高三化学二轮复习第1部分专题4化学实验突破点19实验方案的设计与评价Word下载.docx
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3.从操作步骤、实验现象上评价,实验方案要步骤简单,现象明显。
4.从环境保护上评价,实验方案的设计要充分体现环保意识。
5.从节能、安全可靠上评价,实验方案的设计要节约能源,节省原料且安全可靠。
回访1 (2015·
福建高考)某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。
【导学号:
14942072】
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。
实验二 氯酸钾与碘化钾反应的研究
(3)在不同条件下KClO3可将KI氧化为I2或KIO3。
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
0.20mol·
L-1KI/mL
1.0
KClO3(s)/g
0.10
6.0mol·
L-1H2SO4/mL
3.0
6.0
9.0
蒸馏水/mL
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________。
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15.0mL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)
(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SO2、H2O2和FeCl2等物质还原成Cl-。
[解析]
(1)过滤需要漏斗、玻璃棒、烧杯等仪器,而洗涤沉淀也需要漏斗、玻璃棒、烧杯等仪器。
(2)若对调B和C装置,可以通过水先把Cl2中的HCl除去,可提高KClO3的产率。
(3)①根据图表可看出其他条件都相同,只有H2SO4的浓度不同,因此该实验研究的是硫酸的浓度对反应产物的影响。
②1号实验中H2SO4的浓度为0,故该实验起到与其他实验对照的作用;
③淀粉遇到碘单质会显蓝色,故氧化产物为碘单质,ClO被还原为Cl-。
(4)产生的Cl2会重新溶于水,同时HClO也会发生分解,生成HCl,极易溶于水,则无法计算氯元素的量。
(5)根据信息可知SO2、H2O2、FeCl2都能将次氯酸或者氯气还原,如果选择SO2会引入SO,对Cl-的测定造成干扰,如果选择FeCl2则会引入Cl-,而H2O2不会引入杂质离子,因此选择H2O2将次氯酸或者氯气还原为Cl-,再用AgNO3溶液测定Cl-。
[答案]
(1)烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管(不填“胶头滴管”也可)
(2)能 (3)①研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响 ②硫酸浓度为0的对照实验 ③ClO+6I-+6H+===Cl-+3I2+3H2O
(4)因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等,此方案无法测算试样含氯总量(或其他合理答案)
(5)量取一定量的试样,加入足量的H2O2溶液,加热除去过量的H2O2,冷却,再加入足量的硝酸银溶液,称量沉淀质量(或其他合理答案)
回访2 (2015·
全国卷Ⅰ)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其K1=5.4×
10-2,K2=5.4×
10-5。
草酸的钠盐和钾盐易溶于水,而其钙盐难溶于水。
草酸晶体(H2C2O4·
2H2O)无色,熔点为101℃,易溶于水,受热脱水、升华,170℃以上分解。
回答下列问题:
(1)甲组同学按照如图所示的装置,通过实验检验草酸晶体的分解产物。
装置C中可观察到的现象是___________________________________,
由此可知草酸晶体分解的产物中有________。
装置B的主要作用是______。
(2)乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有CO,为进行验证,选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。
①乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为A、B、________。
装置H反应管中盛有的物质是________。
②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是________________________。
(3)设计实验证明:
①草酸的酸性比碳酸的强__________________________。
②草酸为二元酸_____________________________。
[解析]
(1)结合草酸晶体(H2C2O4·
2H2O)的组成可知,澄清石灰水应是用来检验其分解产物CO2的存在。
因草酸晶体易升华,且草酸钙难溶于水,若草酸进入C装置,会干扰CO2的检验,故装置B中冰水的主要作用是冷凝挥发出来的草酸。
(2)①要验证草酸晶体分解产物中还有CO,只能通过检验CO与CuO反应的产物CO2的存在来达到这一目的。
因为草酸晶体的分解产物本身含有CO2,会对CO的检验造成干扰,所以在检验CO前应将分解产物中的CO2除尽,可选用F装置来除去CO2,D装置用来检验CO2是否除尽。
将除去CO2的气体通过盛有无水氯化钙的装置G干燥,然后通过盛有CuO的装置H,CuO将CO氧化为CO2,再将气体通过盛有澄清石灰水的D装置,用来检验CO2的存在。
因CO有毒,最后可将尾气通过排水法收集。
②若前一个装置D中澄清石灰水不变浑浊,说明草酸晶体分解的产物CO2已除尽;
H中黑色CuO变红,同时其后的装置D中澄清石灰水变浑浊,说明草酸晶体分解产物中含有CO。
(3)①根据强酸制弱酸的反应原理,可选择NaHCO3加入草酸溶液的实验方法来证明草酸的酸性比碳酸的强。
②根据酸碱中和反应原理,可采用中和滴定的方法用NaOH标准溶液来滴定一定物质的量浓度的草酸溶液,根据反应的草酸与NaOH的物质的量的比值为1∶2,证明草酸是二元酸。
[答案]
(1)有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊 CO2 冷凝(水蒸气、草酸等),防止草酸进入装置C反应生成沉淀,干扰CO2的检验
(2)①F、D、G、H、D、I CuO ②H中黑色粉末变为红色,其后的D中澄清石灰水变浑浊
(3)①向盛有少量NaHCO3的试管里滴加草酸溶液,有气泡产生 ②用NaOH标准溶液滴定草酸溶液,消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍
回访3 (2014·
新课标全国卷Ⅱ)某小组以CoCl2·
6H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料,在活性炭催化下,合成了橙黄色晶体X。
为确定其组成,进行如下实验。
①氨的测定:
精确称取wgX,加适量水溶解,注入如图所示的三颈瓶中,然后逐滴加入足量10%NaOH溶液,通入水蒸气,将样品液中的氨全部蒸出,用V1mLc1mol·
L-1的盐酸标准溶液吸收。
蒸氨结束后取下接收瓶,用c2mol·
L-1NaOH标准溶液滴定过剩的HCl,到终点时消耗V2mLNaOH溶液。
氨的测定装置(已省略加热和夹持装置)
②氯的测定:
准确称取样品X,配成溶液后用AgNO3标准溶液滴定,K2CrO4溶液为指示剂,至出现淡红色沉淀且不再消失为终点(Ag2CrO4为砖红色)。
(1)装置中安全管的作用原理是__________________________________。
(2)用NaOH标准溶液滴定过剩的HCl时,应使用________式滴定管,可使用的指示剂为________。
(3)样品中氨的质量分数表达式为_________________________________。
(4)测定氨前应该对装置进行气密性检验,若气密性不好测定结果将____(填“偏高”或“偏低”)。
(5)测定氯的过程中,使用棕色滴定管的原因是____________________;
滴定终点时,若溶液中c(Ag+)=2.0×
10-5mol·
L-1,c(CrO)为______mol·
L-1。
[已知:
Ksp(Ag2CrO4)=1.12×
10-12]
(6)经测定,样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为1∶6∶3,钴的化合价为________。
制备X的化学方程式为________________________;
X的制备过程中温度不能过高的原因是________________________。
[解析]
(1)若没有A中的安全管,当A中产生气体时,会因装置压力过大发生危险,反之,有安全管存在,当A中压力过大时,安全管中的液面会上升,使A瓶中压力稳定。
(2)由题意知,用NaOH标准溶液滴定过剩的HCl时,NaOH溶液应放入碱式滴定管中,可使用酚酞作指示剂,滴定至终点时溶液由无色变为浅红色。
(3)已知盐酸的总的物质的量为c1mol·
L-1×
V1mL×
10-3L·
mL-1=c1V1×
10-3mol,NH3反应完后剩余的盐酸用NaOH标准溶液滴定,可求出剩余的盐酸为c2×
V2×
10-3mol,由NH3+HCl===NH4Cl可求出NH3的物质的量。
进而求出wgX中的含氨量,即:
×
100%。
(4)若装置气密性不好,会有NH3外逸,而不被HCl吸收,则剩余的HCl的物质的量会增多,消耗NaOH增多,即c2V2的值增大,由(3)中计算式可知氨的测定结果偏低。
(5)AgNO3是见光易分解的物质,使用棕色滴定管的目的是防止AgNO3分解而影响实验结果;
由Ag2CrO4的溶度积常数Ksp=1.12×
10-12,c(Ag+)=2.0×
L-1,可求出c(CrO)==mol·
L-1=2.8×
10-3mol·
(6)样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为1∶6∶3,可写出化学式为[Co(NH3)6]Cl3,由化合物中正负化合价代数和为0计算,NH3整体为0价,氯为-1价,故Co为+3价;
从而推出制备X的化学方程式为2CoCl2+2NH4Cl+10NH3+H2O2===2[Co(NH3)6]Cl3+2H2O。
由于温度过高时H2O2易分解,NH3易挥发,故制备过程中温度不能过高,否则H2O2分解,NH3挥发。
[答案]
(1)当A中压力过大时,安全管中液面上升,使A瓶中压力稳定
(2)碱 酚酞(或甲基红)
(3)×
100%
(4)偏低
(5)防止硝酸银见光分解 2.8×
10-3
(6)+3 2
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