專題51 實驗方案的設(shè)計與評價（滿分60分 時間30分鐘）姓名：_ 班級：_ 得分：_1疊氮化鈉(NaN3)可用于汽車安全氣囊的添加劑，與酸反應(yīng)生成N2和H2。某學(xué)習(xí)小組在實驗室用亞硝酸鈉和氨在無氧環(huán)境中制備NaN3，設(shè)計如下實驗(夾持裝置略去):（1）按氣流從左到右的方向，上述裝置合理的連接順序為_(填儀器接口字母)。（2）試劑X可選用_(填試劑名稱)。（3）裝置C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_，該反應(yīng)需要在無氧環(huán)境中進(jìn)行的原因為_。（4）裝置B的作用為_。（5）加熱條件下，NaNH2和N2O反應(yīng)也可制備NaN3，同時生成能使?jié)耥懙募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。（6）HNO2是一元弱酸，不穩(wěn)定，容易分解為兩種氮的氧化物?，F(xiàn)用如下試劑：NaNO2、pH試紙、水、稀硫酸、NaOH溶液、堿石灰、CuSO4、CuO，計實驗證明(可加熱)；HNO2為弱酸:_。裝置C中反應(yīng)進(jìn)行一段時間后，有NaN3生成：_?！敬鸢浮縜fg(或gf)de(或ed)c(b) 堿石灰(或生石灰或NaOH固體) 5NH3+4NaNO23NaN3+NaOH+7H2O 加熱條件下，NaNO2容易被氧氣氧化 防止外界空氣進(jìn)人C裝置干擾實驗并吸收來參加反應(yīng)的氨氣 2NaNH2+N2ONaN3+NaOH+NH3 將NaNO2溶于適量水中配成溶液，常溫下，用pH試紙測定該溶液的pH>7 取少量裝置C中固體加入稀硫酸中，將產(chǎn)生的氣體通過足量的NaOH溶液，經(jīng)堿石灰干燥后通過灼熱的CuO，再將生成的氣體通過CuSO4，若觀察到CuO黑色固體變紅，CuSO4變藍(lán)，則有NaN3生成 【解析】2工業(yè)上常用鐵質(zhì)容器盛裝冷的濃硫酸。某興趣小組的同學(xué)發(fā)現(xiàn)：將一定量的生鐵與濃硫酸加熱時，觀察到固體能完全溶解，并產(chǎn)生大量氣體。為探究反應(yīng)后的產(chǎn)物，請你協(xié)助他們完成相關(guān)的實驗。探究一 （1）另稱取鐵釘(碳素鋼)6.0g放入15.0mL濃硫酸中，加熱，充分反應(yīng)后得到溶液X并收集到氣體Y。甲同學(xué)認(rèn)為X中除Fe3+外還可能含有Fe2+。若要判斷溶液X中是否含有Fe2+，應(yīng)選用_aKSCN溶液和氯水 bK3Fe(CN)6溶液 c濃氨水 d酸性KMnO4溶液乙同學(xué)將336mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體Y通入足量溴水中，發(fā)現(xiàn)溶液顏色變淺，試用化學(xué)方程式解釋溴水顏色變淺的原因：_，然后向反應(yīng)后的溶液中加入足量BaCl2溶液，經(jīng)適當(dāng)操作得干燥固體2.33g。由此推知氣體Y中SO2的體積分?jǐn)?shù)為_。探究二 分析上述實驗中SO2體積分?jǐn)?shù)的結(jié)果，兩同學(xué)認(rèn)為氣體Y中還可能含有H2和Q氣體。為此設(shè)計如圖所示探究實驗裝置(圖中夾持儀器省略)。（2）裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_，裝置B中試劑的作用是_。（3）認(rèn)為氣體Y中還含有氣體Q的理由是_(用化學(xué)方程式表示)。為了進(jìn)一步確認(rèn)Q的存在，需在裝置中添加裝置M于_(填序號)，M中所加試劑為_。aAB之間 bBC之間 cCD之間 dEF之間【答案】bdSO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO466.7%2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2+5SO42-+4H+檢驗SO2是否除盡C+2H2SO4(濃)CO2+2SO2+2H2ObCa(OH)2或Ba(OH)2【解析】【分析】（1）Fe2+與K3Fe(CN)6溶液反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀，F(xiàn)e2+離子能使酸化的高錳酸鉀溶液褪色；二氧化硫與溴水反應(yīng)生成硫酸和氫溴酸，根據(jù)硫酸鋇與二氧化硫的關(guān)系式計算二氧化硫的體積，再根據(jù)體積分?jǐn)?shù)公式計算；（2）裝置圖中A的作用是吸收二氧化硫，裝置B的作用是驗證二氧化硫被完全除去，裝置C的作用是吸收水蒸氣，裝置D、E的作用是檢驗氫氣，裝置F的作用是防止空氣中水蒸氣進(jìn)入E中，干擾氫氣的檢驗，裝置M中的試劑是澄清石灰水，作用是檢驗二氧化碳，可以根據(jù)二氧化硫和二氧化碳的性質(zhì)分析選擇M位置?！驹斀狻浚?）Fe2+與K3Fe(CN)6溶液反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀，K3Fe(CN)6溶液可以檢驗Fe2+離子；Fe2+離子具二氧化硫、二氧化碳和水，反應(yīng)方程式為C+2H2SO4(濃)CO2+2SO2+2H2O；二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，但二氧化硫還能使品紅溶液褪色，所以要檢驗二氧化碳必須排除二氧化硫的干擾，B裝置是檢驗二氧化硫是否除盡，所以澄清石灰水應(yīng)放置在B和C之間，故選b?！军c睛】本題考查化學(xué)實驗方案的設(shè)計與評價，涉及了濃硫酸的性質(zhì)、二氧化硫的性質(zhì)、常見物質(zhì)的檢驗、化學(xué)計算等知識點，注意常溫下，鐵和冷的濃硫酸不是不反應(yīng)，而是反應(yīng)生成了致密的氧化物薄膜而阻止了進(jìn)一步反應(yīng)。 3甲烷在加熱條件下可還原氧化銅，氣體產(chǎn)物除水蒸氣外，還有碳的氧化物。某化學(xué)小組利用如圖裝置探究其反應(yīng)產(chǎn)物。查閱資料CO能與銀氨溶液反應(yīng)：CO2Ag(NH3)22OH=2Ag2NH4+CO322NH3。Cu2O為紅色，不與Ag+反應(yīng)，能發(fā)生反應(yīng)：Cu2O2H=Cu2+CuH2O。（1）裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。（2）按氣流方向各裝置從左到右的連接順序為A_。(填字母編號)（3）實驗中滴加稀鹽酸的操作為_。（4）已知氣體產(chǎn)物中含有CO，則裝置C中可觀察到的現(xiàn)象是_；裝置F的作用為_。（5）當(dāng)反應(yīng)結(jié)束后，裝置D處試管中固體全部變?yōu)榧t色。設(shè)計實驗證明紅色固體中含有Cu2O：_。欲證明紅色固體中是否含有Cu，甲同學(xué)設(shè)計如下實驗：向少量紅色固體中加入適量0.1molL1AgNO3溶液，發(fā)現(xiàn)溶液變藍(lán)，據(jù)此判斷紅色固體中含有Cu。乙同學(xué)認(rèn)為該方案不合理，欲證明甲同學(xué)的結(jié)論，還需增加如下對比實驗，完成表中內(nèi)容。實驗步驟(不要求寫出具體操作過程)預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論_若觀察到溶液不變藍(lán)，則證明紅色固體中含有Cu；若觀察到溶液變藍(lán)，則不能證明紅色固體中含有Cu【答案】Al4C312HCl=3CH44AlCl3FDBECG先打開分液漏斗上口的玻璃塞(或先使分液漏斗上口的玻璃塞的凹槽對準(zhǔn)漏斗上的小孔)，再將分液漏斗下面的旋塞打開，使稀鹽酸緩慢滴下試管內(nèi)有黑色固體生成(或試管內(nèi)有銀鏡生成)除去甲烷中的HCl氣體和水蒸氣取少量紅色固體，加入適量稀硫酸，若溶液變?yōu)樗{(lán)色，則證明紅色固體中含有Cu2O取少量Cu2O固體于試管中，加入適量0.1molL1AgNO3溶液【解析】【詳解】取少量紅色固體，加入適量稀硫酸，若溶液變藍(lán)色，說明溶液中含有Cu2+，則證明紅色固體中含Cu2O；綜上所述，本題答案是：取少量紅色固體，加入適量稀硫酸，若溶液變?yōu)樗{(lán)色，則證明紅色固體中含有Cu2O。取少量的Cu2O固體于試管中，加入適量的0.1molL1AgNO3溶液，若溶液不變藍(lán)，則可排除紅色固體中Cu2O的干擾，證明其中含有Cu；綜上所述，本題答案是：取少量Cu2O固體于試管中，加入適量0.1molL1AgNO3溶液。 【點睛】氧化銅與鹽酸溶液反應(yīng)生成氯化銅和水，固體全部溶解，顯藍(lán)色；氧化亞銅與鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，紅色固體部分溶解，溶液顯藍(lán)色，體現(xiàn)了+1價銅的氧化性和還原性。4為了測定實驗室長期存放的Na2SO3固體的純度，準(zhǔn)確稱取M g固體樣品，配成250 mL溶液。設(shè)計了以下兩種實驗方案：方案I：取50.00 mL上述溶液加入足量的鹽酸酸化的BaCl2溶液操作I洗滌操作稱量，得到沉淀的質(zhì)量為m1 g方案：取50.00 mL上述溶液，用a mol/L 的酸性KMnO4溶液進(jìn)行滴定。實驗中所記錄的數(shù)據(jù)如下表：滴定次數(shù)實驗數(shù)據(jù)1234待測溶液體積/mL50.0050.0050.0050.00滴定管初讀數(shù)/mL0.000.200.100.15滴定管末讀數(shù)/mL20.9521.2020.1521.20（1）配制250 mL Na2SO3溶液時，必須用到的實驗儀器有：燒杯、玻棒、滴管、藥匙和_、_。（2）操作I為_操作為_（3）方案I中如何判別加入的氯化鋇已經(jīng)過量_（4）在方案中滴定終點的判斷方法是_。（5） 在方案中發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為_（6）根據(jù)方案所提供的數(shù)據(jù)，計算Na2SO3的純度為_。（寫成分?jǐn)?shù)形式）（7）有同學(xué)模仿方案I，提出方案：取50.00 mL上述溶液加入足量的鹽酸酸化的Ba(NO3)2溶液操作I洗滌操作稱重，得到沉淀質(zhì)量為m2 g 并用方案I的方法計算結(jié)果。根據(jù)方案，從理論上講，下列說法正確的是_（填序號）a方案I比方案的計算結(jié)果要低 b方案I比方案的計算結(jié)果要高 cm1=m2 ，方案I和方案的結(jié)果一樣 d方案不應(yīng)根據(jù)方案I的方法計算（8）上述實驗中，由于操作錯誤所引起的實驗誤差分析正確的是_（填序號）。a方案I中如果沒有洗滌操作，實驗結(jié)果將偏小b方案I中如果沒有操作，實驗結(jié)果將偏大c方案中如果沒有洗滌操作，實驗結(jié)果將偏小d方案中如果沒有操作，實驗結(jié)果將偏大【答案】天平250mL的容量瓶過濾干燥（烘干）靜置分層后，向上清液中加入鹽酸酸化的氯化鋇，不再產(chǎn)生沉淀，即已沉淀完全加入最后一滴高錳酸鉀溶液后溶液由無色變?yōu)樽仙以诎敕昼妰?nèi)不褪2MnO4-+5SO32-+6H+=2Mn2+5SO42-+3H2O1323a/40Mbdad 【解析】【詳解】（1）配制250 mL Na2SO3溶液的過程為：準(zhǔn)確稱取M g固體樣品需要天平,溶解需要在燒杯中用玻璃棒攪拌, 淀來源于樣品中含有的硫酸鈉和亞硫酸鈉,其中亞硫酸鈉被氧化生成硫酸鈉,生成的硫酸鋇沉淀的質(zhì)量較大, 方案I計算硫酸鋇的質(zhì)量可確定硫酸鈉的質(zhì)量,進(jìn)而計算亞硫酸鈉的純度,而方案根據(jù)硫酸鋇的質(zhì)量可確定硫酸鈉、亞硫酸鈉的物質(zhì)的量總量,結(jié)合二者質(zhì)量可確定亞硫酸鈉的質(zhì)量,兩種方案不同,計算