1、题型特训11第8题化学综合实验题A1.(2019辽宁抚顺一模)氮化钙(Ca3N2)是一种重要的化学试剂,通常条件下为棕色易水解的固体。某小组在实验室制备氮化钙并测定其纯度,设计如下实验(夹持装置略去)。.氮化钙的制备(1)按气流由左到右的方向,下列装置合理的连接顺序为(填仪器接口字母,装置不能重复使用)。(2)C装置的硬质玻璃管中的现象为。(3)用离子方程式和必要的文字说明装置A的作用。(4)若用下图装置F替代上述流程中的A装置,请补充以下实验步骤:检查装置气密性后,装入药品。打开分液漏斗活塞,先点燃装置处酒精灯,再点燃装置处酒精灯,反应一段时间。先熄灭装置处酒精灯,再熄灭装置处酒精灯,最后关
2、闭分液漏斗活塞。(5)请用化学方法确定氮化钙中含有未反应的钙,写出实验操作及现象。.测定氮化钙的纯度称取3.9 g反应后的固体,加入足量的水,将生成的气体全部蒸出并通入100.00 mL 1.00 molL-1盐酸中,充分反应后,将所得溶液稀释到200.00 mL。取20.00 mL稀释后的溶液,用0.2 molL-1 NaOH标准溶液滴定过量的盐酸,到终点时消耗标准溶液25.00 mL。(6)所得固体中氮化钙的质量分数为。2.(2019陕西咸阳三模)实验能力和创新意识是化学学科核心素养的重要内容之一。某研究性学习小组在验证反应“Fe+2Ag+Fe2+2Ag”的实验中检测到Fe3+。发现和探究
3、过程如下:向硝酸酸化的0.05 molL-1硝酸银溶液(pH2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,烧杯底部有黑色固体,溶液呈黄色。(1)检验产物:检验上层清液中所含离子的种类,取上层清液,滴加,产生蓝色沉淀,说明溶液中含有Fe2+。经检验黑色固体为Ag,检验方法是取出少量黑色固体洗涤后,加入适量稀硝酸使固体溶解,再滴加(填试剂),产生(填现象)。(2)针对“溶液呈黄色”,甲认为溶液中有Fe3+,乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+,乙依据的原理是(用离子方程式表示)。针对这两种观点继续实验,取上层清液,滴加KSCN溶液,溶液变红,证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生,且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时
4、间有关,对比实验记录如下:序号取样时间/min现象3产生大量白色沉淀;溶液呈红色30产生白色沉淀,较3 min时量少;溶液红色较3 min时加深120产生白色沉淀,较30 min时量少;溶液红色较30 min时变浅(查阅资料可知,Ag+与SCN-生成白色沉淀AgSCN)(3)实验中溶液变为红色的离子方程式为,产生白色沉淀说明存在(填离子符号)。(4)对产生Fe3+的原因做如下假设。假设a:可能是铁粉表面有氧化层,能产生Fe3+假设b:空气中存在O2发生反应4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O假设c:酸性溶液中的NO3-将Fe2+氧化为Fe3+假设d:溶液存在Ag+将Fe2+氧化为Fe3+下
5、述实验可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因,并可证实假设d成立。实验:向硝酸酸化的溶液(pH2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,不同时间取上层清液滴加KSCN溶液。3 min时溶液呈浅红色,30 min后溶液几乎无色。实验的现象说明发生了反应(用离子方程式表示)。(5)实验中发生的反应可以用下列装置来验证。其中甲溶液是,分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液,同时滴加KSCN溶液,(填“前者”或“后者”)红色更深。3.(2019甘肃兰州调研)硫代硫酸钠(Na2S2O3)在生产生活中具有广泛应用。回答下列问题:.工业上普遍使用Na2SO3与硫黄共煮制备Na2S2O3,装置如图1。图
6、1(1)打开K1,关闭K2,向圆底烧瓶中加入足量试剂甲并加热。试剂甲为,装置B和D的作用是。(2)始终保持C中溶液呈碱性、加热产生Na2S2O3,反应的化学方程式为。反应一段时间后,C中硫粉逐渐减少,及时打开K2、关闭K1并停止加热,将C中所得混合物分离提纯后即得到Na2S2O3。若不及时关闭K1,将导致C中溶液呈酸性、发生副反应产生S和。.利用SO2与Na2CO3、Na2S的混合溶液反应也能制备Na2S2O3,所需仪器如图2。图2(3)装置G中Na2CO3与Na2S的最佳物质的量之比为。(4)从左到右连接各仪器,接口顺序为:接g、h接、接、接d。.常用Na2S2O3溶液测定废水中Ba2+的浓
7、度。(5)取废水20.00 mL,控制适当的酸度加入足量K2Cr2O7溶液,得BaCrO4沉淀;过滤洗涤后用适量稀酸溶解,此时CrO42-全部转化为Cr2O72-;再加过量KI溶液,将Cr2O72-充分反应:Cr2O72-+6I-+14H+3I2+2Cr3+7H2O。然后加入淀粉溶液作指示剂,用0.010 0 molL-1的Na2S2O3溶液进行滴定:I2+2S2O32-S4O62-+2I-。当溶液即为终点。平行滴定3次,消耗Na2S2O3溶液的平均用量为18.00 mL,则该废水中Ba2+的物质的量浓度为。4.KMnO4在生产和生活中有着广泛用途,某化学小组在实验室制备KMnO4并探究其性质
8、。请回答:(一)KMnO4的制备,分步骤、两步进行。步骤.先利用下图所示装置制备K2MnO4(1)装置A应选用(填“a”“b”或“c”)。(2)装置B中所盛试剂的名称为。(3)装置C处反应生成K2MnO4的化学方程式为 。步骤.由K2MnO4制备KMnO4。已知:K2MnO4易溶于水,水溶液呈墨绿色。主要过程如下:充分反应后,将装置C处所得固体加水溶解,过滤;向滤液中通入足量CO2,过滤出生成的MnO2;将滤液蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥,得KMnO4晶体。(4)过程向滤液中通入足量CO2,可观察到的现象为 ;该步反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为。(二)KMnO4的性质已知:KMn
9、O4具有强氧化性,可与草酸(H2C2O4)反应。(5)写出酸性KMnO4溶液与草酸反应的离子方程式: 。(6)基于(5)的反应原理,探究浓度对化学反应速率的影响。可供选择的试剂有:0.01 molL-1酸性KMnO4溶液;0.3 molL-1酸性KMnO4溶液;0.1 molL-1 H2C2O4溶液;0.2 molL-1 H2C2O4溶液所选试剂为(填序号);简要描述所设计的实验方案:。参考答案题型特训11第8题化学综合实验题A1.答案 (1)iabghefdc(2)固体逐渐变成棕色(3)除去空气中的氧气(4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O),避免氧气与金属钙反应,使产品不纯(4)FCC
10、F(5)取少量反应后的物质置于试管中,加入适量水,用排水法收集到无色气体,则证明产物中含有未反应的钙(6)94.9%解析 (1)E装置中装有空气,提供反应物N2;A装置可除去空气中的氧气;D装置中盛有碱石灰,可除去空气中的水蒸气和酸性气体;C装置是制备产物氮化钙;B装置中浓硫酸吸收空气中的水蒸气,防止水蒸气进入C中。故装置的连接顺序为:iabghefdc。(2)C装置中发生反应:N2+3CaCa3N2,钙为银白色固体,氮化钙为棕色固体,装置C的硬质玻璃管中的现象为银白色金属逐渐变为棕色。(3)氮化钙(Ca3N2)是一种重要的化学试剂,通常条件下为棕色易水解的固体,装置A中酸化的FeSO4溶液具
11、有还原性,空气中的O2具有氧化性,FeSO4在酸性条件下和O2发生氧化还原反应:4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O,避免氧气与金属钙反应,使产品不纯。(4)E装置中装有空气,打开分液漏斗活塞,向装置中通入空气,实验开始先点燃装置F处酒精灯使装置F的反应发生,除去装置内的氧气,再点燃C装置处酒精灯,反应一段时间实验结束,先停止C处的热源,再关F处的酒精灯防止空气中的氧气跟钙反应生成杂质。(5)氮化钙与水反应生成氨气,钙与水反应生成氢气,氢气难溶于水,氨气极易溶于水,检验生成的气体有氢气即可确定氮化钙中含有未反应的钙,具体方法为:取少量反应后的物质置于试管中,加入适量水,用排水法收集到无色气
12、体,则证明产物中含有未反应的钙,则证明Ca3N2中混有钙单质。(6)剩余的盐酸中HCl的物质的量为n1=200 mL20 mL0.2 molL-10.025 L=0.05 mol,故参与反应的盐酸中HCl的物质的量为n2=1 molL-10.1 L-0.05 mol=0.05 mol,氮化钙与水反应生成氨气,氨气与盐酸反应生成NH4Cl,所以n(NH3)=n2=0.05 mol,根据氮元素守恒:Ca3N22NH3,则n(Ca3N2)=0.025 mol,则氮化钙的质量分数=0.025mol148 gmol-139 g94.9%。2.答案 (1)K3Fe(CN)6稀盐酸白色沉淀(2)2Fe3+F
13、e3Fe2+(3)Fe3+3SCN-Fe(SCN)3Ag+(4)0.05 molL-1的NaNO3Ag+Fe2+Ag+Fe3+(5)FeSO4溶液后者解析 (1)检验Fe2+存在,滴加K3Fe(CN)6可产生蓝色沉淀;Ag与稀硝酸反应生成硝酸银,检验Ag+可以滴加稀盐酸,出现白色沉淀。(2)铁离子有较强的氧化性,可以与铁反应,离子方程式为2Fe3+Fe3Fe2+。(3)溶液变为红色的离子方程式为Fe3+3SCN-Fe(SCN)3,根据题干信息,白色沉淀应为AgSCN,产生白色沉淀说明存在Ag+。(4)为了验证Ag+将Fe2+氧化为Fe3+,可将硝酸银溶液换成0.05 molL-1的NaNO3溶
14、液;实验的现象说明Ag+的量减少、Fe2+向Fe3+转化,发生的反应为Ag+Fe2+Ag+Fe3+。(5)若要验证Ag+可以氧化Fe2+,可以利用原电池原理,需要甲溶液中含有Fe2+,所以甲溶液为FeSO4溶液;电池工作一段时间后会生成Fe3+,所以后者颜色深。3.答案 .(1)浓硫酸吸收SO2,防止污染空气(2)S+SO2+Na2CO3Na2S2O3+CO2NaHSO3(3)12(4)abcef(5)蓝色褪去且在半分钟内不恢复0.003 00 molL-1解析 .(1)A为二氧化硫的制备装置,故试剂甲为浓硫酸,装置B和D中需盛碱液(如NaOH溶液),其作用是吸收SO2,防止污染空气。(2)C
15、中反应物是SO2、Na2CO3溶液和硫粉,根据题意首先SO2和Na2CO3溶液发生反应生成Na2SO3和CO2,然后Na2SO3和S反应制备Na2S2O3,总反应为S+SO2+Na2CO3Na2S2O3+CO2;若不及时关闭K1,将导致C中溶液呈酸性而发生副反应Na2S2O3+SO2+H2O2NaHSO3+S。.(3)装置G中发生反应的化学方程式为Na2CO3+2Na2S+4SO23Na2S2O3+CO2,故Na2CO3和Na2S的最佳物质的量之比为12。(4)需按下列顺序连接装置,I(实验后期关闭K1,打开K2可吸收多余SO2)H(制取SO2)E(安全装置)G(制取Na2S2O3)F(吸收S
16、O2尾气),所以各接口的顺序为:a接g、h接b、c接e、f接d。.(5)向碘的淀粉蓝色溶液中滴加Na2S2O3溶液,滴定终点为蓝色褪去且在半分钟内不恢复。相关物质转化的关系式为2Ba2+2BaCrO4Cr2O72-3I26S2O32-,n(Ba2+)=n(S2O32-)13=18.0010-3 L0.010 0 molL-113=610-5 mol,c(Ba2+)=610-5mol2010-3L=0.003 00 molL-1。4.答案 (1)b(2)浓硫酸(3)4KOH+2MnO2+O22K2MnO4+2H2O(4)墨绿色溶液变为紫红色,同时有黑色固体生成12(5)2MnO4-+5H2C2O
17、4+6H+2Mn2+10CO2+8H2O(6)取两支试管,分别加入等体积的0.01 molL-1酸性KMnO4溶液,再分别向其中加入过量的等体积不同浓度的H2C2O4溶液,H2C2O4溶液浓度越大褪色越快解析 (1)要生成锰酸钾,需要用到强氧化剂,因此A装置提供的气体具有强氧化性。所以应选用b装置制备氧气。(2)装置B的作用是干燥氧气,其中所盛试剂为浓硫酸。(3)装置C处反应生成K2MnO4,同时根据原子守恒,还有水生成。(4)过程向滤液中通入足量CO2,锰酸钾转化为二氧化锰和高锰酸钾,因此可观察到墨绿色溶液变为紫红色,同时有黑色固体生成,该步反应中二氧化锰是还原产物,高锰酸钾是氧化产物,即锰元素部分从+6价降低到+4价,部分升高到+7价,根据得失电子守恒可知氧化剂与还原剂的物质的量之比为12。(5)酸性KMnO4溶液与草酸发生氧化还原反应的离子方程式为2MnO4-+5H2C2O4+6H+2Mn2+10CO2+8H2O。(6)要探究浓度对化学反应速率的影响,需要固定一种物质的浓度,而改变另一种物质的浓度,由于可以通过观察溶液颜色的变化判断反应快慢,因此固定高锰酸钾溶液的浓度,而的浓度太大,所以选择的试剂是,实验方案为:取两支试管,分别加入等体积的0.01 molL-1 KMnO4酸性溶液,再分别向其中加入过量的等体积不同浓度的H2C2O4溶液,H2C2O4溶液浓度越大褪色越快。