第十章第四节性质探究与定量测定实验Word文档格式.docx
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该晶体中铁的质量分数的表达式为________________________________________________。
解析:
(1)Fe2+的检验方法是加入K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色的Fe3[Fe(CN)6]2,反应的化学方程式为3FeC2O4+2K3[Fe(CN)6]===Fe3[Fe(CN)6]2+3K2C2O4。
(2)①空气中含有O2,为防止Fe2+被O2氧化,应先通入N2,隔绝空气,且使反应产生的气体全部进入后续装置。
②B中澄清石灰水变浑浊,证明分解过程中产生CO2;
F中澄清石灰水变浑浊,E中固体变为红色,说明E中发生反应:
CuO+COCu+CO2,所以分解产物中一定含有CO。
③实验结束时,为了防止倒吸,应先熄灭装置A、E的酒精灯,冷却后停止通入氮气。
④检验Fe2O3的方法是取少许固体粉末于试管中,加稀硫酸溶解,滴入1~2滴KSCN溶液,溶液变红色,证明含有Fe2O3。
(3)①滴定终点的现象是有粉红色出现且半分钟内不变色。
②加入锌粉后将Fe3+还原为Fe2+,再用KMnO4溶液滴定,将Fe2+氧化为Fe3+,MnO转化为Mn2+,可得关系式:
5Fe2+~MnO
已知n(MnO)=(cV×
10-3)mol
则n(Fe2+)=(5cV×
则m(Fe2+)=(5cV×
10-3×
56)g
该晶体中铁的质量分数w(Fe)=×
100%=×
100%。
答案:
(1)3FeC2O4+2K3[Fe(CN)6]===Fe3[Fe(CN)6]2+3K2C2O4
(2)①隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置
②CO2 CO
③先熄灭装置A、E的酒精灯,冷却后停止通入氮气
④取少许固体粉末于试管中,加稀硫酸溶解,滴入1~2滴KSCN溶液,溶液变红色,证明含有Fe2O3
(3)①粉红色出现 ②×
100%
2.(2018·
北京高考)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+10KOH===2K2FeO4+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________FeO(填“>
”或“<
”),而方案Ⅱ实验表明,Cl2和FeO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FeO>
MnO,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FeO>
MnO。
若能,请说明理由;
若不能,进一步设计实验方案。
理由或方案:
_______________________________________________________________
(1)①KMnO4被HCl还原为MnCl2,HCl被氧化为Cl2,反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
②应在装置B中加入饱和食盐水,以除去混在Cl2中的HCl。
洗气时,气体应长管进、短管出。
③过量的KOH还能与Cl2发生歧化反应,化学方程式为Cl2+2KOH===KCl+KClO+H2O。
(2)①ⅰ.滴加KSCN溶液,溶液变红,说明原溶液中含有Fe3+。
有Fe3+生成,不能判断FeO一定与Cl-发生了反应,根据题目给出的信息,K2FeO4在酸性或中性条件下,FeO会与H+发生氧化还原反应生成Fe3+和O2,离子方程式为4FeO+20H+===4Fe3++3O2↑+10H2O。
ⅱ.用KOH溶液洗涤可除去混在C所得固体中的ClO-。
②碱性条件下,氧化性Cl2>
FeO;
而在酸性条件下,FeO的氧化能力增强,氧化性Cl2<
FeO。
由此可见,两者氧化性强弱关系相反,主要原因是溶液的酸碱性不同。
③理由:
FeO在过量酸的作用下完全转化为Fe3+和O2,溶液浅紫色一定是MnO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。
(1)①2KMnO4+16HCl===2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O
②
③Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O
(2)①ⅰ.Fe3+ 4FeO+20H+===4Fe3++3O2↑+10H2O
ⅱ.排除ClO-的干扰
②>
溶液酸碱性不同
FeO在过量酸的作用下完全转化为Fe3+和O2,溶液浅紫色一定是MnO的颜色
或方案:
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
[必备知能]
1.探究实验中常见操作及原因
沉淀水洗的目的
除去×
×
(可溶于水)杂质
沉淀用乙醇洗涤的目的
a.减小固体的溶解度;
b.除去固体表面吸附的杂质;
c.乙醇挥发带走水分,使固体快速干燥
冷凝回流的作用及目的
防止×
蒸气逸出脱离反应体系,提高×
物质的转化率
控制溶液pH的目的
离子水解;
离子沉淀;
确保×
离子沉淀完全;
溶解等
“趁热过滤”后,有时先向滤液中加入少量水,加热至沸腾,然后再“冷却结晶”出目标产物的原因
稀释溶液,防止降温过程中杂质析出,提高产品的纯度
加过量A试剂的原因
使B物质反应完全(或提高B物质的转化率)等
温度不高于×
℃的原因
温度过高×
物质分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等)或×
物质挥发(如浓硝酸、浓盐酸)或×
物质氧化(如Na2SO3等)或促进×
物质水解(如AlCl3等)
减压蒸馏(减压蒸发)的原因
减小压强,使液体沸点降低,防止×
物质受热分解(如H2O2、浓硝酸、NH4HCO3等)
蒸发、反应时的气体氛围
抑制×
离子的水解(如加热蒸发AlCl3溶液时需在HCl气流中进行,加热MgCl2·
6H2O得MgCl2时需在HCl气流中进行等)
配制某溶液前先煮沸水的原因
除去溶解在水中的氧气,防止×
物质被氧化
反应容器中和大气相通的玻璃管的作用
指示容器中压强大小,避免反应容器中压强过大
2.常考查操作的答题要点
从溶液中得到晶体的操作
蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤(包括水洗、冰水洗、热水洗、乙醇洗等)→干燥
蒸发结晶的操作
将溶液转移到蒸发皿中加热,并用玻璃棒不断搅拌,待有大量晶体出现时停止加热,利用余热蒸干剩余水分
测溶液pH的操作
取一小块pH试纸放在表面皿或玻璃片上,用蘸有待测溶液的玻璃棒点在(或用胶头滴管吸取待测液滴在)试纸中部,观察试纸颜色变化,并与标准比色卡对比
滴定操作
滴定时,左手控制滴定管活塞,右手振荡锥形瓶,眼睛注视锥形瓶内溶液颜色的变化
证明沉淀完全的操作
静置,取沉淀后的上层清液,加入×
试剂(沉淀剂),若没有沉淀生成,说明沉淀完全
洗涤沉淀的操作
沿玻璃棒向漏斗(过滤器)中的沉淀上加蒸馏水至没过沉淀,静置使其全部滤出,重复操作数次
检验沉淀是否洗涤干净的操作
取最后一次洗涤液,加入×
试剂(根据沉淀可能吸附的杂质离子,选择合适的检验试剂),若没有×
(特征现象)出现,证明沉淀已洗涤干净
增大原料浸出率的措施
搅拌、升高温度、延长浸出时间、增大气液或固液接触面积
加热的目的
加快反应速率或促进平衡向某个方向(一般是有利于生成物生成的方向)移动
滴定终点溶液颜色变化的判断
滴加最后一滴溶液时,溶液由×
颜色变为×
颜色,且半分钟内不变色
[集训冲关]
1.(2017·
全国卷Ⅲ)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁,在工农业生产中具有重要的用途。
某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。
(1)在试管中加入少量绿矾样品,加水溶解,滴加KSCN溶液,溶液颜色无明显变化。
再向试管中通入空气,溶液逐渐变红。
由此可知:
_______________、__________________。
(2)为测定绿矾中结晶水含量,将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重,记为m1g。
将样品装入石英玻璃管中,再次将装置A称重,记为m2g。
按如图连接好装置进行实验。
①仪器B的名称是________。
②将下列实验操作步骤正确排序__________(填标号);
重复上述操作步骤,直至A恒重,记为m3g。
a.点燃酒精灯,加热 b.熄灭酒精灯
c.关闭K1和K2d.打开K1和K2,缓缓通入N2
e.称量Af.冷却到室温
③根据实验记录,计算绿矾化学式中结晶水数目x=________(列式表示)。
若实验时按a、d次序操作,则使x________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(3)为探究硫酸亚铁的分解产物,将
(2)中已恒重的装置A接入如图所示的装置中,打开K1和K2,缓缓通入N2,加热。
实验后反应管中残留固体为红色粉末。
①C、D中的溶液依次为________(填标号)。
C、D中有气泡冒出,并可观察到的现象分别为________________________________________________________________________。
a.品红 b.NaOH c.BaCl2
d.Ba(NO3)2e.浓H2SO4
②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式:
___________________________________
(1)绿矾溶液中加入KSCN溶液,溶液颜色无明显变化,说明样品中不含三价铁;
再向试管中通入空气,溶液逐渐变红,说明FeSO4易被空气中的氧气氧化。
(2)①仪器B是干燥管。
②根据实验目的及绿矾易被氧化的性质可知,实验时先打开K1和K2,缓缓通入N2排出装置中的空气,避免空气中的氧气将绿矾氧化;
再点燃酒精灯进行加热;
一段时间后熄灭酒精灯,冷却至室温,关闭K1和K2,再称量A。
故正确的操作顺序是dabfce。
③根据题意,绿矾样品的质量为(m2-m1)g,绿矾中结晶水的质量为(m2-m3)g,则FeSO4的质量为(m3-m1)g,设绿矾的化学式为FeSO4·
xH2O,
则FeSO4·
xH2OFeSO4 + xH2O
15218x
(m3-m1)g(m2-m3)g
=,解得x=。
如果实验时按照a、d次序操作,则部分绿矾被氧化,导致m3增大,则测出结晶水的值x会偏小。
(3)实验后残留的红色固体是Fe2O3。
根据氧化还原反应规律,反应中硫元素的化合价必然降低,生成SO2。
根据得失电子守恒和元素守恒可写出反应的化学方程式:
2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑。
由于SO3极易溶于水且能与水反应生成H2SO4,欲检验SO2和SO3,必须先用BaCl2溶液检验SO3,再用品红溶液检验SO2。
(1)样品中没有Fe(Ⅲ) Fe(Ⅱ)易被氧气氧化为Fe(Ⅲ)
(2)①干燥管 ②dabfce ③ 偏小
(3)①c、a 生成白色沉淀、褪色
②2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑
2.氰化物有剧毒,冶金工业会产生大量含氰化物的废水,其中氰化物以CN-等形式存在于废水中。
某化学小组同学对含氰化物废水处理进行研究。
Ⅰ.查阅资料:
含氰化物的废水破坏性处理方法。
利用强氧化剂将氰化物氧化为无毒物质,如以TiO2为催化剂用NaClO将CN-氧化成CNO-(CN-和CNO-中N元素均为-3价),CNO-在酸性条件下继续与NaClO反应生成N2、CO2、Cl2等。
Ⅱ.实验验证:
破坏性处理CN-的效果。
化学兴趣小组的同学在密闭系统中用如图装置进行实验,以测定CN-被处理的百分率,实验步骤如下:
步骤1:
取一定量废水进行加热蒸发、浓缩。
步骤2:
取浓缩后含CN-的废水与过量NaClO溶液的混合液共200mL(设其中CN-的浓度为0.2mol·
L-1)倒入甲中,塞上橡皮塞。
步骤3:
点燃酒精灯对丁装置加热。
步骤4:
打开甲上的橡皮塞和活塞,使甲中溶液全部放入乙中,关闭活塞。
步骤5:
打开活塞K,通一段时间N2,关闭活塞K。
步骤6:
实验完成后测定干燥管Ⅰ(含碱石灰)的质量m2[实验前干燥管Ⅰ(含碱石灰)的质量m1]。
(1)在破坏性处理方法中,在酸性条件下NaClO和CNO-反应的离子方程式为2CNO-+6ClO-+8H+===2CO2↑+N2↑+3Cl2↑+4H2O,请标出反应中电子转移的方向和数目:
___________________________________________________________________。
(2)对丁装置加热放在步骤3进行的原因是________________________________________
______________________。
(3)丙装置中的试剂是____________。
(4)干燥管Ⅱ的作用是_____________________________________________________。
(5)请简要说明实验中通入N2的目的是___________________________________________
(6)若干燥管Ⅰ中碱石灰增重1.408g,则该实验中测得CN-被处理的百分率为________。
(1)根据题意可知,酸性条件下CNO-与NaClO反应生成N2、CO2和Cl2,电子转移的方向和数目如下:
(2)装置丁的作用是利用铜与Cl2反应,除去乙中反应生成的气体中混有的Cl2,故乙中反应之前应先点燃酒精灯对丁装置加热,防止干燥管Ⅰ吸收Cl2,影响CO2质量的测定。
(3)实验原理为测量干燥管Ⅰ吸收的CO2的质量确定对CN-的处理效果,由于乙装置中产生N2、CO2、Cl2、H2O,Cl2与H2O都能被碱石灰吸收,影响CO2质量的测定。
所以进入干燥管Ⅰ的气体应除去Cl2与H2O,用浓硫酸吸H2O,用铜丝除去Cl2,故丙装置中的试剂是浓硫酸。
(4)干燥管Ⅰ的作用是吸收CO2,测定产生的CO2的质量,空气中的CO2、水蒸气进入干燥管Ⅰ会干扰实验,干燥管Ⅱ的作用是防止空气中的CO2、水蒸气进入干扰实验。
(5)装置中残留有CO2未被完全吸收,导致测定的CO2质量偏低,通入N2使装置中的CO2全部被排到干燥管Ⅰ中被吸收,减少误差。
(6)干燥管Ⅰ中碱石灰增重1.408g为CO2的质量,物质的量为=0.032mol,根据碳原子守恒可知被处理的CN-的物质的量为n(CN-)=n(CO2)=0.032mol,原溶液中CN-的物质的量为0.2L×
0.2mol·
L-1=0.04mol,所以该实验中测得CN-被处理的百分率为×
100%=80%。
(1)
(2)将产生的氯气及时除去
(3)浓硫酸
(4)防止空气中的水和CO2进入干燥管Ⅰ中影响对CO2的测量
(5)使装置中的CO2全部被排到干燥管Ⅰ中被吸收,减少误差 (6)80%
3.(2019·
乐山调研)莫尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2·
6H2O](浅绿色)常用作化学试剂、医药以及用于冶金、电镀等。
某课题组通过实验来探究莫尔盐晶体加热时的分解产物,回答下列问题:
(1)甲同学提出猜想:
分解产物可能是N2、Fe2O3、SO3、H2O四种物质。
你是否同意并说明理由_______________________________________________________________________
(2)乙同学设计了如图装置:
①其中A装置中的固体变为红棕色,则固体产物中含有________________;
C装置中红色褪去,说明气体产物中含有________________。
②为验证A中残留物是否含有FeO,需要选的试剂有________。
A.KSCN溶液 B.浓盐酸
C.KMnO4溶液D.稀硫酸
(3)丙同学想利用乙同学的装置证明分解产物中含有氨气,只需更换B、C中的试剂即可,则更换后的试剂B为____________,C为____________。
(4)丁同学认为莫尔盐晶体分解的气体产物中含有SO3(g)、SO2(g)及N2。
为了进行验证,丁同学选用乙同学的A装置和如图装置组装后进行实验。
①丁同学的实验中,装置依次连接的合理顺序为A、________。
②装置F中,足量盐酸的作用是________________________________________________。
分解产物可能是N2、Fe2O3、SO3、H2O四种物质,这四种产物的生成只有化合价的升高没有化合价降低,不符合氧化还原反应规律。
(2)①Fe2O3固体为红棕色,所以固体产物中含有Fe2O3;
品红溶液褪色,说明生成了SO2气体。
②A中残留物先加入稀硫酸,若有FeO,则生成硫酸亚铁,再加入KMnO4溶液,Fe2+被氧化,高锰酸钾被还原,溶液褪色,证明含有Fe2+,原固体中含有FeO。
(3)装置B中加入碱石灰,吸收SO2气体,然后利用NH3的水溶液显碱性,使红色石蕊溶液变蓝,证明有NH3生成。
(4)①A装置后如果直接连接带有溶液的装置可能会发生倒吸,因此A装置后应连接安全瓶H,因SO3易溶于水,可知应先用Ba2+检验SO3,混合气体先通过F装置,检验SO2应选用品红溶液,F后接D,因SO2是有毒气体,D后接E,吸收SO2气体,最后连接G,检验是否有N2生成。
②装置F中,足量盐酸的作用是增加溶液的酸度,减少SO2的溶解。
(1)不同意;
这四种产物的生成只有化合价的升高没有化合价降低
(2)①Fe2O3 SO2 ②CD
(3)碱石灰 红色石蕊溶液
(4)①HFDEG ②增加溶液的酸度,减少SO2的溶解
考点
(二) 含量测定型实验
定量分析型实验,除考查元素化合物、反应原理、化学实验的相关知识外,化学计算也是高考的重要考查内容。
尤其是常见的计算方法、数据处理、误差分析,更是命题者眼中的“热点”
熟练掌握常见定量实验中出现的实验操作注意点,特别是酸碱中和滴定过程中指示剂的选择、终点的判断、数据的处理等,及沉淀剂的选择、沉淀的洗涤、判断沉淀洗涤干净的方法、误差分析等都是常见的考点
全国卷Ⅲ)硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·
5H2O,M=248g·
mol-1)可用作定影剂、还原剂。
(1)已知:
Ksp(BaSO4)=1.1×
10-10,Ksp(BaS2O3)=4.1×
10-5。
市售硫代硫酸钠中常含有硫酸根杂质,选用下列试剂设计实验方案进行检验:
试剂:
稀盐酸、稀H2SO4、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、H2O2溶液
实验步骤
现象
①取少量样品,加入除氧蒸馏水
②固体完全溶解得无色澄清溶液
③_____________________
④____________________,有刺激性气体产生
⑤静置,________________
⑥______________________
(2)利用K2Cr2O7标准溶液