2021届一轮复习人教版定量型实验和探究型实验作业

2021届一轮复习人教版定量型实验和探究型实验作业

定量型实验和探究型实验 ‎1.为探究某铁碳合金与浓硫酸在加热条件下的反应的部分产物,并测定铁碳合金中铁元素的质量分数,某化学活动小组设计了如图所示的实验装置,并完成以下实验探究。‎ ‎(1)往圆底烧瓶中加入m g铁碳合金,并滴入过量浓硫酸,未点燃酒精灯前,A、B中均无明显现象,其原因是:①常温下碳与浓硫酸不反应;②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)点燃酒精灯,反应一段时间后,从A中逸出气体的速率仍然较快,除因反应温度较高外,还可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)装置B的作用是　。 ‎ ‎(4)甲同学观察到装置C中有白色沉淀生成,他认为使澄清石灰水变浑浊的气体是二氧化碳。装置A中能产生二氧化碳的化学方程式为　。 ‎ ‎(5)乙同学认为甲同学的结论是错误的,他认为为了确认二氧化碳的存在,需在装置B和C之间添加装置M。装置E、F中盛放的试剂分别是　　　　　　　、　　　　　　。重新实验后证明存在CO2,则装置F中的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(6)有些同学认为合金中铁元素的质量分数可用KMnO4溶液来测定(5Fe2++Mn+8H+ 5Fe3++Mn2++4H2O)。测定铁元素质量分数的实验步骤如下:‎ Ⅰ.往烧瓶A中加入过量铜使溶液中的Fe3+完全转化为Fe2+,过滤,得到滤液B;‎ Ⅱ.将滤液B稀释为250 mL; ‎ Ⅲ.取稀释液25.00 mL,用浓度为c mol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定,三次滴定实验消耗KMnO4溶液体积的平均值为V mL。‎ ‎①步骤Ⅱ中,将滤液B稀释为250 mL需要用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外,还必须要用到的是　　　　　　　　　。 ‎ ‎②判断滴定终点的标志是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎③铁碳合金中铁元素的质量分数为　。 ‎ 答案　(1)常温下Fe在浓硫酸中发生钝化 ‎(2)铁、碳、硫酸溶液形成原电池 ‎(3)检验SO2的存在 ‎(4)C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O ‎(5)酸性KMnO4溶液或溴水(或其他合理答案)　品红溶液　品红溶液不褪色或无明显现象 ‎(6)①250 mL容量瓶 ‎ ②滴入最后一滴酸性高锰酸钾溶液,溶液呈浅紫色,且30 s内不变色 ‎③%‎ 解析　(1)分液漏斗中盛放的是浓硫酸,常温下铁遇浓硫酸发生钝化,阻碍反应的进行。(2)加入的是铁碳合金,铁、碳、硫酸溶液可构成原电池,加快反应速率。(3)品红溶液用来检验SO2,品红溶液褪色,说明反应产生了SO2。(5)SO2也能使澄清石灰水变浑浊,因此要验证CO2的存在需要除去SO2,利用SO2的还原性,通过溴水或酸性高锰酸钾溶液,再通过品红溶液,验证SO2是否完全被吸收,品红溶液不褪色,澄清石灰水变浑浊,说明有CO2产生。(6)①还需要用250 mL容量瓶;③铁元素的质量为V×10-3 L×c mol·L-1×5×56 g·mol-1×=2.8cV g,故其质量分数为×100%=%。‎ ‎2.氯化亚砜(SOCl2)是一种液态化合物,沸点为77 ℃,在农药、制药行业中用途广泛。SOCl2遇水剧烈反应,液面上产生白雾,并带有刺激性气味的气体产生。实验室合成原理:SO2+Cl2+SCl2 2SOCl2,部分装置如图所示,回答以下问题:‎ ‎(1)仪器c的名称是　　　　　　。 ‎ ‎(2)实验室制Cl2的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)下列四种制备SO2的方案中最佳选择是　　　　。 ‎ 方案 甲 乙 丙 丁 发生 装置 所选 试剂 NaHSO3固体 ‎18.4 mol·L-1‎ ‎ H2SO4+Cu ‎4 mol·L-1 ‎ HNO3+Na2SO3‎ ‎70% H2SO4+K2SO3‎ ‎(4)d的虚线框内隐含两个装置,按气流方向顺序这两个装置的作用分别是　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(5)实验结束后,将三颈烧瓶中混合物分离开的方法是　　　　(已知SCl2的沸点为50 ℃)。 ‎ ‎(6)试设计一个简单实验方案验证H2SO3酸性强于H2CO3(简要说明实验步骤、现象和结论):　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。仪器自选。 ‎ 限选的试剂:SO2、NaHCO3、酸性KMnO4溶液、NaHSO3、蒸馏水、饱和石灰水、品红溶液、pH试纸。‎ ‎(7)为测定某工厂的空气中二氧化硫含量,探究小组进行如下实验:在试管中加入一定量的含碘(I2)0.635 mg的碘溶液,再加入2~3滴淀粉溶液,向试管中通入空气,当溶液由蓝色变为无色时恰好完全反应,共用去空气体积为500 L。请通过计算判断出此空气中二氧化硫的浓度为　　　　mg/m3。(化学方程式为SO2+I2+2H2O H2SO4+2HI) ‎ 答案　(1)球形冷凝管　(2)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O　(3)丁　(4)除去HCl和干燥　(5)蒸馏　(6)配制相同物质的量浓度的NaHCO3和NaHSO3溶液,用酸度计(或pH试纸)测两种溶液的pH。前者的pH大于后者,证明H2SO3的酸性比H2CO3强　(7)0.320‎ 解析　(1)仪器c是球形冷凝管。‎ ‎(2)实验室通常利用浓盐酸和二氧化锰在加热的条件下制取氯气,化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。‎ ‎(3)根据题意可知,需要制得干燥纯净的SO2,甲方案采用加热NaHSO3固体的方法制得的SO2气体中含有较多的水蒸气,故甲不选;乙方案中需要加热,生成等量的SO2消耗H2SO4的量多,故乙不选;因硝酸具有强氧化性,可以将Na2SO3氧化成Na2SO4,所以丙方案不能生成SO2气体,故丙不选;丁方案中采用浓度较大的硫酸和K2SO3反应,既可以生成SO2,同时不需加热,操作简单,故选丁。‎ ‎(4)因制得的氯气中混有HCl和水蒸气,所以先将气体通过饱和食盐水除去HCl,再通过浓硫酸除去水蒸气。‎ ‎(5)因氯化亚砜(SOCl2)的沸点为77 ℃,SCl2的沸点为50 ℃,所以可采用蒸馏的方法将三颈烧瓶中的混合物分离。‎ ‎(7)设500 L空气中SO2的质量为x mg,‎ SO2　+　I2+2H2O H2SO4+2HI ‎64　　 254‎ x mg　 0.635 mg ‎=,解得x=0.16,则空气中二氧化硫的浓度为=0.320 mg/m3。‎ ‎3.氯化铁可用于金属蚀刻,可作有机合成的催化剂,研究其制备及性质是一个重要的课题。‎ ‎(1)氯化铁晶体的制备:‎ ‎①实验过程中装置乙中发生反应的离子方程式有　　　　　　　　　　　　　　　　,装置丙的作用为　　　　　　。 ‎ ‎②为顺利达到实验目的,上述装置中弹簧夹打开和关闭的顺序为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎③反应结束后,将乙中溶液边加入　　　　　　　　,边进行加热浓缩、　　　　　　、过滤、洗涤、干燥即得到产品。 ‎ ‎(2)氯化铁的性质探究:‎ 某兴趣小组将饱和FeCl3溶液进行加热蒸干、灼烧,在试管底部得到固体。为进一步探究该固体的成分设计了如下实验。(查阅文献知:a.FeCl3溶液浓度越大,Fe3+水解程度越小;b.氯化铁的熔点为306 ℃、沸点为315 ℃,易升华,气态FeCl3会分解成FeCl2和Cl2;c.FeCl2的熔点为670 ℃) ‎ 操作步骤 实验现象 解释原因 打开K,充入氮气 D中有气泡产生 ‎①充入N2的目的是  ‎ 关闭K,点燃酒精喷灯,加热至600 ℃‎ B中出现棕黄色固体 ‎②产生该现象的原因是 　　　　　　　 ‎ 实验结束,振荡C静置 ‎③　　　　　　　　　 ‎ ‎④　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(用相关的方程式说明) ‎ 答案　(1)① Fe+2H+ Fe2++H2↑、Cl2+2Fe2+ 2Fe3++2Cl-　吸收多余的氯气 ‎ ‎②关闭弹簧夹1和3,打开弹簧夹2,待铁屑完全溶解后打开弹簧夹1和3,关闭弹簧夹2‎ ‎③浓盐酸　冷却结晶 ‎(2)①排出装置内的空气　②FeCl3易升华,在B中U形管内又变为固态　③溶液分层,上层接近无色,下层为橙红色　‎ ‎④2FeCl3 2FeCl2+Cl2、2Br-+Cl2 Br2+2Cl-‎ 解析　(1)②弄清反应的原理才能正确地打开或关闭各弹簧夹。从所给装置和药品看,要先在乙中制备FeCl2:Fe+2HCl FeCl2+H2↑,然后将甲中产生的Cl2通入乙中制备FeCl3:2FeCl2+Cl2 2FeCl3。制备FeCl2时,产生的H2无法用NaOH溶液吸收,因此要关闭弹簧夹3,打开弹簧夹2,同时还要关闭弹簧夹1,待铁屑完全溶解后,FeCl2制备完成,需要通入 Cl2,此时应打开弹簧夹1,同时关闭弹簧夹2,打开弹簧夹3,以吸收未反应的Cl2。③FeCl3易水解,因此不能将乙中的FeCl3溶液直接加热浓缩,而要先加入一定量的浓盐酸以抑制Fe3+的水解。‎ ‎(2)②加热至600 ℃时,温度高于FeCl3的沸点,此时FeCl3变为气态,同时部分发生分解,B中出现的棕黄色固体就是凝华后得到的FeCl3固体。③FeCl3受热分解生成FeCl2和Cl2,Cl2进入C装置与NaBr反应生成Br2,振荡后Br2溶于CCl4,静置,液体分两层,下层是橙红色的Br2的CCl4溶液,上层是无色的NaCl溶液。‎ ‎4.实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。‎ 资料:K2FeO4为紫色固体,微溶于KOH溶液;具有强氧化性,在酸性或中性溶液中快速产生O2,在碱性溶液中较稳定。‎ ‎(1)制备K2FeO4(夹持装置略)‎ ‎①A为氯气发生装置。A中反应方程式是　　　　　　　　　　　　　(锰被还原为Mn2+)。 ‎ ‎②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。‎ ‎③C中得到紫色固体和溶液。C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH2K2FeO4+6KCl+8H2O,另外还有　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)探究K2FeO4的性质 ‎①取C中紫色溶液,加入稀硫酸,产生黄绿色气体,得溶液a,经检验气体中含有Cl2。为证明是否K2FeO4氧化了Cl-而产生Cl2,设计以下方案:‎ 方案Ⅰ 取少量a,滴加KSCN溶液至过量,溶液呈红色 方案Ⅱ 用KOH溶液充分洗涤C中所得固体,再用KOH溶液将K2FeO4溶出,得到紫色溶液b。取少量b,滴加盐酸,有Cl2产生 ⅰ.由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有　　　　离子,但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl-氧化,还可能由　　　　　　　　　　　　　　　　　产生(用方程式表示)。 ‎ ⅱ.方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl-。用KOH溶液洗涤的目的是　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②根据K2FeO4的制备实验得出:氧化性Cl2　　　　Fe(填“>”或“<”),而方案Ⅱ实验表明,Cl2和Fe的氧化性强弱关系相反,原因是　　　　　　　　　。 ‎ ‎③资料表明,酸性溶液中的氧化性Fe>Mn,验证实验如下:将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中,振荡后溶液呈浅紫色。该现象能否证明氧化性Fe>Mn。若能,请说明理由;若不能,进一步设计实验方案。‎ 理由或方案:  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(1)①2KMnO4+16HCl 2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O ‎②‎ ‎③Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O ‎(2)①ⅰ.Fe3+　4Fe+20H+4Fe3++3O2↑+10H2O ⅱ.排除ClO-的干扰 ‎②>　溶液酸碱性不同 ‎③理由:Fe在过量酸的作用下完全转化为Fe3+和O2,溶液浅紫色一定是Mn的颜色 方案:向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4,观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色 解析　该题以K2FeO4的制备和其性质探究为载体,考查氧化还原反应原理及实验探究等。‎ ‎(1)①KMnO4与浓盐酸发生氧化还原反应制得Cl2,反应方程式为2KMnO4+16HCl2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O。‎ ‎②洗气装置的导管应长进短出,为除去Cl2中的HCl,应用饱和食盐水。‎ ‎③在碱性环境中,Cl2易发生歧化反应:Cl2+2KOHKCl+KClO+H2O。‎ ‎(2)①ⅰ.Fe3+遇KSCN溶液显红色,故溶液中含有Fe3+;在酸性条件下,K2FeO4快速分解可生成Fe3+。‎ ⅱ.用KOH溶液洗涤可除去固体表面吸附的KClO等物质,排除对后续实验的干扰。‎ ‎②Cl2在碱性条件下能够氧化Fe(OH)3,生成K2FeO4,根据平衡移动原理,3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH2K2FeO4+6KCl+8H2O,当溶液酸性增强时,平衡将向逆反应方向移动,或者在酸性条件下,Fe氧化性增强,能氧化Cl-生成Cl2。‎ ‎③在酸性条件下,Fe发生反应:4Fe+20H+4Fe3++3O2↑+10H2O,振荡后溶液呈浅紫色能说明有Mn生成。‎ ‎5.水合草酸亚铁(FeC2O4·xH2O)是生产锂电池的原料。难溶于水,受热易分解。某化学兴趣小组对草酸亚铁的一些性质进行探究。回答下列问题:‎ ‎(1)将水合草酸亚铁溶于适量盐酸。分别取2 mL此溶液于3支试管中,进行实验。能证明水合草酸亚铁中存在Fe2+的试剂有　　　　(填代号)。 ‎ A.KSCN溶液 B.K3[Fe(CN)6]溶液 C.酸性KMnO4溶液 ‎(2)为测定水合草酸亚铁中结晶水含量,将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重,记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中,再次将装置A称重,记为m2 g。按下图连接好装置进行实验。‎ 实验步骤如下:‎ a.打开K1和K2,缓缓通入N2;‎ b.低温加热装置A一段时间;‎ c.停上加热,冷却到室温;‎ d.关闭K1和K2,称量A;‎ e.　　　　　　　　　　　,记为m3 g。 ‎ ‎①补充实验步骤e为　　　　　　　　　　　(填实验操作和要求)。 ‎ ‎②步骤b至步骤e继续通入N2的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)为探究草酸亚铁的分解产物,将(2)中已恒重的装置A接入下图所示部分的装置(可重复选用)进行实验。打开K1和K2,缓缓通入N2,充分加热。实验后石英玻璃管中固体仅残留一种有磁性的黑色化合物。‎ ‎①实验装置中,依次连接的合理顺序为A→　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②证明产物有CO生成的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎③写出草酸亚铁受热分解的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 答案　(1)B ‎(2)重复上述a~d步骤,直至A恒重 ‎①将装置A中的水蒸气带走 ‎②同时防止FeC2O4被空气氧化 ‎(3)①C→E→C→F→G→C→H ‎②G装置黑色固体变红,其后的C中澄清石灰水变浑浊 ‎③3FeC2O4 Fe3O4+4CO↑+2CO2↑‎ 解析　(1)A项,KSCN溶液加到亚铁盐溶液中没有明显的现象;B项,K3[Fe(CN)6]溶液与亚铁离子反应生成蓝色沉淀;C项,酸性KMnO4溶液能够被亚铁离子和草酸根离子还原褪色,不能说明一定含有亚铁离子,故C错误。(2)②氮气不参加反应,为保护气体,考虑到实验目的是测定水合草酸亚铁中结晶水含量,所以通入氮气有两个目的:将装置A中的水蒸气带走;防止FeC2O4被空气氧化。(3)①加热分解草酸亚铁生成一氧化碳和二氧化碳,则实验应验证一氧化碳和二氧化碳,先验证二氧化碳,可用澄清石灰水;然后除去二氧化碳、并检验二氧化碳已除尽;接着验证一氧化碳,可用还原氧化铜实验。②证明产物有CO生成的现象是G装置黑色固体变红,其后的C中澄清石灰水变浑浊。③‎ 实验后石英玻璃管中固体仅残留一种有磁性的黑色化合物,此黑色化合物为四氧化三铁,因此,加热后草酸亚铁分解,生成物为一氧化碳、二氧化碳和四氧化三铁,该反应的化学方程式为3FeC2O4 Fe3O4+4CO↑+2CO2↑。‎