2020版高考化学大一轮复习化学实验基础与实验化学专题讲座七学考第28题——化学实验基础学案

2020版高考化学大一轮复习化学实验基础与实验化学专题讲座七学考第28题——化学实验基础学案

专题讲座七　学考第28题——化学实验基础 ‎1．(2017·浙江11月选考，28)为了探究铁、铜及其化合物的性质，某同学设计并进行了下列实验。‎ 已知：3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)‎ 请回答：‎ ‎(1)虚线框处宜选择的装置是______(填“甲”或“乙”)；实验时应先将螺旋状铜丝加热，变黑后再趁热迅速伸入所制得的纯净氢气中，观察到的实验现象是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)实验后，取硬质玻璃管中适量的固体，用一定浓度的盐酸溶解，滴加KSCN溶液，没有出现血红色，说明该固体中没有＋3价的铁，判断结论是否正确并说明理由________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)乙　铜丝变红色，试管壁有水珠生成 ‎(2)不正确，剩余的铁将生成的三价铁还原成了二价铁离子：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋‎ - 12 -‎ 解析　(1)氢气的密度小于空气，所以用向下排空气法收集，选乙；氧化铜和氢气发生反应CuO＋H2===H2O＋Cu，所以铜丝变红色，试管壁有水珠出现。‎ ‎(2)已知3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，Fe3O4中含有三价铁，但是剩余的铁单质会和三价铁离子反应生成二价铁离子，若剩余铁单质足量，将所有铁离子反应完全，那么加入硫氰化钾溶液，就不会出现血红色。‎ ‎2．(2017·浙江4月选考，28)FeSO4受热分解的化学方程式为2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑‎ 请回答：‎ ‎(1)将FeSO4受热产生的气体按图示装置进行实验，证实含有SO3和SO2。能说明SO2存在的实验现象是______________________；为测定BaSO4沉淀的质量，后续的操作步骤依次为________、洗涤、干燥、称量。‎ ‎(2)设计一个实验方案，用化学方法验证FeSO4受热后固体的成分(不考虑其他反应)________。‎ 答案　(1)品红溶液褪色　过滤 ‎(2)取适量固体，加足量稀盐酸溶解。取反应后溶液滴加KSCN溶液，若显血红色，则有Fe3＋(含Fe2O3)‎ 解析　(1)SO2具有漂白性，能说明SO2存在的实验现象是品红溶液褪色；为测定BaSO4沉淀的质量，后续的操作步骤依次为过滤、洗涤、干燥、称量。(2)固体是氧化铁，可以通过检验铁离子验证，即实验方案是向固体成分中加入稀盐酸，取反应后溶液，滴加KSCN溶液，若有血红色出现，则表示溶液中存在Fe3＋，产物中有Fe2O3存在。‎ ‎3．(2016·浙江10月选考，28)用无水Na2CO3固体配制250 mL 0.100 0 mol·L－1的溶液。‎ 请回答：‎ ‎(1)在配制过程中不必要的玻璃仪器是________。‎ A．烧杯　B．量筒　C．玻璃棒　D．胶头滴管　E．容量瓶 ‎(2)定容时的操作：当液面接近容量瓶刻度线时，_______________________________________，再将容量瓶塞盖好，反复上下颠倒，摇匀。‎ ‎(3)下列操作会使配得的Na2CO3溶液浓度偏低的是________。‎ A．称取相同质量的Na2CO3·10H2O固体进行配制 B．定容时俯视容量瓶的刻度线 C．摇匀后发现液面低于容量瓶刻度线，再滴加蒸馏水至刻度线 - 12 -‎ D．转移洗涤液时洒到容量瓶外，继续用该未清洗的容量瓶重新配制 答案　(1)B ‎(2)用胶头滴管滴加蒸馏水至溶液凹面最低处正好与刻度线相切 ‎(3)AC 解析　(1)在配制一定物质的量浓度溶液时，量筒可用也可不用。‎ ‎(3)A项，若称取相同质量的Na2CO3·10H2O，造成Na2CO3的质量偏小，所配溶液浓度偏低；B项，定容时俯视刻度线，溶液体积偏小，所配溶液浓度偏高；C项，摇匀后，发现液面低于刻度线，若此时再加水，造成溶液体积偏大，所配溶液浓度偏低；D项，未清洗容量瓶，造成溶液有残留，所配溶液浓度偏高。‎ - 12 -‎ ‎4．(2016·浙江4月选考，28)为测定碳酸钠和碳酸氢钠混合样品中碳酸钠的质量分数，可通过加热分解得到的CO2质量进行计算。某同学设计的实验装置示意图如下：‎ 请回答：‎ ‎(1)仪器a的名称是________。‎ ‎(2)装置B中冰水的作用是_________________________________________________________。‎ ‎(3)该同学设计的实验装置存在缺陷，有关该实验装置及实验过程中，下列因素可能使碳酸钠的质量分数偏高的是________(填字母)。‎ A．样品分解不完全 B．装置B、C之间缺少CO2的干燥装置 C．产生CO2的速率太快，没有被碱石灰完全吸收 D．反应完全后停止加热，通入过量的空气 答案　(1)干燥管　(2)使水蒸气变成液态的水　(3)AC 解析　该实验的原理：通过称量反应前后C装置(吸收NaHCO3加热分解后的CO2)的增重，来计算样品中NaHCO3的质量，进而计算样品中Na2CO3的质量及其质量分数。(1)仪器a的名称为干燥管。(2)为减少实验误差，需要将装置B中NaHCO3分解产生的水蒸气变为液态水，仅使CO2被装置C中的碱石灰吸收。(3)若样品分解不完全，则被C装置吸收的CO2量减少，即样品中的NaHCO3质量偏低，从而计算求得的样品中Na2CO3质量分数偏高，A正确；装置B、C之间缺少CO2的干燥装置，则使C装置的增重偏大，即样品中NaHCO3的质量偏大，从而Na2CO3的质量分数偏低，B错误；产生CO2的速率太快，没有被碱石灰完全吸收，使C装置的增重偏低，即样品中NaHCO3的质量偏低，从而使Na2CO3的质量分数偏高，C正确；反应完全后停止加热，通入过量的空气，空气中含有部分CO2，使C装置的增重偏高，即样品中NaHCO3的质量偏高，从而Na2CO3的质量分数偏低，D错误。‎ 在本省学考中，第28题作为固定题型的实验题目，涉及的基本实验操作如仪器的连接、气密性检查等，及较高层次的实验方案设计与评价、误差分析等，检测学生的化学学科基本素养。‎ - 12 -‎ ‎1．气体制备实验的基本思路 ‎2．重要气体的发生装置 依据制备气体所需的反应物状态和反应条件，可将制备气体的发生装置分为三类：‎ ‎(1)固体＋固体气体 发生装置：‎ 制备气体：O2、NH3、CH4等 ‎(2)固体＋液体气体或液体＋液体气体 发生装置：‎ 制备气体：Cl2、C2H4等 ‎(3)固体＋液体(不加热)―→气体 发生装置：‎ 制备气体：选择合适的药品和装置能制取中学化学中常见的所有气体。‎ ‎3．气体的除杂方法 除杂试剂选择的依据：主体气体和杂质气体性质上的差异，如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性、可燃性。除杂原则：(1)不损失主体气体；(2)不引入新的杂质气体；(3)在密闭装置内进行；(4)先除易除的气体。‎ - 12 -‎ 一般可从以下几个方面考虑：①易溶于水的杂质可用水吸收；②酸性杂质可用碱性物质吸收；③碱性杂质可用酸性物质吸收；④水分可用干燥剂吸收；⑤能与杂质反应生成沉淀或可溶性的物质，也可用作吸收剂。‎ ‎4．气体干燥净化装置 类型 液态干燥剂 固态干燥剂 固态干燥剂 固体加热 装置 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 常见干燥剂 浓H2SO4(酸性、强氧化性)‎ 无水氯化钙(中性)‎ 碱石灰(碱性)‎ 除杂试剂Cu、CuO、Mg等 当CO2中混有O2杂质时，应选用上述Ⅰ～Ⅳ中的Ⅳ装置除O2，除杂试剂是Cu粉。‎ ‎5．气体的收集方法 收集方法 收集气体的类型 收集装置 可收集的气体(举例)‎ 排水法 难溶于水或微溶于水，又不与水反应的气体 O2、H2、Cl2(饱和NaCl溶液)、CO2(饱和NaHCO3溶液)、CO等 排 空 气 法 向上排空气法 密度大于空气且不与空气中成分反应 Cl2、SO2、CO2等 向下排空气法 密度小于空气且不与空气中的成分反应 H2、NH3等 ‎6.尾气处理的原因和方法 ‎(1)原因：有些气体有毒或有可燃性，任其逸散到空气中，会污染空气或者引发火灾、爆炸等灾害。‎ ‎(2)处理方法：一般根据气体的相关性质，使其转换为非气态物质或无毒物质，如酸性有毒气体用碱溶液吸收，可燃性气体用点燃等措施。‎ ‎7．常见气体的检验 ‎(1)可燃性气体的检验 - 12 -‎ ‎(2)酸性气体的检验 ‎(3)强氧化性气体的检验 ‎8．根据原理选择装置 有以下三种实验装置 A - 12 -‎ B C 用下列实验原理制取常见气体，请选择相应的上述装置。‎ ‎(1)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑_________________________________________________；‎ ‎(2)2H2O22H2O＋O2↑________________________________________________________；‎ ‎(3)2KClO32KCl＋3O2↑___________________________________________________；‎ ‎(4)Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑__________________________________________________；‎ ‎(5)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑________________________________________；‎ ‎(6)2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑__________________________________________；‎ ‎(7)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O_____________________________________。‎ 答案　(1)C　(2)C　(3)A　(4)C　(5)C　(6)A　(7)B ‎9．根据性质除去杂质 为下列各组气体选择合适的除杂试剂(括号内为杂质气体)‎ ‎(1)含有HCl杂质的气体 ‎①CO2(HCl)：________________________________________________________________；‎ ‎②Cl2(HCl)：________________________________________________________________。‎ ‎(2)中性气体中含有酸性杂质气体 ‎①O2(Cl2)：________________________________________________________________；‎ ‎②CO(CO2)：_________________________________________________________________。‎ ‎(3)酸性气体中含有其他酸性气体 CO2(SO2)：__________________________________________________________________。‎ ‎(4)含有O2杂质的气体 ‎①CO2(O2)：_________________________________________________________________；‎ ‎②N2(O2)：_______________________________________________________________。‎ 答案　(1)①饱和NaHCO3溶液　②饱和食盐水 - 12 -‎ ‎(2)①NaOH溶液　②NaOH溶液　(3)饱和NaHCO3溶液或KMnO4溶液　(4)①灼热铜网　②灼热铜网 ‎1．(2017·浙江省高三“超级全能生”选考科目8月联考A卷)实验室有一瓶久置的Na2SO3固体试剂，已部分变质，为测定其纯度，实验设计与操作如下，请回答问题：‎ ‎(1)Na2SO3变质的原因(用化学方程式表示)_______________________________________ ______________________________________________________________________________。‎ ‎(2)取一定量的样品溶于水，加入过量的BaCl2溶液，然后过滤(如图)、洗涤、干燥、称量，其中洗涤沉淀的具体操作为_____________________________________________________。‎ ‎(3)实验时用BaCl2比用CaCl2好，写出两点理由：____________。‎ 答案　(1)2Na2SO3＋O2===2Na2SO4　(2)用玻璃棒引流，往漏斗中加入蒸馏水，浸没沉淀物，让水自然流下，重复2～3次　(3)一是用BaCl2作沉淀剂，BaSO4、BaSO3的相对分子质量大，生成沉淀质量大，称量误差小；二是用CaCl2作沉淀剂，CaSO4微溶，有误差 解析　(1)本题考查Na2SO3的性质，Na2SO3中S显＋4价，以还原性为主，容易被氧气氧化成Na2SO4，化学方程式为2Na2SO3＋O2===2Na2SO4。(2)考查实验基本操作，洗涤沉淀的方法：用玻璃棒引流，往漏斗中加入蒸馏水，浸没沉淀物，让水自然流下，重复2～3次。(3)考查沉淀剂的选择，用BaCl2作沉淀剂，因为Ba的相对原子质量大于Ca，因此BaSO4、BaSO3的相对分子质量大，生成沉淀的质量大，称量误差小；用CaCl2作沉淀剂，CaSO4微溶，有误差。‎ ‎2．(2017·浙江省稽阳联谊学校高三8月联考)为了测定某铁碳合金中铁的质量分数，某化学兴趣小组设计了图示实验装置。‎ ‎(1)写出碳与浓硫酸反应的化学方程式______________________________________________。‎ ‎(2)C中品红溶液的作用__________________________________________________________。‎ - 12 -‎ ‎(3)该小组同学设计的实验装置存在缺陷，下列因素可能导致铁的质量分数测量值偏高的是________。‎ A．A中反应不完全 B．E中碱石灰吸收空气中的CO2和H2O C．反应生成的SO2部分被E中碱石灰吸收 D．反应完全后，还有CO2气体滞留在装置体系中 答案　(1)C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O ‎(2)检验SO2在B中是否吸收完全　(3)AD 解析　(1)浓硫酸具有强氧化性，碳与浓硫酸反应的化学方程式为C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。(2)为排除二氧化硫对二氧化碳测定的干扰，需要除去二氧化碳中的二氧化硫，即B中酸性高锰酸钾溶液的作用是除去二氧化硫，因此C中品红溶液的作用为检验SO2在B中是否吸收完全。(3)A中反应不完全，因此碳的质量减少，铁的质量增加，铁的质量分数测量值偏高，A正确；E中碱石灰吸收空气中的CO2和H2O导致E中质量增加，因此碳的质量增加，铁的质量减少，铁的质量分数测量值偏低，B错误；反应生成的SO2部分被E中碱石灰吸收导致E中质量增加，因此碳的质量增加，铁的质量减少，铁的质量分数测量值偏低，C错误；反应完全后，还有CO2气体滞留在装置体系中，因此碳的质量减少，铁的质量增加，铁的质量分数测量值偏高，D正确，答案选AD。‎ ‎3．(2017·浙江省名校协作体高三上学期考试)某学习小组在研究CH4还原Fe2O3的实验中，发现生成的黑色粉末能被磁铁吸引。查阅资料得知：在温度不同、受热不均时会生成具有磁性的Fe3O4。为进一步探究黑色粉末的组成及含量，他们进行如下实验。‎ ‎(1)往黑色粉末中滴加盐酸，观察到有气泡产生，则黑色粉末中一定有____________。‎ ‎(2)用以下装置可以说明产物有Fe3O4存在：检查装置的气密性，往装置中添加相应的药品，接下来的一步操作为____________________________。‎ ‎(3)为进一步证明黑色粉末是否含Fe3O4，某同学设计实验方案如下：取少量黑色粉末于试管，加足量盐酸，充分振荡使黑色粉末完全溶解，滴入KSCN溶液，观察现象。请分析此方案是否可行，并解释原因___________________________________________________________。‎ 答案　(1)Fe(或铁)　(2)打开止水夹K　(3)不可行。混合物有铁，铁能还原Fe3＋，同时Fe2＋也可能被氧化成Fe3＋‎ - 12 -‎ 解析　(1)还原Fe2O3的实验中，发现生成的黑色粉末各组分均能被磁铁吸引，应为铁或四氧化三铁，或为二者混合物，往黑色粉末中滴加盐酸，观察到有气泡产生，证明含有金属铁。‎ ‎(2)按如图装置连接好仪器(图中夹持设备已略去)，检查装置的气密性，往装置中添加药品，然后打开止水夹K通入氢气，持续一段时间后再点燃C处的酒精灯。‎ ‎(3)黑色粉末加入足量盐酸溶解后，滴入KSCN溶液，不变血红色可能有两种情况，一种是无铁离子存在，一种是有铁离子存在，但Fe3＋和过量的铁反应生成亚铁离子，所以方案不正确。‎ ‎4．(2017·丽水、衢州、湖州三地市高三9月教学质量检测)一定温度下，无水硫酸铜粉末受热分解生成CuO和气体A。气体A为SO2、SO3和O2中的一种或几种。请回答下列问题：‎ ‎(1)气体A的合理组成为如下三种情况 ‎①只有SO3；②________；③三种气体都有。‎ ‎(2)只用一种试剂就能证明气体A中是否含有SO2，该试剂是______________。‎ A．石蕊溶液 B．品红溶液 C．BaCl2溶液 D．NaOH溶液 ‎(3)若气体A中SO2、SO3和O2都有，用下图所示装置测定其中O2的体积。测定结果比实际值明显偏低，其原因是_____________________________________________________。‎ 答案　(1)含有SO2和O2　(2)B　(3)SO2与O2在NaOH溶液中发生反应：2SO2＋O2＋4OH－===2SO＋2H2O，O2被吸收消耗，所测体积明显偏低 解析　(1)根据氧化还原反应的规律可知，如果产生SO2，则一定同时有氧气生成，即第二种假设是含有SO2和O2。(2)二氧化硫具有漂白性，能使品红溶液褪色，所以该试剂是品红溶液，答案选B。(3)由于SO2与O2在NaOH溶液中发生反应：2SO2＋O2＋4OH－===2SO＋2H2O，O2被吸收消耗，因此所测体积显偏低。‎ ‎5．(2017·浙江省“七彩阳光”联盟高三上学期期初联考)某同学欲配制两种一定物质的量浓度的NaOH溶液。‎ ‎(1)用NaOH固体配制100 mL 1 mol·L－1 NaOH溶液有如下基本操作，C操作的名称是__________。‎ - 12 -‎ ‎(2)该同学用上述1 mol·L－1 NaOH溶液配制50 mL 0.1 mol·L－1的NaOH溶液。下列仪器中不必要用到的有________。‎ ‎①托盘天平　②烧杯　③量筒　④玻璃棒　⑤容量瓶　⑥胶头滴管 ‎(3)该同学在两次配制中，以下操作使所配溶液的物质的量浓度偏大的是________。‎ A．准取称取‎4.0 g NaOH，待溶解后立即转移到100 mL容量瓶中并定容 B．定容并摇匀，容量瓶正立后发现液面低于刻度线，继续定容 C．用少量的1 mol·L－1 NaOH溶液将50 mL容量瓶洗涤2～3次 D．向容量瓶中加水至超过刻度线，用胶头滴管吸出后再定容至100 mL 答案　(1)定容　(2)①　(3)AC 解析　(2)该同学用上述1 mol·L－1 NaOH溶液配制50 mL 0.1 mol·L－1的NaOH溶液。需要用到的仪器有烧杯、量筒、玻璃棒、50 mL容量瓶、胶头滴管，故不需要托盘天平，答案选①。(3) 准取称取‎4.0 g NaOH，待溶解后立即转移到100 mL容量瓶中并定容，溶液没有冷却至室温，体积偏小，浓度偏大，A项可选；定容并摇匀，容量瓶正立后发现液面低于刻度线，继续定容，则加入过多的水，浓度偏小，B项不选；用少量的1 mol·L－1 NaOH溶液将50 mL容量瓶洗涤2～3次，相当于先加入少量的氢氧化钠溶液，浓度偏大，C项可选；向容量瓶中加水至超过刻度线，用胶头滴管吸出后再定容至100 mL，加入过量的水，浓度偏小，D项不选。‎ - 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