高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 第1部分 核心突破 專題4 化學(xué)實驗 第14講 綜合實驗探究對點規(guī)范訓(xùn)練

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綜合實驗探究 1．(2016河北邯鄲模擬)為測定石灰石樣品中碳酸鈣(含SiO2雜質(zhì))的含量。現(xiàn)利用如圖所示裝置進(jìn)行實驗，充分反應(yīng)后，測定裝置C中生成的BaCO3沉淀質(zhì)量。下列說法正確的是(　C　) A．裝置A中藥品應(yīng)為濃硫酸 B．在B～C之間應(yīng)增添盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣裝置，以除去氯化氫氣體 C．為了測得C中生成的沉淀質(zhì)量，需經(jīng)過過濾、洗滌、干燥、稱量等操作 D．只要測定裝置C在吸收CO2前后的質(zhì)量差，也可以確定碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 解析：A裝置的目的是防止空氣中的二氧化碳進(jìn)入裝置B，應(yīng)選擇能吸收二氧化碳?xì)怏w的試劑，可以是氫氧化鈉溶液，A項錯誤；鹽酸與NaHCO3溶液反應(yīng)生成二氧化碳，若B、C之間添加盛放碳酸氫鈉的裝置，二氧化碳來源不唯一，不能保證CO2全部來源于碳酸鈣，B項錯誤；要準(zhǔn)確獲取碳酸鋇的質(zhì)量，必須過濾出碳酸鋇，然后洗凈附著在其表面的雜質(zhì)，再干燥、稱量，C項正確；鹽酸具有揮發(fā)性，可能由B進(jìn)入C，且C中可能還會進(jìn)入水蒸氣，使實驗結(jié)果不準(zhǔn)確，D項錯誤。 2．(2016福建泉州質(zhì)檢)將 8.34 g FeSO47H2O樣品隔絕空氣加熱脫水，其熱重曲線(樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線)如圖所示。下列說法不正確的是(　B　) A．在100 ℃時，M的化學(xué)式為FeSO44H2O B．FeSO47H2O晶體中有4種不同結(jié)合力的水分子 C．FeSO4H2O存在的最高溫度為373 ℃ D．380 ℃的P加熱至650 ℃時的化學(xué)方程式為2FeSO4Fe2O3 ＋SO2 ↑ ＋SO3 ↑ 解析：8.34 g FeSO4 7H2O的物質(zhì)的量是0.03 mol。加熱到78 ℃時，結(jié)晶水的質(zhì)量為 6.72 g－0.03 mol152 gmol－1＝2.16 g，n(H2O)＝0.12 mol，則晶體的化學(xué)式為FeSO4 4H2O。同理可計算出加熱到159 ℃時晶體的化學(xué)式為FeSO4 H2O；加熱到373 ℃時固體為FeSO4；加熱到633 ℃時，固體質(zhì)量為2.40 g，其中m(Fe)＝56 gmol－10.03 mol＝1.68 g，則n(O)＝＝0.045 mol，則Q點時固體的化學(xué)式為Fe2O3。由上可知，F(xiàn)eSO47H2O晶體中有3種不同結(jié)合力的水分子，B項錯誤。 3．(2016廣東汕頭一模)氮化鋁(AlN)是一種新型無機非金屬材料。某AlN樣品僅含有Al2O3雜質(zhì)，為測定AlN 的含量，設(shè)計以下實驗方案。(已知：AlN＋NaOH＋H2O===NaAlO2 ＋NH3 ↑) 【方案1】 取一定量的樣品，用以下裝置測定樣品中 AlN的純度(夾持裝置已略去)。 (1)如圖C裝置中球形干燥管的作用是防倒吸。 (2)完成以下實驗步驟：組裝好實驗裝置，首先檢查裝置氣密性，再加入實驗藥品。接下來的實驗操作是關(guān)閉K1，打開K2，打開分液漏斗活塞，加入NaOH濃溶液，至不再產(chǎn)生氣體。打開K1，通入氮氣一段時間，測定C裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量變化。通入氮氣的目的是把裝置中殘留的氨氣全部趕入C裝置。 (3)由于裝置存在缺陷，導(dǎo)致測定結(jié)果偏高，請?zhí)岢龈倪M(jìn)意見C裝置出口處連接一個干燥裝置。 【方案2】 按以下步驟測定樣品AlN的純度： (4)步驟②生成沉淀的離子方程式為AlO＋CO2＋2H2O===HCO＋Al(OH)3↓。 (5)若在步驟③中未洗滌，測定結(jié)果將偏高“偏高”“偏低”或“無影響”)。 解析：(1)由于反應(yīng)中生成的氨氣極易溶于水，直接通入濃硫酸中容易引起倒吸，所以圖C裝置中球形干燥管的作用是防倒吸。 (2)該裝置中有氣體產(chǎn)生，所以組裝好實驗裝置，首先要檢查裝置的氣密性，由于K1與空氣相連，所以接下來的實驗操作是關(guān)閉K1，打開K2，打開分液漏斗活塞，加入NaOH濃溶液，至不再產(chǎn)生氣體。由于裝置中有殘留的氨氣，而實驗中還需要通過濃硫酸測量氨氣的質(zhì)量，所以通入氮氣的目的是把裝置中殘留的氨氣全部趕入C裝置。 (3)由于C裝置的出口與大氣相連，而空氣中的水蒸氣也能被濃硫酸吸收，從而產(chǎn)生誤差，因此改進(jìn)措施是C裝置出口處連接一個干燥裝置。 (4)氮化鋁溶于氫氧化鈉溶液中生成偏鋁酸鈉，然后通入過量CO2生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，所以步驟②生成沉淀的離子方程式為 AlO＋CO2＋2H2O===HCO＋Al(OH)3↓。 (5)若在步驟③中未洗滌，則沉淀質(zhì)量增加，因此測定氮化鋁的質(zhì)量增加，從而導(dǎo)致結(jié)果偏髙。 4．硫酸亞鐵銨[(NH4)2Fe(SO4)26H2O]較硫酸亞鐵不易被氧氣氧化，是分析化學(xué)中重要的試劑，常用于代替硫酸亞鐵。 硫酸亞鐵銨在500 ℃時隔絕空氣加熱完全分解?；卮鹣铝袉栴}： (1)硫酸亞鐵銨隔絕空氣加熱完全分解，發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，固體產(chǎn)物可能有FeO和Fe2O3，氣體產(chǎn)物可能有 NH3、SO3、H2O、N2 和SO2。 (2)為檢驗分解產(chǎn)物的成分，設(shè)計如下實驗裝置進(jìn)行實驗，加熱A中的硫酸亞鐵銨至分解完全。 ①A中固體充分加熱較長時間后，通入氮氣，目的是使分解產(chǎn)生的氣體在B、C中被吸收充分。 ②為驗證A中殘留物是否含有FeO，需要選用的試劑有BD。 A．KSCN溶液 B．稀硫酸 C．濃鹽酸 D．KMnO4溶液 ③裝置B中BaCl2溶液的作用是為了檢驗分解產(chǎn)物中是否有SO3氣體生成，若含有該氣體，觀察到的現(xiàn)象為溶液變渾濁。 ④若A中分解產(chǎn)物有N2，固體殘留物只有Fe2O3，F(xiàn)e2O3的物質(zhì)的量為b mol，C中沉淀物質(zhì)的量為 a mol，則 b小于a(填“大于”“小于”或“等于”)。 ⑤實驗中，觀察到C中有白色沉淀生成，則C中發(fā)生的反應(yīng)為SO2 ＋H2O2＋Ba2＋=== BaSO4↓＋2H ＋(用離子方程式表示)。 (3)已知亞鐵離子被氧氣氧化的反應(yīng)是：4Fe2＋＋O2＋(4＋2x)H2O2Fe2O3xH2O＋8H＋，硫酸亞鐵銨溶液較硫酸亞鐵溶液不易被氧氣氧化，其原因是硫酸亞鐵銨溶液中NH發(fā)生水解增大c(H＋)，抑制了上述氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行。 解析：(1)氮元素和鐵元素化合價升髙，根據(jù)在氧化還原反應(yīng)中化合價有升必有降，化合價降低的應(yīng)該是硫元素，所以氣體產(chǎn)物中還可能有SO2。 (2)①A中固體充分加熱較長時間后，通入氮氣的目的是使分解生成的氣體在B、C裝置中完全吸收。②為驗證A中殘留物是否含有FeO，應(yīng)該先用稀硫酸溶解，然后再用KMnO4溶液檢驗，故選BD。③裝置B中BaCl2溶液的作用是為了檢驗分解產(chǎn)物中是否有SO3氣體生成，若含有該氣體，會生成硫酸鋇白色沉淀，觀察到的現(xiàn)象為溶液變渾濁。④若A中分解產(chǎn)物有N2，固體殘留物只有Fe2O3 ，F(xiàn)e2O3的物質(zhì)的量為b mol，C中沉淀物質(zhì)的量為a mol，根據(jù)化合價升降必相等，硫降低的化合價(2a)等于鐵升高的化合價(2b)和氮升高的化合價之和，則b小于a。⑤C中有白色沉淀生成，是因為SO2被雙氧水氧化成SO，SO再與Ba2＋結(jié)合成沉淀 BaSO4，則C中發(fā)生的反應(yīng)為SO2＋H2O2＋Ba2＋===BaSO4 ↓＋2H＋。 (3)硫酸亞鐵銨溶液較硫酸亞鐵溶液不易被氧氣氧化是因為溶液中銨根離子水解顯酸性，氫離子濃度增大，抑制亞鐵離子被氧化的反應(yīng)的發(fā)生。 5．(2016湖北武漢名校測試)某紅色固體粉末樣品可能含有 Fe2O3和Cu2O中的一種或兩種，某?；瘜W(xué)自主探究實驗小組擬對其組成進(jìn)行探究。 查閱資料：Cu2O在酸性溶液中會發(fā)生反應(yīng)：Cu2O＋ 2H＋ ===Cu＋Cu2＋＋H2O 探究一：用如圖所示裝置進(jìn)行實驗，回答下列問題： (1)儀器組裝完成后，夾好止水夾，向裝置A中的長頸漏斗內(nèi)注入液體至形成一段液柱，若液柱高度保持不變，則說明裝置A的氣密性良好。 (2)裝置A是氫氣的發(fā)生裝置，可以選用的藥品是AC(填選項)。 A．稀硫酸和鋅片 B．稀硝酸和鐵片 C．氫氧化鈉溶液和鋁片 D．濃硫酸和鎂片 (3)從下列實驗步驟中，選擇正確的操作順序：①⑥⑤④②③(填序號)。 ①打開止水夾?、谙鏑處的酒精噴燈?、跜處冷卻至室溫后，關(guān)閉止水夾?、茳c燃C處的酒精噴燈　⑤收集氫氣并驗純?、尥ㄈ霘怏w一段時間，排盡裝置內(nèi)的空氣 (4)收集氫氣驗純時，最好采用排水法(填方法)收集氫氣。 探究二： (5)取少量樣品于試管中，加入適量的稀硫酸，若無紅色物質(zhì)生成，則說明樣品中不含Cu2O；此觀點是否正確：否(填“是”或“否”)。若填“否”，則原因是2Fe3＋＋Cu=== 2Fe2＋＋Cu2＋(用離子方程式說明)；另取少量樣品于試管中，加入適量的濃硝酸，產(chǎn)生紅棕色的氣體。證明樣品中一定含有Cu2O，取少量反應(yīng)后的溶液，加適量蒸餾水稀釋后，滴加KSCN_溶液，若溶液變血紅色(填試劑和實驗現(xiàn)象)，則可證明另一成分存在，反之，說明樣品中不含該成分。 探究三： (6)取一定量樣品于燒杯中，加入足量的稀硫酸，若反應(yīng)后經(jīng)過濾得到固體3.2 g，濾液中Fe2＋有1.0 mol，則樣品中n(Cu2O)＝0.55mol。 解析：(1)由于使用的是長頸漏斗，所以需要進(jìn)行水封，向裝置A中的長頸漏斗內(nèi)注入液體至形成一段液柱，若液柱高度保持不變，則說明裝置A的氣密性良好。(2)鋅和硫酸反應(yīng)生成氫氣，A項正確；鐵和稀硝酸反應(yīng)不生成氫氣，B錯誤；鋁和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氣，C項正確；鎂和濃硫酸反應(yīng)不生成氫氣，D項錯誤。(3)用氫氣還原金屬氧化物時需要注意氫氣要先來后走，先用氫氣排出空氣，待反應(yīng)完，固體冷卻后再撤氫氣，所以操作順序為①⑥⑤④②③。(4)為使收集的H2較純凈，以免點火時發(fā)生爆炸，最好用排水法收集。(5)因為氧化鐵和酸反應(yīng)后生成的鐵離子能氧化銅，所以沒有紅色物質(zhì)生成，若加入濃硝酸有紅棕色的氣體二氧化氮生成，說明發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，肯定有Cu2O；氧化鐵和硝酸反應(yīng)生成鐵離子，能與KSCN溶液反應(yīng)，溶液變血紅色。(6)2Fe3＋ ＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，當(dāng)Fe2＋為1.0 mol時，消耗銅的物質(zhì)的量為0.5 mol，過濾得到的固體為銅，物質(zhì)的量為＝0.05 mol，根據(jù)反應(yīng)Cu2O＋2H ＋===Cu＋Cu2＋＋H2O，所以氧化亞銅的物質(zhì)的量為0.55 mol。