全国通用版2019版高考化学大一轮复习第42讲化学实验方案的设计与评价课时达标.doc

1、【 精品教育资源文库 】 课时达标 第 42 讲 1过碳酸钠 (2Na2CO33H 2O2)是一种集洗涤、漂白、杀菌于一体的氧系漂白剂，该晶体具有 Na2CO3和 H2O2的双重性质。利用图 2装置制备过碳酸钠，在冷水浴中充分反应后，按图1流程可获得过碳酸钠产品。 (1)恒压滴液漏斗中支管的作用是 _使液体顺利流下 _。 (2)制备过碳酸钠的关键是 _控制反应温度 _。 (3)如果配制过碳酸钠的水中含有铁离子，不仅会削弱洗涤剂的去污能力，甚至完全失去杀菌作用。试分析其中的原因： _2H2O2=Fe32H2O O2 或 2Fe3 3CO23 3H2O=2Fe(OH)3 3CO2 _(写出其中一

2、种即可，用化学方程式表示 )。 (4)某化学学习小组为了定性探究铁离子对这种新型漂白剂的不良影响，取该漂白剂100 mL，加入 25 g FeCl3 固体，产生大量无色无味气体，用贮气瓶收集气体。请选用下列试剂和实验用品完成气体成分的探究过程： 0.1 mol/L NaOH 溶液、 8.0 mol/L NaOH 溶液、澄清石灰水、 0.01 mol/L KMnO4 溶液、 BaCl2 稀溶 液、品红溶液、蒸馏水、木条、酒精灯、火柴、洗气瓶。 提出假设：对该气体成分提出合理假设。 假设 1：气体是 O2。 假设 2：气体是 _CO2和 O2_。 假设 3：气体是 CO2。 设计方案：设计实验方案

3、证明你的假设，在下表中完成实验步骤、预期现象与结论。 实验步骤 预期现象与结论 【 精品教育资源文库 】 将气体依次通入盛有 _澄清石灰水 _、_8.0_mol/L_NaOH溶液 _的洗气瓶中，_并将带火星的木条放在最后一个洗气瓶的出口处 _ _若澄清石灰水不变浑浊，木条复燃，则假设 1成立 _ _若澄清石灰水变浑浊，木条复 燃，则假设 2 成立 _ _若澄清石灰水变浑浊，木条不复燃，则假设 3成立 _ 解析 (1)恒压滴液漏斗中支管连接了上下两端，使液体上下气压相等，使漏斗中的液体能顺利流下。 (2)温度高时 H2O2易分解，故控制好反应温度是关键。 (3)铁离子可以作催化剂，使过氧化氢分

4、解，另外铁离子和碳酸根离子可以发生水解相互促进的反应。 (4)无色无味气体可能是 O2或 CO2或 CO2和 O2二者的混合气体。检验 CO2用澄清石灰水，检验 O2用带火星的木条。 2将绿矾 (FeSO47H 2O)在隔绝空气条件下加强热分解。已知产物全部为 氧化物。为探究绿矾分解的产物，某同学进行了以下实验： 【实验一】 为探究固体产物中铁元素的价态，该同学将固体产物溶于足量的稀硫酸得到相应溶液，进行以下猜想和实验： 猜想 实验步骤 预期现象与结论 猜想一：铁元素只显 _ 2_价 向所得溶液中滴入KSCN溶液 向稀酸性 KMnO4溶液中滴入所得溶液 KSCN溶液无明显现象；稀酸性KMnO4

5、溶液颜色 _褪色 _ 猜想二：铁元素只显 _ 3_价 KSCN溶液呈 _血红 _色；稀酸性KMnO4溶液颜色 _无变化 _ 猜想三：铁元素既有 2价又有 3价 KSCN溶液呈 _血红 _色；稀酸性KMnO4溶液颜色 _褪色 _ 【实验二】 为进一步探究该反应的产物，进行了如下图所示的实验： (1)实验开始时，点燃 B处酒精喷灯之前应先打开 A处活塞通 CO2，其目的是 _排净装置内的空气 _。 (2)图中装置 C的作用是 _防止产生倒吸 _。 (3)该组同学称取了 55.6 g绿矾按如图装置进行实验，待绿矾分解完全后，测得 D瓶中沉淀的质量为 23.3 g，根据这些数据，可以得知，绿矾分解的化

6、学方程式为【 精品教育资源文库 】 _2FeSO47H 2O= Fe2O3 SO2 SO3 14H2O_。 (4)该组同学设计的装置存在着一个明显的缺陷是 _未进行尾气处理 _。 解析 【实验一】 由题意知绿矾分解的产物全为氧化物，则铁元素可能为 2 价，也可能为 3价，或者既有 2价又有 3价。 2价铁具有还原性，可使酸性高锰酸钾溶液褪色， 3价铁遇 KSCN溶液生成血红色物质，利用这些性质可以检验铁元素的价态。 【实验二】 (1)FeSO4具有还原性，能够被空气中的氧气氧化，实验开始时先通 CO2的目的是排净装置内的空气，防止 FeSO47H 2O被氧化。 (2)本实验有加热装置，反应产

7、生气体，气体与氯化钡溶液反应产生白色沉淀，导气管内压强减小，容易发生倒吸， C为防倒吸装置。(3)55.6 g绿矾的物质的量为 55.6 g278 gmol 1 0.2 mol，那么分解前硫元素的物质的量为 0.2 mol，白色沉淀为硫酸钡，其物质的量为 23.3 g233 gmol 1 0.1 mol，所以除了 SO3以外还应有SO2，其物质的量也为 0.1 mol，因此绿矾分解的化学方程式是 2FeSO47H 2O= Fe2O3 SO2 SO3 14H2O。 (4)二氧化硫会污染环境，应添加尾气处理装置。 3硫代硫酸钠 (Na2S2O3)是重要的化工原料，可用作分析试剂及鞣革的还原剂，易溶

8、于水，受热、遇酸易变质。 Na2S2O35H 2O 是无色透明晶体，易溶于水，其稀溶液与 BaCl2溶液混合无沉淀生成。工业上常利用含硫废水生产 Na2S2O35H 2O，某化学兴趣小组在实验室中用如图所示装置 (部分夹持装置已略去 )模拟其生产过程并探究其化学性质。 烧瓶 C中发生的反应如下： Na2S(aq) H2O(l) SO2(g)=Na2SO3(aq) H2S(aq) 2H2S(aq) SO2(g)=3S(s) 2H2O(l) S(s) Na2SO3(aq)= Na2S2O3(aq) .制备 Na2S2O35H 2O (1)加入药品之前须进行的操作是 _检查装置气密性 _； 装置 D

9、的作用是 _防止倒吸 _；装置 B的作用之一是观察 SO2的生成速率 ， 其中的试剂最好选用 _c_(填字母 )。 a 蒸馏水 b 饱和 Na2SO3溶液 c 饱和 NaHSO3溶液 d 饱和 NaHCO3溶液 (2)为保证硫代硫酸钠的产量，实验中产生的 SO2不能过量，原因是 _若 SO2过量，溶液显酸性，产物分解，产率降低 _；所制得的粗产品可以通过 _重结晶 _方法进一步提纯得到【 精品教育资源文库 】 纯 Na2S2O35H 2O。 .测定产品纯度 准确称取 w g 产品，用适量蒸馏水溶解，以淀粉作指示剂，用 0.10 molL 1 I2标准溶液滴定。反应原理为 2S2O23 I2=

10、S4O26 2I 。 (3)滴定至终点时的现象： _溶液由无色变蓝色，且半 分钟内不褪色 _。滴定起始和终点时 I2标准溶液液面位置如图所示，则消耗 I2标准溶液的体积为 _18.10_mL。产品的纯度为 0.362Mw % (设 Na2S2O35H 2O的相对分子质量为 M，列出用 M、 w表示的表达式 )。 . 探究 Na2S2O3的部分化学性质 (4)【提出假设】 假设一： Na2S2O3与 Na2SO4的结构相似，化学性质也应该相似，因此，室温时 Na2S2O3溶液的 pH 7。 假设二：从 S的化合价推测 Na2S2O3具有较强的还原性。 【验证假设】 配制适量 Na2S2O3溶液，

11、进行如下实验，请将实验补充完整。 实验操作 实验结论或现象 现象解释 (用离子方程式表示 ) 假设一 _用玻璃棒蘸取 Na2S2O3溶液点在 pH试纸中部，再与标准比色卡对照 (或用 pH计测量 Na2S2O3溶液的 pH)_ 溶液 pH 8 _S2O23 H2O=HS2O3 OH _ 假设二 向溴水中滴入适量 Na2S2O3溶液 溴水褪色 _S2O23 4Br2 5H2O=2SO24 8Br 10H _ 实验结论 ： _Na2S2O3溶液呈碱性 ， 且具有还原性 (或假设一不成立 ， 假设二成立 )_。 .Na 2S2O3的应用 (5)Na2S2O3 的商品名为 “ 海波 ” ， 俗称 “

12、大苏打 ” ， 化学上常用于滴定实验。为测定某K2Cr2O7溶液的浓度，研究小组的同学准确量取 10.00 mL K2Cr2O7溶液于锥形瓶中，加入过量KI 固体和适量稀 H2SO4，滴加几滴指示剂，用 0.10 molL 1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点，进行 3 次平行实验后，测得平均消耗 Na2S2O3 溶液的体积为 30.00 mL，则 c(K2Cr2O7)_0.05_molL 1。 (已知 ： Cr2O27 6I 14H =2Cr3 3I2 7H2O) 【 精品教育资源文库 】 . 探究与反思 (6)为验证产品中含有 Na2SO3和 Na2SO4，该小组设计了以下实验方案，请将

13、实验方案补充完整。 取适量产品配成稀溶液， _滴加足量 BaCl2溶液有白色沉淀生成，过滤，用蒸馏水洗涤沉淀，向沉淀中加入足量稀盐酸，若沉淀部分溶解，并产生有刺激性气味的气体，则可确定产品中含有 Na2SO3和 Na2SO4_。 (所需试剂从 BaCl2溶液、稀 HNO3、稀 H2SO4、稀盐酸、蒸馏水中选择 ) 解析 (1)加入药品前应先检查装置的气密性；装置 D为安全瓶，防倒吸；装置 B的作用之一是观察 SO2的生成速率，故所选试剂应不与 SO2反应，且 SO2在其中的溶解度较小，故最好选用饱和 NaHSO3溶液。 (2)由题意可知硫代硫酸钠受热、遇酸易变质，若 SO2过量，溶液显酸性，产

14、物变质，产率降低；通常采用多次结晶的方法，即重结晶法提纯晶体产物。(3)Na2S2O3与 I2反应产生 I ，因此当 Na2S2O3反应完全，过量的 I2遇淀粉溶液变为蓝色。故滴定至终点时，溶液颜色的变化 是由无色变为蓝色，且半分钟内不褪色。根据滴定起始和终点的液面位置图可知反应消耗 I2标准溶液的体积为 18.10 mL。 n(I2) 0.10 molL 10.018 1 L 1.8110 3 mol；根据关系式 2S2O23 I2可知 n(Na2S2O3) 21.8110 3mol 3.6210 3 mol，所以产品的纯度为 3.6210 3 mol M gmol 1 w g100% 0.

15、362Mw %。 (4)假设一的实验结论是溶液的 pH 8，故实验目的 是测定溶液的 pH，具体操作是用玻璃棒蘸取Na2S2O3溶液点在 pH试纸中部，将试纸颜色与标准比色卡对照。溶液呈碱性，原因是 S2O23 在溶液中水解，离子方程式是 S2O23 H2 2O3 OH 。假设二的实验现象是溴水褪色，证明 Na2S2O3有还原性，发生反应的离子方程式是 S2O23 4Br2 5H2O=2SO24 8Br 10H ，故实验结论是 Na2S2O3溶液呈碱性，且 Na2S2O3具有还原性。 (5)根据所给离子方程式可得对应关系式： K2Cr2O7 3I2 6Na2S2O3，则 c(K2Cr2O7) 16 n(Na2S2O3) V 160.10 molL 10.03 L0.01 L 0.05 mol