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专题三十一化学实验方案的设计与评价【复习目标】1. 了解控制实验条件的方法，能改进简单的实验方案。2. 能综合运用化学实验原理和方法，设计实验方案解决简单的化学问题，能对实验方案、实验过程和实验结果进行分析和评价。【考情分析】考试大纲中要求“能根据实验试题要求,设计、评价或改进实验方案”，试题的呈现方式一般为利用限定的仪器装置、药品，根据题目要求进行实验方案的设计；给出部分实验环节，根据题目要求设计完整的实验；对给出的实验方案做出科学的评估，选择最佳方案。题型主要以填空题简答题出现，难度适中或中等偏上，纵观高考化学试题,对化学实验方案设计的考查越来越关注,逐渐在呈现上升的趋势。【考点过关】考点一实验方案设计完整的化学实验方案包括四大环节，即实验原理、实验装置和药品(包括装置类型、仪器的组装等)、实验步骤(包括加装药品、气密性检查、除杂干燥、主体实验、安全措施等)、实验现象的观察、记录及实验数据的分析处理等。设计合理的实验方案必须掌握比较全面的实验基本原理和基本技能，要做到设计原理正确，实验程序合理，操作步骤简便，现象明显，相关结论正确。1基本原则原则内容科学性实验原理、实验操作程序和方法应该正确安全性实验设计时应尽量避免使用有毒药品和进行具有一定危险性的实验操作可行性实验设计应切实可行，所需药品、仪器、设备和方法等在中学实验条件下能够得到满足简约性装置简单、步骤少、药品用量少、时间短环保性有毒、有害的物质必须处理，以免污染环境经济性合考虑原料的用量、价格2.设计思路设计内容基本思路物质制备的设计由所给原料和所需要制备的物质出发，根据化学原理设计出不同的制备方案，通过对比分析，找出最佳的制备途径。即：实验原料实验原理途径设计(途径、途径、途径 )最佳途径 实验仪器实验方案制得物质。由于大多数有机反应，副反应较多，且为可逆反应，因此设计有机物制备实验方案时，尽可能选择步骤少、副产物少的有机反应。若两种有机物参加的可逆反应，应考虑多加一些价廉的反应物，以提高另一种反应物的转化率和产率。另外，有机物的制备实验，控制反应条件尤为重要物质性质实验的设计先根据物质的)结构特点，预测物质可能具有的性质；然后选择实验时所需要的药品及仪器；最后针对预测进行实验。在性质实验设计的具体过程中可细化为：探究性实验方案的设计程序为：物质的结构特点实验事实科学抽象结论；验证性实验方案的设计程序为：物质的结构特点性质推测实验验证结论物质检验方案设计首先对试样进行外观观察，确定其颜色、气味、状态等。然后准备试样，并进行检验。当试样是固体时，应先取少量配成溶液，同时观察试样是否溶解，在溶解时有无气体产生等，以初步判断试样可能含有哪类物质，最后根据实验现象得出结论。解答有关检测物质组成实验的流程设计问题，常见的解题思路如下：取少量固体试样溶于水配成溶液检测溶液中存在的阴、阳离子得出实验结论；或取少量固体试样在氧气流等环境中反应检测所产生的物质(如气体)得出实验结论；或取少量试样加酸(或碱)溶液使其气化检测气体的成分得出实验结论3.设计步骤步骤要求明确目的原理首先必须认真审题，明确实验的目的要求，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，从而明确实验原理选择仪器药根据实验的目的和原理，以及反应物和生成物的性质、反应条件，如反应物和生成物的状态，能否腐蚀仪器和橡皮、反应是否加热及温度是否控制在一定的范围等，从而选择合理的化学仪器和药品设计装置步骤根据上述实验目的和原理，以及所选用的仪器和药品，设计出合理的实验装置和实验操作步骤。学生应具备识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力，实验步骤应完整而又简明记录现象数据根据观察，全面而准确地记录实验过程中的现象和数据分析得出结论根据实验观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等处理，得出正确的结论4.注意事项注意事项注意内容防倒吸净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸防爆炸进行某些易燃易爆实验时要防爆炸，如H2还原CuO应先通H2，气体点燃先验纯等防氧化如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中等防吸水如实验、取用、制取易吸水、潮解、水解宜采取必要措施，以保证达到实验目的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【考点演练】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C装置中球形干燥管的作用是_。(2)完成以下实验步骤：组装好实验装置，首先_，再加入实验药品，接下来的实验操作是_，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C装置反应前后的质量变化。通入氮气的目的是_。(3)由于装置存在缺陷，导致测定结果偏高，请提出改进意见_。【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_(填选项序号)。aCCl4bC6H6 cNH4Cl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_(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_。(7)若在步骤中未洗涤，测定结果将_(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，图C装置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C装置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和二氧化碳也可以进入装置C，使测定结果偏高，改进的方法是C装置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。(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xAlNNaOHH2O=NaAlO2NH3 41 22.4 L x V103Lx=41V103/22.4则AlN的质量分数=100%。(6)步骤生成的沉淀是氢氧化铝，是偏铝酸钠溶液中通入过量二氧化碳气体反应生成，反应的离子方程式为AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO。(7)若在步骤中未洗涤，沉淀不洗涤得到滤渣质量会增大，测定结果会偏高。答案：(1)防倒吸 (2)检查装置气密性关闭K1，打开K2把装置中残留的氨气全部赶入C装置(3)C装置出口处连接一个干燥装置(4)ab(5)100%(6)AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO(7)偏高考点二化学实验方案的评价对化学实验方案进行评价，主要从正确与错误、严密与不严密、准确与不准确、可行与不可行等方面作出判断。另外有无干扰、是否经济、是否安全、有无污染等也是要考虑的方面。评价方向评价内容可行性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；实验效果是否明显绿色化学实验过程中是否造成环境污染；原料是否无毒、安全、易得；原料利用率及反应速率是否较高；反应速率是否较快安全性净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸；进行某些易燃易爆实验时要防爆炸(如H2还原CuO应先通H2，气体点燃前先验纯等)；防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中进行等)；污染性的气体要进行尾气处理；有粉末状物质参加的反应，要注意防止导气管堵塞；防吸水(如实验取用、制取易吸水、潮解、水解的物质时宜采取必要措施，以保证达到实验目的)规范性冷凝回流(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)；易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却；仪器拆卸与组装顺序相反，按照从右向左，从高到低的顺序；其他如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等【考点演练】TiO2既是制备其他含钛化合物的原料，又是一种性能优异的白色颜料。(1)实验室利用反应TiO2(s)CCl4(g)TiCl4(g)CO2(g)，在无水无氧条件下制备TiCl4，实验装置示意图如下：有关物质性质如下表：物质熔点/沸点/其他CCl42376与TiCl4互溶TiCl425136遇潮湿空气产生白雾仪器A的名称是_。装置E中的试剂是_。反应开始前依次进行如下操作：组装仪器、_、加装药品、通N2一段时间后点燃酒精灯。反应结束后的操作包括：停止通N2熄灭酒精灯冷却至室温。正确的顺序为_(填序号)。欲分离D中的液态混合物，所采用操作的名称是_。(2)工业上由钛铁矿(FeTiO3)(含Fe2O3、SiO2等杂质)制备TiO2的有关反应包括：酸溶FeTiO3(s)2H2SO4(aq)=FeSO4(aq)TiOSO4(aq)2H2O(l)水解TiOSO4(aq)2H2O(l)H2TiO3(s)H2SO4(aq)简要工艺流程如下：试剂A为_(填化学符号)。钛液需冷却至70 左右，若温度过高会导致产品TiO2收率降低，原因是_。取少量酸洗后的H2TiO3，加入盐酸并振荡，滴加KSCN溶液后无明显现象，再加H2O2后出现微红色，说明H2TiO3中存在的杂质离子是_。这种H2TiO3即使用水充分洗涤，煅烧后获得的TiO2也会发黄，发黄的杂质是_(填化学式)。解析：(1)制取TiCl4需要在无水无氧的环境中进行，实验中用N2排出装置内的空气，干燥管A中盛有的试剂是为了除去空气中的O2和水蒸气。E中应盛有浓硫酸，防止空气中的水蒸气进入装置，使TiCl4发生水解，反应前，先组装仪器、检查装置的气密性，再装入药品。反应后，应先熄灭酒精灯，待装置冷却至室温，再停止通入N2。D中的液态混合物为生成的TiCl4和挥发出的CCl4，由表中信息可知，二者互溶但沸点相差较大，可采取分馏(或蒸馏)的方法予以分离。(2)钛铁矿中含有Fe2O3、SiO2等杂质，用硫酸溶解时，溶液中生成Fe2(SO4)3，则钛液中含有TiOSO4、FeSO4和Fe2(SO4)3，加入试剂A后，结晶、过滤得到的是FeSO47H2O，所以试剂A是铁粉，把Fe3还原为Fe2；由于TiOSO4容易水解，若温度过高，则会有较多的TiOSO4水解为固体H2TiO3，过滤后混入FeSO47H2O中，导致TiO2产率降低。先加KSCN溶液无现象，加H2O2后出现红色，说明存在Fe2；经加热后Fe2被氧化为Fe2O3而使产品发黄。答案：(1)干燥管浓硫酸检验装置气密性分馏(或蒸馏)(2)Fe温度过高会导致TiOSO4提前水解，产生H2TiO3沉淀Fe2Fe2O3考点三化学实验与化学工艺流程化学工艺流程题以新物质制备为背景的实验题，涉及知识面广、题型多变、思维发散空间大，能很好的考查综合运用化学试验基础知识解决实际问题的能力。要解决化学工艺流程题中物质的制备、合成等实际的化学问题，往往需要从成本角度(原料是否廉价易得)、环保角度(是否符合绿色化学的要求)、现实角度等思考，所以解题时首先要明确原料和产品(包括副产品)，即箭头进出方向，其次依据流程图分析反应原理，紧扣信息，搞清流程中每一步发生了什么反应，弄清有关反应原理，明确目的(如沉淀反应、除杂、分离)，最后联系储存的知识，有效地进行信息的利用，准确表述和工整书写。1原料的预处理预处理目的溶解对金属及其氧化物通常采用酸溶，如用硫酸、盐酸、硝酸等，有时也常用碱溶（如铝及氧化铝等物质）研磨增大反应物接触面积，以加快反应速率或使反应更充分灼烧原料的预处理，不易转化的物质转化为容易提取的物质：如海带中提取碘煅烧使物质高温下分解，或改变结构、使杂质高温氧化、分解等。如煅烧石灰石、高岭土2控制反应条件的方法反应条件目的pH的控制调节溶液的酸碱性使其中某些金属离子形成氢氧化物沉淀，利于过滤分离控制温度根据需要升温或降温，改变反应速率或使平衡向需要的方向移动控制压强改变反应速率，影响平衡移动使用合适的催化剂加快反应速率，缩短达到平衡需要的时间趁热过滤防止某物质降温时会析出减少结晶损失，提高纯度冰水洗涤洗去晶体表面的杂质离子，并减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗有机溶剂洗涤洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度，使晶体快速干燥3避免工艺流程中产生杂质的方法(1)如果在制备过程中出现一些受热易分解的物质或产物，则要注意对温度的控制。如侯氏制碱法中的NaHCO3。(2)如果产物是一种易水解的盐，且水解产物中有挥发性的酸产生时，则要加相对应的酸来防止水解。(3)如果产物是一种强氧化剂(或强还原剂)，则要防止它们与还原性(或氧化性)强的物质接触。(4)如果产物是一种易吸收空气中的CO2或水而变质的物质，则要注意在制备过程中除去CO2或水，也要防止空气中的CO2或水进入装置中。【考点演练】硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料。以下是某工厂用含铁废铜为原料生产胆矾（CuSO45H2O）的生产流程示意图：胆矾和石膏在不同温度下的溶解度（g/100g水）见下表温度（）20406080100石膏0.320.260.150.110.07胆矾3244.661.883.8114请回答下列问题：（1）红棕色滤渣的主要成分是 ；（2）写出浸出过程中生成硫酸铜的化学方程式 ；（3）操作I的操作温度应该控制在 左右；（4）从溶液中分离出硫酸铜晶体的操作II应为 、 、洗涤、干燥；（5）反应产物中的NO可以循环使用，试仅用一个化学方程式表示NO转化为HNO3 。解析：对比原料与产品可知，该生产的主要工序：一是除去原料中的杂质铁，二是利用溶解度数据分离石膏和胆矾。再进一步分析，由于目的是制胆矾，则投入的硝酸应反应完；杂质铁应除去，除铁一般方法是将之氧化成Fe3+然后调节溶液pH使之水解完全形成Fe(OH)3沉淀。该题经这样分析，题设的所有问题自然迎刃而解。答案：（1）Fe(OH)3（2）3Cu+2HNO3+3H2SO4=3CuSO4+2NO+4H2O（3）100（4）冷却结晶、过滤（5）4NO+3O2+H2O=4HNO3【过关练习】1. （衡水中学2018届高三上学期一调）下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的是A. 由中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体B. 红棕色气体不能表明中木炭与浓硝酸产生了反应C. 由说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物D. 的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应解析：A、中有红棕色气体，说明产生了NO2，根据氧化还原反应规律，反应前后氮元素的化合价降低，说明必然有元素化合价升高，而该元素只能是氧元素，因此必然有氧气生成。所以可推断产生的气体一定是混合气体，选项A正确；B、硝酸受热能分解产生NO2，所以中产生的红棕色气体不一定是木炭与浓硝酸反应产生的，还有可能是硝酸分解产生的，选项B正确；C、中红棕色气体的来源一定是硝酸，而硝酸并没有与红热木炭直接接触，必然是硝酸挥发后发生的变化，能体现硝酸的挥发性。不管NO2是由于硝酸分解产生的，还是与红热木炭反应产生的，均为硝酸中氮元素降价后的产物（即还原产物），选项C正确；D、的气体产物中检测出CO2，有可能是木炭被挥发出的浓硝酸氧化产生的，但因为试管是暴露在空气中的，也有可能是红热的木炭被空气中的氧气或者硝酸分解出的氧气氧化产生的，选项D不正确。答案：D2（衡水金卷2018届高三大联考）根据侯德榜制碱原理制备少量NaHCO3的实验，经过制取氨气、制取NaHCO3、分离NaHCO、干燥NaHCO3四个步骤。下列图示装置和原理能达到实验目的的是A. A B. B C. C D. D解析：A、氯化铵受热分解生成的氨气和氯化氢在试管口遇冷又生成氯化铵固体，不能用加热氯化铵固体的方法制备氨气，A错误；B、气流方向错误，应该从右侧导管通入CO2气体，B错误；C、从溶液中分离出碳酸氢钠固体用过滤的方法，C正确；D、碳酸氢钠受热易分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，不能用该装置干燥碳酸氢钠，D错误。答案：C 3（陕西西工大附中高三第一次月考）利用如图所示装置进行下列实验，能得出相应实验结论的是选项实验结论A酸性高锰酸钾浓盐酸NaHCO3溶液Cl2与水反应生成酸性物质B浓硫酸蔗糖澄清石灰水浓硫酸具有脱水性、氧化性C浓硝酸铁片NaOH溶液铁和浓硝酸反应可生成NOD稀盐酸Na2CO3Na2SiO3溶液非金属性：ClCSi解析：A、浓盐酸被酸性高锰酸钾溶液氧化生成氯气，但浓盐酸易挥发，生成的氯气中含有氯化氢，氯化氢能与碳酸氢钠反应，结论不正确，A错误；B、浓硫酸具有脱水性，将蔗糖炭化，生成的碳又被浓硫酸氧化生成CO2，CO2能使澄清石灰水变浑浊，B正确；C、铁和浓硝酸反应生成NO2，C错误；D、盐酸不是最高价含氧酸，不能比较元素的非金属性强弱，D错误。答案：B4（合肥市2018年高三上学期第一次教学质量检测）下列实验操作不能达到预期目的的是选项实验操作预期目的A充满NO2的密闭玻璃球分别浸泡在冷、热水中反应温度是影响化学平衡的一种因素B向2支试管中加入同体积同浓度酸性KMnO4溶液，再分别加入同体积不同浓度过量的H2C2O4溶液溶液浓度是影响化学反应速率的一种因素C向稀HNO3溶液中加入过量铁粉充分反应后，滴人KSCN溶液稀HNO3具有氧化性，能将Fe氧化成Fe3+D向盛有1mL稀AgNO3溶液的试管中滴加足量NaCl溶液后，再向其中滴加Na2S溶液不同沉淀之间可以相互转化解析：A. 二氧化氮转化为四氧化二氮的反应是可逆反应，将充满NO2的密闭玻璃球分别浸泡在冷、热水中，可以通过气体颜色的变化，证明反应温度是影响化学平衡的一种因素，A正确；B. 向2支试管中加入同体积同浓度酸性KMnO4溶液，再分别加入同体积不同浓度过量的H2C2O4溶液，根据溶液的褪色快慢，可以证明溶液浓度是影响化学反应速率的一种因素， B 正确；C. 向稀HNO3溶液中加入过量铁粉充分反应后，滴人KSCN溶液，溶液不变红，不能证明稀HNO3能将Fe氧化成Fe3+，C不正确；D. 向盛有1mL稀AgNO3溶液的试管中滴加足量NaCl溶液后生成白色沉淀，再向其中滴加Na2S溶液，沉淀逐渐变为黑色，可以证明不同沉淀之间可以相互转化，D正确。答案：C5（临沂市2018届高三上学期期末）下列实验操作、现象和结论均正确的是（ ）选项实验操作现象结论A将光亮的镁条放入盛有NH4Cl溶液的试管中有大量气泡产生反应中生成H2和NH3B将铜粉加入10molL-1Fe2(SO4)3溶液中溶液变蓝金属铁比铜活泼C淀粉溶液加稀硫酸、水浴加热一段时间后，加新制的Cu(OH)2悬浊液，加热有砖红色沉淀生成淀粉水解后产生葡萄糖D将SO2气体通入滴有酚酞的NaOH溶液中溶液褪色SO2有漂白性解析：A、铵根水解显酸性，将光亮的镁条放入盛有NH4Cl溶液的试管中镁消耗氢离子，进一步促进铵根水解，所以生成氢气和氨气，A正确；B、铁离子能氧化金属铜生成铜离子，溶液变蓝，与金属铁比铜活泼没有关系，B错误；C、加新制的Cu(OH)2悬浊液之前需要首先加入氢氧化钠溶液中和催化剂硫酸，C错误；D、将SO2气体通入滴有酚酞的NaOH溶液中发生复分解反应，氢氧化钠被中和，溶液褪色，与二氧化硫的漂白性无关，二氧化硫不能漂白酸碱指示剂，D错误。答案：A6（茂名市五大联盟学校2018届高三3月联考）某同学查阅教材得知，普通锌锰电池筒内无机物的主要成分为MnO2、NH4C1、ZnCl2等。他在探究废干电池内的黑色固体回收利用时，进行如图所示实验。下列有关实验的叙述不正确的是A. 操作中玻璃棒能加快固体溶解B. 操作为过滤，得到的滤液显酸性C. 操作盛放药品的仪器是坩埚D. 操作的目的是除去滤渣中的杂质解析：A操作中玻璃棒起到搅拌加速溶解的作用，选项A正确；B普通锌锰电池筒内无机物质主要成分为MnO2、NH4Cl、ZnCl2等物质，NH4Cl、ZnCl2易溶于水，MnO2难溶于水，操作是把固体与溶液分离，应是过滤，得到的滤液NH4Cl、ZnCl2水解显酸性，选项B正确；C由图可知操作是在坩埚内灼烧滤渣，通常把泥三角放在三角架上，再把坩埚放在泥三角上，选项C正确；D二氧化锰是黑色固体，能作双氧水的催化剂，灼烧后的滤渣能加快双氧水分解产生氧气，能证明黑色固体是二氧化锰，所以该实验的目的不是除去滤渣中杂质，选项D不正确。答案：D7. (2017年高考全国卷)实验室用H2还原WO3制备金属W的装置如图所示(Zn粒中往往含有硫等杂质，焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气)，下列说法正确的是()A中依次盛装KMnO4溶液、浓H2SO4、焦性没食子酸溶液B管式炉加热前，用试管在处收集气体并点燃，通过声音判断气体纯度C结束反应时，先关闭活塞K，再停止加热D装置Q(启普发生器)也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气解析：Zn粒中往往含有硫等杂质，因此生成的氢气中可能混有H2S，所以KMnO4溶液除去H2S、焦性没食子酸溶液吸收氧气，最后通过浓硫酸干燥氢气，A错误；氢气是可燃性气体，通过爆鸣法验纯，B正确；为了防止W受热被氧化，应该先停止加热，等待W冷却后再关闭K，C错误；二氧化锰与浓盐酸反应需要加热，而启普发生器不能加热，所以启普发生器不能用于该反应，D错误。故选B。 答案：B8. (2018年高考全国卷) 醋酸亚铬(CH3COO)2CrH2O为砖红色晶体，难溶于冷水，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。c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，该反应的离子方程式为_。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_。答案：(1)去除水中溶解氧 分液（或滴液）漏斗(2)Zn+2Cr3Zn2+2Cr2 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解析：在盐酸溶液中锌把Cr3还原为Cr2，同时产生氢气排尽装置中的空气防止氧化。生成的氢气导致c中压强增大，可以把生成的CrCl2压入d装置发生反应，据此解答。（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（或滴液）漏斗；（2）c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+2Cr3Zn2+2Cr2；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水冷水，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。9.（2018年高考全国卷）K3Fe(C2O4)33H2O（三草酸合铁酸钾）为亮绿色晶体，可用于晒制蓝图。回答下列问题：（1）晒制蓝图时，用K3Fe(C2O4)33H2O作感光剂，以K3Fe(CN)6溶液为显色剂。其光解反应的化学方程式为：2K3Fe(C2O4)32FeC2O4+3K2C2O4+2CO2；显色反应的化学方程式为_。（2）某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物，按下图所示装置进行实验。 通入氮气的目的是_。实验中观察到装置B、F中澄清石灰水均变浑浊，装置E中固体变为红色，由此判断热分解产物中一定含有_、_。为防止倒吸，停止实验时应进行的操作是_。样品完全分解后，装置A中的残留物含有FeO和Fe2O3，检验Fe2O3存在的方法是：_。（3）测定三草酸合铁酸钾中铁的含量。称量m g样品于锥形瓶中，溶解后加稀H2SO4酸化，用c molL-1 KMnO4溶液滴定至终点。滴定终点的现象是_。向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后，过滤、洗涤，将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。加稀H2SO4酸化，用c molL-1 KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液V mL。该晶体中铁的质量分数的表达式为_。答案：(1)3FeC2O4+2K3Fe(CN)6=Fe3Fe(CN)62+3K2C2O4 (2) 隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置 CO2 CO 先熄灭装置A、E的酒精灯，冷却后停止通入氮气 取少许固体粉末于试管中，加稀硫酸溶解，滴入12滴KSCN溶液，溶液变红色，证明含有Fe2O3(3). 粉红色出现 解析：（1）光解反应的化学方程式为2K3Fe (C2O4)32FeC2O4+3K2C2O4+2CO2，反应后有草酸亚铁产生，所以显色反应的化学方程式为3FeC2O4+2K3Fe(CN)6Fe3Fe(CN)62+3K2C2O4；（2）装置中的空气在高温下能氧化金属铜，能影响E中的反应，所以反应前通入氮气的目的是隔绝空气排尽装置中的空气；反应中有气体生成，不会全部进入后续装置；实验中观察到装置B、F中澄清石灰水均变浑浊，说明反应中一定产生二氧化碳。装置E中固体变为红色，说明氧化铜被还原为铜，即有还原性气体CO生成，由此判断热分解产物中一定含有CO2、CO；为防止倒吸，必须保证装置中保持一定的压力，所以停止实验时应进行的操作是先熄灭装置A、E的酒精灯，冷却后停止通入氮气即可；要检验Fe2O3存在首先要转化为可溶性铁盐，因此方法是取少许固体粉末于试管中，加稀硫酸溶解，滴入12滴KSCN溶液，溶液变红色，证明含有Fe2O3。（3）高锰酸钾氧化草酸根离子，其溶液显红色，所以滴定终点的现象是粉红色出现。锌把铁离子还原为亚铁离子，酸性高锰酸钾溶液又把亚铁离子氧化为铁离子。反应中消耗高锰酸钾是0.001cVmol，Mn元素化合价从+7价降低到+2价，所以根据电子得失守恒可知铁离子的物质的量是0.005cVmol，则该晶体中铁的质量分数的表达式为。10. （2018年高考全国卷）硫代硫酸钠晶体（Na2S2O35H2O，M=248 gmol1）可用作定影剂、还原剂。回答下列问题：（1）已知：Ksp(BaSO4)=1.11010，Ksp(BaS2O3)=4.1105。市售硫代硫酸钠中常含有硫酸根杂质，选用下列试剂设计实验方案进行检验：试剂：稀盐酸、稀H2SO4、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、H2O2溶液实验步骤现象取少量样品，加入除氧蒸馏水固体完全溶解得无色澄清溶液_，有刺激性气体产生静置，_（2）利用K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测定步骤如下：溶液配制：称取1.2000 g某硫代硫酸钠晶体样品，用新煮沸并冷却的蒸馏水在_中溶解，完全溶解后，全部转移至100 mL的_中，加蒸馏水至_。滴定：取0.00950 molL1的K2Cr2O7标准溶液20.00 mL，硫酸酸化后加入过量KI，发生反应： Cr2O72+6I+14H+3I2+2Cr3+7H2O。然后用硫代硫酸钠样品溶液滴定至淡黄绿色，发生反应：I2+2S2O32S4O62+2I。加入淀粉溶液作为指示剂，继续滴定，当溶液_，即为终点。平行滴定3次，样品溶液的平均用量为24.80 mL，则样品纯度为_%（保留1位小数）。答案：（1）向无色溶液中加入过量的稀盐酸，振荡 有淡黄色沉淀生成 取上层清液，向上层清液中加入氯化钡溶液，振荡 有白色沉淀生成（2）烧杯 容量瓶 溶液的凹液面与刻度相平 滴入最后一滴硫代硫酸钠溶液，溶液蓝色褪去，且半分钟后不复原 0.95解析：本题化学探究实验。（1）由题意可知，硫代硫酸钡为难溶性钡盐，所以溶液中S2O32会干扰SO42的检验，因此检验硫代硫酸钠中含有硫酸根，必须排除S2O32对SO42检验的干扰，因此将样品溶解后，应向溶液中加入过量的稀盐酸，稀盐酸与硫代硫酸钠反应生成氯化钠、硫沉淀和二氧化硫气体，然后取上层清夜，向溶液中加入氯化钡溶液，观察是否有白色沉淀生成。（2）配制硫代硫酸钠溶液时，应在烧杯中溶解样品，待冷却后转移到100ml容量瓶中，然后洗涤，再加入蒸馏水至溶液的凹液面与刻度相平；滴定时，反应生成的I2溶液遇淀粉指示剂变蓝色，滴入硫代硫酸钠溶液时，单质碘遇硫代硫酸钠反应：，滴定终点为滴入最后一滴硫代硫酸钠溶液，溶液蓝色褪去，且半分钟后不复原；由反应方程式可得如下关系式：K2Cr2O43I26Na2S2O3，24.80ml溶液中Na2S2O3的物质的量为1.14103mol，则1000ml溶液中Na2S2O3的物质的量为4.6103mol，则样品的纯度为4.6103248/1.2=0.95。11. (2018届山东省临沂模拟)ClO2是一种优良的消毒剂，其溶解度约是Cl2的5倍，温度过高、浓度过大时均易发生分解，因此常将其制成KClO2固体。一种制备KClO2的新方法的实验装置如图所示，具体操作为：取一定量的KClO3固体和硫酸肼(N2H4H2SO4)固体混合均匀后装入250 mL的三颈烧瓶中，经冰盐水冷却后的硫酸通过滴液漏斗加入，产生的ClO2气体导出后用KOH溶液吸收即可得到KClO2。请回答下列问题：(1)与分液漏斗相比，本实验中使用滴液漏斗，其优点是_。(2)制备ClO2的化学方程式为_，加入的硫酸需要用冰盐水冷却的原因是_、_。(3)实验过程中通入空气的目的是_。通过实验分析可知空气流速过快或过慢，均会导致KClO2产率降低，其原因是_。(4)有人认为用图示装置吸收ClO2易引起倒吸，但经过多次实验均未发现有倒吸现象，其原因是_。(5)有人认为用图示装置制备的KClO2中含有较多杂质，其原因是_。若在KOH溶液中添加一定量的H2O2，即可制得较纯净的KClO2，其原因是_(用离子方程式表示)。答案：(1)滴液漏斗液面上方和三颈烧瓶液面上方气体压强相等，使液体能顺利滴下(2)4KClO3N2H4H2SO4H2SO4=4ClO2N22K2SO44H2O(或4KClO3N2H4H2SO43H2SO4=4ClO2N24KHSO44H2O)防止液体飞溅防止生成的ClO2受热分解(3)将生成的ClO2全部导出以被KOH溶液吸收空气流速过快，反应不充分，空气流速过慢，ClO2浓度过大，易发生分解(4)生成的ClO2中混有N2(5)生成KClO2的同时必有ClO2的氧化产物KClO3或KClO4生成2ClO2H2O22OH=2ClOO22H2O解析：(2)由题意知，KClO3的还原产物为KClO2，则N2H4H2SO4的氧化产物是N2，根据得失电子守恒和元素守恒写出并配平化学方程式。用冰盐水冷却硫酸可防止液体飞溅，并可防止生成的ClO2受热分解。(5)KOH和ClO2发生氧化还原反应，一部分ClO2被氧化成KClO3或KClO4，因此制备的KClO2中含有较多杂质。在碱性条件下H2O2是一种良好的还原剂，其可与ClO2发生反应：2ClO22KOHH2O2=2KClO22H2OO2，从而得到较纯净的KClO2。
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