主题十三 化学综合实验（教师用书）-【新高考方案】2026年高考化学一轮总复习（江苏专版）

主题教学课时安排 第一讲 物质制备类综合实验 第二讲 定量测定类综合实验 第三讲 探究类综合实验 第一讲　物质制备类综合实验 　　化学创造了一个全新的物质世界,制备物质是化学研究的亮点。高考常以陌生物质的制备为情境载体命制实验题,试题涉及的知识面广,形式灵活多变,思维发散空间大,较好地考查学生综合运用化学实验基础知识解决实际问题的能力。 题型突破(1)——以无机物制备为主线的综合实验 (一)物质制备实验的操作顺序 1.实验操作顺序 2.加热操作先后顺序的选择 若气体制备实验需加热,应先加热气体发生装置,通入气体排出装置中的空气后,再给实验中需要加热的物质加热。而完成实验后,熄灭酒精灯的顺序则相反。 其目的是:①防止爆炸(如氢气还原氧化铜); ②保证产品纯度,防止反应物或生成物与空气中的物质反应。 3.实验中试剂或产物防止变质或损失 (1)实验中反应物或产物若易吸水、潮解、水解等,要采取措施防止吸水。 (2)易挥发的液体产物要及时冷却。 (3)易挥发的液体反应物,需在反应装置中加装冷凝回流装置(如长导管、竖直的干燥管、冷凝管等)。 (4)注意防止倒吸的问题。 4.选用仪器及连接顺序 (二)物质(固体物质)制备的三大原则 1.选择最佳反应途径 如用铝制取氢氧化铝:2Al+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2↑、2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑、 Al2(SO4)3+6Na[Al(OH)4] ===8Al(OH)3↓+3Na2SO4,当n(Al3+)∶n[Al(OH]=1∶3时,Al(OH)3产率最高。 2.选择最佳原料 如实验室用铝盐溶液与碱溶液反应制取氢氧化铝,应选用氨水,而不能选用强碱氢氧化钠溶液;用铜盐与碱溶液反应制取氢氧化铜,应选用氢氧化钠溶液,而不能选用氨水(氢氧化铜可溶解在氨水中)等。 3.选择适宜操作方法 如实验室制备氢氧化亚铁时,因氢氧化亚铁在空气中极易与氧气、水反应生成氢氧化铁,则要注意隔绝空气。 　　[例1]　(2023·江苏卷)实验室模拟“镁法工业烟气脱硫”并制备MgSO4·H2O,其实验过程可表示为 (1)在搅拌下向氧化镁浆料中匀速缓慢通入SO2气体,生成MgSO3,反应为Mg(OH)2+H2SO3===MgSO3+2H2O,其平衡常数K与Ksp[Mg(OH)2]、Ksp(MgSO3)、Ka1(H2SO3)、Ka2(H2SO3)的代数关系式为K=　　　　　　　　　;下列实验操作一定能提高氧化镁浆料吸收SO2效率的有　　　　　　(填序号)。  A.水浴加热氧化镁浆料 B.加快搅拌速率 C.降低通入SO2气体的速率 D.通过多孔球泡向氧化镁浆料中通SO2 (2)在催化剂作用下MgSO3被O2氧化为MgSO4。已知MgSO3的溶解度为0.57 g(20 ℃),O2氧化溶液中的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;在其他条件相同时,以负载钴的分子筛为催化剂,浆料中MgSO3被O2氧化的速率随pH的变化如图甲所示。在pH=6~8范围内,pH增大,浆料中MgSO3的氧化速率增大,其主要原因是 　。  (3)制取MgSO4·H2O晶体。在如图乙所示的实验装置中,搅拌下,使一定量的MgSO3浆料与H2SO4溶液充分反应。MgSO3浆料与H2SO4溶液的加料方式是　　　　　　　　　　　;补充完整制取MgSO4·H2O晶体的实验方案:向含有少量Fe3+、Al3+的MgSO4溶液中,　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(已知:Fe3+、Al3+在pH≥5时完全转化为氢氧化物沉淀;室温下从MgSO4饱和溶液中结晶出MgSO4·7H2O,MgSO4·7H2O在150~170 ℃下干燥得到MgSO4·H2O,实验中需要使用MgO粉末)  [解析]　本实验的目的是为了制取MgSO4·H2O,首先在搅拌下向氧化镁浆料中匀速缓慢通入SO2气体生成MgSO3,然后使一定量的MgSO3浆料与H2SO4溶液充分反应生成硫酸镁,在硫酸镁的溶液中加入氧化镁调节溶液的pH除去三价铁和三价铝,将滤液蒸发浓缩、降温至室温结晶,过滤,所得晶体在150~170 ℃干燥即可得到MgSO4·H2O。(1)已知下列反应: ①Mg(OH)2+H2SO3===MgSO3+2H2O　K ②Mg(OH)2(s)Mg2+(aq)+2OH-(aq) Ksp[Mg(OH)2] ③MgSO3(s)Mg2+(aq) Ksp(MgSO3) ④H2SO3H+　Ka1(H2SO3) ⑤H+　Ka2(H2SO3) ⑥H2OH++OH-　Kw 根据盖斯定律,①=②-③+④+⑤-⑥×2,故K=;加热可加快反应速率,但温度升高,SO2在水中溶解度降低,且会导致H2SO3受热分解,不一定能提高吸收SO2效率,A错误;加快搅拌速率,可以使反应物充分接触,提高吸收SO2效率,B正确;降低通入SO2气体的速率,SO2可与MgO浆料充分接触,但会降低反应速率,不一定能提高吸收SO2效率,C错误;多孔球泡可以让SO2与MgO浆料充分接触,能提高吸收SO2效率,D正确。(2)根据题意,O2氧化溶液中的S,S被氧化为S,1 mol O2氧化2 mol S,故O2氧化溶液中S的离子方程式为2S+O22S;pH增大,抑制S的水解,反应物S的浓度增大,故可加快氧化速率。(3)在进行含固体物质的反应物与液体反应的实验时,应将含固体物质的反应物放在三颈瓶中,通过滴液漏斗滴加液体,H2SO4溶液的滴加速率要慢,以免H2SO4过量;根据题意,首先需要调节pH≥5以除去Fe3+、Al3+杂质,需要用到的试剂为MgO粉末,操作细节为分批加入少量MgO粉末,以免pH过高,不断搅拌进行反应直至检测到pH≥5,然后过滤除去氢氧化铁、氢氧化铝沉淀;接着需要从溶液中得到MgSO4·H2O,根据题目信息,室温下结晶只能得到MgSO4·7H2O,因此需要在150~170 ℃下干燥得到MgSO4·H2O,操作细节为将滤液蒸发浓缩、降温至室温结晶,过滤,所得晶体在150~170 ℃干燥。 [答案]　 (1)　BD (2)+O22S　pH增大,抑制的水解,反应物的浓度增大,故可加快氧化速率　(3)用滴液漏斗向盛有MgSO3浆料的三颈瓶中缓慢滴加硫酸溶液　分批加入少量氧化镁粉末,搅拌,直至用pH试纸测得pH≥5,过滤;将滤液蒸发浓缩、降温至室温结晶,过滤,所得晶体在150~170 ℃干燥 　　[对点训练] 1.(2025·江苏常州联盟校月考)以酸性蚀刻液(主要含CuC和H+)和碱性蚀刻液[主要含Cu(NH3和Cl-]制备硫酸铜,并回收氯化铵的实验流程如下: (1)①Cu2+基态核外电子排布式为 　。 ②将一定量酸性蚀刻液和碱性蚀刻液加入到三颈烧瓶(装置见图),通入NH3或HCl调节溶液pH在5.5左右,充分中和后,获得碱式氯化铜沉淀。实验中球形干燥管的作用是 　。 (2)①化浆酸化后经结晶得硫酸铜粗品,其中含有的主要杂质是　　　　　(填化学式)。  ②将硫酸铜粗品溶于热水形成饱和溶液,加入适量乙醇搅拌,冷却后过滤,洗涤,可制得高纯度CuSO4·5H2O。加入乙醇的目的是 　。  (3)由硫酸铜制备碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]。已知[Cu2(OH)2CO3]的产率×100%随起始n(Na2CO3)与n(CuSO4)的比值和溶液pH的关系如图所示。 ①补充完整制取Cu2(OH)2CO3的实验方案:向烧杯中加入30 mL 0.5 mol·L-1 Na2CO3溶液,将烧杯置于70 ℃的水浴中,　　　　　　　　　　　　　　　 ,低温烘干,得到Cu2(OH)2CO3。 (实验中可选用的试剂或仪器:0.5 mol·L-1 CuSO4溶液、1.0 mol·L-1 BaCl2溶液、0.1 mol·L-1 NaOH溶液、0.1 mol·L-1盐酸、pH计)  ②实验时发现,若反应时溶液pH过大,所得的产率偏低,但元素含量偏大,原因是 　。  解析:酸性蚀刻液(主要含CuC和H+)和碱性蚀刻液[主要含Cu(NH3和Cl-]制备硫酸铜,由题给流程可知,酸性蚀刻液和碱性蚀刻液混合得到碱式氯化铜沉淀和氯化铵,过滤得到碱式氯化铜和含有铜离子的氯化铵滤液,向碱式氯化铜中加入稀硫酸化浆酸化得到硫酸铜和氯化铜的混合溶液,混合溶液结晶得到硫酸铜粗品,将硫酸铜粗品溶于热水形成饱和溶液,加入适量乙醇搅拌,冷却后过滤,洗涤制得高纯度五水合硫酸铜,向滤液中加入水合肼除去残留的铜离子,经结晶获得副产物氯化铵。(1)①Cu2+基态核外电子排布式为[Ar]3d9。②NH3、HCl均极易溶于水,需进行防倒吸处理,实验中使用球形干燥管的作用为防止倒吸。(2)①碱式氯化铜与稀硫酸反应生成硫酸铜和氯化铜,经结晶可得到硫酸铜粗品,其中含有的主要杂质为CuCl2。②硫酸铜无法溶于乙醇,将硫酸铜粗品溶于热水形成饱和溶液,加入适量乙醇搅拌,冷却后过滤,洗涤可制得高纯度五水硫酸铜晶体,加入乙醇的目的是降低CuSO4的溶解度,便于CuSO4·5H2O晶体析出。(3)①用碳酸钠与硫酸铜反应制备碱式碳酸铜,向烧杯中加入30 mL 0.5 mol·L-1 Na2CO3溶液,将烧杯置于70 ℃的水浴中,边搅拌边加入25 mL 0.5 mol·L-1 CuSO4溶液,在pH计测定溶液pH条件下,用0.1 mol·L-1 NaOH溶液或0.1 mol·L-1盐酸调节溶液pH约为9,充分反应后,过滤,洗涤沉淀至最后一次洗涤滤液滴加BaCl2溶液无沉淀生成,说明硫酸铜已知转化为碱式碳酸铜。②若反应时溶液pH过大,反应生成了Cu(OH)2沉淀而不是碱式碳酸铜,Cu(OH)2中Cu元素含量高于Cu2(OH)2CO3。 答案:(1)①[Ar]3d9　②防止倒吸　(2)①CuCl2 ②降低CuSO4的溶解度,便于CuSO4·5H2O晶体析出　(3)①边搅拌边加入25 mL 0.5 mol·L-1 CuSO4溶液,在pH计测定溶液pH条件下,用0.1 mol·L-1 NaOH溶液或0.1 mol·L-1盐酸调节溶液pH约为9,充分反应后,过滤,洗涤沉淀至最后一次洗涤滤液滴加BaCl2溶液无沉淀生成 ②pH过大,反应生成了Cu(OH)2沉淀,Cu(OH)2中Cu元素含量高于Cu2(OH)2CO3 题型突破(2)——以有机物制备为主线的综合实验 1.有机物制备典型装置及选择 (1)典型制备装置 (2)装置的选择与条件的控制 反应物生成物 用沸点来判断物质的状态变化,液体中沸点低的先汽化,气体中沸点高的先冷凝。 ①当反应物的沸点<生成物的沸点时,可采用反应与冷凝回流装置(a)。 ②当反应物的沸点>生成物的沸点时,可采用反应与蒸馏型装置(b)。反应过程中,蒸馏出生成物,收集馏分,有利于化学平衡正向移动。 2.有机粗产品的除杂 (1)提纯有机物的常用流程 制取的有机物中常含有一定量的杂质(无机物与有机物),提纯时可根据杂质与制得有机物性质的差异设计实验进行分离提纯,常用的提纯流程如下: (2)有机除杂常用干燥剂 用多步洗涤和分液的方法得到的有机产品常含有少量的水,加入一些无机固体干燥剂,如MgSO4、CaSO4、CaCl2、CaO等,静置过滤得到纯的有机物。乙醇中含有少量水时,先加入CaO,然后蒸馏得到无水乙醇。 (3)有机物之间互溶,通过蒸馏分离 有机物之间相互溶解,可根据有机物的沸点不同,进行蒸馏,分离出各种有机物。 　　[例2]　(2024·黑吉辽卷)某实验小组为实现乙酸乙酯的绿色制备及反应过程可视化,设计实验方案如下: Ⅰ.向50 mL烧瓶中分别加入5.7 mL乙酸(100 mmol)、8.8 mL乙醇(150 mmol)、1.4 g NaHSO4固体及4~6滴1‰甲基紫的乙醇溶液。向小孔冷凝柱中装入变色硅胶。 Ⅱ.加热回流50 min后,反应液由蓝色变为紫色,变色硅胶由蓝色变为粉红色,停止加热。 Ⅲ.冷却后,向烧瓶中缓慢加入饱和Na2CO3溶液至无CO2逸出,分离出有机相。 Ⅳ.洗涤有机相后,加入无水MgSO4,过滤。 Ⅴ.蒸馏滤液,收集73~78 ℃馏分,得无色液体6.60 g,色谱检测纯度为98.0%。 回答下列问题: (1)NaHSO4在反应中起　　　　作用,用其代替浓H2SO4的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　(答出一条即可)。  (2)甲基紫和变色硅胶的颜色变化均可指示反应进程。变色硅胶吸水,除指示反应进程外,还可　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)使用小孔冷凝柱承载,而不向反应液中直接加入变色硅胶的优点是　　　　(填标号)。  A.无需分离 B.增大该反应平衡常数 C.起到沸石作用,防止暴沸 D.不影响甲基紫指示反应进程 (4)下列仪器中,分离有机相和洗涤有机相时均需使用的是　　　　(填名称)。  (5)该实验乙酸乙酯的产率为　　　　　　(精确至0.1%)。  (6)若改用C2OH作为反应物进行反应,质谱检测目标产物分子离子峰的质荷比数值应为　　　　(精确至1)。  [解析]　(1)乙酸和乙醇在浓硫酸催化和加热条件下发生酯化反应生成乙酸乙酯和水,该实验中用NaHSO4代替浓H2SO4,起催化剂作用。NaHSO4无腐蚀性,实验操作更安全;浓H2SO4具有强氧化性,可与乙醇反应生成SO2等副产物,用NaHSO4代替浓H2SO4,减少副产物的产生。(2)变色硅胶吸水,除指示反应进程外,还可使酯化反应正向进行,提高乙酸乙酯产率。(3)变色硅胶在小孔板上方,无需分离,A项正确;平衡常数只与温度有关,故B项错误;变色硅胶没有加入溶液中,不能防止暴沸,C项错误;由反应液由蓝色变为紫色、变色硅胶由蓝色变为粉红色知,只有变色硅胶与甲基紫不接触才不影响甲基紫指示反应进程,D项正确。(4)分离和洗涤有机相均需用到的仪器为分液漏斗。(5)由于乙醇过量,故根据乙酸的量计算乙酸乙酯的理论产量为100×10-3 mol×88 g·mol-1=8.8 g,则乙酸乙酯的产率为×100%=73.5%。(6)若改用C2OH作为反应物进行反应,根据“酸脱羟基醇脱氢”知,生成的乙酸乙酯为CH3CO18OC2H5,其相对分子质量为90,则质谱检测目标产物分子离子峰的质荷比数值为90。 [答案]　(1)催化剂　NaHSO4无腐蚀性,操作安全;副产物少,无有毒气体SO2产生(答出一条即可)　(2)促使反应正向进行,提高乙酸乙酯的产率　(3)AD　(4)分液漏斗　(5)73.5%　(6)90 |思维建模|有机物制备实验题的解题模板 分析制备 流程 盘点仪器 装置 关键点分析 ①识别常见实验仪器:蒸馏烧瓶、三颈烧瓶、恒压滴液漏斗、直形冷凝管(冷凝作用)、球形冷凝管(冷凝回流); ②熟悉常见的干燥剂:无水氯化钙、无水硫酸镁、无水硫酸钙等; ③了解常见的制备装置:回流装置、滴加蒸出装置; ④了解有机反应的特点:副反应多。根据题目中的信息确定在该条件下的主要副反应,以便明确主要杂质,了解分离提纯的目的 　　 [对点训练] 2.乙酰苯胺()具有退热镇痛作用,在OTC药物中占有重要地位。乙酰苯胺可通过苯胺()和乙酸反应制得,该反应是放热的可逆反应,其制备流程如下: (10 mL)　粗乙酰苯胺 已知:①苯胺在空气中易被氧化。 ②可能用到的有关性质如下: 名称 相对分子 质量 性状 密度/ (g·cm-3) 熔点 /℃ 沸点 /℃ 溶解度 g/ 100 g水 g/ 100 g乙醇 苯胺 93 棕黄色液体 1.02 -6.3 184 微溶 ∞ 冰醋酸 60 无色透明液体 1.05 16.6 117.9 ∞ ∞ 乙酰 苯胺 135 无色片 状晶体 1.21 155~ 156 280~ 290 温度高, 溶解度大 较水中大 回答下列问题: Ⅰ.乙酰苯胺的制备 (1)制备乙酰苯胺的化学方程式为 　。  (2)加入锌粉的原因是 　。  (3)“加热回流”的装置如图所示,a处使用的仪器为　 　(填“A”“B”或“C”),该仪器的名称是　 　。  (4)“加热回流”的反应温度应控制在　　(填标号)。  A.85~100 ℃　B.100~115 ℃　C.115~130 ℃ Ⅱ.乙酰苯胺的提纯 将上述制得的粗乙酰苯胺固体移入500 mL烧杯中,加入100 mL热水,加热至沸腾,待粗乙酰苯胺完全溶解后,再补加少量蒸馏水。稍冷后,加入少量活性炭吸附色素等杂质,在搅拌下微沸5 min,趁热过滤。待滤液冷却至室温,有晶体析出,称量产品为10.0 g。 (5)趁热过滤的目的是 　; 这种提纯乙酰苯胺的方法叫　　　　　　。  (6)该实验中乙酰苯胺的产率是　　　　(保留三位有效数字)。  解析:(1)苯胺和醋酸在加热的条件下发生成肽反应,生成含肽键的乙酰苯胺和水,其化学方程式如下: +CH3COOH+H2O。 (2)苯胺易被空气中的氧气氧化,所以加入锌的目的是与醋酸反应生成氢气,排除装置中的空气。(3)加热回流,则在a处应该选用A仪器,该仪器的名称是直形冷凝管。 (4)冰醋酸的沸点为117 ℃,则回流温度不能超过此温度,起始温度要尽可能高才能加快化学反应速率,所以选择B。 (5)温度低的时候乙酰苯胺溶解度低,所以要趁热过滤,防止降温过程中乙酰苯胺析出而降低产率;通过降温让溶质析出的提纯方法叫做降温结晶。(6)原料苯胺为10 mL,密度为1.02 g·cm-3,则苯胺的物质的量为,根据方程式,苯胺和乙酰苯胺的物质的量相同,则乙酰苯胺的质量为 ,实际产量为10 g,则产率为10 g÷×100%≈67.5%。 答案:(1) (2)产生氢气可以排除装置中的空气,保护苯胺不被氧化　(3)A　直形冷凝管　(4)B　(5)防止冷却过程中有乙酰苯胺析出,降低产率　降温结晶 (6)67.5% [课时跟踪检测] 1.(9分)(2025·江苏前黄高级中学期初考试)实验室以菱锰矿(含MnCO3及少量Fe、Si的氧化物等)为原料制备高纯MnCO3和Mn3O4的流程如下图所示。已知:室温下Ksp(MnS)=2.6×10-13、Ksp[Mn(OH)2]=2.0×10-13、H2S电离常数Ka1=1.1×10-7、Ka2=1.3×10-13。 (1)该流程中可循环使用的物质有　　　　。  (2)“沉铁”过程需加氨水调节溶液pH,使溶液中Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀同时得到MnSO4溶液。检验MnSO4溶液中是否含有Fe3+的实验方法是 　。 (3)沉铁过程中也会产生少量Mn(OH)2沉淀。Mn(OH)2在工业上可用于去除溶液中HS-,反应为Mn(OH)2+HS-===MnS+OH-+H2O,其平衡常数K=　　　　　。  (4)制取MnCO3。在如图所示的实验装置中,搅拌下使一定量的MnSO4溶液与氨水⁃NH4HCO3混合溶液充分反应。 ①滴液漏斗中添加的药品是　 。  ②混合溶液中氨水的作用是 　。  解析:根据菱锰矿中所含成分,以及流程图可知,碳酸锰与硫酸铵反应生成硫酸锰、氨气和二氧化碳,铁的氧化物、二氧化硅不与硫酸铵反应,加水溶解后,得到含硫酸锰溶液,再加入氨水调节pH除去铁,过滤得到硫酸锰溶液,搅拌下使一定量的MnSO4溶液与氨水⁃NH4HCO3混合溶液充分反应,同时得到硫酸铵。(1)由流程图可知,加入硫酸铵后会生成NH3或氨水,可以用于后续调节溶液的pH,该流程中可循环使用的物质有NH3或氨水、(NH4)2SO4。(2)硫氰化钾溶液可用来检验铁离子,溶液会变成红色,检验MnSO4溶液中是否含有Fe3+的实验方法是取少量MnSO4溶液于试管中,向其中滴加KSCN溶液{或K4[Fe(CN)6]溶液},若溶液不变红(或没有蓝色沉淀),则溶液中无Fe3+。(3)反应Mn(OH)2+HS-===MnS+OH-+H2O的平衡常数K==×===10。 (4)①氨水容易挥发,应该用滴液漏斗滴加,滴液漏斗中添加的药品应该是氨水⁃NH4HCO3混合溶液;②氨水的作用主要是用来调节pH,增大C的浓度,使锰离子尽可能地沉淀。 答案:(1)NH3或氨水、(NH4)2SO4　(2)取少量MnSO4溶液于试管中,向其中滴加KSCN溶液{K4[Fe(CN)6]溶液},溶液不变红(或没有蓝色沉淀),则溶液中无Fe3+(其他答案合理也可)　(3)10　(4)①氨水⁃NH4HCO3混合溶液　②调节溶液pH,增大c(C),使Mn2+尽可能沉淀完全 2.(11分)(2025·南京、盐城高三第一次模拟考试)硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)可用于生产聚合硫酸铁。以钕铁硼二次废渣(主要含Fe2O3、Fe3O4等)为原料制备硫酸亚铁晶体的实验流程如下: (1)“酸浸”时,Fe3O4发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)将“滤渣”返回“酸浸”工序,其目的是 　　　　　　　　　　　　　。  (3)与普通过滤相比,使用图1装置进行过滤的优点是 　。 (4)固定其他条件不变,反应温度、反应时间、铁粉过量系数分别对“滤液”中Fe3+还原率的影响如图2、图3、图4所示。 设计由100 mL“滤液”[其中c(Fe3+)=0.8 mol·L-1]制备硫酸亚铁粗品的实验方案: 　。  (须使用的试剂和仪器:铁粉、冰水、真空蒸发仪) (5)通过下列实验测定硫酸亚铁晶体样品的纯度。准确称取1.200 0 g样品置于锥形瓶中,用50 mL蒸馏水完全溶解,加一定量硫酸和磷酸溶液;用0.020 00 mol·L-1 KMnO4标准溶液滴定至终点(Mn转化为Mn2+),平行滴定3次,平均消耗KMnO4标准溶液42.90 mL。计算硫酸亚铁晶体样品中FeSO4·7H2O的质量分数(写出计算过程)。 解析:(1)Fe3O4遇H+转化为Fe3+和Fe2+。(2)滤渣中可能还含有未被浸取的铁的化合物,重新返回酸浸工艺,可提高铁元素的浸取率。(3)抽滤装置通过减小锥形瓶内的压强,可以加快过滤速率。(4)由题图2可知,温度在80 ℃时还原率已经很高了,因此温度选80 ℃;在铁粉过量系数为1.2时还原率最高,因此过量系数为1.2;而在前两者相同时,反应时间2 h时还原率高,因此搅拌时间控制在2 h;结合过量系数可得,应加入铁粉的物质的量为氯化铁消耗铁粉的物质的量的1.2倍,则结合反应可知100 mL“滤液”[其中c(Fe3+)=0.8 mol·L-1],消耗铁粉0.04 mol,则需加0.04 mol×1.2 =0.048 mol,铁粉质量为0.048 mol×56 g·mol-1=2.688 g,同时为防止硫酸亚铁被氧化,应在真空蒸发仪中蒸发,然后冷却结晶后过滤。(5)根据电子得失守恒可得关系式:Mn~5Fe2+进行计算。 答案:(1)Fe3O4+8H+===2Fe3++Fe2++4H2O (2)提高铁元素的浸出率　(3)过滤速度更快　(4)在80 ℃水浴加热条件下,向“滤液”中加入2.688 g铁粉,搅拌下反应2 h后,过滤;滤液在真空蒸发仪中蒸发、在冰水浴中冷却结晶、过滤　(5)由关系式Mn~5Fe2+,得n(FeSO4·7H2O)=n(Fe2+)=5n(Mn)=5×0.020 00 mol·L-1×42.90×10-3 L=4.290×10-3 mol ω(FeSO4·7H2O)=×100%≈99.39%。 3.(12分)(2025·江浙皖高中发展共同体联考)碘酸铜[Cu(IO3)2]微溶于水,在电化学领域发挥着重要作用。 (1)碘酸铜的制备 ①设计实验检验Cu(IO3)2是否洗涤干净 　。  ②KIO3的制备:下图装置为实验室利用氯气氧化废碘液中的I2或KI3合成HIO3,充分氧化后加入KOH溶液调节pH为10获得KIO3。 A装置中橡皮管的作用是　　　　　　　　　　　　　 。KI3发生反应的化学方程式为 　 。  ③CuSO4·5H2O的制备:请设计从工业胆矾溶液(杂质为Fe2+、Fe3+)获取CuSO4·5H2O的实验方案 　。 (实验中须使用的试剂有:双氧水,3.0 mol·L-1 H2SO4,1.0 mol·L-1 NaOH溶液、乙醇)已知Cu2+、Fe3+和Fe2+的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH见下表: 金属离子 Fe3+ Fe2+ Cu2+ 氢氧化物开始沉淀时的pH 1.9 7.0 4.7 氢氧化物沉淀完全时的pH 3.2 9.0 6.7 (2)碘酸铜的Ksp测定 用25 mL移液管吸取饱和碘酸铜溶液25 mL,注入到250 mL的碘量瓶中,加入6 mL 0.03 mol·L-1的EDTA溶液(用Y4-表示),振荡,再加入30 mL蒸馏水使溶液中的铜离子和EDTA充分螯合,然后用3 mol·L-1 H2SO4调节溶液的pH为2.0,加入0.5 g KI,振荡,用0.024 0 mol·L-1的标准Na2S2O3溶液滴定至呈淡黄色时,注入4 mL 0.5%的淀粉溶液,继续滴定至终点,记下所消耗的Na2S2O3溶液的体积,重复滴定3次,平均消耗Na2S2O3溶液25.00 mL。 有关化学反应如下:Cu(IO3)2(s)Cu2++2I、Cu2++Y4-=== [CuY]2-、 I+5I-+6H+===3I2+3H2O、2S2+I2===S4+2I-。 根据实验数据计算碘酸铜的Ksp 　 (写出计算过程)。 解析:(1)①检验Cu(IO3)2是否洗涤干净,即检验是否含有硫酸根离子,故取最后一次洗涤滤出液少量于试管中,滴加几滴稀盐酸酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀生成,则证明沉淀已洗涤干净,反之沉淀未洗涤干净;②A装置中橡皮管的作用是平衡装置中压强,使盐酸顺利滴下,KI3发生反应的化学方程式为KI3+8Cl2+9H2O===KCl+15HCl+3HIO3;③从工业胆矾溶液(杂质为Fe2+、Fe3+)获取CuSO4·5H2O,要将Fe2+氧化为Fe3+,再生成沉淀除去铁离子,过滤后,加入适量3 mol·L-1 H2SO4,加热浓缩,冷却结晶,过滤,用乙醇洗涤,干燥得CuSO4·5H2O晶体。 答案:(1)①取最后一次洗涤滤出液少量于试管中,滴加几滴稀盐酸酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀生成,则证明沉淀已洗涤干净,反之沉淀未洗涤干净　②平衡装置中压强,使盐酸顺利滴下　KI3+8Cl2+9H2O===KCl+15HCl+3HIO3　③向工业胆矾溶液中加入稍过量双氧水,边搅拌边滴入1.0 mol·L-1 NaOH溶液控制pH至3.2~4.7之间,过滤,加入3 mol·L-1 H2SO4,加热浓缩,冷却结晶,过滤,用乙醇洗涤,干燥得CuSO4·5H2O晶体　(2)根据有关化学反应可知I~3I2~6S2,n(I)=n(S2)=×0.024 0 mol·L-1×25×10-3 L=1.00×10-4 mol,c(I)==4.00×10-3 mol·L-1,c(Cu2+)=c(I)=2.00×10-3 mol·L-1,Ksp=2.00×10-3×(4.00×10-3)2=3.2×10-8 4.(10分)(2025·南京高三第一次模拟)高纯ZnO可用作电子元件材料。以次氧化锌酸浸液(主要含有Zn2+、S,还含有Fe3+、Fe2+、Mn2+、Pb2+等)为原料制备高纯ZnO的实验流程如下: 已知:常温下,Ksp[Zn(OH)2]=2.1×10-16,]=8.0×10-16,Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38。 (1)“除铁”时,须将Fe2+氧化为Fe3+的原因是 　。  (2)“除锰”反应的离子方程式为 　。  其他条件不变时,与锰去除率、溶液中锰含量的关系如图所示。>2.5时,溶液中锰去除率下降,其原因是 　。  (3)为考查Zn粉用量对“除铅”过程中铅元素去除率的影响,设计若干对照实验组,这些实验组控制不变的因素有“除锰”滤液浓度与体积、反应温度、　　　　　　　　　　　。  (4)写出以“ZnSO4溶液”为原料制备高纯ZnO的实验方案: 　。  [可选用的试剂:Na2CO3溶液、氨水⁃NH4HCO3混合溶液、蒸馏水、稀盐酸、BaCl2溶液] 解析:由流程图知向酸浸液中加入H2O2溶液,将Fe2+氧化为Fe3+,该过程中溶液pH上升将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去,过滤向滤液中加入高锰酸钾溶液将Mn2+转化为MnO2除去,过滤后向滤液中加入Zn粉将Pb2+转化为Pb除去,得到硫酸锌溶液,硫酸锌溶液经过一系列操作得到高纯ZnO。(1)由Zn(OH)2与Fe(OH)2的Ksp数据可知Zn(OH)2与Fe(OH)2沉淀时pH相近,不易通过调pH分离Fe2+和Zn2+;Zn(OH)2与Fe(OH)3沉淀时pH相差较大,易通过调pH分离Fe3+和Zn2+。(2)“除锰”过程中,高锰酸钾溶液将Mn2+转化为MnO2,同时Mn也被还原为MnO2,根据得失电子守恒配平氧化剂、还原剂,再根据电荷守恒添加介质(H+)、根据原子守恒添加H2O;由题图可知,当>2.5时,溶液中锰含量增大,而锰去除率下降。溶液中锰除了Mn2+还有Mn,投入太多Mn会导致其本身剩余。(3)为考查Zn粉用量对“除铅”过程中铅元素去除率的影响,实验组控制不变的因素有“除锰”滤液浓度与体积、反应温度、反应时间、搅拌速率。(4)首先制备ZnCO3。试剂应当选用氨水⁃NH4HCO3混合溶液,不能选用Na2CO3,Na2CO3溶液碱性较强,易导致ZnCO3混入Zn(OH)2[虽然Zn(OH)2灼烧也能得到ZnO,但两种物质灼烧温度可能不一样,得到的晶型也可能不一样]。为保证Zn2+沉淀完全,静置并向上层清液中继续加入沉淀剂,直至无沉淀生成;然后需对悬浊液进行过滤,对沉淀进行洗涤并检验是否洗涤干净;最后在一定温度下灼烧,并保证灼烧完全(质量不再变化)。 答案:(1)Zn(OH)2与Fe(OH)2沉淀时pH相近,不易通过调pH分离Fe2+和Zn2+;Zn(OH)2与Fe(OH)3沉淀时pH相差较大,易于通过调pH分离Fe3+和Zn2+　(2)3Mn2++2Mn+2H2O5MnO2↓+4H+　过量的KMnO4进入溶液　(3)反应时间、搅拌速率　(4)在搅拌下向ZnSO4溶液中缓慢滴加氨水⁃NH4HCO3混合溶液;当向上层清液中继续滴加氨水⁃NH4HCO3溶液后不再产生沉淀时,过滤,所得滤渣用蒸馏水洗涤,直至最后一次洗涤滤液加入稀盐酸和BaCl2溶液后不再产生浑浊;将所得沉淀烘干后灼烧至恒重 第二讲　定量测定类综合实验 　　定量实验是将化学实验与化学计量有机地结合在一起,测定物质化学组成与含量的探究性实验,是近几年高考命题的常考题型。设计中先通过实验测出相关的有效数据,然后经计算得出物质的组成与含量。定量实验目的性、实用性强,能给予学生较大的创造空间,更能激发学生的学习兴趣,有利于培养学生严谨求实的科学态度。 真题集训——悟多彩考法 1.(2023·湖北卷)学习小组探究了铜的氧化过程及铜的氧化物的组成。回答下列问题: (1)铜与浓硝酸反应的装置如下图,仪器A的名称为　　　　　　,装置B的作用为 　。  (2)铜与过量H2O2反应的探究如下: 实验②中Cu溶解的离子方程式为 　;  产生的气体为　　　　　　　。  比较实验①和②,从氧化还原角度说明H+的作用是 　。  (3)用足量NaOH处理实验②新制的溶液得到沉淀X,元素分析表明X为铜的氧化物,提纯干燥后的X在惰性氛围下加热,m g X完全分解为n g黑色氧化物Y,=。X的化学式为 　。 (4)取含X粗品0.050 0 g(杂质不参加反应)与过量的酸性KI溶液完全反应后,调节溶液至弱酸性。以淀粉为指示剂,用0.100 0 mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定,滴定终点时消耗Na2S2O3标准溶液15.00 mL(已知:2Cu2++4I-===2CuI↓+I2,I2+2S2===2I-+S4)。标志达到滴定终点的现象是 　, 粗品中X的相对含量为　　　　。  解析:(1)仪器A的名称为具支试管;Cu与浓硝酸反应产生的尾气直接用NaOH溶液吸收会引发溶液倒吸,装置B起到安全瓶的作用,防止倒吸。(2)Cu在稀硫酸作用下,被H2O2氧化生成Cu2+和H2O,溶液变蓝;在Cu2+作用下,H2O2会被催化分解生成O2。在Na2SO4溶液中H2O2不能氧化Cu,在稀硫酸中H2O2能氧化Cu,说明H+使得H2O2的氧化性增强。(3)X为铜的氧化物,设X的化学式为CuOx,其在惰性氛围下分解生成的黑色氧化物为CuO:CuOxCuO+O2↑,则=,又=,解得x=2,则X的化学式为CuO2。(4)CuO2在酸性条件下生成Cu2+,Cu2+与KI反应生成I2,I2遇淀粉变蓝,用Na2S2O3标准溶液滴定I2,当滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液时,溶液的蓝色褪去,且半分钟内不恢复,表明I2已完全反应,达到滴定终点。CuO2中Cu为+2价、O为-1价,结合已知反应可知,CuO2在酸性条件下与KI发生反应2CuO2+8I-+8H+===2CuI↓+3I2+4H2O,有关系式:2CuO2~3I2~6Na2S2O3,则样品中n(CuO2)=n(Na2S2O3),m(CuO2)=×96 g=0.048 g,w(CuO2)=×100%=96%。 答案:(1)具支试管　安全瓶(或防倒吸) (2)Cu+H2O2+2H+===Cu2++2H2O　O2　增强H2O2的氧化性 (3)CuO2 (4)当滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液时,溶液蓝色刚好褪去,且半分钟内不恢复　96% 2.(2024·全国甲卷)CO(NH2)2·H2O2(俗称过氧化脲)是一种消毒剂,实验室中可用尿素与过氧化氢制取,反应方程式如下: CO(NH2)2+H2O2===CO(NH2)2·H2O2 (一)过氧化脲的合成 烧杯中分别加入25 mL 30% H2O2(ρ=1.11 g·cm-3)、40 mL蒸馏水和12.0 g尿素,搅拌溶解。30 ℃下反应40 min,冷却结晶、过滤、干燥,得白色针状晶体9.4 g。 (二)过氧化脲性质检测 Ⅰ.过氧化脲溶液用稀H2SO4酸化后,滴加KMnO4溶液,紫红色消失。 Ⅱ.过氧化脲溶液用稀H2SO4酸化后,加入KI溶液和四氯化碳,振荡,静置。 (三)产品纯度测定 溶液配制:称取一定量产品,用蒸馏水溶解后配制成100 mL溶液。 滴定分析:量取25.00 mL过氧化脲溶液至锥形瓶中,加入一定量稀H2SO4,用准确浓度的KMnO4溶液滴定至微红色,记录滴定体积,计算纯度。 回答下列问题: (1)过滤中使用到的玻璃仪器有　　　　　　　　(写出两种即可)。  (2)过氧化脲的产率为　　　　　　。  (3)性质检测Ⅱ中的现象为　　　　　　　　　　　　　　　　。性质检测Ⅰ和Ⅱ分别说明过氧化脲具有的性质是　　　　　　　　　　　　。  (4)如图为“溶液配制”的部分过程,操作a应重复3次,目的是 　 　　　　　　　　　　,定容后还需要的操作为 　 。  (5)“滴定分析”步骤中,下列操作错误的是　　　　(填标号)。  A.KMnO4溶液置于酸式滴定管中 B.用量筒量取25.00 mL过氧化脲溶液 C.滴定近终点时,用洗瓶冲洗锥形瓶内壁 D.锥形瓶内溶液变色后,立即记录滴定管液面刻度 (6)以下操作导致过氧化脲纯度测定结果偏低的是　　　　(填标号)。  A.容量瓶中液面超过刻度线 B.滴定管水洗后未用KMnO4溶液润洗 C.摇动锥形瓶时KMnO4溶液滴到锥形瓶外 D.滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定后气泡消失 解析:(1)过滤时需要用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒。(2)根据题给数据计算可得,H2O2过量,故用尿素的量来计算理论上生成过氧化脲的量,n[CO(NH2)2]=0.2 mol,故理论上生成过氧化脲的物质的量为0.2 mol,质量为0.2×94 g=18.8 g,故过氧化脲的产率为×100%=50%。(3)过氧化脲能将I-氧化为I2,I2进入CCl4层呈紫色,CCl4密度比水大,故CCl4位于下层。由检测Ⅰ的现象可知,过氧化脲能使酸性高锰酸钾溶液褪色,体现了过氧化脲的还原性,由检测Ⅱ可知,过氧化脲可将碘离子氧化为碘单质,体现了过氧化脲的氧化性。(4)操作a为冲洗玻璃棒和烧杯并将洗液转移至容量瓶中,重复三次是为了将残留物全部转移至容量瓶中。定容后要将溶液混合均匀,具体操作为:左手食指按住塞子,其余手指拿住瓶颈标线以上部分,右手托住瓶底,将瓶倒转并摇动,再倒转过来,上下倒置如此反复多次,使溶液充分混合均匀。(5)KMnO4具有强氧化性,能腐蚀橡胶管,故需盛放在酸式滴定管中,A正确;量筒读数只能精确到小数点后1位,故不能用量筒量取25.00 mL溶液,B错误;临近终点时,冲洗锥形瓶内壁可减小滴定误差,C正确;锥形瓶变色后要等30 s溶液颜色不变才可记录滴定管液面刻度,D错误。(6)容量瓶中液面超过刻度线,则容量瓶中过氧化脲溶液浓度偏低,会造成纯度测定结果偏低,A正确;滴定管水洗后未用KMnO4溶液润洗,会造成滴定管内的KMnO4溶液浓度偏低,滴定时消耗的KMnO4溶液体积偏大,测定结果偏高,B错误;KMnO4溶液滴到锥形瓶外,会造成消耗的KMnO4的量偏高,测定结果偏高,C错误;滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定后气泡消失,会使读取的KMnO4溶液的体积偏大,测定结果偏高,D错误。 答案:(1)漏斗、烧杯、玻璃棒(任写两种即可) (2)50%　(3)溶液分层,下层四氯化碳层呈紫色 还原性、氧化性　(4)将玻璃棒和烧杯中残留的物质全部转移至容量瓶中　盖好瓶塞,反复上下颠倒容量瓶,将溶液混合均匀　(5)BD　(6)A 系统知能——建思维模型 (一)三种定量测定的方法 1.测量沉淀质量法 先将某种成分转化为沉淀,然后称量过滤、洗涤、干燥后沉淀的质量,再进行相关计算。 称量固体一般用托盘天平,精确度为0.1 g,但精确度高的实验中可使用分析天平,可精确到0.000 1 g。 2.测量气体体积法 ①量气装置的设计:下列装置中,A是常规的量气装置,B、C、D是改进后的装置。 ②读数时要先将其恢复室温,再调整量气装置使两侧液面相平,最后读数要求视线与凹液面最低点相平。 3.测量气体质量法 一般有两种方法:一种方法是称反应装置在放出气体前后的质量减小值;另一种方法是称吸收装置在反应前后的质量增大值。 (二)定量实验数据的处理方法 1.看数据是否符合测量仪器的精确度特点,如用托盘天平测得质量的精确度为0.1 g,若精确度值超过了这个范围,说明所得数据是无效的。 2.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。 3.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。 4.看所得数据的测量环境是否一致,特别是气体体积数据,只有在温度、压强一致的情况下得出的数据才能进行比较、运算。 5.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。 (三)物质组成计算的常用方法 类型 解题方法 物质 含量计算 根据关系式法、得失电子守恒法、滴定法等,求出混合物中某一成分的量,再除以样品的总量,即可得出其含量 确定物质 化学式 的计算 ①根据题给信息,计算出有关物质的物质的量;②根据电荷守恒,确定出未知离子的物质的量;③根据质量守恒,确定出结晶水的物质的量;④各粒子的物质的量之比即为物质化学式的下标比 热重 曲线计算 ①设晶体为1 mol;②失重一般是先失水、再失气态非金属氧化物;③计算每步的m余,=固体残留率;④晶体中金属质量不减少,仍在m余中;⑤失重最后一般为金属氧化物,由质量守恒得mO,由n金属∶nO即可求出失重后物质的化学式 多步 滴定计算 复杂的滴定可分为两类:①连续滴定法:第一步滴定反应生成的产物,还可以继续参加第二步的滴定。根据第二步滴定的消耗量,可计算出第一步滴定的反应物的量;②返滴定法:第一步用的滴定剂是过量的,然后第二步再用另一物质返滴定过量的物质,根据第一步加入的量减去第二步中过量的量,即可得出第一步所求物质的物质的量 典题例析——内化思维流程 　　[典例]　为了测定已部分变质的过氧化钠样品的纯度,设计如图所示的实验装置,图中Q为弹性良好的气球,称取一定量的样品放入其中,按如图所示的装置安装好仪器,打开分液漏斗的活塞,将稀硫酸滴入气球中。 请回答下列问题: (1)Q内发生反应生成　　　　　种气体,其中的反应有　　　　个为氧化还原反应。  (2)为测定反应时生成气体的总体积,滴稀H2SO4前必须关闭　　　　　(填“K1”“K2”或“K3”,下同),打开　　　　　　　　。  (3)当上述反应停止时,将K1、K2、K3均关闭,然后先打开K2,再缓缓打开K1,这时可观察到的现象是 　。 (4)b中装的固体试剂是　　　　　　　,要缓缓打开K1的原因是　 　　　　　　　　　　　　。  (5)实验结束时,量筒Ⅰ中有x mL水,量筒Ⅱ中收集到y mL气体,则过氧化钠的纯度是　　　　　(用含x、y的式子表示,上述体积均已折算成标准状况)。  　　[解析]　(1)变质的Na2O2中可能含有碳酸钠,当样品与稀硫酸接触后发生反应:2Na2O2+2H2SO4===2Na2SO4+O2↑+2H2O、H2SO4+Na2CO3===Na2SO4+CO2↑+H2O,因而Q内产生O2与CO2 2种气体,其中的反应有1个为氧化还原反应。 (2)将稀H2SO4加入气球前,关闭K1和K2,打开K3,反应结束时气球膨胀的体积与量筒Ⅰ中所接收的水的体积相等,此为CO2与O2的体积之和。 (3)待气球中反应完全后,关闭K3,打开K2,再缓缓打开K1,此时气球渐瘪,气体会经干燥管b进入量筒Ⅱ,CO2被干燥管中的吸收剂吸收,量筒Ⅱ中收集到气体的体积即为O2的体积。 (5)由题意可知,CO2和O2的总体积为x mL,O2的体积为y mL,故CO2的体积为(x-y)mL,可知Na2O2与Na2CO3的物质的量之比为2y∶(x-y),则Na2O2的纯度为ω(Na2O2)=×100%=×100%。 　　[答案]　(1)2　1 (2)K1、K2　K3 (3)气球Q慢慢变小,量筒Ⅱ中有气体进入 (4)碱石灰　控制气体的流速,使CO2被充分吸收 (5)×100% |思维建模|定量实验题的解题流程 细审题 明确实验 目的、原理 实验原理可从题给的化学情境(或题目所给的实验目的)并结合元素化合物的有关知识获取。在此基础上,依据可靠性、简捷性、安全性的原则,确定符合实验目的、要求的实验方案 想过程 理清操作先后顺序 根据由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,把握各实验步骤的要点,理清实验操作的先后顺序 看准图 分析装置或 流程作用 若题目中给出装置图,在分析解答过程中,要认真细致地分析图中的各部分装置,并结合实验目的和原理,确定它们在实验中的作用 细分析 得出正确的 实验结论 在定性实验的基础上研究量的关系,根据实验现象和记录的数据,对实验数据进行筛选,通过分析、计算、推理等确定有关样品含量及化学式 [应用体验] 1.[物质含量测定]有一含NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物,某同学设计如下实验,通过测量反应前后C、D装置质量的变化,测定该混合物中各组分的质量分数。 (1)加热前通入空气的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,操作方法为 　。  (2)装置A、C、D中盛放的试剂分别为A　　　　,C　　　　　　,D　　　　　　。  (3)若将A装置换成盛放NaOH溶液的洗气瓶,则测得的NaCl的含量将　　　　　(填“偏高”“偏低”或“无影响”,下同);若B中反应管右侧有水蒸气冷凝,则测定结果中NaHCO3的含量将　　　　　　;若撤去E装置,则测得Na2CO3·10H2O的含量将　　　　　。  (4)若样品质量为w g,反应后C、D增加的质量分别为m1 g、m2 g,由此可知混合物中NaHCO3的质量分数为　　　　(用含w、m1、m2的代数式表示)。  解析:(2)A、C、D都是U形管,不能盛液体试剂,只能盛固体试剂。A处试剂必须能同时吸收CO2和水蒸气,故A处盛的是碱石灰;C、D两处分别吸收水蒸气和CO2,故C处可盛无水CaCl2或P2O5,D处可盛碱石灰。 (3)若A装置盛放NaOH溶液只吸收CO2,不吸收水蒸气,则混合物中产生水蒸气的Na2CO3·10H2O和NaHCO3的总质量在计算中会增大,因此测得的NaCl的含量会偏低。若B中反应管右侧有水蒸气冷凝,则水蒸气总质量减小,Na2CO3·10H2O和NaHCO3的总质量在计算中会减小,但是NaHCO3的质量是根据CO2的质量进行计算,所以测得的NaHCO3的含量不受影响;若撤去E装置,则D装置可吸收来自外界空气中的CO2与水,使得NaHCO3的质量在计算中会增大,故测得的Na2CO3·10H2O的含量会偏低。 (4)NaHCO3的质量分数: ×100%=%。 答案:(1)除去装置中的水蒸气和二氧化碳　关闭b,打开a,缓缓通入空气,直至a处出来的空气不再使澄清石灰水变浑浊为止 (2)碱石灰　无水CaCl2或P2O5　碱石灰 (3)偏低　无影响　偏低　(4)% 2.[物质组成确定]碱式碳酸钴[Cox(OH)y(CO3)z]常用作电子材料,磁性材料的添加剂,受热时可分解生成三种氧化物。为了确定其组成,某化学兴趣小组同学设计了如图所示装置进行实验。 (1)请完成下列实验步骤: ①称取3.65 g样品置于硬质玻璃管内,称量乙、丙装置的质量; ②按如图所示装置组装好仪器,并检验装置气密性; ③加热甲中玻璃管,当乙装置中　　　　　　(填实验现象),停止加热;  ④打开活塞a,缓缓通入空气数分钟后,称量乙、丙装置的质量; ⑤计算。 (2)步骤④中缓缓通入空气数分钟的目的是 　。  (3)某同学认为上述实验装置中存在一个明显缺陷,为解决这一问题,可选用下列装置中的　　　　(填字母)连接在　　　　　(填装置连接位置)。  (4)若按正确装置进行实验,测得如下数据: 乙装置的质量/g 丙装置的质量/g 加热前 80.00 62.00 加热后 80.36 62.88 则该碱式碳酸钴的化学式为 　。 解析:(1)加热甲中玻璃管,当乙装置中不再有气泡产生,即碱式碳酸钴分解完毕; (2)步骤④中缓缓通入空气数分钟,将装置中生成的CO2和H2O全部排入乙、丙装置中,以免影响测量结果; (3)在活塞a前,加装装置D,装置中盛放的碱石灰容易吸收空气中的水蒸气和二氧化碳; (4)碱式碳酸钴样品3.65 g,反应前乙装置的质量为80.00 g,反应后质量为80.36 g,故生成水的质量为80.36 g-80.00 g=0.36 g,物质的量为=0.02 mol,含OH-的物质的量为0.04 mol;反应前丙装置的质量为62.00 g,反应后质量为62.88 g,生成二氧化碳的质量为62.88 g-62.00 g=0.88 g,物质的量为=0.02 mol,含C的物质的量为0.02 mol,故钴的质量为3.65 g-17 g·mol-1×0.04 mol-60 g·mol-1×0.02 mol=1.77 g,物质的量为=0.03 mol,根据Co、H、C原子守恒可知,x∶y∶z=0.03 mol∶0.02 mol×2∶0.02 mol=3∶4∶2,故碱式碳酸钴的化学式为Co3(OH)4(CO3)2。 答案:(1)不再有气泡产生时　(2)将装置中产生的H2O(g)和CO2全部排入乙、丙装置中　 (3)D　活塞a前(或装置甲前)　 (4)Co3(OH)4(CO3)2 [课时跟踪检测] 1.(9分)(2025·江苏海门中学第一次调研)某学习小组利用下图所示装置测定空气中甲醛的含量。 (1)高锰酸钾测定法 步骤Ⅰ:将40.00 mL 0.000 1 mol·L-1 的KMnO4溶液盛放于A中,再加入硫酸酸化。 步骤Ⅱ:取下玻璃塞,打开K1,关闭K2,使可滑动隔板慢慢由最右端拉至最左端,关闭K1,打开K2,缓慢推动滑动隔板至最右端,将气体全部推出。 步骤Ⅲ:重复上述操作至三颈烧瓶中溶液恰好褪色。 ①反应过程中有CO2逸出,写出A中发生反应的离子方程式: 。　　　　　　　　  ②若1 L待测空气中含有2.5×10-6 mol甲醛,则至少将“步骤Ⅱ”进行　　　　次才能使溶液褪色。  ③图中用毛细管代替玻璃导管,其目的是 　。  (2)银⁃Ferrozine 法 测定方法:先制备银氨溶液,然后向银氨溶液中通入甲醛,将银氨溶液还原为Ag,然后通过测定Ag的量计算出甲醛的含量。 ①写出[Ag(NH3)2]+的结构式 　。 ②制备银氨溶液时,仪器A中放置的药品是　　　　　(填“AgNO3溶液”或“氨水”)。  ③补充完整用含银废料[Ag、Al(OH)3]制备硝酸银晶体实验方案:取一定量的含银废料,　　　　　　　　　　　　　　,蒸发浓缩、冷却结晶,用无水乙醇洗涤2~3次,干燥。(实验中必须使用的试剂和设备:10 mol·L-1的HNO3、稀盐酸、通风设备)  解析:实验(1)利用氧化还原滴定原理,测定空气中甲醛的含量;实验(2)硝酸银溶液中滴加氨水生成AgOH白色沉淀,加入过量氨水沉淀溶解,得到银氨溶液;故仪器A中为硝酸银溶液、B为氨水,反应生成银氨溶液,然后向银氨溶液中通入甲醛,将银氨溶液还原为Ag,然后通过测定Ag的量计算出甲醛的含量。(1)①甲醛和酸性高锰酸钾反应过程中有CO2逸出,甲醛被氧化,高锰酸钾被还原生成锰离子,A中发生反应的离子方程式:5HCHO+4Mn+12H+4Mn2++5CO2↑+11H2O;②40.00 mL 0.000 1 mol·L-1 的KMnO4物质的量为0.04 L×0.000 1 mol·L-1 =4×10-6 mol,由关系式5HCHO~4Mn,若1 L待测空气中含有2.5×10-6 mol甲醛,需要n(KMnO4)=×2.5×10-6 mol=2×10-6 mol,则至少将“步骤Ⅱ”进行2次才能消耗完高锰酸钾,使溶液褪色;③图中用毛细管代替玻璃导管,其目的是减小空气通入速率,使空气中的HCHO被充分吸收。(2)①[Ag(NH3)2]+中银离子提供空轨道,氨气中N原子提供孤电子对,形成配位键,氨气内N和H存在共价键,其结构式为或;②硝酸银溶液中滴加氨水生成AgOH白色沉淀,加入过量氨水沉淀溶解,得到银氨溶液,故仪器A中为硝酸银溶液;③用含银废料[Ag、Al(OH)3]制备硝酸银晶体实验方案:取一定量的含银废料,向其中加入稍过量的稀盐酸充分反应,过滤、洗涤滤渣,将滤渣转移至烧杯中,打开通风设备,向滤渣中加入稍过量的10 mol·L-1的HNO3至固体完全溶解,蒸发浓缩、冷却结晶,用无水乙醇洗涤2~3次,干燥。 答案:(1)①5HCHO+4Mn+12H+4Mn2++5CO2↑+11H2O　②2　③减小空气通入速率,使空气中的HCHO被充分吸收 (2)①或 ②AgNO3溶液　③向其中加入稍过量的稀盐酸充分反应,过滤、洗涤滤渣,将滤渣转移至烧杯中,打开通风设备,向滤渣中加入稍过量的10 mol·L-1的HNO3至固体完全溶解 2.(11分)(2025·苏北四市高三第一次调研测试)实验室以含硒废料(假设杂质不参与反应)提取硒,部分实验过程如下: (1)“浸取”时单质硒大部分生成二元弱酸H2SeO3,该反应的离子方程式为 　。　　　　　　　　　  (2)H2SeO4溶液转化为H2SeO3溶液的实验可在如图装置中进行。滴液漏斗中的液体是　　　　(填名称)。  (3)H2SeO3溶液与SO2反应制备硒单质,反应后溶液中物质的量减少的离子有 (填化学式)。 (4)以上述流程中生成的H2SeO3溶液为原料制取高纯硒单质,请补充完整实验方案:取一定量H2SeO3溶液, 　,  得高纯硒单质。(必须使用的试剂有BaCl2溶液、1 mol·L-1 NaOH溶液) (5)实验室常用氧化还原滴定法测定某样品中Se的质量分数,步骤如下: Ⅰ.取0.840 0 g样品充分磨碎,加酸煮沸配成H2SeO3溶液,将溶液完全转移到250 mL容量瓶中后定容。 Ⅱ.准确量取25.00 mL待测液于锥形瓶中,加入0.020 0 mol·L-1KMnO4标准溶液25.00 mL,向锥形瓶中再加入25.00 mL 0.06 mol·L-1Fe2+溶液,加入磷酸后再用0.020 0 mol·L-1KMnO4滴定,消耗KMnO4溶液10.00 mL。 已知:Se的最高价含氧酸氧化Fe2+较慢,在该滴定过程可忽略此反应。计算硒的质量分数(写出计算过程)。 解析:(1)“浸取”时加入的H2SO4和NaNO3相当于稀硝酸,氧化Se生成H2SeO3和NO,根据Se和N得失电子守恒配平。(2)H2SeO4与浓盐酸反应转化为H2SeO3,Se的化合价下降,则Cl的化合价上升,生成Cl2,向H2SeO4和H2SeO3的混合溶液中滴加浓盐酸,当不再产生气泡时,说明H2SeO4已完成反应。如果将H2SeO4和H2SeO3的混合溶液滴入浓盐酸中,则最终会形成H2SeO3和浓盐酸的混合溶液。(3)H2SeO3溶液中存在电离平衡:H2SeO3HSe+H+,HSeSe+H+,H2SeO3与SO2反应生成Se和H2SO4,生成的H2SO4为强酸,会抑制H2SeO3的电离,则HSe、Se的浓度均会减小,由于酸性增强,则c(OH-)也减小,因为通入的是SO2气体,对原溶液的体积几乎没有影响,则n(HSe)、n(Se)和n(OH-)均减小。(4)向H2SeO3溶液中加入SO2发生氧化还原反应生成Se,过量的SO2要用NaOH吸收,当通入的SO2不再生成Se沉淀时,即可停止通入SO2。对Se沉淀洗涤,直到最后一次洗涤滤液中检验不出S,最后干燥Se。(5)KMnO4与H2SeO3及Fe2+反应,反应关系为KMnO4~5Fe2+,5Se~5H2SeO3~2KMnO4。KMnO4一共加入两次,总的KMnO4溶液体积为35.00 mL,其中Fe2+消耗的n(KMnO4)=n(Fe2+),则与H2SeO3反应的n(KMnO4)=0.020 0 mol·L-1×35.00×10-3 L-×0.06 mol·L-1×25.00×10-3 L=7×10-4 mol-3×10-4 mol=4×10-4 mol,n(Se)=×4×10-4 mol=10-3 mol。实验中只取出25 mL,则样品中n(Se)=10-3 mol×=0.01 mol,ω(Se)=×100%≈94.05%。 答案:(1)3Se+4N+4H++H2O===3H2SeO3+4NO↑ (2)浓盐酸　(3)HSe、Se、OH- (4)在不断搅拌下向H2SeO3溶液中缓缓通入SO2气体,同时用1 mol·L-1 NaOH溶液吸收多余的尾气,直至静置后在上层清液中继续通入少量SO2气体不再产生沉淀时,停止通入SO2气体,静置、过滤、洗涤,直至取最后一次洗涤滤液,加入BaCl2溶液无沉淀生成,干燥 (5)n(KMnO4)=0.020 0 mol·L-1×(25.00+10.00)×10-3 L=7×10-4 mol n(Fe2+)=0.06 mol·L-1×25.00×10-3 L=1.5×10-3 mol KMnO4~　5Fe2+　5Se~5H2SeO3~2KMnO4 1　　　　5　　　　　5　　　　　2 3×10-4 mol 1.5×10-3 mol　1×10-3 mol (7×10-4-3×10-4)mol 硒的质量分数为×100%≈94.05% 3.(12分)某实验小组对一种染料废水进行处理,获得Na2SO4并测定废水的总有机碳(总有机碳是指单位体积水样中溶解或悬浮的有机物碳元素质量总和,是水体评价的综合指标之一)。 实验步骤为 ①取100 mL废水(假定有机成分只有萘磺酸钠),在35 ℃下加入等体积甲醇,充分混合后,冷却、过滤,得到固体A和滤液B。 ②经检测,固体A主要成分为Na2SO4,并含有少量Na2SO3和萘磺酸钠;滤液B含2.3 g萘磺酸钠(C10H7O3NaS,M=230 g·mol-1)。 ③一定温度下,从滤液B中回收甲醇;再蒸发浓缩析出萘磺酸钠,过滤,得滤液C,向滤液C中加入适量的NaClO溶液去除少量的N和NH3。 ④按下图实验装置(部分装置略)对固体A进行处理,完全反应后Pt坩埚中固体为Na2SO4。 简化的操作过程:先检查装置气密性,再打开或关闭活塞1和活塞2,通入N2一段时间。再次打开或关闭活塞1和活塞2,改为通入O2,点燃煤气灯,一定时间后,停止加热,继续通O2一段时间。 回答下列问题: (1)实验步骤①中加入甲醇的目的为 　。  (2)实验步骤③中回收甲醇的操作名称是　　　　,去除NH3生成N2反应的离子方程式为 　　。  (3)通入N2的目的是 。 (4)酸性KMnO4溶液的作用是　　　　　　　　,试剂a是　　　　。  (5)改为通入O2前,需　　　　(填标号)。  A.打开活塞1　　　　　　 B.打开活塞2 C.关闭活塞1 D.关闭活塞2 (6)反应后U形管(含试剂)增重0.44 g,该废水总有机碳=　　　　 mg·L-1(用科学计数法表示)。 解析:向染料废水中加入等体积的甲醇,以使有机物充分溶解和减小Na2SO4等无机物在水中的溶解度,便于析出,冷却过滤后得到滤液B和滤渣A,用蒸馏的方法从滤液B中分离出甲醇后,再蒸发浓缩析出萘磺酸钠,过滤,得滤液C,向滤液C中加入适量的NaClO溶液去除少量的N和NH3,步骤④为对固体A进行处理,完全反应后Pt坩埚中固体为Na2SO4,先关闭活塞2,打开活塞1,通入一段时间的N2,以排除装置中的空气防止其影响废水中总有机碳含量的测量,然后再关闭活塞1,打开活塞2,通入O2,点燃煤气灯,一定时间后,停止加热继续通O2至固体A冷却,固体A中Na2SO3转化为Na2SO4,有机物燃烧,未完全燃烧产生的CO被CuO继续氧化,酸性高锰酸钾溶液为除去CO2中的SO2,品红溶液为检验SO2是否除干净,试剂a为浓硫酸,可以干燥CO2和防止空气中的CO2和水蒸气进入U形管,影响实验结果。(1)由分析可知,实验步骤①中加入甲醇的目的为减小Na2SO4等无机物在水中的溶解度,便于析出;(2)由于CH3OH易挥发,实验步骤③中回收甲醇的操作名称是蒸馏,去除NH3生成N2反应即NH3和NaClO反应生成N2、NaCl和H2O,根据氧化还原反应配平可得,该反应的离子方程式为2NH3+3ClO-3Cl-+N2+3H2O;(5)由分析可知,改为通入O2前,需关闭活塞1,打开活塞2;(6)反应后U形管(含试剂)增重0.44 g,即固体A与O2反应放出的CO2的质量为0.44 g,即固体A中含有的C的质量为0.44 g×=0.12 g,由题干信息可知,滤液B含2.3 g萘磺酸钠,该有机物中含有C的质量为×10×12 g·mol-1=1.2 g,故该废水总有机碳==1.32×104 mg·L-1。  答案:(1)减小Na2SO4等无机物在水中的溶解度,便于析出 (2)蒸馏　2NH3+3ClO-===3Cl-+N2+3H2O (3)排除装置中的空气,防止其影响废水中总有机碳含量的测量　(4)除去CO2中的SO2　浓硫酸 (5)BC　(6)1.32×104 4.(12分)(2025·苏锡常镇四市调研测试)钛酸钡(BaTiO3)是制备电子陶瓷材料的基础原料。 (1) 实验室模拟制备钛酸钡的过程如下: 已知:TiCl4能水解生成TiO2+,TiO2+能进一步水解生成TiO2;BaTiO3能与浓硫酸反应生成TiO2+。草酸氧钛钡晶体的化学式为BaTiO(C2O4)2·4H2O。 ①Ti(Ⅳ)的存在形式(相对含量分数)与溶液pH的关系如图1所示。“沉钛”时,需加入氨水调节溶液的pH在2~3之间,理由是 　。  ②由草酸氧钛钡晶体(相对分子质量为449)煅烧制得钛酸钡分为三个阶段。现称取44.9 g草酸氧钛钡晶体进行热重分析,测得残留固体质量与温度的变化关系如图2所示。C点残留固体中含有碳酸钡和钛氧化物,则阶段Ⅱ发生反应的化学方程式为 　。  (2)利用Fe3+将浅紫色Ti3+氧化为无色Ti(Ⅳ)的反应可用于测定钛酸钡的纯度。 ①请补充完整实验方案:称量2.33 g钛酸钡样品完全溶于浓硫酸后,加入过量铝粉,充分振荡,使其完全反应(Al将TiO2+转化为Ti3+); 　;  将待测钛液转移到100 mL容量瓶中后定容,取20.00 mL待测钛液于锥形瓶中, 　;  记录消耗标准液的体积,重复滴定实验操作3次,平均消耗标准液19.50 mL。(实验时须使用的试剂有:稀硫酸、0.100 0 mol·L-1 FeCl3溶液、KSCN溶液) ②钛酸钡样品的纯度为 　(写出计算过程)。  解析:(1)①观察图1可知,pH在2~3之间时,Ti(Ⅳ)主要以TiO(C2O4的形式存在。②44.9 g草酸氧钛钡晶体的物质的量是0.1 mol,含有结晶水的物质的量是0.4 mol,质量是0.4 mol×18 g·mol-1=7.2 g,A→B点固体质量减少44.9 g-37.7 g=7.2 g,即B点固体是BaTiO(C2O4)2,测得C点残留固体中含有碳酸钡和钛氧化物,根据原子守恒可知碳酸钡的质量是0.1 mol×197 g·mol-1=19.7 g,钛氧化物的质量是27.7 g-19.7 g=8.0 g,根据钛原子守恒可知钛的质量为0.1 mol×48 g·mol-1=4.8 g,其中氧原子的物质的量为 mol=0.2 mol,所以该氧化物是TiO2,设生成的CO和CO2的物质的量分别是x mol、y mol,则x+y=0.4-0.1=0.3,依据电子得失守恒可知x=y+0.1,解得x=0.2,y=0.1。据此写出化学方程式。(2)①根据“利用Fe3+将浅紫色Ti3+氧化为无色Ti(Ⅳ)的反应可用于测定钛酸钡的纯度”,加入过量铝粉后要进行过滤,滤渣要进行洗涤(滤渣表面的Ti3+也不能浪费,洗涤液和滤液合并),得到Ti3+的溶液,就可以用Fe3+进行滴定了,指示剂选用KSCN溶液。滴定的终点现象为当滴入最后半滴标准液时,溶液由浅紫色变成红色,半分钟红色不褪去。②根据BaTiO3~Fe3+进行计算,详细过程见答案。 答案:(1)①pH在2~3之间时,Ti(Ⅳ)主要以TiO(C2O4的形式存在,可直接与Ba2+反应,有利于草酸氧钛钡晶体的生成 ②BaTiO(C2O4)2BaCO3+TiO2+2CO↑+CO2↑ (2)①过滤,洗涤滤渣2~3次、将洗涤液与原滤液合并,向合并后的溶液中加入稀硫酸酸化 向锥形瓶中滴加2~3滴KSCN溶液,用0.100 0 mol·L-1 FeCl3溶液滴定,当滴入最后半滴标准液时,溶液由浅紫色变成红色,半分钟红色不褪去　②根据反应Ti3++Fe3+→Ti(Ⅳ)+Fe2+可知,20 mL待测钛液中n(Ti3+)=n(Fe3+)=0.019 5 L×0.100 0 mol·L-1=0.001 95 mol,钛酸钡样品的纯度为 ×100%=97.5% 第三讲　探究类综合实验 探究实验以其创新、灵活的特点成为每年高考的热点题型,试题将元素化合物知识与化学实验知识巧妙地融合在一起,增加了题目的新颖度和难度,能充分考查学生的发散思维能力和分析问题的能力。实验探究过程中往往通过对化学实验进行比较甄别,从而揭示反应原理、解释产生某些现象的原因等。学生只有灵活运用已有元素化合物的知识,深刻理解化学基本理论,才能使复杂问题简单化。 题型突破(1)——物质性质探究类综合实验 1.探究物质性质的基本方法和程序 2.物质性质探究、验证实验的考查角度 热分解产物的性质 探究、判断 ①难溶性碳酸盐氧化物+CO2 ②碳酸的酸式盐碳酸的正盐+CO2+H2O ③铵盐NH3+相应的酸(或酸性氧化物+H2O)(NH4NO3除外) ④硝酸盐金属(或金属氧化物、亚硝酸盐)+氮氧化物(NO或NO2)+O2 ⑤草酸晶体CO2+CO+H2O 物质氧化性、 还原性的判断 如探究SO2具有还原性的方法是将气体通入酸性KMnO4溶液中,通过观察酸性KMnO4溶液是否褪色来说明; 如探究Fe3+的氧化性强于I2时,可利用FeCl3与淀粉⁃KI溶液反应,通过溶液变蓝色来说明Fe3+的氧化性强于I2 验证同周期、同主族元素性质的递变规律 一般通过设计比较元素金属性、非金属性强弱的实验来完成。如通过比较Mg、Al与同浓度盐酸反应产生H2的快慢来说明Mg、Al的活泼性顺序 电解质强弱的判断 如探究一元酸HA是弱酸的方法是常温下配制NaA溶液,测pH,若pH>7,则说明HA为弱酸 酸性强弱的判断 可通过强酸制弱酸、对应盐溶液的碱性、同浓度溶液导电能力或pH等方法来比较 钢铁发生电化学腐蚀的规律探究 可以通过控制钢铁是否与空气接触、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设计实验,找出规律 Ksp的大小比较 (以AgCl、AgI为例) ①向少量的AgNO3溶液中滴加NaCl溶液至不再有白色沉淀生成,再向其中滴加KI溶液,产生黄色沉淀;②向浓度均为0.1 mol·L-1的NaCl、NaI混合溶液中滴加0.1 mol·L-1 AgNO3溶液,先产生黄色沉淀 一元酸、二元酸判断 可用NaOH溶液进行中和滴定测定消耗V(NaOH)来确定 　　 [例1]　(2024·湖北卷)学习小组为探究Co2+、Co3+能否催化H2O2的分解及相关性质,室温下进行了实验Ⅰ~Ⅳ。 已知:[Co(H2O)6]2+为粉红色、[Co(H2O)6]3+为蓝色、[Co(CO3)2]2-为红色、[Co(CO3)3]3-为墨绿色。 回答下列问题: (1)配制1.00 mol·L-1的CoSO4溶液,需要用到下列仪器中的　　　　(填标号)。  实验Ⅰ 实验Ⅱ 实验Ⅲ 无明显变化 溶液变为红色,伴有气泡产生 溶液变为墨绿色,并持续产生能使带火星木条复燃的气体 (2)实验Ⅰ表明[Co(H2O)6]2+　　　　(填“能”或“不能”)催化H2O2的分解。实验Ⅱ中HC大大过量的原因是 　 。  实验Ⅲ初步表明[Co(CO3)3]3-能催化H2O2的分解,写出H2O2在实验Ⅲ中所发生反应的离子方程式: 　、 　 。  (3)实验Ⅰ表明,反应2[Co(H2O)6]2++H2O2+2H+2[Co(H2O)6]3++2H2O难以正向进行,利用化学平衡移动原理分析Co3+、Co2+分别与C配位后,正向反应能够进行的原因 　。  实验Ⅳ (4)实验Ⅳ中,A到B溶液变为蓝色,并产生气体;B到C溶液变为粉红色,并产生气体。从A到C所产生的气体的分子式分别为　　　　　　　、　　　　　。  　　[解析]　(1)配制1.00 mol·L-1的CoSO4溶液需用到容量瓶,定容时用到胶头滴管,无需用到圆底烧瓶和试管,b、c正确。(2)实验Ⅰ的CoSO4溶液中Co2+以[Co(H2O)6]2+的形式存在,滴加H2O2溶液无明显现象,说明[Co(H2O)6]2+不能催化H2O2的分解。实验Ⅱ中HC与Co2+结合转化为[Co(CO3)2]2-和H+,过量的HC能吸收转化过程中产生的H+,促使反应正向进行;实验Ⅲ的实验现象表明在H2O2作用下Co2+能与HC反应生成[Co(CO3)3]3-,然后[Co(CO3)3]3-催化H2O2分解,因此H2O2在实验Ⅲ中所发生的反应为2Co2++10HC+H2O2===2[Co(CO3)3]3-+6H2O+4CO2↑、2H2O22H2O+O2↑。(3)Co2+与C配位,H+浓度增大,平衡正向移动,Co3+与C配位,[Co(H2O)6]3+浓度降低,平衡正向移动,因此反应都能正向进行。(4)实验Ⅳ中,A到B溶液变为蓝色,并产生气体,则[Co(CO3)3]3-转化为[Co(H2O)6]3+,Co元素的化合价不变,发生非氧化还原反应,则产生气体为CO2;B到C溶液变为粉红色,并产生气体,则[Co(H2O)6]3+转化为[Co(H2O)6]2+,Co元素的化合价降低,发生氧化还原反应,氧元素的化合价升高,则产生气体为O2。 [答案]　(1)bc　(2)不能　吸收转化过程中产生的H+,促使反应正向进行　2Co2++10HC+H2O2===2[Co(CO3)3]3-+6H2O+4CO2↑　2H2O22H2O+O2↑　(3)Co2+与C配位,H+浓度增大,平衡正向移动,Co3+与C配位,[Co(H2O)6]3+浓度降低,平衡正向移动　(4)CO2　O2 　　[对点训练] 1.实验小组同学为探究Fe2+的性质,进行如下实验。 [实验Ⅰ]　向2 mL 0.1 mol·L-1 FeSO4溶液中滴加几滴0.1 mol·L-1KSCN溶液,无明显现象,再滴加几滴3% H2O2溶液(用H2SO4酸化至pH=1),溶液颜色变红。 (1)甲同学通过上述实验分析Fe2+具有　　　　(填“氧化”或“还原”)性。  乙同学查阅资料发现Fe2+与SCN-也可发生反应,生成无色的配合物。为证实该性质,利用FeCO3进行如下实验。 (2)FeCO3的制备:用过量NH4HCO3溶液与FeSO4溶液反应得到FeCO3,离子方程式为 　。  [实验Ⅱ]　验证Fe2+与SCN-发生反应 (3)通过实验b排除了　　　　 　　　　的干扰。  (4)从沉淀溶解平衡角度解释实验a和b最终溶液颜色不同的原因是 　。 丙同学设计实验进一步证明Fe2+可与SCN-反应 [实验Ⅲ] (5)上述实验中,d为c的对照实验。 ①X为　　　　　　　　　　　　　。  ②实验能够证实Fe2+可与SCN-反应,则应观察到的现象是 　。 (6)实验Ⅲ中若未加适量水稀释,则无法通过现象得出结论。推测加水稀释的目的可能有:使后续实验颜色变化易于观察;降低c(Fe3+), 　。  解析:(1)溶液颜色变红,说明产生了Fe(SCN)3,Fe2+被氧化为Fe3+,Fe2+具有还原性。(3)通过实验b可知,FeCO3在水中有少量溶解,溶液中含有较少的Fe2+,与a形成对照实验,从而排除FeCO3在水中溶解产生的Fe2+的干扰。(5)①d为c的对照实验,则溶液的总体积应相同,且d的作用是排除因稀释引起溶液颜色变化的干扰,故X为1 mL H2O。②实验能够证实Fe2+可与SCN-反应,则c中c(SCN-)减小,使Fe3++3SCN-Fe(SCN)3平衡逆向移动,d中溶液红色应比c中深。 答案:(1)还原　(2)2HC+Fe2+===FeCO3↓+H2O+CO2↑　(3)FeCO3在水中溶解产生的Fe2+　(4)FeCO3在水溶液中存在平衡:FeCO3(s)Fe2+(aq)+C(aq);实验a中SCN-与Fe2+发生反应,促进FeCO3固体溶解,使a的最终溶液中c[Fe(SCN)3]更大 (5)①1 mL H2O　②d中溶液红色比c中深 (6)使c(Fe3+)/c(Fe2+)的值减小,有利于Fe2+与SCN-生成配合物 题型突破(2)——探索化学反应类综合实验 　　[例2]　(2024·广东卷)含硫物质种类繁多,在一定条件下可相互转化。 (1)实验室中,浓硫酸与铜丝反应,所产生的尾气可用　　　　(填化学式)溶液吸收。  (2)工业上,烟气中的SO2可在通空气条件下用石灰石的浆液吸收,生成石膏。该过程中,　　　　(填元素符号)被氧化。  (3)工业锅炉需定期除水垢,其中的硫酸钙用纯碱溶液处理时,发生反应:CaSO4(s)+C(aq)CaCO3(s)+S(aq)(Ⅰ)。兴趣小组在实验室探究Na2CO3溶液的浓度对反应(Ⅰ)的反应速率的影响。 ①用Na2CO3固体配制溶液,以滴定法测定其浓度。 ⅰ.该过程中用到的仪器有　　　　。  ⅱ.滴定数据及处理:Na2CO3溶液V0 mL,消耗c1 mol·L-1盐酸V1 mL(滴定终点时,C转化为HC),则c(Na2CO3)=　 　　mol·L-1。  ②实验探究:取①中的Na2CO3溶液,按下表配制总体积相同的系列溶液,分别加入m1 g硫酸钙固体,反应t1 min后,过滤,取V0 mL滤液,用c1 mol·L-1盐酸参照①进行滴定。记录的部分数据如下表(忽略C水解的影响)。 序号 V(Na2CO3)/mL V(H2O)/mL V(滤液)/mL V消耗(盐酸)/mL a 100.0 0 V0 2V1/5 b 80.0 x V0 3V1/10 则x=　　　　　,测得的平均反应速率之比va∶vb=　　　　。  (4)兴趣小组继续探究反应( Ⅰ )平衡的建立,进行实验。 ①初步实验　将1.00 g硫酸钙(M=136 g·mol-1)加入100.0 mL 0.100 mol·L-1Na2CO3溶液中,在25 ℃和搅拌条件下,利用pH计测得体系的pH随时间的变化曲线如图。 ②分析讨论　甲同学根据t2 min后pH不改变,认为反应(Ⅰ)已达到平衡;乙同学认为证据不足,并提出如下假设: 假设1　硫酸钙固体已完全消耗; 假设2　硫酸钙固体有剩余,但被碳酸钙沉淀包裹。 ③验证假设　乙同学设计如下方案,进行实验。 步骤 现象 ⅰ.将①实验中的反应混合物进行固液分离 — ⅱ.取少量分离出的沉淀置于试管中,滴加　　　  　　　　,沉淀完全溶解  ⅲ.继续向ⅱ的试管中滴加　　　  无白色沉淀生成 ④实验小结　假设1成立,假设2不成立。①实验中反应(Ⅰ)平衡未建立。 ⑤优化方案、建立平衡　写出优化的实验方案,并给出反应(Ⅰ)平衡已建立的判断依据: 　。  解析:第(1)问考查尾气的处理:做实验产生的尾气如果有毒或污染空气,就需处理。浓硫酸与铜丝反应产生的尾气为SO2,可污染空气,根据物质的性质进行分析,可用NaOH溶液吸收。 第(2)问可根据化合价变化分析:由题给信息知,SO2与空气中的O2、石灰浆中的CaCO3反应生成CaSO4,反应过程中S元素的化合价由+4价上升到+6价,失去电子,被氧化。 第(3)问①ⅰ考查仪器的选择:在选择量器时要根据需要量取液体的精确度选择量筒(误差较大)或滴定管(比较精准);在选择容器时根据实验需求选择合适的容器,如试管、烧杯、烧瓶、蒸发皿等,本实验是用Na2CO3固体配制溶液→用到所给仪器中的烧杯;以滴定法测定其浓度→该过程用到酸式滴定管。 第(3)问①ⅱ考查实验数据的处理:浓度的计算,根据离子方程式C+H+===HC可知,c(Na2CO3)== mol·L-1。 第(3)问②由表格可知,应用的是变量控制思想,二者总体积应相同,所以x为20.0 mL;a中消耗的盐酸体积为,即Δc(Na2CO3)= mol·L-1,同理可得,b中Δc(Na2CO3)=×-=,由于v=,va∶vb=∶=6∶5。 第(4)问③验证假设:由④实验小结可知假设1成立,假设2不成立,推知①实验中的沉淀均为CaCO3,要验证沉淀中无CaSO4,可采用酸溶后滴加BaCl2。具体操作为将①实验中的反应混合物进行固液分离后,取少量分离出的沉淀置于试管中,滴加过量稀盐酸,有气体产生,沉淀完全溶解,继续滴加BaCl2溶液,无白色沉淀生成,说明沉淀均为CaCO3,无CaSO4。 第(4)问⑤优化方案、建立平衡:此问从化学平衡原理视角来考查验证实验。不仅是创新点,更是学生的失分点。需要学生利用“平衡体系中反应物与生成物共存”的思想,从改变反应物投料关系(加入过量硫酸钙或减小碳酸钠用量等)的定量角度,重新建立平衡,进一步检验过量物质是否存在、溶液pH是否改变等,进而说明反应(Ⅰ)平衡已经建立。本问实验设计为由方程式CaSO4(s)+C(aq)CaCO3(s)+S(aq)可知,假设正反应100%进行,n(CaSO4)=n(C)=0.100 mol·L-1×0.1 L=0.01 mol,质量为0.01 mol×136 g·mol-1=1.36 g,实验方案为将最少1.36 g硫酸钙加入100.0 mL 0.100 mol·L-1 Na2CO3溶液中,在25 ℃和搅拌条件下,利用pH计测得体系的pH,当pH不变时,加入Na2SO4固体,若pH变大,说明反应(Ⅰ)平衡已建立。 答案:(1)NaOH(其他合理答案也可)　(2)S　(3)①BD　　②20.0　6∶5　(4)③过量稀盐酸　有气体产生　BaCl2溶液　⑤将最少1.36 g硫酸钙加入100.0 mL 0.100 mol·L-1 Na2CO3溶液中,在25 ℃和搅拌条件下,利用pH计测得体系的pH,当pH不变时,加入Na2SO4固体,若pH变大,说明反应(Ⅰ)平衡已建立 |思维建模|解化学反应类实验的五步骤 　　[对点训练] 2.草酸(H2C2O4)又称为乙二酸,是一种二元中强酸,主要用作还原剂和漂白剂。将用硫酸酸化的0.2 mol·L-1 KMnO4 溶液与0.5 mol·L-1草酸溶液混合,发现开始一段时间反应速率较慢,溶液褪色不明显,半分钟后,反应速度加快,溶液快速褪色。 (1)已知酸性溶液中KMnO4的还原产物是Mn2+,H2C2O4的氧化产物是CO2。写出上述反应的化学方程式 　　。  (2)某研究小组欲对产生上述实验现象的影响因素进行探究。 ①提出合理假设。 假设1:草酸反应时先电离出C2,再与Mn反应,硫酸对草酸的电离起抑制作用; 假设2: ; 假设3: 。 ②结合上述假设,设计实验方案进行探究。请在下表中写出对应的实验方案。限选试剂:浓硫酸、MnSO4溶液、石蕊溶液、NaOH溶液、蒸馏水。 实验方案 预期现象与结论 方案1:　　　  若反应速率减慢,则假设1成立 方案2:　　　  若反应速率加快,则假设2成立 方案3:　　　  若反应速率加快,则假设3成立 (3)草酸晶体的组成可用H2C2O4·xH2O表示。为了测定x的值,首先称取W g草酸晶体,配成100.00 mL水溶液。取25.00 mL所配制的草酸溶液,置于锥形瓶内,加入适量稀H2SO4后,用浓度为a mol·L-1的KMnO4溶液滴定。 ①滴定过程中高锰酸钾溶液应放在　　　　(填“酸式”或“碱式”)滴定管中。  ②若滴定时消耗V mL KMnO4溶液,则草酸溶液的物质的量浓度是　　　　mol·L-1。  ③x=　　　　　(用含a、V、W的代数式表示)。  (4)已知20 ℃时H2C2O4·2H2O的溶解度是9.5 g。该温度下用H2C2O4·2H2O　　　　(填“能”或“不能”)配制1.0 mol·L-1草酸溶液(忽略溶解过程中溶液体积的变化)。  解析:(2)题给实验现象主要是半分钟后反应速率加快,反应速率的影响因素主要有温度、催化剂、浓度、压强等。 (3)①滴定过程中高锰酸钾溶液应放在酸式滴定管中。②设草酸溶液的物质的量浓度是c mol·L-1,则根据对应关系有: 　　　2KMnO4　　~　　5H2C2O4 　　 　2 mol　　　　 　　5 mol 　　aV×10-3 mol　 　0.025×c mol =,解得:c=。③由②中答案知,W g草酸晶体的物质的量为 mol·L-1×100.00×10-3 L=aV×10-2 mol,则草酸晶体的摩尔质量为= g·mol-1 ,则有90+18x=,解得x=-5。 (4)若要配制1.0 mol·L-1草酸溶液,则在100 g水(体积约100 mL)中大约需要溶解12.6 g H2C2O4·2H2O。而H2C2O4·2H2O 20 ℃时的溶解度仅为9.5 g,所以不能用H2C2O4·2H2O配制1.0 mol·L-1 草酸溶液。 答案:(1)5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4===10CO2↑+2MnSO4+K2SO4+8H2O (2)①Mn2+对反应有催化作用,Mn2+浓度逐渐增大,反应速率加快　该反应是放热反应,温度逐渐升高,反应速率加快 ② 实验方案 方案1:向反应液中加入少量的浓硫酸 方案2:向反应液中加入MnSO4溶液 方案3:反应开始时加热反应液 (3)①酸式　②　③-5　(4)不能 [课时跟踪检测] 1.(11分)草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)是常用的分析试剂,利用下列装置探究其热稳定性及分解产物。 已知装置①用于制备N2;CO能与氯化钯(PdCl2)溶液反应生成黑色的钯粉。回答下列问题: (1)欲检验草酸亚铁晶体分解产生的气体成分,各仪器接口的连接顺序是a→fg→mn→　　　　　;装置⑥中X试剂为　　　　　　　(填写名称)。  (2)装置①与⑤中酒精灯点燃的先后顺序为　　　　　　　　,理由是 　。  (3)若装置③中出现黑色沉淀,写出装置③中发生反应的化学方程式 　。 (4)充分反应后,装置⑤玻璃管中得到黑色固体,查阅资料得知黑色物质为纯净的氧化物,设计一个实验,定性分析该黑色固体的成分。 步骤1:取适量黑色固体置于试管中。 步骤2: 　。  (5)针对装置⑤玻璃管中得到的黑色固体,研究发现不同温度下产物不同。某研究小组取1.0 g草酸亚铁晶体,在不同温度下,充分反应后所得固体的质量变化如图所示: 则B→C的反应方程式为 。 解析:(1)装置②的作用是检验CO2,装置③的作用是检验CO,装置④的作用是干燥、除去水,装置⑥中需要装入无水硫酸铜,用来检验产物中是否含有水,由此可以得出各仪器接口的连接顺序为a→fg→mn→hk→bc→de。(2)装置①用来制备N2,通过N2排出装置中的O2、CO2及水蒸气,防止它们干扰草酸亚铁分解产物的判断,所以装置①与⑤中酒精灯点燃的先后顺序应该是先点燃①处,后点燃⑤处。(3)根据信息,可以得出PdCl2被CO还原为Pd,CO转化成CO2,所以反应方程式为CO+PdCl2+H2O===2HCl+Pd↓+CO2。(4)根据试题提供信息,产物为黑色纯净的氧化物,可以通过检验是仅含有+2价Fe还是+2、+3价Fe均存在,得出结论,具体操作应该为:加入适量的稀硫酸,溶解,取适量所得溶液,滴加KSCN溶液,若不显红色,则一定仅为FeO固体,若显红色,则原固体为Fe3O4。(5)根据FeC2O4·2H2O的摩尔质量为180 g·mol-1,FeC2O4的摩尔质量为144 g·mol-1,FeO的摩尔质量为72 g·mol-1,FeO1.33的摩尔质量为77.3 g·mol-1(Fe3O4的摩尔质量为232 g·mol-1),结合图像数据可以得出:B为FeC2O4、C为FeO,由此可以得出B→C的反应方程式为FeC2O4FeO+CO↑+CO2↑。 答案:(1)hk→bc→de　无水硫酸铜　(2)先点燃①处,后点燃⑤处　装置①加热制备N2,排除装置中O2、CO2及水蒸气的干扰　(3)CO+PdCl2+H2O===2HCl+Pd↓+CO2　(4)加入适量的稀硫酸,溶解,取适量所得溶液,滴加KSCN溶液,若不显红色,则该固体为FeO;若显红色,则该固体为Fe3O4　(5)FeC2O4FeO+CO↑+CO2↑ 2.(12分)亚硝酸钠(NaNO2)是一种常见的食品添加剂。某实验小组制备NaNO2并对其性质进行探究。 资料:Ag+与N反应可生成AgNO2白色沉淀或无色配离子。 Ⅰ.NaNO2的制取(夹持装置略) 实验ⅰ 向装置A中通入一段时间N2,再通入NO和NO2混合气体,待Na2CO3反应完全后,将所得溶液经系列操作,得到NaNO2白色固体。 (1)制取NaNO2的离子方程式是 　。 　　　　　　　  (2)小组成员推测HNO2是弱酸。为证实推测,向NaNO2溶液中加入试剂X,“实验现象”证实该推测合理,加入的试剂及现象是　　　　　　　　,　　　　　　　　　　。  Ⅱ.NaNO2性质探究 将实验ⅰ制取的NaNO2固体配制成约0.1 mol·L-1 NaNO2溶液,进行实验ⅱ和ⅲ。 实验ⅱ (3)由实验ⅱ的现象得出结论:白色沉淀的生成与　　　　　　　　　　　　　　　　　 　有关。  (4)仅用实验ⅱ的试剂,设计不同实验方案进一步证实了上述结论,实验操作及现象是 　。  实验ⅲ (5)酸性条件下,N氧化I-的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　。  (6)甲同学认为,依据实验ⅲ的现象可以得出结论:该条件下,N能氧化I-。乙同学则认为A装置中制取的NaNO2含有副产物,仅凭实验ⅲ不能得出上述结论,还需要补充实验ⅳ进行验证,乙同学设计实验ⅳ证明了实验ⅲ条件下氧化I-的只有N,实验ⅳ的实验方案是 　。  解析:由实验装置图可知,制备亚硝酸钠时,先向盛有碳酸钠溶液的三颈烧瓶中通入一段时间氮气,排尽装置中的空气后,再通入一氧化氮和二氧化氮的混合气体,一氧化氮和二氧化氮在碳酸钠溶液中反应生成亚硝酸钠和二氧化碳,盛有酸性高锰酸钾溶液的洗气瓶用于吸收一氧化氮,防止污染空气。(1)由分析可知,一氧化氮和二氧化氮在碳酸钠溶液中反应生成亚硝酸钠和二氧化碳,离子方程式为NO+NO2+C===2N+CO2。(2)若亚硝酸为弱酸,亚硝酸钠会在溶液中水解使溶液呈碱性,则向亚硝酸钠溶液中滴加酚酞溶液,若溶液变成浅红色,说明亚硝酸为弱酸。(3)由实验现象可知,向NaNO2溶液中滴加AgNO3溶液时,先没有白色沉淀生成,后有白色沉淀生成,说明白色沉淀的生成与AgNO3溶液和NaNO2溶液的相对用量有关。(5)由实验现象可知,向亚硝酸钠溶液中滴加淀粉碘化钾溶液无明显现象,滴加稀硫酸后,溶液变蓝色,有无色气体生成,说明酸性条件下,亚硝酸钠溶液与碘化钾溶液发生氧化还原反应生成硫酸钠、硫酸钾、碘、一氧化氮和水,反应的离子方程式为2N+2I-+4H+===2NO↑+I2+2H2O。(6)由题意可知,一氧化氮和二氧化氮在碳酸钠溶液中反应生成亚硝酸钠和二氧化碳时,可能生成硝酸钠,则设计酸性条件下,硝酸钠溶液与碘化钾溶液没有碘生成的实验,可以说明酸性条件下,只有亚硝酸钠溶液与碘化钾溶液发生氧化还原反应,故可以进行以下操作:取2 mL 0.1 mol·L-1 NaNO3溶液于试管中,加2 mL 0.1 mol·L-1KI溶液(含淀粉),再滴加三滴1 mol·L-1硫酸溶液,溶液没有变蓝。 答案:(1)NO+NO2+C===2N+CO2　(2)无色酚酞溶液　溶液变成浅红色　 (3)AgNO3溶液和NaNO2溶液的相对用量 (4)向AgNO3溶液中逐滴滴加NaNO2溶液,先有白色沉淀生成,然后沉淀逐渐溶解　 (5)2N+2I-+4H+===2NO↑+I2+2H2O (6)取2 mL 0.1 mol·L-1 NaNO3溶液于试管中,加2 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液(含淀粉),再滴加三滴1 mol·L-1硫酸溶液,溶液没有变蓝 3.(9分)某实验小组探究乙醛与银氨溶液反应产生银镜的条件。 已知:[Ag(NH3)2]+Ag++2NH3。 (1)向银氨溶液中滴加乙醛,振荡后将试管放在热水浴中加热,试管内壁产生银镜,写出反应的化学方程式: 　。  (2)文献记载:碱性条件有利于银镜产生。该实验小组设计实验验证该说法。 序号 实验 试剂 混合液pH 现象 Ⅰ 5 mL NaOH溶液 10 常温产生银镜 Ⅱ 5 mL浓氨水 10 加热无银镜 Ⅲ 5 mL H2O 8 加热才能 产生银镜 ①对比实验　　　　和实验　　　　,证实了文献的说法。  ②实验Ⅱ未产生银镜,结合以下机理简要分析原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)文献还记载:在强碱条件下,加热银氨溶液可能析出银镜。该实验小组进一步实验如下。 实验Ⅳ:向银氨溶液中加入NaOH溶液至pH=14,得到棕黑色沉淀Y,振荡后将试管放在热水浴中温热,有气泡产生,试管内壁产生银镜。 ①实验Ⅳ中,将Ag元素还原的离子可能是　　　。  ②经检验棕黑色沉淀Y中含有Ag单质,请设计实验方案验证: 　。 解析:(2)碱性条件有利于银镜产生。分别向银氨溶液中加入5 mL NaOH溶液、5 mL浓氨水、5 mL水,再向其中加入乙醛溶液,进行反应。①从题表中可以看出,实验Ⅲ作对照实验,但实验Ⅱ中没有银镜生成,则应对比实验Ⅰ和实验Ⅲ,得出碱性条件有利于银镜产生。②实验Ⅱ未产生银镜,从CH3CHO的转化分析,影响因素可能是OH-浓度或Ag+浓度,实验Ⅰ、Ⅱ混合液的pH相同,OH-浓度相同,则影响因素为Ag+浓度,加入浓氨水后,平衡[Ag(NH3)2]+Ag++2NH3逆向移动,Ag+浓度减小,导致实验Ⅱ未产生银镜。(3)在强碱条件下,加热银氨溶液可能析出银镜。向银氨溶液中加入NaOH溶液至pH=14,得到棕黑色沉淀Y,振荡后将试管放在热水浴中温热,有气泡产生,试管内壁产生银镜。②经检验棕黑色沉淀Y中含有Ag单质,验证Ag时,可加入稀硝酸溶解,根据实验产生的现象进行判断,实验方案为取棕黑色沉淀Y,加入稀硝酸,产生无色气泡,气泡接触空气变为红棕色,说明存在Ag。①实验Ⅳ中,能将Ag元素还原的离子可能是OH-,在强碱条件下,Ag+氧化性强于OH-,发生反应4Ag++4OH-4Ag+O2↑+2H2O。 答案:(1)CH3CHO+2[Ag(NH3)2]OHCH3COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O　 (2)①Ⅰ　Ⅲ　②加入浓氨水后,平衡[Ag(NH3)2]+Ag++2NH3逆向移动,Ag+浓度减小 (3)①OH-　②取棕黑色沉淀Y,加入稀硝酸,产生无色气泡,气泡接触空气变为红棕色,说明存在Ag 4.(14分)(2025·如皋高三适应性考试)碘及碘化钾是实验室中的常见试剂,含碘废液中碘元素通常以I-、、I2和I中的一种或多种形式存在,回收碘具有很好的经济价值。 (1)为检验某实验室酸性废液中是否含I-,现进行如下实验:取少量废液,向其中滴加淀粉溶液,溶液不变蓝。另取少量废液, 　,  则溶液中含有I-。请补充完整该实验方案,实验中可以选用的试剂有FeCl3溶液、FeCl2溶液、淀粉溶液、KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液。 (2)一种由含I-的废液制取单质碘的流程如下: ①沉碘时应向废液加入足量的Na2S2O3溶液,再加入CuSO4至沉淀不再增加。 Ⅰ.沉碘时有CuI沉淀和Na2S4O6生成,写出该反应的离子方程式: 　。 Ⅱ.若不加入Na2S2O3溶液,仅加入CuSO4溶液也可生成CuI沉淀。沉碘时不是仅加入CuSO4溶液的原因是 　 　 。  ②氧化、蒸发的装置如图所示。 Ⅰ.球形干燥管的作用是 　。　　　　　　　　　  Ⅱ.蒸发出的碘蒸气冷却后易凝固。实验过程中,若发现玻璃导管中有单质碘凝固析出,为防止堵塞,可以采取的方法是 　。　　　　　　　　  (3)若废液中含有I2,可以用CCl4进行萃取,萃取后所得有机层可以用KOH溶液进行反萃取。反萃取后所得水层中的溶质为KIO3和KI。请补充完整由反萃取后所得水层制取KI晶体的实验方案:取反萃取后所得水层, 　。  (已知KI易溶于水;氧化性:KIO3>S。实验中可以选用的试剂有H2S 气体、NaOH 溶液、稀硫酸) (4)某含碘废液中,碘元素以I形式存在,为测定I的浓度,现进行如下实验:准确量取20.00 mL废液,加水稀释配成100.00 mL溶液,取20.00 mL溶液,加入盐酸,加入足量KI晶体,以淀粉为指示剂,用0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3溶液滴定I2至恰好完全反应,消耗Na2S2O3溶液24.00 mL。已知测定过程中发生的反应为I+I-+H+——I2+H2O(未配平);I2+S2——I-+S4(未配平)。计算废液中I的物质的量浓度,并写出计算过程。 解析:(1)I-可被Fe3+氧化为碘单质,碘单质遇淀粉溶液,溶液变蓝。(2)①Ⅰ.沉碘时应向废液加入足量的Na2S2O3溶液,再加入CuSO4溶液有CuI沉淀和Na2S4O6生成,反应中硫元素化合价由+2变为+2.5,铜元素化合价由+2变为+1,根据得失电子守恒、原子守恒配平化学方程式。Ⅱ.若不加入Na2S2O3溶液,仅加入CuSO4溶液,则Cu2+和I-会发生反应生成CuI沉淀和I2,生成的I2进入滤液造成产率降低。②Ⅰ.球形干燥管中有膨大的部分,可以防止倒吸;Ⅱ.碘受热容易升华,实验过程中,若发现玻璃导管中有单质碘凝固析出,为防止堵塞,可以采取的方法是适当加热导管处。(3)反萃取后所得水层中的溶质为KIO3和KI,已知KI易溶于水;氧化性:KIO3>S,故可以通入H2S气体将KIO3转化为KI。 答案:(1)向其中滴加几滴淀粉溶液,再滴入FeCl3溶液,若溶液变蓝　(2)①Ⅰ.2Cu2++2I-+2S2===2CuI↓+S4　Ⅱ.仅加入CuSO4溶液,生成的CuI沉淀的量将减少一半,最终回收的I2也将减少一半　②Ⅰ.吸收挥发出的I2,并防止倒吸　Ⅱ.用酒精灯加热有单质碘析出的导管部位　(3)向其中边搅拌边通入H2S气体,至静置后向上层清液中通入H2S气体时,不再有沉淀生成,停止通入。将所得溶液蒸发结晶,得到KI晶体,同时将蒸发所得的气体通入NaOH溶液中 (4)n(S2)=0.100 0 mol·L-1×24.00×10-3 L=2.4×10-3 mol　n(I2)=n(S2)=×2.4×10-3 mol=1.2×10-3 mol　原废液中n(I)=n(I2)×=×1.2×10-3 mol×5=2.0×10-3 mol　废液中c(I)==0.10 mol·L-1 43 / 43 学科网（北京）股份有限公司 $$