1、专题十三化学实验综合应用(时间：45分钟类型：卷15分填空题专项训练)一、低档题1(15分)某研究小组用如图装置进行SO2与FeCl3溶液反应的相关实验(夹持装置已略去)。(1)在配制氯化铁溶液时，需先把氯化铁晶体溶解在_中，再加水稀释，这样操作的目的是_，操作中不需要的仪器有_(填入正确选项前的字母)。a药匙b烧杯c石棉网d玻璃棒e坩埚(2)通入足量SO2时，C中观察到的现象为_。(3)根据以上现象，该小组同学认为SO2与FeCl3溶液发生了氧化还原反应。写出SO2与FeCl3溶液反应的离子方程式：_；请设计实验方案检验有Fe2生成：_；该小组同学向C试管反应后的溶液中加入硝酸酸化的BaCl
2、2溶液，若出现白色沉淀，即可证明反应生成了SO。该做法_(填“合理”或“不合理”)，理由是_。(4)D装置中倒置漏斗的作用是_。(5)为了验证SO2具有还原性，实验中可以代替FeCl3的试剂有_(填入正确选项前的字母)。a浓H2SO4 b酸性KMnO4溶液c碘水 dNaCl溶液解析(1)氯化铁在水溶液中易发生水解，因此配制氯化铁溶液时，一般先把氯化铁晶体溶于浓盐酸中，再加水稀释，以抑制其水解。配制溶液在烧杯中进行，不需要石棉网和坩埚。(2)SO2与FeCl3溶液发生氧化还原反应，Fe3被还原为Fe2，溶液由棕黄色变为浅绿色。(3)检验Fe2时要排除Fe3的干扰，即先加KSCN溶液，在确认溶液中
3、不存在Fe3的情况下，加入氯水等氧化剂，若有Fe2，则溶液变红。(4)倒置的漏斗与水有较大的接触面积，可使气体充分吸收并防止溶液倒吸。(5)验证SO2具有还原性，要求用具有氧化性的试剂，能与SO2发生氧化还原反应且有明显现象。答案(1)浓盐酸抑制氯化铁水解ce(2)溶液由棕黄色变为浅绿色(3)2Fe3SO22H2O=SO4H2Fe2取C中反应后的溶液，向其中滴入KSCN溶液，不变红，再加入新制的氯水(或H2O2溶液等)，溶液变红不合理硝酸可以将溶解的SO2氧化为H2SO4，干扰实验(4)使气体充分吸收；防止溶液倒吸(5)bc2(15分)(2013安徽省百校论坛联考)硫酸铜受热分解生成氧化铜和气
4、体，加热温度不同，气体成分也不同。气体成分可能含SO2、SO3和O2中的一种、两种或三种。某化学课外活动小组通过设计探究性实验，测定反应产生的SO2、SO3和O2的物质的量，并计算确定各物质的化学计量数，从而确定CuSO4分解的化学方程式。实验用到的仪器如下图所示：提出猜想.所得气体的成分可能只含SO3一种；.所得气体的成分可能含有_两种；.所得气体的成分可能含有_三种。实验探究实验操作过程略。已知实验结束时，硫酸铜完全分解。(1)请你组装探究实验的装置，按从左至右的方向，各仪器接口的连接顺序为_(填接口序号)。(2)若实验结束时B中量筒没有收集到水，则证明猜想_正确。(3)有两个实验小组进行
5、该实验，由于加热时的温度不同，实验结束后测得相关数据也不同，数据如下：实验小组称取CuSO4的质量/g装置C增加的质量/g量筒中水的体积折算成标准状况下气体的体积/mL一6.42.56448二6.42.56224请通过计算，推断出第一小组和第二小组的实验条件下CuSO4分解的化学方程式。第一小组：_；第二小组：_。解析本题考查硫酸铜分解产物的实验探究。氧化还原反应中化合价有升必有降，如果产物中只有两种气体，必为SO2、O2的混合物；如果有三种气体，则必为SO2、SO3、O2的混合物。(1)SO3溶于水生成硫酸，硫酸会与F中NaHSO3溶液反应生成SO2，通过浓硫酸干燥后，再通过碱石灰的增重情况
6、可测定二氧化硫的质量，通过E、B装置所测气体的体积就是氧气的体积。(2)若B中量筒中没有收集到水，则说明实验中没有生成O2即猜想正确。(3)根据氧化还原反应中得失电子守恒，硫酸铜分解产生的SO2与O2的物质的量之比必为21。实验中，如果产生的SO2与O2的物质的量之比不是21，则说明分解产物中还含有SO3。第一小组：n(CuSO4)0.04 mol，n(O2)0.02 mol，n(SO2)2.56 g64 gmol10.04 mol，SO2与O2的物质的量之比为21，所以该小组硫酸铜分解的产物是CuO、SO2、O2。第二小组：n(CuSO4)0.04 mol，n(O2)0.01 mol，n(S
7、O2)0.04 mol，说明硫酸铜分解时还生成了0.02 mol SO3，据此即可写出反应的化学方程式。答案.SO2、O2.SO2、SO3、O2(1)(2)(3)2CuSO42CuO2SO2O24CuSO44CuO2SO32SO2O2二、中档题3(15分)(2013贵州六校联考)某课外活动兴趣小组欲用下列化学试剂在实验室里制取Cl2并验证Cl2的某些化学性质。实验试剂：3 molL1 H2SO4、1 molL1 NaOH溶液、MnO2、KMnO4、吸收少量SO2的NaOH溶液、浓盐酸、紫色石蕊试液、饱和NaCl溶液、BaCl2溶液、品红溶液。甲小组设计的实验装置图如下，在B中加入吸收少量SO2
8、的NaOH溶液，D中加入1 molL1 NaOH溶液。请回答下列问题：.(1)写出仪器X的名称：_。(2)写出A中发生反应的化学方程式：_，不能用E装置代替A装置的原因是_。(3)C装置的作用是_。(4)甲小组通过该实验要验证Cl2的_(填“漂白性”、“还原性”或“氧化性”)。(5)乙小组认为甲小组设计的实验装置有缺陷，请你帮助甲小组完善该装置。即还要在_和_(填“A”、“B”、“C”或“D”)装置间连接一个装有_的洗气装置。.丙小组认为反应一段时间后，B装置溶液(强碱性)中肯定存在Cl、OH和SO，可能还含有其他的阴离子。请你设计实验帮助丙小组探究该吸收液中可能存在的其他阴离子。(1)提出合
9、理假设假设1：只存在_，或只存在_。假设2：可能两者都_(填“存在”或“不存在”)。(2)请设计实验验证假设的正确性：_。解析本题考查物质的制备及性质探究.(1)仪器X是分液漏斗。(2)A是制备氯气的装置，用高锰酸钾与浓盐酸制备氯气不必加热，而用二氧化锰与浓盐酸制备氯气需要加热，所以A中发生的是高锰酸钾与浓盐酸的反应。高锰酸钾是粉末状固体，所以不能用E代替A。(3)C是缓冲瓶，起防倒吸的作用。(4)由于B中是吸收了少量SO2的NaOH溶液，即含有两种溶质：NaOH和Na2SO3。当氯气通入B溶液中时，氯气将其中的Na2SO3氧化，表现出氧化性。(5)浓盐酸有挥发性，挥发出的HCl气体会与B中溶
10、质发生反应，对氯气与Na2SO3的反应产生干扰。.(1)氯气与NaOH反应生成NaCl、NaClO，所以吸收液中可能含有ClO。由于吸收液呈强碱性，所以氯气不足，SO可能有剩余。又由于ClO与SO可发生氧化还原反应生成Cl与SO，所以二者可能都没有剩余。(2)如果存在SO，加入足量稀盐酸会生成二氧化硫，二氧化硫能使品红溶液褪色；如果存在ClO，加入足量稀盐酸会生成氯气，紫色石蕊试液遇氯气先变红后褪色。答案.(1)分液漏斗(2)2KMnO416HCl(浓)=2KCl2MnCl25Cl28H2OKMnO4为易溶于水的粉末(3)完全缓冲，防倒吸(4)氧化性(5)AB饱和食盐水.(1)ClOSO不存在
11、(2)取适量吸收液于两支试管中，向一支试管中加入足量盐酸，若产生能使品红溶液褪色的气体，则有SO；向另一支试管中加入盐酸，再加几滴紫色石蕊试液，若溶液先变红后褪色，则有ClO(其他合理答案也可)4(15分)(2013福建理综，25)固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂。某学习小组以Mg(NO3)2为研究对象，拟通过实验探究其热分解的产物，提出如下4种猜想：甲：Mg(NO2)2、NO2、O2乙：MgO、NO2、O2丙：Mg3N2、O2丁：MgO、NO2、N2(1)实验小组成员经讨论认定猜想丁不成立，理由是_。查阅资料得知：2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O针对甲、乙、丙猜想，设计如下图所
12、示的实验装置(图中加热、夹持仪器等均省略)：(2)实验过程仪器连接后，放入固体试剂之前，关闭k，微热硬质玻璃管(A)，观察到E中有气泡连续放出，表明_。称取Mg(NO3)2固体3.7 g置于A中，加热前通入N2以驱尽装置内的空气，其目的是_；关闭k，用酒精灯加热时，正确操作是先_，然后固定在管中固体部位下加热。观察到A中有红棕色气体出现，C、D中未见明显变化。待样品完全分解，A装置冷却至室温、称量，测得剩余固体的质量为1.0 g。取少量剩余固体于试管中，加入适量水，未见明显现象。(3)实验结果分析讨论根据实验现象和剩余固体的质量经分析可初步确认猜想_是正确的。根据D中无明显现象，一位同学认为不
13、能确认分解产物中有O2，因为若有O2，D中将发生氧化还原反应：_(填写化学方程式)，溶液颜色会褪去；小组讨论认定分解产物中有O2存在，未检测到的原因是_。小组讨论后达成的共识是上述实验设计仍不完善，需改进装置进一步探究。解析(1)丁中产物中只有N的化合价降低，没有化合价升高的，不符合电子得失守恒规律。(2)在做有关气体多步连续实验时，首先应检查装置的气密性，还要考虑装置中的空气对产物的生成及检验是否会产生影响，若有干扰必须先排净干扰气体。对玻璃加热时要先均匀预热，再集中加热。(3)不可能是甲，因为甲中Mg(NO2)2可溶于水。不可能是丙，因为丙中Mg3N2能与水反应产生NH3和Mg(OH)2沉
14、淀。只能是乙，Mg(NO3)2MgO 148 40 3.7 g mm401.0 g氧化镁难溶于水，且符合质量变化。Na2SO3具有还原性，能被O2氧化；NO2和O2可被NaOH共同吸收。答案(1)不符合氧化还原反应原理(或其他合理答案)(2)装置气密性良好避免对产物O2的检验产生干扰(或其他合理答案)移动酒精灯预热硬质玻璃管(3)乙2Na2SO3O2=2Na2SO4O2在通过装置B时已参与反应(或其他合理答案)5(15分)(2013石家庄模拟)二氧化氯(ClO2)是目前国际上公认的第四代高效、无毒的消毒剂，是一种黄绿色的气体，易溶于水。.(1)ClO2可由KClO3在H2SO4存在的条件下与N
15、a2SO3反应制得。则该反应的氧化产物与还原产物的物质的量之比是_。.实验室也可用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料制备ClO2，其流程如下：(2)写出电解时发生反应的化学方程式：_。(3)除去ClO2中的NH3可选用的试剂是_。(填序号)A饱和食盐水 B碱石灰C浓硫酸 D水(4)测定ClO2(如右图)的过程如下：在锥形瓶中加入足量的碘化钾，用100 mL水溶解后，再加3 mL硫酸溶液；在玻璃液封管中加入水；将生成的ClO2气体通过导管在锥形瓶中被吸收；将玻璃封管中的水封液倒入锥形瓶中，加入几滴淀粉溶液，用c molL1硫代硫酸钠标准溶液滴定(I22S2O=2IS4O)，共用去V
16、 mL硫代硫酸钠溶液。装置中玻璃液封管的作用是_。请写出上述二氧化氯气体与碘化钾溶液反应的离子方程式_。滴定终点的现象是_。测得通入ClO2的质量m(ClO2)_。(用含c、V的代数式表示)(5)用ClO2处理过的饮用水(pH为5.56.5)常含有一定量对人体不利的亚氯酸根离子ClO。2001年我国卫生部规定，饮用水的ClO含量应不超过0.2 mgL1。若饮用水中ClO的含量超标，可向其中加入适量的某还原剂，该反应的氧化产物是_(填化学式)，其发生反应的离子方程式为_。解析(1)设氧化产物Na2SO4、还原产物ClO2的物质的量分别为x、y，则2xy，。(2)根据电解时有H2、NCl3生成，所
17、以电解时反应的化学方程式为NH4Cl2HCl3H2NCl3。(3)因为ClO2能和水、碱反应，所以应用浓硫酸除去NH3。(4)玻璃液封管中的水可以吸收残余的ClO2气体，并使锥形瓶内外压强相等。ClO2可把I氧化成I2，离子方程式为2ClO210I8H=4H2O5I22Cl，I22S2O=2IS4OClO25S2O103 mol V103Lc molL1Vc103mol所以m(ClO2)103mol67.5 gmol11.35Vc102g。(5)处理ClO可用Fe2还原，其氧化产物为Fe(OH)3，离子方程式为ClO4Fe22H2O8OH=4Fe(OH)3Cl。答案(1)12(2)NH4Cl2
18、HCl3H2NCl3(3)C(4)吸收残余的二氧化氯气体，并使锥形瓶内外压强相等2ClO210I8H=4H2O5I22Cl滴下最后一滴Na2S2O3溶液时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不复原1.35cV102 g(5)Fe(OH)3ClO4Fe22H2O8OH=4Fe(OH)3Cl6(15分)某化学小组在学习元素周期律知识后，对教材中Cl2将Fe2氧化成Fe3的实验进一步思考，并提出问题：Cl2能将Fe2氧化成Fe3，那么Br2和I2能否将Fe2氧化成Fe3？环节一：理论推测。部分同学认为Br2和I2都能将Fe2氧化成Fe3，依据是_。部分同学认为Br2和I2都不能将Fe2氧化成Fe3。还有
19、同学认为Br2能将Fe2氧化成Fe3，而I2不能，依据是同一主族从上到下卤素单质的氧化性逐渐减弱。环节二：设计实验进行验证。向大试管中加入适量铁粉，加入10 mL稀盐酸，振荡试管，充分反应后，铁粉有剩余，取上层清液进行下列实验。实验1：试管操作现象先向试管中加入2 mL新制的FeCl2溶液，再向试管中滴加少量红棕色的溴水，振荡试管溶液为黄色先向试管中加入2 mL新制的FeCl2溶液，再向试管中滴加少量棕黄色的碘水，振荡试管溶液为黄色环节三：实验现象的分析与解释。(1)甲同学认为试管中的现象说明溴水能将Fe2氧化，反应的离子方程式为_。乙同学认为应该补做实验，才能得出甲同学的结论。请你帮助乙同学
20、完成实验：实验2：操作现象(2)该小组同学对试管中所得的溶液呈黄色的原因展开讨论，并提出了两种假设：假设1：碘水与FeCl2溶液不反应，黄色是碘水稀释后的颜色。假设2._。实验3：进行实验以判断假设是否成立。操作现象向试管所得的溶液中继续加入0.5 mL CCl4，充分振荡，静置一段时间。取出上层溶液，滴加KSCN溶液静置后，上层溶液几乎无色，下层溶液为紫色；取上层溶液滴加KSCN溶液后，溶液呈浅红色丙同学认为实验3的现象可以说明假设2成立，丁同学认为不严谨，于是设计了实验4继续探究。实验4：操作现象向另一支试管中加入2 mL新制的FeCl2溶液，滴加0.5 mL碘水后，再加入0.5 mL乙酸
21、乙酯，充分振荡，静置一段时间。取出下层溶液，滴加KSCN溶液静置后，上层溶液为紫色，下层溶液几乎无色；取下层溶液，向其中滴加KSCN溶液后，溶液没有呈浅红色你认为实验4中加入乙酸乙酯的主要目的是_。丁同学根据实验4的现象得出结论：在本次实验条件下，碘水与FeCl2溶液反应的程度很小。(3)Cl2、Br2、I2氧化Fe2的能力逐渐减弱，从原子结构角度解释原因：_。解析由题给信息和实验目的可知部分同学认为Br2和I2都能将Fe2氧化成Fe3的依据是这些单质均为A族元素的单质，氧化性均较强。(1)实验1的试管中发生反应的离子方程式为2Fe2Br2=2Fe32Br。由于甲同学的结论仅仅是根据溶液颜色的
22、变化得出的，所以结论不一定可靠，必须通过实验进行验证，可探究该过程中是否有三价铁离子生成，所以实验的设计应是三价铁离子的检验，故对应的方案为取少量试管中的黄色溶液于试管中，滴加少量KSCN溶液，振荡，若溶液变为红色则表明有三价铁离子生成。(2)可根据物质的颜色分析试管中所得溶液呈黄色的可能原因，一是碘水的颜色，二是三价铁离子的颜色。实验方案的设计需从这两个方面进行考虑，同时需要考虑亚铁离子在空气中容易被氧化成三价铁离子，所以实验的设计必须排除空气的影响，即实验4中加入乙酸乙酯的主要目的一是乙酸乙酯可作萃取剂，二是防止空气中的氧气将亚铁离子氧化成三价铁离子。答案环节一：均为A族元素，其单质的氧化
23、性均较强环节三：(1)2Fe2Br2=2Fe32Br操作现象取少量试管中的黄色溶液于试管中，滴加少量KSCN溶液，振荡溶液变为红色(2)碘水与FeCl2溶液发生反应，FeCl3溶液呈黄色亚铁离子与空气接触会被氧化，加入的乙酸乙酯既可作萃取剂又能起到液封的作用，防止空气对实验产生干扰(3)同一主族元素从上到下，原子核外的电子层数依次增多，原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减弱，氧化性逐渐减弱三、高档题7(15分)(2013湖北部分重点中学联考)铁矿石是工业炼铁的主要原料之一，其主要成分为铁的氧化物(设杂质中不含铁元素和氧元素，且杂质不与硫酸反应)。某研究性学习小组对某铁矿石中铁的氧化物的化学式进行
24、探究。.铁矿石中含氧量的测定，以下实验过程不完整，请补充完整。(1)按上图组装仪器，并_；(2)将8.0 g铁矿石放入硬质玻璃管中，装置B、C中的药品如图所示(夹持仪器均省略)；(3)从左端导气管口处不断地缓缓通入H2，_，点燃A处酒精灯；(4)充分反应后，撤掉酒精灯，_；(5)测得反应后装置B增重2.25 g，则铁矿石中氧的百分含量为_。.铁矿石中含铁量的测定，流程如下。(1)步骤中煮沸的作用是_。(2)步骤中用到的玻璃仪器有烧杯、胶头滴管、250 mL容量瓶、_。(3)下列有关步骤的操作中说法正确的是_。a因为碘水为黄色，所以滴定过程中不需加指示剂b锥形瓶不需要用待测液润洗c滴定过程中可利
25、用淀粉溶液作指示剂d滴定过程中，眼睛注视滴定管中液面变化e滴定结束后，30 s内溶液不恢复原来的颜色，再读数f滴定结束后，滴定管尖嘴部分有气泡，则测定结果偏大(4)若滴定过程中消耗0.500 0 molL1 KI溶液20.00 mL，则铁矿石中铁的百分含量为_。.由、可以推算出该铁矿石中铁的氧化物的化学式为_。解析本题考查铁矿石中铁的氧化物的化学式的探究。.实验开始前一定要先检查装置的气密性，再装入药品；在点燃A处酒精灯之前一定要先检验氢气的纯度；撤掉酒精灯后，一定要再通入氢气一段时间，直至硬质玻璃管冷却至室温，以防铁重新被氧化。装置B增加的质量即为生成水的质量，其中m(O)2.25 g2.0
26、 g，氧元素的质量分数为100%25.0%。.(1)因为是用KI溶液进行滴定，但氯气也能与KI反应，影响实验结果，所以必须除去溶液中溶解的氯气。(2)配制一定物质的量浓度的溶液，需要用玻璃棒搅拌、引流。(3)碘水的黄色不明显，a错误。滴定时发生反应：2Fe32I=2Fe2I2，滴定时如果加入淀粉，则溶液变蓝，但滴定终点时没有颜色变化，所以不能用淀粉作指示剂，c错误。滴定过程中要观察锥形瓶中溶液颜色的变化，不能注视滴定管中液面变化，d错误。滴定结束后，滴定管尖嘴部分有气泡，则所测KI溶液消耗量偏低，测定结果偏低，f错误。(4)根据2Fe32I=2Fe2I2可知10.0 g铁矿石中，n(Fe)0.500 0 molL10.02 L0.125 mol，m(Fe)7.0 g，则铁元素的质量分数为70.0%。.铁的氧化物中，n(Fe)n(O)45，所以其化学式为Fe4O5。答案.(1)检查装置的气密性(3)待装置C出口处氢气验纯后(4)再持续通入氢气至硬质玻璃管完全冷却(5)25.0%.(1)赶走溶液中溶解的过量Cl2(2)玻璃棒(3)be(4)70.0%.Fe4O5