2019-2020年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題15 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評價教案 魯科版教學(xué)目標(biāo)：1、了解控制實(shí)驗(yàn)條件的方法。2、能根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)、評價或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案。3、分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出合理結(jié)論。4、繪制和識別典型的實(shí)驗(yàn)儀器裝置。5、了解科學(xué)探究的基本過程，并運(yùn)用以實(shí)驗(yàn)和推理為基礎(chǔ)的科學(xué)探究方法解決有關(guān)問題。教學(xué)重點(diǎn)：1、 設(shè)計(jì)、評價或改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案。2、 運(yùn)用以實(shí)驗(yàn)和推理為基礎(chǔ)的科學(xué)探究方法解決有關(guān)問題。 教學(xué)難點(diǎn)： 運(yùn)用以實(shí)驗(yàn)和推理為基礎(chǔ)的科學(xué)探究方法解決有關(guān)問題。教學(xué)過程：考點(diǎn)一：化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理的探究及反應(yīng)條件的控制【知識精講】(一)“原理探究”型實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)控制變量法：物質(zhì)變化往往受到多個因素的影響，在研究化學(xué)反應(yīng)與外界因素之間的關(guān)系時，對影響物質(zhì)變化規(guī)律的因素或條件加以人為控制，使其他幾個因素不變，集中研究其中一個因素的變化所產(chǎn)生的影響，有利于在研究過程中，迅速尋找到物質(zhì)變化的規(guī)律。常涉及的題型有：(1)外因(濃度、溫度、壓強(qiáng)等)對化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的影響；(2)物質(zhì)性質(zhì)的遞變規(guī)律。1變量探究實(shí)驗(yàn)題的解題策略解答變量探究類試題關(guān)鍵是在其他條件相同的前提下，只改變一個條件對研究對象的影響規(guī)律。注意：選擇數(shù)據(jù)要有效，且變量統(tǒng)一，否則無法作出正確判斷。思路總結(jié)2規(guī)律探究實(shí)驗(yàn)題的解題策略物質(zhì)性質(zhì)遞變規(guī)律的探究也是中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究的一個重要內(nèi)容。研究同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律，物質(zhì)的氧化還原反應(yīng)(如置換反應(yīng))規(guī)律，物質(zhì)的酸(堿)性強(qiáng)弱規(guī)律，電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電規(guī)律等，都是開展有關(guān)規(guī)律探究的重要素材，也是高考命題的經(jīng)典情境。解決有關(guān)規(guī)律探究問題的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，其常用方法示例如下：(1)同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變規(guī)律，一般通過設(shè)計(jì)判斷元素金屬性、非金屬性的強(qiáng)弱實(shí)驗(yàn)來完成，如通過讓金屬單質(zhì)與相同濃度的非氧化性酸反應(yīng)產(chǎn)生H2的速率快慢來判斷金屬單質(zhì)的還原性強(qiáng)弱，推斷元素金屬性強(qiáng)弱，從而找出相應(yīng)的性質(zhì)遞變規(guī)律。(2)物質(zhì)的酸(堿)性強(qiáng)弱的判斷。(3)鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕的規(guī)律探究?？梢酝ㄟ^控制所含的雜質(zhì)是否與空氣接觸、所接觸的電解質(zhì)溶液的酸堿度、鋼鐵在腐蝕過程中體系內(nèi)的氣壓變化等角度設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，找出規(guī)律。(二)猜想型實(shí)驗(yàn)題的思維流程【題組集訓(xùn)】題組一原理探究型1如下圖所示，比較不同濃度的硫代硫酸鈉溶液和同濃度的硫酸反應(yīng)的速率大小的實(shí)驗(yàn)中，錐形瓶瓶底襯有畫了“十”字的白紙，先向瓶內(nèi)加入硫代硫酸鈉溶液，再加入硫酸溶液。需記錄反應(yīng)所需的時間，正確的記時方法是()A加入硫代硫酸鈉溶液后即開始記時，瓶中出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象時記時結(jié)束B加入硫代硫酸鈉酸溶液后即開始記時，加入硫酸溶液后記時結(jié)束C加入硫酸溶液后即開始記時，瓶中出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象記時結(jié)束D加入硫酸溶液后即開始記時，至看不到瓶底“十”字記時結(jié)束【答案】D2比較MnO2和CuO對H2O2分解反應(yīng)的催化能力大小的實(shí)驗(yàn)中，若催化劑的質(zhì)量均控制在0.1 g,6%的H2O2溶液均取5 mL，可選擇的實(shí)驗(yàn)裝置是()【答案】D3(1)醇氧化成醛的反應(yīng)是藥物、香料合成中的重要反應(yīng)之一。某科研小組研究了鈀催化劑在氧氣氣氛中對一系列醇氧化成醛反應(yīng)的催化效果，反應(yīng)條件：K2CO3、363 K、甲苯(溶劑)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：醇反應(yīng)時間/h2.52.5醛的產(chǎn)率/%9596醇反應(yīng)時間/h2.53.0醛的產(chǎn)率/%9495醇反應(yīng)時間/h3.015.0醛的產(chǎn)率/%9240分析表中數(shù)據(jù)，得到鈀催化劑催化效果的主要結(jié)論是_(寫出2條)。(2)CuCl2的稀溶液呈藍(lán)色，而濃溶液呈黃綠色，有人認(rèn)為這是因?yàn)槿芤褐写嬖谥铝衅胶猓篊u(H2O)42(藍(lán)色)4ClCuCl42(黃綠色)4H2O請你設(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證_。【答案】(1)苯環(huán)上的取代基對醛的產(chǎn)率影響不大，對反應(yīng)時間有一定影響；與羥基相連的碳鏈較長，大大降低醛的產(chǎn)率并增大反應(yīng)時間(2)在盛有CuCl2稀溶液的試管中，加入一定量的濃鹽酸，觀察溶液顏色的變化，如果溶液顏色變?yōu)辄S綠色，則證明平衡存在，氯離子濃度增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(其他合理方案也可)【解析】(1)分析表中有關(guān)反應(yīng)時間、醛的產(chǎn)率等數(shù)據(jù)，對比分析相應(yīng)醇的結(jié)構(gòu)的不同，得到鈀催化劑催化效果的主要結(jié)論：苯環(huán)上的取代基對醛的產(chǎn)率影響不大，對反應(yīng)時間有一定影響；與羥基相連的碳鏈較長，大大降低了醛的產(chǎn)率并增大反應(yīng)時間。(2)只要有明顯實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并能夠利用平衡：Cu(H2O)42(藍(lán)色)4ClCuCl42(黃綠色)4H2O的移動給出合理解釋的設(shè)計(jì)都是合理的。題組二猜想驗(yàn)證型4某研究小組將純凈的SO2氣體通入0.1 molL1的Ba(NO3)2溶液中，得到了BaSO4沉淀。為探究上述溶液中何種微粒能氧化通入的SO2，該小組提出了如下假設(shè)：假設(shè)一：溶液中的NO假設(shè)二：溶液中溶解的O2(1)驗(yàn)證假設(shè)一該小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了假設(shè)一，請?jiān)谙卤砜瞻滋幪顚懴嚓P(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論實(shí)驗(yàn)1：在盛有不含O2的 25 mL 0.1 molL1 BaCl2溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO2氣體_假設(shè)一成立實(shí)驗(yàn)2：在盛有不含O2的25 mL 0.1 molL1 Ba(NO3)2溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO2氣體_(2)為深入研究該反應(yīng)，該小組還測得上述兩個實(shí)驗(yàn)中溶液的pH隨通入SO2體積的變化曲線如下圖。實(shí)驗(yàn)1中溶液pH變小的原因是_；V1時，實(shí)驗(yàn)2中溶液pH小于實(shí)驗(yàn)1的原因是(用離子方程式表示)_。(3)驗(yàn)證假設(shè)二請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)二，寫出實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論(不要求寫具體操作過程)： (4)若假設(shè)二成立，請預(yù)測：在相同條件下，分別用足量的O2和KNO3，氧化相同的H2SO3溶液(溶液體積變化忽略不計(jì))，充分反應(yīng)后兩溶液的pH前者_(dá)(填“大于”或“小于”)后者，理由是_ _?！敬鸢浮?1)無明顯現(xiàn)象有白色沉淀 (2) SO2溶于水后生成H2SO33SO22NO2H2O=3SO2NO4H (或 3H2SO32NO=2NO3SO4HH2O)(3)實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論(不要求寫具體操作過程)：實(shí)驗(yàn)1：作為參照實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)3：將純凈的SO2氣體緩慢通入未經(jīng)脫O2處理的25 mL 0.1 molL1 BaCl2溶液中，若有白色沉淀，表明假設(shè)二成立，否則不成立 (4)小于反應(yīng)的離子方程式表明，足量的O2和NO分別氧化相同量的H2SO3，生成H的物質(zhì)的量前者多于后者(本題部分小題屬于開放性試題，答案合理即可)【解析】(1)實(shí)驗(yàn)1中，在沒有O2 的條件下，SO2與BaCl2溶液不反應(yīng)，所以無沉淀產(chǎn)生；實(shí)驗(yàn)2中SO2被NO氧化成SO，進(jìn)一步與Ba2結(jié)合生成BaSO4沉淀。(2)實(shí)驗(yàn)1，SO2溶于水后生成H2SO3，H2SO3電離出H(H2SO3HSO H)，使溶液顯酸性，隨SO2的不斷通入，pH值減小；SO2通入Ba(NO3)2溶液中，發(fā)生反應(yīng)：3SO22NO2H2O=3SO2NO4H生成強(qiáng)酸，則通V1體積的SO2時，實(shí)驗(yàn)2中溶液pH小于實(shí)驗(yàn)1中的。(3)通過對比假設(shè)一的驗(yàn)證過程，可設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論(不要求寫具體操作過程)：實(shí)驗(yàn)1：作為參照實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)3：將純凈的SO2氣體緩慢通入未經(jīng)脫O2處理的25 mL 0.1 molL1 BaCl2溶液中，若有白色沉淀，表明假設(shè)二成立，否則不成立(4)2H2SO3 O2=4H2SO；3H2SO32NO=2NO4HH2O3SO，由此可知氧化相同物質(zhì)的量的亞硫酸，用O2氧化比用KNO3氧化產(chǎn)生的H濃度大。 考點(diǎn)二：評價型實(shí)驗(yàn)題【知識精講】評價型實(shí)驗(yàn)題包括的題型很多，其中比較典型的有物質(zhì)性質(zhì)探究型、組成成分探究型、物質(zhì)制備和應(yīng)用探究型等，該類試題一般以實(shí)驗(yàn)裝置圖的形式給出實(shí)驗(yàn)的流程，其實(shí)驗(yàn)流程與考查內(nèi)容一般為1氣體制備裝置的選擇及注意事項(xiàng)裝置選擇注意事項(xiàng)固體與固體加熱裝置試管口應(yīng)稍向下傾斜，防止產(chǎn)生的水蒸氣在試管口冷凝后倒流而引起試管炸裂；鐵夾應(yīng)夾在距試管口約處；膠塞中的導(dǎo)管伸入試管里面不能太長，否則會阻礙氣體的導(dǎo)出固體與液體不加熱裝置塊狀固體與液體在常溫下反應(yīng)制備氣體時可用啟普發(fā)生器，如圖甲，當(dāng)制取氣體的量不多時，也可采用簡易裝置，如圖乙；裝置乙、丁、戊、己中長頸漏斗的下端應(yīng)伸入液面以下，否則起不到液封的作用；加入的液體反應(yīng)物(如酸)要適當(dāng)；粉末狀固體與液體反應(yīng)或產(chǎn)物為糊狀物時常采用裝置丙固體與液體(液體與液體)加熱裝置先把固體藥品加入燒瓶中，然后滴加液體藥品，要注意液體滴加的速度，保證產(chǎn)氣速率平穩(wěn)，易于收集；若使用分液漏斗，則需要在滴液的過程中，打開漏斗活塞，以保證液體能夠順利滴下；分液漏斗中的液體滴完后，要關(guān)閉漏斗活塞，防止氣體經(jīng)漏斗逸出；裝置乙中的溫度計(jì)必須插在反應(yīng)液中；燒瓶加熱需要墊石棉網(wǎng)2.氣體的干燥方法與干燥裝置氣體的干燥方法氣體干燥選擇干燥劑的原則不減原則：即通過干燥操作之后，目標(biāo)氣體的量不能減少；不反應(yīng)原則：干燥劑不能與目標(biāo)氣體反應(yīng)酸性干燥劑濃H2SO4可以干燥H2、O2、N2、CO2、CO、Cl2、HCl、SO2、CH4和C2H4等氣體堿性干燥劑堿石灰主要用于干燥NH3，但也可干燥H2、O2、N2、CO和CH4等中性干燥劑CaCl2可以干燥H2、O2、N2、CO2、Cl2、HCl和H2S等，但不能干燥NH3氣體的干燥裝置盛裝液態(tài)干燥劑，用于干燥氣體；也可以盛裝其他液體試劑，用來對酸性或中性氣體進(jìn)行除雜盛裝堿石灰和CaCl2等固體干燥劑甲裝置可以盛裝液體干燥劑或固體干燥劑，乙和丙裝置只能盛裝固體干燥劑3.氣體的收集裝置及方法排水法難溶或微溶于水，且與水不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體，都可用排水集氣法收集；用排水集氣法收集氣體時，導(dǎo)管不伸入試管(或集氣瓶)底部向上排空氣法比空氣密度大的氣體可用向上排空氣法收集；用排空氣法收集氣體時，導(dǎo)管一定要伸入集氣瓶(或試管)底部，目的是把集氣瓶(或試管)中的空氣盡量排出；為防止外界空氣向集氣瓶內(nèi)擴(kuò)散，集氣瓶口可蓋上毛玻璃片，若用試管收集時，可在試管口塞上一小團(tuán)疏松的棉花向下排空氣法比空氣密度小的氣體可用向下排空氣法收集，如H2、NH3和CH4等氣體排特殊溶液法氯氣可用排飽和食鹽水的方法收集；二氧化碳可用排飽和碳酸氫鈉溶液的方法收集4.常見尾氣處理裝置及方法處理方法液體吸收法點(diǎn)燃法收集法處理裝置適用氣體裝置A適用于吸收溶解度小的氣體，如Cl2、CO2等；裝置B、C可吸收溶解度大的氣體，如HCl、HBr、NH3等CH4、CH2=CH2、H2、CO等CO、NH3、H2S等【題組集訓(xùn)】題組一物質(zhì)制備探究型1TiO2既是制備其他含鈦化合物的原料，又是一種性能優(yōu)異的白色顏料。實(shí)驗(yàn)室利用反應(yīng)TiO2(s)CCl4(g)TiCl4(g)CO2(g)，在無水無氧條件下制備TiCl4，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如下：有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)如下表：物質(zhì)熔點(diǎn)/沸點(diǎn)/其他CCl42376與TiCl4互溶TiCl425136遇潮濕空氣產(chǎn)生白霧儀器A的名稱是_。裝置E中的試劑是_。反應(yīng)開始前依次進(jìn)行如下操作：組裝儀器、_、加裝藥品、通N2一段時間后點(diǎn)燃酒精燈。反應(yīng)結(jié)束后的操作包括：停止通N2熄滅酒精燈冷卻至室溫。正確的順序?yàn)開(填序號)。欲分離D中的液態(tài)混合物，所采用操作的名稱是_。【答案】干燥管濃H2SO4檢查氣密性分餾(或蒸餾)【解析注意審題，該反應(yīng)是在無水無氧條件下制備的；安裝完裝置，應(yīng)首先檢查氣密性，然后裝入藥品。根據(jù)反應(yīng)條件，N2必須進(jìn)行干燥處理(干燥管)。然后通過N2排除裝置內(nèi)的空氣(O2)，點(diǎn)燃酒精燈，使反應(yīng)發(fā)生。為了防止倒吸，反應(yīng)結(jié)束后，應(yīng)先熄滅酒精燈，再冷卻到室溫，最后停止通N2。在D中冷凝的液體有CCl4和TiCl4，根據(jù)沸點(diǎn)不同，可采用分餾的方法分離。題組二物質(zhì)性質(zhì)探究型2某研究小組利用下圖裝置探究溫度對氨氣還原Fe2O3的影響(固定裝置略)。完成下列填空：(1)實(shí)驗(yàn)時中A有大量紫紅色的煙氣，則NH4I的分解產(chǎn)物為_(至少填三種)， E裝置的作用是_。(2)裝置B中的反應(yīng)方程式： _，D裝置的作用_。某研究小組按上圖裝置進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)，甲組用酒精燈、乙組用酒精噴燈對裝置C加熱，反應(yīng)產(chǎn)物均為黑色粉末(純凈物)，兩組分別用各自的產(chǎn)物進(jìn)行以下探究實(shí)驗(yàn)，完成下列填空：步驟操作甲組現(xiàn)象乙組現(xiàn)象1取黑色粉末加入稀鹽酸溶解，無氣泡溶解，有氣泡2取步驟1中溶液，滴加KSCN溶液變血紅色無現(xiàn)象3向步驟2溶液中滴加新制氯水紅色先變深后褪去先變紅后也褪色(3)乙組得到的黑色粉末是_。(4)甲組步驟1中反應(yīng)的離子方程式為_。(5)乙組步驟3中，溶液變紅的原因?yàn)開。溶液褪色可能的原因及其驗(yàn)證方法為_。(6)若裝置C中Fe2O3反應(yīng)后的產(chǎn)物是兩種氧化物組成的混合物，為研究氧化物的組成，研究小組取樣品7.84 g在加熱條件下通入氨氣，完全反應(yīng)后，停止加熱，反應(yīng)管中得到鐵粉，冷卻后，稱得質(zhì)量為5.6 g，則混合物的組成為_(填化學(xué)式)。【答案】(1)NH3、H2、I2(HI)吸收多余的氨氣(2)ZnI2ZnI2作安全瓶(3)Fe粉(4)Fe3O48H=2Fe3Fe24H2O(5)Fe2被氧化成Fe3，F(xiàn)e3遇SCN顯血紅色假設(shè)SCN被Cl2氧化，向溶液中再加入KSCN溶液，若出現(xiàn)紅色，則假設(shè)成立(其他合理答案均可)(6)Fe2O3和FeO(或Fe2O3和Fe3O4)【解析】根據(jù)A中的現(xiàn)象，有I2生成，其原理為NH4INH3HI，2HIH2I2。后續(xù)反應(yīng)及裝置作用依次為B：ZnI2ZnI2，堿石灰可吸收NH3中的HI，在C中發(fā)生NH3還原Fe2O3的反應(yīng)；由于NH3污染空氣，所以E裝置用來吸收NH3，為了防止倒吸，D起到安全瓶的作用。根據(jù)甲組現(xiàn)象，C中無Fe生成，有3價和2價鐵存在，根據(jù)乙組現(xiàn)象，C中有Fe生成，不存在Fe3，僅有Fe2，所以乙組得到的黑色粉末為Fe粉。而甲組得到的黑色粉末為Fe3O4，與鹽酸反應(yīng)的離子方程式為Fe3O48H=2Fe3Fe24H2O。(5)在乙組中，由于Fe2被氯水氧化成Fe3，F(xiàn)e3與SCN反應(yīng)生成血紅色溶液，紅色再褪去的原因可能是SCN被Cl2氧化?？衫迷偌尤隟SCN，觀察紅色是否恢復(fù)來證明。(6)n(Fe)0.1 mol，n(O)0.14 mol因?yàn)?或，所以兩種鐵的氧化物應(yīng)該是Fe2O3和FeO或Fe2O3和Fe3O4的混合物。題組三物質(zhì)成分探究型3銅與濃硫酸反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。(1)裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_、反應(yīng)過程中試管B中的現(xiàn)象是_，試管C的作用是_。(2)導(dǎo)管D的下端(虛線段)應(yīng)位于_(填“液面上”或“液面下”)，導(dǎo)管D的作用有：實(shí)驗(yàn)結(jié)束后排除裝置中的SO2，_。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)試管內(nèi)除了產(chǎn)生白色固體外，在銅絲表面還有黑色固體甲生成，甲中可能含有CuO、Cu2O、CuS、Cu2S。為探究甲的成分，進(jìn)行了以下的實(shí)驗(yàn)。查閱資料可知：Cu2O2HCl=CuCl2CuH2O,2Cu2OO24CuO,2CuS3O22CuO2SO2，Cu2S2O22CuOSO2。CuS、Cu2S和稀鹽酸不反應(yīng)。(3)固體乙在空氣中煅燒時，使用的實(shí)驗(yàn)儀器除了玻璃棒、三腳架、酒精燈外，還必須有：_。(4)煅燒過程中，除上述反應(yīng)外，還可能發(fā)生反應(yīng)的方程式為_。(5)結(jié)論：甲中有CuO，還肯定含有的物質(zhì)是_。【答案】(1)Cu2H2SO4(濃)CuSO4SO22H2O品紅溶液褪色吸收多余的SO2，防止污染空氣(2)液面下防倒吸(3)泥三角、坩堝(坩堝鉗)(4)2CuO22CuO(5)CuS【解析】 (1)Cu在加熱的條件下被濃H2SO4氧化，濃H2SO4被還原成SO2，SO2能使品紅溶液褪色，多余的SO2被NaOH溶液吸收，防止污染空氣。(2)為了防止SO2從導(dǎo)管D逸出，所以導(dǎo)管D的下端應(yīng)位于液面下，其作用一是為了防止倒吸，二是可以在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后排除裝置中的SO2。(3)煅燒固體應(yīng)使用坩堝，還有泥三角、玻璃棒、酒精燈等儀器。由方程式可推斷，CuSCuO，質(zhì)量減小，Cu2S2CuO質(zhì)量不變，所以根據(jù)m2m1，甲中除CuO外，還一定含有CuS。若黑色固體中還含有Cu2O，在酸性條件下生成Cu，所以在煅燒過程中，還可能發(fā)生2CuO22CuO。題組四反應(yīng)原理探究型4某些資料認(rèn)為NO、NO2不能與Na2O2反應(yīng)。某小組學(xué)生提出質(zhì)疑，他們從理論上分析過氧化鈉和二氧化氮都有氧化性，根據(jù)化合價升降原則提出假設(shè)：假設(shè).過氧化鈉氧化二氧化氮假設(shè).二氧化氮氧化過氧化鈉(1)小組甲同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下：試管A中反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。待試管B中收集滿氣體，向試管B中加入適量Na2O2粉末，塞緊塞子，輕輕振蕩試管內(nèi)粉末，觀察到紅棕色氣體迅速消失；再將余燼木條迅速伸進(jìn)試管內(nèi)，看見木條復(fù)燃。甲同學(xué)認(rèn)為假設(shè)正確；乙同學(xué)認(rèn)為該裝置不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑸檫_(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模贏、B之間增加一個裝置，該裝置的作用是_。乙同學(xué)用改進(jìn)后裝置，重復(fù)了甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)操作，觀察到紅棕色氣體迅速消失；余燼木條未復(fù)燃。得出結(jié)論：假設(shè)正確。NO2和Na2O2反應(yīng)的方程式是_。(2)丙同學(xué)認(rèn)為NO易與O2發(fā)生反應(yīng)，應(yīng)更易被Na2O2氧化。查閱資料：2NONa2O2=2NaNO26NaNO23H2SO4=3Na2SO42HNO34NO2H2O；酸性條件下，NO或NO都能與MnO反應(yīng)生成NO和Mn2丙同學(xué)用下圖所示裝置(部分夾持裝置略)探究NO與Na2O2的反應(yīng)。B中觀察到的主要現(xiàn)象是_，F(xiàn)裝置的作用是_。在反應(yīng)前，打開彈簧夾，通入一段時間N2，目的是_。充分反應(yīng)后，檢驗(yàn)D裝置中發(fā)生反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)是_?！敬鸢浮?1)Cu4HNO3(濃)=Cu(NO3)22NO22H2O除去生成NO2氣體中混有的水蒸氣Na2O22NO2=2NaNO3(2)銅片逐漸溶解，溶液變?yōu)樗{(lán)色，有無色氣泡產(chǎn)生吸收未反應(yīng)的NO將裝置中的空氣排出取D裝置中產(chǎn)物少許，加入稀鹽酸，若產(chǎn)生無色氣體，遇到空氣變?yōu)榧t棕色，則產(chǎn)物是亞硝酸鈉【解析】(1)Cu4HNO3(濃)=Cu(NO3)22NO22H2O；因?yàn)檫M(jìn)入B的NO2中含有水蒸氣，所以應(yīng)在A、B之間組裝一個干燥NO2的裝置；根據(jù)現(xiàn)象，Na2O2氧化NO2，反應(yīng)原理為Na2O22NO2=2NaNO3。(2)A中發(fā)生反應(yīng)：Cu4HNO3(濃)=Cu(NO3)22NO22H2O；B中發(fā)生反應(yīng)：3NO2H2O=2HNO3NO,3Cu8HNO3=3Cu(NO3)22NO4H2O，CaCl2干燥NO，之后NO和Na2O2反應(yīng)，E中的無水CaCl2可防止F中的水蒸氣進(jìn)入D，避免干擾實(shí)驗(yàn)。在F中酸性KMnO4溶液氧化NO，防止污染空氣。根據(jù)以上原理，B中現(xiàn)象為銅片逐漸溶解，溶液變?yōu)樗{(lán)色，有無色氣泡產(chǎn)生。在反應(yīng)前通入N2，目的是排盡裝置內(nèi)的空氣?？衫眯畔z驗(yàn)D中產(chǎn)物。 考點(diǎn)三：定量測定型實(shí)驗(yàn)題【知識精講】常見的定量測定型實(shí)驗(yàn)題包括混合物成分的測定、物質(zhì)純度的測定以及化學(xué)式的確定等。該類試題常涉及物質(zhì)的稱量、物質(zhì)的分離與提純、中和滴定、一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制等實(shí)驗(yàn)操作。實(shí)驗(yàn)過程中或問題解答中要特別注意以下幾個問題：1氣體體積的測量(1)量氣裝置的改進(jìn)(2)量氣時應(yīng)注意的問題量氣時應(yīng)保持裝置處于室溫狀態(tài)。讀數(shù)時要特別注意消除“壓強(qiáng)差”，保持液面相平還要注意視線與液面最低處相平。如上圖()()應(yīng)使左側(cè)和右側(cè)的液面高度保持相平。2測定實(shí)驗(yàn)中要有消除干擾氣體的意識如用“惰性”氣體將干擾氣體排出，或用溶液吸收干擾氣體等。3測定實(shí)驗(yàn)中要有被測量氣體全部被測量的意識如可采取反應(yīng)結(jié)束后繼續(xù)向裝置中通入“惰性”氣體以使被測量氣體全部被吸收劑吸收的方法。4測定實(shí)驗(yàn)中要有“數(shù)據(jù)”的采集處理意識實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集是化學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)，一般來講，固體試劑稱質(zhì)量，而液體試劑和氣體試劑則測量體積。(1)稱量固體質(zhì)量時，中學(xué)一般用托盤天平，可估讀到0.1 g，精確度要求高的實(shí)驗(yàn)中可以用分析天平或電子天平，可精確到0.000 1 g。(2)測量液體體積時，一般實(shí)驗(yàn)中選用適當(dāng)規(guī)格的量筒，可估讀到0.1 mL，準(zhǔn)確度要求高的定量實(shí)驗(yàn)如中和滴定中選用滴定管(酸式或堿式)，可估讀到0.01 mL。容量瓶作為精密的定容儀器，用于配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液，一般不用于量取液體的體積。(3)氣體除了量取外，還可以稱量。稱氣體的質(zhì)量時一般有兩種方法：一種方法是稱反應(yīng)裝置在放出氣體前后的質(zhì)量減小值；另一種方法是稱吸收裝置前后的質(zhì)量增大值。(4)用pH試紙(測得整數(shù)值)或pH計(jì)(精確到0.01)直接測出溶液的pH，經(jīng)過計(jì)算可以得到溶液中H或OH的物質(zhì)的量濃度。為了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)中要采取必要的措施，確保離子完全沉淀、氣體完全被吸收等，必要時可以進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)，重復(fù)測定，然后取其平均值進(jìn)行計(jì)算。如中和滴定實(shí)驗(yàn)中測量酸或堿的體積要平行做23次滴定，取體積的平均值求算未知溶液的濃度，但對于“離群”數(shù)據(jù)(指與其他數(shù)據(jù)有很大差異的數(shù)據(jù))要舍棄，因?yàn)閿?shù)據(jù)“離群”的原因可能是操作中出現(xiàn)了較大的誤差。【題組集訓(xùn)】題組一滴定實(shí)驗(yàn)，在定量測定實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用1某小組以CoCl26H2O、NH4Cl、H2O2、濃氨水為原料，在活性炭催化下，合成了橙黃色晶體X，為確定其組成，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。氨的測定：精確稱取w g X，加適量水溶解，注入如圖所示的三頸瓶中，然后逐滴加入足量10% NaOH溶液，通入水蒸氣，將樣品液中的氨全部蒸出，用V1 mL c1 molL1的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液吸收。蒸氨結(jié)束后取下接收瓶，用c2 molL1 NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過剩的HCl，到終點(diǎn)時消耗V2 mL NaOH溶液。氯的測定：準(zhǔn)確稱取樣品X，配成溶液后用AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，K2CrO4溶液為指示劑，至出現(xiàn)淡紅色沉淀不再消失為終點(diǎn)(Ag2CrO4為磚紅色)。回答下列問題：(1)裝置中安全管的作用原理是_。(2)用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過剩的HCl時，應(yīng)使用_式滴定管，可使用的指示劑為_。(3)樣品中氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表達(dá)式為_。(4)測定氨前應(yīng)該對裝置進(jìn)行氣密性檢驗(yàn)，若氣密性不好測定結(jié)果將_(填“偏高”或“偏低”)。(5)測定氯的過程中，使用棕色滴定管的原因是_； (6)經(jīng)測定，樣品X中鈷、氨和氯的物質(zhì)的量之比為163，鈷的化合價為_。制備X的化學(xué)方程式為_；X的制備過程中溫度不能過高的原因是_。【答案】(1)當(dāng)A中壓力過大時，安全管中液面上升，使A瓶中壓力穩(wěn)定(2)堿酚酞(或甲基紅)(3)100%(4)偏低(5)防止硝酸銀見光分解(6)32CoCl22NH4Cl10NH3H2O2=2Co(NH3)6Cl32H2O溫度過高過氧化氫分解、氨氣逸出【解析】(1)若沒有A中的安全管，當(dāng)A中產(chǎn)生氣體時，會因裝置壓力過大發(fā)生危險(xiǎn)；反之，有安全管存在，當(dāng)A中壓力過大時，安全管中的液面會上升，使A瓶中壓力穩(wěn)定。(2)由題意知，用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過剩的HCl時，NaOH溶液應(yīng)放入堿式滴定管中，可使用酚酞作指示劑，滴定至終點(diǎn)時溶液由無色變?yōu)闇\紅色。(3)已知鹽酸的總的物質(zhì)的量為c1 molL1V1 mL103 LmL1c1V1103 mol，NH3反應(yīng)完后剩余的鹽酸用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，可求出剩余的鹽酸為c2V2103 mol，由NH3HCl=NH4Cl可求出NH3的物質(zhì)的量。進(jìn)而求出w g X中的含氨量，即100%。(4)若裝置氣密性不好，會有NH3外逸，而不被HCl吸收，則剩余的HCl的物質(zhì)的量會增多，消耗NaOH增多，即c2V2的值增大，由(3)中計(jì)算式可知氨的測定結(jié)果偏低。(5)AgNO3是見光易分解的物質(zhì)，使用棕色滴定管的目的是防止AgNO3見光分解而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(6)樣品X中鈷、氨和氯的物質(zhì)的量之比為163，可寫出化學(xué)式為Co(NH3)6Cl3，由化合物中正負(fù)化合價代數(shù)和為0計(jì)算，NH3整體為0價，氯為1價，故Co為3價；從而推出制備X的化學(xué)方程式為2CoCl22NH4Cl10NH3H2O2=2Co(NH3)6Cl32H2O。由于溫度過高時H2O2易分解、NH3易揮發(fā)，故制備過程中溫度不能過高。題組二裝置質(zhì)量變化在定量測定實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用2碳、硫的含量影響鋼鐵性能，碳、硫含量的一種測定方法是將鋼樣中碳、硫轉(zhuǎn)化為氣體，再用測碳、測硫裝置進(jìn)行測定。(1)采用裝置A，在高溫下將x克鋼樣中碳、硫轉(zhuǎn)化為CO2、SO2。氣體a的成分是_。若鋼樣中硫以FeS形式存在，A中反應(yīng)：3FeS5O21_3_。(2)將氣體a通入測硫裝置中(如右圖)，采用滴定法測定硫的含量。H2O2氧化SO2的化學(xué)方程式_。用NaOH溶液滴定生成的H2SO4，消耗z mL NaOH溶液，若消耗1 mL NaOH溶液相當(dāng)于硫的質(zhì)量為y克，則該鋼樣中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：_。(3)將氣體a通入測碳裝置中(如下圖)，采用重量法測定碳的含量。氣體a通過B和C的目的是_。計(jì)算鋼樣中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，應(yīng)測量的數(shù)據(jù)是_?！敬鸢浮?1)SO2、CO2、O2Fe3O4SO2(2)H2O2SO2=H2SO4(3)排除SO2對CO2測定的干擾CO2吸收瓶吸收CO2前、后的質(zhì)量【解析】(1)鋼樣(含有鐵、碳、硫)在高溫下與O2反應(yīng)，除生成CO2、SO2外，還有剩余的O2，故氣體a中含有CO2、SO2、O2。該反應(yīng)中，S元素由2價被氧化為4價，即生成SO2，再結(jié)合元素守恒及元素的化合價升降總數(shù)相等，配平該反應(yīng)方程式：3FeS5O2Fe3O43SO2。(2)H2O2具有強(qiáng)氧化性，SO2具有強(qiáng)還原性，二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成H2SO4，化學(xué)方程式為H2O2SO2=H2SO4。消耗1 mL NaOH溶液相當(dāng)于硫的質(zhì)量為y g，則消耗z mL NaOH溶液相當(dāng)于硫的質(zhì)量為yz g，那么鋼樣中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為。(3)裝置B中活性MnO2將SO2氧化。裝置C中K2Cr2O7濃H2SO4具有強(qiáng)氧化性，用于吸收氣體a中的SO2，防止SO2進(jìn)入CO2吸收瓶，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)中應(yīng)測定實(shí)驗(yàn)前后CO2吸收瓶的質(zhì)量變化，從而確定CO2的質(zhì)量，繼而求出鋼樣中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。