1、课时作业(三十四)探究物质组成、性质实验方案的设计与评价(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)1(2019河南洛阳统考)一氯甲烷是一种重要的化工原料，常温下它是无色有毒气体，微溶于水，易溶于乙醇、CCl4等。(1)甲组同学在实验室用如图甲所示装置模拟催化法制备和收集一氯甲烷。以无水ZnCl2为催化剂，a瓶中发生反应的化学方程式为_，如果实验时a瓶加热时间过长，最终在瓶底得到一种白色物质，该物质的化学式是_。装置B的主要作用是_。(2)乙组同学选用甲组装置A、B和如图乙所示的部分装置检验CH3Cl中的氯元素。(已知：CH3ClNaOHCH3OHNaCl)乙组同学的实验装置中，依次连接的
2、合理顺序为A、B、_。通入一段时间的CH3Cl气体，打开装置D中分液漏斗的活塞观察实验现象。分液漏斗中盛放的试剂是_。能证明CH3Cl中含有氯元素的实验现象是_。解析：(1)甲醇与浓盐酸在ZnCl2作催化剂、加热的条件下发生取代反应生成CH3Cl和H2O，反应的化学方程式为CH3OHHClCH3ClH2O；ZnCl2加热时间过长会水解生成Zn(OH)2或高温分解生成ZnO。浓盐酸和甲醇均易挥发，所以装置B的主要作用是除去氯化氢气体和甲醇。(2)A装置为制取一氯甲烷的装置，B装置用于除去HCl，F装置用于检验HCl是否被除尽，D装置中CH3Cl和热NaOH溶液反应，G装置为尾气处理装置。根据上述
3、分析可知，装置依次连接的合理顺序为A、B、F、D、G。根据上述分析可知，分液漏斗中盛放的试剂是硝酸酸化的硝酸银溶液。能证明CH3Cl中含有氯元素的实验现象是F中无白色沉淀生成，D中有白色沉淀生成。答案：(1)CH3OHHClCH3ClH2OZn(OH)2或ZnO除去氯化氢气体和甲醇(2)F、D、G硝酸酸化的硝酸银溶液F中无白色沉淀生成，D中有白色沉淀生成2乙同学探究Na2SO3溶液是否发生变质，设计如下实验测定1.0 molL1Na2SO3溶液的实际浓度。(1)分液漏斗中应加入足量的下列哪种试剂？_(填字母)。a浓硝酸b65%硫酸c浓盐酸(2)实验前后测得C装置增重3.2 g，则Na2SO3溶
4、液实际的物质的量浓度为_。(3)该实验装置还存在一个明显的缺陷是_；如何改进？_。解析：制备二氧化硫气体选用硫酸。C装置增重3.2 g，产生的n(SO2)0.05 mol，所以n(Na2SO3)0.05 mol，c(Na2SO3)0.05 mol0.06 L0.83 molL1。该实验装置中一个明显的缺陷是缺少一个驱赶残留二氧化硫气体的装置。答案：(1)b(2)0.83 molL1(3)缺少一个驱赶残留二氧化硫气体的装置(或其他合理答案)在A装置中加引一个带活塞的导气管3NH4NO3热分解十分复杂。在一定条件下：3NH4NO32NH32NO2NO23H2O(不考虑2NO2N2O4)，现要选用下
5、列装置(部分夹持装置省略)，通过实验验证反应产物：已知：液化温度：NO2(21 )、NO(152 )；NH3与灼热的氧化铜反应得到N2和Cu；在无催化剂的条件下NOx不能与灼热的铜反应；NO2能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。(1)所选择装置的连接顺序(按左右连接，填各装置数字)为_。(2)实验开始应先向装置中通入_，再_。(3)为验证NO，可在中通入_。(4)装置的作用是_。(5)填表： 验证产物装置代号相应装置中的现象NH3NONO2H2O解析：为加热装置，由题意3NH4NO32NH32NO2NO23H2O，为了更好地检验产物中是否含有NO，在加热前先通入一定量的N2，排净装置中空气(或O2)
6、。加热得到NH3、NO、NO2和H2O，利用装置中无水硫酸铜检验生成的水，装置吸收水蒸气，装置检验NO2，装置使二氧化氮液化，二氧化氮气体变成液态；装置中通入一定量的氧气，无色气体变成红棕色，说明含有NO气体，装置中NH3与CuO在加热的条件下反应得到N2、Cu和H2O，装置尾气处理，防止污染空气，所以装置的连接顺序为。答案：(1)(2)一定量的N2点燃酒精灯(或加热)(3)一定量的氧气(4)尾气处理，防止污染空气(5)验证产物装置代号相应装置中的现象NH3黑色粉末变成红色NO无色气体变成红棕色NO2中淀粉碘化钾试纸变蓝，中红棕色气体变无色且瓶内有液体H2O无水硫酸铜变蓝4.(2019山东青岛
7、二中月考)常温常压下，一氧化二氯(Cl2O)为棕黄色气体，沸点为3.8 ，42 以上会分解生成Cl2和O2，Cl2O易溶于水并与水反应生成HClO。.制备产品将氯气和空气(不参与反应)按体积比13混合通入含水8%的碳酸钠中制备Cl2O，并用水吸收Cl2O(不含Cl2)制备次氯酸溶液。(1)各装置的连接顺序为_。(2)装置B中多孔球泡和搅拌棒的作用是_；装置C的作用是_。(3)制备Cl2O的化学方程式为_。(4)反应过程中，装置B需放在冷水中，其目的是_。(5)此方法相对于用氯气直接溶于水制备次氯酸溶液有两个主要优点，分别是_。.测定浓度(6)已知次氯酸可被FeSO4等物质还原。用下列实验方案测
8、定装置E所得溶液中次氯酸的物质的量浓度：量取10 mL上述次氯酸溶液，并稀释至100 mL，再从其中取出10.00 mL于锥形瓶中，并加入10.00 mL 0.80 molL1的FeSO4溶液，充分反应后，用0.050 00 molL1的酸性KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液24.00 mL，则原次氯酸溶液的浓度为_。解析：本题主要考查一氧化二氯(Cl2O)的制备及含量测定，涉及的知识点有仪器连接、化学方程式的书写、实验评价、浓度计算。(1)装置A制备Cl2；装置D用于吸收Cl2中的HCl气体；Cl2与空气按体积比13混合通入盛有含水8%的碳酸钠的装置B，充分反应制备Cl2O；装置C
9、用于除去Cl2O中的Cl2；装置E中用水吸收Cl2O制备次氯酸溶液，故装置的连接顺序为ADBCE。(2)多孔球泡可增大气体与溶液的接触面积，搅拌棒也是为了使气体与溶液充分接触，故两者的作用都是加快反应速率，使反应充分进行；装置C盛有足量的四氯化碳溶液，Cl2易溶于CCl4中，其作用是除去Cl2O中的Cl2。(3)制备Cl2O是将体积比为13的氯气和空气的混合气体通入含水8%的碳酸钠中，根据得失电子守恒及原子守恒可得反应的化学方程式为2Cl2Na2CO3=Cl2O2NaClCO2或2Cl22Na2CO3H2O=Cl2O2NaCl2NaHCO3。(4)由题中信息知，Cl2O在42 以上会分解生成C
10、l2和O2，故为防止反应放热温度过高导致Cl2O分解，装置B需放在冷水中。 (5)氯气直接溶于水除了生成HClO，还有HCl生成，纯度较低，且反应可逆，而Cl2O溶于水制备的次氯酸纯度较高，溶液浓度较大。(6)根据得失电子守恒可得关系式：HClO2Fe2、MnO5Fe2，n(KMnO4)0.05 molL124103L1.2103mol，则与次氯酸反应后剩余的n(Fe2)5n(KMnO4)51.2103mol6103mol，则与次氯酸反应的n(Fe2)0.8 molL110103L6103mol2103mol，可得n(HClO)n(Fe2)1103mol，则原溶液中次氯酸的浓度为1.000 m
11、olL1。答案：(1)ADBCE(2)加快反应速率，使反应充分进行除去Cl2O中的Cl2(3)2Cl2Na2CO3=Cl2O2NaClCO2(或2Cl22Na2CO3H2O=Cl2O2NaCl2NaHCO3)(4)防止反应放热温度过高导致Cl2O分解(5)制得的次氯酸纯度较高，溶液浓度较大(6)1.000 molL15某兴趣小组的同学发现，将CuSO4溶液与K2CO3溶液混合会产生蓝绿色沉淀。他们对沉淀的组成很感兴趣，决定采用实验的方法进行探究。(1)提出假设假设1：所得沉淀为Cu(OH)2；假设2：所得沉淀为_(填化学式)；假设3：所得沉淀为碱式碳酸铜化学式可表示为mCu(OH)2nCuCO
12、3。查阅资料无论是哪一种沉淀受热均易分解(假设沉淀均不含结晶水)。实验探究步骤1：将所得悬浊液过滤，先用蒸馏水洗涤，再用无水乙醇洗涤，风干；步骤2：甲同学取一定量固体，用气密性良好的装置如图(夹持仪器未画)进行实验。(2)若反应后A中蓝绿色固体变黑，C中无明显现象，证明假设_成立。(3)乙同学认为只要将图中B装置的试剂改用下列某试剂后，便可验证上述所有假设，该试剂是_(填编号)。A浓硫酸B无水CuSO4C碱石灰 DP2O5(4)乙同学验证假设3成立的实验现象是_。(5)D装置的作用是_。(6)乙同学进一步探究假设3中固体的组成。他将C中的澄清石灰水改为Ba(OH)2溶液，其原因可能是_、_。若
13、所取蓝绿色固体质量为27.1 g，实验结束后，装置B的质量增加2.7 g，C中产生沉淀的质量为19.7 g。则该蓝绿色固体的化学式为_；A中发生反应的化学方程式为_。解析：(1)CuSO4还有可能与K2CO3直接发生复分解反应生成CuCO3。(2)蓝绿色固体变黑说明生成了CuO，C中无明显现象说明没有CO2生成，所以该沉淀中无CuCO3，则假设1成立。(3)由于生成的水无法检测，所以将B中CaCl2改为无水CuSO4则可检验生成的H2O。(4)假设3中固体的成分是碱式碳酸铜，受热分解后得到的产物是CuO、H2O和CO2，所以现象是A中蓝绿色固体变黑，B中无水CuSO4变蓝、C中澄清石灰水变浑浊
14、。(5)若没有D装置，空气中的CO2会进入C中而使C中澄清石灰水变浑浊。(6)由于B中增加的是生成水的质量，C中生成的沉淀是BaCO3，所以n(CO2)n(BaCO3)0.1 mol，则由质量守恒可知m(CuO)27.1 g2.7 g0.1 mol44 g/mol20 g，则n(CuO)0.25 mol，而n(H2O)0.15 mol，所以固体中：n(OH)0.3 mol、n(CO)0.1 mol、n(Cu2)0.25 mol，则该蓝绿色固体的化学式为Cu5(OH)6(CO3)2，也可以写成2CuCO33Cu(OH)2或3Cu(OH)22CuCO3的形式。答案：(1)CuCO3(2)1(3)B
15、(4)A中蓝绿色固体变黑，B中无水CuSO4固体变蓝，C中有白色沉淀产生(5)吸收空气中的CO2(6)Ba(OH)2溶解度大，能充分吸收CO2BaCO3的式量大于CaCO3，测量误差小2CuCO33Cu(OH)2或3Cu(OH)22CuCO3或Cu5(OH)6(CO3)22CuCO33Cu(OH)25CuO3H2O2CO26.某同学在实验室进行铁盐与亚铁盐相互转化实验。实验.将Fe3转化为Fe2(1)Fe3与Cu粉发生反应的离子方程式为_。(2)探究白色沉淀产生的原因，请填写实验方案：实验方案现象结论步骤1：取4 mL_mol/L CuSO4溶液，向其中滴加3滴0.1 mol/L KSCN溶液
16、产生白色沉淀CuSO4溶液与KSCN溶液反应产生了白色沉淀步骤2：取_无明显现象查阅资料：已知：SCN的化学性质与I相似2Cu24I=2CuII2Cu2与SCN反应的离子方程式为_。实验.将Fe2转化为Fe3实验方案现象向3 mL 0.1 mol/L FeSO4溶液中加入稍过量稀硝酸溶液变为棕色，放置一段时间后，棕色消失，溶液变为黄色探究上述现象出现的原因：查阅资料：Fe2NOFe(NO)2(棕色)(3)用离子方程式解释NO产生的原因：_。(4)从化学反应速率与限度的角度对体系中存在的反应进行分析：反应：Fe2与HNO3反应；反应：Fe2与NO反应依据实验现象，可推知反应的速率比反应_(填“快
17、”或“慢”)。反应是一个不可逆反应，设计实验方案加以证明：_。请用化学平衡移动原理解释溶液由棕色变为黄色的原因：_。解析：(1)Fe3与Cu粉发生反应生成亚铁盐和铜盐，反应的离子方程式为2Fe3Cu=2Fe2Cu2。(2)由反应2Fe3Cu=2Fe2Cu2，可知图中得到溶液中Fe2的浓度为0.2 mol/L，Cu2的浓度为0.1 mol/L，分别取相同浓度的硫酸铜溶液、硫酸亚铁溶液，滴入KSCN溶液进行对照实验，步骤1：取4 mL 0.1 mol/L CuSO4溶液，向其中滴加3滴0.1 mol/L KSCN溶液；步骤2：取4 mL 0.2 mol/L FeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1 m
18、ol/L KSCN溶液。由题目信息可知，Cu2与SCN反应生成CuSCN沉淀，同时生成(SCN)2，反应离子方程式为2Cu24SCN=2CuSCN(SCN)2。(3)亚铁离子具有还原性，酸性条件下硝酸根具有强氧化性，反应生成铁离子、NO与水，反应离子方程式为3Fe24HNO=3Fe3NO2H2O。(4)溶液先变为棕色，放置一段时间后，棕色消失，溶液变为黄色，反应速率快的反应现象最先表现，则反应的速率比反应的慢。反应中硝酸过量，若存在平衡，溶液中含有Fe2，否则没有Fe2，具体的实验方案是取少量反应后的黄色溶液于试管中，向其中加入几滴K3Fe(CN)6溶液，溶液无明显变化，说明反应是不可逆反应。
19、Fe2被硝酸氧化为Fe3，溶液中Fe2浓度降低，导致平衡Fe2NOFe(NO)2逆向移动，最终Fe(NO)2完全转化为Fe3，溶液由棕色变为黄色。答案：(1)2Fe3Cu=2Fe2Cu2(2)0.14 mL 0.2 mol/L FeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1 mol/L KSCN溶液2Cu24SCN=2CuSCN(SCN)2(3)3Fe24HNO=3Fe3NO2H2O(4)慢取少量反应的溶液于试管中，向其中加入几滴K3Fe(CN)6溶液，溶液无明显变化，说明反应是一个不可逆反应(合理即可)Fe2被硝酸氧化为Fe3，溶液中Fe2浓度降低，导致平衡Fe2NOFe(NO)2逆向移动，最终Fe(NO)2完全转化为Fe3，溶液由棕色变为黄色
