全国通用版2019版高考化学大一轮复习第42讲化学实验方案的设计与评价优选学案.doc

全国通用版2019版高考化学大一轮复习第42讲化学实验方案的设计与评价优选学案考纲要求考情分析命题趋势1.能设计、评价或改进实验方案。2.掌握控制实验条件的方法。3.预测或描述实验现象，分析或处理实验数据，得出合理结论。4.以上各部分知识与技能的综合应用。xx，全国卷，26Txx，江苏卷，19Txx，全国卷甲，13Txx，全国卷乙，26Txx，全国卷丙，26Txx，海南卷，7Txx，江苏卷，19T高考对本部分的考查：一是保持对传统知识的考查；二是结合题目中信息对实验过程进行分析；三是对教材实验进行重新设计或改进创新(在实验方案或原理设计上创新)。题型仍将以选择题和综合实验题为主。预计2019年高考将会以元素及其化合物和典型有机物的性质为基础，依托新的信息背景进行实验设计和方案的评价进行考查。分值：38分(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4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(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容量瓶等。1某化学活动小组设计如图所示(部分夹持装置已略去)实验装置，以探究潮湿的Cl2与干燥Na2CO3反应得到的固体物质。(1)已知：通入一定量的氯气后，测得D中只有一种常温下为黄红色的气体，其为含氯氧化物。可以确定的是C中含有的氯盐只有一种，且含有NaHCO3，现对C中成分进行猜想和探究。提出合理假设。假设一：存在两种成分，即NaHCO3和_NaCl_；假设二：存在三种成分，即NaHCO3和_NaCl_、_Na2CO3_。设计方案，进行实验。请写出实验步骤以及预期现象和结论(可不填满)。限选实验试剂和仪器：蒸馏水、稀硝酸、BaCl2溶液、澄清石灰水、AgNO3溶液、试管、小烧杯。实验步骤预期现象和结论步骤1：取C中的少量固体样品于试管中，滴加足量蒸馏水至固体溶解，然后将所得溶液分别置于A、B试管中步骤2：_向A试管中滴加BaCl2溶液_a若无明显现象，则证明固体中不含Na2CO3；b.若溶液变浑浊，则证明固体中含Na2CO3_步骤3：_向B试管中滴加过量的稀硝酸，再滴加AgNO3溶液_若溶液变浑浊，则证明固体中含有NaCl_(2)已知C中有0.1 mol Cl2参加反应。若假设一成立，可推知C中反应的化学方程式为_2Cl2H2O2Na2CO3=2NaHCO32NaClCl2O_。解析 (1)在装置C中通入一定量的氯气后，测得D中只有一种常温下为黄红色的气体(含氯氧化物)。C中含氯元素的盐只有一种，且含有NaHCO3。假设存在两种成分，为NaHCO3和NaCl；假设存在三种成分，应还有未完全反应的Na2CO3，即NaHCO3、NaCl和Na2CO3。步骤2中向A试管中滴加适量BaCl2溶液，检验产物中是否有Na2CO3。步骤3应是检验氯离子，应向B试管中滴加过量的稀硝酸，再滴加AgNO3溶液，若溶液变浑浊，则证明固体中含有NaCl。(2)C中有0.1 mol Cl2参加反应，装置C中通入一定量的氯气后，测得D中只有一种常温下为黄红色的气体，若假设一成立，反应为Cl2Na2CO3NaHCO3NaClX，依据氧化还原反应中得失电子守恒计算判断氯元素化合价为1价，进而可推知C中反应生成的含氯氧化物为Cl2O；反应的化学方程式为2Cl2H2O2Na2CO3=2NaHCO32NaClCl2O。综合实验设计题的解题思路1巧审题，明确实验的目的和原理。实验原理遵循可靠性、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和步骤，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。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。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。例1某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。实验测定饱和氯水中氯元素的总量(1)该小组设计的实验方案：使用如图装置，加热15.0 mL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_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)_(不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因)。(2)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)：_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)_。资料：.次氯酸会破坏酸碱指示剂；.次氯酸或氯气可被SO2、H2O2、FeCl2等物质还原成Cl。解析 (2)为测定饱和氯水中氯元素的含量，依据原子守恒，结合资料可知，可用足量的H2O2溶液将一定量的氯水中的氯气、次氯酸还原为Cl，然后再加入足量AgNO3溶液，然后对生成的沉淀(AgCl)进行过滤、洗涤、干燥、称重，计算得到氯离子的物质的量，从而达到实验目的。例1草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其K15.4102，K25.4105。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O42H2O)无色，熔点为101 ，易溶于水，受热脱水、升华，170 以上分解。回答下列问题：(1)甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是_，由此可知草酸晶体分解的产物中有_。装置B的主要作用是_。(2)乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、_。装置H反应管中盛有的物质是_。能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是_。(3)设计实验证明：草酸的酸性比碳酸的强：_。草酸为二元酸：_。答题送检来自阅卷名师报告错误致错原因扣分(3)对实验方案设计的基本思路和设计步骤等不够熟练，无从下手。要证明草酸的酸性比碳酸强，可以考虑的方案主要有：(1)草酸与碳酸盐(或碳酸氢盐)发生复分解反应；(2)测等物质的量浓度的草酸与碳酸溶液的pH，或稀释等物质的量浓度的两种溶液相同倍数后，观察pH的变化情况；(3)测相应盐溶液的酸碱性3解析 (2)由题给实验仪器和药品知，CO与装置H中固体反应，可推测装置H中固体为CuO，CO还原氧化铜生成Cu和CO2气体，然后把CO2通入到D中，结合装置H和装置D中的现象可判断草酸晶体的分解产物中是否含有CO。检验CO之前应先除去CO中混有的CO2，连接顺序为A、B、F、D、G、H、D、I。答案 (1)有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊CO2冷凝(水蒸气、草酸等)，防止草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰CO2的检验(2)F、D、G、H、D、ICuOH中黑色粉末变为红色，其后的D中澄清石灰水变浑浊(3)向盛有少量NaHCO3的试管里滴加草酸溶液，有气泡产生用NaOH标准溶液滴定草酸溶液，消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍1(xx全国卷)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题：(1)在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气，溶液逐渐变红。由此可知：_样品中没有Fe()_Fe()易被氧气氧化为Fe()_。(2)为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重，记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m2 g。按下图连接好装置进行实验。仪器B的名称是_(球形)干燥管_。将下列实验操作步骤正确排序_dabfce_(填字母)；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3 g。a点燃酒精灯，加热b熄灭酒精灯 c关闭K1和K2d打开K1和K2，缓缓通入N2 e称量A f冷却至室温根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x(列式表示)。若实验时按a、d次序操作，则使x_偏小_(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(3)为探究硫酸亚铁的分解产物，将(2)中已恒重的装置A接入下图所示的装置中，打开K1和K2，缓缓通入N2，加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。C、D中的溶液依次为_ca_(填字母)。C、D中有气泡冒出，并可观察到的现象分别为_生成白色沉淀、褪色_。a品红bNaOHcBaCl2dBa(NO3)2e浓H2SO4写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式：_2FeSO4Fe2O3SO2SO3_。解析 (1)将少许绿矾样品加水溶解后，滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化，说明样品中不含Fe()，再通入空气，溶液逐渐变红，说明Fe()易被氧气氧化为Fe()。(2)仪器B为球形干燥管。由于空气中的O2可以氧化Fe2，故需要先通N2排尽装置中的空气，再进行加热操作，加热完毕，熄灭酒精灯，将石英玻璃管冷却至室温后关闭K1和K2，防止空气进入石英玻璃管中，最后称重。绿矾晶体受热失水的化学方程式为FeSO4xH2OFeSO4xH2O，根据题干数据列方程式得，解得x。若先点燃酒精灯再通入N2，石英玻璃管中原有的空气会将绿矾中的Fe()氧化，使最终剩余固体质量偏高，则计算所得结晶水的数目偏小。(3)实验后残留的红色粉末为Fe2O3，根据得失电子守恒和原子守恒可知必有SO2和SO3生成，则检验试剂应选择品红溶液和BaCl2溶液，不能选择Ba(NO3)2溶液，因为SO2会与Ba(NO3)2溶液反应生成白色沉淀。SO2不和BaCl2反应，SO3可以与BaCl2反应产生白色沉淀，故先通入BaCl2溶液，产生白色沉淀即可证明有SO3生成；再通入品红溶液，品红溶液褪色，即可证明有SO2生成。由以上分析可知FeSO4受热分解的化学方程式为2FeSO4Fe2O3SO2SO3。1(xx江苏卷节选)实验室以一种工业废渣(主要成分为MgCO3、Mg2SiO4和少量Fe、Al的氧化物)为原料制备MgCO33H2O。实验过程如下：(1)酸溶过程中主要反应的热化学方程式为MgCO3(s)2H(aq)=Mg2(aq)CO2(g)H2O(l) H50.4 kJmol1Mg2SiO4(s)4H(aq)=2Mg2(aq)H2SiO3(s)H2O(l) H225.4 kJmol1酸溶需加热的目的是_加快酸溶速率_；所加H2SO4不宜过量太多的原因是_避免制备MgCO3时消耗过多的碱_。(2)加入H2O2氧化时发生反应的离子方程式为_2Fe2H2O22H=2Fe32H2O_。(3)请补充完整由萃取后得到的水溶液制备MgCO33H2O的实验方案：边搅拌边向溶液中滴加氨水，_调至5pHCSi解析 由图可知，没有形成闭合回路，应使用盐桥，A项错误；二氧化氮为红棕色气体，利用颜色的深浅，可说明温度对2NO2N2O4的化学平衡的影响，B项正确；验证铁的析氢腐蚀应该在酸性条件下，食盐水浸过的铁钉是在中性条件下，C项错误；稀盐酸不是氯的最高价含氧酸，所以无法验证，D项错误。2(xx河南洛阳统考)下列能达到实验目的的是(C)A用图1所示装置制取并收集干燥纯净的NH3B用图2所示装置蒸发FeCl3溶液制备无水FeCl3C用图3所示装置制硫酸和氢氧化钠溶液D用图4所示装置比较HCl、H2CO3和H2SiO3的酸性强弱解析 氨气的密度小于空气，故用排气法收集氨气应采用向下排空气法，A项错误；蒸发FeCl3(aq)不能得到FeCl3(s)，B项错误；浓盐酸易挥发，干扰H2CO3与H2SiO3酸性的判断，D项错误。化学实验评价的五大视角1可行性视角(1)理论上要科学合理；(2)操作上要简单可行。2经济效益视角评价一种实验方案，不仅要从科学性上判断是否可行，还要从经济效益上考虑是否切合实际。3绿色化视角(1)分析实验药品是否有毒，是否会造成环境污染；(2)仪器药品是否价格低廉易得；(3)反应是否充分，原子经济性是否较强。4安全性视角(1)避免炸裂；(2)防污染；(3)防失火；(4)防吸水。5规范性视角(1)仪器的安装与拆卸；(2)试剂添加的顺序与用量；(3)加热的方法和时机；(4)仪器的查漏、气密性检验；(5)温度计的规范使用、水银球的位置；(6)实验数据的读取；(7)冷却、冷凝的方法等。例1(xx全国卷甲)下列实验操作能达到实验目的的是(D)选项实验目的实验操作A制备Fe(OH)3胶体将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中B由MgCl2溶液制备无水MgCl2将MgCl2溶液加热蒸干C除去Cu粉中混有的CuO加入稀硝酸溶解，过滤、洗涤、干燥D比较水与乙醇中氢的活泼性分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中例1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(Na2S2O35H2O)。.查阅资料(1)Na2S2O35H2O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。.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。(2)先向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3的混合溶液，再向A中烧瓶滴加浓H2SO4。(3)待Na2S和Na2CO3完全消耗后，结束反应。过滤C中混合物，滤液经_(填操作名称)、结晶、过滤、洗涤、干燥，得到产品。.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)Na2S2O35H2O的溶解度随温度升高显著增大，所得产品通过_方法提纯。答题送检来自阅卷名师报告错误致错原因扣分(1)不清楚物质检验的基本原则，要验证产品中含Na2SO3和Na2SO4，实际上就是要求检验SO和SO，在稀HNO3、稀H2SO4及稀HCl三种酸的选择上，只要考虑到基本原则，就不会选错2(2)对结晶和重结晶不太清楚，导致填错2解析 装置A是用浓H2SO4和Na2SO3固体反应制SO2气体，装置B是安全瓶，能防倒吸，装置C用来制备Na2S2O3，装置E是尾气处理装置，常用碱液来吸收SO2气体。.(3)由信息知Na2S2O3晶体易溶于水，所以要从滤液中得到固体需经过蒸发操作。.(1)要检验Na2SO4和Na2SO3，先将产品溶于水，再加BaCl2溶液，过滤得到沉淀，再向沉淀中加足量盐酸，若有刺激性气味的气体生成，则说明沉淀中有BaSO3，则原样品中有Na2SO3，若沉淀部分溶解说明还有BaSO4，则原样品中有Na2SO4。(2)分析Na2S2O3、Na2SO3、Na2SO4三物质中S元素化合价知将装置中的氧气排尽则会减少生成Na2SO4的量。答案 .(3)蒸发.(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的混合溶液(3)重结晶1(xx江苏卷)某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低，对实验的影响可忽略)。已知：NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解，如：3NaClO=2NaClNaClO3。AgCl可溶于氨水：AgCl2NH3H2OAg(NH3) Cl 2H2O。常温时N2H4H2O(水合肼)在碱性条件下能还原Ag(NH3)：4Ag(NH3)N2H4H2O=4AgN24NH4NH3H2O。(1)“氧化”阶段需在80 条件下进行，适宜的加热方式为_水浴加热_。(2)NaClO 溶液与 Ag 反应的产物为 AgCl、NaOH 和 O2 ，该反应的化学方程式为_4Ag4NaClO2H2O=4AgCl4NaOHO2_。 HNO3也能氧化Ag，从反应产物的角度分析，以HNO3代替NaClO的缺点是_会释放出氮氧化物(或NO、NO2)，造成环境污染_。(3)为提高Ag的回收率，需对“过滤”的滤渣进行洗涤，并_将洗涤后的滤液合并入过滤的滤液中_。(4)若省略“过滤”，直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水，则需要增加氨水的用量，除因过量NaClO与NH3H2O反应外(该条件下NaClO3与NH3H2O不反应)，还因为_未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水，且其中含有一定浓度的Cl，不利于AgCl与氨水反应_。(5)请设计从“过滤”后的滤液中获取单质Ag的实验方案：_向滤液中滴加2_molL1水合肼溶液，搅拌使其充分反应，同时用1_molL1_H2SO4溶液吸收反应中放出的NH3，待溶液中无气泡产生，停止滴加，静置，过滤，洗涤，干燥_(实验中须使用的试剂有：2 molL1水合肼溶液，1 molL1 H2SO4溶液)。解析 (1)当受热温度不超过100 时，常采用水浴加热。(3)滤渣表面吸附有可溶性银的化合物，需对滤渣进行洗涤并将洗涤液回收利用。(5)根据信息可用水合肼还原Ag(NH3)以制取Ag，并用H2SO4溶液吸收污染性气体NH3。1某学习小组按如下实验流程探究海带中碘的制取。已知：3I26NaOH=5NaINaIO33H2O。请回答：(1)分液漏斗使用前需检漏，检漏方法为_向分液漏斗中加入少量水，检查旋塞处是否漏水；将漏斗倒转过来，检查玻璃塞是否漏水_。步骤X中，萃取后分液漏斗内观察到的现象是_液体分上下两层，下层呈紫红色_。下列有关步骤Y的说法，正确的是_AB_(填字母)。A应控制NaOH溶液的浓度和体积B将碘转化成离子进入水层C主要是除去海带浸取原液中的有机杂质DNaOH溶液可以由乙醇代替实验中操作Z的名称是_过滤_。(2)方案甲中采用蒸馏不合理，理由是_碘易升华，会导致碘的损失_。解析 (1)步骤Y应控制NaOH溶液的浓度和体积，因为在较稀浓度下，I2有可能发生反应：I22NaOH=NaINaIOH2O，A项正确；加入NaOH溶液的目的就是将碘转化成离子进入水层，即从四氯化碳溶液中转移出来，B项正确；海带浸取原液中不含有机杂质，C项错误；乙醇能与CCl4互溶，不能用乙醇代替NaOH溶液，D项错误。碘在水中溶解度较小，可用过滤的方法将碘单质过滤出来，即操作Z为过滤。2某研究小组为了探究一种无机矿物盐X(仅含四种元素)的组成和性质，设计并完成了如下实验：另取10.80 g X在惰性气流中加热至完全分解，得到6.40 g固体1。请回答如下问题：(1)X的化学式是_CaFe(CO3)2_，在惰性气流中加热X至完全分解的化学反应方程式为_CaFe(CO3)2CaOFeO2CO2_。(2)白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀的原因是_4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3_(用化学反应方程式表示)。(3)一定条件下，气体甲与固体1中的某种成分可能发生氧化还原反应，写出一个可能的化学反应方程式：_2FeOCO2Fe2O3CO_，并设计实验方案验证该反应的产物：_检测Fe2O3：将固体用稀盐酸溶解，加入KSCN溶液，若显红色，表明产物中有Fe()；检测CO：将气体通过灼热CuO，若黑色固体变为红色，表明产物中有CO_。解析 (1)利用白色沉淀2在空气中可转化为红褐色沉淀可知白色沉淀2为Fe(OH)2，利用溶液1与气体甲的一系列反应可知气体甲为CO2、白色沉淀1为CaCO3，白色沉淀1中金属元素为钙元素。结合上述分析和“X(仅含四种元素)”的信息可知X由Fe()、Ca、C、O四种元素组成，再利用固体X加热分解时固体质量变化可推知X的化学式为CaFe(CO3)2，固体X在隔绝空气条件下受热分解转化为FeO、CaO和CO2。(2)Fe(OH)2在空气中与水一起作用被氧化为红褐色的Fe(OH)3。(3)利用物质性质可知固体1中FeO具有还原性，有可能与CO2发生氧化还原反应，得到Fe2O3和CO。课时达标第40讲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。(1)恒压滴液漏斗中支管的作用是_使液体顺利流下_。(2)制备过碳酸钠的关键是_控制反应温度_。(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：_2H2O22H2OO2或2Fe33CO3H2O=2Fe(OH)33CO2_(写出其中一种即可，用化学方程式表示)。(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_CO2和O2_。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_澄清石灰水_、_8.0_mol/L_NaOH溶液_的洗气瓶中，_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_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。2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：猜想实验步骤预期现象与结论猜想一：铁元素只显_2_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_褪色_猜想二：铁元素只显_3_价KSCN溶液呈_血红_色；稀酸性KMnO4溶液颜色_无变化_猜想三：铁元素既有2价又有3价KSCN溶液呈_血红_色；稀酸性KMnO4溶液颜色_褪色_【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_排净装置内的空气_。(2)图中装置C的作用是_防止产生倒吸_。(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_2FeSO47H2OFe2O3SO2SO314H2O_。(4)该组同学设计的装置存在着一个明显的缺陷是_未进行尾气处理_。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。3硫代硫酸钠(Na2S2O3)是重要的化工原料，可用作分析试剂及鞣革的还原剂，易溶于水，受热、遇酸易变质。Na2S2O35H2O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。工业上常利用含硫废水生产Na2S2O35H2O，某化学兴趣小组在实验室中用如图所示装置(部分夹持装置已略去)模拟其生产过程并探究其化学性质。 烧瓶C中发生的反应如下：Na2S(aq)H2O(l)SO2(g)=Na2SO3(aq)H2S(aq)2H2S(aq)SO2(g)=3S(s)2H2O(l)S(s)Na2SO3(aq)Na2S2O3(aq).制备Na2S2O35H2O(1)加入药品之前须进行的操作是_检查装置气密性_；装置D的作用是_防止倒吸_；装置B的作用之一是观察SO2的生成速率，其中的试剂最好选用_c_(填字母)。a蒸馏水b饱和Na2SO3溶液c饱和NaHSO3溶液d饱和NaHCO3溶液(2)为保证硫代硫酸钠的产量，实验中产生的SO2不能过量，原因是_若SO2过量，溶液显酸性，产物分解，产率降低_；所制得的粗产品可以通过_重结晶_方法进一步提纯得到纯Na2S2O35H2O。.测定产品纯度准确称取w g产品，用适量蒸馏水溶解，以淀粉作指示剂，用0.10 molL1 I2标准溶液滴定。反应原理为2S2OI2=S4O2I。(3)滴定至终点时的现象：_溶液由无色变蓝色，且半分钟内不褪色_。滴定起始和终点时I2标准溶液液面位置如图所示，则消耗I2标准溶液的体积为_18.10_mL。产品的纯度为%(设Na2S2O35H2O的相对分子质量为M，列出用M、w表示的表达式)。.探究Na2S2O3的部分化学性质(4)【提出假设】假设一：Na2S2O3与Na2SO4的结构相似，化学性质也应该相似，因此，室温时Na2S2O3溶液的pH7。假设二：从S的化合价推测Na2S2O3具有较强的还原性。【验证假设】配制适量Na2S2O3溶液，进行如下实验，请将实验补充完整。实验操作实验结论或现象现象解释(用离子方程式表示)假设一_用玻璃棒蘸取Na2S2O3溶液点在pH试纸中部，再与标准比色卡对照(或用pH计测量Na2S2O3溶液的pH)_溶液pH8_S2OH2O=HS2OOH_假设二向溴水中滴入适量Na2S2O3溶液溴水褪色_S2O4Br25H2O=2SO8Br10H_实验结论：_Na2S2O3溶液呈碱性，且具有还原性(或假设一不成立，假设二成立)_。.Na2S2O3的应用(5)Na2S2O3的商品名为“海波”，俗称“大苏打”，化学上常用于滴定实验。为测定某K2Cr2O7溶液的浓度，研究小组的同学准确量取10.00 mL K2Cr2O7溶液于锥形瓶中，加入过量KI固体和适量稀H2SO4，滴加几滴指示剂，用0.10 molL1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点，进行3次平行实验后，测得平均消耗Na2S2O3溶液的体积为30.00 mL，则c(K2Cr2O7)_0.05_molL1。(已知：Cr2O6I14H=2Cr33I27H2O).探究与反思(6)为验证产品中含有Na2SO3和Na2SO4，该小组设计了以下实验方案，请将实验方案补充完整。取适量产品配成稀溶液，_滴加足量BaCl2溶液有白色沉淀生成，过滤，用蒸馏水洗涤沉淀，向沉淀中加入足量稀盐酸，若沉淀部分溶解，并产生有刺激性气味的气体，则可确定产品中含有Na2SO3和Na2SO4_。(所需试剂从BaCl2溶液、稀HNO3、稀H2SO4、稀盐酸、蒸馏水中选择)解析 (1)加入药品前应先检查装置的气密性；装置D为安全瓶，防倒吸；装置B的作用之一是观察SO2的生成速率，故所选试剂应不与SO2反应，且SO2在其中的溶解度较小，故最好选用饱和NaHSO3溶液。(2)由题意可知硫代硫酸钠受热、遇酸易变质，若SO2过量，溶液显酸性，产物变质，产率降低；通常采用多次结晶的方法，即重结晶法提纯晶体产物。(3)Na2S2O3与I2反应产生I，因此当Na2S2O3反应完全，过量的I2遇淀粉溶液变为蓝色。故滴定至终点时，溶液颜色的变化是由无色变为蓝色，且半分钟内不褪色。根据滴定起始和终点的液面位置图可知反应消耗I2标准溶液的体积为18.10 mL。n(I2)0.10 molL10.018 1 L1.81103 mol；根据关系式2S2OI2可知n(Na2S2O3)21.81103mol3.62103 mol，所以产品的纯度为3.62103 molM gmol1w g100%。(4)假设一的实验结论是溶液的pH8，故实验目的是测定溶液的pH，具体操作是用玻璃棒蘸取Na2S2O3溶液点在pH试纸中部，将试纸颜色与标准比色卡对照。溶液呈碱性，原因是S2O在溶液中水解，离子方程式是S2OH2OHS2OOH。假设二的实验现象是溴水褪色，证明Na2S2O3有还原性，发生反应的离子方程式是S2O4Br25H2O=2SO8Br10H，故实验结论是Na2S2O3溶液呈碱性，且Na2S2O3具有还原性。(5)根据所给离子方程式可得对应关系式：K2Cr2O73I26Na2S2O3，则c(K2Cr2O7)n(Na2S2O3)V0.10 molL10.03 L0.01 L0.05 molL1。(6)题干中给出Na2S2O3稀溶液与BaCl2溶液混合无沉淀生成，则可取适量产品配成稀溶液，滴加足量BaCl2溶液，有白色沉淀生成。因Na2S2O3在酸性环境中易分解，故需要过滤并用蒸馏水洗涤沉淀，再向沉淀中加入足量稀盐酸，若固体部分溶解，产生无色有刺激性气味的气体，证明产品中含有Na2SO3和Na2SO4。4氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料。某AlN样品仅含有Al2O3杂质，为测定AlN的含量，设计如下三种实验方案。(已知：AlNNaOHH2O=NaAlO2 NH3)【方案1】取一定量的样品，用以下装置测定样品中AlN的纯度(夹持装置已略去)。(1)上图装置C中球形干燥管的作用是_防倒吸_。(2)完成以下实验步骤：组装好实验装置，首先_检查装置气密性_，再加入实验药品，接下来的实验操作是_关闭K1，打开K2_，打开分液漏斗活塞，加入NaOH浓溶液，至不再产生气体。打开K1，通入氮气一段时间，测定装置C反应前后的质量变化。通入氮气的目的是_把装置中残留的氨气全部赶入装置C_。(3)由于装置存在缺陷，导致测定结果偏高，请提出改进意见：_装置C出口处连接一个干燥装置_。【方案2】用下图装置测定m g样品中AlN的纯度(部分夹持装置已略去)。(4)为测定生成气体的体积，量气装置中的X液体可以是_ab_(填字母)。aCCl4bC6H6cNH4Cl溶液dH2O (5)若m g样品完全反应，测得生成气体的体积为V mL(已转换为标准状况)，则AlN的质量分数是100%(用含m、V的数学表达式表示)。【方案3】按以下步骤测定样品中AlN的纯度：(6)步骤生成沉淀的离子方程式为_AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO_。(7)若在步骤中未洗涤，测定结果将_偏高_(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。解析 (1)根据装置和仪器作用分析，氨气与浓硫酸发生反应生成硫酸铵，易发生倒吸，装置C中球形干燥管的作用是防止倒吸。(2)组装好实验装置后，由原理可知气体制备需要先检查装置气密性，再加入实验药品，接下来的实验操作是关闭K1，打开K2，打开分液漏斗活塞，加入NaOH浓溶液，至不再产生气体。为了将装置内的氨气全部赶入装置C被浓硫酸吸收，准确测定装置C的增重，打开K1，通入氮气一段时间，测定装置C反应前后的质量变化。(3)装置中存在的缺陷是空气中的水蒸气也可以进入装置C，使测定结果偏高，改进的方法是在装置C出口处连接一个干燥装置。(4)由于氨气极易溶于水，难溶于有机溶剂(苯或CCl4 )，所以为了测定生成气体的体积，量气装置中的X液体可以是苯或CCl4，选ab项。(5)若m g样品完全反应，测得生成气体的体积为V mL(已转换为标准状况)，设AlN的质量为x，则：AlNNaOHH2O=NaAlO2NH341 g22.4 Lx V103 Lx g则AlN的质量分数为100%。(6)步骤生成的沉淀是氢氧化铝，反应的离子方程式为AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO。(7)若在步骤中未洗涤，得到滤渣质量会增大，测定结果会偏高。