高考数学三轮冲刺大题提分大题精做3探究性实验设计Word格式.docx
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将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中,振荡后溶液呈浅紫色,该现象能否证明氧化性
。
若能,请说明理由;
若不能,进一步设计实验方案。
理由或方案:
________________。
【解析】
(1)①A为氯气发生装置,KMnO4与浓盐酸反应时,锰被还原为Mn2+,浓盐酸被氧化成Cl2,KMnO4与浓盐酸反应生成KCl、MnCl2、Cl2和H2O,根据得失电子守恒和原子守恒,反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O,离子方程式为2MnO+10Cl−+16H+===2Mn2++5Cl2↑+
8H2O。
②由于盐酸具有挥发性,所得Cl2中混有HCl和H2O(g),HCl会消耗Fe(OH)3、KOH,用饱和食盐水除去HCl,除杂装置B为
③C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH===2K2FeO4+
6KCl+8H2O,还有Cl2与KOH的反应,Cl2与KOH反应的化学方程式为Cl2+2KOH===KCl+KClO+H2O,反应的离子方程式为Cl2+2OH−===Cl−+ClO−+H2O。
(2)①根据上述制备反应,C的紫色溶液中含有K2FeO4、KCl,还可能含有KClO等。
I.方案I加入KSCN溶液,溶液变红说明a中含Fe3+。
但Fe3+的产生不能判断K2FeO4与Cl−发生了反应,根据题意K2FeO4在酸性或中性溶液中快速产生O2,自身被还原成Fe3+,根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒,可能的反应为4FeO+20H+===4Fe3++3O2↑+10H2O。
II.产生Cl2还可能是ClO−+Cl−+2H+===Cl2↑+H2O,即KClO的存在干扰判断;
K2FeO4微溶于KOH溶液,用KOH溶液洗涤的目的是除去KClO、排除ClO−的干扰,同时保持K2FeO4稳定存在。
②制备K2FeO4的反应3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH===2K2FeO4+6KCl+8H2O,在改反应中Cl的化合价由0降到-1价,氯气是氧化剂,铁元素的化合价由-3到+6,2Fe(OH)3是还原剂,K2FeO4为氧化产物根据同一反应中,氧化性:
氧化剂大于氧化产物,得出氧化性Cl2>
FeO;
方案II的反应为4FeO+20H+===4Fe3++3O2↑+10H2O,实验表明,Cl2与FeO氧化性强弱相反;
对比两个反应的条件,方案II在酸性条件下,说明溶液的酸碱性的不同影响氧化性的强弱。
③该小题为开放性试题。
若能,根据题意K2FeO4在足量H2SO4溶液中会转化为Fe3+和O2,最后溶液中不存在FeO,溶液振荡后呈浅紫色一定是MnO4-的颜色,说明FeO将Mn2+氧化成MnO,所以该实验方案能证明氧化性FeOMnO。
(或不能,因为溶液b呈紫色,溶液b滴入MnSO4和H2SO4的混合溶液中,c(FeO)变小,溶液的紫色也会变浅;
则设计一个空白对比的实验方案,方案为:
向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4,观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色)。
【答案】
(1)2KMnO4+16HCl===2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O
Cl2+2OH−===Cl−+ClO−+H2O
(2)Fe3+4FeO+20H+===4Fe3++3O2↑+10H2O
(3)排除ClO−的干扰>
溶液的酸碱性不同若能,理由:
FeO在过量酸的作用下完全转化为Fe3+和O2,溶液浅紫色一定是MnO的颜色(若不能,方案:
向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4,观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色)
1.(2018辽宁丹东市一模)某探究性实验小组的同学将打磨过的镁条投入到滴有酚酞的饱和NaHCO3溶液中,发现反应迅速,产生大量气泡和白色不溶物,溶液的浅红色加深。
该小组同学对白色不溶物的成分进行了探究和确定。
Ⅰ、提出假设:
甲同学:
可能只是MgCO3;
乙同学:
可能只是Mg(OH)2;
丙同学:
可能是xMgCO3·
yMg(OH)2
Ⅱ、定性实验探究:
(1)取沉淀物少许于试管中,加入稀盐酸时固体溶解,产生大量气泡,则__________同学假设错误(选填“甲”、“乙”或“丙”)。
Ⅲ、定量实验探究:
取一定量已干燥过的沉淀样品,利用下列装置测定其组成(部分固定夹持类装置未画出),经实验前后对比各装置的质量变化来分析沉淀的组成,得出丙同学的假设是正确的。
请回答下列问题:
(2)实验中合理的连接顺序为:
e→______→→→→→g→h(各装置只使用一次)。
(3)实验一段时间后,当B装置中______________(填实验现象),停止加热,说明固体已分解完全;
打开f处的活塞,缓缓通入空气数分钟的目的是__________________,
(4)指导老师认为在上述实验装置中末端还需再连接一个D装置,若无此装置,会使测出的x∶y的值______(选填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
(5)若改进实验后,最终装置B质量增加m克,装置D质量增加了n克,则x∶y=___________。
(用含m、n的代数式表示)
(1)取沉淀物少许于试管中,加入稀盐酸时固体溶解,产生大量气泡,则乙同学假设错误;
(2)浓硫酸吸收分解产生的水蒸气,碱石灰吸收分解产生的CO2,利用空气排尽装置中产生的气体,实验中合理的连接顺序为:
e→f→a→b→d→c→g→h或e→f→b→a→d→c→g→h;
(3)实验一段时间后,当B装置中无气泡冒出时,停止加热,说明固体已分解完全;
根据以上分析可知打开f处的活塞,缓缓通入空气数分钟的目的是排出装置中的CO2和水蒸气。
由于空气中含有水蒸气和CO2,所以装置C中碱石灰的作用是吸收通入空气中的CO2和水蒸气;
(4)指导老师认为在上述实验装置中末端还需再连接一个D装置,若无此装置,空气中的水蒸气和CO2也被碱石灰吸收,导致生成的CO2质量增加,因此会使测出的x∶y的值偏大;
(5)若改进实验后,最终装置B质量增加mg,即产生水是,装置D质量增加了ng,CO2的物质的量是,则根据原子守恒可知x∶y=。
(1)乙同学
(2)fabdc或fbadc
(3)无气泡冒出排出装置中的CO2和水蒸气
(4)偏大
(5)9n/22m
2.(2018江西十校联考)硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]是分析化学中的重要试剂,在不同温度下加热分解产物不同。
设计如图实验装置(夹持装置略去),在500℃时隔绝空气加热A中的硫酸亚铁铵至分解完全,确定分解产物的成分。
(1)B装置的作用是_________________________________________。
(2)实验中,观察到C中无明显现象,D中有白色沉淀生成,可确定产物中一定有_______气体产生,写出D中发生反应的离子方程式______________________。
若去掉C,能否得出同样结论____________(填“是”或“否”),原因是____________________________。
(3)A中固体完全分解后变为红棕色粉末,某同学设计实验验证固体残留物仅为Fe2O3,而不含FeO,请帮他完成表中内容。
(试剂,仪器和用品自选)
实验步骤
预期现象
结论
___________________________
________________________
固体残留物仅为Fe2O3
(4)若E中收集到的气体只有N2,其物质的量为xmol,固体残留物Fe2O3的物质的量为ymol,D中沉淀物质的量为zmol,则x、y和z应满足的关系为______________________________。
(5)结合上述实验现象,完成硫酸亚铁铵在500℃时隔绝空气加热完全分解的化学方程式_______________。
(1)B装置中硫酸铜粉末的作用是检验产物中是否有水生成;
(2)装置C中BaC12溶液的作用是为了检验分解产物中是否有SO3气体生成,若含有该气体,会生成硫酸钡白色沉淀,观察到的观象为溶液变浑浊;
现C中无明显现象,说明不含有SO3气体,再结合观察到D中有白色沉淀生成,说明含有SO2气体;
装置D中通入二氧化硫和过氧化氢发生氧化还原反应,生成硫酸和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀,反应的离子方程式为:
SO2+H2O2+Ba2+===BaSO4↓+2H+;
若去掉C,不能得出相同的结构,原因是无法排除SO3的干扰,因若有SO3也有白色沉淀生成;
(3)根据亚铁离子的还原性,可以用高锰酸钾溶液检验,方法为:
取少量A中残留物与试管中,加入适量稀硫酸,充分振荡使其完全溶解,在所得溶液中滴加高锰酸钾溶液,并振荡,若高锰酸钾溶液褪色,则残留物中含有FeO;
若高锰酸钾溶液不褪色,则残留物中不含FeO;
(4)若E中收集到的气体只有N2,其物质的量为xmol,固体残留物Fe2O3的物质的量为ymol,D中沉淀物质的量为zmol,其中N2和Fe2O3均为氧化产物,而SO2为还原产物,根据电子守恒规律,可知2×
3xmol+2ymol=2Zmol,即3x+y=z;
(5)综合实验现象并结合电子守恒和原子守恒,硫酸亚铁铵在500℃时隔绝空气加热完全分解的化学方程式为2(NH4)2Fe(SO4)2Fe2O3+2NH3↑+N2↑+4SO2↑+5H2O。
(1)检验产物中是否有水生成
(2)SO2SO2+H2O2+Ba2+===BaSO4↓+2H+否若有SO3也有白色沉淀生成
(3)步骤:
取少量A中残留物于试管中,加入适量稀硫酸,充分振荡使其完全溶解;
将溶液分成两份,分别滴加高锰酸钾溶液、KSCN溶液(或:
依次滴加K3Fe(CN)6溶液、KSCN溶液或其他合理答案)现象:
若高锰酸钾溶液不褪色,加入KSCN溶液后变红(或:
加入K3Fe(CN)6溶液无现象,加入KSCN溶液后变红,或其他合理答案)
(4)3x+y=z
(5)2(NH4)2Fe(SO4)2Fe2O3+2NH3↑+N2↑+4SO2↑+5H2O
3.(2018哈尔滨市调研)某小组设计不同实验方案比较Cu2+、Ag+的氧化性。
(1)方案1:
通过置换反应比较
向酸化的AgNO3溶液插入铜丝,析出黑色固体,溶液变蓝。
反应的离子方程式是_______,说明氧化性Ag+>Cu2+。
(2)方案2:
通过Cu2+、Ag+分别与同一物质反应进行比较
实验
试剂
编号及现象
试管
滴管
1.0mol/L
KI溶液
1.0mol/LAgNO3溶液
Ⅰ.产生黄色沉淀,溶液无色
1.0mol/LCuSO4溶液
Ⅱ.产生白色沉淀A,溶液变黄
①经检验,Ⅰ中溶液不含I2,黄色沉淀是________。
②经检验,Ⅱ中溶液含I2。
推测Cu2+做氧化剂,白色沉淀A是CuI。
确认A的实验如下:
a.检验滤液无I2。
溶液呈蓝色说明溶液含有________(填离子符号)。
b.白色沉淀B是________。
c.白色沉淀A与AgNO3溶液反应的离子方程式是____,说明氧化性Ag+>Cu2+。
编号
实验1
实验2
实验3
现象
无明显变化
a中溶液较快变棕黄色,b中电极
上析出银;
电流计指针偏转
c中溶液较慢变浅黄色;
(3)分析方案2中Ag+未能氧化I−,但Cu2+氧化了I−的原因,设计实验如下:
(电极均为石墨,溶液浓度均为1mol/L,b、d中溶液pH≈4)
①a中溶液呈棕黄色的原因是_______(用电极反应式表示)。
②“实验3”不能说明Cu2+氧化了I−。
依据是空气中的氧气也有氧化作用,设计实验证实了该依据,实验方案及现象是_______。
③方案2中,Cu2+能氧化I−,而Ag+未能氧化I−的原因:
_______。
(资料:
Ag++I−=AgI↓K1=1.2×
1016;
2Ag++2I−===2Ag↓+I2K2=8.7×
108)
(1)向酸化的AgNO3溶液插入铜丝,析出黑色固体,溶液变蓝,说明铜置换出了金属银,反应的离子方程式为,说明氧化性Ag+>Cu2+,故答案为:
;
(2)①经检验,Ⅰ中溶液不含I2,黄色沉淀是碘离子与银离子形成的碘化银沉淀,故答案为:
AgI;
②Ⅱ中溶液含I2,说明Cu2+做氧化剂,将碘离子氧化,本身被还原为Cu+,因此白色沉淀A是CuI。
溶液呈蓝色说明溶液含有Cu2+,故答案为:
Cu2+;
b.滤渣用浓硝酸溶解后,在上层清液中加入盐酸,生成的白色沉淀B为AgCl,故答案为:
AgCl;
c.白色沉淀A与AgNO3溶液反应生成了Cu2+和灰黑色沉淀,灰黑色沉淀用浓硝酸溶解后的溶液中含有银离子,黄色沉淀为AgI,说明灰黑色沉淀中含有金属银,反应的离子方程式为,说明氧化性Ag+>Cu2+,故答案为:
(3)①碘化钾溶液与硝酸银溶液构成了原电池,a中溶液中的碘离子发生氧化反应生成碘单质,溶液呈棕黄色,电极反应式为,故答案为:
②“实验3”不能说明Cu2+氧化了I-。
依据是空气中的氧气也有氧化作用,只需设计没有铜离子的情况下,也能看到相似的现象即可,可以设计实验:
将d烧杯内的溶液换为pH≈4的1mol/L溶液,c中溶液较慢变浅黄,电流计指针偏转,故答案为:
将d烧杯内的溶液换为pH≈4的1mol/L溶液,c中溶液较慢变浅黄,电流计指针偏转;
③Ag++I−===AgI↓K1=1.2×
2Ag++2I−===2Ag↓+I2K2=8.7×
108,K1>K2,故更易与发生复分解反应,生成AgI。
2Cu2++4I−===2CuI+I2,生成了CuI沉淀,使得的氧化性增强,因此方案2中,Cu2+能氧化I−,而Ag+未能氧化I−,故答案为:
K1>K2,故更易与发生复分解反应,生成AgI。
2Cu2++4I−===2CuI+I2,生成了CuI沉淀,使得的氧化性增强。
(1)Cu+2Ag+===2Ag+Cu2+
(2)AgICu2+AgClCuI+2Ag+===Cu2++Ag+AgI
(3)将d烧杯内的溶液换为pH≈4的1mol/L溶液,c中溶液较慢变浅黄,电流计指针偏转K1>K2,故Ag+更易与I−发生复分解反应,生成AgI2Cu2++4I−===2CuI+I2,生成了CuI沉淀,使得Cu2+的氧化性增强
4.(2018甘肃省师范附属中学期中)某兴趣小组探究SO2气体还原Fe3+、I2,它们使用的药品和装置如图所示:
(1)SO2气体还原Fe3+的产物是________________(填离子符号),参加反应的SO2和Fe3+的物质的量之比是________。
(2)下列实验方案适用于在实验室制取所需SO2的是________。
A.Na2SO3溶液与HNO3B.Na2SO3固体与浓硫酸
C.固体硫在纯氧中燃烧D.铜与热浓H2SO4
(3)装置C的作用是__________________________________________________。
(4)若要从A中所得溶液提取晶体,必须进行的实验操作步骤:
蒸发、冷却结晶、过滤、自然干燥,在这一系列操作中没有用到的仪器有________(填序号)。
A.蒸发皿 B.石棉网 C.漏斗 D.烧杯 E.玻璃棒 F.坩埚
(5)在上述装置中通入过量的SO2,为了验证A中SO2与Fe3+发生了氧化还原反应,他们取A中的溶液,分成三份,并设计了如下实验:
方案①:
往第一份试液中加入酸性KMnO4溶液,紫红色褪去。
方案②:
往第二份试液中加入KSCN溶液,不变红,再加入新制的氯水,溶液变红。
方案③:
往第三份试液中加入用稀盐酸酸化的BaCl2,产生白色沉淀。
上述方案不合理的是________,原因是________________________________________。
(1)根据反应SO2+2Fe3++2H2O===2Fe2++SO+4H+可知,SO2气体还原Fe3+的产物是Fe2+和SO;
参加反应的SO2和Fe3+的物质的量之比是:
1∶2;
综上所述,本题答案是:
Fe2+和SO;
1∶2。
(2)A.硝酸具有强氧化性,把亚硫酸钠氧化成硫酸钠,得不到二氧化硫,故A错误;
B.浓硫酸虽具有强氧化性,但不能氧化亚硫酸钠,和亚硫酸钠发生复分解反应生成二氧化硫气体,所以B选项是正确;
C.固体硫在纯氧中燃烧,操作不容易控制,故C错误;
D.铜与热浓H2SO4加热反应生成硫酸铜、二氧化硫,可以制备二氧化硫,所以D选项是正确;
BD。
(3)二氧化硫是酸性氧化物具有刺激性气味,直接排放污染大气,能和碱反应生成盐和水,所以可用碱液处理二氧化硫,所以装置C的作用是吸收SO2尾气,防止污染空气;
因此,本题正确答案是:
吸收多余的二氧化硫,防止污染空气。
(4)操作步骤:
蒸发需用到A蒸发皿,E.玻璃棒,冷却结晶需用到烧杯,过滤需用到C.漏斗,D.烧杯,E.玻璃棒,故不需要B.石棉网、F.坩埚;
BF。
(5)二氧化硫有还原性,高锰酸钾有强氧化性,二氧化硫能与高锰酸钾发生氧化还原反应使高锰酸钾溶液褪色,Fe2+也使高锰酸钾溶液褪色,所以不合理的是方案①,因为A的溶液中含有SO2,SO2也能使KMnO4溶液褪色;
方案①,SO2也能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
(1)Fe2+和SO1∶2
(2)BD
(3)吸收多余的二氧化硫,防止污染空气
(4)BF
(5)方案①SO2也能使酸性高锰酸钾溶液褪色
5.(2018宁夏回族自治区长庆中学月考)甲烷在加热条件下可还原氧化铜,气体产物除水蒸气外,还有碳的氧化物。
某化学小组利用如图装置探究其反应产物。
[查阅资料]①CO能与银氨溶液反应:
CO+2[Ag(NH3)2]++2OH-==2Ag↓+2NH+CO+2NH3。
②Cu2O为红色,不与Ag+反应,能发生反应:
Cu2O+2H+==Cu2++Cu+H2O。
(1)装置A中反应的化学方程式为___________________________________________。
(2)按气流方向各装置从左到右的连接顺序为A→__________________。
(填字母编号)
(3)实验中滴加稀盐酸的操作为______________________________________________。
(4)已知气体产物中含有CO,则装置C中可观察到的现象是________________;
装置F的作用为_________________________________________。
(5)当反应结束后,装置D处试管中固体全部变为红色。
①设计实验证明红色固体中含有Cu2O:
________________________________________。
②欲证明红色固体中是否含有Cu,甲同学设计如下实验:
向少量红色固体中加入适量0.1mol·
L−1AgNO3溶液,发现溶液变蓝,据此判断红色固体中含有Cu。
乙同学认为该方案不合理,欲证明甲同学的结论,还需增加如下对比实验,完成表中内容。
实验步骤(不要求写出具体操作过程)
预期现象和结论
_______________
若观察到溶液不变蓝,则证明红色固体中含有Cu;
若观察到溶液变蓝,则不能证明红色固体中含有Cu
(1)A中Al4C3与盐酸发生复分解反应,反应方程式Al4C3+12HCl===3CH4↑+4AlCl3;
因此本题答案是:
Al4C3+12HCl===3CH4↑+4AlCl3。
(2)A中反应后,需除去气体可能携带的HCl,故紧接着是F,然后将气体通入反应器D,随后通入B中,检验是否有水生成,再通入澄清石灰水E,检验二氧化碳,最后通入C中检验一氧化碳,最后G收集尾气,故顺序为:
F→D→B→E→C→G;
F→D→B→E→C→G。
(3)滴加稀盐酸操作:
先打开分液漏斗上口的玻璃塞(或先将分液漏斗上口的玻璃塞上的凹槽对准漏斗上的小孔),再将分液漏斗下面的旋塞打开,使稀盐酸缓慢滴下;
先打开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对准漏斗上的小孔),再将分液漏斗下面的旋塞打开,使稀盐酸缓慢滴下。
(4)根据题给信息可知,气体产物中含有CO,所以C中银氨溶液可被还原为银,试管内有黑色固体生成;
反应产生的甲烷气体中含有HCl和H2O,为了不影响后续反应,利用F装置除去甲烷中的HCl和H2O;
试管内有黑色固体生成(或试管内有银镜生成,除去甲烷中的HCl气体和水蒸气。
(5)欲证明红色固体中是否含有Cu,甲同学设计如下实验:
L−1AgNO3溶液,发现溶液变蓝,据此判断红色固体中含有Cu;
乙同学认为该方案不合理,欲证明甲同学的结论,还需增加如下对比实验:
①取少量红色固体,加入适量稀硫酸,若溶液变蓝色,说明溶液中含有Cu2+,则证明红色固体中含Cu2O;
取少量红色固体,加入适量稀硫酸,若溶液变为蓝色,则证明红色固体中含有Cu2O。
②取少量的Cu2O固体于试管中,加入适量的0.1mol·
L−1AgNO3溶液,若溶液不变蓝,则可排除红色固体中Cu2O的干扰,证明其中含有Cu;
取少量Cu2O固体于试管中,加入适量0.1mol·
L−1AgNO3溶液。
(1)Al4C3+12HCl===3CH4↑+4AlCl3
(2)F→D→B→E→C→G
(3)先打开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对准漏斗上的小孔),再将分液漏斗下面的旋塞打开,使稀盐酸缓慢滴下试管内
(4)有黑色固体生成(或试管内有银镜生成)除去甲烷中的HCl气体和水蒸气
(5)取少量红色固体,加入适量稀硫酸,若溶液变为蓝色,则证明红色固体中含有Cu2O取少量Cu2O固体于试管中,加入适量0.1mol·
L−1AgNO3溶液