化学实验方案的设计与评价.ppt

,第四单元,化学实验方案的设计与评价,考点一,探究性实验题,【,典题技法归纳,】,考向,1:,物质性质探究,(2015,全国卷,),草酸,(,乙二酸,),存在于自然界的植,物中，其,K,1,=5.410,2,，,K,2,=5.410,5,。草酸的钠盐,和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体,(H,2,C,2,O,4,2H,2,O),无色，,熔点为,101,，易溶于水，受热,脱水、升华，,170,以上分解,。回答下列问题：,(1),甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置,C,中可观察到的现象是,_,，,由此可知草酸晶体分解的产物中有,_,。,装置,B,的主要作用是,_,。,(2),乙组同学认为,草酸晶体分解产物中还有,CO,，为进行验证，选用甲组实验中的装置,A,、,B,和下图所示的部分装置,(,可以重复选用,),进行实验。,乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为,A,、,B,、,_,。,装置,H,反应管中盛有的物质是,_,。,能,证明草酸晶体分解产物中有,CO,的现象,是,_,。,(3),设计实验证明：,草酸的,酸性,比碳酸的强,_,。,草酸为二元酸,_,。,【,典题剖析,】,关键信息,信息分析与迁移,信息,乙二酸的分子式为,C,2,H,2,O,4,信息,乙二酸受热易升华变成气体,信息,B,装置中含有冰水具有冷凝的作用,信息,检验一氧化碳时应先除去二氧化碳并检验是否除净,关键信息,信息分析与迁移,信息,受热来检验气体,依据,CO,的性质是利用其还原性,信息,CO,的氧化产物为,CO,2,即检验,CO,2,的性质,信息,验证酸性的强弱可依据强酸制弱酸等,【,解析,】,(1),草酸中只有碳、氢、氧三种元素,生成的可能产物中能用澄清石灰水检验的只能是二氧化碳,现象是有气泡产生,石灰水变浑浊,添加冷凝装置是防止草酸进入石灰水和其反应生成沉淀。,(2),检验一氧化碳时应先除去二氧化碳并检验是否除净,所以先通入氢氧化钠和石灰水溶液,再除去水蒸气,(,通过无水氯化钙,),最后通过灼热氧化铜和石灰水溶液并检验产物,如果前面二氧化碳除净,后面有二氧化碳生成,则证明有一氧化碳。,(3),证明草酸的酸性比碳酸强,只要验证草酸和碳酸氢钠或碳酸钠反应生成二氧化碳即可,即向盛有少量,NaHCO,3,(,或,Na,2,CO,3,),的试管中滴加草酸溶液,有气泡产生。,验证草酸是二元酸,只要证明,1 mol,草酸需要,2 mol,氢氧化钠即可,即用氢氧化钠标准溶液滴定草酸溶液,消耗氢氧化钠的物质的量为草酸的两倍。,答案,:,(1),有气泡产生,澄清石灰水变浑浊,CO,2,冷凝,(,水蒸气、草酸等,),防止草酸进入装置,C,反应生成沉淀,干扰二氧化碳的检验,(2)F,、,D,、,G,、,H,、,D,、,I,CuO(,或氧化铜,),H,中黑色粉末变为红色,其后的,D,中澄清石灰水变浑浊,(3),向盛有少量,NaHCO,3,(,或,Na,2,CO,3,),的试管中滴加草酸溶液,有气泡产生,用氢氧化钠标准溶液滴定草酸溶液,消耗氢氧化钠的物质的量为草酸的两倍,考向,2:,规律探究与变量控制,(2016,唐山模拟,),影响化学反应速率的因素很多,某课外兴趣小组用实验的方法探究影响化学反应速率的因素。,实验一：利用,Cu,、,Fe,、,Mg,和,不同浓度的硫酸,(0.5 molL,1,、,2 molL,1,、,18.4 molL,1,),，设计实验方案，研究影响反应速率的因素。,(1),甲同学的实验报告如表所示,:,实验步骤,实验现象,实验结论,取三份等体积的,2 molL,1,硫酸于,试管中,同压下，分别投入,大小、形状相同的,Cu,、,Fe,、,Mg,反应产生气泡的速率大小,:MgFeCu,反应物的性质越活泼,反应速率越大,该同学的实验目的是,_,要想得出正确的实验结论,还需要控制的实验条件是,_,。,(2),乙同学为了能精确地研究浓度对反应速率的影响,在相同温度下利用如图所示装置进行定量实验。完成该实验应选用的实验药品是,_,应该测定的实验数据是,_,。,实验二：已知,2KMnO,4,5H,2,C,2,O,4,3H,2,SO,4,=K,2,SO,4,2MnSO,4,8H,2,O,10CO,2,，,在,开始一段时间内反应速率较小，溶液褪色不明显，但反应一段时间后，溶液突然褪色,，反应速率明显增大。,(3),针对上述实验现象,某同学认为该反应放热,导致溶液的温度升高,从而使反应速率增大。从影响化学反应速率的因素看,你认为还可能是,_,的影响。,(4),若要用实验证明你的猜想,除酸性高锰酸钾溶液、草酸溶液外,还可以在反应开始时加入,_(,填字母,),。,A.,硫酸钾,B.,硫酸锰,C.,氯化锰,D.,水,【,典题剖析,】,关键信息,信息分析与迁移,信息,研究的是几种不同金属,信息,提供试剂浓度有差异,可能会研究浓度因素的影响,信息,浓度相同、压强相同、没有使用催化剂,信息,Mn,2+,随着反应的进行,浓度变化较大,信息,影响反应速率的因素除了浓度、温度外,催化剂也会影响反应速率,【,解析,】,(1),甲同学研究的是几种不同金属与同浓度的,硫酸反应的速率大小,因此可确定研究的是反应物本身,的性质对反应速率的影响。研究时必须保证外界条件,相同,现有条件是浓度相同、压强相同、没有使用催化,剂,故只要再控制温度相同即可。,(2),乙同学可以选择,两种不同浓度的酸与金属反应。,Cu,与硫酸不反应,Mg,与,硫酸反应太快,故选择,Fe,。而常温下,Fe,遇,18.4 molL,-1,的硫酸时会发生钝化,故只能选择,0.5 molL,-1,和,2 molL,-1,的硫酸。该反应产生的是氢气,反应速率又,与时间有关,故需要测定的数据是产生相同体积氢气所,需的时间或相同时间内产生氢气的体积。,(3),随着反应,进行,反应物的浓度越来越小,反应在敞口容器中进行,故可排除压强的影响,因此可猜想是由于催化剂的影响,此催化剂只能来源于生成物,故为,Mn,2+,。,(4)C,中,Cl,-,易与,KMnO,4,发生氧化还原反应,故只能选,B,。,答案,:,(1),比较反应物本身的性质对反应速率的影响,温度相同,(2)Fe,、,0.5 mol,L,-1,和,2 mol,L,-1,的硫酸,产生相同体积氢气所需的时间,(,或相同时间内产生氢气的体积,),(3)Mn,2+,的催化作用,(,或催化剂,),(4)B,【,归纳总结,】,1.,对物质性质探究的基本思路如下,:,2.,变量探究实验题的解题策略,:,3.,探究实验题的解题策略,:,物质性质实验探究是中学化学实验探究的重要内容。设计实验探究时,要求原理准确、步骤简捷、现象明显、结论易得,且不对环境造成污染,中学化学性质实验探究的主要角度有,:,(1),物质氧化性、还原性的判断。如探究,SO,2,具有还原性的方法是将气体通入酸性,KMnO,4,溶液中,通过,KMnO,4,溶液是否褪色来说明。,(2),物质氧化性强弱、还原性强弱的判断。如探究,Fe,3+,的氧化性强于,I,2,时,可利用,FeCl,3,与,KI,淀粉溶液反应,通过溶液是否变蓝色来说明,Fe,3+,的氧化性大于,I,2,。,(3),同周期、同主族元素性质的递度规律一般通过设计元素金属性、非金属性的强弱实验来完成,如通过,Mg,、,Al,与同浓度盐酸反应产生,H,2,的快慢来说明,Mg,的活泼性强于,Al,。,(4),电解质强弱的判断。如探究一元酸,HA,是弱酸的方法是常温下配制,NaA,的溶液,测,pH,若,pH7,则说明,HA,为弱酸。,(5),物质酸性强弱的判断。如探究碳酸和硅酸的酸性强弱,可利用相对强的酸制备相对弱的酸的反应原理,将,CO,2,气体通入,Na,2,SiO,3,溶液,看是否有白色沉淀生成来判断。,(6),钢铁发生电化学腐蚀的规律探究。可以通过控制所含的杂质是否与空气接触、所接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验,找出规律。,【,高考模拟精练,】,1.(2015,北京高考,),为探讨化学平衡移动原理与氧化,还原反应规律的联系,某同学通过改变浓度研究,“,2Fe,3+,+2I,-,2Fe,2+,+I,2,”,反应中,Fe,3+,和,Fe,2+,的相互,转化。实验如下,:,(1),待实验,溶液颜色不再改变时,再进行实验,目的是使实验,的反应达到,_,。,(2),是,的对比实验,目的是排除,中,_,造成的影响。,(3),和,的颜色变化表明平衡逆向移动,Fe,2+,向,Fe,3+,转化。用化学平衡移动原理解释原因,:_,。,(4),根据氧化还原反应的规律,该同学推测,中,Fe,2+,向,Fe,3+,转化的原因,:,外加,Ag,+,使,c(I,-,),降低,导致,I,-,的还原性弱于,Fe,2+,用如图装置,(a,、,b,均为石墨电极,),进行实验验证。,K,闭合时,指针向右偏转,b,作,_,极。,当指针归零,(,反应达到平衡,),后,向,U,形管左管中滴加,0.01 molL,-1,AgNO,3,溶液,产生的现象证实了其推测,该现象是,_,_,。,(5),按照,(4),的原理,该同学用上图装置进行实验,证实,了,中,Fe,2+,向,Fe,3+,转化的原因。,转化原因是,_,。,与,(4),实验对比,不同的操作是,_,。,(6),实验,中,还原性,:I,-,Fe,2+,;,而实验,中,还原性,:,Fe,2+,I,-,将,(3),和,(4),、,(5),作对比,得出的结论是,_,_,。,【,解析,】,(1),待实验,溶液颜色不再改变时,再进行实验,目的是使实验,的反应达到化学平衡状态。,(2),实验,加入了水,是实验,的对比实验,因此目的是排除因加入,FeSO,4,溶液而将溶液稀释引起溶液颜色的变化。,(3),中加入,AgNO,3,Ag,+,与,I,-,生成,AgI,黄色沉淀,I,-,浓度降低,2Fe,3+,+2I,-,2Fe,2+,+I,2,平衡逆向移动,溶液褪色,;,中加入,FeSO,4,Fe,2+,浓度增大,平衡逆向移动,溶液颜色,变浅。,(4)K,闭合时,指针向右偏转,表明,b,极为正极,Fe,3+,得,电子,;,当指针归零,(,反应达到平衡,),后,向,U,形管左管滴,加,0.01 mol,L,-1,AgNO,3,溶液,产生黄色沉淀,I,-,浓度减小,2Fe,3+,+2I,-,2Fe,2+,+I,2,平衡左移,指针向左偏转。,(5)Fe,2+,向,Fe,3+,转化的原因是,Fe,2+,浓度增大,还原性增强。,与,(4),实验对比,不同的操作是当指针归零后,向,U,形管右管中滴加,1 mol,L,-1,FeSO,4,溶液。,(6),将,(3),和,(4),、,(5),作对比,得出的结论是在其他条件不变时,物质的氧化性和还原性与浓度有关,浓度的改变可影响物质的氧化性和还原性,导致平衡移动。,答案,:,(1),化学平衡状态,(2),溶液稀释对颜色变化,(3),中加入,Ag,+,发生反应,:Ag,+,+I,-,=AgI,c(I,-,),降低,;,中加入,FeSO,4,c(Fe,2+,),增大,平衡均逆向移动,(4),正左管产生黄色沉淀,指针向左偏转,(5)Fe,2+,浓度增大,还原性增强,使,Fe,2+,还原性强于,I,-,向,U,形管右管中滴加,1 mol,L,-1,FeSO,4,溶液,(6),该反应为可逆氧化还原反应,在平衡时,通过改变物质的浓度,可以改变物质的氧化性和还原性,并影响平衡移动方向,2.(2016,湛江模拟,),已知亚硫酸钠在空气中能被氧气氧化生成硫酸盐。,.,甲同学设计两种方案来检验,Na,2,SO,3,溶液是否发生变质。,方案一,:,取样,加入稀盐酸有气泡生成,认为亚硫酸钠溶液没有变质。,方案二,:,取样,加入氯化钡溶液有白色沉淀生成,认为亚硫酸钠溶液完全变质。,请你对两方案作出评价,:,方案一,:_(,填“合理”或“不合理”,),理由是,_,。,方案二,:_(,填“合理”或“不合理”,),理由是,_,。,.,乙同学探究,Na,2,SO,3,溶液是否发生变质,设计如下实验测定,1.0 molL,-1,Na,2,SO,3,溶液的实际浓度。,(1),分液漏斗中应加入足量的下列哪种试剂,?,_(,填字母,),。,a.,浓硝酸,b.65%,硫酸,c.,浓盐酸,(2),实验前后测得,C,装置增重,3.2 g,则,Na,2,SO,3,溶液实际的物质的量浓度为,_,。,(3),该实验装置还存在一个明显的缺陷是,_,_,。,【,解析,】,.,加入稀盐酸有气泡生成,证明溶液中含有,亚硫酸钠,Na,2,SO,3,溶液可能没有变质,也可能部分变质。,亚硫酸钠、硫酸钠都能与氯化钡反应生成沉淀,故亚硫,酸钠溶液未变质、部分变质、全部变质时的现象相同,都会生成白色沉淀。,.,制备二氧化硫气体选用硫酸。,C,装置增重,3.2 g,产生的,n(SO,2,)=0.05 mol,所以,n(Na,2,SO,3,)=0.05 mol,c(Na,2,SO,3,)=,0.83 molL,-1,。该实验装置中一个明显的缺陷是缺少一个驱赶残留二氧化硫气体的装置。,答案,:,.,不合理亚硫酸钠部分变质时滴加盐酸也会产生气泡不合理亚硫酸钠也能与氯化钡反应生成白色沉淀,亚硫酸钠未变质或部分变质时也会产生白色沉淀,.(1)b,(2)0.83 mol,L,-1,(3),缺少一个驱赶残留二氧化硫气体的装置,(,或其他合理答案,),【,加固训练,】,1.,某学习小组在通过反应,Na,2,S,2,O,3,+H,2,SO,4,=Na,2,SO,4,+S,+SO,2,+H,2,O,研究反应速率的影响因素后,对,Na,2,S,2,O,3,产生,了兴趣,查资料知,Na,2,S,2,O,3,的名称为硫代硫酸钠,俗称海,波,可视为一个硫原子取代了,Na,2,SO,4,中的一个氧原子。,该实验小组运用类比学习的思想预测了,Na,2,S,2,O,3,的某些,性质,并通过实验验证自己的预测。,【,提出假设,】,(1),部分学生认为,Na,2,S,2,O,3,与,Na,2,SO,4,结构相似,化学性质也相似,因此室温时,Na,2,S,2,O,3,溶液的,pH_7(,填“,”“”,或“,=”),。,(2),部分学生由硫元素化合价推测,Na,2,S,2,O,3,与,SO,2,性质相似,均具有较强的,_,。,【,实验探究,】,取适量,Na,2,S,2,O,3,晶体,溶于水中制成,Na,2,S,2,O,3,溶液,进行如下探究,(,填写表中空格,),。,实验操作,实验,现象,现象解释,(,用,离子方程式表示,),探究,(3)_,溶液,pH,=8,(4)_,探究,向新制氯水,(pH2),中滴加少量,Na,2,S,2,O,3,溶液,氯水颜,色变浅,(5)_,【,实验结论,】,(6),探究,:_,。,(7),探究,:_,。,【,问题讨论,】,(8),甲同学向“探究”反应后的溶液中滴加硝酸银溶,液,观察到有白色沉淀产生,并据此认为氯水可将,Na,2,S,2,O,3,氧化。你认为该方案是否正确并说明理由,:,_,_,。,(9),请你重新设计一个实验方案,证明,Na,2,S,2,O,3,被氯水氧,化。你的方案是,_,。,【,解析,】,(1),由学生认为,Na,2,S,2,O,3,的化学性质与,Na,2,SO,4,的,性质,(,强酸强碱盐,溶液呈中性,),相似,可推知室温时,Na,2,S,2,O,3,溶液呈中性,则,pH=7,。,(2),由,SO,2,具有还原性可知,Na,2,S,2,O,3,(S,为,+2,价,),也有较强的还原性。,(3),由实验现象,可知探究是为了探究溶液的酸碱性,验证假设,(1),故,其操作是利用,pH,试纸来检验,Na,2,S,2,O,3,溶液的酸碱性。,(4),由实验现象可知,Na,2,S,2,O,3,溶液呈碱性,(,说明其是强碱,弱酸盐,),其原因应是,水解。,(5),向氯水,(,具有强氧,化性,),中滴加,Na,2,S,2,O,3,溶液,目的是验证,Na,2,S,2,O,3,是否具有,还原性,由实验现象可知,Cl,2,被还原,说明,Na,2,S,2,O,3,具有还,原性,利用得失电子守恒可知反应的离子方程式为,+4Cl,2,+5H,2,O=2,+8Cl,-,+10H,+,。,(8),甲同学是通过观,察有无,AgCl,沉淀生成来判断,Na,2,S,2,O,3,是否被氯水氧化,有,则说明,Cl,2,被还原为,Cl,-,从而证明氯水将,Na,2,S,2,O,3,氧化。,该方案不正确,因为即使不发生氧化还原反应,过量的,氯水中也含有,Cl,-,Cl,-,会与,AgNO,3,溶液反应生成,AgCl,沉淀。,(9),可通过验证,Na,2,S,2,O,3,溶液与氯水反应后的溶液中是否,含有,来说明,Na,2,S,2,O,3,是否被氯水氧化。,答案,:,(1)=,(2),还原性,(3),用玻璃棒蘸取,Na,2,S,2,O,3,溶液点在,pH,试纸中部,将试纸颜色与标准比色卡对照,(4)+H,2,O +OH,-,(5)+4Cl,2,+5H,2,O=2 +8Cl,-,+10H,+,(6)Na,2,S,2,O,3,溶液呈碱性,(7)Na,2,S,2,O,3,具有还原性,(8),不正确,因氯水过量,氯水中含有,Cl,-,会生成,AgCl,沉淀,(9),取少量反应后的溶液,向其中滴入氯化钡溶液,若观察到有白色沉淀产生,则说明,Na,2,S,2,O,3,能被氯水氧化,2.SO,2,是一种大气污染物,某兴趣小组欲探究,SO,2,的性质及绿色实验方法,设计如下方案,:,(1)B,、,C,、,D,分别用于检验,SO,2,的漂白性、还原性和氧化,性。其中,C,、,D,分别为碘水和硫化氢的水溶液,则,B,中所,盛试剂为,_,C,中反应的离子方程式为,_,_,。,(2),为了实现绿色实验的目标,某同学重新设计了如图,A,2,的制取装置来代替,A,1,装置,与,A,1,装置相比,A,2,装置的优,点是,_,_(,任写一点即可,),。,(3)E,中用氨水吸收尾气中的,SO,2,“,吸收液”中可能含,有,OH,-,、,、,、等阴离子。已知亚硫酸氢盐,一般易溶于水,SO,2,也易溶于水。现有仪器和试剂为小,烧杯、试管、玻璃棒、胶头滴管、过滤装置和滤纸,;,2 molL,-1,盐酸、,2 molL,-1,HNO,3,、,1 molL,-1,BaCl,2,溶,液、,1 molL,-1,Ba(OH),2,溶液、品红溶液、蒸馏水。请,设计实验证明“吸收液”中存在,和,完成下,表的实验操作、预期现象与结论,:,实验操作,预期现象与结论,步骤,1:,取适量“吸收液”于小烧杯中,用胶头滴管取,1 molL,-1,BaCl,2,溶液向小烧杯滴加直至过量,若出现白色浑浊,则溶液中存在 或,步骤,2:,将小烧杯中的浊液过滤、洗涤,再用适量水把附在滤纸上的固体冲入另一小烧杯中,;,向冲下的固体,_,_,步骤,3:_,_,【,解析,】,(1)B,是检验,SO,2,有漂白性的装置,所盛试剂应,为品红溶液。,SO,2,可被碘水氧化而表现还原性,离子反,应方程式为,SO,2,+I,2,+2H,2,O=+2I,-,+4H,+,。,(2)A,2,比,A,1,装置更加节约能源,试剂价格低廉,而且用量,可控。,(3),证明 可加入氯化钡溶液,生成白色沉淀,BaSO,3,该沉淀溶于盐酸,生成有漂白性的气体,SO,2,。将加入氯,化钡的混合液过滤,向滤液中加入氢氧化钡溶液,又有,白色沉淀生成,且该沉淀溶于盐酸,生成有漂白性的气,体,SO,2,则说明 的存在。,答案,:,(1),品红溶液,SO,2,+I,2,+2H,2,O=+2I,-,+4H,+,(2),不用加热,安全性能高,(,或易于控制反应进行,反应更充分等合理答案均可,),(3),实验操作,预期现象与结论,步骤,2:,滴入,1,滴,(,或少量,),品红,溶液,再滴入过量,2 mol,L,-1,盐酸,振荡,若品红溶液褪色,(,或有,气泡,),则,“,吸收液,”,中存在,步骤,3:,用试管,(,或小烧杯,),取,适量滤液,向其中滴入过量的,1 mol,L,-1,Ba(OH),2,溶液,或滴,入,1,滴,(,或少量,),品红溶液,再,滴入,2,3,滴,(,或过量,),的,2 mol,L,-1,盐酸,振荡,若出现白色沉淀,(,或品,红溶液褪色,或有气泡,),则,“,吸收液,”,中存在,考点二,物质制备与工艺流程分析型实验题,【,典题技法归纳,】,(2015,山东高考,),毒重石的主要成分为,BaCO,3,(,含,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Fe,3+,等杂质,),实验室利用毒重石制备,BaCl,2,2H,2,O,的流程如下,:,(1),毒重石用盐酸浸取前需充分,研磨,，目的是,_,。,实验室用,37%,的盐酸,配制,15%,的盐酸,，除量筒外还需使用下列仪器中的,_,。,a,烧杯,b,容量瓶,c,玻璃棒,d,滴定管,(2),加入,NH,3,H,2,O,调节,pH=8,可除去,_(,填离子符号,),滤渣,中含,_(,填化学式,),。加入,H,2,C,2,O,4,时应避免过量,原因是,_,。,已知,:,K,sp,(BaC,2,O,4,)=1.610,-7,K,sp,(CaC,2,O,4,)=2.310,-9,(3),利用间接酸碱滴定法可测定,Ba,2+,的含量,实验分两步进行。,已知,:2,+2H,+,=,+H,2,O,Ba,2+,+,=BaCrO,4,步骤,:,移取,xmL,一定浓度的,Na,2,CrO,4,溶液于锥形瓶中,加入酸碱指示剂,用,bmolL,-1,盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸的体积为,V,0,mL,。,步骤,:,移取,ymL BaCl,2,溶液于锥形瓶中,加入,xmL,与步骤,相同浓度的,Na,2,CrO,4,溶液,待,Ba,2+,完全沉淀后,再加入酸碱指示剂,用,bmolL,-1,盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸的体积为,V,1,mL,。,滴加盐酸标准液时应使用酸式滴定管，,“,0”,刻度,位于滴定管的,_(,填“上方”或“下方”,),。,BaCl,2,溶液的浓度为,_molL,-1,，若步骤,中滴加盐酸时有少量,待测液溅出,，,Ba,2+,浓度测量值将,_(,填“偏大”或“偏小”,),。,【,典题剖析,】,关键信息,信息分析与迁移,信息,研磨的作用是减小固体的颗粒度,增大反应的接触面积,信息,配制一定质量分数的溶液和配制一定物质的量浓度的溶液所用的仪器不一样,信息,通过调节,pH,使杂质离子沉淀除去,关键信息,信息分析与迁移,信息,“0”,刻度位于酸式或碱式滴定管的上方,信息,少量待测液溅出,所需消耗的盐酸的量减少,【,解析,】,(1),充分研磨可以增大反应物的接触面积,提,高反应速率,;,因为配制的盐酸溶液浓度以质量分数表示,可以计算出浓盐酸的体积和水的体积,所以使用烧杯作,为容器进行稀释,用玻璃棒搅拌。,(2),根据流程图和表,中数据,加入,NH,3,H,2,O,调,pH,为,8,只有,Fe,3+,完全沉淀,故可,除去,Fe,3+,;,加入,NaOH,调,pH=12.5,Mg,2+,完全沉淀,Ca,2+,部分,沉淀,所以滤渣,中含,Mg(OH),2,、,Ca(OH),2,;,根据,K,sp,(BaC,2,O,4,),=1.6,10,-7,可知,H,2,C,2,O,4,过量时,Ba,2+,转化为,BaC,2,O,4,沉淀,BaCl,2,2H,2,O,产品的产量会减少。,(3)“0”,刻度位于滴,定管的上方,;,与,Ba,2+,反应的,的物质的量为,(V,0,b-,V,1,b)/1 000 mol,则,Ba,2+,浓度为,molL,-1,;,根据,计算式,若步骤,中滴加盐酸时有少量待测液溅出,故,需消耗的盐酸减少,即,V,1,减小,则,Ba,2+,浓度测量值将偏大。,答案,:,(1),增大接触面积从而使反应速率加快,a,、,c,(2)Fe,3+,Mg(OH),2,、,Ca(OH),2,H,2,C,2,O,4,过量会导致生成,BaC,2,O,4,沉淀,产品的产量减少,(3),上方 偏大,【,归纳总结,】,1.,解答物质制备试题的一般程序,:,(1),认真阅读题干,提取有用信息。,(2),仔细观察装置图,(,或框图,),联想熟悉的实验,观察装置图,(,或框图,),找出每件仪器,(,或步骤,),与熟悉的某一实验相似的地方,分析每件仪器中所装药品的作用。,(3),通读问题,整合信息,把所有的问题进行综合分析,运用题给信息和化学基础知识做出正确答案。,2.,解答化工流程试题的一般程序,:,流程的呈现形式有操作流程,;,物质变化流程,;,装,置流程。,(1),明确原料和产品,(,包括副产品,),即箭头进出方向。,(2),依据流程图分析反应原理,紧扣信息,搞清流程中每,一步发生了什么反应,知其然,弄清有关反应原理,明确目的,(,如沉淀反应、除杂、分离,),知其所以然。,(3),联系储存的知识,有效地进行信息的利用,准确表述和工整书写。,【,高考模拟精练,】,1.(2016,福州模拟,),辉铜矿主要成分为,Cu,2,S,软锰矿主要成分为,MnO,2,它们都含有少量,SiO,2,、,Fe,2,O,3,等杂质。工业上综合利用这两种矿物制备硫酸锰和碱式碳酸铜的主要工艺流程如下,:,已知,:MnO,2,能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫,;,Cu(NH,3,),4,SO,4,常温稳定,在热水中会分解生成,NH,3,;,部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的,pH,范围如下表所示,(,开始沉淀的,pH,按金属离子浓度为,1.0 molL,-1,计算,),。,开始沉淀的,pH,沉淀完全的,pH,Fe,3+,1.1,3.2,Mn,2+,8.3,9.8,Cu,2+,4.4,6.4,(1),酸浸时,为了提高浸取率可采取的措施有,_,_(,任写一点,),。,(2),酸浸时,得到的浸出液中主要含有,CuSO,4,、,MnSO,4,等。,写出该反应的化学方程式,:_,。,(3),调节浸出液,pH,的范围为,_,其目的是,_,。,(4),本工艺中可循环使用的物质是,_(,写化学式,),。,(5),在该工艺的“加热驱氨”环节,若加热的温度过低,或过高,都将造成,_,_,。,(6),用标准,BaCl,2,溶液测定样品中,MnSO,4,H,2,O,质量分数时,发现样品纯度大于,100%(,测定过程中产品的误差可忽,略,),其可能原因有,_,_(,任写一种,),。,【,解析,】,(1),提高浸取率可以从提高单位时间内的速率,分析。,(2),由流程图可知反应物为辉铜矿、软锰矿和硫,酸,生成物有,CuSO,4,、,MnSO,4,再由已知信息可知,MnO,2,氧,化硫化物中的硫元素得单质硫,Cu,2,S,中,Cu,由,+1,价升到,+2,价,S,从,-2,价升到,0,价,根据得失电子守恒以及原子守恒,配平方程式。,(3),调节,pH,的目的是除去其中的,Fe,3+,而,Mn,2+,、,Cu,2+,不能沉淀。所以,pH,要大于,Fe,3+,全部沉淀时的,值,而小于,Cu,2+,开始沉淀的,pH,。,(4),由工艺流程图可知,可循环利用的是,NH,3,(,加入氨水,生成氨气,),。,(5),温度过,低生成,Cu(NH,3,),4,SO,4,温度过高,碱式碳酸铜分解。,(6)BaCl,2,是通过沉淀,来测定样品含量的,样品纯度,大于,100%,说明,含量大,可能原因是混有硫酸盐杂,质。,答案,:,(1),粉碎矿石或适当升高温度或搅拌,(,任写一点,其他合理答案也可,),(2)Cu,2,S+2MnO,2,+4H,2,SO,4,=2CuSO,4,+2MnSO,4,+S+4H,2,O,(3)3.2pH4.4,使,Fe,3+,转化为,Fe(OH),3,沉淀而除去,(4)NH,3,(,或,NH,3,、,CO,2,),(5),碱式碳酸铜产量减少,(6),混有硫酸盐杂质,(,答案合理即可,),2.(2016,苏州模拟,),明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料,明矾石的组成和明矾相似,此外还含有氧化铝和少量的氧化铁杂质。具体实验流程如下,:,请回答下列问题,:,(1),操作,1,所用到的玻璃仪器的名称是,_,。,(2),由溶液,3,制取氢氧化铝的离子方程式为,_,_,。,(3),明矾石焙烧时产生,SO,2,请你写出能验证,SO,2,具有还,原性且实验现象明显的化学方程式,:,_,_,。,(4),请你写出验证溶液,1,中有,的实验过程,:,_,_,。,(5),实验室用,Fe,2,O,3,与,CO,反应来制取单质,Fe,。,请按气流由左到右的方向连接下列各装置,顺序为,A_,。,检查装置,A,气密性的方法是,_,_,。,在点燃,B,处的酒精灯前,应进行的操作是,_,_,。,装置,C,的作用是,_,。,【,解析,】,(1),操作,1,是过滤,过滤操作所需要的玻璃仪器,为玻璃棒、烧杯和漏斗。,(2),经氨水浸泡,过滤得到固,体氢氧化铝和少量氧化铁固体,再加入试剂,1,氢氧化钠,溶液并过滤,得到溶液,3,偏铝酸钠溶液,最后通入,CO,2,得,到氢氧化铝。,(3),检验,SO,2,还原性的方法较多,可以用氯,水、溴水或酸性高锰酸钾溶液来检验,SO,2,具有还原性。,(4),检验,时,应先加入浓,NaOH,溶液,然后加热,再用,湿润的红色石蕊试纸或蘸有浓盐酸的玻璃棒进行检验。,(5),先用,NaOH,溶液除去,CO,中的,CO,2,杂质,再通过碱石灰吸收水蒸气,再通过,B,中红热的氧化铁,再通过,NaOH,溶液洗气除去反应产生的,CO,2,最后点燃未反应的,CO,。,答案,:,(1),玻璃棒、烧杯和漏斗,(2)Al(OH),4,-,+CO,2,=Al(OH),3,+,(3)SO,2,+Cl,2,+2H,2,O=H,2,SO,4,+2HCl(,其他合理答案也可,),(4),取少量溶液,1,于试管中,加入浓,NaOH,溶液后加热,有,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体产生,证明有,(,其他合理答案也可,),(5)EBCD,将导气管插入水槽中,关闭弹簧夹,a,和活塞,b,微热圆底烧瓶,导管口有气泡产生,撤去热源,导管中形成一段稳定的水柱,则证明装置,A,气密性良好检查,CO,的纯度,排出装置中的空气除去,CO,中的,CO,2,有利于点燃,CO,【,加固训练,】,1.,信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后,得到含,70%Cu,、,25%Al,、,4%Fe,及少量,Au,、,Pt,等金属的混合物,并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线,:,请回答下列问题,:,(1),第步,Cu,与酸反应的离子方程式为,_;,得到滤渣,1,的主要成分为,_,。,(2),第步加,H,2,O,2,的作用是,_,使用,H,2,O,2,的优点是,_;,调溶液,pH,的目的是使,_,生成沉淀。,(3),用第步所得,CuSO,4,5H,2,O,制备无水,CuSO,4,的方法是,_,。,(4),由滤渣,2,制取,Al,2,(SO,4,),3,18H,2,O,探究小组设计了三种方案,:,上述三种方案中,_,方案不可行,原因是,_,_;,从原子利用率角度考虑,_,方案更合理。,(5),探究小组用滴定法测定,CuSO,4,5H,2,O(M,r,=250),含量。取,ag,试样配成,100 mL,溶液,每次取,20.00 mL,消除干扰离子后,用,cmolL,-1,EDTA(H,2,Y,2-,),标准溶液滴定至终点,平均消耗,EDTA,溶液,bmL,。滴定反应如下,:Cu,2+,+H,2,Y,2-,=CuY,2-,+2H,+,写出计算,CuSO,4,5H,2,O,质量分数的表达式,w=_;,下列操作会导致,CuSO,4,5H,2,O,含量的测定结果偏高的是,_,。,a.,未干燥锥形瓶,b.,滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡,c.,未除净可与,EDTA,反应的干扰离子,【,解析,】,(1),将金属混合物处理时,铜和浓硝酸、稀硫,酸的混合酸,开始发生,:Cu+2,+4H,+,Cu,2+,+2NO,2,+2H,2,O,最后发生,:3Cu+2,+8H,+,3Cu,2+,+2NO,+4H,2,O;,金属混合物中只有,Au,和,Pt,不溶于硝酸,其是滤渣,1,的主,要成分。,(2),第步加入过氧化氢的目的是将,Fe,2+,氧化,为,Fe,3+,;,过氧化氢氧化亚铁离子时生成的是铁离子和水,不引入杂质,对环境无污染,;,调整,pH,使溶液中的,Fe,3+,、,Al,3+,转化为沉淀。,(3),用第步中所得的五水硫酸铜制取无水硫酸铜的方法是加热脱水。,(4),滤渣,2,的主要成分是氢氧化铁和氢氧化铝,以此为基,础分析该探究小组设计的三种方法,其中方案甲中制得,产品中一定含有较多的,Fe,2,(SO,4,),3,杂质,;,方案乙和丙中,从原子利用的角度考虑,乙方案最合理。,(5),根据探究,小组的方案,可知计算五水硫酸铜质量分数的表达式为,100%;,滴定过程中,未,干燥锥形瓶,对结果无影响,排除,a;,滴定终点时滴定管,尖嘴中产生气泡,造成消耗,EDTA,的读数偏小,测定结果偏低,排除,b;,未除净干扰离子,造成,EDTA,消耗偏多,测定结果偏高,选,c,。,答案,:,(1)Cu+2 +4H,+,Cu,2+,+2NO,2,+2H,2,O,、,3Cu+,2 +8H,+,3Cu,2+,+2NO+4H,2,O,Au,、,Pt,(2),将,Fe,2+,氧化为,Fe,3+,不引入杂质,对环境无污染,Fe,3+,、,Al,3+,(3),加热脱水,(4),甲所得产品中含有较多的,Fe,2,(SO,4,),3,杂质乙,(5),100%,c,2.,用二氧化氯,(ClO,2,),可制备用途广泛的亚氯酸钠,(NaClO,2,),实验室可用下列装置,(,略去部分夹持仪器,),制备少量的亚氯酸钠。,装置,C,中发生反应,:2NaClO,3,+SO,2,=2ClO,2,+Na,2,SO,4,(),装置,D,中发生反应,:2ClO,2,+H,2,O,2,+2NaOH=2NaClO,2,+2H,2,O,+O,2,(),(1),仪器组装完毕,关闭两个弹簧夹,打开,A,中活塞,向,A,中注入水可检验装置气密性,装置气密性良好的现象是,_,。实验开始时,打开,A,的活塞,两个弹簧夹的开关操作是,_,F,中盛有的液体为,_,。,(2),装置,B,中进行的是用硫酸与亚硫酸钠制备二氧化硫的反应,该处使用的是,70%,80%,的硫酸,而不是,98%,的浓硫酸或极稀的硫酸,原因是,_,。,(3),装置,C,的作用是,_,装置,E,的作用是,_,。,(4),在碱性溶液中,NaClO,2,比较稳定,所以装置,D,中应维持,NaOH,稍过量,判断,NaOH,是否过量所需要的试剂是,_,。,a.,稀盐酸,b.,品红溶液,c.,石蕊溶液,d.,酚酞溶液,(5),一次实验制备中,通过检验发现制备的,NaClO,2,中含,有,NaOH,、,Na,2,SO,3,出现这些杂质的可能原因是,_,_,。检验产物中含有,Na,2,SO,3,杂质的实验操作和现象是,_,_,。,(,供选择的试剂有,Ba(OH),2,溶液、,H,2,O,2,溶液、,AgNO,3,溶液、,品红溶液、,H,2,SO,4,溶液,),【,解析,】,(1),若装置气密性良好,水滴的速度会越来越,慢,直到最后不滴。弹簧夹甲打开后的作用是调节装置,内气压与大气压平衡,弹簧夹乙打开后,可以使装置,F,中,的,NaOH,溶液吸收尾气。,(2),硫酸与亚硫酸钠反应制备二,氧化硫的反应为离子反应,70%,80%,的硫酸能提供该反,应所需的足够的,H,+,。,(3),装置,C,的作用是制备,ClO,2,气体,并可通过观察气泡判断反应的快慢,由此可调节反应进,行的快慢,;,装置,E,可起到安全瓶的作用,即防止液体倒吸,入装置,D,中。,(4),检验碱液的存在可用酸碱指示剂。,(5),过量的,S