2015高考化学二轮综合实验探究学案
最新考纲展示 1.能对常见的物质进行检验、分离和提纯，能根据要求配制溶液。2.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。
基础回扣
1．据下图所示的实验装置回答问题：
(1)实验室用高锰酸钾制取干燥的氧气应选用的发生装置是________，收集装置为________。
(2)实验室用双氧水制取并收集较纯的氧气时应选用的发生装置是________，收集装置为__________。
(3)实验室用氯化铵与熟石灰两种固体加热制取氨气，氨气的密度比空气的小，极易溶于水。推断：实验室制取氨气应选用的发生装置为________，收集装置为________。用C装置可以快速制取氨气，所用试剂是__________。
(4)实验室用浓盐酸与MnO2制氯气时，应选用的发生装置是________，收集装置可用__________。
(5)用C装置也可以制取Cl2，锥形瓶中的固体物质是__________(填化学式)。
答案 (1)A E
(2)C D
(3)A F 浓氨水和NaOH固体(或生石灰，碱石灰)
(4)B D或E
(5)KMnO4
2．写出下列在生产、生活应用中气体的产生原理(用化学方程式表示)：
(1)潜水艇和消毒呼吸面具中产生O2：__________________________________________。
(2)泡沫灭火器用于灭火时产生CO2：____________________________________________。
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(3)制备消毒气Cl2，用KMnO4代替MnO2：_______________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2、2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
(2)Al2(SO4)3＋6NaHCO3===3Na2SO4＋2Al(OH)3↓＋6CO2↑
(3)2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O
3．设计实验证明酸性：CH3COOH>H2CO3>H2SiO3。
________________________________________________________________________。
答案 利用反应：2CH3COOH＋Na2CO3===2CH3COONa＋H2O＋CO2↑，Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓，即向Na2CO3溶液中加入醋酸，有大量气泡(CO2)产生，证明醋酸酸性强于碳酸；将CO2气体通入Na2SiO3溶液，有白色沉淀生成，证明碳酸的酸性强于硅酸题型1 实验室制备物质与性质探究
[2014·福建理综，25(1)(2)(3)(4)(5)]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
采用下图装置(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(夹持仪器已略去)为__________(填序号)。
实验二 焦亚硫酸钠的性质
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Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3。
(4)证明NaHSO3溶液中HSO的电离程度大于水解程度，可采用的实验方法是________(填序号)。
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__________。
答案 (1)Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O(或Na2SO3＋2H2SO4(浓)===2NaHSO4＋SO2↑＋H2O)
(2)过滤 (3)d (4)ae
(5)取少量Na2S2O5晶体于试管中，加适量水溶解，滴加足量盐酸，振荡，再滴入氯化钡溶液，有白色沉淀生成
解析 (1)装置Ⅰ中发生的是实验室制备SO2的反应，采用的原理是强酸制备弱酸，故化学方程式为Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O。
(2)将焦亚硫酸钠晶体从溶液中分离出来应该采取过滤的方法。
(3)实验产生的尾气主要是SO2气体，a装置是密闭的环境，SO2通不进去，b装置中食盐水吸收SO2的效果不如d好，且易引起倒吸，c装置浓H2SO4不吸收SO2，SO2是一种酸性氧化物，因此用NaOH溶液吸收最好，且d装置还不易引起倒吸。
(4)HSO发生电离：HSOH＋＋SO，同时会发生水解：HSO＋H2OH2SO3＋OH－，若HSO的电离大于HSO的水解，则溶液显酸性，故答案a、e正确。
(5)Na2S2O5中S元素的化合价为＋4价，因此在空气中易被氧化为＋6价的SO，因此本题就转化为SO的检验，故取固体先加盐酸酸化，排除其他离子的干扰，再加BaCl2溶液，看是否有白色沉淀产生即可。
有关气体制备及连续装置的综合考查问题的解决方案：
(1)明确实验目的。
(2)选择气体发生装置和净化装置(一般：先除杂，后除水，加热装置放末尾。)
(3)性质实验，主要通过明显的现象论证某气体的酸碱性、氧化性、还原性等其它特殊性质。
注意：①装置中的空气是否对性质实验有影响；②上一个性质实验是否对下一个实验有影响。
(4)若探究影响性质的因素，首先应确定变量，其次是“定多变一”，即其它因素不变，只改变一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系。
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(5)注意装置最后尾气的处理方法，常见的尾气处理方法：吸收法、收集法、点燃法。
1．某化学小组在实验室中利用CaSO4、NH3、CO2制备(NH4)2SO4，工艺流程如下。
回答下列问题：
(1)操作Ⅰ的名称________，操作Ⅱ需要用到的仪器有铁架台(带铁圈)、酒精灯、玻璃棒和________。
(2)所得母液显酸性的原因用离子方程式表示为______________。检验该溶液含有铵根离子的方法是____________________________。
(3)下列装置能用于实验室制氨气的是________(填序号)。
选择氨气的制取装置后，再选用下列装置收集干燥的氨气，并制取硫酸铵溶液，连接的顺序(用接口序号字母表示)是：a接__________________________。
(4)该小组还通过实验研究氨气的性质。
利用下图所示装置探究NH3能否被NO2氧化(K1、K2为止水夹，夹持固定装置略去)。
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E装置中制取NO2反应的离子方程式是____________。A中发生反应的化学方程式为__________________。
若NH3能被NO2氧化全部生成无毒物质，预期观察到C装置中的现象是____________。若此反应转移电子0.4 mol，则消耗标准状况下的NO2________ L。
实验过程中，未能观察到C装置中的预期现象。该小组同学从反应原理的角度分析了原因，认为可能是：
①NO2氧化性较弱，不能将NH3氧化；
②在此条件下，NH3的转化率极低；
③________________________________________________________________________。
此实验装置存在一个明显的缺陷是____________。
答案 (1)过滤 蒸发皿、漏斗、烧杯
(2)NH＋H2ONH3·H2O＋H＋
取少量溶液于试管中，加入浓NaOH溶液，加热，在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验，若变蓝，则证明含有NH
(3)甲丁 degfcbh
(4)Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O
2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O
红棕色消失 2.24 反应速率慢 无尾气处理装置
解析 (1)从流程上，明显看出操作Ⅰ是固液分离，因而是过滤；操作Ⅱ是先蒸发浓缩、冷却结晶，再过滤。(2)母液是(NH4)2SO4的饱和溶液，溶液呈酸性的原因是NH水解。(3)甲中NH4HCO3分解产生的NH3、CO2、H2O中的CO2和水被碱石灰吸收，可制NH3；乙中试管口应稍向下倾斜；丙中NH4Cl分解产生的NH3和HCl在试管口附近又重新化合成NH4Cl，不能产生NH3；丁由于NaOH固体吸水，放热使浓氨水分解产生氨气。注意题目要求收集干燥的氨气，必须用碱石灰干燥，收集氨气应“短进长出”，最后尾气处理时还要防倒吸。(4)NO2是红棕色气体被NH3还原为无毒物质，只能是N2，可写出反应的化学方程式：6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O，NO2中的氮从＋4价变为0价，转移0.4 mol e－，需NO2 0.1 mol。解释C中现象的原因时，要留意问题要求是从“反应原理”的角度分析。一般应从以下三个方面，①有没有反应的可能性，②从平衡的角度，即转化率，③从速率的角度。
2．硫化氢(H2
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S)是一种无色剧毒有臭鸡蛋气味的气体，蛋白质腐败和某些生命活动中均可以产生硫化氢，在工农业生产及科研活动中有重要的用途。
资料：①H2S可溶于水，其水溶液叫氢硫酸，是一种二元弱酸。
②FeS是一种不溶于水的黑褐色块状固体，能溶于盐酸或稀硫酸生成H2S。
(1)某化学实验小组设计了制取少量H2S并验证其性质的实验，如下图所示。B中盛放CuSO4溶液，C中放有湿润的蓝色石蕊试纸，D中盛放FeCl3溶液。
请回答下列问题：
①装置A中仪器a的名称是__________。写出装置A中发生反应的离子方程式____________；
②B中有黑色沉淀产生，B中发生反应的化学方程式为____________。工业上利用该反应检验Cu2＋的存在，并使用H2S作为除去废水中某些重金属离子的沉淀剂；
③D中只有浅黄色沉淀产生，且溶液变浅绿色。写出发生反应的离子方程式______________。检验溶液中的Fe3＋已经反应完全的操作过程______________。
(2)下图是实验室制取气体的常用反应装置。
现在该小组在实验室中要用硫化亚铁和稀硫酸制备较大量的H2S气体，可选择装置________。有同学选择了乙，请指出采用乙装置制取硫化氢气体的主要缺点________________。
(3)为进一步探究－2价硫的化合物与＋4价硫的化合物发生反应的条件，该小组同学又设计了下列实验。
实验操作
实验现象
实验1
将等浓度的Na2S和Na2SO3溶液按体积比2∶1混合
无明显现象
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实验2
将H2S通入Na2SO3溶液中
未见明显沉淀，再加入少量稀硫酸，立即产生大量浅黄色沉淀
实验3
将SO2通入Na2S溶液中
有浅黄色沉淀产生
①根据上述实验，可以得出结论：在________条件下，＋4价硫的化合物可以氧化－2价硫的化合物。
②已知：电离平衡常数：H2S Ka1＝1.3×10－7；Ka2＝7.1×10－15
H2SO3 Ka1＝1.7×10－2；Ka2＝5.6×10－8
将SO2气体通入H2S水溶液中直至过量，下列表示溶液pH随SO2气体体积变化关系示意图正确的是________(填序号)。
答案 (1)①长颈漏斗 FeS＋2H＋===Fe2＋＋H2S↑
②CuSO4＋H2S===CuS↓＋H2SO4
③2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋ 取少量溶液置于试管中，滴加2～3滴KSCN溶液，若不变血红色，说明Fe3＋已反应完全
(2)丁 无法做到随开随用、随关随停，浪费药品，污染环境
(3)①酸性 ②C
解析 (1)②由于CuS的溶解度很小，不溶于水和强酸，因而H2S能与CuSO4溶液反应；③浅黄色沉淀只能是S，溶液变浅绿色，说明Fe3＋被还原为Fe2＋。(3)②依据电离平衡常数可知H2SO3的酸性强。由于2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O，开始一段时间pH应升高，反应完全后，SO2溶于水生成亚硫酸，pH逐渐下降，最终应比原H2S水溶液的pH小，只有C符合。
题型2 实验室制备有机物与基本操作
(2014·新课标全国卷Ⅰ，26)乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素的成分之一，具有香蕉的香味，实验室制备乙酸异戊酯的反应、装置示意图和有关数据如下：
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相对分
子质量
密度/
(g·cm－3)
沸点/℃
水中
溶解性
异戊醇
88
0.812 3
131
微溶
乙酸
60
1.049 2
118
溶
乙酸异戊酯
130
0.867 0
142
难溶
实验步骤：
在A中加入4.4 g异戊醇、6.0 g乙酸、数滴浓硫酸和2～3片碎瓷片，开始缓慢加热A，回流50 min。反应液冷至室温后倒入分液漏斗中，分别用少量水、饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤；分出的产物加入少量无水MgSO4固体，静置片刻，过滤除去MgSO4固体，进行蒸馏纯化，收集140～143 ℃馏分，得乙酸异戊酯3.9 g。
回答下列问题：
(1)仪器B的名称是________。
(2)在洗涤操作中，第一次水洗的主要目的是__________________________________，
第二次水洗的主要目的是__________________________________________________。
(3)在洗涤、分液操作中，应充分振荡，然后静置，待分层后________(填标号)。
a．直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的上口倒出
b．直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的下口放出
c．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从下口放出
d．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从上口倒出
(4)本实验中加入过量乙酸的目的是__________________________________________。
(5)实验中加入少量无水MgSO4的目的是_______________________________________。
(6)在蒸馏操作中，仪器选择及安装都正确的是______(填标号)。
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(7)本实验的产率是________(填标号)。
a．30% b．40%
c．60% d．90%
(8)在进行蒸馏操作时，若从130 ℃开始收集馏分，会使实验的产率偏____(填“高”或“低”) ，其原因是_______________________________________________________。
答案 (1)球形冷凝管 (2)洗掉大部分硫酸和醋酸
洗掉碳酸氢钠 (3)d (4)提高醇的转化率 (5)干燥 (6)b (7)c (8)高 会收集少量未反应的异戊醇
解析 (1)仪器B是球形冷凝管，起冷凝回流作用。
(2)第一次水洗，主要洗去大部分硫酸和醋酸，第二次水洗除去NaHCO3杂质。
(3)乙酸异戊酯的密度小于水，在水层上方。分液时先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从上口倒出。
(4)该反应为可逆反应，加入过量乙酸，能够提高异戊醇的转化率。
(5)加入无水MgSO4固体的目的是除去混合物中的少量水分。
(6)蒸馏操作中，需要测定馏分的温度，所以温度计水银球应放在蒸馏烧瓶的支管口处，b和c中温度计位置均正确，但c中的冷凝装置为球形冷凝管，它一般用作反应装置，主要用于冷凝回流，使反应更彻底，故只有b项正确。
(7)据H2O可知，4.4 g异戊醇完全反应消耗3.0 g乙酸，故乙酸有剩余，生成乙酸异戊酯的理论产量为6.5 g，故该反应的产率为×100%＝60%。
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(8)异戊醇的沸点为131 ℃，蒸馏时，若从130 ℃开始收集馏分，将会有一部分未反应的异戊醇被蒸出，使产率偏高。
涉及有机物制取的综合实验，重点考察物质分离中的蒸馏、分液操作，反应条件的控制，产率的计算等问题。
(1)熟悉有机物制取中的典型装置图
①反应装置
②蒸馏装置
(2)条件控制：①试剂加入顺序；②温度控制：主要考虑副反应，改变反应速率和平衡移动。
(3)产率计算公式：产率＝×100%。
1．苯甲酸甲酯是一种重要的香料。其合成装置为
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②反应物和产物的部分性质如下表所示：
沸点/℃
密度/(g·cm－3)
水中溶解性
苯甲酸
249
1.265 9
微溶于水
甲醇
64.6
0.791 0
易溶于水
苯甲酸甲酯
198
1.090 0
不溶于水
③实验步骤如下：
步骤一：在干燥的圆底烧瓶(如图甲)中加入12.20 g苯甲酸和12.10 mL甲醇。边缓缓摇动边加入3 mL浓硫酸，再加上几粒固体X，装上冷凝管，加热。
步骤二：取下图甲所示冷凝管，在烧瓶上安装图乙所示的装置，利用热水浴加热烧瓶；一段时间后，冷却，将烧瓶中溶液倒入分液漏斗中，先用水洗涤，再用浓碳酸钠溶液洗涤即得粗苯甲酸甲酯。
步骤三：将苯甲酸甲酯重新加入图乙所示装置中，加热，收集一定温度下的馏分，即得纯净的苯甲酸甲酯，质量为8.84 g。
回答下列问题：
(1)步骤一中固体X的作用是防止暴沸，X的名称是________________________。
(2)图甲装置中冷凝管的作用是________________________________________。
(3)图乙装置中仪器A的名称是________，仪器D的名称是________。
(4)步骤二中热水浴的目的是______________________，在分液漏斗中用水洗涤的目的是__________________，用碳酸钠洗涤的目的是______________________。
(5)步骤三中收集的馏分温度范围为________。(填正确答案标号)
a．63～66 ℃ b．197～198 ℃
c．248～250 ℃ d．>250 ℃
(6)本实验中，苯甲酸甲酯的产率为________。
答案 (1)沸石 (2)冷凝回流，提高原料利用率
(3)圆底烧瓶 锥形瓶
(4)除去产品中的甲醇 除去残留的甲醇 除去苯甲酸 (5)b (6)65%
解析 (1)由“防止暴沸”的作用可知X为沸石。(2)图甲中的冷凝管为竖直状态，所起作用是使反应物和产物回流，提高原料利用率，减少产物挥发。(3)由装置乙中仪器的作用与装置特点可知A、B、C、D分别为烧瓶、温度计、冷凝管、锥形瓶。(4)由表格中给出的反应物和产物的沸点可知甲醇的沸点较低，用蒸馏的办法可除去产品中的大多数甲醇；甲醇易溶于水，所以水洗涤除去的是甲醇；苯甲酸与碳酸钠反应生成可溶性的苯甲酸钠。(5)产品精制蒸馏收集的是苯甲酸甲酯，由表格中的沸点数据可知应该收集198 ℃的馏分，故选项b正确。(6)甲醇过量，理论上生成的苯甲酸甲酯为12.20 g÷122 g·mol－1×136 g·mol－1＝13.6 g
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，故产率为×100%＝65%。
2．(2014·大纲全国卷，29)苯乙酸铜是合成优良催化剂、传感材料——纳米氧化铜的重要前驱体之一。下面是它的一种实验室合成路线：
制备苯乙酸的装置示意图如右(加热和夹持装置等略)：
已知：苯乙酸的熔点为76.5 ℃，微溶于冷水，溶于乙醇。
回答下列问题：
(1)在250 mL三口瓶a中加入70 mL 70%硫酸。配制此硫酸时，加入蒸馏水与浓硫酸的先后顺序是________________________。
(2)将a中的溶液加热至100 ℃，缓缓滴加40 g苯乙腈到硫酸溶液中，然后升温至130 ℃继续反应。在装置中，仪器b的作用是____________________________________________；
仪器c的名称是__________________________，其作用是______________________________。反应结束后加适量冷水，再分离出苯乙酸粗品。加入冷水的目的是________________________。下列仪器中可用于分离苯乙酸粗品的是________(填标号)。
A．分液漏斗 B．漏斗
C．烧杯 D．直形冷凝管
E．玻璃棒
(3)提纯粗苯乙酸的方法是________________，最终得到44 g纯品，则苯乙酸的产率是________________。
(4)用CuCl2·2H2O和NaOH溶液制备适量Cu(OH)2沉淀，并多次用蒸馏水洗涤沉淀，判断沉淀洗干净的实验操作和现象是________________________________。
(5)将苯乙酸加入到乙醇与水的混合溶剂中，充分溶解后，加入Cu(OH)2搅拌30
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min，过滤，滤液静置一段时间，析出苯乙酸铜晶体，混合溶剂中乙醇的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)先加水，再加入浓硫酸 (2)滴加苯乙腈 球形冷凝管 回流(或使汽化的反应液冷凝) 便于苯乙酸析出 BCE (3)重结晶 95% (4)取少量洗涤液，加入稀硝酸，再加AgNO3溶液，无白色浑浊出现
(5)增大苯乙酸溶解度，便于充分反应
解析 (1)稀释浓硫酸时应向适量蒸馏水中缓缓加入浓硫酸，防止暴沸。
(2)从苯乙酸的制备原理可知仪器b的作用是滴加苯乙腈，从冷凝管的结构特征可判断出c为球形冷凝管，其作用是冷凝回流。根据已知信息可知苯乙酸微溶于冷水，加入冷水使其溶解度减小，便于苯乙酸析出。苯乙酸的熔点为76.5 ℃，析出的苯乙酸应为固体，分离不溶性固体与液体的常用方法为过滤，所需仪器为漏斗、烧杯、玻璃棒、铁架台等。
(3)粗苯乙酸中可能含有NH4HSO4等可溶性杂质，由于苯乙酸微溶于冷水，可用重结晶的方法提纯。40 g苯乙腈完全转化为苯乙酸时可得苯乙酸×136 g·mol－1≈46.5 g，故苯乙酸的产率为×100%≈95%。
(4)在制备Cu(OH)2沉淀的同时还有可溶性NaCl生成，故判断沉淀洗干净的方法就是检验最后一次洗涤液中是否还含有Cl－。
(5)根据“苯乙酸微溶于冷水，溶于乙醇”，故乙醇与水的混合溶剂中的乙醇能增大苯乙酸的溶解度，便于充分反应。
3．实验室用下列仪器，以乙醇、浓硫酸和溴为原料制备1,2二溴乙烷。已知1,2二溴乙烷熔点为9 ℃，C2H5OHCH2===CH2↑＋H2O。
2C2H5OHC2H5—O—C2H5＋H2O
(乙醚)
(1)如果气体流向为从左到右，正确的连接顺序是(短接口或橡皮管均已略去)：B经A①插入A中，D接A②；A③接________接________接________接________。
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(2)装置A中反应器的名称为________，仪器D的名称为________，河沙的作用为________。
(3)写出仪器C的两个作用：________________________________________________。
(4)温度计水银球的正确位置是_________________________________________________。
(5)反应管E中加入少量水及把反应管E置于盛有冷水的小烧杯中是因为________________________________________________________________________。
(6)若产物中有少量未反应的Br2，最好用________(填正确选项前的字母)洗涤除去。
a．饱和亚硫酸氢钠溶液
b．氢氧化钠溶液
c．碘化钠溶液
d．乙醇
(7)产品中可能会有的有机杂质是______，可用________方法除去。
答案 (1)C F E G
(2)三颈烧瓶 恒压分液漏斗 防暴沸
(3)①安全瓶防倒吸；②防止气体通道被阻塞而发生危险
(4)应插入液面以下，不接触瓶底
(5)溴易挥发，可以减少溴因挥发造成的损失
(6)a
(7)乙醚 蒸馏
解析 (1)1,2二溴乙烷熔点低，易阻塞导管，C装置应加在生成1,2二溴乙烷之前，若E中1,2二溴乙烷凝固阻塞导管，C中直导管液面上升，则立即停止实验，在制取的CH2===CH2气体中可能含有SO2气体，需先除去。(4)温度计是用来测定反应液温度的，因而要插入液面以下，但不能接触瓶底。(5)由于液溴易挥发，常用水液封。(6)1,2二溴乙烷能与NaOH反应，b不可用；c会生成I2溶在1,2二溴乙烷中；d中乙醇与1,2二溴乙烷互溶。(7)在制取乙烯时，乙醇分子间脱水会生成乙醚。
题型3 组成成分探究及测定
(2014·北京理综，27)碳、硫的含量影响钢铁性能，碳、硫含量的一种测定方法是将钢样中碳、硫转化为气体，再用测碳、测硫装置进行测定。
(1)采用装置A，在高温下将x克钢样中碳、硫转化为CO2、SO2。
①气体a的成分是________________。
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②若钢样中硫以FeS形式存在，A中反应：3FeS＋5O21________＋3________。
(2)将气体a通入测硫装置中(如右图)，采用滴定法测定硫的含量。
①H2O2氧化SO2的化学方程式
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②用NaOH溶液滴定生成的H2SO4，消耗z mL NaOH溶液，若消耗1 mL NaOH溶液相当于硫的质量为y克，则该钢样中硫的质量分数：________。
(3)将气体a通入测碳装置中(如下图)，采用重量法测定碳的含量。
①气体a通过B和C的目的是_______________________________________________。
②计算钢样中碳的质量分数，应测量的数据是___________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)①SO2、CO2、O2 ②Fe3O4 SO2
(2)①H2O2＋SO2===H2SO4 ②
(3)①排除SO2对CO2测定的干扰 ②CO2吸收瓶吸收CO2前、后的质量
解析 (1)①钢样(含有铁、碳、硫)在高温下与O2反应，除生成CO2、SO2外，还有剩余的O2，故气体a中含有CO2、SO2、O2。
②该反应中，S元素由－2价被氧化为＋4价，即生成SO2，再结合元素守恒及元素的化合价升降总数相等，配平该反应方程式：3FeS＋5O2Fe3O4＋3SO2。
(2)①H2O2具有强氧化性，SO2具有强还原性，二者发生氧化还原反应生成H2SO4，化学方程式为H2O2＋SO2===H2SO4。
②消耗1 mL NaOH溶液相当于硫的质量为y g，则消耗z mL NaOH溶液相当于硫的质量为yz g，那么钢样中硫的质量分数为＝。
(3)①装置B中活性MnO2将SO2氧化。装置C中K2Cr2O7浓H2SO4
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具有强氧化性，用于吸收气体a中的SO2，防止SO2进入CO2吸收瓶，影响实验结果。
②实验中应测定实验前后CO2吸收瓶的质量变化，从而确定CO2的质量，继而求出钢样中碳的质量分数。
定量实验解答过程中“五大”注意问题
常见的定量测定实验包括混合物成分的测定、物质纯度的测定等。该类试题常涉及物质的称量、物质的分离与提纯、中和滴定等实验操作。实验过程中或问题解答中要特别注意以下五个问题：
(1)气体体积的测量是考查的重点和难点，对于气体体积的测量读数时要特别注意消除“压强差”和读数误差，如保持液面相平，还要注意视线与凹液面最低处相平。
(2)测定实验中还要注意消除干扰气体的影响，如可利用“惰性”气体(指与反应中涉及到的物质不发生反应的气体)将装置中的干扰气体排出等。
(3)使被测量气体全部被测量，如可采取反应结束后继续向装置中通入惰性气体以使被测量气体全部被吸收剂吸收。
(4)测定固体物质的质量一般要注意以下几个小问题：①被称量的固体是否纯净(如果是沉淀，是否洗涤)、干燥；②对特殊药品应在何种容器中称量(如易潮解的NaOH要在小烧杯中称量，而不能放在纸上称量)等。
(5)操作失误的误差分析，仪器使用不规范的误差分析等，特别是对精密仪器的使用，如容量瓶、滴定管等。此外，需要特别说明的是在滴定实验中的锥形瓶和在一定物质的量浓度溶液配制实验中的容量瓶只要洁净即可，不必要干燥。
1．有难溶于水的粉末状固体样品，可能含Al、Fe2O3、Cu2O、SiO2、Fe3O4中的一种或几种。研究小组通过实验确定样品的成分。
查阅资料知：
①Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O；
②部分氢氧化物在溶液中沉淀的pH见下表：
物质
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Cu(OH)2
开始沉淀的pH
1.8
6.3
5.2
完全沉淀的pH
3.0
8.3
6.7
注：金属离子的起始浓度为0.1 mol·L－1
实验步骤：
Ⅰ.取一定量样品于烧杯中，加足量NaOH溶液，有气体产生，过滤得固体A和无色溶液B；
32
Ⅱ.向B中加入稀硫酸，出现白色沉淀，继续滴加稀硫酸至过量，白色沉淀完全溶解；
Ⅲ.向A中加入足量稀硫酸并微热，固体完全溶解，得溶液C；
Ⅳ.向C中加入NaClO，调节溶液的pH至4～5，产生红褐色沉淀，过滤得到蓝绿色溶液D；
Ⅴ.向D中加入NaOH，调节溶液的pH到7～8，产生蓝色絮状沉淀。
请回答下列问题。
(1)Ⅰ中产生气体的离子方程式为__________________。
(2)由Ⅰ、Ⅱ知，原样品中一定不存在的物质是________。
(3)溶液C中除H＋、Cu2＋外一定还含有的阳离子是__________；为验证溶液C中存在该阳离子，可选用的试剂及对应的现象是__________________。
(4)Ⅳ中加NaClO的目的是______________。
(5)由上述实验可以获得结论：原样品所有可能的成分组合为____________；________________。(用化学式表示、任写两种即可)
答案 (1)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
(2)SiO2 (3)Fe2＋ 向酸性KMnO4溶液中滴加待测液，酸性KMnO4溶液褪色(或向待测液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，出现蓝色沉淀)
(4)将Fe2＋氧化成Fe3＋，增大溶液的pH使Fe3＋生成Fe(OH)3沉淀。
(5)组合1：Al、Fe2O3、Cu2O 组合2：Al、Cu2O、Fe3O4 组合3：Al、Fe2O3、Cu2O、Fe3O4
解析 Ⅰ.能与NaOH反应产生气体的只有Al。Ⅱ.加入稀硫酸产生白色沉淀，且能完全溶解，白色沉淀是Al(OH)3，不含H2SiO3，说明原混合物中一定没有SiO2。Ⅳ、Ⅴ中的现象说明Ⅲ所得溶液C中含有Cu2＋，原物质中一定有Cu2O，但Cu2O与稀硫酸反应有固体铜生成，要使溶液中的固体完全溶解，必然还会有产生Fe3＋的物质，因而Fe2O3和Fe3O4至少有一种。溶液C中除含H＋、Cu2＋、Fe2＋外还可能含有Fe3＋，因而检验Fe2＋要用酸性KMnO4溶液。注意：此处不能选KSCN和氯水。
2．(2013·全国新课标高考压轴卷)实验室用下列方法测定某水样中O2的含量。
(1)实验原理
用如图所示装置，使溶解在水中的O2在碱性条件下将Mn2＋氧化成MnO(OH)2，反应的离子方程式为____________________。
再用I－将生成的MnO(OH)2还原为Mn2＋，反应的离子方程式为MnO(OH)2＋2I－＋4H＋===Mn2＋＋I2＋3H2O。然后用Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2，反应的化学方程式为I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6。
32
(2)实验步骤
①打开止水夹a和b，从A处向装置内鼓入过量N2，此操作的目的是________；
②用注射器抽取某水样20.00 mL从A处注入锥形瓶；
③再分别从A处注入含m mol NaOH溶液及过量的MnSO4溶液；
④完成上述操作后，关闭a、b，将锥形瓶中溶液充分振荡；
⑤打开止水夹a、b，分别从A处注入足量NaI溶液及含n mol H2SO4的硫酸溶液；
⑥重复④的操作；
⑦取下锥形瓶，向其中加入2～3滴________作指示剂；
⑧用0.005 mol·L－1 Na2S2O3滴定至终点。
(3)数据分析
①若滴定过程中消耗的Na2S2O3标准溶液体积为3.90 mL，则此水样中氧(O2)的含量为________(单位：mg·L－1)。
②若未用Na2S2O3标准溶液润洗滴定管，则测得水样中O2的含量将________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
③实验要求加入适量的H2SO4使溶液接近中性，其原因是____________________。
答案 (1)2Mn2＋＋O2＋4OH－===2MnO(OH)2
(2)①赶走装置内的空气，避免空气中O2的干扰 ⑦淀粉溶液
(3)①7.8 mg·L－1 ②偏大 ③若碱过量，则MnO(OH)2不能全部转变为Mn2＋，而酸过量时，滴定过程中Na2S2O3可与酸反应
解析 (3)根据得失电子守恒，结合已知方程式可得关系式：
O2→2MnO(OH)2→2I2→4Na2S2O3
故水样中O2的含量为
＝7.8 mg·L－1。
3．为测定某碳酸氢钠样品的纯度(含有少量氯化钠)，实验小组同学提出下列实验方案：
甲方案：沉淀法
乙方案：重量法
丙方案：气体体积法
丁方案：滴定法
(已知：每个方案均称取m1 g样品)
继而进行下列判断和实验：
(1)甲方案用下图装置进行实验：
32
①实验过程中需持续缓缓通入空气。其作用除了可搅拌B、C中的反应物外，还有__________。
②C中反应生成BaCO3的化学方程式是__________。
③下列各项措施中，不能提高测定准确度的是________。
a．在加入盐酸之前，应排尽装置内的CO2气体
b．滴加盐酸不宜过快
c．在A、B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置
d．在B、C之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置
(2)乙方案用下图装置进行实验：
①A装置中NaOH溶液的作用是____________，若直接向试样溶液中鼓入空气会导致实验测定结果__________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)；
②该方案需直接测定的物理量是________。
(3)丙方案用如图装置进行实验：
①为了减小实验误差，量气管中加入的液体X为______溶液；
②使Y形管中的硫酸溶液与试样反应的正确操作是将________转移到________中；
③反应完毕，每间隔1 min读取气体体积、气体体积逐渐减小，直至不变。气体体积逐次减小的原因是__________________(排除仪器和实验操作的影响因素)；
④通过实验，测得该试样中碳酸氢钠质量分数偏低，产生这种现象的原因可能是________。
a．测定气体体积时未冷却至室温
32
b．测定气体体积时水准管的液面高于量气管的液面
c．Y形管中留有反应生成的气体
d．气体进入量气管前未用浓硫酸干燥
(4)丁方案为称取m1 g样品，配成100 mL溶液，取出20 mL，用c mol·L－1的标准HCl溶液滴定至终点，平行测定三次，有关实验数据记录如下表，则该试样中碳酸氢钠质量分数的计算式为________。
实验
编号
待测液
体积(mL)
标准液体积(mL)
滴定前读数
终点时读数
1
20.00
0.00
30.02
2
20.00
0.20
33.80
3
20.00
1.40
31.38
答案 (1)①把生成的CO2全部排入C中，使之完全被Ba(OH)2溶液吸收 ②CO2＋Ba(OH)2===BaCO3↓＋H2O ③cd
(2)①吸收空气中的CO2酸性气体等 偏高 ②装置C反应前后的质量
(3)①饱和碳酸氢钠 ②试样 硫酸 ③反应放热，气体冷却过程中体积减小 ④b
(4)×100%
解析 (1)③在加入盐酸之前，应排尽装置内的CO2气体，否则会影响测量结果；滴加盐酸不宜过快，以保证生成的CO2完全被吸收。在A、B之间不必增添盛有浓硫酸的洗气装置，因为整个装置中不需要干燥，水蒸气不会影响CO2的吸收。在B、C之间不必增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置，因为C瓶中有足量Ba(OH)2，可以吸收CO2中的HCl，而不影响CO2的吸收，也不影响沉淀生成量，所以不需要除去CO2中的HCl，选c、d。
(2)①本方案是通过碳酸氢钠与硫酸反应生成二氧化碳，再用碱石灰吸收二氧化碳，通过二氧化碳的质量求碳酸氢钠的质量分数，故应排除空气中二氧化碳的干扰，否则空气中的二氧化碳被吸收会导致测定结果偏高；②需要直接测定的物理量是装置C反应前后的质量，其质量差即为二氧化碳的质量。
(3)①二氧化碳能溶于水，用饱和碳酸氢钠溶液可以降低二氧化碳的溶解度，减小实验误差；②使试样进入硫酸中让其发生反应。这样硫酸就可以充分反应，如果反过来，硫酸不可能全部转移到左边；③反应完毕时，相同时间内则气体体积减少，又排除了仪器和实验操作的影响，只能从气体本身角度思考，联想到该反应是放热的，就可以想到气体冷却了；④a项会使测定结果偏高；b项气体压强大于大气压，会使测定的体积偏小，导致碳酸氢钠的测定结果偏低；c项，原Y形管内有空气，后留有反应产生的气体不影响实验结果；本题是用排饱和NaHCO3溶液测定气体体积，不需要干燥，d项无影响。选项b正确。
32
(4)根据化学方程式：NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，可知反应消耗的盐酸与碳酸氢钠的物质的量相等。在滴定实验中，为了提高实验的准确度和可靠性，消除实验过程中的偶然误差，往往需进行平行实验，对平行实验所得的数据，必须进行合理的取舍，舍弃离群值，在去掉了离群值后，其他比较集中的数据在中学阶段一般用算术平均值的方法来对其进行统计。分析可知数据2为离群值，舍去。数据1和3的平均值为30.00 mL，因此碳酸氢钠的质量分数为w(NaHCO3)＝×100%。
题型4 反应原理的探究
(2014·安徽理综，28)
某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化。
(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)：
编号
实验目的
碳粉/g
铁粉/g
醋酸/%
①
为以下实验作参照
0.5
2.0
90.0
②
醋酸浓度的影响
0.5
36.0
③
0.2
2.0
90.0
(2)编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了________腐蚀，请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了________(填“氧化”或“还原”)反应，其电极反应式是______________________________。
(3)该小组对图2中0～t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二：
假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；
假设二：________________________________________________________________________；
32
……
(4)为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案。请你再设计一个实验方案验证假设一，写出实验步骤和结论。
实验步骤和结论(不要求写具体操作过程)：
答案 (1)②2.0 ③碳粉含量的影响
(2)吸氧 还原 2H2O＋O2＋4e－===4OH－(或4H＋＋O2＋4e－===2H2O)
(3)反应放热，温度升高
(4)①药品用量和操作同编号①实验(多孔橡皮塞增加进、出导管)；
②通入氩气排净瓶内空气；
③滴入醋酸溶液，同时测量瓶内压强变化(也可测温度变化、检验Fe2＋等)。如果瓶内压强增大，假设一成立。否则假设一不成立。(本题属于开放性试题，答案合理即可)
解析 (1)本题采用“控制变量法”进行研究，即保持其他条件相同，只考虑其中一个因素对实验的影响。探究醋酸浓度对电化学腐蚀的影响时，应保证碳粉和铁粉的质量与参照实验相同，因此实验②中铁粉为2.0 g；对比实验①和③可知，铁粉的质量及醋酸的浓度相同，而碳粉的质量不同，显然探究的是碳粉的含量对铁的电化学腐蚀的影响。
(2)当铁发生析氢腐蚀时，由于生成H2，容器的压强不断增大，而发生吸氧腐蚀时，由于消耗O2，容器的压强不断减小，t2时容器的压强明显小于起始压强，说明铁发生了吸氧腐蚀，此时Fe作负极，失去电子发生氧化反应；碳粉作正极，O2在其表面得到电子发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－(或4H＋＋O2＋4e－===2H2O)。
(3)Fe发生电化学腐蚀时，放出热量，使体系的温度升高。
(4)参照实验①中药品的用量及操作方法，更换多孔橡皮塞，增加进、出气导管，并通入稀有气体，排出空气，滴加醋酸溶液，同时测量瓶内压强的变化、温度变化等，确定猜想一是否成立。
化学反应原理探究题易错的“4”个问题
(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。
32
(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。
1．某同学清洗银镜实验后试管内壁上的银并探究其中的反应原理，进行下列实验。
(1)用稀硝酸可以清洗试管内壁上的银，反应的化学方程式为______________。
(2)为消除(1)中所产生的污染问题，改为如下实验。
实验编号
操作
现象
Ⅰ
剧烈反应，有大量无色气体产生，该气体可以使带火星的木条复燃；反应停止后，试管内壁上的银全部溶解，得到澄清液体a
①该同学由现象推测H2O2将Ag氧化为Ag＋，但通过实验排除了这种可能性。他的操作及现象是：取实验Ⅰ所得液体于试管中，______________；
②经查阅资料，发现：实验Ⅰ中银镜溶解后经一系列反应，最后产物为Ag，但是因为颗粒很小(直径在1～100 nm 间)分散在液体中，肉眼无法识别。该同学设计实验，证实了a中存在直径在1～100 nm间的颗粒。他的操作及现象是：________________；
③写出实验Ⅰ的化学方程式：______________。
(3)进一步探究银的化合物在H2O2分解反应中的作用，进行如下实验。
实验
编号
操作
现象
Ⅱ
振荡，溶液无明显现象
Ⅲ
剧烈反应，产生大量无色气体，同时在试管底部仍有少量黑色固体
①实验Ⅱ的目的是____________；
根据实验Ⅲ的现象提出假设：
假设1：Ag2O在H2O2分解反应中作氧化剂；
假设2：Ag2O在H2O2分解反应中作催化剂。
②若假设1成立，请写出该反应的化学方程式：______________；
32
③结合所给试剂，请设计一个简单的实验证明假设1，并将表格填写完整。
可选试剂：1 mol·L－1盐酸、0.1 mol·L－1氨水、1 mol·L－1 NaOH溶液
实验步骤和操作
实验现象及结论
取3 mL 10% H2O2在试管中，加入少量Ag2O，充分反应后，__________
答案 (1)3Ag＋4HNO3===3AgNO3＋NO↑＋2H2O
(2)①加入稀盐酸(或NaCl溶液)后振荡，没有产生白色沉淀
②用一束光照射液体a，产生丁达尔现象
③2H2O2O2↑＋2H2O
(3)①证明Ag＋对H2O2分解反应无作用
②H2O2＋Ag2O===2Ag＋O2↑＋H2O
③步骤和操作：加入足量0.1 mol·L－1氨水
现象及结论：若固体仍有剩余，则假设1成立；若固体完全溶解，则假设1不成立。
2．铝及铝合金经过阳极氧化，铝表面能生成几十微米厚的氧化铝膜。某研究性学习小组对铝表面氧化膜的保护作用展开了研究，他们查阅有关资料得知：尽管铝表面致密的氧化膜能使铝与其周围的介质(如空气、水等)隔绝，对铝制品起到保护作用，但铝制容器仍不能长期盛放或腌制咸菜。该小组同学设计了一个实验以探究其中的原因。他们的实验过程如下所示：
实验
编号
实验过程
实验现象
1
取一小片铝片于试管中，加入2 mL 1.0 mol·L－1盐酸
30 s时开始有少量气泡，然后产生气泡的速率逐渐加快，最后铝片消失
2
取一小片铝片于试管中，加入2 mL 0.5 mol·L－1硫酸
55 s时开始有少量气泡，然后产生气泡的速率逐渐加快，最后铝片消失
3
取一小片铝片于试管中，加入氯化铜稀溶液
3 min左右表面产生少量气泡，且铝表面析出一些红色固体
4
取一小片铝片于试管中，加入硫酸铜稀溶液
一直没有明显的变化
(1)你认为实验1、2中盐酸和硫酸的浓度分别为1.0 mol·L－1、0.5 mol·L－1的原因是__________________________________。
(2)根据该实验现象，你认为铝制容器不能长期盛放或腌制咸菜的原因是__________________________________________________。
答案 (1)保持两溶液中H＋的浓度相同，对比Cl－和SO
32
对实验产生的不同影响 (2)腌制咸菜加入食盐带入的Cl－和腌制过程中产生的酸会腐蚀铝质容器表面的氧化膜，破坏容器，也引入Al3＋，影响人的身体健康
解析 对比1、3实验可知H＋的浓度影响氧化膜的溶解，4实验说明氧化膜的溶解与SO无关。两种酸采用不同的浓度是为了保持H＋的浓度相同。腌制咸菜时会产生酸，同时有氯离子存在，会使铝的氧化膜溶解，从而引入Al3＋，影响人的身体健康。
3．(2014·延安高三期末)某实验小组的同学在获得了如下资料的情况下，利用下面的装置来探究二氧化氮与碳酸氢钠溶液反应的产物及反应的机理。
资料：①亚硝酸是一种弱酸，酸性较碳酸酸性强；
②亚硝酸不稳定，很易分解：3HNO2===HNO3＋2NO↑＋H2O。
实验步骤如下：
①检查装置气密性；
②在U形管中盛满蒸馏水，从b处通入二氧化氮气体，在U形管的B处得到无色气体，打开分液漏斗活塞，使少量气体进入分液漏斗，在分液漏斗中看到有红棕色气体；
③在U形管中盛满饱和碳酸氢钠溶液，从b处通入二氧化氮气体，在U形管的B处也得到无色气体，打开分液漏斗活塞，使少量气体进入分液漏斗，在分液漏斗中却看不到红棕色气体；
④将③中B处无色气体通过导管b通入足量澄清石灰水中有白色沉淀生成；
⑤将U形管中盛满氢氧化钠溶液，从b处通入二氧化氮时在B处得不到任何气体。
请回答下列各题：
(1)检查装置气密性的方法为__________________________________________________。
(2)在②中B处得到的无色气体是__________；用两个化学方程式表示二氧化氮与水反应的化学反应机理：_________________________________________________________________。
(3)在③中B处得到的无色气体(单一纯净)是________；只得到该无色气体的原因是________________________________________________________________________。
(4)取出③中得到的溶液，加入足量稀盐酸，预测可观察到的现象________________________________________________________________________。
(5)写出⑤中发生反应的化学方程式__________________________________________。
答案 (1)关闭分液漏斗的活塞，夹紧止水夹b，从长颈漏斗加水，长颈漏斗中形成一段稳定的水柱，证明气密性良好
(2)NO 2NO2＋H2O===HNO2＋HNO3、3HNO2===HNO3＋2NO↑＋H2O
(3)CO2 NO2与水反应生成HNO2和HNO3，二者的酸性都比碳酸的酸性强，因而与NaHCO3
32
反应生成CO2
(4)产生无色气体，在空气中变为红棕色
(5)2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
解析 解答该题的关键是能及时迁移应用资料卡中的信息，结合已掌握的氮及其化合物的性质，合理解释每步实验现象。①带有长颈漏斗的装置检查气密性，一般都采用“液差法”，首先应注意密封一端；②说明NO2与水反应生成NO，印证3NO2＋H2O===2HNO3＋NO的存在；③、④说明NO2与NaHCO3溶液反应，气体产物只有CO2，没有NO，从而否定NO2CO2的常规认识，再根据资料卡中的信息，预测可能是NO2与水反应生成HNO3和HNO2，生成的HNO2立即与NaHCO3反应生成了稳定的NaNO2，不能分解产生NO。⑤更进一步验证了上述推测的正确性。
题型5 实验方案的设计与评价
(2014·四川理综，9)硫代硫酸钠是一种重要的化工产品。某兴趣小组拟制备硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O)。
Ⅰ.[查阅资料]
(1)Na2S2O3·5H2O是无色透明晶体，易溶于水，其稀溶液与BaCl2溶液混合无沉淀生成。
(2)向Na2CO3和Na2S混合溶液中通入SO2可制得Na2S2O3，所得产品常含有少量Na2SO3和Na2SO4。
(3)Na2SO3易被氧化；BaSO3难溶于水，可溶于稀HCl。
Ⅱ.[制备产品]
实验装置如图所示(省略夹持装置)：
实验步骤：
(1)检查装置气密性，按图示加入试剂。
仪器a的名称是________；E中的试剂是________(选填下列字母编号)。
A．稀H2SO4
B．NaOH溶液
C．饱和NaHSO3溶液
(2)先向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液，再向A中烧瓶滴加浓H2SO4。
32
(3)待Na2S和Na2CO3完全消耗后，结束反应。过滤C中混合物，滤液经__________(填写操作名称)、结晶、过滤、洗涤、干燥，得到产品。
Ⅲ.[探究与反思]
(1)为验证产品中含有Na2SO3和Na2SO4，该小组设计了以下实验方案，请将方案补充完整。
(所需试剂从稀HNO3、稀H2SO4、稀HCl、蒸馏水中选择)
取适量产品配成稀溶液，滴加足量BaCl2溶液，有白色沉淀生成，________________，若沉淀未完全溶解，并有刺激性气味的气体产生，则可确定产品中含有Na2SO3和Na2SO4。
(2)为减少装置C中生成Na2SO4的量，在不改变原有装置的基础上对实验步骤(2)进行了改进，改进后的操作是
________________________________________________________________________。
(3)Na2S2O3·5H2O的溶解度随温度升高显著增大，所得产品通过________________方法提纯。
答案 Ⅱ.(1)分液漏斗 B (3)蒸发
Ⅲ.(1)过滤，用蒸馏水洗涤沉淀，向沉淀中加入足量稀HCl
(2)先向A中烧瓶滴加浓H2SO4，产生的气体将装置中空气排尽后，再向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液
(3)重结晶
解析 Ⅱ.(1)仪器a有活塞，故a为分液漏斗；在A装置中产生污染环境的气体SO2，故E装置用于处理未反应的SO2，在给定的三种溶液中，只有NaOH溶液能吸收SO2。(3)从溶液中得到晶体的操作包括蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥这五步。
Ⅲ.(1)根据Ⅰ中(3)可知BaSO3可溶于HCl，而BaSO4难溶于HCl，则在配制的稀溶液中加入BaCl2溶液后，将生成的沉淀过滤、洗涤后，向沉淀中加入HCl，沉淀未完全溶解，说明溶液中含有SO，沉淀溶解的部分生成了刺激性气味的气体为SO2，则沉淀中含有BaSO3，故原溶液中含有SO。(2)由Ⅰ(3)可知Na2SO3易被氧化，故装置中的氧气能将Na2SO3氧化，为了减少Na2SO4的生成量，应先将装置中的空气排尽，可先用A装置中生成的SO2将装置中的空气排尽。(3)因为硫代硫酸钠的溶解度随温度升高而显著增大，故可采用重结晶法将其提纯。
1．实验设计思维模型
32
2．解答评价型化学实验题的一般思维流程
一般通过读题即可明确实验目的。弄清题目有哪些新的信息，综合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，从而明确实验原理。对于检验型或性质型实验要注意“操作简单性、现象明显性”的要求；对于制备型实验要注意“产率要高、纯度要高”的要求。
1．某化学兴趣小组对加碘食盐中碘酸钾进行研究。
(1)学生甲设计实验测出加碘食盐中碘元素的含量，步骤如下：
a．称取W g加碘盐，加适量蒸馏水溶解；
b．用稀硫酸酸化，再加入过量KI溶液；
c．以淀粉为指示剂，用物质的量浓度为1.00×10－3 mol·L－1的Na2S2O3标准溶液滴定。
(已知：IO＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O，I2＋2S2O===2I－＋S4O)
滴定时Na2S2O3溶液应放在________(填“酸式滴定管”或“碱式滴定管”)，滴定至终点时消耗Na2S2O3溶液20.00
32
mL，其终点颜色变化为________；加碘食盐样品中的碘元素含量是____________mg·kg－1(以含W的代数式表示)。
(2)学生乙对纯净的NaCl(不含KIO3)进行了下列实验：
顺序
步骤
实验现象
①
取少量纯净的NaCl，
加蒸馏水溶解
溶液无变化
②
滴加淀粉KI溶液，振荡
溶液无变化
③
然后再滴加稀H2SO4溶液，振荡
溶液变蓝色
请推测实验③中产生蓝色现象的可能原因：__________；根据学生乙的实验结果，请对学生甲的实验结果作出简要评价____________________。
(3)工业上通常用电解KI溶液的方法来制备碘酸钾，电解过程中请你帮助学生丙设计实验来判断电解是否完全。仪器不限，可选的试剂：淀粉溶液、H2O2溶液、稀硫酸。
实验操作
实验现象及结论
答案 (1)碱式滴定管 蓝色变为无色，且半分钟不褪色
(2)空气中的氧气将I－氧化为I2 测定结果偏大
(3)
实验操作
实验现象及结论
取少量电解后的溶液于试管中，先滴加淀粉溶液，再加稀硫酸酸化
若溶液变蓝则电解不完全，若无明显现象则电解完全
解析 (1)根据信息点“用稀硫酸酸化”可知锥形瓶中溶液显酸性，因此Na2S2O3标准溶液应放在碱式滴定管中；已知锥形瓶中发生反应IO＋5I－＋6H＋===I2＋3H2O，因此加入淀粉作为指示剂此时溶液显蓝色，滴加Na2S2O3标准溶液滴定终点时应该是蓝色变为无色，且半分钟内不褪色；通过已知可得IO～3I2～6S2O，因此n(IO)＝1.00×10－3 mol·L－1×20.00 mL×10－3 L·mL－1÷6＝×10－5 mol，然后再经过相关单位换算可得结果为 mg·kg－1。
(2)乙同学通过空白实验发现KI溶液在酸性条件下不加氧化剂KIO3也会被空气中的O2氧化成I2，因此甲同学在测定碘元素含量的时候滴加KI过量很显然会造成I2过多，导致结果偏大。
(3)若电解完全，则溶液中不含I－，因此只要利用信息中给出的“IO＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O”，取溶液使其变为酸性，此时若有I－，则会发生上述反应使溶液变蓝，反之则电解完全。
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2．某化学兴趣小组的同学用下图所示实验装置进行实验研究(图中a、b、c表示止水夹)，请对其方案进行完善或评价。
(1)实验室将B、C、E相连后，以浓盐酸和________(填写名称)为原料可制取Cl2，为接下来研究氯气的化学性质做准备。
(2)利用实验室常用方法制取氯气，将A、C、E相连，在丙中加入适量水，即可制得氯水。将所得氯水分为两份，进行Ⅰ、Ⅱ两个实验，实验操作、现象及结论如下：
实验序号
实验操作
现象
结论
Ⅰ
将氯水滴入品红溶液
品红溶液褪色
氯气与水反应的产物有漂白性
Ⅱ
氯水中加入碳酸氢钠粉末
有无色气泡产生
氯气与水反应的产物具有酸性
请你评价：
实验Ⅰ推出相应结论是否合理？________________。若不合理，请说明理由(若合理，则无需填写此空)：______________________。
实验Ⅱ推出相应的结论是否合理？______________若不合理，请说明理由(若合理，无需填写此空)：____________________。
(3)A、C、E相连，可设计一个简单的实验，以验证Cl－和Br－的还原性强弱。A中反应的离子方程式为________________________，丙中应放入的试剂是____________。
(4)B、D、E装置相连后，在B中盛装浓硝酸和铜片(放在有孔塑料板上)，可制得NO2，欲用D装置验证NO2与水的反应，其操作步骤为先关闭止水夹________，再打开止水夹c，使烧杯中的水进入试管丁的操作是______________________________。
答案 (1)高锰酸钾或次氯酸钙 (2)不合理 没有事先证明干燥的氯气无漂白性 不合理 制取的氯气中含有HCl气体，HCl溶于水后能与碳酸氢钠反应产生气泡
(3)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋2H2O＋Cl2↑ KBr溶液
(4)a、b 双手紧握(或微热)试管丁，使试管中气体逸出，NO2
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与水接触后即可引发烧杯中的水倒流入试管丁中(或其他合理答案)
3．某研究性学习小组的同学通过对亚硫酸钠组成元素的价态进行分析后认为Na2SO3溶液在存放过程中有可能变质，若已变质，则相应反应的化学方程式为__________________________。
(1)甲同学设计了如下两种方案来检验Na2SO3溶液是否变质。
方案Ⅰ：取样，加入稀盐酸有气泡生成，认为Na2SO3溶液没有变质。
方案Ⅱ：取样，加入氯化钡溶液有白色沉淀生成，认为Na2SO3溶液完全变质。
乙同学认为上述两种方案均不合理，乙同学作出判断的依据分别是方案Ⅰ：________；方案Ⅱ：________。
(2)乙同学设计如图所示装置(夹持装置已略去)探究Na2SO3溶液是否变质，量取60 mL标签上注明为1.0 mol·L－1的Na2SO3溶液放入A装置中，通过测量生成的SO2质量的方法来判断其是否变质。
①D装置的作用是________，该实验装置中还存在一个明显的缺陷是________________，分液漏斗中应加入足量的________(填字母)；
a．浓硝酸 b．65%硫酸
c．浓盐酸 d．20%硫酸
②改进缺陷后再进行实验，若实验前后测得C装置增重3.2 g，则Na2SO3变质的百分率是__________。
(3)丙同学认为若只是确定Na2SO3是否变质，乙的方案太复杂了，他认为只需要试管、胶头滴管、盐酸及氯化钡溶液就可以达到目的(不考虑对环境的影响)，请你发表自己的看法(若不同意，请说明理由；若同意，请写出主要操作、现象及结论)：______________________。
答案 2Na2SO3＋O2===2Na2SO4
(1)Na2SO3溶液部分变质时滴加稀盐酸也会产生气泡
BaSO3也难溶于水，故Na2SO3未变质或部分变质时也会产生白色沉淀
(2)①防止空气中的水蒸气及酸性气体进入C装置中 缺少一个驱赶残留SO2的操作步骤(或其他合理答案) b ②16.7%
(3)同意丙的看法。具体操作为取适量Na2SO3样品溶液于试管中，加入足量BaCl2溶液后，再加入足量稀盐酸，若生成的白色沉淀全部溶解，则Na2SO3没有变质；若部分溶解，则Na2SO3部分变质；若完全不溶解，则Na2SO3全部变质
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解析 亚硫酸盐变质是由于其具有较强的还原性，能被空气中的氧气氧化成硫酸盐。(1)当Na2SO3溶液部分变质时，加入稀盐酸也会产生SO2；由于BaSO3和BaSO4均难溶于水，无论Na2SO3溶液是否变质，加入BaCl2溶液后均可形成白色沉淀，故两种方案均不合理。(2)①本实验是通过测量C装置在实验前后质量的变化来确定生成SO2的质量，故D装置的作用是防止空气中的水蒸气及酸性气体进入C装置中；因生成的SO2会有一部分留在A、B装置的上方，故应该有一个驱赶残留SO2气体的操作步骤；由于SO2在水中溶解度较大，故应使用浓度较大的酸，因浓硝酸能氧化SO2，浓盐酸具有较强的挥发性，故应选用65%硫酸；②若Na2SO3未变质，则所取溶液中Na2SO3的物质的量为0.06 mol，C装置增加的质量就是SO2的质量，其物质的量为0.05 mol，由此可知还有0.05 mol Na2SO3没有被氧化，则Na2SO3变质的百分率为(0.06 mol－0.05 mol)÷0.06 mol×100%≈16.7%。(3)丙同学的观点是正确的，因为只要检验出Na2SO3溶液中是否含有SO、SO，就可以确定其是否被氧化及是否全部被氧化。
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