高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 第1部分 核心突破 專題4 化學(xué)實(shí)驗(yàn) 第14講 綜合實(shí)驗(yàn)探究對(duì)點(diǎn)規(guī)范訓(xùn)練

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綜合實(shí)驗(yàn)探究 1．(2016河北邯鄲模擬)為測(cè)定石灰石樣品中碳酸鈣(含SiO2雜質(zhì))的含量?，F(xiàn)利用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，充分反應(yīng)后，測(cè)定裝置C中生成的BaCO3沉淀質(zhì)量。下列說法正確的是(　C　) A．裝置A中藥品應(yīng)為濃硫酸 B．在B～C之間應(yīng)增添盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣裝置，以除去氯化氫氣體 C．為了測(cè)得C中生成的沉淀質(zhì)量，需經(jīng)過過濾、洗滌、干燥、稱量等操作 D．只要測(cè)定裝置C在吸收CO2前后的質(zhì)量差，也可以確定碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 解析：A裝置的目的是防止空氣中的二氧化碳進(jìn)入裝置B，應(yīng)選擇能吸收二氧化碳?xì)怏w的試劑，可以是氫氧化鈉溶液，A項(xiàng)錯(cuò)誤；鹽酸與NaHCO3溶液反應(yīng)生成二氧化碳，若B、C之間添加盛放碳酸氫鈉的裝置，二氧化碳來源不唯一，不能保證CO2全部來源于碳酸鈣，B項(xiàng)錯(cuò)誤；要準(zhǔn)確獲取碳酸鋇的質(zhì)量，必須過濾出碳酸鋇，然后洗凈附著在其表面的雜質(zhì)，再干燥、稱量，C項(xiàng)正確；鹽酸具有揮發(fā)性，可能由B進(jìn)入C，且C中可能還會(huì)進(jìn)入水蒸氣，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 2．(2016福建泉州質(zhì)檢)將 8.34 g FeSO47H2O樣品隔絕空氣加熱脫水，其熱重曲線(樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線)如圖所示。下列說法不正確的是(　B　) A．在100 ℃時(shí)，M的化學(xué)式為FeSO44H2O B．FeSO47H2O晶體中有4種不同結(jié)合力的水分子 C．FeSO4H2O存在的最高溫度為373 ℃ D．380 ℃的P加熱至650 ℃時(shí)的化學(xué)方程式為2FeSO4Fe2O3 ＋SO2 ↑ ＋SO3 ↑ 解析：8.34 g FeSO4 7H2O的物質(zhì)的量是0.03 mol。加熱到78 ℃時(shí)，結(jié)晶水的質(zhì)量為 6.72 g－0.03 mol152 gmol－1＝2.16 g，n(H2O)＝0.12 mol，則晶體的化學(xué)式為FeSO4 4H2O。同理可計(jì)算出加熱到159 ℃時(shí)晶體的化學(xué)式為FeSO4 H2O；加熱到373 ℃時(shí)固體為FeSO4；加熱到633 ℃時(shí)，固體質(zhì)量為2.40 g，其中m(Fe)＝56 gmol－10.03 mol＝1.68 g，則n(O)＝＝0.045 mol，則Q點(diǎn)時(shí)固體的化學(xué)式為Fe2O3。由上可知，F(xiàn)eSO47H2O晶體中有3種不同結(jié)合力的水分子，B項(xiàng)錯(cuò)誤。 3．(2016廣東汕頭一模)氮化鋁(AlN)是一種新型無機(jī)非金屬材料。某AlN樣品僅含有Al2O3雜質(zhì)，為測(cè)定AlN 的含量，設(shè)計(jì)以下實(shí)驗(yàn)方案。(已知：AlN＋NaOH＋H2O===NaAlO2 ＋NH3 ↑) 【方案1】 取一定量的樣品，用以下裝置測(cè)定樣品中 AlN的純度(夾持裝置已略去)。 (1)如圖C裝置中球形干燥管的作用是防倒吸。 (2)完成以下實(shí)驗(yàn)步驟：組裝好實(shí)驗(yàn)裝置，首先檢查裝置氣密性，再加入實(shí)驗(yàn)藥品。接下來的實(shí)驗(yàn)操作是關(guān)閉K1，打開K2，打開分液漏斗活塞，加入NaOH濃溶液，至不再產(chǎn)生氣體。打開K1，通入氮?dú)庖欢螘r(shí)間，測(cè)定C裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量變化。通入氮?dú)獾哪康氖前蜒b置中殘留的氨氣全部趕入C裝置。 (3)由于裝置存在缺陷，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏高，請(qǐng)?zhí)岢龈倪M(jìn)意見C裝置出口處連接一個(gè)干燥裝置。 【方案2】 按以下步驟測(cè)定樣品AlN的純度： (4)步驟②生成沉淀的離子方程式為AlO＋CO2＋2H2O===HCO＋Al(OH)3↓。 (5)若在步驟③中未洗滌，測(cè)定結(jié)果將偏高“偏高”“偏低”或“無影響”)。 解析：(1)由于反應(yīng)中生成的氨氣極易溶于水，直接通入濃硫酸中容易引起倒吸，所以圖C裝置中球形干燥管的作用是防倒吸。 (2)該裝置中有氣體產(chǎn)生，所以組裝好實(shí)驗(yàn)裝置，首先要檢查裝置的氣密性，由于K1與空氣相連，所以接下來的實(shí)驗(yàn)操作是關(guān)閉K1，打開K2，打開分液漏斗活塞，加入NaOH濃溶液，至不再產(chǎn)生氣體。由于裝置中有殘留的氨氣，而實(shí)驗(yàn)中還需要通過濃硫酸測(cè)量氨氣的質(zhì)量，所以通入氮?dú)獾哪康氖前蜒b置中殘留的氨氣全部趕入C裝置。 (3)由于C裝置的出口與大氣相連，而空氣中的水蒸氣也能被濃硫酸吸收，從而產(chǎn)生誤差，因此改進(jìn)措施是C裝置出口處連接一個(gè)干燥裝置。 (4)氮化鋁溶于氫氧化鈉溶液中生成偏鋁酸鈉，然后通入過量CO2生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉，所以步驟②生成沉淀的離子方程式為 AlO＋CO2＋2H2O===HCO＋Al(OH)3↓。 (5)若在步驟③中未洗滌，則沉淀質(zhì)量增加，因此測(cè)定氮化鋁的質(zhì)量增加，從而導(dǎo)致結(jié)果偏髙。 4．硫酸亞鐵銨[(NH4)2Fe(SO4)26H2O]較硫酸亞鐵不易被氧氣氧化，是分析化學(xué)中重要的試劑，常用于代替硫酸亞鐵。 硫酸亞鐵銨在500 ℃時(shí)隔絕空氣加熱完全分解?；卮鹣铝袉栴}： (1)硫酸亞鐵銨隔絕空氣加熱完全分解，發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，固體產(chǎn)物可能有FeO和Fe2O3，氣體產(chǎn)物可能有 NH3、SO3、H2O、N2 和SO2。 (2)為檢驗(yàn)分解產(chǎn)物的成分，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，加熱A中的硫酸亞鐵銨至分解完全。 ①A中固體充分加熱較長(zhǎng)時(shí)間后，通入氮?dú)猓康氖鞘狗纸猱a(chǎn)生的氣體在B、C中被吸收充分。 ②為驗(yàn)證A中殘留物是否含有FeO，需要選用的試劑有BD。 A．KSCN溶液 B．稀硫酸 C．濃鹽酸 D．KMnO4溶液 ③裝置B中BaCl2溶液的作用是為了檢驗(yàn)分解產(chǎn)物中是否有SO3氣體生成，若含有該氣體，觀察到的現(xiàn)象為溶液變渾濁。 ④若A中分解產(chǎn)物有N2，固體殘留物只有Fe2O3，F(xiàn)e2O3的物質(zhì)的量為b mol，C中沉淀物質(zhì)的量為 a mol，則 b小于a(填“大于”“小于”或“等于”)。 ⑤實(shí)驗(yàn)中，觀察到C中有白色沉淀生成，則C中發(fā)生的反應(yīng)為SO2 ＋H2O2＋Ba2＋=== BaSO4↓＋2H ＋(用離子方程式表示)。 (3)已知亞鐵離子被氧氣氧化的反應(yīng)是：4Fe2＋＋O2＋(4＋2x)H2O2Fe2O3xH2O＋8H＋，硫酸亞鐵銨溶液較硫酸亞鐵溶液不易被氧氣氧化，其原因是硫酸亞鐵銨溶液中NH發(fā)生水解增大c(H＋)，抑制了上述氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行。 解析：(1)氮元素和鐵元素化合價(jià)升髙，根據(jù)在氧化還原反應(yīng)中化合價(jià)有升必有降，化合價(jià)降低的應(yīng)該是硫元素，所以氣體產(chǎn)物中還可能有SO2。 (2)①A中固體充分加熱較長(zhǎng)時(shí)間后，通入氮?dú)獾哪康氖鞘狗纸馍傻臍怏w在B、C裝置中完全吸收。②為驗(yàn)證A中殘留物是否含有FeO，應(yīng)該先用稀硫酸溶解，然后再用KMnO4溶液檢驗(yàn)，故選BD。③裝置B中BaCl2溶液的作用是為了檢驗(yàn)分解產(chǎn)物中是否有SO3氣體生成，若含有該氣體，會(huì)生成硫酸鋇白色沉淀，觀察到的現(xiàn)象為溶液變渾濁。④若A中分解產(chǎn)物有N2，固體殘留物只有Fe2O3 ，F(xiàn)e2O3的物質(zhì)的量為b mol，C中沉淀物質(zhì)的量為a mol，根據(jù)化合價(jià)升降必相等，硫降低的化合價(jià)(2a)等于鐵升高的化合價(jià)(2b)和氮升高的化合價(jià)之和，則b小于a。⑤C中有白色沉淀生成，是因?yàn)镾O2被雙氧水氧化成SO，SO再與Ba2＋結(jié)合成沉淀 BaSO4，則C中發(fā)生的反應(yīng)為SO2＋H2O2＋Ba2＋===BaSO4 ↓＋2H＋。 (3)硫酸亞鐵銨溶液較硫酸亞鐵溶液不易被氧氣氧化是因?yàn)槿芤褐袖@根離子水解顯酸性，氫離子濃度增大，抑制亞鐵離子被氧化的反應(yīng)的發(fā)生。 5．(2016湖北武漢名校測(cè)試)某紅色固體粉末樣品可能含有 Fe2O3和Cu2O中的一種或兩種，某校化學(xué)自主探究實(shí)驗(yàn)小組擬對(duì)其組成進(jìn)行探究。 查閱資料：Cu2O在酸性溶液中會(huì)發(fā)生反應(yīng)：Cu2O＋ 2H＋ ===Cu＋Cu2＋＋H2O 探究一：用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，回答下列問題： (1)儀器組裝完成后，夾好止水夾，向裝置A中的長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)注入液體至形成一段液柱，若液柱高度保持不變，則說明裝置A的氣密性良好。 (2)裝置A是氫氣的發(fā)生裝置，可以選用的藥品是AC(填選項(xiàng))。 A．稀硫酸和鋅片 B．稀硝酸和鐵片 C．氫氧化鈉溶液和鋁片 D．濃硫酸和鎂片 (3)從下列實(shí)驗(yàn)步驟中，選擇正確的操作順序：①⑥⑤④②③(填序號(hào))。 ①打開止水夾?、谙鏑處的酒精噴燈?、跜處冷卻至室溫后，關(guān)閉止水夾?、茳c(diǎn)燃C處的酒精噴燈?、菔占瘹錃獠Ⅱ?yàn)純　⑥通入氣體一段時(shí)間，排盡裝置內(nèi)的空氣 (4)收集氫氣驗(yàn)純時(shí)，最好采用排水法(填方法)收集氫氣。 探究二： (5)取少量樣品于試管中，加入適量的稀硫酸，若無紅色物質(zhì)生成，則說明樣品中不含Cu2O；此觀點(diǎn)是否正確：否(填“是”或“否”)。若填“否”，則原因是2Fe3＋＋Cu=== 2Fe2＋＋Cu2＋(用離子方程式說明)；另取少量樣品于試管中，加入適量的濃硝酸，產(chǎn)生紅棕色的氣體。證明樣品中一定含有Cu2O，取少量反應(yīng)后的溶液，加適量蒸餾水稀釋后，滴加KSCN_溶液，若溶液變血紅色(填試劑和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象)，則可證明另一成分存在，反之，說明樣品中不含該成分。 探究三： (6)取一定量樣品于燒杯中，加入足量的稀硫酸，若反應(yīng)后經(jīng)過濾得到固體3.2 g，濾液中Fe2＋有1.0 mol，則樣品中n(Cu2O)＝0.55mol。 解析：(1)由于使用的是長(zhǎng)頸漏斗，所以需要進(jìn)行水封，向裝置A中的長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)注入液體至形成一段液柱，若液柱高度保持不變，則說明裝置A的氣密性良好。(2)鋅和硫酸反應(yīng)生成氫氣，A項(xiàng)正確；鐵和稀硝酸反應(yīng)不生成氫氣，B錯(cuò)誤；鋁和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氣，C項(xiàng)正確；鎂和濃硫酸反應(yīng)不生成氫氣，D項(xiàng)錯(cuò)誤。(3)用氫氣還原金屬氧化物時(shí)需要注意氫氣要先來后走，先用氫氣排出空氣，待反應(yīng)完，固體冷卻后再撤氫氣，所以操作順序?yàn)棰佗蔻茛堍冖邸?4)為使收集的H2較純凈，以免點(diǎn)火時(shí)發(fā)生爆炸，最好用排水法收集。(5)因?yàn)檠趸F和酸反應(yīng)后生成的鐵離子能氧化銅，所以沒有紅色物質(zhì)生成，若加入濃硝酸有紅棕色的氣體二氧化氮生成，說明發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，肯定有Cu2O；氧化鐵和硝酸反應(yīng)生成鐵離子，能與KSCN溶液反應(yīng)，溶液變血紅色。(6)2Fe3＋ ＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，當(dāng)Fe2＋為1.0 mol時(shí)，消耗銅的物質(zhì)的量為0.5 mol，過濾得到的固體為銅，物質(zhì)的量為＝0.05 mol，根據(jù)反應(yīng)Cu2O＋2H ＋===Cu＋Cu2＋＋H2O，所以氧化亞銅的物質(zhì)的量為0.55 mol。