第十一章 化學(xué)實(shí)驗(yàn)第一講 化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)一、選擇題1化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作中十分重視師生安全問(wèn)題和環(huán)境保護(hù)問(wèn)題。下列操作方法不正確的是 ()A制氧氣時(shí)排水法收集氧氣后出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象，立即打開(kāi)試管上的橡皮塞B在氣體發(fā)生裝置上直接點(diǎn)燃乙炔氣體時(shí)，必須先檢驗(yàn)乙炔氣體的純度C實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將所有的廢液倒入下水道排出實(shí)驗(yàn)室，以免污染實(shí)驗(yàn)室D給試管中的液體加熱時(shí)不停移動(dòng)試管或加入碎瓷片，以免暴沸傷人解析選項(xiàng)A，產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象的原因是由于裝置內(nèi)壓力的降低，致使收集氣體時(shí)，水槽中的水進(jìn)入制氣裝置中，打開(kāi)試管上的橡皮塞可阻止倒吸的水進(jìn)入制氣裝置中；選項(xiàng)B，點(diǎn)燃可燃性氣體之前，都要對(duì)氣體進(jìn)行驗(yàn)純，防止出現(xiàn)爆炸事故；選項(xiàng)C，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的廢液中有的含有有毒性的物質(zhì)，不能直接倒入下水道，應(yīng)倒入指定的容器中，經(jīng)處理后再排放；選項(xiàng)D，給試管中的液體加熱時(shí)，不停移動(dòng)試管可使試管內(nèi)的液體受熱均勻，加入碎瓷片也能防止出現(xiàn)暴沸現(xiàn)象。答案C2在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)，括號(hào)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)用品都能用到的是 ()A硫酸銅晶體里結(jié)晶水含量的測(cè)定(坩堝、溫度計(jì)、硫酸銅晶體)B蛋白質(zhì)的鹽析(試管、醋酸鉛溶液、雞蛋白溶液)C鈉的焰色反應(yīng)(鉑絲、氯化鈉溶液、稀鹽酸)D肥皂的制取(蒸發(fā)皿、玻璃棒、甘油)解析A項(xiàng)，不需要溫度計(jì)，故錯(cuò)誤；B項(xiàng)，不能用醋酸鉛溶液，重金屬鹽使蛋白質(zhì)變性，故錯(cuò)誤；C項(xiàng)正確；D項(xiàng)不需要使用甘油，故錯(cuò)誤。答案C3某同學(xué)通過(guò)系列實(shí)驗(yàn)探討Mg及其化合物的性質(zhì)，操作正確且能達(dá)到目的的是 ()A將水加入濃硫酸中得稀硫酸，置鎂片于其中探討Mg的活潑性B將NaOH溶液緩慢滴入MgSO4溶液中，觀察Mg(OH)2沉淀的生成C將Mg(OH)2濁液直接倒入已裝好濾紙的漏斗中過(guò)濾，洗滌并收集沉淀D將Mg(OH)2沉淀轉(zhuǎn)入表面皿中，加足量稀鹽酸，加熱蒸干得無(wú)水MgCl2固體解析A項(xiàng)中濃硫酸的稀釋操作錯(cuò)誤。C項(xiàng)中過(guò)濾時(shí)應(yīng)將濁液沿玻璃棒注入漏斗中過(guò)濾，C錯(cuò)。D項(xiàng)溶液蒸發(fā)應(yīng)在蒸發(fā)皿中進(jìn)行，并且MgCl2溶液蒸發(fā)時(shí)要設(shè)法抑制Mg2的水解，D錯(cuò)。答案為B。答案B4下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象預(yù)測(cè)正確的是 ()A實(shí)驗(yàn)：振蕩后靜置，上層溶液顏色保持不變B實(shí)驗(yàn)：酸性KMnO4溶液中出現(xiàn)氣泡，且顏色逐漸退去C實(shí)驗(yàn)：微熱稀HNO3片刻，溶液中有氣泡產(chǎn)生，廣口瓶?jī)?nèi)始終保持無(wú)色D實(shí)驗(yàn)：繼續(xù)煮沸溶液至紅褐色，停止加熱，當(dāng)光束通過(guò)體系時(shí)可產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)解析A項(xiàng)，振蕩后，Br2與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)：Br22NaOH=NaBrNaBrOH2O，苯層(上層)溶液顏色變淺至無(wú)色，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，濃H2SO4具有脫水性，能使蔗糖炭化，并放出大量的熱，生成的炭在較高溫度下與濃H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生CO2和SO2氣體，反應(yīng)為C2H2SO4(濃)CO22SO22H2O，SO2能使酸性KMnO4溶液褪色，正確；C項(xiàng)，銅絲與稀HNO3反應(yīng)產(chǎn)生NO氣體，NO與廣口瓶?jī)?nèi)空氣中的O2反應(yīng)生成紅棕色的NO2，反應(yīng)為2NOO2=2NO2，故廣口瓶?jī)?nèi)開(kāi)始應(yīng)有紅棕色氣體產(chǎn)生，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，將FeCl3飽和溶液滴入沸水中，發(fā)生水解反應(yīng)：FeCl33H2OFe(OH)3(膠體)3HCl，F(xiàn)e(OH)3膠體能產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)，D項(xiàng)正確。答案BD5廣口瓶在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中被稱為萬(wàn)能瓶，這是因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)中，玻璃管和其他簡(jiǎn)單儀器可以配合廣口瓶組成各種功能的裝置。下圖中能用作安全瓶防倒吸的裝置是()解析A裝置中間的玻璃管起到調(diào)節(jié)瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)的作用，可以防倒吸；B裝置中的兩個(gè)進(jìn)氣管都可能產(chǎn)生倒吸；C裝置中量筒內(nèi)的導(dǎo)氣管可能產(chǎn)生倒吸；D裝置中的進(jìn)氣管可能產(chǎn)生倒吸。答案A6下列實(shí)驗(yàn)操作或?qū)嶒?yàn)事故處理正確的是 ()A實(shí)驗(yàn)室制溴苯時(shí)，將苯與液溴混合后加到有鐵絲的反應(yīng)容器中B實(shí)驗(yàn)室制硝基苯時(shí)，將硝酸與苯混合后再滴加濃硫酸C實(shí)驗(yàn)時(shí)手指不小心沾上苯酚，立即用70 以上的熱水清洗D實(shí)驗(yàn)室制乙酸丁酯時(shí)，用水浴加熱解析B項(xiàng)，先將濃硫酸與硝酸混合；C項(xiàng)，手指沾上苯酚后，應(yīng)先用乙醇洗滌，再用水沖洗；D項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)室制乙酸丁酯時(shí)，應(yīng)直接加熱。答案A7下列實(shí)驗(yàn)操作的先后順序的說(shuō)法正確的是 ()加熱試管時(shí)，先均勻加熱，后局部加熱用排水法收集氣體時(shí)，先移出導(dǎo)管后撤酒精燈制取氣體物質(zhì)時(shí)，先檢查裝置氣密性后裝藥品使用容量瓶、分液漏斗、滴定管前，先檢查是否漏水后洗滌干凈用試紙檢驗(yàn)氣體性質(zhì)時(shí)，先用蒸餾水將試紙濕潤(rùn)后檢驗(yàn)使用托盤天平時(shí)，要先調(diào)零后稱量做H2還原CuO實(shí)驗(yàn)時(shí)，先通H2后加熱CuO；反應(yīng)完畢后，先撤酒精燈待試管冷卻后停止通H2A除以外 B除以外C除以外 D全部正確解析加熱試管時(shí)，先均勻加熱，后局部加熱可防止試管局部過(guò)熱而炸裂，用排水法收集氣體時(shí)，要先撤出導(dǎo)管，然后熄滅酒精燈，以免引起倒吸，制取氣體物質(zhì)時(shí)，要先檢查裝置的氣密性，否則會(huì)造成藥品的浪費(fèi)，分液漏斗和滴定管的活塞容易出現(xiàn)漏液現(xiàn)象，使用前必須檢查是否漏水，用容量瓶來(lái)配制溶液時(shí)，搖勻這個(gè)步驟需顛倒容量瓶23次，故必須保證瓶塞處不能漏液，用蒸餾水先將試紙濕潤(rùn)，讓氣體溶解并與試紙發(fā)生作用，否則氣體不與試紙作用，使用托盤天平時(shí)，必須先調(diào)零，否則可能引起實(shí)驗(yàn)誤差，H2還原CuO時(shí)要先通H2，排凈系統(tǒng)內(nèi)的空氣，若先加熱再通H2會(huì)引起爆炸，實(shí)驗(yàn)完畢后仍需通H2以待試管冷卻，若立即停止通H2，會(huì)引起氧化。答案D8下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)的敘述正確的是 ()A向煮沸的1 mol/L NaOH溶液中滴加飽和FeCl3溶液制備Fe(OH)3膠體B直接觀察焰色反應(yīng)，火焰為淺紫色，則一定不含鈉元素C若酸堿用量不同，則相同條件下測(cè)得的中和熱數(shù)值也不同D將二氧化錳和0.5 mol/L鹽酸混合加熱，制取氯氣解析制備Fe(OH)3膠體應(yīng)是向沸水中滴加飽和FeCl3溶液，A錯(cuò)；由于黃色火焰能覆蓋淺紫色火焰，故直接觀察焰色反應(yīng)，火焰為淺紫色，則一定不含鈉元素，B對(duì)；中和熱是指在稀溶液中酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)而生成1 mol水時(shí)的反應(yīng)熱，與酸堿用量無(wú)關(guān)，C錯(cuò)；制取氯氣使用的是濃鹽酸，0.5 mol/L的鹽酸是稀鹽酸，D錯(cuò)。答案B二、非選擇題9某同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究時(shí)，欲配制1.0 mol·L1Ba(OH)2溶液，但只找到在空氣中暴露已久的Ba(OH)2·8H2O試劑(化學(xué)式量：315)。在室溫下配制溶液時(shí)發(fā)現(xiàn)所取試劑在水中僅部分溶解，燒杯中存在大量未溶物。為探究其原因，該同學(xué)查得Ba(OH)2·8H2O在283 K、293 K和303 K時(shí)的溶解度(g/100 g H2O)分別為2.5、3.9和5.6。(1)燒杯中未溶物可能僅為BaCO3，理由是_。(2)假設(shè)試劑由大量Ba(OH)2·8H2O和少量BaCO3組成。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行成分檢驗(yàn)。寫出實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。(不考慮結(jié)晶水的檢驗(yàn)；室溫時(shí)BaCO3飽和溶液的pH9.6)限選試劑及儀器：稀鹽酸、稀硫酸、NaOH溶液、澄清石灰水、pH計(jì)、燒杯、試管、帶塞導(dǎo)氣管、滴管實(shí)驗(yàn)步驟預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論步驟1：取適量試劑于潔凈燒杯中，加入足量蒸餾水，充分?jǐn)嚢?，靜置、過(guò)濾，得濾液和沉淀步驟2：取適量濾液于試管中，滴加稀硫酸續(xù)表步驟3：取適量步驟1中的沉淀于試管中，_步驟4：(3)將試劑初步提純后，準(zhǔn)確測(cè)定其中Ba(OH)2·8H2O的含量。實(shí)驗(yàn)如下：配制250 mL約0.1 mol·L1 Ba(OH)2溶液：準(zhǔn)確稱取w克試樣，置于燒杯中，加適量蒸餾水，_，將溶液轉(zhuǎn)入_中，洗滌，定容，搖勻。滴定：準(zhǔn)確量取25.00 mL所配Ba(OH)2溶液于錐形瓶中，滴加指示劑，將_(填“0.020”、“0.05”、“0.198 0”或“1.5”)mol·L1鹽酸裝入50 mL酸式滴定管，滴定至終點(diǎn)，記錄數(shù)據(jù)。重復(fù)滴定2次。平均消耗鹽酸V mL。計(jì)算：Ba(OH)2·8H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)_(只列出算式，不做運(yùn)算)。(4)室溫下，_(填“能”或“不能”)配制1.0 mol·L1Ba(OH)2溶液。解析(3)nBa(OH)20.025 L×0.1 mol·L10.002 5 mol，n(HCl)2nBa(OH)20.005 mol，由于所用鹽酸的體積應(yīng)小于50 mL，故c(HCl)>0.1 mol·L1，若用1.5 mol·L1鹽酸進(jìn)行滴定，則會(huì)使鹽酸體積過(guò)小，產(chǎn)生較大誤差，故應(yīng)選用0.198 0 mol·L1鹽酸進(jìn)行滴定。試樣中，Ba(OH)2·8H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)×100%.(4)室溫(293 K)下，Ba(OH)2·8H2O的溶解度為3.9 g，則100 g水中最多能溶解的Ba(OH)2·8H2O的物質(zhì)的量為0.012 mol，而溶液的體積約為0.1 L，故Ba(OH)2溶液的物質(zhì)的量濃度約為0.12 mol·L1，遠(yuǎn)小于1.0 mol·L1，故室溫下不能配制1.0 mol·L1Ba(OH)2溶液。答案(1)Ba(OH)2能吸收空氣中的CO2生成不溶物BaCO3(2)步驟2：有白色沉淀和氣泡生成，證明試劑中含有BaCO3，還可能含有Ba(OH)2。步驟3：加入足量稀鹽酸，并將所得氣體通入澄清石灰水中，石灰水變渾濁，證明試劑中含有BaCO3。(或加入適量蒸餾水，保證固體有剩余，用pH計(jì)測(cè)定上層溶液的pH若讀數(shù)為9.6，證明試劑中含有BaCO3。)步驟4：取適量步驟1中濾液于試管中，用pH計(jì)測(cè)定其pHpH大于9.6，即可說(shuō)明混合物中含有Ba(OH)2·8H2O(3)充分溶解并冷卻至室溫250 mL容量瓶0.198 0×100%(4)不能10利用Na2O2與水反應(yīng)能放出氧氣的性質(zhì)，可通過(guò)選擇裝置A或B來(lái)測(cè)定已部分變質(zhì)的Na2O2樣品中Na2O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。(1)現(xiàn)欲用500 mL量筒進(jìn)行測(cè)定，取用Na2O2樣品的質(zhì)量應(yīng)是_(填序號(hào))。A0.1 g0.2 g B2.5 g3.0 gC5.0 g6.0 g D10 g15 g(2)如用托盤天平稱取樣品，應(yīng)選用如圖中的_(填數(shù)字序號(hào))，不選用另一個(gè)裝置的原因是_。(3)因Na2O2與水反應(yīng)會(huì)放熱而影響測(cè)定的準(zhǔn)確性，所以反應(yīng)結(jié)束后，必須使錐形瓶中的氣體溫度降低至室溫。如忽略導(dǎo)管本身帶來(lái)的測(cè)量誤差，應(yīng)選用裝置A、B中的_(填“A”或“B”)。如果選用了另一種不適當(dāng)?shù)难b置，測(cè)得的Na2O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)_(填“偏大”或“偏小”)，原因是_。(4)如在實(shí)驗(yàn)中，氣體摩爾體積為a L/mol，量筒中收集到的水的體積為V mL，樣品的質(zhì)量為m g，則樣品中Na2O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi) %。解析根據(jù)量筒的體積可粗略計(jì)算出Na2O2的最大質(zhì)量約為3.5 g，Na2O2的質(zhì)量應(yīng)小于3.5 g，如果過(guò)多會(huì)造成量筒中液體外溢，如果過(guò)少產(chǎn)生的氣體太少，測(cè)量過(guò)程中量筒無(wú)法讀數(shù)或誤差太大，故選擇Na2O2樣品的合適質(zhì)量為2.5 g3.0 g。量筒中收集到的液體體積即為O2的體積，其物質(zhì)的量n(O2)mol，根據(jù)反應(yīng)關(guān)系式：2Na2O2O2，可得n(Na2O2)mol，Na2O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(78 g·mol1×2V×103mol/a)/m g×100%×100%。答案(1)B(2)過(guò)氧化鈉容易吸收空氣中的H2O和CO2，不宜暴露在空氣中稱量，并且過(guò)氧化鈉為粉末狀，不易全部轉(zhuǎn)移到錐形瓶中(3)A偏大量筒的讀數(shù)大于室溫時(shí)放出的氧氣的體積(4)11某化學(xué)興趣小組欲設(shè)計(jì)使用如下裝置驗(yàn)證：銅和一定量的濃硝酸反應(yīng)有一氧化氮產(chǎn)生。(假設(shè)氣體體積均為標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)定，導(dǎo)氣管中氣體體積忽略不計(jì)，且忽略反應(yīng)中的溶液體積變化)試回答下列問(wèn)題：(1)將銅粉分散在石棉絨中的原因是_。(2)在銅和濃硝酸反應(yīng)前，擠壓打氣球，經(jīng)A、B、C反應(yīng)后，進(jìn)入D中的氣體是_(填化學(xué)式)，通入該氣體的目的是_；進(jìn)行此步操作時(shí)應(yīng)關(guān)閉_(填“k1”“k2” 或“k3”，下同)，打開(kāi)_。(3)若C裝置的硬質(zhì)玻璃管中出現(xiàn)堵塞，則B中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是_。(4)關(guān)閉k1、k2，打開(kāi)k3，由分液漏斗向D中滴加濃硝酸。待Cu和濃硝酸反應(yīng)結(jié)束后，再通過(guò)分液漏斗向D中加入CCl4至滿。則D中一定發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)。(5)若E中出現(xiàn)倒吸，可采取的應(yīng)急操作是_。(6).從E裝置所得溶液中取出25.00 mL溶液，加兩滴酚酞，用0.100 0 mol·L1的NaOH溶液滴定，當(dāng)?shù)味ㄍ瓿珊笙腘aOH溶液18.00 mL，則E容器中所得硝酸的物質(zhì)的量濃度為_(kāi)mol·L1。.若實(shí)驗(yàn)測(cè)得F裝置所收集到的氣體體積為139.00 mL，則銅和一定量的濃硝酸反應(yīng)_(填“有”或“無(wú)”)NO生成，其依據(jù)是(請(qǐng)用數(shù)據(jù)和文字說(shuō)明) _。解析本題考查驗(yàn)證Cu與濃HNO3反應(yīng)可能產(chǎn)生NO的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，其原理為，先用打氣球?qū)⒄麄€(gè)裝置中的CO2、O2和H2O除盡(NaOH用來(lái)吸收CO2，濃硫酸用來(lái)吸收水蒸氣，銅粉用來(lái)除去O2)。從A至E在反應(yīng)之前都必須充滿N2。濃HNO3與Cu反應(yīng)產(chǎn)生NO2氣體，再加滿CCl4至D中的目的是將產(chǎn)生的NO2全部擠入E中與水反應(yīng)，產(chǎn)生的NO通過(guò)排水法量氣，然后計(jì)算出NO的量是否與NO2和水反應(yīng)產(chǎn)生的NO的量相等，若大于，則說(shuō)明Cu與濃硝酸反應(yīng)除產(chǎn)生NO2外，還產(chǎn)生NO。答案(1)增大銅粉與氧氣的接觸面積，使反應(yīng)迅速、充分(2)N2排出D中的空氣k3k1、k2(3)錐形瓶中玻璃管內(nèi)液面上升(4)Cu2NO4H=Cu22NO22H2O(5)向下調(diào)節(jié)量氣管(或及時(shí)關(guān)閉k3)(其他合理答案也可以)(6).0.072 0.有E裝置中生成100 mL 0.072 0 mol·L1硝酸時(shí)產(chǎn)生的NO約為80.6 mL，而試管中原有50 mL N2，二者之和小于139.00 mL，說(shuō)明生成NO2的同時(shí)有NO生成12某實(shí)驗(yàn)小組利用如下裝置(部分固定裝置略)制備氮化鈣(Ca3N2)，并探究其實(shí)驗(yàn)式。(1)按圖連接好實(shí)驗(yàn)裝置。檢查裝置的氣密性，方法是_。(2)反應(yīng)過(guò)程中末端導(dǎo)管必須始終插入試管A的水中，目的是_。(3)制備氮化鈣的操作步驟是：打開(kāi)活塞K并通入N2；點(diǎn)燃酒精燈，進(jìn)行反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后，_；拆除裝置，取出產(chǎn)物。(4)數(shù)據(jù)記錄如下：空瓷舟質(zhì)量m0/g瓷舟與鈣的質(zhì)量m1/g瓷舟與產(chǎn)物的質(zhì)量m2/g14.8015.0815.15計(jì)算得到實(shí)驗(yàn)式CaxN2，其中x_。若通入的N2中混有少量O2，請(qǐng)比較x與3的大小，并給出判斷依據(jù)：_。解析本題考查實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)計(jì)算及誤差分析。(3)Ca3N2能與水反應(yīng)，所以反應(yīng)完成后，通N2以防Ca3N2與水反應(yīng)，影響測(cè)定結(jié)果。(4)m(Ca)15.08 g14.80 g0.28 gm(N2)15.15 g15.08 g0.07 g2.8即x2.8。答案(1)關(guān)閉活塞K，微熱反應(yīng)管，試管A中有氣泡冒出，停止加熱，冷卻后若末端導(dǎo)管中水柱上升且高度保持不變，則說(shuō)明裝置氣密性良好。(2)防止反應(yīng)過(guò)程中空氣進(jìn)入反應(yīng)管；便于觀察N2流速(3)熄滅酒精燈，待反應(yīng)管冷卻至室溫，停止通N2并關(guān)閉活塞K(4)2.80O2和N2分別與等量的Ca反應(yīng)，生成CaO的質(zhì)量高于Ca3N2。若通入的N2中混有少量O2，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算出的n(N)偏大，所以n(Ca)/n(N)<，即x<3。