋁的混合物,利用其制取Al2(SO4)3·18H2O,甲方案制得的產(chǎn)品中含有雜質(zhì)硫酸鐵,丙方案
19、制得的產(chǎn)品中含有雜質(zhì)硫酸鈉,最具可行性的是乙;(5)①根據(jù)題給信息得關(guān)系式:CuSO4·5H2O~H2Y2-,代入題給數(shù)據(jù)計算得CuSO4·5H2O晶體的純度是15b/a×100%;②根據(jù)題給信息知,試樣和EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液均顯酸性,應(yīng)用酸式滴定管,選B。 答案:(1)Cu+H2O2+H2SO4===CuSO4+2H2O (2)5.2≤x<5.4 (3)酒精燈、玻璃棒、蒸發(fā)皿(玻璃的) (4)乙 (5)①15b/a×100%?、贐 (1)實驗方案設(shè)計的基本思路 (2)實驗設(shè)計時遵循的原則 ①科學(xué)性:實驗原理準(zhǔn)確,實驗流程合理。 ②安全性:保護(hù)人
20、身、環(huán)境、儀器。 ③可行性:條件允許,效果明顯,操作簡便可行。 ④簡約性:方案簡單易行,盡可能采取簡單的實驗裝置,用較少的步驟和藥品完成實驗。 (3)物質(zhì)制備實驗方案設(shè)計的基本原則 ①條件合適,操作方便; ②原理正確,步驟簡單; ③原料豐富,價格低廉; ④產(chǎn)物純凈,污染物少。 考點二 探究物質(zhì)組成、性質(zhì)實驗方案的設(shè)計與評價 [學(xué)生用書P60] 1.設(shè)計物質(zhì)性質(zhì)探究實驗方案有以下四點要求 (1)實驗方案要可行。要盡量避免使用高壓和特殊催化劑等實驗室難以達(dá)到的條件,實驗方案要簡單易行。 (2)實驗順序要科學(xué)。要對各個實驗步驟進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃
21、和安排,保證實驗的準(zhǔn)確、安全、高效。同時要減少副反應(yīng)和避免實驗步驟間的干擾。 (3)實驗現(xiàn)象要直觀。要求設(shè)計的實驗在操作過程中要有明顯的實驗現(xiàn)象,便于對物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行確認(rèn)。 (4)實驗結(jié)論要可靠。要反復(fù)推敲實驗步驟和多方論證實驗結(jié)果,做到實驗結(jié)論的準(zhǔn)確可靠。 2.實驗方案設(shè)計中的安全問題 (1)防爆炸:點燃可燃性氣體(如H2、CO、CH4、C2H2、C2H4)或在加熱條件下用CO、H2還原Fe2O3、CuO之前,要檢驗氣體純度。 (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或酒精中;加熱液體混合物時要加沸石(或碎瓷片)。 (3)防中毒(防污染):
22、制取有毒氣體(如Cl2、CO、SO2、H2S、NO2、NO)時,應(yīng)在通風(fēng)櫥中進(jìn)行,且要進(jìn)行必要的尾氣處理。 (4)防揮發(fā):采用密封、液封、冷凝回流等措施來防止揮發(fā)。 (5)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,要注意熄滅酒精燈的順序或加裝安全瓶。 探究實驗的設(shè)計與評價 1.(實驗探究類)(xx·高考四川卷)(NH4)2SO4是常用的化肥和化工原料,受熱易分解。某興趣小組擬探究其分解產(chǎn)物。 【查閱資料】(NH4)2SO4在260 ℃和400 ℃時分解產(chǎn)物不同。 【實驗探究】該小組擬選用如下圖所示裝置進(jìn)行實驗(夾持和加
23、熱裝置略)。 實驗1:連接裝置A—B—C—D,檢查氣密性,按圖示加入試劑(裝置B盛0.500 0 mol/L鹽酸70.00 mL)。通入N2排盡空氣后,于260 ℃加熱裝置A一段時間,停止加熱,冷卻,停止通入N2。品紅溶液不褪色。取下裝置B,加入指示劑,用0.200 0 mol/L NaOH溶液滴定剩余鹽酸,終點時消耗NaOH溶液25.00 mL。經(jīng)檢驗滴定后的溶液中無SO。 (1)儀器X的名稱是________。 (2)滴定前,下列操作的正確順序是________(填字母編號)。 a.盛裝0.200 0 mol/L NaOH溶液 b.用0.200 0 mol/L NaOH溶液潤
24、洗 c.讀數(shù)、記錄 d.查漏、清洗 e.排盡滴定管尖嘴的氣泡并調(diào)整液面 (3)裝置B內(nèi)溶液吸收氣體的物質(zhì)的量是________mol。 實驗2:連接裝置A—D—B,檢查氣密性,按圖示重新加入試劑。通過N2排盡空氣后,于400 ℃加熱裝置A至(NH4)2SO4完全分解無殘留物,停止加熱,冷卻,停止通入N2。觀察到裝置A、D之間的導(dǎo)氣管內(nèi)有少量白色固體。經(jīng)檢驗,該白色固體和裝置D內(nèi)溶液中有SO,無SO。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),氣體產(chǎn)物中無氮氧化物。 (4)檢驗裝置D內(nèi)溶液中有SO、無SO的實驗操作和現(xiàn)象是_____________________________________________
25、___________________________ ________________________________________________________________________。 (5)裝置B內(nèi)溶液吸收的氣體是________。 (6)(NH4)2SO4在400 ℃分解的化學(xué)方程式是________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________
26、___。 [破題關(guān)鍵] 實驗1:(2)滴定管的使用順序一般為查漏、清洗、潤洗、裝液、調(diào)整液面、記錄讀數(shù)。 (3)裝置B中吸收的氣體是NH3,其物質(zhì)的量為n(HCl)-n(NaOH)。 實驗2:(4)可利用BaSO3溶于鹽酸而BaSO4不溶于鹽酸來達(dá)到本小題檢驗?zāi)康摹? (5)A、D間導(dǎo)氣管的白色固體必是(NH4)2SO3,故B中吸收的氣體為氨氣。 解析:(1)儀器X為圓底燒瓶。 (2)對滴定管的使用:先查漏、清洗干凈,再用待裝液潤洗,然后加入待裝液,趕走氣泡并調(diào)零,最后讀數(shù)、記錄,故順序為dbaec。 (3)0.200 0 mol/L NaOH溶液滴定剩余鹽酸,終點時消耗NaOH溶
27、液25.00 mL,故消耗的鹽酸為0.200 0 mol/L×0.025 L=0.005 mol,裝置B盛0.500 0 mol/L鹽酸70.00 mL,n(HCl)=0.500 0 mol/L×0.07 L=0.035 mol,因此裝置B吸收的氨氣為0.035 mol-0.005 mol=0.03 mol。 (4)檢驗溶液中有SO、無SO的操作:取少量裝置D內(nèi)溶液于試管中,滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀;加入足量稀鹽酸后沉淀完全溶解,放出無色刺激性氣體。 (5)根據(jù)觀察到裝置A、D之間的導(dǎo)氣管內(nèi)有少量白色固體,則說明白色固體只能是(NH4)2SO3,即氣體中含有NH3和SO2,SO2被
28、NaOH溶液吸收,故裝置B中的稀鹽酸吸收的是氨氣。 (6)根據(jù)實驗現(xiàn)象和氧化還原反應(yīng)的原理可知,產(chǎn)物有NH3、N2 、H2O和SO2,故反應(yīng)的化學(xué)方程式為 3(NH4)2SO43SO2↑+4NH3↑+N2↑+6H2O↑。 答案:(1)圓底燒瓶 (2)dbaec (3)0.03 (4)取少量裝置D內(nèi)溶液于試管中,滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀;加入足量稀鹽酸后沉淀完全溶解,放出無色刺激性氣體 (5)NH3(或氨氣) (6)3(NH4)2SO43SO2↑+4NH3↑+N2↑+6H2O↑ [互動拓展] 上題實驗中通入N2的目的是什么? 答案:開始通入N2是為了排盡裝置中的空氣,加熱裝
29、置A時通入N2是為了將產(chǎn)物氣體排入到后面裝置使之充分吸收。 有難溶于水的粉末狀固體樣品,可能含Al、Fe2O3、Cu2O、SiO2、Fe3O4中的一種或幾種。研究小組通過實驗確定樣品的成分。 查閱資料知: ①Cu2O+2H+===Cu+Cu2++H2O; ②部分氫氧化物在溶液中沉淀的pH見下表: 物質(zhì) Fe(OH)3 Fe(OH)2 Cu(OH)2 開始沉淀的pH 1.8 6.3 5.2 完全沉淀的pH 3.0 8.3 6.7 注:金屬離子的起始濃度為0.1 mol·L-1 實驗步驟: Ⅰ.取一定量樣品于燒杯中,加足量NaOH溶液,有氣體產(chǎn)生,過濾得
30、固體A和無色溶液B; Ⅱ.向B中加入稀硫酸,出現(xiàn)白色沉淀,繼續(xù)滴加稀硫酸至過量,白色沉淀完全溶解; Ⅲ.向A中加入足量稀硫酸并微熱,固體完全溶解,得溶液C; Ⅳ.向C中加入NaClO,調(diào)節(jié)溶液的pH至4~5,產(chǎn)生紅褐色沉淀,過濾得到藍(lán)綠色溶液D; Ⅴ.向D中加入NaOH,調(diào)節(jié)溶液的pH到7~8,產(chǎn)生藍(lán)色絮狀沉淀。 請回答下列問題。 (1)Ⅰ中產(chǎn)生氣體的離子方程式為________________________________________________________________________ _____________________________________
31、___________________________________。 (2)由Ⅰ、Ⅱ知,原樣品中一定不存在的物質(zhì)是________________________________________________________________________。 (3)溶液C中除H+、Cu2+外一定還含有的陽離子是________;為驗證溶液C中存在該陽離子,可選用的試劑及對應(yīng)的現(xiàn)象是________________________________________________________________________ _____________________________
32、___________________________________________。 (4)Ⅳ中加NaClO的目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)由上述實驗可以獲得結(jié)論:原樣品所有可能的成分組合為________________,________________。(用化學(xué)式表示,任寫兩種即可) 解析:Ⅰ.能與NaOH
33、溶液反應(yīng)產(chǎn)生氣體的只有Al。Ⅱ.加入稀硫酸產(chǎn)生白色沉淀,且稀硫酸過量時白色沉淀能完全溶解,則白色沉淀是Al(OH)3,不含H2SiO3,說明原混合物中一定沒有SiO2。Ⅳ、Ⅴ中的現(xiàn)象說明Ⅲ所得溶液C中含有Cu2+,原物質(zhì)中一定有Cu2O,但Cu2O與稀硫酸反應(yīng)有固體銅生成,要使溶液中的固體完全溶解,必然還會有產(chǎn)生Fe3+的物質(zhì),因而Fe2O3和Fe3O4至少有一種。溶液C中除含H+、Cu2+、Fe2+外還可能含有Fe3+,因而檢驗Fe2+時要用酸性KMnO4溶液或K3[Fe(CN)6]溶液。注意:此處不能選KSCN和氯水。 答案:(1)2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑ (
34、2)SiO2 (3)Fe2+ 向酸性KMnO4溶液中滴加待測液,酸性KMnO4溶液褪色(或向待測液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,出現(xiàn)藍(lán)色沉淀) (4)將Fe2+氧化成Fe3+,并增大溶液的pH使Fe3+生成Fe(OH)3沉淀 (5)Al、Fe2O3、Cu2O Al、Cu2O、Fe3O4 Al、Fe2O3、Cu2O、Fe3O4(任寫兩種) . 用如圖所示裝置進(jìn)行下列實驗:將①中溶液滴入②中,預(yù)測的現(xiàn)象與實際相符的是( ) 選項 ①中物質(zhì) ②中物質(zhì) 預(yù)測②中 的現(xiàn)象 A 稀鹽酸 碳酸鈉與氫氧化鈉的混合溶液 立即產(chǎn)生氣泡 B 濃硝酸 用砂紙打磨過的鋁
35、條 產(chǎn)生紅棕色氣體 C 氯化鋁溶液 濃氫氧化鈉溶液 產(chǎn)生大量白色沉淀 D 草酸溶液 高錳酸鉀酸性溶液 溶液逐漸褪色 解析:選D。A項,Na2CO3和NaOH的混合溶液中滴加稀鹽酸,稀鹽酸先與NaOH發(fā)生中和反應(yīng),再與Na2CO3分步發(fā)生反應(yīng):Na2CO3+HCl===NaHCO3+NaCl,NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O,因此開始階段滴加稀鹽酸,②中不產(chǎn)生氣泡。B項,常溫下,濃硝酸與鋁條發(fā)生鈍化,鋁條表面生成致密的氧化鋁薄膜,阻止內(nèi)層鋁與濃硝酸繼續(xù)反應(yīng),②中觀察不到產(chǎn)生紅棕色氣體的現(xiàn)象。C項,將AlCl3溶液滴加到濃NaOH溶液中,由于NaOH過量
36、,發(fā)生的反應(yīng)為AlCl3+4NaOH===NaAlO2+3NaCl+2H2O,得不到大量白色沉淀。D項,KMnO4酸性溶液具有強氧化性,H2C2O4溶液具有較強的還原性,二者發(fā)生氧化還原反應(yīng):2MnO+5H2C2O4+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O,由于MnO被還原為Mn2+,②中KMnO4酸性溶液逐漸褪色。 .某小組以CoCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、濃氨水為原料,在活性炭催化下,合成了橙黃色晶體X。為確定其組成,進(jìn)行如下實驗。 ①氨的測定:精確稱取w g X,加適量水溶解,注入如圖所示的三頸瓶中,然后逐滴加入足量10% NaOH溶液,通入水蒸氣,將樣品液中的
37、氨全部蒸出,用V1 mL c1 mol·L-1的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液吸收。蒸氨結(jié)束后取下接收瓶,用c2 mol·L-1 NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過剩的HCl,到終點時消耗V2 mL NaOH溶液。 ②氯的測定:準(zhǔn)確稱取樣品X,配成溶液后用AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,K2CrO4溶液為指示劑,至出現(xiàn)淡紅色沉淀不再消失為終點(Ag2CrO4為磚紅色)。 回答下列問題: (1)裝置中安全管的作用原理是________________________________________________________________________ ______________________________
38、__________________________________________。 (2)用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過剩的HCl時,應(yīng)使用________式滴定管,可使用的指示劑為________。 (3)樣品中氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表達(dá)式為________________________________________________________________________。 (4)測定氨前應(yīng)該對裝置進(jìn)行氣密性檢驗,若氣密性不好測定結(jié)果將________(填“偏高”或“偏低”)。 (5)測定氯的過程中,使用棕色滴定管的原因是_______________________________
39、_________________________________________ ________________;滴定終點時,若溶液中c(Ag+)=2.0×10-5 mol·L-1,c(CrO)為________mol·L-1。[已知:Ksp(Ag2CrO4)=1.12×10-12] (6)經(jīng)測定,樣品X中鈷、氨和氯的物質(zhì)的量之比為1∶6∶3,鈷的化合價為______________。制備X的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________; X的制備過程中溫度不能過高的原因是
40、________________________________________________________________________ ____________________________。 解析:(1)若沒有A中的安全管,當(dāng)A中產(chǎn)生氣體時,會因裝置壓力過大發(fā)生危險,反之,有安全管存在,當(dāng)A中壓力過大時,安全管中的液面會上升,使A瓶中壓力穩(wěn)定。 (2)由題意知,用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過剩的HCl時,NaOH溶液應(yīng)放入堿式滴定管中,可使用酚酞(或甲基紅)作指示劑,滴定至終點時溶液由無色(或紅色)變?yōu)闇\紅色(或黃色)。 (3)已知鹽酸的總的物質(zhì)的量為c1 mol·L-1×V1
41、 mL×10-3 L·mL-1=c1V1×10-3 mol,NH3反應(yīng)完后剩余的鹽酸用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,可求出剩余的鹽酸為c2V2×10-3 mol,由NH3+HCl===NH4Cl可求出NH3的物質(zhì)的量。進(jìn)而求出w g X中的含氨量,即: ×100%。 (4)若裝置氣密性不好,會有NH3外逸,而不能被HCl吸收,則剩余的HCl的物質(zhì)的量會增多,消耗NaOH增多,即c2V2的值增大,由(3)中計算式可知氨的測定結(jié)果偏低。 (5)AgNO3是見光易分解的物質(zhì),使用棕色滴定管的目的是防止AgNO3分解而影響實驗結(jié)果;由Ag2CrO4的溶度積常數(shù)Ksp=1.12×10-12,c(Ag+)=
42、2.0×10-5 mol·L-1,可求出c(CrO)== mol·L-1=2.8×10-3 mol·L-1。 (6)樣品X中鈷、氨和氯的物質(zhì)的量之比為1∶6∶3,可寫出化學(xué)式為[Co(NH3)6]Cl3,由化合物中正負(fù)化合價代數(shù)和為0計算,NH3整體為0價,氯為-1價,故Co為+3價;從而推出制備X的化學(xué)方程式為2CoCl2+2NH4Cl+10NH3+H2O2===2[Co(NH3)6]Cl3+2H2O。由于溫度過高時H2O2易分解,NH3易揮發(fā),故制備過程中溫度不能過高,否則H2O2分解,NH3揮發(fā)。 答案:(1)當(dāng)A中壓力過大時,安全管中液面上升,使A瓶中壓力穩(wěn)定 (2)堿 酚酞
43、(或甲基紅) (3)×100% (4)偏低 (5)防止硝酸銀見光分解 2.8×10-3 (6)+3 2CoCl2+2NH4Cl+10NH3+H2O2===2H2O+2[Co(NH3)6]Cl3 溫度過高過氧化氫分解、氨氣逸出 探究類實驗題的命題思路 探究類實驗題的一般命題思路:發(fā)現(xiàn)問題→提出猜想→設(shè)計驗證方案→具體實施實驗→觀察現(xiàn)象、分析數(shù)據(jù)→總結(jié)歸納→得出結(jié)論。在能力考查點的設(shè)置上則可以考查學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題的能力、提出問題的能力(作出合理假設(shè)或猜想)、探究問題的能力(設(shè)計實驗進(jìn)行探究)、分析問題的能力(根據(jù)實驗現(xiàn)象得出合理結(jié)論)等。在知識點的涵
44、蓋上則既可以考查基本概念、基本理論又可以考查元素化合物的有關(guān)知識;而且符合新課程改革在學(xué)習(xí)方法上強調(diào)的“探究學(xué)習(xí)”、“自主學(xué)習(xí)”的概念。因此探究類實驗題將會是xx年高考試題中的一個亮點。探究類試題一般有以下幾種命題形式:探究化學(xué)反應(yīng)機理、探究化學(xué)實驗中的反?,F(xiàn)象、探究對經(jīng)典問題的質(zhì)疑、探究未知物的成分、探究物質(zhì)的性質(zhì)、探究化學(xué)反應(yīng)的條件以及探究化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)象等等。 考點三 定量實驗的設(shè)計與評價 [學(xué)生用書P62] 1.定量實驗設(shè)計方法 (1)重量分析法。重量分析法就是根據(jù)可測量物的重量來確定被測物質(zhì)組分含量的方法,一般是先使被測組分從試樣中
45、分離出來,轉(zhuǎn)化為一定的稱量形式,然后用稱量的方法測定該成分的含量。根據(jù)被測成分與試樣中其他成分分離的不同途徑,通常應(yīng)用的重量分析法又分為沉淀法、氣化法等。沉淀法就是利用沉淀反應(yīng)使被測成分生成溶解度很小的沉淀,將沉淀過濾、洗滌、烘干或灼燒后成為組成一定的物質(zhì),然后稱其重量,再計算被測成分的含量,這是重量分析的主要方式。 (2)滴定分析法。滴定分析法是傳統(tǒng)化學(xué)分析法中重要的分析方法之一,是將一種已知其準(zhǔn)確濃度的試液滴加到被測物質(zhì)的溶液中,通過指示劑的變化判斷反應(yīng)完全時,根據(jù)所用試劑的濃度和體積求得被測組分的含量。滴定分析法要求發(fā)生的反應(yīng)要完全、反應(yīng)速率要快、要選擇恰當(dāng)?shù)闹甘緞?。根?jù)反應(yīng)類型不同可
46、以分為酸堿中和滴定、氧化還原滴定、沉淀滴定、絡(luò)合滴定。根據(jù)滴定的方式又可分為直接滴定法、返滴定法、置換滴定法和間接滴定法等。中學(xué)階段主要考查的是酸堿中和滴定。 2.定量實驗題解答過程中幾個注意問題 常見的定量測定實驗包括混合物成分的測定、物質(zhì)純度的測定等。該類試題常涉及物質(zhì)的稱量、物質(zhì)的分離與提純、中和滴定等實驗操作。實驗過程中或問題解答中要特別注意以下幾個小問題: (1)氣體體積的測量是考查的重點和難點,對于氣體體積的測量,讀數(shù)時要特別注意消除“壓強差”,保持液面相平,還要注意視線與凹液面最低處相平。 (2)測定實驗中還要注意消除干擾氣體的影響,如可利用“惰性”氣體(指對于反應(yīng)中涉及
47、的物質(zhì)來說是“惰性”的氣體)將裝置中的干擾氣體排出等。 (3)使被測量氣體全部被測量,如可采取反應(yīng)結(jié)束后繼續(xù)向裝置中通入“惰性”氣體,以使被測量氣體全部被吸收劑吸收。 (4)測定固體物質(zhì)的質(zhì)量一般要注意以下幾個小問題:①被稱量的固體是否純凈,如果是沉淀,是否洗滌、干燥;②對特殊藥品應(yīng)在何種容器中稱量,如易潮解的NaOH要在小燒杯中稱量,而不能直接放在紙上稱量等。 (5)操作失誤的誤差分析,儀器使用不規(guī)范的誤差分析等,特別是對精密儀器的使用,如容量瓶、滴定管等。此外,需要特別說明的是在滴定實驗中的錐形瓶只要潔凈即可,不必干燥,決不能用待裝液潤洗;在一定物質(zhì)的量濃度溶液配制實驗中的容量瓶只要
48、潔凈即可,也不需要干燥。 (6)許多實驗中的數(shù)據(jù)處理,都是對多次測定結(jié)果求取平均值,但對于“離群”數(shù)據(jù)(指與其他測定數(shù)據(jù)有很大差異的數(shù)據(jù))要舍棄,因為數(shù)據(jù)“離群”的原因可能是在操作中出現(xiàn)了較大的失誤。 定量實驗 1.(實驗探究類)(xx·高考江蘇卷)堿式碳酸鋁鎂 [MgaAlb(OH)c(CO3)d·xH2O]常用作塑料阻燃劑。 (1)堿式碳酸鋁鎂具有阻燃作用,是由于其受熱分解需吸收大量熱量和__________________。 (2)MgaAlb(OH)c(CO3)d·xH2O中a、b、c、d的代數(shù)關(guān)系式為____________________。 (
49、3)為確定堿式碳酸鋁鎂的組成,進(jìn)行如下實驗: ①準(zhǔn)確稱取3.390 g樣品與足量稀鹽酸充分反應(yīng),生成CO2 0.560 L(已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。 ②另取一定量樣品在空氣中加熱,樣品的固體殘留率隨溫度的變化如下圖所示(樣品在270 ℃時已完全失去結(jié)晶水,600 ℃以上殘留固體為金屬氧化物的混合物)。 根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)計算堿式碳酸鋁鎂樣品中的 n(OH-)∶n(CO)(寫出計算過程)。 [破題關(guān)鍵] (1)能阻燃的原因有分解吸收熱量、產(chǎn)物熔點較高且不支持燃燒。 (2)根據(jù)化合物中化合價代數(shù)和為0的原則確定各元素比例。 (3)樣品與足量鹽酸反應(yīng)放出的CO2全部來自于CO,圖像中殘留
50、率73.45%時為MgaAlb(OH)c(CO3)d,37.02%時只有MgO和Al2O3,二者之間的質(zhì)量差為放出的CO2和H2O的質(zhì)量。據(jù)此可計算n(OH-)∶n(CO)的比值。 解析:(1)因為堿式碳酸鋁鎂分解得到Al2O3、MgO,二者的熔點都較高,都具有阻燃作用。 (2)Al元素的化合價為+3價,Mg元素的化合價為+2價,OH-整體顯示-1價,CO整體顯示-2價,根據(jù)化合物中化合價代數(shù)和為0可得出關(guān)系:2a+3b=c+2d。 (3)n(CO2)==2.50×10-2 mol m(CO2)=2.50×10-2 mol×44 g·mol-1=1.10 g 在270~600 ℃之間
51、,失去結(jié)晶水后的樣品進(jìn)一步受熱分解放出CO2和H2O m(CO2)+m(H2O)=3.390 g×(73.45%-37.02%)=1.235 g m(H2O)=1.235 g-1.10 g=0.135 g n(H2O)==7.50×10-3 mol n(OH-)=7.50×10-3 mol×2=1.50×10-2 mol n(OH-)∶n(CO)=(1.50×10-2 mol)∶(2.50×10-2 mol)=3∶5。 答案:(1)生成的產(chǎn)物具有阻燃作用 (2)2a+3b=c+2d (3)n(CO2)==2.50×10-2 mol m(CO2)=2.50×10-2 mol×4
52、4 g·mol-1=1.10 g 在270~600 ℃之間,失去結(jié)晶水后的樣品進(jìn)一步受熱分解放出CO2和H2O m(CO2)+m(H2O)=3.390 g×(73.45%-37.02%)=1.235 g m(H2O)=1.235 g-1.10 g=0.135 g n(H2O)==7.50×10-3 mol n(OH-)=7.50×10-3 mol×2=1.50×10-2 mol n(OH-)∶n(CO)=(1.50×10-2 mol)∶(2.50×10-2 mol)=3∶5。 [互動拓展] 寫出堿式碳酸鋁鎂在600 ℃以上分解的化學(xué)方程式。 答案:2MgaAlb(OH)c(C
53、O3)d·xH2O2aMgO+bAl2O3+2dCO2↑+(2x+c)H2O↑ (xx·高考北京卷)碳、硫的含量影響鋼鐵性能。碳、硫含量的一種測定方法是將鋼樣中碳、硫轉(zhuǎn)化為氣體,再用測碳、測硫裝置進(jìn)行測定。 (1)采用裝置A,在高溫下將x克鋼樣中碳、硫轉(zhuǎn)化為CO2、SO2。 ①氣體a的成分是________。 ②若鋼樣中硫以FeS的形式存在,A中反應(yīng):3FeS+5O2 1________+3________。 (2)將氣體a通入測硫裝置中(如右圖),采用滴定法測定硫的含量。 ①H2O2氧化SO2的化學(xué)方程式: _____________________________
54、___________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②用NaOH溶液滴定生成的H2SO4,消耗z mL NaOH溶液,若消耗1 mL NaOH溶液相當(dāng)于硫的質(zhì)量為y克,則該鋼樣中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù):________。 (3)將氣體a通入測碳裝置中(如下圖),采用重量法測定碳的含量。 ①氣體a通過B和C的目的是__________________________________________________
55、______________________。 ②計算鋼樣中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù),應(yīng)測量的數(shù)據(jù)是________________________________________________________________________ ________________________________。 解析:(1)①鋼樣(含有鐵、碳、硫)在高溫下與O2反應(yīng),除生成CO2、SO2外,還有剩余的O2,故氣體a中含有CO2、SO2、O2。②該反應(yīng)中,S元素由-2價被氧化為+4價,即生成SO2,再結(jié)合元素守恒及元素的化合價升降總數(shù)相等,配平該反應(yīng)方程式:3FeS+5O2Fe3O4+3SO2。 (
56、2)①H2O2具有強氧化性,SO2具有強還原性,二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成H2SO4,化學(xué)方程式為H2O2+SO2===H2SO4。 ②消耗1 mL NaOH溶液相當(dāng)于硫的質(zhì)量為y g,則消耗z mL NaOH溶液相當(dāng)于硫的質(zhì)量為yz g,那么鋼樣中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為=。 (3)①裝置B中活性MnO2的作用是除去氣體a中的SO2。裝置C中K2Cr2O7-濃H2SO4檢驗SO2是否除盡,防止SO2進(jìn)入CO2吸收瓶,影響實驗結(jié)果。②實驗中應(yīng)測定實驗前后CO2吸收瓶的質(zhì)量變化,從而確定CO2的質(zhì)量,繼而求出鋼樣中碳的質(zhì)量及質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 答案:(1)①CO2、SO2、O2 ?、贔e3O4 SO2 (
57、2)①H2O2+SO2===H2SO4 ?、? (3)①排除SO2對CO2測定的干擾 ?、谖誄O2前、后吸收瓶的質(zhì)量 2.(xx·高考江蘇卷改編)下列設(shè)計的實驗方案能達(dá)到實驗?zāi)康牡氖? ) A.制備Al(OH)3懸濁液:向1 mol·L-1 AlCl3溶液中加過量的6 mol·L-1 NaOH 溶液 B.提純含有少量乙酸的乙酸乙酯:向含有少量乙酸的乙酸乙酯中加入適量NaOH溶液,振蕩后靜置分液,并除去有機相的水 C.檢驗溶液中是否含有Fe2+:取少量待檢驗溶液,向其中加入少量新制氯水,再滴加KSCN溶液,觀察實驗現(xiàn)象 D.探究催化劑對H2O2分解速率的影響:在相同條件下, 向一支
58、試管中加入2 mL 5% H2O2和1 mL H2O,向另一支試管中加入2 mL 5% H2O2和1 mL FeCl3溶液,觀察并比較實驗現(xiàn)象 解析:選D。A選項,如果加入過量的氫氧化鈉溶液,氫氧化鈉會與氫氧化鋁反應(yīng)生成偏鋁酸鈉,所以錯誤;B選項,堿性條件下乙酸乙酯發(fā)生水解,所以錯誤;C選項,應(yīng)先滴加KSCN溶液,再通入氯氣,否則會因原溶液中有三價鐵離子而起干擾作用,所以錯誤;D選項,兩支試管中雙氧水的濃度相同,只有是否含有氯化鐵的區(qū)別,保證了只有一個實驗變量,所以正確。 3.(xx·高考福建卷)某化學(xué)興趣小組制取氯酸鉀和氯水并進(jìn)行有關(guān)探究實驗。 實驗一 制取氯酸鉀和氯水 利用下圖所示
59、的實驗裝置進(jìn)行實驗。 (1)制取實驗結(jié)束后,取出B中試管冷卻結(jié)晶,過濾,洗滌。該實驗操作過程需要的玻璃儀器有________________________________________________________________________。 (2)若對調(diào)B和C裝置的位置,________(填“能”或“不能”)提高B中氯酸鉀的產(chǎn)率。 實驗二 氯酸鉀與碘化鉀反應(yīng)的研究 (3)在不同條件下KClO3可將KI氧化為I2或KIO3。該小組設(shè)計了系列實驗研究反應(yīng)條件對反應(yīng)產(chǎn)物的影響,其中系列a實驗的記錄表如下(實驗在室溫下進(jìn)行): 試管編號 1 2 3 4 0.20
60、mol·L-1 KI/mL 1.0 1.0 1.0 1.0 KClO3(s)/g 0.10 0.10 0.10 0.10 6.0 mol·L-1 H2SO4/mL 0 3.0 6.0 9.0 蒸餾水/mL 9.0 6.0 3.0 0 實驗現(xiàn)象 ①系列a實驗的實驗?zāi)康氖莀_______________________________________________________________________。 ②設(shè)計1號試管實驗的作用是_________________________________________________
61、_______________________。 ③若2號試管實驗現(xiàn)象為“黃色溶液”,取少量該溶液加入淀粉溶液顯藍(lán)色;假設(shè)氧化產(chǎn)物唯一,還原產(chǎn)物為KCl,則此反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________。 實驗三 測定飽和氯水中氯元素的總量 (4)該小組設(shè)計的實驗方案為:使用下圖裝置,加熱15.0 mL飽和氯水試樣,測定產(chǎn)生氣體的體積。此方案不可行的主要原因是_________________________________________________________
62、_______________ ________________________________________________________________________。 (不考慮實驗裝置及操作失誤導(dǎo)致不可行的原因) (5)根據(jù)下列資料,為該小組設(shè)計一個可行的實驗方案(不必描述操作過程的細(xì)節(jié)):________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________
63、___。 資料:ⅰ.次氯酸會破壞酸堿指示劑; ⅱ.次氯酸或氯氣可被SO2、H2O2和FeCl2等物質(zhì)還原成Cl-。 解析:(1)過濾需要漏斗、玻璃棒、燒杯等儀器,而洗滌沉淀也需要漏斗、玻璃棒、燒杯等儀器。 (2)若對調(diào)B和C裝置,可以通過水先把Cl2中的HCl除去,可提高KClO3的產(chǎn)率。 (3)①根據(jù)圖表可看出其他條件都相同,只有H2SO4的濃度不同,因此該實驗研究的是硫酸的濃度對反應(yīng)產(chǎn)物的影響。②1號實驗中H2SO4的濃度為0,故該實驗起到與其他實驗對照的作用。③淀粉遇到碘單質(zhì)會顯藍(lán)色,故氧化產(chǎn)物為碘單質(zhì),ClO被還原為Cl-。 (4)產(chǎn)生的Cl2會重新溶于水,同時HClO也會
64、發(fā)生分解,生成極易溶于水的HCl,則無法計算氯元素的量。 (5)根據(jù)信息可知SO2、H2O2、FeCl2都能將次氯酸或氯氣還原,如果選擇SO2會引入SO,對Cl-的測定造成干擾,如果選擇FeCl2則會引入Cl-,而H2O2不會引入雜質(zhì)離子,因此選擇H2O2將次氯酸或氯氣還原為Cl-,再用AgNO3溶液測定Cl-含量。 答案:(1)燒杯、漏斗、玻璃棒、膠頭滴管(不填“膠頭滴管”也可) (2)能 (3)①研究反應(yīng)體系中硫酸濃度對反應(yīng)產(chǎn)物的影響 ②硫酸濃度為0的對照實驗 ③ClO+6I-+6H+===Cl-+3I2+3H2O (4)因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等,此方案無法測算試樣含
65、氯總量(或其他合理答案) (5)量取一定量的試樣,加入足量的H2O2溶液,加熱除去過量的H2O2,冷卻,再加入足量的硝酸銀溶液,稱量沉淀質(zhì)量(或其他合理答案) 實驗中要有“數(shù)據(jù)”的采集處理意識 實驗數(shù)據(jù)的采集是化學(xué)計算的基礎(chǔ),一般來講,固體試劑稱質(zhì)量,液體試劑和氣體試劑測量體積。 (1)稱量固體質(zhì)量時,中學(xué)一般用托盤天平,可估讀到0.1 g,精確度要求高的實驗中可以用分析天平或電子天平,可精確到0.000 1 g。 (2)測量液體體積時,一般實驗中選用適當(dāng)規(guī)格的量筒,可估讀到0.1 mL,準(zhǔn)確度要求高的定量實驗如中和滴定中選用滴定管(酸式或堿式),可
66、估讀到0.01 mL。容量瓶作為精密的定容儀器,用于配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液,一般不用于量取液體的體積。 (3)氣體除了測量體積外,還可以稱質(zhì)量。稱氣體的質(zhì)量時一般有兩種方法:一種方法是稱反應(yīng)裝置在放出氣體前后的質(zhì)量減小值;另一種方法是稱吸收裝置前后的質(zhì)量增大值。 (4)用pH試紙(測得整數(shù)值)或pH計(精確到0.01)直接測出溶液的pH,經(jīng)過計算可以得到溶液中H+或OH-的物質(zhì)的量濃度。為了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,實驗中要采取必要的措施,確保離子完全沉淀、氣體完全被吸收等,必要時可以進(jìn)行平行實驗,重復(fù)測定,然后取其平均值進(jìn)行計算。例如:中和滴定實驗中測量酸或堿的體積要平行做2~3次滴定,取體積的平均值求算未知溶液的濃度,但對于“離群”數(shù)據(jù)(指與其他數(shù)據(jù)有很大差異的數(shù)據(jù))要舍棄,因為數(shù)據(jù)“離群”的原因可能是操作中出現(xiàn)了較大的誤差。 評價實驗方案的基本原則 評價實驗方案的前提是明確實驗?zāi)康模M(jìn)而從實驗?zāi)康牡慕嵌仍u價實驗設(shè)計是否可行。在同樣達(dá)到實驗?zāi)康牡那疤嵯?,?yīng)盡量選擇最優(yōu)的實驗設(shè)計方案。在評價實驗方案時一般遵循以下原則: (1)裝置應(yīng)最簡:對于不同的實驗方案,盡
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