2022届高考化学一轮复习10.3化学实验方案的设计与评价学案

考试 - 1 - / 33 第 3 讲 化学实验方案的设计与评价 [考纲要求] 1．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）及相关 的实验设计与评价。2.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。 考点一 常见气体的制备实验与评判 1 知识梳理 1.气体制备装置 反应装 置类型 反应装置图 适用气体 操作注意事项 固、固 加热型 O2、 NH3 等 ①试管要干燥； ②试管口略低于试管 底； ③加热时先均匀加热 考试 - 2 - / 33 再固定加强热 固、液加 热型或液、 液加热型 Cl2、 HCl 等 ①烧瓶加热时要隔石 棉网； ②反应物均为液体 时，烧瓶内要加碎瓷 片（或沸石） 固、液不 加热型 或液、液 不加热型 H2、CO2、 SO2、NO、 NO2 等 ①使用长颈漏斗时， 要使漏斗下端插入液 面以下； ②启普发生器只适用 于块状固体和液体反 应，且气体不溶于水； ③使用分液漏斗既可 以增强气密性，又可 控制液体流速 2.气体的收集方法 收集 方法 收集气体 的类型 收集装置 可收集的气体 （举例） 考试 - 3 - / 33 排水法 难溶于水或 微溶于水， 又不与水反 应的气体 O2、H2、NO、CO 等 排 空 气 法 向上排空气法 密度大于空 气且不与空 气中的成分 反应 Cl2、SO2、NO2、CO2 向下排空气法 密度小于空 气且不与空 气中的成分 反应 H2、NH3 3.气体干燥净化装置 类型 液态 干燥剂 固态 干燥剂 固态 干燥剂 固体， 加热 考试 - 4 - / 33 装置 4.防倒吸装置 [提醒] 涉气类制备实验先后顺序 （1）装配仪器时：先下后上，先左后右。 （2）加入试剂时，先固后液。 （3）实验开始时：先检查装置气密性，再加药品，后点酒精灯。 （4）净化气体时：一般先除去有毒、有刺激性气味的气体，后除去无毒、无味的气体， 最后除水蒸气。 （5）防倒吸实验：往往是最后停止加热或停止通气。 （6）防氧化实验：往往是最后停止通气。 考试 - 5 - / 33 2 对点速练 练点一 实验装置的选择 1．下列制备和收集气体的实验装置合理的是（ ） 2．下列实验室中制取气体的药品和装置图正确的是（ ） 练后归纳 考试 - 6 - / 33 气体制备实验的基本思路 练点二 气体制备实验的综合设计 3．某化学兴趣小组为研究生铁（含碳）与浓硫酸的反应情况及产物性质，设计如下实 验。请回答下列问题： （1）按上图所示装置进行实验（夹持装置及尾气处理装置未画出）。仪器 b 的名称为； 实验过程中，装置 B 中观察的现象是；装置 C 中有白色沉淀生成，该沉淀是（填化学式）。 （ 2 ） 装 置 A 中 还 会 产 生 CO2 气 体 ， 请 写 出 产 生 CO2 的 化 学 方 程 式 ： ________________________________________________________________________。 （3）为了验证装置 A 中产生的气体中含有 CO2，请从下列①～④中选出必要的装置， 考试 - 7 - / 33 连接到 A 装置的 c 处管口，从左到右的顺序为（填序号）；然后再进行的操作是从 a 处多次鼓 入 N2，其目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 （4）某同 学通过验证 实验后期装 置 A 中产生 的气体知道 还含有 H2 ，理由 是 ________________________________________________________________________ （用离子方程式表示）。 4．过氧化锶（SrO2）通常用作分析试剂、氧化剂、漂白剂等。制备原理为 Sr＋ O2===== △ SrO2。某兴趣小组利用下列装置在实验室中模拟制备过氧化锶。 （1）选择必要仪器制备过氧化锶（气流按从左到右的流向）：（填字母）。 （ 2 ） 该 实 验 制 备 氧 气 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 （3）连接好装置进行实验，实验步骤如下，正确的操作顺序为（填序号）。 考试 - 8 - / 33 ①打开分液漏斗活塞，将水滴入烧瓶中 ②在相应装置中装入药品 ③检查装置气密性 ④加热 ⑤停止加热 ⑥关闭分液漏斗活塞 （4）利用反应 Sr2＋＋H2O2＋2NH3＋8H2O===SrO2·8H2O↓＋2 NH 制备过氧化锶，装 置如下： ① 仪 器 X 的 作 用 是 ________________________________________________________________________。 ② 氨 气 在 该 反 应 中 所 起 的 作 用 是 ________________________________________________________________________。 ③ 实 验 结 束 后 ， 得 到 SrO2 · 8H2O 的 操 作 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 （ 5 ） 设 计 实 验 证 明 SrO2 的 氧 化 性 比 FeCl3 的 氧 化 性 强 ： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 5．实验室用下图所示装置制备 KClO 溶液，并通过 KClO 溶液与 Fe（NO3）3 溶液的反 应制备高效水处理剂 K2FeO4。 考试 - 9 - / 33 已知 K2FeO4 具有下列性质：①可溶于水、微溶于浓 KOH 溶液，②在 0～5℃、强碱性 溶液中比较稳定，③在 Fe3＋和 Fe（OH）3 催化作用下发生分解，④在酸性至弱碱性条件下， 能与水反应生成 Fe（OH）3 和 O2。 （1）装置 A 中 KMnO4 与盐酸反应生成 MnCl2 和 Cl2，其离子方程式为，将制备的 Cl2 通过装置 B 可除去（填化学式）。 （2）Cl2 与 KOH 在较高温度下反应生成 KClO3。在不改变 KOH 溶液的浓度和体积的 条件下，控制反应在 0～5℃进行，实验中可采取的措施是、。 （3）制 备 K2FeO4 时， KClO 饱和 溶液与 Fe （NO3 ） 3 饱和 溶液的混 合方式为 ________________________________________________________________________。 （4）提纯 K2FeO4 粗产品[含有 Fe（OH）3、KCl 等杂质]的实验方案：将一定量的 K2FeO4 粗产品溶于冷的 3 mol·L－1 KOH 溶液中，（实验中须使用的试剂有：饱和 KOH 溶液，乙醇； 除常用仪器外须使用的仪器有：砂芯漏斗，真空干燥箱）。 考点二 化学实验方案的设计和评价 1 知识梳理 1.化学实验方案设计的基本原则 考试 - 10 - / 33 2．实验方案设计的步骤 3．实验方案评价的四大原则 （1）可行性原则 ①分析实验方案是否科学可行； ②实验操作是否安全合理； ③实验步骤是否简单方便； 考试 - 11 - / 33 ④实验效果是否明显。 （2）绿色化学原则 ①实验过程中是否造成环境污染； ②原料是否无毒、安全、易得； ③原料利用率是否较高； ④反应速率是否较快。 （3）安全性原则 化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下： 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； ③防氧化； ④污染性的气体要进行尾气处理；有粉末状态物质参加的反应，要注意防止导气管堵塞； ⑤防吸水。 （4）规 X 性原则 ①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、竖装的干燥管及冷凝管等）； ②易挥发液体产物（导出时可为蒸气）的及时冷却； 考试 - 12 - / 33 ③仪器拆卸与组装顺序相反，按照从右向左，从高到低的顺序； ④其他（如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等）。 2 对点速练 练点一 化学实验方案一致性判断 1．下列实验方案能达到相应实验目的的是（ ） 选项 实验目的 实验方案 A 检验蔗糖水解生成葡萄糖 取适量蔗糖溶于盛有蒸馏水的试管中，滴入稀硫酸 加热一段时间，冷却，滴入新制氢氧化铜悬浊液， 加热至沸腾，观察有无砖红色沉淀 B 实验室制备氢氧化铁胶体 向盛有 25 mL 蒸馏水的烧杯中滴入 5～6 滴氯化铁 饱和溶液，加热煮沸至溶液呈红褐色，停止加热 C 比较 AgCl、AgI 的 Ksp 大小 向盛有 10 滴 0.1 mol·L－1 AgNO3 溶液的试管中滴 加 0.1 mol·L－1NaCl 溶液至不再有沉淀生成，再滴 加 0.1 mol·L－1 KI 溶液 D 比较 Mg、Al 的金属性强弱 用导线连接镁片和铝片，插入盛有氢氧化钠溶液的 烧杯中，观察气泡 考试 - 13 - / 33 2.由下列实验操作得出的实验现象和实验结论均正确的是（ ） 选项 实验操作 实验现象 实验结论 A 将石灰石和盐酸反应产生的 气体直接通入硅酸钠溶液中 生成白色沉淀 碳酸的酸性比硅酸强 B 向 FeCl3 溶液中通入足量的 H2S 生成两种沉淀 Fe3＋的氧化性强于 S C 向某无色溶液中滴加少量新 制氯水 加入淀粉后溶液变成蓝色 原溶液中含有 I－ D 向 AgCl 固体滴加饱和 Na2CrO4 溶液 有砖红色沉淀生成 Ksp：Ag2CrO4Ksp（AgCl） 考试 - 14 - / 33 C 向 3 mL KI 溶液中滴加几滴溴水，振荡， 再滴加 1 mL 淀粉溶液，溶液显蓝色 Br2 的氧化性比 I2 的强 D 用 pH 试纸测得：CH3COONa 溶液的 pH 约为 9，NaNO2 溶液的 pH 约为 8 HNO2电离出H＋的能力比CH3COOH的 强 练点二 化学实验方案的设计 4．已知①Na2CrO4 溶液中加酸调节 pH 为 3.5 时，CrO 2－ 4 转化为 Cr2O2－ 7 。 ②相关物质在不同温度时溶解度如下表： 温度 溶解度/g 物质 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 “过滤”时产生的滤渣[Cr（OH）3]可用于制备 Na2Cr2O7 晶体。 （1）滤渣经干燥后与 Na2CO3 混合在空气中煅烧生成 Na2CrO4 和 CO2，此反应的化学 方程式为。 考试 - 15 - / 33 （2）请补充完整上述煅烧后混合物制备 Na2Cr2O7 晶体（橙红色）的实验方案：水浸， 过滤，，得 Na2Cr2O7 晶体（必须使用的试剂有：硫酸，蒸馏水）。 5．[2019·某某化学，19]实验室以工业废渣（主要含 CaSO4·2H2O，还含少量 SiO2、 Al2O3、Fe2O3）为原料制取轻质 CaCO3 和（NH4）2SO4 晶体，其实验流程如下： （1）室温下，反应 CaSO4（s）＋ CO （aq）⇌CaCO3（s）＋ SO （aq）达到平衡， 则溶液中 c（SO2－ 4 ） c（CO2－ 3 ） ＝[Ksp（CaSO4）＝4.8×10－5，Ksp（CaCO3）＝3×10－9]。 （2）将氨水和 NH4HCO3 溶液混合，可制得（NH4）2CO3 溶液，其离子方程式为；浸 取废渣时，向（NH4）2CO3 溶液中加入适量浓氨水的目的是。 （3）废渣浸取在如图所示的装置中进行。控制反应温度在 60～70 ℃，搅拌，反应 3 小时。温度过高将会导致 CaSO4 的转化率下降，其原因是；保持温度、反应时间、反应物和 溶剂的量不变，实验中提高 CaSO4 转化率的操作有。 （4）滤渣水洗后，经多步处理得到制备轻质 CaCO3 所需的 CaCl2 溶液。设计以水洗后 的 滤 渣 为 原 料 ， 制 取 CaCl2 溶 液 的 实 验 方 案 ： 考试 - 16 - / 33 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ [已知 pH＝5 时 Fe（OH）3 和 Al（OH）3 沉淀完全；pH＝8.5 时 Al（OH）3 开始溶解。 实验中必须使用的试剂：盐酸和 Ca（OH）2]。 练点三 化学实验方案综合评价 6．某同学设计两种方案来检验 Na2SO3 溶液是否发生变质。 方案一：取样，加入稀盐酸有气泡生成，认为亚硫酸钠溶液没有变质。 方案二：取样，加入氯化钡溶液有白色沉淀生成，认为亚硫酸钠溶液完全变质。 请你对两方案作出评价： 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．实验小组制备高铁酸钾（K2FeO4）并探究其性质。 资料：K2FeO4 为紫色固体，微溶于 KOH 溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快 考试 - 17 - / 33 速产生 O2，在碱性溶液中较稳定。 （1）制备 K2FeO4（夹持装置略） ① A 为 氯 气 发 生 装 置 。 A 中 反 应 方 程 式 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________（锰被还原为 Mn2＋）。 ②将除杂装置 B 补充完整并标明所用试剂。 （2）探究 K2FeO4 的性质 ①取 C 中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液 a，经检验气体中含有 Cl2。 为证明是否是 K2FeO4 氧化了 Cl－而产生 Cl2，设计以下方案： 方案Ⅰ 取少量 a，滴加 KS 溶液至过量，溶液呈红色 方案Ⅱ 用 KOH 溶液充分洗涤 C 中所得固体，再用 KOH 溶液将 K2FeO4 溶出，得到紫色 溶液 b，取少量 b，滴加盐酸，有 Cl2 产生 由方案Ⅰ中溶液变红可知 a 中含有离子，但该离子的产生不能判断一定是 K2FeO4 将 Cl －氧化，还可能由产生（用方程式表示）。 考试 - 18 - / 33 ②根据 K2FeO4 的制备实验得出：氧化性 Cl2 FeO （填“>”或“ MnO ，验证实验如下：将溶液 b 滴入 MnSO4 和足量 H2SO4 的混合溶液中，振荡后溶液呈浅紫色。该现象能否证明氧化性 FeO > MnO 。 若能，请说明理由；若不能，进一步设计实验方案。 理由或方案：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 8．实验室以菱镁矿（主要成分 MgCO3，少量的 CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3）为原料 生产高纯 MgO，其主要实验流程如下： （ 1 ） 写 出 用 热 的 NH4Cl 溶 液 浸 出 镁 元 素 的 离 子 方 程 式 ： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 （2）在温度、搅拌时间一定的情况下，搅拌转速对 Mg（OH）2 的沉淀量的影响如图 1 所 示 。 搅 拌 转 速 大 于 500 转 / 分 ， Mg （ OH ） 2 沉 淀 量 降 低 的 原 因 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 考试 - 19 - / 33 （3）灼烧Ⅱ所用装置如图 2 所示，仪器 A 的名称是。为提高 MgO 的纯度，需充分灼 烧，通过“称量”确定灼烧已经完全的方法是。 （4）将用 NH4Cl 浸出所得溶液直接蒸干、灼烧也能制得 MgO，该方法的缺点是。 （5）补充完整由滤渣（SiO2、Al2O3、Fe2O3）制备纯净的 Al2（SO4）3·18H2O 晶体的 实验步骤：向一定量滤渣中加入足量的稀硫酸，充分反应后过滤，向滤液中滴加 NaOH 溶液 至生成的沉淀不再减少，过滤，，抽干，装瓶（实验中须使用的试剂：CO2 气体、稀硫酸、蒸 馏水、无水乙醇）。 本讲真题研练 考试 - 20 - / 33 1．[2020·某某卷，15]为测定 CuSO4 溶液的浓度，甲、乙两同学设计了两个方案。回 答下列问题： Ⅰ.甲方案 实验原理：CuSO4＋BaCl2===BaSO4↓＋CuCl2 实验步骤： （1）判断 SO 沉淀完全的操作为。 （2）步骤②判断沉淀是否洗净所选用的试剂为。（3）步骤③灼烧时盛装样品的仪器名 称为。 （4）固体质量为 w g，则 c（CuSO4）＝mol·L－1。 （5）若步骤①从烧杯中转移沉淀时未洗涤烧杯，则测得 c（CuSO4）（填“偏高”“偏 低”或“无影响”）。 Ⅱ.乙方案 实验原理：Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu 考试 - 21 - / 33 Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑ 实验步骤： ①按如图安装装置（夹持仪器略去） ②…… ③在仪器 A、B、C、D、E 中加入图示的试剂 ④调整 D、E 中两液面相平，使 D 中液面保持在 0 或略低于 0 刻度位置，读数并记录 ⑤将 CuSO4 溶液滴入 A 中并搅拌，反应完成后，再滴加稀硫酸至体系不再有气体产生 ⑥待体系恢复到室温，移动 E 管，保持 D、E 中两液面相平，读数并记录 ⑦处理数据 （6）步骤②为。 （7）步骤⑥需保证体系恢复到室温的原因是（填序号）。 a.反应热受温度影响 b.气体密度受温度影响 考试 - 22 - / 33 c.反应速率受温度影响 （8）Zn 粉质量为 a g，若测得 H2 体积为 b mL，已知实验条件下ρ（H2）＝d g·L－1， 则 c（CuSO4）＝mol·L－1（列出计算表达式）。 （9）若步骤⑥E 管液面高于 D 管，未调液面即读数，则测得 c（CuSO4）（填“偏高” “偏低”或“无影响”）。 （10）是否能用同样的装置和方法测定 MgSO4 溶液的浓度：（填“是”或“否”）。 2．[2019·某某 4 月卷，28]某同学设计如图装置（气密性已检查）制备 Fe（OH）2 白 色沉淀。 请回答： （1）仪器 1 的名称。装置 5 的作用。 （2）实验开始时，关闭 K2，打开 K1，反应一段时间后，再打开 K2，关闭 K1，发现 3 中溶液不能进入 4 中。请为装置作一处改进，使溶液能进入 4 中。 （3）装置改进后，将 3 中反应后溶液压入 4 中，在 4 中析出了灰绿色沉淀。从实验操 作过程分析没有产生白色沉淀的原因。 3．[2018·全国卷Ⅰ，26]醋酸亚铬[（CH3COO）2Cr·2H2O]为砖红色晶体，难溶于冷水， 考试 - 23 - / 33 易溶于酸，在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还 原剂，将三价铬还原为二价铬；二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如 图所示，回答下列问题： （1）实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却，目的是，仪器 a 的名称是。 （2）将过量锌粒和氯化铬固体置于 c 中，加入少量蒸馏水，按图连接好装置，打开 K1、 K2，关闭 K3。 ① c 中 溶 液 由 绿 色 逐 渐 变 为 亮 蓝 色 ， 该 反 应 的 离 子 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 ②同时 c 中有气体产生，该气体的作用是。 （3）打开 K3，关闭 K1 和 K2。c 中亮蓝色溶液流入 d，其原因是；d 中析出砖红色沉 淀，为使沉淀充分析出并分离，需采用的操作是、、洗涤、干燥。 （4）指出装置 d 可能存在的缺点。 考试 - 24 - / 33 第 3 讲 化学实验方案的设计与评价 考点一 2 对点速练 1．解析：用氯化铵和氢氧化钠固体加热制备 NH3 时也有水生成，则加热时试管口应略 向下倾斜，以防止试管口的水滴倒流炸裂试管，且收集试管的管口应塞一团棉花，以防止对 流，收集到较纯净的 NH3，A 错误；NO 易被氧化不能利用排空气法收集，应利用排水法收 集，B 错误；氢气的密度比空气小，氢气应短导管进长导管出，采用向下排空气法收集，C 错 误；H2O2 在二氧化锰的催化作用下，分解生成水和氧气，反应不用加热，氧气不溶于水可用 排水法收集，D 正确。 答案：D 2．解析：实验室用氢氧化钙和氯化铵固体混合加热制取氨气，A 项错误；用浓盐酸与 二氧化锰反应制取氯气需要加热，B 项错误；装置右边的导管口应与饱和碳酸钠溶液液面相切， 导管不能插入液体中，C 项错误；氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化，加煤油液封可防止氧气 与氢氧化亚铁反应，D 项正确。 答案：D 3．解析：（1）由装置图可知，仪器 b 为分液漏斗，生铁（含碳）与浓硫酸反应生成二 氧化硫气体，可使湿润的品红试纸褪色，湿润的蓝色石蕊试纸变红；把二氧化硫通入硝酸钡 溶液发生氧化还原反应生成硫酸钡沉淀。 （2）C 与浓硫酸反应的化学方程式为 C＋2H2SO4（浓）===== △ CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。 考试 - 25 - / 33 （3）二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水变浑浊，因此应先用酸性高锰酸钾溶液除 去二氧化硫，然后通过品红溶液检验二氧化硫是否除尽，最后通入澄清石灰水检验二氧化碳 的存在，所选仪器从左到右的顺序为③②④，然后从 a 处多次鼓入 N2 的目的是赶尽装置中的 空气，防止空气中的 CO2 干扰实验。 （4）某同学通过验证实验后期装置 A 中产生的气体知道还含有 H2 的理由是随着反应 的进行浓硫酸逐渐变为稀硫酸，稀硫酸与铁单质反应生成氢气，其反应的离子方程式为 Fe＋ 2H＋===Fe2＋＋H2↑。 答案：（1）分液漏斗 湿润的品红试纸褪色，湿润的蓝色石蕊试纸变红 BaSO4 （2）C＋2H2SO4（浓）===== △ CO2↑＋2SO2↑＋2H2O （3）③②④ 赶尽装置中的空气，防止空气中的 CO2 干扰实验 （4）Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 4．解析：（1）根据反应原理，需要制备氧气。由于锶是活泼金属，能与水发生反应， 因此需要预先除去氧气中的水蒸气，然后通入玻璃管中与锶发生反应，同时防止空气中的水 和二氧化碳进入 E 装置，因此装置的连接顺序是 A→B→E→B。（3）由于有气体参加反应，所 以首先要检查装置的气密性，然后加入药品。打开分液漏斗活塞，排尽装置内的空气，对玻 璃管进行加热，发生反应，反应完全后，停止加热，关闭分液漏斗活塞，故实验操作的顺序 是③②①④⑤⑥。（4）①氨气极易溶于水，因此仪器 X 的作用是防倒吸。②根据反应原理 Sr2 ＋＋H2O2===SrO2＋2H＋，通入氨气可中和 H＋，促进反应的正向进行。 答案：（1）A→B→E→B 考试 - 26 - / 33 （2）2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ （3）③②①④⑤⑥ （4）①防倒吸 ②中和生成的氢离子，促进反应正向进行 ③过滤、洗涤、干燥 （5）在盐酸酸化的氯化亚铁溶液中滴加硫氰化钾溶液，无明显现象，再向其中加入少 量过氧化锶，溶液变为红色，证明 SrO2 的氧化性比 FeCl3 的强 5．解析：（1）KMnO4 具有强氧化性，能将 Cl－氧化成 Cl2，反应离子方程式为 2MnO－ 4 ＋10Cl－＋16H＋===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O，用饱和食盐水可除去 Cl2 中的 HCl 气体。（2） 由于 Cl2 与 KOH 反应是放热反应，可以通过缓慢加入盐酸来降低溶液的温度或直接将装置 C 用冰水浴降温。（3）由于 K2FeO4 在 Fe3＋的作用下会发生分解，故 KClO 与 Fe（NO3）3 反应 时 Fe3＋不能过量，故需要将 Fe（NO3）3 缓慢滴加到 KClO 溶液中，并不断搅拌。（4）K2FeO4 溶于稀 KOH 溶液，但微溶于浓 KOH 溶液，故先将 K2FeO4 粗产品溶于稀 KOH 溶液，用砂芯 漏斗过滤除去 Fe（OH）3 杂质，再加入饱和 KOH 溶液使 K2FeO4 从溶液中析出。经过滤（砂 芯漏斗）、洗涤（乙醇洗涤）、干燥（真空干燥箱）后得 K2FeO4。 答案：（1）2MnO－ 4 ＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O HCl （2）缓慢滴加盐酸 装置 C 加冰水浴 （3）在搅拌下，将 Fe（NO3）3 饱和溶液缓慢滴加到 KClO 饱和溶液中 （4）用砂芯漏斗过滤，将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和 KOH 溶液，搅拌、静 置，再用砂芯漏斗过滤，晶体用适量乙醇洗涤 2～3 次后，在真空干燥箱中干燥 考试 - 27 - / 33 考点二 2 对点速练 1．解析：检验蔗糖水解产物葡萄糖，硫酸是催化剂，检验前需加入 NaOH 溶液中和硫 酸，否则不会产生砖红色沉淀，故 A 选项错误；制取氢氧化铁胶体是向沸水中滴入饱和 FeCl3 溶液，继续加热至液体呈红褐色，故 B 选项错误；向 AgNO3 溶液中加入 NaCl 溶液至不再有 沉淀生成，再滴加 KI 溶液发生了反应 AgCl（s）＋I－（aq）⇌AgI（s）＋Cl－（aq），发生了 沉淀的转化，可说明 AgCl 的 Ksp 比 AgI 的大，故 C 选项正确；元素金属性强弱可比较其单质 置换水或酸中氢的难易，或其最高价氧化物对应水化物碱性的强弱，该实验方案中因 Mg 不 能与 NaOH（aq）反应作正极，Al 作负极，不符合活泼的金属作负极的规律，故 D 选项错误。 答案：C 2．解析：石灰石和盐酸反应产生的 CO2 气体，由于 HCl 具有挥发性，所以将气体直接 通入硅酸钠溶液中，会发生反应：2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl；CO2＋H2O＋ Na2SiO3===H2SiO3↓＋2Na2CO3，因此不可以证明碳酸的酸性比硅酸强，A 错误；向 FeCl3 溶液中通入足量的 H2S，会发生反应：2FeCl3＋H2S===2FeCl2＋S↓＋2HCl，只能形成 S 单 质一种沉淀，可以证明 Fe3＋的氧化性强于 S，B 错误；向某无色溶液中滴加少量新制氯水， 加入淀粉后溶液变成蓝色，说明反应后的溶液中含有 I2，则加入氯水前溶液中含有 I－，发生 反应：Cl2＋2I－===2Cl－＋I2，C 正确；同类型的难溶电解质，Ksp 小的先沉淀，而 AgCl、Ag2CrO4 的类型不同，不能由现象直接比较 Ksp，D 错误。故合理选项是 C。 答案：C 3．解析：本题涉及的考点有 Fe2＋的检验、Ksp 大小比较、氧化性强弱判断、盐类的水 考试 - 28 - / 33 解，考查考生化学实验与探究的能力，体现了科学探究与创新意识的学科核心素养。 检验 Fe2＋应先加 KS 溶液，溶液不变红色，再滴加新制氯水，溶液变红色，A 不正确； I－先沉淀，说明 Ksp（AgI） FeO ；而在酸性条件下， FeO 的氧化能力增强，氧化性 Cl2< FeO 。由此可见， 两者氧化性强弱关系相反，主要原因是溶液的酸碱性不同。 答 案 ：（ 1 ） ① 2KMnO4 ＋ 16HCl===2MnCl2 ＋ 2KCl ＋ 5Cl2 ↑ ＋ 8H2O ② （2）①Fe3＋ 4 FeO ＋20H＋===4Fe3＋＋3O2↑＋10H2O ②> 溶液酸碱性不同 ③理由： FeO 在过量酸的作用下完全转化为 Fe3＋和 O2，溶液浅紫色一定是 MnO 的颜 色 方案：向紫色溶液 b 中滴加过量稀 H2SO4，观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色 8．解析：（1）NH4Cl 溶解 MgO 可以理解为其水解呈酸性 NH ＋H2O⇌NH3·H2O＋H ＋，水解生成的 H＋与 MgO 反应，促进水解平衡正向移动，生成 NH3。（2）利用氨水沉镁， 转速过快，氨气挥发；转速过快，生成 Mg（OH）2 颗粒小，不易沉降（类似于胶体的生成）。 考试 - 31 - / 33 （4）浸出液中含有 MgCl2、NH4Cl，加热时产生 HCl、NH3 污染环境。 答案：（1）MgO＋2 NH ===== △ Mg2＋＋2NH3↑＋H2O （2）搅拌转速过快，Mg（OH） 2 颗粒变小，不易沉降（或搅拌转速过快，促进氨气挥发） （3）坩埚 连续两次灼烧后称 得（坩埚和固体的）质量相同 （4）直接灼烧生成的 NH3、HCl 污染环境、生成 MgO 纯度不高、能耗更高 （5）向所得滤液中通入二氧化碳气体至沉淀不再增多，过滤，用蒸馏水洗涤沉淀 2～3 次，加入稀硫酸至沉淀完全溶解，将所得溶液蒸发浓缩、冷却结晶，过滤，用无水乙醇洗涤 晶体 2～3 次 本讲真题研练 1．解析：本题考查物质的基本性质、化学实验基本操作、化学计算等知识，考查的化 学学科核心素养是科学探究与创新意识。（1）加入 BaCl2 溶液后，若 SO 已经完全沉淀，则 向上层清液中继续加入 BaCl2 溶液时就不会产生新的沉淀，故相应的检验方法是向上层清液中 加入 BaCl2 溶液，没有白色沉淀出现，说明 SO 沉淀完全。（2） BaSO4 沉淀中所含有的杂质 为 Cu2＋、Cl－，可用 AgNO3 溶液检验最后一次洗涤液中是否含有 Cl－的方法达到目的。（3） 灼烧固体时通常在坩埚中进行。（4）w g BaSO4 的物质的量是 mol，由“ SO ”守恒可知 n（CuSO4）＝ mol，c（CuSO4）＝ mol÷0.025 L＝ mol·L－1。（5）由于烧杯内壁 会沾有一定量 BaSO4，因此若不洗涤烧杯，会导致 BaSO4 损失，由此计算出的 CuSO4 的量 少于理论值，从而导致测量出的 CuSO4 溶液浓度偏低。（6）由于实验涉及气体，故装置连接 好后应检查装置的气密性。（7）由于气体密度受温度影响，故要想准确测量氢气的体积，必 须保证反应前后体系温度相等，故答案为 b。（8）消耗的锌的物质的量为 mol，生成的 n 考试 - 32 - / 33 （H2）＝ × mol，因此与 CuSO4 反应的 Zn 的物质的量为（ － × ）mol，故 c（CuSO4） ＝ － × × mol·L－1。（9）当 E 管液面高于 D 管时，说明 C、D 中气体压强大于大气压，这样 测量出的气体体积值偏小，由 c（CuSO4）的计算表达式知测量出的 c（CuSO4）偏高。（10） 由于 MgSO4 不能与锌反应，故不能用此方法测定 MgSO4 溶液的浓度。 答案：（1）向上层清液中继续滴加 BaCl2 溶液，无白色沉淀生成，则沉淀完全 （2）AgNO3 溶液 （3）坩埚 （4） （5）偏低 （6）检查装置气密性 （7）b （8） － × × （9）偏高 （10）否 2．解析：（1）仪器 1 的名称为分液漏斗。由于 Fe（OH）2 易被氧气氧化，故装置 5 的作用是通过液封，防止空气进入装置 4。（2）3 中溶液不能进入 4 中的原因是生成的氢气沿 着导管通过 2 逸出，三颈烧瓶中无法形成高压，故只需在 2、3 之间加一个控制开关。（3）生 成灰绿色沉淀说明氢氧化亚铁被部分氧化，分析原因应该是装置 4 中的空气未排尽。 答案：（1）滴液漏斗（分液漏斗） 液封，防止空气进入装置 4 （2）在装置 2、3 之间添加控制开关 （3）装置 4 内的空气没有排尽 3．解析：（1）由于醋酸亚铬易被氧化，所以需要尽可能避免与氧气接触，因此实验中 所用蒸馏水均需煮沸后迅速冷却，目的是去除水中溶解氧；根据仪器构造可知仪器 a 是分液 考试 - 33 - / 33 （或滴液）漏斗。 （2）①c 中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，说明 Cr3＋被锌还原为 Cr2＋，反应的离子方程 式为 Zn＋2Cr3＋===Zn2＋＋2Cr2＋。②锌还能与盐酸反应生成氢气，由于装置中含有空气， 能氧化 Cr2＋，所以氢气的作用是排除 c 中空气。 （3）打开 K3，关闭 K1 和 K2，由于锌继续与盐酸反应生成氢气，导致 c 中压强增大， 所以 c 中亮蓝色溶液能流入 d 装置，与醋酸钠反应；根据题干信息可知醋酸亚铬难溶于冷水， 所以为使沉淀充分析出并分离，需要采取的操作是（冰浴）冷却、过滤、洗涤、干燥。 （4）由于 d 装置是敞开体系，因此装置的缺点是可能使醋酸亚铬与空气接触被氧化而 使产品不纯。 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 中空气 （3）c 中产生 H2 使压强大于大气压 （冰浴）冷却 过滤 （4）敞开体系，可能使醋酸亚铬与空气接触