苏教版高考化学一轮复习专题练10化学实验基础第32讲定量型实验和探究型实验含答案

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第32讲 定量型实验和探究型实验1．某研究小组验证乙醇的还原性，装置如图。(1)乙醇被氧化的产物为________，1 mol乙醇失去________ mol电子。(2)通入乙醇反应，试管A中的现象是______________；反应结束后，如果对试管B进行加热，将会出现的现象是_____________________________________________________________。(3)研究小组发现，反应后期有不溶于水的气体出现，收集该气体证明是H2，为了进一步研究设计了如图装置(部分加热仪器已省略)：①C装置盛有的物质是________，先加热________(填装置代号)，赶走装置内的空气。②E收集液体产物，甲认为是乙酸，乙认为还是乙醛，请你判断谁的推测更合理，并说明理由：__________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)乙醇被强氧化剂(如酸性KMnO4溶液)氧化能得到乙酸，但像Fe2O3这样的氧化剂只能把乙醇氧化为乙醛；乙醇(C2H6O)中C的化合价是－2价，乙醛(C2H4O)中C的化合价是－1价，所以1 mol乙醇被氧化为乙醛时失去2 mol电子。(2)联想乙醇与CuO的反应，可知试管A中发生下列反应：3CH3CH2OH＋Fe2O33CH3CHO＋2Fe＋3H2O，所以A中可看到的现象是红色固体变黑。(3)①反应后期，Fe2O3已大部分变为Fe，此时有H2生成，最大的可能是Fe作催化剂使乙醇发生了脱氢反应，为验证这一猜想，设计了题图所示实验，所以C中盛有的物质是乙醇；为防止空气中的O2与Fe反应，需先赶走装置内的空气，因此应先加热C装置，使乙醇汽化。②若E中是乙酸，则反应的化学方程式是2C2H5OHCH3COOH＋2H2↑＋C2H4↑，生成的气体中除氢气外还有乙烯，这与实验事实不符；若E中是乙醛，则反应的化学方程式是C2H5OHCH3CHO＋H2↑，符合实验事实，因此乙的推测合理。答案：(1)乙醛　2(2)红色固体变黑　出现砖红色沉淀(3)①乙醇　C②乙合理，依据氧原子守恒和得失电子守恒，若生成乙酸则气体除了有氢气外还有乙烯，这与实验现象不符2．(2020·湖南怀化检测)SO2为无色、有强烈刺激性气味的气体，是主要大气污染物之一，具有一定的还原性。Ⅰ.探究SO2还原Fe3＋、I2。可使用的药品和装置如图所示：(1)实验室常用亚硫酸钠与70%硫酸加热制备二氧化硫，写出该反应的化学方程式：__________________________________________________________________________________________________________________________。(2)B中可观察到的现象是_________________________________。(3)C的作用是_______________________________________。(4)设计实验检验A中SO2与Fe3＋反应所得还原产物：__________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅱ.某同学将SO2与漂粉精进行如下实验探究：操作现象取适量漂粉精固体，加入100 mL水大部分固体溶解，溶液略有颜色过滤，用pH试纸测漂粉精溶液的pHpH试纸先变蓝(约为12)，后褪色将SO2持续通入漂粉精溶液中①溶液出现浑浊，并呈淡黄绿色②一段时间后，产生较多白色沉淀，黄绿色褪去(1)由pH试纸颜色变化说明漂粉精溶液具有的性质是_____________________________________________________________。(2)①中溶液呈淡黄绿色的可能原因是________________________________________________；用离子方程式解释②中溶液黄绿色褪去的主要原因：__________________________________________________________________________________________________________________________。解析：Ⅰ.(1)亚硫酸钠固体和硫酸反应生成硫酸钠、水和二氧化硫，反应的化学方程式为Na2SO3＋H2SO4Na2SO4＋SO2↑＋H2O。(2)B中二氧化硫被碘单质氧化生成硫酸和碘化氢，则B中溶液蓝色变浅直至褪色。(3)C中盛有NaOH溶液，其作用是吸收尾气，防止污染空气。(4)A中SO2作还原剂，被氧化为SO；Fe3＋作氧化剂，被还原为Fe2＋。检验Fe2＋的方法是取少量实验后的A中溶液于试管中，加入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，说明反应所得还原产物为Fe2＋。Ⅱ.(1)pH试纸先变蓝(约为12)，说明溶液呈碱性；之后颜色褪去，说明具有漂白性。(2)漂粉精溶液中ClO－和Cl－发生归中反应生成Cl2：ClO－＋Cl－＋2H＋===H2O＋Cl2↑，氯气溶于水使溶液呈淡黄绿色。黄绿色褪去是因为溶液中的Cl2与SO2发生氧化还原反应，生成了SO和Cl－，又因为漂粉精溶液中含有Ca2＋，CaSO4微溶于水，因此离子方程式为Cl2＋SO2＋2H2O＋Ca2＋===4H＋＋2Cl－＋CaSO4↓。答案：Ⅰ.(1)Na2SO3＋H2SO4Na2SO4＋SO2↑＋H2O(2)溶液蓝色变浅直至褪色(3)吸收SO2，防止污染空气(4)取少量实验后的A中溶液于试管中，加入铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀，说明反应所得还原产物为Fe2＋Ⅱ.(1)碱性、漂白性(2)Cl－与ClO－在酸性环境下反应生成氯气　Cl2＋SO2＋2H2O＋Ca2＋===4H＋＋2Cl－＋CaSO4↓3．(2020·河南郑州模拟)某学习小组用凯氏定氮法来测定农产品中氮的含量，测定过程如下：Ⅰ.用热浓硫酸处理0.25 g谷物样品，把有机氮转化为铵盐。Ⅱ.用下图所示装置处理上述铵盐(夹持装置略去)。回答下列问题：(1)实验前要检查B装置的气密性，具体操作为_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)盛放氢氧化钠溶液的仪器名称为________；玻璃管2的作用是________________________；圆底烧瓶中碎瓷片的作用是________________________。(3)将“谷物处理后所得的铵盐”加入三颈瓶中，打开玻璃塞、旋开K2，加入足量氢氧化钠溶液，关闭K2，打开K1，点燃酒精灯使水蒸气进入B装置。①B装置中反应的离子方程式为________________________________。②C装置冰水混合物的作用是________________________________。Ⅲ.滴定、计算氮的含量(4)取下锥形瓶，加入指示剂，用0.10 mol/L的NaOH溶液滴定，重复滴定3次，平均消耗19.30 mL NaOH溶液。①该滴定的指示剂应选择________(填字母)。a．甲基橙　　　b．酚酞　　　c．甲基橙或酚酞②该谷物样品中氮的百分含量为________(保留2位小数)。解析：(2)氢氧化钠溶液盛放在分液漏斗中；玻璃管2起到平衡压强的作用，避免B中压强过大；圆底烧瓶中碎瓷片的作用是防止暴沸。(3)①B装置中反应的离子方程式为NH＋OH－NH3↑＋H2O；②C装置冰水混合物可以降低温度，使氨气被充分吸收。(4)①用强碱溶液滴定酸，故用甲基橙作指示剂，选a；②n(NH3)＋n(OH－)＝n(H＋)，代入数据可得n(NH3)＝0.003 07 mol，该谷物样品中氮的百分含量为×100%＝17.19%。答案：(1)关闭K1、K2，锥形瓶中加水浸没导管，微热三颈烧瓶，锥形瓶内的导管口产生气泡，停止加热后，导管中产生一段水柱，一段时间不下降，表明气密性良好(2)分液漏斗　避免B中压强过大　防止暴沸(3)①NH＋OH－NH3↑＋H2O　②降低温度，使氨气被充分吸收(4)①a　②17.19%4．下列实验步骤是兴趣小组对某矿物样品含量的测定，样品成分为FeO、FeS2、SiO2及其他杂质，杂质不与酸碱反应，受热稳定。(步骤中所加试剂均为足量)①称量m g样品在硬质玻璃管中灼烧，简化实验装置如下：(1)A瓶内所盛试剂是________溶液。(2)若步骤②中不加入双氧水，则对测定硫元素含量的影响是________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。(3)从步骤③的b g滤渣入手，可测定SiO2的含量，下面各组试剂中不适合测定的是________(填字母)。A．NaOH溶液、稀硫酸B．Ba(OH)2溶液、盐酸C．氨水、稀硫酸D．NaOH溶液、盐酸(4)求样品中FeO的质量分数(列出算式即可)：_____________________________________________________________ _____________________________________________________________。解析：样品灼烧时生成SO2，SO2被NaOH溶液吸收。本题通过测定反应后一系列产物的质量，可分别求出样品中FeO、FeS2、SiO2等物质的质量分数。(1)A瓶内的试剂是强碱溶液，目的是吸收空气中的CO2气体，防止CO2进入D装置。(2)H2O2能将SO氧化为SO。若此步骤不加H2O2，则应根据所得BaSO3的质量计算硫元素的含量，因为空气中的O2会将SO部分氧化为SO，使所得沉淀的质量偏大，测得的硫元素的含量偏高。(3)滤渣中的杂质不与酸、碱反应，则可用强碱溶液溶解滤渣中的SiO2，过滤后用稀硫酸或稀盐酸洗涤残留固体，通过测定残留固体的质量即可测定SiO2的含量。(4)通过Fe2O3的质量可求样品中Fe元素的总量：n(Fe)＝ mol；通过BaSO4的质量可求FeS2的量：n(FeS2)＝× mol；样品中FeO的物质的量为：n(FeO)＝(－×)mol，其质量分数为×100%。答案：(1)NaOH(或KOH等合理答案)　(2)偏高　(3)BC(4)×100%5．(2020·安徽亳州调研)某化学兴趣小组为研究过氧化钠与SO2的反应情况，进行如下探究。(1)[提出假设]向一定量的过氧化钠固体中通入足量的SO2，对反应后的固体产物成分及反应原理提出如下假设。假设一：反应后固体中只有Na2SO3，证明SO2未被氧化；假设二：反应后固体中只有Na2SO4，证明SO2完全被氧化；假设三：反应后固体中_____________________________________________________________，证明SO2部分被氧化。(2)[定性研究]为验证假设三，该小组进行如下研究，请你完善表中内容。实验步骤(不要求写出具体操作过程)预期的实验现象和结论取适量反应后的固体置于试管中，__________________________________________________________________________(3)[定量研究]通过测量气体的体积判断发生的化学反应，实验装置如图所示：①装置B中所盛装试剂的名称为________________。②装置D的作用是________________________________________。③请画出装置E。④实验测得装置C中过氧化钠的质量增加了m1 g，装置D的质量增加了m2 g，装置E中收集到的气体为V L(已换算成标准状况下)，利用上述有关测量数据将下列表格补充完整。SO2被氧化的程度V与m1或m2的关系未被氧化—完全被氧化V＝0部分被氧化________________解析：(1)结合假设一和假设二，很容易确定假设三是反应后固体为Na2SO3和Na2SO4的混合物。(2)证明SO2部分被氧化，其反应可能为①2Na2O2＋2SO2===2Na2SO3＋O2，②Na2O2＋SO2===Na2SO4。为证明固体为Na2SO3和Na2SO4的混合物，实验时应取少量固体溶解于水后再加入试剂，并且现象与结论要对应。(3)定量研究中，装置A制得的SO2气体要先干燥，故装置B中所盛试剂为浓硫酸，SO2在装置C中与过氧化钠反应，过量的SO2被装置D中的碱石灰吸收，用装置E收集可能生成的O2并测量其体积。若SO2完全被氧化，则只发生反应②，V＝0；若SO2未被氧化，则只发生反应①，利用装置C中过氧化钠的质量增加了m1 g，根据差量法，可求得V＝(此处注意m2 g是一个干扰数据，因为无法知道装置A中生成SO2气体的量)；则部分被氧化时，发生反应①和②，0<V＜。答案：(1)既有Na2SO3，又有Na2SO4(2)实验步骤(不要求写出具体操作过程)预期的实验现象和结论加少量水溶解，加入BaCl2溶液，再加入稀盐酸加入BaCl2溶液有白色沉淀产生，加入稀盐酸沉淀部分溶解。证明原固体中既有Na2SO3，又有Na2SO4(其他合理答案均可)(3)①浓硫酸　②吸收未反应的SO2③④0<V<或m1>