高考化学一轮综合复习 第10章 化学实验基础及综合探究 课时4 原子结构与性质题型冲关练习

课时4化学实验方案的设计与评价1过碳酸钠(2Na2CO33H2O2)是一种集洗涤、漂白、杀菌于一体的氧系漂白剂，该晶体具有Na2CO3和H2O2的双重性质。利用图2装置制备过碳酸钠，在冷水浴中充分反应后，按图1流程可获得过碳酸钠产品。图2(1)恒压滴液漏斗中支管的作用是_。(2)制备过碳酸钠的关键是_。(3)如果配制过碳酸钠的水中含有铁离子，不仅会削弱洗涤剂的去污能力，甚至完全失去杀菌作用。试分析其中的原因_(写出其中一种即可，用方程式表示)。(4)某化学学习小组为了定性探究铁离子对这种新型漂白剂的不良影响，取该漂白剂100 mL，加入25 g FeCl3固体，产生大量无色无味气体，用贮气瓶收集气体。请选用下列试剂和实验用品完成气体成分的探究过程：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、品红溶液、蒸馏水、木条、酒精灯、火柴、洗气瓶。提出假设：对该气体成分提出合理假设。假设1：气体是O2；假设2：气体是_；假设3：气体是CO2。设计方案：设计实验方案证明你的假设，在下表中完成实验步骤、预期现象与结论。实验步骤预期现象与结论将气体依次通入盛有_、_的洗气瓶中，_；_；_解析(1)恒压滴液漏斗中支管连接了上下两端，使液体上下气压相等，使漏斗中的液体能顺利流下。(2)温度高时H2O2易分解，故控制好反应温度是关键。(3)铁离子可以作催化剂，使过氧化氢分解，另外铁离子和碳酸根离子可以发生水解相互促进的反应。(4)无色无味气体可能是O2或CO2或CO2和O2二者的混合气体。检验CO2用澄清石灰水，检验O2用带火星的木条。答案(1)使液体顺利流下(2)控制反应温度(3)2H2O22H2OO2或2Fe33CO3H2O=2Fe(OH)33CO2(4)CO2和O2实验步骤预期现象与结论澄清石灰水8.0 mol/L NaOH溶液并将带火星的木条放在最后一个洗气瓶的出口处若澄清石灰水不变浑浊，木条复燃，则假设1成立若澄清石灰水变浑浊，木条复燃，则假设2成立若澄清石灰水变浑浊，木条不复燃，则假设3成立2.(2015石家庄二模)草酸晶体的组成可表示为H2C2O4xH2O。实验室常用加热分解草酸晶体的方法制取CO气体，反应方程式为：H2C2O4xH2OCOCO2(x1)H2O。下图为分解草酸晶体，用干燥纯净的CO还原CuO制取Cu，并收集CO的实验装置(略去铁架台、铁夹等支撑夹持装置)，回答下列问题。(1)C装置中盛放的试剂是_(填化学式)，E装置的作用是_。(2)实验过程中涉及如下操作：点燃A处的酒精灯熄灭A处的酒精灯点燃D处的酒精灯熄灭D处的酒精灯，这4步操作由先到后的顺序为_(填序号)。点燃D处酒精灯前必须要进行的操作是_。(3)用酸性高锰酸钾溶液滴定草酸晶体，求x的值。实验步骤：准确称取1.17 g草酸晶体，配成100 mL溶液；取出20.00 mL于锥形瓶中，再向瓶中加入足量稀H2SO4；用0.050 0 mol/L酸性高锰酸钾溶液滴定，滴定至终点时消耗高锰酸钾溶液16.00 mL。滴定时，所发生的反应为：2MnO5H2C2O46H=10CO22Mn28H2O。配制草酸溶液除需要玻璃棒、烧杯，还一定需要的玻璃仪器有_。x_。(4)为探究催化剂对化学反应速率的影响，在甲、乙试管中分别加入下列物质：试管甲乙0.01 mol/L KMnO44 mLy mL0.1 mol/L H2C2O4x mL2 mL0.1 mol/L H2SO41 mL1 mLMnSO4固体无有则x_，y_。能够得出催化剂对该反应有影响的结论的实验现象是_。解析(1)B中试剂为NaOH溶液等，目的是除去混合气体中的二氧化碳和草酸蒸气，C中试剂为浓硫酸，目的是干燥CO气体；D中CuO与CO反应制取Cu；E为安全瓶，起到防倒吸的作用；F中试剂为澄清石灰水，除去二氧化碳气体。(2)CO气体的纯度不足时点燃会发生爆炸现象，所以应该先点燃A处酒精灯，用生成的CO将装置中空气排净，然后再点燃D处的酒精灯；熄灭酒精灯时恰好相反，先熄灭D处酒精灯，然后再熄灭A处酒精灯，所以正确的操作顺序为：；避免发生爆炸现象，所以点燃D处酒精灯前必须要检验CO的纯度。(3)配制100 mL草酸溶液除需要玻璃棒、烧杯，还需要选用100 mL容量瓶，定容时还需要胶头滴管；16.00 mL 0.050 0 mol/L高锰酸钾溶液中含有高锰酸钾的物质的量为：0.050 0 mol/L0.016 L0.000 8 mol,100 mL该草酸溶液能够消耗高锰酸钾的物质的量为：0.000 8 mol0.004 mol，根据反应2MnO5H2C2O46H=10CO22Mn28H2O可知1.17 g样品中含有草酸的物质的量为：0.004 mol0.01 mol，草酸的质量为：90 g/mol0.01 mol0.9 g，含有结晶水的物质的量为：0.015 mol，则该草酸晶体中x1.5。(4)为探究催化剂对化学反应速率的影响，除了有催化剂和无催化剂以外，其他条件必须完全相同，则x2、y4；催化剂能够加快反应速率，则加入MnSO4固体的试管中溶液褪色速率比未加的快。答案(1)浓硫酸安全瓶(或防倒吸)(2)验纯(3)100 mL容量瓶、胶头滴管1.5(4)24加入MnSO4固体的试管中溶液褪色速率比未加的快3将绿矾(FeSO47H2O)在隔绝空气条件下加强热分解。已知产物全部为氧化物。为探究绿矾分解的产物，某同学进行了以下实验：【实验一】为探究固体产物中铁元素的价态，该同学将固体产物溶于足量的稀硫酸得到相应溶液，进行以下猜想和实验：猜想实验操作预期现象猜想一：铁元素只显_价向所得溶液中滴入KSCN溶液；向稀酸性KMnO4溶液中滴入所得溶液KSCN溶液无明显现象稀酸性KMnO4溶液颜色_猜想二：铁元素只显_价KSCN溶液呈_色；稀酸性KMnO4溶液颜色_猜想三：铁元素既有2价又有3价KSCN溶液呈_色；稀酸性KMnO4溶液颜色_【实验二】为进一步探究该反应的产物，进行了如下图所示的实验：(1)实验开始时，点燃B处酒精喷灯之前应先打开A处活塞通CO2，其目的是_。(2)装置图中C的作用是_。(3)该组同学称取了55.6 g绿矾按如图装置进行实验，待绿矾分解完全后，测得D瓶中沉淀的质量为23.3 g，根据这些数据，可以得知，绿矾分解的化学方程式为_。(4)该组同学设计的装置存在着一个明显的缺陷是_。解析【实验一】由题意知绿矾分解的产物全为氧化物，则铁元素可能为2价，也可能为3价，或者既有2价又有3价。2价铁具有还原性，可使酸性高锰酸钾溶液褪色，3价铁遇KSCN溶液生成血红色物质，利用这些性质可以检验铁元素的价态。【实验二】(1)FeSO4具有还原性，能够被空气中的氧气氧化，实验开始时先通CO2的目的是排净装置内的空气防止FeSO47H2O被氧化。(2)本实验有加热装置，反应产生气体，气体与氯化钡溶液反应产生白色沉淀，导气管内压强减小，容易发生倒吸，C为防倒吸装置。(3)55.6 g绿矾的物质的量为0.2 mol，那么分解前硫元素的物质的量为0.2 mol，白色沉淀为硫酸钡，其物质的量为0.1 mol，所以除了SO3以外还应有SO2，其物质的量也为0.1 mol，因此绿矾分解的化学方程式是2FeSO47H2OFe2O3SO2SO314H2O。(4)二氧化硫会污染环境，应添加尾气处理装置。答案【实验一】猜想一：2褪色猜想二：3血红无变化猜想三：血红褪色【实验二】(1)排净装置内的空气(2)防止产生倒吸(3)2FeSO47H2OFe2O3SO2SO314H2O(4)未进行尾气处理4已知草酸晶体(H2C2O4nH2O)在101 时开始熔化，150 时开始升华，175 时开始分解；草酸钙和草酸氢钙均为白色不溶物。某研究性学习小组的同学选用下面的某些仪器(夹持装置略去)进行“草酸晶体受热分解的部分产物的验证”的实验：(1)仪器X的名称是_，实验中X的作用是_，甲同学进行实验时仪器的接口顺序为：_。若B中溶液变浑浊，则证明分解的产物中有_；若F中的固体由黑色变成红色，则说明分解产物中有_。彻底处理掉本实验中的尾气的最好方法是_。假若上述现象均已发生，则草酸晶体分解的化学方程式为_。(2)乙同学进行实验时仪器的接口连接顺序为abcdef，实验过程中发现D中有黑色固体生成，经查阅资料知此固体为金属单质，则D中反应的化学方程式为_。(3)丙同学待甲同学的实验结束后，将烧瓶内的液体与B中的沉淀混合在一起，结果发现有无色无味的气体及新的固体生成，由此他认为烧瓶中还存在没有分解的草酸且草酸是强酸，请对他的结论进行评价_。(4)设计一种方案确定草酸钙中是否含有碳酸钙：_。解析(1)由草酸能升华且与Ca(OH)2反应生成白色沉淀知，草酸对CO2的检验存在干扰，因此球形冷凝管的作用是冷凝回流，避免汽化的草酸对CO2的检验产生干扰。从A中出来的气体中含有CO2、CO及少量的H2O(g)，应先用澄清的石灰水检验CO2，再用NaOH溶液除去CO2，浓硫酸吸收H2O，最后用CuO检验CO。CO属于可燃性有毒气体，故可采取点燃的方法进行尾气处理。(2)氯化钯被还原为单质钯，说明CO被氧化，其氧化产物为CO2。(3)由有气体产生可知A中剩余的草酸与CaCO3发生了反应，故A中有草酸剩余，但此反应只能说明草酸的酸性比碳酸强，不能说明草酸是强酸。(4)可取一定量的草酸钙样品于试管中，然后向试管中滴加盐酸，若有气泡产生，则含有CaCO3，否则不含。答案(1)球形冷凝管冷凝回流，避免汽化的草酸对CO2的检验产生干扰abcdehijCO2CO在k处放置一个点燃的酒精灯，直接将CO燃烧掉H2C2O4nH2OCO2CO(n1)H2O(2)COPdCl2H2O=CO2Pd2HCl(3)相应结论不准确，有气体及新固体生成说明A中有草酸剩余，但只能说明草酸的酸性比碳酸的酸性强，不能说明草酸是强酸(4)取一定质量的草酸钙样品于试管中，然后向试管中加入盐酸，若有气泡产生，则含碳酸钙；否则不含5(2016武汉调研)硫酸亚铁晶体(FeSO47H2O)俗称绿矾，加热至高温会发生分解，为确定绿矾分解产生的非金属氧化物，进行如下探究：(1)假设1：非金属氧化物为SO2；假设2：非金属氧化物为SO3；假设3：_。(2)现设计如下所示实验装置(图中铁架台略去)，检验绿矾的分解产物。按上述装置进行实验，同学们观察到如下现象：装置现象结论A固体呈现红棕色，将其放入足量稀盐酸，固体全部溶解，得到黄色溶液_B无水硫酸铜变蓝C高锰酸钾溶液褪色(3)结合实验现象，理论上分析可知绿矾分解还生成另一物质SO3。其理论依据是_。(4)为证明反应产生了SO3，应在B、C之间补充一个装置，请你在下表中画出实验装置图(气流方向：左右)，注明药品的名称可供选择的药品有1 molL-1 NaOH溶液、0.5 molL-1 BaCl2溶液、0.5 molL-1 Ba(NO3)2溶液。装置示意图现象及结论_，说明分解产物中有SO3(5)根据上述实验，写出绿矾高温分解的化学方程式：_。解析(2)固体加入盐酸溶解后溶液呈现黄色说明有Fe3，固体呈现红棕色，则固体中存在Fe2O3，无水CuSO4变蓝说明有H2O生成，KMnO4溶液褪色说明有SO2生成。(3)可根据元素守恒进行判断。(4)SO2通入BaCl2溶液中无明显现象，SO3通入BaCl2溶液能生成BaSO4沉淀。(5)反应的生成物有Fe2O3、SO2、SO3、H2O，根据得失电子守恒、元素守恒配平化学方程式：2FeSO47H2OFe2O3SO2SO314H2O。答案(1)非金属氧化物为SO2和SO3的混合物(2)分解产生H2O、Fe2O3、SO2(3)在FeSO4中S和O原子个数之比为14，若只生成Fe2O3和SO2，S和O原子个数之比为13.5，元素不守恒，所以生成物必须有SO3(或若1 mol FeSO4生成0.5 mol Fe2O3和1 mol SO2，化合价升降不守恒，所以必须生成SO3)(4)有白色沉淀生成(5)2FeSO47H2OFe2O3SO2SO314H2O我国经济发展进入新常态，需要转变经济发展方式，改变粗放式增长模式，不断优化经济结构，实现经济健康可持续发展进区域协调发展，推进新型城镇化，推动城乡发展一体化因：我国经济发展还面临区域发展不平衡、城镇化水平不高、城乡发展不平衡不协调等现实挑战。