第五單元 探究型實驗 實驗方案的設(shè)計與評價課后達(dá)標(biāo)檢測1硫代硫酸鈉(Na2S2O3)可看成是一個S原子取代了Na2SO4中的一個O原子而形成的。某?；瘜W(xué)研究性學(xué)習(xí)小組運用類比學(xué)習(xí)的思想，通過實驗探究Na2S2O3的化學(xué)性質(zhì)。請?zhí)顚懸韵驴瞻祝禾岢鰡栴}Na2S2O3是否與Na2SO4相似具備下列性質(zhì)呢？猜想：_；猜想：溶液呈中性，且不與酸反應(yīng)；猜想：無還原性，不能被氧化劑氧化。實驗探究基于上述猜想、，設(shè)計實驗方案。請?zhí)顚懴铝斜砀?。實驗操作實驗現(xiàn)象或預(yù)期實驗現(xiàn)象現(xiàn)象解釋(用離子方程式表示)猜想溶液pH8向pH2的硫酸中滴加Na2S2O3溶液S2O2H=SSO2H2O猜想向新制氯水(pH<2)中滴加少量Na2S2O3溶液氯水顏色變淺實驗結(jié)論Na2S2O3溶液呈堿性，能與酸反應(yīng)，具有還原性，與Na2SO4的化學(xué)性質(zhì)不相似。問題討論(1)甲同學(xué)向探究“猜想”反應(yīng)后的溶液中滴加硝酸銀溶液，觀察到有白色沉淀產(chǎn)生，并據(jù)此認(rèn)為氯水可將Na2S2O3氧化。你認(rèn)為該方案是否正確并說明理由：_。(2)請重新設(shè)計一個實驗方案，證明Na2S2O3能被氯水氧化。該實驗方案是_。解析：本題考查驗證性化學(xué)實驗方案的設(shè)計以及實驗現(xiàn)象、結(jié)論的表述?；趯嶒?zāi)康?，根?jù)實驗現(xiàn)象或結(jié)論很容易判斷實驗方案的設(shè)計目的及驗證哪部分猜想。要求注意問題討論中的細(xì)節(jié)，即(1)中由猜想的實驗過程中滴加“少量”的Na2S2O3溶液可以得出甲同學(xué)實驗方案不合理，原因是過量氯水能提供Cl，與Ag產(chǎn)生白色沉淀，干擾性質(zhì)驗證，可變換試劑，用鋇鹽檢測氧化產(chǎn)物SO。答案：提出問題猜想：與BaCl2溶液反應(yīng)有沉淀生成實驗探究取一小片pH試紙放到潔凈的表面皿上，用干燥潔凈的玻璃棒蘸取Na2S2O3溶液，點到pH試紙的中央，將試紙呈現(xiàn)的顏色與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對照有淡黃色沉淀和無色刺激性氣味氣體產(chǎn)生S2O4Cl25H2O=2SO8Cl10H問題討論(1)不正確。因氯水過量且其本身含有Cl(2)取少量反應(yīng)后的溶液，向其中滴入BaCl2溶液，若觀察到有白色沉淀產(chǎn)生，則說明Na2S2O3能被氯水氧化2化學(xué)興趣小組對某品牌牙膏中摩擦劑成分及其含量進(jìn)行以下探究：查得資料：該牙膏摩擦劑由碳酸鈣、氫氧化鋁組成；牙膏中其他成分遇到鹽酸時無氣體產(chǎn)生。.摩擦劑中氫氧化鋁的定性檢驗取適量牙膏樣品，加水充分?jǐn)嚢?、過濾。(1)往濾渣中加入過量NaOH溶液，過濾。氫氧化鋁與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式是_。(2)往(1)所得濾液中先通入過量二氧化碳，再加入過量稀鹽酸。觀察到的現(xiàn)象是_。.牙膏樣品中碳酸鈣的定量測定利用下圖所示裝置(圖中夾持儀器略去)進(jìn)行實驗，充分反應(yīng)后，測定C中生成的BaCO3沉淀質(zhì)量，以確定碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。依據(jù)實驗過程回答下列問題：(3)實驗過程中需持續(xù)緩緩?fù)ㄈ肟諝?。其作用除了可攪拌B、C中的反應(yīng)物外，還有_。(4)C中反應(yīng)生成BaCO3的化學(xué)方程式是_。(5)下列各項措施中，不能提高測定準(zhǔn)確度的是_(填標(biāo)號)。a在加入鹽酸之前，應(yīng)排盡裝置內(nèi)的CO2氣體b滴加鹽酸不宜過快c在AB之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置d在BC之間增添盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置(6)實驗中準(zhǔn)確稱取8.00 g樣品三份，進(jìn)行三次測定，測得BaCO3平均質(zhì)量為3.94 g。則樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_。(7)有人認(rèn)為不必測定C中生成的BaCO3質(zhì)量，只要測定裝置C在吸收CO2前后的質(zhì)量差，一樣可以確定碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。實驗證明按此方法測定的結(jié)果明顯偏高，原因是_。解析：.(1)Al(OH)3具有兩性，能溶于NaOH溶液：Al(OH)3OH=AlO2H2O。(2)通入過量CO2時發(fā)生反應(yīng)：AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO，產(chǎn)生白色沉淀，再加過量鹽酸時發(fā)生反應(yīng)：Al(OH)33H=Al33H2O，HCOH=H2OCO2，白色沉淀溶解，同時產(chǎn)生氣體。.(3)從裝置圖分析可知，為保證實驗的準(zhǔn)確性，在加入鹽酸前，應(yīng)將裝置內(nèi)的空氣排盡，防止空氣中CO2的干擾；同時要將反應(yīng)產(chǎn)生的CO2盡可能全部被Ba(OH)2溶液吸收，因此需要持續(xù)緩緩?fù)ㄈ肟諝狻?4)Ba(OH)2溶液足量，因此反應(yīng)方程式為CO2Ba(OH)2=BaCO3H2O。(5)由前面分析知，a可提高測定準(zhǔn)確度，不符合題意；B裝置中有酸堿指示劑，說明反應(yīng)中鹽酸的加入量是有限制的，為保證準(zhǔn)確，滴加過程要慢，b不符合題意；B中裝有溶液，因此氣體通入前沒必要干燥，c符合題意；在BC之間連接盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶會造成Ba(OH)2溶液還可能吸收由揮發(fā)出的HCl與NaHCO3反應(yīng)生成的CO2氣體，干擾實驗，d符合題意。(6)根據(jù)碳元素守恒得BaCO3CO2CaCO3，m(CaCO3)100 gmol12.00 g，CaCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%25%。(7)B中的水蒸氣、氯化氫等氣體進(jìn)入裝置C中，質(zhì)量差要大于實際產(chǎn)生CO2氣體的質(zhì)量。答案：.(1)Al(OH)3OH=AlO2H2O(2)通入CO2氣體有白色沉淀生成；加入鹽酸有氣體產(chǎn)生，沉淀逐漸溶解.(3)在加入鹽酸前，排盡裝置內(nèi)的CO2氣體；把生成的CO2全部排入C中，使之完全被 Ba(OH)2 溶液吸收(4)Ba(OH)2CO2=BaCO3H2O(5)cd(6)25%(7)B中的水蒸氣、氯化氫等氣體進(jìn)入裝置C中(或其他合理答案)3(2018湖北八校第二次聯(lián)考).某化學(xué)興趣小組利用以下裝置模擬合成氨并制備少量氨水。已知：加熱(85 )NH4Cl和NaNO2飽和溶液可以制取N2。(1)B裝置中儀器名稱是_。(2)為了完成實驗，裝置從左到右接口的連接順序是(3)D裝置中玻璃纖維的作用是_。(4)小組中甲同學(xué)認(rèn)為F裝置不太合理，實驗中會產(chǎn)生倒吸。乙同學(xué)認(rèn)真分析后認(rèn)為該裝置無需改進(jìn)，他的理由是_。.實驗探究(5)該小組同學(xué)利用制備的氨水再進(jìn)行銀鏡反應(yīng)實驗。經(jīng)查閱資料，配制的銀氨溶液主要成分是Ag(NH3)2OH，該小組同學(xué)對其組成進(jìn)行了如下實驗探究：在潔凈的小試管中加入2 mL 2%的AgNO3溶液，然后邊振蕩試管邊滴加2%的稀氨水，至最初產(chǎn)生的沉淀恰好溶解為止，制得銀氨溶液。在制得的銀氨溶液中加入無水乙醇，溶液變渾濁，過濾，用_洗滌，得到白色固體。將該白色固體用適量蒸餾水溶解，得到無色溶液，用廣范pH試紙檢驗溶液近似呈中性；向溶液中逐滴加入稀鹽酸至不再產(chǎn)生沉淀，靜置，取上層清液于另一支放有一小片銅的小試管中并微熱，發(fā)現(xiàn)銅片的表面有氣泡產(chǎn)生，遇到空氣變成紅棕色；另取少量上層清液加過量的NaOH溶液并加熱，得到無色刺激性氣體。由此確定通過上述方法制備的白色固體的主要成分是_。(6)請根據(jù)以上探究，設(shè)計實驗來制備少量純凈的Ag(NH3)2OH溶液：取2 mL 2%的AgNO3溶液于潔凈的小試管中，_，即得到純凈的Ag(NH3)2OH溶液。解析：本實驗分兩部分，是物質(zhì)的制備，反應(yīng)原理為N23H22NH3，NH3H2ONH3H2O，該實驗可分解為“常見儀器的使用”“裝置的連接”“實驗安全(防倒吸)”三個小實驗；是探究物質(zhì)的成分，依據(jù)元素化合物的性質(zhì)即可作答。(2)根據(jù)實驗原理N23H22NH3，A裝置產(chǎn)生N2(含水蒸氣)，B裝置產(chǎn)生H2(含HCl和水蒸氣)，H2通過E裝置除去HCl后與N2一同通入C裝置(干燥、混合、調(diào)節(jié)兩氣體比例)，得到N2和H2的混合氣體，然后進(jìn)入D裝置，與鐵觸媒接觸發(fā)生反應(yīng)，生成的NH3中混有未反應(yīng)的N2、H2，該混合氣體通入F裝置中制得氨水，尾氣中的H2用G裝置處理，因此裝置接口的連接順序是(4)弄清產(chǎn)生倒吸的原理本問就不難回答。產(chǎn)生倒吸的原理是大量氣體迅速溶于水，導(dǎo)致導(dǎo)管內(nèi)氣體壓強(qiáng)迅速減小，液體被外界氣壓壓入導(dǎo)管內(nèi)從而產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象。本題中反應(yīng)產(chǎn)生的NH3中含有大量的未反應(yīng)的N2和H2，這兩種氣體均難溶于水，不會使導(dǎo)管內(nèi)壓強(qiáng)迅速減小，因而也就不會產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象。(5)在銀氨溶液中加入無水乙醇， 溶液變渾濁，說明得到的沉淀物難溶于乙醇，因此可用無水乙醇洗滌該沉淀。由實驗現(xiàn)象可知，該白色固體中含有Ag(NH3)和NO，因此其成分是 Ag(NH3)2NO3。(6)實驗探究中制備銀氨溶液的反應(yīng)原理為AgNO3NH3H2O=AgOHNH4NO3，AgOH2NH3H2O=Ag(NH3)2OH2H2O，按此反應(yīng)原理分析，實驗方案就不難設(shè)計了。答案：(1)啟普發(fā)生器(2)bihfg(或gf)kjl(3)增大氣體與催化劑鐵觸媒的接觸面積(4)該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率低，NH3中混有較多難溶于水的氣體，F(xiàn)裝置中不會產(chǎn)生倒吸(5)無水乙醇Ag(NH3)2NO3(6)逐滴加入稀NaOH溶液至不再有沉淀生成，過濾，用適量蒸餾水洗滌，再將固體轉(zhuǎn)移至小試管中，逐滴加入2%的稀氨水至沉淀恰好溶解(其他合理答案均可)4(2018景德鎮(zhèn)高三質(zhì)檢)已知鐵離子、氯氣、溴均為常見的氧化劑，某化學(xué)興趣小組設(shè)計了如下實驗探究其氧化性強(qiáng)弱：(1)裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_。整套實驗裝置存在一處明顯的不足，請指出：_。(2)用改正后的裝置進(jìn)行實驗，實驗過程如下：實驗操作實驗現(xiàn)象結(jié)論打開活塞a，向圓底燒瓶中滴入適量濃鹽酸；然后_D裝置中：溶液變血紅色；E裝置中：水層溶液變黃， 振蕩后，CCl4層無明顯變化。一段時間后_Cl2、Br2、Fe3的氧化性由強(qiáng)到弱的順序為Cl2 Br2 Fe3(3)因忙于觀察和記錄，沒有及時停止反應(yīng)，D、E中均發(fā)生了新的變化。D裝置中：血紅色慢慢褪去。E裝置中：CCl4層顏色逐漸加深，直至變成紅色。為探究上述實驗現(xiàn)象的本質(zhì)，小組同學(xué)查得資料如下：.Fe33SCNFe(SCN)3 是一個可逆反應(yīng)。.(SCN)2性質(zhì)與鹵素單質(zhì)類似。氧化性：Cl2 (SCN)2。請用平衡移動原理(結(jié)合上述資料)解釋Cl2過量時D中溶液血紅色褪去的原因：_。現(xiàn)設(shè)計簡單實驗證明上述解釋：取少量褪色后的溶液，滴加_溶液，若溶液顏色_。則上述解釋是合理的。小組同學(xué)另查得資料如下：.Cl2和Br2反應(yīng)生成BrCl，BrCl呈紅色(略帶黃色)，沸點約5 ，它與水能發(fā)生水解反應(yīng)，且該反應(yīng)為非氧化還原反應(yīng)。.AgClO、AgBrO均可溶于水。欲探究E中顏色變化的原因，設(shè)計實驗如下：用分液漏斗分離出E的下層溶液，蒸餾、收集紅色物質(zhì)，取少量，加入AgNO3溶液，結(jié)果觀察到僅有白色沉淀產(chǎn)生。請結(jié)合上述資料用兩步離子方程式解釋僅產(chǎn)生白色沉淀的原因：_。解析：(1)濃鹽酸與二氧化錳加熱反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水，反應(yīng)的離子方程式為MnO24H2Cl=Mn2Cl22H2O。由于氯氣有毒，直接排放到空氣中會污染大氣，要用堿液吸收尾氣，實驗裝置缺少尾氣處理裝置。(2)打開活塞a，向圓底燒瓶中滴入適量濃鹽酸，然后關(guān)閉活塞a，點燃酒精燈加熱；亞鐵離子的還原性比溴離子強(qiáng)，氯氣首先氧化亞鐵離子，再氧化溴離子，所以D裝置中溶液變血紅色，E裝置中首先水層溶液變黃，然后CCl4層由無色變?yōu)槌壬?3)過量氯氣和SCN反應(yīng)：2SCNCl2=2Cl(SCN)2，使SCN濃度減小，則Fe33SCNFe(SCN)3平衡向逆反應(yīng)方向移動，溶液褪色。為檢驗其褪色原因，檢驗方法為取少量褪色后的溶液，滴加KSCN溶液，若溶液變血紅色，則上述推測合理；或取少量褪色后的溶液，滴加FeCl3溶液，若溶液不變血紅色，則上述推測合理。過量的氯氣和溴反應(yīng)生成氯化溴，氯化溴不穩(wěn)定，易和水反應(yīng)生成鹽酸和次溴酸：BrClH2O=HBrOHCl，氯離子和銀離子反應(yīng)生成白色沉淀氯化銀：AgCl=AgCl，次溴酸和銀離子反應(yīng)生成次溴酸銀易溶于水，所以僅生成白色沉淀氯化銀。答案：(1)MnO24H2Cl=Mn2Cl22H2O缺少尾氣處理裝置(2)關(guān)閉活塞a，點燃酒精燈CCl4層由無色變?yōu)槌壬?3)過量氯氣和SCN反應(yīng)：2SCNCl2=2Cl(SCN)2，使SCN濃度減小，則Fe33SCNFe(SCN)3 平衡逆向移動，溶液褪色KSCN變血紅色(或 FeCl3不變血紅色)BrClH2O=HBrOHCl、AgCl=AgCl