内容正文:
题型13 化学实验综合目录
第一部分 题型解码 高屋建瓴,掌握全局
第二部分 考向破译 微观解剖,精细教学
典例引领 方法透视 变式演练
考向01 仪器使用与装置连接
考向02 现象、原因、目的、作用等规范描述【重】
考向03 实验方案的设计与评价【难】
第三部分 综合巩固 整合应用,模拟实战
以物质的制备、物质性质或化学原理的探究所用到的仪器、装置或物质制备工艺流程图的形式,重点考查实验仪器的识别、使用;实验过程的原理分析、实验现象、操作目的描述;制备物质的分离提纯与含量测定有关的必备知识以及实验方案的设计与评价能力。实验题的综合性以及实验原理的分析都能很好地体现“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”三个维度的学科素养水平。
考向01 仪器使用与装置连接
【例1-1】(2025·广东江门·一模)及其盐都是重要的化工原料。
(1)实验室用和制备的化学方程式为 ;其制备的发生、气体收集和尾气处理装置依次为 (填编号)。
(2)将大小相同的两个圆底烧瓶A、B按图装置连接进行性质实验。
①先打开旋塞1,B瓶中的现象是 。
②稳定后,关闭旋塞1,再打开旋塞2,B瓶中的现象是 。
(3)某合作学习小组进行以下实验探究。
①实验任务通过测定溶液,探究温度对溶液中水解程度的影响。
②提出假设升高温度,水解程度增大,减小。
③设计实验、验证假设测定溶液在不同温度下的,记录数据如下表:
序
号
测定温
度/℃
溶液的
a
25
5.12
b
50
4.83
时,的水解常数 (列出算式,水的电离可忽略)。
④根据③的实验数据,升高温度减小,甲同学推断假设成立。但乙同学认为该推断依据不足,理由是 。
⑤实验改进加入对照实验,测量纯水的随温度的变化。记录数据如下表:
序
号
测定温
度/℃
纯水
的pH
C
25
7.00
d
50
6.63
丙同学分析数据,由升高到,纯水的减小了0.37,而的只减小了0.29,故其推断的水解程度随温度升高而减小,你认同丙同学的推断吗? (填“认同”或“不认同”),为什么? 。
【答案】(1) ADF
(2)产生白烟 烧杯中的石蕊水溶液会倒吸进入B瓶中,且溶液变红
(3) 温度升高,水的电离平衡会正向移动,使pH降低 不认同 不能简单用pH变化量来比较,应该用氢离子的浓度变化量来比较,pH由7.00变为6.63时氢离子浓度增大,比pH由5.12变为4.83时的变化量要小,故升高温度,水解程度增大
【解析】(1)实验室利用和共热制备的化学方程式为;纯固体加热选A作气体发生装置,氨气密度比空气密度小,用向下排空气法收集,收集气体时导气管短进长出选D,氨气极易溶于水需要防倒吸选F,故答案为ADF。
(2)①先打开旋塞1,A瓶中压强比较大,氯化氢气体会向B扩散,氯化氢和氨气反应生成白色的氯化铵固体,故B瓶中的现象是产生白烟;
②稳定后,关闭旋塞1,再打开旋塞2,B瓶中压强小于大气压,烧杯中的石蕊溶液倒吸进B瓶,由于B瓶中生成的水解使溶液显酸性,溶液会变红色。
(3)的水解方程式为:,的水解常数,25 ℃,溶液的=5.12,忽略水的电离,故,,;根据③的实验数据,升高温度减小,甲同学推断假设成立。但乙同学认为该推断依据不足,理由是温度升高,水的电离平衡会正向移动,使pH降低;不能简单用pH变化量来比较,应该用氢离子的浓度变化量来比较,pH由7.00变为6.63时氢离子浓度增大,比pH由5.12变为4.83时的变化量要小,故升高温度,水解程度增大,所以不认同。
【例1-2】(2025·广东·模拟预测)氧化还原反应可作为滴定原理进行浓度测定(用已知浓度的氧化剂溶液滴定未知浓度的还原剂溶液或反之),继而测定。
回答下列问题:
(1)将酸性溶液滴入溶液中,有气泡产生,颜色褪去,该过程中, (填元素符号)被氧化。
(2)双氧水溶液中存在两步电离:,。向双氧水溶液中加入NaOH固体,的电离平衡会 移动(填“正向”或“逆向”)。
(3)兴趣小组利用数字化实验装置探究溶液滴定溶液的浓度。
①初步实验
25℃时,用固体配制成0.02 mol/L的标准溶液,并滴定25.00 mL稀释250倍的溶液。该过程中需要用到的仪器有 (填选项字母)。
A. B. C. D.
②分析讨论
实验观察到开始滴定时溶液很快变为棕褐色,且有棕褐色沉淀(细小颗粒)生成,同时产生气泡。利用氧化还原电势传感器测得体系电势随滴定溶液体积的变化曲线如图所示:
已知:氧化还原电势是衡量氧化还原反应中电对(形如/的粒子对)电子转移能力的重要指标,电势越高,电对中氧化态粒子氧化性越强,电势越低,电对中还原态粒子还原性越强;氧化还原电势是氧化态粒子和氢离子浓度综合作用的结果。
溶液氧化还原电势曲线中A→B段发生的反应使溶液中 (填粒子符号,忽略弱电解质的电离)微粒浓度下降。
甲同学根据初步滴定曲线认为可以判断滴定终点并计算出溶液浓度。但乙同学认为证据不足并提出假设:溶液的酸度影响滴定进程和结果。
③验证假设:乙同学设计如下方案,进行实验[紫褐色溶液中,较大,并混有]。
实验编号
硫酸滴数
pH
实验现象
氧化还原电势变化
a
1
2.72
溶液由无色变为黄色、棕黄色、棕褐色、紫褐色,最后出现棕褐色沉淀
b
2
2.49
c
3
2.27
溶液由无色变为粉红色、深红色、紫色、紫褐色,最后出现棕褐色沉淀
d
4
2.20
e
5
2.07
④实验小结,处理滴定数据。
曲线e为加入5滴硫酸的实验组的电势变化,根据实验现象和电势变化推测溶液由无色变为粉红色之前,溶液中发生反应的离子方程式为 。
假设成立,对比上述实验,从电离平衡和氧化还原反应本质角度,分析酸度是如何影响该实验滴定效果的: ;根据曲线e的数据计算未稀释的溶液浓度 。
(4)该小组尝试测弱酸的,在上述实验的基础上,还应进行的实验步骤及数据处理思路为 (忽略第二步电离)。
【答案】(1)O
(2)正向
(3)BD 、 滴加硫酸使酸度升高(浓度增大),抑制电离,更易生成还原产物,同时电势曲线出现清晰滴定终点;不加硫酸或酸度不足时,与反应生成沉淀,电势曲线无明显终点 3.895
(4)实验步骤:25℃下,取相同稀释倍数的溶液,用pH计测定其pH,并记录数据;数据处理思路:先根据pH求出溶液,忽略第二步电离,再根据第一步电离平衡常数公式,代入和可求得的
【解析】(1)被氧化,产生气泡,被还原,溶液褪色,O元素被氧化,故答案为:O;
(2)加入NaOH固体,消耗电离的,降低,使电离平衡正向移动,故答案为:正向;
(3)①配制溶液需要烧杯,滴定需要棕色酸式滴定管,蒸发皿和冷凝管不需要,故答案为:BD;
②有棕褐色沉淀生成说明与生成了沉淀,同时产生,电势下降,说明减少,增加,故答案为:、;
④溶液由无色变为粉红色之前,溶液为无色说明的还原产物为,则配平后方程式为;根据③中后三组实验数据可知,滴加硫酸,浓度增大,抑制电离,使更易生成还原产物,同时电势曲线出现清晰滴定终点;根据②中实验数据和③中前两组实验数据可知,不加硫酸或酸度不足时,与反应生成沉淀,电势曲线无明显终点;根据滴定方程式中与的反应比例可以列式计算,注意双氧水溶液是经过稀释的,,故答案为:;滴加硫酸使酸度升高(浓度增大),抑制电离,更易生成还原产物,同时电势曲线出现清晰滴定终点;不加硫酸或酸度不足时,与反应生成沉淀,电势曲线无明显终点;3.895;
(4)根据③中后三组实验数据可知溶液的浓度,还需要测得原稀释的溶液pH。故实验步骤:25℃下,取相同稀释倍数的溶液,用pH计测定pH,并记录数据;数据处理思路:先根据pH求出溶液,忽略第二步电离,再根据第一步电离平衡常数公式,代入和可求得的,故答案为:实验步骤:25℃下,取相同稀释倍数的溶液,用pH计测定其pH,并记录数据;数据处理思路:先根据pH求出溶液,忽略第二步电离,再根据第一步电离平衡常数公式,代入和可求得的。
1.高考实验综合题中出现的重要仪器
仪器名称
仪器图形
主要用途
使用方法和注意事项
蒸发皿
用于蒸发溶剂或浓缩溶液
(1)盛液量不超过蒸发皿容积的;
(2)取、放蒸发皿应使用坩埚钳;
(3)不能骤冷,冷却需放于陶土网上
坩埚
用于固体灼烧,使其反应(如分解)
(1)需放在三脚架上的泥三角上直接加热;
(2)取、放坩埚时应使用坩埚钳;
(3)避免骤冷,冷却需放于干燥器内
三颈烧瓶
用作反应器,可以同时加入多种反应物
(1)有机化学实验中广泛使用;
(2)三个口,可加用冷凝管、温度计、搅拌器等;
(3)液体加入量不超过烧瓶容积的,不少于
球形干燥管
用于干燥或吸收某些气体
(1)气体一般“粗进细出”;
(2)干燥剂为粒状,常用无水CaCl2、碱石灰等
球形冷凝管
易挥发的液体冷凝回流
(1)用水冷凝时上口出水,下口进水;
(2)只能用于竖直装置的冷凝
恒压滴液漏斗
(1)向反应器中滴加液体;
(2)可以使漏斗内液体顺利流下;
(3)减小加入的液体对气体压强的影响
用前检查是否漏水
2.重要的仪器组合
(1)物质制取装置。
(2)气体压强原理的应用装置。
量气装置
恒压加液装置
简易启普发生器
平衡气压
(3)冷凝冷却装置(气冷、液冷)。
(4)物质的分离提纯装置。
萃取与分液
洗气
升华
过滤
减压过滤(抽滤)
蒸发
蒸馏(分馏)
3.化学实验安全装置
(1)防倒吸装置。
(2)防污染装置。
4.有机物的制备实验装置的选择
分析
制备
流程
熟悉
常见
仪器
及典
型装
置
依据
有机
反应
特点
作答
①有机物易挥发,反应中通常采用冷凝回流装置,以提高原料的利用率和产物的产率;
②有机反应通常都是可逆反应,且易发生副反应,因此常使价格较低的反应物过量,以提高另一反应物的转化率和产物的产率,同时在实验中需要控制反应条件,以减少副反应的发生;
③根据产品与杂质的性质特点,选择合适的分离提纯方法
5.实验仪器的连接与操作顺序
(1)仪器的连接顺序。
①各种装置的前后顺序。
注:a.发生装置、主反应装置和尾气处理装置是基本装置,其他装置需要根据实验要求进行选用。
b.安全防护装置主要是为了防倒吸、防堵塞等,可能会出现在整个实验中需要防护的地方。
②常见仪器的连接顺序。
洗气瓶要长进短出;量气装置则要短进长出;干燥管要粗进细出;冷凝管要低进高出。
(2)实验操作顺序。
①与气体有关的实验操作顺序:装置选择与连接→气密性检查→装入固体药品→加液体药品→按程序实验→拆卸仪器。
②加热操作的顺序。
a.当空气成分(主要是O2)影响实验时,需要在实验开始前通入惰性气体驱除装置内的空气。
b.实验开始先点燃发生装置酒精灯,排净空气后再点燃反应装置酒精灯。
c.实验结束时,应先熄灭反应装置酒精灯,继续通原料气至试管冷却,再熄灭发生装置酒精灯。
【变式1-1】(2025·广东肇庆·一模)广泛应用于水处理、印刷电路板等领域。某化学研究性学习小组利用下列装置(部分夹持装置省略)制备无水(易升华、易潮解),并对产物做如下探究实验。
I.的制备
(1)仪器a的名称为 。
(2)烧杯中发生主要反应的化学方程式为 。
(3)球形干燥管的作用为 。
II.溶液与金属反应的探究
(4)理论分析
依据金属活动性顺序,溶液与过量粉混合,充分反应并静置,溶液颜色发生的变化为 ,理论上反应后部分黑色固体能被磁铁吸引。
(5)实验验证
小组同学向的溶液中加入过量粉,观察到一段时间后有气泡产生,反应缓慢,溶液pH逐渐增大,产生了大量红褐色沉淀后,无气泡冒出,此时溶液为,取出固体,测得固体中不含单质。
①产生气泡发生反应的离子方程式为 。
②取少量反应后的溶液,滴加溶液,产生蓝色沉淀,说明有生成。生成的离子方程式为 。
③对于实验后固体中未检测出单质,小组同学进行进一步探究。
i.甲同学猜想,在为的溶液中,即便生成了,也会被消耗。
甲同学设计实验: (填实验操作和现象),证明了此条件下可忽略对的消耗。
ii.乙同学猜想,产生的红褐色沉淀会覆盖在粉上,阻止反应的进一步进行。
查阅资料:开始沉淀时,完全沉淀时。
乙同学重新做上述实验,当溶液pH为3~4时,向固液混合物中持续加入 (填物质名称),控制pH<1.2。观察到 (填实验现象),待溶液颜色褪去,溶液为时,取出固体,检测固体中含有单质。证明乙同学猜想正确。
【答案】(1)分液漏斗
(2)
(3)防止烧杯中的水分进入装置而使潮解
(4)由黄色变为无色
(5) 取实验中为3~4的上层清液,加入少量粉,表面几乎不产生气泡 稀盐酸 红褐色沉淀逐渐溶解,有气泡产生
【分析】I.实验室常用浓盐酸与MnO2加热制取氯气,制得的氯气中混有氯化氢和水蒸气,通过饱和食盐水吸收HCl,通过浓硫酸,作用是干燥氯气,将氯气通入铁粉,铁和氯气反应2Fe+3Cl22FeCl3,在收集器中收集氯化铁,球形干燥管为防止NaOH溶液中的水蒸气进入收集器中,引起FeCl3潮解,氯气不能直接排放,用氢氧化钠溶液进行尾气吸收;
II.加入过量的Zn,发生反应Zn+2H+=Zn2++H2↑,有气泡产生,pH逐渐增大,使得Fe3+转化为红褐色Fe(OH)3沉淀,固体中未检测到Fe单质,原因可能是Fe3+的干扰以及Fe(OH)3沉淀对锌粉的包裹阻止Zn置换Fe,据此分析;
【解析】(1)由题干实验装置图可知,仪器a的名称为分液漏斗;
(2)烧杯中NaOH用于尾气吸收,氯气与氢氧化钠反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,化学方程式为;
(3)易潮解,球形干燥管为防止NaOH溶液中的水蒸气进入收集器中,引起FeCl3潮解;
(4)依据金属活动性顺序,溶液与过量粉混合,将还原为铁粉,方程式:,充分反应并静置,溶液颜色发生的变化为由黄色变为无色,反应后部分黑色固体能被磁铁吸引;
(5)①的溶液中加入过量粉,Zn与氢离子反应产生气泡,离子方程式为;
②取少量反应后的溶液,滴加溶液,产生蓝色沉淀,说明有生成,可说明Zn与生成,离子方程式为;
③在此条件下可忽略H+对Fe的消耗,即要设计实验证明该实验中H+对Fe的反应无影响,可控制pH为3~4,对比实验,取实验中为3~4的上层清液,加入少量粉,表面几乎不产生气泡,证实了此条件下可忽略H+对Fe的消耗;当溶液pH为3~4时,向固液混合物中持续加入稀盐酸,控制pH<1.2,除去产生的氢氧化铁沉淀,使Zn粉不容易被Fe(OH)3沉淀包裹,观察到红褐色沉淀逐渐溶解,有气泡产生,待溶液颜色褪去,溶液为时,取出固体,检测固体中含有单质。证明乙同学猜想正确。
【变式1-2】(2025·广东·模拟预测)铁在生活生产中应用广泛。
(1)①铁能与过量稀硝酸反应。用浓硝酸配制硝酸溶液,需要的仪器有玻璃棒、烧杯和下列仪器中的 (写出选用仪器的名称)等。
②铁与稀硝酸反应产生的可用酸性溶液吸收,反应会生成、等。将通入酸性溶液中,溶液颜色变化为 ,反应的离子方程式为 。
常温下,铁遇浓硝酸会发生钝化。实验发现铁和浓硝酸发生钝化后溶液显黄色。设计实验探究铁和浓硝酸钝化后溶液显黄色的原因。
(2)实验探究 进行实验a、b、c,实验操作和实验现象记录如表。
编号
实验操作和现象
a
取少量钝化后的黄色溶液,滴入几滴溶液,溶液变为红色,振荡后红色逐渐褪去,产生红棕色气体。向褪色后的溶液中加入溶液,产生红褐色沉淀
b
取少量固体溶解于水中,溶液为黄色
C
取少量固体溶解于稀硝酸中,溶液几乎无色
①实验a中溶液红色褪去的原因可能是 。
②25℃时,在水溶液中存在平衡: 。实验室在配制溶液时,常将固体先溶于较浓的硝酸中,然后再用蒸馏水稀释到所需的浓度,这样做的目的是 。铁和浓硝酸发生钝化后的溶液中,则钝化后溶液中 (列出计算式即可)。
(3)实验探究进行实验d、e,实验操作和实验现象记录如表。
编号
实验装置
操作
现象
d
通入
溶液颜色变浅
e
通入
溶液颜色变为无色
①实验e中通入也能使溶液颜色变浅,且褪色速率更快,原因是不仅带走部分,同时发生反应 (只用一个化学方程式表示原因)。
②甲同学认为是铁和浓硝酸发生钝化后溶液显黄色的唯一原因,乙同学认为证据不足,并提出如下假设:
假设1 部分溶解,自身颜色导致溶液呈黄色。
假设2 与钝化后溶液中的某些物质共同作用导致溶液呈黄色。
验证假设 进行实验、、,实验操作和实验现象记录如表。
编号
实验装置
X溶液
现象
f
溶液
无色溶液变为黄色
g
____溶液
无色溶液变为黄色
h
溶液
无色溶液变为蓝色
已知:,(浅蓝色)。
i.实验g中,溶液为 (填化学式)溶液。
ii.结合平衡移动原理和以上信息,分析铁和浓硝酸发生钝化后溶液未出现蓝色的原因: 。
实验结论:假设2成立。
【答案】(1)量筒、胶头滴管 紫色褪去或变浅 5NO+3MnO+4H+=3Mn2++5NO+2H2O
(2)Fe(SCN)3被氧化 抑制Fe3+水解
(3)4NO2+ O2+2H2O=4HNO3 Fe2(SO4)3 铁和浓硝酸发生钝化后溶液中有剩余的浓硝酸,抑制了NO2与水反应,生成的HNO2浓度很低,所以钝化后溶液未出现蓝色
【分析】该实验的实验目的是探究铁和浓硝酸钝化后溶液显黄色的原因,经提出假设、设计实验验证,得到NO2与钝化后溶液中的某些物质共同作用导致溶液呈黄色的实验结论。
【解析】(1)①由配制一定物质的量浓度溶液的步骤为计算、称量、溶解、移液、洗涤、定容、摇匀、装瓶可知,配制500mL4mol/L硝酸溶液的实验过程中需要的仪器有玻璃棒、烧杯和题给仪器中的量筒、胶头滴管;
②由题意可知,一氧化氮与酸性高锰酸钾溶液中的高锰酸根离子反应生成锰离子、硝酸根离子和水,反应的离子方程式为5NO+3MnO+4H+=3Mn2++5NO+2H2O,实验现象为溶液紫色褪去或变浅;
(2)①由实验a中“振荡后红色逐渐褪去,产生红棕色气体”可知,溶液红色褪去的原因是具有强氧化性的浓硝酸将硫氰化钾溶液中的硫氰酸根离子氧化所致;
②由方程式可知,铁离子在溶液中会发生水解使溶液呈酸性,所以配制硝酸铁溶液时,常将硝酸铁固体先溶于较浓的硝酸中,抑制铁离子水解,然后再用蒸馏水稀释到所需的浓度;反应的平衡常数K=,则水合氢离子浓度为14mol/L的钝化后溶液中=;
(3)①实验e中通入氧气能使溶液颜色变浅,且褪色速率更快的原因是通入的氧气不仅带走部分二氧化氮,同时氧气与二氧化氮和水反应生成硝酸所致,反应的化学方程式为4NO2+ O2+2H2O=4HNO3;
②i.由探究实验变量唯一化原则可知,0.05mol/LX溶液中铁离子浓度应为0.1mol/L,阴离子所带电荷数应相等,则X为硫酸铁;
ii.由平衡移动原理可知,铁和浓硝酸发生钝化后溶液未出现蓝色是因为铁和浓硝酸发生钝化后溶液中有剩余的浓硝酸,抑制了NO2与水反应,反应生成的HNO2浓度很低,不能发生后续反应,所以钝化后溶液未出现蓝色。
考向02 现象、原因、目的、作用等规范描述
【例2-1】(2025·广东深圳·模拟预测)某小组探究金属Na、Mg与铜盐溶液的反应。
实验装置如图所示,进行如下实验:
实验
金属
现象
Ⅰ
Na
钠剧烈反应,迅速熔成小球,产生无色气体,伴随燃烧。溶液颜色变浅,产生大量蓝色沉淀和少量黑色固体
Ⅱ
Mg
Mg条表面迅速产生无色气体,同时有少量红色固体析出,溶液温度升高。溶液中有蓝白色固体生成,经检验含有Cu(OH)2、CuCl。随着反应进行,溶液的pH逐渐升高,最终得到橙黄色浊液,Mg条表面有大量疏松的红色固体析出。
已知:i.金属阳离子结合OH-的能力:Cu2+>Mg2+;
ii.CuCl为白色沉淀;[CuCl4]2-显黄色,与过量铜离子混合显绿色。
(1)经检验,I中产生的黑色固体是CuO,I中生成CuO过程中的反应有 (离子方程式)、。
(2)探究实验Ⅱ中橙黄色浊液中浑浊物的主要成分
①产物预测:从价态角度分析Cu具有的性质是 ,能够和CuCl2反应,故甲同学推测橙色浑浊物中含有CuCl。
②依据猜测他进行了如下实验:
实验Ⅲ
现象
取Cu粉与适量1 mol/L CuCl2溶液混合
一段时间后无白色沉淀产生
该同学再次分析Mg与CuCl2溶液反应的实验现象,改进实验方案,证明了Cu与CuCl2溶液反应生成了CuCl,他的改进方法为 。
③查阅资料,实验Ⅱ中的橙色浑浊物中主要成分为Cu2O,进行以下实验:
实验IV
现象
向实验Ⅱ反应后的浊液中加入足量盐酸
沉淀迅速溶解,溶液呈绿色,底部出现红色铜
反应的离子方程式为 、。
(3)对比实验Ⅰ、Ⅱ,解释Mg与CuCl2溶液反应既有Cu(OH)2又有Cu生成的原因是 。
(4)利用实验V探究其他条件相同时,镁与硫酸铜溶液能否反应生成Cu(+1),烧杯中加入的溶液a是 。
实验
金属
溶液
现象
V
Mg
a
剧烈反应,温度升高,产生大量气体,析出较多紫红色固体,且不断增多:体系颜色变化:淡蓝色溶液→几乎无色,溶液中生成蓝色沉淀。
(5)综合上述实验,影响Na、Mg和铜盐溶液反应产物的因素有 (写两点)。
【答案】(1)
(2)Cu具有还原性 加热溶液
(3)Mg条消耗溶液中的H+产生氢气,金属阳离子结合OH-的能力:Cu2+>Mg2+,部分Cu2+生成Cu(OH)2,部分Cu2+被Mg还原为Cu
(4)酸化的2mL1.0 mol/L的CuSO4溶液(pH≈2.7)
(5)金属的还原(活泼)性、金属离子结合OH−的能力、阴离子种类、能否形成配合物、溶液温度等
【分析】Ⅰ .加入金属钠,钠剧烈反应放出热量,迅速熔成小球,产生氢气并伴随燃烧。溶液颜色变浅,产生大量蓝色氢氧化铜沉淀和少量黑色固体CuO。Ⅱ.加入金属镁,镁条表面很快产生氢气,同时析出红色固体铜,溶液温度升高。随着反应进行,溶液中出现蓝白色固体Cu(OH)2、CuCl,随后消失,得到[CuCl4]2-橙黄色溶液,镁条表面析出大量疏松的红色固体铜。
【解析】(1)Ⅰ中生成CuO的有关反应第一步是金属Na与水反应产生OH-,其方程式为;
(2)①产物预测:Cu具有还原性,Cu为 0 价,可被CuCl2中 + 2 价的Cu2+氧化,发生歧化反应生成CuCl;②实验 Ⅲ 中无现象,是因为反应速率慢;结合实验 Ⅱ反应放热、溶液pH升高的特点,改进方法为:加热,再观察是否有白色沉淀生成;③Cu2O与盐酸反应的离子方程式为;
(3)Mg条消耗溶液中的H+产生氢气,金属阳离子结合OH-的能力:Cu2+>Mg2+,部分Cu2+生成Cu(OH)2,部分Cu2+被Mg还原为Cu;
(4)要探究Mg与CuSO4溶液能否生成Cu,需控制变量(与CuCl2对比,仅阴离子不同),因此溶液a是酸化的2mL1.0 mol/L的CuSO4溶液(pH≈2.7);
(5)由上述实验可知,影响Na、Mg和铜盐溶液反应产物的因素有金属的还原(活泼)性、金属离子结合OH−的能力、阴离子种类、能否形成配合物、溶液温度等。
【例2-2】(2025·广东深圳·二模)和有很广泛的用途。某实验小组同学围绕它们的性质开展如下实验活动。
I.溶液配制与基本性质
(1)配制的溶液,上述配制溶液的过程中,下列仪器中无需使用的有 (填名称)。
(2)请写出溶液的物料守恒式 。
II.实验探究
时,常压下加热溶液(忽略水的挥发),测得该溶液的发生如下变化:
温度(℃)
20
30
40
50
60
70
pH
实验结果:,,且温度高于时,实验过程中观察到有气泡产生。
(3)溶液显碱性的原因是 (用离子方程式表示)。
(4)解释的原因 。
(5)针对(4)中实验结果,小组同学继续开展探究。
查阅资料:溶液中存在平衡:。
提出猜想:对于溶液,当温度小于时,该反应进行程度很小;当温度大于时,该反应进行程度明显增大。
实验验证:该小组同学设计如下方案进行实验,进一步验证猜想。
①向的溶液加入溶液,无明显现象;将加热到的溶液冷却到,取少量冷却液放入试管中,加入溶液,产生 ,证明该冷却液中含有 离子,能初步证明存在这种反应。
继续进行下列实验:
实验序号
操作
测试温度
pH
1
采用水浴加热,② ,然后冷却至,并记录溶液pH
2
采用水浴加热,将溶液从升温至,然后冷却至,并记录溶液
实验结论:③根据实验1~2的结果,小组同学认为猜想成立,其判断依据是 。
拓展总结:当温度升高到一定温度时,分解,从体系逸出,促进了在溶液中的分解。
(6)写出在生产或生活中的一种应用 。
【答案】(1)分液漏斗、球形冷凝管
(2)
(3)
(4)主要是随温度升高水解正向平衡移动与增大共同作用的结果,其中随温度升高而增大发挥主导作用,从而导致
(5)白色沉淀 将溶液从升高到
(6)用于食品工业作中和剂,制玻璃,去油污等
【分析】配制的Na2CO3溶液的步骤:
1. 计算:需Na2CO3质量为5.3g。
2. 称量:用托盘天平称5.3g Na2CO3。
3. 溶解:固体入烧杯,加蒸馏水搅拌溶解,冷却至室温。
4. 转移:溶液沿玻璃棒转入500mL容量瓶。
5. 洗涤:洗涤烧杯、玻璃棒2 - 3次,洗涤液转入容量瓶。
6. 定容:加蒸馏水至液面距刻度线1 - 2cm,胶头滴管滴至凹液面与刻度线相切。
7. 摇匀:盖塞颠倒摇匀。
所需仪器:托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、500mL容量瓶、胶头滴管、量筒。分液漏斗、球形冷凝管不用。
【解析】(1)根据物质的量浓度配制的实验装置可知不需要的仪器分别为分液漏斗、球形冷凝管;
(2)根据溶液的物料守恒可以写出物料守恒的式子为;
(3)碳酸氢钠溶液中的存在着电离平衡和水解平衡,由于溶液显碱性可以知道水解大于电离,故;
(4)在升温过程中伴随着两个平衡的移动,一个是水的电离,另一个是的水解,如果是水的电离导致增大占优势,则,如果是的水解占优势,则,根据表格结果,主要原因是随温度升高水解正向平衡移动与增大共同作用的结果,其中随温度升高而增大发挥主导作用,故答案为主要是随温度升高水解正向平衡移动与增大共同作用的结果,其中随温度升高而增大发挥主导作用,从而导致;
(5)①根据信息资料存在这种反应,加入溶液的作用就是要检验的存在,故答案为:白色沉淀;;
②根据表格、信息资料和对比实验的溶液,温度应该升至要求,然后与温度升至的溶液进行对比,才能得出相应的结果。故答案为:将溶液从升高到;;
(6)根据所学的知识,碳酸钠的常见用途有用于食品工业作中和剂,制玻璃,去油污等,从中选择一个填写上即可。
1.实验现象的规范描述
(1)实验现象描述的原则:不能把理论性分析当成现象;确实是感官感觉到的现象,要从视觉、听觉、嗅觉、触觉多角度考虑。如可以看到的是浓盐酸瓶口出现白雾,而不宜描述为浓盐酸挥发。
①视觉:看到的(物质颜色变化、某色沉淀生成、气泡冒出、液面的变化、生成某色烟或雾、产生某色火焰、发出某色光等)。
②听觉:听到的(声音)。
③嗅觉:闻到的(气体的气味)。
④触觉:摸到的(温度变化等)。
(2)实验现象的描述模板。
气体的变化现象
溶液中的现象
①生成××色、××味的气体;
②气体由××色变为××色;
③气体先变××色,再变××色;
④气体颜色逐渐变深(变浅)
①溶液颜色由××色变为××色;
②溶液中产生××色沉淀(溶液中有××色固体析出);
③溶液变浑浊(澄清);
④液面上升(下降);
⑤溶液中产生大量气泡(有××色气体逸出);
⑥液体分层(上层显××色,下层显××色)
固体的变化现象
其他常见现象描述
①固体逐渐溶解,最后完全消失(固体部分溶解);
②固体表面产生大量气泡;
③固体由××色逐渐变为××色
①发出××色的光;
②产生××色的火焰;
③产生××色的烟(雾)
(3)滴定终点的判断。
①有色→有色或有色→无色:当滴入最后半滴××溶液,溶液由××色变成××色,且半分钟内不恢复××色。
②无色→有色:当滴入最后半滴××溶液,溶液由无色变成××色,且半分钟内不褪色。
2.常见实验操作的规范描述
操作或措施
规范或目的
从溶液中
得到晶体
蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤(包括水洗、冰水洗、热水洗、乙醇洗等)→干燥
蒸发结晶
将溶液转移到蒸发皿中加热,并用玻璃棒不断搅拌,待有大量晶体析出时停止加热,利用余热蒸干剩余水分
测溶液pH
取一小块pH试纸放在表面皿或玻璃片上,用蘸有待测液的玻璃棒点在(或用胶头滴管吸取待测液滴在)试纸中部,观察试纸颜色变化,并与标准比色卡对比
证明沉淀完全(定量实验只能用方案1)
方案1.静置,向沉淀后的上层清液中加入××试剂(沉淀剂),若没有沉淀生成,证明沉淀完全
方案2.静置,取适量上层清液于另一洁净试管中,向其中加入少量与沉淀剂作用产生沉淀的试剂,若产生沉淀,证明沉淀剂已过量
洗涤沉淀
沿玻璃棒向漏斗(过滤器)中的沉淀上加蒸馏水至没过沉淀,静置使蒸馏水自然流下,重复操作数次
检验沉淀是否洗涤干净
取最后一次洗涤液,加入××试剂(根据沉淀可能吸附的杂质离子,选择合适的检验试剂),若没有××(特征现象)出现,证明沉淀已洗涤干净
焰色试验
①将铂丝蘸取盐酸在酒精灯火焰上灼烧,反复几次,直到与酒精灯火焰颜色接近为止;
②然后用铂丝蘸取少量待测液(粉末),置于酒精灯外焰上灼烧,观察火焰颜色;
③如为黄色,则说明溶液中含Na+;若透过蓝色钴玻璃呈紫色,则说明溶液中含K+
量气管读数
①恢复到室温;
②量气管两端液面相平;
③视线与量气管凹液面最低点相平
3.常考基本实验操作目的分析
常考基本
实验操作
思维方向
气密性
检查
微热法:封闭(关闭活塞、导管末端插入盛水的烧杯中等)、微热(双手捂热或用酒精灯稍微加热)、气泡(观察到导管口有气泡逸出)、水柱(移开双手或停止加热,观察到导管中倒吸形成一段稳定的水柱)
液差法:封闭(关闭活塞或用止水夹夹住橡皮管等)、液差(向××容器中加水,使××和××形成液面差,停止加水,放置一段时间,液面差保持不变)
尾气处理
用溶液吸收或用固体吸收,点燃法
晶体洗涤
①水洗:通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质;
②冰水洗涤:能洗去晶体表面的杂质离子,同时减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗;
③用特定试剂(如乙醇、饱和食盐水等)洗涤:洗去晶体表面的杂质,降低晶体的溶解度、有利于析出,减少损耗等
恒压滴液
使用恒压滴液漏斗,保证气压相等(平衡气压),使××(溶液)易于滴下或减小因滴加××(溶液)造成的气体体积测量误差
冷凝回流
使用球形冷凝管防止××蒸气逸出,提高××物质的转化率
4.实验条件控制分析
实验条件控制
目的
排
空
气
涉及可燃气
体(H2、CO)
的性质验证
防止可燃气体与空气混合加热发生爆炸
涉及与空气
中O2、CO2
作用的物质
防止反应物与空气中的O2、CO2反应
通
入
保
护
气
体
通入N2、
CO2或惰
性气体
除去装置中的空气,防止反应物或生成物与空气中的O2反应
通入HCl
气体
抑制×× 离子的水解(如加热MgCl2·6H2O得MgCl2时需在HCl气流中进行)
温
度
控
制
加热
增大化学反应速率或使化学平衡向某方向移动
冷却
防止某物质在高温时分解或使化学平衡向某方向移动
控制温度
在一定范围
若温度过低,则反应速率(或溶解速率)较小;若温度过高,则某物质(如H2O2、氨水、草酸、浓硝酸、铵盐等)会分解或挥发
水浴加热
受热均匀,温度可控,且温度不超过100 ℃
冰水浴冷却
防止某物质分解或挥发
趁热过滤
防止温度降低后某物质析出
减压蒸发
降低蒸发温度,防止某物质分解(如浓缩H2O2溶液)
控
制
溶
液
pH
分离除杂
抑制水解;使杂质充分沉淀或溶解,提高纯度
调控反应
使溶液呈酸性,促进氧化还原反应的发生;或使溶液呈碱性,除去油污,除去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅等
【变式2-1】(2025·广东广州·三模)酸在生产生活中应用广泛。
(1)食醋是日常饮食中的一种调味剂,主要成分为乙酸(),甲小组同学拟通过中和滴定实验测定某品牌食醋中的乙酸浓度,设计实验如下:
①量取10.00mL食醋配成100mL溶液的过程中,所需要的仪器有烧杯、玻璃棒、 (填字母)。
②量取25.00mL稀释后的食醋溶液于锥形瓶中,加入1~2滴 溶液作指示剂。
③用0.1000mol/L的标准NaOH溶液滴定上述食醋溶液。重复三次,记录消耗NaOH溶液的体积如下表。
实验次数
稀释后食醋体积(mL)
消耗标准NaOH溶液体积(mL)
1
25.00
20.02
2
25.00
19.98
3
25.00
20.00
则该品牌食醋中乙酸含量为 mg/mL。(保留两位有效数字)
(2)乙小组同学拟通过分析镁与酸反应时pH的变化,探究镁与乙酸溶液反应的实质。
【实验】在常温水浴条件下,进行实验I-III:取0.1g大小和形态相同的光亮的镁屑,分别放入不同的溶液中,记录生成气体体积和溶液pH的变化(图2和图3):
实验I.放入溶液中;
实验II.放入溶液()中;
实验III.放入 的HCl溶液中。
【数据】
①起始阶段(0-10min),导致实验II、III气体产生速率差异的主要因素 (填“是”或“不是”)的浓度,结合图2和图3说明你的判断依据: 。
②实验I中,后仍然有生成,请用化学方程式解释: 。
③探究起始阶段(0-10min)实验II的反应速率大于实验III的原因。
提出假设:能直接与Mg反应。
补充进行实验IV:室温下,取与实验I-III相同的镁屑投入 (填物质名称)中,观察到相应的实验现象为 。
结论:上述假设成立。
【答案】(1)ABD 酚酞 48
(2)2.9 不是 图2可知起始阶段II产生氢气的速率远大于III,但图3表明起始阶段II的pH大于III 冰醋酸 立即产生气泡
【分析】反应刚开始时,由于Ⅰ中最大,所以反应速率最快,消耗最多,但如果只发生反应,则Ⅰ、Ⅱ中产生的体积应相差较大,但实际上体积相差不大,说明醋酸也能与镁直接反应;从Ⅱ、Ⅲ中产生的体积也可得出同样的结论。当Ⅰ、Ⅱ中产生的体积相同时,盐酸、醋酸应完全反应,但产生的体积继续增大,表明Mg与能发生反应,且醋酸中产生的更多,说明Mg与反应的速率Ⅱ中更快。比较Ⅱ、Ⅲ中溶液的pH,时,Ⅱ的pH比Ⅲ大,但产生的速率Ⅱ>Ⅲ,表明不是影响反应速率的唯一因素;比较Ⅰ、Ⅱ溶液的pH,当pH相等后,盐酸中溶液的pH先趋于稳定,说明盐酸与Mg反应先结束,而醋酸与Mg反应后结束;Ⅲ与Ⅰ、Ⅱ溶液进行比较,Ⅲ的pH大,则表明Ⅲ中大,应为Ⅰ、Ⅱ溶液中引起。
【解析】(1)①量取10.00mL食醋用酸式滴定管,将10.00mL食醋配成100mL溶液的过程中,所需要的仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、100mL容量瓶;
②乙酸与氢氧化钠反应的方程式为,生成的乙酸钠溶液呈碱性,所以应选择在碱性范围内变色的指示剂,所以选酚酞作为指示剂;
③三次实验消耗溶液的平均体积为,由得,,所以,稀释后食醋体积为25mL,原食醋体积为10.00 mL,稀释前后溶质的物质的量不变,原食醋中乙酸的物质的量,,原食醋的体积为10.00 mL,则该品牌食醋中乙酸含量为;
故答案为:ABD;酚酞;48;
(2)为了控制初始与实验Ⅱ的相同,实验Ⅲ中溶液的pH相等,即pH=2.9;
①起始阶段(0-10min),导致实验II、III气体产生速率差异的主要因素不是的浓度,因为:图2可知起始阶段II产生氢气的速率远大于III,但图3表明起始阶段II的pH大于III;
②实验I中,后仍然有生成,反应的方程式为:;
③由题意可知,实验IV:室温下,取与实验I-III相同的镁屑投入冰醋酸中,观察到相应的实验现象为:立即产生气泡;
【变式2-2】(25-26高三上·广东·开学考试)认识酸的强弱对理解酸反应规律有意义,兴趣小组开展相关研究。
(1)利用下图装置制备和及研究相应酸的强弱。
实验现象:A处变蓝,Ⅰ处变浑浊,Ⅱ处变浅但不褪色,Ⅲ处无浑浊。
①仪器m的名称是 ,木炭粉与浓硫酸反应的化学方程式为 。
②检验尾气中有的试剂是 。
③试管Ⅲ无沉淀,从酸性强弱角度分析原因是 。
(2)研究试管Ⅰ中产生浑浊的原因。
①甲猜想生成,取混合物过滤,所得固体加入 ,固体完全溶解,猜想不合理。
②乙猜想生成,进行以下探究:
查阅资料:常温下,、
实验设计将浓度均为0.40 mol/L的H2SO3、BaCl2溶液等体积混合,若的浓度为,a与满足 关系,可产生BaSO3沉淀。
实验验证将0.40 mol/L H2SO3溶液与H2O等体积混合,若混合前后浓度几乎不变,则约为 mol/L,代入关系式,证明猜想合理。
(3)研究 H2SO3、H2CO3与HClO的酸性强弱。
①将CO2通入NaClO溶液,产生酸性比H2CO3弱且有漂白性的HClO。
②丙同学参考①的方法,按下表进行实验比较H2SO3与HClO的酸性。
实验过程将各试剂混合,滴加石蕊试剂,测褪色时间(试剂浓度均为0.10)。
试剂
石蕊试液/滴
褪色时间/s
实验ⅰ
30.00
0.00
5.00
3
75
实验ⅱ
30.00
x
1.00
3
8
根据表中信息,补充数据,x= mL。
得出结论 酸性:H2SO3>HClO。
实验讨论 丁同学认为丙同学的实验不能得出相应结论,因会氧化H2SO3:,H2SO4与NaClO反应生成了HClO。基于丙的设计,完善方案,设计实验证明酸性:H2SO3>HClO (简述实验过程和现象)。
【答案】(1)分液漏斗 C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O 澄清石灰水 盐酸是强酸,碳酸是弱酸,碳酸难以制备盐酸
(2)足量稀盐酸
(3)4.00 将亚硫酸加入饱和NaHCO3溶液中,产生的气体依次通过足量饱和NaHCO3溶液、实验ⅰ混合溶液,测得褪色时间小于75 s
【分析】将分液漏斗中的浓硫酸滴入烧瓶中,C与浓硫酸混合加热,发生反应:C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O;看到的实验现象是:A处变蓝,Ⅰ处变浑浊,Ⅱ处变浅但不褪色,Ⅲ处无浑浊。装置A用于检验H2O的产生;由于酸性:HCl>H2CO3,因此装置Ⅰ沉淀不是BaCO3,有人认为是产生BaSO4,可以根据BaSO4是既不溶于水,也不溶于酸的白色沉淀的性质检验;也有人认为是产生BaSO3,可根据溶液中c(Ba2+)·c()>Ksp(BaSO3)进行检验。要比较H2CO3、H2SO3、HClO三种酸的酸性强弱。可结合复分解反应的规律:强酸与弱酸盐反应制取弱酸的性质进行分析。将CO2气体通入NaClO中产生具有漂白性的HClO,证明酸性:H2CO3>HClO。同时要注意H2SO3还具有还原性,会与具有氧化性的NaClO发生氧化还原反应,而影响判断,应该要先利用H2SO3与NaHCO3反应制取CO2气体,再利用前面的结果进行判断。
【解析】(1)①根据装置图可知仪器m的名称是分液漏斗;
木炭粉与浓硫酸在加热条件下反应生成二氧化碳、二氧化硫和水,化学方程式为C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O; 无水CuSO4与水发生反应产生CuSO4·5H2O,固体由白色变为蓝色,证明产生了水蒸气;尾气中可能含有CO2和SO2,要检验尾气中含有CO2气体,由于CO2、SO2都能够使澄清石灰水变浑浊,因此需先根据SO2具有还原性,用足量酸性KMnO4溶液除去SO2,然后再通入澄清石灰水检验,所以检验尾气中CO2的试剂应该是澄清石灰水;
③试管Ⅲ无沉淀,是因为酸性:H2CO3<HCl,根据复分解反应的规律,弱酸不能与强酸的盐反应制取强酸,因此CO2通入饱和BaCl2溶液中,没有生成BaCO3沉淀;
(2)①试管Ⅰ中出现浑浊现象,甲同学认为是反应生成了BaSO4,由于BaSO4既不溶于水,也不溶于盐酸,可以取混合物过滤,所得固体加入足量稀盐酸,若固体完全溶解,说明其中不含有BaSO4,则该猜想不合理;
②乙同学认为是生成了BaSO3,将浓度均为0.40 mol/L的H2SO3和BaCl2溶液等体积混合,c(H2SO3)=0.20 mol/L,c(Ba2+) =0.20 mol/L,H2SO3H++,H++,Ka1(H2SO3)=1.4×10-2,Ka2(H2SO3)=6.0×10-8。若c()=a mol/ L,由于Ksp(BaSO3)=c(Ba2+)·c(),则0.20a>Ksp(BaSO3)时就会形成BaSO3沉淀;将0.40 mol/LH2SO3溶液与H2O等体积混合,c(H2SO3)=0.20 mol/L,若混合前后c()几乎不变,根据,由于亚硫酸的电离以一级电离为主,故,则c()=6.0×10-8 mol/L,则证明上述猜想是合理的;
(3)实验ⅰ溶液的总体积V1=30.00 mL+5.00 mL=35.00 mL,要研究比较两种物质的酸性强弱,应该使溶液总体积相同,故实验ⅱ中亚硫酸溶液的体积x=35.00-30.00 -1.00=4.00;
实验ⅰ没有加H2SO3,只加了NaClO溶液和3滴石蕊试液,溶液褪色需75 s,而实验ⅱ中加入了4 mLH2SO3溶液,猜测可能发生复分解反应:H2SO3+2NaClO=Na2SO3+2HClO,反应产生了HClO,使溶液褪色时间大大缩短,只有8 s。故丙同学根据实验现象:实验ⅱ比实验ⅰ褪色时间缩短,就得出:H2SO3的酸性比HClO的酸性强结论;
但丁同学认为该结论不合理,认为是ClO-具有强氧化性,会将具有还原性的H2SO3氧化为硫酸,发生反应:,H2SO4与NaClO反应生了HClO,HClO氧化漂白了紫色石蕊试液。基于丙的设计,要设计实验证明酸性:H2SO3>HClO,可以将亚硫酸加入饱和NaHCO3溶液中,将反应产生的CO2气体依次通过足量饱和NaHCO3溶液除去挥发的SO2气体、实验ⅰ混合溶液,若测得褪色时间小于75 s,就可以证明酸性:H2SO3>H2CO3>HClO,得到结论:H2SO3>HClO。
考向03 实验方案的设计与评价
【例3-1】(2025·广东深圳·二模)氯化铁常用于污水处理、印染、电子等领域。实验小组制备并对其进行探究。
Ⅰ.无水氯化铁的制备
(1)A装置中装浓HCl仪器的名称是 。
(2)实验中,同学发现装置B中出现浑浊,请用化学平衡原理解释NaCl固体析出的主要原因 。
(3)①装置F吸收多余,反应的离子方程式是 。反应后的溶液中存在电荷守恒: (请补充完整)
②25℃时,当装置F吸收较多时,溶液的 (填“>、<或者=”)。
Ⅱ.实验探究
文文同学博览群书,查阅资料:电极电势()是衡量微粒进行氧化还原反应能力的重要参数。电极:氧化态还原态,φ越大,氧化态的氧化性越强;φ越小,还原态的还原性越强。电极电势通常会受温度和二者的浓度影响。于是便邀请慧慧和欣欣一起展开探究。
(4)测量在不同下的电极电势()。
实验序号
T/℃
/(mol·L-1)
/(mol·L-1)
1
25
1.0
1.0
0.77
2
25
a
0.74
3
25
b
0.70
①已知,即可推测a b(填“>、<或者=”)
②慧慧梳理了一下数据便得出结论:25℃时,当 越大,φ越大,的氧化性越强。
(5)进一步探究(反应ⅰ)能否正向进行。查阅资料:25℃时,当各离子浓度均为1mol/L时, v v。
①三位同学根据所查阅的资料和所学知识推测反应ⅰ很难正向进行,他们的依据是 。
实验验证:为了证明推测,欣欣同学发挥创造性思维,参照资料设计实验装置如下:
②烧杯A中的电解质溶液是 。
实验现象和结论:电流表指针向右偏转(电流表指针偏向电流流入的一边),证明在此条件下反应ⅰ很难正向进行。
思考再探究:能否通过改变条件让反应ⅰ正向反应能力显著提升?
他们根据前面的查阅资料学习和实验,想到了在原装置中分别向A或B烧杯中添加试剂来使反应ⅰ正向反应能力显著提升。
③若只向B烧杯中添加试剂,则该试剂是: 。
【答案】(1)分液漏斗
(2)B装置中饱和氯化钠溶液吸收HCl气体,使得溶液中氯离子浓度增大,使得平衡正向移动,从而析出氯化钠晶体
(3) <
(4)> D或者一定时,增大
(5),则此时氧化性,导致反应ⅰ很难正向进行 1mol/LFeCl3和1mol/LFeCl2 加入NaCl固体或NaCl溶液
【分析】装置A生成氯气,通过B装置除去HCl气体,通过C装置干燥氯气,氯气和铁反应生成氯化铁,E中无水氯化钙防止水进入收集装置,尾气失去F吸收;
通过对比实验研究某一因素对实验的影响,应该要注意控制研究的变量以外,其它量要相同,以此进行对比;
【解析】(1)由图,A装置中装浓HCl仪器的名称是分液漏斗;
(2)A装置中浓盐酸挥发出HCl气体,B装置中饱和氯化钠溶液吸收HCl气体,使得溶液中氯离子浓度增大,使得平衡正向移动,从而析出氯化钠晶体;
(3)氯气和氢氧化钠反应生成氯化钠和次氯酸钠、水:;反应后的溶液中存在电荷守恒:
,,当装置F吸收较多时,则溶液中主要存在氯化钠和次氯酸钠,则浓度较大,会使得,则溶液的<;
(4)①已知,由表,则越大,电极电势越大,所以a>b;
②φ越大,氧化态的氧化性越强;由表,25℃时,其它条件下相同时,增大铁离子浓度,φ越大,的氧化性越强,故为:25℃时,当D或者一定时,增大越大,φ越大,的氧化性越强。
(5)①φ越大,氧化态的氧化性越强;当各离子浓度均为1mol/L时, v, v,,则此时氧化性,导致反应ⅰ很难正向进行;
②由题干信息,当各离子浓度均为1mol/L时,研究反应进行情况,则烧杯A中的电解质溶液是1mol/LFeCl3和1mol/LFeCl2。
③使反应ⅰ正向反应能力显著提升,则需要提高或者降低,若只向B烧杯中添加试剂,则该试剂是:加入NaCl固体或NaCl溶液或Na2SO4固体等,使得降低。
【例3-2】(2025·广东深圳·一模)盐与酸的反应是水溶液中常见的反应,某学习小组展开相关探究。
I.碳酸氢钠片抗酸容量(σ)的测定
(1)碳酸氢钠片能中和过多的胃酸(主要成分是HCl),小组同学测定其抗酸容量的实验步骤如下:
a.配制100mL0.2mol·L-1的盐酸溶液;
b.称取mg碳酸氢钠片,溶于20mL水中,用上述盐酸溶液滴定至pH=3。
已知:碳酸氢钠片的抗酸容量是指用盐酸溶液滴定碳酸氢钠片水溶液至pH=3时,单位质量的碳酸氢钠片所消耗的盐酸的物质的量,即σ=。
①步骤a需4mol·L-1盐酸的体积为 mL(保留1位小数)。
②若步骤b中消耗盐酸的体积为VmL,则σ= mol·g-1。
③以上实验步骤中,不需要用到的图中的实验仪器有 (填字母)。
Ⅱ.Na2HPO4—KH2PO4混合溶液抗酸能力的探究
【查阅资料】
ⅰ.抗酸能力是指溶液在加入少量酸(如HCl)后,其pH值基本保持不变的能力。加入酸的量相等时,溶液的pH变化越小,抗酸能力越强。
ⅱ.NapHPO4-KH2PO4混合溶液具有的抗酸能力,且能力大小与[c(NaHPO4)+c(KH2PO4)]、有关。
ⅲ.25℃,H3PO4的各级电离平衡常数分别为pKa1=2.2,pKa2=7.2,pKa3=12.7(pKa=-lgKa)。
【实验探究1】小组设计实验探究相同时,[c(NaHPO4)+c(KH2PO4)]对混合溶液抗酸能力的影响,溶液配制方案如表。分别向溶液1、溶液2、溶液3中滴加0.1mol·L'盐酸,溶液的pH随加入盐酸滴数的变化情况如图所示。
溶液序号
组成
体积/mL
1
0.2mol·L-1NaCl溶液
10
2
0.2mol·L-1Na2HPO4溶液
5
0.2mol·L-lKH2PO4溶液
5
3
0.06mol·L-1Na2HPO4溶液
5
0.06mol·L-1KH2PO4溶液
5
(2)①已知A点时,=1,则此时溶液的pH= 。向溶液2中加入8滴0.1mol-1盐酸,发生反应的离子方程式为 。
②实验显示,NaCl溶液不具有抗酸能力;当相同时,[c(NaHPO4)+c(KH2PO4)]越大,混合溶液的抗酸能力越强,则曲线b表示溶液 (填溶液序号)。
【实验探究2】小组继续探究[c(NaHPO4)+c(KH2PO4)]相同时对混合溶液抗酸能力的影响,实验方案如表:
溶液
序号
试剂体积/mL
pH
加入24滴0.1mol·L-1
盐酸后的pH
0.2mol·L-l
NaKH2PO4溶液
0.2mol·L-l
KH2PO4溶液
4
9
1
A1
A4
5
8
x
A2
A5
6
5
5
A3
A6
(3)①表中x= 。
②实验结果显示,当[c(NaHPO4)+c(KH2PO4)]相同时,越大,溶液的抗酸能力越强,能支撑该结论的实验结果是 (用含A1、A2、A3、A4、A5、A6的关系式表示)。
【答案】(1)5.0 BD
(2)7.2 +H+= 3
(3)2 (A1-A4)<(A2-A5)<(A3-A6)
【分析】控制变量的实验探究中要注意变量的唯一性,通过控制变量进行对比实验研究某一因素对实验结果的影响;
【解析】(1)①根据稀释前后HCl物质的量不变,可知步骤a需4mol•L-1盐酸的体积为。
②已知:碳酸氢钠片的抗酸容量是指用盐酸溶液滴定碳酸氢钠片水溶液至pH=3时,单位质量的碳酸氢钠片所消耗的盐酸的物质的量,即σ=,则若步骤b中消耗盐酸的体积为VmL,则σ=。
③步骤b涉及碳酸氢钠的溶解,以及滴定操作,故需要用到图中所示仪器中的100mL容量瓶、胶头滴管、锥形瓶、酸式滴定管。不需要用到的图中的实验仪器有B蒸发皿、D分液漏斗;
(2)①已知Ka2=10-7.2,已知A点时,=1,则,则此时溶液的pH=7.2。向溶液2中加入8滴0.1mol-1盐酸,和氢离子结合成弱酸根离子:+H+=;
②实验结果显示,NaCl溶液不具有抗酸能力,加入盐酸后,c曲线pH变化最大,即曲线c表示溶液1;当相同时,[c(NaHPO4)+c(KH2PO4)]越大,混合溶液的抗酸能力越强,则曲线b表示溶液3、曲线a表示溶液2;
(3)①探究[c(NaHPO4)+c(KH2PO4)]相同时对混合溶液抗酸能力的影响,根据实验数据可知,[c(NaHPO4)+c(KH2PO4)]应相同,故表中x=2;
②Na2HPO4溶液体积越大,KH2PO4溶液体积越小,越大,若实验结果显示,当[c(Na2HPO4)+c(KH2PO4)]相同时,越大,溶液的抗酸能力越强,能支撑该结论的实验结果是(A1-A4)<(A2-A5)<(A3-A6)。
1.实验方案的设计
(1)实验设计的基本原则。
原则
内容
科学性
实验原理、实验操作程序和方法科学合理
安全性
实验方案、实验药品要做到人员、仪器、环境的安全
可行性
药品、仪器、设备和操作等在中学实验条件下能够得到满足
简约性
装置简单、步骤少、药品用量少、效果佳
经济性
在满足实验效果的前提下,尽量选用常见而价廉的仪器和药品
(2)实验设计流程。
(3)三类常见实验的设计。
实验设计
实验设计思路
物质制备
实验设计
实验原料→实验原理→途径设计(途径Ⅰ、途径Ⅱ、途径Ⅲ……)→最佳途径→实验仪器→实验方案→制得物质
物质性质
实验设计
根据物质的组成、分类,预测物质可能具有的性质,根据化学原理设计实验。
探究性实验方案设计:物质的组成特点→性质推测→实验验证→结论;
验证性实验方案设计:物质的化学性质→实验验证→科学理论→结论
物质检验
方案设计
首先通过试样的外在特征(颜色、气味、状态等)作出初步判断。
少量固体试样→溶于水配成溶液→检测溶液中存在的阴、阳离子→得出实验结论;
少量试样→加酸(或碱)溶液使其转化为气体→检测气体的成分→得出实验结论
2.实验方案的评价
评价角度
评价内容
实验的
可行性
(1)实验原理是否正确、可行;
(2)实验操作(如仪器的选择、连接)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;
(5)原料的成本、转化率、产率等
实验是
否规范
(1)仪器的安装与拆卸;
(2)仪器的查漏、气密性检验;
(3)试剂添加的顺序与用量;
(4)加热的方式、方法和时机;
(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
实验的
安全性
(1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸;
(2)进行某些易燃、易爆实验时要防爆炸;
(3)还原性物质防氧化;
(4)污染性的气体要进行尾气处理;
(5)易水解的物质要防吸水
“绿色
化学”
(1)反应原料是否易得、安全、无毒;
(2)反应速率是否较大;
(3)原料利用率以及合成物质的产率是否较高;
(4)合成过程中是否造成环境污染
【变式3-1】(2025·广东深圳·模拟预测)I.关于氨的研究学习
(1)氨气制备装置如下图
①利用上图装置进行实验室制备NH3,反应的化学方程式为 。
②制取并收集纯净干燥NH3,连接装置:a g(填接口字母)。
③球形干燥管和U形管中装干燥剂,下列干燥剂可以选择的是 。
A.P2O5 B.碱石灰 C.无水CaCl2
(2)检验某盐溶液中是否含有,实验操作和现象:取少量该溶液于试管中, (完成该实验操作、现象和结论)。
(3)用氨水洗涤离心试管中残留的AgCl固体,离子方程式: 。
Ⅱ.探究银氨溶液与醛基的反应
实验1:往20mL0.1mol/LAgNO3溶液中滴加3滴乙醛,水浴加热。无明显现象。
实验2:往20mL0.1mol/L银氨溶液中滴加3滴乙醛,水浴加热。出现光亮的银镜。
针对上述实验甲同学基于氧化还原的知识提出以下假设:
假设1:乙醛在碱性条件下还原性增强。假设2:……
为验证以上假设,甲同学设计了如图所示的电化学装置,并进行了以下四组实验。每组实验中,溶液A和溶液B体积均为20mL,浓度均为0.1mol/L,向溶液B中滴加3滴乙醛后,测得电压表读数如表所示。
已知:参与原电池反应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,检测到的电压越大。
编号
溶液A
溶液B
电压表读数
ⅰ
AgNO3溶液
NaCl溶液
U1
ⅱ
AgNO3溶液
NaOH溶液
U2
ⅲ
银氨溶液
NaCl溶液
U3
ⅳ
银氨溶液
溶液
U4
(4)实验ⅰ和实验ⅲ中,溶液B选用NaCl溶液,而不使用蒸馏水的原因是 。
(5)①由实验数据可知假设1成立。假设1成立的判断依据是: 。
②碱性条件下,乙醛发生氧化反应的电极方程式为: 。
(6)甲同学分别对比了实验ⅰ和实验ⅲ、实验ⅱ和实验ⅳ数据,你认为甲同学想研究的问题是:
(7)乙同学使用pH计测得0.1mol/LAgNO3溶液的pH=6,并指出:在酸性环境,也可能氧化乙醛;这会影响数据的测定和实验结果的判断。
针对该质疑,甲同学在实验ⅰ的基础上进行改进和优化,增设了一组实验v,测得电压表读数远小于U1,因此实验中的影响可忽略。请你简述该改进和优化的方案: 。
【答案】(1)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O efbc B
(2)加入氢氧化钠浓溶液并加热,在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验放出气体,试纸由红变蓝,则证明溶液中含有
(3)AgCl+2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O
(4)蒸馏水导电性很弱
(5)U4>U3、U2>U1 CH3CHO-2e-+3OH-=CH3COO-+2H2O
(6)比较Ag+和[Ag(NH3)2]+氧化性的强弱
(7)将A换成pH=6的0.1mol/LKNO3溶液
【解析】(1)①加热氯化铵和熟石灰的固体混合物制取氨气,所以大试管中发生反应的化学方程式为:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O,故答案为:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O;
②制得的氨气常混有水蒸气,除去水蒸气需用碱石灰干燥,氨气的密度比水小,需从b口进入,氨气为碱性气体需用硫酸吸收,且氨气极易溶于水,则需注意防倒吸,故组装制取并收集纯净干燥NH3的装置顺序为:a-e-f-b-c-g,故答案为:efbc;
③已知NH3溶于水显碱性,能与P2O5反应,且NH3能与CaCl2形成CaCl2·8NH3而吸收NH3,都不能干燥NH3,只有碱石灰主要成分为CaO和NaOH,不与NH3反应可以干燥NH3,故答案为:B;
(2)检验溶液中的操作和现象是:取少量试样加入到试管中,加入氢氧化钠浓溶液并加热,在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验放出气体,试纸由红变蓝,则证明溶液中含有,故答案为:取少量试样加入到试管中,加入氢氧化钠浓溶液并加热,在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验放出气体,试纸由红变蓝,则证明溶液中含有;
(3)用氨水洗涤离心试管中残留的AgCl固体即AgCl与NH3·H2O形成[Ag(NH3)2]+而溶解,则该离子方程式为:AgCl+2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O,故答案为:AgCl+2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O;
(4)实验①和实验③中,溶液B选用氯化钠溶液,而不使用蒸馏水是因为氯化钠溶液的导电性强于蒸馏水,有利于实验的进行,故答案为:蒸馏水导电性很弱;
(5)①由题干可知,假设1:乙醛在碱性条件下还原性增强,结合题干信息可知参与原电池反应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,检测到的电压越大,若假设1成立,则实验数据应该为:U4>U3、U2>U1,故答案为:U4>U3、U2>U1;
②由图可知,右侧电极为原电池的负极,碱性条件下,乙醛在负极失去电子发生氧化反应生成乙酸根离子和水,电极反应式为CH3CHO-2e-+3OH-=CH3COO-+2H2O,故答案为:CH3CHO-2e-+3OH-=CH3COO-+2H2O;
(6)由题干信息可知,实验i和实验iii均为中性NaCl溶液条件只有AgNO3和银氨溶液一个变量,实验ii和实验iv均为碱性只有AgNO3和银氨溶液一个变量,故甲同学分别对比了实验ⅰ和实验ⅲ、实验ⅱ和实验ⅳ数据,可推知甲同学想研究的问题是比较Ag+和[Ag(NH3)2]+氧化性的强弱,故答案为:比较Ag+和[Ag(NH3)2]+氧化性的强弱;
(7)根据题干信息结合实验控制变量的要求可知,将实验i中的溶液A改用pH=6的硝酸钾溶液测得电压表读数远小于U1,说明反应的发生与硝酸根离子的氧化性无关,故答案为:将A溶液改用pH=6的0.1mol/LKNO3溶液。
【变式3-2】(2025·广东珠海·一模)苯酚能与形成的紫色配合物,该过程属于可逆反应。某小组同学探究铁离子与苯酚的反应。
(1)配制100mL0.1mol/L苯酚溶液,需要用到的玻璃仪器有:烧杯、玻璃棒、胶头滴管和 。
(2)探究铁盐种类和pH对苯酚与显色反应的影响。查阅资料:
ⅰ.对苯酚与的显色反应无影响;
ⅱ.小组同学得出猜想对与苯酚的显色反应有抑制作用,从化学平衡角度解释其原因是 。
ⅲ.对特定波长光的吸收程度(用吸光度A表示)与浓度在一定范围内成正比。
提出猜想:猜想1:对苯酚与的显色反应有影响
猜想2:对苯酚与的显色反应有影响
进行实验:常温下,用盐酸调节pH,配制得到pH分别为a和b的0.1mol/L溶液();用硫酸调节pH,配制得到pH分别为a和b的0.05mol/L溶液。取4支试管各加入5mL0.1mol/L苯酚溶液,按实验1~4分别再加入0.1mL含的试剂,显色10min后用紫外-可见分光光度计测定该溶液的吸光度(本实验条件下,pH改变对水解程度的影响可忽略)。
序号
含的试剂
吸光度
0.1mol/L溶液
0.05mol/L溶液
1
/
A1
2
/
A2
3
/
A3
4
/
A4
结果讨论:实验结果为
①根据实验结果,小组同学认为此结果不足以证明猜想“对与苯酚的显色反应有抑制作用”成立的理由是 。
②为进一步验证猜想,小组同学设计了实验5和6,补充下表中试剂M为 。
序号
含Fe的试剂
再加入的试剂
吸光度
0.1mol/L溶液
0.05mol/L溶液
5
/
NaCl固体
A5
6
/
试剂M
A6
③根据实验1~6的结果,小组同学得出猜想1不成立,猜想2成立,且对苯酚与的显色反应起抑制作用,得出此结论的实验依据是:、A1 A6(填“>”、“<”或“=”)。
(3)通过以上实验结论分析:与苯酚相比,对羟基苯甲酸与溶液发生显色反应 。(填“更容易”或“更难”)
(4)实验室中常用某些配合物的性质进行物质的检验,请举一例子并说明现象 。
【答案】(1)100mL容量瓶
(2)铁离子与苯酚的显色时,存在反应,氢离子浓度增大,平衡逆向移动,的浓度减小,溶液颜色变浅 氯离子或硫酸根对苯酚与铁离子的显色反应也有影响 硫酸钠 >
(3)更难
(4)的检验:在溶液中加入几滴KSCN溶液,溶液变为红色
【分析】苯酚能与Fe3+形成[Fe(C6H5O)6]3-的紫色配合物,该过程属于可逆反应,某小组同学探究铁离子与苯酚的反应,铁离子与苯酚的显色时,存在反应Fe3++6C6H5OH [Fe(C6H5O)6]3−+6H+,氢离子浓度增大,平衡逆向移动,[Fe(C6H5O)6]3−的浓度减小,溶液颜色变浅,为进一步验证氯离子或硫酸根对苯酚与铁离子显色反应也有影响,实验5和实验6中改变氯离子或硫酸根的浓度,据此解答。
【解析】(1)配制苯酚溶液,需要用到的玻璃仪器有:烧杯、玻璃棒、100mL容量瓶 、胶头滴管;
(2)小组同学得出猜想H+对与苯酚的显色反应有抑制作用,从化学平衡角度解释其原因是:铁离子与苯酚的显色时,存在反应Fe3++6C6H5OH [Fe(C6H5O)6]3−+6H+,氢离子浓度增大,平衡逆向移动,[Fe(C6H5O)6]3−的浓度减小,溶液颜色变浅;
①根据实验结果,小组同学认为此结果不足以证明猜想“H+对与苯酚的显色反应有抑制作用”成立的理由是:氯离子或硫酸根对苯酚与铁离子的显色反应也有影响;
②为进一步验证氯离子或硫酸根对苯酚与铁离子显色反应也有影响,实验5和实验6中改变氯离子或硫酸根的浓度,由表格可知,溶液总体积不变的情况下,实验5加入氯化钠固体改变氯离子的浓度,实验6需要改变硫酸根的浓度,则试剂M为硫酸钠;
③根据实验1~6的结果,小组同学得出猜想1不成立,猜想2成立,说明氯离子对苯酚与铁离子的显色反应没有影响,即A5= A3;若对苯酚与的显色反应起抑制作用,则A1>A6;
(3)H+对与苯酚的显色反应有抑制作用,对羟基苯甲酸中-COOH的电离导致溶液中c(H+)增大,抑制酚羟基的电离,所以与苯酚相比,对羟基苯甲酸与FeCl3溶液发生显色反应更难;
(4)实验室中常用某些配合物的性质进行物质的检验,如与SCN-形成配合物,可用于的检验:在溶液中加入几滴KSCN溶液,溶液变为红色。
1.(2025·广东·高考真题)酸及盐在生活生产中应用广泛。
(1)甲苯氧化可生成苯甲酸。向盛有2mL甲苯的试管中,加入几滴酸性溶液,振荡,观察到体系颜色 。
(2)某苯甲酸粗品含少量泥沙和氯化钠。用重结晶法提纯该粗品过程中,需要的操作及其顺序为:加热溶解、 (填下列操作编号)。
(3)兴趣小组测定常温下苯甲酸饱和溶液的浓度和苯甲酸的,实验如下:取50.00mL苯甲酸饱和溶液,用溶液滴定,用pH计测得体系的pH随滴入溶液体积V变化的曲线如图。据图可得:
① 。
②苯甲酸的 (列出算式,水的电离可忽略)。
(4)该小组继续探究取代基对芳香酸酸性的影响。
①知识回顾 羧酸酸性可用衡量。下列羧酸的变化顺序为:。随着卤原子电负性 ,羧基中的羟基 增大,酸性增强。
②提出假设 甲同学根据①中规律推测下列芳香酸的酸性强弱顺序为:
③验证假设 甲同学测得常温下三种酸的饱和溶液的pH大小顺序为Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ,据此推断假设成立。但乙同学认为该推断依据不足,不能用所测得的pH直接判断大小顺序,因为 。
乙同学用(3)中方法测定了上述三种酸的,其顺序为Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ。
④实验小结 假设不成立,芳香环上取代基效应较复杂,①中规律不可随意推广。
(5)该小组尝试测弱酸HClO的。
①丙同学认为不宜按照(3)中方法进行实验,其原因之一是次氯酸易分解。该分解反应的离子方程式为 。
②小组讨论后,选用0.100mol/LNaClO溶液(含少量NaCl)进行实验,以获得HClO的。简述该方案 (包括所用仪器及数据处理思路)。
③教师指导:设计实验方案时,需要根据物质性质,具体问题具体分析。
【答案】(1)由紫色变为无色
(2)dab
(3)
(4)增大 极性 常温下三种酸的饱和溶液的浓度不同
(5) 实验方法:取适量0.100mol/LNaClO溶液放入烧杯中,用pH计测得体系在25℃下的pH,记录数据;
数据处理思路:由于NaClO溶液中存在ClO-的水解,故根据0.100mol/LNaClO溶液在25℃下的pH可求得ClO-的水解平衡常数,再利用公式求出HClO的Ka
【解析】(1)酸性KMnO4溶液具有强氧化性,可以将甲苯氧化生成苯甲酸,故向盛有2mL甲苯的试管中,加入几滴酸性KMnO4溶液,振荡,观察到体系颜色由紫色变为无色。
(2)重结晶法提纯苯甲酸的方法为,加热溶解,趁热过滤至另一烧杯中,将滤液静置,使其缓慢冷却结晶,待滤液完全冷却后滤出晶体,并用少量蒸馏水洗涤,故操作编号为dab;
(3)①由图像可知,当加入14mLNaOH溶液时,苯甲酸被完全中和,则可得苯甲酸饱和溶液的浓度;
②由图像可知,苯甲酸饱和溶液的pH为2.89,说明苯甲酸饱和溶液中的,则苯甲酸的。
(4)①羧酸酸性的强弱取决于羧基中O-H键的极性大小,极性越大,酸性越强,卤素原子的电负性越大,吸电子能力越强,使得羧基中O-H键的极性越大,酸性越强;
③由于常温下三种酸的饱和溶液的浓度不同,所以该推断依据不足。
(5)①次氯酸在光照条件下易分解为HCl和O2,其分解反应的离子方程式为;
②实验方法:取适量0.100mol/LNaClO溶液放入烧杯中,用pH计测得体系在25℃下的pH,记录数据;
数据处理思路:由于NaClO溶液中存在ClO-的水解,故根据0.100mol/LNaClO溶液在25℃下的pH可求得ClO-的水解平衡常数,再利用公式求出HClO的Ka。
2.(2024·广东·高考真题)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:(Ⅰ)。兴趣小组在实验室探究溶液的浓度对反应(Ⅰ)的反应速率的影响。
①用固体配制溶液,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:溶液,消耗盐酸(滴定终点时,转化为),则 。
②实验探究:取①中的溶液,按下表配制总体积相同的系列溶液,分别加入硫酸钙固体,反应后,过滤,取滤液,用盐酸参照①进行滴定。记录的部分数据如下表(忽略水解的影响)。
序号
a
100.0
0
b
80.0
x
则 ,测得的平均反应速率之比 。
(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 将硫酸钙()加入溶液中,在和搅拌条件下,利用计测得体系的随时间的变化曲线如图。
②分析讨论 甲同学根据后不改变,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: 。
【答案】(1)NaOH(其他合理答案也可)
(2)S
(3)BD 20.0 6:5
(4)过量稀盐酸 有气体产生 BaCl2溶液 将最少硫酸钙加入溶液中,在和搅拌条件下,利用计测得体系的,当pH不变时,加入Na2SO4固体,若pH值变大,说明反应Ⅰ平衡已建立
【分析】探究反应(Ⅰ)中溶液的浓度对反应速率的影响,通过HCl与Na2CO3的滴定反应,来测量Na2CO3浓度的变化量,从而计算平均反应速率;
探究反应平衡的建立,利用水解呈碱性的性质,通过测定pH来判断离子浓度的变化情况,从而判断反应是否平衡。
【解析】(1)浓硫酸与铜丝反应方程式为:,所产生的尾气为SO2,可用NaOH溶液吸收(其他合理答案也可);
(2)SO2生成石膏(主要成分CaSO4),S元素的化合价由+4价上升到+6价,失去电子,被氧化;
(3)①用Na2CO3固体配制溶液,以滴定法测定其浓度,该过程用到下列仪器中的烧杯、酸式滴定管,故选BD;根据离子方程式可知,;
②总体积应相同,x为20.0mL;a中消耗的盐酸体积为,即,同理可得,b中,由于,总体积相同时,;
(4)由结论假设1成立,假设2不成立,说明①实验中的沉淀均为CaCO3,要验证沉淀中无CaSO4,可酸溶后滴加BaCl2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;由方程式可知,假设正反应100%进行,,质量为0.01mol×136g/mol=1.36g,实验方案为:将最少硫酸钙加入溶液中,在和搅拌条件下,利用计测得体系的,当pH不变时,加入Na2SO4固体,若pH值变大,说明反应Ⅰ平衡已建立。
3.(2021·广东·高考真题)含氯物质在生产生活中有重要作用。1774年,舍勒在研究软锰矿(主要成分是)的过程中,将它与浓盐酸混合加热,产生了一种黄绿色气体。1810年,戴维确认这是一种新元素组成的单质,并命名为chlorine(中文命名“氯气”)。
(1)实验室沿用舍勒的方法制取的化学方程式为 。
(2)实验室制取干燥时,净化与收集所需装置的接口连接顺序为 。
(3)某氯水久置后不能使品红溶液褪色,可推测氯水中 已分解。检验此久置氯水中存在的操作及现象是 。
(4)某合作学习小组进行以下实验探究。
①实验任务。通过测定溶液电导率,探究温度对溶解度的影响。
②查阅资料。电导率是表征电解质溶液导电能力的物理量。温度一定时,强电解质稀溶液的电导率随溶液中离子浓度的增大而增大;离子浓度一定时,稀溶液电导率随温度的升高而增大。25℃时,。
③提出猜想。
猜想a:较高温度的饱和溶液的电导率较大。
猜想b:在水中的溶解度。
④设计实验、验证猜想。取试样Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(不同温度下配制的饱和溶液),在设定的测试温度下,进行表中实验1~3,记录数据。
实验序号
试样
测试温度/℃
电导率/
1
Ⅰ:25℃的饱和溶液
25
2
Ⅱ:35℃的饱和溶液
35
3
Ⅲ:45℃的饱和溶液
45
⑤数据分析、交流讨论。25℃的饱和溶液中, 。
实验结果为。小组同学认为,此结果可以证明③中的猜想成立,但不足以证明猜想成立。结合②中信息,猜想不足以成立的理由有 。
⑥优化实验。小组同学为进一步验证猜想,在实验1~3的基础上完善方案,进行实验4和5。请在答题卡上完成表中内容。
实验序号
试样
测试温度/℃
电导率/
4
Ⅰ
5
⑦实验总结。根据实验1~5的结果,并结合②中信息,小组同学认为猜想也成立。猜想成立的判断依据是 。
【答案】 MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O c-d-b-a-e HClO 取少量溶液于试管中,加入过量稀硝酸,防止溶液中含有C、HC等,再加入少量AgNO3溶液,若有白色沉淀生成,则证明原溶液中含有Cl- 1.3410-5 测试温度不同,根据电导率结果无法判断不同温度下饱和溶液的溶解度 45℃ II 45℃ A3>B2>B1
【解析】(1)实验室通常采用浓盐酸和MnO2制取,化学方程式为:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,故答案为:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O;
(2)根据化学方程式可知,制取的氯气中混有氯化氢、水蒸气,氯气有毒,必须进行尾气处理,因此使用饱和食盐水吸收氯化氢气体,浓硫酸除去水蒸气,最后用NaOH溶液吸收尾气,因此接口连接顺序为c-d-b-a-e,故答案为:c-d-b-a-e;
(3)久置后不能使品红溶液褪色,说明HClO已分解;检验的方法:取少量溶液于试管中,加入过量稀硝酸,防止溶液中含有C、HC等,再加入少量AgNO3溶液,若有白色沉淀生成,则证明原溶液中含有Cl-,故答案为:HClO;向溶液中加入过量稀硝酸,防止溶液中含有C、HC等,再加入少量AgNO3溶液,若有白色沉淀生成,则证明原溶液中含有Cl-;
(4)⑤25℃时,,根据沉淀溶解平衡可知,饱和的溶液中,所以有==1.3410-5;
实验1~3中,不同的饱和溶液浓度不同且测试温度不同,根据资料显示离子浓度一定时,稀溶液电导率随温度的升高而增大,所以根据实验1~3无法判断温度较高的饱和溶液离子浓度大,进而不能得出溶解度关系,故答案为:1.3410-5;测试温度不同,根据电导率结果无法判断不同温度下饱和溶液的溶解度;
⑥如果要判断AgCl在水中的溶解度随温度的变化情况,可以设计不相同温度下的饱和溶液在相同温度下测试,如果温度较高下的饱和溶液电导率比温度较低的饱和溶液电导率高,则可以得出温度升高饱和溶液中离子浓度高。所以可以设计试样Ⅰ在45℃下测试与实验3比较;设计试样II在45℃下测试与实验3比较。故答案为:45℃;II;45℃;
⑦猜想成立的判断依据是A3>B2>B1,故答案为:A3>B2>B1。
4.(2025·福建·高考真题)导电材料二硫代铁酸钾()晶体呈紫色,不溶于水,可被盐酸酸解。
I.的制备
将7.0 g铁粉、48.0 g硫粉和过量充分混合后,900℃焙烧1.5小时。反应方程式:
(1)反应所需的容器为 。(填标号)
(2)将反应所得混合物置入水中煮沸,溶液呈深绿色(因可溶性杂质),并有淡黄色 (填化学式)浮渣,倾去上层溶液及浮渣;重复多次直至上层溶液 (填现象)。过滤、洗涤和干燥后得到粗产品15.9 g,产率为 %(保留至整数位)。
Ⅱ.的纯度测定(平行测定3次,以1次为例)
(3)准确称取粗产品m g于锥形瓶中,加入浓盐酸加热至紫色固体完全溶解,有臭鸡蛋味的有毒气体放出,溶液中铁以形式存在。酸解反应的离子方程式为 。
(4)将上述酸解液中的Fe(Ⅲ)全部还原成Fe(Ⅱ),加入硫酸-磷酸混酸和指示剂,立即用,标准溶液滴定至终点(呈紫色),消耗体积为。滴定过程发生反应:
①加入磷酸的目的是 。
②测得纯度为 (用m、c、V列出计算式)。
(5)上述实验过程中,下列操作正确的是 。(填标号)
a.将粗产品置于托盘天平右盘称量
b.在通风橱中酸解粗产品
c.配制标准溶液时,定容后反复上下颠倒容量瓶混匀
d.滴定管用蒸馏水洗涤后,装入标准溶液并调零
Ⅲ.单晶的结构(投影如图)
(6)一个Fe与所有紧邻S形成的空间结构为 ,共边连成 状(填“链”、“层”或“空间网”)。
(7)晶体中微粒间作用力有 。(填标号)
a.离子键 b.金属键 c.配位键 d.非极性共价键
【答案】(1)d
(2)S 无色无浮渣 80
(3)
(4)掩蔽生成的颜色,防止其影响终点判断
(5)bc
(6)四面体形 链
(7)ac
【分析】铁粉、硫粉和过量充分混合后焙烧生成,反应所得混合物置入水中煮沸,倾去上层溶液及浮渣,重复多次后过滤、洗涤和干燥后得到粗产品;
滴定按照检漏、洗涤、润洗、装液、滴定等顺序操作;
【解析】(1)反应需要900℃焙烧1.5小时,需选用高温反应容器坩埚d;
(2)反应中7.0 g铁粉(为0.125mol)、48.0 g硫粉(为1.5mol),结合反应方程式,反应中硫粉过量,则淡黄色浮渣为硫粉S;二硫代铁酸钾()晶体呈紫色,不溶于水,倾去上层溶液及浮渣,重复多次直至上层溶液为无色且无浮渣时,过滤、洗涤和干燥后得到粗产品;反应中硫粉过量,根据原铁原子守恒可知理论上生成 ,产率为;
(3)二硫代铁酸钾不溶于水,可被盐酸酸解,过程中有臭鸡蛋味的有毒气体放出,则气体为硫化氢气体,溶液中铁以形式存在,结合质量守恒,反应为:;
(4)①溶液中呈黄色,由题意可知,加入磷酸的目的是掩蔽生成的颜色,防止其影响终点判断;
②由反应存在,结合铁元素守恒,纯度为;
(5)a.将粗产品置于托盘天平左盘称量,a错误;
b.酸解粗产品过程中生成有毒气体H2S,则在通风橱中酸解粗产品,b正确;
c.配制标准溶液时,定容后反复上下颠倒容量瓶将溶液混合均匀,c正确;
d.滴定管用蒸馏水洗涤后,应先用标准溶液润洗,然后装入标准溶液调节液面至“0”刻度或“0”刻度以下,d错误;
故选bc;
(6)根据KFeS2晶胞在沿a轴方向投影图可知,1个Fe周围有4个紧邻的S,且S-Fe-S键角为116°,结合沿c轴方向投影响图,可判断FeS4空间构型为四面体形,通过共边连成链状单元;
(7)与间存在离子键,内S与Fe间形成配位键,无金属键、非极性共价键。故选项a、c符合题意。
5.(2025·广西·高考真题)和广泛应用于精细化工领域。回答下列问题:
I.制备无水
实验室用和制备无水的装置(省略夹持仪器)如图。
已知:极易水解
(1)按上图连接仪器进行实验,正确的操作顺序是 (填标号)。
①通入氢气流 ②收集 ③管式炉加热 ④打开活塞,滴加液溴
(2)装置A的作用是 。
(3)仪器X的名称为 。
(4)装置D中,用湿润红磷的目的是 (用化学方程式表示)。
(5)仪器Y中盛装的试剂是 (填标号)。
a. b. c. d.
(6)整套实验装置的不足之处是 。
Ⅱ.制备无水MgBr2
(7)尝试直接加热制备无水。当加热至,失重后固体残渣质量为原化合物质量的。经分析该固体残渣为,则 (均为正整数)。继续加热,最终得到。据以上结果判断,欲从获得无水,应采用的措施是 。
【答案】(1)①③④②
(2)除去水蒸气;观察气体流速
(3)蒸馏烧瓶
(4)
(5)b
(6)缺乏尾气处理装置
(7) HBr气氛下加热
【分析】先通入H2气流,通过浓硫酸干燥,通入干燥氢气排除装置内空气,防止HBr与O2反应生成Br2;管式炉加热,缓慢打开活塞滴加液溴,控制反应速率;在D中利用红磷与Br2反应生成PBr3从而吸收未反应的Br2,通过冰浴收集HBr,据此分析;
【解析】(1)先通入H2气流(①)排除装置内空气,防止HBr与O2反应生成Br2;管式炉加热(③),促进H2与Br2反应;缓慢打开活塞滴加液溴(④),控制反应速率;通过冰浴收集HBr(②),正确的操作顺序是①③④②;
(2)装置A中盛装浓硫酸,作用是除去水蒸气,同时可以观察气体流速;
(3)仪器X的名称为蒸馏烧瓶;
(4)装置D中,用湿润红磷的目的是利用红磷与Br2反应生成PBr3从而吸收未反应的Br2,PBr3极易水解,和水反应生成H3PO3和HBr,化学方程式为;
(5)a.可与HBr反应,a错误;
b.不与HBr反应,可用来干燥HBr,b正确;
c.可与HBr反应,c错误;
d.可与HBr反应,d错误;
故选b;
(6)缺乏尾气处理装置(如NaOH溶液吸收未反应的Br2和HBr);
(7)设292g加热至,失重后固体残渣质量为原化合物质量的,反应前后镁元素质量不改变,根据镁的质量守恒,产物中含24gMg,则可知x=1,则可得:24+17y+80z=292×,y+z=2x=2,解得y=1.5,z=0.5,则;继续加热,最终得到。据以上结果判断,欲从获得无水,应采用的措施是在HBr气氛下加热,可以抑制水解。
6.(2025·海南·高考真题)混合熔盐是“中国光塔(光热发电)”的基本热媒介质。其准确组成是保障光塔稳定运行的重要参数,熔盐中组分含量测定,可用如下流程进行。
回答问题:
(1)“称量”时应使用 (填“台秤”或“分析天平”)。“过滤”操作中承接滤液需用 (填仪器名称)。滤液定量转移至250 mL容量瓶,需要玻璃棒辅助,玻璃棒的作用是 。定容得到混合盐样品溶液。
(2)熔盐中总硝态盐()含量测定
①准确量取25.00 mL混合盐样品溶液于装置 (填标号)的反应容器中,加入过量盐酸,缓缓蒸干,完成由将定量固定的“转化”。“蒸干驱酸”产生、及HCl,需置于 橱中进行,其废气处理需用 溶液吸收。
②银量法的滴定剂为标准液,指示剂为,终点变化为乳白色至砖红色沉淀。滴定中,溶液pH应保持在6~9范围,原因是 。
(3)熔盐中含量测定
①测定 准确量取25.00 mL混合盐样品溶液于加有过量的碘量瓶中,加入10 mL稀,避光静置5 min完成“氧化”:,以浓度为 的标准溶液滴定,消耗体积为 ,反应式:。
②空白测定准 确量取25.00 mL蒸馏水替换混合盐样品溶液,并重复上述“测定”过程,消耗标准溶液体积为 。
样品中质量分数为 。
【答案】(1)分析天平 烧杯 引流
(2)c 通风 氢氧化钠 pH大于9,银离子会转化为AgOH沉淀,pH小于6,铬酸根会转化为重铬酸根,影响滴定
(3)
【分析】本实验第一步进行熔盐中总硝态盐()含量测定,将混合熔盐配制成250mL溶液,根据,用将定量固定的“转化”,再用标准液滴定,进而测定()含量;第二步用过量的将转化为NO同时转化为,用标准溶液滴定,进而测定熔盐中含量测定,据此解答。
【解析】(1)称量时要精确至1 mg(0.001 g)需使用可以精确到万分位的分析天平;
过滤时承接滤液的仪器:常用“烧杯”收集滤液,便于后续定量转移;
转移溶液时玻璃棒的作用为引流。
(2)①用电加热板加热时,不需要用玻璃棒搅拌,漏斗能导气,蒸气能溢出,且能防止盐酸过快挥发,故选c;
反应生成有毒气体时应在通风橱进行;
废气为酸性气体,用NaOH溶液吸收即可;
②pH大于9,银离子会转化为AgOH沉淀,pH小于6,铬酸根会转化为重铬酸根,影响滴定。
(3)由题意得2Na2S2O3~~2,所以减去空白对照后25.00 mL样品含有的物质的量为,样品中NaNO2的质量分数为。
7.(2025·江西·高考真题)摩尔比法测定配合物磺基水杨酸铜(Z)组成的实验如下:
回答下列问题:
(1)L的合成与表征
i.向装有浓硫酸的反应容器中,搅拌下慢慢加入水杨酸粉末,加热至,全溶后升至,有固体析出,继续升温至,反应,冷却至。上述步骤中需用到的仪器有 (填标号)。
A.圆底烧瓶 B.干燥管 C.球形冷凝管 D.恒压滴液漏斗
E.二颈烧瓶 F.温度计 G.直形冷凝管 H.分液漏斗
ⅱ.下列分析方法中可以确定L分子结构的是 (填标号)。
A.X射线衍射 B.质谱 C.元素分析 D.滴定分析
(2)Z的合成与配位比分析
取12个烧杯,分别加入硝酸铜溶液(),按表所示,依次加入对应体积的L溶液(),调,用容量瓶配制溶液。在一定条件下,分别测定溶液吸光度A,得到吸光度的曲线(如图)。
编号
吸光度A
1
0.00
0.00
0.003
2
0.20
0.10
0.055
3
0.40
0.20
0.113
4
0.60
0.30
0.163
5
1.00
0.50
0.258
6
1.50
0.75
0.364
7
2.00
1.00
0.435
8
4.00
2.00
0.546
9
6.00
3.00
0.579
10
8.00
4.00
0.6031
11
10.00
5.00
0.6061
12
12.00
6.00
0.608
已知:,k为常数。
i.图中已给出全部数据点、拟合曲线及1条趋势线(虚线),根据表中实验数据,补全坐标轴 。
ⅱ.图中趋势线方程为,其与拟合曲线重合部分的化学含义为 。
ⅲ.在图中作出另1条趋势线,找到理论反应终点X。 。
ⅳ.通过理论反应终点,推断配位比 。
ⅴ.的拟合曲线与趋势线偏离的原因是 。
【答案】(1)BEF A
(2)如图,图中坐标轴刻度 L大量过量,近乎完全转化为Z 如图,图中趋势线和交点X 1 该配位反应为可逆反应,存在化学平衡,、L都不能完全转化,导致实测吸光度低于理论值
【分析】摩尔比法测定配合物磺基水杨酸铜(Z)组成,向装有浓硫酸的反应容器中,搅拌下慢慢加入水杨酸粉末,加热至,全溶后升至,有固体析出,继续升温至,反应,冷却至,实现L的合成与表征,然后取12个烧杯,分别加入硝酸铜溶液(),按表所示,依次加入对应体积的L溶液(),调,用容量瓶配制溶液。在一定条件下,分别测定溶液吸光度A,得到吸光度的曲线,图中趋势线方程为,可以推断出配位比。
【解析】(1)i.该步骤中需要控制温度,需要用到温度计,装浓硫酸的反应容器需要有两个孔,一个用于加入试剂,一个用于装温度计,故需要二颈烧瓶,另外浓硫酸具有强氧化性,酚类物质具有一定的还原性,加热条件下会有副反应发生,生成二氧化硫等污染性气体,用到干燥管进行尾气吸收处理,故选BEF;
ⅱ.红外光谱图可获得分子中所含有的化学键或官能团的信息,核磁共振氢谱可以获得有机化合物分子中有几种处于不同化学环境的氢原子及它们的相对数目等信息,X射线衍射可以获得更为直接而详尽的结构信息。对于分子结构比较复杂的有机化合物的分子结构,X射线衍射可以通过晶体结构分析确定分子结构,其他手段则常需要组合多种方法共同表征,比如组合核磁共振氢谱、质谱和红外光谱,表征常见有机化合物。题目需要指定一种分析方法,故选项A是本题所要求;
(2)
i.根据表中实验数据可以补全坐标轴,图中已给出全部数据点,拟合曲线及1条趋势线(虚线)为 ;
ⅱ.当较大时,吸光度A几乎不变是因为L过量,硝酸铜溶液()中近乎完全转化为Z,继续加入L,吸光度A也不会变化,图中趋势线方程为,其与拟合曲线重合部分的化学含义为L大量过量,近乎完全转化为Z;
ⅲ.当增大而吸光度A不变时,说明反应达到理论反应终点,在图中表示理论反应终点X:;
ⅳ.由可知,X点对应的为1,反应达到终点;
ⅴ.的拟合曲线与趋势线偏离的原因是:该配位反应为可逆反应,存在化学平衡,Cu2+、L都不能完全转化,导致实测吸光度低于理论值。
8.(2025·浙江·高考真题)配合物二草酸合铜酸钾,是制备金属有机框架材料的一种前驱体。某研究小组开展探究实验,步骤如下:
步骤I:下,水中依次加入充分反应后,得到混合溶液M;
步骤Ⅱ:混合溶液M中加入充分反应,趁热过滤得滤液N;
步骤Ⅲ:
步骤Ⅳ:加热脱水,化合物P、化合物Q均转化为。
已知:
i.时,的的。
ⅱ.微溶于冷水、易溶于热水,在约时分解。
请回答:
(1)中,与形成配位键的配位原子是 (填元素符号)。
(2)步骤I所得的混合溶液M,在时其最接近于_______。
A.2 B.3 C.4 D.5
(3)步骤Ⅱ,过滤去除杂质需趁热进行的原因是 。
(4)下列说法不正确的是_______。
A.步骤I,制备混合溶液M时,应一次性快速加入,以确保反应完全
B.步骤Ⅳ,应用水浴控制温度,以避免分解
C.热重分析法测得样品完全脱水后质量降低,则
D.粉末形态的化合物P和化合物Q,可通过X射线衍射法进行区分
(5)室温下,化合物P在空气中会转化为化合物Q。下列选项中,通过计算能得到混合样品中化合物P和化合物Q物质的量分数的是_______。
A.样品质量、钾的物质的量 B.钾的物质的量、铜的物质的量
C.铜的物质的量、草酸根的物质的量 D.草酸根的物质的量、水的物质的量
(6)有同学认为:根据现有探究实验结果可知,化合物P、化合物Q结晶形状不同是由降温速率不同引起的。请判断该同学观点正误,并说明理由 。
【答案】(1)O
(2)C
(3)防止遇冷后产物析出而损失
(4)ABC
(5)AD
(6)错误,降温速率与浓度同时在变化,无法判断
【分析】下,水中依次加入充分反应后,得到含有KHC2O4和K2C2O4的混合溶液M;向混合溶液M中加入充分反应生成,趁热过滤得滤液N,滤液N分为两份,一份蒸发到40mL,快速冷却、结晶、过滤得到针状晶体,另一份蒸发到10mL,缓慢冷却、结晶、过滤得到片状晶体,以此解答。
【解析】(1)提供电中,端基的氧原子有孤电子对,可与具有空轨道的金属离子形成配位键,则中,与形成配位键的配位原子是O。
(2)步骤I中水中依次加入,由于Ka2()>Ka1(),充分反应后生成KHC2O4和K2C2O4,根据K元素守恒和C元素守恒可知,溶液M中含有0.016molKHC2O4、0.008mol K2C2O4,在时溶液中c(H+)==,则pH=-lg≈4,故选C。
(3)微溶于冷水、易溶于热水,步骤Ⅱ,过滤去除杂质需趁热进行的原因是:防止遇冷后产物析出而损失。
(4)A.步骤I,制备混合溶液M时,应缓慢多次加入,使反应更加充分,确保反应完全,A错误;
B.在约时分解,步骤Ⅳ中加热脱水,沸水浴只能控制温度100°C,B错误;
C.热重分析法测得样品完全脱水后质量降低,则H2O在中的质量分数为10.17%,,解得,C错误;
D.射线衍射法是利用X射线探测晶体或分子结构的分析方法,粉末形态的化合物P和化合物Q,可通过X射线衍射法进行区分,D正确;
故选ABC。
(5)A.若已知样品质量(mg)、钾的物质的量(nmol),可以设P的物质的量为xmol,Q的物质的量为ymol,2x+2y=n、390x+354y=m,可以计算出x和y的数值,可以得到混合样品中化合物P和化合物Q物质的量分数,A选;
B.若已知钾的物质的量(amol)、铜的物质的量(bmol),可以设P的物质的量为xmol,Q的物质的量为ymol,2x+2y=a、x+y=b,由于a=2b,无法计算出x和y的数值,无法得到混合样品中化合物P和化合物Q物质的量分数,B不选;
C.若已知铜的物质的量(amol)、草酸根的物质的量(bmol),可以设P的物质的量为xmol,Q的物质的量为ymol,x+y=a、2x+2y=b,由于2a=b,无法计算出x和y的数值,无法得到混合样品中化合物P和化合物Q物质的量分数,C不选;
D.若已知草酸根的物质的量(amol)、水的物质的量(bmol),可以设P的物质的量为xmol,Q的物质的量为ymol,2x+2y=a、4x+2y=b,可以计算出x和y的数值,可以得到混合样品中化合物P和化合物Q物质的量分数,D选;
故选AD。
(6)步骤Ⅲ中除了降温速率不同外,蒸发后溶液的体积也不同即浓度也不同,不能得出化合物P、化合物Q结晶形状不同是由降温速率不同引起的这样的观点。
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题型13 化学实验综合目录
第一部分 题型解码 高屋建瓴,掌握全局
第二部分 考向破译 微观解剖,精细教学
典例引领 方法透视 变式演练
考向01 仪器使用与装置连接
考向02 现象、原因、目的、作用等规范描述【重】
考向03 实验方案的设计与评价【难】
第三部分 综合巩固 整合应用,模拟实战
以物质的制备、物质性质或化学原理的探究所用到的仪器、装置或物质制备工艺流程图的形式,重点考查实验仪器的识别、使用;实验过程的原理分析、实验现象、操作目的描述;制备物质的分离提纯与含量测定有关的必备知识以及实验方案的设计与评价能力。实验题的综合性以及实验原理的分析都能很好地体现“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”三个维度的学科素养水平。
考向01 仪器使用与装置连接
【例1-1】(2025·广东江门·一模)及其盐都是重要的化工原料。
(1)实验室用和制备的化学方程式为 ;其制备的发生、气体收集和尾气处理装置依次为 (填编号)。
(2)将大小相同的两个圆底烧瓶A、B按图装置连接进行性质实验。
①先打开旋塞1,B瓶中的现象是 。
②稳定后,关闭旋塞1,再打开旋塞2,B瓶中的现象是 。
(3)某合作学习小组进行以下实验探究。
①实验任务通过测定溶液,探究温度对溶液中水解程度的影响。
②提出假设升高温度,水解程度增大,减小。
③设计实验、验证假设测定溶液在不同温度下的,记录数据如下表:
序
号
测定温
度/℃
溶液的
a
25
5.12
b
50
4.83
时,的水解常数 (列出算式,水的电离可忽略)。
④根据③的实验数据,升高温度减小,甲同学推断假设成立。但乙同学认为该推断依据不足,理由是 。
⑤实验改进加入对照实验,测量纯水的随温度的变化。记录数据如下表:
序
号
测定温
度/℃
纯水
的pH
C
25
7.00
d
50
6.63
丙同学分析数据,由升高到,纯水的减小了0.37,而的只减小了0.29,故其推断的水解程度随温度升高而减小,你认同丙同学的推断吗? (填“认同”或“不认同”),为什么? 。
【例1-2】(2025·广东·模拟预测)氧化还原反应可作为滴定原理进行浓度测定(用已知浓度的氧化剂溶液滴定未知浓度的还原剂溶液或反之),继而测定。
回答下列问题:
(1)将酸性溶液滴入溶液中,有气泡产生,颜色褪去,该过程中, (填元素符号)被氧化。
(2)双氧水溶液中存在两步电离:,。向双氧水溶液中加入NaOH固体,的电离平衡会 移动(填“正向”或“逆向”)。
(3)兴趣小组利用数字化实验装置探究溶液滴定溶液的浓度。
①初步实验
25℃时,用固体配制成0.02 mol/L的标准溶液,并滴定25.00 mL稀释250倍的溶液。该过程中需要用到的仪器有 (填选项字母)。
A. B. C. D.
②分析讨论
实验观察到开始滴定时溶液很快变为棕褐色,且有棕褐色沉淀(细小颗粒)生成,同时产生气泡。利用氧化还原电势传感器测得体系电势随滴定溶液体积的变化曲线如图所示:
已知:氧化还原电势是衡量氧化还原反应中电对(形如/的粒子对)电子转移能力的重要指标,电势越高,电对中氧化态粒子氧化性越强,电势越低,电对中还原态粒子还原性越强;氧化还原电势是氧化态粒子和氢离子浓度综合作用的结果。
溶液氧化还原电势曲线中A→B段发生的反应使溶液中 (填粒子符号,忽略弱电解质的电离)微粒浓度下降。
甲同学根据初步滴定曲线认为可以判断滴定终点并计算出溶液浓度。但乙同学认为证据不足并提出假设:溶液的酸度影响滴定进程和结果。
③验证假设:乙同学设计如下方案,进行实验[紫褐色溶液中,较大,并混有]。
实验编号
硫酸滴数
pH
实验现象
氧化还原电势变化
a
1
2.72
溶液由无色变为黄色、棕黄色、棕褐色、紫褐色,最后出现棕褐色沉淀
b
2
2.49
c
3
2.27
溶液由无色变为粉红色、深红色、紫色、紫褐色,最后出现棕褐色沉淀
d
4
2.20
e
5
2.07
④实验小结,处理滴定数据。
曲线e为加入5滴硫酸的实验组的电势变化,根据实验现象和电势变化推测溶液由无色变为粉红色之前,溶液中发生反应的离子方程式为 。
假设成立,对比上述实验,从电离平衡和氧化还原反应本质角度,分析酸度是如何影响该实验滴定效果的: ;根据曲线e的数据计算未稀释的溶液浓度 。
(4)该小组尝试测弱酸的,在上述实验的基础上,还应进行的实验步骤及数据处理思路为 (忽略第二步电离)。
1.高考实验综合题中出现的重要仪器
仪器名称
仪器图形
主要用途
使用方法和注意事项
蒸发皿
用于蒸发溶剂或浓缩溶液
(1)盛液量不超过蒸发皿容积的;
(2)取、放蒸发皿应使用坩埚钳;
(3)不能骤冷,冷却需放于陶土网上
坩埚
用于固体灼烧,使其反应(如分解)
(1)需放在三脚架上的泥三角上直接加热;
(2)取、放坩埚时应使用坩埚钳;
(3)避免骤冷,冷却需放于干燥器内
三颈烧瓶
用作反应器,可以同时加入多种反应物
(1)有机化学实验中广泛使用;
(2)三个口,可加用冷凝管、温度计、搅拌器等;
(3)液体加入量不超过烧瓶容积的,不少于
球形干燥管
用于干燥或吸收某些气体
(1)气体一般“粗进细出”;
(2)干燥剂为粒状,常用无水CaCl2、碱石灰等
球形冷凝管
易挥发的液体冷凝回流
(1)用水冷凝时上口出水,下口进水;
(2)只能用于竖直装置的冷凝
恒压滴液漏斗
(1)向反应器中滴加液体;
(2)可以使漏斗内液体顺利流下;
(3)减小加入的液体对气体压强的影响
用前检查是否漏水
2.重要的仪器组合
(1)物质制取装置。
(2)气体压强原理的应用装置。
量气装置
恒压加液装置
简易启普发生器
平衡气压
(3)冷凝冷却装置(气冷、液冷)。
(4)物质的分离提纯装置。
萃取与分液
洗气
升华
过滤
减压过滤(抽滤)
蒸发
蒸馏(分馏)
3.化学实验安全装置
(1)防倒吸装置。
(2)防污染装置。
4.有机物的制备实验装置的选择
分析
制备
流程
熟悉
常见
仪器
及典
型装
置
依据
有机
反应
特点
作答
①有机物易挥发,反应中通常采用冷凝回流装置,以提高原料的利用率和产物的产率;
②有机反应通常都是可逆反应,且易发生副反应,因此常使价格较低的反应物过量,以提高另一反应物的转化率和产物的产率,同时在实验中需要控制反应条件,以减少副反应的发生;
③根据产品与杂质的性质特点,选择合适的分离提纯方法
5.实验仪器的连接与操作顺序
(1)仪器的连接顺序。
①各种装置的前后顺序。
注:a.发生装置、主反应装置和尾气处理装置是基本装置,其他装置需要根据实验要求进行选用。
b.安全防护装置主要是为了防倒吸、防堵塞等,可能会出现在整个实验中需要防护的地方。
②常见仪器的连接顺序。
洗气瓶要长进短出;量气装置则要短进长出;干燥管要粗进细出;冷凝管要低进高出。
(2)实验操作顺序。
①与气体有关的实验操作顺序:装置选择与连接→气密性检查→装入固体药品→加液体药品→按程序实验→拆卸仪器。
②加热操作的顺序。
a.当空气成分(主要是O2)影响实验时,需要在实验开始前通入惰性气体驱除装置内的空气。
b.实验开始先点燃发生装置酒精灯,排净空气后再点燃反应装置酒精灯。
c.实验结束时,应先熄灭反应装置酒精灯,继续通原料气至试管冷却,再熄灭发生装置酒精灯。
【变式1-1】(2025·广东肇庆·一模)广泛应用于水处理、印刷电路板等领域。某化学研究性学习小组利用下列装置(部分夹持装置省略)制备无水(易升华、易潮解),并对产物做如下探究实验。
I.的制备
(1)仪器a的名称为 。
(2)烧杯中发生主要反应的化学方程式为 。
(3)球形干燥管的作用为 。
II.溶液与金属反应的探究
(4)理论分析
依据金属活动性顺序,溶液与过量粉混合,充分反应并静置,溶液颜色发生的变化为 ,理论上反应后部分黑色固体能被磁铁吸引。
(5)实验验证
小组同学向的溶液中加入过量粉,观察到一段时间后有气泡产生,反应缓慢,溶液pH逐渐增大,产生了大量红褐色沉淀后,无气泡冒出,此时溶液为,取出固体,测得固体中不含单质。
①产生气泡发生反应的离子方程式为 。
②取少量反应后的溶液,滴加溶液,产生蓝色沉淀,说明有生成。生成的离子方程式为 。
③对于实验后固体中未检测出单质,小组同学进行进一步探究。
i.甲同学猜想,在为的溶液中,即便生成了,也会被消耗。
甲同学设计实验: (填实验操作和现象),证明了此条件下可忽略对的消耗。
ii.乙同学猜想,产生的红褐色沉淀会覆盖在粉上,阻止反应的进一步进行。
查阅资料:开始沉淀时,完全沉淀时。
乙同学重新做上述实验,当溶液pH为3~4时,向固液混合物中持续加入 (填物质名称),控制pH<1.2。观察到 (填实验现象),待溶液颜色褪去,溶液为时,取出固体,检测固体中含有单质。证明乙同学猜想正确。
【变式1-2】(2025·广东·模拟预测)铁在生活生产中应用广泛。
(1)①铁能与过量稀硝酸反应。用浓硝酸配制硝酸溶液,需要的仪器有玻璃棒、烧杯和下列仪器中的 (写出选用仪器的名称)等。
②铁与稀硝酸反应产生的可用酸性溶液吸收,反应会生成、等。将通入酸性溶液中,溶液颜色变化为 ,反应的离子方程式为 。
常温下,铁遇浓硝酸会发生钝化。实验发现铁和浓硝酸发生钝化后溶液显黄色。设计实验探究铁和浓硝酸钝化后溶液显黄色的原因。
(2)实验探究 进行实验a、b、c,实验操作和实验现象记录如表。
编号
实验操作和现象
a
取少量钝化后的黄色溶液,滴入几滴溶液,溶液变为红色,振荡后红色逐渐褪去,产生红棕色气体。向褪色后的溶液中加入溶液,产生红褐色沉淀
b
取少量固体溶解于水中,溶液为黄色
C
取少量固体溶解于稀硝酸中,溶液几乎无色
①实验a中溶液红色褪去的原因可能是 。
②25℃时,在水溶液中存在平衡: 。实验室在配制溶液时,常将固体先溶于较浓的硝酸中,然后再用蒸馏水稀释到所需的浓度,这样做的目的是 。铁和浓硝酸发生钝化后的溶液中,则钝化后溶液中 (列出计算式即可)。
(3)实验探究进行实验d、e,实验操作和实验现象记录如表。
编号
实验装置
操作
现象
d
通入
溶液颜色变浅
e
通入
溶液颜色变为无色
①实验e中通入也能使溶液颜色变浅,且褪色速率更快,原因是不仅带走部分,同时发生反应 (只用一个化学方程式表示原因)。
②甲同学认为是铁和浓硝酸发生钝化后溶液显黄色的唯一原因,乙同学认为证据不足,并提出如下假设:
假设1 部分溶解,自身颜色导致溶液呈黄色。
假设2 与钝化后溶液中的某些物质共同作用导致溶液呈黄色。
验证假设 进行实验、、,实验操作和实验现象记录如表。
编号
实验装置
X溶液
现象
f
溶液
无色溶液变为黄色
g
____溶液
无色溶液变为黄色
h
溶液
无色溶液变为蓝色
已知:,(浅蓝色)。
i.实验g中,溶液为 (填化学式)溶液。
ii.结合平衡移动原理和以上信息,分析铁和浓硝酸发生钝化后溶液未出现蓝色的原因: 。
实验结论:假设2成立。
考向02 现象、原因、目的、作用等规范描述
【例2-1】(2025·广东深圳·模拟预测)某小组探究金属Na、Mg与铜盐溶液的反应。
实验装置如图所示,进行如下实验:
实验
金属
现象
Ⅰ
Na
钠剧烈反应,迅速熔成小球,产生无色气体,伴随燃烧。溶液颜色变浅,产生大量蓝色沉淀和少量黑色固体
Ⅱ
Mg
Mg条表面迅速产生无色气体,同时有少量红色固体析出,溶液温度升高。溶液中有蓝白色固体生成,经检验含有Cu(OH)2、CuCl。随着反应进行,溶液的pH逐渐升高,最终得到橙黄色浊液,Mg条表面有大量疏松的红色固体析出。
已知:i.金属阳离子结合OH-的能力:Cu2+>Mg2+;
ii.CuCl为白色沉淀;[CuCl4]2-显黄色,与过量铜离子混合显绿色。
(1)经检验,I中产生的黑色固体是CuO,I中生成CuO过程中的反应有 (离子方程式)、。
(2)探究实验Ⅱ中橙黄色浊液中浑浊物的主要成分
①产物预测:从价态角度分析Cu具有的性质是 ,能够和CuCl2反应,故甲同学推测橙色浑浊物中含有CuCl。
②依据猜测他进行了如下实验:
实验Ⅲ
现象
取Cu粉与适量1 mol/L CuCl2溶液混合
一段时间后无白色沉淀产生
该同学再次分析Mg与CuCl2溶液反应的实验现象,改进实验方案,证明了Cu与CuCl2溶液反应生成了CuCl,他的改进方法为 。
③查阅资料,实验Ⅱ中的橙色浑浊物中主要成分为Cu2O,进行以下实验:
实验IV
现象
向实验Ⅱ反应后的浊液中加入足量盐酸
沉淀迅速溶解,溶液呈绿色,底部出现红色铜
反应的离子方程式为 、。
(3)对比实验Ⅰ、Ⅱ,解释Mg与CuCl2溶液反应既有Cu(OH)2又有Cu生成的原因是 。
(4)利用实验V探究其他条件相同时,镁与硫酸铜溶液能否反应生成Cu(+1),烧杯中加入的溶液a是 。
实验
金属
溶液
现象
V
Mg
a
剧烈反应,温度升高,产生大量气体,析出较多紫红色固体,且不断增多:体系颜色变化:淡蓝色溶液→几乎无色,溶液中生成蓝色沉淀。
(5)综合上述实验,影响Na、Mg和铜盐溶液反应产物的因素有 (写两点)。
【例2-2】(2025·广东深圳·二模)和有很广泛的用途。某实验小组同学围绕它们的性质开展如下实验活动。
I.溶液配制与基本性质
(1)配制的溶液,上述配制溶液的过程中,下列仪器中无需使用的有 (填名称)。
(2)请写出溶液的物料守恒式 。
II.实验探究
时,常压下加热溶液(忽略水的挥发),测得该溶液的发生如下变化:
温度(℃)
20
30
40
50
60
70
pH
实验结果:,,且温度高于时,实验过程中观察到有气泡产生。
(3)溶液显碱性的原因是 (用离子方程式表示)。
(4)解释的原因 。
(5)针对(4)中实验结果,小组同学继续开展探究。
查阅资料:溶液中存在平衡:。
提出猜想:对于溶液,当温度小于时,该反应进行程度很小;当温度大于时,该反应进行程度明显增大。
实验验证:该小组同学设计如下方案进行实验,进一步验证猜想。
①向的溶液加入溶液,无明显现象;将加热到的溶液冷却到,取少量冷却液放入试管中,加入溶液,产生 ,证明该冷却液中含有 离子,能初步证明存在这种反应。
继续进行下列实验:
实验序号
操作
测试温度
pH
1
采用水浴加热,② ,然后冷却至,并记录溶液pH
2
采用水浴加热,将溶液从升温至,然后冷却至,并记录溶液
实验结论:③根据实验1~2的结果,小组同学认为猜想成立,其判断依据是 。
拓展总结:当温度升高到一定温度时,分解,从体系逸出,促进了在溶液中的分解。
(6)写出在生产或生活中的一种应用 。
1.实验现象的规范描述
(1)实验现象描述的原则:不能把理论性分析当成现象;确实是感官感觉到的现象,要从视觉、听觉、嗅觉、触觉多角度考虑。如可以看到的是浓盐酸瓶口出现白雾,而不宜描述为浓盐酸挥发。
①视觉:看到的(物质颜色变化、某色沉淀生成、气泡冒出、液面的变化、生成某色烟或雾、产生某色火焰、发出某色光等)。
②听觉:听到的(声音)。
③嗅觉:闻到的(气体的气味)。
④触觉:摸到的(温度变化等)。
(2)实验现象的描述模板。
气体的变化现象
溶液中的现象
①生成××色、××味的气体;
②气体由××色变为××色;
③气体先变××色,再变××色;
④气体颜色逐渐变深(变浅)
①溶液颜色由××色变为××色;
②溶液中产生××色沉淀(溶液中有××色固体析出);
③溶液变浑浊(澄清);
④液面上升(下降);
⑤溶液中产生大量气泡(有××色气体逸出);
⑥液体分层(上层显××色,下层显××色)
固体的变化现象
其他常见现象描述
①固体逐渐溶解,最后完全消失(固体部分溶解);
②固体表面产生大量气泡;
③固体由××色逐渐变为××色
①发出××色的光;
②产生××色的火焰;
③产生××色的烟(雾)
(3)滴定终点的判断。
①有色→有色或有色→无色:当滴入最后半滴××溶液,溶液由××色变成××色,且半分钟内不恢复××色。
②无色→有色:当滴入最后半滴××溶液,溶液由无色变成××色,且半分钟内不褪色。
2.常见实验操作的规范描述
操作或措施
规范或目的
从溶液中
得到晶体
蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤(包括水洗、冰水洗、热水洗、乙醇洗等)→干燥
蒸发结晶
将溶液转移到蒸发皿中加热,并用玻璃棒不断搅拌,待有大量晶体析出时停止加热,利用余热蒸干剩余水分
测溶液pH
取一小块pH试纸放在表面皿或玻璃片上,用蘸有待测液的玻璃棒点在(或用胶头滴管吸取待测液滴在)试纸中部,观察试纸颜色变化,并与标准比色卡对比
证明沉淀完全(定量实验只能用方案1)
方案1.静置,向沉淀后的上层清液中加入××试剂(沉淀剂),若没有沉淀生成,证明沉淀完全
方案2.静置,取适量上层清液于另一洁净试管中,向其中加入少量与沉淀剂作用产生沉淀的试剂,若产生沉淀,证明沉淀剂已过量
洗涤沉淀
沿玻璃棒向漏斗(过滤器)中的沉淀上加蒸馏水至没过沉淀,静置使蒸馏水自然流下,重复操作数次
检验沉淀是否洗涤干净
取最后一次洗涤液,加入××试剂(根据沉淀可能吸附的杂质离子,选择合适的检验试剂),若没有××(特征现象)出现,证明沉淀已洗涤干净
焰色试验
①将铂丝蘸取盐酸在酒精灯火焰上灼烧,反复几次,直到与酒精灯火焰颜色接近为止;
②然后用铂丝蘸取少量待测液(粉末),置于酒精灯外焰上灼烧,观察火焰颜色;
③如为黄色,则说明溶液中含Na+;若透过蓝色钴玻璃呈紫色,则说明溶液中含K+
量气管读数
①恢复到室温;
②量气管两端液面相平;
③视线与量气管凹液面最低点相平
3.常考基本实验操作目的分析
常考基本
实验操作
思维方向
气密性
检查
微热法:封闭(关闭活塞、导管末端插入盛水的烧杯中等)、微热(双手捂热或用酒精灯稍微加热)、气泡(观察到导管口有气泡逸出)、水柱(移开双手或停止加热,观察到导管中倒吸形成一段稳定的水柱)
液差法:封闭(关闭活塞或用止水夹夹住橡皮管等)、液差(向××容器中加水,使××和××形成液面差,停止加水,放置一段时间,液面差保持不变)
尾气处理
用溶液吸收或用固体吸收,点燃法
晶体洗涤
①水洗:通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质;
②冰水洗涤:能洗去晶体表面的杂质离子,同时减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗;
③用特定试剂(如乙醇、饱和食盐水等)洗涤:洗去晶体表面的杂质,降低晶体的溶解度、有利于析出,减少损耗等
恒压滴液
使用恒压滴液漏斗,保证气压相等(平衡气压),使××(溶液)易于滴下或减小因滴加××(溶液)造成的气体体积测量误差
冷凝回流
使用球形冷凝管防止××蒸气逸出,提高××物质的转化率
4.实验条件控制分析
实验条件控制
目的
排
空
气
涉及可燃气
体(H2、CO)
的性质验证
防止可燃气体与空气混合加热发生爆炸
涉及与空气
中O2、CO2
作用的物质
防止反应物与空气中的O2、CO2反应
通
入
保
护
气
体
通入N2、
CO2或惰
性气体
除去装置中的空气,防止反应物或生成物与空气中的O2反应
通入HCl
气体
抑制×× 离子的水解(如加热MgCl2·6H2O得MgCl2时需在HCl气流中进行)
温
度
控
制
加热
增大化学反应速率或使化学平衡向某方向移动
冷却
防止某物质在高温时分解或使化学平衡向某方向移动
控制温度
在一定范围
若温度过低,则反应速率(或溶解速率)较小;若温度过高,则某物质(如H2O2、氨水、草酸、浓硝酸、铵盐等)会分解或挥发
水浴加热
受热均匀,温度可控,且温度不超过100 ℃
冰水浴冷却
防止某物质分解或挥发
趁热过滤
防止温度降低后某物质析出
减压蒸发
降低蒸发温度,防止某物质分解(如浓缩H2O2溶液)
控
制
溶
液
pH
分离除杂
抑制水解;使杂质充分沉淀或溶解,提高纯度
调控反应
使溶液呈酸性,促进氧化还原反应的发生;或使溶液呈碱性,除去油污,除去铝片氧化膜,溶解铝、二氧化硅等
【变式2-1】(2025·广东广州·三模)酸在生产生活中应用广泛。
(1)食醋是日常饮食中的一种调味剂,主要成分为乙酸(),甲小组同学拟通过中和滴定实验测定某品牌食醋中的乙酸浓度,设计实验如下:
①量取10.00mL食醋配成100mL溶液的过程中,所需要的仪器有烧杯、玻璃棒、 (填字母)。
②量取25.00mL稀释后的食醋溶液于锥形瓶中,加入1~2滴 溶液作指示剂。
③用0.1000mol/L的标准NaOH溶液滴定上述食醋溶液。重复三次,记录消耗NaOH溶液的体积如下表。
实验次数
稀释后食醋体积(mL)
消耗标准NaOH溶液体积(mL)
1
25.00
20.02
2
25.00
19.98
3
25.00
20.00
则该品牌食醋中乙酸含量为 mg/mL。(保留两位有效数字)
(2)乙小组同学拟通过分析镁与酸反应时pH的变化,探究镁与乙酸溶液反应的实质。
【实验】在常温水浴条件下,进行实验I-III:取0.1g大小和形态相同的光亮的镁屑,分别放入不同的溶液中,记录生成气体体积和溶液pH的变化(图2和图3):
实验I.放入溶液中;
实验II.放入溶液()中;
实验III.放入 的HCl溶液中。
【数据】
①起始阶段(0-10min),导致实验II、III气体产生速率差异的主要因素 (填“是”或“不是”)的浓度,结合图2和图3说明你的判断依据: 。
②实验I中,后仍然有生成,请用化学方程式解释: 。
③探究起始阶段(0-10min)实验II的反应速率大于实验III的原因。
提出假设:能直接与Mg反应。
补充进行实验IV:室温下,取与实验I-III相同的镁屑投入 (填物质名称)中,观察到相应的实验现象为 。
结论:上述假设成立。
【变式2-2】(25-26高三上·广东·开学考试)认识酸的强弱对理解酸反应规律有意义,兴趣小组开展相关研究。
(1)利用下图装置制备和及研究相应酸的强弱。
实验现象:A处变蓝,Ⅰ处变浑浊,Ⅱ处变浅但不褪色,Ⅲ处无浑浊。
①仪器m的名称是 ,木炭粉与浓硫酸反应的化学方程式为 。
②检验尾气中有的试剂是 。
③试管Ⅲ无沉淀,从酸性强弱角度分析原因是 。
(2)研究试管Ⅰ中产生浑浊的原因。
①甲猜想生成,取混合物过滤,所得固体加入 ,固体完全溶解,猜想不合理。
②乙猜想生成,进行以下探究:
查阅资料:常温下,、
实验设计将浓度均为0.40 mol/L的H2SO3、BaCl2溶液等体积混合,若的浓度为,a与满足 关系,可产生BaSO3沉淀。
实验验证将0.40 mol/L H2SO3溶液与H2O等体积混合,若混合前后浓度几乎不变,则约为 mol/L,代入关系式,证明猜想合理。
(3)研究 H2SO3、H2CO3与HClO的酸性强弱。
①将CO2通入NaClO溶液,产生酸性比H2CO3弱且有漂白性的HClO。
②丙同学参考①的方法,按下表进行实验比较H2SO3与HClO的酸性。
实验过程将各试剂混合,滴加石蕊试剂,测褪色时间(试剂浓度均为0.10)。
试剂
石蕊试液/滴
褪色时间/s
实验ⅰ
30.00
0.00
5.00
3
75
实验ⅱ
30.00
x
1.00
3
8
根据表中信息,补充数据,x= mL。
得出结论 酸性:H2SO3>HClO。
实验讨论 丁同学认为丙同学的实验不能得出相应结论,因会氧化H2SO3:,H2SO4与NaClO反应生成了HClO。基于丙的设计,完善方案,设计实验证明酸性:H2SO3>HClO (简述实验过程和现象)。
考向03 实验方案的设计与评价
【例3-1】(2025·广东深圳·二模)氯化铁常用于污水处理、印染、电子等领域。实验小组制备并对其进行探究。
Ⅰ.无水氯化铁的制备
(1)A装置中装浓HCl仪器的名称是 。
(2)实验中,同学发现装置B中出现浑浊,请用化学平衡原理解释NaCl固体析出的主要原因 。
(3)①装置F吸收多余,反应的离子方程式是 。反应后的溶液中存在电荷守恒: (请补充完整)
②25℃时,当装置F吸收较多时,溶液的 (填“>、<或者=”)。
Ⅱ.实验探究
文文同学博览群书,查阅资料:电极电势()是衡量微粒进行氧化还原反应能力的重要参数。电极:氧化态还原态,φ越大,氧化态的氧化性越强;φ越小,还原态的还原性越强。电极电势通常会受温度和二者的浓度影响。于是便邀请慧慧和欣欣一起展开探究。
(4)测量在不同下的电极电势()。
实验序号
T/℃
/(mol·L-1)
/(mol·L-1)
1
25
1.0
1.0
0.77
2
25
a
0.74
3
25
b
0.70
①已知,即可推测a b(填“>、<或者=”)
②慧慧梳理了一下数据便得出结论:25℃时,当 越大,φ越大,的氧化性越强。
(5)进一步探究(反应ⅰ)能否正向进行。查阅资料:25℃时,当各离子浓度均为1mol/L时, v v。
①三位同学根据所查阅的资料和所学知识推测反应ⅰ很难正向进行,他们的依据是 。
实验验证:为了证明推测,欣欣同学发挥创造性思维,参照资料设计实验装置如下:
②烧杯A中的电解质溶液是 。
实验现象和结论:电流表指针向右偏转(电流表指针偏向电流流入的一边),证明在此条件下反应ⅰ很难正向进行。
思考再探究:能否通过改变条件让反应ⅰ正向反应能力显著提升?
他们根据前面的查阅资料学习和实验,想到了在原装置中分别向A或B烧杯中添加试剂来使反应ⅰ正向反应能力显著提升。
③若只向B烧杯中添加试剂,则该试剂是: 。
【例3-2】(2025·广东深圳·一模)盐与酸的反应是水溶液中常见的反应,某学习小组展开相关探究。
I.碳酸氢钠片抗酸容量(σ)的测定
(1)碳酸氢钠片能中和过多的胃酸(主要成分是HCl),小组同学测定其抗酸容量的实验步骤如下:
a.配制100mL0.2mol·L-1的盐酸溶液;
b.称取mg碳酸氢钠片,溶于20mL水中,用上述盐酸溶液滴定至pH=3。
已知:碳酸氢钠片的抗酸容量是指用盐酸溶液滴定碳酸氢钠片水溶液至pH=3时,单位质量的碳酸氢钠片所消耗的盐酸的物质的量,即σ=。
①步骤a需4mol·L-1盐酸的体积为 mL(保留1位小数)。
②若步骤b中消耗盐酸的体积为VmL,则σ= mol·g-1。
③以上实验步骤中,不需要用到的图中的实验仪器有 (填字母)。
Ⅱ.Na2HPO4—KH2PO4混合溶液抗酸能力的探究
【查阅资料】
ⅰ.抗酸能力是指溶液在加入少量酸(如HCl)后,其pH值基本保持不变的能力。加入酸的量相等时,溶液的pH变化越小,抗酸能力越强。
ⅱ.NapHPO4-KH2PO4混合溶液具有的抗酸能力,且能力大小与[c(NaHPO4)+c(KH2PO4)]、有关。
ⅲ.25℃,H3PO4的各级电离平衡常数分别为pKa1=2.2,pKa2=7.2,pKa3=12.7(pKa=-lgKa)。
【实验探究1】小组设计实验探究相同时,[c(NaHPO4)+c(KH2PO4)]对混合溶液抗酸能力的影响,溶液配制方案如表。分别向溶液1、溶液2、溶液3中滴加0.1mol·L'盐酸,溶液的pH随加入盐酸滴数的变化情况如图所示。
溶液序号
组成
体积/mL
1
0.2mol·L-1NaCl溶液
10
2
0.2mol·L-1Na2HPO4溶液
5
0.2mol·L-lKH2PO4溶液
5
3
0.06mol·L-1Na2HPO4溶液
5
0.06mol·L-1KH2PO4溶液
5
(2)①已知A点时,=1,则此时溶液的pH= 。向溶液2中加入8滴0.1mol-1盐酸,发生反应的离子方程式为 。
②实验显示,NaCl溶液不具有抗酸能力;当相同时,[c(NaHPO4)+c(KH2PO4)]越大,混合溶液的抗酸能力越强,则曲线b表示溶液 (填溶液序号)。
【实验探究2】小组继续探究[c(NaHPO4)+c(KH2PO4)]相同时对混合溶液抗酸能力的影响,实验方案如表:
溶液
序号
试剂体积/mL
pH
加入24滴0.1mol·L-1
盐酸后的pH
0.2mol·L-l
NaKH2PO4溶液
0.2mol·L-l
KH2PO4溶液
4
9
1
A1
A4
5
8
x
A2
A5
6
5
5
A3
A6
(3)①表中x= 。
②实验结果显示,当[c(NaHPO4)+c(KH2PO4)]相同时,越大,溶液的抗酸能力越强,能支撑该结论的实验结果是 (用含A1、A2、A3、A4、A5、A6的关系式表示)。
1.实验方案的设计
(1)实验设计的基本原则。
原则
内容
科学性
实验原理、实验操作程序和方法科学合理
安全性
实验方案、实验药品要做到人员、仪器、环境的安全
可行性
药品、仪器、设备和操作等在中学实验条件下能够得到满足
简约性
装置简单、步骤少、药品用量少、效果佳
经济性
在满足实验效果的前提下,尽量选用常见而价廉的仪器和药品
(2)实验设计流程。
(3)三类常见实验的设计。
实验设计
实验设计思路
物质制备
实验设计
实验原料→实验原理→途径设计(途径Ⅰ、途径Ⅱ、途径Ⅲ……)→最佳途径→实验仪器→实验方案→制得物质
物质性质
实验设计
根据物质的组成、分类,预测物质可能具有的性质,根据化学原理设计实验。
探究性实验方案设计:物质的组成特点→性质推测→实验验证→结论;
验证性实验方案设计:物质的化学性质→实验验证→科学理论→结论
物质检验
方案设计
首先通过试样的外在特征(颜色、气味、状态等)作出初步判断。
少量固体试样→溶于水配成溶液→检测溶液中存在的阴、阳离子→得出实验结论;
少量试样→加酸(或碱)溶液使其转化为气体→检测气体的成分→得出实验结论
2.实验方案的评价
评价角度
评价内容
实验的
可行性
(1)实验原理是否正确、可行;
(2)实验操作(如仪器的选择、连接)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;
(5)原料的成本、转化率、产率等
实验是
否规范
(1)仪器的安装与拆卸;
(2)仪器的查漏、气密性检验;
(3)试剂添加的顺序与用量;
(4)加热的方式、方法和时机;
(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
实验的
安全性
(1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸;
(2)进行某些易燃、易爆实验时要防爆炸;
(3)还原性物质防氧化;
(4)污染性的气体要进行尾气处理;
(5)易水解的物质要防吸水
“绿色
化学”
(1)反应原料是否易得、安全、无毒;
(2)反应速率是否较大;
(3)原料利用率以及合成物质的产率是否较高;
(4)合成过程中是否造成环境污染
【变式3-1】(2025·广东深圳·模拟预测)I.关于氨的研究学习
(1)氨气制备装置如下图
①利用上图装置进行实验室制备NH3,反应的化学方程式为 。
②制取并收集纯净干燥NH3,连接装置:a g(填接口字母)。
③球形干燥管和U形管中装干燥剂,下列干燥剂可以选择的是 。
A.P2O5 B.碱石灰 C.无水CaCl2
(2)检验某盐溶液中是否含有,实验操作和现象:取少量该溶液于试管中, (完成该实验操作、现象和结论)。
(3)用氨水洗涤离心试管中残留的AgCl固体,离子方程式: 。
Ⅱ.探究银氨溶液与醛基的反应
实验1:往20mL0.1mol/LAgNO3溶液中滴加3滴乙醛,水浴加热。无明显现象。
实验2:往20mL0.1mol/L银氨溶液中滴加3滴乙醛,水浴加热。出现光亮的银镜。
针对上述实验甲同学基于氧化还原的知识提出以下假设:
假设1:乙醛在碱性条件下还原性增强。假设2:……
为验证以上假设,甲同学设计了如图所示的电化学装置,并进行了以下四组实验。每组实验中,溶液A和溶液B体积均为20mL,浓度均为0.1mol/L,向溶液B中滴加3滴乙醛后,测得电压表读数如表所示。
已知:参与原电池反应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,检测到的电压越大。
编号
溶液A
溶液B
电压表读数
ⅰ
AgNO3溶液
NaCl溶液
U1
ⅱ
AgNO3溶液
NaOH溶液
U2
ⅲ
银氨溶液
NaCl溶液
U3
ⅳ
银氨溶液
溶液
U4
(4)实验ⅰ和实验ⅲ中,溶液B选用NaCl溶液,而不使用蒸馏水的原因是 。
(5)①由实验数据可知假设1成立。假设1成立的判断依据是: 。
②碱性条件下,乙醛发生氧化反应的电极方程式为: 。
(6)甲同学分别对比了实验ⅰ和实验ⅲ、实验ⅱ和实验ⅳ数据,你认为甲同学想研究的问题是:
(7)乙同学使用pH计测得0.1mol/LAgNO3溶液的pH=6,并指出:在酸性环境,也可能氧化乙醛;这会影响数据的测定和实验结果的判断。
针对该质疑,甲同学在实验ⅰ的基础上进行改进和优化,增设了一组实验v,测得电压表读数远小于U1,因此实验中的影响可忽略。请你简述该改进和优化的方案: 。
【变式3-2】(2025·广东珠海·一模)苯酚能与形成的紫色配合物,该过程属于可逆反应。某小组同学探究铁离子与苯酚的反应。
(1)配制100mL0.1mol/L苯酚溶液,需要用到的玻璃仪器有:烧杯、玻璃棒、胶头滴管和 。
(2)探究铁盐种类和pH对苯酚与显色反应的影响。查阅资料:
ⅰ.对苯酚与的显色反应无影响;
ⅱ.小组同学得出猜想对与苯酚的显色反应有抑制作用,从化学平衡角度解释其原因是 。
ⅲ.对特定波长光的吸收程度(用吸光度A表示)与浓度在一定范围内成正比。
提出猜想:猜想1:对苯酚与的显色反应有影响
猜想2:对苯酚与的显色反应有影响
进行实验:常温下,用盐酸调节pH,配制得到pH分别为a和b的0.1mol/L溶液();用硫酸调节pH,配制得到pH分别为a和b的0.05mol/L溶液。取4支试管各加入5mL0.1mol/L苯酚溶液,按实验1~4分别再加入0.1mL含的试剂,显色10min后用紫外-可见分光光度计测定该溶液的吸光度(本实验条件下,pH改变对水解程度的影响可忽略)。
序号
含的试剂
吸光度
0.1mol/L溶液
0.05mol/L溶液
1
/
A1
2
/
A2
3
/
A3
4
/
A4
结果讨论:实验结果为
①根据实验结果,小组同学认为此结果不足以证明猜想“对与苯酚的显色反应有抑制作用”成立的理由是 。
②为进一步验证猜想,小组同学设计了实验5和6,补充下表中试剂M为 。
序号
含Fe的试剂
再加入的试剂
吸光度
0.1mol/L溶液
0.05mol/L溶液
5
/
NaCl固体
A5
6
/
试剂M
A6
③根据实验1~6的结果,小组同学得出猜想1不成立,猜想2成立,且对苯酚与的显色反应起抑制作用,得出此结论的实验依据是:、A1 A6(填“>”、“<”或“=”)。
(3)通过以上实验结论分析:与苯酚相比,对羟基苯甲酸与溶液发生显色反应 。(填“更容易”或“更难”)
(4)实验室中常用某些配合物的性质进行物质的检验,请举一例子并说明现象 。
1.(2025·广东·高考真题)酸及盐在生活生产中应用广泛。
(1)甲苯氧化可生成苯甲酸。向盛有2mL甲苯的试管中,加入几滴酸性溶液,振荡,观察到体系颜色 。
(2)某苯甲酸粗品含少量泥沙和氯化钠。用重结晶法提纯该粗品过程中,需要的操作及其顺序为:加热溶解、 (填下列操作编号)。
(3)兴趣小组测定常温下苯甲酸饱和溶液的浓度和苯甲酸的,实验如下:取50.00mL苯甲酸饱和溶液,用溶液滴定,用pH计测得体系的pH随滴入溶液体积V变化的曲线如图。据图可得:
① 。
②苯甲酸的 (列出算式,水的电离可忽略)。
(4)该小组继续探究取代基对芳香酸酸性的影响。
①知识回顾 羧酸酸性可用衡量。下列羧酸的变化顺序为:。随着卤原子电负性 ,羧基中的羟基 增大,酸性增强。
②提出假设 甲同学根据①中规律推测下列芳香酸的酸性强弱顺序为:
③验证假设 甲同学测得常温下三种酸的饱和溶液的pH大小顺序为Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ,据此推断假设成立。但乙同学认为该推断依据不足,不能用所测得的pH直接判断大小顺序,因为 。
乙同学用(3)中方法测定了上述三种酸的,其顺序为Ⅱ>Ⅰ>Ⅲ。
④实验小结 假设不成立,芳香环上取代基效应较复杂,①中规律不可随意推广。
(5)该小组尝试测弱酸HClO的。
①丙同学认为不宜按照(3)中方法进行实验,其原因之一是次氯酸易分解。该分解反应的离子方程式为 。
②小组讨论后,选用0.100mol/LNaClO溶液(含少量NaCl)进行实验,以获得HClO的。简述该方案 (包括所用仪器及数据处理思路)。
③教师指导:设计实验方案时,需要根据物质性质,具体问题具体分析。
2.(2024·广东·高考真题)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:(Ⅰ)。兴趣小组在实验室探究溶液的浓度对反应(Ⅰ)的反应速率的影响。
①用固体配制溶液,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:溶液,消耗盐酸(滴定终点时,转化为),则 。
②实验探究:取①中的溶液,按下表配制总体积相同的系列溶液,分别加入硫酸钙固体,反应后,过滤,取滤液,用盐酸参照①进行滴定。记录的部分数据如下表(忽略水解的影响)。
序号
a
100.0
0
b
80.0
x
则 ,测得的平均反应速率之比 。
(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 将硫酸钙()加入溶液中,在和搅拌条件下,利用计测得体系的随时间的变化曲线如图。
②分析讨论 甲同学根据后不改变,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: 。
3.(2021·广东·高考真题)含氯物质在生产生活中有重要作用。1774年,舍勒在研究软锰矿(主要成分是)的过程中,将它与浓盐酸混合加热,产生了一种黄绿色气体。1810年,戴维确认这是一种新元素组成的单质,并命名为chlorine(中文命名“氯气”)。
(1)实验室沿用舍勒的方法制取的化学方程式为 。
(2)实验室制取干燥时,净化与收集所需装置的接口连接顺序为 。
(3)某氯水久置后不能使品红溶液褪色,可推测氯水中 已分解。检验此久置氯水中存在的操作及现象是 。
(4)某合作学习小组进行以下实验探究。
①实验任务。通过测定溶液电导率,探究温度对溶解度的影响。
②查阅资料。电导率是表征电解质溶液导电能力的物理量。温度一定时,强电解质稀溶液的电导率随溶液中离子浓度的增大而增大;离子浓度一定时,稀溶液电导率随温度的升高而增大。25℃时,。
③提出猜想。
猜想a:较高温度的饱和溶液的电导率较大。
猜想b:在水中的溶解度。
④设计实验、验证猜想。取试样Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(不同温度下配制的饱和溶液),在设定的测试温度下,进行表中实验1~3,记录数据。
实验序号
试样
测试温度/℃
电导率/
1
Ⅰ:25℃的饱和溶液
25
2
Ⅱ:35℃的饱和溶液
35
3
Ⅲ:45℃的饱和溶液
45
⑤数据分析、交流讨论。25℃的饱和溶液中, 。
实验结果为。小组同学认为,此结果可以证明③中的猜想成立,但不足以证明猜想成立。结合②中信息,猜想不足以成立的理由有 。
⑥优化实验。小组同学为进一步验证猜想,在实验1~3的基础上完善方案,进行实验4和5。请在答题卡上完成表中内容。
实验序号
试样
测试温度/℃
电导率/
4
Ⅰ
5
⑦实验总结。根据实验1~5的结果,并结合②中信息,小组同学认为猜想也成立。猜想成立的判断依据是 。
4.(2025·福建·高考真题)导电材料二硫代铁酸钾()晶体呈紫色,不溶于水,可被盐酸酸解。
I.的制备
将7.0 g铁粉、48.0 g硫粉和过量充分混合后,900℃焙烧1.5小时。反应方程式:
(1)反应所需的容器为 。(填标号)
(2)将反应所得混合物置入水中煮沸,溶液呈深绿色(因可溶性杂质),并有淡黄色 (填化学式)浮渣,倾去上层溶液及浮渣;重复多次直至上层溶液 (填现象)。过滤、洗涤和干燥后得到粗产品15.9 g,产率为 %(保留至整数位)。
Ⅱ.的纯度测定(平行测定3次,以1次为例)
(3)准确称取粗产品m g于锥形瓶中,加入浓盐酸加热至紫色固体完全溶解,有臭鸡蛋味的有毒气体放出,溶液中铁以形式存在。酸解反应的离子方程式为 。
(4)将上述酸解液中的Fe(Ⅲ)全部还原成Fe(Ⅱ),加入硫酸-磷酸混酸和指示剂,立即用,标准溶液滴定至终点(呈紫色),消耗体积为。滴定过程发生反应:
①加入磷酸的目的是 。
②测得纯度为 (用m、c、V列出计算式)。
(5)上述实验过程中,下列操作正确的是 。(填标号)
a.将粗产品置于托盘天平右盘称量
b.在通风橱中酸解粗产品
c.配制标准溶液时,定容后反复上下颠倒容量瓶混匀
d.滴定管用蒸馏水洗涤后,装入标准溶液并调零
Ⅲ.单晶的结构(投影如图)
(6)一个Fe与所有紧邻S形成的空间结构为 ,共边连成 状(填“链”、“层”或“空间网”)。
(7)晶体中微粒间作用力有 。(填标号)
a.离子键 b.金属键 c.配位键 d.非极性共价键
5.(2025·广西·高考真题)和广泛应用于精细化工领域。回答下列问题:
I.制备无水
实验室用和制备无水的装置(省略夹持仪器)如图。
已知:极易水解
(1)按上图连接仪器进行实验,正确的操作顺序是 (填标号)。
①通入氢气流 ②收集 ③管式炉加热 ④打开活塞,滴加液溴
(2)装置A的作用是 。
(3)仪器X的名称为 。
(4)装置D中,用湿润红磷的目的是 (用化学方程式表示)。
(5)仪器Y中盛装的试剂是 (填标号)。
a. b. c. d.
(6)整套实验装置的不足之处是 。
Ⅱ.制备无水MgBr2
(7)尝试直接加热制备无水。当加热至,失重后固体残渣质量为原化合物质量的。经分析该固体残渣为,则 (均为正整数)。继续加热,最终得到。据以上结果判断,欲从获得无水,应采用的措施是 。
6.(2025·海南·高考真题)混合熔盐是“中国光塔(光热发电)”的基本热媒介质。其准确组成是保障光塔稳定运行的重要参数,熔盐中组分含量测定,可用如下流程进行。
回答问题:
(1)“称量”时应使用 (填“台秤”或“分析天平”)。“过滤”操作中承接滤液需用 (填仪器名称)。滤液定量转移至250 mL容量瓶,需要玻璃棒辅助,玻璃棒的作用是 。定容得到混合盐样品溶液。
(2)熔盐中总硝态盐()含量测定
①准确量取25.00 mL混合盐样品溶液于装置 (填标号)的反应容器中,加入过量盐酸,缓缓蒸干,完成由将定量固定的“转化”。“蒸干驱酸”产生、及HCl,需置于 橱中进行,其废气处理需用 溶液吸收。
②银量法的滴定剂为标准液,指示剂为,终点变化为乳白色至砖红色沉淀。滴定中,溶液pH应保持在6~9范围,原因是 。
(3)熔盐中含量测定
①测定 准确量取25.00 mL混合盐样品溶液于加有过量的碘量瓶中,加入10 mL稀,避光静置5 min完成“氧化”:,以浓度为 的标准溶液滴定,消耗体积为 ,反应式:。
②空白测定准 确量取25.00 mL蒸馏水替换混合盐样品溶液,并重复上述“测定”过程,消耗标准溶液体积为 。
样品中质量分数为 。
7.(2025·江西·高考真题)摩尔比法测定配合物磺基水杨酸铜(Z)组成的实验如下:
回答下列问题:
(1)L的合成与表征
i.向装有浓硫酸的反应容器中,搅拌下慢慢加入水杨酸粉末,加热至,全溶后升至,有固体析出,继续升温至,反应,冷却至。上述步骤中需用到的仪器有 (填标号)。
A.圆底烧瓶 B.干燥管 C.球形冷凝管 D.恒压滴液漏斗
E.二颈烧瓶 F.温度计 G.直形冷凝管 H.分液漏斗
ⅱ.下列分析方法中可以确定L分子结构的是 (填标号)。
A.X射线衍射 B.质谱 C.元素分析 D.滴定分析
(2)Z的合成与配位比分析
取12个烧杯,分别加入硝酸铜溶液(),按表所示,依次加入对应体积的L溶液(),调,用容量瓶配制溶液。在一定条件下,分别测定溶液吸光度A,得到吸光度的曲线(如图)。
编号
吸光度A
1
0.00
0.00
0.003
2
0.20
0.10
0.055
3
0.40
0.20
0.113
4
0.60
0.30
0.163
5
1.00
0.50
0.258
6
1.50
0.75
0.364
7
2.00
1.00
0.435
8
4.00
2.00
0.546
9
6.00
3.00
0.579
10
8.00
4.00
0.6031
11
10.00
5.00
0.6061
12
12.00
6.00
0.608
已知:,k为常数。
i.图中已给出全部数据点、拟合曲线及1条趋势线(虚线),根据表中实验数据,补全坐标轴 。
ⅱ.图中趋势线方程为,其与拟合曲线重合部分的化学含义为 。
ⅲ.在图中作出另1条趋势线,找到理论反应终点X。 。
ⅳ.通过理论反应终点,推断配位比 。
ⅴ.的拟合曲线与趋势线偏离的原因是 。
8.(2025·浙江·高考真题)配合物二草酸合铜酸钾,是制备金属有机框架材料的一种前驱体。某研究小组开展探究实验,步骤如下:
步骤I:下,水中依次加入充分反应后,得到混合溶液M;
步骤Ⅱ:混合溶液M中加入充分反应,趁热过滤得滤液N;
步骤Ⅲ:
步骤Ⅳ:加热脱水,化合物P、化合物Q均转化为。
已知:
i.时,的的。
ⅱ.微溶于冷水、易溶于热水,在约时分解。
请回答:
(1)中,与形成配位键的配位原子是 (填元素符号)。
(2)步骤I所得的混合溶液M,在时其最接近于_______。
A.2 B.3 C.4 D.5
(3)步骤Ⅱ,过滤去除杂质需趁热进行的原因是 。
(4)下列说法不正确的是_______。
A.步骤I,制备混合溶液M时,应一次性快速加入,以确保反应完全
B.步骤Ⅳ,应用水浴控制温度,以避免分解
C.热重分析法测得样品完全脱水后质量降低,则
D.粉末形态的化合物P和化合物Q,可通过X射线衍射法进行区分
(5)室温下,化合物P在空气中会转化为化合物Q。下列选项中,通过计算能得到混合样品中化合物P和化合物Q物质的量分数的是_______。
A.样品质量、钾的物质的量 B.钾的物质的量、铜的物质的量
C.铜的物质的量、草酸根的物质的量 D.草酸根的物质的量、水的物质的量
(6)有同学认为:根据现有探究实验结果可知,化合物P、化合物Q结晶形状不同是由降温速率不同引起的。请判断该同学观点正误,并说明理由 。
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