(2)重要考點重要考點1 制備實驗方案的設計制備實驗方案的設計【考點釋例1】現擬在實驗室里利用空氣和鎂粉為原料制取少量氮化鎂(Mg3N2)。已知實驗中可能會發(fā)生下列反應：2MgO2 2MgO3MgN2 Mg3N22MgCO2 2MgOCMgH2O MgOH2Mg3N26H2O 3Mg(OH)22NH3可供選擇的裝置和藥品如下圖所示(鎂粉、還原鐵粉均已干燥，裝置內所發(fā)生的反應是完全的，整套裝置的末端與干燥管相連)?；卮鹣铝袉栴}：(1)在設計實驗方案時，除裝置A、E外，還應選擇的裝置(填字母代號)及其目的分別為_；(2)連接并檢查實驗裝置的氣密性。實驗開始時，打開自來水的開關，將空氣從5 L的儲氣瓶壓入反應裝置，則氣流流經導管的順序是(填字母代號)_；(3)通氣后，如果同時點燃A、F裝置的酒精燈，對實驗結果有何影響？_，原因是_；(4)請設計一個實驗，驗證產物是氮化鎂：_。【解析】(1)制取氮化鎂時，鎂會與空氣中CO2、O2、H2O等發(fā)生反應，故要先除去空氣中的CO2、O2、H2O，選裝置B、D、F。(2)除雜的順序是：先將空氣通入NaOH溶液除CO2、再通入濃硫酸除H2O，最后通過灼熱的還原鐵粉除O2。洗氣時遵循“長進短出”的原則，故氣流流經導管的順序為hgdcklab。(3)應讓空氣通過D、B、F一段時間，確認其中的CO2、O2、H2O等雜質已除盡，再點燃A處酒精燈，否則會使制得的氮化鎂不純。(4)根據題中信息，氮化鎂能與水發(fā)生反應產生氨氣，則可利用這一反應檢驗產物與水的反應有氨氣的生成，則可證明產物是氮化鎂。答案：(1)B、D、F選擇B，目的：除去空氣中的水蒸氣避免反應發(fā)生；選擇D，目的：除去空氣中的CO2避免反應發(fā)生；選擇F，目的：除去空氣中的O2避免反應發(fā)生(2)hgdcklab(3)制得的氮化鎂將不純；因為A裝置沒有排完空氣前就加熱會讓空氣中的氧氣、CO2、水蒸氣等與鎂反應(4)將產物取少量置于試管中，加入適量水，將潤濕的紅色石蕊試紙置于試管口，如果能夠看到潤濕的紅色石蕊試紙變藍，則說明產物是氮化鎂【溫馨提示】制備實驗方案的設計，應遵循以下原則：條件合適，操作方便；原理正確，步驟簡單；原料豐富，價格低廉；產物純凈，污染物少。即從多種路線中優(yōu)選出一種最佳的制備途徑，合理地選擇化學食品與藥品，設計合理的實驗裝置和實驗操作步驟。1.某研究性學習小組在研究由Fe2制備Fe(OH)2的過程中，設計了如下實驗方案：【實驗設計】方法一：按照圖1進行實驗，容器A中的反應開始時，彈簧夾C處于打開狀態(tài)，一段時間后，關閉彈簧夾C，容器A中的反應仍在進行。最終在 容器中觀察到白色沉淀，該實驗中涉及的化學方程式有： 。BFeH2SO4=FeSO4H2、FeSO42NaOH=Fe(OH)2Na2SO4、H2SO42NaOH=Na2SO42H2O方法二：按圖2進行實驗，最終在兩極間的溶液中首先觀察到白色沉淀。請從所提供的試劑或電極材料中選擇正確的序號填在橫線上：純水NaCl溶液NaOH溶液四氯化碳CuCl2溶液乙醇Fe棒植物油碳棒a為 ，b為 ，c為 ，d為 。(填序號)或或【探究思考】實驗表明上述實驗中出現白色的沉淀會逐漸轉變?yōu)榛揖G色或綠色，那么如何解釋出現灰綠色或綠色的現象呢？(1)甲同學查閱資料后，得到Fe(OH)2如下信息：資料名稱物理性質描述化學性質描述化學辭典，顧翼東編，1989年版P637白色無定形粉末或白色至淡綠色六方晶體與空氣接觸易被氧化，將細粉噴于空氣中，則立即燃燒出火花大學普通化學(下冊)傅鷹著P637白色沉淀此沉淀易被氧化成微綠色Fe3(OH)8普通化學教程(下冊)P788白色能強烈吸收O2，迅速變成棕色Fe(OH)3。這時作為氧化的中間產物為土綠色，其中含有Fe2、Fe3。 閱讀該資料后，你對上述實驗中出現灰綠色或綠色的現象的解釋是：由于Fe(OH)2部分被氧化，混入少量的Fe(OH)3。資料中提及的微綠色Fe3(OH)8，用氧化物的形式表示可寫成 。(2)乙同學依據配色原理：白色和棕色不可能調配成綠色或灰綠色的常識，認為綠色可能是形成Fe(OH)2nH2O所致。用熱水浴的方式加熱“方法一”中生成的綠色沉淀，觀察到沉淀由綠變白的趨勢。 加熱時，“方法一”中彈簧夾C應處于 (填“打開”或“關閉”)狀態(tài)，容器A中的反應須處于 (填“停止”或“發(fā)生”)狀態(tài)。寫出該實驗中支持乙同學觀點的化學方程式 。FeOFe2O34H2O打開發(fā)生Fe(OH)2nH2O=Fe(OH)2nH2O(3)歡迎你參加該研究小組的討論，請?zhí)岢鲆环N在研究由Fe2制備Fe(OH)2的過程中，有助于對沉淀由“白”變“綠”的現象進行合理解釋的實驗設計新思路。 。 向Fe2和Fe3的混合液中加入NaOH溶液后，觀察生成的沉淀的顏色是否為灰綠色或者可以將Fe(OH)3和Fe(OH)2混合后觀察其顏色(合理答案均可)重要考點重要考點2 性質實驗方案的設計性質實驗方案的設計【考點釋例2】兩個學習小組用如圖裝置探究乙二酸(HOOCCOOH)受熱分解的部分產物。(1)甲組：按接口順序：abcdefgh連接裝置進行實驗。B中溶液變渾濁，證明分解產物有_；裝置C的作用是_；E中溶液變渾濁，D中的現象是_，證明分解產物有_。乙二酸受熱分解的化學方程式為_。(2)乙組：將接口a與j連接進行實驗，觀察到F中生成的氣體可使帶火星的木條復燃，則F中最主要反應的化學方程式為_。從AF中選用裝置進行實驗，證明甲組通入D的氣體能否與Na2O2反應。最簡單的裝置接口連接順序是_；實驗后用F中的固體進行驗證的方法是_（可另選試劑)?！窘馕觥勘绢}主要考查物質的鑒別、實驗裝置的識別、簡單實驗設計。HOOCCOOH分解的產物CO2對驗證另一種產物有影響，所以需用裝置C中的NaOH溶液吸收掉CO2。E中溶液變渾濁，說明氣體通過酸KMnO4溶液后又產生了CO2，說明該氣體具有還原性，推知為CO，所以酸性KMnO4溶液出現褪色現象，其分解方程式為：HOOCCOOH CO2COH2O。(2)只要證明CO與Na2O2是否反應即可，所以從a出來的氣體需用NaOH吸收掉CO2，再將剩下氣體通入裝有Na2O2的裝置F中，其連接順序為adej。若要反應則應產生Na2CO3，設計實驗證明產物中有Na2CO3即可。答案： (1)CO2充分除去CO2溶液褪色(或變淺)COHOOCCOOH CO2COH2O(2)2Na2O22CO2=2Na2CO3O2adej取F中的固體，滴加稀硫酸，將生成的氣體通入澄清石灰水，若變渾濁，則發(fā)生了反應；若不變渾濁，則未發(fā)生反應【規(guī)律總結】常見驗證物質性質的方法及試劑：1證明酸性：pH試紙或酸堿指示劑；與Na2CO3溶液反應；與Zn反應。2證明弱酸性：證明存在電離平衡；測定對應鹽溶液的酸堿性；測量稀釋前后pH的變化等。3證明氧化性：與還原劑(如KI、Fe2、SO2、H2S等)反應，產生明顯的現象。4證明還原性：與氧化劑(如KMnO4、濃HNO3等)反應，產生明顯的現象。5證明為膠體分散系：有丁達爾效應。6證明有碳碳雙鍵(或三鍵)：使溴水或酸化的KMnO4溶液褪色。7證明酚羥基：與濃溴水反應產生白色沉淀；與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(紫色)。8證明醛基：與銀氨溶液作用產生光亮的銀鏡；與新制Cu(OH)2懸濁液作用產生紅色沉淀Cu2O。9證明醇羥基：與羧酸發(fā)生酯化反應，其產物不溶于水，有水果香味。 某研究性學習小組為探究銅、鋅與濃鹽酸反應，設計實驗探究方案如下：一、實驗用品：純鋅片、銅片，37%的濃鹽酸、蒸餾水、氯化銅溶液二、實驗記錄：交流卡片：NO：2006SY518主題：Zn、Cu與濃鹽酸A將鋅放入濃鹽酸中，反應較快B將鋅片與銅片貼在一起，一同投入濃鹽酸中，反應快速放出氣體C當B中鋅片完全溶解后，將溶液加熱，又產生氣體(值得進一步研究)，得到無色溶液D將上述反應后的溶液，隔絕空氣，加入適量水，出現白色沉淀三、提供資料資料卡片NO：2006ZL918主題：生成一價銅的反應課本上：CH3CHO2Cu(OH)2 Cu2O(紅色)CH3COOH2H2O鹽城市第二次調研試卷：2Cu24I=2CuI(白色)I2無機化學下冊，氯化亞銅在不同濃度的KCl溶液中可形成CuCl2、CuCl32、CuCl43等離子，且它們在溶液中均為無色四、請你參與以下探究：(1)交流卡片中，實驗A反應速率明顯比B小，原因是銅、鋅及濃鹽酸一起組成原電池，加快了反應速率；(2)根據銅位于金屬活動順序表氫之后，與稀鹽酸不反應，依據交流卡片C又產生氣體的事實，作出如下推斷：有同學認為是溶解在溶液中的H2逸出，你認為是否有道理沒有道理，理由是因為氫氣本身難溶于水；猜想驗證方法預測現象及結論認為銅片中可能含有鋅等雜質將銅片加入稀硫酸中，并微熱若無氣體放出，則不含鋅等活潑金屬雜質；若有氣體則有鋅等雜質某同學作了如下猜想，是否成立，請你設計實驗方案加以驗證。(3)交流卡片D中的白色沉淀，分析：不可能是CuCl2，因為溶液顯藍色或綠色，也不可能是氯化鋅，因為稀釋后溶液更稀，不會產生出沉淀，并利用資料大膽猜想，白色沉淀是生成的氯化亞銅，請你幫他設計驗證方案(若有多個只設計兩個方案)：預設驗證方法猜想的現象與結論白色沉淀是氯化亞銅白色沉淀加入稀鹽酸中，通入O2(或稀HNO3等強氧化劑)溶液變藍色，說明是一價銅向白色沉淀中加入氯化鉀濃溶液若白色沉淀消失且得無色溶液，則原白色沉淀為氯化亞銅。否則不是(4)指導老師肯定了白色沉淀是氯化亞銅，請結合資料卡片，寫出銅與足量濃鹽酸在加熱條件下生成無色溶液及氣體的化學方程式：2Cu8HCl=2H3CuCl4H2，2Cu4HCl=2HCuCl2H2，2Cu6HCl=2H2CuCl3H2；根據交流卡片D，生成沉淀，實際上是一個平衡問題，請寫出這一平衡關系式CuCl2(aq) CuCl(s)Cl(aq)(用離子方程式表示)；(5)就銅與濃鹽酸反應若還需進一步探討，你認為還可探究的內容有用變量控制法探討銅與鹽酸發(fā)生反應生成氫氣和白色沉淀，鹽酸的適宜濃度(只提供一個實驗課題即可)。重要考點重要考點3 實驗方案的評價與優(yōu)選實驗方案的評價與優(yōu)選【考點釋例三】為測試一鐵片中鐵元素的含量，某課外活動小組提出下面兩種方案并進行了實驗(以下數據為多次平行實驗測定結果的平均值)：方案一：將a g鐵片完全溶解于過量稀硫酸中，測得生成氫氣的體積為580 mL (標準狀況)；方案二：將 g鐵片完全溶解于過量稀硫酸中，將反應后得到的溶液用0.02000 mol L1的KMnO4溶液滴定，達到終點時消耗了25.00 mL KMnO4溶液。請回答下列問題：(1)配平下面的化學方程式(將有關的化學計量數填入方框內)：KMnO4FeSO4H2SO4Fe2(SO4)3MnSO4K2SO4H2O(2)在滴定實驗中不能選擇_式滴定管，理由是；(3)根據方案一和方案二測定的結果計算，鐵片中鐵的質量分數依次為_和_(鐵的相對原子質量以55.9計)；(4)若排除實驗儀器和操作的影響因素，試對上述兩種方案測定結果的準確性做出判斷和分析(本題為開放性試題，若回答合理即正確)。方案一_(填“準確”、“不準確”或“不一定準確”)，理由是_；方案二_(填“準確”、“不準確”或“不一定準確”)，理由是_?！窘馕觥勘拘☆}屬于開放性試題，若考生回答“準確”或“不準確”且理由合理，可酌情給分。例如：考生回答： 方案一準確，因為鐵片中不存在能與稀硫酸反應并能生成氫氣的其他金屬，也不存在鐵的氧化物。方案一不準確，如果鐵片中存在與稀硫酸反應生成氫氣的其他金屬，會導致結果偏高；如果存在與稀硫酸反應而溶解、但不產生氫氣的鐵的氧化物，會導致結果偏低。 方案二準確，鐵片溶于稀硫酸后，除Fe2外，其他可能存在的金屬離子在酸性溶液中均不能被高錳酸鉀氧化，也不存在氧化鐵。 方案二不準確，如果鐵片中存在與稀硫酸反應而溶解的其他金屬，生成的金屬離子在酸性溶液中能被高錳酸鉀氧化，會導致結果偏高；如果存在與稀硫酸反應而溶解的鐵的氧化物，生成的Fe3在酸性溶液中不能被高錳酸鉀氧化，會導致結果偏低。答案：(1)21085218(2)堿KMnO4是強氧化劑，它會腐蝕乳膠管(3)(4)不一定準確如果鐵片中存在與稀硫酸反應并能生成氫氣的其他金屬，會導致結果偏高；鐵片中存在與稀硫酸反應而溶解、但不產生氫氣的鐵的氧化物，會導致結果偏低；如果上述情況均不存在，則結果準確不一定準確如果鐵片中存在與稀硫酸反應而溶解的其他金屬，生成的金屬離子在酸性溶液中能被高錳酸鉀氧化，會導致結果偏高；如果鐵片中存在與稀硫酸反應而溶解的鐵的氧化物，生成的Fe3在酸性溶液中不能被高錳酸鉀氧化，會導致結果偏低；如果上述情況均不存在，則結果準確【溫馨提示】對于實驗方案的評價，主要從以下幾個方面考慮：1實驗步驟是否簡單、方便。2實驗效果是否明顯。3實驗原理是否正確、可行。4實驗方案是否嚴密。 氫氧化銅是一種常用試劑。例如，利用新制氫氧化銅驗證葡萄糖的還原性。.新制氫氧化銅懸濁液的配制：實驗室制取新制氫氧化銅懸濁液的操作方法：在試管里加入10%的氫氧化鈉溶液2 mL，滴入2%的硫酸銅溶液4滴6滴，振蕩即成。這樣操作的目的是確保氫氧化鈉過量，氫氧化銅呈懸濁狀。 下面是三個研究性學習組分別從不同層面開展研究性學習活動：.研究性學習小組甲：對教材實驗結論“乙醛與新制氫氧化銅反應生成的紅色沉淀是Cu2O”提出質疑，他們認為紅色沉淀不一定是氧化亞銅。為了確定紅色沉淀的成分，開展了如下研究：提出猜想：紅色沉淀可能是銅或銅與氧化亞銅混合物(或紅色固體中可能含有銅)。 查閱資料：氧化亞銅屬于堿性氧化物；1價的銅離子在酸性條件易發(fā)生自身氧化還原反應；在空氣中灼燒氧化亞銅生成氧化銅。設計方案：方案1：取該紅色沉淀溶于足量的稀硝酸中，觀察溶液顏色變化方案2：取該紅色沉淀溶于足量的稀硫酸中，觀察是否有殘渣方案3：稱取紅色沉淀a g，在空氣中充分灼燒至完全變黑，并在干燥器里冷卻，再稱重，反復多次直到固體恒重，稱得質量為b g，比較a、b關系方案4：取紅色固體沉淀裝入試管里，加入酸化的硝酸銀溶液，觀察是否有銀白色銀析出你認為合理的方案是方案3。.研究性學習小組乙針對小組甲的質疑，設計新的探究方案，裝置如圖所示。你認為要測定上述紅色沉淀成分必須測定下列哪些物理量_ 。通入氫氣體積；反應前，紅色沉淀硬質試管的總質量；完全反應后紅色固體硬質試管的總質量；實驗前，干燥管質量；硬質試管質量；鋅粒質量；稀硫酸中含溶質的量；實驗后，干燥管質量.研究性學習小組丙上網查閱新聞得知，“2005年諾貝爾化學獎授予了三位研究綠色化學的科學家”。綠色化學強調對環(huán)境友好，實現零排放?！白儚U為寶”符合綠色化學要求。他們收集上述紅色沉淀制備化學試劑藍礬。請你幫助他們設計一個簡單且符合綠色化學要求的實驗方案： 在空氣中充分灼燒該紅色固體至全部轉化成氧化銅，加入足量稀硫酸溶解，蒸發(fā)、結晶、過濾、洗滌，用濾紙吸干或通入惰氣帶走水分。