1、二、定量测定型实验题 定量实验是从量的角度考查化学实验,考查考生细心操作、准确计算的能力,因而在历年高考中经常出现。在定量综合实验中以考查考生处理实验数据和分析实验误差的能力为主,但随着理科综合能力测试对定量思维能力以及实验设计能力要求的提高,预计今后的高考题中对实验的考查会在定性实验的基础上渗透定量要求,甚至直接要求进行定量实验设计。常见的定量测定实验包括混合物成分的测定、物质纯度的测定以及化学式的确定等。该类试题常涉及物质的称量、物质的分离与提纯、中和滴定、一定物质的量浓度溶液的配制等实验操作。实验过程中或问题解答时要特别注意以下几个问题:1.气体体积的测量是考查的重点和难点(1)量气装置
2、 (2)量气时应注意的问题 量气时应保持装置处于室温状态。读数时要特别注意消除“压强差”,保持液面相平还要注意视线与液面最低处相平。如上图 A、C、D,应使左侧和右侧的液面高度保持相平。2.测定实验中要有消除干扰气体的意识 如用惰性气体将干扰气体排出,或用溶液吸收干扰气体等。3.测定实验中要有被测量气体全部被测量的意识 如可采取反应结束后继续向装置中通入“惰性”气体以使被测量气体全部被吸收剂吸收的方法。4.测定实验中要有数据的采集处理意识 实验数据的采集是化学计算的基础,一般来讲,固体试剂称质量,而液体试剂和气体试剂测量体积。(1)称量固体试剂的质量时,中学一般用托盘天平,可精确到 0.1 g
3、,精确度要求高的实验中可以用分析天平或电子天平,可精确到 0.0001 g。(2)测量液体试剂的体积时,一般实验中选用适当规格的量筒,可精确到 0.1 mL,精确度要求高的定量实验如中和滴定中选用滴定管(酸式或碱式),可精确到 0.01 mL。容量瓶作为精密的定容仪器,用于配制一定物质的量浓度的溶液,一般不用于量取液体的体积。(3)气体除了量取外,还可以称量。称量气体的质量一般有两种方法:一种方法是称反应装置在放出气体前后的质量,计算质量差;另一种方法是称量吸收装置前后的质量,计算质量差。(4)用 pH 试纸(测得整数值)或 pH 计(精确到 0.01)直接测出溶液的pH,经过计算可以得到溶液
4、中 H+或 OH-的物质的量浓度。为了数据的准确性,实验中要采取必要的措施,确保离子完全沉淀,气体完全被吸收等,必要时可以进行平行实验,重复测定,然后取其平均值进行计算。如中和滴定实验中测量酸或碱的体积要平行进行 23 次滴定,取体积的平均值求算未知溶液的浓度,但对于“离群”数据(指与其他数据有很大差异的数据)要舍弃,因为数据“离群”的原因可能是操作中出现了较大的误差。三、创新探究型实验题 创新探究型实验题在知识点的涵盖上既可以考查基本概念、基本理论,又可以考查元素化合物的相关知识,而且符合新课改在学习方法上强调的“探究学习”“自主学习”,因此探究类实验题将会是今后高考试题中的一个亮点。创新探
5、究类试题一般有以下几种命题形式:探究化学反应机理,探究化学实验中的反常现象,探究对经典问题的质疑,探究未知物的成分,探究物质的性质,探究化学反应的条件以及探究化学反应的现象等。1.探究实验的一般思路 提出假设 实验探究 得出结论 2.探究实验的两种类型(1)未知物的探究 虽然探究型实验主要考查学生的探究能力,但在问题的设置上常常包含了对实验基础知识的考查,如:常见物质分离提纯的方法:结晶法、蒸馏法、过滤法、升华法、萃取分液法、渗析法等。常见气体的制备、净化、干燥、收集方法。熟悉重点操作:a.气密性检查;b.量气操作;c.防倒吸、防污染操作;d.蒸发、灼烧操作 3.探究实验的解题要领(1)细心审
6、题是关键:目的、原理要清楚。(2)认真分析是核心:原理分析;材料分析;变量分析;结果分析。(3)正确表达是保障:大多数学生有实验思路,就是拿不到分,因此我们在表达过程中一定要做到条理清晰,表述规范,需克服以下三个问题:会而不对:主要表现在解题思路上,或考虑不全,或书写不准。对而不全:主要表现在思路大致正确,但丢三落四,或遗漏某一答案,或讨论不够完备,或以偏概全,或出现错别字。全而不精:虽面面俱到,但语言不到位,答不到点子上。题型一 制备、合成类实验 以制备某种物质为目的,考查物质的制备、分离、提纯、检验等。在制备实验中通常考查仪器的选择、药品的使用、装置的连接等;在提纯、检验中通常考查药品的选
7、择、实验操作、实验现象的分析等。【典例透析 1】(2016 年浙江理综,29)无水 MgBr2可用作催化剂。实验室采用镁屑与液溴为原料制备无水 MgBr2,装置如图 1,主要步骤如下:图 1 步骤 1 三颈瓶中装入 10 g 镁屑和 150 mL 无水乙醚;装置 B 中加入 15 mL 液溴。步骤 2 缓慢通入干燥的氮气,直至溴完全导入三颈瓶中。步骤 3 反应完毕后恢复至常温,过滤,滤液转移至另一干燥的烧瓶中,冷却至 0,析出晶体,再过滤得三乙醚合溴化镁粗品。步骤 4 室温下用苯溶解粗品,冷却至 0,析出晶体,过滤,洗涤得三乙醚合溴化镁,加热至 160 分解得无水 MgBr2产品。已知:Mg
8、和 Br2 反应剧烈放热;MgBr2 具有强吸水性。MgBr2+3C2H5OC2H5MgBr23C2H5OC2H5 请回答:(1)仪器 A 的名称是 。实验中不能用干燥空气代替干燥 N2,原因是 。(2)如 将 装 置 B 改 为 装 置 C(图 2),可 能 会 导 致 的 后 果是 。图 2(3)步骤 3 中,第一次过滤除去的物质是 。(4)有关步骤 4 的说法,正确的是 (填字母)。A.可用 95%的乙醇代替苯溶解粗品 B.洗涤晶体可选用 0 的苯 C.加热至 160 的主要目的是除去苯 D.该步骤的目的是除去乙醚和可能残留的溴(5)为测定产品的纯度,可用 EDTA(简写为 Y4-)标准
9、溶液滴定,反应的离子方程式:Mg2+Y4-MgY2-滴定前润洗滴定管的操作方法是 。测定时,先称取 0.2500 g 无水 MgBr2 产品,溶解后,用 0.0500 molL-1 的 EDTA 标准溶液滴定至终点,消耗 EDTA 标准溶液 26.50 mL,则测得无水 MgBr2 产品的纯度是 (以质量分数表示)。(1)干燥管;防止镁屑与氧气反应,生成的MgO阻碍Mg和Br2的反应(2)会将液溴快速压入三颈瓶,反应过快大量放热而存在安全隐患(3)镁屑(4)BD(5)从滴定管上口加入少量待测液,倾斜着转动滴定管,使液体润湿内壁,然后从下部放出,重复 23 次 97.5%【突破训练 1】硝基苯是
10、重要的精细化工原料,是医药和染料的中间体,还可作有机溶剂,制备硝基苯的过程如下:组装如图所示反应装置。配制混酸,取 100 mL 烧杯,用 20 mL 浓硫酸与 18 mL 浓硝酸配制混酸,加入漏斗中,把 18 mL 苯加入三颈烧瓶中。向室温下的苯中逐滴加入混酸,边滴边搅拌,混合均匀。在 5060 下发生反应,直至反应结束。除去混酸后,粗产品依次用蒸馏水和 10%的 Na2CO3 溶液洗涤,最后再用蒸馏水洗涤得到粗产品。已知:(1)+HNO3(浓)+H2O+HNO3(浓)(6%)+(93%)+(1%)(2)可能用到的有关数据列表如下:物质 熔点/沸点/密度(20)溶解性 苯 5.5 80 0.
11、88 微溶于水 硝基苯 5.7 210.9 1.205 难溶于水 1,3二硝基苯 89 301 1.57 微溶于水 浓硝酸-83 1.4 易溶于水 浓硫酸-338 1.84 易溶于水 请回答下列问题:(1)配制混酸应在烧杯中先加入 。(2)恒压滴液漏斗的优点是 。(3)实验装置中长玻璃管可用 (填仪器名称)代替。(4)反应结束后,分离混酸和产品的操作方法为 。(5)用 10%的 Na2CO3 溶液洗涤之后再用蒸馏水洗涤时,怎样验证液体已洗净?。(6)为了得到更纯净的硝基苯,还需先向液体中加入 (填化学式)除去水,然后采取的实验操作是 。(1)浓硫酸密度大于浓硝酸,应将浓硝酸倒入烧杯中,浓硫酸沿
12、着烧杯内壁缓缓注入,并不断搅拌,如果将浓硝酸加到浓硫酸中,可能会发生液体飞溅。(2)和普通分液漏斗相比,恒压滴液漏斗上部和三颈烧瓶气压相通,可以保证恒压滴液漏斗中的液体顺利滴下。(3)长玻璃管的作用是导气、冷凝回流,该实验中可以冷凝回流挥发的浓硝酸以及苯使之充分反应,减少反应物的损失,提高转化率,可用冷凝管或球形冷凝管或直行冷凝管代替。(4)硝基苯是油状液体,与水不互溶,分离互不相溶的液体采取分液操作。(5)反应得到的粗产品中有残留的硝酸及硫酸,用 10%的 Na2CO3 溶液洗涤除去粗产品中残留的酸,之后再用蒸馏水洗涤,如果晶体未洗净,含有 ,取最后一次洗涤液,向溶液中加入氯化钙,无沉淀生成
13、,说明已洗净。(6)用蒸馏水洗涤,硝基苯中含有水,用无水 CaCl2 干燥,然后将较纯的硝基苯进行蒸馏,得到纯硝基苯。(1)浓硝酸(2)可以保持漏斗内压强与发生器内压强相等,使漏斗内液体能顺利流下(3)冷凝管(球形冷凝管或直行冷凝管均可)(4)分液(5)取最后一次洗涤液,向溶液中加入氯化钙,无沉淀生成,说明已洗净(6)CaCl2;蒸馏 题型二 性质探究类 该类题型以探究物质未知的性质、可能发生的反应为主要目的。在性质探究实验中主要考查试剂的选择、装置仪器的规范、步骤优化、实验设计、现象的探究和结论的评价等综合分析能力。【典例透析 2】(2016 年全国理综,28)某班同学用如下实验探究Fe2+
14、、Fe3+的性质。回答下列问题:(1)分别取一定量的氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成 0.1 molL-1 的溶液。在 FeCl2 溶液中需加入少量铁屑,其目的是 。(2)甲组同学取 2 mL FeCl2 溶液,加入几滴氯水,再加入 1 滴 KSCN溶液,溶液变红,说明 Cl2 可将 Fe2+氧化。FeCl2 溶液与氯水反应的离子方程式为 。(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨,该组同学在 2 mL FeCl2 溶液中先加入 0.5 mL 煤油,再于液面下依次加入几滴氯水和1滴 KSCN溶液,溶液变红,煤油的作用是 。(4)丙组同学取 10 mL 0.1 molL-1 KI 溶液,加入 6 mL
15、 0.1 molL-1 FeCl3 溶液混合。分别取 2 mL 此溶液于 3 支试管中进行如下实验:第一支试管中加入 1 mL CCl4 充分振荡、静置,CCl4 层呈紫色;第二支试管中加入 1 滴 K3Fe(CN)6溶液,生成蓝色沉淀;第三支试管中加入 1 滴 KSCN 溶液,溶液变红。实验检验的离子是 (填离子符号);实验和说明:在 I-过量的情况下,溶液中仍含有 (填离子符号),由此可以证明该氧化还原反应为 。(5)丁组同学向盛有 H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的 FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为 ;一段时间后,溶液中有气泡出现,并放热,随后有红褐色沉淀生成。产生
16、气泡的原 因 是 ;生 成 沉 淀 的 原 因 是 (用平衡移动原理解释)。(1)亚铁离子具有还原性,能被空气中的氧气氧化,所以在配制的 FeCl2 溶液中加入少量铁屑的目的是防止 Fe2+被氧化。(2)Cl2 可将 Fe2+氧化成铁离子,自身得电子生成氯离子,反应的离子方程式为 2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-。(3)防止空气中的氧气将Fe2+氧化,产生干扰,所以煤油的作用是隔绝空气。(4)根据 Fe2+的检验方法,向溶液中加入 1 滴 K3Fe(CN)6溶液,生成蓝色沉淀,一定含有亚铁离子,则实验检验的离子是 Fe2+;碘易溶于CCl4,在 CCl4 中呈紫色,Fe3+遇 KSCN 溶液
17、显血红色,实验和说明,在I-过量的情况下,溶液中仍含有 Fe3+,由此可以证明该氧化还原反应为可逆反应。(5)向 H2O2 溶液中加入几滴酸化的 FeCl2 溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为 H2O2+2Fe2+2H+2Fe3+2H2O,铁离子的溶液呈棕黄色;一段时间后,溶液中有气泡出现,并放热。随后有红褐色沉 淀生成,产生气泡的原因是 H2O2 分解放出氧气,而反应放热,促进Fe3+的水解平衡正向移动。(1)防止 Fe2+被氧化(2)2Fe2+Cl2 2Fe3+2Cl-(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)(4)Fe2+;Fe3+;可逆反应(5)H2O2+2Fe2+2H+2Fe3
18、+2H2O;Fe3+催 化 H2O2 分 解 产 生O2;H2O2 分解反应放热,促进 Fe3+的水解平衡正向移动【突破训练 2】氯气用于自来水的杀菌消毒,但在消毒时会产生一些负面影响,因此人们开始研究一些新型自来水消毒剂。某学习小组查阅资料发现 NCl3可作为杀菌消毒剂,该小组利用下图所示的装置制备 NCl3,并探究 NCl3 的漂白性。已知 NCl3 的相关性质如下:物理性质 制备原理 化学性质 黄色油状液体,熔点为-40,沸点为 71,不溶于冷水,易溶于有机溶剂,密度为 1.65 gmL-1 Cl2 与 NH4Cl 的水溶液在低温下反应 95 爆 炸,热水中发生水解 回答下列问题:(1)
19、根据实验目的,接口连接的顺序为 1 2367 。(2)C 装置中盛放的试剂为饱和食盐水,E 装置中盛放的试剂为 。(3)A 装置中发生反应的离子方程式为 。(4)B 装置中发生反应的化学方程式为 ,当 B 装置中蒸馏烧瓶出现较多油状液体后,关闭接口 2 处的活塞,控制水浴加热的温度为 。(5)当 F 装置的锥形瓶内有较多黄色油状液体出现时,用干燥、洁净的玻璃棒蘸取该液体滴到干燥的红色石蕊试纸上,试纸不褪色;若取该液体滴入 5060 热水中,片刻后取该热水再滴到干燥的红色石蕊试纸上,试 纸 先 变 蓝 后 褪 色,结 合 反 应 的 化 学 方 程 式 解 释 该 现象:。(1)本实验的目的是制
20、备 NCl3,并探究 NCl3 的漂白性。结合实验装置分析通过 A 装置制备氯气,然后通过 C 装置除去氯气中的氯化氢,然后将氯气通入 B 装置制取和分离出 NCl3,通过 D 装置将产品引入 F装置,最后通过 F 装置吸收多余的氯气,洗气瓶的气流方向为长管进气短管出气,接口连接的顺序为 14523671098。(2)E 装置的作用为吸收多余的氯气,盛放的试剂为 NaOH 溶液。(3)A 装置中,二氧化锰和浓盐酸共热生成二氯化锰、氯气和水,反应的离子方程式为 MnO2+4H+2Cl-Mn2+Cl2+2H2O。(4)B 装置中氯气与氯化铵溶液反应生成 NCl3 和盐酸,化学方程式为3Cl2+NH
21、4Cl NCl3+4HCl,根据题给信息知 NCl3 的沸点为 71,且 95 时爆炸,故控制水浴加热的温度为 7195。(5)用干燥、洁净的玻璃棒蘸取 NCl3 液体滴到干燥的红色石蕊试纸上,试纸不褪色,说明 NCl3 本身无漂白性;滴入 5060 的热水中发生水解,发生反应:NCl3+3H2O3HClO+NH3,取该热水再滴到干燥的红色石蕊试纸上,一水合氨使试纸变蓝,HClO 使试纸褪色。(1)4;5;10;9;8(2)NaOH 溶液(3)MnO2+4H+2Cl-Mn2+Cl2+2H2O(4)3Cl2+NH4Cl NCl3+4HCl;7195 (5)NCl3+3H2O3HClO+NH3;N
22、Cl3 本身无漂白性;NCl3 在热水中水解生成 NH3H2O 使红色石蕊试纸变蓝,生成的 HClO 又使其漂白褪色 题型三 定量分析类实验 此类试题通常以组成的测定、含量的测定为命题情境,考查的内容包括:基本操作、仪器装置、实验步骤等,对计算能力有较高的要求,定量分析常见的方法有滴定法、量气法、沉淀法、吸收法、质变法等。【典例透析 3】(2016 年天津理综,9)水中溶氧量(DO)是衡量水体自净能力的一个指标,通常用每升水中溶解氧分子的质量表示,单位为mgL-1,我国地表水环境质量标准规定,生活饮用水源的 DO 不能低 于 5 mgL-1。某化学小组的同学设计了下列装置(夹持装置略),测定某
23、河水的 DO。1.测定原理 碱性条件下,O2 将 Mn2+氧化为 MnO(OH)2:2Mn2+O2+4OH-2MnO(OH)2 酸 性 条 件 下,MnO(OH)2 将 I-氧 化 为 I2:MnO(OH)2+I-+H+Mn2+I2+H2O(未配平)用 Na2S2O3 标准溶液滴定生成的 I2:2S2+I2 S4+2I-2.测定步骤 a.安装装置,检验气密性,充 N2 排尽空气后,停止充 N2。b.向烧瓶中加入 200 mL 水样。c.向烧瓶中依次迅速加入 1 mL MnSO4 无氧溶液(过量)、2 mL 碱性KI 无氧溶液(过量),开启搅拌器,至反应完全。d.搅拌并向烧瓶中加入 2 mL H
24、2SO4 无氧溶液,至反应完全,溶液为中性或弱酸性。e.从烧瓶中取出40.00 mL溶液,以淀粉作指示剂,用0.01000 molL-1 Na2S2O3 溶液进行滴定,记录数据。f.g.处理数据(忽略氧气从水样中的逸出量和加入试剂后水样体积的变化)。回答下列问题:(1)配 制 以 上 无 氧 溶 液 时,除 去 所 用 溶 剂 水 中 氧 的 简 单 操 作为 。(2)在橡胶塞处加入水样及有关试剂应选择的仪器是 。滴定管 注射器 量筒(3)搅拌的作用是 。(4)配平反应的方程式,其化学计量数依次为 。(5)步骤 f 为 。(6)步骤 e 中达到滴定终点的标志为 。若某次滴定消耗Na2S2O3
25、溶液 4.50 mL,水样的 DO=mgL-1(保留一位小数)。作为饮用水源,此次测得 DO 是否达标?(填“是”或“否”)。(7)步骤 d 中加入 H2SO4 溶液反应后,若溶液 pH 过低,滴定时会产生明显的误差,写出产生此误差的原因(用离子方程式表示,至少写出 2个):。(1)气体在水中的溶解度随着温度升高而减小,将溶剂水煮沸可以除去所用溶剂水中的氧。(2)在橡胶塞处加入水样及有关试剂应选择注射器。(3)搅拌可以使溶液混合均匀,加快反应速率。(4)根据化合价升降守恒,反应配平得 MnO(OH)2+2I-+4H+Mn2+I2+3H2O。(5)滴定操作一般需要重复进行 23 次,以便减小实验
26、误差,因此步骤f 为重复步骤 e 的操作 23 次。(6)碘离子被氧化为碘单质后,用 Na2S2O3 溶液滴定,将碘还原为碘离子,因此滴定结束,溶液的蓝色消失;n(Na2S2O3)=0.01 molL-10.0045 L=4.5 10-5 mol,根 据 反 应 有O22MnO(OH)2 2I2 ,n(O2)=(Na2S2O3)=1.12510-5 mol,该河水的 DO=1.12510-532=910-3 gL-1=9.0 mgL-15 mgL-1,达标。(7)硫代硫酸钠在酸性条件下发生歧化反应,生成的二氧化硫也能够被生成的碘氧化,同时空气中的氧气也能够将碘离子氧化,反应的离子方 程式分别为
27、 2H+S2 S+SO2+H2O、SO2+I2+2H2O4H+2I-、4H+4I-+O22I2+2H2O。(1)将溶剂水煮沸后冷却(2)(3)使溶液混合均匀,快速完成反应(4)1,2,4,1,1,3(5)重复步骤 e 的操作 23 次(6)溶液蓝色褪去(半分钟内不变色);9.0;是(7)2H+S2 S+SO2+H2O、SO2+I2+2H2O4H+2I-、4H+4I-+O22I2+2H2O(任写其中 2 个)【突破训练 3】为了测定含氰废水中 CN-的含量,某化学小组利用下图装置进行实验。关闭活塞 a,将 100 mL 含氰废水与过量 NaClO 溶液置于装置 B 的圆底烧瓶中充分反应,打开活塞
28、 b,滴入稀硫酸溶液,然后关闭活塞 b。已知装置 B 中发生的主要反应为:CN-+ClO-CNO-+Cl-2CNO-+2H+3ClO-N2+2CO2+3Cl-+H2O 副反应为 Cl-+ClO-+2H+Cl2+H2O(1)装置 D 的作用是 。(2)反应过程中,装置 C 中的实验现象为 。(3)待装置 B 中反应结束后,打开活塞 a,缓慢通入一段时间的空气,目的是 。(4)反应结束后,装置 C 中生成 39.4 mg 沉淀,则废水中 c(CN-)=molL-1。(5)对上述实验装置进行合理改进,可通过直接测量装置 C 反应前后的 质 量 变 化,测 定 废 水 中 CN-的 含 量。设 计 合
29、 理 的 实 验 方 案:(供选择的试剂:浓硫酸、NaOH 溶液、饱和食盐水、饱和 NaHCO3 溶液、CCl4)。利 用 该 实 验 装 置 测 定 含 氰 废 水 中 CN-含 量 的 原理:CN-CNO-CO2Ba(OH)2BaCO3,装置 C 的作用是吸收 CO2,通过测量装置 C 中 BaCO3 沉淀的质量,就可测定废水中 CN-的含量。(1)装置 D 的作用是防止空气中的 CO2 和水蒸气进入装置 C,干扰测量装置C 反应前后的质量变化。(2)反应前,装置 C 中溶液呈红色,发生反应:Ba(OH)2+CO2BaCO3+H2O,使溶液碱性逐渐减弱,红色逐渐变浅,同时有白色沉淀生成。(
30、3)待装置 B 中反应结束后,打开活塞 a,缓慢通入一段时间的空气,目的是将反应产生的 CO2 全部排入装置 C 并被 a(OH)2 溶液完全吸收,减小实验误差。(4)39.4 mg BaCO3 的物质的量为 210-4 mol,根据 CN-CNO-CO2Ba(OH)2BaCO3,n(CN-)=210-4 mol,则废水中 c(CN-)=210-3 molL-1。(5)通过直接测量装置 C 反应前后的质量变化,即 CO2的质量,来测定废水中 CN-的含量,因此必须将装置 B 导出的 Cl2 和水蒸气除去,应在装置 B、C 之间依次连接盛有CCl4(除去 Cl2)、浓硫酸(除去水蒸气)的洗气瓶。
31、(1)防止空气中的 CO2 和水蒸气进入装置 C(2)有白色沉淀生成,溶液的红色逐渐褪去(3)将反应产生的 CO2 全部排入装置 C 并被 Ba(OH)2 溶液完全吸收(4)0.002(5)在装置 B、C 之间依次连接盛有 CCl4、浓硫酸的洗气瓶 题型四 假设探究类 此类试题通常是根据所学知识,结合信息或条件,对实验现象进行科学的分析,提出合理的假设,然后设计实验探究假设是否合理。假设探究类实验解题的核心是实验设计部分,探究型实验方案的设计要点如下:1.在探究实验的设计过程中往往可以通过对比实验,即设计几组平行实验来对照、比较,从而研究和揭示某种规律,解释某种现象形成的原因或证明某种反应机理
32、等。2.无论是无机物,还是有机物性质的探究实验设计,都必须建立在牢牢掌握元素化合物知识的基础上,大胆猜想,细心论证,脱离了元素化合物的知识基础,孤立地看实验问题是不科学的。只有灵活运用已有的元素化合物知识,才能使探究性实验变为验证性实验,使复杂问题简单化。【典例透析 4】三草酸合铁酸钾晶体 K3Fe(C2O4)33H2O 可用于摄影和蓝色印刷,它受热易分解,为了验证其气态产物,某同学设计了如下实验装置:(1)若实验中观察到装置 B、E 中的溶液均变浑浊,则装置 D 中的现象 是 ;说 明 其 气 态 产 物是 、;为验证另一种气态产物,应在装置 A、B 之间增加的装置为 。(2)为了使实验更安
33、全、更严密,你认为该实验设计需要如何改进?;。(3)固 体 产 物 中 铁 元 素 不 可 能 以+3 价 的 形 式 存 在,理 由是 。现设计实验,探究固体产物中铁元素的存在形式。提出合理假设。假设 1:;假设 2:;假设 3:。某同学设计实验探究上述假设,除 3%H2O2、蒸馏水外,还需要下列试剂中的(限选试剂:浓硫酸、1.0 molL-1HNO3、1.0 molL-1 盐酸、1.0 molL-1NaOH 溶液、0.1 molL-1KI 溶液、0.1 molL-1CuSO4 溶液、20%KSCN 溶液)。(1)装置 B 中溶液变浑浊说明气态产物中有 CO2,装置 E 中溶液变浑浊说明 C
34、O 被酸性高锰酸钾溶液氧化为 CO2,故装置 D 中的现象是溶液颜色变浅或褪色,从而说明气态产物有 CO;另一种气态产物是H2O,其验证方法是将装置 A 中产生的气体通过盛有无水 CuSO4的干燥管。(2)从安全角度考虑,应在装置 B 前加一个防倒吸装置;从严密性角度考虑,要在装置 C 后增加一个检验 CO2 是否除尽的装置。(3)由于反应过程中有 CO 生成,能还原+3 价铁,故固体产物中无+3价铁,其成分可能有三种情况:Fe、FeO、Fe 和 FeO。探究固体产物中铁元素的存在形式,可以将固体产物放入足量 0.1 molL-1 的 CuSO4 溶液中搅拌使其充分反应,然后过滤,洗涤沉淀,再
35、加入足量的 1.0 molL-1的盐酸,若溶液中有不溶的红色物质产生,则说明固体产物中含有 Fe(发生的反应为 Fe+CuSO4 FeSO4+Cu),向溶液中加入 20%KSCN 溶液,溶液不变色,然后再向溶液中滴加双氧水,若变为血红色,则说明固体产物中含有FeO。(1)溶液颜色变浅或褪色;CO2;CO;盛有无水 CuSO4 的干燥管(2)在装置 B 之前加一个防倒吸装置 在装置 C 后增加一个检验二氧化碳是否除尽的装置(或盛有澄清石灰水的试管)(3)反应过程中有还原性气体CO生成,能将+3价铁还原,故不可能有+3 价铁存在 铁元素的存在形式为 Fe 单质;铁元素的存在形式为 FeO;铁元素的
36、存在形式为 Fe 与 FeO 的混合物 1.0 molL-1 盐酸、20%KSCN 溶液、0.1 molL-1CuSO4 溶液【突破训练 4】实验室中常向 Na2S 和 Na2CO3 的混合溶液中通入 SO2 来制备 Na2S2O3,其反应原理为 2Na2S+Na2CO3+4SO23Na2S2O3+CO2,实验装置如图所示(夹持仪器省略):(1)装置 A 中发生反应的化学方程式为 。(2)甲同学发现加热装置 A 后,液面下的铜丝变黑。假定黑色物质为单一的成分,该同学对其成分提出了以下假设:假设 1:;假设 2:可能是 CuS;假设 3:可能是 Cu2O。乙同学指出假设 3 一定不成立,因为 。
37、为确定假设 1 和假设 2 哪个正确,乙同学又进行了如下实验来验证。请完成实验步骤以及预期现象和结论。限选实验试剂:硝酸、硫酸、NaOH 溶液、H2O2 溶液。实验步骤 预期现象和结论 (3)反应制得的 Na2S2O3 在化学定量分析中常用作基准物质。如实验室用 Na2S2O3 标准溶液测量某工业废水中 Ba2+的浓度,过程如下:取废水 25.00 mLBaCrO4 固体I2、Cr3+、Ba2+、Cl-终点 已知:2S2+I2 S4+2I-。写出 BaCrO4 固体与过量 HI 溶液反应的离子方程式:。若淀粉为指示剂,则到达滴定终点的现象是 。已知:写出 BaCrO4 固体与过量 HI 溶液反
38、应的离子方程式:。若淀粉为指示剂,则到达滴定终点的现象是 。(1)装 置 A 用 来 制 取 二 氧 化 硫:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2O。(2)根据装置 A 中的反应物可推测假设 1:可能是 CuO。Cu2O 是红色的,因此假设 3 错误。假设 1、2 可利用 CuO 溶于硫酸而 CuS 不溶于硫酸的性质来设计实验进行检验。(3)二 者 发 生 氧 化 还 原 反 应:2BaCrO4+6I-+16H+3I2+2Cr3+2Ba2+8H2O。由于是用 Na2S2O3 滴定 I2,因此滴定终点的现象是溶液由蓝色变为无色,而且半分钟内颜色不再改变。(1)Cu+2H2SO4(浓
39、)CuSO4+SO2+2H2O(2)可能是 CuO(其他答案合理均可);Cu2O 是红色的;实验步骤 预期现象和结论 取少量铜丝上的黑色固体,加入稀硫酸,观察现象 若黑色固体溶解,溶液变成蓝色,则假设 1 正确;若黑色固体不溶解,溶液颜色无明显变化,则假设 2 正确 (3)2BaCrO4+6I-+16H+3I2+2Cr3+2Ba2+8H2O 锥形瓶内溶液颜色由蓝色变为无色,且半分钟内颜色不再改变 1.氯酸(HClO3)具有强酸性及强氧化性,可用于制取多种氯酸盐。Ba(ClO3)2、AgClO3 可溶于水。40%的氯酸溶液加热时会分解,产物可能有 O2 和 Cl2。回答下列问题:(1)实 验 室
40、 可 用 氯 酸 钡 和 稀 硫 酸 反 应 制 备 氯 酸,反 应 原 理 为Ba(ClO3)2+H2SO4BaSO4+2HClO3,实验装置如图所示:仪器 a 的名称是 。将氯酸分离出来的操作方法是 。(2)某科研小组按照如图所示的装置,通过实验检验氯酸的分解产物。装置 A 中可观察到的现象是 ,由此可知氯酸分解的产物中有 。装置 B 的主要作用是 ,装置 C 的作用是 。检 验 另 一 种 气 体 产 物 的 操 作 是 ,现 象是 。(3)浓度较高的氯酸与铜反应会生成ClO2气体,请写出该反应的离子方程式:。(4)氯酸钠在常温下为白色粉末,味咸,约 300 时释放出氧气,在较高温度下全
41、部分解。请设计实验鉴别 NaCl 与氯酸钠(至少写两种,不包括本题中已使用的性质):。(1)分液漏斗 过滤 (2)有黄绿色气体生成;Cl2 吸收生成的 Cl2;干燥 O2 将带火星的木条放在装置 C 的导管口;木条复燃(3)(4)将两种固体物质加热到 300 以上,若有气体产生,则证明待鉴物质为 NaClO3 在两种待鉴物质的溶液中分别加入 AgNO3 溶液,若有白色沉淀产生,则证明待鉴物质为 NaCl 2.无水硫酸亚铁主要用于净水、照相制版及治疗缺铁性贫血等,某化学兴趣小组欲确定某 FeSO47H2O 样品加热后的产物,设计如下实验步骤:检查装置的气密性;称取 2.78 g 样品,置于试管
42、B 中;打开活塞 K,从 C 处通入某种气体;关闭活塞 K,对试管 B 进行充分加热;打开活塞 K,从 C 处再通入该气体。(1)E 中产生白色沉淀,说明 FeSO47H2O 分解有 生成。(2)步骤中从 C 处通入的气体作用为 ,该气体可以为 (填字母)。A.SO2 B.Cl2 C.N2 D.NH3 若不通入气体,则 E 中发生的副反应为 。(3)甲同学将 F 中反应后的溶液共 100 mL 取出,用 0.020 molL-1 的酸性KMnO4 溶液进行滴定,KMnO4 溶液应盛装在 滴定管中。滴定过程中反应的离子方程式为 ;滴定完毕,三次实验记录 KMnO4标准溶液的读数如下:通过计算,甲
43、同学认为 B 中的固体产物化学式为 。(4)设计实验证明 FeSO47H2O 水溶液呈酸性的原因是 Fe2+的水解:。(1)SO3(2)将装置中的空气全部赶出,并将 FeSO47H2O 的分解产物全部排出;C;2SO2+O2+2BaCl2+2H2O2BaSO4+4HCl(3)酸式;3H2O;Fe2O3(4)取少量 FeSO47H2O 水溶液于试管中,先加 Fe 粉,再滴入几滴石蕊试液,试管中溶液微红,然后加热试管中的溶液,若溶液红色加深,则说明 FeSO47H2O 水溶液呈酸性的原因是 Fe2+的水解 3.氯化亚砜(SOCl2)为无色或浅黄色发烟液体,易挥发,遇水反应,其制取过程的相关反应如下
44、:S(s)+Cl2(g)SCl2(l)()SCl2(l)+SO3(l)SOCl2(l)+SO2(g)()已知二氯化硫(SCl2)熔点为-78,沸点为 59,下图是实验室由氯气与硫合成二氯化硫的装置。(1)仪器组装完成后,检查装置气密性的操作是 ;反应前要先排尽系统中的空气,此做法的目的是 。(2)装置 D 中玻璃仪器 d 的名称是 ,向其中放入一定量的硫粉,加热使之融化,轻轻摇动使硫附着在容器的内壁,形成一层薄膜,这样做的优点是 。(3)实验时,为防止 E 中液体挥发,可采取的措施是 。装置F(盛放碱石灰)的作用是 。(4)已知:SOCl2+4NaOHNa2SO3+2NaCl+2H2O。供选择
45、的试剂:稀盐酸、稀硝酸、氯化钡溶液、硝酸银溶液、品红溶液。请设计简单的实验来验证氯化亚砜与水完全反应的产物,简要说明实验操作、现象和结论:。装置 A 制备氯气,装置 B 吸收氯气中的 HCl,装置 C 干燥氯气,装置 D 生成 SCl2,装置 E 收集 SCl2,装置 F 吸收多余的氯气,吸收空气中的水蒸气,防止进入装置 E 中。(3)二氯化硫(SCl2)的沸点低,为防止 SCl2 中液体挥发,可采取将锥形瓶放入冰水中冷却等措施;装置 F(盛放碱石灰)有两个作用:一是防止空气中的水蒸气进入,二是吸收多余的氯气。(4)由 SOCl2与氢氧化钠溶液反应可知,SOCl2水解后分解得到 SO2、HCl
46、,利用品红溶液检验有二氧化硫的生成,用硝酸银溶液检验氯离子。(1)关闭分液漏斗的活塞,在干燥管的末端连接一个排尽空气的气球,微热装置 A 中的烧瓶,若气球膨胀,停止加热,气球恢复原状,说明装置气密性良好;防止加热硫粉时,空气中的氧气与硫粉反应(2)蒸馏烧瓶;增大反应物的接触面积(或使反应更加充分)(3)将锥形瓶放入冰水中冷却(冷水浴或冰水浴);一是防止空气中的水蒸气进入,二是吸收多余的氯气(4)分别取两份水解后的溶液于试管中,向其中一支试管中加入品红溶液,品红褪色,说明有二氧化硫生成,将另一支试管中的溶液加热一段时间后再加入少量硝酸银溶液,生成白色沉淀,再滴加稀硝酸,无明显现象,说明有 HCl
47、 生成 4.己二酸是一种工业上具有重要意义的有机二元酸,在化工生产、有机合成工业、医药、润滑剂制造等方面都有重要作用。实验室合成己二酸的反应原理和实验装置示意图如下:+8HNO33+8NO+7H2O 可能用到的有关数据如下:实验步骤如下:.在三颈烧瓶中加入 16 mL 50%的硝酸(密度为 1.31 gcm-3),再加入 12粒沸石,滴液漏斗中盛放有 5.4 mL 环己醇。.水浴加热三颈烧瓶至 50 左右,移去水浴,缓慢滴加 56 滴环己醇,摇动三颈烧瓶,观察到有红棕色气体放出时,再慢慢滴加剩下的环己醇,维持反应温度在 6065 之间。.当环己醇全部加入后,将混合物用 8090 水浴加热约 1
48、0 min(注意控制温度),直至无红棕色气体生成。.趁热将反应液倒入烧杯中,放入冰水浴中冷却,析出晶体后过滤、洗涤得粗产品。.粗产品经提纯后称重为 5.7 g。请回答下列问题:(1)仪器 b 的名称为 。(2)向三颈烧瓶中滴加环己醇时,要控制好环己醇的滴入速率,防止反应过于剧烈导致温度迅速上升,可能造成较严重的后果,试列举一条可能产生的后果:。(3)已知用 NaOH 溶液吸收尾气时发生的相关反应的化学方程式为:2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O 如果改用纯碱溶液吸收尾气也能发生类似反应,则相关反应的化学方程式为 。(4)为 了 除
49、去 可 能 的 杂 质 和 减 少 产 品 的 损 失,可 分 别 用 冰 水 和 洗涤晶体。(5)粗产品可用 (填实验操作名称)法提纯。本实验所得到的己二酸产率为 。(4)根据表格可知,环己醇易溶于乙醇和苯,而己二酸易溶于乙醇,难溶于苯,则为了除去可能的杂质和减少产品损失,可分别用冰水和苯洗涤晶体。(5)由于二者在水中的溶解度随温度的变化不同,所以粗产品可用重结晶法提纯;m(HNO3)=16 mL1.31 gcm-350%=10.48 g,m(环己醇)=5.4 mL0.962 gcm-3=5.1948 g,根据化学方程式进行计算,硝酸过量,则应用环己醇进行计算。+8HNO33+8NO+7H2
50、O 300 438 5.19 g 7.6 g 则本实验所得到的己二酸的产率为100%=75%。(1)球形冷凝管(或冷凝管)(2)反应液暴沸冲出冷凝管;放热过多可能引起爆炸;产生的 NO2 气体来不及被碱液吸收而外逸到空气中(答对其中 1 条即可)(3)2NO2+Na2CO3NaNO2+NaNO3+CO2、NO+NO2+Na2CO32NaNO2+CO2(4)苯(5)重结晶;75%5.过氧化钙晶体(CaO28H2O)为白色,难溶于水,常用于种子消毒、药物制造、鱼池增氧等。.某实验小组在实验室用钙盐制取 CaO28H2O。(1)A 为 实 验 室 制 取 氨 气 的 装 置,则 试 管 A 中 发
51、生 的 反 应为 。(2)仪器 B 的作用是 。(3)写出生成 CaO28H2O 的化学方程式:。(4)制取 CaO28H2O 一般在低温下进行,原因是 。.该实验小组欲通过测量气体的体积来探究 CaO2 与 SO2 反应的特点,装置如图所示(硬质玻璃管中为无水 CaO2):【提出假设】假设 1:只发生反应 2SO2+2CaO22CaSO3+O2,SO2 未被氧化;假设 2:只发生反应 SO2+CaO2CaSO4,SO2 完全被氧化;假设 3:上述两个反应均发生,SO2 部分被氧化。【实验探究】(5)该实验装置有一处明显错误,请用文字改正:。(6)试剂 b 为碱石灰,其作用是 。【实验数据处理
52、】实验测得装置 C 增重 m g,装置 E 收集到的气体为 V L(已换算成标准状况下)。(7)如果假设 3 成立,则 V 的取值范围是 。(1)实验室中用氯化铵和氢氧化钙固体制取氨气,方程式为Ca(OH)2+2NH4Cl CaCl2+2NH3+2H2O。(2)根据仪器 B 的构造特点可知仪器 B 是长颈漏斗,该装置可以防倒吸。(3)根 据 装 置 C 中 的 物 质 得 出 制 取 原 理 的 化 学 方 程 式 为CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O 2NH4Cl+CaO28H2O。(4)制取 CaO28H2O 一般在 05 的低温下进行,低于 0 时,液体被冻结,反应困难,温度过高,
53、过氧化氢分解速率加快。(5)装置 E 是量气装置,导气管长进短出,不能用排液法测定气体体积,装置 E 中广口瓶中的导气管应“短进长出”。(6)装置 E 为测定生成气体的体积,需要把剩余的二氧化硫除去,所以试剂 b 的作用是吸收未反应的 SO2。(7)若 SO2 未被氧化,发生反应的化学方程式为 2CaO2+2SO22CaSO3+O2,依据化学方程式和反应增重计算装置 E 中收集的氧气:2CaO2+2SO22CaSO3+O2 固体增重 1 mol 96 g mol m g 1 molm g=96 g mol 解得:V=(或 )。若 二 氧 化 硫 全 部 被 氧 化,发 生 反 应 的 化 学
54、方 程 式 为CaO2+SO2CaSO4,反应过程中无氧气生成,V=0,所以若二氧化硫部分被氧化,则生成的氧气体积范围为 0V 。(1)Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3+2H2O(2)防倒吸(3)CaCl2+H2O2+2NH3+8H2O2NH4Cl+CaO28H2O(4)温度过高,过氧化氢易分解(5)装置 E 中的广口瓶中的导气管应“短进长出”(6)吸收未反应的 SO2(7)0V 6.某同学为了测定三聚氰胺的分子式和结构简式,设计了如下实验:查阅资料:三聚氰胺的相对分子质量为 126,三聚氰胺在常温下呈晶体,在加热条件下能与氧气发生反应生成二氧化碳、氮气和水。取 m g 的三聚
55、氰胺晶体按如图所示装置进行实验(假设三聚氰胺完全反应转化成产物)。(1)写 出 装 置A中 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式:(一个即可)。(2)装置 E 能不能与装置 F 互换?(填“能”或“不能”)。(3)当装置 C 中的反应完全发生后,读取装置 H 中水的体积的实验操作顺序为 (填序号)。读数 冷却至室温 调平装置 G、H 中的液面(4)测定数据如下:装置 E F 实验前 101.0 g 56.0 g 实验后 106.4 g 69.2 g 经测定,装置 G 中收集到的气体的体积为 6.72 L(标准状况下)。利用上述实验数据,计算三聚氰胺的实验式为 。三聚氰胺的分子式为 。若装置
56、D 选用下列材料代替铜网,可选用 (填字母)。A.CuO B.Mg C.Ag D.C(5)已知氢氰酸(HCN)的结构简式为 HCN,氰胺的结构简式为H2NCN,三聚氰胺分子类似于苯分子结构,每个原子最外层电子数均达到 8 电子或 2 电子结构,试写出其结构简式:。(1)加热条件下能与氧气反应生成二氧化碳、氮气和水,所以装置 A 是为了制取氧气,制取氧气的发生装置是固液不加热型,所以可以选用过氧化钠和水反应,化学方程式为 2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2,或者选用过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下分解,化学方程式为2H2O22H2O+O2。(2)装置 E 盛有浓硫酸,可以吸收反应后混合气
57、体中的水蒸气,装置 F中的干燥管中盛有碱石灰,既可以吸收水,也可以吸收 CO2,为了测定三 聚氰胺的分子式,必须要测出产生的水和 CO2 的量,所以装置 E、F 不能互换。(3)装置 G 和装置 H 是通过排水法测定 N2 的体积,所以在读数前一定要消除压强差,所以正确的操作为先要冷却到室温,再调节液面在同一水平面上,最后读数。(4)三聚氰胺的实验式通过计算 C、H、N 元素的物质的量之比即可算出:n(H)n(C)n(N)=2 三聚氰胺的实验式为 CH2N2,分子式可以表示为(CH2N2)n,三聚氰胺的相对分子质量为 126,42n=126,解得 n=3,所以分子式为 C3H6N6。装置 D
58、中的铜网是为了除去过量的 O2,同时也不能引入新的气体杂质,也不能和 CO2、N2、H2 反应,所以只能为Ag。(5)氰胺的结构简式为 H2NCN,氰胺发生加聚反应得到三聚氰胺,三聚氰胺分子类似于苯分子结构,含有一个六元环,每个原子的最外层电 子数均达到 8 电子或 2 电子结构,所以三聚氰胺的结构简式为。(1)2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2(或 2H2O22H2O+O2)(2)不能(3)(4)CH2N2 C3H6N6 C(5)7.草酸是一种重要的化工产品。某校化学兴趣小组拟在实验室用硝酸氧化淀粉水解液制备草酸并探究草酸的分解产物。.草酸的制备 该小组同学设计如图所示装置(加热、搅拌
59、和仪器固定装置均已略去)来制备草酸。实验过程如下:将一定量的淀粉水解液加入三颈瓶中;控制反应液温度在 5560 条件下,边搅拌边缓缓滴加一定量含有适量催化剂的混酸(65%HNO3 与 98%H2SO4 的质量之比为 21.5)溶液;反应 3 h 左右,冷却,抽滤后再重结晶得草酸晶体。(1)该反应需控制反应液温度在 5560,并缓缓滴加混酸,原因是 。(2)抽滤是指利用抽气泵使抽滤瓶中的压强降低,达到固液分离的目的。抽滤的优点是 。(3)冷凝水的进口为 (填“a”或“b”)口。.草酸的分解实验探究 小组同学经查阅资料知,草酸晶体在 101 时熔化并开始升华,157 时大量升华,继续升温会分解。为
60、了检验草酸晶体受热分解的产物中是否有 CO2,甲、乙两位同学分别设计了装置 1、装置 2 来完成实验。(4)简述检验装置 1 的气密性的操作方法:。(5)有同学提出装置 B 处可能会发生危险,理由是 。(6)甲、乙 两 位 同 学 都 考 虑 到 了 用 冰 水 来 冷 凝,冰 水 冷 凝 的 目 的是 。(7)有同学提出甲、乙两位同学设计的装置都有缺陷,请你从 AF 中选择合适的仪器,组装一套更合理的装置,按照气流由左到右的顺序依次为 (用字母表示)。(1)要从两个方面解释,温度太低,反应速率慢,温度太高或滴入过快会导致 C6H12O6 和 H2C2O4 进一步被氧化,草酸产率下降。(2)抽
61、滤的目的是加快反应速率,使过滤更彻底,能得到干燥的沉淀。(3)如图所示,冷凝水应从 a 口进 b 口出。(4)按图连接好装置,将导管 b 没入水中,微热(或手捂)试管 a,看到导管口处有气泡冒出,撤火(或松手)后,观察到导管内有一段水柱上升,则说明该装置的气密性良好。(5)草酸晶体在 101 时熔化并开始升华,157 时大量升华,该装置导管过细过长,草酸蒸气在导管中冷凝可能会堵塞导管。(6)导管中出来的气体有二氧化碳和草酸蒸气,冷凝使草酸结晶分离,防止草酸干扰 CO2 的检验。(7)草酸加热时会熔化为液体,故应将管口向上倾斜,冷却后分离出草酸,用澄清石灰水检验二氧化碳,草酸分解时产生 CO,应
62、点燃除去。(1)温度太低,反应速率慢,温度太高或滴入过快会导致草酸产率下降(C6H12O6 和 H2C2O4 进一步被氧化)(2)可加快过滤速度,并能得到较干燥的沉淀(3)a(4)如图连接好装置,将导管 b 没入水中,微热(或手捂)试管 a,看到导管口处有气泡冒出,撤火(或松手)后,观察到导管内有一段水柱上升,则说明该装置的气密性良好(5)B 中的导管过长、过细,冷凝后的草酸晶体可能会堵塞导管而发生爆炸(6)冷凝使草酸结晶分离,防止草酸蒸气干扰 CO2的检验(7)A、E、F 8.氰化钠是一种重要的基本化工原料,同时也是一种剧毒物质,严重危害人类健康。一旦泄露需要及时处理,一般可以通过喷洒双氧水
63、或硫代硫酸钠溶液来处理,以减轻环境污染。.已知:氰化钠的化学式为 NaCN,氰化钠是一种白色结晶颗粒,剧毒,易溶于水,水溶液呈碱性,易水解生成氰化氢(1)CN-中 C 元素显+2 价,N 元素显-3 价,则非金属性:N (填“”或“=”)C,请设计实验证明两种元素非金属性的强弱:。(2)NaCN 用双氧水处理后,产生一种酸式盐和一种能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体,该反应的离子方程式是 。(3)氰化钠与硫代硫酸钠的反应为 NaCN+Na2S2O3NaSCN+Na2SO3;已知:NaSCN 中 S 元素显-2 价,处理 1 mol NaCN,反应中转移电子的物质的量为 。.某化学兴趣小组在实验室制
64、备硫代硫酸钠(Na2S2O3),并检测用硫代硫酸钠溶液处理后的氰化钠废水能否达标排放。【实验一】实验室通过如图所示装置制备 Na2S2O3。(4)装置 b 的作用是 。装置 c 中的产物有 Na2S2O3 和CO2 等,装置 d 中的溶质有 NaOH、Na2CO3,还可能有 。(5)实验结束后,在 e 处最好连接盛 (填“NaOH 溶液”“水”或“CCl4”)的注射器,然后再 ,最后拆除装置。【实验二】测定用硫代硫酸钠溶液处理后的废水中氰化钠的含量。已知:废水中氰化钠的最高排放标准为 0.50 mgL-1。Ag+2CN-Ag(CN)2-,Ag+I-AgI,AgI 呈黄色,且 CN-优先与 Ag
65、+反应。实验如下:取 20.00 mL 处理后的氰化钠废水于锥形瓶中,并滴加几滴KI 溶液作指示剂,用 1.00010-4 molL-1 的标准 AgNO3 溶液滴定,消耗AgNO3 溶液的体积为 1.50 mL。(6)滴定终点的判断方法是 。(7)处理后的废水是否达到排放标准?(填“是”或“否”),写出判断依据:。(1)CN-中 C 元素显+2 价,N 元素显-3 价,则非金属性:NC,可用最高价含氧酸的酸性强弱来判断。(2)用双氧水处理 NaCN 产生一种酸式盐即碳酸氢钠,和一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体即氨气,则该反应的离子方程式为 CN-+H2O2+H2O +NH3。(3)NaC
66、N 中 C 元素从+2 价升高到 NaSCN 中的+4 价,Na2S2O3 中S 元素从+2 价升高到 Na2SO3 中的+4 价,共升高 4 个价态,Na2S2O3 中 S 元素从+2 价降低到 NaSCN 中的-2 价,则处理 1 mol NaCN,反应中转移电子的物质的量为 4 mol。(4)装置 b 可用作安全瓶,防倒吸,装置 a 中产生的 SO2 和装置 c 中的混合溶液反应制取 Na2S2O3 和 CO2,则实验结束后,装置 d 中的溶质除了有 NaOH、Na2CO3,还可能有 Na2SO3。(5)实验结束后,在 e 处连接盛 NaOH 溶液的注射器,防止二氧化硫污染空气;操作为关
67、闭 K2 打开 K1。(6)CN-优先与 Ag+反应,则滴定终点的判断方法是滴入最后一滴AgNO3 溶液,出现黄色沉淀,且半分钟之内不消失,说明 CN-已完全反应。(1);取少量碳酸氢钠于试管中,加入稀硝酸,有气泡产生,说明硝酸酸性强于碳酸,则非金属性:NC(2)(3)4 mol(4)安全瓶,防止倒吸;Na2SO3(5)NaOH 溶液;关闭 K2 打开 K1(6)滴入最后一滴硝酸银溶液,出现淡黄色沉淀(7)否;消耗 AgNO3的物质的量为 1.50 10-3L0.0001 molL-1=1.510-7 mol,根据离子方程式:Ag+2CN-Ag(CN)2-,处理的废水中氰化钠的质量为 1.51
68、0-7 mol249 gmol-1=1.4710-5 g,废水中氰化钠的含量为 0.735 mgL-10.50 mgL-1,所以没有达到排放标准 时间:45 分钟 总分:85 分(高考必考部分)一、选择题:(本题包括 7 小题,每小题 6 分,共 42 分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。)1.化学与生产、生活密切相关,下列说法正确的是()。A.聚乙烯塑料的老化是由于发生了加成反应 B.乙酸乙酯在碱性条件下的水解反应称为皂化反应 C.浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土放于新鲜的水果箱内是为了催熟水果 D.煤炭的干馏、石油的裂解过程中均可获得清洁能源和重要的化工原料 聚乙烯不能发生加
69、成反应,聚乙烯的老化是因为发生了氧化反应,A 项错误;皂化反应是指油脂在碱性条件下的水解反应,B 项错误;浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土放于新鲜的水果箱内是为了除去乙烯,使水果保鲜,C 项错误。D 2.设 NA 为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是()。A.16 g 由 O2 和 O3 组成的混合气体中含有的分子数为 0.5NA B.2.3 g 金属钠在装有氧气的集气瓶中完全燃烧,转移的电子数为0.1NA C.室温下,1 L pH=13的NaOH溶液中,由水电离的OH-数目为0.1NA D.25.2 g HNO3 加热完全分解,用排水法收集到气体的分子数为0.5NA 16 g O2 含有的分子数
70、为 0.5NA,16 g O3 含有的分子数为 0.33NA,故 16 g O2 和 O3 的混合气体中含有的分子数为 0.33NA0.5NA 之间,A 项错误;2.3 g 金属钠为 0.1 mol Na,完全反应失去 0.1 mol e-,B 项正确;室温时 pH=13的 NaOH 溶液中,c(H+)=10-13 molL-1,由于在任何水溶液中水电离的 H+和 OH-相等,所以水电离的 OH-为 10-13 molL-11 LNA mol-1=10-13NA,C 项错误;因为4HNO32H2O+4NO2+O2,而用排水法收集到气体时,NO2、O2 又会与水反应生成 HNO3,故收集不到气体
71、,D 项错误。B 3.用如图装置做相应实验,收集方法及所加试剂、现象、结论均正确的是()。根据装置可知,装置为向上排空气法收集气体,则气体密度比空气大。A 项,X 也可以为密度比空气大的烯烃,错误;B 项,氨气的密度比空气小,错误;C 项,收集方法及所加试剂、现象、结论均正确;D 项,二氧化氮溶于水生成的 HNO3 具有氧化性,将 KI 氧化,并没有体现还原性,错误。C 4.分子式为 C10H12O2 的芳香族有机物能与 NaHCO3 溶液反应放出 CO2,其分子苯环上只有两个取代基,则符合该条件的有(不考虑立体异构)()。A.9 种 B.12 种 C.15 种 D.18 种 分子式为 C10
72、H12O2 的有机物,且苯环上只有两个取代基,该有机物除苯环基外还含有C4H8O2,能与 NaHCO3 溶液反应生成 CO2,说明含有羧基,则两个取代基的组合有:、,两个取代基可分别位于苯环的邻、间、对位,共有 35=15 种。C 5.下图为元素周期表短周期的一部分,E 原子的电子层数为 n,最外层电子数为 2n+1。下列叙述不正确的是()。A B C D E A.A 与 B 形成的阴离子可能有 A、A2 B.C 的氢化物的热稳定性和还原性均比 E 的氢化物强 C.AD2 分子中每个原子的最外层均为 8 电子结构 D.A、D、E 的最高价氧化物对应水化物的酸性依次增强 对于 A、B、C、D、E
73、 五种短周期元素,由各元素在周期表中的相对位置可知 E 处于第三周期,即 n=3,则其最外层有 7 个电子,故 E为氯元素,由此可知 A、B、C、D 分别为碳元素、氧元素、氟元素、硫元素。C 和 O 可形成 C、C2两种阴离子,A 项正确;C 和 E 的氢化物分别为 HF 和 HCl,由于非金属性:FCl,则 HCl 的热稳定性比 HF 弱,还原性比 HF 强,B 项错误;CS2 的分子结构与 CO2相似,碳原子与两个硫 原子分别形成两个共用电子对,则 CS2 分子中每个原子的最外层均为 8电子结构,C 项正确;元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性也越强,非金属性:ClSC,D
74、项正确。B 6.下图是利用盐桥电池从某些含碘盐中提取碘的两个装置:下列说法中正确的是()。A.两个装置中,石墨和石墨均作负极 B.碘元素在装置中被还原,在装置中被氧化 C.装 置 中 MnO2 的 电 极 反 应 式 为 MnO2+2H2O+2e-Mn2+4OH-D.装置、中的反应生成等量的 I2 时,导线上通过的电子数之比为 15 装置中石墨区的 NaI 生成 I2 是失去电子的过程,故石墨作负极,装置中石墨区的 NaIO3 生成 I2 是得到电子的过程,故石墨作正极,A 项错误;装置中碘元素的化合价升高,被氧化,装置中碘元素的化合价降低,被还原,B 项错误;在装置中,电解质溶液为酸性溶液,
75、不可能生成 OH-,C 项错误;由装置可知,2I-I2,生成 1 mol I2 时转移 2 mol e-,由装置可知,2II2,生成 1 mol I2 时转移 10 mol e-,所以当生成等量的 I2 时,转移电子数之比为 15,D 项正确。D 7.常温下,用 0.1 molL-1 的 HCl 溶液滴定 10.0 mL 0.1 molL-1 Na2CO3溶液,所得滴定曲线如图所示。下列说法正确的是()。A.当 V=0 时:c(C)c(HC)c(OH-)c(H2CO3)B.当 V=5 mL 时:3c(C)+3c(HC)+3c(H2CO3)=2c(Na+)C.当 V=10 mL 时:c(Na+)
76、c(HC)c(C)c(H2CO3)D.当 V=a mL 时:c(Na+)c(Cl-)c(H+)=c(OH-)A 项,Na2CO3 溶液的两步水解,以第一步为主,同时存在水的电离,故有c(C)c(OH-)c(HC)c(H2CO3),错误;B 项,此时为等浓度的 Na2CO3、NaHCO3、NaCl 溶液,物料守恒式为 2c(C)+2c(HC)+2c(H2CO3)=c(Na+),该关系式忽略了产物 NaCl 的存在,错误;C 项,此时为等浓度的 NaHCO3、NaCl 溶液,HC既水解又电离,但 水 解 程 度 大 于 电 离 程 度,故 有 c(C)c(Cl-),正确。D 二、非选择题(本题包括
77、 3 小题,共 43 分。)8.(14 分)如下图所示(B 中冷却装置未画出),将氯气和空气(不参与反应)以体积之比约 13 混合通入含水 8%的碳酸钠中制备 Cl2O,并用水吸收Cl2O 制备次氯酸溶液。已知:Cl2O 极易溶于水并与水反应生成 HClO;Cl2O 的沸点为 3.8,42 以上分解为 Cl2 和 O2。(1)实验中控制氯气与空气的体积比的方法是 。为使反应充分进行,实验中采取的措施有 。(2)装置 B 中产生 Cl2O 的化学方程式为 。若装置 B 无冷却装置,进入装置 C 中的 Cl2O 会大量减少。其原因是 。(3)装置 C 中采用棕色圆底烧瓶是因为 。(4)已知次氯酸可
78、被 H2O2、FeCl2 等物质还原成 Cl-。测定装置 C 中所得次氯酸溶液的物质的量浓度的实验方案:用 量取 20.00 mL 次氯酸溶液,(可选用的试剂:H2O2 溶液、FeCl2 溶液、AgNO3溶液,除常用仪器外须使用的仪器有电子天平、真空干燥箱)。(1)通过观察装置 A 中产生气泡的比例调节流速 搅拌、使用多孔球泡(2)2Cl2+Na2CO3 Cl2O+2NaCl+CO2 该反应放热,温度升高 Cl2O 会分解(3)HClO 见光易分解(4)酸式滴定管;加入足量的 H2O2 溶液,再加入足量的硝酸银溶液,过滤、洗涤,在真空干燥箱中干燥,用电子天平称量沉淀质量 9.(15 分)科学家
79、利用“组合转化”等技术对 CO2 进行综合利用。如 H2 和CO2 在一定条件下可以合成乙烯:6H2(g)+2CO2(g)+4H2O(g)H=a kJmol-1。(1)已知:H2 和的燃烧热(H)分别为-285.8 kJmol-1 和-1411 kJmol-1;H2O(g)H2O(l)H=-44 kJmol-1。则 a=。(2)不同温度对 CO2 的转化率及催化剂的效率影响如图所示,下列有关说法不正确的是 (填序号)。M 点速率最大 温度低于 250 时,随温度升高,乙烯的产率增大 M 点时的平衡常数比 N 点时的平衡常数大 实际反应应尽可能在较低的温度下进行,以提高 CO2 的转化率(3)若
80、在密闭容器中充入体积之比为 31 的 H2 和 CO2,则图中 M 点时,产物的体积分数为 ;若要进一步提高乙烯的体积分数,可采取的措施有 。(4)科学家开发了一种新型陶瓷(主要成分为Li4SiO4),在500 时可高效吸收 CO2,同时生成 Li2CO3;该材料在 700 时可再生循环。请写出该过程的化学方程式:。(5)利用高温电解技术可将 CO2 转化为高热值的燃料 CO,装置如图所示,电 极 a 发 生 (填“氧 化”或“还 原”)反 应;电 极 反 应 式为 。(1)-127.8(2)(3)7.7%;增大压强(或降低温度)(4)CO2+Li4SiO4Li2CO3+Li2SiO3(5)还
81、原;CO2+2e-CO+O2-10.(14 分)软锰矿的主要成分为 MnO2,还含有 CaCO3、Fe2O3、Al2O3等杂质。工业上利用软锰矿制取碳酸锰(MnCO3)的流程如下:其中,还原焙烧的主反应为 2MnO2+C2MnO+CO2。根据要求回答问题:(1)步骤 D 中 Fe2+被氧化,该反应的离子方程式为 。(2)步骤 H 的离子方程式为 。(3)加入 Na2S 可以除去 Pb2+、Al3+等离子。已知 Ksp(PbS)=110-28、Ksp(MnS)=4.610-14,当溶液中 c(Pb2+)=110-5molL-1 时,理论上,溶液中c(Mn2+)允许的最大值为 。(4)pH=0 的
82、溶液中,不同价态锰的微粒的能量(G)如图所示。若某种含锰微粒(如 Mn3+)的能量处于相邻价态两种微粒(Mn2+和 MnO2)的能量连线左上方,则该微粒不稳定并发生歧化反应,转化为相邻价态的微粒。Mn (填“能”或“不能”)稳定存在于 pH=0 的溶液中。将 Mn3+的歧化反应设计为原电池,可测定反应平衡常数。电池负极反应为 ,平衡常数表达式为 。实 验 室 可 利 用 以 下 反 应 检 验 Mn2+存 在:2Mn2+5S2+8H2O16H+10S+2Mn,确认 Mn2+存在的现象是 ;检验时必须控制Mn2+浓 度 和 用 量 不 能 过 大,否 则 将 导 致 实 验 失 败。理 由是 。
83、软锰矿主要成分为 MnO2,还含有 CaCO3、Fe2O3、Al2O3等杂质,还原焙烧主反应为 2MnO2+C2MnO+CO2,加入硫酸浸取后的滤液中加入二氧化锰,可氧化溶液中的 Fe2+,再加入氢氧化钠调 pH 使Fe3+沉淀完全,再在滤液中加入硫化钠可除去 Pb2+、Al3+等离子,滤液中加入碳铵与 Mn2+反应生成 MnCO3,分离烘干可得到成品。(1)步 骤 D 中 Fe2+被 MnO2 氧 化,该 反 应 的 离 子 方 程 式 为2Fe2+MnO2+4H+2Fe3+Mn2+2H2O。(2)步骤 H 中,Mn2+和碳酸氢铵反应制取 MnCO3,离子方程式为Mn2+2HCMnCO3+C
84、O2+H2O。(3)Ksp(PbS)=110-28、Ksp(MnS)=110-9.6,当溶液中 c(Pb2+)=110-5 molL-1 时,c(S2-)=110-23 molL-1,则溶液中 c(Mn2+)允许的最大值为 molL-1=4.6109 molL-1。(4)由图像可知,Mn的能量处于相邻价态两种微粒(Mn和MnO2)的能量连线左上方,则该微粒不稳定并发生歧化反应,转化为相邻 价态的微粒。Mn3+的歧化反应会生成 Mn2+和 MnO2,方程式为2Mn3+2H2OMn2+MnO2+4H+,设 计 成 原 电 池,负 极 反 应 为Mn3+2H2O-e-MnO2+4H+,平衡常数的表达式为 K=。Mn是紫红色,所以确认 Mn2+存在的现象是溶液呈紫红色;检验时必须控制 Mn2+浓度和用量不能过大,因为过量的 Mn2+能与反应生成的 Mn反应,影响实验现象的观察。(1)2Fe2+MnO2+4H+2Fe3+Mn2+2H2O(2)Mn2+2HCMnCO3+CO2+H2O(3)4.6109 molL-1(4)不能 Mn3+2H2O-e-MnO2+4H+;K=溶液呈紫红色;过量的 Mn2+能与反应生成的 Mn反应,影响实验现象的观察
