2019-2020年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題15 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)教案 魯科版.doc
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2019-2020年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題15 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)教案 魯科版 教學(xué)目標(biāo): 1、了解控制實(shí)驗(yàn)條件的方法。 2、能根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案。 3、分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得出合理結(jié)論。 4、繪制和識(shí)別典型的實(shí)驗(yàn)儀器裝置。 5、了解科學(xué)探究的基本過(guò)程,并運(yùn)用以實(shí)驗(yàn)和推理為基礎(chǔ)的科學(xué)探究方法解決有關(guān)問(wèn)題。 教學(xué)重點(diǎn): 1、 設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案。 2、 運(yùn)用以實(shí)驗(yàn)和推理為基礎(chǔ)的科學(xué)探究方法解決有關(guān)問(wèn)題。 教學(xué)難點(diǎn): 運(yùn)用以實(shí)驗(yàn)和推理為基礎(chǔ)的科學(xué)探究方法解決有關(guān)問(wèn)題。 教學(xué)過(guò)程: 考點(diǎn)一:化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理的探究及反應(yīng)條件的控制 【知識(shí)精講】 (一)“原理探究”型實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì) 控制變量法:物質(zhì)變化往往受到多個(gè)因素的影響,在研究化學(xué)反應(yīng)與外界因素之間的關(guān)系時(shí),對(duì)影響物質(zhì)變化規(guī)律的因素或條件加以人為控制,使其他幾個(gè)因素不變,集中研究其中一個(gè)因素的變化所產(chǎn)生的影響,有利于在研究過(guò)程中,迅速尋找到物質(zhì)變化的規(guī)律。常涉及的題型有:(1)外因(濃度、溫度、壓強(qiáng)等)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的影響;(2)物質(zhì)性質(zhì)的遞變規(guī)律。 1.變量探究實(shí)驗(yàn)題的解題策略 解答變量探究類(lèi)試題關(guān)鍵是在其他條件相同的前提下,只改變一個(gè)條件對(duì)研究對(duì)象的影響規(guī)律。注意:選擇數(shù)據(jù)要有效,且變量統(tǒng)一,否則無(wú)法作出正確判斷。 思路總結(jié) 2.規(guī)律探究實(shí)驗(yàn)題的解題策略 物質(zhì)性質(zhì)遞變規(guī)律的探究也是中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究的一個(gè)重要內(nèi)容。研究同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律,物質(zhì)的氧化還原反應(yīng)(如置換反應(yīng))規(guī)律,物質(zhì)的酸(堿)性強(qiáng)弱規(guī)律,電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電規(guī)律等,都是開(kāi)展有關(guān)規(guī)律探究的重要素材,也是高考命題的經(jīng)典情境。 解決有關(guān)規(guī)律探究問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),其常用方法示例如下: (1)同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律,一般通過(guò)設(shè)計(jì)判斷元素金屬性、非金屬性的強(qiáng)弱實(shí)驗(yàn)來(lái)完成,如通過(guò)讓金屬單質(zhì)與相同濃度的非氧化性酸反應(yīng)產(chǎn)生H2的速率快慢來(lái)判斷金屬單質(zhì)的還原性強(qiáng)弱,推斷元素金屬性強(qiáng)弱,從而找出相應(yīng)的性質(zhì)遞變規(guī)律。 (2)物質(zhì)的酸(堿)性強(qiáng)弱的判斷。 (3)鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的規(guī)律探究??梢酝ㄟ^(guò)控制所含的雜質(zhì)是否與空氣接觸、所接觸的電解質(zhì)溶液的酸堿度、鋼鐵在腐蝕過(guò)程中體系內(nèi)的氣壓變化等角度設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),找出規(guī)律。 (二)猜想型實(shí)驗(yàn)題的思維流程 【題組集訓(xùn)】 題組一 原理探究型 1.如下圖所示,比較不同濃度的硫代硫酸鈉溶液和同濃度的硫酸反應(yīng)的速率大小的實(shí)驗(yàn)中,錐形瓶瓶底襯有畫(huà)了“十”字的白紙,先向瓶?jī)?nèi)加入硫代硫酸鈉溶液,再加入硫酸溶液。需記錄反應(yīng)所需的時(shí)間,正確的記時(shí)方法是( ) A.加入硫代硫酸鈉溶液后即開(kāi)始記時(shí),瓶中出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象時(shí)記時(shí)結(jié)束 B.加入硫代硫酸鈉酸溶液后即開(kāi)始記時(shí),加入硫酸溶液后記時(shí)結(jié)束 C.加入硫酸溶液后即開(kāi)始記時(shí),瓶中出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象記時(shí)結(jié)束 D.加入硫酸溶液后即開(kāi)始記時(shí),至看不到瓶底“十”字記時(shí)結(jié)束 【答案】D 2.比較MnO2和CuO對(duì)H2O2分解反應(yīng)的催化能力大小的實(shí)驗(yàn)中,若催化劑的質(zhì)量均控制在0.1 g,6%的H2O2溶液均取5 mL,可選擇的實(shí)驗(yàn)裝置是( ) 【答案】D 3.(1)醇氧化成醛的反應(yīng)是藥物、香料合成中的重要反應(yīng)之一。某科研小組研究了鈀催化劑在氧氣氣氛中對(duì)一系列醇氧化成醛反應(yīng)的催化效果,反應(yīng)條件:K2CO3、363 K、甲苯(溶劑)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下: 醇 反應(yīng)時(shí)間/h 2.5 2.5 醛的產(chǎn)率/% 95 96 醇 反應(yīng)時(shí)間/h 2.5 3.0 醛的產(chǎn)率/% 94 95 醇 反應(yīng)時(shí)間/h 3.0 15.0 醛的產(chǎn)率/% 92 40 分析表中數(shù)據(jù),得到鈀催化劑催化效果的主要結(jié)論是 _______________________________________________________________ ___________________________________________________________(寫(xiě)出2條)。 (2)CuCl2的稀溶液呈藍(lán)色,而濃溶液呈黃綠色,有人認(rèn)為這是因?yàn)槿芤褐写嬖谥铝衅胶猓? [Cu(H2O)4]2+(藍(lán)色)+4Cl-[CuCl4]2-(黃綠色)+4H2O 請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證_______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【答案】(1)①苯環(huán)上的取代基對(duì)醛的產(chǎn)率影響不大,對(duì)反應(yīng)時(shí)間有一定影響;②與羥基相連的碳鏈較長(zhǎng),大大降低醛的產(chǎn)率并增大反應(yīng)時(shí)間 (2)在盛有CuCl2稀溶液的試管中,加入一定量的濃鹽酸,觀(guān)察溶液顏色的變化,如果溶液顏色變?yōu)辄S綠色,則證明平衡存在,氯離子濃度增大,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)(其他合理方案也可) 【解析】(1)分析表中有關(guān)反應(yīng)時(shí)間、醛的產(chǎn)率等數(shù)據(jù),對(duì)比分析相應(yīng)醇的結(jié)構(gòu)的不同,得到鈀催化劑催化效果的主要結(jié)論:苯環(huán)上的取代基對(duì)醛的產(chǎn)率影響不大,對(duì)反應(yīng)時(shí)間有一定影響;與羥基相連的碳鏈較長(zhǎng),大大降低了醛的產(chǎn)率并增大反應(yīng)時(shí)間。 (2)只要有明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,并能夠利用平衡:[Cu(H2O)4]2+(藍(lán)色)+4Cl-[CuCl4]2-(黃綠色)+4H2O的移動(dòng)給出合理解釋的設(shè)計(jì)都是合理的。 題組二 猜想驗(yàn)證型 4.某研究小組將純凈的SO2氣體通入0.1 molL-1的Ba(NO3)2溶液中,得到了BaSO4沉淀。為探究上述溶液中何種微粒能氧化通入的SO2,該小組提出了如下假設(shè): 假設(shè)一:溶液中的NO 假設(shè)二:溶液中溶解的O2 (1)驗(yàn)證假設(shè)一 該小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了假設(shè)一,請(qǐng)?jiān)谙卤砜瞻滋幪顚?xiě)相關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 結(jié)論 實(shí)驗(yàn)1:在盛有不含O2的 25 mL 0.1 molL-1 BaCl2溶液的燒杯中,緩慢通入純凈的SO2氣體 ________ 假設(shè)一成立 實(shí)驗(yàn)2:在盛有不含O2的25 mL 0.1 molL-1 Ba(NO3)2溶液的燒杯中,緩慢通入純凈的SO2氣體 ________ (2)為深入研究該反應(yīng),該小組還測(cè)得上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中溶液的pH隨通入SO2體積的變化曲線(xiàn)如下圖。 實(shí)驗(yàn)1中溶液pH變小的原因是____________________________________________________;V1時(shí),實(shí)驗(yàn)2中溶液pH小于實(shí)驗(yàn)1的原因是(用離子方程式表示)___________________。 (3)驗(yàn)證假設(shè)二 請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)二,寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。 實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論(不要求寫(xiě)具體操作過(guò)程): (4)若假設(shè)二成立,請(qǐng)預(yù)測(cè):在相同條件下,分別用足量的O2和KNO3,氧化相同的H2SO3溶液(溶液體積變化忽略不計(jì)),充分反應(yīng)后兩溶液的pH前者_(dá)_______(填“大于”或“小于”)后者,理由是________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________。 【答案】(1)無(wú)明顯現(xiàn)象 有白色沉淀 (2) SO2溶于水后生成H2SO3 3SO2+2NO+2H2O===3SO+2NO+4H+ (或 3H2SO3+2NO===2NO↑+3SO+4H++H2O) (3)實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論(不要求寫(xiě)具體操作過(guò)程): 實(shí)驗(yàn)1:作為參照實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)3:將純凈的SO2氣體緩慢通入未經(jīng)脫O2處理的25 mL 0.1 molL-1 BaCl2溶液中,若有白色沉淀,表明假設(shè)二成立,否則不成立 (4)小于 反應(yīng)的離子方程式表明,足量的O2和NO分別氧化相同量的H2SO3,生成H+的物質(zhì)的量前者多于后者(本題部分小題屬于開(kāi)放性試題,答案合理即可) 【解析】(1)實(shí)驗(yàn)1中,在沒(méi)有O2 的條件下,SO2與BaCl2溶液不反應(yīng),所以無(wú)沉淀產(chǎn)生;實(shí)驗(yàn)2中SO2被NO氧化成SO,進(jìn)一步與Ba2+結(jié)合生成BaSO4沉淀。 (2)實(shí)驗(yàn)1,SO2溶于水后生成H2SO3,H2SO3電離出H+(H2SO3HSO+ H+),使溶液顯酸性,隨SO2的不斷通入,pH值減??;SO2通入Ba(NO3)2溶液中,發(fā)生反應(yīng):3SO2+2NO+2H2O===3SO+2NO+4H+生成強(qiáng)酸,則通V1體積的SO2時(shí),實(shí)驗(yàn)2中溶液pH小于實(shí)驗(yàn)1中的。 (3)通過(guò)對(duì)比假設(shè)一的驗(yàn)證過(guò)程,可設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)步驟: 實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論(不要求寫(xiě)具體操作過(guò)程): 實(shí)驗(yàn)1:作為參照實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)3:將純凈的SO2氣體緩慢通入未經(jīng)脫O2處理的25 mL 0.1 molL-1 BaCl2溶液中,若有白色沉淀,表明假設(shè)二成立,否則不成立 (4)2H2SO3+ O2===4H++2SO;3H2SO3+2NO===2NO↑+4H++H2O+3SO,由此可知氧化相同物質(zhì)的量的亞硫酸,用O2氧化比用KNO3氧化產(chǎn)生的H+濃度大。 考點(diǎn)二:評(píng)價(jià)型實(shí)驗(yàn)題 【知識(shí)精講】 評(píng)價(jià)型實(shí)驗(yàn)題包括的題型很多,其中比較典型的有物質(zhì)性質(zhì)探究型、組成成分探究型、物質(zhì)制備和應(yīng)用探究型等,該類(lèi)試題一般以實(shí)驗(yàn)裝置圖的形式給出實(shí)驗(yàn)的流程,其實(shí)驗(yàn)流程與考查內(nèi)容一般為 1.氣體制備裝置的選擇及注意事項(xiàng) 裝置選擇 注意事項(xiàng) 固體與固體加熱裝置 ①試管口應(yīng)稍向下傾斜,防止產(chǎn)生的水蒸氣在試管口冷凝后倒流而引起試管炸裂;②鐵夾應(yīng)夾在距試管口約處;③膠塞中的導(dǎo)管伸入試管里面不能太長(zhǎng),否則會(huì)阻礙氣體的導(dǎo)出 固體與液體不加熱裝置 ①塊狀固體與液體在常溫下反應(yīng)制備氣體時(shí)可用啟普發(fā)生器,如圖甲,當(dāng)制取氣體的量不多時(shí),也可采用簡(jiǎn)易裝置,如圖乙;②裝置乙、丁、戊、己中長(zhǎng)頸漏斗的下端應(yīng)伸入液面以下,否則起不到液封的作用;③加入的液體反應(yīng)物(如酸)要適當(dāng);④粉末狀固體與液體反應(yīng)或產(chǎn)物為糊狀物時(shí)常采用裝置丙 固體與液體(液體與液體)加熱裝置 ①先把固體藥品加入燒瓶中,然后滴加液體藥品,要注意液體滴加的速度,保證產(chǎn)氣速率平穩(wěn),易于收集;②若使用分液漏斗,則需要在滴液的過(guò)程中,打開(kāi)漏斗活塞,以保證液體能夠順利滴下;③分液漏斗中的液體滴完后,要關(guān)閉漏斗活塞,防止氣體經(jīng)漏斗逸出;④裝置乙中的溫度計(jì)必須插在反應(yīng)液中;⑤燒瓶加熱需要墊石棉網(wǎng) 2.氣體的干燥方法與干燥裝置 氣體的干燥方法 氣體干燥選擇干燥劑的原則 ①不減原則:即通過(guò)干燥操作之后,目標(biāo)氣體的量不能減少;②不反應(yīng)原則:干燥劑不能與目標(biāo)氣體反應(yīng) 酸性干燥劑 濃H2SO4 可以干燥H2、O2、N2、CO2、CO、Cl2、HCl、SO2、CH4和C2H4等氣體 堿性干燥劑 堿石灰 主要用于干燥NH3,但也可干燥H2、O2、N2、CO和CH4等 中性干燥劑 CaCl2 可以干燥H2、O2、N2、CO2、Cl2、HCl和H2S等,但不能干燥NH3 氣體的干燥裝置 盛裝液態(tài)干燥劑,用于干燥氣體;也可以盛裝其他液體試劑,用來(lái)對(duì)酸性或中性氣體進(jìn)行除雜 盛裝堿石灰和CaCl2等固體干燥劑 甲裝置可以盛裝液體干燥劑或固體干燥劑,乙和丙裝置只能盛裝固體干燥劑 3.氣體的收集裝置及方法 排水法 ①難溶或微溶于水,且與水不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體,都可用排水集氣法收集;②用排水集氣法收集氣體時(shí),導(dǎo)管不伸入試管(或集氣瓶)底部 向上排空氣法 ①比空氣密度大的氣體可用向上排空氣法收集;②用排空氣法收集氣體時(shí),導(dǎo)管一定要伸入集氣瓶(或試管)底部,目的是把集氣瓶(或試管)中的空氣盡量排出;③為防止外界空氣向集氣瓶?jī)?nèi)擴(kuò)散,集氣瓶口可蓋上毛玻璃片,若用試管收集時(shí),可在試管口塞上一小團(tuán)疏松的棉花 向下排空氣法 比空氣密度小的氣體可用向下排空氣法收集,如H2、NH3和CH4等氣體 排特殊溶液法 ①氯氣可用排飽和食鹽水的方法收集;②二氧化碳可用排飽和碳酸氫鈉溶液的方法收集 4.常見(jiàn)尾氣處理裝置及方法 處理方法 液體吸收法 點(diǎn)燃法 收集法 處理裝置 適用氣體 裝置A適用于吸收溶解度小的氣體,如Cl2、CO2等;裝置B、C可吸收溶解度大的氣體,如HCl、HBr、NH3等 CH4、CH2===CH2、H2、CO等 CO、NH3、H2S等 【題組集訓(xùn)】 題組一 物質(zhì)制備探究型 1.TiO2既是制備其他含鈦化合物的原料,又是一種性能優(yōu)異的白色顏料。 實(shí)驗(yàn)室利用反應(yīng)TiO2(s)+CCl4(g)TiCl4(g)+CO2(g),在無(wú)水無(wú)氧條件下制備TiCl4,實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如下: 有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)如下表: 物質(zhì) 熔點(diǎn)/℃ 沸點(diǎn)/℃ 其他 CCl4 -23 76 與TiCl4互溶 TiCl4 -25 136 遇潮濕空氣產(chǎn)生白霧 儀器A的名稱(chēng)是________。裝置E中的試劑是_______________________________。 反應(yīng)開(kāi)始前依次進(jìn)行如下操作: 組裝儀器、________、加裝藥品、通N2一段時(shí)間后點(diǎn)燃酒精燈。反應(yīng)結(jié)束后的操作包括:①停止通N2?、谙缇凭珶簟、劾鋮s至室溫。正確的順序?yàn)開(kāi)_______(填序號(hào))。欲分離D中的液態(tài)混合物,所采用操作的名稱(chēng)是________。 【答案】干燥管 濃H2SO4 檢查氣密性?、冖邰佟》逐s(或蒸餾) 【解析注意審題,該反應(yīng)是在無(wú)水無(wú)氧條件下制備的;安裝完裝置,應(yīng)首先檢查氣密性,然后裝入藥品。根據(jù)反應(yīng)條件,N2必須進(jìn)行干燥處理(干燥管)。然后通過(guò)N2排除裝置內(nèi)的空氣(O2),點(diǎn)燃酒精燈,使反應(yīng)發(fā)生。為了防止倒吸,反應(yīng)結(jié)束后,應(yīng)先熄滅酒精燈,再冷卻到室溫,最后停止通N2。在D中冷凝的液體有CCl4和TiCl4,根據(jù)沸點(diǎn)不同,可采用分餾的方法分離。 題組二 物質(zhì)性質(zhì)探究型 2.某研究小組利用下圖裝置探究溫度對(duì)氨氣還原Fe2O3的影響(固定裝置略)。完成下列填空: (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)中A有大量紫紅色的煙氣,則NH4I的分解產(chǎn)物為_(kāi)___________________________ (至少填三種), E裝置的作用是___________________________________________________。 (2)裝置B中的反應(yīng)方程式: _______________________________________________, D裝置的作用____________________________________________________________。 某研究小組按上圖裝置進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn),甲組用酒精燈、乙組用酒精噴燈對(duì)裝置C加熱,反應(yīng)產(chǎn)物均為黑色粉末(純凈物),兩組分別用各自的產(chǎn)物進(jìn)行以下探究實(shí)驗(yàn),完成下列填空: 步驟 操作 甲組現(xiàn)象 乙組現(xiàn)象 1 取黑色粉末加入稀鹽酸 溶解,無(wú)氣泡 溶解,有氣泡 2 取步驟1中溶液,滴加KSCN溶液 變血紅色 無(wú)現(xiàn)象 3 向步驟2溶液中滴加新制氯水 紅色先變深后褪去 先變紅后也褪色 (3)乙組得到的黑色粉末是______________________。 (4)甲組步驟1中反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________________________________。 (5)乙組步驟3中,溶液變紅的原因?yàn)開(kāi)_______________________________________。 溶液褪色可能的原因及其驗(yàn)證方法為_(kāi)_______________________________________。 (6)若裝置C中Fe2O3反應(yīng)后的產(chǎn)物是兩種氧化物組成的混合物,為研究氧化物的組成,研究小組取樣品7.84 g在加熱條件下通入氨氣,完全反應(yīng)后,停止加熱,反應(yīng)管中得到鐵粉,冷卻后,稱(chēng)得質(zhì)量為5.6 g,則混合物的組成為_(kāi)___________________(填化學(xué)式)。 【答案】(1)NH3、H2、I2(HI) 吸收多余的氨氣 (2)Zn+I(xiàn)2ZnI2 作安全瓶 (3)Fe粉 (4)Fe3O4+8H+===2Fe3++Fe2++4H2O (5)Fe2+被氧化成Fe3+,F(xiàn)e3+遇SCN-顯血紅色 假設(shè)SCN-被Cl2氧化,向溶液中再加入KSCN溶液,若出現(xiàn)紅色,則假設(shè)成立(其他合理答案均可) (6)Fe2O3和FeO(或Fe2O3和Fe3O4) 【解析】根據(jù)A中的現(xiàn)象,有I2生成,其原理為NH4INH3↑+HI↑,2HIH2+I(xiàn)2。后續(xù)反應(yīng)及裝置作用依次為B:Zn+I(xiàn)2ZnI2,堿石灰可吸收NH3中的HI,在C中發(fā)生NH3還原Fe2O3的反應(yīng);由于NH3污染空氣,所以E裝置用來(lái)吸收NH3,為了防止倒吸,D起到安全瓶的作用。 根據(jù)甲組現(xiàn)象,C中無(wú)Fe生成,有+3價(jià)和+2價(jià)鐵存在,根據(jù)乙組現(xiàn)象,C中有Fe生成,不存在 Fe3+,僅有Fe2+,所以乙組得到的黑色粉末為Fe粉。而甲組得到的黑色粉末為Fe3O4,與鹽酸反應(yīng)的離子方程式為Fe3O4+8H+===2Fe3++Fe2++4H2O。 (5)在乙組中,由于Fe2+被氯水氧化成Fe3+,F(xiàn)e3+與SCN-反應(yīng)生成血紅色溶液,紅色再褪去的原因可能是SCN-被Cl2氧化??衫迷偌尤隟SCN,觀(guān)察紅色是否恢復(fù)來(lái)證明。 (6)n(Fe)=0.1 mol,n(O)==0.14 mol == 因?yàn)椋迹?或<<,所以?xún)煞N鐵的氧化物應(yīng)該是Fe2O3和FeO或Fe2O3和Fe3O4的混合物。 題組三 物質(zhì)成分探究型 3.銅與濃硫酸反應(yīng),實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。 (1)裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)______________________________________、 反應(yīng)過(guò)程中試管B中的現(xiàn)象是______________________________________________, 試管C的作用是______________________。 (2)導(dǎo)管D的下端(虛線(xiàn)段)應(yīng)位于________(填“液面上”或“液面下”),導(dǎo)管D的作用有:①實(shí)驗(yàn)結(jié)束后排除裝置中的SO2,②________________________________________。 實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)試管內(nèi)除了產(chǎn)生白色固體外,在銅絲表面還有黑色固體甲生成,甲中可能含有CuO、Cu2O、CuS、Cu2S。為探究甲的成分,進(jìn)行了以下的實(shí)驗(yàn)。 查閱資料可知:Cu2O+2HCl===CuCl2+Cu+H2O,2Cu2O+O24CuO,2CuS+3O22CuO+2SO2,Cu2S+2O22CuO+SO2。CuS、Cu2S和稀鹽酸不反應(yīng)。 (3)固體乙在空氣中煅燒時(shí),使用的實(shí)驗(yàn)儀器除了玻璃棒、三腳架、酒精燈外,還必須有:________________________________________________________________________。 (4)煅燒過(guò)程中,除上述反應(yīng)外,還可能發(fā)生反應(yīng)的方程式為_(kāi)___________________。 (5)結(jié)論:甲中有CuO,還肯定含有的物質(zhì)是____________________。 【答案】(1)Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O 品紅溶液褪色 吸收多余的SO2,防止污染空氣 (2)液面下 防倒吸 (3)泥三角、坩堝(坩堝鉗) (4)2Cu+O22CuO (5)CuS 【解析】 (1)Cu在加熱的條件下被濃H2SO4氧化,濃H2SO4被還原成SO2,SO2能使品紅溶液褪色,多余的SO2被NaOH溶液吸收,防止污染空氣。(2)為了防止SO2從導(dǎo)管D逸出,所以導(dǎo)管D的下端應(yīng)位于液面下,其作用一是為了防止倒吸,二是可以在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后排除裝置中的SO2。(3)煅燒固體應(yīng)使用坩堝,還有泥三角、玻璃棒、酒精燈等儀器。由方程式可推斷,CuS~CuO,質(zhì)量減小,Cu2S~2CuO質(zhì)量不變,所以根據(jù)m2<m1,甲中除CuO外,還一定含有CuS。若黑色固體中還含有Cu2O,在酸性條件下生成Cu,所以在煅燒過(guò)程中,還可能發(fā)生2Cu+O22CuO。 題組四 反應(yīng)原理探究型 4.某些資料認(rèn)為NO、NO2不能與Na2O2反應(yīng)。某小組學(xué)生提出質(zhì)疑,他們從理論上分析過(guò)氧化鈉和二氧化氮都有氧化性,根據(jù)化合價(jià)升降原則提出假設(shè): 假設(shè)Ⅰ.過(guò)氧化鈉氧化二氧化氮 假設(shè)Ⅱ.二氧化氮氧化過(guò)氧化鈉 (1)小組甲同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下: ①試管A中反應(yīng)的化學(xué)方程式是___________________________________________。 ②待試管B中收集滿(mǎn)氣體,向試管B中加入適量Na2O2粉末,塞緊塞子,輕輕振蕩試管內(nèi)粉末,觀(guān)察到紅棕色氣體迅速消失;再將余燼木條迅速伸進(jìn)試管內(nèi),看見(jiàn)木條復(fù)燃。甲同學(xué)認(rèn)為假設(shè)Ⅱ正確;乙同學(xué)認(rèn)為該裝置不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑸檫_(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,在A、B之間增加一個(gè)裝置,該裝置的作用是____________________。 ③乙同學(xué)用改進(jìn)后裝置,重復(fù)了甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作,觀(guān)察到紅棕色氣體迅速消失;余燼木條未復(fù)燃。得出結(jié)論:假設(shè)Ⅰ正確。NO2和Na2O2反應(yīng)的方程式是____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)丙同學(xué)認(rèn)為NO易與O2發(fā)生反應(yīng),應(yīng)更易被Na2O2氧化。 查閱資料:①2NO+Na2O2===2NaNO2 ②6NaNO2+3H2SO4===3Na2SO4+2HNO3+4NO↑+2H2O; ③酸性條件下,NO或NO都能與MnO反應(yīng)生成NO和Mn2+ 丙同學(xué)用下圖所示裝置(部分夾持裝置略)探究NO與Na2O2的反應(yīng)。 ①B中觀(guān)察到的主要現(xiàn)象是________________________________________________, F裝置的作用是__________________________________________________________。 ②在反應(yīng)前,打開(kāi)彈簧夾,通入一段時(shí)間N2,目的是____________________________。 ③充分反應(yīng)后,檢驗(yàn)D裝置中發(fā)生反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)是_____________________________________。 【答案】(1)①Cu+4HNO3(濃)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O ②除去生成NO2氣體中混有的水蒸氣 ③Na2O2+2NO2===2NaNO3 (2)①銅片逐漸溶解,溶液變?yōu)樗{(lán)色,有無(wú)色氣泡產(chǎn)生 吸收未反應(yīng)的NO ②將裝置中的空氣排出 ③取D裝置中產(chǎn)物少許,加入稀鹽酸,若產(chǎn)生無(wú)色氣體,遇到空氣變?yōu)榧t棕色,則產(chǎn)物是亞硝酸鈉 【解析】(1)①Cu+4HNO3(濃)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O;②因?yàn)檫M(jìn)入B的NO2中含有水蒸氣,所以應(yīng)在A、B之間組裝一個(gè)干燥NO2的裝置;③根據(jù)現(xiàn)象,Na2O2氧化NO2,反應(yīng)原理為Na2O2+2NO2===2NaNO3。 (2)A中發(fā)生反應(yīng):Cu+4HNO3(濃)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O;B中發(fā)生反應(yīng):3NO2+H2O===2HNO3+NO,3Cu+8HNO3===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,CaCl2干燥NO,之后NO和Na2O2反應(yīng),E中的無(wú)水CaCl2可防止F中的水蒸氣進(jìn)入D,避免干擾實(shí)驗(yàn)。在F中酸性KMnO4溶液氧化NO,防止污染空氣。根據(jù)以上原理,B中現(xiàn)象為銅片逐漸溶解,溶液變?yōu)樗{(lán)色,有無(wú)色氣泡產(chǎn)生。在反應(yīng)前通入N2,目的是排盡裝置內(nèi)的空氣??衫眯畔ⅱ跈z驗(yàn)D中產(chǎn)物。 考點(diǎn)三:定量測(cè)定型實(shí)驗(yàn)題 【知識(shí)精講】 常見(jiàn)的定量測(cè)定型實(shí)驗(yàn)題包括混合物成分的測(cè)定、物質(zhì)純度的測(cè)定以及化學(xué)式的確定等。該類(lèi)試題常涉及物質(zhì)的稱(chēng)量、物質(zhì)的分離與提純、中和滴定、一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制等實(shí)驗(yàn)操作。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中或問(wèn)題解答中要特別注意以下幾個(gè)問(wèn)題: 1.氣體體積的測(cè)量 (1)量氣裝置的改進(jìn) (2)量氣時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 ①量氣時(shí)應(yīng)保持裝置處于室溫狀態(tài)。 ②讀數(shù)時(shí)要特別注意消除“壓強(qiáng)差”,保持液面相平還要注意視線(xiàn)與液面最低處相平。如上圖(Ⅰ)(Ⅳ)應(yīng)使左側(cè)和右側(cè)的液面高度保持相平。 2.測(cè)定實(shí)驗(yàn)中要有消除干擾氣體的意識(shí) 如用“惰性”氣體將干擾氣體排出,或用溶液吸收干擾氣體等。 3.測(cè)定實(shí)驗(yàn)中要有被測(cè)量氣體全部被測(cè)量的意識(shí) 如可采取反應(yīng)結(jié)束后繼續(xù)向裝置中通入“惰性”氣體以使被測(cè)量氣體全部被吸收劑吸收的方法。 4.測(cè)定實(shí)驗(yàn)中要有“數(shù)據(jù)”的采集處理意識(shí) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集是化學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ),一般來(lái)講,固體試劑稱(chēng)質(zhì)量,而液體試劑和氣體試劑則測(cè)量體積。 (1)稱(chēng)量固體質(zhì)量時(shí),中學(xué)一般用托盤(pán)天平,可估讀到0.1 g,精確度要求高的實(shí)驗(yàn)中可以用分析天平或電子天平,可精確到0.000 1 g。 (2)測(cè)量液體體積時(shí),一般實(shí)驗(yàn)中選用適當(dāng)規(guī)格的量筒,可估讀到0.1 mL,準(zhǔn)確度要求高的定量實(shí)驗(yàn)如中和滴定中選用滴定管(酸式或堿式),可估讀到0.01 mL。容量瓶作為精密的定容儀器,用于配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液,一般不用于量取液體的體積。 (3)氣體除了量取外,還可以稱(chēng)量。稱(chēng)氣體的質(zhì)量時(shí)一般有兩種方法:一種方法是稱(chēng)反應(yīng)裝置在放出氣體前后的質(zhì)量減小值;另一種方法是稱(chēng)吸收裝置前后的質(zhì)量增大值。 (4)用pH試紙(測(cè)得整數(shù)值)或pH計(jì)(精確到0.01)直接測(cè)出溶液的pH,經(jīng)過(guò)計(jì)算可以得到溶液中H+或OH-的物質(zhì)的量濃度。為了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,實(shí)驗(yàn)中要采取必要的措施,確保離子完全沉淀、氣體完全被吸收等,必要時(shí)可以進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn),重復(fù)測(cè)定,然后取其平均值進(jìn)行計(jì)算。如中和滴定實(shí)驗(yàn)中測(cè)量酸或堿的體積要平行做2~3次滴定,取體積的平均值求算未知溶液的濃度,但對(duì)于“離群”數(shù)據(jù)(指與其他數(shù)據(jù)有很大差異的數(shù)據(jù))要舍棄,因?yàn)閿?shù)據(jù)“離群”的原因可能是操作中出現(xiàn)了較大的誤差。 【題組集訓(xùn)】 題組一 滴定實(shí)驗(yàn),在定量測(cè)定實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用 1.某小組以CoCl26H2O、NH4Cl、H2O2、濃氨水為原料,在活性炭催化下,合成了橙黃色晶體X,為確定其組成,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。 ①氨的測(cè)定:精確稱(chēng)取w g X,加適量水溶解,注入如圖所示的三頸瓶中,然后逐滴加入足量10% NaOH溶液,通入水蒸氣,將樣品液中的氨全部蒸出,用V1 mL c1 molL-1的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液吸收。蒸氨結(jié)束后取下接收瓶,用c2 molL-1 NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過(guò)剩的HCl,到終點(diǎn)時(shí)消耗V2 mL NaOH溶液。 ②氯的測(cè)定:準(zhǔn)確稱(chēng)取樣品X,配成溶液后用AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,K2CrO4溶液為指示劑,至出現(xiàn)淡紅色沉淀不再消失為終點(diǎn)(Ag2CrO4為磚紅色)。 回答下列問(wèn)題: (1)裝置中安全管的作用原理是______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過(guò)剩的HCl時(shí),應(yīng)使用________式滴定管,可使用的指示劑為_(kāi)_______。 (3)樣品中氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表達(dá)式為_(kāi)_______________。 (4)測(cè)定氨前應(yīng)該對(duì)裝置進(jìn)行氣密性檢驗(yàn),若氣密性不好測(cè)定結(jié)果將________(填“偏高”或“偏低”)。 (5)測(cè)定氯的過(guò)程中,使用棕色滴定管的原因是______________________________________; (6)經(jīng)測(cè)定,樣品X中鈷、氨和氯的物質(zhì)的量之比為1∶6∶3,鈷的化合價(jià)為_(kāi)_______。制備X的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________ ________________________________________________________________________; X的制備過(guò)程中溫度不能過(guò)高的原因是______________________________________ ________________________________________________________________________。 【答案】(1)當(dāng)A中壓力過(guò)大時(shí),安全管中液面上升,使A瓶中壓力穩(wěn)定 (2)堿 酚酞(或甲基紅) (3)100% (4)偏低 (5)防止硝酸銀見(jiàn)光分解 (6)+3 2CoCl2+2NH4Cl+10NH3+H2O2===2[Co(NH3)6]Cl3+2H2O 溫度過(guò)高過(guò)氧化氫分解、氨氣逸出 【解析】(1)若沒(méi)有A中的安全管,當(dāng)A中產(chǎn)生氣體時(shí),會(huì)因裝置壓力過(guò)大發(fā)生危險(xiǎn);反之,有安全管存在,當(dāng)A中壓力過(guò)大時(shí),安全管中的液面會(huì)上升,使A瓶中壓力穩(wěn)定。 (2)由題意知,用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過(guò)剩的HCl時(shí),NaOH溶液應(yīng)放入堿式滴定管中,可使用酚酞作指示劑,滴定至終點(diǎn)時(shí)溶液由無(wú)色變?yōu)闇\紅色。 (3)已知鹽酸的總的物質(zhì)的量為c1 molL-1V1 mL10-3 LmL-1=c1V110-3 mol,NH3反應(yīng)完后剩余的鹽酸用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,可求出剩余的鹽酸為c2V210-3 mol,由NH3+HCl===NH4Cl可求出NH3的物質(zhì)的量。進(jìn)而求出w g X中的含氨量,即100%。 (4)若裝置氣密性不好,會(huì)有NH3外逸,而不被HCl吸收,則剩余的HCl的物質(zhì)的量會(huì)增多,消耗NaOH增多,即c2V2的值增大,由(3)中計(jì)算式可知氨的測(cè)定結(jié)果偏低。 (5)AgNO3是見(jiàn)光易分解的物質(zhì),使用棕色滴定管的目的是防止AgNO3見(jiàn)光分解而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 (6)樣品X中鈷、氨和氯的物質(zhì)的量之比為1∶6∶3,可寫(xiě)出化學(xué)式為[Co(NH3)6]Cl3,由化合物中正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為0計(jì)算,NH3整體為0價(jià),氯為-1價(jià),故Co為+3價(jià);從而推出制備X的化學(xué)方程式為2CoCl2+2NH4Cl+10NH3+H2O2===2[Co(NH3)6]Cl3+2H2O。由于溫度過(guò)高時(shí)H2O2易分解、NH3易揮發(fā),故制備過(guò)程中溫度不能過(guò)高。 題組二 裝置質(zhì)量變化在定量測(cè)定實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用 2.碳、硫的含量影響鋼鐵性能,碳、硫含量的一種測(cè)定方法是將鋼樣中碳、硫轉(zhuǎn)化為氣體,再用測(cè)碳、測(cè)硫裝置進(jìn)行測(cè)定。 (1)采用裝置A,在高溫下將x克鋼樣中碳、硫轉(zhuǎn)化為CO2、SO2。 ①氣體a的成分是________________。 ②若鋼樣中硫以FeS形式存在,A中反應(yīng):3FeS+5O21________+3________。 (2)將氣體a通入測(cè)硫裝置中(如右圖),采用滴定法測(cè)定硫的含量。 ①H2O2氧化SO2的化學(xué)方程式 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②用NaOH溶液滴定生成的H2SO4,消耗z mL NaOH溶液,若消耗1 mL NaOH溶液相當(dāng)于硫的質(zhì)量為y克,則該鋼樣中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù):________。 (3)將氣體a通入測(cè)碳裝置中(如下圖),采用重量法測(cè)定碳的含量。 ①氣體a通過(guò)B和C的目的是_____________________________________________。 ②計(jì)算鋼樣中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù),應(yīng)測(cè)量的數(shù)據(jù)是________________________________ ________________________________________________________________________。 【答案】(1)①SO2、CO2、O2?、贔e3O4 SO2 (2)①H2O2+SO2===H2SO4?、? (3)①排除SO2對(duì)CO2測(cè)定的干擾 ②CO2吸收瓶吸收CO2前、后的質(zhì)量 【解析】(1)①鋼樣(含有鐵、碳、硫)在高溫下與O2反應(yīng),除生成CO2、SO2外,還有剩余的O2,故氣體a中含有CO2、SO2、O2。 ②該反應(yīng)中,S元素由-2價(jià)被氧化為+4價(jià),即生成SO2,再結(jié)合元素守恒及元素的化合價(jià)升降總數(shù)相等,配平該反應(yīng)方程式:3FeS+5O2Fe3O4+3SO2。 (2)①H2O2具有強(qiáng)氧化性,SO2具有強(qiáng)還原性,二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成H2SO4,化學(xué)方程式為H2O2+SO2===H2SO4。 ②消耗1 mL NaOH溶液相當(dāng)于硫的質(zhì)量為y g,則消耗z mL NaOH溶液相當(dāng)于硫的質(zhì)量為yz g,那么鋼樣中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為=。 (3)①裝置B中活性MnO2將SO2氧化。裝置C中K2Cr2O7濃H2SO4具有強(qiáng)氧化性,用于吸收氣體a中的SO2,防止SO2進(jìn)入CO2吸收瓶,影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 ②實(shí)驗(yàn)中應(yīng)測(cè)定實(shí)驗(yàn)前后CO2吸收瓶的質(zhì)量變化,從而確定CO2的質(zhì)量,繼而求出鋼樣中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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