1.掌握常見氣體的實驗室制法(包括所用試劑、反應原理、儀器和收集方法)及相關的實驗設計與評價。2.根據(jù)化學實驗的目的和要求,能做到:①設計實驗方案;②正確選用實驗裝置;③掌握控制實驗條件的方法;④預測或描述實驗現(xiàn)象、分析或處理實驗數(shù)據(jù),得出合理結(jié)論;⑤評價或改進實驗方案。
考點一 常見氣體的制備實驗與評判
1 知識梳理
1.氣體制備裝置
2.氣體的收集方法
3.氣體干燥凈化裝置
4.防倒吸裝置
[提醒]
涉氣類制備實驗先后順序
(1)裝配儀器時:先下后上,先左后右。
(2)加入試劑時,先固后液。
(3)實驗開始時:先檢查裝置氣密性,再加藥品,后點酒精燈。
(4)凈化氣體時:一般先除去有毒、有刺激性氣味的氣體,后除去無毒、無味的氣體,最后除水蒸氣。
(5)防倒吸實驗:往往是最后停止加熱或停止通氣。
(6)防氧化實驗:往往是最后停止通氣。
2 對點速練
練點一 實驗裝置的選擇
1.下列制備和收集氣體的實驗裝置合理的是( )
2.下列實驗室中制取氣體的藥品和裝置圖正確的是( )
練后歸納
氣體制備實驗的基本思路
練點二 氣體制備實驗的綜合設計
3.某化學興趣小組為研究生鐵(含碳)與濃硫酸的反應情況及產(chǎn)物性質(zhì),設計如下實驗。請回答下列問題:
(1)按上圖所示裝置進行實驗(夾持裝置及尾氣處理裝置未畫出)。儀器b的名稱為 ;實驗過程中,裝置B中觀察的現(xiàn)象是 ;裝置C中有白色沉淀生成,該沉淀是 (填化學式)。
(2)裝置A中還會產(chǎn)生CO2氣體,請寫出產(chǎn)生CO2的化學方程式:________________________________________________________________________。
(3)為了驗證裝置A中產(chǎn)生的氣體中含有CO2,請從下列①~④中選出必要的裝置,連接到A裝置的c處管口,從左到右的順序為 (填序號);然后再進行的操作是從a處多次鼓入N2,其目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)某同學通過驗證實驗后期裝置A中產(chǎn)生的氣體知道還含有H2,理由是________________________________________________________________________
(用離子方程式表示)。
4.過氧化鍶(SrO2)通常用作分析試劑、氧化劑、漂白劑等。制備原理為Sr+O2 eq \(=====,\s\up13(△)) SrO2。某興趣小組利用下列裝置在實驗室中模擬制備過氧化鍶。
(1)選擇必要儀器制備過氧化鍶(氣流按從左到右的流向): (填字母)。
(2)該實驗制備氧氣的化學方程式為________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)連接好裝置進行實驗,實驗步驟如下,正確的操作順序為 (填序號)。
①打開分液漏斗活塞,將水滴入燒瓶中 ②在相應裝置中裝入藥品 ③檢查裝置氣密性 ④加熱 ⑤停止加熱 ⑥關閉分液漏斗活塞
(4)利用反應Sr2++H2O2+2NH3+8H2O===SrO2·8H2O↓+2制備過氧化鍶,裝置如下:
①儀器X的作用是________________________________________________________________________。
②氨氣在該反應中所起的作用是________________________________________________________________________。
③實驗結(jié)束后,得到SrO2·8H2O的操作為________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)設計實驗證明SrO2的氧化性比FeCl3的氧化性強:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
5.實驗室用下圖所示裝置制備KClO溶液,并通過KClO溶液與Fe(NO3)3溶液的反應制備高效水處理劑K2FeO4。
已知K2FeO4具有下列性質(zhì):①可溶于水、微溶于濃KOH溶液,②在0~5℃、強堿性溶液中比較穩(wěn)定,③在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下發(fā)生分解,④在酸性至弱堿性條件下,能與水反應生成Fe(OH)3和O2。
(1)裝置A中KMnO4與鹽酸反應生成MnCl2和Cl2,其離子方程式為 ,將制備的Cl2通過裝置B可除去 (填化學式)。
(2)Cl2與KOH在較高溫度下反應生成KClO3。在不改變KOH溶液的濃度和體積的條件下,控制反應在0~5℃進行,實驗中可采取的措施是 、 。
(3)制備K2FeO4時,KClO飽和溶液與Fe(NO3)3飽和溶液的混合方式為________________________________________________________________________。
(4)提純K2FeO4粗產(chǎn)品[含有Fe(OH)3、KCl等雜質(zhì)]的實驗方案:將一定量的K2FeO4粗產(chǎn)品溶于冷的3 ml·L-1 KOH溶液中, (實驗中須使用的試劑有:飽和KOH溶液,乙醇;除常用儀器外須使用的儀器有:砂芯漏斗,真空干燥箱)。
考點二 化學實驗方案的設計和評價
1 知識梳理
1.化學實驗方案設計的基本原則
2.實驗方案設計的步驟
3.實驗方案評價的四大原則
(1)可行性原則
①分析實驗方案是否科學可行;
②實驗操作是否安全合理;
③實驗步驟是否簡單方便;
④實驗效果是否明顯。
(2)綠色化學原則
①實驗過程中是否造成環(huán)境污染;
②原料是否無毒、安全、易得;
③原料利用率是否較高;
④反應速率是否較快。
(3)安全性原則
化學實驗從安全角度??紤]的主要因素如下:
①凈化、吸收氣體及熄滅酒精燈時要防止液體倒吸;
②進行某些易燃易爆實驗時要防爆炸;
③防氧化;
④污染性的氣體要進行尾氣處理;有粉末狀態(tài)物質(zhì)參加的反應,要注意防止導氣管堵塞;
⑤防吸水。
(4)規(guī)范性原則
①冷凝回流(有些反應中,為減少易揮發(fā)液體反應物的損耗和充分利用原料,需在反應裝置上加裝冷凝回流裝置,如長玻璃管、豎裝的干燥管及冷凝管等);
②易揮發(fā)液體產(chǎn)物(導出時可為蒸氣)的及時冷卻;
③儀器拆卸與組裝順序相反,按照從右向左,從高到低的順序;
④其他(如實驗操作順序、試劑加入順序、實驗方法使用順序等)。
2 對點速練
練點一 化學實驗方案一致性判斷
1.下列實驗方案能達到相應實驗目的的是( )
2.由下列實驗操作得出的實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)論均正確的是( )
3.室溫下進行下列實驗,根據(jù)實驗操作和現(xiàn)象所得到的結(jié)論正確的是( )
練點二 化學實驗方案的設計
4.已知①Na2CrO4溶液中加酸調(diào)節(jié)pH為3.5時,CrO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4)) 轉(zhuǎn)化為Cr2O eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(7)) 。
②相關物質(zhì)在不同溫度時溶解度如下表:
“過濾”時產(chǎn)生的濾渣[Cr(OH)3]可用于制備Na2Cr2O7晶體。
(1)濾渣經(jīng)干燥后與Na2CO3混合在空氣中煅燒生成Na2CrO4和CO2,此反應的化學方程式為 。
(2)請補充完整上述煅燒后混合物制備Na2Cr2O7晶體(橙紅色)的實驗方案:水浸,過濾, ,得Na2Cr2O7晶體(必須使用的試劑有:硫酸,蒸餾水)。
5.[2019·江蘇化學,19]實驗室以工業(yè)廢渣(主要含CaSO4·2H2O,還含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3)為原料制取輕質(zhì)CaCO3和(NH4)2SO4晶體,其實驗流程如下:
(1)室溫下,反應CaSO4(s)+(aq)?CaCO3(s)+(aq)達到平衡,則溶液中 eq \f(c(SO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(4)) ),c(CO eq \\al(\s\up1(2-),\s\d1(3)) )) = [Ksp(CaSO4)=4.8×10-5,Ksp(CaCO3)=3×10-9]。
(2)將氨水和NH4HCO3溶液混合,可制得(NH4)2CO3溶液,其離子方程式為 ;浸取廢渣時,向(NH4)2CO3溶液中加入適量濃氨水的目的是 。
(3)廢渣浸取在如圖所示的裝置中進行??刂品磻獪囟仍?0~70 ℃,攪拌,反應3小時。溫度過高將會導致CaSO4的轉(zhuǎn)化率下降,其原因是 ;保持溫度、反應時間、反應物和溶劑的量不變,實驗中提高CaSO4轉(zhuǎn)化率的操作有 。
(4)濾渣水洗后,經(jīng)多步處理得到制備輕質(zhì)CaCO3所需的CaCl2溶液。設計以水洗后的濾渣為原料,制取CaCl2溶液的實驗方案:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
[已知pH=5時Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀完全;pH=8.5時Al(OH)3開始溶解。實驗中必須使用的試劑:鹽酸和Ca(OH)2]。
練點三 化學實驗方案綜合評價
6.某同學設計兩種方案來檢驗Na2SO3溶液是否發(fā)生變質(zhì)。
方案一:取樣,加入稀鹽酸有氣泡生成,認為亞硫酸鈉溶液沒有變質(zhì)。
方案二:取樣,加入氯化鋇溶液有白色沉淀生成,認為亞硫酸鈉溶液完全變質(zhì)。
請你對兩方案作出評價:
方案一: (填“合理”或“不合理”),理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
方案二: (填“合理”或“不合理”),理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
7.實驗小組制備高鐵酸鉀(K2FeO4)并探究其性質(zhì)。
資料:K2FeO4為紫色固體,微溶于KOH溶液;具有強氧化性,在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生O2,在堿性溶液中較穩(wěn)定。
(1)制備K2FeO4(夾持裝置略)
①A為氯氣發(fā)生裝置。A中反應方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(錳被還原為Mn2+)。
②將除雜裝置B補充完整并標明所用試劑。
(2)探究K2FeO4的性質(zhì)
①取C中紫色溶液,加入稀硫酸,產(chǎn)生黃綠色氣體,得溶液a,經(jīng)檢驗氣體中含有Cl2。為證明是否是K2FeO4氧化了Cl-而產(chǎn)生Cl2,設計以下方案:
由方案Ⅰ中溶液變紅可知a中含有 離子,但該離子的產(chǎn)生不能判斷一定是K2FeO4將Cl-氧化,還可能由 產(chǎn)生(用方程式表示)。
②根據(jù)K2FeO4的制備實驗得出:氧化性Cl2 (填“>”或“,驗證實驗如下:將溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中,振蕩后溶液呈淺紫色。該現(xiàn)象能否證明氧化性>。若能,請說明理由;若不能,進一步設計實驗方案。
理由或方案:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
8.實驗室以菱鎂礦(主要成分MgCO3,少量的CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3)為原料生產(chǎn)高純MgO,其主要實驗流程如下:
(1)寫出用熱的NH4Cl溶液浸出鎂元素的離子方程式:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)在溫度、攪拌時間一定的情況下,攪拌轉(zhuǎn)速對Mg(OH)2的沉淀量的影響如圖1所示。攪拌轉(zhuǎn)速大于500轉(zhuǎn)/分,Mg(OH)2沉淀量降低的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)灼燒Ⅱ所用裝置如圖2所示,儀器A的名稱是 。為提高MgO的純度,需充分灼燒,通過“稱量”確定灼燒已經(jīng)完全的方法是 。
(4)將用NH4Cl浸出所得溶液直接蒸干、灼燒也能制得MgO,該方法的缺點是 。
(5)補充完整由濾渣(SiO2、Al2O3、Fe2O3)制備純凈的Al2(SO4)3·18H2O晶體的實驗步驟:向一定量濾渣中加入足量的稀硫酸,充分反應后過濾,向濾液中滴加NaOH溶液至生成的沉淀不再減少,過濾, ,抽干,裝瓶(實驗中須使用的試劑:CO2氣體、稀硫酸、蒸餾水、無水乙醇)。
本講真題研練
1.[2020·天津卷,15]為測定CuSO4溶液的濃度,甲、乙兩同學設計了兩個方案?;卮鹣铝袉栴}:
Ⅰ.甲方案
實驗原理:CuSO4+BaCl2===BaSO4↓+CuCl2
實驗步驟:
(1)判斷沉淀完全的操作為 。
(2)步驟②判斷沉淀是否洗凈所選用的試劑為 。(3)步驟③灼燒時盛裝樣品的儀器名稱為 。
(4)固體質(zhì)量為w g,則c(CuSO4)= ml·L-1。
(5)若步驟①從燒杯中轉(zhuǎn)移沉淀時未洗滌燒杯,則測得c(CuSO4) (填“偏高”“偏低”或“無影響”)。
Ⅱ.乙方案
實驗原理:Zn+CuSO4===ZnSO4+Cu
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
實驗步驟:
①按如圖安裝裝置(夾持儀器略去)
②……
③在儀器A、B、C、D、E中加入圖示的試劑
④調(diào)整D、E中兩液面相平,使D中液面保持在0或略低于0刻度位置,讀數(shù)并記錄
⑤將CuSO4溶液滴入A中并攪拌,反應完成后,再滴加稀硫酸至體系不再有氣體產(chǎn)生
⑥待體系恢復到室溫,移動E管,保持D、E中兩液面相平,讀數(shù)并記錄
⑦處理數(shù)據(jù)
(6)步驟②為 。
(7)步驟⑥需保證體系恢復到室溫的原因是 (填序號)。
a.反應熱受溫度影響
b.氣體密度受溫度影響
c.反應速率受溫度影響
(8)Zn粉質(zhì)量為a g,若測得H2體積為b mL,已知實驗條件下ρ(H2)=d g·L-1,則c(CuSO4)= ml·L-1(列出計算表達式)。
(9)若步驟⑥E管液面高于D管,未調(diào)液面即讀數(shù),則測得c(CuSO4) (填“偏高”“偏低”或“無影響”)。
(10)是否能用同樣的裝置和方法測定MgSO4溶液的濃度: (填“是”或“否”)。
2.[2019·浙江4月卷,28]某同學設計如圖裝置(氣密性已檢查)制備Fe(OH)2白色沉淀。
請回答:
(1)儀器1的名稱 。裝置5的作用 。
(2)實驗開始時,關閉K2,打開K1,反應一段時間后,再打開K2,關閉K1,發(fā)現(xiàn)3中溶液不能進入4中。請為裝置作一處改進,使溶液能進入4中 。
(3)裝置改進后,將3中反應后溶液壓入4中,在4中析出了灰綠色沉淀。從實驗操作過程分析沒有產(chǎn)生白色沉淀的原因 。
3.[2018·全國卷Ⅰ,26]醋酸亞鉻[(CH3COO)2Cr·2H2O]為磚紅色晶體,難溶于冷水,易溶于酸,在氣體分析中用作氧氣吸收劑。一般制備方法是先在封閉體系中利用金屬鋅作還原劑,將三價鉻還原為二價鉻;二價鉻再與醋酸鈉溶液作用即可制得醋酸亞鉻。實驗裝置如圖所示,回答下列問題:
(1)實驗中所用蒸餾水均需經(jīng)煮沸后迅速冷卻,目的是 ,儀器a的名稱是 。
(2)將過量鋅粒和氯化鉻固體置于c中,加入少量蒸餾水,按圖連接好裝置,打開K1、K2,關閉K3。
①c中溶液由綠色逐漸變?yōu)榱了{色,該反應的離子方程式為________________________________________________________________________。
②同時c中有氣體產(chǎn)生,該氣體的作用是 。
(3)打開K3,關閉K1和K2。c中亮藍色溶液流入d,其原因是 ;d中析出磚紅色沉淀,為使沉淀充分析出并分離,需采用的操作是 、 、洗滌、干燥。
(4)指出裝置d可能存在的缺點 。
第3講 化學實驗方案的設計與評價
考點一
2對點速練
1.解析:用氯化銨和氫氧化鈉固體加熱制備NH3時也有水生成,則加熱時試管口應略向下傾斜,以防止試管口的水滴倒流炸裂試管,且收集試管的管口應塞一團棉花,以防止對流,收集到較純凈的NH3,A錯誤;NO易被氧化不能利用排空氣法收集,應利用排水法收集,B錯誤;氫氣的密度比空氣小,氫氣應短導管進長導管出,采用向下排空氣法收集,C錯誤;H2O2在二氧化錳的催化作用下,分解生成水和氧氣,反應不用加熱,氧氣不溶于水可用排水法收集,D正確。
答案:D
2.解析:實驗室用氫氧化鈣和氯化銨固體混合加熱制取氨氣,A項錯誤;用濃鹽酸與二氧化錳反應制取氯氣需要加熱,B項錯誤;裝置右邊的導管口應與飽和碳酸鈉溶液液面相切,導管不能插入液體中,C項錯誤;氫氧化亞鐵易被空氣中的氧氣氧化,加煤油液封可防止氧氣與氫氧化亞鐵反應,D項正確。
答案:D
3.解析:(1)由裝置圖可知,儀器b為分液漏斗,生鐵(含碳)與濃硫酸反應生成二氧化硫氣體,可使?jié)駶櫟钠芳t試紙褪色,濕潤的藍色石蕊試紙變紅;把二氧化硫通入硝酸鋇溶液發(fā)生氧化還原反應生成硫酸鋇沉淀。
(2)C與濃硫酸反應的化學方程式為C+2H2SO4(濃) eq \(=====,\s\up13(△)) CO2↑+2SO2↑+2H2O。
(3)二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水變渾濁,因此應先用酸性高錳酸鉀溶液除去二氧化硫,然后通過品紅溶液檢驗二氧化硫是否除盡,最后通入澄清石灰水檢驗二氧化碳的存在,所選儀器從左到右的順序為③②④,然后從a處多次鼓入N2的目的是趕盡裝置中的空氣,防止空氣中的CO2干擾實驗。
(4)某同學通過驗證實驗后期裝置A中產(chǎn)生的氣體知道還含有H2的理由是隨著反應的進行濃硫酸逐漸變?yōu)橄×蛩幔×蛩崤c鐵單質(zhì)反應生成氫氣,其反應的離子方程式為Fe+2H+===Fe2++H2↑。
答案:(1)分液漏斗 濕潤的品紅試紙褪色,濕潤的藍色石蕊試紙變紅 BaSO4
(2)C+2H2SO4(濃) eq \(=====,\s\up13(△)) CO2↑+2SO2↑+2H2O
(3)③②④ 趕盡裝置中的空氣,防止空氣中的CO2干擾實驗
(4)Fe+2H+===Fe2++H2↑
4.解析:(1)根據(jù)反應原理,需要制備氧氣。由于鍶是活潑金屬,能與水發(fā)生反應,因此需要預先除去氧氣中的水蒸氣,然后通入玻璃管中與鍶發(fā)生反應,同時防止空氣中的水和二氧化碳進入E裝置,因此裝置的連接順序是A→B→E→B。(3)由于有氣體參加反應,所以首先要檢查裝置的氣密性,然后加入藥品。打開分液漏斗活塞,排盡裝置內(nèi)的空氣,對玻璃管進行加熱,發(fā)生反應,反應完全后,停止加熱,關閉分液漏斗活塞,故實驗操作的順序是③②①④⑤⑥。(4)①氨氣極易溶于水,因此儀器X的作用是防倒吸。②根據(jù)反應原理Sr2++H2O2===SrO2+2H+,通入氨氣可中和H+,促進反應的正向進行。
答案:(1)A→B→E→B
(2)2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
(3)③②①④⑤⑥
(4)①防倒吸 ②中和生成的氫離子,促進反應正向進行 ③過濾、洗滌、干燥
(5)在鹽酸酸化的氯化亞鐵溶液中滴加硫氰化鉀溶液,無明顯現(xiàn)象,再向其中加入少量過氧化鍶,溶液變?yōu)榧t色,證明SrO2的氧化性比FeCl3的強
5.解析:(1)KMnO4具有強氧化性,能將Cl-氧化成Cl2,反應離子方程式為2MnO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(4)) +10Cl-+16H+===2Mn2++5Cl2↑+8H2O,用飽和食鹽水可除去Cl2中的HCl氣體。(2)由于Cl2與KOH反應是放熱反應,可以通過緩慢加入鹽酸來降低溶液的溫度或直接將裝置C用冰水浴降溫。(3)由于K2FeO4在Fe3+的作用下會發(fā)生分解,故KClO與Fe(NO3)3反應時Fe3+不能過量,故需要將Fe(NO3)3緩慢滴加到KClO溶液中,并不斷攪拌。(4)K2FeO4溶于稀KOH溶液,但微溶于濃KOH溶液,故先將K2FeO4粗產(chǎn)品溶于稀KOH溶液,用砂芯漏斗過濾除去Fe(OH)3雜質(zhì),再加入飽和KOH溶液使K2FeO4從溶液中析出。經(jīng)過濾(砂芯漏斗)、洗滌(乙醇洗滌)、干燥(真空干燥箱)后得K2FeO4。
答案:(1)2MnO eq \\al(\s\up1(-),\s\d1(4)) +16H++10Cl-===2Mn2++5Cl2↑+8H2O HCl
(2)緩慢滴加鹽酸 裝置C加冰水浴
(3)在攪拌下,將Fe(NO3)3飽和溶液緩慢滴加到KClO飽和溶液中
(4)用砂芯漏斗過濾,將濾液置于冰水浴中,向濾液中加入飽和KOH溶液,攪拌、靜置,再用砂芯漏斗過濾,晶體用適量乙醇洗滌2~3次后,在真空干燥箱中干燥
考點二
2對點速練
1.解析:檢驗蔗糖水解產(chǎn)物葡萄糖,硫酸是催化劑,檢驗前需加入NaOH溶液中和硫酸,否則不會產(chǎn)生磚紅色沉淀,故A選項錯誤;制取氫氧化鐵膠體是向沸水中滴入飽和FeCl3溶液,繼續(xù)加熱至液體呈紅褐色,故B選項錯誤;向AgNO3溶液中加入NaCl溶液至不再有沉淀生成,再滴加KI溶液發(fā)生了反應AgCl(s)+I-(aq)?AgI(s)+Cl-(aq),發(fā)生了沉淀的轉(zhuǎn)化,可說明AgCl的Ksp比AgI的大,故C選項正確;元素金屬性強弱可比較其單質(zhì)置換水或酸中氫的難易,或其最高價氧化物對應水化物堿性的強弱,該實驗方案中因Mg不能與NaOH(aq)反應作正極,Al作負極,不符合活潑的金屬作負極的規(guī)律,故D選項錯誤。
答案:C
2.解析:石灰石和鹽酸反應產(chǎn)生的CO2氣體,由于HCl具有揮發(fā)性,所以將氣體直接通入硅酸鈉溶液中,會發(fā)生反應:2HCl+Na2SiO3===H2SiO3↓+2NaCl;CO2+H2O+Na2SiO3===H2SiO3↓+2Na2CO3,因此不可以證明碳酸的酸性比硅酸強,A錯誤;向FeCl3溶液中通入足量的H2S,會發(fā)生反應:2FeCl3+H2S===2FeCl2+S↓+2HCl,只能形成S單質(zhì)一種沉淀,可以證明Fe3+的氧化性強于S,B錯誤;向某無色溶液中滴加少量新制氯水,加入淀粉后溶液變成藍色,說明反應后的溶液中含有I2,則加入氯水前溶液中含有I-,發(fā)生反應:Cl2+2I-===2Cl-+I2,C正確;同類型的難溶電解質(zhì),Ksp小的先沉淀,而AgCl、Ag2CrO4的類型不同,不能由現(xiàn)象直接比較Ksp,D錯誤。故合理選項是C。
答案:C
3.解析:本題涉及的考點有Fe2+的檢驗、Ksp大小比較、氧化性強弱判斷、鹽類的水解,考查考生化學實驗與探究的能力,體現(xiàn)了科學探究與創(chuàng)新意識的學科核心素養(yǎng)。
檢驗Fe2+應先加KSCN溶液,溶液不變紅色,再滴加新制氯水,溶液變紅色,A不正確;I-先沉淀,說明Ksp(AgI);而在酸性條件下,的氧化能力增強,氧化性Cl2 溶液酸堿性不同
③理由:在過量酸的作用下完全轉(zhuǎn)化為Fe3+和O2,溶液淺紫色一定是的顏色
方案:向紫色溶液b中滴加過量稀H2SO4,觀察溶液紫色快速褪去還是顯淺紫色
8.解析:(1)NH4Cl溶解MgO可以理解為其水解呈酸性+H2O?NH3·H2O+H+,水解生成的H+與MgO反應,促進水解平衡正向移動,生成NH3。(2)利用氨水沉鎂,轉(zhuǎn)速過快,氨氣揮發(fā);轉(zhuǎn)速過快,生成Mg(OH)2顆粒小,不易沉降(類似于膠體的生成)。(4)浸出液中含有MgCl2、NH4Cl,加熱時產(chǎn)生HCl、NH3污染環(huán)境。
答案:(1)MgO+2 eq \(=====,\s\up13(△)) Mg2++2NH3↑+H2O (2)攪拌轉(zhuǎn)速過快,Mg(OH)2顆粒變小,不易沉降(或攪拌轉(zhuǎn)速過快,促進氨氣揮發(fā)) (3)坩堝 連續(xù)兩次灼燒后稱得(坩堝和固體的)質(zhì)量相同
(4)直接灼燒生成的NH3、HCl污染環(huán)境、生成MgO純度不高、能耗更高
(5)向所得濾液中通入二氧化碳氣體至沉淀不再增多,過濾,用蒸餾水洗滌沉淀2~3次,加入稀硫酸至沉淀完全溶解,將所得溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶,過濾,用無水乙醇洗滌晶體2~3次
本講真題研練
1.解析:本題考查物質(zhì)的基本性質(zhì)、化學實驗基本操作、化學計算等知識,考查的化學學科核心素養(yǎng)是科學探究與創(chuàng)新意識。(1)加入BaCl2溶液后,若已經(jīng)完全沉淀,則向上層清液中繼續(xù)加入BaCl2溶液時就不會產(chǎn)生新的沉淀,故相應的檢驗方法是向上層清液中加入BaCl2溶液,沒有白色沉淀出現(xiàn),說明沉淀完全。(2) BaSO4沉淀中所含有的雜質(zhì)為Cu2+、Cl-,可用AgNO3溶液檢驗最后一次洗滌液中是否含有Cl-的方法達到目的。(3)灼燒固體時通常在坩堝中進行。(4)w g BaSO4的物質(zhì)的量是 ml,由“”守恒可知n(CuSO4)= ml,c(CuSO4)= ml÷0.025 L= ml·L-1。(5)由于燒杯內(nèi)壁會沾有一定量BaSO4,因此若不洗滌燒杯,會導致BaSO4損失,由此計算出的CuSO4的量少于理論值,從而導致測量出的CuSO4溶液濃度偏低。(6)由于實驗涉及氣體,故裝置連接好后應檢查裝置的氣密性。(7)由于氣體密度受溫度影響,故要想準確測量氫氣的體積,必須保證反應前后體系溫度相等,故答案為b。(8)消耗的鋅的物質(zhì)的量為 ml,生成的n(H2)= ml,因此與CuSO4反應的Zn的物質(zhì)的量為(-)ml,故c(CuSO4)=ml·L-1。(9)當E管液面高于D管時,說明C、D中氣體壓強大于大氣壓,這樣測量出的氣體體積值偏小,由c(CuSO4)的計算表達式知測量出的c(CuSO4)偏高。(10)由于MgSO4不能與鋅反應,故不能用此方法測定MgSO4溶液的濃度。
答案:(1)向上層清液中繼續(xù)滴加BaCl2溶液,無白色沉淀生成,則沉淀完全
(2)AgNO3溶液 (3)坩堝 (4) (5)偏低
(6)檢查裝置氣密性 (7)b (8)
(9)偏高 (10)否
2.解析:(1)儀器1的名稱為分液漏斗。由于Fe(OH)2易被氧氣氧化,故裝置5的作用是通過液封,防止空氣進入裝置4。(2)3中溶液不能進入4中的原因是生成的氫氣沿著導管通過2逸出,三頸燒瓶中無法形成高壓,故只需在2、3之間加一個控制開關。(3)生成灰綠色沉淀說明氫氧化亞鐵被部分氧化,分析原因應該是裝置4中的空氣未排盡。
答案:(1)滴液漏斗(分液漏斗) 液封,防止空氣進入裝置4
(2)在裝置2、3之間添加控制開關
(3)裝置4內(nèi)的空氣沒有排盡
3.解析:(1)由于醋酸亞鉻易被氧化,所以需要盡可能避免與氧氣接觸,因此實驗中所用蒸餾水均需煮沸后迅速冷卻,目的是去除水中溶解氧;根據(jù)儀器構(gòu)造可知儀器a是分液(或滴液)漏斗。
(2)①c中溶液由綠色逐漸變?yōu)榱了{色,說明Cr3+被鋅還原為Cr2+,反應的離子方程式為Zn+2Cr3+===Zn2++2Cr2+。②鋅還能與鹽酸反應生成氫氣,由于裝置中含有空氣,能氧化Cr2+,所以氫氣的作用是排除c中空氣。
(3)打開K3,關閉K1和K2,由于鋅繼續(xù)與鹽酸反應生成氫氣,導致c中壓強增大,所以c中亮藍色溶液能流入d裝置,與醋酸鈉反應;根據(jù)題干信息可知醋酸亞鉻難溶于冷水,所以為使沉淀充分析出并分離,需要采取的操作是(冰?。├鋮s、過濾、洗滌、干燥。
(4)由于d裝置是敞開體系,因此裝置的缺點是可能使醋酸亞鉻與空氣接觸被氧化而使產(chǎn)品不純。
答案:(1)去除水中溶解氧 分液(或滴液)漏斗
(2)① Zn+2Cr3+===Zn2++2Cr2+ ②排除c中空氣
(3)c中產(chǎn)生H2使壓強大于大氣壓 (冰浴)冷卻 過濾
(4)敞開體系,可能使醋酸亞鉻與空氣接觸
反應裝
置類型
反應裝置圖
適用氣體
操作注意事項
固、固
加熱型
O2、
NH3等
①試管要干燥;
②試管口略低于試管底;
③加熱時先均勻加熱再固定加強熱
固、液加
熱型或液、
液加熱型
Cl2、
HCl等
①燒瓶加熱時要隔石棉網(wǎng);
②反應物均為液體時,燒瓶內(nèi)要加碎瓷片(或沸石)
固、液不
加熱型
或液、液
不加熱型
H2、CO2、
SO2、NO、
NO2等
①使用長頸漏斗時,要使漏斗下端插入液面以下;
②啟普發(fā)生器只適用于塊狀固體和液體反應,且氣體不溶于水;
③使用分液漏斗既可以增強氣密性,又可控制液體流速
收集
方法
收集氣體
的類型
收集裝置
可收集的氣體
(舉例)
排水法
難溶于水或
微溶于水,
又不與水反
應的氣體
O2、H2、NO、CO等
排空氣法
向上排空氣法
密度大于空
氣且不與空
氣中的成分
反應
Cl2、SO2、NO2、CO2
向下排空氣法
密度小于空
氣且不與空
氣中的成分
反應
H2、NH3
類型
液態(tài)
干燥劑
固態(tài)
干燥劑
固態(tài)
干燥劑
固體,
加熱
裝置
選項
實驗目的
實驗方案
A
檢驗蔗糖水解生成葡萄糖
取適量蔗糖溶于盛有蒸餾水的試管中,滴入稀硫酸加熱一段時間,冷卻,滴入新制氫氧化銅懸濁液,加熱至沸騰,觀察有無磚紅色沉淀
B
實驗室制備氫氧化鐵膠體
向盛有25 mL蒸餾水的燒杯中滴入5~6 滴氯化鐵飽和溶液,加熱煮沸至溶液呈紅褐色,停止加熱
C
比較AgCl、AgI的Ksp大小
向盛有10滴0.1 ml·L-1 AgNO3溶液的試管中滴加0.1 ml·L-1NaCl溶液至不再有沉淀生成,再滴加0.1 ml·L-1 KI溶液
D
比較Mg、Al的金屬性強弱
用導線連接鎂片和鋁片,插入盛有氫氧化鈉溶液的燒杯中,觀察氣泡
選項
實驗操作
實驗現(xiàn)象
實驗結(jié)論
A
將石灰石和鹽酸反應產(chǎn)生的氣體直接通入硅酸鈉溶液中
生成白色沉淀
碳酸的酸性比硅酸強
B
向FeCl3溶液中通入足量的H2S
生成兩種沉淀
Fe3+的氧化性強于S
C
向某無色溶液中滴加少量新制氯水
加入淀粉后溶液變成藍色
原溶液中含有I-
D
向AgCl固體滴加飽和Na2CrO4溶液
有磚紅色沉淀生成
Ksp:Ag2CrO4Ksp(AgCl)
C
向3 mL KI溶液中滴加幾滴溴水,振蕩,再滴加1 mL淀粉溶液,溶液顯藍色
Br2的氧化性比I2的強
D
用pH試紙測得:CH3COONa溶液的pH約為9,NaNO2溶液的pH約為8
HNO2電離出H+的能力比CH3COOH的強
溫度
溶解度/g
物質(zhì)
20 ℃
30 ℃
40 ℃
60 ℃
80 ℃
90 ℃
Na2SO4
19.5
40.8
48.8
45.3
43.7
42.7
Na2Cr2O7
183
198
215
269
376
405
方案Ⅰ
取少量a,滴加KSCN溶液至過量,溶液呈紅色
方案Ⅱ
用KOH溶液充分洗滌C中所得固體,再用KOH溶液將K2FeO4溶出,得到紫色溶液b,取少量b,滴加鹽酸,有Cl2產(chǎn)生

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