版高考化学一轮复习专题9第29讲化学实验方案的设计与评价练习苏教版.docx
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版高考化学一轮复习专题9第29讲化学实验方案的设计与评价练习苏教版
第29讲化学实验方案的设计与评价
课时作业
1.(2017·西城区质检)Fe(OH)3可用来制颜料、药物,做净水剂。
现设计实验研究制备Fe(OH)3的方法。
资料:
新制Fe(OH)3在溶液中存在两种电离:
Fe3++3OH-Fe(OH)3H++FeO+H2O。
(1)向3支盛有1mL1.0mol·L-1FeCl3溶液的试管中,分别加入3mL不同浓度的NaOH溶液,都产生红褐色沉淀。
充分反应后,过滤,取滤液分成两等份,分别进行实验,实验记录如下:
c(NaOH)/(mol·L-1)
5.0
6.0
7.0
实验Ⅰ:
滴入几滴KSCN溶液
不变红
不变红
不变红
实验Ⅱ:
先加入过量稀硫酸,再滴入几滴KSCN溶液
不变红
变红
变红
①产生红褐色沉淀的离子方程式是_____________________________________________________________
_____________________________________________________________。
②当c(NaOH)≥6.0mol·L-1时,实验Ⅱ中溶液变红的原因是________________________________________________________________
___________________________________________(用离子方程式表示)。
(2)有同学提出可用某些盐与FeCl3反应制备Fe(OH)3。
①向1mL1.0mol·L-1FeCl3溶液中滴加1.0mol·L-1Na2CO3溶液,立即产生大量气泡并有红褐色沉淀产生。
有同学提出沉淀中可能含有碳酸盐。
将沉淀过滤、洗涤后取样,________证明沉淀中含有碳酸盐。
②向1mL1.0mol·L-1FeCl3溶液中滴加1.0mol·L-1Na2SO3溶液,溶液由黄色变为红色,无丁达尔效应,继续滴加Na2SO3溶液,最终得到红褐色沉淀。
经检验沉淀中除Fe(OH)3外还含有FeSO3。
产生FeSO3的原因是___________________________________________。
(3)比较
(1)和
(2),制备Fe(OH)3的合理方法是
________________________________________________________
_____________________________________________(注明试剂和用量)。
(4)FeSO4溶液仅与一种试剂反应也可制Fe(OH)3,该试剂的化学式是________(写出一种即可)。
解析:
(1)①氯化铁与氢氧化钠反应生成红褐色沉淀,反应的离子方程式是Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓;②NaOH浓度较小时,与FeCl3反应后的上层清液中几乎不含有Fe3+、FeO,增大NaOH浓度后,促进Fe(OH)3电离为FeO,故当c(NaOH)≥6.0mol·L-1时,其与FeCl3反应后的上层清液中含有FeO,实验Ⅱ中,加入过量H2SO4,结合Fe3++3OH-Fe(OH)3H++FeO+H2O可知,有Fe3+生成,则加入KSCN溶液后,混合溶液变红。
(2)①碳酸盐与盐酸反应有CO2生成,证明沉淀中含有碳酸盐;②向1mL1.0mol·L-1FeCl3溶液中滴加1.0mol·L-1Na2SO3溶液发生氧化还原反应:
2Fe3++SO+H2O2Fe2++SO+2H+,继续滴加Na2SO3溶液:
Fe2++SOFeSO3↓。
(3)
(2)方法容易引入杂质,
(1)中NaOH浓度过大时,Fe3+的利用率不高,因此制备Fe(OH)3的合理方法是选用1mL1.0mol·L-1FeCl3溶液与3mL浓度小于6.0mol·L-1的NaOH溶液。
(4)Na2O2具有氧化性,能够将亚铁离子氧化为铁离子,同时生成的溶液具有碱性,可制得Fe(OH)3,FeSO4溶液与NaClO反应也可制Fe(OH)3。
答案:
(1)①Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
②FeO+4H+===Fe3++2H2O,Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3
(2)①加入少量稀盐酸,有无色气泡产生
②2Fe3++SO+H2O===2Fe2++SO+2H+、Fe2++SO===FeSO3↓(文字描述也可)
(3)1mL1.0mol·L-1FeCl3溶液与3mL浓度小于6.0mol·L-1的NaOH溶液
(4)Na2O2、NaClO等
2.(2017·广州测评)氨基甲酸铵(NH2COONH4)是一种用途广泛的化工原料。
有关资料及制取步骤如下:
①氨基甲酸铵在常温下、干燥的空气中稳定,遇水或潮湿空气则生成碳酸铵或碳酸氢铵。
②制备氨基甲酸铵的原理为2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s) ΔH<0
③按图中装置进行制备实验:
步骤1:
检查装置的气密性。
步骤2:
在相应仪器中装入药品,其中在三颈烧瓶中加入足量的氢氧化钠固体,恒压滴液漏斗中装入浓氨水。
步骤3:
滴加浓氨水并搅拌,调节反应速率,在反应器中得到产品。
请回答下列问题:
(1)干燥管中盛放的药品是________。
(2)对比碳酸盐和酸反应制CO2,该实验利用干冰升华产生CO2气体的优点有________、________。
(3)以恒压滴液漏斗代替分液漏斗的目的是____________________________________________________________。
(4)浓硫酸的作用:
__________________________________________。
(5)取部分因变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品0.782g,用足量石灰水充分处理后,使碳元素完全转化为碳酸钙,过滤、洗涤、干燥,测得质量为1.000g。
则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数为________。
答案:
(1)碱石灰
(2)不需要干燥 提供低温环境,提高转化率
(3)使氨水顺利滴下
(4)吸收多余氨气;防止空气中水蒸气进入反应器使氨基甲酸铵水解 (5)0.80或80%
3.(2017·潍坊期末)硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]是分析化学中的重要试剂,在隔绝空气加热至500℃时能完全分解,分解产物中含有铁氧化物、硫氧化物、氨气和水蒸气等。
某化学小组选用如图所示装置进行实验(夹持装置略),探究此反应产物。
(1)甲同学根据可能生成的气体产物,设计下列实验:
操作步骤
实验现象
结论或解释
①按________的顺序组装仪器并进行实验
②______________________
气体产物中既有H2O,也有NH3
③按A、C、D、E的顺序组装仪器并进行实验,其中装置C的作用是________
C中无明显现象,D中生成白色沉淀
④D中发生反应的离子方程式为________
(2)乙同学称取14.20g硫酸亚铁铵固体,隔绝空气加热至500℃时使其完全分解,冷却后称得固体质量为4.00g,则所得固体产物的化学式为________(硫酸亚铁铵的摩尔质量为284g·mol-1)。
(3)实验证明:
(NH4)2Fe(SO4)2受热分解除上述产物外,还有N2生成,试写出硫酸亚铁铵在隔绝空气的条件下加热至500℃时的分解反应方程式:
______________________________________________________________。
答案:
(1)①A、F、E、B ②F中无水硫酸铜变蓝,B中溶液变红 ③吸收NH3,验证是否含有SO3 ④SO2+H2O2+Ba2+===BaSO4↓+2H+
(2)Fe2O3
(3)2(NH4)2Fe(SO4)2Fe2O3+2NH3↑+N2↑+5H2O+4SO2↑
4.(2017·山东青岛质检)氯化铁可用作金属蚀刻、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溶液进行加热蒸发、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:
①FeCl3溶液浓度越大,水解程度越小;②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;③FeCl2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的原因是________
关闭K,加热至600℃,充分灼烧固体
B中出现棕黄色固体
②产生现象的原因是________
实验结束,振荡C静置
③
④________________(用相关的方程式说明)
⑤结合以上实验和文献资料,该固体可以确定的成分有________
答案:
(1)①Fe+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 ③溶液分层,上层接近无色,下层橙红色 ④2FeCl32FeCl2+Cl2、2Br-+Cl2===Br2+2Cl- ⑤FeCl3、FeCl2、Fe2O3
5.(2017·海淀区期末)为探究FeCl3溶液中的离子平衡和离子反应,某小组同学进行了如下实验。
(1)配制50mL1.0mol·L-1的FeCl3溶液,测其pH约为0.7;即c(H+)=0.2mol·L-1。
①用化学用语解释FeCl3溶液呈酸性的原因:
____________________________________________________________
___________________________________________________________。
②下列实验方案中,能使FeCl3溶液pH升高的是________(填字母序号)。
a.加水稀释 B.加入FeCl3固体
c.滴加浓KSCN溶液D.加入NaHCO3固体
(2)小组同学利用上述FeCl3溶液探究其与足量锌粉的反应。
实验操作及现象如下:
操作
现象
向反应瓶中加入6.5g锌粉,然后加入50mL1.0mol·L-1的FeCl3溶液,搅拌
溶液温度迅速上升,稍后出现红褐色沉淀,同时出现少量气泡;反应一段时间后静置,上层溶液为浅绿色,反应瓶底部有黑色固体
收集检验反应过程中产生的气体
集气管口靠近火焰,有爆鸣声
已知:
Zn的性质与Al相似,能发生反应:
Zn+2NaOH===Na2ZnO2+H2↑
①结合实验现象和平衡移动原理解释出现红褐色沉淀的原因:
___________________________________________________________________。
②用离子方程式解释反应后溶液为浅绿色的原因:
_____________________________