2020届高考化学一轮复习（浙江）　化学实验方案的设计和评价作业 15页

第五单元　化学实验方案的设计和评价 ‎1.(2018浙江11月选考,24,2分)已知草酸(H2C2O4)是一种弱酸,157 ℃升华,170 ℃以上分解可放出CO2和CO;可与酸性KMnO4溶液反应;其钠盐易溶于水,钙盐难溶于水。下列说法正确的是(　　)‎ A.草酸受热产生的气体,用足量的NaOH溶液充分吸收后,可收集得到纯净的CO B.草酸受热产生的气体通过灼热的氧化铜,若出现黑色变红色现象,则说明产生的气体中一定有CO C.草酸受热产生的气体直接通入足量的澄清石灰水中,若能产生白色浑浊现象,则说明产生的气体中一定有CO2‎ D.H2C2O4与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为:5H2C2O4+2MnO‎4‎‎-‎+6H+ 2Mn2++10CO2↑+8H2O 答案　D　A项中,草酸受热产生的气体中,CO2被足量的NaOH溶液充分吸收,收集得到的CO带有H2O,故A错误;B项中,草酸受热产生的气体通过灼热的氧化铜,若出现黑色变红色现象,不能说明产生的气体中一定有CO,也可能是H2C2O4的还原性使氧化铜被还原,故B错误;C项中,由于草酸(H2C2O4)157 ℃升华,草酸受热产生的气体直接通入足量的澄清石灰水中,产生白色浑浊现象可能是生成了CaC2O4,故C错误;D项中,H2C2O4与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为:5H2C2O4+2MnO‎4‎‎-‎+6H+ 2Mn2++10CO2↑+8H2O,故D正确。‎ ‎2.下列相关实验不能达到预期目的的是(　　)‎ 选项 相关实验 预期目的 A 相同温度下,等质量的大理石块、大理石粉分别与等体积、等浓度的盐酸反应 探究接触面积对化学反应速率的影响 B 把装有颜色相同的NO2和N2O4混合气体的两支试管(密封)分别浸入冷水和热水中 探究温度对化学平衡的影响 C 在蔗糖中加入稀硫酸,水浴加热,再加入新制的氢氧化铜悬浊液并加热 探究蔗糖水解产物具有还原性 D 两支试管中装有等体积、等浓度的H2O2溶液,向其中一支试管中加入FeCl3溶液 探究FeCl3溶液对H2O2分解速率的影响 答案　C　A项,相同温度下,等质量的大理石块、大理石粉分别与等体积、等浓度的盐酸反应,大理石与盐酸的接触面积不同,反应速率不同,能达到预期目的,A不符合题意;B项,温度不同,导致平衡2NO2 N2O4发生移动而使颜色发生变化,能达到预期目的,B不符合题意;C项,葡萄糖和新制氢氧化铜的反应必须在碱性条件下进行,不能达到预期目的,C符合题意;D项,两支试管中装有等体积、等浓度的H2O2溶液,向其中一支试管中加入FeCl3溶液,H2O2分解速率加快,能达到预期目的,D不符合题意。‎ ‎3.用如图所示实验装置进行物质性质的探究实验,下列说法不合理的是(　　)‎ A.若品红溶液①褪色,则说明产物中含有SO2‎ B.若溴水褪色,则说明SO2具有还原性 C.若烧瓶中产生黄色浑浊和无色气泡,则说明Na2S2O3只作氧化剂 D.若品红溶液②不褪色、Na2SiO3溶液中出现白色浑浊,则说明亚硫酸比碳酸的酸性强 答案　C　A项,SO2能使品红溶液褪色;B项,SO2使溴水褪色表现还原性;D项,品红溶液②不褪色说明没有SO2,Na2SiO3溶液中出现白色浑浊说明有CO2,即SO2与NaHCO3反应生成了CO2,依据较强酸制较弱酸的原理可知亚硫酸比碳酸的酸性强。‎ ‎4.已知下列各组反应(表中的物质均为反应物)的反应物及温度,则反应开始时,放出H2的速率最快的是(　　)‎ 编号 金属(大小、形状相 同的粉末)物质的量 酸的浓度及体积 反应温度/℃‎ A Mg 0.1 mol ‎3 mol·L-1的硝酸10 mL ‎60‎ B ‎ Mg 0.1 mol ‎3 mol·L-1的盐酸10 mL ‎30‎ C Fe 0.1 mol ‎3 mol·L-1的盐酸10 mL ‎60‎ D ‎ Mg 0.1 mol ‎3 mol·L-1的盐酸10 mL ‎60‎ 答案　D　反应物本身的性质是决定反应速率的主要因素。反应速率还受到反应物浓度、温度、催化剂等外部因素的影响。反应物种类相同时,温度越高,反应物的浓度越大,反应速率越快,故D正确。‎ ‎5.某研究性学习小组为了探索镁粉与溴水反应的机理,做了如下四组实验:‎ ‎①将镁粉投入冷水中,未见任何现象;‎ ‎②将镁粉放入溴水中,观察到只是开始时产生极少量的气泡,但溴水的颜色逐渐褪去;‎ ‎③将镁粉放入液溴中,未观察到任何明显现象;‎ ‎④向含足量镁粉的液溴中滴加几滴水,观察到溴的红棕色很快褪去。‎ 则下列关于镁与溴水的反应机理的说法中正确的是(　　)‎ A.镁粉只直接与溴水中的溴反应 B.镁粉只与溴水中的酸反应 C.产生的极少量的气泡是镁粉与水反应得到的 D.镁粉在水的催化下与溴发生反应 答案　D　根据实验现象可得出结论:①镁不易与冷水反应。②溴水与镁粉发生反应,溴逐渐消耗。③镁与液溴不反应。④镁粉和液溴中滴加几滴水,迅速反应,溴很快消耗完全。综上所述,镁与溴水的反应机理是:镁粉在水的催化下与溴发生反应。‎ ‎6.为探究溴乙烷与NaOH的醇溶液共热发生的是水解反应还是消去反应,甲、乙、丙三名同学分别设计了如下三个实验方案: ‎ 甲:向反应后的混合液中滴入溴水,若溶液颜色很快褪去,则可证明发生了消去反应。‎ 乙:向反应后的混合液中滴入稀硝酸中和NaOH,然后再滴入AgNO3溶液,若有浅黄色沉淀生成,则可证明发生了消去反应。 ‎ 丙:向反应后的混合液中滴入酸性KMnO4溶液,若溶液颜色变浅,则证明发生了消去反应。‎ 则有关上述实验方案叙述(　　)‎ A.甲正确 B.乙正确 C.丙正确 D.都不正确 答案　D　A项,反应后的混合液中存在氢氧化钠,溴与氢氧化钠反应而使溴水褪色,不能说明发生了消去反应,甲错误;B项,溴乙烷发生水解反应也会有此现象,不能说明发生了消去反应,乙错误;C项,醇也可以使酸性KMnO4溶液颜色变浅,不能说明发生了消去反应,丙错误,答案选D。‎ ‎7.为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解反应的催化效果,甲、乙两组同学分别设计了图1、图2所示的实验。下列叙述中不正确的是　(　　)‎ A.图1实验可通过观察产生气泡快慢来比较反应速率的大小 B.若图1所示实验中反应速率为①>②,则一定说明Fe3+比Cu2+对H2O2分解催化效果好 C.用图2装置测定反应速率,可测定反应产生的气体体积及反应时间 D.为检查图2装置的气密性,可关闭A的活塞,将注射器活塞拉出一定距离,一段时间后松开活塞,观察活塞是否回到原位 答案　B　A项,反应越剧烈,产生气体的速率越快,产生气泡越快,A正确;B项,若图1所示实验中反应速率为①>②,则一定说明氯化铁比硫酸铜催化效果好,因二者所含的阴离子不同,要证明Fe3+比Cu2+对H2O2分解催化效果好,要使选择的试剂中阴离子种类相同,B错误;C项,反应速率可用单位时间内产生的气体体积表示,该装置可通过注射器活塞的位置变化看生成气体的体积,C正确;D正确。‎ ‎8.乙酸异戊酯俗称香蕉油,可用作食品和化妆品香精。近年来研究出以SnCl4为高效催化剂进行酯化反应合成乙酸异戊酯的方法,该反应的化学方程式为:CH3COOH+(CH3)2CHCH2CH2OH CH3COOCH2CH2CH(CH3)2+H2O。已知在制备过程中会有副反应发生,导致产品颜色略显黄色,黄色越深说明副产物越多。‎ SnCl4可以选用硫渣中的锡与氯气反应来制得,锡的浸出率与温度的关系如图所示。经测定选用一定的酸醇比,控制反应温度为150 ℃,反应时间为1小时,催化剂用量对单位时间内生成物产率的影响如下表:‎ n(SnCl4·5H2O)∶n(乙酸)‎ 乙酸异戊酯的产率/%‎ 产品颜色 ‎0.25∶100‎ ‎64.8‎ 无色 ‎0.50∶100‎ ‎72.9‎ 无色 ‎0.75∶100‎ ‎85.3‎ 浅黄色 ‎1.00∶100‎ ‎88.2‎ 浅黄色 ‎1.25∶100‎ ‎90.1‎ 浅黄色 ‎1.50∶100‎ ‎92.6‎ 黄色 下列说法不正确的是(　　)‎ A.催化剂既可以增大化学反应速率,也可以使那些不可能发生的化学反应得以发生 B.由上表可以知道,产品在一定时间内的产率随着催化剂用量的增加而提高,但是催化剂用量增加产品颜色也随着加深,原因是催化剂用量增加使主反应的选择性降低,副反应增多 C.由上图可知,当浸出温度达到80 ~ 90 ℃时,锡的浸出率大于90%,继续升高浸出温度,浸出率增加不明显,故选择80~90 ℃ 就可以 D.四氯化锡价廉易得,腐蚀性小,反应时间短,且可以回收再利用,故是一种高效的合成乙酸异戊酯的催化剂 答案　A　催化剂能增大反应速率,但不能决定反应能否发生。‎ ‎9.下列实验中,对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是(　　)‎ 选项 实验 现象 结论 A 向亚硫酸钠溶液中,逐滴加入硝酸酸化的硝酸钡溶液 产生白色沉淀 产生的亚硫酸钡是难溶于水的沉淀 B 将CO2气体依次通过NaHSO3溶液、品红溶液 品红溶液不褪色 H2SO3的酸性比H2CO3强 C 常温下铜片插入硝酸中 产生红棕色气体 常温下铜和硝酸反应一定产生NO2‎ D 将H2O2溶液滴加到酸性KMnO4溶液中 紫色溶液褪色 H2O2具有氧化性 答案　B　A中应产生BaSO4沉淀;B中二氧化碳通入亚硫酸氢钠溶液中无二氧化硫产生,说明碳酸无法制得亚硫酸,即亚硫酸的酸性强于碳酸;C中因为NO和O2反应生成NO2而显红棕色,所以铜与硝酸反应也可能产生NO;D中H2O2会将高锰酸钾还原,而非氧化。‎ ‎10.下列有关实验操作、发生的现象、解释或结论都正确的是(　　)‎ 选项 实验操作 发生的现象 解释或结论 A 将稀H2SO4滴加到Fe(NO3)2溶液中 溶液变棕黄色,有红棕色气体生成 HNO3分解生成NO2‎ B 将SO2通入滴有酸性高锰酸钾的溶液中 溶液紫色褪去 SO2具有漂白性 C 常温下将大小相同的铝片分别加入到浓硝酸和稀硝酸中 铝片在浓硝酸中比在稀硝酸中反应更剧烈 反应物浓度越大,反应速率越快 D 向某溶液中加入NaHCO3‎ 产生白色沉淀 该溶液中可能含有氢氧化钡 答案　D　A中反应实质是稀硝酸与Fe2+发生氧化还原反应生成Fe3+与一氧化氮,一氧化氮被空气中的氧气氧化为二氧化氮,A错误;B中将SO2通入滴有酸性高锰酸钾的溶液中溶液紫色褪去,说明SO2具有还原性,B错误;C中铝与浓硝酸发生钝化,C错误;D中向某溶液中加入NaHCO3产生白色沉淀,该溶液中可能含有氢氧化钡,与NaHCO3反应产生BaSO3白色沉淀,D正确。‎ ‎11.(2018课标Ⅰ,26,14分)醋酸亚铬[(CH3COO)2Cr·2H2O]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。‎ ‎①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色,该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②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)①Zn+2Cr3+ Zn2++2Cr2+‎ ‎②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　本题考查物质制备。‎ ‎(1)为防止水中溶解的氧气氧化Cr2+或(CH3COO)2Cr,需将蒸馏水煮沸并迅速冷却,以除去溶解氧。‎ ‎(2)①由溶液颜色变化可知,Zn将Cr3+还原为Cr2+,反应的离子方程式为Zn+2Cr3+ Zn2++2Cr2+。‎ ‎②c中产生的气体为氢气,可排除c中空气,防止Cr2+被氧化。‎ ‎(3)打开K3,关闭K1、K2,c中产生的氢气聚集在溶液上方,气体压强增大,将c中液体经长导管压入d中;(CH3COO)2Cr难溶于冷水,可将d置于冰水浴中冷却,(CH3COO)2Cr充分结晶后,经过滤、洗涤、干燥得砖红色晶体。‎ ‎(4)由于装置d为敞开体系,与大气直接接触,故空气中的氧气可能会氧化(CH3COO)2Cr。‎ ‎12.目前流行的关于生命起源假设的理论认为,生命起源于约40亿年前的古洋底的热液环境,这种环境系统中普遍存在铁硫簇结构,如Fe2S2、Fe4S4、Fe8S7等,这些铁硫簇结构参与了生命起源的相关反应。某化学兴趣小组在研究某铁硫簇结构的组成时,设计了下列实验。‎ ‎【实验Ⅰ】确定硫的质量:‎ 按图连接装置,检查好装置的气密性后,在硬质玻璃管A中放入1.0 g铁硫簇结构(含有部分不反应的杂质),在试管B中加入50 mL 0.10 mol·L-1的酸性KMnO4溶液,在试管C中加入品红溶液。通入空气并加热,发现固体逐渐转变为红棕色。待固体完全转化后,将B中溶液转移至250 mL容量瓶,洗涤试管B后定容。取25.00 mL该溶液用0.01 mol·L-1的草酸(H2C2O4)溶液滴定剩余的KMnO4。记录数据如下:‎ 滴定次数 待测溶液体积/mL 草酸溶液体积/mL 滴定前刻度 滴定后刻度 ‎1‎ ‎25.00‎ ‎1.50‎ ‎23.70‎ ‎2‎ ‎25.00‎ ‎1.02‎ ‎26.03‎ ‎3‎ ‎25.00‎ ‎0.00‎ ‎24.99‎ 相关反应:①2MnO‎4‎‎-‎+2H2O+5SO22Mn2++5SO‎4‎‎2-‎+4H+‎ ‎②2MnO‎4‎‎-‎+6H++5H2C2O42Mn2++10CO2↑+8H2O ‎【实验Ⅱ】确定铁的质量:‎ 将实验Ⅰ硬质玻璃管A中的残留固体加入稀盐酸中,充分搅拌后过滤,在滤液中加入足量的NaOH溶液,过滤后取滤渣,经充分灼烧得0.6 g固体。‎ 试回答下列问题:‎ ‎(1)判断滴定终点的方法是　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)试管C中品红溶液的作用是　。 ‎ 有同学提出,撤去C装置对实验没有影响,你的看法是　　　　(选填“同意”或“不同意”),理由是　  　。 ‎ ‎(3)根据实验Ⅰ和实验Ⅱ中的数据可确定该铁硫簇结构的化学式为　　　　　　　　。 ‎ ‎【问题探究】滴定过程中,细心的同学发现该KMnO4溶液颜色褪去的速率较平常滴定时要快得多。为研究速率加快的原因,该同学继续进行了下列实验,实验数据如下表:‎ 编号 温度/℃‎ 酸化的H2C2O4溶液/mL KMnO4溶/mL 溶液褪色时间/s ‎1‎ ‎25‎ ‎5.0‎ ‎2.0‎ ‎40‎ ‎2‎ ‎25‎ ‎5.0(另加少量可溶于水的MnSO4粉末)‎ ‎2.0‎ ‎4‎ ‎3‎ ‎60‎ ‎5.0‎ ‎2.0‎ ‎25‎ ‎(4)分析上述数据,滴定过程中反应速率加快的一种可能原因是　　　　　　　　。 ‎ 答案　(1)当滴入最后一滴草酸溶液时,锥形瓶中溶液由浅红色变为无色,且半分钟内不变化 ‎(2)验证SO2是否被酸性KMnO4溶液完全吸收　同意　当B中溶液颜色不变化,即可证明SO2已被酸性KMnO4溶液完全吸收 ‎(3)Fe3S4‎ ‎(4)Mn2+对反应起到催化作用(或反应放热使温度升高),加快反应速率 解析　(3)第1次滴定时测得H2C2O4溶液体积误差较大,应舍去,第2、3次取平均值,V(H2C2O4)=25.00 mL,与H2C2O4反应的KMnO4的物质的量为0.01 mol·L-1×0.025 L×‎2‎‎5‎=0.000 1 mol,与SO2反应的KMnO4的物质的量为0.05 L×0.10 mol·L-1-10×0.000 1 mol=0.004 mol,n(SO2)=0.004 mol×‎5‎‎2‎=0.01 mol,n(S)=0.01 mol;0.6 g固体为Fe2O3,n(Fe)=‎0.6‎‎160‎×2 mol=0.007 5 mol,n(Fe)‎n(S)‎=‎0.007 5mol‎0.01mol=‎3‎‎4‎,所以该铁硫簇结构的化学式为Fe3S4。(4)对比实验1、2知,Mn2+可使反应速率加快;对比实验1、3知,温度升高,反应速率加快。‎ ‎13.(2017课标Ⅲ,26,14分)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:　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(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。‎ ‎①仪器B的名称是　　　　。 ‎ ‎②将下列实验操作步骤正确排序　　　　　　(填标号);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K2 d.打开K1和K2,缓缓通入N2‎ e.称量A f.冷却到室温 ‎③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　　　　(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。‎ ‎①C、D中的溶液依次为　　　　(填标号)。C、D中有气泡冒出,并可观察到的现象分别为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ a.品红　　　　　b.NaOH　　　　　c.BaCl2‎ d.Ba(NO3)2　　　 e.浓H2SO4‎ ‎②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(1)样品中没有Fe(Ⅲ)　Fe(Ⅱ)易被氧气氧化为Fe(Ⅲ)‎ ‎(2)①干燥管　②dabfce ‎③‎76(m‎2‎-m‎3‎)‎‎9(m‎3‎-m‎1‎)‎　偏小 ‎(3)①c、a　生成白色沉淀、褪色 ‎②2FeSO4 Fe2O3+SO2↑+SO3↑‎ 解析　本题考查FeSO4的化学性质及实验方案的分析。(1)滴加KSCN溶液,溶液颜色无明显变化,说明溶液中不含Fe3+;通入空气,溶液逐渐变红,说明Fe2+被氧气氧化成了Fe3+。(2)②先通入N2将装置中的空气排出,然后加热,可防止FeSO4在加热过程中被氧化;最后在N2保护下冷却至室温再称重。③设绿矾晶体的化学式为FeSO4·xH2O,结合题意可知‎18x‎152‎=m‎2‎‎-‎m‎3‎m‎3‎‎-‎m‎1‎,x=‎ ‎152(m‎2‎-m‎3‎)‎‎18(m‎3‎-m‎1‎)‎‎=‎76(m‎2‎-m‎3‎)‎‎9(m‎3‎-m‎1‎)‎;若实验时未排空气就加热,则FeSO4会被氧化,使m3偏大,计算出的x偏小。(3)由题意可知Fe‎+2‎SO4固体高温条件下可分解生成Fe‎+3‎‎2‎O3,依据氧化还原反应中得失电子守恒规律推测产物中应有SO2,且Fe2O3与SO2物质的量之比为1∶1,结合原子守恒可知产物中还应该有SO3,故FeSO4高温分解反应的化学方程式为2FeSO4 Fe2O3+SO2↑+SO3↑;SO2与BaCl2不反应,SO3与BaCl2反应生成BaSO4沉淀,故先用BaCl2溶液检验SO3气体,再用品红溶液检验SO2气体,最后用NaOH溶液进行尾气处理。‎ ‎14.二茂铁可用作燃料的节能消烟剂、抗爆剂等。实验室制备二茂铁装置示意图如图一所示。‎ 已知:①二茂铁熔点是173 ℃,在100 ℃时开始升华;沸点是249 ℃。‎ ‎②制备二茂铁的反应原理是:2KOH+FeCl2+2C5H6 Fe(C5H5)2+2KCl+2H2O。‎ 实验步骤为:‎ ‎①在三颈烧瓶中加入25 g粉末状的KOH,并从仪器a中加入60 mL无水乙醚到烧瓶中,充分搅拌,同时通氮气约10 min;‎ ‎②再从仪器a滴入5.5 mL新蒸馏的环戊二烯(C5H6,密度为0.95 g/cm3),搅拌;‎ ‎③将6.5 g无水FeCl2与(CH3)2SO(二甲亚砜,作溶剂)配成的溶液25 mL装入仪器a中,慢慢滴入仪器c中,45 min滴完,继续搅拌45 min;‎ ‎④再从仪器a加入25 mL无水乙醚搅拌;‎ ‎⑤将c中的液体转入分液漏斗中,依次用盐酸、水各洗涤两次,分液得橙黄色溶液;‎ ‎⑥蒸发橙黄色溶液,得二茂铁粗产品。‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)仪器b的名称是　　　　　　　。 ‎ ‎(2)步骤①中通入氮气的目的是　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)仪器c的适宜容积为(选编号):　　　　。 ‎ ‎①100 mL　　　　②250 mL　　　　③500 mL ‎(4)步骤⑤用盐酸洗涤的目的是　　　　　　　　　。 ‎ ‎(5)步骤⑦是二茂铁粗产品的提纯,该过程在图二装置中进行,其操作名称为　　　　;该操作中棉花的作用是　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(6)为了确认得到的是二茂铁,还需要进行的一项简单实验是　　　　　　　　　;若最终制得纯净的二茂铁4.3 g,则该实验的产率为　　　　(保留三位有效数字)。 ‎ 答案　(1)球形冷凝管 ‎(2)排尽装置中的空气,防止Fe2+被氧化 ‎(3)②‎ ‎(4)除去多余的KOH ‎(5)升华　防止二茂铁挥发进入空气中 ‎(6)测定所得固体的熔点　58.4%‎ 解析　(1)仪器b为球形冷凝管。‎ ‎(2)Fe2+具有还原性,能被氧气氧化,通入氮气的目的是排尽装置中的空气,防止Fe2+被氧化。‎ ‎(3)根据实验,加入到仪器c中的液体体积总和为(60+5.5+25+25) mL=115.5 mL,因此选用250 mL的三颈烧瓶。‎ ‎(4)根据制备二茂铁的化学方程式以及所给的KOH、氯化亚铁、环戊二烯的量可知,加入的KOH应是过量的,因此步骤⑤中加入盐酸的目的是除去多余的KOH。‎ ‎(5)图二操作名称为升华,棉花的作用是防止升华的二茂铁进入空气中。‎ ‎(6)可利用二茂铁的熔点低的特点,检验是否是二茂铁;环戊二烯的质量为5.5 mL×0.95 g/cm3=5.225 g,FeCl2的质量为6.5 g,根据反应方程式知FeCl2过量,则根据环戊二烯进行计算,理论上产生二茂铁的质量为‎5.225 g×186‎‎2×66‎=7.362 5 g,产率为‎4.3 g‎7.362 5 g×100%≈58.4%。‎ ‎15.为证明Fe3+具有较强的氧化性,甲同学做了如下实验:将Cu片放入0.5 mol/L Fe(NO3)3溶液中,观察到Cu片逐渐溶解,溶液由黄色变为蓝绿色,由此甲同学得到Fe3+具有较强氧化性的结论。‎ 乙同学提出了不同的看法,认为Fe(NO3)3溶液具有酸性,在此酸性条件下NO‎3‎‎-‎也能氧化Cu,并设计实验进行探究。‎ 已知:‎ 水解反应 平衡常数(K)‎ Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+‎ ‎7.9 × 10-4‎ Fe2++2H2O Fe(OH)2+2H+‎ ‎3.2 × 10-10‎ Cu2++2H2O Cu(OH)2+2H+‎ ‎3.2 × 10-7‎ 请回答:‎ ‎(1)稀硝酸和Cu反应的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)请利用所提供的试剂,帮助乙同学完成实验方案设计。‎ 试剂:0.5 mol/L Fe(NO3)3溶液、Cu片、精密pH试纸(0.5~5.0)、硝酸钠溶液、稀盐酸。‎ 方案: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)丙同学分别实施了甲、乙两位同学的实验方案,并在实验过程中用pH计监测溶液pH的变化,实验记录如下。‎ 实验内容 实验现象 甲同学的实验方案 溶液逐渐变成蓝绿色,pH略有上升 乙同学的实验方案 无明显现象,pH没有明显变化 ‎①据实验现象写出发生反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②导致实验过程中溶液pH略有上升的可能原因是　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎③解释乙同学的实验现象　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)请你设计更简便可行的实验方案,帮助甲同学达到实验目的:　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(1)3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O ‎(2)测定硝酸铁溶液的pH,再用硝酸钠溶液和稀盐酸配制成与硝酸铁溶液pH相同、硝酸根离子浓度相同的溶液,将铜片加入到该溶液中,观察是否发生反应 ‎(3)①Cu+2Fe3+ Cu2++2Fe2+‎ ‎②Fe3+转化为Cu2+和Fe2+,水解能力下降 ‎③在此酸性条件下NO‎3‎‎-‎不能氧化Cu ‎(4)将铜片放入0.5 mol/L氯化铁溶液中(或其他合理答案)‎ 解析　(1)稀硝酸和Cu反应的化学方程式为3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。‎ ‎(2)乙同学认为Fe(NO3)3溶液中的NO‎3‎‎-‎也能氧化Cu,据此设计对照实验,配制pH、NO‎3‎‎-‎的物质的量浓度与0.5 mol/L Fe(NO3)3溶液相同但不含Fe3+的溶液即可,将铜放入该溶液中,观察是否发生反应,若不能发生反应,则在此pH的情况下,NO‎3‎‎-‎不能氧化Cu。‎ ‎(3)①丙同学的实验证明甲同学的结论是正确的,发生反应的离子方程式为Cu+2Fe3+ Cu2++2Fe2+。‎ ‎②根据水解反应的平衡常数知Fe3+水解程度最大,溶液的pH略有上升,说明Fe3+转化为Cu2+和Fe2+,水解能力下降。‎ ‎③乙同学的实验现象说明在酸性条件下,Fe(NO3)3溶液中的NO‎3‎‎-‎不能氧化Cu。‎ ‎(4)将甲实验所用Fe(NO3)3溶液换成等浓度的FeCl3溶液即可达到目的。‎ ‎16.某实验小组利用 KMnO4酸性溶液与H2C2O4溶液的反应进行“外界因素对反应速率影响”的探究,设计实验方案如下:‎ 甲组:通过测定生成 CO2气体体积的方法来比较化学反应速率的大小。实验装置如图,实验时分液漏斗中 A 溶液一次性加入 B 溶液中。‎ 序号 A溶液 B溶液 ‎①‎ ‎2 mL 0.2 mol·L-1H2C2O4溶液 ‎4 mL 0.01 mol·L-1KMnO4溶液 ‎②‎ ‎2 mL 0.1 mol·L-1H2C2O4溶液 ‎4 mL 0.01 mol·L-1KMnO4溶液 ‎(注:实验中所用 KMnO4溶液均已加入相同量的H2SO4)‎ ‎(1)写出锥形瓶中加入 A 溶液后发生反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)该组实验的目的是探究　　　　　　　　对化学反应速率的影响。分析所给实验仪器,实现该实验目的还欠缺的仪器是　　　　　　。 ‎ 乙组:通过测定溶液褪色时间来判断反应速率的大小,实验记录如下表:‎ 实验 编号 温度 ‎/℃‎ 烧杯中所加的试剂及其用量(mL)‎ 加入少 量固体 溶液褪 色时间(s)‎ ‎0.6 mol·L-1‎ H2C2O4溶液 H2O ‎0.2 mol·L-1‎ KMnO4溶液 ‎3 mol·L-1‎ 稀硫酸 ‎①‎ ‎25‎ ‎30.0‎ ‎20.0‎ ‎30.0‎ ‎20.0‎ 无 ‎1.8‎ ‎②‎ ‎50‎ V1‎ V2‎ ‎30.0‎ ‎20.0‎ 无 ‎1.0‎ ‎③‎ ‎25‎ ‎15.0‎ V3‎ ‎15.0‎ ‎10.0‎ 无 ‎3.6‎ ‎④‎ ‎25‎ ‎30.0‎ ‎20.0‎ ‎30.0‎ ‎20.0‎ K2SO4‎ ‎1.8‎ ‎⑤‎ ‎25‎ ‎30.0‎ ‎20.0‎ ‎30.0‎ ‎20.0‎ MnSO4‎ ‎0.6‎ ‎(3)若实验①、②是探究温度对化学反应速率的影响,V1=　　　　;设计实验④、⑤的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)根据乙组的实验记录,下列结论正确的是　　　　。 ‎ A.实验③中,V3=10.0‎ B.实验①、③说明反应速率只与KMnO4浓度有关 C.根据实验①、⑤可推出实验①中的反应速率变化是:起初较小,后明显变大,最后逐渐变小 答案　(1)2MnO‎4‎‎-‎+5H2C2O4+6H+ 2Mn2++10CO2↑+8H2O (写C2O‎4‎‎2-‎不可)‎ ‎(2) H2C2O4浓度　秒表 ‎(3) 30.0(写30不可)　探究产物是否对反应有催化作用 ‎(4)C 解析　(1)H2C2O4为弱酸,离子方程式中用分子式。(2)该组实验中只有H2C2O4浓度不同,所以是探究浓度对反应速率的影响。要记录的数据是一定时间内产生CO2气体的体积,或产生一定体积的CO2气体所需的时间,故要用秒表测量时间。(3)实验①、②是探究温度对化学反应速率的影响,除温度外其他因素都要相同,所以V1=30.0,V2=20.0,填写时要特别注意有效数字。(4)实验③中V3=10.0时,溶液褪色时间应小于1.8 s。实验①、③中,各种物质的浓度都发生变化,无法说明反应速率只与KMnO4浓度有关;由实验①、⑤可推出Mn2+对反应起催化作用,实验①中的反应速率变化是:起初较小,后产生Mn2+起催化作用,速率明显变大,最后速率又逐渐变小。‎