2021届一轮复习苏教版专题10第五单元　探究型实验　实验方案的设计与评价学案（江苏专用）

2021届一轮复习苏教版专题10第五单元　探究型实验　实验方案的设计与评价学案（江苏专用）

第五单元 探究型实验 实验方案的设计与评价 学习任务 1 探究型实验 一、探究型实验的常见类型 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。虽然探究型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。例如： (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。 二、探究型实验的基本程序 探究型实验的基本程序可用以下流程图表示： 1．提出问题 要提出问题，首先得发现问题，对题给信息进行对比、质疑，通过思考提出值得探究的 问题。此外，实验中出现的特殊现象也是发现问题、提出问题的重要契机。 2．提出猜想 所谓猜想就是根据已有知识对问题的解决提出的几种可能的情况。有一些问题，结论有 多种可能(这就是猜想)，只能通过实验进行验证。 3．设计验证方案 提出猜想后，就要结合题给条件，设计出科学、合理、安全的实验方案，对可能的情况 进行探究。实验设计中，关键点是对试剂的选择和实验条件的调控。 4．观察实验现象，得出结论 根据设计的实验方案，结合实验现象进行推理分析或计算分析得出结论。 1．(2020·南昌一模)某研究小组欲通过实验验证乙醇的还原性，装置如下： (1)乙醇被氧化的产物为________，1 mol 乙醇失去________mol 电子。 (2)通入乙醇反应，试管 A 中的现象是______________________________________； 反应结束后，如果对试管 B 进行加热，将会出现的现象是_________________________。 (3)研究小组发现，反应后期有不溶于水的气体出现，收集该气体证明是 H2，为了进一 步研究设计了如图装置(部分加热仪器已省略)。 ①装置 C 盛有的物质是________，先加热装置________(填装置字母)，赶走装置内的空 气。 ②装置 E 用于收集液体产物，甲认为是乙酸，乙认为是乙醛，请你判断谁的推测更合 理，并说明理由：_______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)乙醇被强氧化剂(如酸性 KMnO4 溶液)氧化能得到乙酸，但像 Fe2O3 这样较弱 的氧化剂只能把乙醇氧化为乙醛；乙醇(C2H6O)中 C 的化合价是－2 价，乙醛(C2H4O)中 C 的 化合价是－1 价，所以 1 mol 乙醇被氧化为乙醛时失去 2 mol 电子。(2)联想乙醇与 CuO 的反 应，可知试管 A 中发生下列反应：3CH3CH2OH＋Fe2O3===== △ 3CH3CHO＋2Fe＋3H2O，所以 A 中可看到的现象是红棕色固体变黑。(3)①反应后期，Fe2O3 已大部分变为 Fe，此时有 H2 生成，最大的可能是 Fe 做催化剂使乙醇发生了脱氢反应，为验证这一猜想，设计了题图所 示实验，所以 C 中盛有的物质是乙醇；为了防止空气中的 O2 与 Fe 反应，需先赶走装置内 的空气，因此应先加热装置 C，使乙醇汽化。②若 E 中收集的液体产物是乙酸，则反应的化 学方程式是 2C2H5OH――→Fe △ CH3COOH＋2H2↑＋C2H4↑，生成的气体中除氢气外还有乙烯， 这 与 实 验 事 实 不 符 ； 若 E 中 收 集 的 液 体 产 物 是 乙 醛 ， 则 反 应 的 化 学 方 程 式 是 C2H5OH――→Fe △ CH3CHO＋H2↑，符合实验事实，因此乙的推测更合理。 答案：(1)乙醛 2 (2)红棕色固体变黑 出现砖红色沉淀 (3)①乙醇 C ②乙更合理，依据氧原子守恒和得失电子守恒，若生成乙酸则生成的气 体中除氢气外还有乙烯，这与实验事实不符 2．某化学实验小组为了探究氨的还原性和氧化性设计了如下实验方案。 【实验一】 探究氨的还原性 已知：(ⅰ)Mg(OH)2 可代替消石灰与氯化铵在加热条件下反应生成氨和碱式氯化镁 [Mg(OH)Cl]； (ⅱ)Cu2O 粉末呈红色，在酸性溶液中不稳定：Cu2O＋H2SO4===Cu＋CuSO4＋H2O。 (1)装置 A 中发生反应的化学方程式为_______________________________________ ________________________________________________________________________， 装置 D 的作用是________。 (2)反应结束后装置 C 中的氧化铜完全反应生成红色固体，为了探究红色固体成分，进 行了如下实验： 实验操作 实验现象 实验结论 取 10.4 g 红色固体于烧杯中， 加入足量稀硫酸，充分搅拌， 静置 若无现象 ①红色固体为______ 若溶液变蓝 ②红色固体中肯定含有________，可 能含有________ 取上述反应后的混合物过 滤、洗涤、干燥、称重 固体的质量为 6.4 g ③红色固体的成分及其物质的量为 _______________________________ ___________________________ _______________________________ ___________________________ 【实验二】 探究氨的氧化性 已知：(ⅲ)铝可以与氨反应 2Al＋2NH3===== △ 2AlN＋3H2； (ⅳ)氮化铝性质稳定，基本不与水、酸反应，在加热时溶于浓碱可产生氨。 按如图所示连接好装置，检查装置气密性；在蒸馏烧瓶中加入生石灰，分液漏斗加入浓 氨水，装置 G 中盛装碱石灰，装置 H 中加入铝粉，打开分液漏斗活塞，待装置中空气排尽 后再点燃装置 H 处酒精灯。 (3)用平衡移动原理解释装置 F 中产生氨的原因： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)装置 H 处反应进行完全的实验现象为_____________________________________。 (5)为了得到纯净的氮化铝，可将装置 H 中固体冷却后转移至烧杯中，加入________溶 解、________(填操作名称)、洗涤、干燥即可。 (6) 写 出 氮 化 铝 与 浓 氢 氧 化 钠 溶 液 共 热 反 应 的 离 子 方 程 式 ： ________________________________________________________________________。 解析：(1)由已知信息(ⅰ)可知，装置 A 中发生反应的化学方程式为 Mg(OH)2 ＋ NH4Cl===== △ Mg(OH)Cl＋NH3↑＋H2O；装置 E 中的稀硫酸如果倒吸进入装置 C 中会引起实 验安全问题，所以装置 D 做安全瓶，防止倒吸。(2)①Cu 不与稀硫酸反应；②溶液变蓝，说 明有 CuSO4 生成，则红色固体中肯定含有 Cu2O，不能确定是否含有单质 Cu；③所得固体 为单质 Cu，物质的量为 0.1 mol，根据其质量变化可知，原红色固体中含有 Cu 和 Cu2O，设 10.4 g 红色固体中含 x mol Cu，y mol Cu2O，因为 Cu2O＋H2SO4===Cu＋CuSO4＋H2O，则有 x＋y＝0.1，64x＋144y＝10.4，联立得 x＝y＝0.05，则 Cu2O 与 Cu 的物质的量均为 0.05 mol。 (3)浓氨水中氨溶解度随温度升高而减小，且氨水中还存在溶解平衡和电离平衡：NH3＋ H2O NH3·H2O，NH3·H2O NH＋ 4 ＋OH－，所以可以从溶解度及平衡移动等角度分析 生石灰与浓氨水作用产生氨的原因。(4)对于反应 2Al＋2NH3===== △ 2AlN＋3H2，由于氨极易 溶于水，而氢气不溶于水，会产生气泡，所以反应进行完全时装置 J 中将不再产生气泡。(5) 装置 H 中所得的固体中含有氮化铝和没有反应完全的铝，氮化铝不溶于酸，所以可以选用 稀盐酸或稀硫酸除去其中的铝，然后过滤、洗涤、干燥即可。(6)根据题中信息并结合铝在 强碱溶液中以偏铝酸根离子的形式存在，可以写出反应的离子方程式。 答案：(1)Mg(OH)2＋NH4Cl===== △ Mg(OH)Cl＋NH3↑＋H2O 做安全瓶 (2)①铜 ②氧化亚铜 铜 ③0.05 mol Cu、0.05 mol Cu2O (3)一方面，生石灰与水反应放热，降低了氨的溶解度；另一方面，生石灰与水反应将 溶剂消耗，且生成了 Ca(OH)2，增大了 OH－的浓度，使平衡 NH3＋H2O NH3·H2O NH＋ 4 ＋OH－逆向移动，使氨逸出 (4)装置 J 中几乎不再有气泡冒出 (5)稀盐酸(或稀硫酸等其他合理答案) 过滤 (6)AlN＋OH－＋H2O===== △ AlO－ 2 ＋NH3↑ 学习任务 2 实验方案的设计 1．实验方案设计的基本要求 2．实验方案设计的基本内容 一个相对完整的化学实验方案一般包括下述内容： (1)实验名称；(2)实验目的；(3)实验原理；(4)实验用品(药品、仪器、装置、设备)及规 格；(5)实验装置图、实验步骤和操作方法；(6)实验注意事项；(7)实验现象的记录及结果处 理；(8)问题与讨论。 3．实验方案设计的基本思路 根据实验目的和原理及所选用的药品和仪器，设计合理的实验方案，并且从几种方案中 分析选择出最佳方案。 1．某化学活动小组设计如图所示实验装置(部分夹持装置已略去)，以探究潮湿的 Cl2 与 Na2CO3 反应得到的固体物质。 (1)写出装置 A 中发生反应的化学方程式：____________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)写出试剂 Y 的名称：________。 (3)已知：通入一定量的 Cl2 后，测得 D 中只有一种常温下为棕黄色的气体，其为含氯 氧化物。可以确定的是 C 中含氯化合物(盐)只有一种，且含有 NaHCO3，现对 C 中的成分进 行猜想和探究。 ①提出合理假设。 假设 1：存在两种成分，即 NaHCO3 和________； 假设 2：存在三种成分，即 NaHCO3、________和________。 ②设计方案，进行实验。请写出实验步骤以及预期现象和结论(可不填满)。 限选实验试剂和仪器：蒸馏水、稀 HNO3、BaCl2 溶液、澄清石灰水、AgNO3 溶液、试 管、小烧杯、胶头滴管。 实验步骤 预期现象和结论 步骤 1：取 C 中的少量固体样品于试管中，滴加足量蒸馏水至固体完全 溶解，然后将所得溶液分别置于 a、b 试管中 — 步骤 2： 步骤 3： (4)已知 C 中有 0.1 mol Cl2 参加反应。若假设 1 成立，可推知 C 中反应的化学方程式为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)装置 A 为 Cl2 的发生装置，由 MnO2 可以确定试剂 X 为浓盐酸，发生反应的 化学方程式为 4HCl(浓)＋MnO2===== △ MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(2)制得的 Cl2 中除了含有水蒸 气外还含有一定量的 HCl 气体，必须除去，试剂 Y 为饱和食盐水。(3)①根据反应物 Cl2、 Na2CO3、H2O，从组成元素的角度来看，固体生成物可能有 NaHCO3、NaCl、NaClO、NaClO3 等，可以确定的是 C 中含氯元素的盐只有一种，且含有 NaHCO3，另一种气体生成物是含氯 氧化物，Cl 元素的化合价升高，则含氯元素的盐只能是 NaCl，排除 NaClO、NaClO3。这样 就可以假设 C 中的成分有两种可能：NaHCO3 和 NaCl；NaHCO3、Na2CO3 和 NaCl。②将产 物探究转化为离子的检验即可确定固体成分，即检验 Cl－、CO2－ 3 ；NaHCO3 已经确定存在， 故无须检验 HCO－ 3 ，但要防止其对 CO 2－ 3 的干扰。检验 CO 2－ 3 用 BaCl2 溶液；检验 Cl－用 AgNO3 溶液，但要注意 CO 2－ 3 的干扰，应先滴加过量的稀 HNO3，再滴加 AgNO3 溶液。(4)Cl2 与 Na2CO3 等物质的量反应的通式为 xCl2＋xNa2CO3＋x 2H2O===xNaHCO3＋xNaCl＋ x mClmOn，Cl2 与 Na2CO3 的物质的量之比为 1∶1，由氧原子守恒，可得 m∶n＝2∶1，可推出生成的氯的氧 化物为 Cl2O，然后配平即可。 答案：(1)4HCl(浓)＋MnO2===== △ MnCl2＋Cl2↑＋2H2O (2)饱和食盐水 (3)①NaCl Na2CO3 NaCl ② 实验步骤 预期现象和结论 步骤 2：向 a 试管中滴加 BaCl2 溶液 Ⅰ.若无明显现象，证明固体中不含 Na2CO3； Ⅱ.若溶液变浑浊，证明固体中含 Na2CO3 步骤 3：向 b 试管中滴加过量的稀 HNO3，再 滴加 AgNO3 溶液 若溶液变浑浊，结合步骤 2 中结论 Ⅰ，则假 设 1 成立；结合步骤 2 中结论 Ⅱ，则假设 2 成立 (4)2Cl2＋2Na2CO3＋H2O===2NaHCO3＋2NaCl＋Cl2O 2．高纯 MnCO3 是制备高性能磁性材料的主要原料。实验室以 MnO2 为原料制备少量高 纯 MnCO3 的操作步骤如下： (1)制备 MnSO4 溶液：在烧瓶中(装置见下图)加入一定量 MnO2 和水，搅拌，通入 SO2 和 N2 的混合气体，反应 3 h。停止通入 SO2 ，继续反应片刻，过滤(已知：MnO2 ＋ H2SO3===MnSO4＋H2O)。 ①石灰乳参与反应的化学方程式为__________________________________。 ②反应过程中，为使 SO2 尽可能转化完全，在通入 SO2 和 N2 比例一定、不改变固液投 料的条件下，可采取的合理措施有____________________、____________________。 ③若实验中将 N2 换成空气，测得反应液中 Mn2＋、SO24 －的浓度(c)随反应时间(t)的变化 如 下 图 。 导 致 溶 液 中 Mn2 ＋ 、 SO 24 － 浓 度 变 化 产 生 明 显 差 异 的 原 因 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)制备高纯 MnCO3 固体：已知 MnCO3 难溶于水、乙醇，潮湿时易被空气氧化，100 ℃ 开始分解；Mn(OH)2 开始沉淀时 pH＝7.7。请补充由(1)制得的 MnSO4 溶液制备高纯 MnCO3 的操作步骤[实验中可选用的试剂：Ca(OH)2、NaHCO3、Na2CO3、C2H5OH]。 ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________； ③________________________________________________________________________； ④________________________________________________________________________； ⑤低于 100 ℃干燥。 解析：(1)①石灰乳的作用是吸收 SO2。②为了提高 SO2 的转化率，可从温度、反应时间 (即通气速率)来思考。③N2 换成空气，空气中 O2 会氧化 H2SO3，但随着 c(Mn2＋)的增大，c(SO24 －)迅速增大，可能是 Mn2＋起了催化作用。 (2)制备高纯 MnCO3 固体时的注意点：一是 Mn(OH)2 开始沉淀的 pH＝7.7，加 Na2CO3 生成 MnCO3 时，因 Na2CO3 碱性较强，所以要控制溶液的 pH＜7.7。二是 MnCO3 纯度要高， 所以要除去 SO24 －等离子，必须水洗，并检验 SO24 －是否被除去。三是注意题给信息：潮湿 的 MnCO3 易被空气氧化，所以要用乙醇洗去水。 答案：(1)①Ca(OH)2＋SO2===CaSO3＋H2O ②控制适当的温度 缓慢通入混合气体 ③Mn2＋催化 O2 与 H2SO3 反应生成 H2SO4 (2)①边搅拌边加入 Na2CO3，并控制溶液 pH＜7.7 ②过滤，用少量水洗涤 2～3 次 ③检验 SO24 －是否被除去 ④用少量乙醇洗涤 3．草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其 Ka1＝5.4×10－2，Ka2＝5.4×10－5。草酸的 钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色，熔点为 101 ℃， 易溶于水，受热脱水、升华，170 ℃以上分解。 回答下列问题： (1)甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置 C 中可观 察到的现象是______________________________________________，由此可知草酸晶体分解 的产物中有____________。装置 B 的主要作用是_____________________________________。 (2)乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有 CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置 A、 B 和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。 ①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为 A、B、__________。装置 H 反应管 中盛有的物质是________。 ②能证明草酸晶体分解产物中有 CO 的现象是________ ________________________________________________________________________。 (3)设计实验证明： ①草酸的酸性比碳酸的强：________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②草酸为二元酸：_________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)结合草酸晶体(H2C2O4·2H2O)的组成可知，澄清石灰水应是用来检验其分解 产物 CO2 的存在。因草酸晶体易升华，且草酸钙难溶于水，若草酸进入 C 装置，会干扰 CO2 的检验，故装置 B 中冰水的主要作用是冷凝挥发出来的草酸。 (2)①要验证草酸晶体分解产物中还有 CO，只能通过检验 CO 与 CuO 反应的产物 CO2 的存在来达到这一目的。因为草酸晶体的分解产物本身含有 CO2，会对 CO 的检验造成干扰， 所以在检验 CO 前应将分解产物中的 CO2 除尽，可选用 F 装置来除去 CO2，D 装置用来检验 CO2 是否除尽。将除去 CO2 的气体通过盛有无水氯化钙的装置 G 干燥，然后通过盛有 CuO 的装置 H，CuO 将 CO 氧化为 CO2，再将气体通过盛有澄清石灰水的 D 装置，用来检验 CO2 的存在。因 CO 有毒，最后可将尾气通过排水法收集。 ②若前一个装置 D 中澄清石灰水不变浑浊，说明草酸晶体分解的产物 CO2 已除尽；H 中黑色粉末(CuO)变红，同时其后的装置 D 中澄清石灰水变浑浊，说明草酸晶体分解产物中 含有 CO。 (3)①根据强酸制弱酸的反应原理，可选择将 NaHCO3 加入草酸溶液的实验方法来证明 草酸的酸性比碳酸的强。 ②根据酸碱中和反应原理，可采用中和滴定的方法用 NaOH 标准溶液来滴定一定物质 的量浓度的草酸溶液，根据反应的草酸与 NaOH 的物质的量的比值为 1∶2，证明草酸是二 元酸。 答案：(1)有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊 CO2 冷凝(水蒸气、草酸等)，防止草酸进 入装置 C 反应生成沉淀，干扰 CO2 的检验 (2)①F、D、G、H、D、I CuO ②前面 D 中的澄清石灰水不变浑浊，H 中黑色粉末变 为红色，后面 D 中澄清石灰水变浑浊 (3)①向盛有少量 NaHCO3 的试管里滴加草酸溶液，有气泡产生 ②用 NaOH 标准溶液 滴定草酸溶液，消耗 NaOH 的物质的量为草酸的 2 倍 综合实验设计题的解题思路 (1)巧审题，明确实验的目的和原理。实验原理是解答实验题的核心，是实验设计的依 据和起点。实验原理可从题给的化学情景(或题首所给实验目的)并结合元素及其化合物等有 关知识获取。在此基础上，遵循可靠性、简捷性、安全性的原则，确定符合实验目的、要求 的方案。 (2)想过程，理清实验操作的先后顺序。根据实验原理所确定的实验方案中的实验过程， 确定实验操作的方法和步骤，把握各步实验操作的要点，理清实验操作的先后顺序。 (3)看准图，分析各项实验装置的作用。有许多综合实验题图文结合，思考容量大。在 分析解答过程中，要认真细致地分析图中所示的各项装置，并结合实验目的和原理，确定它 们在该实验中的作用。 (4)细分析，得出正确的实验结论。实验现象(或数据)是化学原理的外在表现。在分析实 验现象(或数据)的过程中，要善于找出影响实验成败的关键以及产生误差的原因，或从有关 数据中归纳出定量公式，绘制变化曲线等。 学习任务 3 实验方案的评价与改进 一、化学实验评价的三大视角 1．绿色化视角 (1)实验方案是否科学可行、无污染； (2)实验操作是否安全合理； (3)实验步骤是否简单方便； (4)实验效果是否明显。 2．安全性视角 (1)避免炸裂：受热不均匀、液体倒吸、气流不畅、易燃气体中混有助燃气体等。 (2)防污染：有毒尾气未经处理、剩余药品随意丢弃、实验产生的废液随意倾倒等。 (3)防失火：点燃或熄灭酒精灯的方法不正确、易燃试剂与明火接触等。 (4)防吸水：极易水解、吸水性强(潮解)的物质未密封保存或与潮湿空气接触，大量吸水 导致液体溢出或反应变质等。 3．规范性视角 (1)仪器的安装与拆卸； (2)试剂添加的顺序与用量； (3)加热的方式、方法和时机； (4)仪器的查漏、气密性检验； (5)温度计的规范使用、水银球的位置； (6)实验数据的读取； (7)冷却、冷凝的方法等。 二、化学实验装置的改进 化学实验装置的改进一般分为如下三种情况： 1．气体实验装置的改进 中学化学实验中，应掌握的气体制备实验有：三种单质(H2、O2、Cl2)的制备；两种氢化 物(HCl、NH3)的制备；四种氧化物(CO2、SO2、NO2、NO)的制备；一种有机物(C2H4)的制备。 复习时，除了掌握好教材中经典的制备方法外，还应对药品选择、反应原理进行拓展和创新。 典型的气体实验装置改进设计有：依据启普发生器原理设计的反应器，尾气吸收、防倒 吸装置的设计，液封装置的设计，恒压装置的设计等。 2．性质实验装置的改进 研究物质的物理性质和化学性质，是化学实验的最主要功能。性质实验装置的改进可以 考查考生的创新思维能力。改进后的实验应尽可能简单易行，用较少的实验步骤和实验药品， 并能在较短的时间内完成，且效果明显。例如：用套管实验证明 Na2CO3、NaHCO3 的热稳 定性(图甲)；用一套培养皿通过向 NaOH 固体上滴浓氨水，探究氨的性质(图乙)等。 3．制备实验装置的改进 制备一种物质，应根据目标产品的组成来确定原料及反应原理，设计反应路径，选择合 适的仪器和装置。最后，根据生成物的性质将产品分离提纯出来。整个过程如下图所示： 目标 产品 → 选择 原料 → 设计反 应路径 → 设计反 应装置 → 控制反 应条件 → 分离提 纯产品 改进实验装置时应注意以下两点： (1)在设计物质制备的实验方案时，要优化上述流程中的每一个具体环节。遵循的优化 原则是原料廉价，原理绿色，条件优化，仪器简单，分离方便。 (2)一些物质的制备，由于其性质上的特殊性，需要设计一些特殊的装置来完成，如实 验室制备 Fe(OH)2 固体，由于 Fe(OH)2 遇空气易被氧化而变质，故其制备实验装置必须严格 防止制备的 Fe(OH)2 固体与 O2 接触；再如常见有机物的制备中，由于有机反应缓慢、副产 品多、原料容易挥发，所以常见有机物的制备装置都要加装冷凝回流装置，使原料回流、充 分反应，提高产率。 1．(2020·吉林模拟)下列实验操作、实验现象和实验结论均正确的是( ) 选项 实验操作 实验现象 实验结论 A 将大小相同的金属钠分别 投入水和乙醇中 钠与水反应比钠与乙醇反 应剧烈 乙醇羟基中的氢原子不如 水分子中的氢原子活泼 B 在适量淀粉溶液中加入几 滴稀硫酸，水浴加热 5 min，加入 NaOH 溶液调 溶液 pH 至碱性，再加入 新制的 Cu(OH)2 悬浊液， 加热 有砖红色沉淀生成 淀粉完全水解 续 表 选项 实验操作 实验现象 实验结论 C 向 Fe(NO3)2 溶液中依次滴加少量 稀 H2SO4 和 KSCN 溶液 溶液变为血红色 稀硫酸能氧化 Fe2＋ D 向尿液中加入新制 Cu(OH)2 悬浊液 没有砖红色沉淀生成 尿液中不含葡萄糖 解析：选 A。A.钠分别与水和乙醇反应都能置换出氢气，大小相同的钠与水反应比与乙 醇反应剧烈，说明水中的氢原子比乙醇羟基上的氢原子活泼，A 正确；B.淀粉若部分水解， 也会产生同样的现象，B 错误；C.向 Fe(NO3)2 溶液中滴加稀 H2SO4，使溶液呈酸性，形成 的硝酸将 Fe2＋氧化为 Fe3＋，滴加 KSCN 溶液变为血红色，而不是稀硫酸能氧化 Fe2＋，C 错 误；D.在加入新制 Cu(OH)2 悬浊液之前，应先加氢氧化钠形成碱性环境，且需要加热，这样 Cu(OH)2 才会与醛基反应产生砖红色沉淀，才能检测出尿液中的葡萄糖，D 错误。 2．(双选)下表中各栏目的叙述对应都正确的一项是( ) 选项 叙述 实验操作或现象 解释 A 反萃取法提取碘的 CCl4 溶液 中的碘 向富碘的 CCl4 溶液 中加入足量水、振荡、 静置、分液 碘在水中溶解度比在 CCl4 中大 B 在 FeCl3 溶液中加入适量 Fe 粉，充分反应后再滴加几滴铁 氰化钾溶液 产生蓝色沉淀 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋； 3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－ === Fe3[Fe(CN)6]2↓ C 向 0.1 mol/L 的 Fe(NO3)2 溶液 振荡试管溶液颜色加 NO－ 3 (H＋)将 Fe2＋氧化 中滴加盐酸 深 为 Fe3＋ D 向 5 mL 0.1 mol/L NaOH 溶液 滴入 5 滴 0.1 mol/L MgSO4 溶 液，再滴加 0.1 mol/L CuSO4 溶 液 先有白色沉淀生成， 后变为浅蓝色沉淀 Cu(OH)2 的溶度积 比 Mg(OH)2 的小 解析：选 BC。A.根据相似相溶原理知，碘和四氯化碳都是非极性分子，水是极性分子， 所以碘易溶于四氯化碳而不易溶于水，向富碘的 CCl4 溶液中加入足量水、振荡、静置、分 液，虽然碘在水中的溶解度低，但因为水的量大，导致碘溶于水中，并不是因为碘在水中溶 解度比在 CCl4 中大，A 错误；B.亚铁离子和铁氰根离子发生络合反应生成蓝色沉淀，该实 验现象及解释都正确，B 正确；C.酸性条件下，硝酸根离子能氧化亚铁离子生成铁离子，导 致溶液颜色加深，C 正确；D.NaOH 溶液过量，过量的氢氧化钠与 CuSO4 溶液反应生成蓝色 沉淀，不能说明发生沉淀的转化，不能用 Cu(OH)2 的溶度积比 Mg(OH)2 的小来解释，D 错 误。 表格评价型实验题常常与元素化合物知识相结合，并以拼盘形式出现，从不同的角度进 行命题，信息容量大、综合性强。解答该类题目的步骤如下： (1)明确题干信息 ①明确关键要求，如“正确的是”等； ②把握关键字词，如“分离”“提纯”等。 (2)逐项分析选项 ①“分离”“提纯”要明确原理，切记不能引入新杂质； ②“操作问题”要避免遗漏，养成有序思维的习惯； ③“制备问题”要从教材类比迁移，明确是考查原理，还是考查操作或仪器。 (3)对比验证 在题干要求的前提下快速对比验证，确保答案正确。 3．(2020·漳州高三检测)资料表明，在加热条件下 SO3 具有比较强的氧化性。某研究性 学习小组的同学对绿矾(FeSO4·7H2O)受热分解的情况进行探究。 (1)甲同学认为，绿矾受热分解的产物是 FeO、SO3、H2O。你支持该观点吗？________。 说明理由：________________________________________________________。 (2)乙同学设计如图装置通过实验来探究绿矾受热分解的情况(部分夹持装置未画出，C 装置的水槽中加冰盐水)。请填写下列表格。 仪器 加入试剂 预期实验现象 A 绿矾试样 B D (3)本实验设计明显不足之处是_____________________________________________。 (4)实验结束后，要检验绿矾是否分解完全，请简述实验方法：____________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)若绿矾分解完全，C 装置中 U 形管内有无色晶体出现，请写出绿矾受热分解的化学 方程式：__________________________________________________。 解析：(1)因题目中已知“在加热条件下 SO3 具有比较强的氧化性”，而 FeO 具有还原 性，二者受热时会发生氧化还原反应而不能共存，故不支持该观点。 (2)FeSO4·7H2O 受热分解的产物一定有 Fe2O3，根据化合价升降可知一定有 SO2，还一 定有 H2O，故 A 中应残留红棕色固体；B 中试剂为无水 CuSO4 粉末，用于检验产物水，实 验现象为白色粉末变蓝；D 中试剂为品红或酸性高锰酸钾溶液或溴水，用于检验产物 SO2， 实验现象为溶液褪色。 (3)实验设计的不足之处一般从有没有防止倒吸的装置以及尾气处理装置等方面考虑。 本实验设计明显没有尾气吸收装置。 (4)“要检验绿矾是否分解完全”，只需检验有无 Fe2＋即可：取 A 中残留固体少许溶于 足量稀硫酸，再取溶解液少许于试管中，滴入酸性 KMnO4 溶液，振荡，若溶液不褪色，证 明分解完全；否则分解不完全。 (5)U 形 管 内 的 无 色 晶 体 是 SO3 ， 可 写 出 绿 矾 受 热 分 解 的 化 学 方 程 式 为 2FeSO4·7H2O===== △ Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O。 答案：(1)不支持 FeO 有还原性，SO3 在加热条件下有较强的氧化性，二者受热时会发 生氧化还原反应而不能共存 (2) 仪器 加入试剂 预期实验现象 A 残留红棕色固体 B 无水 CuSO4 粉末 白色粉末变蓝 D 品红或酸性高锰 溶液褪色 酸钾溶液或溴水 (3)没有尾气吸收装置 (4)取 A 中残留固体少许溶于足量稀硫酸，再取溶解液少许于试管中，滴入酸性 KMnO4 溶液，振荡，若酸性 KMnO4 溶液不褪色，证明分解完全；否则分解不完全 (5)2FeSO4·7H2O===== △ Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O 解答综合性实验设计与评价题的基本流程 原理→反应物质→仪器装置→现象→结论→作用或意义→联想。具体分析如下： (1)实验是根据什么性质和原理设计的？实验的目的是什么？ (2)所用各物质名称、状态、代替物(根据实验目的和相关的化学反应原理，进行全面的 分析比较和推理，并合理选择)。 (3)有关装置：性能、使用方法、适用范围、注意问题、是否有替代装置可用、仪器规 格等。 (4)有关操作：操作顺序、注意事项或操作错误的后果。 (5)实验现象：自下而上，自左而右全面观察。 (6)实验结论：直接结论或导出结论。 1．(2018·高考全国卷Ⅱ)下列实验过程可以达到实验目的的是( ) 编号 实验目的 实验过程 A 配制 0.400 0 mol·L－1 的 NaOH 溶液 称取 4.0 g 固体 NaOH 于烧杯中，加入少量蒸馏 水溶解，转移至 250 mL 容量瓶中定容 B 探究维生素 C 的还原性 向盛有 2 mL 黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的 维生素 C 溶液，观察颜色变化 C 制取并纯化氢气 向稀盐酸中加入锌粒，将生成的气体依次通过 NaOH 溶液、浓硫酸和 KMnO4 溶液 D 探究浓度对反应速率的 影响 向 2 支盛有 5 mL 不同浓度 NaHSO3 溶液的试管 中同时加入 2 mL 5%H2O2 溶液，观察实验现象 解析：选 B。NaOH 固体溶解后需冷却至室温才能转移至 250 mL 容量瓶中，且需用蒸 馏水洗涤烧杯内壁和玻璃棒 2～3 次，洗涤液并入容量瓶，然后定容，A 项不能达到实验目 的；实验中若观察到 FeCl3 溶液的黄色逐渐褪去，且溶液变成浅绿色，说明维生素 C 具有还 原性，B 项能达到实验目的；通过 NaOH 溶液可除去 H2 中混有的少量 HCl 杂质，再经浓硫 酸干燥即可得到 H2，没有必要经过 KMnO4 溶液，C 项不能达到实验目的；NaHSO3 溶液与 H2O2 溶液的反应没有明显实验现象，无法判断反应进行的快慢，D 项不能达到实验目的。 2．(2018·高考全国卷Ⅱ)K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体，可用于晒 制蓝图。回答下列问题： (1)晒制蓝图时，用 K3[Fe(C2O4)3]·3H2O 做感光剂，以 K3[Fe(CN)6]溶液为显色剂。其光 解反应的化学方程式为 2K3[Fe(C2O4)3]===== 光照 2FeC2O4＋3K2C2O4＋2CO2↑；显色反应的化学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物，按如图所示装置进行实验。 ①通入氮气的目的是_______________________________________________。 ②实验中观察到装置 B、F 中澄清石灰水均变浑浊，装置 E 中固体变为红色，由此判断 热分解产物中一定含有________、________。 ③为防止倒吸，停止实验时应进行的操作是_________________________________ ________________________________________________________________________。 ④样品完全分解后，装置 A 中的残留物含有 FeO 和 Fe2O3，检验 Fe2O3 存在的方法是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)发生的显色反应是溶液中 Fe2＋与 K3[Fe(CN)6]生成 Fe3[Fe(CN)6]2，其化学方程 式为 3FeC2O4＋2K3[Fe(CN)6]===Fe3[Fe(CN)6]2＋3K2C2O4。(2)①实验时通入 N2，不仅能隔绝 空气，排除空气的干扰，还能使反应产生的气体全部进入后续装置。②实验中装置 B 中澄 清石灰水变浑浊，说明三草酸合铁酸钾的热分解产物中含有 CO2，经 NaOH 溶液可除去 CO2， 气体经浓硫酸干燥后，与灼热的 CuO 反应，得到单质 Cu，且由装置 F 中现象可知装置 E 中 又生成 CO2，由此可判断热分解产物中还含有 CO。③为防止倒吸，实验结束后，应先熄灭 装置 A、E 两处的酒精灯，冷却后停止通入氮气。④要检验 A 中残留固体中含有 Fe2O3，可 取少量 A 中残留固体，加入足量稀硫酸或稀盐酸溶解，再滴入少许 KSCN 溶液，溶液中出 现血红色，即可确定残留固体中含有 Fe2O3。 答案：(1)3FeC2O4＋2K3[Fe(CN)6]===Fe3[Fe(CN)6]2＋3K2C2O4 (2)①隔绝空气，使反应产生的气体全部进入后续装置 ②CO2 CO ③先熄灭装置 A、E 的酒精灯，冷却后停止通入氮气 ④取少许固体粉末于试管中，加稀硫酸溶解，滴入 1～2 滴 KSCN 溶液，溶液变为血红 色，证明含有 Fe2O3 3．(2019·高考江苏卷)实验室以工业废渣(主要含 CaSO4·2H2O，还含少量 SiO2、Al2O3、 Fe2O3)为原料制取轻质 CaCO3 和(NH4)2SO4 晶体，其实验流程如下： (1)室温下，反应 CaSO4(s)＋CO2－ 3 (aq) CaCO3(s)＋SO2－ 4 (aq)达到平衡，则溶液中 c（SO2－ 4 ） c（CO2－ 3 ） ＝___________________________________________________________ [Ksp(CaSO4)＝4.8×10－5，Ksp(CaCO3)＝3×10－9]。 (2) 将 氨 水 和 NH4HCO3 溶 液 混 合 ， 可 制 得 (NH4)2CO3 溶 液 ， 其 离 子 方 程 式 为 ________________________________________________________________________； 浸取废渣时，向(NH4)2CO3 溶液中加入适量浓氨水的目的是___________________。 (3)废渣浸取在如图所示的装置中进行。控制反应温度在 60～70 ℃，搅拌，反应 3 小时。 温度过高将会导致 CaSO4 的转化率下降，其原因是__________________________________； 保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变，实验中提高 CaSO4 转化率的操作有 ________________________________________________________________________。 (4)滤渣水洗后，经多步处理得到制备轻质 CaCO3 所需的 CaCl2 溶液。设计以水洗后的 滤 渣 为 原 料 ， 制 取 CaCl2 溶 液 的 实 验 方 案 ： ___________________________________________[已知 pH＝5 时 Fe(OH)3 和 Al(OH)3 沉淀完 全；pH＝8.5 时 Al(OH)3 开始溶解。实验中必须使用的试剂：盐酸和 Ca(OH)2]。 解析：(1)c（SO2－ 4 ） c（CO2－ 3 ） ＝c（SO2－ 4 ）·c（Ca2＋） c（CO2－ 3 ）·c（Ca2＋） ＝Ksp（CaSO4） Ksp（CaCO3） ＝4.8×10－5 3×10－9 ＝1.6×104。 (2)HCO － 3 与 NH3·H2O 反应生成 CO2－ 3 、NH ＋ 4 和 H2O。CO 2－ 3 水解显碱性，加入 NH3·H2O 可以抑制 CO 2－ 3 水解，增加溶液中 CO 2－ 3 的浓度，促进 CaSO4 转化为 CaCO3。(3)(NH4)2CO3 受热易分解，所以反应环境温度不能过高。加快搅拌速率，可提高 CaSO4 的转化率。(4)水 洗之后的滤渣的主要成分为 SiO2、Al2O3、Fe2O3 和 CaCO3，将滤渣分批加入盐酸中，可以 使其与盐酸充分反应，CaCO3 与 HCl 反应会有气泡产生，当看不到气泡时，过滤除去 SiO2 等不溶物，此时滤液中含有 Al3＋、Fe3＋和 Ca2＋，加入 Ca(OH)2，调节 pH 介于 5～8.5 时， Al3＋和 Fe3＋完全以沉淀形式存在，然后过滤得 CaCl2 溶液。 答案：(1)1.6×104 (2)HCO－ 3 ＋NH3·H2O===NH＋ 4 ＋CO2－ 3 ＋H2O 增加溶液中 CO 2－ 3 的浓度，促进 CaSO4 的转化 (3)温度过高，(NH4)2CO3 分解 加快搅拌速率 (4)在搅拌下向足量稀盐酸中分批加入滤渣，待观察不到气泡产生后，过滤，向滤液中 分批加入少量 Ca(OH)2，用 pH 试纸测量溶液 pH，当 pH 介于 5～8.5 时，过滤 1．(2020·江门调研)已知：Mg 能在 NO2 中燃烧，可能产物为 Mg3N2、MgO 和 N2。Mg3N2 容易与水反应。 (1)某实验探究小组探究 Mg 与 NO2 反应的固体产物成分，对固体产物提出三种假设： 假设Ⅰ：固体产物为 MgO；假设Ⅱ：____________________________________________； 假设Ⅲ：____________________________________________________________。 (2)该小组通过如下实验装置来验证 Mg 在 NO2 中燃烧反应产物(夹持装置省略，部分仪 器可重复使用)。 ①实验装置连接的顺序为____________(填字母)。 ②装置 B 中盛装的试剂可以是________ (填字母)。 a．浓硫酸 b．碱石灰 c．无水 CaCl2 d．五氧化二磷 ③确定产物中有 N2 生成的实验现象为____________________。 (3)设计实验证明产物中存在 Mg3N2：________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)已知装置 C 中初始加入 Mg 粉质量为 13.2 g，在足量的 NO2 中充分燃烧，实验结束 后，硬质玻璃管冷却至室温、称量，测得硬质玻璃管中剩余固体的质量为 21.0 g，产生 N2 的 体 积 为 1 120 mL( 标 准 状 况 ) 。 写 出 玻 璃 管 中 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 ： _____________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)根据已知 Mg 在 NO2 中燃烧产物的可能性分析判断，假设Ⅰ：固体产物为 MgO； 假设Ⅱ：固体产物为 Mg3N2；假设Ⅲ：固体产物为 MgO 和 Mg3N2 的混合物。 (2)①A 中铜与浓硝酸反应产生二氧化氮，用 B 中干燥剂干燥后，通入硬质玻璃管 C 中 与镁粉反应，用 E 中 NaOH 溶液除去多余的二氧化氮，最后用 D 中排水法收集氮气，为确 保 C 中无水蒸气，在 C 和 E 之间也应连接干燥装置，故装置的连接顺序为 ABCBED；②二 氧化氮不能用碱性干燥剂干燥，U 形管盛装的是固体干燥剂，故 B 中盛放的试剂可以是无 水氯化钙或五氧化二磷等，选 cd；③从 C 中导出的气体通过 NaOH 溶液吸收 NO2 后，仍有 气体将 D 中试剂瓶中的水压入烧杯中，则确定产物中有 N2 生成。 (3)Mg3N2 能与水反应生成氨，氨是具有刺激性气味的碱性气体，所以取少量反应后的 固体产物，加入水中产生有刺激性气味的气体，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变成蓝色， 则证明产物中有 Mg3N2。 (4)13.2 g 镁的物质的量为 0.55 mol，设生成 Mg3N2 的物质的量为 x mol，MgO 的物质的 量为 y mol，根据镁原子守恒得①3x＋y＝0.55 mol；根据固体质量得②100x＋40y＝21.0 g， 联立①②解得 x＝0.05，y＝0.4；氮气的物质的量为 1.12 L÷22.4 L·mol－1＝0.05 mol，综上分 析反应物为 Mg 和 NO2，生成物为 Mg3N2、MgO 和 N2 且物质的量之比为 1∶8∶1，所以化 学方程式为 11Mg＋4NO2===== △ Mg3N2＋8MgO＋N2。 答案：(1)固体产物为 Mg3N2 固体产物为 MgO 和 Mg3N2 的混合物 (2)①ABCBED ②cd ③D 中试剂瓶中的水被气体压入烧杯中 (3)取 C 中少量反应产物，加入水中产生有刺激性气味的气体，该气体可使湿润的红色 石蕊试纸变蓝 (4)11Mg＋4NO2===== △ Mg3N2＋8MgO＋N2 2．(1)甲同学设计两种方案来检验 Na2SO3 溶液是否发生变质。 方案一：取样，加入稀盐酸有气泡生成，认为亚硫酸钠溶液没有变质。 方案二：取样，加入氯化钡溶液有白色沉淀生成，认为亚硫酸钠溶液完全变质。 请你对两方案做出评价。 方案一：________(填“合理”或“不合理”)，理由是__________________________ ________________________________________________________________________。 方案二：________(填“合理”或“不合理”)，理由是_________________________ ________________________________________________________________________。 (2)乙同学探究 Na2SO3 溶液是否发生变质，设计如下实验测定 1.0 mol·L－1Na2SO3 溶液的 实际浓度。 ①分液漏斗中应加入足量的________(填字母)。 a．浓硝酸 b．65%硫酸 c．浓盐酸 ②实验前后测得 C 装置增重 3.2 g，则 Na2SO3 溶液实际的物质的量浓度为________。 (3)该实验装置还存在一个明显的缺陷，该缺陷是______________________________ ________________________________________________________________________； 如何改进？______________________________________________________________。 解析：(2)①制备二氧化硫气体选用硫酸。②C 装置增重 3.2 g，产生的 n(SO2)＝0.05 mol， 所以 n(Na2SO3)＝0.05 mol，c(Na2SO3)＝0.05 mol÷0.06 L≈0.83 mol·L－1。(3)该实验装置中存 在的一个明显的缺陷是缺少一个驱赶残留二氧化硫气体的装置。 答案：(1)不合理 亚硫酸钠部分变质时加入稀盐酸也会产生气泡 不合理 亚硫酸钠 也能与氯化钡反应生成白色沉淀，亚硫酸钠未变质或部分变质时加入氯化钡溶液也会产生白 色沉淀 (2)①b ②0.83 mol·L－1 (3)缺少一个驱赶残留二氧化硫气体的装置(或其他合理答案) 在 A 装置中加一个带活 塞的导气管 3．(2017·高考北京卷)某小组在验证反应“Fe＋2Ag＋===Fe2＋＋2Ag”的实验中检测到 Fe3＋，发现和探究过程如下。 向硝酸酸化的 0.05 mol·L－1 硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底 部有黑色固体，溶液呈黄色。 (1)检验产物 ①取出少量黑色固体，洗涤后，____________________________________________ ________________________________________________________________________ (填操作和现象)，证明黑色固体中含有 Ag。 ②取上层清液，滴加 K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有________。 (2)针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有 Fe3＋，乙认为铁粉过量时不可能有 Fe3＋，乙 依据的原理是__________________(用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验： ①取上层清液，滴加 KSCN 溶液，溶液变红，证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀 产生，且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下： 序号 取样时间/min 现象 ⅰ 3 产生大量白色沉淀；溶液呈红色 ⅱ 30 产生白色沉淀，较 3 min 时量少；溶液红色较 3 min 时加深 ⅲ 120 产生白色沉淀，较 30 min 时量少；溶液红色较 30 min 时变浅 (资料：Ag＋与 SCN－生成白色沉淀 AgSCN) ②对 Fe3＋产生的原因做出如下假设： 假设 a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生 Fe3＋； 假设 b：空气中存在 O2，由于______________________(用离子方程式表示)，可产生 Fe3 ＋； 假设 c：酸性溶液中的 NO － 3 具有氧化性，可产生 Fe3＋； 假设 d：根据______________________________________现象，判断溶液中存在 Ag＋， 可产生 Fe3＋。 ③下述实验Ⅰ可证实假设 a、b、c 不是产生 Fe3＋的主要原因。实验Ⅱ可证实假设 d 成立。 实验Ⅰ：向硝酸酸化的____________________溶液(pH≈2)中加入过量铁粉，搅拌后静 置，不同时间取上层清液滴加 KSCN 溶液。3 min 时溶液呈浅红色，30 min 后溶液几乎无色。 实验Ⅱ：装置如图。其中甲溶液是________，操作及现象是______________________ ________________________________________________________________________。 (3) 根 据 实 验 现 象 ， 结 合 方 程 式 推 测 实 验 ⅰ ～ ⅲ 中 Fe3 ＋ 浓 度 变 化 的 原 因 ： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)①黑色固体溶于热的硝酸溶液后，向其中加入稀盐酸，产生白色沉淀，可证 明黑色固体中含有 Ag。②可利用 K3[Fe(CN)6]检验 Fe2＋的存在。(2)过量的铁粉会与 Fe3＋反 应。②空气中的 O2 会与 Fe2＋发生氧化还原反应，产生 Fe3＋；加入 KSCN 溶液后产生白色沉 淀，说明溶液中存在 Ag＋，Ag＋可与 Fe2＋反应产生 Fe3＋。③实验Ⅰ可证实假设 a、b、c 不是 产生 Fe3＋的主要原因，只要将原实验反应体系中的 Ag＋替换，其他微粒的种类及浓度保持不 变，做对比实验即可，所以可选用 0.05 mol·L－1 NaNO3 溶液(pH≈2)；实验Ⅱ利用原电池装 置证明反应 Ag＋＋Fe2＋===Ag＋Fe3＋能发生，所以甲溶液是 FeSO4 溶液。操作和现象：分别 取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加 KSCN 溶液，后者红色更深。 答案：(1)①加硝酸加热溶解固体，再滴加稀盐酸，产生白色沉淀 ②Fe2＋ (2)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ ②4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O 加入 KSCN 溶液后产生白色沉淀 ③0.05 mol·L－1 NaNO3 FeSO4 溶液 分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加 KSCN 溶液，后者红色更深 (3)溶液中存在反应：①2Ag＋＋Fe===Fe2＋＋2Ag，②Ag＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ag，③Fe＋2Fe3 ＋===3Fe2＋。反应开始时，c(Ag＋)大，以反应①②为主，c(Fe3＋) 增大。约 30 min 后，c(Ag＋) 小，以反应③为主，c(Fe3＋)减小 4．(2020·湖北八校第二次联考)Ⅰ.某化学兴趣小组利用以下装置模拟合成氨并制备少量 氨水。 已知：加热(85 ℃)NH4Cl 和 NaNO2 饱和溶液可以制取 N2。 (1)B 装置中仪器名称是________________。 (2)为了完成实验，装置从左到右接口的连接顺序是 。 (3)D 装置中玻璃纤维的作用是_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)小组中甲同学认为 F 装置不太合理，实验中会产生倒吸。乙同学认真分析后认为该 装置无须改进，他的理由是_____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 Ⅱ.实验探究 (5)该小组同学利用制备的氨水再进行银镜反应实验。经查阅资料，配制的银氨溶液主 要成分是 Ag(NH3)2OH，该小组同学对其组成进行了如下实验探究： ①在洁净的小试管中加入2 mL 2%的 AgNO3溶液，然后边振荡试管边滴加 2%的稀氨水， 至最初产生的沉淀恰好溶解为止，制得银氨溶液。 ②在制得的银氨溶液中加入无水乙醇，溶液变浑浊，过滤，用____________洗涤，得到 白色固体。 ③将该白色固体用适量蒸馏水溶解，得到无色溶液，用广范 pH 试纸检验溶液近似呈中 性；向溶液中逐滴加入稀盐酸至不再产生沉淀，静置，取上层清液于另一支放有一小片铜的 小试管中并微热，发现铜片的表面有气泡产生，遇到空气变成红棕色；另取少量上层清液加 过量的 NaOH 溶液并加热，得到无色刺激性气体。由此确定通过上述方法制备的白色固体 的主要成分是________________。 (6)请根据以上探究，设计实验来制备少量纯净的 Ag(NH3)2OH 溶液：取 2 mL 2%的 AgNO3 溶液于洁净的小试管中，_______________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 即得到纯净的 Ag(NH3)2OH 溶液。 解析：本实验分两部分，Ⅰ是物质的制备，反应原理为 N2＋3H2 铁触媒 △ 2NH3，NH3 ＋H2O NH3·H2O，该实验可分解为“常见仪器的使用”“装置的连接”“实验安全(防 倒吸)”三个小实验；Ⅱ是探究物质的成分，依据元素化合物的性质即可作答。 (2)根据实验原理 N2＋3H2 铁触媒 △ 2NH3，A 装置产生 N2(含水蒸气)，B 装置产生 H2(含 HCl 和水蒸气)，H2 通过 E 装置除去 HCl 后与 N2 一同通入 C 装置(干燥、混合、调节两气体 比例)，得到 N2 和 H2 的混合气体，然后进入 D 装置，与铁触媒接触发生反应，生成的 NH3 中混有未反应的 N2、H2，该混合气体通入 F 装置中制得氨水，尾气中的 H2 用 G 装置处理， 因此装置接口的连接顺序是 (4)弄清产生倒吸的原理本问就不难回答。产生倒吸的原理是大量气体迅速溶于水，导 致导管内气体压强迅速减小，液体被外界气压压入导管内从而产生倒吸现象。本题中反应产 生的 NH3 中含有大量未反应的 N2 和 H2，这两种气体均难溶于水，不会使导管内压强迅速减 小，因而也就不会产生倒吸现象。 (5)在银氨溶液中加入无水乙醇， 溶液变浑浊，说明得到的沉淀物难溶于乙醇，因此可 用无水乙醇洗涤该沉淀。由实验现象可知，该白色固体中含有 Ag(NH3)＋ 2 和 NO－ 3 ，因此其成 分是 Ag(NH3)2NO3。 (6)实验探究①中制备银氨溶液的反应原理为 AgNO3 ＋NH3 ·H2O===AgOH ↓＋ NH4NO3，AgOH＋2NH3·H2O===Ag(NH3)2OH＋2H2O，按此反应原理分析，实验方案就不 难设计了。 答案：(1)启普发生器 (2)bih fg(或 gf)kjl (3)增大气体与催化剂铁触媒的接触面积 (4)合成氨的反应为可逆反应，反应物的转化率低，NH3 中混有较多难溶于水的气体，F 装置中不会产生倒吸 (5)无水乙醇 Ag(NH3)2NO3 (6)逐滴加入稀 NaOH 溶液至不再有沉淀生成，过滤，用适量蒸馏水洗涤，再将固体转 移至小试管中，逐滴加入 2%的稀氨水至沉淀恰好溶解(其他合理答案均可) 5．(2020·景德镇高三质检)已知铁离子、氯气、溴均为常见的氧化剂，某化学兴趣小组 设计了如下实验探究其氧化性强弱： (1)①装置 A 中发生反应的离子方程式是_____________________________________ ________________________________________________________________________。 ②整套实验装置存在一处明显的不足，请指出：__________________________。 (2)用改正后的装置进行实验，实验过程如下： 实验操作 实验现象 结论 打开活塞 a，向圆底烧瓶中滴 入适量浓盐酸；然后 ________________________ D 装置中：溶液变血红色；E 装置中：水层溶液变黄， 振 荡后，CCl4 层无明显变化。一 段时间后 _______________________ Cl2、Br2、Fe3＋的氧化性由强 到弱的顺序为 Cl2 ＞Br2 ＞ Fe3＋ (3)因忙于观察和记录，没有及时停止反应，D、E 中均发生了新的变化。 D 装置中：血红色慢慢褪去。 E 装置中：CCl4 层颜色逐渐加深，直至变成红色。 为探究上述实验现象的本质，小组同学查得资料如下： ⅰ.Fe3＋＋3SCN－ Fe(SCN)3 是一个可逆反应。 ⅱ.(SCN)2 性质与卤素单质类似。氧化性：Cl2 ＞(SCN)2。 ①请用平衡移动原理(结合上述资料)解释 Cl2 过量时 D 中溶液血红色褪去的原因： ______________________________________________________________________________。 现设计简单实验证明上述解释：取少量褪色后的溶液，滴加__________溶液，若溶液颜 色________________，则上述解释是合理的。 小组同学另查得资料如下： ⅲ.Cl2 和 Br2 反应生成 BrCl，BrCl 呈红色(略带黄色)，沸点约 5 ℃，它与水能发生水解反应， 且该反应为非氧化还原反应。 ⅳ.AgClO、AgBrO 均可溶于水。 ②欲探究 E 中颜色变化的原因，设计实验如下： 用分液漏斗分离出 E 的下层溶液，蒸馏、收集红色物质，取少量，加入 AgNO3 溶液， 结果观察到仅有白色沉淀产生。请结合上述资料用两步离子方程式解释仅产生白色沉淀的原 因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)①浓盐酸与二氧化锰加热反应生成氯化锰、氯气和水，反应的离子方程式为 MnO2＋4H＋＋2Cl－===== △ Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。②由于氯气有毒，直接排放到空气中会污染 大气，要用碱液吸收尾气，实验装置缺少尾气处理装置。(2)打开活塞 a，向圆底烧瓶中滴入 适量浓盐酸，然后关闭活塞 a，点燃酒精灯加热；亚铁离子的还原性比溴离子强，氯气首先 氧化亚铁离子，再氧化溴离子，所以 D 装置中溶液变血红色，E 装置中首先水层溶液变黄， 然后 CCl4 层由无色变为橙色。(3)①过量氯气和 SCN－反应：2SCN－＋Cl2===2Cl－＋(SCN)2， 使 SCN－浓度减小，则 Fe3＋＋3SCN－ Fe(SCN)3 平衡向逆反应方向移动，溶液褪色。为证 明上述解释，方法为取少量褪色后的溶液，滴加 KSCN 溶液，若溶液变血红色，则上述解 释合理；或取少量褪色后的溶液，滴加 FeCl3 溶液，若溶液不变血红色，则上述解释合理。 ②根据所给资料知，过量的氯气和溴反应生成氯化溴，氯化溴中加入 AgNO3 溶液后与水反 应生成盐酸和次溴酸：BrCl＋H2O===HBrO＋H＋＋Cl－，氯离子和银离子反应生成白色沉淀 氯化银：Ag＋＋Cl－===AgCl↓，次溴酸银可溶于水，所以仅生成白色沉淀氯化银。 答案：(1)①MnO2＋4H＋＋2Cl－===== △ Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O ②缺少尾气处理装置 (2)关闭活塞 a，点燃酒精灯 CCl4 层由无色变为橙色 (3)①过量氯气和 SCN－反应：2SCN－＋Cl2===2Cl－＋(SCN)2，使 SCN－浓度减小，则 Fe3 ＋＋3SCN－ Fe(SCN)3 平衡逆向移动，溶液褪色 KSCN 变血红色(或 FeCl3 不变血红 色) ②BrCl＋H2O===HBrO＋H＋＋Cl－、Ag＋＋Cl－===AgCl↓