第12講綜合實(shí)驗(yàn)探究非選擇題(本題包括4個(gè)小題,共100分)1.(2018全國(guó),27)KIO3是一種重要的無(wú)機(jī)化合物,可作為食鹽中的補(bǔ)碘劑。回答下列問題:(1)KIO3的化學(xué)名稱是。(2)利用“KClO3氧化法”制備KIO3工藝流程如下圖所示:“酸化反應(yīng)”所得產(chǎn)物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是?！盀V液”中的溶質(zhì)主要是?！罢{(diào)pH”中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(3)KIO3也可采用“電解法”制備,裝置如圖所示。寫出電解時(shí)陰極的電極反應(yīng)式。電解過程中通過陽(yáng)離子交換膜的離子主要為,其遷移方向是。與“電解法”相比,“KClO3氧化法”的主要不足之處有(寫出一點(diǎn))。答案(1)碘酸鉀(2)加熱KClKH(IO3)2+KOH2KIO3+H2O(或HIO3+KOHKIO3+H2O)(3)2H2O+2e-2OH-+H2K+由a到b產(chǎn)生Cl2易污染環(huán)境等解析(2)溫度升高氣體溶解度減小;Cl2被逐出,KH(IO3)2結(jié)晶析出,“濾液”中溶質(zhì)主要是KCl;“調(diào)pH”目的是生成KIO3,所以選用KOH溶液,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為KH(IO3)2+KOH2KIO3+H2O(或HIO3+KOHKIO3+H2O)。(3)陰極區(qū)電解質(zhì)是KOH,被電解的是H2O:2H2O+2e-2OH-+H2;電解時(shí),陽(yáng)離子向陰極區(qū)移動(dòng),故K+由a向b遷移;“KClO3氧化法”中產(chǎn)生有毒氣體Cl2,易污染環(huán)境。2.某化學(xué)興趣小組制取氯酸鉀和氯水并進(jìn)行有關(guān)探究實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)一制取氯酸鉀和氯水利用下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(1)制取實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,取出B中試管冷卻結(jié)晶,過濾,洗滌。該實(shí)驗(yàn)操作過程需要的玻璃儀器有。(2)若對(duì)調(diào)B和C裝置的位置,(填“能”或“不能”)提高B中氯酸鉀的產(chǎn)率。實(shí)驗(yàn)二氯酸鉀與碘化鉀反應(yīng)的研究(3)在不同條件下KClO3可將KI氧化為I2或KIO3。該小組設(shè)計(jì)了系列實(shí)驗(yàn)研究反應(yīng)條件對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響,其中系列a實(shí)驗(yàn)的記錄表如下(實(shí)驗(yàn)在室溫下進(jìn)行):試管編號(hào)12340.20 molL-1 KI/mL1.01.01.01.0KClO3(s)/g0.100.100.100.106.0 molL-1 H2SO4/mL03.06.09.0蒸餾水/mL9.06.03.00實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象系列a實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖?。設(shè)計(jì)1號(hào)試管實(shí)驗(yàn)的作用是。若2號(hào)試管實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為“黃色溶液”,取少量該溶液加入淀粉溶液顯藍(lán)色;假設(shè)氧化產(chǎn)物唯一,還原產(chǎn)物為KCl,則此反應(yīng)的離子方程式為。實(shí)驗(yàn)三測(cè)定飽和氯水中氯元素的總量(4)該小組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案為:使用下圖裝置,加熱15.0 mL飽和氯水試樣,測(cè)定產(chǎn)生氣體的體積。此方案不可行的主要原因是。(不考慮實(shí)驗(yàn)裝置及操作失誤導(dǎo)致不可行的原因)(5)根據(jù)下列資料,為該小組設(shè)計(jì)一個(gè)可行的實(shí)驗(yàn)方案(不必描述操作過程的細(xì)節(jié)):。資料:.次氯酸會(huì)破壞酸堿指示劑;.次氯酸或氯氣可被SO2、H2O2和FeCl2等物質(zhì)還原成Cl-。答案(1)燒杯、漏斗、玻璃棒、膠頭滴管(不填“膠頭滴管”也可)(2)能(3)研究反應(yīng)體系中硫酸濃度對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響硫酸濃度為0的對(duì)照實(shí)驗(yàn)ClO3-+6I-+6H+Cl-+3I2+3H2O(4)因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等,此方案無(wú)法測(cè)算試樣含氯總量(或其他合理答案)(5)量取一定量的試樣,加入足量的H2O2溶液,加熱除去過量的H2O2,冷卻,再加入足量的硝酸銀溶液,稱量沉淀質(zhì)量(或其他合理答案)解析本題主要考查了實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)。(1)過濾需要漏斗、玻璃棒、燒杯等儀器,而洗滌沉淀也需要漏斗、玻璃棒、燒杯等儀器;(2)若對(duì)調(diào)B和C裝置,可以通過水先把Cl2中的HCl除去,可提高KClO3的產(chǎn)率;(3)根據(jù)圖表可看出其他的條件都相同,只有H2SO4的濃度不同,因此該實(shí)驗(yàn)研究的是硫酸的濃度對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響;1號(hào)實(shí)驗(yàn)中H2SO4的濃度為0,故該實(shí)驗(yàn)起到與其他實(shí)驗(yàn)對(duì)照的作用;淀粉遇到碘單質(zhì)會(huì)顯藍(lán)色,故氧化產(chǎn)物為碘單質(zhì),ClO3-被還原為Cl-,反應(yīng)的離子方程式為ClO3-+6I-+6H+Cl-+3I2+3H2O;(4)產(chǎn)生的Cl2會(huì)重新溶于水,同時(shí)HClO也會(huì)發(fā)生分解生成HCl,HCl極易溶于水,無(wú)法計(jì)算氯元素的總量;(5)根據(jù)信息可知SO2、H2O2、FeCl2都能將次氯酸或氯氣還原成Cl-,但是如果選擇SO2會(huì)引入SO42-,對(duì)Cl-的測(cè)定造成干擾,而如果選擇FeCl2則會(huì)引入Cl-,因此選擇H2O2將次氯酸或者氯氣還原為Cl-,再與AgNO3溶液反應(yīng)生成氯化銀沉淀,依據(jù)氯化銀沉淀的質(zhì)量測(cè)定氯元素的總量。3.某化學(xué)小組在研究Na2SO3溶液、FeCl3溶液性質(zhì)及反應(yīng)時(shí),進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn):(1)取1 molL-1的Na2SO3溶液置于空氣中,測(cè)得其pH隨時(shí)間的變化曲線如圖所示:最初,Na2SO3溶液pH=7.8,用離子方程式解釋其原因:。t時(shí)間段內(nèi),造成其pH發(fā)生上述變化,用離子方程式解釋其原因:。(2)探究Na2SO3溶液與FeCl3溶液實(shí)際反應(yīng)的情況:實(shí)驗(yàn)裝置操作現(xiàn)象向2 mL 1 molL-1 FeCl3溶液中,逐滴滴加1 molL-1 Na2SO3溶液2 mL溶液黃色逐漸加深,最終得紅褐色溶液(W)實(shí)驗(yàn)裝置操作現(xiàn)象取1 mL溶液W于試管中,向其滴加過量鹽酸,再滴加5滴BaCl2溶液產(chǎn)生白色沉淀實(shí)驗(yàn)證明,溶液中含有離子。對(duì)Na2SO3溶液與FeCl3溶液實(shí)際反應(yīng)存在兩種認(rèn)識(shí):認(rèn)識(shí).反應(yīng)中Fe3+完全轉(zhuǎn)化為Fe2+,W溶液中c(Fe2+)一定很大,反應(yīng)的離子方程式是。認(rèn)識(shí).W溶液中c(Fe2+)應(yīng)該極小,否則W溶液不會(huì)呈紅褐色。(3)資料顯示:Fe2+呈淡綠色、FeSO3是墨綠色沉淀、堿式硫酸鐵溶液為紅褐色。實(shí)驗(yàn)中始終未出現(xiàn)墨綠色沉淀,說明c(Fe2+)極小,其原因用離子方程式解釋是。實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果顯示,O2、Fe3+、SO42-的氧化性強(qiáng)弱順序是。若Fe4(OH)2(SO4)5是造成溶液W呈紅褐色的原因之一,其形成的化學(xué)方程式是。用激光筆照射W溶液,發(fā)現(xiàn)有丁達(dá)爾現(xiàn)象,用離子方程式解釋其原因:。答案(1)SO32-+H2OHSO3-+OH-2SO32-+O22SO42-(2)SO42-SO32-+2Fe3+H2OSO42-+2Fe2+2H+(3)4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2OO2>Fe3+>SO42-8FeCl3+10Na2SO3+5O2+4H2O2Fe4(OH)2(SO4)5+20NaCl+4HClFe3+3H2OFe(OH)3(膠體)+3H+解析(1)亞硫酸根水解導(dǎo)致溶液呈堿性,故離子方程式為SO32-+H2OHSO3-+OH-。t時(shí)間段內(nèi),造成其pH發(fā)生上述變化的原因是亞硫酸根離子不穩(wěn)定,極易被空氣中氧氣氧化,故離子方程式為2SO32-+O22SO42-。(2)由實(shí)驗(yàn)滴加BaCl2溶液產(chǎn)生白色沉淀,故實(shí)驗(yàn)證明,溶液中含有SO42-。認(rèn)識(shí).SO32-與Fe3+和H2O反應(yīng)生成SO42-、Fe2+和H+,故離子方程式為SO32-+2Fe3+H2OSO42-+2Fe2+2H+。(3)c(Fe2+)極小,其原因是易被空氣中氧氣氧化,故對(duì)應(yīng)的離子方程式為4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O。實(shí)驗(yàn)中發(fā)生SO32-+2Fe3+H2OSO42-+2Fe2+2H+,c(Fe2+)極小,其原因是易被空氣中氧氣氧化,故對(duì)應(yīng)的離子方程式為4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O,由氧化劑的氧化性強(qiáng)于氧化產(chǎn)物的氧化性可知氧化性為O2>Fe3+>SO42-。FeCl3與Na2SO3、O2、H2O反應(yīng)生成Fe4(OH)2(SO4)5、NaCl和HCl,故化學(xué)方程式為8FeCl3+10Na2SO3+5O2+4H2O2Fe4(OH)2(SO4)5+20NaCl+4HCl。Fe3+水解生成Fe(OH)3(膠體),故離子方程式為Fe3+3H2OFe(OH)3(膠體)+3H+。4.氫化鈣(CaH2)固體是登山運(yùn)動(dòng)員常用的能源提供劑。氫化鈣要密封保存,一旦接觸到水就發(fā)生反應(yīng)生成氫氧化鈣和氫氣。氫化鈣通常用氫氣與金屬鈣加熱制取。圖甲是模擬制取裝置。甲乙回答下列問題:(1)利用圖甲實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)步驟如下:檢查裝置氣密性后裝入藥品;打開分液漏斗活塞,(請(qǐng)按正確的順序填入下列步驟的序號(hào))。加熱反應(yīng)一段時(shí)間收集氣體并檢驗(yàn)其純度關(guān)閉分液漏斗活塞停止加熱,充分冷卻(2)為了確認(rèn)進(jìn)入裝置C的氫氣已經(jīng)干燥,應(yīng)在B、C之間再接一裝置,該裝置中加入的試劑是;裝置D的作用是。(3)某同學(xué)利用圖乙裝置測(cè)定上述實(shí)驗(yàn)中得到的氫化鈣的含量。他稱取m g所制得的氫化鈣樣品,實(shí)驗(yàn)前后量氣管中液面讀數(shù)分別為V1 mL、V2 mL。(上述氣體體積均換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下)裝置中導(dǎo)管a的作用是。如何判斷樣品與水完全反應(yīng):。產(chǎn)生的氫氣體積為 mL;若未冷卻至室溫即讀數(shù),則氫化鈣含量(填“偏高”“偏低”或“無(wú)影響”)。(4)請(qǐng)你再設(shè)計(jì)一種氫化鈣純度的測(cè)定方法:。答案(1)(2)無(wú)水硫酸銅防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入C裝置(其他合理答案均可)(3)平衡分液漏斗與錐形瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng),使分液漏斗中的水能順利滴下;同時(shí)使滴入錐形瓶?jī)?nèi)水的體積等于進(jìn)入分液漏斗內(nèi)的氣體體積,從而消除由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差量氣管中液面不再變化(其他合理答案均可)V1-V2偏高(4)稱取一定量的樣品(m1 g),加入鹽酸至不再冒氣泡(反應(yīng)完全),然后蒸發(fā)溶液得到氯化鈣固體(m2 g),根據(jù)m1、m2即可得到氫化鈣的純度(其他合理答案均可)解析(1)由于加熱不純的H2可能發(fā)生爆炸,所以實(shí)驗(yàn)前必須檢驗(yàn)其純度,然后加熱讓其反應(yīng),為防止鈣被氧化,必須一直通H2至反應(yīng)結(jié)束。(2)水蒸氣需用無(wú)水CuSO4檢驗(yàn),裝置D中的導(dǎo)管可用于平衡壓強(qiáng)、防止倒吸,且濃硫酸可吸收空氣中的水蒸氣,以防其進(jìn)入反應(yīng)體系。(3)導(dǎo)管a可以起平衡壓強(qiáng)的作用,從而便于液體流下、也不會(huì)產(chǎn)生由于滴加液體引起的壓強(qiáng)差。當(dāng)量氣管中的液面不再變化時(shí)反應(yīng)已完全。讀數(shù)差即為生成氫氣的體積(V1-V2) mL,未冷卻使得測(cè)得的體積比實(shí)際體積大,最終結(jié)果偏高。(4)根據(jù)鈣元素質(zhì)量守恒設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。