2019高考化學三輪沖刺 專題3.25 產(chǎn)物檢驗型實驗探究評價題解題方法和策略.doc

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專題3.25 產(chǎn)物檢驗型實驗探究評價題 產(chǎn)物檢驗型實驗探究評價題為高考的?？碱}型。試題與元素及化合物知識聯(lián)系緊密。解題中通過元素及化合物知識，認識其特點，用特征的反應及現(xiàn)象及檢驗，通過物質(zhì)的不同性狀進行分離與提純。在復習備考過程中需要關注常見物質(zhì)的檢驗方法。 【例1】硫酸亞鐵銨[(NH4)2Fe(SO4)26H2O]是分析化學中重要的試劑，常用于代替硫酸亞鐵。硫酸亞鐵銨在 500 ℃時，隔絕空氣加熱完全分解。 已知：硫酸亞鐵銨較硫酸亞鐵不易被氧化。 回答下列問題。 (1)硫酸亞鐵銨隔絕空氣加熱完全分解，發(fā)生了氧化還原反應，固體產(chǎn)物可能有FeO和Fe2O3，氣體產(chǎn)物可能有NH3、SO3、H2O、N2和____。 (2)為檢驗分解產(chǎn)物的成分，設計如下實驗裝置進行實驗，加熱A中的硫酸亞鐵銨至分解完全。 ①充分加熱A中固體較長時間后，通入氮氣，目的是___________________。 ②驗證A中殘留物是否含有FeO，需要選用的試劑有________(填字母)。 A．KSCN溶液　　B．稀硫酸　　C．濃鹽酸　　D．KMnO4溶液 ③裝置B的作用是檢驗分解產(chǎn)物中是否有_______氣體生成，若含有該氣體，觀察到的現(xiàn)象為_________________。 ④若A中分解產(chǎn)物有N2，固體殘留物只有Fe2O3，F(xiàn)e2O3的物質(zhì)的量為b mol，C中沉淀的物質(zhì)的量為a mol，則b____(填“>”、“<”或“=”)a。 ⑤實驗中，觀察到裝置C中有白色沉淀生成，則裝置C中發(fā)生反應的離子方程式為___________________________________。 (3)已知Fe2+被氧氣氧化的反應為4Fe2++O2+(4+2x) H2O2Fe2O3xH2O + 8H+，硫酸亞鐵銨溶液較硫酸亞鐵溶液不易被氧氣氧化，其原因是____________________________。 【答案】SO2 使分解產(chǎn)生的氣體在裝置B、C中被完全吸收 BD SO3 溶液變渾濁 < SO2+H2O2+Ba2+=BaSO4↓+2H+ 硫酸亞鐵銨溶液中NH4+發(fā)生水解反應，使溶液中c(H+)增大，反應逆向移動，抑制Fe2+水解。 （2）①FeO為金屬氧化物，不溶于水、易溶于酸，且易被氧化，根據(jù)此特點，可考慮加入酸性KMnO4溶液將其氧化成Fe3+，KMnO4溶液本身有顏色，不需要加入指示劑，濃鹽酸易被氧化，綜上所述，選用的試劑為稀硫酸與KMnO4溶液，故選BC； ②BaC12可與SO3反應生成白色沉淀； ③若A中分解產(chǎn)物有N2，固體殘留物只有Fe2O3，F(xiàn)e2O3的物質(zhì)的量為bmol，C中沉淀物質(zhì)的量為amol，根據(jù)化合價升降相等分析作答； ④因雙氧水具有氧化性，可將SO2氧化成SO42-，SO42-再與Ba2+結(jié)合成沉淀BaSO4，據(jù)此分析作答； （3）①取所配溶液25.00 mL于錐形瓶中，加稀H2SO4酸化，用0.1000mol?L-1 KMnO4溶液滴定，到滴入最后一滴高錳酸鉀溶液至紫紅色且半分鐘不變，說明反應至終點； ②結(jié)合化學反應定量關系計算，MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O。 【詳解】 ②裝置B中BaC12溶液的作用是為了檢驗分解產(chǎn)物中是否有SO3氣體生成，若含有該氣體，會生成硫酸鋇白色沉淀，其化學方程式為：BaC12+SO3+H2O = BaSO4↓+2HC1，則觀察到的觀象為溶液變渾濁； 故答案為：SO3；溶液變渾濁； ③若A中分解產(chǎn)物有N2，固體殘留物只有Fe2O3，F(xiàn)e2O3的物質(zhì)的量為b mol，C中沉淀物質(zhì)的量為a mol，根據(jù)化合價升降必相等，硫降低的化合價(2a)等于鐵升高的化合價(2b)和氮升高的化合價之和，則b小于a， 故答案為：小于； ④C中有白色沉淀生成,是因為SO2被雙氧水氧化成SO42?，SO42?再與Ba2+結(jié)合成沉淀BaSO4，則C中發(fā)生的反應為SO2+ H2O2+ Ba2+ = BaSO4↓+2H+， 故答案為：SO2+ H2O2+ Ba2+ = BaSO4↓+2H+； 物質(zhì)的檢驗通常有鑒定、鑒別和推斷三類，它們的共同點是：依據(jù)物質(zhì)的特殊性質(zhì)和特征反應，選擇適當?shù)脑噭┖头椒?，準確觀察反應中的明顯現(xiàn)象，如顏色的變化、沉淀的生成和溶解、氣體的產(chǎn)生和氣味、火焰的顏色等，進行判斷、推理。 檢驗類型 鑒別 利用不同物質(zhì)的性質(zhì)差異，通過實驗，將它們區(qū)別開來。 鑒定 根據(jù)物質(zhì)的特性，通過實驗，檢驗出該物質(zhì)的成分，確定它是否是這種物質(zhì)。 推斷 根據(jù)已知實驗及現(xiàn)象，分析判斷，確定被檢的是什么物質(zhì)，并指出可能存在什么，不可能存在什么。 檢驗方法 ① 若是固體，一般應先用蒸餾水溶解 ② 若同時檢驗多種物質(zhì)，應將試管編號 ③ 要取少量溶液放在試管中進行實驗，絕不能在原試劑瓶中進行檢驗 ④ 敘述順序應是：實驗（操作）→現(xiàn)象→結(jié)論→原理（寫方程式） 常見的幾類檢驗方法： 1、氣體檢驗：如檢驗CO2、CO、SO2、NH3、C2H2、C2H4、H2S、H2等氣體，實驗設計思路：氣體發(fā)生裝置→檢驗雜質(zhì)氣體裝置→除去雜質(zhì)氣體裝置→確定雜質(zhì)氣體除盡裝置→檢驗氣體裝置→尾氣處理裝置（有毒氣體、可燃氣體要考慮尾氣處理）。在解答此類題目時首先要分析制備的氣體和雜質(zhì)的性質(zhì)，其次根據(jù)性質(zhì)確定檢驗試劑和方法，最后根據(jù)氣體之間在檢驗過程中相互干擾，確定檢驗氣體的先后順序。 2、酸、堿、鹽的檢驗：如題目中給出一組化合物，要求設計實驗進行檢驗，一般先選擇物理方法（如溶解性、顏色、氣味和狀態(tài)等），然后再用化學方法檢驗。 3、離子檢驗：首先要注意離子檢驗所要求的環(huán)境，如酸堿性；其次要注意避免離子間的相互干擾。 1．已知馬爾氏鹽晶體[(NH4)2Fe(SO4)26H2O]易溶于水，不溶于乙醇，受熱易分解，是分析化學中的重要試劑。回答下列問題： (1)馬爾氏鹽晶體的制備： 甲組同學利用新生成的硫酸亞鐵溶液與硫酸銨溶液反應制備馬爾氏鹽晶體(已知所使用的鐵屑中含有少量的Fe2O3和FeS雜質(zhì))，裝置如圖所示； ①為了使A中所制得的FeSO4中不含F(xiàn)e3+，應使______________________過量(填化學式)。 ②實驗前期，需要用生成的H2將裝置中的空氣排盡，其原因是______________________，裝置B中的試劑為____________(填寫試劑名稱)。 ③裝置A中反應一段時間后，若不拆卸裝置，如何使裝置A中生成的FeSO4進入裝置C中，敘述操作過程____________________________________________。 (2)驗證馬爾氏鹽晶體分解的氣態(tài)產(chǎn)物成分： 提出假設：馬爾氏鹽晶體分解可能生成H2O、NH3、SO3、_______等氣態(tài)化合物。 實驗驗證：實驗小組取一定量馬爾氏鹽晶體隔絕空氣加強熱分解，利用下列裝置檢驗氣態(tài)產(chǎn)物的成分(防倒吸裝置已略去)，試完成下表： 操作步驟 實驗現(xiàn)象 結(jié)論 ①按___→___→____順序連接裝置(填字母)。 ②___________________。 證明氣體產(chǎn)物中含有H2O和NH3。 ③按B→C→D順序連接裝置，其中裝置B的作用是________________。 B中無明顯現(xiàn)象，C中有白色沉淀生成。 ④______________________。 【答案】Fe 防止空氣中的氧氣氧化Fe2+ NaOH溶液 關閉止水夾1、3、4，打開止水夾2 SO2 E D A E中無水硫酸銅由白色變?yōu)樗{色 A中溶液變?yōu)榧t色 吸收NH3，檢驗是否存在SO3 氣體產(chǎn)物中無SO3 有SO2 【解析】 【分析】 本題主要從鐵極其化合物、硫及其化合物性質(zhì)的角度出發(fā)，考查常見實驗操作和實驗現(xiàn)象的理解。 【詳解】 故本題答案為：Fe；防止空氣中的氧氣氧化Fe2+；NaOH溶液；關閉止水夾1、3、4，打開止水夾2。 【點睛】 SO2常作為還原劑，題中H2O2正好是常見氧化劑，然后生成SO42-正好與Ba2+結(jié)合為沉淀，要善于抓住題目“題眼”突破問題。 （9）依據(jù)實驗現(xiàn)象知產(chǎn)物為Fe2O3、SO2、SO3和H2O，據(jù)此可寫出FeSO47H2O分解的化學方程式。 【詳解】 (4) 配制硫酸亞鐵溶液所用的蒸餾水應預先煮沸，以除去溶解在水中的氧氣；滴定過程中KMnO4將Fe2+氧化為Fe3+，發(fā)生反應的離子方程式為MnO4-+5 Fe2++8H+=Mn2++5 Fe3++4H2O，根據(jù)反應關系，產(chǎn)品純度為； 故答案為：除去蒸餾水中的氧氣；； Ⅱ．（5）氣體產(chǎn)物經(jīng)過試管B時，分解得到的產(chǎn)物中含SO2，品紅溶液褪色； 故答案為：產(chǎn)物中有二氧化硫； （6）氣體產(chǎn)物經(jīng)過試管C時，與氯化鋇溶液反應生成白色沉淀，C中反應的化學方程式為SO3+H2O+BaCl2===BaSO4↓+2HCl； 故答案為：SO3+H2O+BaCl2===BaSO4↓+2HCl； 3．某學習小組通過下列裝置探究 MnO2與FeCl36H2O反應產(chǎn)物。 （查閱資料）FeCl3是一種共價化合物，熔點306℃，沸點315℃。 實驗編號 操作 現(xiàn)象 實驗 1 按上圖所示，加熱A中MnO2與FeCl36H2O混合物 ①試管A中固體部分變液態(tài)，上方出現(xiàn)白霧 ②稍后，產(chǎn)生黃色氣體，管壁附著黃色液滴 ③試管B中KI-淀粉溶液變藍 實驗 2 把A中的混合物換為FeCl36H2O，B中溶液換為KSCN溶液，加熱。 A中固體部分變液態(tài)，產(chǎn)生白霧和黃色氣體，B中KSCN溶液變紅 （實驗探究）實驗操作和現(xiàn)象如下表： （問題討論） （1）實驗前首先要進行的操作是______________________________。 （2）實驗1和實驗2產(chǎn)生的白霧是_______（填化學式）溶解在水中形成的小液滴。 （3）請用離子方程式解釋實驗2中黃色氣體使KI-淀粉溶液變藍色的原因_____________。 （4）為確認黃色氣體中含有Cl2，學習小組將實驗1中試管B內(nèi)KI-淀粉溶液替換為NaBr溶液，發(fā)現(xiàn)B中溶液呈橙色，經(jīng)檢驗無Fe2+，說明黃色氣體中含有Cl2。用鐵氰化鉀溶液檢驗Fe2+的離子方程式是_________________________________。選擇NaBr溶液的原因是________________________________________________________________。 （實驗結(jié)論） （5）實驗1充分加熱后，若反應中被氧化與未被氧化的氯元素質(zhì)量之比為1:2，則A中發(fā)生反應的化學方程式為____________________________________________________。 （實驗反思） 該學習小組認為實驗1中溶液變藍，也可能是酸性條件下，I－被空氣氧化所致，可以先將裝置中的空氣排盡，以排除O2的干擾。 【答案】檢查裝置的氣密性 HCl 2Fe3＋＋2I—=2Fe2＋＋I2 3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3—=Fe3[Fe(CN)6]2↓ Br—可以被Cl2氧化成Br2，但不會被Fe3＋氧化為Br2 MnO2＋2FeCl36H2O Fe2O3＋MnCl2＋Cl2↑＋2HCl＋11H2O 【解析】 【分析】 （1）實驗前首先要進行的操作是檢查裝置的氣密性； （2）FeCl3?6H2O 受熱失去結(jié)晶水，同時水解，生成HCl氣體，HCl和H2O結(jié)合形成鹽酸小液滴； （3）由信息可知，F(xiàn)eCl3是一種共價化合物，受熱變?yōu)辄S色氣體，氯化鐵具有強氧化性，可以將碘離子氧化為碘單質(zhì)； 4．草酸晶體（H2C2O4?2H2O）無色，易溶于水，熔點為101℃（失水后能升華），170℃以上分解。其鈉、鉀、銨鹽均易溶于水，而鈣鹽難溶于水。某實驗探究小組對草酸晶體進行加熱，并驗證其分解產(chǎn)物。 （1）加熱草酸晶體最適宜選用下圖中的_______(填裝置編號),不選其它裝置的原因是 _________。 （2）若將產(chǎn)生的氣體直接通入澄清石灰水來檢驗分解產(chǎn)物中是否含CO2，請你評價正確與否并作簡要的解釋___________。 （3）用下圖裝置檢驗草酸的分解產(chǎn)物H2O（g）、CO2和CO．將這種混合氣體依次通過___________（填裝置中接口的字母，可重復使用）。 （4）能否依據(jù)硬質(zhì)玻璃管Fe2O3質(zhì)量的減輕來計算分解產(chǎn)生CO的量？_____。假設硬質(zhì)玻璃管中所裝為鐵氧化物的混合物,可能是FeO、Fe2O3、Fe3O4的任意組合,現(xiàn)取ag混合物充分反應后,質(zhì)量減輕了8a/29克,通過計算確定該混合物中三種氧化物的物質(zhì)的量的關系為____。 （5）為測定樣品中草酸晶體的質(zhì)量分數(shù)，設計如下方案：稱取一定量樣品，用上述裝置進行實驗，稱量裝置D反應前后的質(zhì)量差。由此計算出的實驗結(jié)果比實際值偏低，排除儀器和操作因素，其可能原因：_______。 （6）有同學設計下圖裝置來證明Fe2O3反應后的固體中含有單質(zhì)鐵，你認為可行嗎？____，其原因是:_______；圖中安全漏斗的作用是____________________。 （7）設計一個簡單的實驗證明草酸是弱酸：_____________________________________。 【答案】c 草酸晶體熔點為101℃，加熱熔化為液體從導氣管中流出，所以不用a；當170℃以上草酸晶體失去結(jié)晶水而成固體，分解生成的水蒸氣在試管口冷凝為液體，流回到熱的試管底部，使試管炸裂，故b不用 不正確，草酸受熱升華，草酸蒸氣進入澄清石灰水生成難溶于水的草酸鈣沉淀 d、c、 a、b f、e、k、j、 g（或h）、h（或g） a、b 、i 不能 n（FeO）：n（Fe 2 O 3 ）=1：1，n（Fe 3 O 4 ）≥0；72n（FeO）+160n（Fe 2 O 3 ）+232n（Fe 3 O 4 ）=a。 一氧化碳沒有全部與氧化銅反應（其他合理答案也可以） 可行 Fe2O3反應后的固體中，只有單質(zhì)鐵才能與稀鹽酸反應放出氣體 加鹽酸時彎管處存有液體，防止產(chǎn)生的氣體從漏斗中逸出 常溫下測定已知濃度c（H2C2O4）溶液的pH，若溶液pH>-lgc（H2C2O4），則H2C2O4為弱酸或弱電解質(zhì)存在電離平衡、不完全電離等性質(zhì)，或測定草酸鈉溶液的pH，如大于7，則為弱酸 【解析】 【分析】 （1）草酸晶體熔點為101℃，加熱熔化為液體從導氣管中流出，所以不用a裝置；b裝置中，當170℃以上草酸晶體失去結(jié)晶水而成固體，分解生成的水蒸氣在試管口冷凝為液體，流回到熱的試管底部，使試管炸裂，不用b裝置；c裝置中試管下端是彎管加熱生成的水不會發(fā)生倒流，c裝置可以； （2）草酸蒸氣進入澄清石灰水也會發(fā)生反應生成草酸鈣白色沉淀； （3）檢驗草酸的分解產(chǎn)物H2O（g）、CO2和CO，先通過干燥管檢驗生成的水，通過澄清石灰水檢驗二氧化碳氣體的存在，通過氫氧化鈉溶液除去氣體中的二氧化碳氣體，通過堿石灰吸收水蒸氣得到干燥的一氧化碳，通過玻璃管中的氧化鐵發(fā)生反應檢驗一氧化碳的存在，通過澄清石灰水檢驗生成的二氧化碳存在，證明含一氧化碳氣體，最后剩余一氧化碳氣體點燃燃燒處理； （4）一氧化碳通過玻璃管發(fā)生的反應不能使生成的一氧化碳完全反應； （5）氧化鐵發(fā)生反應后只有生成的鐵和鹽酸發(fā)生反應生成氫氣；安全漏斗的作用是防止生成的氣體從漏斗中逸出； （6）證明草酸是弱酸需要證明水溶液中存在電離平衡，溶液中存在電離平衡，可以測定一定濃度的溶液的pH判斷。 【詳解】 (2)若將產(chǎn)生的氣體直接通入澄清石灰水，草酸受熱升華，草酸蒸氣進入澄清石灰水生成難溶于水的草酸鈣沉淀，不能檢驗分解產(chǎn)物中是否含CO2。本小題答案為：不正確，草酸受熱升華，草酸蒸氣進入澄清石灰水生成難溶于水的草酸鈣沉淀。 (3)檢驗草酸的分解產(chǎn)物H2O(g)、CO2和CO，先通過干燥管檢驗生成的水，通過澄清石灰水檢驗二氧化碳氣體的存在，通過氫氧化鈉溶液除去氣體中的二氧化碳氣體，通過堿石灰吸收水蒸氣得到干燥的一氧化碳，通過玻璃管中的氧化鐵發(fā)生反應檢驗一氧化碳的存在，通過澄清石灰水檢驗生成的二氧化碳存在，證明含一氧化碳氣體，最后剩余一氧化碳氣體點燃燃燒處理，裝置接口連接順序為：d、c、 a、b f、e、k、j、 g（或h）、h（或g） a、b 、i。本小題答案為： d、c、 a、b f、e、k、j、 g（或h）、h（或g） a、b 、i。 (4)Fe2O3質(zhì)量的減輕能計算發(fā)生反應的CO的量，一氧化碳通過玻璃管發(fā)生的反應不能使生成的一氧化碳完全反應，生成的一氧化碳沒有完全與Fe2O3反應。 a克鐵氧化物的混合物所含鐵原子的質(zhì)量為（a- 8a/29）g= g，所以混合物中n（Fe）：n（O）=，由于Fe 3 O 4 中鐵原子與氧原子的個數(shù)比為3：4，只要FeO與Fe2O3 保證混合鐵原子與氧原子的個數(shù)比為3：4，即可，與Fe 3 O 4 任意含量無關，令n（FeO）為x，n（Fe 2 O 3 ）為y，所以有（x+2y）：（x+3y）=3：4，即x：y=1：1，且滿足三者質(zhì)量之和為ag，即72n（FeO）+160n（Fe 2 O 3 ）+232n（Fe 3 O 4 ）=a。本小題答案為：不能；n（FeO）：n（Fe 2 O 3 ）=1：1，n（Fe 3 O 4 ）≥0；72n（FeO）+160n（Fe 2 O 3 ）+232n（Fe 3 O 4 ）=a。 （4）FeSO4分解得到氣體X與紅棕色固體Y，X由兩種化合物組成，將X通入品紅溶液，溶液褪色，而X通入BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀，則X為SO2、SO3混合物，結(jié)合轉(zhuǎn)化關系可知Y為Fe2O3。 反應Ⅰ的反應方程式為：2FeSO4 Fe2O3+SO2↑+SO3↑； X為SO2、SO3混合物，溶于水生成物中含有硫酸，與BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀為BaSO4。