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- 2021-05-10 发布
第
15
讲 化学实验综合应用
[
最新考纲
]
1
．了解科学探究的基本过程，学习运用以实验和推理为基础的科学探究方法。
2.
了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。
3.
掌握常见气体的实验室制法
(
包括所用试剂、反应原理、仪器和收集方法
)
。
4.
根据化学实验的目的和要求，能做到：
(1)
设计实验方案；
(2)
正确选用实验装置；
(3)
掌握控制实验条件的方法；
(4)
预测或描述实验现象、分析或处理实验数据，得出合理结论；
(5)
评价或改进实验方案。
5.
以上各部分知识与技能的综合应用。
以制备为主线的综合实验
1
．过氧化钙微溶于水，溶于酸，可用作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。以下是一种制备过氧化钙的实验方法。回答下列问题：
(
一
)
碳酸钙的制备
(1)
步骤
①
加入氨水的目的是
________________________
。
小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大，有利于
____________________________________________________
。
(
二
)
过氧化钙的制备
CaCO
3
稀盐酸、煮沸、过滤②
滤液
氨水和双氧水冰浴③
白色结晶
(2)
步骤
②
的具体操作为逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，此时溶液呈
________
性
(
填
“
酸
”
、
“
碱
”
或
“
中
”
)
。将溶液煮沸，趁热过滤。将溶液煮沸的作用是
____________________________
。
(3)
步骤
③
中反应的化学方程式为
_______________________
，
该反应需要在冰浴下进行，原因是
_____________________
。
(4)
将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是
________
。
(5)
制备过氧化钙的另一种方法是：将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。该工艺方法的优点是
___________________________
，
产品的缺点是
________________________________________
。
答案
(1)
调节溶液
pH
使
Fe
3
＋
生成
Fe(OH)
3
沉淀 过滤分离
(2)
酸 除去溶液中的
CO
2
(3)CaCl
2
＋
2NH
3
·H
2
O
＋
H
2
O
2
===CaO
2
↓
＋
2NH
4
Cl
＋
2H
2
O
或
CaCl
2
＋
2NH
3
·H
2
O
＋
H
2
O
2
＋
6H
2
O===CaO
2
·8H
2
O
↓
＋
2NH
4
Cl
温度过高时双氧水易分解
(4)
去除晶体表面水分
(5)
工艺简单，操作方便 纯度较低
以原理、性质探究为主线的综合实验
2
．
(2017·
北京理综，
28
)
某小组在验证反应
“
Fe
＋
2Ag
＋
===Fe
2
＋
＋
2Ag
”
的实验中检测到
Fe
3
＋
，发现和探究过程如下。向硝酸酸化的
0.05 mol·L
－
1
硝酸银溶液
(pH
≈
2)
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
①
取少量黑色固体，洗涤后，
________________________
(
填操作和现象
)
，证明黑色固体中含有
Ag
。
②
取上层清液，滴加
K
3
[Fe(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
Fe
3
＋
，乙认为铁粉过量时不可能有
Fe
3
＋
，乙依据的原理是
______________________
_______________________________________________________ (
用离子方程式表示
)
。针对两种观点继续实验：
①
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，且溶液颜色变浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下：
(
资料：
Ag
＋
与
SCN
－
生成白色沉淀
AgSCN)
序号
取样时间
/min
现象
ⅰ
3
产生大量白色沉淀；溶液呈红色
ⅱ
30
产生白色沉淀；较
3 min
时量少；溶液红色较
3 min
时加深
ⅲ
120
产生白色沉淀；较
30 min
时量少；溶液红色较
30 min
时变浅
②
对
Fe
3
＋
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
Fe
3
＋
；
假设
b
：空气中存在
O
2
，由于
___________________________
(
用离子方程式表示
)
，可能产生
Fe
3
＋
；
假设
c
：酸性溶液中
NO
具有氧化性，可产生
Fe
3
＋
；
假设
d
：根据
__________________________________________
__________
现象，判断溶液中存在
Ag
＋
，可产生
Fe
3
＋
。
③
下列实验
Ⅰ
可证实假设
a
、
b
、
c
不是产生
Fe
3
＋
的主要原因。实验
Ⅱ
可证实假设
d
成立。
实验
Ⅰ
：向硝酸酸化的
________
溶液
(pH
≈
2)
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
Ⅱ
：装置如图，其中甲溶液是
________
，操作及现象是
____________________________________________________
。
(3)
根据实验现象，结合方程式推测实验
ⅰ
～
ⅲ
中
Fe
3
＋
浓度变化的原因：
______________________________________
。
解析
(1)
①
黑色固体中有
Ag
和
Fe
，加入过量稀盐酸，铁粉会全部溶解，若仍有黑色固体剩余，则为银；
②
本题是
Fe
2
＋
的检验，加入铁氰化钾溶液有蓝色沉淀生成，说明溶液中有
Fe
2
＋
。
(3)
ⅰ
中溶液呈红色，且烧杯中有黑色固体，说明发生反应
①
Ag
＋
＋
Fe
2
＋
Fe
3
＋
＋
Ag
、
②
Fe
3
＋
＋
3SCN
－
Fe(SCN)
3
；
ⅱ
中反应
①
正向进行，
c
(Fe
3
＋
)
增大，
c
(Ag
＋
)
减小，平衡
②
正移，红色加深；
ⅲ
中由于铁粉过量，
2Fe
3
＋
＋
Fe===3Fe
2
＋
，
120 min
后
c
(Fe
3
＋
)
减小，
②
逆移，溶液红色变浅。
答案
(1)
①
加入过量的稀盐酸，黑色固体部分溶解
(
其它答案合理均可
)
②
Fe
2
＋
(2)2Fe
3
＋
＋
Fe===3Fe
2
＋
②
4Fe
2
＋
＋
O
2
＋
4H
＋
===4Fe
3
＋
＋
2H
2
O
溶液产生白色沉淀，且随时间变长，白色沉淀减少，红色加深
③
0.017 mol/L Fe(NO
3
)
3
溶液
Fe(NO
3
)
2
溶液和
KSCN
溶液 如图连接装置，电流计指针偏转，左烧杯中溶液变红色，右烧杯中银棒出现黑色固体
(3)
溶液中存在如下两个平衡：
①
Ag
＋
＋
Fe
2
＋
Fe
3
＋
＋
Ag
②
Fe
3
＋
＋
3SCN
－
Fe(SCN)
3
，随着反应
①
的进行，
c
(Fe
3
＋
)
增大，平衡
②
正移，溶液红色加深，随后发生反应
2Fe
3
＋
＋
Fe===3Fe
2
＋
，
c
(Fe
3
＋
)
减少，平衡
②
逆移，溶液红色变浅
以成分及含量确定为主线的综合实验
3
．
(2017·
课标全国
Ⅰ
，
26)
凯氏定氮法是测定蛋白质中氮含量的经典方法，其原理是用浓硫酸在催化剂存在下将样品中有机氮转化成铵盐，利用如图所示装置处理铵盐，然后通过滴定测量。已知：
NH
3
＋
H
3
BO
3
===NH
3
·H
3
BO
3
；
NH
3
·H
3
BO
3
＋
HCl===NH
4
Cl
＋
H
3
BO
3
。
回答下列问题：
(1)a
的作用是
______________________________________
。
(2)b
中放入少量碎瓷片的目的是
_____________________
。
f
的名称是
________________
。
(3)
清洗仪器，
g
中加蒸馏水，打开
K
1
，关闭
K
2
、
K
3
，加热
b
，蒸气充满管路，停止加热，关闭
K
1
，
g
中蒸馏水倒吸进入
c
，原因是
_____________________
；
打开
K
2
放掉水，重复操作
2
～
3
次。
(4)
仪器清洗后，
g
中加入硼酸
(H
3
BO
3
)
和指示剂，铵盐试样由
d
注入
e
，随后注入氢氧化钠溶液，用蒸馏水冲洗
d
，关闭
K
1
，
d
中保留少量水，打开
K
1
，加热
b
，使水蒸气进入
e
。
①
d
中保留少量水的目的是
____________________________
。
②
e
中主要反应的离子方程式为
________________________
，
e
采用中空双层玻璃瓶的作用是
________________________
。
(5)
取某甘氨酸
(C
2
H
5
NO
2
)
样品
m
克进行测定，滴定
g
中吸收液时消耗浓度为
c
mol·L
－
1
的盐酸
V
mL
，则样品中氮的质量分数为
________%
，样品的纯度
≤
________%
。
4
．
(2017·
课标全国
Ⅱ
，
28)
水中溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件。某课外小组采用碘量法测定学校周边河水中的溶解氧。实验步骤及测定原理如下：
Ⅰ
.
取样、氧的固定
用溶解氧瓶采集水样。记录大气压及水体温度。将水样与
Mn(OH)
2
碱性悬浊液
(
含有
KI)
混合，反应生成
MnO(OH)
2
，实现氧的固定。
(3)Na
2
S
2
O
3
溶液不稳定，使用前需标定。配制该溶液时需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、试剂瓶和
________
；蒸馏水必须经过煮沸、冷却后才能使用，其目的是杀菌、除
________
及二氧化碳。
(4)
取
100.00 mL
水样经固氧、酸化后，用
a
mol·L
－
1
Na
2
S
2
O
3
溶液滴定，以淀粉溶液作指示剂，终点现象为
___________________________________________________
；
若消耗
Na
2
S
2
O
3
溶液的体积为
b
mL
，则水样中溶解氧的含量为
________ mg·L
－
1
。
(5)
上述滴定完成时，若滴定管尖嘴处留有气泡会导致测定结果偏
________
。
(
填
“
高
”
或
“
低
”
)
解析
本题采用碘量法测定水中的溶解氧的含量，属于氧化还原滴定。
(1)
取水样时，若搅拌水体，会造成水底还原性杂质进入水样中，或者水体中的氧气因搅拌溶解度降低逸出。
(2)
根据氧化还原反应原理，
Mn(OH)
2
被氧气氧化为
MnO(OH)
2
，由此可得方程式
2Mn(OH)
2
＋
O
2
===2MnO(OH)
2
。
(3)
一定物质的量浓度溶液的配制还需要容量瓶；加热可以除去溶解的氧气，避免实验结果不准确。
(4)
该实验用硫代硫酸钠标准液滴定
I
2
，因此终点现象为当最后一滴标准液滴入时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内无变化；根据关系式
O
2
～
2MnO(OH)
2
～
2I
2
～
4Na
2
S
2
O
3
可得水样中溶解氧的含量为
[(
ab
×
10
－
3
) mol÷4
×
32 mg·mol
－
1
×
10
3
]÷0.1 L
＝
80
ab
mg·L
－
1
。
(5)
终点读数时有气泡，气泡占据液体应占有的体积，会导致所测溶液体积偏小，最终结果偏低。
答案
(1)
避免水底还原性杂质进入水样中
(
或者防止水体中的氧气逸出
)
(2)2Mn(OH)
2
＋
O
2
===2MnO(OH)
2
(3)
容量瓶 氧气
(4)
当最后一滴标准液滴入时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内无变化
80
ab
(5)
低
分析评价
题型：填空题
评析：物质制备型综合题常以无机制备、工艺流程制备和有机制备为载体考查仪器的使用，分离和提纯操作，以及实验条件控制等，是高考热点题型；而性质、原理探究、成分确定，常借助物质性质通过元素设计完成，以此考查学生发现问题和解决问题的能力，难度较大。
启示
：
①
实验设计评价能力培养；
②
综合实验题中简答题规范性训练。
高频考点一 制备型实验
[
考点精要
]
1
．
牢记制备实验方案设计要点
2
．
防范制备实验中的
8
大易错操作
(1)
净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸。
(2)
进行某些易燃易爆实验时要防爆炸
(
如
H
2
还原
CuO
应先通
H
2
，气体点燃前先验纯等
)
。
(3)
防氧化
(
如
H
2
还原
CuO
后要
“
先灭灯再停氢
”
，白磷切割宜在水中进行等
)
。
(3)
优化细节：制备实验应注意防污染、防倒吸、防氧化、防潮解、防爆炸、防挥发等。对于产物要求产率高、易分离、易收集、杂质少、步骤少。
(4)
防吸水
(
实验取用和制取易吸水、潮解、水解的物质宜采取必要措施，以保证达到实验目的。如
NaOH
固体应放在烧杯等玻璃器皿中称量
)
。
(5)
冷凝回流：有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置
(
如长玻璃管、冷凝管等
)
。
(6)
易挥发液体产物
(
导出时可为蒸气
)
的及时冷却。
(7)
仪器拆卸的科学性与安全性
(
也从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑
)
。
(8)
其他，如实验操作顺序，试剂加入顺序等。
[
考法指导
]
【典例演示】
醋酸亚铬水合物
{[Cr(CH
3
COO)
2
]
2
·2H
2
O
，相对分子质量为
376}
是一种深红色晶体，不溶于冷水，是常用的氧气吸收剂。实验室中以锌粒、三氯化铬溶液、醋酸钠溶液和盐酸为主要原料制备醋酸亚铬水合物，其装置如图所示，且仪器
2
中预先加入锌粒。已知二价铬不稳定，极易被氧气氧化，不与锌反应。制备过程中发生的相关反应如下：
无机制备实验探究
(
难度系数
☆☆☆
)
Zn(s)
＋
2HCl(aq)===ZnCl
2
(aq)
＋
H
2
(g)
2CrCl
3
(aq)
＋
Zn(s)===2CrCl
2
(aq)
＋
ZnCl
2
(aq)
2Cr
2
＋
(aq)
＋
4CH
3
COO
－
(aq)
＋
2H
2
O(l)
===[Cr(CH
3
COO)
2
]
2
·2H
2
O(s)
请回答下列问题：
(1)
仪器
1
的名称是
________
。
(2)
往仪器
2
中加盐酸和三氯化铬溶液的顺序最好是
________(
选下面字母
)
；目的是
____________________________________
_____________________________________________________
。
A
、盐酸和三氯化铬溶液同时加入
B
．先加三氯化铬溶液一段时间后再加盐酸
C
．先加盐酸一段时间后再加三氯化铬溶液
(3)
为使生成的
CrCl
2
溶液与
CH
3
COONa
溶液顺利混合，应关闭止水夹
________(
填
“A”
或
“B”
，下同
)
，打开止水夹
________
。
(4)
本实验中锌粒要过量，其原因除了让产生的
H
2
将
CrCl
2
溶液压入装置
3
与
CH
3
COONa
溶液反应外，另一个作用是
____________________________
。
(5)
已知其它反应物足量，实验时取用的
CrCl
3
溶液中含溶质
9.51 g
，取用的醋酸钠溶液为
1.5 L 0.1 mol·L
－
1
；实验后得干燥纯净的
[Cr(CH
3
COO)
2
]
2
·2H
2
O 9.48 g
，则该实验所得产品的产率为
________(
不考虑溶解的醋酸亚铬水合物
)
。
【解题指导】
第一步：明确实验干什么
以锌粒、
CrCl
3
溶液、
CH
3
COONa
溶液和盐酸为主要原料制备
[Cr(CH
3
COO)
2
]
2
·2H
2
O
。
第二步：分析原理用什么
要得到二价
Cr
，三氯化铬溶液中需要加入还原剂，选择
Zn
做还原剂，发生的反应为：
2CrCl
3
(aq)
＋
Zn(s)===2CrCl
2
(aq)
＋
ZnCl
2
(aq)
，然后
Cr
2
＋
与醋酸钠溶液反应：
2Cr
2
＋
(aq)
＋
4CH
3
COO
－
(aq)
＋
2H
2
O(l)===[Cr(CH
3
COO)
2
]
2
·2H
2
O(s)
。
第四步：产率计算要细算
题目中给了
CrCl
3
和
CH
3
COONa
两个量，注意
CH
3
COONa
是过量的，根据元素守恒即可算出
[Cr(CH
3
COO)
2
]
2
·2H
2
O
的量。
答案
(1)
分液漏斗
(2)C
让锌粒与盐酸先反应产生
H
2
，把装置
2
和
3
中的空气赶出，避免生成的亚铬离子被氧化
(3)B
A
(4)
使锌与
CrCl
3
充分反应得到
CrCl
2
(5)84.0%
【考法训练
1
】
(2016·
浙江理综，
29)
无水
MgBr
2
可用作催化剂。实验室采用镁屑与液溴为原料制备无水
MgBr
2
，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
反应完毕后恢复至室温，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
MgBr
2
产品。
已知：
①
Mg
与
Br
2
反应剧烈放热；
MgBr
2
具有强吸水性。
②
MgBr
2
＋
3C
2
H
5
OC
2
H
5
MgBr
2
·3C
2
H
5
OC
2
H
5
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
N
2
，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
________
。
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
Y
4
－
)
标准溶液滴定，反应的离子方程式：
Mg
2
＋
＋
Y
4
－
===MgY
2
－
①
滴定前润洗滴定管的操作方法是
________________________________
。
②
测定时，先称取
0.250 0 g
无水
MgBr
2
产品，溶解后，用
0.050 0 mol·L
－
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
MgBr
2
产品的纯度是
________(
以质量分数表示
)
。
解析
②
据题意知：
MgBr
2
～
Y
4
－
，
n
(MgBr
2
)
＝
n
(Y
4
－
)
＝
0.050 0 mol·L
－
1
×
0.026 5 L
＝
1.325
×
10
－
3
mol
，
m
(MgBr
2
)
＝
1.325
×
10
－
3
mol
×
184 g·mol
－
1
＝
0.243 8 g
，无水溴化镁产品的纯度为
0.243 8 g/0.250 0 g
×
100%
＝
97.5%
。
答案
(1)
干燥管 防止镁屑与氧气反应，生成的
MgO
阻碍
Mg
与
Br
2
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)
①
从滴定管上口加入少量待装液，倾斜着转动滴定管，使液体润湿内壁，然后从下部放出，重复
2
～
3
次
②
97.5%
物质制备思维流程
【当堂指导】
【考法训练
2
】
(2017·
江苏化学，
21B)
1
－溴丙烷是一种重要的有机合成中间体，沸点为
71
℃
，密度为
1.36 g·cm
－
3
。实验室制备少量
1
－溴丙烷的主要步骤如下：
步骤
1
：在仪器
A
中加入搅拌磁子、
12 g
正丙醇及
20 mL
水，冰水冷却下缓慢加入
28 mL
浓
H
2
SO
4
；冷却至室温，搅拌下加入
24 g NaBr
。
有机制备实验探究
(
难度系数
☆☆
)
步骤
2
：如图所示搭建实验装置，缓慢加热，直到无油状物馏出为止。
步骤
3
：将馏出液转入分液漏斗，分出有机相。
步骤
4
：将分出的有机相转入分液漏斗，依次用
12 mL H
2
O
、
12 mL 5% Na
2
CO
3
溶液和
12 mL H
2
O
洗涤，分液，得粗产品，进一步提纯得
1
－溴丙烷。
(1)
仪器
A
的名称是
________
；加入搅拌磁子的目的是搅拌和
________
。
(2)
反应时生成的主要有机副产物有
2
－溴丙烷和
________
。
(3)
步骤
2
中需向接受瓶内加入少量冰水并置于冰水浴中的目的是
___________________________________________________
。
(4)
步骤
2
中需缓慢加热使反应和蒸馏平稳进行，目的是
____________________________________________________
。
(5)
步骤
4
中用
5% Na
2
CO
3
溶液洗涤有机相的操作：向分液漏斗中小心加入
12 mL 5% Na
2
CO
3
溶液，振荡，
__________________________________________
，静置，分液。
解析
(2)
浓
H
2
SO
4
存在条件下，正丙醇可能发生消去反应生成丙烯，也可能分子间脱水生成正丙醚。
(3)
冰水降低温度，减少
1
－溴丙烷的挥发。
(4)
因正丙醇与
HBr
反应生成
1
－溴丙烷，
HBr
易挥发，缓慢加热，以减少
HBr
的挥发。
答案
(1)
蒸馏烧瓶 防止暴沸
(2)
丙烯、正丙醚
(3)
减少
1
－溴丙烷的挥发
(4)
减少
HBr
挥发
(5)
将分液漏斗下口向上倾斜、打开活塞排出气体
有机物制备解题流程
【当堂指导】
分析制备流程
熟悉重要仪器
依据有机反应特点作答
①
有机物易挥发，反应中通常采用冷凝回流装置，以提高原料的利用率和产物的产率。
②
有机反应通常都是可逆反应，且易发生副反应，因此常使价格较低的反应物过量，以提高另一反应物的转化率和产物的产率，同时在实验中需要控制反应条件，以减少副反应的发生。
③
根据产品与杂质的性质特点，选择合适的分离提纯方法。
高频考点二 探究型综合实验
1
．
解题思路
[
考点精要
]
2
．
探究型实验考查特点
探究型实验主要是对物质反应原理，物质具备的性质去求证，关键是设计出简捷的实验方案，操作简单易行，现象明显，且安全性高。
如：性质验证型实验方案的设计思路
【注意事项】
(1)
在离子检验、气体成分检验的过程中，要严格掌握检验的先后顺序，防止各成分检验过程中的相互干扰。
(2)
若有水蒸气生成，先检验水蒸气，再检验其他成分，如教材中
C
和浓
H
2
SO
4
的反应，产物有
SO
2
、
CO
2
和
H
2
O(g)
，通过实验可检验三种气体物质的存在，但要注意检验
SO
2
、
CO
2
都要通过溶液进行检验，对检验
H
2
O(g)
有干扰。
[
考法指导
]
【典例演示】
某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。
实验一 制取氯酸钾和氯水
利用如图所示的实验装置进行实验。
综合探究实验
(
难度系数
☆☆
)
(1)
制取实验结束后，取出
B
中试管冷却结晶，过滤，洗涤。该实验操作过程需要的玻璃仪器有
______________________________________________
。
(2)
若对调
B
和
C
装置的位置，
________(
填
“
能
”
或
“
不能
”
)
提高
B
中氯酸钾的产率。
实验二 氯酸钾与碘化钾反应的研究
(3)
在不同条件下
KClO
3
可将
KI
氧化为
I
2
或
KIO
3
。该小组设计了系列实验研究反应条件对反应产物的影响，其中系列
a
实验的记录表如下
(
实验在室温下进行
)
：
试管编号
1
2
3
4
0.20 mol·L
－
1
KI/mL
1.0
1.0
1.0
1.0
KClO
3
(s)/g
0.10
0.10
0.10
0.10
6.0 mol·L
－
1
H
2
SO
4
/mL
0
3.0
6.0
9.0
蒸馏水
/mL
9.0
6.0
3.0
0
实验现象
①
系列
a
实验的实验目的是
_________________________
。
②
设计
1
号试管实验的作用是
__________________________
。
③
若
2
号试管实验现象为
“
黄色溶液
”
，取少量该溶液加入淀粉溶液呈蓝色；假设氧化产物唯一，还原产物为
KCl
，则此反应的离子方程式为
__________________________________
。
实验三 测定饱和氯水中氯元素的总量
(4)
该小组设计的实验方案为：使用如图装置，加热
15.0 mL
饱和氯水试样，测定产生气体的体积。此方案不可行的主要原因是
________________________
。
(
不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因
)
(5)
根据下列资料，为该小组设计一个可行的实验方案
(
不必描述操作过程的细节
)
：
_____________________________
。
资料：
i.
次氯酸会破坏酸碱指示剂；
ⅱ
.
次氯酸或氯气会被
SO
2
、
H
2
O
2
和
FeCl
2
等物质还原成
Cl
－
【解题指导】
该题给出了三个关联不大的实验，解答时需要独立思考。
(4)
在溶液中存在
Cl
2
的重新溶解及
HClO
分解产生
HCl
和
O
2
等，故此方案不可行。
(5)
由于次氯酸会破坏酸碱指示剂，可以利用氯水的强氧化性，首先向该溶液中加入足量的
H
2
O
2
溶液，发生氧化还原反应产生
Cl
－
，
H
2
O
2
被氧化为
O
2
；其次加热除去过量的
H
2
O
2
，冷却；最后加入足量的
AgNO
3
溶液，生成
AgCl
沉淀，称量沉淀的质量，再根据物质的元素组成确定其中含有的氯元素的质量。
【考法训练
1
】
(
训练角度：反应原理探究
)
某校化学兴趣小组探究
SO
2
与
FeCl
3
溶液的反应，所用装置如图所示
(
夹持装置已略去
)
。
(1)
该小组同学预测
SO
2
与
FeCl
3
溶液反应的现象为溶液由棕黄色变为浅绿色，然后开始实验。
步骤
①
配制
1 mol·L
－
1
FeCl
3
溶液
(
未用盐酸酸化
)
，测其
pH
约为
1
，取少量装入试管
A
中，通入
SO
2
气体
FeCl
3
溶液显酸性的原因是
_______________________________
_________________________________________________________________(
用化学用语解释
)
。
若用浓硫酸与
Cu
反应产生
SO
2
，则该反应的化学方程式为
___________________________________________________
。
(2)
当
SO
2
通入
FeCl
3
溶液至饱和时，该小组同学观察到的现象是溶液由棕黄色变为红棕色，没有观察到丁达尔现象。将混合液放置
12
小时，溶液才变成浅绿色。
【查阅资料】
Fe(HSO
3
)
2
＋
为红棕色，它可以将
Fe
3
＋
还原为
Fe
2
＋
；生成
Fe(HSO
3
)
2
＋
的反应为可逆反应。解释
SO
2
与
FeCl
3
溶液反应生成红棕色
Fe(HSO
3
)
2
＋
的原因：
__________________________
_________________________________(
用化学用语解释
)
。
写出溶液中
Fe(HSO
3
)
2
＋
与
Fe
3
＋
反应的离子方程式：
__________________________________________________________________________________________________________
。
(3)
为了探究如何缩短红棕色变为浅绿色的时间，该小组同学进行了步骤
②
和步骤
③
的实验。
用铁氰化钾溶液检验步骤
②
和步骤
③
所得溶液中的
Fe
2
＋
，其现象为
_____________________________________________
。
(4)
综合上述实验探究过程，可以获得如下实验结论：
a
．
SO
2
与
FeCl
3
溶液反应生成红棕色中间产物
Fe(HSO
3
)
2
＋
；
b
．红棕色中间产物转变成浅绿色溶液是一个较慢的过程；
c
．
______________________________________________
。
步骤
②
往
5 mL 1 mol·L
－
1
FeCl
3
溶液中通入
SO
2
气体，溶液立即变为红棕色。微热
3 min
，溶液颜色变为浅绿色
步骤
③
往
5 mL
重新配制的
1 mol·L
－
1
FeCl
3
溶液
(
用浓盐酸酸化
)
中通入
SO
2
气体，溶液立即变为红棕色。几分钟后，发现溶液颜色变成浅绿色
【考法训练
2
】
(
训练角度：性质探究
)
(2016·
北京理综，
28)
以
Na
2
SO
3
溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象，探究盐的性质和盐溶液间反应的多样性。
实验
试剂
现象
滴管
试管
2 mL
0.2 mol·L
－
1
Na
2
SO
3
溶液
饱和
Ag
2
SO
4
溶液
Ⅰ
.
产生白色沉淀
0.2 mol·L
－
1
CuSO
4
溶液
Ⅱ
.
溶液变绿，继续滴加产生棕黄色沉淀
0.1 mol·L
－
1
Al
2
(SO
4
)
3
溶液
Ⅲ
.
开始无明显变化，继续滴加产生白色沉淀
a
．将对比实验方案补充完整。
步骤一：
步骤二：
________________(
按上图形式呈现
)
。
b
．假设
ⅱ
成立的实验证据是
________________________
。
(4)
根据实验，亚硫酸盐的性质有
______________________
。
盐溶液间反应的多样性与
_________________________
有关。
探究型实验答题过程中
“
四大易错点
”
(1)
评价实验过程中忽视反应条件设置与控制；回答问题时遗漏某一限制条件；易造成想当然或默认某些条件等错误。
(2)
实验探究中易将待探究的结果当成已知内容进行设计，造成明确的探究指向。
(3)
实验探究过程中提出的假设不够完整，遗漏某种情况；有时也会在方案设计中遗漏某一种可能，造成方案不完整，或非此即彼的情况。
(4)
实验设计思路中从已知数据中找不到合理的规律，无法将综合实验解答完整。
【当堂指导】
高频考点三 定量测量型实验
掌握定量测量型实验数据的
4
种测定方法
(1)
沉淀法
先将某种成分转化为沉淀，然后称量纯净、干燥的沉淀的质量，再进行相关计算。
(2)
测气体体积法
对于产生气体的反应，可以通过测定气体体积的方法测定样品纯度。
[
考点精要
]
①
常见测量气体体积的实验装置
②
量气时应注意的问题
a
．量气时应保持装置处于室温状态。
b
．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
(
Ⅰ
)(
Ⅳ
)
应使左侧和右侧的液面高度保持相平。
(3)
测气体质量法
将生成的气体通入足量的吸收剂中，通过称量实验前后吸收剂的质量，求得所吸收气体的质量，然后进行相关计算。
(4)
滴定法
即利用滴定操作原理，通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原反应滴定等获得相应数据后再进行相关计算。
[
考法指导
]
【典例演示】
某小组以
CoCl
2
·6H
2
O
、
NH
4
Cl
、
H
2
O
2
、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。
①
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
V
1
mL
c
1
mol·L
－
1
的盐酸标准溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶，用
c
2
mol·L
－
1
NaOH
标准溶液滴定过剩的
HCl
，到终点时消耗
V
2
mL NaOH
溶液。
定量测量型实验
(
难度系数
☆☆☆
)
②
氯的测定：准确称取样品
X
，配成溶液后用
AgNO
3
标准溶液滴定，
K
2
CrO
4
溶液为指示剂，至出现淡红色沉淀不再消失为终点
(Ag
2
CrO
4
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
”
)
。
【考法训练】
高锰酸钾是一种用途广泛的强氧化剂，实验室制备高锰酸钾所涉及的化学方程式如下：
请回答下列问题：
(1)MnO
2
熔融氧化应放在
________
中加热。
(
填仪器编号
)
①
烧杯
②
瓷坩埚
③
蒸发皿
④
铁坩埚
(2)
在
MnO
2
熔融氧化所得产物的热浸取液中通入
CO
2
气体，使
K
2
MnO
4
歧化的过程在如图装置中进行，
A
、
B
、
C
、
D
、
E
为旋塞，
F
、
G
为气囊，
H
为带套管的玻璃棒。
①
为了能充分利用
CO
2
，装置中使用了两个气囊。当试管内依次加入块状碳酸钙和盐酸后，关闭旋塞
B
、
E
，微开旋塞
A
，打开旋塞
C
、
D
，往热
K
2
MnO
4
溶液中通入
CO
2
气体，未反应的
CO
2
被收集到气囊
F
中。待气囊
F
收集到较多气体时，关闭旋塞
________
，打开旋塞
________
，轻轻挤压气囊
F
，使
CO
2
气体缓缓地压入
K
2
MnO
4
溶液中再次反应，未反应的
CO
2
气体又被收集在气囊
G
中。然后将气囊
G
中的气体挤压入气囊
F
中，如此反复，直至
K
2
MnO
4
完全反应。
②
检验
K
2
MnO
4
歧化完全的实验操作是
____________________________________________________
。
(3)
将三颈烧瓶中所得产物进行抽滤，将滤液倒入蒸发皿中，蒸发浓缩至
________
，自然冷却结晶，抽滤，得到针状的高锰酸钾晶体。本实验应采用低温烘干的方法来干燥产品，原因是
________________________________________________
_________________________________________________
。
答案
(1)
④
(2)
①
AC
BDE
②
用玻璃棒蘸取三颈烧瓶内的溶液点在滤纸上，若滤纸上只有紫红色痕迹，无绿色痕迹，则表明反应已歧化完全
(3)
溶液表面出现晶膜为止 高锰酸钾晶体受热易分解
(4)87.23%
偏小
【当堂指导】
定量测定型实验题的解题流程
一、巧审题，明确实验目的、原理
实验原理可从题给的化学情境
(
或题目所给的实验目的
)
并结合元素化合物的有关知识获取。在此基础上，依据可靠性、简捷性、安全性的原则，确定符合实验目的、要求的实验方案
二、想过程，理清操作先后顺序
根据由实验原理所确定的实验方案中的实验过程，确定实验操作的方法和步骤，把握各实验步骤的要点，理清实验操作的先后顺序
三、看准图，分析装置或流程作用
若题目中给出装置图，在分析解答过程中，要认真细致地分析图中的各部分装置，并结合实验目的和原理，确定它们在实验中的作用
四、细分析，得出正确的实验结论
在定性实验的基础上研究量的关系，根据实验现象和记录的数据，对实验数据进行筛选，通过分析、计算、推理等确定有关样品含量及化学式
硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料。铜不能与稀硫酸直接反应，某化学兴趣小组将适量浓硝酸分多次加入铜粉与稀硫酸的混合物中，加热使之反应完全，通过蒸发、结晶得到硫酸铜晶体
(
装置如图
1
、
2
所示
)
。
[
模型示例
]
(1)
图
1
烧瓶中发生反应的离子方程式为
__________________
___________________________________________________
。
(2)
图
2
是图
1
的改进装置，其优点有：
①
________
；
②
________
。
(3)
为符合绿色化学的要求，该小组进行如下设计：
方案
1
：以空气为氧化剂。将铜粉在仪器
B
中反复灼烧，使铜与空气充分反应生成氧化铜，再将氧化铜与稀硫酸反应。
方案
2
：将空气或氧气直接通入铜粉与稀硫酸的混合物中，发现在常温下几乎不反应。向混合物中加
FeSO
4
溶液或
Fe
2
(SO
4
)
3
溶液，即发生反应。反应完全后向其中加物质甲调节
pH
至
3
～
4
，产生
Fe(OH)
3
沉淀，过滤、蒸发、结晶，滤渣做催化剂循环使用。
[
已知
Fe(OH)
3
和
Cu(OH)
2
完全沉淀时的
pH
分别为
3.7
、
6.4]
请回答下列问题：
①
方案
1
中仪器
B
的名称是
________
。
②
方案
2
中物质甲是
________(
填字母
)
。
a
．
CaO b
．
CuCO
3
c
．
CaCO
3
以加入
FeSO
4
为例，用离子方程式解释反应发生的原因：
____________________________________________________
。
方案
3
：将
3.2 g
铜丝放入
45 mL 1.5 mol/L
的稀硫酸中，控温在
50
℃
。加入
18 mL 10%
的
H
2
O
2
溶液，反应
0.5
小时后，升温到
60
℃
，持续反应
1
小时后，过滤、蒸发、结晶、减压抽滤后，用少量
95%
的酒精淋洗后晾干，得
10.6 g CuSO
4
·5H
2
O
。
③
上述三种方案中，更符合绿色化学理念的是
________(
填
“
方案
1
”“
方案
2
”
或
“
方案
3
”
)
，理由是
__________________。
[
分析建模
]
1
．设计流程
2
．评价方向
(3)
①
高温灼烧固体应在坩埚中进行，方案
1
将铜粉在坩埚中反复灼烧。
②
由于溶液酸性较强，欲使
Fe
3
＋
沉淀，需加入某种试剂减小
H
＋
浓度，但又不能引入新杂质。
CaO
能减小
H
＋
浓度，但引入钙离子，
a
项错误；
CuCO
3
能减小
H
＋
浓度，过量的
CuCO
3
可以过滤除去，不引入新杂质，
b
项正确；
CaCO
3
引入钙离子，
c
项错误。
③
上述三种方案中，更符合绿色化学理念的是方案
3
，理由是方案
1
需要灼烧，消耗能源多；方案
2
所得产品中含有杂质；方案
3
几乎不产生有害气体，且所得产品纯度较高。
(1)
该兴趣小组设计实验对上述反应中生成盐的成分进行探究。他们提出如下假设，请你根据氧化还原反应的规律，完成假设二和假设三。
[
当堂应用
]
假设一：生成的盐是
K
2
S
和
K
2
SO
3
。
假设二：生成的盐是
________
。
假设三：生成的盐是
K
2
SO
3
和
K
2
SO
4
。
请评价该兴趣小组假设三的合理性：
________(
填
“
合理
”
或
“
不合理
”
)
，原因是
_________________________________
___________________________________________________
。
(2)
请你设计实验验证上述假设一，完成表中内容。除了硫粉与热的
KOH
溶液之外，可供选择的药品还有稀硝酸、稀盐酸等。已知：
6H
＋
＋
SO
＋
2S
2
－
===3S
↓
＋
3H
2
O
。
实验方案
(
不要求写出具体操作过程
)
预期实验现象和结论
(3)
兴趣小组通过改变硫粉的质量，得出生成钾盐的质量与硫粉质量的变化关系如图所示。有人据此得出结论：生成的盐一定是
K
2
S
和
K
2
SO
3
的混合物。请你根据计算结果指出该结论是否正确：
______________________________________________
__________________________________________________
。
答案
(1)K
2
S
和
K
2
SO
4
不合理
S
与
KOH
的反应属于歧化反应，
S
的化合价应该一部分升高，一部分降低，不可能化合价均升高
(2)
实验方案
(
不要求写出具体操作过程
)
预期实验现象和结论
在反应液中加入足量的稀盐酸
若溶液变浑浊且没有气体逸出，则假设一成立；若溶液中有气体
(H
2
S)
逸出，则假设一不成立，假设二成立
总结：实验题中的
“
答题规范
”
(1)
规范书写试剂名称。
(2)
规范书写装置中试剂的用途。如
①
除杂装置：除去
(
或吸收
)
××
杂质，防止干扰
(
影响
)
；除去
××
中的杂质，以免影响测量结果。
②
尾气吸收装置：吸收
××
气体，防止污染空气。
(3)
物质检验、鉴别题的描述：
取样，加入
××
试剂，若有
××
现象，则有
××
物质；否则，没有
××
物质。
(4)
规范书写实验现象描述：如
“
颜色由
××
变成
××
”“
液面上升或下降
(
形成液面差
)
”“
溶液变浑浊
”
等。
(5)
规范书写实验方法。
用试管取
(
收集
)
少量
(
适量
)
××
滴加
(
放、伸
)
××
，若
××
则
××
(
或出现
××
现象，证明
××
)
。
(6)
规范书写实验操作目的、原因、理由方法。
答题思路：这样做有什么好处、不这样做有什么影响。
好处：直接作用是
……
根本目的是
……
“
坏处
”
：如果
(
不这样
)
……
那么会
(
怎样
)
。