知识讲解 定量实验设计与评价（提高）

1 定量实验设计与评价（提高） 【高考展望】 一、考纲要求 1．能根据实验试题要求，做到：    （1）设计、评价或改进实验方案；    （2）了解控制实验条件的方法；    （3）分析或处理实验数据，得出合理结论；    （4）绘制和识别典型的实验仪器装置图。  2．以上各部分知识与技能的综合应用。 二、高考动向 新课程背景下的高考化学实验试题非常重视将定性实验和定量实验进行有机结合，试 题中所设计的问题多为实验的基本操作知识及实验原理的分析、实验数据的处理和对实验流 程的推理，旨在对学生实验基本素养和分析处理数据能力的考查。本节主要涉及定量实验设 计与评价。 【方法点拨】 定量实验方案的设计的一般要求 ①根据题目要求设计定量实验的测定原理，如混合物组成测定的一般设计思路是使其中一 种组分发生化学反应生成气体或沉淀，通过测定气体或固体的量进而求得各组分的含量。 ②定量实验的关键是保证数据的准确性，因此确定了某一具体实验方案后，应注意在实验 中保证所测数据是准确的：如除杂、数据的重复测定等特征设计，还要排除此方案中所有干 扰因素，干扰因素全部排除了，此方案具体的实施程序就清晰且明确了。 因此教学中要尽量创造条件，让学生动手多做实验，让学生自选课题、设计实验、改进 或创新实验，并对实验进行评价和分析，培养学生的创新意识的创新精神，训练学生用实验 解决化学问题，使学生掌握评价实验方案的常见角度和方法。 总之，新课程理念下的高三化学复习备考应注重近年来高考实验试题考查的动向进行研 究，从试题中去领略试题考查的意图和试题命制方向，从而在教学中有目标性地培养学生的 实验创新意识和实验探究能力，真正做到有的放矢，提高实验备考复习效率。 【典型例题】 类型一、混合物中某物质含量的测定 例 1、已知某纯碱试样中含有 NaCl 杂质，为测定试样中纯碱的质量分数，可用下图中的装 置进行实验。主要实验步骤如下： ①按图组装仪器，并检查 装置的气密性 ②将 ag 试样放人入锥形瓶中， 加适量蒸馏水溶解，得到试样溶液 2 ③称量盛有碱石灰的 U 型管的质量，得到 bg ④从分液漏斗滴人 6mo1·L-1 的硫酸，直到不再产生气体时为止 ⑤从导管 A 处缓缓鼓入一定量的空气 ⑥再次称量盛有碱石灰的 U 型管的质量，得到 cg ⑦重复步骤⑤和⑥的操作，直到 U 型管的质量基本不变，为 dg 请填空和回答问题： (1)在用托盘天平称量样品时，如果天平的指针向左偏转，说明______________________ (2)装置中干燥管 B 的作用是___________________________________ (3)如果将分液漏斗中的硫酸换成浓度相同的盐酸，测试的结果__________ (填偏高、偏低或 不变) (4)步骤⑤的目的是____________________________ (5)步骤⑦的目的是________________________________ (6)该试样中纯碱的质量分数的计算式为______________________________ (7)还可以用其他实验方法测定试样中纯碱的质量分数。请简述一种不同的实验方法。 【思路点拨】对于实验问题，首先要明确实验目的（测定纯碱样品的质量分数），并据 此找出实验原理（如①测得与酸反应生成的 CO2 的质量求出 Na2CO3 的质量并进一步求出其 质量分数；②测得与酸反应生成的 CO2 的质量求出 Na2CO3 的质量并进一步求出其质量分数； ③在酸性环境下把 NaCl 转化为 AgCl 并测出沉淀的质量求出 NaCl 质量，从尔求得 Na2CO3 的质量和质量分数等）；根据实验原理找出实验仪器并组装装置；进一步检验装置、分析存 在的误差、消除误差；得出最终的设计方案。 【答案】(1)样品重，砝码轻 (2)防止空气中的 CO2 和水气进入 U 型管中 (3)偏高 (4)把反应产生的 CO2 全部导入 U 型管中 (5)判断反应产生的 CO2 是否全部排出，并被 U 型管中的碱石灰吸收 (6) (7)答案略。 【解析】此题是典型的定量测量设计题目，抛开题目中的具体问题，要测量此混合物碳 酸钠的质量分数，可以根据不同原理设计出下列实验方案。 原理 加入试剂 测量参数 方案 测量产生 CO2 的质量 方案(1) 测量产生 CO2 的体积 方案(2) 加入盐酸 中和滴定，测量加入 H+的物质的量 方案(3) 加入 CaCl2 溶液( 或 BaCl2) 测量产生沉淀 CaCO3(或 BaCO3)的质量 方案(4) 利 用 CO32— 和 Cl—的 性 质差异 先加足量 HNO3，后加 足量 AgNO3 测量 AgCl 的质量 方案(5) %10044 )(106 ×− a bd 3 加入足量盐酸 测量蒸发后溶液中 NaCl 的质量 方案(6)利 用 Na+ 离 子 守 恒 或 CO32—、 Cl— 的共性 加入足量的 AgNO3 测量沉淀 Ag2CO3 和 AgCl 的质量 方案(7) 方案(1)(2)(3)(4)是利用测量参数及关系式求混合物中 Na2CO3 的质量；方案(5)是利用 AgCl 的质量求混合物中 NaCl 的质量，进一步求的 Na2CO3 的质量；方案(6)是利用反应前后的固 体的质量差或利用二元一次方程组求得混合物中各成分的质量；方案(7)的测定原理类似方 案(6)。而试题中设问只是其中的方案(1)实施过程而已，了解方案(1)中影响准确性的干扰因 素(主要是二中(3)(6)导致)并将它排除，各种装置的作用、误差分析、方案设计等等都迎刃而 解了。其他实验方案中的干扰因素，及解决办法见下表。 方案 干扰因素 解决办法 方案(1) 1．生成的 CO2 中混有 H2O， 被 D 吸收，使结果偏高。 2．空气中的 CO2 和水进入 D， 使结果偏高。 3．烧瓶中残留的 CO2 无法被 D 吸收，使结果偏低。 方案(2) 排水量气，CO2 会有一部分溶 解于水，可以排饱和 NaHCO3 溶液。 方案(3) 影响中和滴定准确的因素 见中和滴定误差分析 方案(4) 1．溶液中的 CO32—如何确定 全部转移到沉淀中。 2．过滤后的滤纸上会粘有部 分沉淀。 3．沉淀上会吸附一些杂质离 子。 4．沉淀如何确定完全干燥。 1．取上层清液，继续加钙盐，看是否有沉淀。 2．将滤纸和沉淀一起干燥，滤纸和沉淀一起称量， 或使用无灰滤纸，干燥后将滤纸点燃。 3．将沉淀进行洗涤 2——3 次。 4．利用连续两次干燥，是否存在质量差。 方案(5) 如何确定沉淀中没有碳酸银。 加过量的 HNO3，并用 pH 试纸进行检验，使溶液 成酸性。 方案(6) 如何确定 CO32—完全转移到 气体中。 加入足量的盐酸，并用 pH 试纸进行检验，使溶液 成酸性。 方案(7) 分析类似方案(4) 分析方法类似方案(4) 4 【总结升华】此题以纯碱为载体，综合考查了实验的基本操作（检查气密性、溶解、称 量等）、误差分析（天平指针未在中间、B 的作用、硫酸换成盐酸）、计算（计算纯碱的质 量分数）及实验设计（简述一种不同的实验方案）等，是一道综合实验题。 举一反三： 【变式 1】某课外小组欲测定过氧化钠与碳酸钠混合物中过氧化钠的质量分数，准确称量 a 克样品，下列后续实验方案中，不合理的是 A．隔绝空气加热，冷却后，称量剩余固体质量 m1g B．与足量稀盐酸反应并蒸干，，称量剩余固体质量 m2 g C．与足量水反应并加热，收集到标准状况下 V1 L 干燥气体 D．与足量稀硫酸反应并加热，收集到标准状况下 V2 L 干燥气体 【答案】A 【变式 2】为精确测定工业纯碱中碳酸钠的质量分数（含少量 NaCl），准确称量 W0 g 样品 进行实验，下列实验方法所对应的实验方案和测量数据合理（除 W0 外）的是（ ） 实验方法 实验方案 测量数据 A． 滴定法 将样品配成 100 mL 溶液，取 10 mL，加入甲基橙，用标 准盐酸滴定 消耗盐酸的体积 B． 量气法 将样品与盐酸反应，生成的气体全部被碱石灰吸收 碱石灰增重 C． 重量法 样品放入烧瓶中，置于电子天平上，加入足量盐酸 减轻的质量 D． 量气法 将样品与盐酸反应，气体通过排水量气装置量气 排水体积 【答案】A 【解析】B 中碱石灰能吸收二氧化碳和水；C 中 CO2 挥发带出水蒸气；D 中 CO2 能溶于 水。 【变式 3】(2016 东城质检)下列实验方案中，不能测定 Na2CO3 和 NaHCO3 混合物中 Na2CO3 质量分数的是 (  ) ①取 a 克混合物充分加热，减重 b 克 ②取 a 克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得 b 克固体 ③取 a 克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重 b 克 ④取 a 克混合物与足量 Ba(OH)2 溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得 b 克固体 ⑤取 a 克混合物与足量稀硫酸充分反应，用排水法将产生的气体收集在量筒中，读数为 b 升 ⑥取 a 克混合物于锥形瓶中加适量水溶解，酚酞作指示剂，用 c mol·L －1 的标准盐酸滴 定至终点时，消耗盐酸 b 升 A．②③ B．④⑤⑥ C．③⑤ D．全部 【答案】C 【解析】取 a 克混合物充分加热，减重 b 克，根据差量法可求出 NaHCO3 的质量，从而 5 求出 Na2CO3 的质量分数，故①正确；取 a 克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸 干、灼烧，得 b 克固体氯化钠，列方程组即可求出，②正确；③中，取 a 克混合物与足 量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重 b 克，由于逸出气体中含有 H2O，故 无 法 求 解 ； ④ 中 由 于 二 者 都 能 与 Ba(OH)2 溶 液 反 应 生 成 BaCO3 沉 淀 ， 由 Na2CO3→BaCO3、NaHCO3→BaCO3 的转化关系，列方程组即可求出混合物中 Na2CO3 的 质量分数，④正确；⑤中由于少量 CO2 溶于水，无法测定 Na2CO3、NaHCO3 产生 CO2 的 总体积，⑤不正确；⑥中用酚酞作指示剂，达到滴定终点时，Na2CO3 恰好转化为 NaHCO3 ，NaHCO3 与盐酸未反应，根据 Na2CO3 ＋HCl===NaCl ＋NaHCO 3 可计算出 Na2CO3 的质量，⑥正确。 【变式 4】某化学小组在常温下测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数，设计了如下 实验方案： 方案Ⅰ：铜铝混合物 测定生成气体的体积 方案Ⅱ：铜铝混合物 测定剩余固体的质量 下列有关判断中不正确的是（ ）。 A．溶液 A 和 B 均可以是盐酸或 NaOH 溶液 B．溶液 A 和 B 均可以选用稀硝酸 C．若溶液 B 选用浓硝酸，则测得铜的质量分数偏小 D．实验方案Ⅱ更便于实施 【答案】B 【解析】因铝具有两性，而铜不能与碱、无氧化性酸反应，所以 A 和 B 是盐酸或氢氧 化钠时，都与铝反应，故 A 可行；又因测固体质量比测气体体积易进行，故 D 正确；若 A 和 B 都是稀硝酸时则方案Ⅱ无法实施，故 B 错；若 B 是浓硝酸，则铝钝化，导致剩余固体 质量增加，所以测得铜的质量分数偏小，故 C 正确。 例 2、北京市场销售的某种食用精制盐包装袋上有如下说明： 产品标准 GB5461 产品等级 一级 配 料 食盐、碘酸钾、抗结剂 碘含量(以 I 计） 20~50mg/kg 分装时期 分装企业 （1）碘酸钾与碘化钾在酸性条件下发生如下反应，配平化学方程式（将化学计量数填于空 白处） KIO3＋ KI＋ H2SO4＝ K2SO4＋ I2＋ H2O （2）上述反应生成的 I2 可用四氯化碳检验。向碘的四氯化碳溶液中加入 Na2SO3 稀溶液， A→足量溶液 充分反应 B→足量溶液 充分 6 将 I2 还原，以回收四氯化碳。 ①Na2SO3 稀溶液与 I2 反应的离子方程式是 。 ②某学生设计回收四氯化碳的操作步骤为： a.将碘的四氯化碳溶液置于分液漏斗中； b.加入适量 Na2SO3 稀溶液； c.分离出下层液体。 以上设计中遗漏的操作及在上述步骤中的位置是 。 （3）已知：I2＋2S2O32－＝2I－＋S4O62－。某学生测定食用精制盐的碘含量，其步骤为： a. 准确称取 wg 食盐，加适量蒸馏水使其完全溶解； b.用稀硫酸酸化所得溶液，加入足量 KI 溶液，使 KIO3 与 KI 反应完全； c.以淀粉为指示剂，逐滴加入物质的量浓度为 2.0×10－3mol·L－1 的 Na2S2O3 溶液 10.0mL，恰好反应完全。 ①判断 c 中反应恰好完全依据的现象是 。 ②b 中反应所产生的 I2 的物质的量是 mol。 ③根据以上实验和包装袋说明，所测精制盐的碘含量是（以含 w 的代数式表示） mg/kg。 【答案】（1）1、5、3、3、3、3 （2）①I2＋SO32－＋H2O=2I－＋SO42－＋2H+ ②在步骤 b 后，增加操作：将分液漏斗 充分振荡后静置 （3）①溶液由蓝色恰好变为无色 ②1.0×10－5 ③4.2 ×102/w 【解析】（1）首先标出化学方程式中变价元素的化合价： 然后利用氧化还原反应中化合价升高的数值和降低的数值相等配平 KIO3 和 KI 的系数： 最后利用质量守恒（原子守恒）配平其他物质： （2）Na2SO3 稀溶液与 I2 的反应中 I2 被还原，所以 Na2SO3 做还原剂被氧化，化合价应升高， 即生成 Na2SO4，所以反应的离子方程式为 I2＋SO32－＋H2O=2I－＋SO42－＋2H＋。在实验过 程中 I2 在有机相 CCl4 中，而 Na2SO3 在水相中，二者不相溶，因此为了使二者充分反应应对 分液漏斗进行必要的震荡，因此应在 b、c 之间加上操作：将分液漏斗充分震荡并静置。 （3）因淀粉作指示剂，开始时溶液呈蓝色，当溶液中的碘单质消耗完时，溶液将变为无色， 因此判断恰好完全反应的依据是溶液有蓝色恰好变为无色，且半分钟内不恢复。 依据化学方程式知 n(I2)= n(Na2SO3) = ×2×10-3mol·L－1×10.0×10-3L=1.0×10－5mol。根据生 2 1 2 1 7 成碘单质的化学方程式的 KIO3～3I2，所以 w g 食盐中 n(KIO3)= ×10－5mol，因此此精制食 盐的含碘量为 = 。 【总结升华】本题考查氧化还原方程式的书写，氧化还原滴定实验方案的设计，碘的有 关性质。易错提醒：因粗心而漏掉第（1）题化学方程式中 KIO3 的系数 1；忽略 CCl4 的溶 解性，没有考虑到碘单质与 Na2SO3 不在同一体系中，而导致第（2）题②中的实验步骤中漏 的实验操作错填为其它的操作；对实验中碘单质的来源误认为全部来源于食盐中的 KIO3， 而将第（3）题③错填为 。 举一反三： 【变式 1】（2014•福建高考）焦亚硫酸钠（Na2S2O5）是常用的食品抗氧化剂之一．某研究小 组进行如下实验： 实验一 焦亚硫酸钠的制取 采用如图装置（实验前已除尽装置内的空气）制取 Na2S2O5．装置Ⅱ中有 Na2S2O5 晶体析 出，发生的反应为：Na2SO3+SO2═Na2S2O5 （1）装置Ⅰ中产生气体的化学方程式为   ． （2）要从装置Ⅱ中获得已析出的晶体，可采取的分离方法是   ． （3）装置Ⅲ用于处理尾气，可选用的最合理装置（夹时仪器已略去）为   （填序号） 实验二 焦亚硫酸钠的性质 Na2S2O5 溶于水即生成 NaHSO3． （4）证明 NaHSO3 溶液中 HSO3﹣的电离程度大于水解程度，可采用的实验方法是  ae ． a．测定溶液的 pH b．加入 Ba（OH）2 溶液 c．加入盐酸 d．加入品红溶液 e．用蓝色石蕊试纸检测 （5）检验 Na2S2O5 晶体在空气中已被氧化的实验方案 是   ． 3 1 13 1315 10 10127103 1 −− −−− ⋅× ⋅×⋅×× gkgw gmgmolgmol kgmgw /423 w 31054.2 × 8 实验三 葡萄酒中抗氧化剂残留量的测定 （6）葡萄酒常用 Na2S2O5 作抗氧化剂．测定某葡萄酒中抗氧化剂的残留量（以游离 SO2 计算）的方案如下： （已知：滴定时反应的化学方程式为 SO2+I2+2H2O═H2SO4+2HI） ①按上述方案实验，消耗标准 I2 溶液 25.00mL，该次实验测得样品中抗氧化剂的残留量 （以游离 SO2 计算）为   g•L﹣1． ②在上述实验过程中，若有部分 HI 被空气氧化，则测定结果   （填“偏高”“偏低” 或“不变”）． 【答案】（1）Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O； （2）过滤； （3）d； （4）ae； （5）取少量 Na2S2O5 晶体于试管中，加入适量水溶解，滴加盐酸，振荡，再滴加氯化钡 溶液，有白色沉淀生成； （6）①0.16； ②偏低． 【解析】（1）由装置Ⅱ中发生的反应可知，装置Ⅰ中产生的气体为 SO2，亚硫酸钠与硫 酸反应生成硫酸钠、二氧化硫与水，反应方程式为：Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O； （2）装置Ⅱ中获得已析出的晶体，分离固体与液态，应采取过滤进行分离； （3）a．装置应将导管深入氨水中可以吸收二氧化硫，作为密闭环境，装置内压强增大 易产生安全事故，故错误； b．该装置吸收二氧化硫能力较差，且为密闭环境，装置内压强增大易产生安全事故， 故错误； c．该装置不能吸收二氧化硫，所以无法实现实验目的，故错误； d．该装置中氢氧化钠与二氧化硫反应，可以吸收，且防止倒吸，故正确； （4）NaHSO3 溶液中 HSO3﹣的电离程度大于水解程度，溶液呈酸性，测定溶液的 pH，可 以确定溶液酸碱性，酸性溶液可以使湿润蓝色石蕊试纸变红，所以能用测定溶液 pH 值、湿 润的蓝色石蕊试液检验，而加入 Ba（OH）2 溶液、HCl 溶液、品红溶液都不能说明溶液呈酸 性，故选 ae； （5）Na2S2O5 晶体在空气中易被氧化为 Na2SO4，用盐酸、氯化钡溶液检验样品中是否含 有硫酸根即可，实验方案为：取少量 Na2S2O5 晶体于试管中，加入适量水溶解，滴加盐酸， 振荡，再滴加氯化钡溶液，有白色沉淀生成； （6）①令 100mL 葡萄酒中二氧化硫的质量为 mg，则： SO2+2H2O+I2═H2SO4+2HI 64g 1mol mg 0.025L×0.01mol/L 所以，64g：mg=1mol：0.025L×0.01mol/L， 解得 m=0.016 9 故该次实验测得样品中抗氧化剂的残留量（以游离 SO2 计算）为 =0.16 g/L； ②若有部分 HI 被空气氧化，则消耗碘的量偏小，故测定二氧化硫的量偏小，则测定结 果偏低。 类型二、相对原子质量的测定 例 3、某学习小组用题图装置测定铝镁合金中铝的质 量分数和铝的相对原子质量。 (1)A 中试剂为 。 (2) 实验前，先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻，其目 的是 。 (3) 检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好 装置后，需进行的操作还有：①记录 C 的液面位置； ②将 B 中剩余固体过滤，洗涤，干燥，称重；③待 B 中 不再有气体产生并恢复至室温后，记录 C 的液面位 置；④由 A 向 B 中滴加足量试剂；⑤检查气密性，上述操作的顺序是 ；(填序 号)记录 C 的液面位置时，除视线平视外，还应 . (4)B 中发生反应的化学方程式为 。 (5)若实验用铝镁合金的质量为 a g,测得氢气体积为 b mL(已换算为标准状况)，B 中剩余固体 的质量为 cg，则铝的相对原子质量为 。 (6)实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则测得铝的质量分数将 。(填“偏 大”、“偏小”、“不受影响”) 【思路点拨】Mg、Al 均可以和酸反应，因此不可以用酸来实验，由于 Al 可以和碱反 应而不和 Mg 反应，则可以用 NaOH 与 Al 反应制得 H2，然后用排水法收集 H2，以计算 Al 的量。 【解析】（2）由于 Al 表面容易生成氧化膜，因而要用酸处理。（3）整个操作过程及原 理是：检查气密性；记录起始液面；加入碱反应；不产生气体后，记录读数，两者相减即为 产生 H2 的量；最后称得的固体即为 Mg 的质量。在读数时要注意 D、C 液面相平，否则气 体将受压，造成读数不准。（4）B 中发生的是 Al 与碱的反应；（5）（a-c）即为铝的质量， 再除以 Al 的物质的量即为铝的摩尔质量。而 n(Al)可以由产生的 H2 获得；（6）未洗涤，则 造成（a-c）变小，则由（5）的结果得，偏小。 【答案】（1）NaOH 溶液.（2）除去铝镁合金表面的氧化膜.（3）⑤①④③②（2 分）； 使 D 和 C 的液面相平（4）2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑（5） （6）偏小 【总结升华】1、本题高考考点：利用实验测定合金含量及相对原子质量； 33600( ) .a c b − 10 2、易错提醒：记不清 Al 的两性；实验过程的原理不懂。 3、备考提示：平时多加强元素化合物的学习；学会分析实验操作中的每一个关键点。 举一反三： 【变式 1】氯气、氨气等物质在生产和科研中都有重要应用。 （1）若发生大量氯气泄漏事故，下列措施中正确的是________________。 a．立即通报相关部门，迅速撤离事故现场 b．用蘸有肥皂水的毛巾捂住口鼻立即逆风疏散 c．用蘸有 NaOH 溶液的毛巾捂住口鼻立即顺风疏散 （2）事故发生后，可用 NaOH 稀溶液处理泄漏的氯气，反应的离子方程式是 __________________________________________。 （3）实验室用氨气还原氧化铜的方法，通过测定反应物 CuO 和生成物 H2O 的质量 [m(CuO)=a g、m(H2O)=b g]，测定铜的近似相对原子质量。反应的化学方程式是： 2NH3+3CuO==N2+3Cu+3H2O。备选仪器装置如下（装置内所发生的反应是完全的）。 ① 用上述装置制氨气时，能否将碳酸盐换成氯化铵？________（回答“是”或“否”），用 化学方程式说明理由。______________________________。 ② 仪器从左到右的连接顺序（用字母编号表示，仪器可重复使用）是__________。C 中的试剂是____________，其作用是____________________。 ③ 铜的相对原子质量 Ar(Cu)=____________________________。 ④在本实验中，使测定结果 Ar(Cu)偏大 的是_______________ (填序号)； a．CuO 未完全起反应 b．CuO 不干燥 c．CuO 中混有不反应的杂质 d．碳酸盐不干燥 ⑤在本实验中，还可通过测定_______和________，或______和______达到实验目的。 【答案】（1）a、b（2）Cl2+2OH－ = Cl－+ClO－+H2O（3）① 否； HCl+NH3=NH4Cl ② BDADC；浓硫酸；防止空气中的水和 CO2 进入 D 装置，吸收多余的氨气 ③ 18a/b－16 ④a、c ⑤CuO 的质量、反应后 Cu 的质量；Cu 的质量，反应前后硬质 试管的质量差即 CuO 中氧的质量 。（4）NO2Cl 【解析】(1)选项 a，立即通知相关部门，转移队伍，并迅速离开现场减少 Cl2 对其的伤 害。选项 b，肥皂水具有碱性能吸收 Cl2，由于 Cl2 随风飘散，逆风疏散可减少与 Cl2 接触的 机会，防止中毒。NaOH 具有极强的腐蚀性，能对人体造成伤害，所以选项 c 错误。 (2)NaOH 与 Cl2 反应生成 NaCl、NaClO 和 H2O：Cl2＋ 2OH―===Cl―＋ ClO―＋ H2O。 (3)①因 NH4Cl 受热分解产生的 HCl、NH3 在试管口又重新化合生成 NH4Cl 而堵塞导管。 ②装置 B 用于制备 NH3，但所得的 NH3 中含有 CO2、H2O 杂质，可用装置 D 中的碱石灰吸 △ 11 收，除杂后的 NH3 进入装置 A 的硬质玻管中与 CuO 反应生成 N2、Cu、H2O，生成的 H2O 用装置 D 的碱石灰吸收(测定 H2O 的质量)，最后用装置 C(盛有浓硫酸)吸收未反应完全的 NH3，防止污染环境，同时也防止空气中的 H2O 和 CO2 进入装置 D 中导致实验误差。 ③根据 CuO～H2O，n(CuO)＝n(H2O)＝m(H2O)/18＝m(CuO)/(Mr ＋16)，解得 Mr＝a/b－16。 例 4、碱式碳酸铜可表示为：xCuCO3·yCu(OH) 2·zH2O，测定碱式碳酸铜组成的方法有多种。 （1）现采用氢气还原法，请回答如下问题： ①写出 xCuCO3·yCu(OH) 2·zH2O 与氢气反应的化学方程式 ； ②试验装置用下列所有仪器连接而成，按氢气流方向的连接顺序是（填入仪器接口字母编 号）： (a）→（ ）（ ）→（ ）（ ）→（ ）（ ）→（ ）（ ）→（ ）（ ）→（l） ③称取 23.9g 某碱式碳酸铜样品，充分反应后得到 12.7g 残留物，生成 4.4g 二氧化碳和 7.2g 水。该样品的结晶水质量为 g，化学式为 ； (2）某同学以氮气代替氢气，并用上述全部或部分仪器来测定碱式碳酸铜的组成，你认为是 否可行？请说明理由。 。 【思路点拨】把碱式碳酸铜看成 CuCO3 和 Cu(OH)2 的混合物，它受热分解后的产物 CuO 与氢气反应势必生成 Cu 和 H2O。 【答案】（1）①xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O+(x+y)H 2 (x+y)Cu+ xCO2+(x+2y+z)H2O ②a→k，j→gf(hi)→de(ed)→hi(gf)→bc(cb)→l ③1.8 CuCO3·Cu(OH) 2·H2O （2）可行 根据反应 xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O (x+y)CuO+ xCO2↑+(y+z)H2O↑，依据碱 式碳酸铜、CuO、CO2 和 H2O 质量（或其中任意三个量），即可计算出其组成。 【解析】（1）本题的碱式碳酸铜与氢气反应看似一个很难的信息，其实细心一点只要把 它理解为 CuCO3 和 Cu(OH)2 受热分解后的产物 CuO 再与氢气反应，第①问题便可以解决； 对于②要能分析出测定反应后 CO2 和 H2O 质量，因此对于氢气发生器后仪器的选择是除氯 化氢和水蒸气，防止对后续测定影响就可以了，因为测定 H2O 和 CO2 分别用浓硫酸和碱石 灰是固定的。（2）其实在分析（1）①方程式书写时便得到了碱式碳酸铜热分解方程式： xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O (x+y)CuO+xCO2↑+(y+z)H2O↑，稍加分析可知，依据碱式碳酸 铜、CuO、CO2 和 H2O 质量（或其中任意三个量），即可计算出其组成。 【总结升华】仪器组装问题，是考查实验设计的传统题型。 △ △ △ 12 举一反三： 【高清课堂：407450 例 3】 【变式 1】A~G 为中学常见的化合物，它们之间有如图 所示的转化关系( 反应条件及部分产物已略去)。A 为绿 色粉末，含 H 、C 、O 、Cu 四种元素。常温下 D 为无色 无味气体，B 为黑色粉末，E 能发生银镜反应。 (1)D 跟 G 反应的化学方程式为________； (2)F 中一定含有的官能团的名称为_______________________； (3)某课外小组同学设计了下列实验装置，通过测定某些装置中试剂的质量变化，探究 A 中 各元素的质量关系。 ①为使数据准确，还需补充装置，请你在方框内绘出装置图并写出试剂名称； ② 向装置中鼓入空气的目的是______________________________； 丙 装 置 中 药 品 的 名 称 为 ________________ ， 实 验 时 ， 该 药 品 未 见 明 显 变 化 ， 证 明 _________________________； ③ 如何判断 A 已完全分解？_______________________________。 ④ 更精确的测定得出如下数据：A 受热后完全分解，固体由 8.0 g 变为 6.0 g，装置乙增重 0.90 g。写出 A 的化学式(表示为碱式盐)：___________。 【答案】（1）2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2；  （2）羟基   （3）①  或         ② 将 A 分解产生的水蒸气送入盛有浓硫酸的洗气瓶中；无水硫酸铜；       A 分解产生的水蒸气全部被浓硫酸吸收      ③ 连续两次加热、鼓气、冷却，称量甲装置的质量，质量差不超过 0.1 g      ④ CuCO3·2Cu(OH)2 或 Cu3(OH)4CO3 【解析】本题考查了无机化合物的性质及相互的转化、与有机的综合、画装置图、化学 实验的综合、对实验数据的处理与应用、整体把握实验设计的能力。本题是一定量实验，答 题时要了解题目的实验目的以及基本的实验步骤，才能从整体上把握好题目。根据“该药品 未见明显变化”以及“A 受热后完全分解，固体由 8.0 g 变为 6.0 g，装置乙增重 0.90 g”可 知题目是通过测量 A 及 A 分解产物中的固体质量还有生成水的质量进行计算。因此丙中加 13 入的应是无水硫酸铜。③考查的是如何判断固体物质加热分解完全，应联想到硫酸铜结晶水 含量测定实验。 14 【巩固练习】 1. BaCl2·xH2O 中结晶水数目可通过重量法来确定： ①称取 1.222g 样品，置于小烧杯中，加入适量稀盐酸，加热溶解，边搅拌边滴加稀硫 酸到沉淀完全，静置； ②过滤并洗涤沉淀； ③将盛有沉淀的滤纸包烘干并中温灼烧；转入高温炉中，反复灼烧到恒重，称得沉淀质 量为 1.165g。 回答下列问题： （1）在操作②中，需要先后用稀硫酸和 洗涤沉淀；检验沉淀中氯离子是 否洗净的方法是 。 （2）计算 BaCl2·xH2O 中的 x= （要求写出计算过程）。 （3）操作③中，如果空气不充足和温度过高，可能会有部分沉淀被滤纸中的碳还原为 BaS，这使 x 的测定结果 （填“偏低”、“偏高”或“不变”）。 2.某课外小组利用 H2 还原黄色的 WO3 粉末测定 W 的相对原子质量，下图是测定装置的示 意图，A 中的试剂是盐酸。 请回答下列问题。 （1）仪器中装入的试剂：B_________ 、C________、D___________； （2）连接好装置后应首先_________________________，其方法是________________ （ 3 ）“ 加 热 反 应 管 E ” 和 “ 从 A 瓶 逐 滴 滴 加 液 体 ” 这 两 步 操 作 应 该 先 进 行 的 是 _______________。在这两步之间还应进行的操作是____________________________； （4）反应过程中 G 管逸出的气体是________________，其处理方法是__________ （5）从实验中测得了下列数据 ①空 E 管的质量 a ； ②E 管和 WO3 的总质量 b ；③反应后 E 管和 W 粉的总质量 c（冷 却到室温称量）；④反应前 F 管及内盛物的总质量 d ；⑤反应后 F 管及内盛物的总质量 e 由以上数据可以列出计算 W 的相对原子质量的两个不同计算式（除 W 外，其他涉及的元素 的相对原子质量均为已知）： 计算式 1：Ar(W)＝____________；计算式 2：Ar(W)＝____________。 3.某校化学兴趣小组设计了图示实验装置（图中省略了夹持仪器）来测定某铁碳合金中铁的 质量分数。 15 ⑴ m 克铁碳合金中加入过量浓硫酸，未点燃酒精灯前，A、B 均无明显现象，其原因是 ①常温下碳与浓硫酸不反应；② 。 ⑵写出加热时 A 中碳与浓硫酸发生反应的化学方程式 。 ⑶B 中的现象是： ；C 的作用是： 。 ⑷待 A 中不再逸出气体时，停止加热，拆下 E 并称重，E 增重 bg。则铁碳合金中铁的质 量分数为 (写表达式)。 ⑸甲同学认为利用此装置测得铁的质量分数偏大，请你 写出可能的原因： 。 ⑹最后对所得测量结果进行评价，小组内有同学提出，本套装置在设计上存在多处缺陷而 导致实验结果不准确，其中会导致铁质量分数测量值偏低是(任答一条即可) 。 4.（2016 洛阳质检）手持技术又称掌上技术，是由数据采集器、传感器和配套的软件组成 的定量采集各种常见数据并能与计算机连接的实验技术系统。某研究小组利用手持技术， 获得 8.34 g FeSO4·7H2O 样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如 下图所示。 请回答下列问题： (1)试确定 78 ℃时固体物质 M 的化学式： ________________________________________________________________________。 (2)取适量 380 ℃时所得的样品 P，隔绝空气加热至 650 ℃，得到一种固体物质 Q，同时 有两种无色气体生成且两种气体的组成元素相同，摩尔质量相差 16，写出该反应的化学 方程式： ________________________________________________________。 (3)某兴趣小组用如图所示装置设计实验，验证(2)中生成的气态物质，并测定已分解的 P 的质量(不考虑装置内空气的影响)。 16 ①试剂 X 的名称是__________________。 ②按气流方向连接各仪器，用字母表示接口的连接顺序：c→__________________。 ③充分反应后，利用装置Ⅲ中圆底烧瓶内混合物测定已分解的 P 的质量，其操作步骤为， 第一步：向圆底烧瓶中逐滴加入氯化钡溶液，直至沉淀完全；第二步：过滤混合物，在 过滤器上将沉淀洗净后，烘干并冷却至室温，称重；第三步：继续烘干、冷却并称量直 至连续两次称量的质量差不超过 0.1 g 为止。若最终得到沉淀的质量为 W g，则已分解的 P 的质量为________ g(填计算式)。 ④上述测得已分解的 P 的质量比实际分解质量要小，原因是_______________________ ___________________________________。 5.一学习小组利用下图所示装置，对某含少量 Fe 的废铜屑进行铜含量的测定，并探究利用 其制备硫酸铜溶液。 （1）向 A 中加入 10g 废铜屑样品，关闭弹簧夹，打开 B 活塞向 A 注入足量稀硫酸后关闭。 此时装置 C 中发生的现象是 。 （2）反应进行到 A 中不再产生气泡时，若 C 中收集到 448mL（已换算成标准状况）气体， 则该废铜屑中铜的质量百分含量为 。 （3）拆除 C、D 装置后，打开弹簧夹，持续将空气通入 A 中，至 A 中固体全部消失，再继 续通入一段时间空气后，关闭弹簧夹，停止通入空气。 ①该过程中发生反应的离子方程式是 、 ； ②为使 A 中固体加快溶解速率，以下方法运用合理的是 。 a. 对 A 装置加热 b. 向 A 内加入少量 Fe2O3 c. 向 A 内加入少量 CuO 17 d. 增大空气通入量 e. 向 A 内加入少量 FeSO4 f. 向 A 内加入少量 H2O （4）将 A 中溶液倒入烧杯内，加入 Cu2(OH)2CO3 将其调节至 pH=4 时，溶液中铁被完全沉 淀，过滤后即得红褐色沉淀与硫酸铜溶液，此过程离子反应方程式是 。 （5）有同学认为，可以不用测量气体法计算废铜屑中铜的质量百分含量，则其采用的方法 是 ，其具体操作步骤可续写为： 。 6. 氯化铁是实验室中的重要试剂。某同学用 m g 含有铁锈（Fe2O3 ）的废铁屑来制取 FeCl3·6H2O 晶体，同时测定废铁屑中铁的质量分数，为此设计了如下装置（夹持装置略， 气密性已检验）： 操作步骤如下： Ⅰ. 打开弹簧夹 K1、关闭弹簧夹 K2，并打开活塞 a，缓慢滴加盐酸。 Ⅱ. 当……时，关闭弹簧夹 K1、打开弹簧夹 K2，当 A 中溶液完全进入烧杯后关闭 活塞 a。 Ⅲ. 将烧杯中溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到 FeCl3·6H2O 晶体。 请回答： （1）A 中发生的置换反应的化学方程式是 。 （2）操作Ⅱ中“……”的内容是 ， 烧杯中的现象是 ，相应的离子 方程式和化学方程式是 、 。 （3）操作Ⅲ不采用直接加热制 FeCl3·6H2O 晶体的原因是 （用简要文字并结合离子方程式解释）。 （4）测得 B 中所得的气体是 V mL（标准状况时），由此计算出该废铁屑中铁的质量 分数是 ，该数值比实际数值偏低，若实验过程操作无误，偏低的原因 是 。 18 （5）为了准确测定铁的质量分数，还可以另取 mg 废铁屑和某种常见的还原剂气体在 加热时充分反应到恒重，测得实验后剩余固体质量是 wg。由此求出铁的准确质 量分数是 （用含 m、和 w 的式子表示）。 7.实验室有 NH4HCO3 和 NaHSO3 的干燥粉状混合物，某兴趣小组为测定其中 NH4HCO3 的含 量，设计了用在混合物中加酸的实验方法来测定其质量分数。回答以下问题： ⑴ 化学小组主要选用了下列药品和仪器进行实验。（图中每种仪器装置只选用了一次，铁 架台等固定仪器未画出） [来源:学,科,网] [XXK] 请按气流由左向右的方向，仪器连接顺序是（填仪器的接口字母 a、b．．．） a→ → → → → f →g → → 。 ⑵ 实验开始，混合物加酸前，A 装置需要鼓入空气 ，作用是 ；加酸 后 A 装置再次鼓入空气的作用是 。 ⑶ E 装置的作用是 。 ⑷ 实验中，若 C 瓶中溶液褪色，则测定结果可能会偏 （填“高”或“低”）。为了确 保实验中 C 瓶溶液不褪色，若取样品的质量为 m g，实验前 E 中所装 a mol·L－1 的 KMnO4 溶液体积（V）不少于 mL。 ⑸ 若混合物样品质量为 13.1 g，充分作用后碱石灰增重 4.4 g，则混合物中 NH4HCO3 的质 量分数为 。 ⑹ 从定量测定的准确性考虑，该套装置还应作进一步的改进是 。 可能用到的相对原子质量：H～1 C～12 N～14 O～16 Na～23 S～32 8．（2016 福州质检）目前流行的关于生命起源假设的理论认为，生命起源于约 40 亿年前的 古洋底的热液环境，这种环境系统中普遍存在铁硫簇结构，如 Fe2S2、Fe4S4、Fe8S7 等， 这些铁硫簇结构参与了生命起源的相关反应。某化学兴趣小组在研究某铁硫簇结构的组 成时，设计了下列实验。 19 【实验Ⅰ】确定硫的质量： 按图连接装置，检查好装置的气密性后，在硬质玻璃管 A 中放入 1.0 g 铁硫簇结构(含有 部分不反应的杂质)，在试管 B 中加入 50 mL 0.100 mol·L－1 的酸性 KMnO4 溶液，在试管 C 中加入品红溶液。通入空气并加热，发现固体逐渐转变为红棕色。待固体完全转化后，将 B 中溶液转移至 250 mL 容量瓶，洗涤试管 B 后定容。取 25.00 mL 该溶液用 0.01 mol·L －1 的草酸(H2C2O4)溶液滴定剩余的 KMnO4。记录数据如下： 草酸溶液体积/mL 滴定次数 待测溶液体积/mL 滴定前刻度 滴定后刻度 1 25.00 1.50 23.70 2 25.00 1.02 26.03 3 25.00 0.00 24.99 相关反应：①2MnO4-＋2H2O＋5SO2===2Mn2+＋5SO42-＋4H＋ ②2MnO4-＋6H＋＋5H2C2O4===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O 【实验Ⅱ】确定铁的质量： 将实验Ⅰ硬质玻璃管 A 中的残留固体加入稀盐酸中，充分搅拌后过滤，在滤液中加入足 量的 NaOH 溶液，过滤后取滤渣，经充分灼烧得 0.6 g 固体。 试回答下列问题： (1)判断滴定终点的方法是________________________________________________。 (2)试管 C 中品红溶液的作用是____________________________________________。 有同学提出，撤去 C 装置对实验没有影响，你的看法是________(选填“同意”或“不同 意”)，理由是________________________________________________________ _______________________________________________________________。 (3)根据实验Ⅰ和实验Ⅱ中的数据可确定该铁硫簇结构的化学式为_______。 【问题探究】滴定过程中，细心的小明发现该 KMnO4 溶液颜色褪去的速率较平常滴定时要 快得多。为研究速率加快的原因，小明继续进行了下列实验，实验数据如下表： 编号 温度/℃ 酸化的 H2C2O4 溶液 /mL KMnO4 溶液/mL 溶液褪色时 间/s 20 1 25 5.0 2.0 40 2 25 5.0(另加少量 可溶于水的 MnSO4 粉末) 2.0 4 3 60 5.0 2.0 25 (4)分析上述数据，滴定过程中反应速率较快的一种可能原因是_______________ ________________________________________________________________。 9．某小组同学将一定浓度 Na2CO3 溶液滴入 CuSO4 溶液中发现生成了蓝色沉淀。甲同学认 为沉淀是 CuCO3；乙同学认为沉淀是 CuCO3 和 Cu(OH)2 的混合物，他们设计实验测定沉淀 中 CuCO3 的质量分数。 已知：CuCO3 和 Cu(OH)2 均为蓝色，难溶于水。 （1）按照甲同学的观点，发生的反应属于 4 种基本反应类型中的 。 （2）乙同学利用下图装置进行测定。 ①在研究沉淀物组成前，须将沉淀从溶液中分离并净化。具体操作依次为 、洗涤、干 燥。 ②装置 E 中碱石灰的作用是 。 ③实验过程中有以下操作步骤： a．关闭 K1、K3，打开 K2、K4，充分反应 b．打开 K1、K4，关闭 K2、K3，通入过量空气 c．打开 K1、K3，关闭 K2、K4，通入过量空气 正确的顺序是（填选项序号，下同） 。 若未进行步骤 ，将使测量结果偏低。 ④若沉淀样品的质量为 m g ，装置 D 的质量增加了 n g ，则沉淀中 CuCO3 的质量分数 为 。 （3）丙同学认为还可以通过测量 CO2 的体积或测量 来测定沉淀 中 CuCO3 的质量分数。 10．（2015 福建高考）某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。 空气 NaOH 溶液 K1 K2 稀硫酸 浓硫酸 A B C D 碱石灰 碱石灰 E 样品 K3 K4 21 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。 （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探究 （3）在不同条件下 KClO3 可将 KI 氧化为 I2 或 KIO3 。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)： 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显蓝色；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：使用右图装置，加热 15.0mL 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) 22 （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.次氯酸或氯水可被 SO2、H2O2、FeCl2 等物质还原成 Cl-。 11．某食盐样品中混有 NaBr 杂质，为了测定该食盐样品的纯度，可设计实验过程如图 1 所 示： 阅读上述实验过程，完成下列填空： （1）请你从图 2 中选用四个装置（可重复使用）来完成向溶液 A 中通入过量 Cl2 的实验， 将所选装置的选项字母填入方框，并在括号中写出装置内所放的化学药品； （ ） （饱和食盐水） （溶液 A ） （ ） C A B C D 图 2 23 （2）为了证明溶液 D 中几乎不存在 Br—，可选用的试剂为（多选不给分） （ 填选项字母）； A. 碘水 B. 淀粉碘化钾溶液 C. 新制氯水 D. 食盐水 （3）依据图所示，在萃取操作中应选取的有机溶剂为（多选不给分） ； A.四氯化碳 B.甲苯 C.乙醇 D.裂化汽油 （4）在萃取、分液的过程中，把分液漏斗玻璃塞上的凹槽对准漏斗口上 的小孔，其目的是 ； 如图所示，待分液漏斗内的混合液分层后，应采取的操作是 ； （5）加热蒸发溶液 D 时，除需带有铁圈的铁架台、坩埚钳和火柴外，还 必须用到的仪器有 、 、 ； （6）试计算原固体混合物中氯化钠的质量分数为 。 12．（2015 全国高考 2）二氧化氯（ClO2，黄绿色易溶于水的气体）是高效、低毒的消毒剂。 回答下列问题： （1）工业上可用 KClO3 与 Na2SO3 在 H2SO4 存在下制得 ClO2，该反应氧化剂与还原剂物 质的量之比为 。 （2）实验室用 NH4Cl、盐酸、NaClO2（亚氯酸钠）为原料，通过以下过程制备 ClO2： ①电解时发生反应的化学方程式为 。 ②溶液 X 中大量存在的阴离子有 。 ③除去 ClO2 中的 NH3 可选用的试剂是 （填标号）。 a．水 b．碱石灰 c．浓硫酸 d．饱和食盐水 （3）用下图装置可以测定混合气中 ClO2 的含量： Ⅰ．在锥形瓶中加入足量的碘化钾，用 50 mL 水溶解后，再 加入 3 mL 稀硫酸； Ⅱ．在玻璃液封装置中加入水，使液面没过玻璃液封管的管 口； Ⅲ．将一定量的混合气体通过锥形瓶中吸收； Ⅳ．将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中； Ⅴ．用 0.1000 mol·L－1 硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中 的溶液（I2+2S2O32 ―==2I ―+S4O62 ―），指示剂显示终点时共用去 20.00 mL 硫代硫酸钠溶液。在此过程中： ①锥形瓶内 ClO2 与碘化钾反应的离子方程式为 。 ②玻璃液封装置的作用是 。 ③Ⅴ中加入的指示剂通常为 ，滴定至终点的现象是 。 24 ④测得混合气中 ClO2 的质量为 g。 （4）用 ClO2 处理过的饮用水会含有一定量的亚氯酸盐。若要除去超标的亚氯酸盐，下 列物质最适宜的是 （填标号）。 a．明矾 b．碘化钾 c．盐酸 d．硫酸亚铁 【答案与解析】 1.（1）蒸馏水 取水洗液于试管中，加入稀硝酸酸化，滴加 AgNO3 溶液，若无白色浑浊出 现，则表明 Cl-已经冼净。 （2）样品中 BaCl2 的物质的量为： BaCl2 的质量： 结晶水与氯化钡的物质的量之比为： （3）偏高 2.（1）锌粒， 水，浓硫酸；（2）检查气密性，将 G 弯管浸没在盛有水的烧杯中，温热烧 瓶 B，观察 G 管口，若有气泡逸出，说明装置的气密性良好；（3）先从 A 瓶逐滴滴加液体； 检验 H2 的纯度 （4）氢气；在 G 管出口处点燃； （5） 【解析】①联想课本改进后的综合实验：氯气与铁反应的性质实验装置： 制备氯气、净化 氯气（饱和食盐水除氯化氢、浓硫酸除水蒸气）、性质实验装置、产物检验装置、尾气处理 装置有助于本实验的解题。②联想氢气还原氧化铜实验：制备氢气、净化氢气、氢气验纯、 通入氢气与点燃酒精灯顺序、熄灭酒精灯与停止同氢气的顺序、氢气的尾气处理方式可以直 接用于回答本题。 实验题关键：①明确实验目的和原理，②清楚各装置的作用，③排除实验干扰。 3.⑴ 常温下 Fe 遇浓硫酸发生钝化 ⑵ C + 2H2SO4(浓) CO2↑ + 2SO2↑ + 2H2O ⑶ 品红溶液褪色（或“颜色变浅”） 除尽反应产物中的 SO2 气体 ⑷ （11m－3b）/11m ⑸ 装置内的 CO2 难以赶尽，导致 E 质量增重偏小 ⑹ SO2 不一定能全部被品红、KMnO4 除去或 E 中碱石灰会吸收空气中的 CO2、H2O(其 它合理的也对) cb ac − − )(48 de ac − − )(54 △ 25 4. 答案:(1)FeSO4·4H2O (2)2FeSO4 Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑ (3)①品红溶液(或酸性高锰酸钾溶液)(其他合理答案均可) ②a→b→f→e→d ③ (其他合理答案均可) ④实验装置中仍有一部分气体残留 【解析】根据图中所给数据可以计算出 78 ℃及 380 ℃时的固体产物分别为 FeSO4·4H2O 和 FeSO4。实验设计部分的解题关键是要弄清楚实验原理、目的，并根据二氧化硫、三氧化硫 的有关性质进行解题。 5.（1）水面下降，水顺长导管排入 D 中 （2）88.8% （3）①4Fe2+ + O2 + 4H+ = 4Fe3+ +2H2O 2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+ ②a b d e （4）Cu2(OH)2CO3 + H+ + Fe3+ = 2Cu2+ + Fe(OH)3↓ + CO2↑ （5）测定沉淀法，将（4）中所得红褐色沉淀洗涤、干燥、称量、计算 6.（1）Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ （2）当 A 中固体完全消失；无色溶液逐渐变黄，有气泡产生。 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O、 2H2O2 2H2O+O2↑ （3）Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+，加热会促进 FeCl3 水解，产生 Fe(OH)3。 （4）Fe3+和 Fe 发生反应消耗部分 Fe，使与盐酸反应的 Fe 相应减少。 （5） 7.⑴ a→i→h→d→e→f→g→b→c ⑵ 排出装置中原有空气，将生成的气体全部送入后续装置（答使反应产生的 CO2 和 SO2 能被完全吸收也给分 ） ⑶ 除去 SO2，以防止 SO2 对测定结果的影响 ⑷ 高 50m/（13a） ⑸ 60.3% ⑹ 在 B 之后再接一个阻止空气中水和二氧化碳进入 B 的装置 152 2 233 w× × 26 8.答案:(1)当滴入最后一滴草酸溶液时，锥形瓶中溶液由浅红色变为无色，且半分钟内不变 化。 (2)验证 SO2 是否被酸性 KMnO4 溶液完全吸收 同意 当 B 中溶液颜色不变化，即可证 明 SO2 已被酸性 KMnO4 溶液完全吸收 (3)Fe3S4 (4)Mn2＋对反应起到催化作用(或反应放热使温度升高)，加快反应速率 【解析】(3)第 1 次滴定时 H2C2O4 溶液体积误差较大，舍去，第 2、3 次取平均值，V(H2C2O4)＝ 25.00 mL。与 H2C2O4 反应的 KMnO4 的物质的量为 0.01 mol·L －1×0.025 L× ＝0.000 1 mol， 与 SO2 反应的 KMnO4 的物质的量为 0.05 L×0.100 mol·L －1 －10×0.000 1 mol＝0.004 mol， n(SO2)＝0.004 mol× ＝0.01 mol，n(S)＝0.01 mol；0.6 g 固体为 Fe2O3，n(Fe)＝ ×2 mol ＝0.007 5 mol， ＝ ＝ ，所以该铁硫簇结构的化学式为 Fe3S4。(4)对 比实验 1、2 知，Mn2＋可使反应速率加快；对比实验 1、3 知，温度升高，反应速率加快。 9.（1）复分解反应 （2）①过滤 ②防止空气中 CO2 和水蒸气进入装置 D ③cab ；b ④ （3）样品质量和样品充分灼烧后的质量（其他合理答案可给分） 10．（1）烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管(不填“胶头滴管”也可)； （2）能； （3）①研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响； ②硫酸浓度为 0 的对照实验； ③ClO3-+6I-+6H+=Cl-+3I2+3H2O （4）因存在 Cl2 的重新溶解、HClO 分解等，此方案无法测算试样含氯总量(或其他 合理答案)。 （5）量取一定量的试样，加入足量的 H2O2 溶液，加热除去过量的 H2O2，冷却，再 加入足量的硝酸银溶液，称量沉淀质量(或其他合理答案)。 【解析】（1）制取实验结束后，取出 B 中试管冷却结晶、过滤、洗涤。根据进行该实验操作 过程使用的仪器可知：在该实验操作过程需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头 滴管； （2）Cl2 与热的 KOH 溶液发生反应产生氯酸钾和氯化钾及水，与冷的 KOH 发生反应产生的在 KCl、KClO 和水。因此若对调 B 和 C 装置的位置，可以除去 Cl2 中的杂质 HCl 气体，故 能提高 B 中氯酸钾的产率。 （3）①根据表格数据可知：KI、KClO3 的物质的量不变，改变的只有硫酸的体积和水的多少， 二者的和相等，可见研究的目的就是研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响；②设 31 ×100%11 n m 2 5 5 2 0.6 160 ( ) ( ) n Fe n S 0.0075 0.01 mol mol 3 4 27 计 1 号试管实验的作用是硫酸溶液没有加入，即硫酸的浓度是 0，可以进行对照实验， 比较硫酸不同浓度的影响。③若 2 号试管实验现象为“黄色溶液”，取少量该溶液加入 淀粉溶液显蓝色，证明产生了 I2；假设氧化产物唯一，还原产物为 KCl，根据氧化还原 反应中电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得该反应的离子方程式为： ClO3-+6I-+6H+=Cl-+3I2+3H2O。 （4）该小组设计的实验方案为：使用右图装置，加热 15.0mL 饱和氯水试样，测定产生气体 的体积。此方案不可行，主要原因是在溶液中存在 Cl2 的重新溶解及 HClO 分解产生 HCl 和氧气等。 （5）由于次氯酸会破坏酸碱指示剂，因此实验设计时不用酸碱指示剂，可以利用氯水的强 氧化性，向该溶液中加入足量的足量的 H2O2 溶液，发生氧化还原反应产生 Cl-，H2O2 被 氧化变为 O2，然后加热除去过量的 H2O2，冷却，再加入足量的硝酸银溶液，发生沉淀反 应形成 AgCl 沉淀，称量沉淀质量可根据物质的元素组成确定其中含有的氯元素的质量。 11． （2）C （3）B （4）使漏斗内外空气相通，以保证漏斗里的液体能够流出 打开活塞，使下层液体慢慢流出。注意不要使上层液体流出。上层液体从分液漏斗上口 倒出 （5）蒸发皿、酒精灯、玻璃棒 （6）90.0% 12.（1）2∶1 （2）①NH4Cl+2HCl 3H2↑+NCl3 ②Cl－、OH－ ③C （3）①2ClO2+10I－+8H+==2Cl－+5I2+4H2O ②吸收残余的二氧化氯气体（避免碘的逸出） ③ 淀粉溶液；溶液由蓝色变为无色，且半分钟内溶液颜色不再改变 ④0.02700 （4）d 【解析】（1）工业上可用 KClO3 与 Na2SO3 在 H2SO4 存在下制得 ClO2，在反应中氯元素的化合 价从+5 价降低到+4 价，得到 1 个电子，氯酸钾是氧化剂。S 元素的化合价从+4 价升高到+6 价，失去 2 个电子，亚硫酸钠是还原剂，则根据电子得失守恒可知该反应氧化剂与还原剂物 质的量之比为 2∶1。 （2 ）①根据流程图可知电解时生成氢气和 NCl3 ，则电解时发生反应的化学方程式为 NH4Cl+2HCl 3H2↑+NCl3。 ②反应中有氨气生成，所以存在氢氧根离子。根据氯离子守恒可知，溶液中还应该存在大量 的氯离子。 ③ClO2 易溶于水，能与碱反应，所以除去 ClO2 中的 NH3 可选用的试剂是浓硫酸，答案选 C。 （3）①ClO 2 具有强氧化性，则锥形瓶内 ClO2 与碘化钾反应的离子方程式为 2ClO2+10I― +8H+==2Cl―+5I2+4H2O。 电解 电解 C C CA （MnO2 和浓 HCl）（饱和食盐水） （溶液 A） （NaOH 溶液） （1） 28 ②由于二氧化氯是气体，容易挥发到空气中，所以玻璃液封装置的作用是吸收残余的二氧化 氯气体。 ③由于碘遇淀粉显蓝色，则 V 中加入的指示剂通常为淀粉，滴定至终点的现象是溶液由蓝色 变为无色且半分钟内不变色。 ④根据方程式可知 2ClO2～5I2～10S2O32－，则测得混合气体中 ClO2 的质量为： 0.1 mol / L×0.02 L×67.5 g / mol / 5=0.02700 g。 （4）亚氯酸盐具有氧化性，因此若要除去超标的亚氯酸盐，最适宜的是硫酸亚铁，因为氧 化物铁离子能净水。