1、专题二十五 实验方案的设计与评价高考化学高考化学(江苏省专用)考点考点 化学实验方案的设计与评价化学实验方案的设计与评价A A组组 自主命题自主命题江苏卷题组江苏卷题组1.(2018江苏单科,12,4分)根据下列实验操作和现象所得出的结论正确的是()五年高考选项实验操作和现象结论A向苯酚浊液中滴加Na2CO3溶液,浊液变清苯酚的酸性强于H2CO3的酸性B向碘水中加入等体积CCl4,振荡后静置,上层接近无色,下层显紫红色I2在CCl4 中的溶解度大于在水中的溶解度C向CuSO4溶液中加入铁粉,有红色固体析出Fe2+的氧化性强于Cu2+的氧化性D向NaCl、NaI 的混合稀溶液中滴入少量稀AgNO
2、3溶液,有黄色沉淀生成Ksp(AgCl)Ksp(AgI)答案答案 B本题考查化学实验方案的评价。酸性:H2CO3苯酚HC,Na2CO3溶液使苯酚浊液变澄清,是因为反应生成了HC,A错误;密度:水氧化产物;还原性:还原剂还原产物。2.(2018江苏单科,19,15分)以Cl2、NaOH、(NH2)2CO(尿素)和SO2为原料可制备N2H4H2O(水合肼)和无水Na2SO3,其主要实验流程如下:已知:Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O是放热反应。N2H4H2O沸点约118,具有强还原性,能与NaClO剧烈反应生成N2。(1)步骤制备NaClO溶液时,若温度超过40,Cl2与NaOH溶液反应生
3、成NaClO3和NaCl,其离子方程式为 ;实验中控制温度除用冰水浴外,还需采取的措施是 。(2)步骤合成N2H4H2O的装置如图1所示。NaClO碱性溶液与尿素水溶液在40 以下反应一段时间后,再迅速升温至110 继续反应。实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是 ;使用冷凝管的目的是 。图1(3)步骤用步骤得到的副产品Na2CO3制备无水Na2SO3(水溶液中H2SO3、HS、S随pH的分布如图2所示,Na2SO3的溶解度曲线如图3所示)。图2 图33O23O边搅拌边向Na2CO3溶液中通入SO2制备NaHSO3溶液。实验中确定何时停止通SO2的实验操作为 。请补充完整由NaHSO3溶液制备无水Na
4、2SO3的实验方案:,用少量无水乙醇洗涤,干燥,密封包装。答案答案(1)3Cl2+6OH-5Cl-+Cl+3H2O缓慢通入Cl2(2)NaClO碱性溶液减少水合肼的挥发(3)测量溶液的pH,若pH约为4,停止通SO2边搅拌边向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液,测量溶液pH,pH约为10时,停止滴加NaOH溶液,加热浓缩溶液至有大量晶体析出,在高于34 条件下趁热过滤3O解析解析本题考查制备方案的设计与评价。(1),反应生成的NaClO3与NaCl的物质的量之比为1 5;Cl2与NaOH的反应为放热反应,缓慢通入Cl2可减慢反应速率,防止溶液升温过快。(2)反应过程中不能使NaClO碱性溶液过
5、量,否则会氧化生成的N2H4H2O,故NaClO碱性溶液应用滴液漏斗滴加;水合肼的沸点约为118,冷凝回流可减少水合肼的挥发。(3)溶液pH约为10时可得Na2SO3溶液;制备无水Na2SO3时,注意过滤时温度不能低于34,否则会生成Na2SO37H2O晶体。3.(2017江苏单科,19,15分)某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低,对实验的影响可忽略)。已知:NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解,如:3NaClO2NaCl+NaClO3AgCl可溶于氨水:AgCl+2NH3H2OAg(NH3+Cl-+2H2O常温时N2H4H2O(水合肼)在碱性条件
6、下能还原Ag(NH3:4Ag(NH3+N2H4H2O4Ag+N2+4N+4NH3+H2O(1)“氧化”阶段需在80 条件下进行,适宜的加热方式为 。(2)NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2,该反应的化学方程式为 。HNO3也能氧化Ag,从反应产物的角度分析,以HNO3代替NaClO的缺点是 。(3)为提高Ag的回收率,需对“过滤”的滤渣进行洗涤,并 2)2)2)4H 。(4)若省略“过滤”,直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水,则需要增加氨水的用量,除因过量NaClO与NH3H2O反应外(该条件下NaClO3与NH3H2O不反应),还因为 。(5)请设计从“过滤”后的滤
7、液中获取单质Ag的实验方案:(实验中的试剂有:2 molL-1水合肼溶液,1 molL-1 H2SO4溶液)。须使用答案答案(15分)(1)水浴加热(2)4Ag+4NaClO+2H2O4AgCl+4NaOH+O2会释放出氮氧化物(或NO、NO2),造成环境污染(3)将洗涤后的滤液合并入过滤的滤液中(4)未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水,且其中含有一定浓度的Cl-,不利于AgCl与氨水反应(5)向滤液中滴加2 molL-1水合肼溶液,搅拌使其充分反应,同时用1 molL-1 H2SO4溶液吸收反应中放出的NH3,待溶液中无气泡产生,停止滴加,静置,过滤、洗涤,干燥解析解析本题考查化学实验方案设计的
8、基础知识。(1)当受热温度不超过100 时,常采用水浴加热。(3)滤渣表面吸附有可溶性银的化合物,需对滤渣进行洗涤并将洗涤液回收利用。(5)根据信息可用水合肼还原Ag(NH3以制取Ag,并用H2SO4溶液吸收污染性气体NH3。2)规律方法规律方法 解答物质制备实验题的一般程序(1)认真阅读题干,提取有用信息。(2)仔细观察装置图(或框图),联想熟悉的实验,找出每个仪器(或步骤)与熟悉的某一实验相似的地方,分析每个仪器中所装药品的作用。(3)通读问题,把所有的问题进行综合分析,运用题给信息和所学化学知识得出正确答案。4.2016江苏单科,16(3),3分,0.599以电石渣主要成分为Ca(OH)
9、2和CaCO3为原料制备KClO3的流程如下:H2OCl2KCl电石渣打浆氯化过滤转化KClO3固体 滤渣(3)向滤液中加入稍过量KCl固体可将Ca(ClO3)2转化为KClO3。若溶液中KClO3的含量为100 gL-1,从该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法是 。答案答案(3)蒸发浓缩、冷却结晶解析解析(3)根据图像可知,KClO3的溶解度随温度变化较大,且低温时溶解度较小,而Ca(ClO3)2溶解度在低温时较大,所以采用蒸发浓缩、冷却结晶法即可。考点分析考点分析 本题考查利用溶解度的不同分离、提纯某物质。知识拓展知识拓展 溶解度受温度影响较小的物质(如NaCl)采取蒸发结晶的方法。
10、溶解度受温度影响较大(或带有结晶水)的物质采取蒸发浓缩、降温结晶的方法。5.2015江苏单科,19(3)(4),6分,0.279实验室用下图所示装置制备KClO溶液,并通过KClO溶液与Fe(NO3)3溶液的反应制备高效水处理剂K2FeO4。已知K2FeO4具有下列性质:可溶于水、微溶于浓KOH溶液,在0 5、强碱性溶液中比较稳定,在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下发生分解,在酸性至弱碱性条件下,能与水反应生成Fe(OH)3和O2。(3)制备K2FeO4时,KClO饱和溶液与Fe(NO3)3饱和溶液的混合方式为 。(4)提纯K2FeO4粗产品含有Fe(OH)3、KCl等杂质的实验方案为:将一
11、定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3 molL-1 KOH溶液中,(实验中须使用的试剂有:饱和KOH溶液,乙醇;除常用仪器外须使用的仪器有:砂芯漏斗,真空干燥箱)。答案答案(3)在搅拌下,将Fe(NO3)3饱和溶液缓慢滴加到KClO饱和溶液中(4)用砂芯漏斗过滤,将滤液置于冰水浴中,向滤液中加入饱和KOH溶液,搅拌、静置,再用砂芯漏斗过滤,晶体用适量乙醇洗涤2 3次后,在真空干燥箱中干燥解析解析(3)因K2FeO4在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下发生分解,为防止Fe3+过量,应在不断搅拌的条件下,将Fe(NO3)3饱和溶液缓慢滴加到KClO饱和溶液中。(4)先用砂芯漏斗过滤除去Fe(OH)3
12、,滤液中含K2FeO4、KOH、KCl,利用K2FeO4微溶于浓KOH溶液的性质,将盛有滤液的烧杯置于冰水浴中,然后加入饱和KOH溶液,搅拌、静置后用砂芯漏斗过滤,析出的K2FeO4晶体用适量乙醇洗涤23次后,用真空干燥箱干燥即得产品。解题关键解题关键 认真阅读题中的文字信息,并能正确迁移是解题的关键。解题技巧解题技巧 解答关于混合方式的问题,适合采用“逆向思维法”。6.2014江苏单科,19(3)(4),8分,0.44实验室从含碘废液(除H2O外,含有CCl4、I2、I-等)中回收碘,其实验过程如下:Na2SO3溶液 Cl2 CCl4含碘废液还原操作X氧化富集I2(3)氧化时,在三颈烧瓶中将
13、含I-的水溶液用盐酸调至pH约为2,缓慢通入Cl2,在40 左右反应(实验装置如下图所示)。实验控制在较低温度下进行的原因是 ;锥形瓶里盛放的溶液为 。(4)已知:5S+2I+2H+I2+5S+H2O23O3O24O某含碘废水(pH约为8)中一定存在I2,可能存在I-、I中的一种或两种。请补充完整检验含碘废水中是否含有I-、I的实验方案:取适量含碘废水用CCl4多次萃取、分液,直到水层用淀粉溶液检验不出有碘单质存在;。实验中可供选择的试剂:稀盐酸、淀粉溶液、FeCl3溶液、Na2SO3溶液。3O3O答案答案(3)使氯气在溶液中有较大的溶解度(或防止I2升华或防止I2进一步被氧化)NaOH溶液(
14、4)从水层取少量溶液,加入12 mL淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加FeCl3溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有I-;若溶液不变蓝,说明废水中不含有I-。另从水层取少量溶液,加入12 mL淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加Na2SO3溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有I;若溶液不变蓝,说明废水中不含有I 3O3O解析解析(3)此步反应原理为Cl2+2I-2Cl-+I2,控制反应在较低温度下进行的原因一般从反应物或生成物易挥发(溶解度减小)或有其他副反应发生角度考虑;锥形瓶里液体的作用应为吸收尾气,能与Cl2、I2蒸气反应且为实验室常见药品,应选NaOH溶液工业上吸收尾气Cl2优先选用Ca(OH)2悬浊液。(4)
15、检验I-的原理是加入氧化剂将I-氧化为I2,利用I2遇淀粉变蓝的原理加以检验;检验I的原理由题中信息可以得到,S能将I还原成I2,再依前述方法检验即可。注意叙述时语言要规范:“取少量溶液”“加入12 mL溶液”“酸化”“若则”。3O23O3O疑难突破疑难突破 解答实验步骤的补充完善类问题,应先把实验步骤的主要环节整理清楚,比如如何加入试剂、如何除杂等,再组织语言、完善细节,如“取少量溶液”“充分反应后”等。B B组统一命题、省组统一命题、省(区、市区、市)卷题组卷题组1.(2016课标,13,6分)下列实验操作能达到实验目的的是()实验目的实验操作A.制备Fe(OH)3胶体将NaOH浓溶液滴加
16、到饱和FeCl3溶液中B.由MgCl2溶液制备无水MgCl2将MgCl2溶液加热蒸干C.除去Cu粉中混有的CuO加入稀硝酸溶解,过滤、洗涤、干燥D.比较水与乙醇中氢的活泼性分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中答案答案 D制备Fe(OH)3胶体时,应将饱和FeCl3溶液滴入沸水中,A项不能达到实验目的;将MgCl2溶液加热蒸干将得到Mg(OH)2,欲得到无水MgCl2,应在氯化氢气流中加热蒸干,B项不能达到实验目的;向混有CuO的Cu粉中加入稀HNO3,Cu也会与HNO3发生反应,C项不能达到实验目的。2.(2014课标,13,6分,)利用如图所示装置进行下列实验,能得出相应实验结论的是()选
17、项实验结论A.稀硫酸Na2SAgNO3与AgCl的浊液Ksp(AgCl)Ksp(Ag2S)B.浓硫酸蔗糖溴水浓硫酸具有脱水性、氧化性C.稀盐酸Na2SO3Ba(NO3)2溶液SO2与可溶性钡盐均可生成白色沉淀D.浓硝酸Na2CO3Na2SiO3溶液酸性:硝酸碳酸硅酸答案答案 BH2S可直接与AgNO3溶液作用生成黑色的Ag2S,故不能说明Ksp(AgCl)Ksp(Ag2S),A错误。浓硫酸滴入蔗糖中,处试管中观察到白色固体变黑,证明浓硫酸有脱水性;处试管中溴水褪色,说明有SO2生成(SO2+Br2+2H2OH2SO4+2HBr),从而证明浓硫酸有氧化性,B正确。SO2与Ba(NO3)2溶液反应
18、可生成白色沉淀BaSO43Ba(NO3)2+3SO2+2H2O3BaSO4+2NO+4HNO3,但BaCl2与SO2不反应,C错误。浓硝酸挥发产生的HNO3蒸气也可直接与Na2SiO3溶液作用生成H2SiO3,故不能得出碳酸酸性大于硅酸的结论,D错误。3.2018课标,26(1),6分硫代硫酸钠晶体(Na2S2O35H2O,M=248 gmol-1)可用作定影剂、还原剂。回答下列问题:(1)已知:Ksp(BaSO4)=1.110-10,Ksp(BaS2O3)=4.110-5。市售硫代硫酸钠中常含有硫酸根杂质,选用下列试剂设计实验方案进行检验:试剂:稀盐酸、稀H2SO4、BaCl2溶液、Na2C
19、O3溶液、H2O2溶液实验步骤现象取少量样品,加入除氧蒸馏水固体完全溶解得无色澄清溶液 ,有刺激性气体产生静置,溶液 答案答案(1)加入过量稀盐酸出现乳黄色浑浊(吸)取上层清液,滴入BaCl2产生白色沉淀解析解析(1)设计离子检验实验方案时注意排除杂质离子的干扰。检验市售硫代硫酸钠中含有硫酸根时,先加酸除去S2,再加入Ba2+观察实验现象。实验过程为:取少量样品,加入除氧蒸馏水,固体完全溶解得无色澄清溶液;向溶液中加入过量稀盐酸,澄清溶液中出现乳黄色浑浊,有刺激性气体产生;静置,取少量上层清液于试管中,向试管中滴加BaCl2溶液,产生白色沉淀,说明样品中含有S。23O24O审题方法审题方法 设
20、计离子检验实验方案时,要注意排除杂质离子的干扰。答题模板答题模板 设计离子检验实验方案模板:取少量待测试样于试管中,加入蒸馏水,向试管中加入试剂,产生现象,说明含有离子。4.(2017课标,26,14分)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁,在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题:(1)在试管中加入少量绿矾样品,加水溶解,滴加KSCN溶液,溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气,溶液逐渐变红。由此可知:、。(2)为测定绿矾中结晶水含量,将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重,记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中,再次将装置A称重,记为m2
21、 g。按下图连接好装置进行实验。仪器B的名称是 。将下列实验操作步骤正确排序 (填标号);重复上述操作步骤,直至A恒重,记为m3 g。a.点燃酒精灯,加热b.熄灭酒精灯c.关闭K1和K2d.打开K1和K2,缓缓通入N2e.称量Af.冷却到室温根据实验记录,计算绿矾化学式中结晶水数目x=(列式表示)。若实验时按a、d次序操作,则使x (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(3)为探究硫酸亚铁的分解产物,将(2)中已恒重的装置A接入下图所示的装置中,打开K1和K2,缓缓通入N2,加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。C、D中的溶液依次为 (填标号)。C、D中有气泡冒出,并可观察到的现象分别为 。a
22、.品红b.NaOHc.BaCl2d.Ba(NO3)2e.浓H2SO4写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式 。答案答案(1)样品中没有Fe()Fe()易被氧气氧化为Fe()(2)干燥管dabfce偏小(3)c、a生成白色沉淀、褪色2FeSO4Fe2O3+SO2+SO3233176()9()mmmm解析解析(1)样品溶于水滴加KSCN溶液,溶液颜色无明显变化,说明样品中无Fe3+;再向试管中通入空气,溶液逐渐变红,说明有铁离子产生,即亚铁离子易被氧气氧化为铁离子。(2)根据仪器构造可知B是干燥管。由于装置中有空气,空气中的氧气能氧化硫酸亚铁,所以加热前需要排尽装置中的空气;熄灭酒精灯后,要先冷却至
23、室温,再关闭K1和K2,最后称量,即正确的排序是dabfce。加热后剩余固体是硫酸亚铁,质量为(m3-m1)g,生成水的质量为(m2-m3)g,则FeSO4xH2OFeSO4+xH2O152 18x(m3-m1)g (m2-m3)g则=,解得x=;若实验时按a、d次序操作,在加热过程中部分硫酸亚铁被氧气氧化为硫酸铁,导致m3偏大,因此x偏小。(3)实验后残留的红色粉末为Fe2O3,根据得失电子守恒可知必然有SO2产生,结合原子守恒可知气体产物中还有SO3,则检验的试剂应选择品红溶液和BaCl2溶液,由于SO3可溶于品红溶液中,故应先检验SO3。由题意可以得到硫酸亚铁高温分解的化学方程式为2Fe
24、SO4 Fe2O3+SO2+SO3。31152()mm g2318()xmm g233176()9()mmmm5.(2017北京理综,28,16分)某小组在验证反应“Fe+2Ag+Fe2+2Ag”的实验中检测到Fe3+,发现和探究过程如下。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)检验产物取出少量黑色固体,洗涤后,(填操作和现象),证明黑色固体中含有Ag。取上层清液,滴加K3Fe(CN)6溶液,产生蓝色沉淀,说明溶液中含有 。(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
25、原理是 (用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验: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(资料:Ag+与SCN-生成白色沉淀AgSCN)对Fe3+产生的原因作出如下假设: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,由于 (用离子方程式表示),可产生Fe3+;假设c:酸性溶液中的N
26、具有氧化性,可产生Fe3+;假设d:根据 现象,判断溶液中存在Ag+,可产生Fe3+。下述实验可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因。实验可证实假设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:装置如下图。其中甲溶液是 ,操作及现象是 。3O(3)根据实验现象,结合方程式推测实验中Fe3+浓度变化的原因:。答案答案(16分)(1)加硝酸加热溶解固体,再滴加稀盐酸,产生白色沉淀Fe2+(2)2Fe3+Fe3Fe2+4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O加入KSCN溶液
27、后产生白色沉淀0.05 molL-1 NaNO3FeSO4溶液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,后者红色更深(3)溶液中存在反应:2Ag+FeFe2+2Ag,Ag+Fe2+Fe3+Ag,Fe+2Fe3+3Fe2+。反应开始时,c(Ag+)大,以反应、为主,c(Fe3+)增大。约30 min后,c(Ag+)小,以反应为主,c(Fe3+)减小解析解析本题侧重考查学生对实验现象的分析判断能力以及实验设计能力。(1)烧杯底部的黑色固体中含有银和过量的铁,要证明Ag的存在,可加硝酸并加热将固体溶解,然后用盐酸来检验Ag+的存在。(2)要证实假设a、b、c不是产生Fe3
28、+的主要原因,需将原实验中的溶液换成c(H+)、c(N)分别相同,但不含Ag+的溶液,可选用硝酸酸化的0.05 molL-1 NaNO3溶液(pH2),通过向上层清液中滴加KSCN溶液后的现象差异进行验证。实验中甲溶液是FeSO4溶液,电极反应为:负极Fe2+-e-Fe3+,正极Ag+e-Ag。一段时间后检验Fe3+的存在及浓度,即可得出Ag+能将Fe2+氧化成Fe3+的结论。(3)解题时要注意实验过程中过量的铁始终是存在的。破定止惯 思维定式在解题时危害很大,学习时我们能够接触到Fe3+AgFe2+Ag+,所以就产生了Ag+不能氧化Fe2+的思维定式,从而影响该题的解答。3O6.(2016课
29、标,26,14分)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题:(1)氨气的制备氨气的发生装置可以选择上图中的 ,反应的化学方程式为 。欲收集一瓶干燥的氨气,选择上图中的装置,其连接顺序为:发生装置 (按气流方向,用小写字母表示)。(2)氨气与二氧化氮的反应将上述收集到的NH3充入注射器X中,硬质玻璃管Y中加入少量催化剂,充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。操作步骤实验现象解释原因打开K1,推动注射器活塞,使X中的气体缓慢通入Y管中Y管中 反应的
30、化学方程式 将注射器活塞退回原处并固定,待装置恢复到室温Y管中有少量水珠生成的气态水凝聚打开K2 答案答案(1)A2NH4Cl+Ca(OH)22NH3+CaCl2+2H2O(或BNH3H2ONH3+H2O)dcfei(2)红棕色气体慢慢变浅8NH3+6NO27N2+12H2OZ中NaOH溶液产生倒吸现象反应后气体分子数减少,Y管中压强小于外压解析解析(1)制备氨气,可用Ca(OH)2(s)和NH4Cl(s)混合加热,可选用装置A;也可采用加热浓氨水的方法,此时可选用装置B。欲得到干燥的氨气,首先要干燥(干燥管要大口进,小口出),其次要收集(氨气密度比空气小,要用向下排空气法),最后为尾气处理(
31、因氨气极易溶于水,要用防倒吸的F装置)。(2)NH3和NO2在催化剂、一定温度下可发生反应,故Y管中红棕色气体慢慢变浅;由化学方程式8NH3+6NO27N2+12H2O可以得出,反应后气体分子数减少,压强减小,故打开K2后,Z中NaOH溶液会产生倒吸现象。7.(2014课标,28,15分,)某小组以CoCl26H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料,在活性炭催化下,合成了橙黄色晶体X。为确定其组成,进行如下实验。氨的测定:精确称取w g X,加适量水溶解,注入如图所示的三颈瓶中,然后逐滴加入足量10%NaOH溶液,通入水蒸气,将样品液中的氨全部蒸出,用V1 mL c1 molL-1的盐酸标
32、准溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶,用c2 molL-1NaOH标准溶液滴定过剩的HCl,到终点时消耗V2 mL NaOH溶液。氯的测定:准确称取样品X,配成溶液后用AgNO3标准溶液滴定,K2CrO4溶液为指示剂,至出现淡红色沉淀不再消失为终点(Ag2CrO4为砖红色)。回答下列问题:(1)装置中安全管的作用原理是 。(2)用NaOH标准溶液滴定过剩的HCl时,应使用 式滴定管,可使用的指示剂为 。(3)样品中氨的质量分数表达式为 。(4)测定氨前应该对装置进行气密性检验,若气密性不好测定结果将 (填“偏高”或“偏低”)。(5)测定氯的过程中,使用棕色滴定管的原因是 ;滴定终点时,若溶液中c(
33、Ag+)=2.010-5 molL-1,c(Cr)为 molL-1。已知:Ksp(Ag2CrO4)=1.1210-12(6)经测定,样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为1 6 3,钴的化合价为 。制备X的化学方程式为 ;X的制备过程中温度不能过高的原因是 。24O答案答案(1)当A中压力过大时,安全管中液面上升,使A瓶中压力稳定(2分)(2)碱酚酞(或甲基红)(每空1分,共2分)(3)100%(2分)(4)偏低(2分)(5)防止硝酸银见光分解2.810-3(每空1分,共2分)(6)+3(1分)2CoCl2+2NH4Cl+10NH3+H2O22Co(NH3)6Cl3+2H2O(2分)温度过高过氧化
34、氢分解、氨气逸出(2分)31 122()1017cVc Vw解析解析(1)安全管的作用主要是平衡装置内的压强,当装置内压力过大时,安全管中液面上升,使装置中压力稳定。(2)装NaOH标准溶液应使用碱式滴定管,指示剂可选择酚酞或甲基红等。(3)样品中氨的含量根据NH3消耗的盐酸标准溶液的量计算:=100%。(4)若装置气密性不好,则氨可能泄漏,消耗的盐酸标准溶液减少,则测定结果偏低。(5)由于AgNO3见光易分解,故装AgNO3溶液选用棕色滴定管。滴定终点时:c(Cr)=molL-1=2.810-3 molL-1。(6)样品中钴、氨和氯的物质的量之比为1 6 3,故X的化学式为Co(NH3)6C
35、l3,Co的化合价为+3;制备X的化学方程式为2CoCl2+2NH4Cl+10NH3+H2O22Co(NH3)6Cl3+2H2O;由于反应物中含有H2O2和NH3,温度过高H2O2分解,氨气逸出,故制备过程中温度不能过高。311 122()1017 lgcVc Vmolg mow24Osp242(gO)(g)KACrcA125 21.12 10(2.0 10)C C组组 教师专用题组教师专用题组1.(2012江苏单科,13,4分,)下列根据实验操作和现象所得出的结论正确的是()选项实验操作实验现象结论A向两份蛋白质溶液中分别滴加饱和NaCl溶液和CuSO4溶液均有固体析出蛋白质均发生变性B向溶
36、液X中先滴加稀硝酸,再滴加Ba(NO3)2溶液出现白色沉淀溶液X中一定含有SC向一定浓度的Na2SiO3溶液中通入适量CO2气体出现白色沉淀H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性强D向浓度均为0.1 molL-1 NaCl和NaI混合溶液中滴加少量AgNO3溶液出现黄色沉淀Ksp(AgCl)Ksp(AgI)24O答案答案 DA项,向蛋白质溶液中滴加饱和NaCl溶液,蛋白质析出,该变化属于蛋白质的盐析,蛋白质并没有发生变性;B项,若溶液X中含有S,滴加稀硝酸后,S被氧化为S,再滴加Ba(NO3)2溶液,也会出现白色沉淀;C项,Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3+Na2CO3,说明酸性H2C
37、O3H2SiO3;D项,对于相同类型的难溶物(如AB型),通常Ksp越小,越易形成沉淀。23O23O24O2.(2009江苏单科,9,4分,)下列化学实验事实及其解释都正确的是()A.向碘水中滴加CCl4,振荡静置后分层,CCl4层呈紫红色,说明可用CCl4从碘水中萃取碘B.向SO2水溶液中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,有白色沉淀生成,说明BaSO3难溶于盐酸C.向0.1 molL-1 FeSO4溶液中滴加少量酸性KMnO4溶液,KMnO4溶液褪色,说明Fe2+具有氧化性D.向2.0 mL浓度均为0.1 molL-1的KCl、KI混合溶液中滴加12 滴0.01 molL-1AgNO3溶液,振荡
38、,沉淀呈黄色,说明AgCl的Ksp比AgI的Ksp大答案答案 ADB项,产生白色沉淀,说明有一部分亚硫酸已被氧化为硫酸,故解释不正确;C项,酸性KMnO4溶液褪色,说明Fe2+具有还原性,故不正确。3.(2017天津理综,4,6分)以下实验设计能达到实验目的的是()实验目的实验设计A.除去NaHCO3固体中的Na2CO3将固体加热至恒重B.制备无水AlCl3蒸发Al与稀盐酸反应后的溶液C.重结晶提纯苯甲酸将粗品水溶、过滤、蒸发、结晶D.鉴别NaBr和KI溶液分别加新制氯水后,用CCl4萃取答案答案 D本题考查实验方案的设计与评价。NaHCO3固体受热易分解,A不正确;Al与稀盐酸反应生成AlC
39、l3和H2,蒸发AlCl3溶液最终得到Al(OH)3固体,B不正确;重结晶法提纯苯甲酸是将粗品溶于少量热水中,然后趁热过滤,冷却结晶,C不正确;2NaBr+Cl22NaCl+Br2,2KI+Cl22KCl+I2,用CCl4萃取后,CCl4层显橙色的原溶液为NaBr溶液,CCl4层显紫色的原溶液为KI溶液,D正确。关联知识关联知识 AlCl3+3H2OAl(OH)3+3HCl,加热促进水解,HCl挥发,最终得到Al(OH)3固体。4.2013江苏单科,19(4)(5),6分,0.282柠檬酸亚铁(FeC6H6O7)是一种易吸收的高效铁制剂,可由绿矾(FeSO47H2O)通过下列反应制备:FeSO
40、4+Na2CO3FeCO3+Na2SO4FeCO3+C6H8O7FeC6H6O7+CO2+H2O下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 molL-1计算)。金属离子开始沉淀的pH沉淀完全的pHFe3+1.13.2Al3+3.05.0Fe2+5.88.8(4)最后溶液经浓缩、加入适量无水乙醇、静置、过滤、洗涤、干燥,获得柠檬酸亚铁晶体。分离过程中加入无水乙醇的目的是 。(5)某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3)出发,先制备绿矾,再合成柠檬酸亚铁。请结合下图的绿矾溶解度曲线,补充完整由硫铁矿烧渣制备FeSO47H2
41、O晶体的实验步骤(可选用的试剂:铁粉、稀硫酸和NaOH溶液):向一定量烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应,得到FeSO4溶液,得到FeSO47H2O晶体。答案答案(4)降低柠檬酸亚铁在水中的溶解量,有利于晶体析出(5)“(过滤,)向反应液中加入足量的铁粉,充分搅拌后,滴加NaOH溶液调节反应液的pH约为5,过滤”或“过滤,向滤液中滴加过量的NaOH溶液,过滤,充分洗涤固体,向固体中加入足量稀硫酸至固体完全溶解,再加入足量的铁粉,充分搅拌后,过滤”(2分)(滴加稀硫酸酸化,)加热浓缩得到60 饱和溶液,冷却至0 结晶,过滤,少量冰水洗涤,低温干燥(2分)解析解析(4)“醇析法”在实验化学中已有涉及,
42、加入乙醇可降低产品在水中的溶解量,有利于晶体结晶析出。(5)硫铁矿烧渣与足量稀硫酸充分反应后,过滤滤去SiO2,为除去滤液中的Al3+,可调节溶液pH约为5,但此时滤液中Fe3+也已沉淀完全,故在调pH之前需先加入过量铁粉将Fe3+还原成Fe2+。从FeSO47H2O溶解度曲线可知,要从FeSO4溶液中获得FeSO47H2O晶体,应先将溶液加热浓缩得到60 饱和溶液,然后再冷却结晶,过滤得到晶体后,为减少晶体洗涤时的溶解损耗,洗涤剂应选择冰水。为防止晶体干燥时脱水,应选择低温干燥或真空干燥等方式。易错警示易错警示 注意第(4)题要求回答的是分离过程中加入无水乙醇的目的,而非用乙醇洗涤晶体的目的
43、,本题易错答成“减少晶体的溶解损耗及乙醇易挥发带走水分,利于晶体的快速干燥”。解题关键解题关键 解答实验步骤的补充完善类问题,应注意题中所给文字的导向作用,本题中“得到FeSO4溶液”,暗示前面横线上应填写以下内容:如何将Fe3+还原为Fe2+;如何调节pH,除去Al3+。“得到FeSO47H2O晶体”,暗示前面横线上应填写如何由FeSO4溶液得到绿矾晶体,此时应根据绿矾的溶解度曲线作答。5.(2011江苏单科,19,15分,高氯酸铵(NH4ClO4)是复合火箭推进剂的重要成分,实验室可通过下列反应制取:NaClO4(aq)+NH4Cl(aq)NH4ClO4(aq)+NaCl(aq)(1)若N
44、H4Cl用氨气和浓盐酸代替,上述反应不需要外界供热就能进行,其原因是 。(2)反应得到的混合溶液中NH4ClO4和NaCl的质量分数分别为0.30和0.15(相关物质的溶解度曲线见图1)。从混合溶液中获得较多NH4ClO4晶体的实验操作依次为(填操作名称)、干燥。图1(3)样品中NH4ClO4的含量可用蒸馏法进行测定,蒸馏装置如图2所示(加热和仪器固定装置已略去),实验步骤如下:图2步骤1:按图2所示组装仪器,检查装置气密性。步骤2:准确称取样品a g(约0.5 g)于蒸馏烧瓶中,加入约150 mL水溶解。步骤3:准确量取40.00 mL约0.1 molL-1 H2SO4溶液于锥形瓶中。步骤4
45、:经滴液漏斗向蒸馏烧瓶中加入20 mL 3 molL-1 NaOH溶液。步骤5:加热蒸馏至蒸馏烧瓶中剩余约100 mL溶液。步骤6:用新煮沸过的水冲洗冷凝装置23次,洗涤液并入锥形瓶中。步骤7:向锥形瓶中加入酸碱指示剂,用c molL-1 NaOH标准溶液滴定至终点,消耗NaOH标准溶液V1 mL。步骤8:将实验步骤17重复2次。步骤3中,准确量取40.00 mL H2SO4溶液的玻璃仪器是 。步骤17中,确保生成的氨被稀硫酸完全吸收的实验步骤是 (填步骤序号)。为获得样品中NH4ClO4的含量,还需补充的实验是 。答案答案(1)氨气与浓盐酸反应放出热量(2)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、冰水洗涤
46、(3)酸式滴定管1,5,6用NaOH标准溶液标定H2SO4溶液的浓度(或不加高氯酸铵样品,保持其他条件相同,进行蒸馏和滴定实验)解析解析(2)NH4ClO4的溶解度随温度变化较大,而且在0 时溶解度较小,降温有利于NH4ClO4从溶液中析出。用冰水洗涤是为了防止NH4ClO4大量溶解。(3)步骤1装置的气密性良好能保证生成的氨气不泄漏;步骤5可将溶解在水中的氨全部赶出;步骤6的目的是将冷凝管内壁残留的氨水冲洗干净。用NaOH溶液来滴定剩余的H2SO4,只有测出剩余H2SO4的量,才能确定NH3的量,从而计算出NH4ClO4的质量。6.(2010江苏单科,15,12分,高纯MnCO3是制备高性能
47、磁性材料的主要原料。实验室以MnO2为原料制备少量高纯MnCO3的操作步骤如下:(1)制备MnSO4溶液:在烧瓶中(装置见下图)加入一定量MnO2和水,搅拌,通入SO2和N2混合气体,反应3 h。停止通入SO2,继续反应片刻,过滤(已知MnO2+H2SO3MnSO4+H2O)。石灰乳参与反应的化学方程式为 。反应过程中,为使SO2尽可能转化完全,在通入SO2和N2比例一定、不改变固液投料的条件下,可采取的合理措施有 、。若实验中将N2换成空气,测得反应液中Mn2+、S的浓度随反应时间t变化如下图。导致溶液中Mn2+、S的浓度变化产生明显差异的原因是 。(2)制备高纯MnCO3固体:已知MnCO
48、3难溶于水、乙醇,潮湿时易被空气氧化,100 开始分解;Mn(OH)2开始沉淀的pH=7.7。请补充由(1)制得的MnSO4溶液制备高纯MnCO3的操作步骤实验中可选用的试剂:Ca(OH)2、NaHCO3、Na2CO3、C2H5OH。;24O24O ;低于100 干燥。答案答案(12分)(1)Ca(OH)2+SO2CaSO3+H2O控制适当的温度缓慢通入混合气体Mn2+催化O2与H2SO3反应生成H2SO4(2)边搅拌边加入NaHCO3(或Na2CO3),并控制溶液pH7.7过滤,用少量水洗涤23次检验S是否被洗涤除去用少量C2H5OH洗涤(凡合理答案均可)24O解析解析(1)由实验装置及反应
49、原理可知石灰乳用来吸收过量的SO2,其反应方程式为Ca(OH)2+SO2CaSO3+H2O。反应过程中要使SO2尽可能转化完全,但SO2和N2的比例一定、不改变固液投料,则可控制适当的反应温度,并缓慢通入混合气体,使SO2充分反应。实验中将N2换成空气,S浓度的增加明显快于Mn2+浓度的增加,原因应是Mn2+催化O2与H2SO3反应生成H2SO4。(2)由MnSO4制取MnCO3是利用MnSO4与碳酸盐的反应。由题目信息“Mn(OH)2开始沉淀的pH=7.7”可知反应过程中应控制溶液的pH8),故先向“冷却液”中加入6 molL-1醋酸溶液调pH。由已知可知,PbCrO4可由沸腾的铬酸盐溶液与
50、铅盐溶液制得,且含PbCrO4晶种时更易生成,故将溶液煮沸后先加入一滴0.5 molL-1 Pb(NO3)2溶液来获取晶种,然后继续滴加Pb(NO3)2溶液至生成大量沉淀,沉淀完全后,再过滤、洗涤、干燥。2O24O2O24O24O思路分析思路分析 设计用“冷却液”制备PbCrO4的实验方案时,一定要用好题干信息和已知信息,特别是已知信息,如中提供Pb(OH)2开始沉淀和完全沉淀时的pH,说明在制备PbCrO4时,要注意调节pH,防止生成Pb(OH)2沉淀。由中图示,可知Cr存在的pH范围;已知信息告诉我们制备PbCrO4要由沸腾的溶液制得,且含PbCrO4晶种时更易生成。故设计实验方案时,要先
