2020届一轮复习人教版探究实验作业

2020届一轮复习人教版探究实验作业

探究实验 ‎1．某同学进行实验研究时，欲配制1.0 mol·L－1Ba(OH)2溶液，但只找到在空气中暴露已久的Ba(OH)2·8H2O试剂(相对分子质量：315)。在室温下配制溶液时发现所取试剂在水中仅部分溶解，烧杯中存在大量未溶物。为探究原因，该同学查得Ba(OH)2·8H2O在283K、293K和303K时的溶解度(g/‎100 g H2O)分别为2.5、3.9和5.6。‎ ‎(1)烧杯中未溶物可能仅为BaCO3，理由是_____________________________________。‎ ‎(2)假设试剂由大量Ba(OH)2·8H2O和少量BaCO3组成，设计实验方案，进行成分检验。在下表中写出实验步骤、预期现象和结论。(不考虑结晶水的检验；室温时BaCO3饱和溶液的pH＝9.6)‎ 限选试剂及仪器：稀盐酸、稀硫酸、NaOH溶液、澄清石灰水、pH计、烧杯、试管、带塞导气管、滴管 实验步骤 预期现象和结论 步骤1：取适量试剂于洁净烧杯中，加入足量蒸馏水，充分搅拌，静置，过滤，得滤液和沉淀 步骤2：取适量滤液于试管中，滴加稀硫酸 ‎　________　‎ 步骤3：取适量步骤1中的沉淀于试管中，　________　‎ ‎　________　‎ 步骤4：　________________　‎ ‎　________　‎ ‎(3)将试剂初步提纯后，准确测定其中Ba(OH)2·8H2O的含量。实验如下：‎ ‎①配制250 mL约0.1 mol·L－1Ba(OH)2溶液：准确称取ω g试样，置于烧杯中，加适量蒸馏水，　________　，将溶液转入　________　，洗涤，定容，摇匀。‎ ‎②滴定：准确量取25.00 mL所配制Ba(OH)2溶液于锥形瓶中，滴加指示剂，将　________　(填“‎0.020”‎“‎0.05”‎“0.198 ‎0”‎或“‎1.5”‎)mol·L－1盐酸装入50 mL酸式滴定管，滴定至终点，记录数据。重复滴定2次。平均消耗盐酸V mL。‎ ‎③计算Ba(OH)2·8H2O的质量分数＝　________　(只列出算式，不做运算)。‎ ‎(4)室温下，　________　(填“能”或“不能”)配制1.0 mol·L－1Ba(OH)2溶液。‎ 解析：(1)由于Ba(OH)2·8H2O与空气中的CO2反应，所取试剂大部分已变质为BaCO3，未变质的Ba(OH)2·8H2O在配制溶液时能全部溶解。(2)Ba(OH)2易溶于水，所以滤液中含有Ba2＋，因此滴加稀硫酸会产生白色沉淀BaSO4；要想验证沉淀为BaCO3‎ ‎，可以利用其能与酸反应产生能使澄清石灰水变浑浊的CO2气体这一性质；为进一步证明试剂中有大量的Ba(OH)2·8H2O，可以取步骤1中的滤液，用pH计测其pH，若pH>9.6，即证明滤液不是纯BaCO3溶液，证明试剂是由大量Ba(OH)2·8H2O和少量BaCO3组成，假设成立。(3)①由于试样中含有难溶性的BaCO3，因此加水溶解后要过滤，且冷却后再转移到250 mL容量瓶中；②Ba(OH)2溶液的浓度约为0.1 mol·L－1，体积是25.00 mL，由于酸式滴定管的容量是50 mL，因此盐酸的浓度至少应该是0.1 mol·L－1，若盐酸的浓度过大，反应过快，不利于控制滴定终点，所以选择0.198 0 mol·L－1的盐酸最恰当。③消耗盐酸的物质的量是0.198 0×V×10－3 mol，所以25.00 mL溶液中含有Ba(OH)2的物质的量是 mol，所以w g试样中Ba(OH)2·8H2O的质量是××‎315 g，故Ba(OH)2·8H2O的质量分数 ‎＝×100%。‎ ‎(4)根据室温下，Ba(OH)2·8H2O的溶解度为‎3.9 g/‎100 g H2O，在该温度下，配制Ba(OH)2饱和溶液的浓度要小于＝0.12 mol·L－1，所以室温下，不能配制1.0 mol·L－1Ba(OH)2溶液。‎ 答案：(1)Ba(OH)2·8H2O与空气中的CO2反应，所取试剂大部分已变质为BaCO3，未变质的Ba(OH)2·8H2O在配制溶液时能全部溶解 ‎(2)‎ 实验步骤 预期现象和结论 步骤1：取适量试剂于洁净烧杯中，加入足量蒸馏水，充分搅拌，静置，过滤，得滤液和沉淀 步骤2：取适量滤液于试管中，滴加稀硫酸 ‎　出现白色沉淀，说明该试剂中有Ba2＋存在　‎ 步骤3：取适量步骤1中的沉淀于试管中，　滴加稀盐酸，连接带塞导气管将产生的气体导入澄清石灰水中　‎ ‎　澄清石灰水变浑浊。说明该试剂中含有BaCO3　‎ 步骤4：　取步骤1中的滤液于烧杯中，用pH计测定其pH　‎ ‎　pH明显大于9.6，说明该试剂中含有Ba(OH)2·8H2O　‎ ‎(3)①搅拌溶解过滤　250 mL容量瓶中　②0.198 0‎ ‎③×100%　(4)不能 ‎2．某学习小组开展下列实验探究活动：‎ ‎(1)装置A中发生反应的化学方程式为____________________________________‎ ‎_____________________________________________________________________。‎ ‎(2)设计实验：利用装置A中产生的气体证明＋4价的硫元素具有氧化性_______‎ ‎_____________________________________________________________________。‎ ‎(3)选用下列装置和药品探究亚硫酸与次氯酸的酸性强弱：‎ 装置连接顺序为A、C、　________　、　________　、D、F，其中装置C的作用是　________　，若_______________________________________________________________‎ ‎______________________________________________________________(填实验现象)，‎ 即可证明亚硫酸的酸性强于次氯酸的。‎ ‎(4)利用装置G可测定装置A残液中SO2的含量。量取1.00 mL残液于烧瓶中，加适量水稀释，加热使SO2全部逸出并与锥形瓶中的H2O2完全反应(SO2＋H2O2===H2SO4)，然后用0.100 0 mol·L－1NaOH标准溶液进行滴定，至终点时消耗NaOH标准溶液的体积为20.00 mL。‎ ‎①装置G中球形冷凝管的冷凝水进口为　________　(填“a”或“b”)。‎ ‎②残液中SO2的含量为　________　g·L－1(结果保留小数点后2位数字)。‎ ‎③经多次测定发现，测定值始终高于理论值，则其原因是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)根据装置A中试剂可知发生复分解反应，产生SO2气体。(2)将SO2气体通入H2S溶液(或Na2S、NaHS等溶液)中，若出现淡黄色沉淀，说明＋4价的硫元素具有氧化性。(3)探究亚硫酸与次氯酸的酸性强弱，要注意HClO易溶于水，不会以气态形式在装置中大量存在，CaSO3微溶于水而难以形成沉淀。将装置A中出来的气体混合物通入装置C中除去HCl气体，再将SO2气体通入装置B中反应产生CO2(说明亚硫酸的酸性强于碳酸的)。用装置E、D除去SO2气体并检验SO2气体是否除尽，最后通入装置F中产生CaCO3沉淀(说明碳酸的酸性强于次氯酸的)，以此可以证明。(4)依据SO2～H2SO4～2NaOH的关系进行计算。‎ 答案：(1)CaSO3＋2HCl===CaCl2＋SO2↑＋H2O ‎(2)将SO2通入H2S溶液或Na2S(NaHS也可)溶液中，出现淡黄色沉淀(或溶液变浑浊)‎ ‎(3)B　E　除去HCl气体　D中品红溶液不褪色，F中出现白色沉淀 ‎(4)①b　②64.00　③残液中有剩余的HCl，导致实验中消耗的氢氧化钠的量偏多 ‎3．磷(PH3)又称为磷化氢，在常温下是一种无色有大蒜臭味的有毒气体，沸点－‎89.7 ℃‎，易自燃，与空气混合易爆炸，微溶于水。其制取原理类似于实验室制氨气，现用下图装置来制取磷化氢并验证其性质。‎ 实验开始时，先从分液漏斗向盛有PH4I的圆底烧瓶中加入过量乙醚[无色液体，沸点‎34.5 ℃‎，微溶于水，不与Fe2(SO4)3反应]，微热数分钟后再从分液漏斗向圆底烧瓶中加入一定量的浓NaOH溶液继续加热。在装置C处用电热器控制温度在‎300 ℃‎左右，实验过程中可观察到：B装置的试管中有白色蜡状固体(P4)生成；D装置的试管中Fe2(SO4)3溶液颜色由棕黄色变成淡绿色，同时也有白色蜡状固体生成。请回答：‎ ‎(1)按气流方向连接装置，从左到右的顺序为：a→　____　→　____　→　____　→　____　→f。‎ ‎(2)用PH4I和烧碱反应制取PH3的化学方程式是____________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)实验开始时，先向圆底烧瓶中加入乙醚并微热数分钟，其目的是____________。‎ ‎(4)装置C中反应的化学方程式是____________________________________；‎ 装置D中反应的离子方程式是____________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)装置B、D中的现象说明PH3具有的化学性质是　________　(填字母序号)。‎ A．碱性　　　　　　 B．不稳定性 C．还原性 D．酸性 ‎(6)实验时处理尾气的方法是____________________________________________。‎ 解析：(1)根据实验目的并结合所给各装置的现象，弄清实验原理，才能正确连接装置。本实验中A为制取PH3的装置，产生的PH3气体先进入C装置，经受热分解产生P4和H2，然后再进入B装置，这样才能在B试管中观察到白色蜡状固体(P4)，最后气体再进入D装置与Fe2(SO4)3溶液反应。因此正确的连接顺序为a→d(或e)→e(或d)→b→c→f。‎ ‎(2)PH4I和烧碱反应与NH4Cl和NaOH反应类似，据此可写出有关的化学方程式。‎ ‎(3)由题中信息可知，乙醚的沸点很低，微热数分钟后将产生大量乙醚蒸气，而乙醚又不与PH3及Fe2(SO4)3反应，那么加入乙醚的目的只能是排尽装置中的空气，防止易自燃的PH3在装置中燃烧。‎ ‎(4)由实验现象可知，装置C中PH3发生了分解反应生成了P4和H2，装置D中Fe3＋将PH3氧化为P4，本身被还原为Fe2＋，据此可写出有关的方程式。‎ ‎(6)本实验的尾气中主要含PH3和H2，二者均为可燃性气体，且PH3有毒，所以最好的处理方法是将尾气点燃，使其转变为无污染的P2O5和H2O，也可以通入CuSO4溶液中将PH3反应掉。‎ 答案：(1)d　e　b　c(或e　d　b　c)‎ ‎(2)PH4I＋NaOHPH3↑＋NaI＋H2O ‎(3)将空气排尽，防止PH3在装置中燃烧(或自燃)‎ ‎(4)4PH3P4＋6H2‎ ‎4PH3＋12Fe3＋===P4↓＋12Fe2＋＋12H＋‎ ‎(5)BC ‎(6)将尾气点燃或通入到CuSO4溶液中(其他合理答案均可)‎ ‎4．某同学对铜与浓硫酸反应产生的黑色沉淀进行探究，实验步骤如下：‎ Ⅰ.将光亮铜丝插入浓硫酸中，加热；‎ Ⅱ.待产生黑色沉淀和气体时，抽出铜丝，停止加热；‎ Ⅲ.冷却后，从反应后的混合物中分离出黑色沉淀，洗净、干燥备用。‎ 查阅文献：检验微量Cu2＋的方法：向试液中滴加K4[Fe(CN)6]溶液，若产生红褐色沉淀，证明有Cu2＋。‎ ‎(1)该同学假设黑色沉淀是CuO。检验过程如下：‎ ‎①将CuO放入稀硫酸中。一段时间后，再滴加K4[Fe(CN)6]溶液，产生红褐色沉淀。‎ ‎②将黑色沉淀放入稀硫酸中，一段时间后，再滴加K4[Fe(CN)6]溶液，未见红褐色沉淀。由该检验过程所得结论是_________________________________________________。‎ ‎(2)再次假设，黑色沉淀是铜的硫化物。实验如下：‎ 实验装置 现象 Ⅰ.A试管中黑色沉淀逐渐溶解Ⅱ.A试管内上方出现红棕色气体 Ⅲ.B试管中出现白色沉淀 ‎①现象2说明黑色沉淀具有　________　性。‎ ‎②能确认黑色沉淀中含有S元素的现象是_________________________________‎ ‎________________________________________________________________________，‎ 相应的离子方程式是_________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎③为确认黑色沉淀是“铜的硫化物”，还需进行的实验操作是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)以上实验说明，黑色沉淀中存在铜的硫化物。进一步实验后证明黑色沉淀是CuS与Cu2S的混合物。将黑色沉淀放入浓硫酸中加热一段时间后，沉淀溶解，‎ 其中CuS溶解的化学方程式是____________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)由①、②两个对照实验可知黑色固体中不含CuO。‎ ‎(2)①由黑色沉淀与稀硝酸混合现象：A试管中黑色沉淀逐渐溶解；A试管内上方出现红棕色气体，说明黑色沉淀具有还原性，能将稀硝酸还原生成NO，NO遇氧气生成红棕色的NO2；②B试管中出现白色沉淀，则为稀硝酸将黑色沉淀中的S元素氧化生成SO2，SO2与NO2共同通入BaCl2溶液，NO2与水反应生成的硝酸将SO2氧化为SO，SO与Ba2＋反应生成BaSO4沉淀，离子方程式为2NO＋3SO2＋3Ba2＋＋2H2O===3BaSO4↓＋2NO＋4H＋(或NO2＋SO2＋Ba2＋＋H2O===BaSO4↓＋NO＋2H＋)；③为确认黑色沉淀是铜的硫化物，还需确认铜离子，故需取冷却后A装置试管中的溶液，滴加K4[Fe(CN)6]溶液，若产生红褐色沉淀，证明有Cu2＋，说明黑色沉淀是铜的硫化物。‎ ‎(3)浓硫酸具有强氧化性，将CuS氧化为SO2。‎ 答案：(1)黑色沉淀中不含有CuO ‎(2)①还原　②B试管中出现白色沉淀　2NO＋3SO2＋3Ba2＋＋2H2O===3BaSO4↓＋2NO＋4H＋(或NO2＋SO2＋Ba2＋＋H2O===BaSO4↓＋NO＋2H＋)‎ ‎③取冷却后A装置试管中的溶液，滴加K4[Fe(CN)6]溶液，若产生红褐色沉淀，证明有Cu2＋，说明黑色沉淀是铜的硫化物 ‎(3)CuS＋4H2SO4(浓)CuSO4＋4SO2↑＋4H2O ‎5．水中溶氧量(DO)是衡量水体自净能力的一个指标，通常用每升水中溶解氧分子的质量表示，单位mg·L－1，我国《地表水环境质量标准》规定，生活饮用水源的DO不能低于5 mg·L－1。某化学小组同学设计了下列装置(夹持装置略)，测定某河水的DO。‎ Ⅰ.测定原理：‎ 碱性条件下，O2将Mn2＋氧化为MnO(OH)2；‎ ‎①2Mn2＋＋O2＋4OH－===2MnO(OH)2，‎ 酸性条件下，MnO(OH)2将I－氧化为I2；‎ ‎②MnO(OH)2＋I－＋H＋―→Mn2＋＋I2＋H2O(未配平)‎ 用Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2；‎ ‎③2S2O＋I2===S4O＋2I－。‎ Ⅱ.测定步骤：‎ a．安装装置，检验气密性，充N2排尽空气后，停止充N2。‎ b．向烧瓶中加入200 mL水样。‎ c．向烧瓶中依次迅速加入1 mL MnSO4无氧溶液(过量)、2mL碱性KI无氧溶液(过量)，开启搅拌器，至反应①完全。‎ d．搅拌并向烧瓶中加入2 mLH2SO4无氧溶液，至反应②完全，溶液为中性或弱酸性。‎ e．从烧瓶中取出40.00 mL溶液，以淀粉作指示剂，用0.010 00 mol·L－1Na2S2O3溶液进行滴定，记录数据。‎ f．……‎ g．处理数据(忽略氧气从水样中的逸出量和加入试剂后水样体积的变化)。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)配制以上无氧溶液时，除去所用溶剂水中氧的简单操作为　________　。‎ ‎(2)在橡胶塞处加入水样及有关试剂应选择的仪器是　________　。‎ ‎　①滴定管　②注射器　③量筒 ‎(3)搅拌的作用是　________　。‎ ‎(4)配平反应②的方程式，其化学计量数依次为_____________________________。‎ ‎(5)步骤f为_______________________________________________________。‎ ‎(6)步骤e中达到滴定终点的标志为　________________________________　。若某次滴定消耗Na2S2O3溶液4.50 mL，水样的DO＝　________　mg·L－1(保留一位小数)。作为饮用水源，此次测得DO是否达标：　________　(填“是”或“否”)。‎ ‎(7)步骤d中加入H2SO4溶液反应后，若溶液pH过低，滴定时会产生明显的误差，写出产生此误差的原因(用离子方程式表示，至少写出2个)　__________________　。‎ 解析：(1)气体在水中的溶解度随着温度升高而减小，将溶剂水煮沸可以除去所用溶剂水中的氧；‎ ‎(2)因从橡胶塞处加入水样或试剂应确保加入的物质完全加入三颈烧瓶中，应选择注射器；‎ ‎(3)搅拌的目的是让溶液混合均匀，加快反应的速率；‎ ‎(4)根据电子得失守恒分析，反应②配平得MnO(OH)2＋2I－＋4H＋===Mn2＋＋I2＋3H2O，故为：1,2,4,1,1,3；‎ ‎(5)滴定操作一般需要重复进行2～3次，取平均值以便减小实验误差，因此步骤f为重复步骤e的操作2～3次；‎ ‎(6)碘离子被氧化为碘单质后，用Na2S2O3溶液滴定将碘还原为碘离子，因此滴定结束，溶液的蓝色消失；n(Na2S2O3)＝ 0.01000mol/L×‎0.0045L＝4.5×10－5mol，根据反应①②③有O2～2 MnO(OH)2↓～ 2I2～4S2O，n(O2)＝n(Na2S2O3)＝1.125×10－5mol，该河水的DO＝×1.125×10－5×32＝9×10－‎3g/L＝9.0 mg/L＞5 mg/L，达标；‎ ‎(7)硫代硫酸钠在酸性条件下发生歧化反应，生成的二氧化硫也能够被生成的碘氧化，同时空气中的氧气也能够将碘离子氧化，反应的离子方程式分别为：2H＋＋S2O===S↓＋SO2↑＋H2O；SO2＋I2＋2H2O===4H＋＋SO＋2I－；4H＋＋4I－＋O2===2I2＋2H2O；‎ 答案：(1)将溶剂水煮沸后冷却 ‎(2)② ‎ ‎(3)使溶液混合均匀，快速完成反应 ‎(4)1,2,4,1,1,3‎ ‎(5)重复步骤e的操作2～3次 ‎(6)溶液蓝色褪去(半分钟内不恢复颜色)　 9.0　 是 ‎(7)2H＋＋S2O===S↓＋SO2↑＋H2O；‎ SO2＋I2＋2H2O===4H＋＋SO＋2I－；‎ ‎4H＋＋4I－＋O2===2I2＋2H2O(任写其中2个)‎