全国版2021高考化学一轮复习题型突破11化学实验方案的设计评价及探究实验课件 74页

化学实验基础及其综合应用 第十章 题型突破 11 　　化学实验方案的设计、评价及探究实验 化学实验方案的设计、评价和探究实验三种题型是近几年新课标高考考试的热点题型，其中化学实验方案的设计、评价类试题，一般都是针对实验过程中的某一环节对实验方案进行设计和评价，探究实验类试题通常涉及到对反应原理、物质性质、物质组成、反应条件等多方面的探究，这三种题型命题角度广、形式灵活，都具有很大程度的开放性，能够很好地考查学生的发散思维能力和分析问题、解决问题的能力，由此成为近几年的命题热点。在复习备考中要引起足够的重视。 栏 目 导 航 类型一　化学实验方案的设计 　 类型二　化学实验方案的评价 　 类型三　综合探究实验 　 1 ． 基本原则 类型一　化学实验方案的设计 2 ． 基本内容 3 ． 基本思路 (1) 明确目的和原理：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。 (2) 选择仪器和药品：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塞、反应是否需要加热及温度是否需要控制在一定范围等，从而选择合理的化学仪器和药品。 (3) 设计装置和步骤：根据实验目的和原理，以及所选用的实验仪器和药品，设计出合理的实验装置和实验操作步骤，并能够识别和绘制典型的实验仪器装置图，实验步骤应完整而又简便。 (4) 记录现象和数据：根据观察，全面准确地记录实验过程中的现象和数据。 (5) 分析得出结论：根据实验中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。 1 ． (2018 · 江苏卷， 19) 以 Cl 2 、 NaOH 、 (NH 2 ) 2 CO( 尿素 ) 和 SO 2 为原料可制备 N 2 H 4 · H 2 O( 水合肼 ) 和无水 Na 2 SO 3 ，其主要实验流程如下： 已知：① Cl 2 ＋ 2OH － ===ClO － ＋ Cl － ＋ H 2 O 是放热反应。 ② N 2 H 4 · H 2 O 沸点约 118 ℃ ，具有强还原性，能与 NaClO 剧烈反应生成 N 2 。 (1) 步骤 Ⅰ 制备 NaClO 溶液时，若温度超过 40 ℃ ， Cl 2 与 NaOH 溶液反应生成 NaClO 3 和 NaCl ，其离子方程式为 __________________________________________________ ；实验中控制温度除用冰水浴外，还需采取的措施是 ______________ 。 (2) 步骤 Ⅱ 合成 N 2 H 4 · H 2 O 的装置如图所示。 NaClO 碱性溶液与尿素水溶液在 40 ℃ 以下反应一段时间后，再迅速升温至 110 ℃ 继续反应。实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是 _________________ ； 使用冷凝管的目的是 ___________________ 。 缓慢通入 Cl 2 　 NaClO 碱性溶液 　 减少水合肼的挥发 　 图甲 图乙 ① 边搅拌边向 Na 2 CO 3 溶液中通入 SO 2 制备 NaHSO 3 溶液。实验中确定何时停止通 SO 2 的实验操作为 _________________________________________ 。 ②请补充完整由 NaHSO 3 溶液制备无水 Na 2 SO 3 的实验方案： ______________________________________________________________________________________________________________________________________________ ，用少量无水乙醇洗涤，干燥，密封包装。 测量溶液的 pH ，若 pH 约为 4 ，停止通 SO 2 　 边搅拌边向 NaHSO 3 溶液中滴加 NaOH 溶液，测量溶液 pH ， pH 约为 10 时，停止滴加 NaOH 溶液，加热浓缩溶液至有大量晶体析出，在高于 34 ℃ 条件下趁热过滤　 (2) 由题给信息②可知，水合肼有强还原性，而次氯酸钠有强氧化性，因此次氯酸钠与尿素反应时，为防止生成的水合肼被次氯酸钠氧化，应保持尿素在反应过程中过量，则应用滴液漏斗滴加次氯酸钠。 该反应的温度控制在 110 ℃ ，而水合肼的沸点为 118 ℃ ，为了减少水合肼的挥发，可使用冷凝管进行冷凝回流。 (3)① 由题给图甲可知，当完全生成亚硫酸氢钠时，溶液的 pH 约为 4 ，因此当溶液的 pH 约为 4 时，即可停止向溶液中通入二氧化硫。 ②首先加入氢氧化钠溶液，与亚硫酸氢钠反应生成亚硫酸钠，由题给图甲可知，当完全生成亚硫酸钠时，溶液的 pH 约为 10 ，当溶液的 pH 约为 10 时，停止滴加氢氧化钠溶液；然后加热、浓缩，当有大量晶体析出时，由题给图乙可知，可在高于 34 ℃ 条件下趁热过滤。 1 ． (2019 · 山东潍坊模拟 ) 兴趣小组同学利用如图所示装置 ( 夹持装置已略去 ) 探究 SO 2 的性质，并制取一种常用食品抗氧化剂焦亚硫酸钠 (Na 2 S 2 O 5 ) 。 请回答下列问题： ( 实验前已除去装置中的空气 ) (1) 打开分液漏斗活塞，发现其中的液体不能流下，应采取的操作是 __________ _____________________________________________________________________ 。 拔掉分液漏 　 斗上口的玻璃塞 ( 或使分液漏斗玻璃塞上的凹槽或小孔对准瓶颈处的小孔 ) 　 (2) 关闭 K 2 、 K 3 ，打开 K 1 ，观察到装置 C 中发生的现象是 __________________ 。 (3) 装置 D 和 F 的作用是 ____________________________ 。 (4) 关闭 K 1 、 K 3 ，打开 K 2 。一段时间后 E 中有 Na 2 S 2 O 5 晶体析出，装置 E 中发生反应的化学方程式为 _________________________________ 。 (5) 设计实验验证 Na 2 S 2 O 5 晶体在空气中已被氧化 ___________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________ 。 有淡黄色沉淀生成 　 吸收 SO 2 ，防止污染空气 　 SO 2 ＋ Na 2 SO 3 ===Na 2 S 2 O 5 　 2 ． (2019 · 辽宁抚顺模拟 ) 硫酰氯 (SO 2 Cl 2 ) 是一种重要的化工试剂，实验室合成硫酰氯的实验装置如下图所示： 回答下列问题： (1) 装置甲为储气装置，用于提供氯气，则仪器 A 中盛放的试剂为 _____________ 。装置丙中活性炭的作用是 __________ 。 (2) 在上图方框内画出所缺装置，并注明相关试剂的名称。 (3) 氯磺酸 (ClSO 3 H) 加热分解，也能制得硫酰氯与另外一种物质，该反应的化学方程式为 _____________________________ ，分离产物的方法是 ( 填字母 )________ 。 A ．重结晶　　 B ．过滤　 C ．蒸馏 D ．萃取 饱和食盐水 催化剂 C ①②③ 解答实验设计题的思维过程 (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 ( 或题中所给的实验目的 ) 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。 实验方案评价的四大原则 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。 (1) 可行性原则 ①分析实验方案是否科学可行； ②实验操作是否安全合理； ③实验步骤是否简单方便； ④实验效果是否明显。 类型二　化学实验方案的评价 (2) 绿色化学原则 ①实验过程中是否造成环境污染； ②原料是否无毒、安全、易得； ③原料利用率及反应速率是否较高； ④反应速率是否较快。 (3) 安全性原则 化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下： ①净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸； ②进行某些易燃易爆实验时要防爆炸 ( 如 H 2 还原 CuO 应先通 H 2 ，气体点燃前先验纯等 ) ； ③防氧化 ( 如 H 2 还原 CuO 后要 “ 先灭灯再停氢 ” ，白磷切割宜在水中进行等 ) ； ④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； ⑤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 ) 。 (4) 规范性原则 ①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 ) ； ②易挥发液体产物 ( 导出时可为蒸气 ) 的及时冷却； ③仪器拆卸与组装顺序相反，按照从右向左，从高到低的顺序； ④其他 ( 如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等 ) 。 2 ． (2018 · 全国卷 Ⅱ ) 下列实验过程可以达到实验目的的是 ( 　　 ) B 　 编号 实验目的 实验过程 A 配制 0.400 0 mol · L － 1 的 NaOH 溶液 称取 4.0 g 固体 NaOH 于烧杯中，加入少量蒸馏水溶解，转移至 250 mL 容量瓶中定容 B 探究维生素 C 的还原性 向盛有 2 mL 黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素 C 溶液，观察颜色变化 C 制取并纯化氢气 向稀盐酸中加入锌粒，将生成的气体依次通过 NaOH 溶液、浓硫酸和 KMnO 4 溶液 D 探究浓度对反应速率的影响 向 2 支盛有 5 mL 不同浓度 NaHSO 3 溶液的试管中同时加入 2 mL 5% H 2 O 2 溶液，观察实验现象 解析　 B 对： Fe 3 ＋ 具有氧化性，能被维生素 C 还原，溶液发生颜色变化。 A 错： NaOH 溶于水放热，应冷却后再转移到容量瓶中定容。 C 错： H 2 最后通过 KMnO 4 溶液， H 2 中含有水蒸气。 D 错： NaHSO 3 与双氧水反应，无明显现象，无法判断浓度对化学反应速率的影响。 3 ． (2015 · 福建卷， 25) 某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。 实验一　制取氯酸钾和氯水 利用下图所示的实验装置进行实验。 (1) 制取实验结束后，取出 B 中试管冷却结晶、过滤、洗涤。该实验操作过程需要的玻璃仪器有 _______________________________________________________ 。 (2) 若对调 B 和 C 装置的位置， ________( 填 “ 能 ” 或 “ 不能 ” ) 提高 B 中氯酸钾的产率。 烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管 ( 不填“胶头滴管”也可 ) 　 能 　 实验二　氯酸钾与碘化钾反应的探究 (3) 在不同条件下 KClO 3 可将 KI 氧化为 I 2 或 KIO 3 。该小组设计了系列实验研究反应条件对反应产物的影响，其中系列 a 实验的记录表如下 ( 实验在室温下进行 ) ： 试管编号 1 2 3 4 0.20 mol · L － 1 KI/mL 1.0 1.0 1.0 1.0 KClO 3 (s)/g 0.10 0.10 0.10 0.10 6.0 mol · L － 1 H 2 SO 4 /mL 0 3.0 6.0 9.0 蒸馏水 /mL 9.0 6.0 3.0 0 实验现象 ① 系列 a 实验的实验目的是 ___________________________________________ 。 ②设计 1 号试管实验的作用是 ___________________________ ③ 若 2 号试管实验现象为 “ 黄色溶液 ” ，取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色；假设氧化产物唯一，还原产物为 KCl ，则此反应的离子方程式为 ___________________________________ 。 研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响 　 硫酸浓度为 0 的对照实验 　 实验三　测定饱和氯水中氯元素的总量 (4) 该小组设计的实验方案为：使用下图装置，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 ______________________________ ______________________________________________ 。 ( 不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因 ) 因存在 Cl 2 的重新溶解、 HClO 分解　 等，此方案无法测定试样含氯总量 ( 或其他合理答案 ) 　 (5) 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 ) ： __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 。 资料： ⅰ. 次氯酸会破坏酸碱指示剂； ⅱ 次氯酸或氯气可被 SO 2 、 H 2 O 2 、 FeCl 2 等物质还原成 Cl － 。 量取一定量的试样，加入足量的 H 2 O 2 溶液，待反应完全加热除去过量的 H 2 O 2 ，冷却，再加入足量的硝酸银溶液，过滤、洗涤、干燥、称量沉淀质量 ( 或其他合理答案 ) 3 ． (2019 · 河南平顶山检测 ) 下列实验操作对应的现象和根据现象得出的结论均正确的是 ( 　　 ) C 　 实验操作 现象 结论 A 向 FeCl 3 溶液中滴加稀氨水 溶液由黄色变为红棕色 生成了氢氧化铁胶体 B 碳和浓硫酸加热所得气体产物依次通过品红溶液和澄淸石灰水 品红溶液褪色，澄清石灰水变浑浊 气体产物中含有 CO 2 和 SO 2 C 向某溶液中滴加 K 3 [Fe(CN) 6 ] 溶液 产生蓝色沉淀 溶液中存在亚铁离子 D 裂化汽油与碘水混合振荡并静置分层 有机层显紫色，水层变为无色 裂化汽油将碘萃取到有机层中 解析　 A ．向 FeCl 3 溶液中滴加稀氨水，现象是黄色的溶液中生成了红褐色沉淀，结论是生成了氢氧化铁沉淀，错误； B ．碳和浓硫酸加热所得气体产物依次通过品红溶液和澄 淸石灰水 ，可以观察到品红溶液褪色、澄清石灰水变浑浊，说明气体产物中一定含有 SO 2 ，但是不能确定一定有 CO 2 ，因为 SO 2 也能使澄清石灰水变浑浊，错误； C ．向某溶液中滴加 K 3 [Fe(CN) 6 ] 溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中存在亚铁离子，正确； D ．裂化汽油与碘水混合振荡并静置分层，可以观察到有机层显紫色、水层变为无色，但是不能说明是裂化汽油将碘萃取到有机层中，因为裂化汽油中含有不饱和烃可以与碘发生加成反应，其反应的产物也可以作为萃取剂，错误。 4 ． 某同学设计两种方案来检验 Na 2 SO 3 溶液是否发生变质。 方案一：取样，加入稀盐酸有气泡生成，认为亚硫酸钠溶液没有变质。 方案二：取样，加入氯化钡溶液有白色沉淀生成，认为亚硫酸钠溶液完全变质。 请你对两方案作出评价： 方案一： ________( 填 “ 合理 ” 或 “ 不合理 ” ) ， 理由是 _________________________________________________ 。 方案二： ________( 填 “ 合理 ” 或 “ 不合理 ” ) ， 理由是 ______________________________________________________________ _________________________ 。 不合理 　 亚硫酸钠部分变质时加入稀盐酸也会产生气泡 　 不合理 　 亚硫酸钠也能与氯化钡反应生成白色沉淀，亚硫酸钠未变质或部分变质时也会产生白色沉淀 5 ．乙同学探究 Na 2 SO 3 溶液是否发生变质，设计如下实验测定 1.0 mol · L － 1 Na 2 SO 3 溶液的实际浓度。 (1) 分液漏斗中应加入足量的下列哪种试剂？ ________( 填字母 ) 。 a ．浓硝酸　　　 b ． 65% 硫酸　　　 c ．浓盐酸 b (2) 实验前后测得 C 装置增重 3.2 g ，则 Na 2 SO 3 溶液实际的物质的量浓度为 _________________ 。 (3) 该实验装置还存在一个明显的缺陷是 ____________________________________________________ ； 如何改进？ _____________________________________ 。 解析　 制备二氧化硫气体选用硫酸。 C 装置增重 3.2 g ，产生的 n (SO 2 ) ＝ 0.05 mol ，所以 n (Na 2 SO 3 ) ＝ 0.05 mol ， c (Na 2 SO 3 ) ＝ 0.05 mol÷0.06 L ≈ 0.83 mol · L － 1 。该实验装置中一个明显的缺陷是缺少一个驱赶残留二氧化硫气体的装置。 0.83 mol·L － 1 缺少一个驱赶残留二氧化硫气体的装置 ( 或其他合理答案 ) 在 A 装置中加引一个带活塞的导气管 解答综合性实验评价题的基本流程 原理 → 反应物质 → 反应条件 → 仪器装置 → 现象 → 结论 → 作用意义 → 联想。具体分析为： (1) 实验是根据什么性质和原理设计的。实验的目的是什么。 (2) 反应物的性质、状态及发生反应时的条件 ( 根据实验目的和相关的化学反应原理，进行全面的分析比较和推理，并合理选择 ) 。 (3) 有关装置：性能、使用方法、适用范围、注意问题、是否有替代装置可用、仪器规格等。 (4) 有关操作：操作方法、操作顺序、注意事项或操作错误的后果。 (5) 实验现象：自下而上，自左而右全面观察。 (6) 实验结论：得出直接结论或导出间接结论。 1 ． 物质成分的探究 通过化学反应原理猜测可能生成哪些物质，对这些物质逐一进行检验来确定究竟含有哪些成分。虽然探究型实验主要考查学生的探究能力，但在问题中常常包含了对实验基础知识的考查：如： (1) 常见物质分离提纯的方法：结晶法、蒸馏法、过滤法、升华法、萃取法、渗析法等。 (2) 常见气体的制备、净化、干燥、收集等方法。 (3) 熟悉重点的操作：气密性检查、测量气体体积、防倒吸、防污染等。 类型三　综合探究实验 2 ． 物质性质的探究 (1) 在探究过程中往往可以利用对比实验，即设置几组平行实验来进行对照和比较，从而研究和揭示某种规律，解释某种现象形成的原因或证明某种反应机理。 (2) 无机物、有机物性质的探究，必须在牢牢掌握元素化合物知识的基础上，大胆猜想，细心论证。脱离元素化合物知识，独立看待实验问题是不科学的，只有灵活运用已有的元素化合物知识，才能变探究型实验为验证型实验，使复杂问题简单化。 3 ． 影响因素的探究 物质变化往往受到多个因素的影响，在研究化学反应与外界因素之间的关系时，对影响物质变化规律的因素或条件加以人为控制，使其他几个因素不变，集中研究其中一个因素的变化所产生的影响，以利于研究过程中，迅速寻找到物质变化的规律。 4 ． 反应原理的探究 化学反应原理的探究也是中学化学实验探究的一个重要内容，该类探究实验往往是通过改变影响反应的条件 ( 如浓度、温度、压强、酸碱度等 ) 和反应物的用量，分析反应产物的变化情况，进而确定反应的原理。解答该类试题的关键是从反应物、生成物、反应条件和实验现象四个方面，抓住变化、分析得出反应的规律和原理。 4 ． ( 原理探究 )(2018 · 海南卷， 17) 某小组在实验室中探究金属钠与二氧化碳的反应。回答下列问题： (1) 选用如图所示装置及药品制取 CO 2 ，打开弹簧夹，制取 CO 2 。 为了得到干燥、纯净的 CO 2 ，产生的气流应依次通过盛有 ___________________ ________ 的洗气瓶 ( 填试剂名称 ) 。反应结束后，关闭弹簧夹，可观察到的现象是 ____________________________________________________________ 。 不能用稀硫酸代替稀盐酸，其原因是 ___________________________________________________________ 。 饱和 NaHCO 3 溶液、　 产生的气体使干燥管内液面降低，与碳酸钙脱离接触，反应停止 　 生成的硫酸钙微溶，附着在碳酸钙表面，阻止反应进一步进行 　 浓硫酸 (2) 金属钠与二氧化碳反应的实验步骤及现象如下表： 步骤 现象 将一小块金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入盛有 CO 2 的集气瓶中。充分反应，放置冷却 产生大量白烟，集气瓶底部有黑色固体产生，瓶壁上有白色物质产生 在集气瓶中加入适量蒸馏水，振荡、过滤 滤纸上留下黑色固体，滤液为无色溶液 ① 为检验集气瓶瓶壁上白色物质的成分，取适量滤液于 2 支试管中，向一支试管中滴加 1 滴酚酞溶液，溶液变红：向第二支试管中滴加澄清石灰水，溶液变浑浊。 据此推断，白色物质的主要成分是 ________( 填标号 ) 。 A ． Na 2 O 　　 B ． Na 2 O 2 C ． NaOH 　　 D ． Na 2 CO 3 ② 为检验黑色固体的成分，将其与浓硫酸反应，生成的气体具有刺激性气味。据此推断黑色固体是 ________ 。 ③本实验中金属钠与二氧化碳反应的化学方程式为 __________________________________ 。 D 　 碳 (C) 　 解析　 (1) 碳酸钙与稀盐酸制备二氧化碳，因盐酸易挥发，需要饱和碳酸氢钠溶液除去 HCl ，再通过浓硫酸干燥，则为了得到干燥纯净的 CO 2 ，产生的气流应依次通过盛有饱和 NaHCO 3 溶液、浓硫酸的洗气瓶；反应结束后，关闭弹簧夹，利用气体的压强使固液分离，可观察到产生的气体使干燥管内液面降低，与碳酸钙脱离接触，反应停止；不能用稀硫酸代替稀盐酸，因生成硫酸钙微溶，包裹在碳酸钙的表面，阻止反应的进一步发生； 6 ． ( 条件探究 )(2019 · 安徽蚌埠检测 ) 某化学小组同学用下列装置和试剂进行实验，探究 O 2 与 KI 溶液发生反应的条件。 供选试剂： 30% H 2 O 2 溶液、 0.1mol/L H 2 SO 4 溶液、 MnO 2 固体、 KMnO 4 固体 (1) 小组同学设计甲、乙、丙三组实验，记录如下： 操作 现象 甲 向 Ⅰ 的锥形瓶中加入 ___________ ，向 Ⅰ 的 __________ 中加入 30% H 2 O 2 溶液，连接 Ⅰ 、 Ⅲ ，打开活塞 Ⅰ 中产生无色气体并伴随大量白雾； Ⅲ 中有气泡冒出，溶液迅速变蓝 乙 向 Ⅱ 中加入 KMnO 4 固体，连接 Ⅱ 、 Ⅲ ，点燃酒精灯 Ⅲ 中有气泡冒出，溶液不变蓝 丙 向 Ⅱ 中加入 KMnO 4 固体， Ⅲ 中加入适量 0.1 mol/L H 2 SO 4 溶液，连接 Ⅱ 、 Ⅲ ，点燃酒精灯 Ⅲ 中有气泡冒出，溶液变蓝 MnO 2 固体 　 分液漏斗 　 (2) 丙实验中 O 2 与 KI 溶液反应的离子方程式是 __________________________ 。 (3) 对比乙、丙实验可知， O 2 与 KI 溶液发生反应的适宜条件是 ________ 。为进一步探究该条件对反应速率的影响，可采取的实验措施是 _________________________________ 。 (4) 由甲、乙、丙三实验推测，甲实验可能是 Ⅰ 中的白雾使溶液变蓝。学生将 Ⅰ 中产生的气体直接通入下列 ______ 溶液 ( 填序号 ) ，证明了白雾中含有 H 2 O 2 。 A ．酸性 KMnO 4 　　 B ． FeCl 2 C ． Na 2 S 　　 D ．品红 O 2 ＋ 4I － ＋ 4H ＋ ===2I 2 ＋ 2H 2 O 　 酸性环境 　 使用不同浓度的稀硫酸作对比实验 　 AD 　 (5) 资料显示： KI 溶液在空气中久置过程中会被缓慢氧化： 4KI ＋ O 2 ＋ 2H 2 O===2I 2 ＋ 4KOH 。该小组同学取 20 mL 久置的 KI 溶液，向其中加入几滴淀粉溶液，结果没有观察到溶液颜色变蓝，他们猜想可能是发生了反应 ( 写离子方程式 )______________________________________ 造成的， 请设计实验证明他们的猜想是否正确 ____________________________________ ___________________________________________________ 。 在上述未变蓝的溶液中滴入 0.1 mol/LH 2 SO 4 溶液观察现象，若溶液变蓝则猜想正确，否则错误。 解析　 (1) 根据实验的目的，结合可供选择的试剂，甲同学实验中的现象为 Ⅰ 中产生无色气体并伴随大量白雾； Ⅲ 中有气泡冒出，溶液迅速变蓝，需要向 Ⅰ 的锥形瓶中加入 MnO 2 固体，向 I 的分液漏斗中加入 30% H 2 O 2 溶液。 (2) 根据丙实验的现象， Ⅲ 中有气泡冒出，溶液变蓝，说明 O 2 与 KI 溶液反应生成了碘单质，反应的离子方程式为 O 2 ＋ 4I － ＋ 4H ＋ ===2I 2 ＋ 2H 2 O 。 (3) 对比乙、丙实验可知，淀粉溶液不变蓝色的区别是溶液的酸碱性不同造成的，因此 O 2 与 KI 溶液发生反应的适宜条件是酸性环境。为进一步探究该条件对反应速率的影响，可以使用不同浓度的稀硫酸作对比实验。 7 ． ( 组成探究 )(2019 · 辽宁抚顺模拟 ) 碱式碳酸铜可表示为 x CuCO 3 · y Cu(OH) 2 ，呈孔雀绿颜色，又称为孔雀石，是一种名贵的矿物宝石。它是铜与空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气等物质反应产生的物质。 CuSO 4 溶液与 Na 2 CO 3 溶液反应可以得到碱式碳酸铜，下列实验对其组成进行相关探究。 [ 沉淀制备 ] 称取 12.5 g 胆矾 (CuSO 4 · 5H 2 O) 溶于 87.5 mL 蒸馏水中，滴加少量稀硫酸 ( 体积可以忽略不计 ) ，充分搅拌后得到 CuSO 4 溶液。向其中加入 Na 2 CO 3 溶液，将所得蓝绿色悬浊液过滤，并用蒸馏水洗涤，再用无水乙醇洗涤，最后低温烘干备用。 [ 实验探究 ] 设计如下装置，用制得的蓝绿色固体进行实验。 根据以上实验回答下列问题： (1) 配制硫酸铜溶液的过程中滴加稀硫酸的作用是 ______________________________ ，所得硫酸铜溶液的溶质质量分数为 ________ 。 抵制 Cu 2 ＋ 水解，防止溶液变浑浊 8% (2) 实验室通常使用加热亚硝酸钠和氯化铵混合溶液的方法制取 N 2 ，该反应的化学方程式为 _______________________________________ 。 (3)D 装置加热前，需要首先打开活塞 K ，通入适量 N 2 ，然后关闭 K ，再点燃 D 处酒精灯。通入 N 2 的作用是 __________________ ， B 为安全瓶，其作用原理为 _____________________________________________________________ 。 C 中盛装的试剂应是 __________ 。 (4) 加热 D 后观察到的现象是 ____________________________________________ _______________________ 。 排出装置中的空气　 浓硫酸 当装置内压力过大时， B 瓶中间的安全管中液面上升，使压力稳定 硬质玻璃管中蓝绿色固体变黑色， E 中白色固体 变蓝， F 中溶液变浑浊 (5) 经查阅文献知： K sp (CaCO 3 ) ＝ 2.8 × 10 － 9 ， K sp (BaCO 3 ) ＝ 5.1 × 10 － 9 ，经讨论认为需要用 Ba(OH) 2 溶液代替澄清石灰水来定量测定蓝绿色固体的化学式，其原因是 ________( 填序号 ) 。 a ． Ba(OH) 2 的碱性比 Ca(OH) 2 强 b ． Ba(OH) 2 溶解度大于 Ca(OH) 2 ，能充分吸收 CO 2 c ．相同条件下， CaCO 3 的溶解度明显大于 BaCO 3 d ．吸收等量 CO 2 生成的 BaCO 3 的质量大于 CaCO 3 ，测量误差小 (6) 待 D 中反应完全后，打开活塞 K ，再次滴加 NaNO 2 溶液产生 N 2 ，其目的是 ________________________________________________ 。若装置 F 中使用 Ba(OH) 2 溶液，实验结束后经称量，装置 E 的质量增加 0.27 g ， F 中产生沉淀 1.97 g 。则该蓝绿色固体的化学式为 ___________________ [ 写成 x CuCO 3 · y Cu(OH) 2 的形式 ] 。 bd 让停留在装置中的气体被充分吸收，减小实验误差 2CuCO 3 ·3Cu(OH) 2 (3) 加热前，通入 N 2 的目的是排出装置中的空气；装置 B 为安全瓶，其作用原理是当装置内压力过大时， B 瓶中间的安全管中液面上升，使压力稳定；根据实验目的，需要验证蓝绿色固体受热的产物，因此 N 2 中的水蒸气对后续实验产生干扰，必须除去，装置 C 的作用是除去 N 2 中的水蒸气，即装置 C 盛放的试剂是浓硫酸。 (4) 产物是 CuO 、 H 2 O 、 CO 2 ，加热后，硬质玻璃管中蓝绿色固体变黑色， E 中白色固体变蓝， F 中溶液变浑浊。 (5) 用 Ba(OH) 2 溶液代替 Ca(OH) 2 ，原因是： Ba(OH) 2 的溶解度大于 Ca(OH) 2 的溶解度，能充分吸收 CO 2 ； Ba 的相对原子质量大于 Ca 的相对原子质量，即 BaCO 3 的摩尔质量大于 CaCO 3 的摩尔质量，减少称量时产生的误差，故 b 、 d 正确。 8 ． ( 性质探究 )(2019 · 黑龙江哈尔滨质检 ) 某化学课外活动小组通过实验研究 NO 2 的性质。 已知： 2NO 2 ＋ 2NaOH===NaNO 3 ＋ NaNO 2 ＋ H 2 O 任务 1 ：利用下图所示装置探究 NO 2 能否被 NH 3 还原 (K 1 、 K 2 为止水夹，夹持固定装置略去 ) 。 (1)A 和 E 中制取 NH 3 的装置为 _____ ，所用试剂为 _______________________ 。装置中制取 NO 2 的化学方程式是 ___________________________________________ 。 (2) 若 NO 2 能够被 NH 3 还原，预期观察到 C 装置中的现象是 ________________ 。 (3) 实验过程中，未能观察到 C 装置中的预期现象。该小组同学从反应原理的角度分析了原因，认为可能是： ① NH 3 还原性较弱，不能将 NO 2 还原； ②在此条件下， NO 2 的转化率极低； ③ _________________________________________ 。 A 浓氨水和 CaO( 合理即可 ) Cu ＋ 4HNO 3 ( 浓 )===Cu(NO 3 ) 2 ＋ 2NO 2 ↑ ＋ 2H 2 O 混合气体颜色变浅 在此条件下，该反应的化学反应速率极慢 (4) 此实验装置存在一个明显的缺陷是 ______________________________ 。 任务 2 ：探究 NO 2 能否与 Na 2 O 2 发生氧化还原反应。 (5) 实验前，该小组同学提出三种假设。 假设 1 ：两者不反应； 假设 2 ： NO 2 能被 Na 2 O 2 氧化； 假设 3 ： ________________________________________ 。 缺少尾气吸收装置 NO 2 能被 Na 2 O 2 还原 ( 其他合理答案也可 ) (6) 为了验证假设 2 ，该小组同学选用任务 1 中的 B 、 D 、 E 装置，将 B 中的药品更换为 Na 2 O 2 ，另选 F 装置 ( 如图所示 ) ，重新组装，进行实验。 ①装置的合理连接顺序是 ( 某些装置可以重复使用 )____________ 。 ② 实验过程中， B 装置中淡黄色粉末逐渐变成白色。经检验，该白色物质为纯净物，且无其他物质生成。推测 B 装置中反应的化学方程式为 ___________________________ 。 EDBDF 2NO 2 ＋ Na 2 O 2 ===2NaNO 3 解析　 (1) 干燥氨气不能用无水氯化钙，因而 A 为氨气发生装置， E 为二氧化氮发生装置；固液反应制取氨气，要用浓氨水。 (2) 若 NO 2 能够被 NH 3 还原，则混合气体的颜色将变浅，氨气被二氧化氮氧化生成氮气和水。 (3) 实验过程中，未能观察到 C 装置中的预期现象，说明二氧化氮反应的量很少，可能是反应速率较低，或者二氧化氮的转化率较低。 (4) 氮氧化物为有毒气体不能直接排放到空气中。 (5)Na 2 O 2 既有氧化性又有还原性， NO 2 中的氮元素为＋ 4 价，既可能表现氧化性，也可能表现还原性。 (6) ① 验证假设 2 ，首先要制取二氧化氮，因为水能和过氧化钠反应，所以要除去水的干扰，使二氧化氮气体通过过氧化钠，最后要进行尾气处理； ② 过氧化钠变成白色固体且为纯净物，根据氧化还原反应中元素化合价的变化确定生成物。 探究型实验题的思维流程