高考化学实验专题讲座 27页

‎2018年高考化学实验专题讲座 第一讲 化学实验方案的设计与评价 一、化学实验方案的设计与评价 ‎1.装置的连接顺序的一般原则：‎ 气体发生装置→除杂装置→干燥装置→主体实验装置→废气处理装置 ‎2.接口连接顺序的一般原则 ‎①洗气瓶______②干燥管_____③量气瓶____④冷凝管水流______‎ ‎3.实验操作顺序的一般原则 ‎①装置选择与连接_____②气密性检查_____③装固体药品______④装液体药品______⑤开始实验______⑥结束实验 ‎4.加热装置顺序：①可燃性气体加热或点燃前需赶走空气（防爆）②固体制备前赶走空气（提高产品纯度）③先等导管从液体中取出再熄灯（防倒吸）‎ 例1、氢化钙固体是登山运动员常用的能源提供剂。某兴趣小组拟选用如下装置制备氢化钙。‎ 回答下列问题：‎ ‎（1）请选择必要的装置，按气流方向连接顺序为_________（填仪器接口的字母编号）。‎ ‎（2）根据完整的实验装置进行实验，实验步骤如下：检查装置气密性后，装入药品；打开分液漏斗活塞；_________（请按正确的顺序填入下列步骤的标号）。‎ A．加热反应一段时间 ‎ B．收集气体并检验其纯度 C．关闭分液漏斗活塞 D．停止加热，充分冷却 ‎（3）实验结束后，某同学取少量产物，小心加入水中，观察到有气泡冒出，溶液中加入酚酞后显红色。该同学据此判断，上述实验确有CaH2生成。‎ ‎①写出CaH2与水反应的化学方程式_________ ；‎ ‎②该同学的判断不准确，原因是_________。‎ ‎（4）请你设计一个实验，用化学方 法区分钙与氢化钙，写出实验简要步骤及观察到的现象________。‎ ‎ （5）登山运动员常用氢化钙作为能源提供剂，与氢气相比，其优点是__________。‎ 即时体验1.‎ 水蒸气通过灼热的焦炭后，流出气体的主要成分是CO和H2，还有CO2和水蒸气等。请用下图中提供的仪器，选择必要的试剂，设计一个实验，证明上述混合气中有CO和H2。（加热装置和导管等在图中略去）‎ 回答下列问题：‎ ‎（1）盛浓H2SO4的装置用途是___________，盛NaOH溶液的装置用途是_____________。‎ ‎（2）仪器B中需加入试剂的名称（或化学式）是：_____________，所发生反应的化学方程式是：_________________。‎ ‎（3）仪器C中需加入试剂的名称（或化学式）是：_____________，其目的是 __________。‎ ‎（4）按气流方向连接各仪器，用字母表示接口的连接顺序：g—ab— __________________。‎ ‎（5）能证明混合气中含有CO的实验依据是____________________________。‎ ‎（6）能证明混合气中含有H2的实验依据是__________________________。‎ 即时体验2.（2016年全国高考卷一）氮的氧化物（NOx）是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx3还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题：‎ ‎（1）氨气的制备 ‎①氨气的发生装置可以选择上图中的_______，反应的化学方程式为___________。‎ ‎②欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为：发生装置→_______（按气流方向，用小写字母表示）。‎ ‎（2）氨气与二氧化氮的反应 将上述收集到的NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO2（两端用夹子K1、K2夹好）。在一定温度下按图示装置进行实验。‎ 操作步骤 实验现象 解释原因 打开K1，推动注射器活塞，使X中的气体缓慢充入Y管中 ‎①Y管中___________‎ ‎②反应的化学方程式 ‎______________________‎ 将注射器活塞退回原处并固定，待装置恢复到室温 Y管中有少量水珠 生成的气态水凝聚 打开K2‎ ‎③____________________‎ ‎④____________________‎ 二、 仪器的选择、改进与创意 ‎1.气体发生装置 ‎ ‎ ‎ (a) (b) (c) (d) (e)‎ ‎2.气体的收集装置 ‎ ‎ ‎ (a)排水集气 (b)向上排空气法 (c)向下排空气法 ‎3.气体的干燥与除杂装置 ‎ ①②‎ ‎ (a) (b) (c)‎ ‎4.量气装置 ‎ (a) (b) (c) (d) (e)‎ 可上下移动的铜丝 ‎5.可以随时随停的气体发生装置 ‎ ‎ ‎(a) (b) (c) (d) (e)‎ ‎6.防倒吸的实验安全处理装置有以下几种 ‎ ‎ ‎ 脱离液面法 倒置漏斗法 容器接收式(安全瓶)‎ ‎7.尾气处理装置 ‎ ‎ ‎ 灼烧式 吸收式 收集式 ‎ ‎ 例1.二氯化二硫（S2Cl2）在工业上用于橡胶的硫化。为在实验室合成（S2Cl2），某化学研究性学习小组查阅了有关资料，得到如下信息：‎ ‎①将干燥的氯气在110℃~140℃与硫反应，即可得粗品。 ‎ ‎②有关物质的部分性质如下表： ‎ 设计实验装置图如下：‎ ‎ （1）图中气体发生和尾气处理装置不够完善，请提改进意见：______________________利用改进后的正确装置进行实验.‎ ‎（2）B中反应的离子方程式：___________________； E中反应的化学方程式：____________________。‎ ‎（3）C、D中的试剂分别是______，_____。‎ ‎（4）仪器A、B的名称分别是_____、_______;F的作用是___________.‎ ‎（5）如果在加热E时温度过高，对实验结果的影响是_______________，在F中可能出现的现象是______________________。‎ ‎（6）S2Cl2粗品中可能混有的杂质是（填写两种） ________________，为了提高S2Cl2的纯度，关键的操作是控制好温度和________________。 ‎ 即时体验1、某校课外活动小组为了探究铜与稀硝酸反应产生的气体主要是NO而设计了下列实验，装置如图所示（加热装置和固定装置均已略去）。图中K为止水夹（处于关闭状态），F是吸入了一半空气的注射器。‎ 请回答有关问题：‎ ‎（1）设计装置A的目的是_____________；为达到此目的，应进行的操作是_____________。‎ ‎（2）在完成（1）中的“操作”后，将装置B中铜丝插入稀硝酸，并微热之，B中反应的离子方程式为：__________________________。‎ ‎（3）装置E和F的作用是_____________；为实现此作用，其操作方法是_____________。‎ 即时体验2、大气压强对许多物理实验和化学实验有着重要影响。‎ Ⅱ. 制取氨气并完成喷泉实验(图中夹持装置均已略去)。‎ ‎ (1) 写出实验室制取氨气的化学方程式：(02理综)(02天津) ‎ ‎ ‎ (2) 收集氨气应作用 法，要得到干燥的氨气可选用 做干燥剂。‎ (3) 用图1装置进行喷泉实验，上部烧瓶已装满干燥氨气，引发水上喷的操作是 ‎ ‎ ，该实验的原理是 ‎ ‎ ‎ ‎ (4) 如果只提供如图2的装置，请说明引发喷泉的方法。‎ ‎ 答： ‎ 即时体验3、实验室常用饱和NaNO2与NH4Cl溶液反应制取纯净的氮气，反应式为：‎ ‎ NaNO2＋NH4Cl＝NaCl＋N2↑＋2H2O＋Q(95上海) 实验装置如左图所示，试回答：‎ ‎ ① 装置中Ａ部分的分液漏斗与蒸馏烧瓶之间连接的导管所起的作用是 (填写编号) a. 防止饱和溶液蒸发 b. 保证实验装置不漏气 c. 使NaNO2饱和溶液容易容易滴下 ‎② Ｂ部分的作用是 (填写编号) a. 冷凝 b. 冷却氮气 c. 缓冲氮气流 ‎③ 加热前必须进行的一个操作步骤是 ‎ 加热片刻后，即应移去酒精灯以防反应物冲出，其原因是 。‎ ‎④ 收集N2前，必须进行的步骤是(用文字说明) ‎ 收集N2最适宜的方法是 (填写编号) a. 用排气法收集在集气瓶中 b. 用排水法收集在集气瓶中 ‎ c. 直接收集在球胆或塑料袋中 (2) 实验室合成氨装置如左图所示。试回答：‎ ‎ 装置甲的作用是：① ‎ ‎ ② ‎ ‎ 从乙处导出的气体是 ‎ ‎ 检验产物的简单化学方法是 ‎ 三、物质的分离和提纯的实验设计 ‎1.分离与提纯的基本原则 ‎“四原则”：一不增___________‎ ‎ 二不减___________‎ ‎ 三易分___________ ‎ ‎ 四复原___________‎ ‎“三必须”：①______________‎ ‎ ②________________‎ ‎ ③__________________‎ 例1.为了除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO42-及泥沙,可将粗盐溶于水,然后进行下列五项操作:①过滤,②加过量NaOH溶液,③加适量盐酸,④加过量Na2CO3溶液，⑤加过量BaCl2溶液.正确的操作顺序是 A．①④②⑤③ B．④①②⑤③‎ C．②⑤④①③ D．⑤②④①③‎ 例2.为除去ZnCl2酸性溶液中的FeCl3，可在加热搅拌的条件下加入一种试剂，过滤后再加入适量盐酸，最好选的试剂（ ）‎ ‎ A．NaOH B．K2CO3 C．ZnSO4 D．Zn(OH)2‎ 例3.海洋植物如海带海藻中含有丰富的碘元素，碘元素以碘离子的形式存在。实验里从海洋中提取碘的流程如下：‎ ‎ ⑴指出提取的过程中有关实验操作名称：① ____；③______；写出过程②中有关反应的离子方程式_________________.‎ ‎⑵提取碘的过程中，可供选择的溶剂是__________。‎ A．甲苯，酒精 B．四氯化碳，苯 C．汽油，乙酸 D．汽油，甘油 ‎⑶为使海藻灰中碘离子转化为碘的有机溶液，需要进行的实验步骤有：氧化、___、____。，实验室里有烧杯、玻璃棒、 集气瓶、导管、酒精灯、圆底烧瓶、石棉网，尚缺少的玻璃仪器是____。‎ ‎(4)从含碘的有机溶剂中提取碘和回收有机溶剂，还需要 经过____(填操作名称)。下图为该操作的装置图，指出下图所示的实验装置中的错误之处：‎ ‎①_____________②___________③______________‎ (5) 进行上述操作时，使用水浴的原因是__________________;_________________;最后晶态碘在____________里聚集。‎ 例4.海水中溴元素以Br-形式存在，工业上用空气吹出法从海水中提取溴的工艺流程如下图：‎ ‎ 1）步骤①中用硫酸酸化可提高Cl2的利用率，为什么？__________________________‎ ‎2）步骤④的离子方程式：________________________‎ ‎4）步骤⑥的蒸馏过程中，温度应控制在80-90℃．温度过高或过低都不利于生产，请解释原因：____________________‎ ‎5）步骤⑧中溴蒸气冷凝后得到液溴与溴水的混合物，可利用它们的相对密度相差很大的特点进行分离．分离仪器的名称是_____,分离时液溴从分离仪器的______(填“上口”或“下口”) 排出。‎ ‎6）为什么不直接用“含Br2的海水”进行蒸馏得到液溴，而是经过“空气吹出”、“SO2‎ 吸收”、“氧化”后再蒸馏，原因是：____________________________ ‎ 例5、某课外研究小组，用含有较多杂质的铜粉，通过不同的化学反应制取胆矾．其设计的实验过程为：‎ ‎（1）杂铜中含有大量的有机物，可采用灼烧的方法除去有机物，灼烧时将瓷坩埚置于___上（用以下所给仪器的编号填入，下同），取用坩埚应使用___，灼烧后的坩埚应放在______上，不能直接放在桌面上．‎ 实验所用仪器：a．蒸发皿 b．石棉网 c．泥三角 d．表面皿 e．坩埚钳 f．试管夹 ‎（2）杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物，用以制取胆矾．灼烧后含有少量铜的可能原因是_____.‎ a．灼烧过程中部分氧化铜被还原 b．灼烧不充分铜未被完全氧化 c．氧化铜在加热过程中分解生成铜 d．该条件下铜无法被氧气氧化 ‎（3）通过途径 II实现用粗制氧化铜制取胆矾，必须进行的实验操作步骤：酸溶、加热通氧气、过滤、______、冷却结晶、_____、自然干燥．‎ ‎（4）由粗制氧化铜通过两种途径制取胆矾，与途径 I相比，途径 II有明显的两个优点是：______________________、___________________．‎ ‎（5）在测定所得胆矾（CuSO4•xH2O）中结晶水x值的实验中：称量操作至少进行______次．‎ ‎（6）若测定结果x值偏高，可能的原因是 ( )‎ ‎ a．加热温度过高 b．胆矾晶体的颗粒较大 c．加热后放在空气中冷却 d．胆矾晶体部分风化．‎ 例6、为除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-以及泥沙等杂质，某同学设计了一种制备精盐的实验方案，步骤如下（用于沉淀的试剂稍过量）‎ ‎ 粗盐 ‎ (1)判断BaCl2已过量的方法是_________________________。‎ ‎(2)第④步中，相关的离子方程式是___________； 。‎ ‎(3)若先用盐酸调pH值再过滤，将对实验结果产生影响，其原因是_____________。‎ ‎(4)为检验精盐纯度，需配制150 mL.0.2 mol/L NaCl(精盐)溶液，下图是该同学转移溶液的示意图，图中的错误是__________。‎ 物质分离和提纯过程中几种重要的操作 ‎①沉淀是否完全的判断及操作_________________________‎ ‎②沉淀的洗涤方法及操作____________________________‎ ‎③验证沉淀洗涤是否干燥的操作____________________________‎ ‎④分液漏斗使用之前应进行的操作____________________________‎ ‎⑤分液开始前应进行的操作___________________________‎ ‎⑥分液过程中最关键的操作___________________________‎ 例7为了测定混有少量KCl杂质的明矾KAl（SO4）2·nH2O的纯度，同时测定n的值，按下列流程进行实验：‎ ‎ ‎ ‎ （1）固体应在____中加热，加热后的固体应放在____中冷却（填仪器名称）。 ‎ ‎（2）若加热过程中有固体飞溅出来造成损失，则会使测得的n值_____；（填“偏大”、“偏小”或“无影响”，下同）;若加热后在空气中冷却称量，则会使测得的n值______； ‎ ‎（3）判断已脱水至恒重的方法是 ___________________； ‎ ‎（4）若A溶液是BaCl2溶液，判断A溶液是否足量的方法是______________； ‎ ‎（5）过滤后还需将沉淀洗涤干净，洗涤方法是_____________； ‎ ‎（6）通过实验，测得明矾化学式中n值为12，则明矾的纯度为_____%。‎ 例8.(2017年全国高考理综卷三)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.冷却至室温 ‎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_____________________。‎ 四、化学实验方案的评价 ‎（一）.评价的基本原则 ‎1.科学性原则：实验原理正确 例1.) 为探究乙炔与溴的加成反应，甲同学设计并进行了如下实验: 先取一定量工业用电石与水反应，将生成的气体通入溴水中，发现溶液褪色，即证明乙炔与溴水发生了加成反应。‎ ‎ 乙同学发现甲同学实验中，褪色后的溶液里有少许淡黄色浑浊，推测在制得的乙炔中还有可能含有少量还原性的杂质气体。由此他提出必须先除去之，再与溴水反应。‎ ‎ 请回答问题: ‎ ‎ ( 1 ) 写出甲同学实验中两个主要的化学方程式 _____________ 。‎ ‎ ( 2 ) 甲同学设计的实验 ________ ( 填“能”或“不能” ) 验证乙炔与溴发生加成反应，其理由是 __________________________________________ 。‎ ‎ a. 使溴水褪色的反应，未必是加成反应b. 使溴水褪色的反应，就是加成反应 ‎ c. 使溴水褪色的物质，未必是乙炔 d. 使溴水褪色的物质，就是乙炔 ‎ ( 3 ) 乙同学推测此乙炔中必定含有的一种杂质气体是 ________ ，它与溴水反应的化学方程式是 __________________________ 。验证过程中必须全部除去。‎ ‎ ( 4 ) 请你选用上列四个装置 ( 可重复使用 ) 来实现乙同学的实验方案，将它们的编号填入方框，并写出装置内所放的化学药品。‎ ‎( 5 ) 为验证这一反应是加成而不是取代，丙同学提出可用pH试纸来测试反应后溶液的酸性，理由是什么？_______________________________‎ 即时体验1.某研究性学习小组的一个课题是“NO2能否支持木条的燃烧？”由于实验室中没有现成的NO2气体，该小组的同学设计了两个方案，方案一如图1所示，方案二如图2所示。请回答下列问题(本题不考虑N2O4存在产生的影响)。已知浓HNO3受热分解与金属和浓HNO3反应的方程式分别为：‎ ‎4HNO3(浓)4NO2↑＋O2↑＋2H2O Cu＋4HNO3(浓)Cu(NO3)2＋2H2O＋2NO2↑‎ ‎ ‎ ‎ (1)方案一实验开始后木条上的火星逐渐熄灭，有的同学得出“NO2不能支持木条的燃烧”的结论。你认为这一结论是否正确？________(填“正确”或“不正确”)，理由是___________________。‎ ‎(2)硝酸铜固体加热分解的产物有氧化铜、二氧化氮和氧气，该反应的化学方程式是______________________________；将生成的气体通入水中的现象________________________________________________________。‎ ‎(3)方案二实验当集气瓶中充满红棕色气体时，木条复燃了，有的同学得出“NO2能支持木条的燃烧”的结论。你认为这一结论是否正确？________(填“正确”或“不正确”)，理由是_______________。‎ ‎(4)为了更直接说明“NO2能否支持木条燃烧”这一问题，请你重新设计一个简单的实验方案，简述实验原理和主要操作__________________________________________.‎ ‎2.可行性原则：实验设计应具有可操作性 例1.某氯碱厂利用废铁皮制取净水剂FeCl3溶液，最合理的生产途径是(   )‎ 即时体验 用实验确定某酸HA是弱电解质，两同学的方案如下： ‎ 甲：①称取一定质量的HA配制0.1 mol/L的溶液100 mL；‎ ‎ ②用pH试纸测出该溶液pH，即可证明HA是弱电解质。‎ 乙：①用已知物质的量浓度的HA溶液、盐酸，分别配制pH=1的两种酸溶液各100 mL；‎ ‎ ②分别取这两种溶液各10 mL，加水稀释为100 mL；‎ ‎ ③各取相同体积的两种稀释液装入两支试管，同时加入纯度相同的锌粒，观察现象，即可证明HA是弱电解质。‎ ‎(1)在两个方案的第①步中，都要用到的定量仪器是____________。‎ ‎(2)甲方案中，说明HA是弱电解质的理由是测得溶液的pH_________(填“＜”“＞”或“＝”)1；乙方案中，说明HA是弱电解质的现象是_________。‎ A.装HCl溶液的试管中放出H2的速率快 B.装HA溶液的试管中放出H2的速率快 C.两支试管中产生气体速率一样快 ‎(3)请你评价：乙方案中难以实现之处和不妥之处是_____________________________。‎ ‎(4)请你再提出一个合理而比较容易进行的方案(药品可任取)。作简明扼要表述:_______________________________________‎ ‎3、简约性原则：操作简单方便，有利于简约原则 例1、现有稀硫酸，铝粉，NaOH溶液来制备Al(OH)3,某同学设计了如下途径 问：哪一种方案更合理？‎ 例2、在实验室进行物质制备，下列从原料及有关试剂分别制取相应的最终产物的设计中，理论上正确、操作上可行、经济上合理的是（）‎ ‎4、安全性原则：实验结果安全可靠，实验过程无安全隐患 例3.为了确定乙醇分子的结构简式是CH3—O—CH3还是CH3CH2OH，实验室利用下图所示的实验装置，测定乙醇与钠反应（放热反应）生成氢气的体积，并据此计算乙醇分子中能与金属钠反应的氢原子的数目。试完成下列问题：‎ ‎(1)指出实验装置的错误_______________________。‎ ‎(2)若实验中用含有少量水的乙醇代替相同质量的无水乙醇，相同条件下，测得氢气的体积将_________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。‎ ‎(3)请指出能使实验安全、顺利进行的关键实验步骤（至少指出两个关键步骤）_____________________.‎ 例4.某同学设计了如下实验方案，以分离KCl和BaCl2俩种固体混合物：‎ 请回答下列问题 ‎ (1)B物质的化学式为__________。‎ ‎(2)该方案的明显失误是因某一步设计不当而使分离产物不纯，该步的正确方案应是__________。‎ ‎(3)若要测定原混合物中KCl和BaCl2的质量分数，除了要准确称量混合物的质量外，至少还要获得的数据是__________质量。‎ ‎ ‎ 例5.某研究性学习小组在做过氧化钠与水反应实验时，发现过氧化钠与水反应后的溶液滴加酚酞呈红色，但不久红色褪去。甲、乙、丙三个同学对此现象分别做了如下推测： ‎ ‎ 甲：因为反应后试管很热，所以很可能是溶液温度较高使红色褪去。 ‎ ‎ 乙：查阅资料上记载“酚酞在浓的碱溶液中因生成三钠盐而呈无色。”实验所加的水较少，红色褪去可能是生成的氢氧化钠溶液浓度较大的影响。 ‎ ‎ 丙：过氧化钠具有强氧化性，生成物中O2 、H2O2（可能产物）等也具有强氧化性，可能是氧化漂白了红色物质。 ‎ ‎（1）验证甲是否正确的方法是_________________________ ‎ ‎（2）验证乙是否正确的方法是________________________ ‎ ‎（3）有同学提出用定量的方法探究丙同学方案中是否含有双氧水，其实验方案是：称取2.6 g 过氧化钠固体，使之与足量的水反应，测得产生氧气的体积，与理论值比较，即可得出结论。‎ ‎①测量气体的体积时，必须待试管和量筒中的气体都冷却到室温时进行，应选用下图中的_________________________,理由是________________‎ ‎②若在标准状况时测量气体的体积，应选用量筒的大小规格为_______________. （选填“100ml”、“200ml”、“500ml”、“1000ml”）。 ‎ 例6某校化学实验兴趣小组在“探究卤素单质的氧化性”的系列实验中发现：在足量的稀氯化亚铁溶液中，加入1—2滴溴水，振荡后溶液呈黄色。‎ ‎（1）提出问题：Fe3+、Br2谁的氧化性更强？‎ ‎（2）猜想：‎ ‎①甲同学认为氧化性：Fe3+＞Br2，故上述实验现象不是发生化学反应所致，则溶液呈黄色是含____________（填化学式，下同）所致。‎ ‎②乙同学认为氧化性：Br2＞Fe3+，故上述实验现象是发生化学反应所致，则溶液呈黄色是含______________所致。‎ ‎（3）设计实验并验证：‎ 丙同学为验证乙同学的观点，选用下列某些试剂设计出两种方案进行实验，并通过观察实验现象，证明了乙同学的观点确实是正确的。‎ 供选用的试剂：a.酚酞试液 b.四氯化碳 c.无水酒精 d.硫氰化钾溶液 请你在下列表格中写出丙同学选用的试剂及实验中观察到的现象。（试剂填序号）‎ ‎（4）结论：氧化性：Br2>Fe3+。故在足量的稀氯化亚铁溶液中，加入1～2滴溴水，溶液呈黄色所发生的离子反应方程式为：________________________。‎ ‎（5）实验后的思考：‎ ‎①根据实验推测，若在溴化亚铁溶液中通入氯气，首先氧化的离子是____________(填离子符号)。‎ ‎②在100mLFeBr2溶液中通入2.24LCl2(标准状况)，溶液中有1/2的Br-被氧化成单质Br2，则该反应的离子方程式的为___________________，原FeBr2溶中FeBr2的物质的量浓度为_________________。 ‎ 例6.现有某黄铜的颗粒样品俩分各约100mg，甲，乙俩位同学各取一份测定黄铜样品中锌的质量分数和锌的相对原子质量，装置如下图所示。‎ ‎ ‎ ‎ 图甲 图乙 回答下列问题：‎ ‎（1）甲同学用图甲装置试验，当他打开漏斗颈部活塞加入稀硫酸让其和黄铜中的锌完全反应时，结果稀硫酸只滴入锥形瓶几滴便停止不滴了，请你帮助他分析原因：________.‎ 甲找出原因后，用正确的方法向锥形瓶中加入了足量的稀硫酸，结果球形干燥管中无明显气泡生成，试分析原因：_______________________.‎ ‎(2)如果反应能正常进行，甲同学为了节约实验时间，反应停止后立即读出滴定管中液面高度。请评价甲同学做法有什么不妥之处：__________________.‎ ‎(3)如果(2)的操作正确，实验前后滴定管中液面高度的读数为V1和V2，黄铜样品中实验前后的质量分别为m1和m2，则甲同学写出了锌的相对原子质量表达式为M1=22.4(m1-m2)/(V1-V2),请评价这个表达式是否正确：__________________________.‎ ‎(4)乙同学利用图乙所示装置完成锌的质量分数和锌的相对原子质量的测定实验。‎ 实验过程中，乙同学对实验前后整个装置进行了称量，并利用质量差很方便的求出了结果，指导老师组织班级同学从该实验装置、中学化学实验室的现有条件两方面，对该实验方案的可行性进行评价，请你参与讨论，并发表你的看法：________________________________________________.‎ 例7.甲、乙两同学为探究SO2与可溶性钡的强酸盐能否反应生成白色BaSO3沉淀，用下图所示装置进行实验（夹持装置和A中加热装置已略，气密性已检验）‎ ‎ ‎ 实验操作和现象：‎ ‎（1）A中反应的化学方程式是___________‎ ‎（2）C中白色沉淀是_____，该沉淀的生成表明SO2具有_____．‎ ‎（3）C中液面上方生成浅棕色气体的化学方程式是___________________‎ ‎ 4）分析B中不溶于稀盐酸的沉淀产生的原因，甲认为是空气参与反应，乙认为是白雾参与反应． ‎ ‎①为证实各自的观点，在原实验基础上： ‎ 甲在原有操作之前增加一步操作，该操作是____________;乙在A、B间增加洗气瓶D，D中盛放的试剂是______________.‎ ‎②进行实验，B中现象：‎ 检验白色沉淀，发现均不溶于稀盐酸．结合离子方程式解释实验现象异同的原因：____________________________________________.‎ ‎ 5）合并（4）中两同学的方案进行实验．B中无沉淀生成，而C中产生白色沉淀，由此得出的结论是_____________________________.‎ 五、 探究性实验题的解题思路 例题一 某些资料认为：NO、NO2不能与Na2O2反应。某小组学生提出质疑，他们从理论上分析过氧化钠和二氧化氮都有氧化性，根据化合价升降原则提出假设：‎ 假设Ⅰ．过氧化钠氧化二氧化氮 假设Ⅱ．二氧化氮氧化过氧化钠 ‎（1）小组甲同学设计实验如下：‎ ‎①试管A中反应的化学方程式是 。‎ ‎②待试管B中收集满气体，向试管B中加入适量 Na2O2粉末，塞紧塞子，轻轻振荡试管内粉末，观察到红棕色气体迅速消失；再将余烬木条迅速伸进试管内，看见木条复燃。甲同学认为假设Ⅱ正确；乙同学认为该装置不能达到实验目的，为达到实验目的，在A、B之间增加一个装置，该装置的作用是 。‎ ‎③乙同学用改进后装置，重复了甲同学的实验操作，观察到红棕色气体迅速消失；余烬木条未复燃。得出结论：假设Ⅰ正确。NO2和Na2O2反应的方程式是 。‎ ‎（2）丙同学认为NO易与O2发生反应，应更易被Na2O2氧化。‎ 查阅资料：① 2NO+Na2O2＝2NaNO2 ‎ ‎②6NaNO2+3H2SO4＝3Na2 SO4+ 2HNO3+4NO↑+2H2O；‎ ‎③酸性条件下，NO或NO2–都能与MnO4–反应生成NO3–和Mn2+‎ 丙同学用下图所示装置(部分夹持装置略)探究NO与Na2O2的反应。‎ ‎①B中观察到的主要现象是 ，F装置的作用是 。‎ ‎②在反应前，打开弹簧夹，通入一段时间N2，目的是 。‎ ‎③充分反应后，检验D装置中发生反应的实验是 。‎ 例题二 硫酸铜受热分解生成氧化铜和气体，受热温度不同，该气体成分也不同。气体成分可能含SO2、SO3和O2中的一种、二种或三种。某化学课外活动小组通过设计一探究性实验，测定反应产生的SO2、SO3和O2的物质的量，并经计算确定各物质的化学计量数，从而确定CuSO4分解的化学方程式，实验用到的仪器如下图所示：‎ ‎【提出猜想】‎ I.所得气体的成分可能只含_________一种；‎ II.所得气体的成分可能含有__________二种；‎ III.所得气体的成分可能含有SO2、SO3、O2三种。‎ ‎【实验探究】‎ 实验操作过程（略）。已知实验结束时，硫酸铜完全分解。‎ 请回答下列问题：‎ ‎（1）请你组装探究实验的装置，按从左至右的方向，行仪器接口连接顺序为__________（填序号）；‎ ‎（2）若实验结束，B中量筒没有收集到水，则证明猜想__________正确；‎ ‎（3）实验过程，仪器C的作用是 ________________________；‎ ‎（4）有两个实验小组进行该实验，由于加热时的温度不同，实验结束后测得相关数据也不同，数据如下：‎ 请通过计算，推断出第①小组和第②小组的实验条件下CuSO4分解的化学反应方程式：‎ 组_________________________________________________________________；‎ ‎② 组_______________________________________________________________。‎ 例题三 某研究小组探究SO2和Fe(NO3)3溶液的反应。‎ 已知：1.0 mol/L的Fe(NO3)3溶液的pH=l 请回答：‎ ‎（1）装置A中反应的化学方程式是____________。‎ ‎（2）为排除空气对实验的干扰，滴加浓硫酸之前应进行的操作是___________。‎ ‎（3）装置B中产生了白色沉淀，其成分是____________，说明SO2具有________性。‎ ‎（4）分析B中产生白色沉淀的原因：‎ 观点1．____________；‎ 观点2：SO2与Fe3+反应；‎ 观点3：在酸性条件下SO2与NO3－反应；‎ ‎①按观点2，装置B中反应的离子方程式是___________，为证明该观点应进一步检验生成的新物质，其实验操作及现象是__________。‎ ‎②按观点3，只需将装置B中的Fe(NO3)3溶液替换为等体积的下列溶液，在相同条件下进行实验。应选择的试剂是（填序号）____________。‎ a．0．1 mol/L稀硝酸 ‎ b．1．5 mol/L Fe(NO3)2溶液 c．6．0 mol/L NaNO3和0．2 mol/L盐酸等体积混合的溶液 ‎【即时体验】‎ ‎1．某研究性学习小组用下列装置(铁架台等支撑仪器略)探究氧化铁与乙醇的反应，并检验反应产物。‎ ‎（1）为快速得到乙醇气体，可采取的方法是 ； ‎ 若实验时小试管中的溶液已经开始发生倒吸，你采取的措施是 (填写编号)；‎ a．取下小试管 b．移去酒精灯 c．将导管从乳胶管中取下 d．以上都可以 ‎（2）盛Cu(OH)2悬浊液的试管中出现的现象为 。‎ ‎（3）如图实验，观察到红色的Fe2O3全部变为黑色固体(M)，充分反应后停止加热。为了检验M的组成，进行下列实验。‎ ‎①M能被磁铁吸引；加入足量稀硫酸，振荡，固体全部溶解，未观察到有气体生成；‎ ‎② 经检验溶液中有Fe2+和Fe3+，检验该溶液中的Fe2+的方法是 ； ‎ 关于M中铁元素价态的判断正确的是 (填写编号)。‎ a．一定有+3价和+2价铁，无0价铁 b．一定有+3价、+2价和0价铁 c．一定有+3价和0价铁，无+2价铁 d．一定有+3和+2价铁，可能有0价铁 ‎（4）若M的成份可表达为FeXOY，用CO还原法定量测定其化学组成。称取a g M样品进行定量测定，实验装置和步骤如下：‎ ‎①组装仪器；②点燃酒精灯；③加入试剂； ④打开分液漏斗活塞；⑤检查气密性；⑥停止加热；⑦关闭分液漏斗活塞；⑧……。正确的操作顺序是 (填写编号)‎ a．①⑤④③②⑥⑦⑧ b．①③⑤④②⑦⑥⑧ c．①⑤③④②⑥⑦⑧ d．①③⑤②④⑥⑦⑧‎ ‎（5）若实验中每步反应都进行完全，反应后M样品质量减小b g，则FexOy中= 。‎ ‎2．某实验小组同学探究铜与硝酸的反应。‎ ‎（1）用浓硝酸和水按照不同体积比配成不同浓度的硝酸溶液，各取10 mL硝酸溶液分别与铜片反应，实验记录如下：‎ 序号 浓硝酸与水的体积比 实验现象 Ⅰ ‎1:1‎ 反应速率快，溶液很快变成蓝色，铜丝表面有大量气泡冒出，气体呈红棕色 Ⅱ ‎1:3‎ 反应速率较快，溶液变成蓝色，铜丝表面有大量气泡冒出，气体无色 Ⅲ ‎1:5‎ 反应速率慢，微热后速率加快，溶液变成蓝色，铜丝表面有气泡冒出，气体无色 铜与稀硝酸反应的离子方程式为 ；若生成标准状况下0．56 L NO气体，反应中被还原的HNO3的质量为 g（小数点后保留两位有效数字）。‎ 依据上表，制备NO气体最适宜的是实验II，理由是 。‎ ‎（2）为防止有毒气体逸散造成空气污染，该小组同学改进实验装置，如右图所示（夹持仪器略去）。‎ 用该装置进行铜与稀硝酸的反应并验证产生NO气体的性质，实验步骤如下：‎ Ⅰ．安装好装置后，检查装置气密性。‎ Ⅱ．打开旋塞C，从B管上端加入所选浓度的硝酸，至铜丝下沿（不接触铜丝）。‎ Ⅲ．向上移动B管，使A管液面上升至与橡皮塞恰好接触，关闭旋塞C，反应开始。‎ Ⅳ．当液面重新下降至与铜丝脱离接触时，反应停止。‎ Ⅴ．打开旋塞C，向下移动B管，使A中迅速进入少量空气，关闭旋塞C，观察现象。‎ ‎……‎ ‎①步骤Ⅰ中检查装置气密性的操作是：关闭旋塞C，从B管上端加入水，若观察到 ，说明装置的气密性良好。‎ ‎②步骤Ⅲ操作的目的是 。‎ ‎③为使A管内的NO气体完全被溶液吸收，可进一步采取的操作是 ，能确定NO完全被溶液吸收的现象是 。‎ ‎3．为了探究SO2与Na2O2的反应是否类似于CO2与Na2O2的反应，甲同学设计了如图所示的实验装置，回答下列问题：‎ ‎（1）移开棉花，将带火星的木条放在C试管口，未见木条复燃，甲同学因此认为SO2与Na2O2的反应不同于CO2。请按甲同学的观点写出反应的化学方程式 。‎ ‎（2）乙同学认为无论反应原理如何，最终都有O2产生，乙同学的理由是 。按照乙同学的观点，该装置需做的改进是 ‎ ‎ 。‎ ‎（3）假设Na2O2完全反应，反应后B装置中固体生成物可能是：①Na2SO3；②Na2SO4；③Na2SO3和Na2SO4。‎ 请设计实验方案检验，写出实验步骤以及预期现象和结论，完成下表：‎ 限选试剂：2 mol·L－1 HCl溶液，1 mol·L－1 HNO3溶液，1 mol·L－1 BaCl溶液，1 mol·L－1 Ba（NO3）2溶液，0.01 mol·L－1 KMnO4酸性溶液。‎ 实验步骤 预期现象和结论 步骤1：取B中的少量固体样品于试管中，滴加足量蒸馏水，溶解，然后取少量待测液分别置于Ⅰ、Ⅱ试管中 固体完全溶解 步骤2：往Ⅰ试管中加入 ，再滴加 ‎ ‎ ，‎ 则证明生成物中含Na2SO4‎ 步骤3：往Ⅱ试管中 ‎ ‎ ‎ 若 ，‎ 则证明生成物中有Na2SO3；若 ‎ ‎ 则说明生成物中没有Na2SO3。‎ ‎（4）生成物中亚硫酸钠含量的测定：‎ ‎①取a g生成物配制成100 mL溶液，取10.00 mL该溶液于锥形瓶中，加入几滴淀粉溶液作指示剂，用0.010 0 mol·L－1碘水进行滴定，滴定终点现象为 。记录数据，重复滴定2次，平均消耗碘水20.00 mL。‎ ‎②计算：生成物中亚硫酸钠的质量分数为 。‎ ‎4．为研究铜与浓硫酸的反应，某化学兴趣小组进行如下实验。‎ 实验Ⅰ　反应产物的定性探究 实验装置如图所示。（固定装置已略去）‎ ‎（1）A中反应的化学方程式为 。‎ ‎（2）F烧杯中的溶液通常是 。‎ ‎（3）实验过程中，能证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素的现象是 。‎ ‎（4）实验结束后，证明A装置试管中反应所得产物是否含有铜离子的操作方法是 。‎ ‎（5）为说明浓硫酸中的水是否影响B装置现象的判断，还须进行一次实验。实验方案为 。‎ 实验Ⅱ　反应产物的定量探究 ‎（6）在铜与浓硫酸反应的过程中，发现有黑色物质出现，经查阅文献获得下列资料。‎ 资料1：‎ 硫酸/mol·L－1‎ 黑色物质出现的温度/℃‎ 黑色物质消失的温度/℃‎ ‎15‎ 约150‎ 约236‎ ‎16‎ 约140‎ 约250‎ ‎18‎ 约120‎ 不消失 资料2：X射线晶体分析表明，铜与浓硫酸反应生成的黑色物质为Cu2S、CuS、Cu7S4中的一种或几种。仅由上述资料可得出的正确结论是 __。‎ a．铜与浓硫酸反应时所涉及的反应可能不止一个 b．硫酸浓度选择适当，可避免最后产物中出现黑色物质 c．该反应发生的条件之一是硫酸浓度≥15 mol·L－1‎ d．硫酸浓度越大，黑色物质越快出现、越难消失 ‎（7）为测出硫酸铜的产率，将该反应所得溶液中和后配制成250.00 mL溶液，取该溶液25.00 mL加入足量KI溶液振荡，以淀粉溶液为指示剂，用b mol·L－1Na2S2O3溶液滴定生成的I2，3次实验平均消耗该Na2S2O3溶液V mL。若反应消耗铜的质量为a g，则硫酸铜的产率为 _。（已知：2Cu2＋＋4I－=2CuI＋I2，2S2O32-＋I2=S4O62-＋2I－）‎ ‎4．根据Mg能在CO2中燃烧，某兴趣小组推测Na应该也能在CO2中燃烧，且固体产物可能为C、Na2O和Na2CO3中的两种或三种。该小组用如下图装置进行了实验探究。已知PdCl2能被CO还原得到黑色的Pd。‎ 回答下列问题：‎ ‎（1）为了使反应随开随用，随关随停，上图虚线方框内应选用 装置(填下图字母代号)，如何检验所选装置的气密性 。‎ ‎（2）装置2中所盛试剂为 。‎ A．NaOH溶液 B．饱和NaHCO3溶液 C．饱和Na2CO3溶液 D．饱和NaCl溶液 ‎（3）检测装置的气密性完好并装好药品后，在点燃酒精灯前应先进行装置1中的反应操作，待观察到 现象时，再点燃酒精灯，这步操作的目的是 。‎ ‎（4）由实验现象和进一步的探究得出反应机理。‎ A．装置6中有黑色沉淀生成；‎ B．取反应后直玻管中的固体物质23.0g溶于足量的水中，无气泡产生且得到澄清的溶液；将溶液加水稀释配成250 mL的溶液；‎ C．取25.00ml步骤B的溶液，滴加足量BaCl2溶液，将生成的白色沉淀过滤、洗涤、干燥，称量得固体质量为1.97g。‎ ‎①步骤C中不溶物干燥前必须经过洗涤，如何检验该沉淀是否洗涤干净 。‎ ‎②该探究得出钠与二氧化碳反应的化学方程式为 。‎ ‎5．根据Mg与CO2的反应推测，Na也能在CO2中燃烧，且固体产物可能为C、Na2O和Na2CO3中的两种或三种。某兴趣小组用如下装置开展两个阶段的实验探究。‎ ‎【实验I】引发CO2与Na反应。操作步骤为：‎ ‎①按图连接装置，检验装置气密性，并往各装置中加入试剂； ‎ ‎②打开装置a上活塞一段时间；‎ ‎③点燃d处酒精灯，使CO2与Na充分反应。停止加热，继续通气体使双通管冷却。‎ 回答下列问题：‎ ‎（1）装置a中用到的玻璃仪器有试管和 ；‎ ‎（2）装置b中装入的试剂是　　　　　　　　　　　 ；‎ ‎（3）装置c的作用是　　　　　　　　　　　 ；‎ ‎（4）步骤②中，当观察到　　　　　　　　　 时，才能进入步骤③。‎ ‎【实验Ⅱ】探究反应产物及反应机理。取反应后双通管中固体物质29.2 g进行如下实验：‎ ‎①仔细观察固体，发现有黑色颗粒；‎ ‎②将固体溶于足量的水并过滤、洗涤，得到1.8 g滤渣（干燥）；‎ ‎③将滤液加水稀释配成250 mL的溶液；‎ ‎④取少量③的溶液，先加足量BaCl2溶液，观察到白色沉淀,所得固体质量为3.94g；再加几滴酚酞试液，溶液变红；‎ ‎⑤取25.00 mL③的溶液，滴加甲基橙作为指示剂，用3.0 mol·L-1盐酸滴定，消耗盐酸体积为20.00 mL。‎ 回答下列问题：‎ ‎（5）如何判断⑤中的滴定终点　　　　　　　　　　　 ‎ ‎（6）反应后装置d中的固体物质为　　　　　　　　　　　 ；通过计算分析：29.2 g残留固体中，各组分的质量各是多少? 　　　　　　　　 ‎ ‎6．某化学兴趣小组在化学实验室发现一瓶没有标签的淡黄色粉末，同学们对探究该粉末产生浓厚兴趣，并在老师的指导下进行探究活动。‎ ‎【提出问题】这种淡黄色粉末是什么？有什么性质和用途？‎ ‎【查阅资料】①硫是淡黄色粉末，不溶于水；②过氧化钠（Na2O2）是淡黄色粉末，在常温下能与水反应生成碱和一种气体；在呼吸面具中和潜水艇里常用作供氧剂。‎ ‎【猜想与探究】猜想：淡黄色粉末可能是：a．硫；b．过氧化钠；c．硫和过氧化钠的混合物。‎ 探究：过氧化钠与水反应的生成物的成分。‎ ‎【实验与结论】‎ 实验操作 实验现象 实验结论 猜想 在一支洁净的试管中加入适量的上述淡黄色粉末，再加入足量的蒸馏水 ‎_____________________‎ 猜想a、c不成立，猜想b成立。‎ 探究 ‎①用带火星的木条伸入过氧化钠与水反应的试管中 木条复燃 生成物有___________‎ ‎②往①试管内的溶液中滴加___________‎ ‎______________‎ ‎_____________________‎ 生成物有氢氧化钠 ‎【继续探究】小组对过氧化钠能作为供氧剂也很感兴趣，大家讨论认为可能是CO2在常温下能与过氧化钠反应有关，‎ a b CO2‎ 氢氧化钠 于是设计上图所示的装置继续实验探究。‎ 实验操作 实验现象 实验结论 ‎①将CO2从a口处通入装置内，再把带火星的木条放在装置b口处 木条复燃 CO2在常温下能与过氧化钠反应，该反应的化学方程式为：‎ ‎____________________________‎ ‎②取出充分反应后的固体生成物于试管中，往试管内滴加稀盐酸，将生成的氢气通入澄清石灰水中 有气泡产生 石灰水变浑浊 ‎【交流与比较】与我们学过的制氧气方法相比，常选用过氧化钠作为呼吸面具和潜水艇的供氧剂的一个理由是： ________________________________。‎ ‎7．室温下，将一定浓度的Na2CO3溶液滴入CuSO4溶液中得到了蓝色沉淀。为了确定该沉淀的组成，某研究性学习小组进行了以下实验和研究。‎ ‎(一)【提出假说】‎ 假设一：两者反应只生成CuCO3沉淀；‎ 假设二：两者反应只生成Cu(OH)2沉淀；‎ 假设三： 。‎ ‎(二)【理论探究】‎ 假设二中只生成Cu(OH)2的原因是 (用一个离子方程式表示)。‎ 查阅资料：CuCO3和Cu(OH)2均不带结晶水；‎ ‎ (三)【实验探究】‎ ‎ 步骤一：将CuSO4溶液加入到等浓度等体积的Na2CO3溶液中并搅拌，有蓝色沉淀生成。‎ 步骤二：将沉淀从溶液中分离出来。‎ 步骤三：利用下图所示装置，选择必要的试剂，定性探究生成物的成分。‎ ‎（1）各装置连接顺序为 。‎ ‎（2）装置C中装有试剂的名称是 。‎ ‎（3）能证明生成物中有CuCO3的实验现象是 。‎ 步骤四： 步骤三：利用下图所示装置，进行定量分析：‎ ‎（4）①A装置中玻璃仪器的名称是 。‎ ‎②实验开始时和实验结束时都要通入过量的空气其作用分别是 ‎ ‎ 和 。‎ 数据记录：‎ B装置中样品的质量(g)‎ C装置的质量(g)‎ D装置的质量(g)‎ 实验前 ‎33.3‎ ‎262.1‎ ‎223.8‎ 试验后 ‎24‎ ‎264.8‎ ‎230.4‎ ‎(四)【实验结论】‎ 利用上述数据初步判断该沉淀的成分是CuCO3和Cu(OH)2，若所得沉淀是纯净物而不是混合物，通过计算写出该物质的化学式 。‎ ‎8．（12分）某研究性学习小组对过量炭粉与氧化铁反应的气体产物成分进行研究。‎ ‎(1)提出假设：‎ ‎①该反应的气体产物是CO2；‎ ‎②该反应的气体产物是CO；‎ ‎③该反应的气体产物是 。‎ ‎(2)计方案 如图所示，将一定量的氧化铁在隔绝空气的条件下与过量炭粉完全反应，测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比。‎ ‎(3)查阅资料：‎ 氮气不与碳、氧化铁发生反应。实验室可以用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠（NaNO2）饱和溶液混合加热反应制得氮气。请写出该反应的离子方程式： 。‎ ‎(4)实验步骤：‎ ‎①按上图连接装置，并检查装置的气密性，称取3.20g氧化铁、2.00g碳粉混合均匀，放入48.48g的硬质玻璃管中；‎ ‎②加热前，先通一段时间纯净干燥的氮气；‎ ‎③停止通入N2后，夹紧弹簧夹，加热一段时间，澄清石灰水（足量）变浑浊；‎ ‎④待反应结束，再缓缓通入一段时间的氮气。冷却至室温，称得硬质玻璃管和固体总质量为52.24g；‎ ‎⑤过滤出石灰水中的沉淀，洗涤、烘干后称得质量为2.00g。‎ 步骤②、④中都分别通入N2，其作用分别为 。‎ ‎(5)数据处理：‎ 试根据实验数据分析，写出该实验中氧化铁与碳发生反应的化学方程式：‎ ‎ 。‎ ‎(6)实验优化：‎ 学习小组有同学认为应对实验装置进一步完善。‎ ‎①甲同学认为：应将澄清石灰水换成Ba(OH)2溶液，其理由是 。‎ ‎②从环境保护的角度，请你再提出一个优化方案将此实验装置进一步完善：‎ ‎ 。‎