实验方案的设计与评价实验数据的分析与处理（习题）

第十单元化学实验综合实验方案的设计与评价实验数据的分析与处理考点一实验方案的设计与评价1.[2022·辽宁丹东五校联考]下列方案设计、现象和结论都正确的是 ()选项目的方案设计现象和结论A探究金属钠在氧气中受热所得固体的成分取少量固体粉末,加入2~3mL蒸馏水若无气体生成,则固体粉末为Na2O;若有气体生成,则固体粉末为Na2O2B探究KI与FeCl3反应的限度取5mLmol·L1KI溶液于试管中,加入1mLmol·L1FeCl3溶液,充分反应后滴入几滴KSCN溶液若溶液变红,则KI与FeCl3的反应有一定限度C探究Na2SO3固体样品是否变质取少量待测样品溶于蒸馏水,加入足量稀硫酸,再加入足量BaCl2溶液若有白色沉淀产生,则样品已经变质D检验某无色溶液中是否含有NH取少量该溶液于试管中,滴加稀氢氧化钠溶液,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口不变蓝,证明溶液中无铵根离子1.B[解析]若金属钠在氧气中受热所得固体为氧化钠和过氧化钠的混合物,加入蒸馏水也会生成气体,A错误;碘化钾溶液与少量的氯化铁溶液反应生成氯化亚铁、碘,若向反应后的溶液中滴入硫氰化钾溶液,溶液变红说明溶液中仍存在Fe3+,Fe3+并未因加入过量的I而反应完全,证明反应有一定限度,为可逆反应,B正确;向亚硫酸钠固体中加入足量稀硫酸时会引入硫酸根离子,硫酸根离子与钡离子反应生成白色沉淀硫酸钡,C错误;铵根离子在常温下与稀氢氧化钠溶液反应生成一水合氨,无氨气生成,则放在试管口的湿润的红色石蕊试纸不变蓝,不能证明溶液中无铵根离子,D错误。2.[2022·辽宁东北育才双语学校阶段考]研究小组探究Na2O2与水反应。取gNa2O2粉末加入40mL水中,充分反应得溶液A(液体体积无明显变化),进行以下实验。编号①②操作现象溶液变红色,20s后褪色ⅰ.产生大量能使带火星木条复燃的气体ⅱ.溶液变红色,10min后褪色编号③④操作现象ⅰ.溶液变红色,10min后溶液褪色ⅱ.变红色溶液变红色,2h后无明显变化下列说法不正确的是 ()A.由②中现象ⅰ可知,Na2O2与水反应有H2O2生成B.由③④可知,②中溶液红色褪去是因为c(OH)大C.由②③④可知,①中溶液红色褪去的主要原因是c(OH)大D.向①中褪色后的溶液中滴加5滴6mol·L1盐酸,溶液最终不能变成红色2.C[解析]gNa2O2的物质的量为1.56g78g·mol-1mol,加入40mL水中,充分反应得溶液A(液体体积无明显变化),完全反应生成氢氧化钠,则氢氧化钠的浓度为0.02mol×20.04L=1mol·L1,结合实验现象分析判断。②向过氧化钠与水反应得到的溶液A中加入二氧化锰,有气体放出,该气体能使带火星木条复燃,说明是氧气,过氧化氢在二氧化锰催化作用下发生了分解,说明Na2O2与水反应有H2O2生成,A正确;由分析知,②步骤ⅱ中得到的氢氧化钠溶液浓度为1mol·L1,与③步骤ⅰ中氢氧化钠的浓度相等,因此现象都是滴加酚酞后,溶液变红色,10min后溶液褪色,③步骤ⅱ中滴加几滴盐酸后,氢氧化钠浓度减小,溶液变成红色,由④知,mol·L1的氢氧化钠溶液中滴加酚酞,溶液变红色,2h后无明显变化,说明氢氧化钠溶液的浓度较大时,一段时间后颜色会褪去,浓度较小时,不能褪色,说明②中溶液红色褪去是因为c(OH)大,B正确;根据B项分析可知,1mol·L1的氢氧化钠溶液中滴加酚酞,溶液变红色,溶液褪色需要10min,而①中溶液变红色,20s后就褪色,说明溶液红色褪去的主要原因不是c(OH)大,而是过氧化氢的氧化作用,C不正确;①中过氧化氢已经将酚酞氧化了,因此褪色后的溶液再滴加5滴6mol·L13.[2022·湖北十堰期末]绿矾常用于制造补血制剂、净水剂等。以废铁屑(主要含Fe,含少量Fe2O3、油脂等杂质)为原料制备绿矾晶体(FeSO4·7H2O)的流程如图1所示,并设计实验探究绿矾的性质。图1回答下列问题:(1)用热纯碱溶液洗涤废铁屑的目的是。“操作1”需要的玻璃仪器有。

(2)检验“溶液2”中是否含Fe3+的试剂是(填标号)。

3[Fe(CN)6]溶液 溶液C.酸性KMnO4溶液 D.氯水和KSCN溶液(3)“操作2”包括蒸发浓缩、、过滤、

洗涤、干燥。选用75%酒精而不选用蒸馏水洗涤绿矾的优点是

。

(4)实验室配制绿矾溶液时常加入少量铁粉,其作用是(用离子方程式表示)。

(5)大多数文献认为“FeSO4分解生成Fe2O3、SO2、SO3”。某实验小组提出质疑,认为可能还有O2生成。他们设计实验分离SO3、SO2并检验O2,实验装置如图2所示(加热仪器省略)。图2已知部分信息如下:Ⅰ.几种物质的熔、沸点如表所示。物质SO3SO2O2熔点/℃沸点/℃10Ⅱ.几种盐浴温度如表所示。盐浴浴温盐类及用量碎冰用量a℃NH4Cl(20g)+NaCl(40g)100gb℃CaCl2·6H2O(20g)100gc℃NaNO3(50g)100g①低温浴槽A宜选择盐浴(填字母),仪器C收集的物质是(填化学式)。

②若

(填实验操作和现象),则证明FeSO4分解有O2生成。考点二实验数据的分析与处理3.(1)除去铁屑表面的油污玻璃棒、烧杯、漏斗(2)B(3)降温结晶(或冷却结晶)减少绿矾溶解损耗,干燥较快、避免绿矾长时间与空气接触而被氧化(或其他合理答案)(4)2Fe3++Fe3Fe2+(5)①bSO2②将带火星的木条放置在D干燥管口处,木条复燃[解析]用热的纯碱溶液浸泡废铁屑,洗涤铁屑表面油污,过滤后得到铁屑,水洗后铁屑用稀硫酸溶解,经过滤得到溶液2,再通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥制备绿矾晶体,据此分析解答。(1)纯碱水解溶液呈碱性,热的纯碱溶液水解程度大,碱性较强,去油污效果好,则用热纯碱溶液洗涤废铁屑的目的是除去铁屑表面的油污。“操作1”用于分离固体和溶液,为过滤,则需要的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗。(2)检验铁离子常用KSCN溶液,若溶液中有铁离子,滴加KSCN溶液会变红,因此检验“溶液2”中是否含Fe3+的试剂是KSCN溶液。(3)经“操作2”可从溶液中提取绿矾晶体,该晶体带结晶水,故需要冷却结晶法,则“操作2”包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。选用75%酒精而不选用蒸馏水洗涤绿矾的优点是绿矾在酒精中溶解度更小,能够减少绿矾溶解损耗,酒精易挥发,干燥较快、避免绿矾长时间与空气接触而被氧化。(4)亚铁离子还原性强、易被氧化变质,实验室配制绿矾溶液时常加入少量铁粉可防止其被氧化,用离子方程式表示为2Fe3++Fe3Fe2+。(5)①由三种气体的熔、沸点可知,A装置中的试管用来收集三氧化硫,低温浴槽A宜选用℃的盐浴,则低温浴槽A宜选择盐浴b,仪器C收集的物质是SO2;②剩余的氧气会从D的末端出来,检验氧气可用带火星的木条,因此方法和现象为将带火星的木条放在D的末端,若木条复燃,则证明FeSO4分解有O2生成。4.[2022·湖北枣阳一中月考]某同学为测定Na2CO3固体(含少量NaCl)的纯度,设计如下装置(含试剂)进行实验。图3下列说法不正确的是 ()A.必须在②③间添加吸收HCl的装置B.①④的作用是防止空气中的气体影响实验的精确度C.通入空气的作用是保证②中产生的气体完全转移到③中D.称取样品和③中产生的沉淀的质量即可求算Na2CO3固体的纯度4.A[解析]氢氧化钡足量,挥发出的HCl先被吸收,不会影响BaCO3沉淀的生成和测定,无需单独添加吸收HCl的装置,故A错误;NaOH溶液与空气中的CO2反应,碱石灰也可与二氧化碳反应,可防止空气中的气体影响实验的精确度,故B正确;根据③中沉淀的质量计算碳酸钠的纯度,故需要通入气体,保证②中产生的二氧化碳完全转移到③中,被充分吸收,减小实验误差,故C正确;③中产生的沉淀为碳酸钡,根据③中碳酸钡的质量可计算②中生成二氧化碳的质量,根据②中生成二氧化碳的质量计算样品中碳酸钠的质量,再结合称取样品的质量即可求算碳酸钠固体的纯度,故D正确。5.[2023·安徽蚌埠教学质量检测]采用热重分析法测定FeS2/C复合材料中各组分的含量。FeS2/C样品在空气中的热重曲线如图4所示。[注:残留率(%)=剩余固体质量÷样品质量×100%],下列说法中不正确的是 ()图4A.300~400℃之间发生的主要反应为C+O2CO2℃时残留的固体是Fe3O4C.复合材料中FeS2的质量分数为90.9%D.复合材料中FeS2与C的物质的量之比约为1∶15.B[解析]300~400℃之间,C先受热生成CO2,A正确;550~700℃之间的失重反应方程式为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,故800℃时残留的固体是Fe2O3,B错误;由图中数据可知,复合材料中碳完全反应失重9.1%,可知碳的质量分数为9.1%,FeS2的质量分数为90.9%,C正确;FeS2与C的物质的量之比为90.9%120∶9.1%12≈1∶1,D6.[2022·湖南郴州一中模拟]硫酸氧矾(VOSO4)对高血糖、高血压等具有一定治疗作用。制备VOSO4的实验流程及实验装置如图5(夹持及加热装置已省略)所示。V2O5+H2SO4(浓)(VO2)2SO4溶液(橙红色)VOSO4溶液(蓝黑色)VOSO4晶体(纯蓝色)图5回答下列问题:(1)仪器a的名称为,在该仪器中发生反应生成(VO2)2SO4的化学方程式为。

(2)加入草酸前,反应液需充分冷却并加适量蒸馏水稀释的目的是;反应液由橙红色变为蓝黑色的反应的离子方程式为。

(3)硫酸氧钒中钒含量的测定:Ⅰ.制备VOSO4溶液:称取7gV2O5,并取一定量的浓硫酸、水,置于图5装置中反应。Ⅱ.滴定预处理。①将制得的蓝黑色硫酸氧钒溶液用250mL容量瓶定容;②取定容后的蓝黑色溶液mL于锥形瓶中,滴加酸性高锰酸钾(可将VO2+氧化为VO2+)③加入2mL尿素溶液后,滴加亚硝酸钠溶液至溶液不再产生气泡。已知:尿素不直接与亚硝酸盐反应,但可将亚硝酸还原为氮气;亚硝酸可将VO2+还原为VOⅢ.滴定过程加入10mL硫酸磷酸混酸,调节pH=0,滴入指示剂,用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至终点。(2H++Fe2++VO2+Fe3++VO2++H2O)。得到处理后的数据如下次数123测得VOSO4中钒的质量m(V)/g267步骤③中加入尿素的目的是;测得硫酸氧钒中钒的质量百分含量w=(列出计算式);经计算,测得钒的质量百分含量低于理论值,分析其可能原因:(写出一点即可)。

6.(1)三颈烧瓶V2O5+H2SO4(VO2)2SO4+H2O(2)防止草酸受热分解2VO2++H2C2O4+2H+2VO2++2CO2↑+2H2(3)防止亚硝酸将VO2+还原为VO2+0.24450.4617182×2×163×100%滴定预处理过程中[解析]V2O5与浓硫酸加热时反应生成(VO2)2SO4,再加入草酸,(VO2)2SO4溶液转化成了VOSO4溶液,反应液由橙红色变为蓝黑色,经过蒸发浓缩、冷却结晶得到VOSO4晶体;在测定硫酸氧钒中钒含量时,首先加入酸性高锰酸钾溶液将VO2+氧化为VO2+,再加入尿素溶液后,滴加亚硝酸钠溶液至溶液不再产生气泡,加入10mL硫酸磷酸混酸,调节pH=0,滴入指示剂,用硫酸亚铁铵标准溶液滴定生成的VO2+,据此分析解答。(3)蓝黑色硫酸氧钒溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液,可将VO2+氧化为VO2+,反应完全后,加入2mL尿素溶液后,再滴加亚硝酸钠溶液至不再产生气泡。由于尿素不直接与亚硝酸盐反应,但可将亚硝酸还原为氮气,亚硝酸可将VO2+还原为VO2+,因此加入尿素的目的是防止亚硝酸将VO2+还原为VO2+;滴定过程中发生的反应为2H++Fe2++VO2+Fe3++VO2++H2O,三次测得VOSO4中钒的质量平均值为m(V)=0.2442g+0.2456g+0.2437g35g,因此硫酸氧钒(VOSO4)中钒的质量百分含量w=m(V)m(7.[2023·河北唐县一中月考]电子晶体是原子或离子在同一平面上整齐排列的二维晶体,也称为维格纳晶体,通常用于制造新型半导体。氮化钙(Ca3N2)是一种电子晶体,具有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质,被广泛应用于新型半导体陶瓷工业等领域。氮化钙在空气中会被氧化,遇水强烈水解,产生刺激性的气味气体。实验室设计如图6所示装置用Ca与N2反应制备Ca3N2,并对Ca3N2纯度进行测定。回答下列问题:Ⅰ.Ca3N2的制备图6(1)仪器a的名称为,E装置的主要作用是。

(2)实验开始时应首先点燃(填“A”或“C”)处酒精灯,当观察到

时点燃另一处酒精灯。Ⅱ.Ca3N2纯度的测定(已知所含杂质只有单质钙)(3)方案一:①按图7所示连接装置,检查装置气密性后加入试剂,打开K1,K2,通入N2,将装置内空气排尽;②测定虚线框内装置及试剂的质量为m1g;③,用分液漏斗加入足量的水,至不再产生气体;

④;

⑤再次测定虚线框内装置及试剂的质量为m2g。则产品中Ca3N2的质量分数表达式为。

图7(4)方案二:按图8所示连接装置,检查装置气密性后加入试剂。打开分液漏斗活塞向三颈烧瓶中加入蒸馏水,打开K持续通入水蒸气,将产生的氨气全部蒸出,并用100mLmol·L1稀硫酸标准液完全吸收(液体体积变化忽略不计)。从烧杯中量取mL吸收液注入锥形瓶中,用mol·L1的NaOH标准溶液滴定过量的稀硫酸,到终点时消耗mLNaOH溶液。则产品中Ca3N2的质量分数为。

图87.(1)蒸馏烧瓶液封(或防止空气中的氧气进入硬质