期中重难点复习（二）---化学实验探究专题复习（高效培优·讲义）科学新教材浙教版九年级上册

期中重难点复习（二）---化学实验探究专题复习 目录 01 本节导航·目标清单 02 题型剖析·解法通关 题型01 化学实验误差分析与控制 题型02 混合气体检验 题型03 复杂化学装置 03 课堂检测 04 课后巩固 目标导航 方法指导 1. 掌握化学实验误差分析的基本方法，能准确判断操作偏差对实验结果的影响，了解误差控制的常用措施。 2. 掌握混合气体成分的检验原理与检验顺序，能依据气体性质设计完整的实验验证流程。 3. 掌握复杂化学装置的分析思路，能拆解装置功能模块，分析各部分的作用与整体实验逻辑。 1. 通过梳理定量实验的核心原理与计算依据，掌握 “定位偏差 — 分析变量 — 推导结果” 的误差分析方法，学会控制实验误差的基本策略。 2. 通过归纳混合气体检验 “先验水、后验气，先除杂、后反应” 的核心原则，掌握气体检验的流程设计技巧，能排除实验干扰，准确验证混合气体中的各组分。 3. 通过将复杂装置拆解为发生、除杂、反应、检验、尾气处理等功能模块，掌握装置功能与连接逻辑的分析方法，理解整套装置的实验设计意图。 题型01 化学实验误差分析与控制 1.装置质量变化测量 例如测定氢氧化钠样品中碳酸钠的质量，碱石灰装置在反应后增加的质量=反应产生二氧化碳的质量 （1）误差分析思路：会影响到进入碱石灰装置中的CO2量的因素 （2）实验误差影响因素：①装置内空气中的CO2没有排出 ②反应产生的CO2未被完全吸收 ③干燥管与空气直接相通 （3）实验改进装置： 2.气压变化测量 例如测定未开启的食品包装袋中“脱氧剂”里还原铁粉的质量分数，反应产生氢气，使锥形瓶内气压增大，使水流入量筒，排出水的体积就是生成氢气的体积，再结合实验条件下氢气密度为0.09g/L，可以计算得到反应产生的氢气质量。 （1）误差分析思路：会影响到锥形瓶中气压的因素 （2）实验误差影响因素：①加入的盐酸也会排出一部分空气 ②铁和稀盐酸反应放出热量 （3）实验操作改进：①反应产生氢气的体积=量筒中水的体积➖ 加入稀盐酸的体积 ②等到反应结束冷却到室温再读取量筒中水的体积 【特别提醒】气压变化测量实验中，装置中残留的气体并不会影响到实验结果 【例1】工业烧碱具有较好的杀菌消毒作用且廉价易得，但工业烧碱中常含有杂质碳酸钠。某科学学习小组同学围绕工业烧碱样品纯度测定问题，展开了讨论与探究。 （原理思路）利用Na2CO3与稀H2SO4反应产生CO2，通过CO2质量的测定，确定样品中碳酸钠的质量，从而计算样品纯度； （实验方案）小科同学根据以上思路，设计了如图甲的实验方案（固定装置省略） （交流讨论）小明认为图甲实验方案的设计有缺陷，若按该方案进行测定会导致难以避免的误差。你认为下列哪些因素会导致难以避免的误差（填序号）_____； ①加入的稀硫酸量不足 ②装置内空气中的CO2没有排出 ③反应产生的CO2未被完全吸收 ④干燥管与空气直接相通 （方案改进）为减少误差，使CO2质量的测定更准确，该小组同学根据以上讨论，对图甲方案进行改进，设计了如图乙的实验方案（固定装置省略）。图乙中A装置的作用是： ；图乙中E装置的作用是 ； 图乙B装置中样品在与稀硫酸反应前和停止反应后，都要通过量的空气，反应前通空气的作用是_____ ；反应停止后通空气的作用是 ；反应前通空气时a、b、c三个弹簧夹的控制方法是_____； （数据分析）若撤去图乙中的C装置，则测得工业烧碱的纯度将_____（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。 【变式1】还原铁粉是结构疏松的单质铁，常用于食品保鲜等。 I.利用 FeSO4溶液制备还原铁粉的某种流程如下： （1）“转化”时温度需控制在 35℃以下，目的是防止________（填化学式）受热分解。 （2）“干燥”时有少量的 FeCO3与空气中成分反应，生成FeOOH和CO2，与FeCO3反应的物质有O2和__________（填化学式）。 （3）“焙烧”时焦炭的作用与高炉炼铁中一致，主要是生成 CO，同时还能__________。 II.某同学利用如图装置探究还原铁粉与 Fe2O3发生化合反应得到的产物成分。 （查阅资料）①铁的氧化物中只有 Fe3O4能被磁铁吸引。 ②某些铁的氧化物在较高温度时能与氧气反应。 （提出问题）还原铁粉与 Fe2O3反应得到的产物是什么？ （作出猜想）猜想①是 FeO； 猜想②是 Fe3O4； 猜想③是 FeO 和 Fe3O4混合物。 （实验步骤） （4）①组装仪器，__________。 ②称取16.0g Fe2O3与质量为 m 的铁粉，混合均匀后，放入玻璃管中。 ③通入CO2，当观察到现象 X 时，夹上弹簧夹M，开始加热玻璃管。 ④完全反应后，停止加热，打开M，继续通入CO2直到________。将产物倒在滤纸上，取样，滴加稀盐酸，无气泡产生，用磁铁吸引，粉末部分被吸引。 （实验结论） （5）猜想_______（填序号）成立，所加铁粉质量m的范围是_____。 （问题讨论） （6）加热前通入CO2的目的是 ，判断该目的达成的现象X是 。该实验中______ (“能”或“不能”)用CO代替CO2进行上述实验。 Ⅲ．某兴趣小组测定未开启的食品包装袋中“脱氧剂”里还原铁粉的质量分数。 （查阅资料）“脱氧剂”一般由还原铁粉、活性炭和氯化钠等组成。 （方案设计）如下图1所示，甲同学取1.0 g样品，分别称得反应前、后装置和药品的总质量，据此求出样品中还原铁粉的质量分数。 （评价反思） （7）乙同学认为甲的方案误差较大，于是设计如图2的方案。甲同学误差较大的原因是_______（填字母）。 a．干燥剂吸收了空气中的水蒸气 b．稀盐酸挥发出了氯化氢气体 c．装置内气体反应前是空气，反应后是氢气，质量相差较大 （8）丙同学认为乙的方案即使操作无误，结果仍会偏大，原因是__________。 （9）丙同学设计了如图3的实验。取1.0g 样品，先注入40.0mL的稀盐酸，待铁粉完全反应并冷却至室温后，右侧注射器读数增加264.0mL。实验条件下氢气密度为0.09g/L。求样品中还原铁粉的质量分数（结果精确到0.1%）_______。 （10）若丙同学实验反应结束后立刻读数，将导致还原铁粉的质量分数______（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。 【变式2】烧碱具有较好的杀菌消毒作用且廉价易得，但工业烧碱中常含有杂质碳酸钠。某科学学习小组同学围绕工业烧碱样品纯度测定问题，展开了讨论与探究。 （原理思路）利用Na2CO3与稀H2SO4反应产生CO2，通过CO2 质量的测定，确定样品中碳酸钠的质量，从而计算样品纯度。 （实验方案）小华同学根据以上思路，设计了如图的实验方案（固定装置省略）。 （交流讨论） （1）小明认为上图实验方案的设计有缺陷，会导致难以避免的误差。你认为下列哪些因素会导致实验结果偏高______（填序号）。 ①加入的稀硫酸量不足 ②装置内空气中的CO2没有排出 ③反应产生的CO2未被完全吸收 ④干燥管与空气直接相通 （方案改进） 为减少误差，使CO2质量的测定更准确，该小组同学根据以上讨论，对上图方案进行改进，设计了如图的实验方案（固定装置省略）。 （2）装置B中样品在与稀硫酸反应前和停止反应后，都要通过量的空气。反应前通空气时a、b、c三个弹簧夹的控制方法是 。停止反应后，通过量的空气的目的是使生成的二氧化碳被氢氧化钠完全吸收。 （数据分析） （3）若反应过程中，装置B中滴加稀硫酸的速度太快，则烧碱的纯度将______（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。 （4）若原样品共Ag，实验结束测得C装置增重Bg，D装置增重Cg，则原样品的纯度（质量分数）为 。 （拓展延伸） （5）D装置用装有氢氧化钠固体的U形管，而不用装有澄清石灰水的洗气瓶的原因： （6）实验结束后，小华、小明一起探讨时，发现按目前所学知识还有其它实验方案测定工业烧碱样品纯度，请你帮他们设计一个新方案： 。 题型02 混合气体检验 一、核心原则 1.水蒸气永远最先检验 气体通过任何水溶液（澄清石灰水、氢氧化钠溶液等）都会带出水蒸气，后续装置的水会干扰原混合气体中水蒸气的检验。因此必须第一步用无水硫酸铜检验原气体中的水蒸气。 2.先验 “原有气体”，再验 “反应生成的气体” 如果某气体会被后续反应生成（如 CO 还原氧化铜生成 CO₂、H₂还原氧化铜生成 H₂O），必须先检验原气体中是否含有该气体，除尽后再通过 “检验反应产物” 反向证明还原性气体的存在。 【易错提醒】 验还原性气体前，必须 “除杂 + 干燥” 气体通入灼热氧化铜之前，必须把会干扰产物检验的气体（CO₂、H₂O）全部除尽，否则无法证明产物水、CO₂来自还原反应。 二、标准解题步骤 步骤 1：明确各气体的检验试剂与现象 待检验气体 检验试剂 特征现象 水蒸气（H₂O） 无水硫酸铜 白色固体变蓝色 二氧化碳（CO₂） 澄清石灰水 溶液变浑浊 氢气（H₂） 灼热氧化铜 + 无水硫酸铜 黑色固体变红；后续无水硫酸铜变蓝 一氧化碳（CO） 灼热氧化铜 + 澄清石灰水 黑色固体变红；后续澄清石灰水变浑浊 步骤 2：固定检验顺序（通用模板） 水蒸气 → 二氧化碳 → 除尽二氧化碳 → 干燥除水 → 灼热氧化铜 → 检验生成水（证明 H₂） → 检验生成 CO₂（证明 CO） 【例1】水煤气是将水蒸气通过灼热的焦炭而生成的气体，主要成分是一氧化碳、氢气及少量的二氧化碳和水蒸气。某兴趣小组设计实验，验证水煤气的成分，装置与药品如图所示。下列相关分析与推理错误的是（　　） A．丙装置的作用是将二氧化碳除净，避免对后续实验的干扰 B．实验中两次用到甲装置，其目的是不同的，第一次是验证水煤气中含有水蒸气，第二次是通过验证生成物有水来证明水煤气中含有氢气 C．验证水煤气中各成分的顺序依次是水蒸气、二氧化碳、一氧化碳、氢气 D．若撤去丁装置会对后续实验产生干扰 【变式1】某无色气体X可能含有氢气、一氧化碳、二氧化碳和甲烷四种气体中的一种或两 种。为确认其组成，某同学取一定量该气体按如图所示装置进行实验(假设每步都充分反应或吸收)，结果装置①中无明显变化，装置③质量增加10.8g，装置④质量增加8.8g。下列关于气体X成分的分析中，错误的是（　　） A．一定没有二氧化碳 B．可能含有氢气和一氧化碳 C．可能含有甲烷和氢气 D．可能只有甲烷 【变式2】某混合气体可能有CO2、CO、H2中的一种或几种，某学习小组的同学为了探究气体的组成，设计了如下装置进行实验(夹持装置已省略)。实验后发现A装置中溶液变浑浊，C中的固体由黑色变红色，D中的固体由白色变蓝色，F装置中的水流入烧杯。 在反应前后对C、D装置进行了质量的测量(各步反应均完全)，测量结果如下表： 反应前后 反应前 反应后 C装置中玻璃管与固体的总质量/g a c D装置中U形管与固体的总质量/g b d 请分析回答下列问题： （1）一定能证明原混合气体中有氢气存在的实验现象是　 　。 （2）F装置的作用：①“抽气”；②　 　。 （3）证明原混合气体中有CO存在的定量关系式子是　 　(用字母a、b、c、d表示)。 题型03 复杂化学装置 【例1】探究学习小组在实验室中用如图所示装置制取CO2，并探究CO2与过氧化钠（Na2O2）的反应。其中，装置B的作用是吸收CO2中混有的HCl气体。 查阅资料得知：Ⅰ.过氧化钠（Na2O2）是一种淡黄色固体，能与CO2反应生成碳酸钠和氧气，也能与H2O发生反应：2Na2O2+H2O═4NaOH+O2↑； Ⅱ.NaOH溶液能与二氧化碳发生反应。 请回答下列问题： （1）装置A中发生反应的化学方程式为　 　。利用A装置制取CO2的优点　 　。 （2）写出过氧化钠（Na2O2）与CO2发生反应的化学方程式　 　。 （3）装置D的作用是　 　 。 （4）装置E中收集到的气体是　 　（填化学式） 【变式1】 某研究小组利用如图所示装置研究碳的氧化物的性质（固定装置略）．已知碳酸镁加热发生类似碳酸钙的分解反应． （1）装置A中发生的反应：　 　 ．（用化学方程式表示） （2）装置C的作用：　 　，无水CaCl2的作用：　 　 ． （3）装置D中发生的反应：　 　 （用化学方程式表示）． （4）图中装置E是安全瓶，能防止倒吸，从实验安全考虑，本实验还应在装置　 　之间添加装置E． 【变式2】现有一含NaCl、Na2CO3•10H2O和NaHCO3的混合物，某同学想测定该混合物中各成分 的质量分数，设计如图装置进行实验。装置A、D、E中分别盛放碱石灰，C盛放浓硫酸。 实验中通过测量C、D装置反应前后质量的变化，来测定该混合物中各成分的质量分数。（已知Na2CO3•10H2ONa2CO3+10H2O；2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑） （1）加热前为了除去装置B中的水蒸气和二氧化碳，请写出具体的操作方法 　 　，然后通入空气。 （2）装置E的作用是什么　 　。 （3）实验时，B中反应管右侧有水蒸气冷凝，则测定结果中NaHCO3含量将　 　。（选填“偏高”、“偏低”或“无影响”） （4）若样品质量为w，反应后C、D增加的质量分别为m1、m2，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）。 1.甜叶菊苷是一种新型甜味剂，具有高甜度、低热能的特点，且能活血降压，有降低血糖及降低 血脂的功效。某实验小组欲探究甜叶菊苷的元素组成，进行如下实验（实验中固定装置已省略）： （提出猜想）甜叶菊苷可能由碳、氢、氧三种元素组成。 （进行实验）小方取适量的甜叶菊苷按如图1进行操作，并分别将干冷的烧杯和蘸有澄清石灰水的烧杯倒置于火焰上方。 （讨论交流）其他同学认为小方的实验设计存在明显错误，原因是___________。 经改进实验后，检验到甜叶菊苷在氧气中充分燃烧的产物只有二氧化碳和水，由此确定甜叶菊苷中一定含有碳、氢元素。 （继续探究）为了进一步确定其元素组成，同学们设计了如图2进行实验。（已知：装置中C中的氧化铜能确保甜叶菊苷中的碳元素完全转化为二氧化碳） （实验分析） B装置的作用是： 。 （数据处理） 质量为m克甜叶菊苷在C装置中充分燃烧后，D装置增重a克，E装置增重b克（产物均被完全吸收）。由此可以确定甜叶菊苷一定含氧元素的依据是___________。（用m、a、b关系式表示） （交流与反思）实验前后在装置中通氮气都能减小该实验中的误差。但也有同学认为这个实验中其实不通氮气也能通过其它方法减小这方面的误差。该同学说的其他方法是指___________。 （讨论交流）（实验分析）（数据处理）（交流与反思） 2.某化学兴趣小组为了探究草木灰的纯度（即碳酸钾的质量分数），组内一位同学设计了如下实验： （设计实验方案）实验装置如图2所示（固定装置略去）： A B C D 需要测定的实验数据：草木灰样品的质量；实验前、后C装置（包含氢氧化钠固体）的总质量。 （1）A装置中化学反应的方程式是 。为了保证草木灰样品中的碳酸钾完全反应，其操作是 。 （2）B装置的作用是 ；C装置中反应的化学反应方程式是 。 （3）请补充D装置（简要叙述或画出装置示意图）： 。 （交流与表达） （4）有同学认为图2所示实验装置会造成测得草木灰的纯度偏低，原因是 。 （5）为了克服图2装置的不足，有同学提出，还应增加图1装置与A装置连接（A装置中原双孔橡胶塞换成三孔橡胶塞），在反应前、后用图1装置分两次缓缓鼓入空气。 ①反应前，断开B、C装置之间的连接，用图1装置鼓入空气的作用是________。 ②反应后，用图1装置鼓人空气的作用是________。 ③在A装置中的反应发生时，开关K处于关闭状态，其原因是________。 （6）能否用稀盐酸代替稀硫酸？同学们经过讨论认为不能，理由是________。 （7）改进后的实验装置能减少测定的误差，原因是：①________；②________。 3.老师用下图所示装置为同学们做了一个兴趣实验。已知装置B、C、D中依次盛有紫色石蕊试液、足量的澄清石灰水和稀盐酸。小资料：HCl气体极易溶于水。 （1）打开A中的玻璃塞和活塞，C中反应的化学方程式为　 　。甲同学认为通过B中的现象能说明二氧化碳与水反应生成了碳酸，你认为他的看法是否合理，并说明原因　 　。 （2）一段时间后，关闭A中的活塞和玻璃塞，打开弹簧夹K2及E中的玻璃塞和活塞，待足量的过氧化氢溶液流入锥形瓶后，立即关闭E中的活塞，并用弹簧夹K2夹紧橡皮管。C中可能出现的现象是　 　。 （3）上述实验过程中，C中玻璃管K1的作用是　 　。 4. 1783年，拉瓦锡利用如图装置探究水的组成：往A杯中滴加少量的水，水通过灼热的铁管时发生汽化，水蒸气与灼热的铁反应，生成了一种黑色固体（Fe3O4）和“可燃空气”，将气体通过放在冷水中的铜管，在B装置中收集到纯净的可燃空气。最终，拉瓦锡证明了水是由两种元素组成的。 （1）将气体通过放在冷水中的铜管，目的是除去　 　。 （2）将B装置收集到的可燃空气在氧气中点燃，生成了水。可燃空气的名称是　 　。 （3）若该实验中生成的黑色固体质量为m1，可燃空气的质量为m2，可燃空气完全燃烧生成水的质量为m3，如果水是由“氧元素”和“可燃空气元素”组成的，则m1、m2、m3三者应满足的关系是　 　。 5.化学兴趣小组设计以下实验方案，测定某已部分变质的小苏打样品中 Na2CO3 的质量分数。 （方案一） 称取一定质量样品，置于坩埚中加热至恒重后，冷却，称量剩余固体质量，计算。 （1）坩埚中发生反应的化学方程式为： 。 （2）实验中确定加热至恒重的方法是： 。 （方案二） 称取一定质量样品，置于小烧杯中，加适量水溶解；向小烧杯中加入足量Ba（OH）2溶液，过滤，洗涤、干燥沉淀，称量固体质量，计算。 （1） 实验中判断沉淀是否完全的方法是________。 （2） 实验中洗涤沉淀的操作是___________。 （方案三） 按如下图所示装置进行实验： （1）B 装置内所盛试剂是________； （2）实验前称取 17.90 g 样品，实验后测得 C 装置增重 8.80 g，则样品中 Na2CO3的质量分数为__________。 （3）根据此实验测得的数据，测定结果有误差，因为实验装置还存在一个明显缺陷，该缺陷是：_____。 6.碳酸钠、碳酸氢钠是生活中两种常见的重要的盐。 （1）碳酸钠（俗称纯碱、苏打）与碳酸氢钠（俗称 ），均为________色固体，水溶液均呈_______性，向它们的水溶液中分别滴入无色酚酞试液，酚酞试液均变红色。 （2）碳酸钠、碳酸氢钠均可与稀盐酸反应，其中碳酸钠与稀盐酸反应的化学方程式为 。但是，碳酸钠、碳酸氢钠与稀盐酸反应产生二氧化碳的速率是否相同？校兴趣小组同学针对于此，展开探究： （方案设计） ①甲设计的实验如图1所示，实验时，同时全部推出足量稀盐酸后，观察到图2所示现象。于是他得出______和稀盐酸反应产生二氧化碳较快的结论。 ②乙同学通过计算可知：0.318 g碳酸氢钠约产生0.167 g二氧化碳，而0.318 g碳酸钠产生二氧化碳的质量为______g，等质量的碳酸钠与碳酸氢钠与足量的稀盐酸作用，碳酸氢钠产生二氧化碳的质量更多，显然甲同学的设计不妥，应取含碳元素质量相同的碳酸钠和碳酸氢钠进行实验。若碳酸钠的质量仍为0.318g，应称取碳酸氢钠的质量为_______g。 ③小组同学在老师指导下设计了图3所示实验。连通管除消除稀盐酸滴入占有体积引起的误差，还有 的作用。 分别取等体积、含碳元素质量相同的碳酸钠和碳酸氢钠稀溶液（各滴2滴酚酞溶液）以及相同体积、相同浓度的足量稀盐酸进行实验。实验时，广口瓶内压强随时间变化如图4所示，溶液颜色变化记录如表1。 表1： 滴入酚酞溶液 滴入稀盐酸，溶液颜色变化 碳酸钠溶液 红色 红色→浅红色→无色 碳酸氢钠溶液 浅红色 淺红色→无色 （实验结论）分析图4所示的实验数据可得到：相同条件下，碳酸氢钠与稀盐酸反应产生二氧化碳速率更快，你判断的理由是 。 （实验反思）小组同学分析表1实验现象和图4数据，得出碳酸钠能与稀盐酸反应产生二氧化碳，反应是分步进行的。第一步发生的化学反应方程式是： ，第二步发生的反应是：NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑。 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 1.科学兴趣小组为了探究水蒸气通过灼热的焦炭后得到的混合气体的成分，在老师的指导下设计了如下图所示的装置，并进行了实验（A、F内装有无水硫酸铜粉末，B、G内盛有澄清石灰水、D内盛有足量的浓硫酸，部分夹持仪器已略去）。请回答： （1）上图装置C中盛有足量的　 　溶液； （2）通过实验证明原混合气体中有二氧化碳存在，依据的实验现象是　 　； （3）若观察到装置A、F中的白色粉末均变蓝色，则原混合气体中一定存在　 　； （4）G装置在该实验中的作用有多个，请写出：　 　。 2.不能达到实验目的的是（　　） A．观察图甲硬质玻璃管和试管中的现象，可验证该气体是否为CO B．观察图乙装置中的现象，验证X溶液中是否含有Cl﹣ C．观察图丙装置反应剧烈程度，比较镁与锌的活动性强弱 D．观察图丁装置中的现象，检验空气中是否有水分 3.某气体可能由 CO、H2、水蒸气中的一种或几种组成。小科利用上图的装置探究其成分，已知无水硫酸铜遇水会变蓝色。 （1）甲装置中盛放的液体是 　 　。 （2）实验过程中观察到无水硫酸铜不变色，澄清石灰水变浑浊，则原气体中一定含有　 　（填化学式），同时乙装置中黑色固体变　 　色 4.过氧化钠是一种淡黄色固体，它能与二氧化碳反应生成氧气，在潜水艇中用作制氧剂，供人 类呼吸之用。某学生为了验证这一实验，以足量的大理石、足量的盐酸和过氧化钠样品为原料， 制取O2，设计出如下实验装置：(提示：无水硫酸铜遇水变蓝) （1）C装置内可能出现的现象是　 　。 （2）为了检验E 中收集到的气体，在取出集气瓶后，接下来应如何操作，请你说出检验的方法和相应的现象　 　。 （3）E中饱和石灰水的作用是　 　。 5.某食品脱氧剂中的主要成分是铁粉，铁粉的除氧效果如何呢?某实验小组通过测定铁生锈时消耗的氧气的体积分数来判断除氧效果，做了如下实验： ①如图连接好装置，并检查装置的气密性。 ②量取一定体积(记为V1)的红墨水倒入小烧杯里，将导管一端浸入液面以下，并将一有孔塑料片盖于烧杯口。 ③在100毫升锥形瓶内放入一拱形有孔塑料片，将浸有饱和食盐水，内含铁粉、炭粉的食品干燥剂纸袋平铺在有孔塑料片上，并迅速塞紧橡皮塞。(食盐水和炭粉主要起加速反应的作用) ④实验结束后，测出小烧杯内剩余红墨水体积，记为V2。打开橡皮塞，继续往锥形瓶(含内容物)和导管内注满水，记录后加入的水的体积，记为V3。 ⑤对实验装置干燥处理。重新称量与上述等量的铁粉和炭粉，重复再做2次实验。将实验数据填入右表，并计算。 实验次数 V1/毫升 V2/毫升 V3/毫升 ★ 第一次 　 　 　 　 第二次 　 　 　 　 第三次 　 　 　 　 （1）为提高实验的准确性，步骤四中若看到　 　现象， 即可测量小烧杯内剩余红墨水的体积。 （2）锥形瓶内放的是拱形有孔塑料片而不是平的有孔塑料片的原因是　 。 （3）上述表格中，“★”为计算铁粉消耗的氧气的体积分数，其计算式为　 　。(用V1、 V2、V3来表示)。 6.还原性铁粉中含有少量FexCy，小组同学在老师的指导下进行以下实验。 【资料】①Fe，FexCy在加热时与O2反应能生成相应氧化物。②FexCy不与酸反应。 ③碱石灰的主要成分是氧化钙与氢氧化钠的混合物 【实验1】取29.8g样品，加入足量稀H2SO4，充分反应后生成1gH2。 【实验2】另取29.8g样品，按如图进行实验。 实验后A中固体全部变为红棕色，装置B的质量增加了0.44g。 （1）A中红棕色固体的化学式是 　 　。 （2）写出实验1中的反应方程式 　 　。 （3）FexCy中，x：y＝　 　。 （4）若用空气（过量）替代O2进行实验，测得x：y的值偏小，可能的原因是 　 　。 7.小金同学用如图所示装置测定铜铝合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。 主要实验步骤如下（要的固定装置已略去）： ①连接装置并检查装置气密性； ②加入药品和水； ③记录 C 中液面刻度（C 为带有刻度的玻璃管）； ④由 A 向 B 中滴加试剂至过量； ⑤待 B 中不再有气体产生并恢复至室温后，记录 C 中液面刻度，计算得到气体的体积为 V mL（经査，该气体密度为 ）； ⑥将B 中剩余固体过滤、洗涤、干燥称重，称得剩余固体质量为 W g。 （1）如何检验该装置的气密性：　 　。 （2）小敏发现实验中由于缺少某一步骤导致数据缺乏而无法计算，该步骤是　 　 （3）通常实验前须估算药品用量，如果实验过程中，发现盐酸的量不足，应中途加酸还是重新实验并写出理由　 　。 8.为研究草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)分解的产物，在实验室称取一定量的草酸亚铁利用下列装置进行实验。 （1）实验过程中观察到B中白色无水CuSO4变成蓝色，C中澄清石灰水变浑浊，则草酸亚铁分解的产物中有　 　。 （2）若要证明草酸亚铁晶体热分解的气体产物中有CO，小夏同学提出需在C和D装置之间增加如右图G、H所示的装置，依据此思路，只有当出现　 　时才能证明产物中有CO； （3）进行上述实验时，先点燃A处的酒精灯，一段时间后再点燃E处的酒精灯，原因是 　 　； （4）小金认为，从简约的角度考虑，D装置可以省略，理由是　 　。 9.某化学兴趣小组完成了如图所示的化学实验（装置气密性良好），通过测定二氧化碳中碳元素与氧元素的质量比来确定二氧化碳的组成。实验过程如下： ①称量装有干燥的木炭的试管D，质量为50.7g，装有碱石灰的干燥管质量为112.4g，连接A、B、C、D装置； ②向长颈漏斗中加入足量3%的过氧化氢溶液，连接C装置，点燃酒精灯； ③待D中反应完全，熄灭酒精灯，冷却； ④称量试管D及剩余固体质量为50.1g，装置C的质量为114.5g； 已知：生石灰可吸收水分，碱石灰可吸收水和二氧化碳，木炭中的杂质不参加反应，B、C中所装药品是足量的能够完全吸收相关物质，请回答下列问题： （1）A中发生反应的化学方程式为________； （2）酒精灯的作用是________； （3）为减少误差，步骤③冷却过程中需要继续通入O2的原因是：________； （4）根据实验数据计算参加反应的氧气质量为_______g；从而计算出二氧化碳中碳、氧元素质量之比。 （5）若省略B装置，最终测得二氧化碳中碳元素与氧元素的质量比与理论值相比_____（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。 10.硫酸铜在纺织、印刷等行业有广泛用途。 Ⅰ.探究硫酸铜的制备 工业上可用铜屑、空气与稀硫酸在80℃条件下制备硫酸铜。如图所示是某研究性学习小组实验室模拟工业制备硫酸铜的装置。 （1）多孔球泡的作用为____________。 （2）该反的化学方程式为___________。 Ⅱ.探究硫酸铜的性质 实验一：研究性学习小组同学将铁粉投入硫酸铜溶液中，发现生成红色固体物质的同时有较多的气泡放出。这一现象激发起同学们的探究欲望：生成的是什么气体？ （提出猜想）从物质组成元素的角度，放出的气体可能是SO2、O2、H2中的一种或几种。 （查阅资料）①酸性高锰酸钾溶液呈紫红色，SO2能使酸性高锰酸钾溶液褪色。 ②，I2为碘单质，遇淀粉溶液变蓝。 （方案设计）依据上述猜想，研究性小组同学分别设计了如下方案： （1）甲同学为确定是否含有SO2，他将气体通入酸性高锰钾溶液中，溶液颜色未发生变化，则该气体中___SO2（填“有”或“无”）。 （2）乙同学认为只有O2，则可用___________来检验。实验证明乙同学的观点不正确。 （3）丙同学为判断是否含有O2，同时确定气体成分，设计了如下的实验装置： （实验结论）A中观察到_____________，证明无O2；B中观察到_________________，证明该气体是H2。 （实验反思）大家认为丙同学在加热之前，应对气体先______________以确保安全。 实验二：小组同学又将过量的Na2CO3溶液滴入到CuSO4溶液中得到一种蓝绿色固体，将蓝绿色固体充分灼烧生成了CuO、H2O和CO2，从而确定其成分为碱式碳酸铜，化学式可表示为Cux（OH）yCOz。 （定量探究）为进一步确定碱式碳酸铜的化学式，小组同学准确称取蓝绿色固体32.0g，用如下装置（夹持仪器未画出）进行实验。 步骤1：打开止水夹K1、K2，关闭K3，通入空气，一段时间后关闭止水夹K1、K2，打开K3； 步骤2：点燃酒精灯，待C中硬质玻璃管中固体完全变成黑色粉末，打开止水夹K1，继续通入空气至冷却到室温。 （问题与讨论） （1）A装置的作用是________________。 （2）硬质玻璃管中固体完全变成黑色粉末后继续通入空气的目的是______________。 （数据处理） （1）若实验结束后，称量反应前后D装置增重3.6g，E中产生白色沉淀的质量为19.7g，则该蓝绿色固体的化学式为______________。 （2）E中用Ba（OH）2饱和溶液代替澄清石灰水的原因有： ①BaCO3的相对分子质量大于CaCO3，生成沉淀的质量大，称量误差小； ②__________________。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 期中重难点复习（二）---化学实验探究专题复习 目录 01 本节导航·目标清单 02 题型剖析·解法通关 题型01 化学实验误差分析与控制 题型02 混合气体检验 题型03 复杂化学装置 03 课堂检测 04 课后巩固 目标导航 方法指导 1. 掌握化学实验误差分析的基本方法，能准确判断操作偏差对实验结果的影响，了解误差控制的常用措施。 2. 掌握混合气体成分的检验原理与检验顺序，能依据气体性质设计完整的实验验证流程。 3. 掌握复杂化学装置的分析思路，能拆解装置功能模块，分析各部分的作用与整体实验逻辑。 1. 通过梳理定量实验的核心原理与计算依据，掌握 “定位偏差 — 分析变量 — 推导结果” 的误差分析方法，学会控制实验误差的基本策略。 2. 通过归纳混合气体检验 “先验水、后验气，先除杂、后反应” 的核心原则，掌握气体检验的流程设计技巧，能排除实验干扰，准确验证混合气体中的各组分。 3. 通过将复杂装置拆解为发生、除杂、反应、检验、尾气处理等功能模块，掌握装置功能与连接逻辑的分析方法，理解整套装置的实验设计意图。 题型01 化学实验误差分析与控制 1.装置质量变化测量 例如测定氢氧化钠样品中碳酸钠的质量，碱石灰装置在反应后增加的质量=反应产生二氧化碳的质量 （1）误差分析思路：会影响到进入碱石灰装置中的CO2量的因素 （2）实验误差影响因素：①装置内空气中的CO2没有排出 ②反应产生的CO2未被完全吸收 ③干燥管与空气直接相通 （3）实验改进装置： 2.气压变化测量 例如测定未开启的食品包装袋中“脱氧剂”里还原铁粉的质量分数，反应产生氢气，使锥形瓶内气压增大，使水流入量筒，排出水的体积就是生成氢气的体积，再结合实验条件下氢气密度为0.09g/L，可以计算得到反应产生的氢气质量。 （1）误差分析思路：会影响到锥形瓶中气压的因素 （2）实验误差影响因素：①加入的盐酸也会排出一部分空气 ②铁和稀盐酸反应放出热量 （3）实验操作改进：①反应产生氢气的体积=量筒中水的体积➖ 加入稀盐酸的体积 ②等到反应结束冷却到室温再读取量筒中水的体积 【特别提醒】气压变化测量实验中，装置中残留的气体并不会影响到实验结果 【例1】工业烧碱具有较好的杀菌消毒作用且廉价易得，但工业烧碱中常含有杂质碳酸钠。某科学学习小组同学围绕工业烧碱样品纯度测定问题，展开了讨论与探究。 （原理思路）利用Na2CO3与稀H2SO4反应产生CO2，通过CO2质量的测定，确定样品中碳酸钠的质量，从而计算样品纯度； （实验方案）小科同学根据以上思路，设计了如图甲的实验方案（固定装置省略） （交流讨论）小明认为图甲实验方案的设计有缺陷，若按该方案进行测定会导致难以避免的误差。你认为下列哪些因素会导致难以避免的误差（填序号）_____； ①加入的稀硫酸量不足 ②装置内空气中的CO2没有排出 ③反应产生的CO2未被完全吸收 ④干燥管与空气直接相通 （方案改进）为减少误差，使CO2质量的测定更准确，该小组同学根据以上讨论，对图甲方案进行改进，设计了如图乙的实验方案（固定装置省略）。图乙中A装置的作用是： ；图乙中E装置的作用是 ； 图乙B装置中样品在与稀硫酸反应前和停止反应后，都要通过量的空气，反应前通空气的作用是_____ ；反应停止后通空气的作用是 ；反应前通空气时a、b、c三个弹簧夹的控制方法是_____； （数据分析）若撤去图乙中的C装置，则测得工业烧碱的纯度将_____（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。 【答案】 （交流讨论） ②③④（方案改进） 除去空气中的二氧化碳 避免D装置中的碱石灰与空气接触 把装置内含二氧化碳的空气排净 把装置内的二氧化碳全部吸收 打开a、b，关闭c 偏低 【详解】 ①加入的稀硫酸量不足，碳酸钠不能完全反应，会影响实验结果，但是可以避免的，此选项不符合题意； ②装置内空气中的CO2没有排出，使得二氧化碳含量高，碳酸钠含量高，影响实验结果，此选项符合题意； ③反应产生的CO2未被完全吸收，也就不能完全吸收，影响实验结果，此选项符合题意； ④干燥管与空气直接相通，会吸收空气中的二氧化碳，影响实验结果，此选项符合题意。 故选②③④。 方案改进：图乙中A装置中的氢氧化钠溶液可吸收空气中的二氧化碳，所以图乙中A装置的作用是：除去空气中的二氧化碳；图乙中E装置的作用是避免D装置中的碱石灰与空气接触；图乙B装置中样品在与稀硫酸反应前和停止反应后，都要通过量的空气，反应前通空气的作用是用不含二氧化碳的空气将装置内的空气排尽；反应停止后通空气的作用是把装置内的二氧化碳全部吸收，避免对实验造成干扰；反应前通空气时a、b、c三个弹簧夹的控制方法是打开弹簧夹a、b，关闭弹簧夹c； 数据分析：浓硫酸具有吸水性，可作某些气体的干燥剂。若撤去图乙中的C装置，水蒸气会进入碱石灰中，并且被吸收，使得碳酸钠含量高，导致测得工业烧碱的纯度将偏低。 【变式1】还原铁粉是结构疏松的单质铁，常用于食品保鲜等。 I.利用 FeSO4溶液制备还原铁粉的某种流程如下： （1）“转化”时温度需控制在 35℃以下，目的是防止________（填化学式）受热分解。 （2）“干燥”时有少量的 FeCO3与空气中成分反应，生成FeOOH和CO2，与FeCO3反应的物质有O2和__________（填化学式）。 （3）“焙烧”时焦炭的作用与高炉炼铁中一致，主要是生成 CO，同时还能__________。 II.某同学利用如图装置探究还原铁粉与 Fe2O3发生化合反应得到的产物成分。 （查阅资料）①铁的氧化物中只有 Fe3O4能被磁铁吸引。 ②某些铁的氧化物在较高温度时能与氧气反应。 （提出问题）还原铁粉与 Fe2O3反应得到的产物是什么？ （作出猜想）猜想①是 FeO； 猜想②是 Fe3O4； 猜想③是 FeO 和 Fe3O4混合物。 （实验步骤） （4）①组装仪器，__________。 ②称取16.0g Fe2O3与质量为 m 的铁粉，混合均匀后，放入玻璃管中。 ③通入CO2，当观察到现象 X 时，夹上弹簧夹M，开始加热玻璃管。 ④完全反应后，停止加热，打开M，继续通入CO2直到________。将产物倒在滤纸上，取样，滴加稀盐酸，无气泡产生，用磁铁吸引，粉末部分被吸引。 （实验结论） （5）猜想_______（填序号）成立，所加铁粉质量m的范围是_____。 （问题讨论） （6）加热前通入CO2的目的是 ，判断该目的达成的现象X是 。该实验中______ (“能”或“不能”)用CO代替CO2进行上述实验。 Ⅲ．某兴趣小组测定未开启的食品包装袋中“脱氧剂”里还原铁粉的质量分数。 （查阅资料）“脱氧剂”一般由还原铁粉、活性炭和氯化钠等组成。 （方案设计）如下图1所示，甲同学取1.0 g样品，分别称得反应前、后装置和药品的总质量，据此求出样品中还原铁粉的质量分数。 （评价反思） （7）乙同学认为甲的方案误差较大，于是设计如图2的方案。甲同学误差较大的原因是_______（填字母）。 a．干燥剂吸收了空气中的水蒸气 b．稀盐酸挥发出了氯化氢气体 c．装置内气体反应前是空气，反应后是氢气，质量相差较大 （8）丙同学认为乙的方案即使操作无误，结果仍会偏大，原因是__________。 （9）丙同学设计了如图3的实验。取1.0g 样品，先注入40.0mL的稀盐酸，待铁粉完全反应并冷却至室温后，右侧注射器读数增加264.0mL。实验条件下氢气密度为0.09g/L。求样品中还原铁粉的质量分数（结果精确到0.1%）_______。 （10）若丙同学实验反应结束后立刻读数，将导致还原铁粉的质量分数______（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。 【答案】（1）NH4HCO3 （2） H2O （3） 放出大量热维持炉温 （4） 检查装置气密性 冷却至室温 （5） ③ 1.4g<m<5.6g （6） 排净空气 石灰水变浑浊 不能 （7） ac （8） 加入的盐酸也会排出一部分空气 （9） 56.4%。 （10） 偏大 【详解】 （1）碳酸氢铵不稳定，受热易分解；“转化”时温度需控制在 35℃以下，目的是防止NH4HCO3受热分解(分解成氨气、水、二氧化碳）。转化池中反应： 2NH4HCO3+FeSO4=(NH4)2SO4+FeCO3↓+H2O+CO2↑ （2）反应前后元素种类不变；“干燥”时有少量的 FeCO3与空气中成分反应，生成FeOOH和CO2，生成物中含有氢元素、碳元素，则与FeCO3反应的物质有O2和H2O。 （3）焦炭燃烧生成二氧化碳放出大量的热，同时碳高温与二氧化碳生成一氧化碳；“焙烧”时焦炭的作用与高炉炼铁中一致，主要是生成 CO，同时还能放出大量热维持炉温。 （4）①组装仪器，检查装置气密性，防止漏气。 ④已知，某些铁的氧化物在较高温度时能与氧气反应；完全反应后，停止加热，打开M，继续通入CO2直到冷却至室温，防止灼热的产物与空气中氧气反应。 （5）已知，铁的氧化物中只有 Fe3O4 能被磁铁吸引；铁和盐酸反应能生成氢气；产物取样，滴加稀盐酸，无气泡产生，说明没有铁单质；用磁铁吸引，粉末部分被吸引说明产物中含有四氧化三铁和氧化亚铁；故猜想③成立； 反应前后元素种类质量不变；根据题意可知，反应前后氧元素质量不变，若生成物全部是氧化亚铁，则需要铁粉质量为 ；若生成物全部是四氧化三铁，则需要铁粉质量为 ；故所加铁粉质量m的范围是1.4g<m<5.6g。 （6）某些铁的氧化物在较高温度时能与氧气反应，空气中含有氧气；加热前通入CO2的目的是排净空气防止铁粉与空气中氧气反应；二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，判断该目的达成的现象X是石灰水变浑浊，说明空气已经排净。一氧化碳能和铁的氧化物反应，故该实验中不能用CO代替CO2进行上述实验。 （7）a．干燥剂吸收了空气中的水蒸气，导致质量变大，出现误差，符合题意； b．稀盐酸挥发性较弱可以忽略，且干燥剂可以选择碱性干燥剂避免误差，不符合题意； c．氢气是密度最小的气体，装置内气体反应前是空气，反应后是氢气，质量相差较大，导致误差，符合题意； 故选ac。 （8）乙的方案中排出水的体积就是生成氢气的体积，但是加入的盐酸也会排出一部分空气，导致测量结果偏大，存在误差，故乙的方案即使操作无误，结果仍会偏大。 （9）见答案。 （10）铁和稀盐酸反应放出热量，若丙同学实验反应结束后立刻读数，温度较高气体膨胀，导致读数偏大，故还原铁粉的质量分数偏大。 【变式2】烧碱具有较好的杀菌消毒作用且廉价易得，但工业烧碱中常含有杂质碳酸钠。某科学学习小组同学围绕工业烧碱样品纯度测定问题，展开了讨论与探究。 （原理思路）利用Na2CO3与稀H2SO4反应产生CO2，通过CO2 质量的测定，确定样品中碳酸钠的质量，从而计算样品纯度。 （实验方案）小华同学根据以上思路，设计了如图的实验方案（固定装置省略）。 （交流讨论） （1）小明认为上图实验方案的设计有缺陷，会导致难以避免的误差。你认为下列哪些因素会导致实验结果偏高______（填序号）。 ①加入的稀硫酸量不足 ②装置内空气中的CO2没有排出 ③反应产生的CO2未被完全吸收 ④干燥管与空气直接相通 （方案改进） 为减少误差，使CO2质量的测定更准确，该小组同学根据以上讨论，对上图方案进行改进，设计了如图的实验方案（固定装置省略）。 （2）装置B中样品在与稀硫酸反应前和停止反应后，都要通过量的空气。反应前通空气时a、b、c三个弹簧夹的控制方法是 。停止反应后，通过量的空气的目的是使生成的二氧化碳被氢氧化钠完全吸收。 （数据分析） （3）若反应过程中，装置B中滴加稀硫酸的速度太快，则烧碱的纯度将______（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）。 （4）若原样品共Ag，实验结束测得C装置增重Bg，D装置增重Cg，则原样品的纯度（质量分数）为 。 （拓展延伸） （5）D装置用装有氢氧化钠固体的U形管，而不用装有澄清石灰水的洗气瓶的原因： （6）实验结束后，小华、小明一起探讨时，发现按目前所学知识还有其它实验方案测定工业烧碱样品纯度，请你帮他们设计一个新方案： 。 【答案】（1）①③ （2） 关闭c、打开a、b （3） 偏高 （4） （拓展延伸）（5） 氢氧化钙微溶于水，所以石灰水可能无法将生成的二氧化碳完全吸收 （6） 取一定量的烧碱样品完全溶解于水中，然后向溶液中逐滴加入氯化钡溶液，直到不再产生沉淀为止，过滤、洗涤、干燥、称量沉淀的质量，然后利用生成的碳酸钡沉淀的质量，利用化学方程式计算出碳酸钠的质量，最后根据烧碱样品的质量即可计算出其纯度 【详解】 （1）①加入的稀硫酸量不足、②装置内空气中的CO2没有排出、③反应产生的CO2未被完全吸收这三种情况会导致二氧化碳质量偏低，计算出的碳酸钠质量偏小，而造成计算出的烧碱的纯度结果偏高；而④干燥管与空气直接相通，氢氧化钠还会吸收空气中的二氧化碳和水蒸气，造成计算出的碳酸钠的质量偏大，导致计算出的烧碱纯度结果偏低；故填：①②③； （2）反应前通空气时，关闭c、打开a、b，可以把B、C装置中的二氧化碳排出，使实验结果更准确。停止反应后，通过量的空气的目的是使生成的二氧化碳被氢氧化钠完全吸收；故填：关闭c、打开a、b； （3）若反应过程中，装置B中滴加稀硫酸的速度太快，在生成的二氧化碳就不能被氢氧化钠固体完全吸收，造成计算出的碳酸钠的质量偏小，那么则烧碱的纯度将偏高；故填：偏高； （4）D装置增重Cg，即生成了Cg的二氧化碳，设需要碳酸钠的质量为x，则： 则原样品的纯度（质量分数）为：；故填：。 （5）氢氧化钙微溶于水，所以石灰水可能无法将生成的二氧化碳完全吸收，所以D装置用装有氢氧化钠固体的U形管，而不用装有澄清石灰水的洗气瓶；故填：氢氧化钙微溶于水，所以石灰水可能无法将生成的二氧化碳完全吸收； （6）还可以采用沉淀法来测定样品的纯度，即取一定量的烧碱样品完全溶解于水中，然后向溶液中逐滴加入氯化钡溶液，直到不再产生沉淀为止，过滤、洗涤、干燥、称量沉淀的质量，然后利用生成的碳酸钡沉淀的质量，利用化学方程式Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl计算出碳酸钠的质量，最后根据烧碱样品的质量即可计算出其纯度；故填：取一定量的烧碱样品完全溶解于水中，然后向溶液中逐滴加入氯化钡溶液，直到不再产生沉淀为止，过滤、洗涤、干燥、称量沉淀的质量，然后利用生成的碳酸钡沉淀的质量，利用化学方程式Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl计算出碳酸钠的质量，最后根据烧碱样品的质量即可计算出其纯度。故填：炭粉、铜。化学式化学符号为：C、Cu。 题型02 混合气体检验 一、核心原则 1.水蒸气永远最先检验 气体通过任何水溶液（澄清石灰水、氢氧化钠溶液等）都会带出水蒸气，后续装置的水会干扰原混合气体中水蒸气的检验。因此必须第一步用无水硫酸铜检验原气体中的水蒸气。 2.先验 “原有气体”，再验 “反应生成的气体” 如果某气体会被后续反应生成（如 CO 还原氧化铜生成 CO₂、H₂还原氧化铜生成 H₂O），必须先检验原气体中是否含有该气体，除尽后再通过 “检验反应产物” 反向证明还原性气体的存在。 【易错提醒】 验还原性气体前，必须 “除杂 + 干燥” 气体通入灼热氧化铜之前，必须把会干扰产物检验的气体（CO₂、H₂O）全部除尽，否则无法证明产物水、CO₂来自还原反应。 二、标准解题步骤 步骤 1：明确各气体的检验试剂与现象 待检验气体 检验试剂 特征现象 水蒸气（H₂O） 无水硫酸铜 白色固体变蓝色 二氧化碳（CO₂） 澄清石灰水 溶液变浑浊 氢气（H₂） 灼热氧化铜 + 无水硫酸铜 黑色固体变红；后续无水硫酸铜变蓝 一氧化碳（CO） 灼热氧化铜 + 澄清石灰水 黑色固体变红；后续澄清石灰水变浑浊 步骤 2：固定检验顺序（通用模板） 水蒸气 → 二氧化碳 → 除尽二氧化碳 → 干燥除水 → 灼热氧化铜 → 检验生成水（证明 H₂） → 检验生成 CO₂（证明 CO） 【例1】水煤气是将水蒸气通过灼热的焦炭而生成的气体，主要成分是一氧化碳、氢气及少量的二氧化碳和水蒸气。某兴趣小组设计实验，验证水煤气的成分，装置与药品如图所示。下列相关分析与推理错误的是（　　） A．丙装置的作用是将二氧化碳除净，避免对后续实验的干扰 B．实验中两次用到甲装置，其目的是不同的，第一次是验证水煤气中含有水蒸气，第二次是通过验证生成物有水来证明水煤气中含有氢气 C．验证水煤气中各成分的顺序依次是水蒸气、二氧化碳、一氧化碳、氢气 D．若撤去丁装置会对后续实验产生干扰 【答案】C 【解析】A、氢氧化钠溶液可吸收二氧化碳， 丙装置的作用是将二氧化碳除净，避免对后续实验的干扰 ，不符合题意； B、无水硫酸铜遇水白色变成蓝色， 第一次是验证水煤气中含有水蒸气，第二次是通过验证生成物有水来证明水煤气中含有氢气 ，不符合题意； C、 验证水煤气中各成分的顺序依次是水蒸气、二氧化碳、氢气 、一氧化碳，符合题意； D、丁装置是除去原气体中水蒸气，以防止干扰氢气的验证， 若撤去丁装置会对后续实验产生干扰 ，不符合题意； 故选C。 【变式1】某无色气体X可能含有氢气、一氧化碳、二氧化碳和甲烷四种气体中的一种或两 种。为确认其组成，某同学取一定量该气体按如图所示装置进行实验(假设每步都充分反应或吸收)，结果装置①中无明显变化，装置③质量增加10.8g，装置④质量增加8.8g。下列关于气体X成分的分析中，错误的是（　　） A．一定没有二氧化碳 B．可能含有氢气和一氧化碳 C．可能含有甲烷和氢气 D．可能只有甲烷 【答案】D 【解析】气体X通过澄清石灰水时无明显变化，说明一定不含二氧化碳，故A正确不合题意； 该气体燃烧后生成水和二氧化碳，装置③增重10.8 g，说明生成了10.8g水， 10.8g水中氢元素的质量为：； 装置④增重8.8g，说明生成了8.8g二氧化碳， 碳元素的质量为， 气体X中C：H=2.4g：1.2g=2：1； CH4中C：H=12：4=3：1； 故X的组成可能是：①可能含有氢气和一氧化碳；②可能含有甲烷和氢气；③可能同时含有甲烷、氢气和一氧化碳，BC正确不合题意，D错误符合题意。 故选D。 【变式2】某混合气体可能有CO2、CO、H2中的一种或几种，某学习小组的同学为了探究气体的组成，设计了如下装置进行实验(夹持装置已省略)。实验后发现A装置中溶液变浑浊，C中的固体由黑色变红色，D中的固体由白色变蓝色，F装置中的水流入烧杯。 在反应前后对C、D装置进行了质量的测量(各步反应均完全)，测量结果如下表： 反应前后 反应前 反应后 C装置中玻璃管与固体的总质量/g a c D装置中U形管与固体的总质量/g b d 请分析回答下列问题： （1）一定能证明原混合气体中有氢气存在的实验现象是　 　。 （2）F装置的作用：①“抽气”；②　 　。 （3）证明原混合气体中有CO存在的定量关系式子是　 　(用字母a、b、c、d表示)。 【答案】（1）D中固体由白色变为蓝色（2）收集尾气（或储存气体） （3）(a-c)＞ 【解析】（1）一定能证明原混合气体中有氢气存在的实验现象是：D中固体由白色变为蓝色。 （3）F装置的作用：“抽气”；还能收集尾气（或储存气体）。 （4）C装置中减少的质量即为氧化铜中氧元素的质量，即氧元素的质量为：a-c； D装置中增加的质量为水的质量， 水中氧元素的质量为； 如果有CO存在，那么和氧化铜发生反应的就是CO和H2两种气体，则C装置中计算出氧元素的质量肯定大于D装置中计算出的氧元素的质量，即。 。 题型03 复杂化学装置 【例1】探究学习小组在实验室中用如图所示装置制取CO2，并探究CO2与过氧化钠（Na2O2）的反应。其中，装置B的作用是吸收CO2中混有的HCl气体。 查阅资料得知：Ⅰ.过氧化钠（Na2O2）是一种淡黄色固体，能与CO2反应生成碳酸钠和氧气，也能与H2O发生反应：2Na2O2+H2O═4NaOH+O2↑； Ⅱ.NaOH溶液能与二氧化碳发生反应。 请回答下列问题： （1）装置A中发生反应的化学方程式为　 　。利用A装置制取CO2的优点　 　。 （2）写出过氧化钠（Na2O2）与CO2发生反应的化学方程式　 　。 （3）装置D的作用是　 　 。 （4）装置E中收集到的气体是　 　（填化学式） 【答案】（1）CaCO3+2HCl=CaCl2+ H2O+ CO2↑；便于控制反应的发生和停止（2）2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+ O2（3）除去CO2气体（4）O2 【解析】（1） 装置A中为石灰石与稀盐酸的反应，化学方程式为 CaCO3+2HCl=CaCl2+ H2O+ CO2↑ ；A装置可以通过控制药品的接触与分离从而控制反应的发生和停止； （2） 过氧化钠与CO2发生反应生成碳酸钠和氧气，化学方程式 为 2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+ O2 ； （3）D中氢氧化钠溶液可与二氧化碳反应，因所得氧气中含有二氧化碳，所以D装置作用是除去二氧化碳； （4）装置E中收集到的气体为氧气，化学式为 O2。 【变式1】 某研究小组利用如图所示装置研究碳的氧化物的性质（固定装置略）．已知碳酸镁加热发生类似碳酸钙的分解反应． （1）装置A中发生的反应：　 　 ．（用化学方程式表示） （2）装置C的作用：　 　，无水CaCl2的作用：　 　 ． （3）装置D中发生的反应：　 　 （用化学方程式表示）． （4）图中装置E是安全瓶，能防止倒吸，从实验安全考虑，本实验还应在装置　 　之间添加装置E． 【答案】MgCO3MgO+CO2↑；吸收二氧化碳；干燥气体；3CO+Fe2O32Fe+3CO2；BC 【解析】（1）碳酸镁加热分解为氧化镁和二氧化碳，反应的化学方程式为：MgCO3MgO+CO2↑，故答案：MgCO3MgO+CO2↑； （2）二氧化碳和氢氧化钠反应，所以C的作用是吸收二氧化碳，氯化钙具有吸水性，所以D的作用是干燥气体，故答案：吸收二氧化碳；干燥气体； （3）一氧化碳和三氧化二铁反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为3CO+Fe2O32Fe+3CO2，故答案：3CO+Fe2O32Fe+3CO2； （4）B处停止加热后，C处液体容易倒吸入B使装置炸裂，故答案：BC． 【变式2】现有一含NaCl、Na2CO3•10H2O和NaHCO3的混合物，某同学想测定该混合物中各成分 的质量分数，设计如图装置进行实验。装置A、D、E中分别盛放碱石灰，C盛放浓硫酸。 实验中通过测量C、D装置反应前后质量的变化，来测定该混合物中各成分的质量分数。（已知Na2CO3•10H2ONa2CO3+10H2O；2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑） （1）加热前为了除去装置B中的水蒸气和二氧化碳，请写出具体的操作方法 　 　，然后通入空气。 （2）装置E的作用是什么　 　。 （3）实验时，B中反应管右侧有水蒸气冷凝，则测定结果中NaHCO3含量将　 　。（选填“偏高”、“偏低”或“无影响”） （4）若样品质量为w，反应后C、D增加的质量分别为m1、m2，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）。 【答案】（1）关闭b打开a（2）防止空气中CO2和H2O对实验的干扰（3）无影响（4）4200m2/11w 【解析】（1） 加热前为了除去装置B中的水蒸气和二氧化碳， 需先通入一段时间除去二氧化碳和水蒸气的空气，即打开a关闭b。 （2）因空气中水和二氧化干扰实验完成，所以E是为了防止空气中CO2和H2O对实验的干扰。 （3）实验时，B中反应管右侧有水蒸气冷凝，则会使测得水的质量偏小，但该实验是利用产生二氧化碳质量来测定碳酸氢钠质量，所以对测定结果中NaHCO3含量无影响。 （4）若样品质量为w，反应后C、D增加的质量分别为m1、m2，即反应后产生二氧化碳质量为m2， 设碳酸氢钠质量分数为x 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑ 168 44 wx m2 168：44=wx：m2 x==. 1.甜叶菊苷是一种新型甜味剂，具有高甜度、低热能的特点，且能活血降压，有降低血糖及降低 血脂的功效。某实验小组欲探究甜叶菊苷的元素组成，进行如下实验（实验中固定装置已省略）： （提出猜想）甜叶菊苷可能由碳、氢、氧三种元素组成。 （进行实验）小方取适量的甜叶菊苷按如图1进行操作，并分别将干冷的烧杯和蘸有澄清石灰水的烧杯倒置于火焰上方。 （讨论交流）其他同学认为小方的实验设计存在明显错误，原因是___________。 经改进实验后，检验到甜叶菊苷在氧气中充分燃烧的产物只有二氧化碳和水，由此确定甜叶菊苷中一定含有碳、氢元素。 （继续探究）为了进一步确定其元素组成，同学们设计了如图2进行实验。（已知：装置中C中的氧化铜能确保甜叶菊苷中的碳元素完全转化为二氧化碳） （实验分析） B装置的作用是： 。 （数据处理） 质量为m克甜叶菊苷在C装置中充分燃烧后，D装置增重a克，E装置增重b克（产物均被完全吸收）。由此可以确定甜叶菊苷一定含氧元素的依据是___________。（用m、a、b关系式表示） （交流与反思）实验前后在装置中通氮气都能减小该实验中的误差。但也有同学认为这个实验中其实不通氮气也能通过其它方法减小这方面的误差。该同学说的其他方法是指___________。 【答案】（讨论交流）空气中含有水蒸气和二氧化碳，影响实验结果的判断 （实验分析） 吸收水蒸气 （数据处理） （交流与反思） 加入足量的过氧化氢溶液 【详解】 【讨论交流】烧杯直接敞口放置在空气中，由于空气中含有水蒸气和二氧化碳，即使不点燃甜叶菊苷也会形成相同实验现象，所以造成实验结论不严谨； 【继续探究】过氧化氢分解生成氧气，氧气会带出水蒸气，而之后反应生成了水，因此为了确保后续水的质量不发生变化，需要通入干燥氧气，氢氧化钠固体可以吸收水蒸气； 【数据处理】D中增加质量为水的质量，E中增加质量为二氧化碳质量，水中氢元素质量=，二氧化碳中碳元素质量=，所以当时，可以确定甜叶菊苷一定含氧元素； 【反思交流】实验前通入氮气是为了排出装置中的空气，实验和是为了保证内部残留的气体全部排出被吸收，因此可以加入足量过氧化氢溶液，生成足够的氧气，也能排出装置中的空气和将内部残留的气体全部排出，达到相同实验目的；故答案为：加入足量的过氧化氢溶液。 2.某化学兴趣小组为了探究草木灰的纯度（即碳酸钾的质量分数），组内一位同学设计了如下实验： （设计实验方案）实验装置如图2所示（固定装置略去）： A B C D 需要测定的实验数据：草木灰样品的质量；实验前、后C装置（包含氢氧化钠固体）的总质量。 （1）A装置中化学反应的方程式是 。为了保证草木灰样品中的碳酸钾完全反应，其操作是 。 （2）B装置的作用是 ；C装置中反应的化学反应方程式是 。 （3）请补充D装置（简要叙述或画出装置示意图）： 。 （交流与表达） （4）有同学认为图2所示实验装置会造成测得草木灰的纯度偏低，原因是 。 （5）为了克服图2装置的不足，有同学提出，还应增加图1装置与A装置连接（A装置中原双孔橡胶塞换成三孔橡胶塞），在反应前、后用图1装置分两次缓缓鼓入空气。 ①反应前，断开B、C装置之间的连接，用图1装置鼓入空气的作用是________。 ②反应后，用图1装置鼓人空气的作用是________。 ③在A装置中的反应发生时，开关K处于关闭状态，其原因是________。 （6）能否用稀盐酸代替稀硫酸？同学们经过讨论认为不能，理由是________。 （7）改进后的实验装置能减少测定的误差，原因是：①________；②________。 【答案】（1） 逐滴滴入稀硫酸至不再产生气泡为止 （2） 除去水蒸气 （3） 装氢氧化钠固体的球形管（或 ） （4） A、B装置中残留的二氧化碳气体未被C装置中的氢氧化钠吸收 （5） ① 用不含二氧化碳的空气排出A、B装置中原有的空气 ② 用不含二氧化碳的空气排出残留在A、B装置中反应产生的二氧化碳气体 ③ 避免图1装置吸收反应产生的部分二氧化碳气体 （6） 稀盐酸挥发出氯化氢气体被装置C吸收，影响实验测定 （7） 反应生成的二氧化碳尽可能被C装置吸收 避免A、B装置中原有空气所含二氧化碳气体对实验的干扰 【详解】 （1）A装置碳酸钾和硫酸反应生成硫酸钾二氧化碳和水，化学方程式，为了保证草木灰样品中的碳酸钾完全反应，其操作是逐滴滴入稀硫酸至不再产生气泡为止，故填：；逐滴滴入稀硫酸至不再产生气泡为止。 （2）浓硫酸具有吸水性，B装置的作用是除去水蒸气，C装置中氢氧化钠和二氧化碳生成碳酸钠和水，化学方程式是，故填：除去水蒸气；。 （3）为了避免空气中二氧化碳、水蒸气对实验造成干扰，D处应放一个装氢氧化钠固体的球形管（或 ），故填：装氢氧化钠固体的球形管（ ）。 （4）A、B装置中残留的二氧化碳气体未被C装置中的氢氧化钠吸收，故图2所示实验装置会造成测得草木灰的纯度偏低，故填：A、B装置中残留的二氧化碳气体未被C装置中的氢氧化钠吸收。 （5）①反应前，断开B、C装置之间的连接，用图1装置鼓入空气用不含二氧化碳的空气排出A、B装置中原有的空气，避免空气中二氧化碳对实验造成干扰，故填：用不含二氧化碳的空气排出A、B装置中原有的空气。 ②反应后，用图1装置鼓人空气，用不含二氧化碳的空气排出残留在A、B装置中反应产生的二氧化碳气体，故填：用不含二氧化碳的空气排出残留在A、B装置中反应产生的二氧化碳气体。 ③在A装置中的反应发生时，开关K处于关闭状态，其原因避免图1装置吸收反应产生的部分二氧化碳气体，故填：避免图1装置吸收反应产生的部分二氧化碳气体。 （6）盐酸具有挥发性，会使二氧化碳不纯，挥发出的氯化氢气体被装置C吸收，影响实验测定，故不能用稀盐酸，故填：稀盐酸挥发出氯化氢气体被装置C吸收，影响实验测定。 （7）改进后的实验装置减少了测定的误差，原因反应生成的二氧化碳尽可能被装置吸收，避免A、B装置中原有空气所含二氧化碳气体对实验的干扰，故填：反应生成的二氧化碳尽可能被C装置吸收；避免A、B装置中原有空气所含二氧化碳气体对实验的干扰。 3.老师用下图所示装置为同学们做了一个兴趣实验。已知装置B、C、D中依次盛有紫色石蕊试液、足量的澄清石灰水和稀盐酸。小资料：HCl气体极易溶于水。 （1）打开A中的玻璃塞和活塞，C中反应的化学方程式为　 　。甲同学认为通过B中的现象能说明二氧化碳与水反应生成了碳酸，你认为他的看法是否合理，并说明原因　 　。 （2）一段时间后，关闭A中的活塞和玻璃塞，打开弹簧夹K2及E中的玻璃塞和活塞，待足量的过氧化氢溶液流入锥形瓶后，立即关闭E中的活塞，并用弹簧夹K2夹紧橡皮管。C中可能出现的现象是　 　。 （3）上述实验过程中，C中玻璃管K1的作用是　 　。 【答案】（1）Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O；不合理；浓盐酸有挥发性，使产生的二氧化碳中含有大量氯化氢气体（2）澄清石灰水又变澄清，且有气泡产生（3）缓冲压强 【解析】（1）C中盛放澄清石灰水，打开A中玻璃塞和活塞，盐酸与大理石反应产生二氧化碳，二氧化碳与氢氧化钙反应产生碳酸钙和水，C中反应方程式为Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O；浓盐酸有挥发性，使产生的二氧化碳中含有大量氯化氢气体，所以B中石蕊试液变红不能说明有碳酸生成； （2） 一段时间后，关闭A中的活塞和玻璃塞，打开弹簧夹K2及E中的玻璃塞和活塞，待足量的过氧化氢溶液流入锥形瓶后，立即关闭E中的活塞，并用弹簧夹K2夹紧橡皮管 ，E中压强增加，会使D中液体流入C中，C中碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，所以C中观察到澄清石灰水又变澄清，且有气泡产生； （3） C中玻璃管K1的作用是缓冲压强； 4. 1783年，拉瓦锡利用如图装置探究水的组成：往A杯中滴加少量的水，水通过灼热的铁管时发生汽化，水蒸气与灼热的铁反应，生成了一种黑色固体（Fe3O4）和“可燃空气”，将气体通过放在冷水中的铜管，在B装置中收集到纯净的可燃空气。最终，拉瓦锡证明了水是由两种元素组成的。 （1）将气体通过放在冷水中的铜管，目的是除去　 　。 （2）将B装置收集到的可燃空气在氧气中点燃，生成了水。可燃空气的名称是　 　。 （3）若该实验中生成的黑色固体质量为m1，可燃空气的质量为m2，可燃空气完全燃烧生成水的质量为m3，如果水是由“氧元素”和“可燃空气元素”组成的，则m1、m2、m3三者应满足的关系是　 　。 【答案】（1）水蒸气（2）氢气（3） m1+m2=m3 【解析】（1）将气体通过放冷水中的铜管，是降低温度除去气体中的水蒸气； （2）由反应前元素的种类可知，生成的可燃空气为氢气； （3）生成水中氧元素质量即为四氧化三铁中氧元素质量，氧元素质量为,水的质量为氢元素和氧元素质量和，则 m1+m2=m3； 5.化学兴趣小组设计以下实验方案，测定某已部分变质的小苏打样品中 Na2CO3 的质量分数。 （方案一） 称取一定质量样品，置于坩埚中加热至恒重后，冷却，称量剩余固体质量，计算。 （1）坩埚中发生反应的化学方程式为： 。 （2）实验中确定加热至恒重的方法是： 。 （方案二） 称取一定质量样品，置于小烧杯中，加适量水溶解；向小烧杯中加入足量Ba（OH）2溶液，过滤，洗涤、干燥沉淀，称量固体质量，计算。 （1） 实验中判断沉淀是否完全的方法是________。 （2） 实验中洗涤沉淀的操作是___________。 （方案三） 按如下图所示装置进行实验： （1）B 装置内所盛试剂是________； （2）实验前称取 17.90 g 样品，实验后测得 C 装置增重 8.80 g，则样品中 Na2CO3的质量分数为__________。 （3）根据此实验测得的数据，测定结果有误差，因为实验装置还存在一个明显缺陷，该缺陷是：_____。 【答案】（方案一）（1） （2） 两次称量剩余固体的质量差不超过0.1 g （方案二）（1） 取少量上层清液于一支试管中，滴加一滴 Ba（OH）2 溶液，观察是否有白色沉淀生成 （2） 向漏斗里加入蒸馏水，使水面没过沉淀物，等水流完后，重复操作 2～3 次 （1）浓硫酸 （2） 29.61% （3） 缺少一套将A、B装置的CO2气体全部驱赶到C装置中的装置 【详解】 [方案一]（1）小苏打为碳酸氢钠俗称，碳酸氢钠在在加热条件下反应生成碳酸钠、水和二氧化碳，据此书写化学方程式，注意配平及气体符号； 故答案为：。 （2）固体加热是否达到恒重，根据相近前后称量的质量差来判断，一般前后质量差小于0.1g，认为达到恒重； 故答案为：两次称量剩余固体的质量差不超过0.1 g。 [方案二]（1）判断沉淀是否完全，主要看溶液中是否含有剩余的碳酸钠，因此取上层清液于试管中，加入氢氧化钡溶液，观察有无白色沉淀生成，判断沉淀是否完全； 故答案为：取少量上层清液于一支试管中，滴加一滴 Ba（OH）2 溶液，观察是否有白色沉淀生成。 （2）考查过滤后沉淀的洗涤方法，需要用蒸馏水洗涤，加入水的量没过沉淀，等过滤完毕，重复操作2～3次，完成洗涤； 故答案为：向漏斗里加入蒸馏水，使水面没过沉淀物，等水流完后，重复操作2～3次。 [方案三]（1）稀硫酸与样品反应后生成硫酸钠、二氧化碳和水，二氧化碳回带出水蒸气，而碱石灰不仅吸收二氧化碳，也会吸收水蒸气，因此为了确保只吸收二氧化碳，则需要对气体进行干燥，常用液体干燥剂为浓硫酸； 故答案为：浓硫酸。 （2）C中增加质量为二氧化碳质量，而碳酸钠与碳酸氢钠和硫酸反应都可以生成二氧化碳，因此根据碳原子质量守恒可知，碳酸钠中碳元素质量+碳酸氢钠中碳元素质量=二氧化碳中碳元素质量，设碳酸钠质量为m，则碳酸氢钠质量=17.90g-m，所以根据碳元素质量守恒可知：，m=5.30g，所以样品中碳酸钠质量分数= ； 故答案为：29.61%。 （3）由于二氧化碳密度比空气大，所以容易在装置内残留，需要增加一套可以将内部残留气体排出的装置，主要残留气体在A与B中，因此为了保证二氧化碳被全部吸收，需要增加一套将A与B中残留的二氧化碳排出的装置； 故答案为：缺少一套将A、B装置的CO2气体全部驱赶到C装置中的装置 6.碳酸钠、碳酸氢钠是生活中两种常见的重要的盐。 （1）碳酸钠（俗称纯碱、苏打）与碳酸氢钠（俗称 ），均为________色固体，水溶液均呈_______性，向它们的水溶液中分别滴入无色酚酞试液，酚酞试液均变红色。 （2）碳酸钠、碳酸氢钠均可与稀盐酸反应，其中碳酸钠与稀盐酸反应的化学方程式为 。但是，碳酸钠、碳酸氢钠与稀盐酸反应产生二氧化碳的速率是否相同？校兴趣小组同学针对于此，展开探究： （方案设计） ①甲设计的实验如图1所示，实验时，同时全部推出足量稀盐酸后，观察到图2所示现象。于是他得出______和稀盐酸反应产生二氧化碳较快的结论。 ②乙同学通过计算可知：0.318 g碳酸氢钠约产生0.167 g二氧化碳，而0.318 g碳酸钠产生二氧化碳的质量为______g，等质量的碳酸钠与碳酸氢钠与足量的稀盐酸作用，碳酸氢钠产生二氧化碳的质量更多，显然甲同学的设计不妥，应取含碳元素质量相同的碳酸钠和碳酸氢钠进行实验。若碳酸钠的质量仍为0.318g，应称取碳酸氢钠的质量为_______g。 ③小组同学在老师指导下设计了图3所示实验。连通管除消除稀盐酸滴入占有体积引起的误差，还有 的作用。 分别取等体积、含碳元素质量相同的碳酸钠和碳酸氢钠稀溶液（各滴2滴酚酞溶液）以及相同体积、相同浓度的足量稀盐酸进行实验。实验时，广口瓶内压强随时间变化如图4所示，溶液颜色变化记录如表1。 表1： 滴入酚酞溶液 滴入稀盐酸，溶液颜色变化 碳酸钠溶液 红色 红色→浅红色→无色 碳酸氢钠溶液 浅红色 淺红色→无色 （实验结论）分析图4所示的实验数据可得到：相同条件下，碳酸氢钠与稀盐酸反应产生二氧化碳速率更快，你判断的理由是 。 （实验反思）小组同学分析表1实验现象和图4数据，得出碳酸钠能与稀盐酸反应产生二氧化碳，反应是分步进行的。第一步发生的化学反应方程式是： ，第二步发生的反应是：NaHCO3＋HCl=NaCl＋H2O＋CO2↑。 【答案】（1）小苏打 白 碱 （2） 碳酸氢钠 ② 0.132 0.252 ③ 平衡装置的压强，便于液体顺利流下 （实验结论） 产生相同体积的二氧化碳时，碳酸氢钠需要时间短 （实验反思） 【详解】 （1）碳酸氢钠俗称小苏打，为白色固体，碳酸钠也是白色固体； 向它们的水溶液中分别滴入无色酚酞试液，酚酞试液均变红色，无色酚酞试液遇碱变红，说明它们的水溶液均呈碱性； 故填：小苏打；白；碱； （2）碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，该反应的化学方程式为：； 方案设计：① 由图可知，等体积、等浓度的足量稀盐酸与等质量的碳酸钠和碳酸氢钠反应，碳酸氢钠与稀盐酸反应生成的气体使气球胀的更大，说明碳酸氢钠与稀盐酸反应生成二氧化碳的速率快，故填：碳酸氢钠； ②解：设0.318 g碳酸钠产生二氧化碳的质量为x x=0.132g； 0.318g碳酸钠中碳元素的质量为：； 则含0.036g碳元素的碳酸氢钠的质量为：； ③碳酸钠、碳酸氢钠都能与稀盐酸反应生成二氧化碳气体，使装置内压强增大，大于外界大气压，使得分液漏斗中的稀盐酸不能顺利滴下，故加一个连通管，可以起到平衡压强的作用，使液体顺利流下，故填：平衡装置的压强，便于液体顺利流下； 实验结论：由图4可知，压强相同，即产生相同体积的二氧化碳时，碳酸氢钠所需时间短，故：相同条件下，碳酸氢钠与稀盐酸反应产生二氧化碳速率更快，故填：产生相同体积的二氧化碳时，碳酸氢钠需要时间短； 实验反思：由图4可以看出，一开始，碳酸钠与稀盐酸反应，压强变化不大，说明这时无气体产生，分别向碳酸钠和碳酸氢钠中滴入酚酞试液，滴入酚酞试液后，碳酸钠呈红色，碳酸氢钠呈粉红色，滴入稀盐酸，碳酸钠溶液的颜色变化是：红色→浅红色→无色，碳酸氢钠溶液的颜色变化是：浅红色→无色，说明碳酸钠先和稀盐酸反应生成了碳酸氢钠，然后，碳酸氢钠与稀盐酸反应生成了氯化钠、二氧化碳和水，根据质量守恒定律，化学反应前后，原子的种类和数目不变，故碳酸钠先和稀盐酸反应生成碳酸氢钠，还生成了氯化钠，该反应的化学方程式为： 1 / 37 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 1.科学兴趣小组为了探究水蒸气通过灼热的焦炭后得到的混合气体的成分，在老师的指导下设计了如下图所示的装置，并进行了实验（A、F内装有无水硫酸铜粉末，B、G内盛有澄清石灰水、D内盛有足量的浓硫酸，部分夹持仪器已略去）。请回答： （1）上图装置C中盛有足量的　 　溶液； （2）通过实验证明原混合气体中有二氧化碳存在，依据的实验现象是　 　； （3）若观察到装置A、F中的白色粉末均变蓝色，则原混合气体中一定存在　 　； （4）G装置在该实验中的作用有多个，请写出：　 　。 【答案】（1）氢氧化钠（2）装置B内澄清石灰水变浑浊 （3）H2O、H2（4）①检验原混合气体中是否有CO；②收集尾气/尾气处理； ③先通气体使液面下降至安全线以下再点燃酒精灯，防止爆炸 【解析】（1）由所给装置的连接顺序可知，A是验证原气体中水蒸气，B是验证原气体中二氧化碳，E和F结合验证氢气，E和G组成验证一氧化碳，所以为防止干扰CO的验证，需保证通入E前不能含有二氧化碳，则C为除二氧化碳装置，试剂为氢氧化钠溶液； （2）通过实验证明原混合气体中有二氧化碳存在，是依据装置B内澄清石灰水变浑浊； （3）若观察到装置A、F中的白色粉末均变蓝色，说明原气体中含有水蒸气，与氧化铜反应生成水，即原混合气体中一定存在水和氢气； （4）G装置有①检验原混合气体中是否有CO；②收集尾气； ③先通气体使液面下降至安全线以下再点燃酒精灯，防止爆炸等作用； 2.不能达到实验目的的是（　　） A．观察图甲硬质玻璃管和试管中的现象，可验证该气体是否为CO B．观察图乙装置中的现象，验证X溶液中是否含有Cl﹣ C．观察图丙装置反应剧烈程度，比较镁与锌的活动性强弱 D．观察图丁装置中的现象，检验空气中是否有水分 【答案】B 【解析】A、氢气、一氧化碳都能使氧化铜还原成铜，观察图甲硬质玻璃管和试管中的现象，不能验证该气体是否为CO ，若试管中溶液便浑浊则为CO；不符合题意； B、 氯离子、碳酸根离子都能与硝酸银溶液反应产生氯化银沉淀，观察图乙装置中的现象，不能验证X溶液中是否含有Cl﹣ ，符合题意； C、通过镁和锌与硫酸反应的剧烈程度，可比较镁与锌的活动性强弱，不符合题意； D、图丁能检验空气中的水分，不符合题意； 故选B。 3.某气体可能由 CO、H2、水蒸气中的一种或几种组成。小科利用上图的装置探究其成分，已知无水硫酸铜遇水会变蓝色。 （1）甲装置中盛放的液体是 　 　。 （2）实验过程中观察到无水硫酸铜不变色，澄清石灰水变浑浊，则原气体中一定含有　 　（填化学式），同时乙装置中黑色固体变　 　色 【答案】（1）浓硫酸（2）CO；红 【解析】（1）甲装置的作用是去除水蒸气，则甲中盛放的液体是浓硫酸。 （2）实验过程中观察到无水硫酸铜不变色，澄清石灰水变浑浊，则原气体中一定含有CO，同时乙装置中黑色固体变红色。 4.过氧化钠是一种淡黄色固体，它能与二氧化碳反应生成氧气，在潜水艇中用作制氧剂，供人 类呼吸之用。某学生为了验证这一实验，以足量的大理石、足量的盐酸和过氧化钠样品为原料， 制取O2，设计出如下实验装置：(提示：无水硫酸铜遇水变蓝) （1）C装置内可能出现的现象是　 　。 （2）为了检验E 中收集到的气体，在取出集气瓶后，接下来应如何操作，请你说出检验的方法和相应的现象　 　。 （3）E中饱和石灰水的作用是　 　。 【答案】（1）变蓝（2）将带火星的木条伸入集气瓶内，木条会复燃（3）除去未反应完全的CO2 【解析】（1）气体导出时会带有水蒸气， C装置内可能出现的现象是无水硫酸铜变成蓝色； （2）E中气体为氧气，检验方法是将带火星的木条伸入集气瓶内，木条会复燃； （3）E中饱和石灰水可除去未反应完全的CO2 ； 5.某食品脱氧剂中的主要成分是铁粉，铁粉的除氧效果如何呢?某实验小组通过测定铁生锈时消耗的氧气的体积分数来判断除氧效果，做了如下实验： ①如图连接好装置，并检查装置的气密性。 ②量取一定体积(记为V1)的红墨水倒入小烧杯里，将导管一端浸入液面以下，并将一有孔塑料片盖于烧杯口。 ③在100毫升锥形瓶内放入一拱形有孔塑料片，将浸有饱和食盐水，内含铁粉、炭粉的食品干燥剂纸袋平铺在有孔塑料片上，并迅速塞紧橡皮塞。(食盐水和炭粉主要起加速反应的作用) ④实验结束后，测出小烧杯内剩余红墨水体积，记为V2。打开橡皮塞，继续往锥形瓶(含内容物)和导管内注满水，记录后加入的水的体积，记为V3。 ⑤对实验装置干燥处理。重新称量与上述等量的铁粉和炭粉，重复再做2次实验。将实验数据填入右表，并计算。 实验次数 V1/毫升 V2/毫升 V3/毫升 ★ 第一次 　 　 　 　 第二次 　 　 　 　 第三次 　 　 　 　 （1）为提高实验的准确性，步骤四中若看到　 　现象， 即可测量小烧杯内剩余红墨水的体积。 （2）锥形瓶内放的是拱形有孔塑料片而不是平的有孔塑料片的原因是　 。 （3）上述表格中，“★”为计算铁粉消耗的氧气的体积分数，其计算式为　 　。(用V1、 V2、V3来表示)。 【答案】（1）小烧杯的液面不再下降；导管内的液面(体)不再流动：锥形瓶内的液面不再上升 （2）可防止倒流的红墨水浸没纸袋，隔绝了空气，不利于反应 ，凡增大与氧气的接触面积，加快反应速度（3） 【解析】(1) 测量小烧杯内剩余红墨水的体积，要在锥形瓶中反应停止后，根据锥形瓶中反应的现象判断，步骤四中若看到小烧杯的液面不再下降或导管内的液面(体)不再流动或锥形瓶内的液面不再上升现象，即可测量小烧杯内剩余红墨水的体积。 (2)锥形瓶内放的是拱形有孔塑料片而不是平的有孔塑料片的原因是，可防止倒流的红墨水浸没纸袋，隔绝了空气，不利于反应 ，凡增大与氧气的接触面积，加快反应速度。 (3)V1代表红墨水体积，V2 代表小烧杯内剩余红墨水体积、V3 代表后加入的水的体积。 则消耗的氧气体积为V1-V2；原有气体体积V1 -V2+V3；消耗的氧气的体积分数 ： 6.还原性铁粉中含有少量FexCy，小组同学在老师的指导下进行以下实验。 【资料】①Fe，FexCy在加热时与O2反应能生成相应氧化物。②FexCy不与酸反应。 ③碱石灰的主要成分是氧化钙与氢氧化钠的混合物 【实验1】取29.8g样品，加入足量稀H2SO4，充分反应后生成1gH2。 【实验2】另取29.8g样品，按如图进行实验。 实验后A中固体全部变为红棕色，装置B的质量增加了0.44g。 （1）A中红棕色固体的化学式是 　 　。 （2）写出实验1中的反应方程式 　 　。 （3）FexCy中，x：y＝　 　。 （4）若用空气（过量）替代O2进行实验，测得x：y的值偏小，可能的原因是 　 　。 【答案】（1）Fe2O3（2）Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑（3）3：1（4）空气中含有水蒸气和二氧化碳，都能被B装置吸收，导致计算的碳元素质量偏大，进一步导致测得x：y的值偏小。 【解析】（1）铁的氧化物中，氧化铁为红棕色，则A中红棕色固体是 Fe2O3 ； （2） 样品中只铁能与硫酸发生反应，则实验1中的反应方程式为Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ ； （3） 加入硫酸生成1克氢气，设样品中铁的质量为a Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ 56 2 a 1g a=28g，则样品中FexCy的质量为1.8g，实验后A中固体全部变为红棕色，装置B的质量增加了0.44g ，即生成二氧化碳质量为0.44g，则碳元素质量为，x：y＝； （4）若用空气（过量）替代O2进行实验，空气中含有水蒸气和二氧化碳，都能被B装置吸收，导致计算的碳元素质量偏大，进一步导致测得x：y的值偏小。 7.小金同学用如图所示装置测定铜铝合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。 主要实验步骤如下（要的固定装置已略去）： ①连接装置并检查装置气密性； ②加入药品和水； ③记录 C 中液面刻度（C 为带有刻度的玻璃管）； ④由 A 向 B 中滴加试剂至过量； ⑤待 B 中不再有气体产生并恢复至室温后，记录 C 中液面刻度，计算得到气体的体积为 V mL（经査，该气体密度为 ）； ⑥将B 中剩余固体过滤、洗涤、干燥称重，称得剩余固体质量为 W g。 （1）如何检验该装置的气密性：　 　。 （2）小敏发现实验中由于缺少某一步骤导致数据缺乏而无法计算，该步骤是　 　 （3）通常实验前须估算药品用量，如果实验过程中，发现盐酸的量不足，应中途加酸还是重新实验并写出理由　 　。 【答案】（1）提高D管，静止片刻后，C、D液面仍存在高度差，则气密性良好 （2）测量铜铝合金样品的质量（3）重新实验，中途添加酸时，会造成气体逸散，影响气体体积的精确测量 【解析】（1）如何检验该装置的气密性：提高D管，静止片刻后，C、D液面仍存在高度差，则气密性良好。 （2）小敏发现实验中由于缺少某一步骤导致数据缺乏而无法计算，该步骤是：测量铜铝合金样品的质量。 （3）通常实验前须估算药品用量，如果实验过程中，发现盐酸的量不足，应重新实验，出理由：中途添加酸时，会造成气体逸散，影响气体体积的精确测量。 8.为研究草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)分解的产物，在实验室称取一定量的草酸亚铁利用下列装置进行实验。 （1）实验过程中观察到B中白色无水CuSO4变成蓝色，C中澄清石灰水变浑浊，则草酸亚铁分解的产物中有　 　。 （2）若要证明草酸亚铁晶体热分解的气体产物中有CO，小夏同学提出需在C和D装置之间增加如右图G、H所示的装置，依据此思路，只有当出现　 　时才能证明产物中有CO； （3）进行上述实验时，先点燃A处的酒精灯，一段时间后再点燃E处的酒精灯，原因是 　 　； （4）小金认为，从简约的角度考虑，D装置可以省略，理由是　 　。 【答案】（1）水和二氧化碳（2）H中澄清石灰水不变浑浊，F中澄清石灰水变浑浊 （3）排净装置内的空气，避免加热时发生危险（4）水蒸气不是干扰气体(合理即可) 【解析】（1） B中白色无水CuSO4变成蓝色，说明有水生成，C中澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成，所以草酸亚铁分解的产物中有水和二氧化碳； （2）证明CO需通过CO与氧化铜反应生成二氧化碳来验证，所以CD之间增加氢氧化钠溶液装置是吸收原二氧化碳，H装置是验证二氧化碳是否完全除去，再通过H中澄清石灰水不变浑浊，F中澄清石灰水变浑浊来证明CO的存在； （3）一氧化碳与空气的混合气体燃烧易发生爆炸，所以实验时先点燃A处的酒精灯，一段时间后再点燃E处的酒精灯，以排净装置内的空气，避免加热时发生危险； （4）水蒸气在该实验中不是干扰气体，所以D干燥装置可以省略。 9.某化学兴趣小组完成了如图所示的化学实验（装置气密性良好），通过测定二氧化碳中碳元素与氧元素的质量比来确定二氧化碳的组成。实验过程如下： ①称量装有干燥的木炭的试管D，质量为50.7g，装有碱石灰的干燥管质量为112.4g，连接A、B、C、D装置； ②向长颈漏斗中加入足量3%的过氧化氢溶液，连接C装置，点燃酒精灯； ③待D中反应完全，熄灭酒精灯，冷却； ④称量试管D及剩余固体质量为50.1g，装置C的质量为114.5g； 已知：生石灰可吸收水分，碱石灰可吸收水和二氧化碳，木炭中的杂质不参加反应，B、C中所装药品是足量的能够完全吸收相关物质，请回答下列问题： （1）A中发生反应的化学方程式为________； （2）酒精灯的作用是________； （3）为减少误差，步骤③冷却过程中需要继续通入O2的原因是：________； （4）根据实验数据计算参加反应的氧气质量为_______g；从而计算出二氧化碳中碳、氧元素质量之比。 （5）若省略B装置，最终测得二氧化碳中碳元素与氧元素的质量比与理论值相比_____（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。 【答案】（1）2H2O22H2O+O2↑ （2） 点燃木炭 （3） 使生成的二氧化碳完全进入装置C中，被碱石灰吸收 （4） 1.6 （5） 偏小 【详解】 （1）装置A中为过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，反应的化学方程式为2H2O22H2O+O2↑，故填：2H2O22H2O+O2↑； （2）酒精灯给木炭加热，当温度达到木炭的着火点时，木炭燃烧起来，故填：点燃木炭； （3）为减少误差，步骤Ⅲ冷却过程中，应该继续通入氧气，使生成的二氧化碳完全进入装置C中，被碱石灰吸收，故填：使生成的二氧化碳完全进入装置C中，被碱石灰吸收； （4）装置C中两次质量之差就是生成的二氧化碳的质量，二氧化碳的质量为114.5g-112.3g，装置D中两次质量之差就是参加反应的木炭的质量，参加反应的木炭的质量为50.7g-50.1g，根据质量守恒定律，参加反应的木炭的质量和氧气的质量之和等于生成的二氧化碳的质量，所以参加反应的氧气的质量为（114.5g-112.3g）-（50.7g-50.1g）=1.6g； （5）B装置的作用是吸水干燥，若省略B装置，装置C中两次质量之差将偏大，二氧化碳的质量偏大，导致氧元素的质量偏大，最终测得二氧化碳中碳元素与氧元素的质量比与理论值相比偏小，故填：偏小。 10.硫酸铜在纺织、印刷等行业有广泛用途。 Ⅰ.探究硫酸铜的制备 工业上可用铜屑、空气与稀硫酸在80℃条件下制备硫酸铜。如图所示是某研究性学习小组实验室模拟工业制备硫酸铜的装置。 （1）多孔球泡的作用为____________。 （2）该反的化学方程式为___________。 Ⅱ.探究硫酸铜的性质 实验一：研究性学习小组同学将铁粉投入硫酸铜溶液中，发现生成红色固体物质的同时有较多的气泡放出。这一现象激发起同学们的探究欲望：生成的是什么气体？ （提出猜想）从物质组成元素的角度，放出的气体可能是SO2、O2、H2中的一种或几种。 （查阅资料）①酸性高锰酸钾溶液呈紫红色，SO2能使酸性高锰酸钾溶液褪色。 ②，I2为碘单质，遇淀粉溶液变蓝。 （方案设计）依据上述猜想，研究性小组同学分别设计了如下方案： （1）甲同学为确定是否含有SO2，他将气体通入酸性高锰钾溶液中，溶液颜色未发生变化，则该气体中___SO2（填“有”或“无”）。 （2）乙同学认为只有O2，则可用___________来检验。实验证明乙同学的观点不正确。 （3）丙同学为判断是否含有O2，同时确定气体成分，设计了如下的实验装置： （实验结论）A中观察到_____________，证明无O2；B中观察到_________________，证明该气体是H2。 （实验反思）大家认为丙同学在加热之前，应对气体先______________以确保安全。 实验二：小组同学又将过量的Na2CO3溶液滴入到CuSO4溶液中得到一种蓝绿色固体，将蓝绿色固体充分灼烧生成了CuO、H2O和CO2，从而确定其成分为碱式碳酸铜，化学式可表示为Cux（OH）yCOz。 （定量探究）为进一步确定碱式碳酸铜的化学式，小组同学准确称取蓝绿色固体32.0g，用如下装置（夹持仪器未画出）进行实验。 步骤1：打开止水夹K1、K2，关闭K3，通入空气，一段时间后关闭止水夹K1、K2，打开K3； 步骤2：点燃酒精灯，待C中硬质玻璃管中固体完全变成黑色粉末，打开止水夹K1，继续通入空气至冷却到室温。 （问题与讨论） （1）A装置的作用是________________。 （2）硬质玻璃管中固体完全变成黑色粉末后继续通入空气的目的是______________。 （数据处理） （1）若实验结束后，称量反应前后D装置增重3.6g，E中产生白色沉淀的质量为19.7g，则该蓝绿色固体的化学式为______________。 （2）E中用Ba（OH）2饱和溶液代替澄清石灰水的原因有： ①BaCO3的相对分子质量大于CaCO3，生成沉淀的质量大，称量误差小； ②__________________。 【答案】（1）增大气体与溶液的接触面积，使反应充分进行 （2） （方案设计）（1）无 （2） 带火星的木条 （3） 溶液未出现蓝色（或无现象或无变化） 铜网表面变红 （实验反思） 验纯 （问题与讨论）（1） 吸收空气中的CO2 （2） 将装置中的水蒸气全部鼓入D装置中，二氧化碳全部鼓入E装置中，减少实验误差 （数据处理） （1）Cu3（OH）4CO3 （2） ② Ba（OH）2的溶解度大于Ca（OH）2，可以充分吸收CO2 【详解】 Ⅰ. （1）多孔球泡的作用为增大气体与溶液的接触面积，使反应充分进行； （2）该反应是铜，氧气，硫酸生成硫酸铜和水，的化学方程式为； Ⅱ. [方案设计]（1）酸性高锰酸钾溶液呈紫红色，SO2能使酸性高锰酸钾溶液褪色，甲同学为确定是否含有SO2，他将气体通入酸性高锰钾溶液中，溶液颜色未发生变化，则该气体中无 SO2； （2）乙同学认为只有O2，氧气有助燃性，则可用带火星的木条来检验； （3）[实验结论] ，I2为碘单质，遇淀粉溶液变蓝。A中观察到溶液未出现蓝色，证明无O2；氢气可将氧化铜还原成铜，铜是红色固体，B中观察到铜网表面变红，证明该气体是H2； [实验反思]加热或点燃可燃性气体与空气的混合物易发生爆炸，故丙同学在加热之前，应对气体先检验其的纯度，以确保安全； [定量探究] [问题与讨论] （1）吸收二氧化碳的量的多少是否准确，影响到蓝色固体中碳元素的质量，A装置的作用是吸收空气中的CO2，防止E装置吸收通入的空气中的二氧化碳影响实验结果； （2）硬质玻璃管中固体完全变成黑色粉末后继续通入空气的目的是将装置中的水蒸气全部鼓入D装置中，二氧化碳全部鼓入E装置中，减少实验误差； [数据处理] （1）若实验结束后，称量反应前后D装置增重3.6g，说明生成水的质量是3.6g，则蓝绿色固体中氢元素的质量为：3.6g×=0.4g； E中产生白色沉淀的质量为19.7g，则该蓝绿色固体中碳元素的质量为：19.7g×=1.2g， 32.0g固体分解生成氧化铜的质量为32.0g-3.6g-4.4g=24.0g，24.0gCuO中铜元素的质量=24.0g×=19.2g， 32.0g固体中氧元素的质量=32.0g-19.2g-1.2g-0.4g=11.2g， 32.0g固体Cu、C、O、H四种元素的质量比为：19.2：1.2：11.2：0.4， 32.0g固体Cu、C、O、H四种元素的原子个数比为3：1：7：4， 化学式为Cu3（OH）4CO3； （2）E中用Ba（OH）2饱和溶液代替澄清石灰水的原因有：①BaCO3的相对分子质量大于CaCO3，生成沉淀的质量大，称量误差小； ②Ba（OH）2溶解度大于Ca（OH）2，可以充分吸收CO2，防止吸收二氧化碳不完全产生误差。 27 / 37 学科网（北京）股份有限公司 $