高考化學一輪綜合復習 第10章 化學實驗基礎及綜合探究 課時4 原子結構與性質題型沖關練習

課時4化學實驗方案的設計與評價1過碳酸鈉(2Na2CO33H2O2)是一種集洗滌、漂白、殺菌于一體的氧系漂白劑，該晶體具有Na2CO3和H2O2的雙重性質。利用圖2裝置制備過碳酸鈉，在冷水浴中充分反應后，按圖1流程可獲得過碳酸鈉產品。圖2(1)恒壓滴液漏斗中支管的作用是_。(2)制備過碳酸鈉的關鍵是_。(3)如果配制過碳酸鈉的水中含有鐵離子，不僅會削弱洗滌劑的去污能力，甚至完全失去殺菌作用。試分析其中的原因_(寫出其中一種即可，用方程式表示)。(4)某化學學習小組為了定性探究鐵離子對這種新型漂白劑的不良影響，取該漂白劑100 mL，加入25 g FeCl3固體，產生大量無色無味氣體，用貯氣瓶收集氣體。請選用下列試劑和實驗用品完成氣體成分的探究過程：0.1 mol/L NaOH溶液、8.0 mol/L NaOH溶液、澄清石灰水、0.01 mol/L KMnO4溶液、BaCl2稀溶液、品紅溶液、蒸餾水、木條、酒精燈、火柴、洗氣瓶。提出假設：對該氣體成分提出合理假設。假設1：氣體是O2；假設2：氣體是_；假設3：氣體是CO2。設計方案：設計實驗方案證明你的假設，在下表中完成實驗步驟、預期現(xiàn)象與結論。實驗步驟預期現(xiàn)象與結論將氣體依次通入盛有_、_的洗氣瓶中，_；_；_解析(1)恒壓滴液漏斗中支管連接了上下兩端，使液體上下氣壓相等，使漏斗中的液體能順利流下。(2)溫度高時H2O2易分解，故控制好反應溫度是關鍵。(3)鐵離子可以作催化劑，使過氧化氫分解，另外鐵離子和碳酸根離子可以發(fā)生水解相互促進的反應。(4)無色無味氣體可能是O2或CO2或CO2和O2二者的混合氣體。檢驗CO2用澄清石灰水，檢驗O2用帶火星的木條。答案(1)使液體順利流下(2)控制反應溫度(3)2H2O22H2OO2或2Fe33CO3H2O=2Fe(OH)33CO2(4)CO2和O2實驗步驟預期現(xiàn)象與結論澄清石灰水8.0 mol/L NaOH溶液并將帶火星的木條放在最后一個洗氣瓶的出口處若澄清石灰水不變渾濁，木條復燃，則假設1成立若澄清石灰水變渾濁，木條復燃，則假設2成立若澄清石灰水變渾濁，木條不復燃，則假設3成立2.(2015石家莊二模)草酸晶體的組成可表示為H2C2O4xH2O。實驗室常用加熱分解草酸晶體的方法制取CO氣體，反應方程式為：H2C2O4xH2OCOCO2(x1)H2O。下圖為分解草酸晶體，用干燥純凈的CO還原CuO制取Cu，并收集CO的實驗裝置(略去鐵架臺、鐵夾等支撐夾持裝置)，回答下列問題。(1)C裝置中盛放的試劑是_(填化學式)，E裝置的作用是_。(2)實驗過程中涉及如下操作：點燃A處的酒精燈熄滅A處的酒精燈點燃D處的酒精燈熄滅D處的酒精燈，這4步操作由先到后的順序為_(填序號)。點燃D處酒精燈前必須要進行的操作是_。(3)用酸性高錳酸鉀溶液滴定草酸晶體，求x的值。實驗步驟：準確稱取1.17 g草酸晶體，配成100 mL溶液；取出20.00 mL于錐形瓶中，再向瓶中加入足量稀H2SO4；用0.050 0 mol/L酸性高錳酸鉀溶液滴定，滴定至終點時消耗高錳酸鉀溶液16.00 mL。滴定時，所發(fā)生的反應為：2MnO5H2C2O46H=10CO22Mn28H2O。配制草酸溶液除需要玻璃棒、燒杯，還一定需要的玻璃儀器有_。x_。(4)為探究催化劑對化學反應速率的影響，在甲、乙試管中分別加入下列物質：試管甲乙0.01 mol/L KMnO44 mLy mL0.1 mol/L H2C2O4x mL2 mL0.1 mol/L H2SO41 mL1 mLMnSO4固體無有則x_，y_。能夠得出催化劑對該反應有影響的結論的實驗現(xiàn)象是_。解析(1)B中試劑為NaOH溶液等，目的是除去混合氣體中的二氧化碳和草酸蒸氣，C中試劑為濃硫酸，目的是干燥CO氣體；D中CuO與CO反應制取Cu；E為安全瓶，起到防倒吸的作用；F中試劑為澄清石灰水，除去二氧化碳氣體。(2)CO氣體的純度不足時點燃會發(fā)生爆炸現(xiàn)象，所以應該先點燃A處酒精燈，用生成的CO將裝置中空氣排凈，然后再點燃D處的酒精燈；熄滅酒精燈時恰好相反，先熄滅D處酒精燈，然后再熄滅A處酒精燈，所以正確的操作順序為：；避免發(fā)生爆炸現(xiàn)象，所以點燃D處酒精燈前必須要檢驗CO的純度。(3)配制100 mL草酸溶液除需要玻璃棒、燒杯，還需要選用100 mL容量瓶，定容時還需要膠頭滴管；16.00 mL 0.050 0 mol/L高錳酸鉀溶液中含有高錳酸鉀的物質的量為：0.050 0 mol/L0.016 L0.000 8 mol,100 mL該草酸溶液能夠消耗高錳酸鉀的物質的量為：0.000 8 mol0.004 mol，根據(jù)反應2MnO5H2C2O46H=10CO22Mn28H2O可知1.17 g樣品中含有草酸的物質的量為：0.004 mol0.01 mol，草酸的質量為：90 g/mol0.01 mol0.9 g，含有結晶水的物質的量為：0.015 mol，則該草酸晶體中x1.5。(4)為探究催化劑對化學反應速率的影響，除了有催化劑和無催化劑以外，其他條件必須完全相同，則x2、y4；催化劑能夠加快反應速率，則加入MnSO4固體的試管中溶液褪色速率比未加的快。答案(1)濃硫酸安全瓶(或防倒吸)(2)驗純(3)100 mL容量瓶、膠頭滴管1.5(4)24加入MnSO4固體的試管中溶液褪色速率比未加的快3將綠礬(FeSO47H2O)在隔絕空氣條件下加強熱分解。已知產物全部為氧化物。為探究綠礬分解的產物，某同學進行了以下實驗：【實驗一】為探究固體產物中鐵元素的價態(tài)，該同學將固體產物溶于足量的稀硫酸得到相應溶液，進行以下猜想和實驗：猜想實驗操作預期現(xiàn)象猜想一：鐵元素只顯_價向所得溶液中滴入KSCN溶液；向稀酸性KMnO4溶液中滴入所得溶液KSCN溶液無明顯現(xiàn)象稀酸性KMnO4溶液顏色_猜想二：鐵元素只顯_價KSCN溶液呈_色；稀酸性KMnO4溶液顏色_猜想三：鐵元素既有2價又有3價KSCN溶液呈_色；稀酸性KMnO4溶液顏色_【實驗二】為進一步探究該反應的產物，進行了如下圖所示的實驗：(1)實驗開始時，點燃B處酒精噴燈之前應先打開A處活塞通CO2，其目的是_。(2)裝置圖中C的作用是_。(3)該組同學稱取了55.6 g綠礬按如圖裝置進行實驗，待綠礬分解完全后，測得D瓶中沉淀的質量為23.3 g，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，可以得知，綠礬分解的化學方程式為_。(4)該組同學設計的裝置存在著一個明顯的缺陷是_。解析【實驗一】由題意知綠礬分解的產物全為氧化物，則鐵元素可能為2價，也可能為3價，或者既有2價又有3價。2價鐵具有還原性，可使酸性高錳酸鉀溶液褪色，3價鐵遇KSCN溶液生成血紅色物質，利用這些性質可以檢驗鐵元素的價態(tài)?！緦嶒灦?1)FeSO4具有還原性，能夠被空氣中的氧氣氧化，實驗開始時先通CO2的目的是排凈裝置內的空氣防止FeSO47H2O被氧化。(2)本實驗有加熱裝置，反應產生氣體，氣體與氯化鋇溶液反應產生白色沉淀，導氣管內壓強減小，容易發(fā)生倒吸，C為防倒吸裝置。(3)55.6 g綠礬的物質的量為0.2 mol，那么分解前硫元素的物質的量為0.2 mol，白色沉淀為硫酸鋇，其物質的量為0.1 mol，所以除了SO3以外還應有SO2，其物質的量也為0.1 mol，因此綠礬分解的化學方程式是2FeSO47H2OFe2O3SO2SO314H2O。(4)二氧化硫會污染環(huán)境，應添加尾氣處理裝置。答案【實驗一】猜想一：2褪色猜想二：3血紅無變化猜想三：血紅褪色【實驗二】(1)排凈裝置內的空氣(2)防止產生倒吸(3)2FeSO47H2OFe2O3SO2SO314H2O(4)未進行尾氣處理4已知草酸晶體(H2C2O4nH2O)在101 時開始熔化，150 時開始升華，175 時開始分解；草酸鈣和草酸氫鈣均為白色不溶物。某研究性學習小組的同學選用下面的某些儀器(夾持裝置略去)進行“草酸晶體受熱分解的部分產物的驗證”的實驗：(1)儀器X的名稱是_，實驗中X的作用是_，甲同學進行實驗時儀器的接口順序為：_。若B中溶液變渾濁，則證明分解的產物中有_；若F中的固體由黑色變成紅色，則說明分解產物中有_。徹底處理掉本實驗中的尾氣的最好方法是_。假若上述現(xiàn)象均已發(fā)生，則草酸晶體分解的化學方程式為_。(2)乙同學進行實驗時儀器的接口連接順序為abcdef，實驗過程中發(fā)現(xiàn)D中有黑色固體生成，經查閱資料知此固體為金屬單質，則D中反應的化學方程式為_。(3)丙同學待甲同學的實驗結束后，將燒瓶內的液體與B中的沉淀混合在一起，結果發(fā)現(xiàn)有無色無味的氣體及新的固體生成，由此他認為燒瓶中還存在沒有分解的草酸且草酸是強酸，請對他的結論進行評價_。(4)設計一種方案確定草酸鈣中是否含有碳酸鈣：_。解析(1)由草酸能升華且與Ca(OH)2反應生成白色沉淀知，草酸對CO2的檢驗存在干擾，因此球形冷凝管的作用是冷凝回流，避免汽化的草酸對CO2的檢驗產生干擾。從A中出來的氣體中含有CO2、CO及少量的H2O(g)，應先用澄清的石灰水檢驗CO2，再用NaOH溶液除去CO2，濃硫酸吸收H2O，最后用CuO檢驗CO。CO屬于可燃性有毒氣體，故可采取點燃的方法進行尾氣處理。(2)氯化鈀被還原為單質鈀，說明CO被氧化，其氧化產物為CO2。(3)由有氣體產生可知A中剩余的草酸與CaCO3發(fā)生了反應，故A中有草酸剩余，但此反應只能說明草酸的酸性比碳酸強，不能說明草酸是強酸。(4)可取一定量的草酸鈣樣品于試管中，然后向試管中滴加鹽酸，若有氣泡產生，則含有CaCO3，否則不含。答案(1)球形冷凝管冷凝回流，避免汽化的草酸對CO2的檢驗產生干擾abcdehijCO2CO在k處放置一個點燃的酒精燈，直接將CO燃燒掉H2C2O4nH2OCO2CO(n1)H2O(2)COPdCl2H2O=CO2Pd2HCl(3)相應結論不準確，有氣體及新固體生成說明A中有草酸剩余，但只能說明草酸的酸性比碳酸的酸性強，不能說明草酸是強酸(4)取一定質量的草酸鈣樣品于試管中，然后向試管中加入鹽酸，若有氣泡產生，則含碳酸鈣；否則不含5(2016武漢調研)硫酸亞鐵晶體(FeSO47H2O)俗稱綠礬，加熱至高溫會發(fā)生分解，為確定綠礬分解產生的非金屬氧化物，進行如下探究：(1)假設1：非金屬氧化物為SO2；假設2：非金屬氧化物為SO3；假設3：_。(2)現(xiàn)設計如下所示實驗裝置(圖中鐵架臺略去)，檢驗綠礬的分解產物。按上述裝置進行實驗，同學們觀察到如下現(xiàn)象：裝置現(xiàn)象結論A固體呈現(xiàn)紅棕色，將其放入足量稀鹽酸，固體全部溶解，得到黃色溶液_B無水硫酸銅變藍C高錳酸鉀溶液褪色(3)結合實驗現(xiàn)象，理論上分析可知綠礬分解還生成另一物質SO3。其理論依據(jù)是_。(4)為證明反應產生了SO3，應在B、C之間補充一個裝置，請你在下表中畫出實驗裝置圖(氣流方向：左右)，注明藥品的名稱可供選擇的藥品有1 molL-1 NaOH溶液、0.5 molL-1 BaCl2溶液、0.5 molL-1 Ba(NO3)2溶液。裝置示意圖現(xiàn)象及結論_，說明分解產物中有SO3(5)根據(jù)上述實驗，寫出綠礬高溫分解的化學方程式：_。解析(2)固體加入鹽酸溶解后溶液呈現(xiàn)黃色說明有Fe3，固體呈現(xiàn)紅棕色，則固體中存在Fe2O3，無水CuSO4變藍說明有H2O生成，KMnO4溶液褪色說明有SO2生成。(3)可根據(jù)元素守恒進行判斷。(4)SO2通入BaCl2溶液中無明顯現(xiàn)象，SO3通入BaCl2溶液能生成BaSO4沉淀。(5)反應的生成物有Fe2O3、SO2、SO3、H2O，根據(jù)得失電子守恒、元素守恒配平化學方程式：2FeSO47H2OFe2O3SO2SO314H2O。答案(1)非金屬氧化物為SO2和SO3的混合物(2)分解產生H2O、Fe2O3、SO2(3)在FeSO4中S和O原子個數(shù)之比為14，若只生成Fe2O3和SO2，S和O原子個數(shù)之比為13.5，元素不守恒，所以生成物必須有SO3(或若1 mol FeSO4生成0.5 mol Fe2O3和1 mol SO2，化合價升降不守恒，所以必須生成SO3)(4)有白色沉淀生成(5)2FeSO47H2OFe2O3SO2SO314H2O我國經濟發(fā)展進入新常態(tài)，需要轉變經濟發(fā)展方式，改變粗放式增長模式，不斷優(yōu)化經濟結構，實現(xiàn)經濟健康可持續(xù)發(fā)展進區(qū)域協(xié)調發(fā)展，推進新型城鎮(zhèn)化，推動城鄉(xiāng)發(fā)展一體化因：我國經濟發(fā)展還面臨區(qū)域發(fā)展不平衡、城鎮(zhèn)化水平不高、城鄉(xiāng)發(fā)展不平衡不協(xié)調等現(xiàn)實挑戰(zhàn)。