化学实验方案与设计(广东专用)

1、第2讲化学实验方案与设计一、化学实验方案设计的思路和原则一、化学实验方案设计的思路和原则1.1.基本思路基本思路: : 2.2.基本原则基本原则: :设计实验时要遵循简约性、可行性、科学性和安设计实验时要遵循简约性、可行性、科学性和安全性全性, ,以下内容属于简约性范畴的是以下内容属于简约性范畴的是:_(:_(填序号填序号, ,下同下同););属于属于可行性范畴的是可行性范畴的是:_;:_;属于科学性范畴的是属于科学性范畴的是:_;:_;属于安全性范属于安全性范畴的是畴的是:_:_。确保实验原理、实验操作、实验方法正确确保实验原理、实验操作、实验方法正确保护人身、保护环境、保护仪器保护人身、保

2、护环境、保护仪器条件允许条件允许, ,效果明显效果明显, ,操作正确操作正确步骤少步骤少, ,时间短、效果好时间短、效果好二、实验方案设计的具体操作二、实验方案设计的具体操作1.1.装置的组合顺序装置的组合顺序: :(1)(1)实验装置从左到右的组合顺序一般为实验装置从左到右的组合顺序一般为: :气体发生装置气体发生装置除杂质除杂质干燥干燥主体实验主体实验尾气处理。尾气处理。(2)(2)接口的连接顺序接口的连接顺序: :洗气时洗气时“长进短出长进短出”; ;量气时量气时“_”;_”;干燥管除杂质时干燥管除杂质时“大进小出大进小出”等。等。短进长出短进长出2.2.仪器安装顺序仪器安装顺序: :一

3、般遵循一般遵循_的原则的原则; ;气体净气体净化装置中不应先干燥后又经过水溶液洗气。化装置中不应先干燥后又经过水溶液洗气。3.3.实验顺序实验顺序: :装置选择与连接装置选择与连接_装固体药品装固体药品装装液体药品液体药品开始实验开始实验( (按程序按程序)拆卸仪器拆卸仪器其他处理。其他处理。自下而上自下而上, ,从左到右从左到右气密性检验气密性检验(1)(2013(1)(2013大纲版全国卷大纲版全国卷) )若除去若除去KNOKNO3 3中混有的少量中混有的少量NaCl,NaCl,可以可以将混合物制成热的饱和溶液将混合物制成热的饱和溶液, ,冷却结晶并过滤。冷却结晶并过滤。( )( )分析分

4、析: :除去除去KNOKNO3 3中的中的NaCl,NaCl,利用其溶解度的差别利用其溶解度的差别, ,采用重结晶采用重结晶法。法。(2)(2012(2)(2012福建高考福建高考) )实验室用二氧化锰和浓盐酸反应制氯气实验室用二氧化锰和浓盐酸反应制氯气时时, ,应先向圆底烧瓶中加浓盐酸再加二氧化锰。应先向圆底烧瓶中加浓盐酸再加二氧化锰。( )( )分析分析: :应先加固体药品应先加固体药品, ,再加液体药品。再加液体药品。(3)(2012(3)(2012江苏高考江苏高考) )可用下列装置除去可用下列装置除去ClCl2 2中含有的少量中含有的少量HClHCl气体。气体。( )( )分析分析:

5、:氯气和氯化氢均能与氢氧化钠溶液反应氯气和氯化氢均能与氢氧化钠溶液反应, ,两种物质均会被两种物质均会被氢氧化钠溶液吸收氢氧化钠溶液吸收。(4)(2012(4)(2012江苏高考江苏高考) )可用下列装置制取少量纯净的可用下列装置制取少量纯净的COCO2 2气体。气体。 ( )( )分析分析: :纯碱为粉末状纯碱为粉末状, ,不能用简易启普发生器制取不能用简易启普发生器制取COCO2 2, ,且该装置且该装置制取的气体会混有制取的气体会混有HClHCl和水蒸气和水蒸气, ,不纯净。不纯净。(5)(2012(5)(2012广东高考广东高考) )实验室用实验室用NHNH4 4ClCl和和Ca(OH

6、)Ca(OH)2 2混合共热的方混合共热的方法制取法制取NHNH3 3。( )( )分析分析: :实验室制取实验室制取NHNH3 3的反应原理是的反应原理是Ca(OH)Ca(OH)2 2+2NH+2NH4 4ClClCaClCaCl2 2+2NH+2NH3 3+2H+2H2 2O O=热点考向热点考向 1 1 物质制备实验方案的设计物质制备实验方案的设计【典例典例1 1】NaClONaClO2 2用于棉、麻、黏胶纤维及织物的漂白。实验用于棉、麻、黏胶纤维及织物的漂白。实验室制备室制备NaClONaClO2 2的装置如下图所示的装置如下图所示: :(1)(1)装置装置控制温度在控制温度在3535

7、55,55,通入通入SOSO2 2将将NaClONaClO3 3还原为还原为ClOClO2 2( (沸点沸点:11),:11),反应结束后通入适量的空气反应结束后通入适量的空气, ,其目的是其目的是。(2)(2)装置装置中反应生成中反应生成NaClONaClO2 2的化学方程式为的化学方程式为_。反应后的溶液中阴离子除了反应后的溶液中阴离子除了ClClO O , ,还有少量还有少量ClClO O 、ClCl- -、ClOClO- - 、OHOH- -, ,另外还可能含有的一种阴离子是另外还可能含有的一种阴离子是 , ,用离子方程式表示该离子产生的原因用离子方程式表示该离子产生的原因 。23(3

8、)(3)已知在已知在NaClONaClO2 2饱和溶液中温度低于饱和溶液中温度低于3838时析出晶体是时析出晶体是NaClONaClO2 23H3H2 2O,O,温度高于温度高于3838时析出晶体是时析出晶体是NaClONaClO2 2, ,温度高于温度高于6060时时NaClONaClO2 2分解生成分解生成NaClONaClO3 3和和NaClNaCl。请补充从装置。请补充从装置反应后反应后的溶液中获得的溶液中获得NaClONaClO2 2晶体的操作步骤。晶体的操作步骤。减压减压,55,55蒸发结晶蒸发结晶; ; ; ; ;得到成品。得到成品。(4)(4)装置装置中试剂中试剂X X为为。【

9、解题探究解题探究】(1)(1)该反应温度下该反应温度下,ClO,ClO2 2呈现什么状态呈现什么状态? ?提示提示: :ClOClO2 2的沸点为的沸点为11,11,所以在该反应温度下所以在该反应温度下ClOClO2 2是气态。是气态。(2)SO(2)SO2 2与与H H2 2O O2 2能否发生反应能否发生反应? ?提示提示: :SOSO2 2表现还原性表现还原性,H,H2 2O O2 2表现氧化性表现氧化性, ,所以二者发生的反应为所以二者发生的反应为H H2 2O O2 2+SO+SO2 2=H=H2 2SOSO4 4。(3)(3)实验室通常如何处理尾气中的实验室通常如何处理尾气中的SO

10、SO2 2? ?提示提示: :用碱性溶液吸收用碱性溶液吸收SOSO2 2。【解析解析】(1)(1)因为此温度下因为此温度下ClOClO2 2为气体为气体, ,通入空气的目的是将通入空气的目的是将ClOClO2 2吹入装置吹入装置中。中。(2)ClO(2)ClO2 2与与H H2 2O O2 2发生氧化还原反应发生氧化还原反应, ,生成的氧化产物为生成的氧化产物为O O2 2, ,过量的过量的SOSO2 2可以与可以与H H2 2O O2 2发生反应生成发生反应生成 。(3)(3)可知操作温度应控制在可知操作温度应控制在383860,60,蒸发结晶蒸发结晶, ,趁热过滤趁热过滤, ,洗洗涤时不能

11、用冷水洗涤时不能用冷水洗, ,否则得不到否则得不到NaClONaClO2 2, ,干燥时温度不能高于干燥时温度不能高于60,60,否则否则NaClONaClO2 2分解。分解。(4)X(4)X溶液是为了吸收尾气溶液是为了吸收尾气SOSO2 2。24SO答案答案: :(1)(1)将将ClOClO2 2吹入到装置吹入到装置进行反应进行反应(2)2NaOH+2ClO(2)2NaOH+2ClO2 2+H+H2 2O O2 2=2NaClO=2NaClO2 2+2H+2H2 2O+OO+O2 2H H2 2O O2 2+SO+SO2 2+2OH+2OH- -= +2H= +2H2 2O O(3)(3)趁

12、热过滤用趁热过滤用38386060热水洗涤热水洗涤低于低于6060干燥干燥(4)NaOH(4)NaOH溶液溶液( (合理答案均可合理答案均可) )24SO24SO【方法归纳方法归纳】制备实验的设计思路与注意事项制备实验的设计思路与注意事项(1)(1)制备实验的设计思路一般如下制备实验的设计思路一般如下: :(2)(2)注意事项注意事项: :“合理选择合理选择”是指仪器的选择、药品的选择、连接方式的选是指仪器的选择、药品的选择、连接方式的选择等。仪器的选择又包括发生装置择等。仪器的选择又包括发生装置( (几种基本类型几种基本类型) )、净化装置、净化装置( (除杂质的试剂与顺序除杂质的试剂与顺序

13、) )、反应装置、尾气处理装置等、反应装置、尾气处理装置等; ;药品的药品的选择包括药品的种类、浓度、状态等选择包括药品的种类、浓度、状态等; ;连接方式的选择指仪器连接方式的选择指仪器的先后顺序的先后顺序, ,导管接口的连接等。导管接口的连接等。“排除干扰排除干扰”是指反应条件的控制、防止空气成分介入、副是指反应条件的控制、防止空气成分介入、副反应尽量避免、杂质的清除以及防止产物的挥发、水解等对实反应尽量避免、杂质的清除以及防止产物的挥发、水解等对实验的干扰。验的干扰。“操作准确操作准确”则要求熟悉主要仪器的性能、用途和典型的实则要求熟悉主要仪器的性能、用途和典型的实验操作步骤。验操作步骤。

14、【变式训练变式训练】浅绿色的硫酸亚铁铵晶体浅绿色的硫酸亚铁铵晶体 又名莫尔盐又名莫尔盐(NH(NH4 4) )2 2SOSO4 4FeSOFeSO4 46H6H2 2OO比绿矾比绿矾(FeSO(FeSO4 47H7H2 2O)O)更稳定更稳定, ,常用于常用于定量分析。莫尔盐的一种实验室制法如下定量分析。莫尔盐的一种实验室制法如下: :(1)(1)向废铁屑中加入稀硫酸后向废铁屑中加入稀硫酸后, ,并不等铁屑完全溶解而是剩余少并不等铁屑完全溶解而是剩余少量时就进行过滤量时就进行过滤, ,其目的是其目的是; ;证明溶液证明溶液A A不含不含FeFe3+3+的最佳试剂是的最佳试剂是( (填序号字母填

15、序号字母) )。a.a.酚酞溶液酚酞溶液 b.KSCNb.KSCN溶液溶液c.c.烧碱溶液烧碱溶液 d.KMnOd.KMnO4 4溶液溶液操作操作的步骤是的步骤是: :加热蒸发、加热蒸发、过滤。、过滤。(2)(2)浓度均为浓度均为0.1 mol0.1 molL L-1-1莫尔盐溶液和莫尔盐溶液和(NH(NH4 4) )2 2SOSO4 4溶液溶液, , 前者大于后者前者大于后者, ,原因是原因是。(3)(3)用托盘天平称量用托盘天平称量(NH(NH4 4) )2 2SOSO4 4晶体晶体, ,晶体要放在天平晶体要放在天平 ( (填填“左左”或或“右右”) )盘。盘。4c(NH )(4)(4)从

16、下列装置中选取必要的装置制取从下列装置中选取必要的装置制取(NH(NH4 4) )2 2SOSO4 4溶液溶液, ,连接的顺连接的顺序序( (用接口序号字母表示用接口序号字母表示) )是是: :a a接接; ;接接。(5)(5)将装置将装置C C中两种液体分离开的操作名称是中两种液体分离开的操作名称是。装置。装置D D的的作用是作用是。【解析解析】(1)(1)不等铁屑完全溶解而是剩余少量时就进行过滤不等铁屑完全溶解而是剩余少量时就进行过滤, ,其其目的是防止目的是防止FeFe2+2+被氧化被氧化, ,即使即使FeFe2+2+被氧化为被氧化为FeFe3+3+, ,有单质铁会发生有单质铁会发生Fe

17、+2FeFe+2Fe3+3+=3Fe=3Fe2+2+。FeFe3+3+与与SCNSCN- -发生反应发生反应, ,出现特征的红色出现特征的红色, ,故故选选b b。操作。操作的目的是得到摩尔盐晶体的目的是得到摩尔盐晶体, ,故操作步骤是加热蒸故操作步骤是加热蒸发、冷却结晶、过滤。发、冷却结晶、过滤。(2)Fe(2)Fe2+2+、 水解溶液均呈酸性水解溶液均呈酸性, ,故故FeFe2+2+的水解抑制了的水解抑制了 的水的水解解, , 浓度较大。浓度较大。4NH4NH4NH(3)(3)用托盘天平称量时用托盘天平称量时, ,遵循遵循“左物右码左物右码”原则原则, ,故晶体应放在故晶体应放在天平的左盘

18、中。天平的左盘中。(4)(4)该实验中不需要对氨气进行干燥该实验中不需要对氨气进行干燥, ,氨气极易溶于水氨气极易溶于水, ,故应防故应防止倒吸。正确的连接顺序为止倒吸。正确的连接顺序为adefadef。(5)C(5)C装置中是两种互不相溶的液体装置中是两种互不相溶的液体, ,故应利用分液操作分开。故应利用分液操作分开。答案答案: :(1)(1)防止防止FeFe2+2+被氧化为被氧化为FeFe3+3+( (其他合理答案也可以其他合理答案也可以) )b b冷却结晶冷却结晶(2)(2)莫尔盐中的莫尔盐中的FeFe2+2+易水解易水解, ,使溶液显酸性使溶液显酸性, ,抑制抑制 水解水解, ,故故c

19、( )c( )前者大于后者前者大于后者(3)(3)左左 (4)d(4)de ef f(5)(5)分液吸收多余的分液吸收多余的NHNH3 3防止污染空气防止污染空气, ,防止倒吸防止倒吸4NH4NH热点考向热点考向 2 2 性质实验方案的设计性质实验方案的设计【典例典例2 2】(2013(2013佛山一模佛山一模) )为探究为探究Fe(NOFe(NO3 3) )2 2等硝酸盐热分解等硝酸盐热分解产物和产物的性质产物和产物的性质, ,某化学小组开展如下探究某化学小组开展如下探究: :【查阅资料查阅资料】2KNO2KNO3 3 2KNO2KNO2 2+O+O2 2Fe(NOFe(NO3 3) )2

20、2 FeFex xO Oy y+NO+NO2 2+O+O2 2实验一实验一: :探究探究Fe(NOFe(NO3 3) )2 2热分解固体产物中铁元素的价态。该小热分解固体产物中铁元素的价态。该小组甲同学将分解后的固体产物溶于足量的稀硫酸得到相应两份组甲同学将分解后的固体产物溶于足量的稀硫酸得到相应两份溶液溶液, ,进行以下探究实验。进行以下探究实验。= (1)(1)【提出猜想提出猜想】猜想一猜想一: :铁元素只显铁元素只显+2+2价价; ;猜想二猜想二: :铁元素铁元素; ;猜想三猜想三: :铁元素既有铁元素既有+2+2价又有价又有+3+3价。价。【实验操作实验操作】向一份溶液中滴入向一份溶液

21、中滴入KSCNKSCN溶液溶液; ;向另一份溶液向另一份溶液中滴入酸性中滴入酸性KMnOKMnO4 4稀溶液。稀溶液。(2)(2)【实验现象实验现象】实验实验; ;实验实验。(3)(3)【实验结论实验结论】猜想二成立猜想二成立, ,则则Fe(NOFe(NO3 3) )2 2分解的化学方程式是分解的化学方程式是。实验二实验二: :(4)(4)探究探究Fe(NOFe(NO3 3) )2 2热分解气体产物的性质。小组乙同学进行了如热分解气体产物的性质。小组乙同学进行了如下实验下实验, ,请完成实验空缺部分内容。限选试剂和用量请完成实验空缺部分内容。限选试剂和用量: :浓硫酸溶浓硫酸溶液、液、4 mo

22、l4 molL L-1-1NaOHNaOH溶液、溶液、0.1 mol0.1 molL L-1-1BaClBaCl2 2溶液、带火星的溶液、带火星的木条、木条、0.1 mol0.1 molL L-1-1酸性酸性KMnOKMnO4 4溶液、蒸馏水。溶液、蒸馏水。实验步骤实验步骤预期现象和结论预期现象和结论步骤步骤1:1:取少量取少量Fe(NOFe(NO3 3) )2 2固体于试管中固体于试管中, ,加热分解。加热分解。, ,说明分解说明分解产生的气体中含产生的气体中含NONO2 2。步骤步骤2:2:将产生的气体依次通过盛有将产生的气体依次通过盛有足量足量、浓硫酸的洗气、浓硫酸的洗气瓶瓶, ,在最后

23、一个出口检验。在最后一个出口检验。, ,说明分说明分解产生的气体中含解产生的气体中含O O2 2。实验三实验三: :(5)KNO(5)KNO3 3中混有中混有Fe(NOFe(NO3 3) )2 2, ,为确定其中铁元素的含量为确定其中铁元素的含量, ,小组丙同学小组丙同学进行如下实验进行如下实验: :取混合物样品取混合物样品10 g,10 g,充分加热分解充分加热分解; ;将固体产物溶解、过滤将固体产物溶解、过滤, ,取沉淀进行洗涤、干燥取沉淀进行洗涤、干燥, ,称得其质量称得其质量为为3.2 g3.2 g。则混合物中铁元素的含量为。则混合物中铁元素的含量为。【解题探究解题探究】(1)(1)向

24、含有向含有FeFe2+2+的溶液中滴加酸性的溶液中滴加酸性KMnOKMnO4 4稀溶液稀溶液, ,会出现什么现象会出现什么现象? ?提示提示: :FeFe2+2+具有还原性具有还原性, ,酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性, ,故酸性故酸性高锰酸钾溶液褪色。高锰酸钾溶液褪色。(2)(2)实验室通常如何检验氧气实验室通常如何检验氧气? ?提示提示: :用带火星的木条接触待检气体用带火星的木条接触待检气体, ,观察木条能否复燃。观察木条能否复燃。 【解析解析】(1)(1)根据两个已知的猜想推断根据两个已知的猜想推断, ,猜想二必为铁元素只显猜想二必为铁元素只显+3+3价。价。

25、(2)(2)根据实验结论推断根据实验结论推断,Fe(NO,Fe(NO3 3) )2 2受热分解产生的固体产物只有受热分解产生的固体产物只有FeFe2 2O O3 3,Fe,Fe2 2O O3 3与足量稀硫酸反应生成与足量稀硫酸反应生成FeFe3+3+的溶液的溶液, ,则则FeFe3+3+遇遇KSCNKSCN溶溶液变红液变红, ,不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。根据元素守恒可以配不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。根据元素守恒可以配平反应方程式为平反应方程式为4Fe(NO4Fe(NO3 3) )2 2 2Fe2Fe2 2O O3 3+8NO+8NO2 2+O+O2 2。=(4)(4)从实验结论可逆推知实验现

26、象从实验结论可逆推知实验现象:NO:NO2 2是红棕色气体是红棕色气体, ,氧气为助氧气为助燃气体。燃气体。NONO2 2是有毒气体是有毒气体, ,也具有强的氧化性也具有强的氧化性, ,也会干扰氧气的也会干扰氧气的检验检验, ,可用可用NaOHNaOH溶液吸收。溶液吸收。(5)3.2 g(5)3.2 g固体是固体是FeFe2 2O O3 3, ,则所含铁的质量为则所含铁的质量为3.2 g3.2 g112/160 112/160 =2.24 g=2.24 g。故混合物中铁元素的质量分数为故混合物中铁元素的质量分数为2.24 g/10 g2.24 g/10 g100%=22.4%100%=22.4

27、%。答案答案: :(1)(1)只显只显+3+3价价(2)(2)溶液出现红色溶液紫红色不褪色溶液出现红色溶液紫红色不褪色(3)4Fe(NO(3)4Fe(NO3 3) )2 2 2Fe2Fe2 2O O3 3+8NO+8NO2 2+O+O2 2(4)(4)有红棕色气体产生有红棕色气体产生4 mol4 molL L-1-1NaOHNaOH溶液用带火星的木溶液用带火星的木条带火星的木条复燃条带火星的木条复燃(5)22.4%(5)22.4%=【方法归纳方法归纳】物质组成及性质验证实验的解题策略物质组成及性质验证实验的解题策略(1)(1)解答有关检测物质组成实验的流程设计问题解答有关检测物质组成实验的流程

28、设计问题, ,常见的解题思常见的解题思路如下路如下: :方法一方法一: :取少量固体试样取少量固体试样溶于水配成溶液溶于水配成溶液检测溶液中存在检测溶液中存在的阴、阳离子的阴、阳离子得出实验结论。得出实验结论。方法二方法二: :取少量固体试样取少量固体试样在氧气流等物质中反应在氧气流等物质中反应检测所产检测所产生的物质生的物质( (如气体如气体)得出实验结论。得出实验结论。方法三方法三: :取少量试样取少量试样加酸加酸( (或碱或碱) )溶液产生气体溶液产生气体检测气体的检测气体的成分成分得出实验结论。得出实验结论。(2)(2)注意以下几个问题注意以下几个问题: :有水蒸气生成的有水蒸气生成的

29、, ,先检测水蒸气先检测水蒸气, ,再检测其他成分。对于需再检测其他成分。对于需要进行转化才能检测的成分要进行转化才能检测的成分, ,如如COCO的检测的检测, ,要注意先检测要注意先检测COCO中是中是否含有否含有COCO2 2, ,如果有如果有COCO2 2, ,先除去先除去COCO2 2, ,接着对接着对COCO实施转化实施转化, ,最后再检最后再检测转化产物测转化产物COCO2 2。若试题只给出部分药品和装置。若试题只给出部分药品和装置, ,则应需要给则应需要给出必要的补充出必要的补充; ;若有剩余若有剩余, ,则应进行筛选。如采用最合理的实则应进行筛选。如采用最合理的实验步骤验步骤,

30、 ,这些要求对考虑反应原理、选择药品和装置、确定操这些要求对考虑反应原理、选择药品和装置、确定操作步骤都做了限定作步骤都做了限定, ,必须高度重视。要十分重视药品的名称必须高度重视。要十分重视药品的名称, ,有些题目要求指出药品的名称有些题目要求指出药品的名称, ,这类问题很难回答准确这类问题很难回答准确, ,如有些如有些药品的准确描述为药品的准确描述为: :无水硫酸铜、澄清石灰水、酸性高锰酸钾无水硫酸铜、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸、饱和溶液、浓硫酸、饱和NaHCONaHCO3 3溶液、溶液、NaOHNaOH溶液等。此外也应注意溶液等。此外也应注意某些仪器的规格。某些仪器的规格。【变

31、式训练变式训练】(2013(2013四川高考四川高考) )为了探究为了探究AgNOAgNO3 3的氧化性和热的氧化性和热稳定性稳定性, ,某化学兴趣小组设计了如下实验。某化学兴趣小组设计了如下实验。.AgNO.AgNO3 3的氧化性的氧化性将光亮的铁丝伸入将光亮的铁丝伸入AgNOAgNO3 3溶液中溶液中, ,一段时间后将铁丝取出。为检一段时间后将铁丝取出。为检验溶液中验溶液中FeFe的氧化产物的氧化产物, ,将溶液中的将溶液中的AgAg+ +除尽后除尽后, ,进行了如下实进行了如下实验。可选用的试剂验。可选用的试剂:KSCN:KSCN溶液、溶液、K K3 3Fe(CN)Fe(CN)6 6 溶

32、液、氯水。溶液、氯水。(1)(1)请完成下表请完成下表: :操作操作现象现象结论结论取少量除尽取少量除尽AgAg+ +后的溶液于试后的溶液于试管中管中, ,加入加入KSCNKSCN溶液、振荡溶液、振荡存在存在FeFe3+3+取少量除尽取少量除尽AgAg+ +后的溶液于试后的溶液于试管中管中, ,加入加入, ,振荡振荡存在存在FeFe2+2+_【实验结论实验结论】FeFe的氧化产物为的氧化产物为FeFe2+2+和和FeFe3+3+。.AgNO.AgNO3 3的热稳定性的热稳定性用下图所示的实验装置用下图所示的实验装置A A加热加热AgNOAgNO3 3固体固体, ,产生红棕色气体产生红棕色气体,

33、 ,在装在装置置D D中收集到无色气体。当反应结束后中收集到无色气体。当反应结束后, ,试管中残留固体为黑色。试管中残留固体为黑色。(2)(2)装置装置B B的作用是的作用是。(3)(3)经小组讨论并验证该无色气体为经小组讨论并验证该无色气体为O O2 2, ,其验证方法是其验证方法是。(4)(4)【查阅资料查阅资料】AgAg2 2O O和粉末状的和粉末状的AgAg均为黑色均为黑色;Ag;Ag2 2O O可溶于氨水。可溶于氨水。【提出设想提出设想】试管中残留的黑色固体可能是试管中残留的黑色固体可能是.Ag;.Ag;.Ag.Ag2 2O;.AgO;.Ag和和AgAg2 2O O。【实验验证实验验

34、证】该小组为验证上述设想该小组为验证上述设想, ,分别取少量黑色固体放分别取少量黑色固体放入试管中入试管中, ,进行了如下实验。进行了如下实验。实验编号实验编号操作操作现象现象a a加入足量氨水加入足量氨水, ,振荡振荡黑色固体不溶解黑色固体不溶解b b加入足量稀硝酸加入足量稀硝酸, ,振荡振荡黑色固体溶解黑色固体溶解, ,并有气体产生并有气体产生【实验评价实验评价】根据上述实验根据上述实验, ,不能确定固体产物成分的实验是不能确定固体产物成分的实验是 ( (填实验编号填实验编号) )。【实验结论实验结论】根据上述实验结果根据上述实验结果, ,该小组得出该小组得出AgNOAgNO3 3固体热分

35、解固体热分解的产物有的产物有。【解析解析】(1)Fe(1)Fe3+3+的检验用的检验用KSCN,KSCN,现象是溶液变红现象是溶液变红;Fe;Fe2+2+的检验用的检验用K K3 3Fe(CN)Fe(CN)6 6,现象为生成蓝色沉淀。现象为生成蓝色沉淀。(2)B(2)B装置为安全瓶装置为安全瓶, ,防止防止C C中溶液倒吸进中溶液倒吸进A A中的试管内。中的试管内。(3)(3)用带火星的木条靠近瓶口用带火星的木条靠近瓶口, ,木条复燃木条复燃, ,证明是氧气。证明是氧气。(4)(4)a a实验中黑色固体不溶解实验中黑色固体不溶解, ,说明它是说明它是Ag,Ag,若含有若含有AgAg2 2O,O

36、,则会则会部分溶解部分溶解;b;b实验中实验中, ,黑色固体溶解黑色固体溶解, ,可能有可能有AgAg或者或者AgAg、AgAg2 2O O的混的混合物合物, ,有气体产生证明有有气体产生证明有Ag,Ag,所以不能证明是否有所以不能证明是否有AgAg2 2O;O;红棕红棕色气体是色气体是NONO2 2, ,实验证明有实验证明有AgAg和和O O2 2生成。生成。答案答案: :(1)(1)变成红色变成红色K K3 3Fe(CN)Fe(CN)6 6 生成蓝色沉淀生成蓝色沉淀(2)(2)防倒吸防倒吸(3)(3)用带火星的木条靠近瓶口用带火星的木条靠近瓶口, ,木条复燃木条复燃, ,证明是氧气证明是氧

37、气(4)(4)b bAgAg、O O2 2、NONO2 2热点考向热点考向 3 3 定量测定实验的设计及实验方法的评价定量测定实验的设计及实验方法的评价【典例典例3 3】(2013(2013贵州四校联考贵州四校联考) )某学习小组用图示装置测定某学习小组用图示装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。(1)A(1)A中试剂为中试剂为。(2)(2)实验前实验前, ,先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻, ,其目的是其目的是。(3)(3)检查气密性检查气密性, ,将药品和水装入各仪器中将药品和水装入各仪器中, ,连接好装置后连接

38、好装置后, ,需进需进行的操作还有行的操作还有: :记录记录C C的液面位置的液面位置; ;将将B B中剩余固体过滤中剩余固体过滤, ,洗洗涤涤, ,干燥干燥, ,称重称重; ;待待B B中不再有气体产生并恢复至室温后中不再有气体产生并恢复至室温后, ,记录记录C C的液面位置的液面位置; ;由由A A向向B B滴加足量试剂滴加足量试剂; ;检查气密性。上述操作检查气密性。上述操作的顺序是的顺序是( (填序号填序号););记录记录C C的液面位置时的液面位置时, ,除视线平视除视线平视外外, ,还应还应。(4)B(4)B中发生反应的化学方程式为中发生反应的化学方程式为。(5)(5)若实验用铝镁

39、合金的质量为若实验用铝镁合金的质量为ag,ag,测得氢气体积为测得氢气体积为bmL(bmL(已换算已换算为标准状况为标准状况),B),B中剩余固体的质量为中剩余固体的质量为cg,cg,则铝的相对原子质量为则铝的相对原子质量为。(6)(6)实验过程中实验过程中, ,若未洗涤过滤所得的不溶物若未洗涤过滤所得的不溶物, ,则测得铝的质量则测得铝的质量分数将分数将( (填填“偏大偏大”“”“偏小偏小”或或“不受影响不受影响”) )。【解题探究解题探究】(1)(1)如何除去镁铝合金中的铝如何除去镁铝合金中的铝? ?提示提示: :铝能与强碱溶液反应铝能与强碱溶液反应, ,将镁铝合金置于足量将镁铝合金置于足

40、量NaOHNaOH溶液中溶液中, ,最终得到金属镁。最终得到金属镁。(2)(2)金属镁、铝为什么不需要隔绝空气保存金属镁、铝为什么不需要隔绝空气保存? ?提示提示: :在常温下在常温下, ,镁和铝能与空气里的氧气起反应镁和铝能与空气里的氧气起反应, ,生成一层致生成一层致密的氧化物薄膜密的氧化物薄膜, ,能阻止镁和铝的继续氧化。能阻止镁和铝的继续氧化。(3)(3)读数时读数时, ,如何避免大气压的影响如何避免大气压的影响? ?提示提示: :上下移动量气管上下移动量气管D,D,使量气管使量气管C C、D D的液面相平。的液面相平。【解析解析】(1)(1)该实验的目的是测量铝的质量分数及铝的相对原

41、该实验的目的是测量铝的质量分数及铝的相对原子质量子质量, ,故应利用铝能与故应利用铝能与NaOHNaOH反应反应:2Al+2NaOH+2H:2Al+2NaOH+2H2 2O=O=2NaAlO2NaAlO2 2+3H+3H2 2,Mg,Mg不能反应不能反应, ,通过固体质量的差值通过固体质量的差值, ,确定合金中确定合金中的铝的质量。的铝的质量。(2)(2)镁、铝都属于活泼金属镁、铝都属于活泼金属, ,容易在表面形成致密的氧化膜容易在表面形成致密的氧化膜, ,将将合金在稀酸中浸泡是为了除去其表面的氧化膜。合金在稀酸中浸泡是为了除去其表面的氧化膜。(3)(3)实验首先要检验装置的气密性实验首先要检

42、验装置的气密性, ,反应前后要分别读取一次反应前后要分别读取一次C C中液面的体积中液面的体积, ,以便确定气体的体积。为保证气体体积准确以便确定气体的体积。为保证气体体积准确, ,应应使使C C、D D液体的液面等高液体的液面等高(C(C中气体压强与大气压相等中气体压强与大气压相等) )。(5)2Al+2NaOH+2H(5)2Al+2NaOH+2H2 2O=2NaAlOO=2NaAlO2 2+3H+3H2 2 2A 2Ar r(Al)g(Al)g 3 322.4 L22.4 L (a-c)g (a-c)g b b1010-3-3L L解得解得:A:Ar r(Al)=(Al)=(6)(6)若不

43、洗涤不溶物若不洗涤不溶物, ,其表面吸附有物质其表面吸附有物质, ,导致所计算铝的质量导致所计算铝的质量较小较小, ,测量铝的质量分数偏小。测量铝的质量分数偏小。333.6(ac) 10b答案答案: :(1)NaOH(1)NaOH溶液溶液(2)(2)除去铝镁合金表面的氧化膜除去铝镁合金表面的氧化膜(3)(3)使使D D和和C C的液面相平的液面相平(4)2Al+2NaOH+2H(4)2Al+2NaOH+2H2 2O=2NaAlOO=2NaAlO2 2+3H+3H2 2(5)(5)(6)(6)偏小偏小333.6(ac) 10b【方法归纳方法归纳】解答定量实验习题的一般方法解答定量实验习题的一般方

44、法(1)(1)阅读题干阅读题干, ,弄清目的量弄清目的量; ;(2)(2)根据题中信息根据题中信息, ,寻找出涉及的化学反应原理寻找出涉及的化学反应原理; ;(3)(3)确定可测量确定可测量, ,并与相关的实验相比较并与相关的实验相比较; ;(4)(4)从可测量出发明确所需仪器从可测量出发明确所需仪器; ;(5)(5)用可测量通过化学计算原理求最终的目的量。用可测量通过化学计算原理求最终的目的量。【变式训练变式训练】(2013(2013江西红色六校一模江西红色六校一模) )某氯化亚铁和氯化铁某氯化亚铁和氯化铁的混合物的混合物, ,现要测定其中铁元素的质量分数现要测定其中铁元素的质量分数, ,按

45、以下步骤进行实按以下步骤进行实验验: :.请根据上面流程请根据上面流程, ,回答以下问题回答以下问题: :(1)(1)操作操作I I所用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外所用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外, ,还必须有还必须有、 ( (填仪器名称填仪器名称) )。(2)(2)请写出加入溴水发生的离子反应方程式请写出加入溴水发生的离子反应方程式_ 。(3)(3)将沉淀物加热将沉淀物加热, ,冷却至室温冷却至室温, ,用天平称量其质量为用天平称量其质量为b b1 1g,g,再次再次加热并冷却至室温称量其质量为加热并冷却至室温称量其质量为b b2 2g,g,若若b b1 1-b-b2 2=0.3 g,=0.

46、3 g,则接下来则接下来还应进行的操作是还应进行的操作是, ,若蒸发皿质量是若蒸发皿质量是W W1 1g,g,蒸发皿与加热蒸发皿与加热后固体总质量是后固体总质量是W W2 2g,g,则样品中铁元素的质量分数是则样品中铁元素的质量分数是。.有同学提出有同学提出, ,还可以采用以下方法来测定还可以采用以下方法来测定: :(1)(1)溶解样品改用了硫酸溶解样品改用了硫酸, ,而不再用盐酸而不再用盐酸, ,为什么为什么? ?。(2)(2)选择的还原剂是否能用铁选择的还原剂是否能用铁( (填填“是是”或或“否否”),),原因原因是是。(3)(3)若滴定用掉若滴定用掉cmolcmolL L-1-1KMnO

47、KMnO4 4溶液溶液bmL,bmL,则样品中铁元素的质量则样品中铁元素的质量分数是分数是。【解析解析】.(1).(1)根据流程图操作根据流程图操作是配制一定物质的量浓度的是配制一定物质的量浓度的溶液溶液, ,因此另外的玻璃仪器为因此另外的玻璃仪器为250 mL250 mL容量瓶和胶头滴管。容量瓶和胶头滴管。(2)(2)加入溴水将加入溴水将FeFe2+2+氧化。氧化。(3)b(3)b1 1-b-b2 2=0.3 g,=0.3 g,说明误差大说明误差大, ,因此需再次加热冷却并称量因此需再次加热冷却并称量, ,直直至两次质量差小于至两次质量差小于0.1 g,0.1 g,氧化铁的质量为氧化铁的质量

48、为W W2 2-W-W1 1, ,则原样品中铁则原样品中铁质量为质量为 。211 120(WW )160.该方法的原理是用还原剂将该方法的原理是用还原剂将FeFe3+3+还原为还原为FeFe2+2+, ,然后用然后用KMnOKMnO4 4溶溶液滴定液滴定, ,若用盐酸则若用盐酸则ClCl- -被被KMnOKMnO4 4氧化氧化, ,使铁元素的质量分数偏大使铁元素的质量分数偏大, ,不能用铁做还原剂不能用铁做还原剂, ,否则使铁元素的质量分数偏大。否则使铁元素的质量分数偏大。5Fe5Fe2+2+ , ,则原样品中铁质量为则原样品中铁质量为2.8bc2.8bc。4MnO答案答案: :.(1)250

49、 mL.(1)250 mL容量瓶胶头滴管容量瓶胶头滴管(2)2Fe(2)2Fe2+2+Br+Br2 2=2Fe=2Fe3+3+2Br+2Br- -(3)(3)再次加热冷却并称量再次加热冷却并称量, ,直至两次质量差小于直至两次质量差小于0.1 g0.1 g 100%100%.(1).(1)过量的盐酸对后面过量的盐酸对后面KMnOKMnO4 4的滴定有干扰的滴定有干扰(2)(2)否如果用铁做还原剂否如果用铁做还原剂, ,自身的氧化产物是自身的氧化产物是FeFe2+2+, ,且会与过且会与过量的硫酸反应生成量的硫酸反应生成FeFe2+2+, ,干扰铁元素的测定干扰铁元素的测定(3)2.8bc/a(

50、3)2.8bc/a211 120(WW )160a 判断实验方案能否达到实验目的判断实验方案能否达到实验目的【典例典例】如图是课外活动小组的同学设计的如图是课外活动小组的同学设计的4 4个喷泉实验方案。个喷泉实验方案。下列有关操作不可能引发喷泉现象的是下列有关操作不可能引发喷泉现象的是( () )A.A.挤压装置的胶头滴管使挤压装置的胶头滴管使CClCCl4 4全部进入烧瓶全部进入烧瓶, ,片刻后打开止片刻后打开止水夹水夹B.B.挤压装置的胶头滴管使挤压装置的胶头滴管使NaOHNaOH溶液全部进入烧瓶溶液全部进入烧瓶, ,片刻后打片刻后打开止水夹开止水夹C.C.用鼓气装置从装置的用鼓气装置从装

51、置的a a处不断鼓入空气并打开止水夹处不断鼓入空气并打开止水夹D.D.向装置的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹向装置的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹【解析解析】选选B B。A A项项ClCl2 2溶于溶于CClCCl4 4后后, ,烧瓶中压强减小烧瓶中压强减小, ,烧杯中的烧杯中的NaOHNaOH溶液进入烧瓶溶液进入烧瓶, ,形成喷泉形成喷泉;B;B项项H H2 2难溶于水和难溶于水和NaOHNaOH溶液溶液, ,不会不会形成喷泉形成喷泉;C;C项鼓入空气项鼓入空气, ,锥形瓶中压强增大锥形瓶中压强增大, ,挤压水进入烧瓶中挤压水进入烧瓶中, ,形成喷泉形成喷泉;D;D项浓硫酸溶于水

52、放出大量热项浓硫酸溶于水放出大量热, ,浓氨水挥发浓氨水挥发, ,锥形瓶内锥形瓶内压强增大压强增大, ,挤压氨水进入烧瓶挤压氨水进入烧瓶, ,形成喷泉。形成喷泉。【变式训练变式训练】在实验室进行物质制备在实验室进行物质制备, ,下列从原料及有关试剂下列从原料及有关试剂分别制取相应的最终产物的设计较为合理的是分别制取相应的最终产物的设计较为合理的是( () )A.CA.C COCO COCO2 2 NaNa2 2COCO3 3B.CuB.Cu Cu(NOCu(NO3 3) )2 2溶液溶液 Cu(OH)Cu(OH)2 2C.FeC.Fe FeFe2 2O O3 3 FeFe2 2(SO(SO4

53、4) )3 3溶液溶液D.CaOD.CaO Ca(OH)Ca(OH)2 2 NaOHNaOH溶液溶液在空气中点燃在空气中点燃CuOCuO， NaOHNaOH溶液溶液 AgNO AgNO3 3溶液溶液NaOHNaOH溶液溶液点燃点燃 H H2 2SOSO4 4 H H2 2O ONaNa2 2COCO3 3溶液溶液【解析解析】选选D D。A A中中C C在空气中点燃直接生成在空气中点燃直接生成COCO2 2;B;B中应让中应让CuCu在空在空气中燃烧生成气中燃烧生成CuO,CuO,再与酸反应得再与酸反应得CuCu2+2+, ,再和氢氧化钠溶液反应得再和氢氧化钠溶液反应得氢氧化铜氢氧化铜;C;C中

54、中FeFe在点燃时和氧气反应生成的是在点燃时和氧气反应生成的是FeFe3 3O O4 4。1.(20131.(2013晋中四校一模晋中四校一模) )尽管原理上醋酸可以溶解碳酸钙而尽管原理上醋酸可以溶解碳酸钙而除垢除垢, ,但在深肚细口暖瓶中加入醋酸除垢的效果不是很好。但在深肚细口暖瓶中加入醋酸除垢的效果不是很好。下列除去深肚细口暖瓶中水垢的实验设计中最安全下列除去深肚细口暖瓶中水垢的实验设计中最安全, ,且效果且效果最好的是最好的是( () )A.A.在暖瓶中加入稀硫酸在暖瓶中加入稀硫酸B.B.在暖瓶中加入稀硫酸在暖瓶中加入稀硫酸, ,然后加入干净的细沙轻轻振荡然后加入干净的细沙轻轻振荡C.C

55、.在暖瓶中加入醋酸在暖瓶中加入醋酸D.D.在暖瓶中加入醋酸在暖瓶中加入醋酸, ,然后加入干净的细沙轻轻振荡然后加入干净的细沙轻轻振荡【解析解析】选选D D。硫酸与水垢反应后的。硫酸与水垢反应后的CaSOCaSO4 4微溶微溶, ,除垢效果不好除垢效果不好; ;加入细沙振荡时加入细沙振荡时, ,细沙可破坏水垢的光滑面细沙可破坏水垢的光滑面, ,使醋酸与水垢接触使醋酸与水垢接触面积增大面积增大, ,加快除垢速率。加快除垢速率。2.(20132.(2013济南质检济南质检) )某氯碱厂利用废铁皮制取净水剂某氯碱厂利用废铁皮制取净水剂FeClFeCl3 3溶溶液液, ,最合理的生产途径是最合理的生产途

56、径是( () )A.ClA.Cl2 2 FeClFeCl3 3 FeClFeCl3 3溶液溶液B.ClB.Cl2 2 HCl HCl 盐酸盐酸 FeClFeCl2 2溶液溶液 FeClFeCl3 3溶液溶液C.ClC.Cl2 2 HCl HCl 盐酸盐酸 FeClFeCl2 2溶液溶液 FeClFeCl3 3溶液溶液D. D. 废铁废铁 高温高温 水水 H H2 2点燃点燃 水水废铁废铁 Cl Cl2 2 H H2 2光照光照 水水废铁废铁 Cl Cl2 2ClCl2 2 HCl HCl 盐酸盐酸 H H2 2光照光照 水水废铁废铁 FeFe2 2O O3 3 高温高温FeClFeCl3 3溶

57、液溶液 【解析解析】选选B B。C C、D D两选项中制两选项中制HClHCl采用光照易爆炸采用光照易爆炸,C,C、D D不合不合理。理。A A项采用高温制项采用高温制FeClFeCl3 3的方法不如的方法不如B B项的原理好。项的原理好。3.(3.(双选双选) )某同学用下列实验装置探究硝酸的性质某同学用下列实验装置探究硝酸的性质, ,根据图示判根据图示判断下列结论不正确的是断下列结论不正确的是( () )A.A.试管内壁上的试管内壁上的“黄霜黄霜”的成分是硫的成分是硫B.B.该实验探究只说明了浓硝酸具有氧化性该实验探究只说明了浓硝酸具有氧化性C.C.烧杯内的氢氧化钠溶液的作用是除去尾气烧杯

58、内的氢氧化钠溶液的作用是除去尾气, ,防止污染环境防止污染环境D.D.试管中浓硝酸可以用浓盐酸代替试管中浓硝酸可以用浓盐酸代替【解析解析】选选B B、D D。试管中浓硝酸挥发。试管中浓硝酸挥发, ,遇到遇到H H2 2S S气体气体, ,与之反应与之反应生成单质生成单质S,AS,A正确正确,B,B错误错误; ;烧杯中的烧杯中的NaOHNaOH与逸出的酸性气体反应与逸出的酸性气体反应, ,防止这些酸性气体污染环境防止这些酸性气体污染环境,C,C正确正确; ;浓盐酸无强氧化性浓盐酸无强氧化性, ,不能代不能代替浓硝酸完成该实验替浓硝酸完成该实验,D,D错误。错误。4.(20134.(2013天津高

59、考天津高考)FeCl)FeCl3 3在现代工业生产中应用广泛。某化在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeClFeCl3 3, ,再用副产品再用副产品FeClFeCl3 3溶液吸收有毒的溶液吸收有毒的H H2 2S S。.经查阅资料得知经查阅资料得知: :无水无水FeClFeCl3 3在空气中易潮解在空气中易潮解, ,加热易升华。加热易升华。他们设计了制备无水他们设计了制备无水FeClFeCl3 3的实验方案的实验方案, ,装置示意图装置示意图( (加热及夹加热及夹持装置略去持装置略去) )及操作步骤如下及操作步骤如下: :检验

60、装置的气密性检验装置的气密性; ;通入干燥的通入干燥的ClCl2 2, ,赶尽装置中的空气赶尽装置中的空气; ;用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成; ;体系冷却后体系冷却后, ,停止通入停止通入ClCl2 2, ,并用干燥的并用干燥的N N2 2赶尽赶尽ClCl2 2, ,将收集器密将收集器密封。封。请回答下列问题请回答下列问题: :(1)(1)装置装置A A中反应的化学方程式为中反应的化学方程式为。(2)(2)第步加热后第步加热后, ,生成的烟状生成的烟状FeClFeCl3 3大部分进入收集器大部分进入收集器, ,少量沉少量沉积在反应管积在反应管A A右端。要使