高考化学一轮复习 专题11_4 实验方案的设计与评价（讲）（含解析）

专题11.4 实验方案的设计与评价1、能根据实验目的设计、评价或改进实验方案。2、能分析或处理实验数据，得出合理的结论。3、实验知识和技能的综合应用。4、绘制和识别典型的实验仪器装置图。一、化学实验方案的设计化学实验方案的设计是在实施化学实验之前，根据化学实验的目的和要求，运用相关的化学知识和技能，对实验的仪器、装置、药品和方法所进行的一种规划。1、化学实验方案设计的一般步骤：（1）明确目的，弄清原理：（2）选择实验用品： （3）实施实验操作注意严谨性、逻辑性、规范性、安全性。（4）记录实验现象、数据全面而准确。（5）分析、归纳得出结论。2、化学实验方案设计的一般类型：化学实验方案设计3、物质制备实验方案设计：物质制备实验方案的设计的一般思路是：实验目的实验原理实验用品选择根据信息结合产物的性质设计方案方案一方案二方案三结合实验方案设计的基本原则，选择最优方案具体方案设计4、物质的性质实验设计此类题主要是对物质具有的性质进行求证，其方案设计的基本思路是： 分析物质的结构或所属类型典型代表物的性质物质可能具有的一系列性质设计出合理的实验方案推测对物质具备的性质去求证，关键在于设计出简捷的实验方案，做到操作简单，现象明显，而且安全性好。5、物质检验实验方案的设计物质检验实验方案的设计基本思路：利用物理性质（如颜色、状态、气味、密度等）或化学性质进行物质检验，使被检物质与加入的试剂作用，转变为某种已知物质，或产生某种特殊现象（生成气体、沉淀、显现特殊颜色等），从而确定该物质的存在。6、综合性实验方案的设计综合性实验方案的设计，主要以教材内容为主考查学生的基本操作、基本技能或考查学生对典型实验有关而又易忽略和重要细节的掌握情况。解答此类题必须依据反应原理、基本实验操作和亲自动手实验的经验来解答。二、化学实验方案的评价1、评价化学实验方案的基本原则：科学性：实验原理，准确，实验流程合理。安全性：保护人身、保护环境、保护仪器。可行性：条件允许，效果明显，操作正确。简约性：做到步骤少，时间短、效果好等基本要求。经济性：原料利用率用高，所用原料易得，价廉物美。2、化学实验评价的内容.评价实验原理是否明确、合理评价实验方案是否安全、可行评价药品、仪器是否方便、易得评价实验现象和结论是否明显、清晰3、实验评价题的常见考查角度从绿色化学的思想(操作简单、药品价廉、安全无污染、现象明显)评价不同实验方案的优劣。如果实验中提供试剂的价格，要注意成本的核算。【典型例题1】【百强校2016届安庆一中热身考】某化学兴趣小组同学展开对漂白剂亚氯酸钠(NaClO2)的研究。实验. 制取NaClO2晶体已知：NaClO2饱和溶液在温度低于38 时析出的晶体是NaClO23H2O，高于38 时析出的晶体是NaClO2，高于60 时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。现利用下图所示装置进行实验。（1） 装置的作用是。（2） 装置中产生ClO2的化学方程式为；装置中制备NaClO2的化学方程式为。（3） 从装置反应后的溶液获得NaClO2晶体的操作步骤如下：减压，55 蒸发结晶;趁热过滤；低于60 干燥，得到成品。实验. 测定某亚氯酸钠样品的纯度设计如下实验方案，并进行实验：确称取所得亚氯酸钠样品m g于烧杯中，加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体，再滴入适量的稀硫酸，充分反应(已知：ClO2-+4I-+4H+2H2O+2I2+Cl-)；将所得混合液配成250 mL待测溶液。移取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中，加几滴淀粉溶液，用c molL-1 Na2S2O3标准液滴定，至滴定终点。重复2次，测得平均值为V mL(已知：I2+2S2O32-2I-+S4O62-)。（4） 达到滴定终点时的现象为。（5） 该样品中NaClO2的质量分数为(用含m、c、V的代数式表示)。（6） 在滴定操作正确无误的情况下，此实验测得结果偏高，原因用离子方程式表示为。【答案】（1） 防止倒吸 （2） 2NaClO3+Na2SO3+H2SO42ClO2+2Na2SO4+H2O2NaOH+2ClO2+H2O22NaClO2+2H2O+O2 （3） 用38-60 的温水洗涤 （4） 溶液由蓝色变为无色,且30 s内不变色 （5） % （6） 4I-+O2+4H+2I2+2H2O解得a=% ；（6）实验测得结果偏高，说明滴定消耗的Na2S2O3标准液体积偏高，溶液中碘的含量偏高，应是生成的碘离子被氧气氧化为碘，同时生成水，反应离子方程式为4I-+O2+4H+2I2+2H2O。【考点定位】本题主要是考查物质的制备、对信息的利用、对装置的理解、氧化还原反应滴定等【点评】理解原理是解题的关键，同时考查学生分析问题、解决问题的能力，难度较大，注意氧化还原反应滴定中利用关系式进行的计算方法。对于氧化还原滴定要掌握如下三点：（1）原理：以氧化剂或还原剂为滴定剂，直接滴定一些具有还原性或氧化性的物质，或者间接滴定一些本身并没有还原性或氧化性，但能与某些还原剂或氧化剂反应的物质。（2）试剂：常见的用于滴定的氧化剂有KMnO4、K2Cr2O7等，常见的用于滴定的还原剂有亚铁盐、草酸、维生素C等。（3）指示剂：氧化还原滴定法的指示剂有三类。氧化还原指示剂；专用指示剂，如在碘量法滴定中，可溶性淀粉溶液遇碘标准溶液变蓝；自身指示剂，如高猛酸钾标准溶液滴定草酸时，滴定终点为溶液由无色变为浅红色。【迁移训练1】【河北衡水2016届第二次月考】资料表明，硫粉与热的KOH溶液共热生成两种盐，其中一种是K2SO3。某化学兴趣小 组进行该实验时，却检测到生成的盐中含有SO42-。 （1）兴趣小组同学认为，上述反应的生成物可能与反应温度（T），KOH溶液的浓度(c)有关。他们做了如下对比实验（每次实验中硫粉的质量、KOH溶液的体积均相同）。实验是探究温度对生成物的影响，是探究KOH溶液的浓度对生成物的影响。请在表中相应空格内填人相应数据。（2）兴趣小组设计实验对上述反应中生成的盐的成分进行探究。他们提出如下假设，请你根据氧化还原反应的规律，完成假设二和假设三：假设一：生成的盐是K2S和K2 S03；假设二：生成的盐是_；假设三：生成的盐是_；（3）请你设计实验验证上述假设一。完成下表中内容。除了硫粉与热的KOH溶液的反应液之外，可供选择的药品有稀硝酸，稀盐酸等；已知：6H+SO32-+2S2-=3S+3H2O（4）兴趣小组通过改变硫粉的质量，得出生成钾盐的质量与硫粉质量的变化关系如右图所示。有人据此得出结论：生成的盐一定是K2S和K2SO3的混合物。请你根据计算结果指出该结论是否正确 。（5）请分析上述反应中有K2S04生成的可能原因是 【答案】（1）实验编号T/909090c/molL-11.01.01.0（2）假设二：K2S 和K2SO4 假设三：K2S 、K2SO4 和K2SO3 （3）实验方案（不要求写出具体操作过程）预期实验现象和结论在反应液中加入足量的稀盐酸.若溶液变浑浊且没有气体逸出（或：若没有气体逸出），则假设一成立；若溶液中有气体逸出，则假设一步成立（4）不正确 3.2g硫粉完全反应，无论生成K2S 和K2SO3 的混合物，K2S 和K2SO4 的混合物还是K2S 、K2SO4 和K2SO3 的混合物，其质量均为12.6g。（5）生成的K2SO3被空气中氧气氧化为K2SO4 。【解析】试题分析：（1）实验是探究温度对生成物的影响，则KOH溶液的浓度必须保持不变，为1.0mol/L；是探究KOH溶液的浓度对生成物的影响，则温度必须保持不变，为90。（2）根据题给信息，假设一为生成的盐是K2S和K2 S03；则根据氧化还原反应的规律，假设二为生成的盐是K2S 和K2SO4；假设三为生成的盐是K2S 、K2SO4 和K2SO3； （3）根据已知：6H+SO32-+2S2-=3S+3H2O，设计的实验如下：实验方案（不要求写出具体操作过程）预期实验现象和结论在反应液中加入足量的稀盐酸若溶液变浑浊且没有气体逸出（或：若没有气体逸出），则假设一成立；若溶液中有气体逸出，则假设一步成立（4）3.2g硫粉完全反应，无论生成K2S 和K2SO3 的混合物，K2S 和K2SO4 的混合物还是K2S 、K2SO4 和K2SO3 的混合物，其质量均为12.6g,所以生成的盐一定是K2S和K2SO3的混合物是错误的。（5）K2SO3不稳定，容易被空气中的氧气氧化成K2SO4 。考点：考查化学实验方案设计与评价，硫及其化合物的性质等知识【典型例题2】【百强校2016届吉大附中上学期第五次模拟】（14分）亚硝酸钠（NaNO2）被称为工业盐，在漂白、电镀等方面应用广泛。以木炭、浓硝酸、水和铜为原料制备亚硝酸钠的装置如图所示。已知：室温下，2NONa2O2=2NaNO2；3NaNO23HCl=3NaClHNO32NOH2O；酸性条件下，NO或NO都能与MnO反应生成NO和Mn2。请按要求回答下列问题：（1）检查完该装置的气密性，装入药品后，实验开始前通入一段时间气体X，然后关闭弹簧夹，再滴加浓硝酸，加热A控制B中导管均匀地产生气泡。则X为_，上述操作的作用是_；（2）B装置中反应的化学方程式为_；（3）D装置中反应的离子方程式为_；（4）预测C中反应开始阶段，固体产物除NaNO2外，还含有的副产物有Na2CO3和_，为避免产生这些副产物，应在B、C装置间增加装置E，则E中盛放的试剂名称为_；（5）利用改进后的装置，将4.68 g Na2O2完全转化成为NaNO2，理论上至少需要木炭_g，为提高NaNO2的产量，在不改变实验装置的条件下，可在B中加入_物质。【答案】（1）氮气(或稀有气体)（1分） 排尽空气，防止生成的NO被O2氧化（2分）（2）3NO2+H2O2HNO3+NO（2分）（3）3MnO45NO4H3Mn25NO32H2O（2分）（4）NaOH（2分） 碱石灰（2分） （5）1.08（2分） Cu等合理即可得分（1分）【考点定位】本题主要是实验方案的设计、离子的检验、物质的分离提纯以及有关计算等【点评】该题是无机化学实验题，重在考查学生的基本实验技能和对实验的设计的评价，同时需要学生加工题目所给信息，并能对实验过程的现象进行分析，而且实验仪器“三口瓶”是这几年化学考试中考察较多的仪器，应该引起同学们的重视。关于（5）中的化学计算，注意学会利用关系式解题。【迁移训练2】【湖南衡阳八中2016届第二次月考】实验室测定碳酸钠和碳酸氢钠混合物中碳酸钠的质量分数W(Na2CO3)，称取此混合物5.0g，溶于水中，配成250 mL溶液。方案一：沉淀法。利用化学反应把HCO3、CO32完全转化为沉淀，称量干燥沉淀的质量，由此计算混合物中(Na2CO3)。（1）量取100 mL配制好的溶液于烧杯中，滴加足量沉淀剂，把溶液中HCO3、CO32完全转化为沉淀，应选用的试剂是 (填编号)。ACaCl2溶液 BMgSO4溶液 CNaCl溶液 DBa(OH)2溶液（2）过滤，洗涤沉淀，判断沉淀是否洗净的方法是 ；（3）将所得沉淀充分干燥，称量沉淀的质量为mg，由此可以计算(Na2CO3)。如果此步中，沉淀未干燥充分就称量，则测得(Na2CO3) (填“偏大”、“偏小或“无影响”)。方案二：量气法。量取10.00 mL配制好的溶液与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体在通常状况(约20、1.01105 Pa)的体积，由此计算混合物中(Na2CO3)。（1）装置中导管a的作用是 。（2）若撤去导管a，使测得气体体积 （“偏大”，“偏小”或“无影响”）。方案三：滴定法。量取25.00 mL配制好的溶液加入锥形瓶中，滴加2滴酚酞试剂，摇匀，用0.2000 mol/L的盐酸滴定到终点(已知终点时反应H+CO32=HCO3恰好完全)。重复此操作2次，消耗盐酸的体积平均值为20.00 mL。（1）量取25.00 mL配制好的溶液，应选择 仪器来完成。（2）判断滴定终点的依据是 。（3）此法测得(Na2CO3)= 。【答案】方案一：（1）D；（2）取少量最后一次洗涤液，滴加Na2SO4溶液，如无沉淀，则沉淀已洗净，反之则未完成；（3）偏小；方案二：（1）平衡气压，使液体顺利滴下；（2）偏大；方案三：（1）碱式滴定管（或移液管）；（2）由红色突变为无色，且30s不恢复； （3）84.8%。液不变红色，就证明溶液达到滴定终点；（3）当达到滴定终点时，发生反应：H+CO32=HCO3；在25.00 mL配制好的溶液中含有的n(HCl)=n(Na2CO3)= 0.2000 mol/L0.02L=0.004mol，则在250 mL溶液溶液中含有NaHCO3的物质的量是n=0.004mol(250 mL25)=0.04mol，其质量是m(Na2CO3)= 0.04mol106g/mol=4.24g，此法测得(Na2CO3)= (4.24g5.0g) 100=84.8%。考点：考查测定碳酸钠和碳酸氢钠混合物中碳酸钠的质量分数的方法的知识。考点一、化学实验方案设计的注意事项（1）实验操作顺序：装置选择与连接气密性检查加固体药品加液体药品开始实验(按程序)拆卸仪器其他处理等。（2）加热操作先后顺序的选择：若气体制备实验需加热，应先加热气体发生装置，通入气体排出装置中的空气后，再给实验中需要加热的物质加热。目的是：防止爆炸(如氢气还原氧化铜)；保证产品纯度，防止反应物或生成物与空气中的物质反应。熄灭酒精灯的顺序则相反。（3）实验中试剂或产物防止变质或损失：.实验中反应物或产物若易吸水、潮解、水解等，要采取措施防止吸水；易挥发的液体产物要及时冷却；易挥发的液体反应物，需在反应装置中加装冷凝回流装置(如长导管、竖直的干燥管、冷凝管等)；极易溶于水的气体(如NH3、HCl)，要设置防倒吸装置。（4）选用仪器及连接顺序：（5）仪器药品的准确描述：实验中所用试剂名称：如无水硫酸铜(CuSO4)，硫酸铜溶液，酸性高锰酸钾溶液，澄清石灰水，饱和碳酸氢钠溶液等。仪器名称：如坩埚、研钵、100 mL容量瓶。（6）会画简单的实验装置图：考纲要求能够绘制和识别典型的实验仪器装置图，可用“示意装置图”表示。一般能画出简单的装置图即可，但要符合要求，例如形状、比例等。【特别提醒】（1）有水蒸气生成的，先检验水蒸气，再检验其他成分。（2）对于需要进行转化才能检测的成分，要先转化，然后再检测转化产物。（3）若试题只给出部分药品和装置，则应需要给出必要的补充；若有剩余，则应进行筛选。（4）要注意某些仪器的规格和药品的名称。考点二、化学实验方案的评价与改进1、化学实验评价的三大视角（1）绿色化视角：分析实验方案是否科学可行；实验操作是否安全合理；实验步骤是否简单方便；实验效果是否明显。（2）安全性视角：避免炸裂：受热不均匀、液体倒吸、气流不畅、易燃气体中混有助燃气体等。防污染：有毒尾气未经处理、剩余药品随意丢弃、实验产生的废液肆意倾倒等。防失火：点燃或熄灭酒精灯的方法不正确、易燃试剂与明火接触等。防吸水：极易水解、吸水性强(潮解)的物质未密封保存或与潮湿空气接触，大量吸水导致液体溢出或反应变质等。（3）规范性视角：仪器的安装与拆卸；试剂添加的顺序与用量；加热的方式方法和时机；仪器的查漏、气密性检验；温度计的规范使用、水银球的位置；实验数据的读取；冷却、冷凝的方法等。2、化学实验装置的改进化学实验装置的改进一般分为如下三种情况：（1）气体实验装置的改进化学实验中，应掌握的气体制备实验有：三种单质(H2、O2、Cl2)的制备；二种氢化物(HCl、NH3)的制备；四种氧化物(CO2、SO2、NO2、NO)的制备；一种有机物(C2H4)的制备。复习时，除了掌握好教材中经典的制备方法外，还应对药品选择、反应原理进行拓展和创新。典型的气体实验装置改进设计有：依据启普发生器原理设计的反应器，尾气吸收、防倒吸装置的设计，液封装置的设计，恒压装置的设计等。（2）性质实验装置的改进研究物质的物理性质和化学性质，是化学实验的最主要功能。对性质实验改进已成为近几年的高考热点，以考查考生的创新思维能力。改进后的实验应尽可能简单易行，用较少的实验步骤和实验药品，并能在较短的时间内完成，且效果明显。例如：用套管实验证明Na2CO3、NaHCO3的热稳定性(图甲)；用两个培养皿通过向NaOH固体上滴浓氨水，探究氨气的性质(图乙)等。 图甲图乙（3）制备实验装置的改进制备一种物质，应根据目标产品的组成来确定原料及反应原理，设计反应路径，选择合适的仪器和装置。最后，根据生成物的性质将产品分离提纯出来。整个过程如下图所示：改进过程时应注意以下两点：在设计物质制备的实验方案时，要优化上述流程中的每一个具体环节。遵循的优化原则是：原料廉价，原理绿色，条件优化，仪器简单，分离方便。一些物质的制备，由于其性质上的特殊性，需要设计一些特殊的装置来完成。如实验室制备Fe(OH)2固体，由于Fe(OH)2遇空气易被氧化而变质，故其制备实验装置必须严格防止制备的Fe(OH)2固体与O2接触；再如，常见有机物的制备中，由于有机反应缓慢、副产品多、原料容易挥发，所以常见有机物的制备装置都要加装冷凝回流装置，使原料回流、充分反应，提高产率。考点三、实验数据的分析与处理1、实验数据筛选与处理实验所得的数据，可分为有用、有效数据，正确、合理数据，错误、无效数据，及无用、多余数据等。能从大量的实验数据中找出有用、有效、正确、合理的数据是实验数据分析处理题的一个重要能力考查点，也是近年来命题变化的一个重要方向。对实验数据筛选的一般方法和思路为“五看”：一看数据是否符合测量仪器的精度特点，如用托盘天平测得的质量的精度为0.1 g，若精度值超过了这个范围，说明所得数据是无效的；二看数据是否在误差允许范围内，若所得的数据明显超出误差允许范围，要舍去；三看反应是否完全，是否是过量反应物作用下所得的数据，只有完全反应时所得的数据，才能进行有效处理和应用；四看所得数据的测试环境是否一致，特别是气体体积数据，只有在温度、压强一致的情况下才能进行比较、运算；五看数据测量过程是否规范、合理，错误和违反测量规则的数据需要舍去。2、实验数据综合分析如何用好、选好数据，是解决这类试题的关键所在。解决这类试题的一般方法为：比较数据，转变物质，分析利弊，确定方案。具体做法如下：对数据进行比较是解决问题的突破口，注意比较数据的交点与重合区。转变物质则是实现实验目标的重要途径，在一些物质提纯与制备的问题中，往往会提供一些物质沉淀的pH范围、物质的沸点、密度、溶解性等呈现物质物理性质的数据。在许多情况下，一些物质的相关数据是重叠的，而不利于问题的解决，一般可通过转变物质来解决(如CH3COOH与CH3CH2OH的沸点很接近，要分离二者的混合物，可以通过将CH3COOH转变为CH3COONa的方法，扩大其与CH3CH2OH沸点上的差异，然后通过蒸馏的方法进行分离)。在实际生产、生活中，除了涉及是否能够通过相应反应来实现实验目标外，还涉及经济效益的问题，在原理、环保等没有大的差异时，选择廉价原料完成相应的实验就成为首选。【典型例题3】【百强校2016届黑龙江省实验期末】废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn 总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO 的部分实验过程如下：（1）写出铜帽溶解时铜与加入的稀硫酸、30%H2O2反应的离子反应方程式 ；铜帽 溶解完全后，需加热(至沸)将溶液中过量的H2O2除去。（2）为确定加入锌灰(主要成分为Zn、ZnO，杂质为铁及其氧化物)的量，实验中需测定除去H2O2 后溶液中Cu2的含量。实验操作为：准确量取一定体积的含有Cu2的溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节溶液pH=34，加入过量的KI，用Na2S2O3标准溶液滴定至终点。上述过程中反应的离子方程式如下：2Cu2+4I=2CuI(白色)+I2 2S2O32+I2=2I+S4O62滴定选用的指示剂为 ，滴定终点观察到的现象为 ；某同学称取1.0g电池铜帽进行实验，得到100.00mL含有Cu2的溶液，量取20.00mL上述含有Cu2的溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节溶液pH=34，加入过量的KI，用0.1000mol/L Na2S2O3标准溶液滴定至终点。再重复操作实验3次，记录数据如下：实验编号1234V（Na2S2O3）(mL)28.3225.3125.3025.32计算电池铜帽中Cu的质量分数为 ，（结果保留四位有效数字）若滴定前溶液中的H2O2没有除尽，则所测定c (Cu2)将会 (填“偏高”、“偏低”或“无影响”)；（3）常温下，若向50mL 0.0001mol/L CuSO4溶液中加入50mL0.00022mol/LNaOH溶液，生成了沉淀。已知KSPCu (OH)2 =2.01020(mol/L)3，计算沉淀生成后溶液中c(Cu2+)= mol/L；（4）已知pH11 时Zn(OH)2 能溶于NaOH溶液生成Zn(OH)42-。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH 按金属离子浓度为1.0 molL-1计算)。开始沉淀的pH沉淀完全的pHFe31.13.2Fe25.88.8Zn25.98.9实验中可选用的试剂：30%H2O2、1.0 molL-1HNO3、1.0 molL-1NaOH。由除去铜的滤液制备ZnO 的实验步骤依次为：向滤液中加入适量30% H2O2，使其充分反应； ；过滤； ；过滤、洗涤、干燥；900煅烧。【答案】（1）Cu+H2O2+2H+Cu2+2H2O （2分） （2）淀粉溶液 蓝色褪去（2分）80.99或 0.8099 （2分） 偏高（1分） （3）210-10（2分）（4）滴加1.0 molL-1NaOH，调溶液pH 约为5(或3.2pH5.9)，使Fe3沉淀完全（2分）向滤液中滴加1. 0 molL-1NaOH，调节溶液pH 约为10(或8. 9pH11)，使Zn2沉淀完全（2分）【解析】【考点定位】本题主要考查实验室废弃旧电池的铜帽回收铜和制备ZnO的有关判断、溶度积常数计算等【点评】该题是对学生处理实验能力的综合考查，注意实验方案的设计原理和步骤是解答的关键。难点是实验条件控制和有关计算，平时注意打好扎实的基础知识和灵活应用知识解决问题的能力培养。关于滴定实验可以参照中和滴定实验进行类推，注意数据的有效性。 【迁移训练3】【百强校2016届衡水金卷一】NCl3可用于漂白，也可用于柠檬等水果的熏蒸处理。已知：NCl3熔点为-40，沸点为70，95以上易爆炸，有刺激性气味，可与水反应。实验室中可用氯气和氨气反应制取NCl3，反应方程式为4NH3+3C12=NCl3+3NH4Cl。某校化学兴趣小组同学设计了如图所示的实验装置(NH4Cl的分解温度为300左右)。回答下列问题：（1）写出装置F中的烧瓶内发生反应的离子方程式：_。（2）E中的试剂为_。（3）导管G末端应连接的装置为下图中的_(填选项字母)。（4）NCl3遇水可发生水解反应生成两种物质，其中一种是可使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，写出NCl3水解的化学方程式：_。（5）已知C中生成的NH4Cl溶解在NCl3中，欲将二者分离可采取的操作方法为_。（6）NH4Al(SO4)2也可用于自来水的净化。NH4Al(SO4)2溶液中离子浓度由大到小的顺序为_。向NH4Al(SO4)2溶液中滴加氨水至溶液呈中性，在此过程中水的电离程度_(填“增大”“减小”或“不变”)。常温下，将a mol NH4Al(SO4)2：加入到b L c molL的氨水中，所得溶液呈中性，此时溶液中c(Al3+)0 molL，计算该温度下NH3H2O的电离常数_(用含字母的代数式表示，忽略溶液体积变化)。【答案】（1）MnO24H2ClMn22H2OCl2 （2）饱和食盐水 （3）c（4）NCl33H2ONH33HClO （5）在低于95条件下，水浴加热蒸馏（收集70馏分）（6）c(SO42)c(NH4)c(Al3)c(H)c(OH) 减小 考点：考查物质制备实验设计、电离平衡常数计算等【典型例题4】【百强校2016届泰安一中5月月考】（14分）某小组以CoCl26H2O、NH4Cl、H2O2、液氨、氯化铵为原料，在活性炭催化下合成了橙黄色晶体X。为测定其组成，进行如下实验。氨的测定：精确称取wgX，加适量水溶解，注入如图所示的三颈瓶中，然后逐滴加入足量10%NaOH溶液，通入水蒸气，将样品溶液中的氨全部蒸出，用V1mLc1 molL1的盐酸溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶，用c2 molL1NaOH标准溶液滴定过剩的HCl，到终点时消耗V2mLNaOH溶液。氯的测定：准确称取样品X，配成溶液后用AgNO3标准溶液滴定，K2CrO4溶液为指示剂，至出现砖红色沉淀不再消失为终点（Ag2CrO4为砖红色）。回答下列问题：（1）装置中安全管的作用原理是。（2）用NaOH标准溶液滴定过剩的HCl时，应使用 式滴定管，可使用的指示剂为。（3）样品中氨的质量分数表达式为。（4）测定氨前应该对装置进行气密性检验，若气密性不好测定结果将（填“偏高”或“偏低”）。（5）测定氯的过程中，使用棕色滴定管的原因是；滴定终点时，若溶液中c(Ag)=2.0105 molL1，c(CrO42)为molL1。（已知：Ksp(Ag2CrO4)=1.121012）（6）经测定，样品X中钴、氨、氯的物质的量之比为1:6:3，钴的化合价为，制备X的化学方程式为；X的制备过程中温度不能过高的原因是。【答案】（1）当A中压力过大时，安全管中液面上升，使A瓶中压力稳定（2分）（2）碱（1分） 酚酞（或甲基红）（1分）（3）（c1V1c2V2）10317/w100%（2分） （4）偏低（1分） （5）防止硝酸银见光分解（1分） 2.8103（1分）（6）+3（1分） 2CoCl2+2NH4Cl+10NH3+H2O22Co(NH3)6Cl3+2H2O（2分） 温度过高过氧化氢分解、氨气逸出（2分）（4）若气密性不好，导致部分氨气泄漏，所以氨气质量分数偏低。（5）硝酸银不稳定，见光易分解，为防止硝酸银分解，用棕色滴定管盛放硝酸银溶液；根据铬酸银的溶度积常数可知c（CrO42-）=。（6）经测定，样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为1：6：3，则其化学式为Co（NH3）6Cl3，根据化合物中各元素化合价的代数和为0得Co元素化合价为+3价；该反应中Co失电子、双氧水得电子，CoCl26H2O、NH4Cl、H2O2、NH3发生反应生成Co（NH3）6Cl3和水，反应方程式为2CoCl22NH4Cl10NH3H2O22Co(NH3)6Cl32H2O；双氧水易分解、气体的溶解度随着温度的升高而降低，所以X的制备过程中温度不能过高。【考点定位】本题主要是考查物质含量的测定，涉及难溶物的溶解平衡、氧化还原反应、物质含量的测定等知识点。【点评】明确相关物质的性质和实验原理是解答的关键，注意综合实验设计题的解题思路，即（1）巧审题，明确实验的目的和原理。实验原理是解答实验题的核心，是实验设计的依据和起点。实验原理可从题给的化学情景(或题首所给实验目的)并结合元素化合物等有关知识获取。在此基础上，遵循可靠性、简捷性、安全性的原则，确定符合实验目的、要求的方案。（2）想过程，理清实验操作的先后顺序。根据实验原理所确定的实验方案中的实验过程，确定实验操作的方法步骤，把握各步实验操作的要点，理清实验操作的先后顺序。（3）看准图，分析各项实验装置的作用。有许多综合实验题图文结合，思考容量大。在分析解答过程中，要认真细致地分析图中所示的各项装置，并结合实验目的和原理，确定它们在该实验中的作用。（4）细分析，得出正确的实验结论。实验现象(或数据)是化学原理的外在表现。在分析实验现象(或数据)的过程中，要善于找出影响实验成败的关键以及产生误差的原因，或从有关数据中归纳出定量公式，绘制变化曲线等。【迁移训练4】【百强校2016届山东省实验第四次诊断性考试】某位同学在查阅资料时发现含氮化合物有以下性质：常温下NO2和N2O4混合存在，低于0的过冷水中有无色的N2O4液体或晶体存在；浓硝酸与铜、银等不活泼金属反应时除生成NO2气体外还有少量NO生成。该同学在验证了“性质”后又设计了如下装置验证“性质”，同时测定某电器元件中铜银合金材料的含铜量。实验步骤如下： 第一步 检验装置的气密性后加入相关药品； 第二步 打开K1，通入氮气一段时间，关闭K1，打开A中分液漏斗的活塞，向盛有7g铜银合金粉末的圆底烧瓶中滴入13 molL-1浓硝酸100mL； 第三步 A中反应结束后; 第四步 打开K1，通入氮气一段时间回答下列问题：（1）实验前、后都需要打开K1，通入氮气一段时间。 “第二步”中通入氮气是为了 ； “第四步”中通过氮气是为了 。（2）“第三步”的目的是验证“性质”并确保有害气体被完全吸收，请补全实验步骤并写出预测现象；A中反应结束后 。（3）实验结束后，通；测量确定装置A烧瓶中溶液的体积为100mL，装置C增重3.22g，装置E增重0.54g（E中N元素均以NO3-的形式存在），不考虑硝酸的挥发与分解以及空气对试剂的影响，则装置A烧瓶内溶液中硝酸表现的性质为 。（填序号）a酸性 b.氧化性 c.还原性装置A烧瓶内溶液中被还原的硝酸的物质的量为 ；实验所用铜银合金中铜的质量分数为 （结果保留3位有效数字）【答案】（1）排尽装置中的空气，防止生成的NO被氧化；保证反应产生的气体完全被装置C或E吸收（2）打开K2，持续通入氧气，D中出现红棕色气体 （3）a b 0.08 mol 22.9%考点：考查性质实验的设计与评价，氮的化合物的性质，氧化还原反应等知识。