2019-2020年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題15 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)教案 魯科版.doc

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2019-2020年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題15 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)教案 魯科版 教學(xué)目標(biāo)： 1、了解控制實(shí)驗(yàn)條件的方法。 2、能根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案。 3、分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出合理結(jié)論。 4、繪制和識(shí)別典型的實(shí)驗(yàn)儀器裝置。 5、了解科學(xué)探究的基本過程，并運(yùn)用以實(shí)驗(yàn)和推理為基礎(chǔ)的科學(xué)探究方法解決有關(guān)問題。 教學(xué)重點(diǎn)： 1、 設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案。 2、 運(yùn)用以實(shí)驗(yàn)和推理為基礎(chǔ)的科學(xué)探究方法解決有關(guān)問題。 教學(xué)難點(diǎn)： 運(yùn)用以實(shí)驗(yàn)和推理為基礎(chǔ)的科學(xué)探究方法解決有關(guān)問題。 教學(xué)過程： 考點(diǎn)一：化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理的探究及反應(yīng)條件的控制 【知識(shí)精講】 (一)“原理探究”型實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì) 控制變量法：物質(zhì)變化往往受到多個(gè)因素的影響，在研究化學(xué)反應(yīng)與外界因素之間的關(guān)系時(shí)，對(duì)影響物質(zhì)變化規(guī)律的因素或條件加以人為控制，使其他幾個(gè)因素不變，集中研究其中一個(gè)因素的變化所產(chǎn)生的影響，有利于在研究過程中，迅速尋找到物質(zhì)變化的規(guī)律。常涉及的題型有：(1)外因(濃度、溫度、壓強(qiáng)等)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的影響；(2)物質(zhì)性質(zhì)的遞變規(guī)律。 1．變量探究實(shí)驗(yàn)題的解題策略 解答變量探究類試題關(guān)鍵是在其他條件相同的前提下，只改變一個(gè)條件對(duì)研究對(duì)象的影響規(guī)律。注意：選擇數(shù)據(jù)要有效，且變量統(tǒng)一，否則無法作出正確判斷。 思路總結(jié) 2．規(guī)律探究實(shí)驗(yàn)題的解題策略 物質(zhì)性質(zhì)遞變規(guī)律的探究也是中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究的一個(gè)重要內(nèi)容。研究同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律，物質(zhì)的氧化還原反應(yīng)(如置換反應(yīng))規(guī)律，物質(zhì)的酸(堿)性強(qiáng)弱規(guī)律，電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電規(guī)律等，都是開展有關(guān)規(guī)律探究的重要素材，也是高考命題的經(jīng)典情境。 解決有關(guān)規(guī)律探究問題的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，其常用方法示例如下： (1)同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律，一般通過設(shè)計(jì)判斷元素金屬性、非金屬性的強(qiáng)弱實(shí)驗(yàn)來完成，如通過讓金屬單質(zhì)與相同濃度的非氧化性酸反應(yīng)產(chǎn)生H2的速率快慢來判斷金屬單質(zhì)的還原性強(qiáng)弱，推斷元素金屬性強(qiáng)弱，從而找出相應(yīng)的性質(zhì)遞變規(guī)律。 (2)物質(zhì)的酸(堿)性強(qiáng)弱的判斷。 (3)鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的規(guī)律探究?？梢酝ㄟ^控制所含的雜質(zhì)是否與空氣接觸、所接觸的電解質(zhì)溶液的酸堿度、鋼鐵在腐蝕過程中體系內(nèi)的氣壓變化等角度設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，找出規(guī)律。 (二)猜想型實(shí)驗(yàn)題的思維流程 【題組集訓(xùn)】 題組一　原理探究型 1．如下圖所示，比較不同濃度的硫代硫酸鈉溶液和同濃度的硫酸反應(yīng)的速率大小的實(shí)驗(yàn)中，錐形瓶瓶底襯有畫了“十”字的白紙，先向瓶?jī)?nèi)加入硫代硫酸鈉溶液，再加入硫酸溶液。需記錄反應(yīng)所需的時(shí)間，正確的記時(shí)方法是(　　) A．加入硫代硫酸鈉溶液后即開始記時(shí)，瓶中出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象時(shí)記時(shí)結(jié)束 B．加入硫代硫酸鈉酸溶液后即開始記時(shí)，加入硫酸溶液后記時(shí)結(jié)束 C．加入硫酸溶液后即開始記時(shí)，瓶中出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象記時(shí)結(jié)束 D．加入硫酸溶液后即開始記時(shí)，至看不到瓶底“十”字記時(shí)結(jié)束 【答案】D 2．比較MnO2和CuO對(duì)H2O2分解反應(yīng)的催化能力大小的實(shí)驗(yàn)中，若催化劑的質(zhì)量均控制在0.1 g,6%的H2O2溶液均取5 mL，可選擇的實(shí)驗(yàn)裝置是(　　) 【答案】D 3．(1)醇氧化成醛的反應(yīng)是藥物、香料合成中的重要反應(yīng)之一。某科研小組研究了鈀催化劑在氧氣氣氛中對(duì)一系列醇氧化成醛反應(yīng)的催化效果，反應(yīng)條件：K2CO3、363 K、甲苯(溶劑)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下： 醇 反應(yīng)時(shí)間/h 2.5 2.5 醛的產(chǎn)率/% 95 96 醇 反應(yīng)時(shí)間/h 2.5 3.0 醛的產(chǎn)率/% 94 95 醇 反應(yīng)時(shí)間/h 3.0 15.0 醛的產(chǎn)率/% 92 40 分析表中數(shù)據(jù)，得到鈀催化劑催化效果的主要結(jié)論是 _______________________________________________________________ ___________________________________________________________(寫出2條)。 (2)CuCl2的稀溶液呈藍(lán)色，而濃溶液呈黃綠色，有人認(rèn)為這是因?yàn)槿芤褐写嬖谥铝衅胶猓? [Cu(H2O)4]2＋(藍(lán)色)＋4Cl－[CuCl4]2－(黃綠色)＋4H2O 請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證_______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【答案】(1)①苯環(huán)上的取代基對(duì)醛的產(chǎn)率影響不大，對(duì)反應(yīng)時(shí)間有一定影響；②與羥基相連的碳鏈較長，大大降低醛的產(chǎn)率并增大反應(yīng)時(shí)間 (2)在盛有CuCl2稀溶液的試管中，加入一定量的濃鹽酸，觀察溶液顏色的變化，如果溶液顏色變?yōu)辄S綠色，則證明平衡存在，氯離子濃度增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)(其他合理方案也可) 【解析】(1)分析表中有關(guān)反應(yīng)時(shí)間、醛的產(chǎn)率等數(shù)據(jù)，對(duì)比分析相應(yīng)醇的結(jié)構(gòu)的不同，得到鈀催化劑催化效果的主要結(jié)論：苯環(huán)上的取代基對(duì)醛的產(chǎn)率影響不大，對(duì)反應(yīng)時(shí)間有一定影響；與羥基相連的碳鏈較長，大大降低了醛的產(chǎn)率并增大反應(yīng)時(shí)間。 (2)只要有明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并能夠利用平衡：[Cu(H2O)4]2＋(藍(lán)色)＋4Cl－[CuCl4]2－(黃綠色)＋4H2O的移動(dòng)給出合理解釋的設(shè)計(jì)都是合理的。 題組二　猜想驗(yàn)證型 4．某研究小組將純凈的SO2氣體通入0.1 molL－1的Ba(NO3)2溶液中，得到了BaSO4沉淀。為探究上述溶液中何種微粒能氧化通入的SO2，該小組提出了如下假設(shè)： 假設(shè)一：溶液中的NO 假設(shè)二：溶液中溶解的O2 (1)驗(yàn)證假設(shè)一 該小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了假設(shè)一，請(qǐng)?jiān)谙卤砜瞻滋幪顚懴嚓P(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 結(jié)論 實(shí)驗(yàn)1：在盛有不含O2的 25 mL 0.1 molL－1 BaCl2溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO2氣體 ________ 假設(shè)一成立 實(shí)驗(yàn)2：在盛有不含O2的25 mL 0.1 molL－1 Ba(NO3)2溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO2氣體 ________ (2)為深入研究該反應(yīng)，該小組還測(cè)得上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中溶液的pH隨通入SO2體積的變化曲線如下圖。 實(shí)驗(yàn)1中溶液pH變小的原因是____________________________________________________；V1時(shí)，實(shí)驗(yàn)2中溶液pH小于實(shí)驗(yàn)1的原因是(用離子方程式表示)___________________。 (3)驗(yàn)證假設(shè)二 請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)二，寫出實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。 實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論(不要求寫具體操作過程)： (4)若假設(shè)二成立，請(qǐng)預(yù)測(cè)：在相同條件下，分別用足量的O2和KNO3，氧化相同的H2SO3溶液(溶液體積變化忽略不計(jì))，充分反應(yīng)后兩溶液的pH前者_(dá)_______(填“大于”或“小于”)后者，理由是________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________。 【答案】(1)無明顯現(xiàn)象　有白色沉淀 (2) SO2溶于水后生成H2SO3 3SO2＋2NO＋2H2O===3SO＋2NO＋4H＋ (或 3H2SO3＋2NO===2NO↑＋3SO＋4H＋＋H2O) (3)實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論(不要求寫具體操作過程)： 實(shí)驗(yàn)1：作為參照實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)3：將純凈的SO2氣體緩慢通入未經(jīng)脫O2處理的25 mL 0.1 molL－1 BaCl2溶液中，若有白色沉淀，表明假設(shè)二成立，否則不成立 (4)小于　反應(yīng)的離子方程式表明，足量的O2和NO分別氧化相同量的H2SO3，生成H＋的物質(zhì)的量前者多于后者(本題部分小題屬于開放性試題，答案合理即可) 【解析】(1)實(shí)驗(yàn)1中，在沒有O2 的條件下，SO2與BaCl2溶液不反應(yīng)，所以無沉淀產(chǎn)生；實(shí)驗(yàn)2中SO2被NO氧化成SO，進(jìn)一步與Ba2＋結(jié)合生成BaSO4沉淀。 (2)實(shí)驗(yàn)1，SO2溶于水后生成H2SO3，H2SO3電離出H＋(H2SO3HSO＋ H＋)，使溶液顯酸性，隨SO2的不斷通入，pH值減??；SO2通入Ba(NO3)2溶液中，發(fā)生反應(yīng)：3SO2＋2NO＋2H2O===3SO＋2NO＋4H＋生成強(qiáng)酸，則通V1體積的SO2時(shí)，實(shí)驗(yàn)2中溶液pH小于實(shí)驗(yàn)1中的。 (3)通過對(duì)比假設(shè)一的驗(yàn)證過程，可設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)步驟： 實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論(不要求寫具體操作過程)： 實(shí)驗(yàn)1：作為參照實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)3：將純凈的SO2氣體緩慢通入未經(jīng)脫O2處理的25 mL 0.1 molL－1 BaCl2溶液中，若有白色沉淀，表明假設(shè)二成立，否則不成立 (4)2H2SO3＋ O2===4H＋＋2SO；3H2SO3＋2NO===2NO↑＋4H＋＋H2O＋3SO，由此可知氧化相同物質(zhì)的量的亞硫酸，用O2氧化比用KNO3氧化產(chǎn)生的H＋濃度大。 考點(diǎn)二：評(píng)價(jià)型實(shí)驗(yàn)題 【知識(shí)精講】 評(píng)價(jià)型實(shí)驗(yàn)題包括的題型很多，其中比較典型的有物質(zhì)性質(zhì)探究型、組成成分探究型、物質(zhì)制備和應(yīng)用探究型等，該類試題一般以實(shí)驗(yàn)裝置圖的形式給出實(shí)驗(yàn)的流程，其實(shí)驗(yàn)流程與考查內(nèi)容一般為 1．氣體制備裝置的選擇及注意事項(xiàng) 裝置選擇 注意事項(xiàng) 固體與固體加熱裝置 ①試管口應(yīng)稍向下傾斜，防止產(chǎn)生的水蒸氣在試管口冷凝后倒流而引起試管炸裂；②鐵夾應(yīng)夾在距試管口約處；③膠塞中的導(dǎo)管伸入試管里面不能太長，否則會(huì)阻礙氣體的導(dǎo)出 固體與液體不加熱裝置 ①塊狀固體與液體在常溫下反應(yīng)制備氣體時(shí)可用啟普發(fā)生器，如圖甲，當(dāng)制取氣體的量不多時(shí)，也可采用簡(jiǎn)易裝置，如圖乙；②裝置乙、丁、戊、己中長頸漏斗的下端應(yīng)伸入液面以下，否則起不到液封的作用；③加入的液體反應(yīng)物(如酸)要適當(dāng)；④粉末狀固體與液體反應(yīng)或產(chǎn)物為糊狀物時(shí)常采用裝置丙 固體與液體(液體與液體)加熱裝置 ①先把固體藥品加入燒瓶中，然后滴加液體藥品，要注意液體滴加的速度，保證產(chǎn)氣速率平穩(wěn)，易于收集；②若使用分液漏斗，則需要在滴液的過程中，打開漏斗活塞，以保證液體能夠順利滴下；③分液漏斗中的液體滴完后，要關(guān)閉漏斗活塞，防止氣體經(jīng)漏斗逸出；④裝置乙中的溫度計(jì)必須插在反應(yīng)液中；⑤燒瓶加熱需要墊石棉網(wǎng) 2.氣體的干燥方法與干燥裝置 氣體的干燥方法 氣體干燥選擇干燥劑的原則 ①不減原則：即通過干燥操作之后，目標(biāo)氣體的量不能減少；②不反應(yīng)原則：干燥劑不能與目標(biāo)氣體反應(yīng) 酸性干燥劑 濃H2SO4 可以干燥H2、O2、N2、CO2、CO、Cl2、HCl、SO2、CH4和C2H4等氣體 堿性干燥劑 堿石灰 主要用于干燥NH3，但也可干燥H2、O2、N2、CO和CH4等 中性干燥劑 CaCl2 可以干燥H2、O2、N2、CO2、Cl2、HCl和H2S等，但不能干燥NH3 氣體的干燥裝置 盛裝液態(tài)干燥劑，用于干燥氣體；也可以盛裝其他液體試劑，用來對(duì)酸性或中性氣體進(jìn)行除雜 盛裝堿石灰和CaCl2等固體干燥劑 甲裝置可以盛裝液體干燥劑或固體干燥劑，乙和丙裝置只能盛裝固體干燥劑 3.氣體的收集裝置及方法 排水法 ①難溶或微溶于水，且與水不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體，都可用排水集氣法收集；②用排水集氣法收集氣體時(shí)，導(dǎo)管不伸入試管(或集氣瓶)底部 向上排空氣法 ①比空氣密度大的氣體可用向上排空氣法收集；②用排空氣法收集氣體時(shí)，導(dǎo)管一定要伸入集氣瓶(或試管)底部，目的是把集氣瓶(或試管)中的空氣盡量排出；③為防止外界空氣向集氣瓶?jī)?nèi)擴(kuò)散，集氣瓶口可蓋上毛玻璃片，若用試管收集時(shí)，可在試管口塞上一小團(tuán)疏松的棉花 向下排空氣法 比空氣密度小的氣體可用向下排空氣法收集，如H2、NH3和CH4等氣體 排特殊溶液法 ①氯氣可用排飽和食鹽水的方法收集；②二氧化碳可用排飽和碳酸氫鈉溶液的方法收集 4.常見尾氣處理裝置及方法 處理方法 液體吸收法 點(diǎn)燃法 收集法 處理裝置 適用氣體 裝置A適用于吸收溶解度小的氣體，如Cl2、CO2等；裝置B、C可吸收溶解度大的氣體，如HCl、HBr、NH3等 CH4、CH2===CH2、H2、CO等 CO、NH3、H2S等 【題組集訓(xùn)】 題組一　物質(zhì)制備探究型 1．TiO2既是制備其他含鈦化合物的原料，又是一種性能優(yōu)異的白色顏料。 實(shí)驗(yàn)室利用反應(yīng)TiO2(s)＋CCl4(g)TiCl4(g)＋CO2(g)，在無水無氧條件下制備TiCl4，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如下： 有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)如下表： 物質(zhì) 熔點(diǎn)/℃ 沸點(diǎn)/℃ 其他 CCl4 －23 76 與TiCl4互溶 TiCl4 －25 136 遇潮濕空氣產(chǎn)生白霧 儀器A的名稱是________。裝置E中的試劑是_______________________________。 反應(yīng)開始前依次進(jìn)行如下操作： 組裝儀器、________、加裝藥品、通N2一段時(shí)間后點(diǎn)燃酒精燈。反應(yīng)結(jié)束后的操作包括：①停止通N2?、谙缇凭珶簟、劾鋮s至室溫。正確的順序?yàn)開_______(填序號(hào))。欲分離D中的液態(tài)混合物，所采用操作的名稱是________。 【答案】干燥管　濃H2SO4　檢查氣密性?、冖邰佟》逐s(或蒸餾) 【解析注意審題，該反應(yīng)是在無水無氧條件下制備的；安裝完裝置，應(yīng)首先檢查氣密性，然后裝入藥品。根據(jù)反應(yīng)條件，N2必須進(jìn)行干燥處理(干燥管)。然后通過N2排除裝置內(nèi)的空氣(O2)，點(diǎn)燃酒精燈，使反應(yīng)發(fā)生。為了防止倒吸，反應(yīng)結(jié)束后，應(yīng)先熄滅酒精燈，再冷卻到室溫，最后停止通N2。在D中冷凝的液體有CCl4和TiCl4，根據(jù)沸點(diǎn)不同，可采用分餾的方法分離。 題組二　物質(zhì)性質(zhì)探究型 2．某研究小組利用下圖裝置探究溫度對(duì)氨氣還原Fe2O3的影響(固定裝置略)。完成下列填空： (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)中A有大量紫紅色的煙氣，則NH4I的分解產(chǎn)物為____________________________ (至少填三種)， E裝置的作用是___________________________________________________。 (2)裝置B中的反應(yīng)方程式： _______________________________________________， D裝置的作用____________________________________________________________。 某研究小組按上圖裝置進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，甲組用酒精燈、乙組用酒精噴燈對(duì)裝置C加熱，反應(yīng)產(chǎn)物均為黑色粉末(純凈物)，兩組分別用各自的產(chǎn)物進(jìn)行以下探究實(shí)驗(yàn)，完成下列填空： 步驟 操作 甲組現(xiàn)象 乙組現(xiàn)象 1 取黑色粉末加入稀鹽酸 溶解，無氣泡 溶解，有氣泡 2 取步驟1中溶液，滴加KSCN溶液 變血紅色 無現(xiàn)象 3 向步驟2溶液中滴加新制氯水 紅色先變深后褪去 先變紅后也褪色 (3)乙組得到的黑色粉末是______________________。 (4)甲組步驟1中反應(yīng)的離子方程式為________________________________________。 (5)乙組步驟3中，溶液變紅的原因?yàn)開_______________________________________。 溶液褪色可能的原因及其驗(yàn)證方法為________________________________________。 (6)若裝置C中Fe2O3反應(yīng)后的產(chǎn)物是兩種氧化物組成的混合物，為研究氧化物的組成，研究小組取樣品7.84 g在加熱條件下通入氨氣，完全反應(yīng)后，停止加熱，反應(yīng)管中得到鐵粉，冷卻后，稱得質(zhì)量為5.6 g，則混合物的組成為____________________(填化學(xué)式)。 【答案】(1)NH3、H2、I2(HI)　吸收多余的氨氣 (2)Zn＋I(xiàn)2ZnI2　作安全瓶 (3)Fe粉 (4)Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O (5)Fe2＋被氧化成Fe3＋，F(xiàn)e3＋遇SCN－顯血紅色　假設(shè)SCN－被Cl2氧化，向溶液中再加入KSCN溶液，若出現(xiàn)紅色，則假設(shè)成立(其他合理答案均可) (6)Fe2O3和FeO(或Fe2O3和Fe3O4) 【解析】根據(jù)A中的現(xiàn)象，有I2生成，其原理為NH4INH3↑＋HI↑，2HIH2＋I(xiàn)2。后續(xù)反應(yīng)及裝置作用依次為B：Zn＋I(xiàn)2ZnI2，堿石灰可吸收NH3中的HI，在C中發(fā)生NH3還原Fe2O3的反應(yīng)；由于NH3污染空氣，所以E裝置用來吸收NH3，為了防止倒吸，D起到安全瓶的作用。 根據(jù)甲組現(xiàn)象，C中無Fe生成，有＋3價(jià)和＋2價(jià)鐵存在，根據(jù)乙組現(xiàn)象，C中有Fe生成，不存在 Fe3＋，僅有Fe2＋，所以乙組得到的黑色粉末為Fe粉。而甲組得到的黑色粉末為Fe3O4，與鹽酸反應(yīng)的離子方程式為Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。 (5)在乙組中，由于Fe2＋被氯水氧化成Fe3＋，F(xiàn)e3＋與SCN－反應(yīng)生成血紅色溶液，紅色再褪去的原因可能是SCN－被Cl2氧化?？衫迷偌尤隟SCN，觀察紅色是否恢復(fù)來證明。 (6)n(Fe)＝0.1 mol，n(O)＝＝0.14 mol ＝＝ 因?yàn)椋迹?或＜＜，所以兩種鐵的氧化物應(yīng)該是Fe2O3和FeO或Fe2O3和Fe3O4的混合物。 題組三　物質(zhì)成分探究型 3．銅與濃硫酸反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。 (1)裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________________、 反應(yīng)過程中試管B中的現(xiàn)象是______________________________________________， 試管C的作用是______________________。 (2)導(dǎo)管D的下端(虛線段)應(yīng)位于________(填“液面上”或“液面下”)，導(dǎo)管D的作用有：①實(shí)驗(yàn)結(jié)束后排除裝置中的SO2，②________________________________________。 實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)試管內(nèi)除了產(chǎn)生白色固體外，在銅絲表面還有黑色固體甲生成，甲中可能含有CuO、Cu2O、CuS、Cu2S。為探究甲的成分，進(jìn)行了以下的實(shí)驗(yàn)。 查閱資料可知：Cu2O＋2HCl===CuCl2＋Cu＋H2O,2Cu2O＋O24CuO,2CuS＋3O22CuO＋2SO2，Cu2S＋2O22CuO＋SO2。CuS、Cu2S和稀鹽酸不反應(yīng)。 (3)固體乙在空氣中煅燒時(shí)，使用的實(shí)驗(yàn)儀器除了玻璃棒、三腳架、酒精燈外，還必須有：________________________________________________________________________。 (4)煅燒過程中，除上述反應(yīng)外，還可能發(fā)生反應(yīng)的方程式為____________________。 (5)結(jié)論：甲中有CuO，還肯定含有的物質(zhì)是____________________。 【答案】(1)Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O　品紅溶液褪色　吸收多余的SO2，防止污染空氣 (2)液面下　防倒吸 (3)泥三角、坩堝(坩堝鉗) (4)2Cu＋O22CuO (5)CuS 【解析】 (1)Cu在加熱的條件下被濃H2SO4氧化，濃H2SO4被還原成SO2，SO2能使品紅溶液褪色，多余的SO2被NaOH溶液吸收，防止污染空氣。(2)為了防止SO2從導(dǎo)管D逸出，所以導(dǎo)管D的下端應(yīng)位于液面下，其作用一是為了防止倒吸，二是可以在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后排除裝置中的SO2。(3)煅燒固體應(yīng)使用坩堝，還有泥三角、玻璃棒、酒精燈等儀器。由方程式可推斷，CuS～CuO，質(zhì)量減小，Cu2S～2CuO質(zhì)量不變，所以根據(jù)m2＜m1，甲中除CuO外，還一定含有CuS。若黑色固體中還含有Cu2O，在酸性條件下生成Cu，所以在煅燒過程中，還可能發(fā)生2Cu＋O22CuO。 題組四　反應(yīng)原理探究型 4．某些資料認(rèn)為NO、NO2不能與Na2O2反應(yīng)。某小組學(xué)生提出質(zhì)疑，他們從理論上分析過氧化鈉和二氧化氮都有氧化性，根據(jù)化合價(jià)升降原則提出假設(shè)： 假設(shè)Ⅰ.過氧化鈉氧化二氧化氮 假設(shè)Ⅱ.二氧化氮氧化過氧化鈉 (1)小組甲同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下： ①試管A中反應(yīng)的化學(xué)方程式是___________________________________________。 ②待試管B中收集滿氣體，向試管B中加入適量Na2O2粉末，塞緊塞子，輕輕振蕩試管內(nèi)粉末，觀察到紅棕色氣體迅速消失；再將余燼木條迅速伸進(jìn)試管內(nèi)，看見木條復(fù)燃。甲同學(xué)認(rèn)為假設(shè)Ⅱ正確；乙同學(xué)認(rèn)為該裝置不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，在A、B之間增加一個(gè)裝置，該裝置的作用是____________________。 ③乙同學(xué)用改進(jìn)后裝置，重復(fù)了甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作，觀察到紅棕色氣體迅速消失；余燼木條未復(fù)燃。得出結(jié)論：假設(shè)Ⅰ正確。NO2和Na2O2反應(yīng)的方程式是____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)丙同學(xué)認(rèn)為NO易與O2發(fā)生反應(yīng)，應(yīng)更易被Na2O2氧化。 查閱資料：①2NO＋Na2O2===2NaNO2 ②6NaNO2＋3H2SO4===3Na2SO4＋2HNO3＋4NO↑＋2H2O； ③酸性條件下，NO或NO都能與MnO反應(yīng)生成NO和Mn2＋ 丙同學(xué)用下圖所示裝置(部分夾持裝置略)探究NO與Na2O2的反應(yīng)。 ①B中觀察到的主要現(xiàn)象是________________________________________________， F裝置的作用是__________________________________________________________。 ②在反應(yīng)前，打開彈簧夾，通入一段時(shí)間N2，目的是____________________________。 ③充分反應(yīng)后，檢驗(yàn)D裝置中發(fā)生反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)是_____________________________________。 【答案】(1)①Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O ②除去生成NO2氣體中混有的水蒸氣 ③Na2O2＋2NO2===2NaNO3 (2)①銅片逐漸溶解，溶液變?yōu)樗{(lán)色，有無色氣泡產(chǎn)生 吸收未反應(yīng)的NO ②將裝置中的空氣排出 ③取D裝置中產(chǎn)物少許，加入稀鹽酸，若產(chǎn)生無色氣體，遇到空氣變?yōu)榧t棕色，則產(chǎn)物是亞硝酸鈉 【解析】(1)①Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；②因?yàn)檫M(jìn)入B的NO2中含有水蒸氣，所以應(yīng)在A、B之間組裝一個(gè)干燥NO2的裝置；③根據(jù)現(xiàn)象，Na2O2氧化NO2，反應(yīng)原理為Na2O2＋2NO2===2NaNO3。 (2)A中發(fā)生反應(yīng)：Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；B中發(fā)生反應(yīng)：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO,3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，CaCl2干燥NO，之后NO和Na2O2反應(yīng)，E中的無水CaCl2可防止F中的水蒸氣進(jìn)入D，避免干擾實(shí)驗(yàn)。在F中酸性KMnO4溶液氧化NO，防止污染空氣。根據(jù)以上原理，B中現(xiàn)象為銅片逐漸溶解，溶液變?yōu)樗{(lán)色，有無色氣泡產(chǎn)生。在反應(yīng)前通入N2，目的是排盡裝置內(nèi)的空氣?？衫眯畔ⅱ跈z驗(yàn)D中產(chǎn)物。 考點(diǎn)三：定量測(cè)定型實(shí)驗(yàn)題 【知識(shí)精講】 常見的定量測(cè)定型實(shí)驗(yàn)題包括混合物成分的測(cè)定、物質(zhì)純度的測(cè)定以及化學(xué)式的確定等。該類試題常涉及物質(zhì)的稱量、物質(zhì)的分離與提純、中和滴定、一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制等實(shí)驗(yàn)操作。實(shí)驗(yàn)過程中或問題解答中要特別注意以下幾個(gè)問題： 1．氣體體積的測(cè)量 (1)量氣裝置的改進(jìn) (2)量氣時(shí)應(yīng)注意的問題 ①量氣時(shí)應(yīng)保持裝置處于室溫狀態(tài)。 ②讀數(shù)時(shí)要特別注意消除“壓強(qiáng)差”，保持液面相平還要注意視線與液面最低處相平。如上圖(Ⅰ)(Ⅳ)應(yīng)使左側(cè)和右側(cè)的液面高度保持相平。 2．測(cè)定實(shí)驗(yàn)中要有消除干擾氣體的意識(shí) 如用“惰性”氣體將干擾氣體排出，或用溶液吸收干擾氣體等。 3．測(cè)定實(shí)驗(yàn)中要有被測(cè)量氣體全部被測(cè)量的意識(shí) 如可采取反應(yīng)結(jié)束后繼續(xù)向裝置中通入“惰性”氣體以使被測(cè)量氣體全部被吸收劑吸收的方法。 4．測(cè)定實(shí)驗(yàn)中要有“數(shù)據(jù)”的采集處理意識(shí) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集是化學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)，一般來講，固體試劑稱質(zhì)量，而液體試劑和氣體試劑則測(cè)量體積。 (1)稱量固體質(zhì)量時(shí)，中學(xué)一般用托盤天平，可估讀到0.1 g，精確度要求高的實(shí)驗(yàn)中可以用分析天平或電子天平，可精確到0.000 1 g。 (2)測(cè)量液體體積時(shí)，一般實(shí)驗(yàn)中選用適當(dāng)規(guī)格的量筒，可估讀到0.1 mL，準(zhǔn)確度要求高的定量實(shí)驗(yàn)如中和滴定中選用滴定管(酸式或堿式)，可估讀到0.01 mL。容量瓶作為精密的定容儀器，用于配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液，一般不用于量取液體的體積。 (3)氣體除了量取外，還可以稱量。稱氣體的質(zhì)量時(shí)一般有兩種方法：一種方法是稱反應(yīng)裝置在放出氣體前后的質(zhì)量減小值；另一種方法是稱吸收裝置前后的質(zhì)量增大值。 (4)用pH試紙(測(cè)得整數(shù)值)或pH計(jì)(精確到0.01)直接測(cè)出溶液的pH，經(jīng)過計(jì)算可以得到溶液中H＋或OH－的物質(zhì)的量濃度。為了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)中要采取必要的措施，確保離子完全沉淀、氣體完全被吸收等，必要時(shí)可以進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)，重復(fù)測(cè)定，然后取其平均值進(jìn)行計(jì)算。如中和滴定實(shí)驗(yàn)中測(cè)量酸或堿的體積要平行做2～3次滴定，取體積的平均值求算未知溶液的濃度，但對(duì)于“離群”數(shù)據(jù)(指與其他數(shù)據(jù)有很大差異的數(shù)據(jù))要舍棄，因?yàn)閿?shù)據(jù)“離群”的原因可能是操作中出現(xiàn)了較大的誤差。 【題組集訓(xùn)】 題組一　滴定實(shí)驗(yàn)，在定量測(cè)定實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用 1．某小組以CoCl26H2O、NH4Cl、H2O2、濃氨水為原料，在活性炭催化下，合成了橙黃色晶體X，為確定其組成，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。 ①氨的測(cè)定：精確稱取w g X，加適量水溶解，注入如圖所示的三頸瓶中，然后逐滴加入足量10% NaOH溶液，通入水蒸氣，將樣品液中的氨全部蒸出，用V1 mL c1 molL－1的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液吸收。蒸氨結(jié)束后取下接收瓶，用c2 molL－1 NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過剩的HCl，到終點(diǎn)時(shí)消耗V2 mL NaOH溶液。 ②氯的測(cè)定：準(zhǔn)確稱取樣品X，配成溶液后用AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，K2CrO4溶液為指示劑，至出現(xiàn)淡紅色沉淀不再消失為終點(diǎn)(Ag2CrO4為磚紅色)。 回答下列問題： (1)裝置中安全管的作用原理是______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過剩的HCl時(shí)，應(yīng)使用________式滴定管，可使用的指示劑為________。 (3)樣品中氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表達(dá)式為________________。 (4)測(cè)定氨前應(yīng)該對(duì)裝置進(jìn)行氣密性檢驗(yàn)，若氣密性不好測(cè)定結(jié)果將________(填“偏高”或“偏低”)。 (5)測(cè)定氯的過程中，使用棕色滴定管的原因是______________________________________； (6)經(jīng)測(cè)定，樣品X中鈷、氨和氯的物質(zhì)的量之比為1∶6∶3，鈷的化合價(jià)為________。制備X的化學(xué)方程式為________________________________________________________ ________________________________________________________________________； X的制備過程中溫度不能過高的原因是______________________________________ ________________________________________________________________________。 【答案】(1)當(dāng)A中壓力過大時(shí)，安全管中液面上升，使A瓶中壓力穩(wěn)定 (2)堿　酚酞(或甲基紅) (3)100% (4)偏低 (5)防止硝酸銀見光分解　 (6)＋3　2CoCl2＋2NH4Cl＋10NH3＋H2O2===2[Co(NH3)6]Cl3＋2H2O　溫度過高過氧化氫分解、氨氣逸出 【解析】(1)若沒有A中的安全管，當(dāng)A中產(chǎn)生氣體時(shí)，會(huì)因裝置壓力過大發(fā)生危險(xiǎn)；反之，有安全管存在，當(dāng)A中壓力過大時(shí)，安全管中的液面會(huì)上升，使A瓶中壓力穩(wěn)定。 (2)由題意知，用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過剩的HCl時(shí)，NaOH溶液應(yīng)放入堿式滴定管中，可使用酚酞作指示劑，滴定至終點(diǎn)時(shí)溶液由無色變?yōu)闇\紅色。 (3)已知鹽酸的總的物質(zhì)的量為c1 molL－1V1 mL10－3 LmL－1＝c1V110－3 mol，NH3反應(yīng)完后剩余的鹽酸用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，可求出剩余的鹽酸為c2V210－3 mol，由NH3＋HCl===NH4Cl可求出NH3的物質(zhì)的量。進(jìn)而求出w g X中的含氨量，即100%。 (4)若裝置氣密性不好，會(huì)有NH3外逸，而不被HCl吸收，則剩余的HCl的物質(zhì)的量會(huì)增多，消耗NaOH增多，即c2V2的值增大，由(3)中計(jì)算式可知氨的測(cè)定結(jié)果偏低。 (5)AgNO3是見光易分解的物質(zhì)，使用棕色滴定管的目的是防止AgNO3見光分解而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 (6)樣品X中鈷、氨和氯的物質(zhì)的量之比為1∶6∶3，可寫出化學(xué)式為[Co(NH3)6]Cl3，由化合物中正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為0計(jì)算，NH3整體為0價(jià)，氯為－1價(jià)，故Co為＋3價(jià)；從而推出制備X的化學(xué)方程式為2CoCl2＋2NH4Cl＋10NH3＋H2O2===2[Co(NH3)6]Cl3＋2H2O。由于溫度過高時(shí)H2O2易分解、NH3易揮發(fā)，故制備過程中溫度不能過高。 題組二　裝置質(zhì)量變化在定量測(cè)定實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用 2．碳、硫的含量影響鋼鐵性能，碳、硫含量的一種測(cè)定方法是將鋼樣中碳、硫轉(zhuǎn)化為氣體，再用測(cè)碳、測(cè)硫裝置進(jìn)行測(cè)定。 (1)采用裝置A，在高溫下將x克鋼樣中碳、硫轉(zhuǎn)化為CO2、SO2。 ①氣體a的成分是________________。 ②若鋼樣中硫以FeS形式存在，A中反應(yīng)：3FeS＋5O21________＋3________。 (2)將氣體a通入測(cè)硫裝置中(如右圖)，采用滴定法測(cè)定硫的含量。 ①H2O2氧化SO2的化學(xué)方程式 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②用NaOH溶液滴定生成的H2SO4，消耗z mL NaOH溶液，若消耗1 mL NaOH溶液相當(dāng)于硫的質(zhì)量為y克，則該鋼樣中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：________。 (3)將氣體a通入測(cè)碳裝置中(如下圖)，采用重量法測(cè)定碳的含量。 ①氣體a通過B和C的目的是_____________________________________________。 ②計(jì)算鋼樣中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，應(yīng)測(cè)量的數(shù)據(jù)是________________________________ ________________________________________________________________________。 【答案】(1)①SO2、CO2、O2?、贔e3O4　SO2 (2)①H2O2＋SO2===H2SO4?、? (3)①排除SO2對(duì)CO2測(cè)定的干擾?、贑O2吸收瓶吸收CO2前、后的質(zhì)量 【解析】(1)①鋼樣(含有鐵、碳、硫)在高溫下與O2反應(yīng)，除生成CO2、SO2外，還有剩余的O2，故氣體a中含有CO2、SO2、O2。 ②該反應(yīng)中，S元素由－2價(jià)被氧化為＋4價(jià)，即生成SO2，再結(jié)合元素守恒及元素的化合價(jià)升降總數(shù)相等，配平該反應(yīng)方程式：3FeS＋5O2Fe3O4＋3SO2。 (2)①H2O2具有強(qiáng)氧化性，SO2具有強(qiáng)還原性，二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成H2SO4，化學(xué)方程式為H2O2＋SO2===H2SO4。 ②消耗1 mL NaOH溶液相當(dāng)于硫的質(zhì)量為y g，則消耗z mL NaOH溶液相當(dāng)于硫的質(zhì)量為yz g，那么鋼樣中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為＝。 (3)①裝置B中活性MnO2將SO2氧化。裝置C中K2Cr2O7濃H2SO4具有強(qiáng)氧化性，用于吸收氣體a中的SO2，防止SO2進(jìn)入CO2吸收瓶，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 ②實(shí)驗(yàn)中應(yīng)測(cè)定實(shí)驗(yàn)前后CO2吸收瓶的質(zhì)量變化，從而確定CO2的質(zhì)量，繼而求出鋼樣中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。