【典型例题】
[例1] 某同学通过下列装置进行实验,推断SO2与Na2O2反应的产物,已知SO2可由浓H2SO4与Na2SO3反应制取,Na2O2完全反应。
(1)怎样确定反应中是否有O2生成? ;
(2)装置B的作用是
;装置D的作用是 ;
(3)该同学为了确定另一产物是Na2SO3还是Na2SO4,设计实验如下:
你认为该同学的实验是否合理 ,理由 。
(4)若你认为不合理,请你设计一个合理实验来确定产物(括号内填加入物质,方框内填现象);若你认为合理,可不回答此问。
答案:(1)用带火星的木条靠近干燥管口a,观察是否复燃。(2)干燥SO2,防止水蒸气进入C装置与Na2O2反应;防止空气中水蒸气进入C装置与Na2O2反应生成O2;同时吸收过量的SO2,防止干扰O2的检验和污染空气。(3)不合理,固体中有Na2SO3时也具有此现象(4)盐酸,无明显现象 BaCl2溶液或Ba(NO3)2溶液,白色沉淀
解析:考察检验实验的设计。
[例2]
某硝酸钠固体中混有少量硫酸铵和碳酸氢钠杂质,试设计一个实验方案,既除去杂质,又配成硝酸钠溶液。
供选用的试剂有:① 稀HCl ② 稀HNO3 ③ 稀H2SO4 ④
NaOH溶液
⑤ Na2CO3溶液 ⑥
BaCl2溶液 ⑦
Ba(OH)2溶液 ⑧
Ba(NO3)2溶液
供选用的实验操作有:A.
加热
B. 过滤 C. 分液 D. 蒸发 E. 蒸馏 F. 结晶
要求:试剂不超过三种,空格按要求填人试剂或操作的序号,可不填满。
实验方案:先将固体溶于蒸馏水配成溶液,然后填下列空格:
选择试剂
选择操作
答案:选择试剂 ⑦ ⑤ ② 选择操作
A B A
解析:考察除杂实验设计。
[例3] 选择使用下列仪器、药品验证由铜和适量浓硝酸反应
产生的气体中含有NO(N2和O2的用量可自由控制)
已知:Ⅰ
NO+NO2+2OH-=2NO2-+H2O;Ⅱ气体液化温度NO2:21℃, NO:-152℃
(1)现有甲、乙、丙3位同学分别设计了以下3个实验方案(用仪器的连接顺序表示)。
甲:A→C→F→D→B 乙:A→B→C→E 丙:A→F→D→B
请回答:甲、乙、丙3位同学提出的实验方案是否能验证Cu与适量浓硝酸反应,产生的气体中含有NO(填“能”或“不能”)。
甲
,乙
,丙
;
(2)反应前先通足量N2,其目的是
;
(3)确认气体中含有NO的现象是
。
答案:(1)能; 不能; 不能;(2)排尽整个装置中的空气,防止产生的NO被空气中的O2氧化;(3)(D)装置中通入O2后有红棕色气体生成
解析:考察实验方案优劣的判断。
[例4]
工业上测量SO2、N2、O2混合气体中SO2含量的装置如下图;反应管中装有碘的淀粉溶液。SO2和I2发生的反应为(N2、O2不与I2反应):SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI
(1)混合气体进入反应管后,量气管内增加的水的体积等于 的体积(填写气体的分子式)。
(2)反应管内溶液蓝色消失卮,没有及时停止通气,则测得的SO2含量 (选填:偏高,偏低,不受影响)。
(3)反应管内的碘的淀粉溶液也可以用 代替(填写物质名称)。
(4)若碘溶液体积为VamL.
,浓度为Cmol·L-1,N2与O2的体积为VbmL(已折算为标准状况下的体积)。用C、Va、Vb表示SO2的体积百分含量为:
。
(5)将上述装置改为简易实验装置,除导管外,还需选用的仪器为.
(选下列仪器的编号)。
a. 烧杯 b. 试管 c. 广口瓶 d. 容量瓶 e. 量筒 f. 单孔塞 g. 双孔塞
答案:(1)N2、O2的体积;(2)偏低;(3)酸性高锰酸钾溶液或溴水;(4)VSO2%=22.4CVa/(22.4CVa+Vb)×100%(其它合理答案也对);(5)bceg或beg或ceg
解析:考察物质含量的测定。
[例5] 1,2,3,4—四氢化萘的结构简式是,分子式是C10H12。常温下为无色液体,有刺激性气味,沸点
C10H8Br4+4HBr。生成的四溴化萘常温下为固态,不溶于水。有人用四氢化萘、液溴、蒸馏水和纯铁粉为原料,制备少量饱和氢溴酸溶液,实验步骤如下:① 按一定质量比把四氢化萘和水加入适当的容器中,加入少量纯铁粉。② 慢慢滴入液溴,不断搅拌,直到反应完全。③ 取下反应容器,补充少量四氢化萘,直到溶液颜色消失。过滤,将滤液倒入分液漏斗,静置。④ 分液,得到的“水层”即氢溴酸溶液。
回答下面问题:
(1)下面示意图中的装置,适合步骤①和②操作的是
;
(2)步骤②中如何判断“反应完全”
;
(3)步骤③中补充少量四氢化萘的目的是 ;
(4)步骤③中过滤后得到的固体物质是
;
(5)已知在实验条件下,饱和氢溴酸水溶液中氢溴酸的质量分数是66%,如果溴化反应进行完全,则步骤①中四氢化萘和水的质量比约是1: (保留小数点后1位)。
答案:(1)D(2)加入的液溴颜色基本不褪(3)除去过量的溴(4)四氢化萘、铁粉(5)1.3
解析:考察有机实验的判断。
[例6] 某课外活动小组加热炭粉(过量)和氧化铜的混合物,再用下图装置,对获得的铜粉(含炭)样品进行实验。图中铁架台等装置已略去。请你帮助他们完成下列实验报告。
实验过程 |
实验现象 |
有关化学方程式 |
在C中加入样品标本W克,D中装入药品后并称量为m1g。连接好仪器后,检查气密性 |
/ |
/ |
打开A的活塞,慢慢滴加溶液。 |
|
|
对C进行加热。当C中药品充分反应后。关闭A的活塞。停止加热: |
|
|
冷却后,称量D的质量为m2克。 |
/ |
/ |
(1)实验目的:
。
(2)实验用品:仪器:天平、分液漏斗、锥形瓶、硬质玻璃管、干燥管、酒精灯、洗气瓶等,药品:红褐色铜粉(含炭)样品、过氧化氢溶液、二氧化锰、碱石灰、浓硫酸等。
(3)实验内容(见表1)表1 实验步骤、现象及化学方程式:
(4)计算:样品中铜的质量分数=______。(用含W、m1、m2的代数式表示。)
(5)问题和讨论:实验完成后,老师评议说:按上述实验设计,即使C中反应完全、D中吸收完全,也不会得出正确的结果。经讨论,有学生提出在B与C之间加入一个装置,再次实验后,得到了较正确的结果。那么,原来实验所测得的铜的质量分数偏小的原因可能是__________。在B与C之间加入的装置可以是_____________,其中盛放的药品是____________。
答案:(1)测定铜粉样品中铜的质量分数
(3)
B、E中有气泡产生 |
|
C中的红褐色粉末变成黑色 |
2Cu+O2 C+O2 |
(4);(5)偏小:水蒸汽通过C被D中碱石灰吸收;洗气瓶 浓硫酸 (或干燥管 碱石灰)
解析:考察对实验过程的判断和评价。
[例7]
以浓硫酸、浓硝酸、粗铜、水和空气为原料可制得硫酸铜(CuSO4·5H2O)。制取硫酸铜晶体的过程如下图所示。
(1)写出制取硫酸铜的总反应方程式
。
(2)在上述生产过程中,被循环使用的物是
。
(3)请你选用下列适宜的装置来模拟上述生产过程。将它们的编号填入方框。
答案:(1)2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O;(2)HNO3;(3)B、A
解析:考察对实验装置的选择。
[例8] 实验室可用2Cl2+2CuO=2CuCl2+O2的反应来测定铜的近似相对原子质量。试回答:
(1)为测定反应物CuO的质量[记作m(CuO)g]和生成物O2的体积(标准状况下)[记作V(O2)mL],请用图所列仪器设计一个简单的实验方案:
① 按气体流向从左到右,用乳胶管(图中未画出)连接上述仪器,组合成一套实验装置,正确的连接顺序是 (用导管口序号填写),装置C的作用是 。实验完毕时在F的反应管中观察到的现象是 。
② 计算Cu的相对原子质量的表达式是 。(已知氧的相对原子质量为16)
(2)下列情况中会使测定结果偏大的是 。
A. CuO未全部转化为CuCl2
B. CuO受潮
C. CuO中混有Cu D.
未使用C装置
E. 未使用D装置
(3)如果仍采用上述仪器设计另外的实验方案,还可以测定其他物理量来求出Cu的相对原子质量,这些物理量是 。
A. m(CuO)、m(CuCl2) B.
m(Cl2)、V(O2)
C. m(CuCl2)、V(O2) D.
V(HCl)、V(O2)
答案:(1)①
a→f ,e→i,
j→c,
d→h,
g→b;除去多余的Cl2;黑色粉末变为棕色;② ;(2)ABCE
(3)AC
解析:考察实验和计算相结合的实验判断。
【模拟试题】
1. 如下图的烧瓶中收集了一瓶乙烯,请你根据喷泉原理和乙烯化学性质,在图示基础上设计一个方案,使它产生喷泉,力求使水充满整个烧瓶。(简述原理与操作)
2. 实验室有CuO和Cu粉的混合物。请你利用给出的实验仪器及试剂,设计两种测定该样品(已称得其质量为m克)中氧化铜质量分数的方法,并填写表格中的有关内容。
实验 方法 |
实验过程中所发生反应的 化学方程式 |
实验所用仪器 (用编号表示) |
实验需直接测定的有关物理量 (用文字说明) |
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
实验可能用到的主要仪器:
① 托盘天平 ② 启普发生器 ③ 硬质玻璃管 ④ 泥三角 ⑤ 烧杯 ⑥ 坩埚 ⑦ 酒精灯 ⑧ 玻棒 ⑨ 漏斗 ⑩ 干燥管
实验可能用到的试剂:
a. 锌粒 b. 稀硫酸 c. 氯化钠溶液 d,浓硫酸
3. 某绿色粉末的组成可表示为Cu2(OH)2CO3·xH2O,在加热条件下,该粉末在失去结晶水的同时发生分解反应,化学方程式如下:
Cu2(OH)2CO3·xH2O 2CuO+CO2↑+(x+1)H2O
现取一定量该粉末(未精确测定质量)样品,用下图所列仪器(夹持、加热等仪器均略)先后进行两个实验:
(I)测定该粉末组成中结晶水的x值;
(II)用前一个实验结束后的残留固体与乙醇蒸气反应(该残留固体可使乙醇发生去氢氧化),并检验反应产物。(已知乙醇的沸点为78℃)
(1)见图中已装配好一套装置,回答下列问题:
① 该装置用于进行实验(选填Ⅰ或Ⅱ)
,需加热的仪器有(选填序号字母)
;
② 在试管D中所放试剂及可观察到的现象是
,
反应的离子方程式为
;
③ 为确保反应物有较高的利用率,且使装置中气流平稳,应对C部分进行的改进是
;
(2)用图中其它仪器组装完成另一实验的装置,回答以下问题:
① 这些仪器按气流从左到右方向的连接顺序是(填写序号字母) →
→ →H;其中H的作用是
;
② 组装试管F时,试管口应略向下倾斜,其原因是
;
(3)若各装置中的反应都能进行完全,实验后测得A中固体质量减轻ag、E增重bg、G增重cg,则表示结晶水x值的计算式为(从a、b、c中选两个量求算,不必化简) 。
4. 某学生利用厨房中的用品进行小实验研究,现有:鸡蛋壳、食醋、纯净水、食盐、干电池、石墨电极及导线,你认为他不能完成的家庭小实验有( )
A. 除去鸡蛋白溶液中的少量食盐 B. 自制家用含次氯酸钠溶液的消毒剂
C. 检验碘盐中是否加有碘酸钾 D. 除去热水瓶胆内的水垢
5. 请设计简单的方案证明KMnO4溶液的颜色是由于MnO4-的存在而引起的?
6. 根据下图回答问题:
(1)上述装置中,在反应前用手掌紧贴烧瓶外壁检查装置的气密性,如观察不到明显的现象,还可以用什么简单的方法证明该装置不漏气。 ;
(2)写出浓硫酸和木炭粉在加热条件下发生反应的化学方程式: ;
(3)如果用图中的装置检验上述反应的全部产物,写出下面标号所表示的仪器中应加入的试剂的名称及其作用:
A中加入的试剂是
,作用是
。
B中加入的试剂是
,作用是
。
C中加入的试剂是
,作用是除尽 气体。
D中加入的试剂是
,作用是
。
(4)实验时,C中应观察到的现象是 。
7. 三氯化铁是中学化学实验室中必不可少的重要试剂。某同学利用废铁屑(含少量铜等不与盐酸反应的杂质)来制备FeCl3·6H2O,该同学设计的实验装置如图3所示,A中放有废铁屑,烧杯中盛有过量的稀硝酸,实验时打开a,关闭b,从分液漏斗内向A中滴加过量盐酸,此时溶液呈浅绿色,再打开b进行过滤,过滤结束后,取烧杯内溶液倒入蒸发皿加热,蒸发掉部分水并使多余HNO3分解,再降温结晶得FeCl3·6H2O晶体。填写下列空白:
(1)从B导管收集产生的气体可采用的方法是
。
(2)滴加盐酸时,发现反应速率较之盐酸与纯铁粉反应要快,其原因是
。
(3)烧杯内放过量稀HNO3的原因是
,离子方程式是
。
(4)整个实验过程中,弹簧夹a都必须打开,除了为排出产生的气体外,另一个目的是
。
(5)用降温结晶法制得FeCl3·6H2O,而不用直接蒸干的方法来制得晶体的理由是
。
8. 下列各实验现象能用同一原理解释的是( )
A. 苯酚、乙烯都能使溴水褪色
B. 稀硫酸中加入铜粉不反应,再加硝酸钠或硫酸铁后,铜粉溶解
C. 葡萄糖和福尔马林与新制氢氧化铜悬浊液共热,都产生红色沉淀
D. 将SO2通入氯化钡溶液至饱和,再加入足量硝酸或苛性钠溶液,都产生白色沉淀
9.
某同学设计下列方法对A盐的水溶液进行鉴定。
由此得出的以下结论中,错误的是( )
A. D溶液中可能存在Fe(SCN)2+ B. C溶液中有Fe3+
C. B为AgBr浅黄色沉淀 D.
A一定为无氧酸盐FeBr3
10. 某混合气体可能含有CO、CO2、NH3、HCl、H2和水蒸气中的一种或几种,当依次通过澄清石灰水(无浑浊现象)、氢氧化钡溶液(有浑浊现象)、浓硫酸、灼热的氧化铜(变红)和无水CuSO4(变蓝),则可断定该混合气中一定有( )
A. HCl、CO2、H2 B. CO、H2、H2O C. CO、H2、NH3 D. HCl、CO、H2O
11. 有一瓶无色气体,可能含有H2S、CO2、HCl、HBr、SO2中的若干种,将其通入氯水中,得无色透明液,将此溶液分成两份,向其中一份加入盐酸酸化的BaCl2溶液有白色沉淀;向另一份中加入HNO3酸化的AgNO3溶液有白色沉淀产生,则下列结论正确的是( )
A. 肯定有CO2和SO2 B.
可能有HBr、CO2
C. 肯定没有HBr、H2S、HCl D. 以上结论均不正确
12. 某学生将混有铜粉的氯化铁晶体(FeCl3·6H2O)提纯,以得到纯净的氯化铁晶体,他拟订了下列实验步骤:
①
把样品溶解。② 过滤除去Cu粉。③ 蒸干滤液即得到氯化铁晶体。
(1)以上实验步骤是否可行?其原因是什么?(写出有关反应方程式)。
(2)拟订合理的实验方案。
【试题答案】
1. 先在一个气球内充入与烧瓶等体积的Cl2或HCl气体。打开止水夹K,从图中止水夹K处将气体缓缓送入烧瓶内,因为
方法2:打开止水夹K,注入适量溴水,
2.
实验方法 |
实验过程中所发生 反应的化学方程式 |
实验所用仪器 (用编号表示) |
实验需直接测定的有关物理量(用文字说明) |
1 |
H2SO4+Zn=ZnSO4+H2↑ H2+CuO |
①②③⑦ |
实验前样品和硬质玻璃管的总质量 实验后Cu及硬质玻璃管的总质量 |
2 |
H2SO4+CuO=CuSO4+H2O |
①⑤⑧⑨ |
过滤后剩余固体的质量 |
3 |
2Cu+O2 |
①④⑥⑦⑧ |
实验前坩埚与样品总质量(或坩埚质量) 实验后坩埚与CuO总质量 |
3.(1)①Ⅱ
ABC ② 银氨溶液;试管内壁产生银镜
CH3CHO
+ 2[Ag(NH3)2]+ + 2OH—→CH3COO— + NH4+ +2Ag↓+
3NH3 +2H2O
③ 水浴加热,温度计控温78℃或略大于78℃
(2)① F、G、E防止空气中H2O和CO2进入E,引起测定误差
② 防止加热时产生的水蒸气在试管口部分冷凝回流支试管底部,引起炸裂
(3)或
4. C
5. 方法一:对照实验:用KCl溶液和KMnO4溶液进行比较,得出结论。
方法二:利用
MnO4- 的强氧化性。向溶液中加入还原性的物质(Na2SO3、浓HCl、FeCl2、H2O2等),颜色消失,说明产生颜色的离子为MnO4-。
6.(1)反应前点燃酒精灯,加热烧瓶一小会儿。在瓶B、C、D中出现气泡,熄灭酒精灯,瓶B、C、D中导管液面上升,证明该装置不漏气。
(2)2H2SO4(浓)+CCO2↑+2SO2↑+2H2O
(3)无水硫酸铜;检验
H2O;品红溶液;检验
SO2;足量酸性 KMnO4 溶液 SO2;澄清石灰水;检验
CO2
(4)导管有气泡冒出;溶液紫色逐渐变浅;瓶底有少量黑色固体生成。
7.(1)用排水取气法或向下排空气取气法
(2)因废铁屑中含少量Cu等不与HCl反应的杂质,形成Fe-Cu原电池使反应速率加快
(3)稀HNO3有强氧化性,为保证使Fe2+全部氧化成Fe3+
3Fe2++4H++NO====3Fe3++NO↑+2H2O
(4)与大气相通,使分液漏斗中的酸可滴入A中
(5)因为FeCl3是强酸弱碱盐水解:FeCl3+3H2OFe(OH)3+3HCl,加热蒸干时使HCl挥发造成水解平衡右移,因此得不到FeCl3·6H2O
8. BC 9. D 10. A 11. D
12. 因为样品加水后,会发生以下反应:2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2,过滤不能使Cu除尽,还含有FeCl2、CuCl2等杂质。蒸干滤液时,FeCl3+3H2OFe(OH)3↓+3HCl↑,因此以上实验步骤不可行,不能得到纯氯化铁晶体。实验方案:① 溶解;② 加过量铁粉;③
过滤除铁、铜;④ 向溶液中通入足量Cl2;⑤ 加入少量浓盐酸;⑥
冷却热饱和溶液结晶。
【试题解析】
1. 先使烧瓶内乙烯转化成液态物质,使瓶内气态物质分子数趋于零既可产生喷泉,且使水充满整个烧瓶。
2. 考察多种实验方案的设计。
3. 考察实验仪器的辨析。
4. 蛋壳内膜作为半透膜,鸡蛋白溶液为胶体,通过渗析可除去其中的少量食盐;电解食盐水可自制家用含次氯酸钠溶液的消毒剂;检验碘盐中是否加有碘酸钾,缺少还原剂将IO3-还原;水垢为碳酸钙和氢氧化镁的混合物,用醋酸除去。答案为C。
5. 考察一题多解。
6. 考察连续证明产物的实验装置的判断。
7. 利用实验铁先和盐酸反应制得氯化亚铁和氢气,再将亚铁离子氧化成3价,同时注意得到氯化铁晶体的过程中防止其水解,注意结晶方法。
8. A中分别是氧化和加成;B中都是氧化性强弱的问题;C中都是弱氧化剂的反应;D中分别利用氧化和酸性氧化物与碱的反应原理。
9. A盐水溶液中的溶质不止有一种溶质。
10. 连续两次通过碱溶液,说明有HCl和CO2,第一次将HCl吸收,第二次与CO2反应;通过浓硫酸吸水后,再通过氧化铜检验,可以确定氢气。
11. 氯化钡检验的是硫酸根离子,而和氯气反应的是还原性气体,同时能产生硫酸根离子的应为SO2,而SO2和H2S不共存,所以没有H2S,而加硝酸银产生白色沉淀,说明没有HBr。