资源简介

第1讲　探究型实验题
热点一　探究型实验题
1．对未知产物的探究
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物质。虽然探究性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)常见物质分离的提纯方法：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。
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。
　(2012·安徽理综，28)工业上从废铅蓄电池的铅膏回收铅的过程中，可用碳酸盐溶液与处理后的铅膏(主要成分为PbSO4)发生反应：PbSO4(s)＋CO(aq)??PbCO3(s)＋SO(aq)。某课题组用PbSO4为原料模拟该过程，探究上述反应的实验条件及固体产物的成分。
(1)上述反应的平衡常数表达式：K＝____________________________________。
(2)室温时，向两份相同的PbSO4样品中分别加入同体积、同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液均可实现上述转化，在________溶液中PbSO4转化率较大，理由是_______________________________________________________________。
(3)查阅文献：上述反应还可能生成碱式碳酸铅[2PbCO3·Pb(OH)2]，它和PbCO3受热都易分解生成PbO。该课题组对固体产物(不考虑PbSO4)的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三：
假设一：全部为PbCO3；
假设二：_____________________________________________________________；
假设三：_____________________________________________________________。
(4)为验证假设一是否成立，课题组进行如下研究。
①定性研究：请你完成下表中内容。
实验步骤(不要求写出具体操作过程) 预期的实验现象和结论
取一定量样品充分干燥，……
②定量研究：取26.7 mg的干燥样品，加热，测得固体质量随温度的变化关系如下图：
某同学由图中信息得出结论：假设一不成立。你是否同意该同学的结论，并简述理由：__________________________________________________________________。
解析　突破本题的难点在于溶解平衡的应用和对数据的处理。
(1)反应的平衡常数是用各反应物和生成物的浓度来表示的，固体和纯液体的浓度是一定值，不出现在表达式中，故K＝(或)。
(2)在溶液中Na2CO3能完全电离生成CO，而NaHCO3是弱酸的酸式盐，溶液中的HCO微弱电离生成CO，故两者同浓度时，Na2CO3溶液中CO浓度大，PbSO4转化率较大。
(3)根据原题的描述可知，PbSO4在转化时能生成PbCO3，也能生成碱式碳酸铅，故所得产物有三种可能情况：一是全部为碳酸铅，二是全部为碱式碳酸铅，三是两者都有。
(4)①因为PbCO3分解生成PbO和CO2，碱式碳酸铅分解生成PbO、CO2和H2O，故只要分析产物中是否有H2O生成就可以判断假设一是否成立。
②同意，若全部为PbCO3时，26.7 mg完全分解后最终固体质量应为22.3 mg(或：不同意，实验最终得到固体的质量与全部为PbCO3时分解所得固体质量相差不大，可能是实验过程中产生的误差引起的)。
答案　(1)(或)
(2)Na2CO3　Na2CO3溶液中的c(CO)大
(3)全部为2PbCO3·Pb(OH)2
PbCO3和2PbCO3·Pb(OH)2
(4)①
实验步骤(不要求写具体操作过程) 预期的实验现象和结论
充分加热样品，将产生的气体通入盛有无水硫酸铜的干燥管 若无水硫酸铜不变蓝，则假设一成立；若无水硫酸铜变蓝，则假设一不成立
②同意，若全部为PbCO3时，26.7 mg完全分解后最终固体质量应为22.3 mg(或：不同意，实验最终得到固体的质量与全部为PbCO3时分解所得固体质量相差不大，可能是实验过程中产生的误差引起的)
(本题属于开放性试题，合理答案均可)
【典例2】　某同学用如图1所示的装置来探究CO2、SO2与澄清石灰水的反应，结果通入CO2可以看到先浑浊后澄清的现象，但通入SO2看不到浑浊现象。
经思考后该同学改用如图2所示的装置，将气体收集在注射器中，缓慢地将气体通入澄清石灰水中，都能看到石灰水先变浑浊再澄清的现象，且通入SO2时产生的现象明显且快。
(1)对比分析两组实验，你认为用图1所示的装置实验时，通入SO2不能出现浑浊的原因可能是___________________________________________________________。
(2)用图2所示的装置实验时，以相同速率通入CO2和SO2，SO2产生浑浊、澄清的现象比CO2快的原因是_________________________________________________。
(3)用图1所示的装置进行SO2与澄清石灰水反应的实验若存在缺陷，其改进方法是(若你认为该装置没有缺陷，此空可以不填)________________________________。
解析　对比图1实验和图2实验：气体进入澄清石灰水的速率——前者快，后者慢；现象——前者是只有通入CO2时石灰水才出现先变浑浊后澄清的现象，后者是通入SO2时石灰水先变浑浊后澄清的速率快。由图2实验现象可知，CO2、SO2与石灰水反应的现象相同，仅有速率差异。根据图2实验从而想到图1实验现象不同的原因仍为反应速率问题，即SO2溶解和与澄清石灰水反应较快，沉淀存在时间极短而不易观察。
答案　(1)SO2在水中溶解度大且气体发生装置产生SO2的速率快，SO2直接与Ca(OH)2反应生成了可溶于水的酸式盐[Ca(HSO3)2]而观察不到沉淀　(2)SO2溶于水生成的亚硫酸的酸性比碳酸的强，CaSO3转化为Ca(HSO3)2的速率也快　(3)用导管将尾气通入NaOH溶液中
题组一　未知产物的探究
1．实验室中需要22.4 L(标准状况)SO2气体。化学小组同学依据化学方程式Zn＋2H2SO4(浓)ZnSO4＋SO2↑＋2H2O计算后，取65.0 g锌粒与98%的浓H2SO4(ρ＝1.84 g·cm－3)110 mL充分反应，锌全部溶解，对于制得的气体，有同学认为可能混有杂质。
(1)化学小组所制得的气体中混有的主要杂质气体可能是________(填分子式)。产生这种结果的主要原因是________(用化学方程式和必要的文字加以说明)。
(2)为证实相关分析，化学小组的同学设计了实验，组装了如下装置，对所制取的气体进行探究。
①装置B中加入的试剂________，作用是________。
②装置D加入的试剂________________，装置F加入的试剂________________。
③可证实一定量的锌粒和一定量的浓硫酸反应后生成的气体中混有某杂质气体的实验现象是________。
④U形管G的作用为________。
答案　(1)H2　随着反应的进行，硫酸浓度降低，致使锌与稀硫酸反应生成H2，Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑
(2)①NaOH溶液(或酸性KMnO4溶液，其他合理答案也给分)　除去混合气体中的SO2
②浓硫酸　无水硫酸铜
③装置E玻璃管中黑色CuO粉末变红色，干燥管F中无水硫酸铜变蓝色
④防止空气中H2O进入干燥管F而影响杂质气体的检验
解析　(1)从物质的量关系来看，发生反应Zn＋2H2SO4(浓)===ZnSO4＋SO2↑＋2H2O，H2SO4略过量，但是实际上随着反应的进行，硫酸的浓度降低；当硫酸的浓度降到一定程度，反应变为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。(2)该实验的目的是为了通过加热还原CuO验证H2的存在，通过F装置进一步确认有H2O生成；具体的实验装置及作用是A—产生待研究的气体，B—除去气体中的SO2(可以利用SO2的性质选取NaOH溶液或酸性高锰酸钾溶液)，C—验证SO2已除尽，D—干燥气体，E—若有H2，则加热E玻璃管，CuO固体由黑色变为红色，F—利用无水硫酸铜吸水变蓝进一步确定气体中H2的存在，G—防止空气中的水蒸气进入F装置而干扰实验。
2．工业上制取漂白粉的化学反应方程式为2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。实验室中有一瓶密封不严的漂白粉，其中肯定存在CaCl2，请设计实验，探究该固体中可能存在的其他物质。
(1)提出合理假设。
假设1：该漂白粉未变质，含有CaCl2，并含__________；
假设2：该漂白粉全部变质，含有CaCl2，并含____________；
假设3：该漂白粉部分变质，含有CaCl2，又含有Ca(ClO)2、CaCO3。
(2)设计实验方案，进行实验。请在下表中写出实验步骤、预期现象和结论。
限选用的仪器和药品：试管、滴管、带导管的单孔塞、蒸馏水、自来水、1 mol·L－1盐酸、品红溶液、新制澄清石灰水。(提示：不必检验Ca2＋和Cl－，表格可以不填满。)
实验步骤 预期现象和结论
① 取少量上述漂白粉于试管中，________
②
③
答案　(1)Ca(ClO)2　CaCO3
(2)
实验步骤 预期现象和结论
① 加入适量1 mol·L－1盐酸溶解后，将产生的气体导入澄清石灰水中 (1)若澄清石灰水未见浑浊，则固体中不含CaCO3，假设1成立；(2)若澄清石灰水变浑浊，则固体中含有CaCO3，假设2或3成立
② 向步骤①反应后的试管中滴入1～2滴品红溶液，振荡(或另外取样操作) (1)若品红溶液褪色，则固体中存在Ca(ClO)2，假设3成立；(2)若品红溶液不褪色，则固体中不存在Ca(ClO)2，假设2成立
解析　(1)漂白粉中存在的物质是CaCl2、Ca(ClO)2，变质后Ca(ClO)2会转化成CaCO3。如果漂白粉未变质，该固体中含有CaCl2和Ca(ClO)2；如果全部变质，该固体中含有CaCl2和CaCO3；如果部分变质，该固体中含有CaCl2、Ca(ClO)2和CaCO3。
(3)根据题意，设计实验过程如下：
实验步骤 预期现象和结论
① 加入适量1 mol·L－1盐酸溶解后，将产生的气体导入澄清石灰水中 (1)若澄清石灰水未见浑浊，则固体中不含CaCO3，假设1成立；(2)若澄清石灰水变浑浊，则固体中含有CaCO3，假设2或3成立
② 向步骤①反应后的试管中滴入1～2滴品红溶液，振荡(或另外取样操作) (1)若品红溶液褪色，则固体中存在Ca(ClO)2，假设3成立；(2)若品红溶液不褪色，则固体中不存在Ca(ClO)2，假设2成立
题组二　物质性质的探究
3．MnO2是中学化学中常见的一种试剂，可作氧化剂和催化剂。某兴趣小组通过实验对MnO2的性质进行了一系列的研究。
(1)欲探究MnO2的催化效果，需要用30%的H2O2溶液(密度近似为1 g·cm－3)配制浓度为3%的H2O2溶液(密度近似为1 g·cm－3)100 mL。简述其配制方法：_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)该小组设计了如下4个方案以验证MnO2的氧化性，可行的是__________。
A．把MnO2固体加入到FeSO4溶液中，再加入KSCN溶液，观察溶液是否变血红
B．把MnO2固体加入到FeCl3溶液中，再加入KSCN溶液，观察溶液是否变血红
C．把MnO2固体加入到Na2SO3溶液中，再加入BaCl2溶液，观察是否有白色沉淀生成
D．把MnO2固体加入到稀盐酸中，观察是否有黄绿色气体生成
(3)该小组为研究在不同酸碱性的溶液中MnO2的氧化能力，他们控制KI溶液的浓度和MnO2固体的质量相同，恒定实验温度在298 K，设计如下对比实验：
实验 酸或碱 现象
A 1滴0.2 mol·L－1 NaOH溶液 不变色
B 1滴水 缓慢变浅棕褐色
C 1滴0.1 mol·L－1硫酸 迅速变棕褐色
从上述对比实验中，可以得出的结论是_____________________________________。
写出在酸性条件下，MnO2氧化I－的离子方程式_____________________________
_______________________________________________________________________。
(4)利用二氧化锰的氧化性，让其与浓盐酸反应制取氯气，下列仪器可作为该反应的反应容器的是__________(填序号)。
　
答案　(1)用量筒量取10.0 mL 30%的H2O2溶液放入烧杯中，再加入90 mL水，搅拌均匀
(2)A　(3)酸性越强，MnO2氧化性越强　MnO2＋2I－＋4H＋===Mn2＋＋I2＋2H2O　(4)AD
解析　(1)需30%的H2O2溶液100 mL×3%÷30%＝10 mL，质量为10 g，需水90 g，即90 mL。
(2)B项MnO2固体不可能将FeCl3氧化，加入KSCN溶液也无实际意义；C项无论Na2SO3是否被氧化，都能生成白色沉淀；D项MnO2不能将稀盐酸氧化。
(3)根据信息，棕褐色应该是I2溶液的颜色，因而MnO2将I－氧化为单质，本身被还原为Mn2＋，据此可写出相应的离子方程式。
(4)C为容量瓶，不能加热；B为烧杯，无法将制得的氯气导入集气瓶。
热点二　规律探究与变量控制
控制变量法：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，以利于在研究过程中，迅速寻找到物质变化的规律。常涉及的题型有：(1)外因(浓度、温度、压强等)对化学反应速率、化学平衡的影响；(2)物质性质的递变规律。
【典例1】　控制变量法是化学实验的一种常用方法，下表是某学习小组研究等物质的量浓度的稀硫酸和锌反应的实验数据(计算结果精确到小数点后一位)。分析以下数据，回答下列问题：
实验序号 稀硫酸的体积/mL 锌的质量/g 锌的形状 温度/℃ 完全溶于酸的时间/s 生成硫酸锌的质量/g
1 50.0 2.0 薄片 15 200 m1
2 50.0 2.0 薄片 25 100 m2
3 50.0 2.0 颗粒 25 70 m3
4 50.0 2.0 颗粒 35 35 m4
5 50.0 2.0 粉末 25 t1 5.0
6 50.0 4.0 粉末 25 t2 m5
7 50.0 6.0 粉末 25 t3 14.9
8 50.0 8.0 粉末 25 t4 19.3
9 50.0 10.0 粉末 25 t5 m6
10 50.0 12.0 粉末 25 t6 19.3
(1)实验1和实验2表明________对化学反应速率有影响，对同一规律进行研究的实验还有一组是________(填实验序号)。
(2)下列说法正确的是________。
A．t1＜70 B．m1＜m2
C．m6＝19.3 D．t1＞t4
(3)本实验还可以研究________对化学反应速率的影响。
(4)稀硫酸的物质的量浓度是________ mol·L－1，实验6生成硫酸锌的质量m5＝______________。
解析　(1)实验1与实验2的条件只有温度不同，故可表明温度对化学反应速率有影响，同样可知实验3与实验4的反应条件也是温度不同。(2)其他条件相同时，锌采用粉末状比采用颗粒状的反应速率快，故对比实验3、5的数据可知t1＜70；因实验1、2采用锌的质量相同且全部溶解在稀硫酸中，故生成的硫酸锌等量，即m1＝m2；由实验8、10的数据可知，在加入8.0 g Zn时，稀硫酸已经耗尽，故m6＝19.3；实验5中加入锌的质量小于实验8的，随着反应的进行，硫酸浓度变小，反应速率变慢，故t1＜t4。(3)本实验还可以研究硫酸的浓度、催化剂(或压强)等对反应速率的影响。(4)由稀硫酸耗尽时产生硫酸锌的质量可求出50.0 mL稀硫酸中含有n(H2SO4)≈0.12 mol，故c(H2SO4)＝2.4 mol·L－1；实验6中稀硫酸未耗尽，故可由4.0 g Zn(全部转化为ZnSO4)求出m5＝4×161/65≈9.9。
答案　(1)温度　实验3和实验4　(2)AC　(3)硫酸的浓度和催化剂(或压强)　(4)2.4　9.9
【典例2】　某化学兴趣小组的同学学习了同周期元素性质递变规律后，设计了一套实验方案进行实验探究，并记录了有关实验现象如下表。
实验操作 实验现象
1.用砂纸擦后的镁带与沸水反应，再向反应后溶液中滴加酚酞 (A)浮于水面，熔成一个小球，在水面上无定向移动，随之消失，溶液变红色(B)产生气体，可在空气中燃烧，溶液变成浅红色(C)反应不十分强烈，产生的气体可以在空气中燃烧(D)剧烈反应，产生可燃性气体(E)生成白色胶状沉淀，进而沉淀消失(F)生成淡黄色沉淀
2.向新制的H2S饱和溶液中滴加新制的氯水
3.钠与滴有酚酞试液的冷水反应
4.镁带与2 mol·L－1的盐酸反应
5.铝条与2 mol·L－1的盐酸反应
6.向AlCl3溶液滴加NaOH溶液至过量
请你帮助该同学整理并完成实验报告
(1)实验目的：_________________________________________________________。
(2)实验用品：仪器：①________、②________、③________、④试管夹、⑤镊子、⑥小刀、⑦玻璃片、⑧砂纸、⑨胶头滴管等。
药品：钠、镁带、铝条、2 mol·L－1的盐酸、新制的氯水、饱和的H2S溶液、AlCl3溶液、NaOH溶液等。
(3)请你写出上述的实验操作与对应的现象
1________、2________、3________、4________、5________、6________。(用A F表示)
写出实验操作2、6的离子反应方程式
实验2_______________________________________________________________。
实验6_______________________________________________________________。
(4)实验结论：_______________________________________________________。
解析　本题通过实验探究同周期元素性质的递变规律。在元素周期表中，从左至右，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强，金属单质与H2O(或酸)反应，置换H2越来越难，最高价氧化物对应水化物碱性减弱酸性增强；非金属单质与H2化合越来越易，右边的非金属单质可从化合物中置换出左边的非金属单质，如Cl2＋H2S===2HCl＋S↓。
答案　(1)探究同周期元素性质的递变规律
(2)试管　烧杯　酒精灯
(3)B　F　A　D　C　E　Cl2＋H2S===2HCl＋S↓
Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
(4)金属性：Na＞Mg＞Al　非金属性：Cl＞S
　 1.变量探究实验题的解题策略
解答变量探究类试题关键是在其他条件相同的前提下，只改变一个条件对研究对象的影响规律。注意：选择数据要有效，且变量统一，否则无法作出正确判断。
思路总结
2．规律探究实验题的解题策略
物质性质递变规律的探索也是中学化学实验探索的一个重要内容。研究同周期、同主族元素性质的递变规律，物质的氧化还原反应(如置换反应)规律，物质的酸(碱)性强弱规律，电解质溶液的导电规律等，都是开展有关规律探究的重要素材，也是高考命题的经典情境。
解决有关规律探究问题的实验设计，其常用方法示例如下：
(1)同周期、同主族元素性质的递变规律，一般通过设计判断元素金属性、非金属性的强弱实验来完成，如通过让金属单质与相同浓度的非氧化性酸反应产生H2的速率快慢来判断金属单质的还原性强弱，推断元素金属性强弱，从而找出相应的性质递变规律。
(2)物质的酸(碱)性强弱的判断。
(3)钢铁发生电化学腐蚀的规律探究。可以通过控制所含的杂质是否与空气接触、所接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验，找出规律。
1．为探究NaHCO3、Na2CO3和盐酸(以下盐酸浓度均为1 mol·L－1)反应过程中的热效应，进行实验并测得如下数据：
序号 35 mL试剂 固体 混合前温度/℃ 混合后温度/℃
① 水 2.5 g NaHCO3 20.0 18.5
② 水 3.2 g Na2CO3 20.0 24.3
③ 盐酸 2.5 g NaHCO3 20.0 16.2
④ 盐酸 3.2 g Na2CO3 20.0 25.1
由此得出的结论正确的是 (　　)
A．Na2CO3溶液与盐酸的反应是吸热反应
B．NaHCO3溶液与盐酸的反应是放热反应
C．20.0 ℃时，含3.2 g Na2CO3的饱和溶液和35 mL盐酸混合后的温度将低于25.1 ℃
D．20.0 ℃时，含2.5 g NaHCO3的饱和溶液和35 mL盐酸混合后的温度将低于16.2 ℃
答案　C
解析　实验②④说明Na2CO3溶液与盐酸的反应是放热反应，A错误；实验①③说明NaHCO3溶液与盐酸的反应是吸热反应，B错误；由实验②可知，碳酸钠固体溶于水会放热，而C项缺少了这个放热的过程，因而放出的热量少于实验④，则温度低于25.1 ℃，该项正确；同理，由实验①③判断，D项错误。
2．(2012·课标全国卷，28)某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：
(1)上述实验中发生反应的化学方程式有__________________________________；
(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是___________________________；
(3)实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4种溶液，可与上述实验中CuSO4溶液起相似作用的是________；
(4)要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有___________________(答两种)；
(5)为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。
实验混合溶液 A B C D E F
4 mol·L－1 H2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5
饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20
H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0
①请完成此实验设计，其中：V1＝__________，V6＝__________，V9＝________。
②反应一段时间后，实验A中的金属呈________色，实验E中的金属呈________色；
③该同学最后得出的结论为当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高，但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因。
答案　(1)CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu，Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑　(2)CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn可形成Cu Zn原电池，加快了氢气产生的速率
(3)Ag2SO4　(4)升高反应温度、适当增大硫酸的浓度、增加锌的比表面积等(答两种即可)　(5)①30　10　17.5　②灰黑　暗红　③当加入一定量的CuSO4后，生成的单质Cu会沉积在Zn的表面，降低了Zn与H2SO4溶液的接触面积而使反应速率下降
解析　(1)在稀硫酸中加入硫酸铜后发生了两个反应：CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu、Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。(2)由于Zn与反应生成的Cu及硫酸铜溶液组成了Cu Zn原电池，大大加快了生成氢气的反应速率。(3)只要是比锌的金属性差的金属都可以与锌组成原电池，都可以加快生成氢气的反应速率，故在所给的物质中只有Ag2SO4符合题意。(4)要加快生成氢气的反应速率，还可以采取如下措施：升高温度、适当增大硫酸的浓度、增加锌粒的比表面积等。(5)因为要研究硫酸铜的量对反应速率的影响，故应保持硫酸的浓度在各组实验中相同，则硫酸溶液的体积均取30 mL，根据F中增加的水与硫酸铜溶液的体积之和为20 mL，可以求得V6＝10 mL，V8＝19.5 mL，V9＝17.5 mL，V10＝15 mL。当溶液中没有铜析出时，故显示的是锌的颜色：灰黑色，E中析出较多的铜，则显示了铜晶体的颜色：暗红色。由于析出的铜的量较多，会覆盖在锌的表面，使得锌与稀硫酸接触面积大大减小，故反应速率反而减慢了。
1．有一固体混合物X，可能含有氯化钠、碳酸钾、亚硝酸钠、硫酸铝、碱式碳酸镁、碳酸氢钠等物质。为探究X的成分，设计方案并进行了如下实验：
Ⅰ.将X粉末充分加热，有气体产生。
Ⅱ.取一定量X粉末，加入足量的蒸馏水，粉末全部溶解，得到无色溶液。
Ⅲ.用铂丝蘸取少量Ⅱ中所得溶液，在火焰上灼烧，产生黄色火焰；透过蓝色钴玻璃观察，无紫色火焰。
Ⅳ.取Ⅱ中无色溶液，滴入KMnO4酸性溶液，紫红色不褪去。
Ⅴ.取Ⅱ中溶液，用惰性电极电解，开始时阳极产生的气体能使湿润的淀粉 碘化钾试纸变蓝色。电解过程中测得溶液pH变化如右图所示。
(1)根据实验Ⅳ可判断，一定不存在的物质是__________。
(2)X的成分是________(填化学式)。
(3)实验Ⅴ中，0→t1时间内，两个电极上的电极反应式为
阳极：_______________________________________________________________；
阴极：_____________________________________________________________。
(4)0→t1时间内，溶液pH升高比较缓慢的原因是_____________________________
(用离子方程式表示)。
答案　(1)NaNO2　(2)NaCl与NaHCO3
(3)2Cl－－2e－===Cl2↑
2H＋＋2e－===H2↑(或2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－)
(4)HCO＋OH－===CO＋H2O
解析　根据Ⅰ、Ⅱ推断，无碱式碳酸镁含有NaHCO3，根据共存情况，无Al2(SO4)3；根据Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ推断无K2CO3、NaNO2，一定含有NaCl，所以该粉末是由NaCl和NaHCO3组成的。用惰性电极电解NaCl和NaHCO3的混合液时，阴极：2H＋＋2e－===H2↑，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(当Cl－全部放电后4OH－－4e－===2H2O＋O2↑)。由于OH－＋HCO===H2O＋CO，所以pH升高。
2．SO2是一种大气污染物，某兴趣小组欲探究SO2的性质及绿色实验方法，设计如下方案：
(1)B、C、D分别用于检验SO2的漂白性、还原性和氧化性。其中C、D分别为碘水和硫化氢的水溶液，则B中所盛试剂为__________，C中反应的离子方程式为______________________________________________________________________。
(2)为了实现绿色实验的目标，某同学重新设计了如上右图A2的制取装置来代替A1装置，与A1装置相比，A2装置的优点是_____________________________________
(任写一点即可)。
(3)E中用氨水吸收尾气中的SO2，“吸收液”中可能含有OH－、SO、SO、HSO等阴离子。已知亚硫酸氢盐一般易溶于水，SO2也易溶于水。现有仪器和试剂为小烧杯、试管、玻璃棒、胶头滴管、过滤装置和滤纸；2 mol·L－1盐酸、2 mol·L－1 HNO3、1 mol·L－1 BaCl2溶液、1 mol·L－1 Ba(OH)2溶液、品红溶液、蒸馏水。请设计实验证明“吸收液”中存在SO和HSO，完成下表的实验操作、预期现象和结论：
实验操作 预期现象与结论
步骤1：取适量“吸收液”于小烧杯中，用胶头滴管取1 mol·L－1 BaCl2溶液向小烧杯滴加直至过量。 若出现白色浑浊，则溶液中存在SO或SO。
步骤2：将小烧杯中的浊液过滤、洗涤，再用适量水把附在滤纸上的固体冲入另一小烧杯中；向冲下的固体______________。
步骤3：
答案　(1)品红溶液　SO2＋I2＋2H2O===SO＋2I－＋4H＋
(2)①不用加热，安全性能高；②易于控制反应进行，反应更充分
(3)
实验操作 预期现象与结论
步骤2：滴入1滴(或少量)品红，再滴入过量2 mol·L－1盐酸，振荡 若品红褪色(或有气泡)，则“吸收液”中存在SO。
步骤3：用试管取适量滤液，向其中(或小烧杯中)滴入过量的1 mol·L－1 Ba(OH)2溶液[或滴入1滴(或少量)品红溶液，再滴入2～3滴(或过量)的2 mol·L－1盐酸]，振荡 若出现白色沉淀(或品红溶液褪色，或有气泡)，则“吸收液”中存在HSO。
解析　(1)B、C、D分别验证SO2的漂白性、还原性和氧化性，所以B中试剂应为品红溶液。
(2)A2装置不需加热，且容易控制。
(3)吸收液
3．(1)已知Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O。甲同学通过测定该反应发生时溶液变浑浊的时间，研究外界条件对化学反应速率的影响。设计实验如下(所取溶液体积均为10 mL)：
实验编号 实验温度/℃ c(Na2S2O3)/mol·L－1 c(H2SO4)/mol·L－1
① 25 0.1 0.1
② 25 0.2 0.1
③ 25 0.1 0.2
④ 50 0.2 0.1
⑤ 50 0.1 0.1
其他条件不变时，探究温度对化学反应速率的影响，应选择__________(填实验编号)；探究浓度对化学反应速率的影响，应选择__________(填实验编号)；若同时选择①②③溶液变浑浊的同时，探究__________对化学反应速率的影响。
(2)已知Na2S2O3溶液与Cl2反应时，1 mol Na2S2O3转移8 mol电子。该反应的离子方程式是____________________________________________________________，
甲同学设计如下实验流程探究Na2S2O3的化学性质。
(Ⅰ)甲同学设计实验流程的目的是证明Na2S2O3溶液具有碱性和________性。
(Ⅱ)加入BaCl2溶液生成白色沉淀B的离子方程式是________________________。
(Ⅲ)乙同学认为应将上述流程中②③所加试剂顺序颠倒，你认为甲、乙两同学的设计更合理的是________(填“甲”或“乙”)，理由是______________________。
答案　(1)①⑤或②④　①②或①③或④⑤　改变不同反应物的浓度对反应速率的影响
(2)S2O＋4Cl2＋5H2O===2SO＋8Cl－＋10H＋
(Ⅰ)还原　(Ⅱ)SO＋Ba2＋===BaSO4↓　(Ⅲ)乙　可以排除BaS2O3的干扰
解析　(1)探究温度对反应速率的影响，应控制Na2S2O3、H2SO4的浓度相同，所以应选择①⑤或②④组；探究浓度对化学反应速率的影响，应控制温度相同，所以应选择①②或①③或④⑤；在①②③中，温度相同，改变的是不同反应物的浓度。
(2)由于S2O＋4Cl2＋5H2O===2SO＋8Cl－＋10H＋，所以Na2S2O具有还原性，由于其溶液pH＝8，则证明S2O水解呈碱性；要证明S2O的还原性，应先加BaCl2溶液，再加足量氯水，这样可以排除BaS2O3的干扰。
4．聚合硫酸铁(SPFS)是一种新型的饮用水处理剂和城市污水净化剂，其化学组成可表示为[Fe2(OH)n(SO4)3－]m。某研究小组将聚合硫酸铁在一定条件下加热完全分解，对所得气体产物和固体产物进行实验探究。请利用实验室常用仪器、用品和以下试剂完成验证和探究过程(已知SO3的熔点为16.8 ℃)。
试剂：1.0 mol·L－1的盐酸、1.0 mol·L－1的KMnO4溶液、0.1 mol·L－1的BaCl2溶液、20%的KSCN溶液、品红溶液、蒸馏水、冰水。
(1)聚合硫酸铁中铁元素的化合价是________。
(2)固体产物成分的探究
实验设计
实验步骤 现象
步骤1：取适量的固体产物于试管中，加入足量1.0 mol·L－1的盐酸，充分振荡使固体完全溶解 固体溶解，没有观察到气泡，溶液呈黄色
步骤2：取少量步骤1所得溶液于试管中，加入适量20%的KSCN溶液，振荡 溶液呈血红色
步骤3：另取少量步骤1所得溶液于试管中，滴入少量1.0 mol·L－1的KMnO4溶液，振荡 KMnO4的紫红色不褪去
思考与判断
根据上面的信息，可以确定固体产物的成分是________；步骤1中发生反应的离子方程式为______________________________________________________________。
(3)气体产物成分的探究(不考虑水蒸气)
提出假设
假设1：所得气体的成分是SO3；
假设2：所得气体的成分是SO2、O2；
假设3：所得气体的成分是________。
设计实验方案，验证假设
按下表的实验步骤写出预期现象与结论。
实验操作 预期现象与结论
步骤1：将少量气体产物通入盛有适量品红溶液的试管中，观察溶液的颜色变化，然后加热再观察溶液的颜色变化 ①若____________，则________成立②若____________，则________成立
步骤2：将气体产物缓缓通过浸在冰水中的U形管(如图)，然后在U形管中加入适量0.1 mol·L－1的BaCl2溶液，充分振荡 结合上述步骤1的有关结论__________(填①或②) ①若____________，则____成立②若____________，则____成立
答案　(1)＋3　(2)Fe2O3　Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O　(3)SO3、SO2、O2
预期现象与结论
①若品红溶液不褪色，则假设1成立 ②若品红溶液褪色，加热后又恢复红色，则假设2或3成立
结合步骤1中的②①若无白色沉淀生成，则假设2成立 ②若有白色沉淀生成，则假设3成立
解析　(1)根据元素化合价的代数和为零得2x－n－2(3－)＝0，x＝＋3价。
(2)根据现象该固体为Fe2O3，和H＋反应的离子方程式为Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。
(3)假设的三种情况是①SO3，②SO2、O2，③SO3、SO2、O2。若假设②③成立，若把气体通入到品红溶液中，品红褪色，则假设②、③成立；若品红不褪色，则假设①成立，根据步骤2中，生成白色沉淀，则假设③成立，若无白色沉淀，则假设②成立。
5．某同学欲在实验室中对Fe3＋与I－的反应进行探究，实现Fe2＋与Fe3＋的相互转化。
(1)该同学最初的实验操作和现象如下：
编号 操作 现象
Ⅰ 先向2 mL 0.1 mol·L－1 FeCl2溶液中滴加KSCN溶液，再滴加新制氯水
Ⅱ 先向2 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，再滴加0.1 mol·L－1 KI溶液 滴加KSCN溶液后，溶液变成血红色；滴加KI溶液后，血红色无明显变化
①实验Ⅰ的现象为___________________________________________________。
②FeCl2溶液与新制氯水反应的离子方程式为_____________________________
______________________________________________________________________。
(2)该同学分析了导致实验Ⅱ现象的可能原因，并对实验方案进行了改进。改进后的实验操作和现象如下：
编号 操作 现象
Ⅲ 向2 mL 0.1 mol·L－1 KI溶液中滴加1 mL0.1 mol·L－1 FeCl3溶液，再滴加KSCN溶液 滴加FeCl3溶液后，溶液变成黄色；滴加KSCN溶液后，溶液变成血红色
根据实验Ⅲ，该同学认为Fe3＋有可能与I－发生氧化还原反应，请结合实验现象用简明的文字说明他得出上述结论的理由：_____________________________________。
(3)该同学认为需要进一步设计实验，证明根据实验Ⅲ中现象得出的结论。请补全下表中的实验方案：
编号 操作 预期现象及结论
Ⅳ 向2 mL 0.1 mol·L－1 KI溶液中滴加1 mL0.1 mol·L－1 FeCl3溶液，__________
(4)上述实验结果表明，Fe3＋有可能与I－发生氧化还原反应。进一步查阅资料知，参加反应的Fe3＋与I－的物质的量相同。该同学结合上述实验结论，分析了实验Ⅲ中加入KSCN后溶液变红的原因，认为Fe3＋与I－反应的离子方程式应写为_______________________________________________________________________。
答案　(1)①滴加KSCN后溶液无明显变化，加入氯水后溶液变成血红色　②2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
(2)溶液变成黄色，推测生成了I2(其他合理答案也可)
(3)
编号 操作 预期现象及结论
Ⅳ 再滴加淀粉溶液(或CCl4；或铁氰化钾溶液) 预期现象：溶液变蓝(或溶液分层，下层溶液为紫色；或生成蓝色沉淀) 结论：Fe3＋能与I－发生氧化还原反应，生成I2和Fe2＋
(其他合理答案也可)
(4)2Fe3＋＋2I－??2Fe2＋＋I2
解析　(1)Fe2＋和SCN－不反应，加入新制氯水发生反应：Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋
2Fe3＋，Fe3＋和SCN－反应生成血红色溶液。
(2)I2溶解在水中，呈黄色(因浓度较小)，所以可测Fe3＋把I－氧化成I2。
(3)因为Fe3＋把I－氧化成I2，I2遇淀粉变蓝，在CCl4中呈紫色，生成的Fe2＋与铁氰化钾溶液反应生成蓝色的铁氰化亚铁沉淀。
(4)当把Fe3＋和I－等物质的量反应后，加入KSCN溶液仍变血红，说明该反应为可逆反应，即2Fe3＋＋2I－??2Fe2＋＋I2。第2讲　物质制备与工艺流程分析型实验题
热点一　物质制备实验题
物质制备是中学化学试验的重要组成部分，以新物质制备为背景的实验题，涉及知识面广、题型多变、思维发散空间大，能很好的考查学生综合运用化学试验基础知识解决实际问题的能力，因而倍受高考命题者的青睐。
解答此类试题的一般程序是
第一，认真阅读题干，抽取有用信息；第二，仔细观察装置图(或框图)，联想熟悉的实验，观察装置图(或框图)，找出每件仪器(或步骤)与熟悉的某一实验相似的地方，分析每件仪器中所装药品的作用；第三，通读问题，整合信息作出答案，把所有的问题进行综合分析，运用题给信息和化学基础知识作出正确答案。
【典例1】　[2012·山东理综，30(4)]无水AlCl3(183 ℃升华)遇潮湿空气即产生大量白雾，实验室可用下列装置制备。
装置B中盛放饱和NaCl溶液，该装置的主要作用是______________。F中试剂的作用是________________。用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用，所装填的试剂为__________。
题中信息　AlCl3性质：①升华；②水解。制AlCl3的流程：审装置图：制取纯净干燥的氯气(A、B、C)→生成无水AlCl3(D)→收集无水AlCl3(E)→保护措施
制备装置的识图技巧　①明确目的；②所制备物质是否有特殊性质(即是否需要特殊保护)；③制备过程中是否产生有毒气体等；④进入每一装置的物质是什么，吸收了什么物质或产生了什么物质。
解析　B中NaCl溶液的作用是除去Cl2中混有的HCl，F中试剂的作用是防止G中的水蒸气进入E中，使AlCl3遇H2O反应产生大量白雾；用一件仪器装填适当试剂可起到F和G的作用，所加试剂应既能防止水蒸气进入E又能吸收尾气Cl2，故可装填碱石灰。
答案　除去HCl气体　吸收水蒸气　碱石灰(或NaOH与CaO混合物)
【典例2】　某实验小组利用如下装置(部分固定装置略)制备氮化钙(Ca3N2)，并探究其实验式。
(1)按图连接好实验装置。检查装置的气密性，方法是
________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
(2)反应过程中末端导管必须始终插入试管A的水中，目的是_________________。
(3)制备氮化钙的操作步骤是：①打开活塞K并通入N2；②点燃酒精灯，进行反应；③反应结束后，________；④拆除装置，取出产物。
(4)数据记录如下：
空瓷舟质量m0/g 瓷舟与钙的质量m1/g 瓷舟与产物的质量m2/g
14.80 15.08 15.15
① 计算得到实验式CaxN2，其中x＝________。
②若通入的N2中混有少量O2，请比较x与3的大小，并给出判断依据：______________________________________________________________________。
解析　(2)要保证整个装置不能混入其他气体；(3)一定要使玻璃管冷却后再停止通入氮气流；(4)要确定x值必须求出钙和氮的原子个数比，根据题目所给的数据可做如下计算①m(Ca)＝(15.08－14.80) g＝0.28 g，m(N)＝(15.15－15.08) g＝0.07 g，则n(Ca)∶n(N)＝∶＝7∶5，则x＝；②若通入的N2中混有少量O2，则产物中就有可能混有了CaO，而Ca3N2中钙的质量分数为 81.08%，CaO中钙的质量分数为71.43%，所以产物中混有了CaO会导致钙的质量分数减小，x的值偏小。
答案　(1)关闭活塞K，微热反应管，试管A中有气泡冒出，停止加热；冷却后若末端导管中水柱上升且高度保持不变，说明装置气密性良好
(2)防止空气中的氧气通过末端导管进入实验装置，氧化单质钙，生成氧化钙，引入杂质
(3)熄灭酒精灯，待玻璃管冷却至室温，停止通入氮气，并关闭活塞
(4)①2.80　 ②x＜3，产物中生成了CaO
题组训练　气体制备方案探究
1．N2在诸多领域用途广泛。某化学兴趣小组为探究在实验室制备较为纯净N2的方法，进行了认真的准备。请你参与交流与讨论。
[查阅资料]N2的制法有下列三种方案：
方案1：加热NaNO2和NH4Cl的浓溶液制得N2。
方案2：加热条件下，以NH3还原CuO可制得N2，同时获得活性铜粉。
方案3：将空气缓缓通过灼热的铜粉获得较纯的N2。
[实验准备]以实验室常见仪器(药品)等设计的部分装置如下图(有的夹持和加热仪器未画出)。
[分析交流]
(1)若以方案1制得N2，应选择的发生装置是______________________________。
(2)若按方案2制得干燥、纯净的N2，且需要的NH3以生石灰和浓氨水作原料，整套制气装置按气流从左到右的连接顺序是(填写序号)____________。获得N2的反应原理是(写反应方程式)_________________________________________________。
(3)若以排水法收集N2，其中会混入水蒸气。但也不宜用排空气法，其原因是______________________________________________________________________。
你提出的收集方法是___________________________________________________。
(4)上述三个方案中，制得的N2纯度最差的是__________。在N2纯度要求不甚严格的情况下，有人建议将方案2和方案3结合使用，你认为其优点是______________。
答案　(1)A
(2)E→D→B→C　2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O
(3)N2的相对分子质量28与空气的平均相对分子质量相近(用气体密度大小比较回答问题也可)　用气囊收集(其他合理答案也可)
(4)方案3　CuO和Cu可循环利用，节省药品
解析　采用反应器的特点与反应物的状态以及反应条件有关，方案1为加热两种液态物质，符合此条件的只有A设备。方案2为固体和气体的反应，反应器应选择B，但要求通入的氨气干燥且纯净，利用浓氨水和生石灰反应制取氨气为固液不加热的装置，选择E，但同时有水蒸气生成，因此利用碱石灰来干燥，反应完毕后产生的水蒸气与没有参与反应的氨气与氮气一同导出，利用浓硫酸既可以除去水，又可以除去氨气。排气法收集气体主要是利用气体密度的差别。因此利用可以直接排空内部空气的装置来收集氮气。方案3利用了除去空气中的氧气即得氮气的原理，空气中除了氧气和氮气外还有二氧化碳和稀有气体，因此不纯净。
2．(2011·大纲全国卷，29)请回答下列实验室中制取气体的有关问题。
(1)下图是用KMnO4与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。
装置B、C、D的作用分别是：
B_____________________________________________________________________；
C____________________________________________________________________；
D_____________________________________________________________________。
(2)在实验室欲制取适量NO气体。
①下图中最适合完成该实验的简易装置是__________________________________
(填序号)；
②根据所选的装置完成下表(不需要的可不填)：
选项 应加入的物质 所起的作用
A
B
C
D
③简单描述应观察到的实验现象________________________________________。
答案　(1)向上排空气收集氯气　安全瓶作用，防止D中的液体倒吸进入集气管B中　吸收尾气，防止氯气扩散到空气中污染环境
(2)①Ⅰ
②
选项 应加入的物质 所起的作用
A 铜屑和稀硝酸 制取NO气体
B 水 排水收集NO气体
C 主要是接收B中排出的水
D
③反应开始时，A中铜屑表面出现无色小气泡，反应速率逐渐加快；A管上部空间由无色逐渐变为浅红棕色，随着反应的进行又逐渐变为无色；A中的液体由无色变为浅蓝色；B中的水面逐渐下降，B管中的水逐渐流入烧杯C中
解析　(1)KMnO4与浓盐酸发生反应：2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。装置B采用向上排空气法收集Cl2，装置C起安全瓶作用，防止D中的液体倒吸进入B中。Cl2具有毒性，装置D中NaOH溶液用于吸收多余的Cl2，防止污染环境。
(2)实验室制取NO气体通常用铜与稀硝酸反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。由于NO易与空气中的O2反应生成NO2，不宜用排空气法收集NO气体，应用排水法收集NO，故装置Ⅱ和Ⅳ错误。装置Ⅰ和Ⅲ比较，Ⅰ更简单，A中Cu与稀硝酸反应生成NO气体，B中盛满水，用排水法收集NO。
热点二　工艺流程中的实验分析
工艺流程的命题来源很广，与各个知识模块的结合点较多，因此分析工业生产工艺流程题时，应将流程路线，试题设问和理论知识有机结合起来，它常常结合工艺流程考查基本化学实验问题，可以说它是无机框图题的创新。流程的呈现形式有：①操作流程；②物质变化流程；③装置流程。
解题时首先要明确原料和产品(包括副产品)，即箭头进出方向，其次依据流程图分析反应原理，紧扣信息，搞清流程中每一步发生了什么反应——知其然，弄清有关反应原理，明确目的(如沉淀反应、除杂、分离)——知其所以然，最后联系储存的知识，有效地进行信息的利用，准确表述和工整书写。由于工艺流程常与溶液的配制、物质的分离及定量测定等基本操作有机结合起来，所以只有复习时牢固掌握实验基础知识，才能有效结合题中的信息，准确答题。
【典例1】　明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料，明矾石的组成和明矾相似，此外还含有氧化铝和少量的氧化铁杂质。具体实验流程如下：
请回答下列问题：
(1)操作1所用到的玻璃仪器的名称是____________。
(2)由溶液3制取氢氧化铝的离子方程式为______________________________
_____________________________________________________________________。
(3)明矾石焙烧时产生SO2，请你写出能验证SO2具有还原性且实验现象明显的化学方程式：______________。
(4)请你写出验证溶液1中有NH的实验过程：________________。
(5)实验室用Fe2O3与CO反应来制取单质Fe。
①请按气流由左到右的方向连接下列各装置，顺序为A→________。
②检查装置A气密性的方法是___________________________________________
_____________________________________________________________________。
③在点燃B处的酒精灯前，应进行的操作是__________________；④装置C的作用是________________。
解析　(1)操作1是过滤，过滤操作所需要的玻璃仪器为玻璃棒、烧杯和漏斗。(2)经氨水浸泡，过滤得到固体氢氧化铝和少量氧化铁固体，再加入试剂1氢氧化钠溶液并过滤，得到溶液3偏铝酸钠溶液，最后通入CO2得到氢氧化铝。(3)检验SO2的还原性方法较多，可以用氯水、溴水或酸性高锰酸钾溶液来检验SO2具有还原性。(4)检验NH时，应先加入浓NaOH溶液，然后加热，再用湿润的红色石蕊试纸或蘸有浓盐酸的玻璃棒进行检验。(5)先用NaOH溶液除去CO中的CO2杂质，再通过碱石灰吸收水蒸气，再通过B中红热的氧化铁，再通过NaOH溶液洗气除去反应产生的CO2，最后点燃未反应的CO。
答案　(1)玻璃棒、烧杯和漏斗　(2)AlO＋2H2O＋CO2===Al(OH)3↓＋HCO　(3)SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl(其他合理答案也可)　(4)取少量溶液1，加入浓NaOH溶液后加热，有能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体产生，证明有NH(其他合理答案也可)　(5)①E→B→C→D　②将导气管插入水槽中，关闭弹簧夹a和活塞b，微热圆底烧瓶，导管口有气泡产生，撤去热源，导管中形成一段水柱　③检查CO的纯度　④除去CO中的CO2，有利于点燃CO
【典例2】　聚合硫酸铁又称聚铁，化学式为[Fe2(OH)n(SO4)3－0.5n]m，广泛用于污水处理。实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁和绿矾(FeSO4·7H2O)，过程如下所示：
(1)验证固体W焙烧后产生的气体中含有SO2的方法是
______________________________________________________________________。
(2)制备绿矾时，向溶液X中加入过量__________，充分反应后，经__________操作得到溶液Y，再经浓缩、结晶等步骤得到绿矾。
(3)溶液Z的pH影响聚铁中铁的质量分数，用pH试纸测定溶液pH的操作方法为______________。若溶液Z的pH偏小，将导致聚铁中铁的质量分数__________(填“偏大”或“偏小”)。
解析　(1)利用SO2的漂白性来鉴别二氧化硫。
(2)溶液中有Fe3＋、Fe2＋，欲制绿矾，应把Fe3＋转化为Fe2＋，所以要加过量的铁屑。
(3)用pH试纸测定溶液的pH，为了测定的准确性，应选用干燥、洁净的装置。若pH偏小，酸性过强，则Fe3＋难以形成聚铁胶体，所以聚铁中铁的质量分数偏小。
答案　(1)将产生的气体通入盛有品红溶液的小试管中，若品红溶液褪色，加热能恢复原色，证明气体中含有SO2
(2)铁屑　过滤
(3)取一小块pH试纸，放在干燥、洁净的表面皿(或玻璃片)上，用干燥、洁净的玻璃棒蘸取待测溶液，滴到pH试纸上，然后与标准比色卡比较　偏小
　 物质制备化工生产流程的主线一般为
题组一　操作流程式
1．过氧化钙可以用于改善地表水质，处理含重金属粒子废水和治理赤潮，也可用于应急供氧等。工业上生产过氧化钙的主要流程如下：
已知CaO2·8H2O呈白色，微溶于水，加热至350 ℃左右开始分解放出氧气。
(1)用上述方法制取CaO2·8H2O的化学方程式是________；
(2)检验“水洗”是否合格的方法是________；
(3)沉淀时常用冰水控制温度在0 ℃左右，其可能原因是(写出两种)：
①____________；②____________。
(4)测定产品中CaO2的含量的实验步骤：
第一步：准确称取a g产品于有塞锥形瓶中，加入适量蒸馏水和过量的b g KI晶体，再滴入少量2 mol·L－1的H2SO4溶液，充分反应。
第二步：向上述锥形瓶中加入几滴淀粉溶液。
第三步：逐滴加入浓度为c mol·L－1的Na2S2O3溶液至反应完全，消耗Na2S2O3溶液V mL。
【已知：I2＋2S2O===2I－＋S4O】
①CaO2的质量分数为____________(用字母表示)；
②某同学第一步和第二步的操作都很规范，第三步滴速太慢，这样测得的CaO2的质量分数可能________(填“不受影响”、“偏低”或“偏高”)，原因是_________。
答案　(1)CaCl2＋H2O2＋2NH3＋8H2O===CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl
(2)可取最后一次洗涤液少许于试管中，再滴加稀硝酸酸化的硝酸银溶液，看是否产生白色沉淀
(3)①温度低可减少过氧化氢的分解，提高过氧化氢的利用率
②该反应是放热反应，温度低有利于提高CaO2·8H2O的产率
(4)①　②偏高　滴速太慢，S2O在滴定过程中被氧气氧化
题组二　物质变化流程
2．碱式碳酸铜广泛用于制油漆颜料、烟火、杀虫剂、催化剂、其他铜盐和固体荧光粉激活剂等，也用于种子处理及作杀菌剂等。某化学兴趣小组在实验室利用Na2CO3·10H2O跟CuSO4·5H2O反应制备并检验碱式碳酸铜，实验步骤如下：
黏胶状蓝绿色沉淀蓝绿色晶体
(1)写出制备碱式碳酸铜的化学方程式___________________________________。
(2)用研钵分别研细Na2CO3·10H2O和CuSO4·5H2O的目的是___________________。
(3)检验蓝绿色沉淀是否洗涤干净的实验操作是______________________________。
(4)碱式碳酸铜可以看成Cu(OH)2·CuCO3，该兴趣小组同学选择下列实验仪器验证产物中含有Cu(OH)2、CuCO3。
①各装置连接顺序为________________。
②装置B中试剂的名称是__________，装置C中试剂的名称是__________。
③证明含有CuCO3的实验现象是_________________________________________，
证明含有Cu(OH)2的实验现象是_________________________________________。
答案　(1)2CuSO4＋2Na2CO3＋H2O===Cu2(OH)2CO3↓＋2Na2SO4＋CO2↑　(2)增大反应物接触面积，使反应物充分混合并反应　(3)取最后一次洗涤液少许，滴加BaCl2溶液，若没有白色沉淀产生，则沉淀已洗涤干净　(4)①ACB　②澄清石灰水　无水硫酸铜粉末　③装置B中澄清石灰水变浑浊　装置C中白色粉末变为蓝色
解析　(1)制备碱式碳酸铜是利用了CuSO4和Na2CO3的水解相互促进的性质。
(2)用研钵分别研细Na2CO3·10H2O和CuSO4·5H2O是为了增大反应物的接触面积，使反应物充分混合并反应。
(3)若蓝绿色沉淀洗涤干净，则最后洗涤液中不含SO，滴加BaCl2溶液，没有白色沉淀产生。
(4)利用无水硫酸铜可检验出加热后的产物中存在H2O，从而证明含有Cu(OH)2，利用澄清石灰水可检验出加热后的产物中含有CO2，从而证明含有CuCO3。但是检验H2O必须在检验CO2之前。
题组三　综合流程型
3．氯化亚铜在工业上应用广泛。氯化亚铜(CuCl)为白色晶体，微溶于水，能溶于氨水、浓盐酸，并生成配合物，不溶于硫酸、稀硝酸和醇。
实验药品：铜丝20 g、氯化铵20 g、65%硝酸10 mL、36%盐酸15 mL、水。
(1)反应①的化学方程式为_____________________________________________，
用95%乙醇代替蒸馏水洗涤的主要目的是__________________________________
______________________________________________________________________。
(2)工业化生产时，95%乙醇可通过__________的方法回收并循环利用，而NH4Cl、____________(填化学式)可直接循环利用。
(3)实验室用下图装置制备CuCl。
①实验时通入O2的速率不宜过大，为便于观察和控制产生O2的速率，最宜选择下列装置中的________(填字母序号)。
②实验开始时，温度计显示反应液温度低于室温，主要原因是___________________
______________________________________________________________________。
电炉加热升温至50 ℃时停止加热，反应快速进行，烧瓶上方气体颜色逐渐由无色变为红棕色，从环保角度考虑，当______________________________时才能停止通入氧气；待冷却至室温后，再打开瓶塞，沿________(填字母)口倾出棕色反应液于1 000 mL大烧杯，加水500 mL，即有大量白色沉淀析出。
答案　(1)NH4[CuCl2]===CuCl↓＋NH4Cl　避免CuCl溶于水而造成损耗(洗去晶体表面的杂质离子及水分)
(2)蒸馏　HNO3　(3)①B　②氯化铵溶于水吸收大量热，造成反应液温度降低　烧瓶上方红棕色气体逐渐变为无色　a(或c)
解析　(1)注意反应①的反应物和生成物即可确定该反应的化学方程式为NH4[CuCl2]===CuCl↓＋NH4Cl。用95%乙醇代替蒸馏水洗涤的主要目的是洗去晶体表面的杂质离子及水分，减小CuCl的溶解损失，同时可以加快固体的干燥。(2)将乙醇与水分离的操作是蒸馏，根据残液浓缩后的补充物质可知，可直接循环利用的有NH4Cl和HNO3。(3)在题给三个装置中，能观察到产生O2速率的只有B。实验开始时，温度计显示反应液温度低于室温的主要原因是氯化铵溶于水时吸热，造成反应液温度降低。为使反应产生的氮氧化物完全转化为硝酸，消除氮氧化物对环境的影响，因此需到烧瓶上方红棕色气体逐渐变为无色时才能停止通入氧气。将三颈瓶中液体倒出时利用左口或右口，即从a口或c口倾出棕色反应液。
4．以黄铜矿(主要成分为CuFeS2，含少量杂质SiO2等)为原料，进行生物炼铜，同时得到副产品绿矾(FeSO4·7H2O)。其主要工艺流程如下：
已知：部分阳离子以氢氧化物形式开始沉淀和完全沉淀时溶液的pH如下表。
沉淀物 Cu(OH)2 Fe(OH)3 Fe(OH)2
开始沉淀pH 4.7 2.7 7.6
完全沉淀pH 6.7 3.7 9.6
(1)反应Ⅰ的化学反应方程式为___________________________________________。
该反应中被________(填“氧化”或“还原”)，其目的是____________________。
(2)试剂a是__________，具体操作为____________，目的是
_____________________________________________________________________。
(3)反应Ⅲ的离子方程式为_______________________________________________。
试剂c参与反应的离子方程式分别为______________________________________、
______________________________________________________________________。
答案　(1)4CuFeS2＋2H2SO4＋17O2===4CuSO4＋2Fe2(SO4)3＋2H2O　氧化　Fe2＋和Cu2＋通过水解难于分离，将氧化成Fe3＋易于利用水解分离两离子
(2)CuO[或Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3等]　加入试剂调节pH至3.7～4.7之间　使Fe3＋形成Fe(OH)3沉淀，防止生成Cu(OH)2沉淀
(3)Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑　Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
解析　(1)结合过滤操作分离出SiO2知，CuFeS2中的Cu、Fe元素被引入溶液，结合后一问的变化情况知其被氧化至Fe3＋，即可写出反应Ⅰ的方程式；结合阳离子以氢氧化物形式沉淀的pH关系知，将元素氧化是为了利用离子的分离。
(2)过量的稀硫酸使溶液酸性很强，为使Fe3＋形成Fe(OH)3沉淀而不让Cu2＋沉淀，需调节pH至3.7～4.7，消耗溶液中的H＋，同时还不能引入新的杂质离子，故使用Cu元素对应的氧化物、碱、碳酸盐等均可。
(3)反应Ⅲ主要是Cu2＋与过量的Fe(即b试剂)反应；为将Cu2＋全部转化，加入的铁粉过量，因此在反应Ⅳ时应该将过量的铁粉除去，利用铁、铜的性质差别，加入适量稀硫酸(即试剂c)即可。
1．实验室常用强氧化剂(如KMnO4、KClO3、MnO2等)氧化浓盐酸的方法来制备氯气，某研究性学习小组欲探究用Na2O2与浓盐酸制备并检验氯气。供选用的实验试剂及装置如下图所示(部分导管、蒸馏水略)。
a．Na2O2　b．浓盐酸　c．碱石灰　d．NaOH溶液　e．淀粉 KI溶液　f．CaCO3　g．石蕊试液　h．饱和NaCl溶液
(1)写出用Na2O2与浓盐酸制备氯气的化学方程式_____________________________
______________________________________________________________________。
(2)下表中的装置组合最合理的是__________(填序号，需考虑实验结束撤除装置时残留有害气体的处理)。
组合 制备装置 净化装置 检验装置/试剂 尾气处理装置
A ③ ② ⑦/e ⑤
B ③⑥ ① ⑧/g ①
C ④ ① ⑤/e ②
D ⑥ ⑤ ⑧/g ①
(3)尾气经处理后仍有较多气体排出，其主要原因可用化学方程式表示为_______________________________________________________________________。
(4)某小组成员建议用双氧水代替过氧化钠进行实验更好，请你给出两条合适的理由：
①_____________________________________________________________________，
②_____________________________________________________________________。
答案　(1)Na2O2＋4HCl===2NaCl＋Cl2↑＋2H2O
(2)D
(3)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑(或4Na2O2＋4HCl===4NaCl＋2H2O＋O2↑)
(4)①Na2O2能与水反应，会使原料的利用率降低　②双氧水比Na2O2更经济　③产生等量的Cl2，用双氧水消耗盐酸的量少　④Na2O2能与水反应，生成的NaOH能与盐酸反应　⑤Na2O2能与水反应，生成的NaOH吸收了Cl2(填写其中任意两条即可)
解析　Na2O2具有强氧化性，能把Cl－氧化成Cl2，制备时应把浓盐酸滴到Na2O2固体上，所以应选⑥作为制备装置，装置⑤可观察导气管是否堵塞，利用KI 淀粉溶液或石蕊试液检验Cl2，根据装置应选择⑧/g，可用NaOH溶液吸收Cl2。在此实验中，不可避免Na2O2和水反应生成Cl2。
2．次硫酸氢钠甲醛(NaHSO2·HCHO·2H2O)在印染、医药以及原子能工业中应用广泛，已知次硫酸氢钠甲醛具有强还原性，且在120 ℃以上发生分解。以Na2SO3、SO2、HCHO和锌粉为原料制备次硫酸氢钠甲醛的实验步骤如下：
步骤1：在烧瓶中(装置如图所示)加入一定量Na2SO3和水，搅拌溶解，缓慢通入SO2，至溶液pH约为4，制得NaHSO3溶液。
步骤2：将装置A中导气管换成橡皮塞。向烧瓶中加入稍过量的锌粉和一定量甲醛溶液，在80～90 ℃下，反应约3 h，冷却至室温，抽滤。
步骤3：将滤液真空蒸发浓缩，冷却结晶，抽滤。
(1)仪器A的名称为__________，冷凝管进水口________(填“a”或“b”)，装置C的作用是________________。
(2)①步骤2中，应采用何种加热方式____________，优点是________________；
②冷凝管中回流的主要物质除H2O外还有__________(填化学式)。
(3)在抽滤操作中，仪器除抽气泵、烧杯、玻璃棒、布氏漏斗外，还必须使用属于硅酸盐材料的仪器(或装置)有____________________。抽滤所用的滤纸应略________(填“大于”或“小于”)布氏漏斗内径，并将全部小孔盖住。
(4)步骤3中不在敞口容器中蒸发浓缩的原因是_____________________________。
答案　(1)三颈烧瓶　a　吸收二氧化硫，并防止倒吸
(2)①水浴加热　均匀受热、容易控制温度　②HCHO
(3)抽滤瓶、安全瓶　小于
(4)防止产物被空气氧化
解析　(1)由于冷凝管的作用是冷凝回流，所以冷凝水应从下口通入。
(2)根据次硫酸氢钠甲醛的分解温度应选择水浴加热，水浴加热均匀，且容易控制；由于HCHO易挥发，应使HCHO回流再利用。
(4)由于次硫酸氢钠甲醛具有强还原性，所以蒸发浓缩时不能在敞口容器中进行。
3．绿矾(FeSO4·7H2O)是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。下面是以市售铁屑(含少量锡、氧化铁等杂质)为原料生产纯净绿矾的一种方法：
查询资料，得有关物质的数据如下表：
25 ℃时 pH值
饱和H2S溶液 3.9
SnS沉淀完全 1.6
FeS开始沉淀 3.0
FeS沉淀完全 5.5
(1)检验制得的绿矾晶体中是否含有Fe3＋，可选用的试剂为________。
A．KSCN溶液 B．NaOH溶液
C．KMnO4溶液 D．苯酚溶液
(2)操作Ⅱ中，通入硫化氢至饱和的目的是____________；在溶液中用硫酸酸化至pH＝2的目的是_______________________________________________________。
(3)操作Ⅳ的顺序依次为____________、冷却结晶、_________________________。
(4)操作Ⅳ得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，其目的是：①除去晶体表面附着的硫酸等杂质；②___________________________________________________________。
答案　(1)AD
(2)除去溶液中的Sn2＋，并防止Fe2＋被氧化　防止Fe2＋生成沉淀
(3)蒸发浓缩　过滤洗涤
(4)降低洗涤过程中FeSO4·7H2O的损耗
解析　(1)检验Fe3＋可用KSCN或苯酚溶液。
(2)操作Ⅱ中，通入H2S至饱和时，SnS完全沉淀且能防止Fe2＋被氧化(因为－2价硫的还原性更强)，加入H2SO4，至pH＝2，可以防止Fe2＋生成沉淀。由于绿矾中带有结晶水，所以应采取蒸发浓缩，冷却结晶的方法，在洗涤沉淀时，用冰水洗涤可降低FeSO4·7H2O的溶解度。
4．化学实验室通常用粗锌和稀硫酸反应制氢气，因此在制氢废液中含有大量的硫酸锌。同时，由于粗锌中还含有铁等杂质，使得溶液中混有一定量的硫酸亚铁，为了充分利用制氢废液，常用其制备皓矾(ZnSO4·7H2O)。某校化学兴趣小组的同学以制氢气的废液为原料来制取皓矾。制备皓矾的实验流程如下图所示。
已知：开始生成氢氧化物沉淀到沉淀完全的pH范围分别为Fe(OH)3：2.7～3.7；Fe(OH)2：7.6～9.6；Zn(OH)2：5.7～8.0，试回答下列问题：
(1)加入的试剂①，供选择使用的有：氨水、NaClO溶液、20%的H2O2、浓硫酸、浓硝酸等，最好选用________，其理由是
______________________________________________________________________。
(2)加入的试剂②：供选择使用的有：a.Zn粉、b.ZnO、c.Zn(OH)2、d.ZnCO3、e.ZnSO4等，可选用__________。
(3)从晶体1→晶体2，该过程的名称是__________。
(4)在得到皓矾时，向晶体中加入少量酒精洗涤而不用水的原因是_____________________________________________________________________。
答案　(1)20%的H2O2　将制氢废液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，同时避免引入新的杂质
(2)bcd　(3)重结晶
(4)为了冲洗掉晶体表面的杂质离子；防止晶体溶解，影响产率
解析　(1)根据Fe3＋、Fe2＋、Zn2＋沉淀的pH值，为了沉淀Fe3＋、Fe2＋而不沉淀Zn2＋，应用H2O2，把Fe2＋氧化成Fe3＋。
(2)为了促进Fe3＋水解应降低H＋的浓度，但不能引入杂质离子，所以应加入ZnO或Zn(OH)2或ZnCO3，但不能使用Zn粉，因为是从制H2的废液中制得皓矾。
(3)由于晶体I不纯，所以应采取重结晶的方法。
(4)在洗涤皓矾时，为了减少损失，可用酒精洗涤。
5．加碘食盐中加入的碘酸钾是一种白色结晶粉末，常温下性质稳定，加热至560 ℃开始分解。在酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂，可与碘化物、亚硫酸盐等还原性物质反应。工业生产碘酸钾的流程如下：
(1)已知步骤①反应器发生的反应中，单质碘和氯酸钾的物质的量之比为6∶11，则反应器中发生反应的化学方程式为
_____________________________________________________________________。
(2)步骤②中调节pH＝10的目的是_______________________________________。
参照碘酸钾的溶解度：
温度/℃ 20 40 60 80
KIO3 g/100 g H2O 8.08 12.6 18.3 24.8
操作③的方法是_____________________________________________________。
(3)检验加碘食盐中的碘元素，学生甲利用碘酸钾与碘化钾在酸性条件下发生反应，然后用四氯化碳检验生成的碘单质时，甲应观察到的明显现象有_______________________________________________________________________。
学生乙对纯净的NaCl进行了如下实验：取1 g纯净的NaCl，加3 mL水配成溶液，然后滴入5滴淀粉溶液和1 mL 0.1 mol·L－1 KI溶液，振荡，溶液无变化，然后再滴入1滴1 mol·L－1的H2SO4，振荡，一段时间后溶液变浅蓝色。请推测实验中产生蓝色现象的可能原因，用离子方程式表示
______________________________________________________________________。
(4)学生丙查阅有关食品碘强化剂的资料后知道，碘酸钙也是一种允许使用的食品碘强化剂，它是一种白色结晶或结晶性粉末，难溶于水和乙醇。丙同学在氯化钙溶液中加入理论量的碘酸钾溶液，反应生成的沉淀经水洗后，室温下干燥得碘酸钙晶体，加热至160～540 ℃变成无水物，此时固体质量为原晶体质量的78.3%，写出制备碘酸钙晶体的离子方程式：_________________________________________________；
检验沉淀已经洗涤干净的方法是_________________________________________。
答案　(1)6I2＋11KClO3＋3H2O===6KH(IO3)2＋5KCl＋3Cl2↑
(2)使KH(IO3)2转化为KIO3　蒸发结晶
(3)液体分层，下层液体呈现紫红色　4I－＋4H＋＋O2===2I2＋2H2O
(4)Ca2＋＋2IO＋6H2O===Ca(IO3)2·6H2O　在最后一次洗涤液中加入硝酸银溶液，若无白色沉淀说明已经洗涤干净
解析　(2)KH(IO3)2可以和碱反应，所以当pH＝10时，可以使KH(IO3)2转化为KIO3，由于KIO3的溶解度受温度的影响较大且分解温度较高，所以采取蒸发结晶的方法。
(3)KIO3和KI在酸性条件下发生氧化还原反应生成I2，加入CCl4，下层呈紫红色。在酸性条件下，I－可被空气中的O2氧化成I2，所以当加入淀粉溶液时呈蓝色。
(4)设Ca(IO3)2·xH2O，根据题意：×100%＝78.3%，x＝6，所以Ca2＋＋2IO＋6H2O===Ca(IO3)2·6H2O检验沉淀是否洗净，应取最后一次洗涤液。大题冲关滚动练之十——化学实验大题
1．某研究性学习小组组装了下图所示的装置制备ClO2气体(加热装置用“△”表示)，反应原理为饱和草酸溶液与KClO3粉末在60 ℃时反应制得ClO2(温度过高或过低都会影响制气效率)。
已知：①ClO2是一种黄绿色有刺激性气味的气体，熔点－59 ℃，沸点11.0 ℃。
②草酸是酸性强于醋酸的二元弱酸，对应的钙盐(CaC2O4)不溶于醋酸，能溶于强酸，它还是一种还原性较强的物质。
(1)写出制备ClO2的化学方程式：
KClO3＋____H2C2O4===____KHCO3＋____ClO2↑
(2)A装置中还缺少的一样仪器名称是________，B装置的作用是______________。
(3)C装置吸收尾气后，溶液中含有NaOH、NaClO2、NaClO3等溶质，小组成员认为C中还可能含有Na2CO3，试分析可能的原因是_____________________________。
(4)小组成员查资料得知“菠菜中富含可溶性草酸盐和碳酸盐”，他将菠菜研磨成汁、热水浸泡、过滤得到溶液，调节溶液呈碱性，加入足量的CaCl2溶液，产生白色沉淀，过滤、洗涤，沉淀备用，对生成的沉淀进行探究。
①提出合理假设
假设1：只存在CaCO3；
假设2：既存在CaCO3，也存在CaC2O4；
假设3：_______________________________________________________。
②基于假设2，设计实验方案，进行实验。请将实验步骤以及预期现象和结论填入下表。限选实验试剂：1 mol·L－1 H2SO4溶液、0.1 mol·L－1 HCl溶液、0.01 mol·L－1 KMnO4溶液、澄清石灰水。
实验步骤 预期现象和结论
步骤1：取少量沉淀于试管中，加入________________。
步骤2：________________________________________。
答案　(1)2　1　2　2
(2)温度计　将ClO2冷凝收集
(3)过量的草酸与KHCO3反应，逸出的CO2与NaOH溶液反应生成Na2CO3(或因KClO3具有较强氧化性，将草酸氧化成CO2，逸出的CO2与NaOH溶液反应生成Na2CO3)
(4)①只存在CaC2O4
②
实验步骤 预期现象和结论
足量0.1 mol·L－1 HCl溶液 沉淀全部溶解，且有气泡产生，说明沉淀中有碳酸钙
往步骤1的剩余物中，再滴加几滴0.01 mol·L－1 KMnO4溶液 溶液紫红色褪去，说明沉淀中有CaC2O4，结合步骤1，假设2成立
解析　本题以ClO2制备为背景，重点考查了氧化还原反应的配平，实验条件的控制，水解原理，以及用文字表达分析解决问题的过程，并做出合理解释的能力。
(2)根据题干信息，草酸与KClO3粉末的反应温度，ClO2的沸点，确定A中缺少的仪器是温度计，B装置是冷凝收集ClO2的作用。
(3)由于草酸的酸性大于醋酸，则其酸性也大于H2CO3，过量的H2C2O4必然会与反应生成的KHCO3反应产生CO2气体。
(4)用CaCO3与酸反应产生CO2气体的特征检验CaCO3，用CaC2O4的还原性检验CaC2O4的存在。
2．A～G为中学常见的化合物，它们之间有如图所示的转化关系(
反应条件及部分产物已略去)。A是绿色固体，含H、C、O、Cu四种元素。常温下D为无色无味气体，B为黑色粉末，E能发生银镜反应。
请回答：
(1)D跟G反应的化学方程式为____________________________________________。
(2)F中一定含有的官能团的名称为________________________________________。
(3)某课外小组同学设计了下列实验装置，通过测定某些装置中试剂的质量变化，探究A中各元素的质量关系。
①为使数据准确，还需补充装置，请你在方框内绘出装置图并写出试剂名称；
②向装置中鼓入空气的目的是________________________________________；
丙装置中药品的名称为____________，实验时，该药品未见明显变化，证明______________________；
③如何判断A已完全分解？
_______________________________________________________________________。
④更精确的测定得出如下数据：A受热后完全分解，固体由8.0 g变为6.0 g，装置乙增重0.90 g。写出A的化学式(表示为碱式盐)：____________。
答案　(1)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2　(2)羟基
(3)①
②将A分解产生的水蒸气送入盛有浓硫酸的洗气瓶中
无水硫酸铜　A分解产生的水蒸气全部被浓硫酸吸收
③连续两次加热、鼓气、冷却、称量甲装置的质量，质量差不超过0.1 g
④CuCO3·2Cu(OH)2或Cu3(OH)4CO3
3．某校化学研究性学习小组为探究Cu(OH)2受热分解的产物及产物性质设计如下实验过程。
(1)取0.98 g Cu(OH)2固体加热，有铜的氧化物生成，其质量随温度变化如下图所示。产物A、B的化学式分别为______________和Cu2O。
(2)为探究产物A能否被NH3还原，设计如下实验装置(夹持装置未画出)。
实验观察到A变成红色物质，同时生成一种无污染的气体，该气体的化学式为__________________，有人认为在装A物质的试管与烧杯之间需加一个防倒吸装置，你认为是否有必要？________(填“有”或“没有”)。原因是__________________
_______________________________________________________________________。
(3)取少量产物B加入足量的稀硫酸，得到蓝色溶液，同时观察到容器中还有红色固体存在，该反应的离子方程式为
______________________________________________________________________。
(4)通过以上实验可以判断出A与B的稳定性大小，结论是高温时________________稳定；在酸性溶液中___________________________________________________稳定
(用A、B的化学式表示)。
答案　(1)CuO　(2)N2　没有　产生的氮气难溶于水，如发生倒吸，生成的氮气可将水压回烧杯中　(3)Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O　(4)Cu2O　CuO
解析　(1)根据固体质量变化和铜元素守恒，便可推出A为CuO，B为Cu2O。(2)NH3还原CuO的化学方程式为2NH3＋3CuON2＋3Cu＋3H2O，因气体产物N2难溶于水，故在试管与烧杯之间不必加防倒吸装置，因为即使发生倒吸，生成的氮气也能将水压回烧杯中。(3)Cu2O与稀H2SO4的反应方程式为Cu2O＋H2SO4===CuSO4＋Cu＋H2O，对应的离子方程式为Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O。(4)因高温时CuO能进一步转化为Cu2O，说明高温时Cu2O比CuO稳定；在酸性溶液中Cu2O转化为
Cu2＋，说明＋2价的铜稳定。
4．(2012·四川理综，28)甲、乙两个研究性学习小组为测定氨分子中氮、氢原子个数比，设计了如下实验流程：
实验中，先用制得的氨气排尽洗气瓶前所有装置中的空气，再连接洗气瓶和气体收集装置，立即加热氧化铜。反应完成后，黑色的氧化铜转化为红色的铜。
下图A、B、C为甲、乙两小组制取氨气时可能用到的装置，D为盛有浓硫酸的洗气瓶。
甲小组测得：反应前氧化铜的质量为m1 g、氧化铜反应后剩余固体的质量为m2 g、生成氮气在标准状况下的体积V1 L。
乙小组测得：洗气前装置D的质量m3 g、洗气后装置D的质量m4 g、生成氮气在标准状况下的体积V2 L。
请回答下列问题：
(1)写出仪器a的名称：________________。
(2)检查A装置气密性的操作是___________________________________________。
(3)甲、乙两小组选择了不同的方法制取氨气，请将实验装置的字母编号和制备原理填写在下表的空格中。
实验装置 实验药品 制备原理
甲小组 A 氢氧化钙、硫酸铵 反应的化学方程式为：①___________。
乙小组 __②__ 浓氨水、氢氧化钠 用化学平衡原理分析氢氧化钠的作用：③__________。
(4)甲小组用所测数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数比为________。
(5)乙小组用所测数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数比明显小于理论值，其原因是________________。 为此，乙小组在原有实验的基础上增加了一个装有某药品的实验仪器，重新实验。根据实验前后该药品的质量变化及生成氮气的体积，得出了合理的实验结果。该药品的名称是___________________________________________。
答案　(1)圆底烧瓶
(2)连接导管，将导管插入水中；加热试管，导管口有气泡产生；停止加热，导管内有水回流并形成一段稳定的水柱
(3)①(NH4)2SO4＋Ca(OH)22NH3↑＋2H2O＋CaSO4
②B　③氢氧化钠溶于氨水后放热、增加氢氧根浓度，使NH3＋H2O??NH3·H2O??NH＋OH－向逆方向移动，加快氨气逸出　(4)5V1∶7(m1－m2)　(5)浓硫酸吸收了未反应的氨气，从而使计算的氢的量偏高　碱石灰(氢氧化钠、氧化钙等)
解析　明确实验的目的，分析所给装置的作用是解题的关键。
(1)a为圆底烧瓶。
(2)检验装置的气密性可以用微热法：连接导气管，将导气管插入水中；加热试管，导管口有气泡产生；停止加热，导管内有水回流并形成一段稳定的水柱。
(3)①(NH4)2SO4与Ca(OH)2反应的方程式为(NH4)2SO4＋Ca(OH)2CaSO4＋2NH3↑＋2H2O；②快速制备氨气，可以将浓氨水滴加到NaOH固体上，故应选择装置B；③氨水中存在的平衡为NH3＋H2O??NH3·H2O??NH＋OH－，NaOH溶于水后放热且增大了c(OH－)，使平衡逆向移动，从而生成氨气。
(4)该实验的原理为2NxHy＋yCuOyCu＋xN2＋yH2O。由甲小组的方法可知，(m1－m2) g为CuO减少的O原子的质量，其物质的量为 mol，则生成的H2O中H原子的物质的量为 mol；生成N2的体积为V1 L，其物质的量为 mol，则N原子的物质的量为 mol，故N、H的原子个数比为。
(5)NH3与CuO的反应是气体与固体的反应，气体不可能完全反应，故浓硫酸除了吸收水外，还吸收了氨气，氨气的质量被当做水的质量了，故使H的量偏高。应在浓硫酸吸收水之前，加一个盛有碱石灰的干燥管，以吸收反应过程中生成的水，进而计算氢的含量。
5．分析下列两则信息，然后回答有关问题：
材料一　①PbO＋CPb＋CO↑；②PbO＋COPb＋CO2；③[Cu(NH3)2]Ac＋CO＋NH3??[Cu(NH3)3]Ac·CO。
材料二　NH4NO2不稳定，受热分解产生氮气。
实验目的：探究PbO中含有的氧元素。
(1)写出装置甲中生成氮气的化学方程式：___________________________________
________________________________________________________________________。
(2)实验中使用的装置如上图所示，请按照氮气流方向连接各个仪器(填仪器接口处字母编号)：(a)→(　　)(　　)→(　　)(　　)→(　　)(　　)→(f)。
(3)开始时，装置乙中的澄清石灰水中只有气泡，没有白色浑浊出现。出现这种现象的原因是____________________________________________________________。
(4)烧杯中醋酸二氨合铜[Cu(NH3)2]Ac的作用是____________________________
________________________________________________________________________。
(5)有同学认为该实验用干燥的空气可以代替干燥的氮气。你认为这种想法是否可行？说明理由：________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
答案　(1)NH4Cl＋NaNO2NaCl＋NH4NO2，
NH4NO22H2O＋N2↑(或NH4Cl＋NaNO2NaCl＋2H2O＋N2↑)
(2)g　h(或k　j)　d　e(或e　d)　b　c
(3)开始时反应的主要气体产物是CO，而不是CO2
(4)吸收CO气体，防止CO逸出污染环境
(5)不可行，因为空气中的氧气与碳反应也产生二氧化碳，无法确定二氧化碳中的氧到底是来自PbO还是空气
解析　该实验的目的是测定PbO中含有的氧元素，方法是在加热的条件下使碳和PbO反应，然后用澄清石灰水检验产物中是否有CO2存在。(1)装置甲中发生两个反应，一个是氯化铵与亚硝酸钠的复分解反应，生成亚硝酸铵，另一个是在加热条件下亚硝酸铵分解产生氮气。(2)整个实验流程是先制备氮气，然后干燥，再在加热的条件下C与PbO反应，用澄清石灰水检验产物二氧化碳，最后除去混合气体中的有害气体CO。(4)从已知的化学方程式可知醋酸二氨合铜能够吸收CO，故其作用是防止CO逸出污染环境。(5)向反应体系中通入干燥的氮气的目的是防止空气中的氧气影响实验结果。若用干燥的空气代替干燥的氮气，则空气中的氧气与碳反应生成二氧化碳，不能说明二氧化碳中的氧来自PbO。
6．某研究性学习小组将一定浓度的Na2CO3溶液滴入CuSO4溶液中得到蓝色沉淀。甲同学认为两者反应只生成CuCO3一种沉淀；乙同学认为这两者相互促进水解，只生成Cu(OH)2一种沉淀；丙同学认为生成CuCO3和Cu(OH)2两种沉淀。(查阅资料知：CuCO3和Cu(OH)2均不带结晶水)
(1)按照乙同学的理解Na2CO3溶液和CuSO4溶液反应的化学反应方程式为______________；在探究沉淀物成分前，须将沉淀从溶液中分离并净化。具体操作为①过滤 ②洗涤　 ③干燥。
(2)请用下图所示装置，选择合适的实验装置和必要的试剂，证明沉淀物中只有碳酸铜。
①各装置连接顺序为______(用装置编号表示)；
②装置C中装有试剂的名称是______；
③能证明生成物中只有CuCO3的实验现象是__________________________。
(3)若Cu(OH)2和CuCO3两者都有，可通过下列所示装置的连接，进行定量分析来测定其组成。
①实验结束时通入过量的空气的作用是__________。
②实验过程中测定的数据有：W1：样品的质量，W2：反应后装置B中残渣的质量，W3：反应生成水的质量，W4：反应生成二氧化碳的质量，为了测定其组成，至少需要其中____个数据，请将可能的组合填入下表中(每个空格中填一种组合，有几种组合就填几种，不必填满)。
答案　(1)Na2CO3＋CuSO4＋H2O===Cu(OH)2↓＋Na2SO4＋CO2↑
(2)①A→C→B　②无水硫酸铜
③装置B中澄清石灰水变浑浊，装置C中无水硫酸铜不变蓝色
(3)①将装置B中滞留的水蒸气和CO2吹入后面的吸收装置中以完全吸收
②2
W1W2 W1W3 W1W4 W2W3
W2W4 W3W4第4讲　实验作图题
热点一　化学实验装置图绘制方法
一、化学实验装置图绘制的基本要求
1．仪器造型科学规范，比例合适
常用仪器造型要科学，画法要形象、规范。整个化学实验装置图中所绘制的各种仪器大小比例要合适，同一仪器各部分的大小比例亦要合适。
2．组合正确，画面整洁
在绘制化学实验装置图时，要能体现所有的各种仪器和连接部件组装正确，布局合理，使用科学。在同一图形中，各种仪器的绘制线条粗细应一致，画面要洁净，并能清楚地反映出各种仪器的特征形象。
二、图形的基本画法
1．常用仪器图的画法
(1)标准画法。实验室中所用的仪器种类众多，大小各异，但平面直视每单个仪器，它们都具有比较统一的比例形体。如果要获得比较标准满意的图形，就必须掌握各种仪器的体形比例，防止绘画过程中的高矮胖瘦现象。在绘制时往往要借助直尺、圆规等绘图工具。
图1　几种常见玻璃仪器的绘制比例
(2)习惯画法。习惯画法的要点是“画中线、点两边、校比例、再连线”。很多仪器是对称结构，因此，首先画出一条辅助中线，然后根据仪器的体形在中线的两边点出图形的隐视轮廓，再轻笔连接轮廓点，正视图形，校正比例，直至令人满意，再用实线修饰描成，最后擦去多余的部分。
图2　仪器的习惯画法举例
方法要点仪器 画中线 点两边 校比例 再连线
广口瓶
锥形瓶
(3)简笔画法。简笔画法的要点是“直线画、曲线点、成草图、描实线”。即把正视仪器的直线部分直接画出，曲线部分用点“点”的方法画出，轻笔勾画出图形的草图后再用实线修饰描成，最后擦去多余的部分。
图3　仪器的简笔画法举例
方法要点仪器 直线画 曲线点 成草图 描实线
圆底烧瓶
分液漏斗
2．实验装置图的绘制
许多实验都是由多种仪器组装串连而成的，这类图形较单仪器绘制难度大，但只要掌握了绘制方法程序，画起来还是得心应手的。实验装置图绘制的方法程序是“一定位置二绘图，三画连接四修补”。
(1)整体图形的布局。在画图之前，必须对实验装置实物造型心中有数，绘制时，以水平线为基准，画出确定上下左右仪器位置的辅助线。仪器位置直接影响着图形的美观，各仪器离得太远，图形显得松散，离得太近又显得拥挤，所以定位置是绘制的关键。
(2)绘分仪器图。采取上述任意一种画法，画出各仪器的图形，绘制时应注意同一图面上各仪器间的大小配套与协调统一。
(3)画连接部分。最基本的连接仪器有带导管的塞子、玻璃导管、乳胶管等，通过连接使整个装置图浑然一体。
(4)修饰补正。草图框架轮廓成形后，进行药品填充，现象标明，线条描实等细节绘制，使整个图形尽量达到完美无缺。
3．实验装置图的画法举例——氯气的实验室制法
三、画制备气体装置图的易错点
易错点1　选择试剂不合理、导管位置出错
【例1】　某研究性学习小组进行SO2的制备及性质探究实验。根据反应Na2SO3(s)＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O制SO2气体。用下列简图，画出制备并收集SO2的实验装置(含试剂)示意图。
错解：如图甲，收集气体的方法错误，应长导管进，短导管出；二氧化硫在水中溶解度不是很大(1∶40)，应用氢氧化钠溶液吸收二氧化硫；氢氧化钠与二氧化硫反应较慢，不用防倒吸装置。
正解：装置如图乙
易错点2　气体净化顺序、尾气处理等错误
【例2】　设计实验用二氧化锰与浓盐酸制备纯净、干燥的氯气，其他药品和试剂任选。在下面虚线框中，有分液漏斗和圆底烧瓶组成的气体发生器，请在虚线框内的发生装置之后完成该反应的实验装置示意图(夹持装置、连接胶管不必画出，需要加热的仪器下方用△标出)，其他可选用的仪器(数量不限)简易表示如下：
错解1：如图A碳酸氢钠溶液呈碱性，能吸收氯气；没有尾气处理装置。
错解2：如图B先干燥，后除氯化氢，收集气体带有水蒸气；集气瓶密闭，空气无法排出，易发生危险。
正解：装置如图C。
【典例】　(2012·大纲全国卷Ⅰ，29)请设计CO2在高温下与木炭反应生成CO的实验。
(1)在下面方框中，A表示由长颈漏斗和锥形瓶组成的气体发生器，请在A后完成该反应的实验装置示意图(夹持装置、连接胶管及尾气处理部分不必画出，需要加热的仪器下方用△标出)，按气流方向在每件仪器下方标出字母B、C……；其他可选用的仪器(数量不限)简易表示如下：
导管：
试管：
反应管：
胶塞：(插入导管表示已开孔)
(2)根据方框中的装置图，填写下表
仪器标号 仪器中所加物质 作用
A 石灰石、稀盐酸 石灰石与盐酸作用产生CO2
(3)有人对气体发生器作如下改进：在锥形瓶中放入一小试管，将长颈漏斗下端插入小试管中。改进后的优点是_______________________________________________
________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
(4)验证CO的方法是__________________________________________________。
解析　(1)这里与一般的物质制备思路是一致的，思路是先制备CO2，再净化除杂，干燥，接着再与C在高温下反应制CO，再除去未反应完的CO2，本小题中我们只需要画装置简图即可。
(2)各个仪器装置中所盛试剂及其作用：B中：饱和的碳酸氢钠溶液，除去气体中的氯化氢气体；C中：浓硫酸，除去二氧化碳中的水蒸气；D中：干燥的木炭粉，目的是与二氧化碳反应产生CO；E中：氢氧化钠溶液，除去未反应的二氧化碳。
(3)将长颈漏斗下端插入一小试管中的优点：一是可以控制反应的快慢，通过控制加入的酸的量来控制反应产生气体的快慢；二是防止容器内因压力过大造成气体从长颈漏斗中逸出。
(4)验证一氧化碳的方法可以利用一氧化碳的可燃性进行，将气体点燃，然后在火焰上方罩一内壁涂有澄清石灰水的烧杯，若火焰呈蓝色且澄清石灰水变浑浊，证明产生了一氧化碳。
答案　(1)如下图所示
(2)
仪器标号 仪器中所加物质 作用
B 饱和碳酸氢钠溶液 除去CO2中的HCl气体
C 浓硫酸 除去CO2中的水蒸气
D 干燥木炭粉 与CO2反应产生CO
E 氢氧化钠溶液 吸收未反应的CO2
(3)可以通过控制加酸的量，来控制气体产生的快慢；同时小试管中充满盐酸，可以起到液封的作用，防止反应激烈时气体经漏斗冲出
(4)点燃气体，火焰呈蓝色，再用一个内壁附着有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上，烧杯内壁的石灰水变浑浊
1．[2011·天津理综，9(2)]某研究性学习小组用下图装置制备CO，制备原理：HCOOHCO↑＋H2O。
若用以上装置制备干燥纯净的CO，装置中a和b的作用分别是________，________；c和d中盛装的试剂分别是________，________。若用以上装置制备H2，气体发生装置中必需的玻璃仪器名称是________；在虚线框内画出收集干燥H2的装置图。
答案　恒压　防倒吸　NaOH溶液　浓H2SO4　分液漏斗、蒸馏烧瓶　见下图
解析　制备干燥纯净的CO时，a管的作用是保持分液漏斗的压强平衡，使液体能够顺利流下。装置b为安全瓶，防止倒吸。c瓶盛有NaOH溶液，以除去挥发出的HCOOH；d瓶盛有浓硫酸除去CO中的H2O(g)。制备H2时，可在分液漏斗中装有稀盐酸，在蒸馏烧瓶中装有锌粒，通过控制稀盐酸的滴加速度来控制反应的速率。
2．Ⅰ.化学实验室制取氯化氢气体的方法之一是将浓硫酸滴入浓盐酸中。请从图中挑选所需仪器，在方框内画出用该方法制备、收集、干燥氯化氢气体的装置简图，并在图中标明所用试剂。(仪器可重复使用，固定装置不必画出)
Ⅱ.实验室制备少量硫酸亚铁晶体的实验步骤如下：取过量洁净的铁屑，加入20%～30%的稀硫酸溶液，在50～80 ℃水浴中加热至不再产生气泡。将溶液趁热过滤，滤液移至试管中，用橡胶塞塞住试管口，静置、冷却一段时间后收集产品。
(1)写出该实验制备硫酸亚铁的化学方程式：_________________________________
______________________________________________________________________。
(2)硫酸溶液过稀会导致_________________________________________________。
(3)采用水浴加热的原因是_______________________________________________
______________________________________________________________________。
(4)反应时铁屑过量的目的是(用离子方程式表示)_____________________________
______________________________________________________________________。
(5)溶液趁热过滤的原因是______________________________________________
______________________________________________________________________。
(6)静置冷却一段时间后，在试管中观察到的现象是__________________________
_____________________________________________________________________。
答案　Ⅰ.
Ⅱ.(1)Fe＋H2SO4(稀)FeSO4＋H2↑
(2)反应速率慢，不利于晶体析出
(3)容易控制温度
(4)Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
(5)减少FeSO4的损失；防止空气进入试管将Fe2＋氧化为Fe3＋
(6)有浅绿色晶体析出
热点二　化学曲线型绘图题
化学曲线型绘图题，指基于某种化学量随时间或条件的改变而产生连续性变化的曲线图像并依此而设计问题的试题。
解此类图像题一般需注意以下几点，第一需清楚每条或每段曲线所代表的物质，第二需清楚在指定条件范围内生成物的种类，第三需计算在该条件下各生成物的量或量之比。从定量角度分析化学反应，要打破只从定性角度思考化学反应的思维定势，近年来这类图像题从竞赛的常客变成了高考的常客。
【典例1】　物质(t BuNO)2在正庚烷溶剂中发生如下反应：(t BuNO)2??2(t BuNO)。通过比色分析得到30 ℃时(t BuNO)2浓度随时间的变化曲线如下图所示，请在同一图中绘出t BuNO浓度随时间的变化曲线。
解析　在图中绘出t BuNO浓度随时间的变化曲线，先从图中30 ℃时(t BuNO)2浓度随时间的变化关系曲线上，分别查得1 min、3 min、4.5 min、8 min等时刻时(t BuNO)2的浓度，然后按
(t BuNO)2??2(t BuNO)
c0 0.05 0
c转 x 2x
c某时刻 0.05－x 2x
求出1 min、3 min、4.5 min、8 min等时(t BuNO)的浓度，最后在图上找出相应的点，连成平滑曲线即可。
答案
【典例2】　若含有1 mol Mg2＋和1 mol Al3＋的混合溶液，现按横坐标依次加入NaOH溶液、盐酸，通入CO2气体，纵坐标为混合沉淀物的物质的量。请画出沉淀的量随反应的变化曲线，并写出各步反应的离子方程式。
解析　加入NaOH溶液必然产生混合沉淀，当NaOH溶液过量时，混合沉淀中Al(OH)3又溶解了，继续加入NaOH溶液时沉淀量不变；加入盐酸时，和NaOH先反应，若通入CO2，必然产生Al(OH)3沉淀。
答案　图像如图：
反应的离子方程式分阶段书写为
OA段：Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓
Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
AB段：Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
CD段：H＋＋OH－===H2O
DE段：2AlO＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO
EF段：CO＋CO2＋H2O===2HCO
1．[2011·天津理综，7(5)改编]向含4 mol的HNO3稀溶液中，逐
渐加入铁粉至过量。假设生成的气体只有一种，请在坐标系
中画出n(Fe2＋)随n(Fe)变化的示意图，并标出n(Fe2＋)的最大值。
答案
解析　硝酸具有强氧化性，若将铁粉逐渐加入一定量的硝酸中，先生成Fe3＋，后转化为Fe2＋。反应过程如下：Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，Fe＋2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2,4 mol硝酸消耗1 mol铁时没有亚铁离子生成，继续加铁0.5 mol时，1 mol硝酸铁完全转化为1.5 mol硝酸亚铁，此时亚铁离子达到最大值。
　 (1)不能从本质上认识反应过程，搞不清Fe与稀硝酸反应各物质之间量的关系。
(2)过去题目大多都是“通过图像分析反应过程”，此题是“画出有关化学反应的图像”。思维方式的转变也是正确解答此题的障碍。
2．(2011·大纲全国卷，28)反应aA(g)＋bB(g)催化剂,cC(g) (ΔH<0)在等容条件下进行。改变其他反应条件，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示：
回答问题：
(1)反应的化学方程式中，a∶b∶c为____________；
(2)A的平均反应速率vⅠ(A)、vⅡ(A)、vⅢ(A)从大到小排列次序为______________；
(3)B的平衡转化率αⅠ(B)、αⅡ(B)、αⅢ(B)中最小的是________，其值是________。
(4)由第一次平衡到第二次平衡，平衡移动的方向是__________________，采取的措施是________________________________；
(5)比较第Ⅱ阶段反应温度(T2)和第Ⅲ阶段反应温度(T3)的高低：T2________T3(填“>”、“<”或“＝”)，判断的理由是___________________________________；
(6)达到第三次平衡后，将容器的体积扩大一倍，假定10 min后达到新的平衡，请在下图中用曲线表示第Ⅳ阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势(曲线上必须标出A、B、C)。
答案　(1)1∶3∶2
(2)vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A)
(3)αⅢ(B)　19%(或0.19)
(4)正反应方向　从反应体系中移出产物C
(5)>　此反应为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动
(6)
(注：只要曲线表示出平衡向逆反应方向移动及各物质浓度的相对变化比例即可)
解析　(1)由各物质浓度变化曲线可知，反应进行到20.0 min 时达到平衡状态，A、B、C的浓度变化值分别为1.00 mol·L－1、3.00 mol·L－1和2.00 mol·L－1，则有a∶b∶c＝Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)＝1.00 mol·L－1∶3.00 mol·L－1∶2.00 mol·L－1＝1∶3∶2。
(2)vⅠ(A)＝
＝0.05 mol·L－1·min－1，
vⅡ(A)＝
≈0.025 mol·L－1·min－1，
vⅢ(A)＝＝0.012 mol·L－1·min－1，故vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A)。
(3)αI(B)＝×100%＝50%，
αⅡ(B)＝×100%＝38%，
αⅢ(B)＝×100%≈19%，故有αⅠ(B)>αⅡ(B)>αⅢ(B)。
(4)由浓度变化曲线可知第一次平衡到第二次平衡时，A、B的浓度减小，C的浓度增大，说明平衡向正反应方向移动。由于C的浓度由2.00 mol·L－1变为0，故采取的措施应为分离出产物C。
(5)第Ⅱ阶段到第Ⅲ阶段时，A和B的浓度减小，C的浓度增大，平衡向正反应方向移动，由于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段容器容积不变，且反应的ΔH<0，故应是降低了反应的温度，则有T2>T3。
(6)容器的体积扩大一倍时，c(A)、c(B)、c(C)分别变为0.25 mol·L－1、0.75 mol·L－1和0.50 mol·L－1。容器的体积扩大时，平衡向逆反应方向移动，根据可逆反应的特点画出各物质浓度的变化曲线。
画图时，容器扩大一倍，开始时A、B、C的浓度都应为原平衡时的一半。到达新平衡时，A、B的浓度值应比原平衡的小。
规范答题　想原理、审装置、按要求、规范解答
(14分)某学生利用以下装置探究氯气与氨气之间的反应。其中A、F分别为氨气和氯气的发生装置，C为纯净干燥的氯气与氨气反应的装置。
请回答下列问题：
(1)装置F中发生反应的离子方程式为____________________________________。
(2)装置A的烧瓶中可装试剂____________________________________________。
(3)B装置的名称是__________；E装置的作用__________。
(4)通入C装置的两根导管左边较长、右边较短，目的是
______________________________________________________________________。
(5)装置C内出现浓厚的白烟并在容器内壁凝结，另一生成物是空气的主要成分之一。请写出反应的化学方程式：
______________________________________________________________________。
当有a mol氯气参加反应时，转移的电子总数为b个，则阿伏加德罗常数为(用含a、b的代数式表示)________________________________________________________。
(6)从装置C的G处逸出的尾气中可能含有黄绿色的有毒气体，画出处理装置图。
学生案例
失分原因
(1)漏写加热符号扣1分
(2)指代不明不得分
(3)名称错误不得分，除杂笼统不得分
(4)答案不全面扣1分
(6)没有画出装置中的试剂扣2分
正确答案　(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(2分)
(2)生石灰或固体氢氧化钠或碱石灰(2分)
(3)干燥管　除去Cl2中的HCl(每空1分)
(4)使密度大的氯气与密度小的氨气较快地均匀混合(2分)
(5)3Cl2＋8NH3===N2＋6NH4Cl(2分)　 mol－1(2分)
(6)
(4分)
1．已知，室温下存在反应3HNO2===HNO3＋2NO↑＋H2O；在酸性溶液中，NO可将MnO还原为Mn2＋且无气体生成。某化学兴趣小组设计了如下探究实验：
请回答下列问题：
(1)装置A的试管中发生反应的化学方程式是_____________________________。
(2)B瓶中可以观察到的现象是____________________，C瓶出来的气体是____________。
(3)实验时观察到D管内固体颜色逐渐变为白色。据此甲同学认为D管中生成物是NaNO3，而乙同学则认为D管中生成的是NaNO2，如何证明乙同学的观点正确？
实验方法 实验现象 反应的离子方程式
(4)E装置的作用是_____________________________________________________。
(5)同学们经讨论认为上述装置仍有缺陷，为了避免D管中生成NaOH，你认为应该进行的改进是_________________________________________________________，
并画出装置图。
答案　(1)C＋4HNO3(浓)CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
(2)产生无色气体，溶液逐渐变蓝　NO
(3)方案Ⅰ：将生成物置于试管中，加入稀硫酸　产生无色气体并在液面上方变为红棕色　3NO＋2H＋===NO＋2NO↑＋H2O
方案Ⅱ：将生成物置于试管中，加入酸性KMnO4溶液　溶液紫色褪去　5NO＋2MnO＋6H＋===5NO＋2Mn2＋＋3H2O
(4)吸收D中未反应完的NO，以免污染空气
(5)在C、D之间增加一个盛浓硫酸的洗气瓶(或装无水CaCl2的干燥管)
解析　(1)C和浓HNO3反应需要加热。
(2)由于NO2和H2O反应生成HNO3，Cu和HNO3反应生成NO和Cu(NO3)2，所以 现象是产生无色气体且溶液变蓝。
(3)证明是否是NaNO2，应利用其还原性。
(5)画装置图时，要注意注明药品或试剂名称。
2．氨是氮循环过程中的重要物质，氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法。
(1)根据下图提供的信息，写出该反应的热化学方程式_______________________，
在图中曲线________(填“a”或“b”)表示加入铁触媒的能量变化曲线。
(2)在恒容容器中，下列描述中能说明上述反应已达平衡的是________。
A．3v(H2)正＝2v(NH3)逆
B．单位时间内生成n mol N2的同时生成2n mol NH3
C．混合气体的密度不再改变
D．容器内压强不随时间的变化而变化
(3)一定温度下，向2 L密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2，保持体积不变，0.5 min后达到平衡，测得容器中有0.4 mol NH3，则反应速率v(N2)＝________，该温度下的平衡常数K＝__________。若升高温度，K值变化________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)为了寻找合成NH3的温度和压强的适宜条件，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。
实验编号 T(℃) n(N2)/n(H2) p(MPa)
ⅰ 450 1/3 1
ⅱ 10
ⅲ 480 10
A.请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。
B．根据反应N2＋3H2??2NH3的特点，在给出的坐标图中，画出其在1 MPa和10 MPa条件下H2的转化率随温度变化的趋势曲线示意图，并标明各条曲线的压强。
答案　(1)N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ·mol－1　b
(2)BD
(3)0.2 mol·L－1·min－1　0.058　减小
(4)
实验编号 T(℃) n(N2)/n(H2)
ⅰ
ⅱ 450 1/3
ⅲ 1/3
解析　(1)该反应为放热反应，ΔH应为负值。
(2)A项，系数比错误；C项，因为体积不变，密度始终不变，均不能作为平衡标志。
(3)v(N2)＝v(NH3)＝×＝0.2 mol·L－1·min－1。c(N2)＝0.4 mol·L－1　c(NH3)＝0.2 mol·L－1　c(H2)＝1.2 mol·L－1，K＝＝＝0.058。该反应为放热反应，升温，平衡左移，K减小。
(4)应控制一个条件改变。
(5)温度不变，加压，平衡右移，H2的转化率增大，压强不变，升温，平衡左移，H2的转化率减小。
3．在一固定容积为2 L的密闭容器内加入0.2 mol N2和0.6 mol H2，一定条件下发生反应：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)　ΔH<0。反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如图所示。
请回答下列问题：
(1)根据图中数据，从反应开始到平衡时，v(NH3)＝__________。
(2)该反应450 ℃时的平衡常数________500 ℃时的平衡常数(填“>”、“<”或“＝”)。
(3)下列描述中能说明上述反应已达到平衡状态的是________(填序号)。
A．3v正(H2)＝2v逆(NH3)
B．容器中气体的平均相对分子量不随时间的变化而变化
C．容器中气体的密度不随时间的变化而变化
D．容器中气体的分子总数不随时间的变化而变化
(4)第5 min时将容器的体积缩小一半，若在第8 min时该反应达到新的平衡(此时NH3的浓度约为0.25 mol·L－1)，请在原图中画出从第5 min到达新的平衡状态时NH3浓度变化的曲线。
答案　(1)0.025 mol·L－1·min－1　(2)>　(3)BD
(4)
解析　(1)据图计算从反应开始到平衡时，v(NH3)＝＝0.025
mol·L－1·min－1。
(2)由于该反应为放热反应，温度越高，其平衡常数越小，故反应在450 ℃时的平衡常数大于500 ℃时的平衡常数。
(3)A项当2v正(H2)＝3v逆(NH3)才能确定反应达到平衡；B项容器中气体的平均相对分子质量在没有达到平衡时为变量，当其不随时间的变化而变化时，满足“变量不变”的特点；C项容器中气体的密度在没有达到平衡时不随时间而变化，不满足“变量不变”的特点；D项容器中气体的分子总数在没有达到平衡时为变量，当其不随时间的变化而变化时，满足“变量不变”的特点。
(4)先在图上标2个点：第一个点，第5 min时将容器的体积缩小一半后，NH3的浓度突变为0.20 mol·L－1；第二个点，在第8 min时达到新的平衡，此时NH3的浓度约为0.25 mol·L－1；然后在第5～8 min之间用光滑的曲线相连，图见答案。
4．硫酸盐有着广泛的应用。
(1)以下是CuSO4·5H2O的实验室制备流程图。
根据题意完成下列填空：
①理论上，为了制得纯净的CuSO4·5H2O晶体，需要消耗稀硫酸、稀硝酸溶质物质 的量之比为__________，发生反应的离子方程式为________________________。
②实际生产过程中对所加稀硝酸的浓度控制要求比较高，通常用标准氢氧化钠溶液来滴定。滴定过程中若用酚酞作指示剂，终点现象是_________________________。
请在下图中画出滴定过程中溶液的pH随所滴加氢氧化钠溶液体积的变化的曲线图(要求过A点)。
③用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液。通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑CO2的溶解)，则电解过程中共转移电子的物质的量为__________。
(2)为测定混合肥料K2SO4、(NH4)2SO4中钾的含量，完善下列步骤：
①称取钾氮肥试样并溶于水，加入足量________溶液，产生白色沉淀。
②________、________、________(依次填写实验操作名称)。
③冷却、称重。
若试样为m g，沉淀的物质的量为n mol，则试样中K2SO4的物质的量为________mol(用含m、n的代数式表示)。
(3)PbSO4难溶于水却可溶于醋酸，你认为可能的原因是__________。
①醋酸铅可溶于水　②醋酸铅是弱电解质　③醋酸铅在水中形成电离平衡时的c(Pb2＋)小于PbSO4的溶解平衡的c(Pb2＋)　④因醋酸是弱酸，故反应可进行
答案　(1)①3∶2　3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
②溶液由无色变成红色(或浅红色)，且半分钟内不褪色
③0.6 mol
(2)①BaCl2[或Ba(OH)2]　②过滤　洗涤　干燥(或烘干)　
(3)①②③
解析　(1)①在酸性条件下，硝酸盐具有氧化性，能氧化单质铜，反应的离子方程式是3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。根据方程式可知，如果硝酸的物质的量是2 mol，则根据氢原子守恒可知，硫酸的物质的量就是(8 mol－2 mol)÷2＝3 mol，所以硫酸和硝酸的物质的量之比是3∶2。
②由于酸不能使酚酞变色，而碱可以使酚酞显红色，所以终点时的现象是溶液由无色变成红色(或浅红色)，且半分钟内不褪色。由于随着氢氧化钠溶液的滴加，溶液的pH会逐渐增大，邻近终点时pH会发生突变，所以正确的图像是
。
③根据离子的放电顺序可知，惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液时，阳极是溶液中的OH－放电，而阴极首先是Cu2＋放电，然后是溶液中的氢离子放电。由于向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2 (OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH，而Cu2(OH)2CO3可以写成2CuO·CO2·H2O，反应中转移电子的物质的量是0.1 mol×2×2＋0.1 mol×2×1＝0.6 mol。
(2)①产生的白色沉淀应该是硫酸钡，所以加入的试剂是BaCl2或Ba(OH)2。
②从溶液中分离出白色沉淀应该是过滤。过滤出的沉淀必须通过洗涤和干燥，即正确的操作分别是过滤、洗涤、干燥(或烘干)。
③设K2SO4、(NH4)2SO4的物质的量分别是x mol和y mol，则x＋y＝n,174x＋132y＝m，解得x＝。
(3)离子反应发生的条件有气体生成或有沉淀生成或者有难电离的物质生成，由于硫酸铅不溶于水，所以根据有PbSO4难溶于水却可溶于醋酸可知选项①②③都是正确的，而与醋酸是弱酸无关系，答案选①②③。
5．研究化学反应原理对于生产生活是很有意义的。
(1)请设计一个实验装置，使铜与稀硫酸反应生成硫酸铜与氢气。在下面的方框内画出装置图，并标明电极材料名称和电解质溶液名称。
(2)钢铁生锈现象随处可见，钢铁的电化学腐蚀原理如图所示：
①写出石墨电极的电极反应式：
_________________________________________________。
②将该装置作简单修改即可成为钢铁电化学防护的装置，请
在图中虚线框内所示位置作出修改。
③写出修改后石墨电极的电极反应式：_________________________________。
(3)利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为锌，开关K
置于M处，该电化学防护法称为__________。
答案　(1)
(2)①O2＋2H2O＋4e－===4OH－
②
③2Cl－－2e－===Cl2↑
(3)牺牲阳极的阴极保护法(或牺牲阳极保护法)排查落实练十四　实验装置、操作规范必记
一、实验装置·正误判断
(1)　　　　　　　　　　　(2)
(×)　　　　　　　　　　 (√)
(3) (4)
　　　　　
(×)　　　　　　　　　　(×)
(5) (6)
　　　　　　　
(×)　　　　　　　　　　(×)
(7) (8)
　　　　　　　　　　
(×)　　　　　 　　　　　　　(√)
(9) (10)
　　　　　　　　　
(√)　　　　　　　　　　　 (√)
(11) (12)
　　　
(×)　　　　　　　　　　(√)
(13) (14)
　　　　　　　
(√)　　　　　　　　　　(×)
(15) (16)
　　　　　　
(×)　　　　　　　　　　　　(×)
(17) (18)
　　　　　　
(×)　　　　　　　　　　　　　(√)
(19)
(×)
(20) (21)
　　　　
(√)　　　　　　　　　　　(×)
(22) (23)
　
(×)　　　　　　　　　　　　　(√)
(24)
(×)
(25)
(√)
二、操作语言·规范必记
1．气密性检查必记
(1)
操作__________________________________________________________________；
___________________________________________________________________。
现象及结论___________________________________________________________
______________________________________________________________________。
答案　塞紧橡胶塞，将导气管末端伸入盛水的烧杯中，用手捂热(或用酒精灯微热)试管　烧杯中导管口有气泡产生，松手后导管末端有一段稳定的水柱，说明装置气密性良好
巧记：封、热、泡、冷、柱
(2)
　 　
操作_________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
现象及结论___________________________________________________________。
答案　塞紧橡胶塞，用止水夹夹住导气管的橡皮管部分，从长颈漏斗向试管中注水　一段时间后长颈漏斗中的液面高于试管中的液面，且液面差不改变，说明装置气密性良好
巧记：闭塞封外口，注水封内口，再次注入水，液面高于内。
2．分离操作规范必记
问题1：
怎样除去NaCl中的Na2SO4？按要求回答。
取少量样品于试管中，加水溶解。
①首先加入过量的________溶液，判断是否沉淀完全_________
_____________________________________________________。
②应采取________操作。
③怎样洗涤沉淀______________________________________。
④判断沉淀是否洗净的方法____________________________________________。
附：过滤操作装置及口诀
斗架烧杯玻璃棒，　滤纸漏斗角一样。
过滤之前要静置，　三靠两低不要忘。
答案　①BaCl2　取少许上层清液于试管中，再滴入BaCl2溶液，若不再产生沉淀，则已沉淀完全(注：若未沉淀完全，须将取出的溶液倒回原容器，继续滴加沉淀剂)　②过滤　③在漏斗中注入蒸馏水至浸没沉淀，使之自然滤出，重复2～3次　④取最后一次洗涤的滤液，加入AgNO3溶液，若无白色沉淀，则证明沉淀已洗净，反之未洗净
问题2：怎样分离溴水中的溴？按要求回答。
①应选择________(填仪器名称)，该仪器怎样查漏？
②选择________或________作萃取剂，其操作步骤是_______________________
_____________________________________________________________________。
附：分液操作装置及口诀
　　　　　　　　
萃剂原液互不溶，　质溶程度不相同。
充分振荡再静置，　下放上倒切分明。
答案　①分液漏斗　注水，盖塞，翻转，若不漏，竖正，旋塞180°，再翻转，仍不漏，合格。
②CCl4　苯　查漏，注溶液，注萃取剂，盖塞(孔槽分离)，翻转摇荡，竖正，孔槽对齐，静置分层，打开旋塞，下液下流；关闭旋塞，开盖，上液上倒
问题3：怎样从NaCl溶液中制取NaCl固体？按要求回答。
①制取方法：_____________________________________________________；
②操作步骤________________________________________________________
__________________________________________________________________。
答案　①蒸发结晶
②蒸发皿中注入溶液，蒸发(玻璃棒不停搅拌)至大量晶体出现时，即停止加热，利用余热继续蒸干
问题4：怎样从Na2CO3溶液中制取Na2CO3·10H2O晶体？按要求
回答。
①制取方法：_______________________________________；
②操作步骤：_______________________________________
____________________________________________________。
附：蒸发操作装置及口诀
皿中液体不宜多，　防止飞溅要搅动。
较多固体析出时，　移去酒灯自然蒸。
答案　①浓缩结晶
②蒸发皿中注入溶液，蒸发(玻璃棒不停搅拌)至刚出现晶体时，即停止加热，将溶液迅速转移至烧杯，使之冷却结晶并过滤
问题5：怎样分离乙醇和乙酸？按要求回答。
①应先加入________，采取________(填分离方法)。
②在实验时，应加入________防________，________在支管口，冷凝水进出方向________。
附：蒸馏操作装置及口诀
隔网加热冷管倾，　上缘下缘两相平。
需加碎瓷防暴沸，　热气冷水逆向行。
瓶中液限掌握好，　先撤酒灯水再停。
答案　①NaOH溶液　蒸馏
②碎瓷片　暴沸　温度计水银球　低进高出
3．氢气验纯方法必记
取一只小试管，用排空气法收集一试管气体，并用拇指堵住管口，移至酒精灯火焰上方，松开拇指，若只有轻轻的“扑”声，则氢气是纯净的。(若有尖锐的爆鸣声，则不纯，须重新检验。重新收集氢气前，须用拇指堵住管口，确定管中余火熄灭后，方能重新收集氢气。)
4．气体验满方法必记
(1)排气集气集满方法必记
用玻璃棒蘸取湿润的试纸，伸到集气瓶口，若试纸变成相关颜色，则气体已收集满(对于NH3或HCl两种气体，可分别用玻璃棒蘸取浓盐酸或浓氨水伸到集气瓶口，若有白烟产生，即已集满。
(2)排水集气集满方法必记
瓶中盛满水倒扣水槽中，导管深入瓶口内，至瓶口泛起一朵浪花，则已集满；取出导管至水面外(防倒吸)，关闭活塞或灭灯。
5．怎样洗涤玻璃仪器？洗净的标准是什么？
答案　洗涤的基本方法：先注入少量水，振荡倒掉，冲洗外壁，若仍有污迹，刷洗或用洗涤液处理，最后用蒸馏水冲洗。洗净的标准是：内壁均匀附着一层水膜，不聚成水滴，也不成股流下。
6．pH试纸的用途是什么？怎样使用pH试纸？使用时应注意什么？
答案　pH试纸是用来测试溶液的酸碱性，或测试气体的性质。
(1)检验溶液：取试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取待测液，点在pH试纸中部，待变色之后，与标准比色卡相对比，读出pH值。
(2)检验气体：润湿后用镊子夹取或粘在玻璃棒的一端，靠近集气瓶口，通过观察试纸的颜色变化判断气体的性质。
在使用pH试纸测定溶液的pH值时，不能润湿。第3讲　定量实验分析型实验题
热点一　定量测定数据的方法和过程分析
数据的测定方法
1．沉淀法
先将某种成分转化为沉淀，然后称量纯净、干燥的沉淀的质量，再进行相关计算。
2．测气体体积法
对于产生气体的反应，可以通过测定气体体积的方法测定样品纯度。
3．测气体质量法
将生成的气体通入足量的吸收剂中，通过称量实验前后吸收剂的质量，求得所吸收气体的质量，然后进行相关计算。
4．滴定法
即利用滴定操作原理，通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原反应滴定等获得相应数据后再进行相关计算。
【典例1】　(2011·北京理综，11改编)下列实验方案中，不能测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数的是 (　　)
①取a克混合物充分加热，减重b克
②取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b克固体
③取a克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b克
④取a克混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得b克固体
⑤取a克混合物与足量稀硫酸充分反应，用排水法将产生的气体收集在量筒中，读数为b升
⑥取a克混合物于锥形瓶中加适量水溶解，酚酞作指示剂，用c mol·L－1的标准盐酸滴定至终点时，消耗盐酸b升
A．②③ B．④⑤⑥ C．③⑤ D．全部
解析　取a克混合物充分加热，减重b克，根据差量法可求出NaHCO3的质量，从而求出Na2CO3的质量分数，故①正确；取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b克固体氯化钠，列方程组即可求出，②正确；③中，取a克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b克，由于逸出气体中含有H2O，故无法求解；④中由于二者都能与Ba(OH)2溶液反应生成BaCO3沉淀，由Na2CO3→BaCO3、NaHCO3→BaCO3的转化关系，列方程组即可求出混合物中Na2CO3的质量分数，④正确；⑤中由于少量CO2溶于水，无法测定Na2CO3、NaHCO3产生CO2的总体积，⑤不正确；⑥中用酚酞作指示剂，达到滴定终点时，Na2CO3恰好转化为NaHCO3，NaHCO3与盐酸未反应，根据Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3可计算出Na2CO3的质量，⑥正确。
答案　C
【典例2】　(2011·福建理综，25)化学兴趣小组对某品牌牙膏中磨擦剂成分及其含量进行以下探究：
查得资料：该牙膏磨擦剂由碳酸钙、氢氧化铝组成；牙膏中其他成分遇到盐酸时无气体产生。
Ⅰ.磨擦剂中氢氧化铝的定性检验
取适量牙膏样品，加水充分搅拌、过滤。
(1)往滤渣中加入过量NaOH溶液，过滤。氢氧化铝与NaOH溶液反应的离子方程式是____________________________________________________________________。
(2)往(1)所得滤液中先通入过量二氧化碳，再加入过量稀盐酸。观察到的现象是_____________________________________________________________________。
Ⅱ.牙膏样品中碳酸钙的定量测定
利用下图所示装置(图中夹持仪器略去)进行实验，充分反应后，测定C中生成BaCO3沉淀的质量，以确定碳酸钙的质量分数。
依据实验过程回答下列问题：
(3)实验过程中需持续缓缓通入空气。其作用除了可搅拌B、C中的反应物外，还有________。
(4)C中反应生成BaCO3的化学方程式是__________________________________。
(5)下列各项措施中，不能提高测定准确度的是________(填标号)。
a．在加入盐酸之前，应排净装置内的CO2气体
b．滴加盐酸不宜过快
c．在A～B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置
d．在B～C之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置
(6)实验中准确称取8.00 g样品三份，进行三次测定，测得BaCO3的平均质量为3.94 g。则样品中碳酸钙的质量分数为________。
(7)在人认为不必测定C中生成的BaCO3质量，只要测定装置C在吸收CO2前后的
质量差，一样可以确定碳酸钙的质量分数。实验证明按此方法测定的结果明显偏高，原因是________________________________________________________________。
解析　(1)该反应为Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O或Al(OH)3＋NaOH===
Na[Al(OH)4]。
(2)由于上面得到的溶液是NaAlO2溶液，在先通入过量CO2，再加入过量稀盐酸时，发生反应：NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3；Al(OH)3＋3HCl===AlCl3＋3H2O；NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑，所以现象为通入CO2时有白色沉淀产生，加入稀盐酸后，沉淀溶解，且有无色气体产生。
(3)持续缓缓通入空气的目的是将生成的CO2尽量全部排出，同时起搅拌作用。
(4)C中发生反应的化学方程式为CO2＋Ba(OH)2===BaCO3↓＋H2O。
(5)通空气的目的是排出CO2，空气是否干燥不影响实验结果，c不正确。由于HCl与NaHCO3也可反应产生CO2，故增添盛有饱和碳酸氢钠的洗气瓶会影响实验结果，d也不正确。
(6)n(BaCO3)＝3.94 g/197 g·mol－1＝0.02 mol，由C原子守恒得m(CaCO3)为0.02 mol×100 g·mol－1＝2 g，所以CaCO3的质量分数为25%。
(7)由于B中的水蒸气和HCl等易挥发进入C中，所以装置C的质量会偏大。
答案　Ⅰ.(1)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O(或Al(OH)3＋OH－===[Al(OH)4]－)
(2)通入CO2气体有白色沉淀生成；加入盐酸有气体产生且沉淀溶解
Ⅱ.(3)把生成的CO2全部排入C中，使之完全被Ba(OH)2溶液吸收
(4)Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O
(5)cd　(6)25%
(7)B中的水蒸气、氯化氢气体等进入装置C中(或其他合理答案)
1．为测试一铁片中铁元素的含量，某课外活动小组提出下面两种方案并进行了实验(以下数据为多次平行实验测定结果的平均值)：
方案一：将a g铁片完全溶解于过量稀硫酸中，测得生成氢气的体积为580 mL(标准状况)；
方案二：将 g铁片完全溶解于过量稀硫酸中，将反应后得到的溶液用0.020 00 mol·L－1的KMnO4溶液滴定，达到终点时消耗了25.00 mL KMnO4溶液。
请回答下列问题：
(1)配平下面的化学方程式：
KMnO4＋FeSO4＋H2SO4===Fe2(SO4)3＋MnSO4＋K2SO4＋
H2O
(2)在滴定实验中不能选择________式滴定管，理由是_________________________
_______________________________________________________________________；
(3)根据方案一和方案二测定的结果计算，铁片中铁的质量分数依次为________和________；
(4)若排除实验仪器和操作的影响因素，试对上述两种方案测定结果的准确性做出判断和分析。
①方案一________(填“准确”、“不准确”或“不一定准确”)，理由是______________________________________________________________；
②方案二________(填“准确”、“不准确”或“不一定准确”)，理由是______________________________________________________________________。
答案　(1)2　10　8　5　2　1　8
(2)碱　KMnO4是强氧化剂，它会腐蚀胶管
(3)　
(4)①不一定准确　如果铁片中存在与稀硫酸反应并能生成氢气的其他金属，会导致结果偏高；如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解、但不产生氢气的铁的氧化物，会导致结果偏低；如果上述情况均不存在，则结果准确
②不一定准确　如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的其他金属，生成的金属离子在酸性溶液中能被高锰酸钾氧化，会导致结果偏高；如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的铁的氧化物，生成的Fe3＋在酸性溶液中不能被高锰酸钾氧化，会导致结果偏低；如果上述情况均不存在，则结果准确
解析　(1)分析该氧化还原反应的化合价，找出化合价发生变化的各元素，利用化合价的升降相等，配平化学方程式：
→SO4　SO4→ (SO4)3
(2)由于酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，能腐蚀碱式滴定管的胶管，因此不能选择碱式滴定管。
(3)根据方案一中的测量结果计算：
n(Fe)＝n(H2)＝
因此m(Fe)＝ mol×56 g·mol－1＝1.45 g
故铁片中铁的质量分数为
根据方案二中的测定结果计算：
根据(1)中反应方程式：
2KMnO4～10FeSO4～10Fe
n(Fe)＝5n(KMnO4)
＝5×0.02 mol·L－1×0.025 L
＝0.002 5 mol
铁片中铁的质量分数为
＝
(4)①方案一不一定准确，因为不能确定Fe片中是否含有和稀硫酸反应放出H2的杂质，若有则测定结果偏高。
②方案二是利用Fe2＋消耗KMnO4的物质的量的多少，求出Fe的质量分数，而铁片中是否含有和酸性KMnO4溶液反应的杂质也不能确定，另外铁片中若有＋3价的Fe的杂质，用KMnO4也测定不出来。因此方案二也不一定准确。
2．铝镁合金是飞机制造、化工生产等行业的重要材料。研究性学习小组的同学，为测定某含镁3%～5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计了下列两种不同实验方案进行探究。填写下列空白：
[方案一]
[实验方案]　将铝镁合金与足量NaOH溶液反应，测定剩余固体质量。
实验中发生反应的化学方程式是________________________________________。
[实验步骤]
(1)称取10.8 g铝镁合金粉末样品，溶于体积为V、物质的量浓度为4.0 mol·L－1 NaOH溶液中，充分反应。则NaOH溶液的体积V≥__________mL。
(2)过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体，测得镁的质量分数将________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
[方案二]
[实验方案]　将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体的体积。
[实验步骤]
(1)同学们拟选用下列实验装置完成实验：
你认为最简易的装置其连接顺序是A接(　)(　)接(　)(　)接(　)(填接口字母，可不填满)。
(2)仔细分析实验装置后，同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差：稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；实验结束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小。于是他们设计了如图所示的实验装置。
①装置中导管a的作用是_____________________________。
②实验前后量气管中液面读数分别为V1 mL、V2 mL，则产生氢
气的体积为__________mL。
③若需确定产生氢气的量，还需测定的数据是____________。
答案　方案一：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑　(1)97　(2)偏高
方案二：(1)E　D　G
(2)①使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下；滴入锥形瓶的稀硫酸的体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差　②(V1－V2)　③实验时的温度和压强
解析　方案一：将铝镁合金与足量NaOH溶液反应，镁不和NaOH溶液反应，铝发生反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。
(1)假设合金中镁的质量分数最少为3%，则10.8 g铝镁合金粉末样品中含有铝10.476 g，其物质的量是0.388 mol，根据反应2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑知，需要n(NaOH)＝n(Al)＝0.388 mol，V(NaOH)＝0.388 mol/4.0 mol·L－1＝0.097 L。
(2)过滤后，金属镁的表面会沾有其他离子，如果没有洗涤，称量后的固体的质量将大于镁的实际质量，所测得镁的质量分数将偏高。
方案二：
(1)很明显，该同学采用排水法来测量产生氢气的体积，故A应连接E，D连接G。(最后读数时要调节广口瓶和量筒中的液面高度，F接口的导管太短)。用导管a连接后，滴入锥形瓶的稀硫酸的体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差。②量气管的0刻度在上，故产生氢气的体积为(V1－V2) mL。③若需确定产生氢气的量，还需知道实验时的温度和压强。
热点二　实验数据的处理分析
实验数据统计与整理的一般方法
1．数据的表格化
项目实验编号 项目1 项目2 项目3 项目4…
1
2
3
(1)根据实验原理确定应记录的项目：所测的物理量。
(2)应注意数据的有效数字及单位和必要的注释。
(3)设计的表格要便于数据的查找、比较，便于数据的计算和进一步处理，便于反映数据间的联系。
2．数据的图像化
图像化是用直线图或曲线图对化学实验结果加以处理的一种简明化形式。它适用于一个量的变化引起另一个量的变化的情况。图像化的最大特点是鲜明、直观、简单、明了。
【典例】　[2012·广东理综，31(1)(2)(3)]碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用0.50 mol·L－1 KI、0.2%淀粉溶液、0.20 mol·L－1 K2S2O8、0.10 mol·L－1 Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。
已知：S2O＋2I－===2SO＋I2 (慢)
I2＋2S2O===2I－＋S4O (快)
(1)向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，当溶液中的________耗尽后，溶液颜色将由无色变为蓝色。为确保能观察到蓝色，S2O与S2O初始的物质的量需满足的关系为n(S2O)∶n(S2O)__________。
(2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：
实验序号 体积V/mL
K2S2O8溶液 水 KI溶液 Na2S2O3溶液 淀粉溶液
① 10.0 0.0 4.0 4.0 2.0
② 9.0 1.0 4.0 4.0 2.0
③ 8.0 Vx 4.0 4.0 2.0
表中Vx＝______________，理由是_____________________________________。
(3)已知某条件下，浓度c(S2O)～反应时间t的变化曲线如
图所示，若保持其他条件不变，请在坐标图中，分别画出降
低反应温度和加入催化剂时c(S2O)～t的变化曲线示意图
(进行相应的标注)。
解析　解答本题时，要围绕实验目的(探究反应条件对化学反应速率的影响)进行分析与处理。
(1)淀粉溶液遇I2显蓝色，溶液由无色变为蓝色时，溶液中有I2，说明Na2S2O3消耗尽。为确保能观察到蓝色，溶液中Na2S2O3要耗尽。由题给离子反应可得关系式：S2O～I2～2S2O，则有n(S2O)∶n(S2O)<2∶1时，能观察到蓝色。
(2)实验的目的是探究K2S2O8溶液的浓度对化学反应速率的影响，故应保证每组实验中其他物质的浓度相等，即溶液的总体积相等(即为20.0 mL)，从而可知Vx＝2.0。
(3)降低温度时，化学反应速率减慢，c(S2O)变化减慢。
加入催化剂时，化学反应速率加快，c(S2O)变化加快，
c(S2O)～t的变化曲线如图所示。
答案　(1)Na2S2O3　<2　(2)2.0　保证反应物K2S2O8的浓度
改变，而其他物质的浓度不变　(3)如图所示
题组一　实验数据的筛选与取舍
1．某样品是由碳酸钠与氯化钠组成的固体混合物，现欲测定样品中碳酸钠的质量分数。
某同学称取10.00 g样品，配成1 000 mL溶液，用______(填仪器名称)量取25.00 mL放入锥形瓶中，加入甲基橙作指示剂，用0.150 0 mol·L－1标准盐酸溶液滴定至终点，平行测定三次，有关实验数据记录如下表，则样品中碳酸钠的质量分数为__________。
标准液体积(mL)
实验编号 待测液体积(mL) 滴定前读数 终点时读数
1 25.00 0.00 30.02
2 25.00 0.20 33.80
3 25.00 1.40 31.38
答案　碱式滴定管(或25 mL移液管)　95.40%
解析　碳酸钠溶液呈碱性，应选用碱式滴定管(或25 mL移液管)。第2组测定体积为离群值，应舍去，用1、3组求体积的平均值。
＝＝30.00 mL，依据方程式：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O，n(Na2CO3)＝××0.150 0 mol·L－1×30×10－3 L＝0.09 mol，所以w(Na2CO3)＝×100%＝95.40%。
2．[2011·新课标全国卷，26(1)(2)]0.80 g CuSO4·5H2O样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如下图所示。
请回答下列问题：
(1)试确定200 ℃时固体物质的化学式____________________________________；
(要求写出推断过程)。
(2)取270 ℃所得样品，于570 ℃灼烧得到的主要产物是黑色粉末和一种氧化性气体，该反应的化学方程式为________；把该黑色粉末溶解于稀硫酸中，经浓缩、冷却，有晶体析出，该晶体的化学式为________，其存在的最高温度是________；
答案　(1)CuSO4·H2O
CuSO4·5H2OCuSO4·(5－n)H2O＋nH2O
250　　　　　　　　　　　　　　　18n
0．80 g 0.80 g－0.57 g＝0.23 g
可列式：＝，求得n≈4,200 ℃时产物为CuSO4·H2O晶体。
(2)CuSO4CuO＋SO3↑　CuSO4·5H2O　102 ℃
解析　(1)分析CuSO4·5H2O受热脱水过程的热重曲线可知，200 ℃时和113 ℃时的产物相同，可根据113 ℃时样品质量确定脱水产物，设113 ℃时产物为CuSO4·(5－n)H2O，则有
CuSO4·5H2OCuSO4·(5－n)H2O＋nH2O
250　　　　　　　　　　　　　　　18n
0．80 g 0.80 g－0.57 g＝0.23 g
可列式：＝，求得n≈4,200 ℃时产物为CuSO4·H2O晶体。
(2)根据灼烧产物是黑色粉末可知分解生成CuO，则具有氧化性的另一产物为SO3，所以灼烧时反应方程式为CuSO4CuO＋SO3↑，CuO溶于稀硫酸得CuSO4溶液，结晶时又生成CuSO4·5H2O，由脱水过程的热重曲线可知其存在的最高温度为102 ℃。
题组二　实验数据的合理组合
3．现有一份CuO和Cu2O的混合物，用H2还原法测定其中的CuO质量x g，实验中可以测定以下数据：①W：混合物的质量(g)、②W(H2O)：生成水的质量(g)、③W(Cu)：生成Cu的质量(g)、④V(H2)：标准状况下消耗H2的体积(L)。
(已知摩尔质量：Cu：64 g·mol－1、CuO：80 g·mol－1、Cu2O：144 g·mol－1、H2O：18
g·mol－1)
(1)为了计算x至少需要测定上述4个数据中的________个，这几个数据的组合共有________种。请将这些组合一一填入下列空格中。
说明：①选用W、W(H2O)、W(Cu)、V(H2)表示，不必列出具体算式。
②每个空格中填一种组合，有几种组合就填几种，不必填满。
(2)从上述组合中选出一个含W的求x的计算式：_____________________________。
(3)以上数据组合中易于取得的一组是________________________。
答案　(1)2　5
W、W(H2O) W、W(Cu) W、V(H2) W(H2O)、W(Cu)
W(Cu)、V(H2)
(2)可从以下三组中任选一组
①＋＝　②＋＝
③＋＝　(3)W和W(Cu)
解析　本题是考查学生根据实验试题的要求，设计实验方案的能力及数据处理能力，而且本题是数学知识与化学结合的一个题目。本题想解决的是CuO和Cu2O二元混合物的质量组成，要通过列二元一次方程组的方法求解，所以需要获得两个数据。将题中所给数据进行排列组合，有下列6种组合。
W、W(H2O) W、W(Cu) W、V(H2) W(H2O)、W(Cu)
W(H2O)、V(H2) W(Cu)、V(H2)
在6种组合中不难看出V(H2)、W(H2O)一组不能成立，因为这一组仅与氧元素有关而与铜元素无关，不能形成两个有效的二元一次方程，无法求出CuO和Cu2O的量，所以实际只有5组数据组合是合理的。但在这5种组合中，结合氢气要过量的特点，W(H2)这一数据在获得上有一定的困难。测W(H2O)易受空气中的水及CO2的干扰，并且装置复杂，数据合理，但不简易。W及W(Cu)在获取上是最容易且可靠的。
4．在0 ℃、1.01×105 Pa时进行下列实验：甲、乙、丙三位同学各取30.0 mL同浓度的盐酸，加入等量同组成镁铝合金粉末，测定产生气体的体积，有关数据列表如下：
实验序号 甲 乙 丙
合金质量(mg) 510 765 918
气体体积(mL) 560 672 672
试求：(1)盐酸的物质的量浓度是多少？
(2)合金中各成分的质量分数。
答案　(1)2.0 mol·L－1
(2)Mg的质量分数47.1%，Al的质量分数52.9%
解析　依据表格数据可知，甲同学实验盐酸过量。乙、丙实验中合金过量，盐酸完全反应。
(1)按乙、丙中产生氢气的体积计算n(HCl)
2HCl　　～　　H2
n(HCl)＝2×＝0.06 mol
c(HCl)＝＝2.0 mol·L－1
(2)甲中盐酸过量，合金完全反应
用甲组数据计算：n(H2)＝＝0.025 mol
设合金中Mg、Al的物质的量分别为x、y
Mg～H2　　　Al～H2
x x y y
，解得
w(Mg)＝×100%＝47.1%
w(Al)＝×100%＝52.9%
题组三　实验数据的综合分析
5．(2012·江苏，21B)对硝基甲苯是医药、染料等工业的一种重要有机中间体，它常以浓硝酸为硝化剂，浓硫酸为催化剂，通过甲苯的硝化反应制备。
一种新的制备对硝基甲苯的实验方法：以发烟硝酸为硝化剂，固体NaHSO4为催化剂(可循环使用)，在CCl4溶液中加入乙酸酐(有脱水作用), 45 ℃反应1 h。反应结束后，过滤，滤液分别用5%NaHCO3溶液、水洗至中性，再经分离提纯得到对硝基甲苯。
(1)上述实验中过滤的目的是__________________。
(2)滤液在分液漏斗中洗涤静置后，有机层处于__________层(填“上”或“下”)；放液时，若发现液体流不下来，其可能原因除分液漏斗活塞堵塞外，还有________。
(3)下表给出了催化剂种类及用量对甲苯硝化反应影响的实验结果。
催化剂 硝化产物中各种异构体质量分数(%) 总产率(%)
对硝基甲苯 邻硝基甲苯 间硝基甲苯
浓H2SO4 1.0 35.6 60.2 4.2 98.0
1.2 36.5 59.5 4.0 99.8
NaHSO4 0.15 44.6 55.1 0.3 98.9
0.25 46.3 52.8 0.9 99.9
0.32 47.9 51.8 0.3 99.9
0.36 45.2 54.2 0.6 99.9
①NaHSO4催化制备对硝基甲苯时，催化剂与甲苯的最佳物质的量之比为____________。
②由甲苯硝化得到的各种产物的含量可知，甲苯硝化反应的特点是_______________________________________________________________________。
③与浓硫酸催化甲苯硝化相比，NaHSO4催化甲苯硝化的优点有________________、__________________。
答案　(1)回收NaHSO4
(2)下　分液漏斗上口塞子未打开(或塞上的凹槽或小孔未对准漏斗口上的小孔)　(3)①0.32　②甲苯硝化主要得到对硝基甲苯和邻硝基甲苯　③在硝化产物中对硝基甲苯比例提高　催化剂用量少且能循环使用
解析　本题主要考察的是物质的性质和制备，同时考查了数据的处理与分析能力，能够迅速在表中提取到有用信息，利用信息解决有关问题的能力。(1)NaHSO4在该反应中作为催化剂，因此反应后过滤的目的是为了回收NaHSO4。(2)该反应是以CCl4作为有机溶剂，CCl4的密度比水大，故有机层在下层；分液漏斗里的液体放不下来，除了分液漏斗堵塞外，还有可能是分液漏斗上口活塞未打开或塞上的凹槽或小孔未对准漏斗口上的小孔。(3)①从题给数据分析，当催化剂与甲苯的比例为0.32时，总产率最高且对硝基甲苯的含量最高；②从题给数据可以看出，无论以何种比例反应，产物中的主要成分主要是对硝基甲苯和邻硝基甲苯；③用NaHSO4作催化剂的优点是在硝化物中对硝基甲苯的比例提高，同时催化剂用量少且能循环使用。
6．某合作小组同学将铜片加入稀硝酸，发现开始时反应非常慢，一段时间后反应速率明显加快。该小组通过实验探究其原因。
(1)该反应的离子方程式为_______________________________________________。
(2)提出合理假设，该实验中反应速率明显加快的原因可能是________。
A．反应放热导致温度升高
B．压强增大
C．生成物的催化作用
D．反应物接触面积增大
(3)初步探究，测定反应过程中不同时间溶液的温度，结果如下表：
时间/min 0 5 10 15 20 25 35 50 60 70 80
温度/℃ 25 26 26 26 26 26 26.5 27 27 27 27
结合实验目的和表中数据，你得出的结论是__________________________________。
(4)进一步探究：查阅文献了解到化学反应的产物(含中间产物)可能对反应有催化作用。请完成以下实验设计表并将实验目的补充完整：
实验编号 铜片质量/g 0.1 mol·L－1的硝酸体积/mL 硝酸铜晶体/g 亚硝酸钠晶体/g 实验目的
① 5 20 实验①和②探究________的影响；实验①和③探究NO的影响。
② 0.5
③ 0.5
答案　(1)3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
(2)AC　(3)温度不是导致反应速率明显加快的主要原因
(4)
实验编号 铜片质量/g 0.1 mol·L－1的硝酸体积/mL 硝酸铜晶体/g 亚硝酸钠晶体/g 实验目的
① 0 0
② 5 20 0
③ 5 20 0 Cu2＋
解析　(1)稀硝酸氧化铜时，本身的还原产物为NO。
(2)铜与稀硝酸的反应是放热反应，反应液的温度不断升高，温度可能是影响反应速率的因素；反应生成的Cu2＋也可能对反应起催化作用。
(3)表中数据说明，随着反应的进行，溶液的温度变化不明显，所以温度不是导致反应速率明显加快的主要原因。
(4)实验②加入了硝酸铜晶体，对比实验①可知实验目的是探究Cu2＋对反应速率的影响。实验①和实验③是探究亚硝酸根离子对反应速率的影响，则两个实验中加入铜和硝酸的量应该相同，不同之处是实验①不加亚硝酸钠，实验③中加入亚硝酸钠。
　定量化学实验数据的加工处理策略
实验所得的数据，可分为有用、有效数据，正确、合理数据，错误、无效数据，及无用、多余数据等。能从大量的实验数据中找出有用、有效、正确、合理的数据是实验数据分析处理题的一个重要能力考查点，也是近年来命题变化的一个重要方向。
对实验数据筛选的一般方法和思路为“五看”：一看数据是否符合测量仪器的精度特点，如用托盘天平测得的质量的精度为0.1 g，若精度值超过了这个范围，说明所得数据是无效的；二看数据是否在误差允许范围内，若所得的数据明显超出误差允许范围，要舍去；三看反应是否完全，是否是过量反应物作用下所得的数据，只有完全反应时所得的数据，才能进行有效处理和应用；四看所得数据的测试环境是否一致，特别是气体体积数据，只有在温度、压强一致的情况下才能进行比较、运算；五看数据测量过程是否规范、合理，错误和违反测量规则的数据需要舍去。
(1)表格型题的解题要点在于通过审题，获取有用信息，然后对表格中数据进行比较分析，依据物质的性质、变化规律进行解答。
(2)直角坐标系题的解题要点在于解题时要求学生首先弄清楚自变量和因变量到底是什么，注意理解起点、终点、转折点的含义。然后根据所学知识分析概念、图像、数值三者之间的关系。
1．三草酸合铁酸钾晶体(K3[Fe(C2O4)3]·xH2O)是一种光敏材料，在110 ℃可完全失去结晶水。为测定该晶体中铁的含量和结晶水的含量，某实验小组做了如下实验：
(1)铁含量的测定
步骤一：称量5.00 g三草酸合铁酸钾晶体，配制成250 mL溶液。
步骤二：取所配溶液25.00 mL于锥形瓶中，加稀H2SO4酸化，滴加KMnO4溶液至草酸根恰好全部被氧化成二氧化碳，同时，MnO被还原成Mn2＋。向反应后的溶液中加入一小匙锌粉，加热至黄色刚好消失，过滤，洗涤，将过滤及洗涤所得溶液收集到锥形瓶中，此时，溶液仍呈酸性。
步骤三：用0.010 mol·L－1KMnO4溶液滴定步骤二所得溶液至终点，消耗KMnO4溶液20.02 mL，滴定中MnO被还原成Mn2＋。
重复步骤二、步骤三操作，滴定消耗0.010 mol·L－1 KMnO4溶液19.98 mL。
请回答下列问题：
①配制三草酸合铁酸钾溶液的操作步骤依次是称量、______、转移、洗涤并转移、________、摇匀。
②步骤二中加入锌粉的目的是________________。
③写出步骤三中发生反应的离子方程式：____________。
④实验测得该晶体中铁的质量分数为________。
(2)结晶水的测定
将坩埚洗净，烘干至恒重，记录质量；在坩埚中加入研细的三草酸合铁酸钾晶体，称量并记录质量；加热至110 ℃，恒温一段时间，置于空气中冷却，称量并记录质量；计算结晶水含量。请纠正实验过程中的两处错误：________；__________。
答案　(1)①溶解　定容
②将Fe3＋还原成Fe2＋，使Fe2＋在步骤三中与KMnO4发生氧化还原反应
③5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O
④11.2 %
(2)将固体置于干燥器中冷却　应将两次加热后固体质量的称量结果不超过0.1 g后，再计算结晶水含量
解析　(1)①配制一定浓度溶液的步骤为称量、溶解、转移、洗涤、定容、摇匀。
②从信息中看出，Zn与Fe3＋发生反应：Zn＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Zn2＋，且生成的Fe2＋具有还原性，能与MnO发生氧化还原反应，而Fe3＋不能与MnO反应，无法达到实验目的。
③Fe2＋氧化成Fe3＋，MnO还原成Mn2＋，且溶液呈酸性，可书写离子方程式为
5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。
④KMnO4溶液体积为＝20.00 mL，则5.00 g样品中Fe消耗的KMnO4溶液体积为20.00 mL×10＝200.0 mL，根据关系式：
5Fe2＋　～　MnO
5 mol　　　1 mol
x　　　　　0.010 mol·L－1×0.2 L
可得x＝0.01 mol，则铁的质量分数为
×100%＝11.2%。
(2)借用硫酸铜晶体中结晶水含量的测定方法，可知其中明显的两处错误为热固体须在干燥器中冷却，以防止固体吸收空气中的水蒸气；称量固体时应两次加热称量的固体质量不超过0.1 g时，才能确定该晶体已完全失去结晶水。
2．某课外活动小组设计了以下实验方案验证Ag与浓HNO3反应的过程中可能产生NO。其实验流程图如下：
(1)测定硝酸的物质的量反应结束后，从如图B装置中所得100 mL溶液中取出25.00 mL溶液，用0.1 mol·L－1的NaOH溶液滴定，用酚酞作指示剂，滴定前后的滴定管中液面的位置如右上图所示。
在B容器中生成硝酸的物质的量为__________，则Ag与浓硝酸反应过程中生成的NO2的物质的量为____________。
(2)测定NO的体积
①从上图所示的装置中，你认为应选用________装置进行Ag与浓硝酸反应实验，选用的理由是______________________________________________________。
②选用上图所示仪器组合一套可用来测定生成NO体积的装置，其合理的连接顺序是__________________(填各导管口编号)。
③在读取量筒内液体体积之前，应进行的操作____________________________。
(3)气体成分分析
若实验测得NO的体积为112.0 mL(已折算到标准状况)，则Ag与浓硝酸反应的过程中________(填“有”或“没有”)NO产生，作此判断的依据是________________。
答案　(1)0.008 mol　0.012 mol
(2)①A　因为A装置可以通入N2将装置中的空气排尽，防止NO被空气中O2氧化　②123547　③等液体冷却到室温，并使集气瓶和量筒内液面相平
(3)有　因为NO2与水反应生成的NO的体积小于收集到的NO的体积(89.6<112.0)
解析　本题根据Ag和浓HNO3反应原理，考查了酸碱中和滴定及气体成分的分析方法。
(1)根据图示消耗NaOH溶液的体积为20.00 mL，n(HNO3)＝20.00×10－3 L×0.1 mol·L－1×4＝0.008 mol。n(NO2)＝×3＝0.012 mol。
(2)装置A可以利用N2排尽装置内的气体，防止NO被氧化，所以选用装置A。
其装置顺序为A→B→C→E，为了减少误差，在读取NO体积时，一是要冷却到室温；二是量筒内液面应和集气瓶内液面相平。
(3)根据
3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
0．012 mol 0.004 mol
V(NO)＝0.004 mol×22.4 L·mol－1＝0.0896 L<0.112 L，所以有NO产生。
3．过氧化氢是重要的氧化剂和还原剂，常用于消毒、杀菌、漂白等。某化学兴趣小组同学围绕着过氧化氢开展了调查研究与实验。
Ⅰ.调查
(1)通过查阅资料，发现过氧化氢的沸点为152.1 ℃，而相对分子质量相同的硫化氢的沸点为－60.4 ℃，造成两者沸点差异大的主要原因是_______________________。
(2)资料显示，制备过氧化氢目前最常用的是乙基蒽醌法，其主要过程可以用下图表示，写出此过程的总反应方程式__________________________________________。
Ⅱ.不稳定性实验研究
(3)为了探究温度、催化剂等外界条件对H2O2的分解速率的影响，某兴趣小组同学设计了如下三组实验，部分实验数据已经填在下面表中。
实验编号 T/℃ H2O2初始浓度/mol·L－1 FeCl3初始浓度/mol·L－1
Ⅰ 20 1.0
Ⅱ 50 1.0 0
Ⅲ 50 0.1
①实验Ⅰ、Ⅱ研究温度对分解速率的影响，则实验Ⅰ中FeCl3初始浓度应为________mol·L－1，实验Ⅱ，Ⅲ研究催化剂对分解速率的影响，则实验Ⅲ中H2O2初始浓度应为________mol·L－1。
②三组实验中分解速率最快的是____________(填编号)。
Ⅲ.过氧化氢含量的实验测定
兴趣小组同学用0.100 0 mol·L－1酸性高锰酸钾标准溶液滴定试样中过氧化氢的含量，反应原理为2MnO＋5H2O2＋6H＋===2Mn2＋＋8H2O＋5O2。
(4)滴定到达终点的现象是__________________________________________。
(5)用移液管吸取25.00 mL试样置于锥形瓶中，重复滴定四次，每次消耗的KMnO4标准溶液体积如下表所示：
第一次 第二次 第三次 第四次
体积(mL) 17.10 18.10 18.00 17.90
计算试样中过氧化氢的浓度为__________mol·L－1。
(6)若滴定前尖嘴中有气泡，滴定后消失，则测定结果__________(填“偏低”、“偏高”或“不变”)。
答案　(1)过氧化氢分子间可以形成分子间氢键，而H2S不能形成氢键
(2)H2＋O2H2O2
(3)①0　1.0　②Ⅲ
(4)锥形瓶内溶液颜色恰好由无色变为浅紫色，且30秒内溶液不褪色
(5)0.180 0　(6)偏高
解析　(1)分子晶体熔沸点影响因素包括范德华力和氢键。
(2)图示中参与反应的物质是H2和O2，产物是H2O2。
(3)实验Ⅰ，Ⅱ研究温度对分解速率的影响，所以FeCl3初始浓度要保持不变；实验Ⅱ，Ⅲ研究催化剂对分解速率的影响，则H2O2初始浓度要一致，实验Ⅲ中温度高、有催化剂，所以反应速率最快。
(4)最初滴加时KMnO4和H2O2反应，溶液为无色，当H2O2恰好反应完，再滴加KMnO4溶液将显示KMnO4溶液的颜色，此时达到滴定终点。
(5)第一次测量数据和其他几次差别较大，为错误数据，应舍掉，故消耗KMnO4溶液的体积为18.00 mL，c(H2O2)＝18.00 mL×10－3×0.100 0 mol·L－1×5/2÷(25.00 mL×10－3)＝0.180 0 mol·L－1。
(6)滴定前尖嘴中有气泡，滴定后消失，气泡所占体积被KMnO4溶液填充，相当于KMnO4溶液有损失，故测定结果偏高。
4．某同学设计如图所示装置分别进行探究实验(夹持装置已略去)，请回答下列问题：
实验 药品 制取气体 量气管中液体
Ⅰ Cu、稀HNO3 NO H2O
Ⅱ NaOH(s)、浓氨水 NH3
Ⅲ 电石、饱和NaCl溶液 C2H2 H2O
Ⅳ 镁铝合金、NaOH溶液 H2 H2O
(1)如何检验如图所示装置的气密性：____________________________________。
(2)该同学认为实验Ⅰ可通过收集并测量NO气体的体积来探究铜样品的纯度，你认为是否可行？__________(填“可行”或“不可行”)，原因是__________________。
(3)实验Ⅲ烧瓶中发生反应的化学方程式是__________________________________，
打开开关K，产生的气体经验纯后点燃，现象是______________________________。
(4)实验Ⅱ中量气管中的液体最好是________(填字母编号，下同)。
a．浓NaOH溶液 b．氨水
c．煤油 d．饱和氯化铵溶液
该实验剩余的NH3需吸收处理。以下各种尾气吸收装置中，适合于吸收NH3，而且能防止倒吸的有____________。
(5)本实验应对量气管多次读数，读数时应注意：①将实验装置恢复到室温，②__________________。
③视线与凹液面最低处相平。
(6)实验Ⅳ获得以下数据(所有气体体积均已换算成标准状况，忽略滴入液体体积对气体体积的影响)：
编号 镁铝合金质量 量气管第一次读数 量气管第二次读数
① 1.0 g 350.0 mL 13.7 mL
② 1.0 g 350.0 mL 25.0 mL
③ 1.0 g 350.0 mL 14.3 mL
根据上述数据，可计算出镁铝合金中铝的质量分数为__________。
答案　(1)关闭分液漏斗的旋塞和开关K，向量气管中注入水，使量气管内的水面高于左边容器内的水面，静置，若水面不发生变化，则气密性良好
(2)不可行　NO会与装置中的空气反应，生成的NO2溶于水，使测得的NO气体体
积不准
(3)CaC2＋2H2O―→Ca(OH)2＋C2H2↑　火焰明亮并伴有浓烈的黑烟
(4)c　ACDF
(5)使量气管与干燥管两端液面相平
(6)27.0%
解析　(3)电石与水反应生成乙炔，乙炔中含碳量较高，燃烧时火焰明亮并伴有浓烈的黑烟。
(4)氨气易溶于水，所以量气管中的液体应不能和氨气反应，故应选择煤油。氨气的密度小于空气的密度，所以选择A、C、D、F。
(6)根据三次实验，可求得第二次读数的平均数为17.7 mL，则生成气体的体积为332.3 mL，根据反应方程式可计算铝的质量为0.27 g，则镁铝合金中铝的质量分数为27.0%。
5．将1.000 g FeC2O4·2H2O固体样品放在热重分析仪中进行热重分析，测得其热重分析曲线(样品质量随温度变化的曲线)如下图所示：
已知：①草酸盐受热分解易放出碳的氧化物。②500 ℃之前，该热重分析仪的样品池处于Ar气气氛中，500 ℃时起，样品池与大气相通。完成下列填空：
(1)300 ℃时是样品脱水的过程，试确定350 ℃时样品是否脱水完全________(填“是”或“否”)，判断的理由是____________________(要求写出推算过程)。
(2)400 ℃时发生变化的化学方程式是_____________________________________。
(3)将600 ℃时样品池中残留的固体隔绝空气冷却至室温，再向该固体中加入一定量的稀盐酸刚好完全溶解，用pH试纸测得所得溶液的pH＝3，其原因是________________________________________________________________________
(用离子方程式回答)。向该溶液中滴加适量NaOH溶液，生成红褐色沉淀，测得此时溶液中铁元素的离子浓度为4.0×10－11 mol·L－1，则此时溶液的pH＝__________(已知：Ksp[Fe(OH)2]＝8.0×10－16，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38)。
(4)将1 500 ℃时样品池中残留的固体隔绝空气冷却后，用稀盐酸溶解得一棕黄色溶液。取少量该溶液滴加KSCN，溶液显血红色；另取少量该溶液滴加K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，产生特征蓝色沉淀。试写出图中1 400 ℃时发生反应的化学方程式_______________________________________________________________________，
产生特征蓝色沉淀的离子反应方程式____________________________________。
答案　(1)是
推算过程：
FeC2O4·2H2OFeC2O4·(2－n)H2O＋nH2O
180 18n
1．000 g (1.000－0.800) g　
所以n＝2
(其他合理计算方式也可)
(2)FeC2O4FeO＋CO↑＋CO2↑
(3)Fe3＋＋3H2O??Fe(OH)3＋3H＋　5
(4)6Fe2O34Fe3O4＋O2↑
3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓

展开更多......

收起↑