版导与练第一轮复习化学第十章 化学实验综合题型 1.docx
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版导与练第一轮复习化学第十章化学实验综合题型1
第30讲 探究性综合实验题
课时集训
测控导航表
知识点
题号
物质的性质探究
4,5
物质的成分探究
1,2
反应原理探究
3
1.(2018·福建福州高三下学期质量检测)蛋白质是生命的物质基础。
某学习小组通过实验探究一种蛋白质的元素组成。
Ⅰ.确定该蛋白质中的某些组成元素
(1)为确定该蛋白质中含氮元素,将样品中有机氮转化成铵盐,能证明铵盐存在的实验方法是
。
(2)为确定该蛋白质中含碳、氢、硫三种元素,采用如下图装置进行研究,通入氧气使样品在装置A中充分燃烧,并使其产物依次缓缓通过其余装置。
①装置B中的试剂是 。
②装置D的作用是 。
③当装置B、C、E、F依次出现下列现象:
,品红褪色, ,出现白色浑浊;可证明燃烧产物中含有H2O、SO2、CO2。
结论:
该蛋白质中含碳、氢、硫、氮等元素。
Ⅱ.为测定该蛋白质中硫元素的质量分数,小组取蛋白质样品充分燃烧,先用足量碘水吸收二氧化硫,再取吸收液,以淀粉为指示剂,用硫代硫酸钠溶液滴定过量的碘。
已知:
2S2
+I2
S4
+2I-
(3)写出二氧化硫与碘水反应的化学方程式:
。
(4)滴定终点的现象为
。
(5)取蛋白质样品mg进行测定,采用c1mol/L的碘水V1mL进行吸收,滴定过量的碘时消耗c2mol/L硫代硫酸钠溶液V2mL。
该蛋白质中的硫元素的质量分数为 。
(6)若燃烧时过量氧气进入吸收液中,可能会导致该蛋白质中的硫元素的质量分数测定值 (填“偏大”或“偏小”或“无影响”)。
解析:
Ⅰ.
(1)注入氢氧化钠溶液,加热,生成能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体,则证明存在铵盐。
(2)蛋白质中含碳、氢、硫三种元素,通入氧气使样品在装置A中充分燃烧,生成二氧化碳、水、二氧化硫;B装置中盛放无水硫酸铜检验水、C装置中的品红检验二氧化硫、D装置中的酸性高锰酸钾溶液除二氧化硫,E装置中的品红检验二氧化硫是否除尽、F中的澄清石灰水检验二氧化碳;所以①装置B中的试剂是无水硫酸铜。
②装置D的作用是除去SO2,避免对CO2的检验造成干扰。
③当装置B、C、E、F依次出现下列现象:
粉末由白色变蓝色,C中品红褪色,E中品红不褪色(或仍显红色),F中出现白色浑浊;可证明燃烧产物中含有H2O、SO2、CO2。
Ⅱ.(3)二氧化硫与碘水反应生成硫酸、氢碘酸,反应方程式是I2+SO2+2H2O
H2SO4+2HI。
(4)达到滴定终点时碘单质完全被还原为I-,现象是当滴入最后一滴Na2S2O3溶液后,溶液的蓝色褪去,且半分钟内不恢复原色。
(5)设mg样品中硫元素的质量是xg,根据电子守恒
+
=c1mol/L×V1×10-3L,x=32c1mol/L×V1×10-3L-16c2mol/L×V2×10-3L,该蛋白质中的硫元素的质量分数为
×100%=
%。
(6)过量氧气进入吸收液中,部分二氧化硫被氧气氧化,消耗硫代硫酸钠溶液的体积偏大,所以蛋白质中的硫元素的质量分数测定值偏小。
答案:
(1)注入氢氧化钠溶液,加热,生成能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体
(2)①无水硫酸铜 ②除去SO2,避免对CO2的检验造成干扰 ③粉末由白色变蓝色 不褪色(或仍显红色)
(3)I2+SO2+2H2O
H2SO4+2HI
(4)当滴入最后一滴Na2S2O3溶液后,溶液的蓝色褪去,且半分钟内不恢复原色 (5)
%(6)偏小
2.(2019·浙江绍兴月考)某同学对铜与浓硫酸反应产生的黑色沉淀进行探究,实验步骤如下:
Ⅰ.将光亮铜丝插入浓硫酸中,加热;
Ⅱ.待产生黑色沉淀和气体时,抽出铜丝,停止加热;
Ⅲ.冷却后,从反应后的混合物中分离出黑色沉淀,洗净、干燥备用。
查阅文献:
检验微量Cu2+的方法:
向试液中滴加K4[Fe(CN)6]溶液,若产生红褐色沉淀,证明有Cu2+。
(1)该同学假设黑色沉淀是CuO。
检验过程如下:
①将CuO放入稀硫酸中,一段时间后,再滴加K4[Fe(CN)6]溶液,产生红褐色沉淀。
②将黑色沉淀放入稀硫酸中,一段时间后,再滴加K4[Fe(CN)6]溶液,未见红褐色沉淀。
由该检验过程所得结论是 。
(2)再次假设,黑色沉淀是铜的硫化物。
实验如下:
实验装置
现象
1.A试管中黑色沉淀逐渐溶解
2.A试管内上方出现红棕色气体
3.B试管中出现白色沉淀
①现象2说明黑色沉淀具有 性。
②能确认黑色沉淀中含有S元素的现象是 ,相应的离子方程式是 。
③为确认黑色沉淀是“铜的硫化物”,还需进行的实验操作是
。
(3)以上实验说明,黑色沉淀中存在铜的硫化物。
进一步实验后证明黑色沉淀是CuS与Cu2S的混合物。
将黑色沉淀放入浓硫酸中加热一段时间后,沉淀溶解,其中CuS溶解的化学方程式是 。
解析:
(1)由①、②两个对照实验可知黑色固体中不含CuO。
(2)①由黑色沉淀与稀硝酸混合现象:
A试管中黑色沉淀逐渐溶解;A试管内上方出现红棕色气体,说明黑色沉淀具有还原性,能将稀硝酸还原生成NO,NO遇氧气生成红棕色的NO2;②B试管中出现白色沉淀,则为稀硝酸将黑色沉淀中的S元素氧化生成SO2,SO2与NO2共同通入BaCl2溶液,NO2与水反应生成的硝酸将SO2氧化为S
S
与Ba2+反应生成BaSO4沉淀,离子方程式为2N
+3SO2+3Ba2++2H2O
3BaSO4↓+
2NO+4H+(或NO2+SO2+Ba2++H2O
BaSO4↓+NO+2H+);③为确认黑色沉淀是铜的硫化物,还需确认铜离子,故需取冷却后A装置试管中的溶液,滴加K4[Fe(CN)6]溶液,若产生红褐色沉淀,证明有Cu2+,说明黑色沉淀是铜的硫化物。
(3)浓硫酸具有强氧化性,将CuS氧化为SO2。
答案:
(1)黑色沉淀中不含有CuO
(2)①还原 ②B试管中出现白色沉淀 2N
+3SO2+3Ba2++2H2O
3BaSO4↓+2NO+4H+(或NO2+SO2+Ba2++H2O
BaSO4↓+NO+2H+)
③取冷却后A装置试管中的溶液,滴加K4[Fe(CN)6]溶液,若产生红褐色沉淀,证明有Cu2+,说明黑色沉淀是铜的硫化物
(3)CuS+4H2SO4(浓)
CuSO4+4SO2↑+4H2O
3.(2019·浙江绍兴月考)某同学为探究元素周期表中元素性质的递变规律,设计了如下系列实验。
Ⅰ.
(1)将钠、钾、镁、铝各1mol分别投入足量的同浓度的盐酸中,试预测实验结果:
与盐酸反应最剧烈, 与盐酸反应的速度最慢; 与盐酸反应产生的气体最多。
(2)向Na2S溶液中通入氯气出现黄色浑浊,可证明Cl的非金属性比S强,反应的离子方程式为 。
(3)将NaOH溶液与NH4Cl溶液混合生成NH3·H2O,从而验证NaOH的碱性大于NH3·H2O,继而可以验证Na的金属性大于N,你认为此设计是否合理?
并说明理由:
,
;
Ⅱ.利用图装置可验证同主族元素非金属性的变化规律。
(4)干燥管D的作用为 ;
(5)若要证明非金属性:
C>Si,则在A中加盐酸、B中加CaCO3、C中加Na2SiO3溶液,观察到C中溶液 的现象,即可证明。
但有的同学认为盐酸具有挥发性,可进入C中干扰实验,应在两装置间添加装有 溶液的洗气瓶。
解析:
Ⅰ.
(1)金属性:
K>Na>Mg>Al,金属越活泼,与酸反应越剧烈,则将钠、钾、镁、铝各1mol分别投入足量同浓度的盐酸中,钾与盐酸反应最剧烈,铝与盐酸反应的速度最慢,钠、钾、镁、铝均为1mol时Al失去电子最多,则铝与盐酸反应产生的气体最多。
(2)向Na2S溶液中通入氯气出现黄色浑浊,说明生成单质S,证明Cl的非金属性比S强,该反应的离子方程式为S2-+Cl2
S↓+2Cl-。
(3)将NaOH溶液与NH4Cl溶液混合生成NH3·H2O,可以说明NaOH的碱性大于NH3·H2O,但不能说明Na的金属性大于N,因为要验证金属性的强弱,必须通过比较最高价氧化物对应水化物的碱性来进行比较,而NH3·H2O不是氮元素的最高价氧化物的水化物。
Ⅱ.(4)球形干燥管D能够防止倒吸,避免C中液体进入锥形瓶中。
(5)二氧化碳与硅酸钠溶液反应生成硅酸白色沉淀,因氯化氢具有挥发性,会干扰实验结果,需将二氧化碳中混有的氯化氢除掉,根据氯化氢与碳酸氢钠反应,而二氧化碳不反应,可以在B和C之间增加装有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶。
答案:
(1)钾 铝 铝
(2)S2-+Cl2
S↓+2Cl-
(3)不合理 用碱性强弱比较金属性强弱时,一定要用元素的最高价氧化物的水化物的碱性强弱比较,而NH3·H2O不是氮元素的最高价氧化物的水化物
(4)防止倒吸
(5)有白色沉淀生成 饱和NaHCO3
4.(2018·河北石家庄高三下学期一模)AgNO3是中学化学常用试剂,某兴趣小组设计如下实验探究其性质。
Ⅰ.AgNO3的热稳定性
AgNO3受热易分解,用如图装置加热AgNO3固体,试管内有红棕色气体生成,一段时间后,在末端导管口可收集到无色气体a。
(1)实验室检验气体a的方法为 。
(2)已知B中只生成一种盐,据此判断AgNO3受热分解的化学方程式为 。
(3)从安全角度考虑,上述实验装置存在一处明显缺陷,改进措施为 。
Ⅱ.AgNO3与盐溶液的反应
(4)甲同学认为试管②中产生银镜是Fe2+所致,其离子方程式为 ;
乙同学认为要判断该观点正确,需增加如下实验,取2mL0.5mol/LAgNO3溶液于试营中,向其中滴加几滴 ,若只产生白色沉淀,证明甲同学观点正确。
(5)已知:
AgSCN为白色沉淀。
试管③中红色褪去的原因为 (请从平衡移动的角度解释)。
(6)设计实验证明Ksp(AgI)限选试剂:
0.1mol/LAgNO3溶液、0.1mol/LKI溶液、0.1mol/LKSCN溶液
。
解析:
考查实验方案设计与评价。
Ⅰ.
(1)根据实验,加热硝酸银,有红棕色气体产生,说明产生NO2,通过装置B后,在末端导管口可收集到无色气体,无色气体可能为氧气,检验氧气的方法是将带火星的木条放至导管口,木条复燃。
(2)NO2与NaOH反应:
2NO2+2NaOH
NaNO2+NaNO3+H2O,氧气能把NaNO2氧化成NaNO3,根据信息,B中只生成一种盐,说明氧气过量,根据得失电子数目守恒,Ag的化合价降低,推断出硝酸银受热分解的方程式为2AgNO3
2Ag+2NO2↑+O2↑。
(3)NO2能与NaOH发生反应,容易造成导管内的气体压强减小,容易引起倒吸,因此A、B装置之间连接一个防倒吸的安全瓶。
Ⅱ.(4)Ag+的氧化性比F
强,因此发生Ag++Fe2+
F
+Ag;根据②的实验现象以及若只产生白色沉淀,证明甲同学观点正确,推出所加溶液为0.5mol·L-1(NH4)2SO4(溶液)。
(5)溶液中发生F
+3SCN-
Fe(SCN)3使局部变红;振荡试管时,过量的Ag+与SCN-反应生成AgSCN沉淀,降低了c(SCN-),平衡逆向移动,溶液褪色。
(6)方案一:
向盛有0.1mol/LAgNO3溶液的试管中滴加0.1mol/LKSCN溶液至不再有白色沉淀生成,向其中滴加0.1mol/LKI溶液,白色沉淀转化为黄色沉淀,则证明Ksp(AgI)方案二:
将等体积的0.1mol/LKSCN溶液和0.1mol/LKI溶液混合,向混合液中滴加0.1mol/LAgNO3溶液,若生成黄色沉淀,则证明Ksp(AgI)答案:
(1)将带火星的木条放至导管口,木条复燃
(2)2AgNO3
2Ag+2NO2↑+O2↑
(3)A、B装置之间连接一个防倒吸的安全瓶
(4)Ag++Fe2+
Ag+F
0.5mol/L(NH4)2SO4溶液
(5)溶液中发生F
+3SCN-
Fe(SCN)3使局部变红;振荡试管时,过量的Ag+与SCN-反应生成AgSCN沉淀,降低了c(SCN-),平衡逆向移动,溶液褪色
(6)方案一:
向盛有0.1mol/LAgNO3溶液的试管中滴加0.1mol/LKSCN溶液至不再有白色沉淀生成,向其中滴加0.1mol/LKI溶液,白色沉淀转化为黄色沉淀,则证明Ksp(AgI)将等体积的0.1mol/LKSCN溶液和0.1mol/LKI溶液混合,向混合液中滴加0.1mol/LAgNO3溶液,若先生成黄色沉淀,则证明Ksp(AgI)5.(2018·河北涞水波峰中学高三模拟)某种硬铝合金是由Al、Cu、Mg三种金属组成,主要应用于耐热可焊的结构件及锻件。
某研究小组欲探究该合金的性质并测定合金中铝的质量分数。
(1)甲同学预测:
该合金与10mol·L-1硝酸反应时有NO2气体生成,可能还有NO生成。
查阅资料:
常温下,NO2与N2O4混合存在,在低于0℃时几乎只有无色的N2O4液体或晶体存在。
设计如下装置进行实验。
按下图连接装置并检验气密性后,称取5g合金放于圆底烧瓶中,并滴加10mol·L-1硝酸。
①合金中Cu与稀硝酸反应的离子方程式是
。
②C装置的目的是 。
③能证明有NO2生成的实验现象是 ,能证明有NO生成的实验操作与现象是 。
④实验进行至A中固体全部溶解后,未检验到有NO生成,甲同学认为硬铝合金与10mol·L-1硝酸反应时没有NO生成。
乙同学认为不能确定是否生成了NO,需补充操作才能证明,该操作是 。
(2)为测定合金中铝的质量分数,丙同学查阅资料:
部分金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表。
金属离子
开始沉淀时的pH
沉淀完全的pH
Al3+
3.4
4.7
Cu2+
4.1
6.9
Mg2+
9.4
12.4
pH>7.8时,Al(OH)3开始溶解,pH>10.8时Al(OH)3完全溶解。
设计如下方案并进行实验:
①调节pH时,应控制pH的范围是 。
②选用NaOH溶液调节pH,得到溶液B的离子方程式是 。
③Al(OH)3经过滤、洗涤、灼烧至恒重后称量,质量为8.5g,则该合金中铝的质量分数是 。
解析:
(1)①铜与稀硝酸反应生成NO气体,反应的离子方程式为3Cu+
2N
+8H+
3Cu2++2NO↑+4H2O。
②已知常温下,NO2与N2O4混合存在,在低于0℃时几乎只有无色的N2O4液体或晶体存在,而实验目的是检验生成的气体中含有NO,所以装置C的作用是将生成的NO2冷凝为N2O4,与NO分离,排除干扰。
③若A中有红棕色的气体生成,C中有无色的液体或晶体存在,则证明反应中有二氧化氮气体生成;能证明有NO生成的实验操作与现象:
打开活塞K,鼓入空气,若D中的气体由无色变为红棕色,证明有NO生成。
④由于装置中氧气与NO反应生成二氧化氮,干扰了实验,所以应该在加入HNO3前通入N2,除尽装置中的空气。
(2)①结合反应流程可知,溶液B中含有偏铝酸根离子,沉淀C为氢氧化镁、氢氧化铜,则调节溶液的pH必须满足镁离子、铜离子完全沉淀,而铝离子完全转化成偏铝酸根离子,根据表中数据及氢氧化铝完全溶解的pH可知,此时pH≥12.4。
②溶液B中含有偏铝酸根离子,反应的离子方程式为Al3++4OH-
Al
+2H2O。
③8.5g为氧化铝的质量,则氧化铝的物质的量为
≈0.0833mol,根据元素守恒可知合金中含有铝的物质的量为0.0833mol×2=0.1666mol,所以合金中铝的质量分数为
×100%≈90%。
答案:
(1)①3Cu+2N
+8H+
3Cu2++2NO↑+4H2O ②将生成的NO2冷凝为N2O4,与NO分离,排除干扰 ③A中有红棕色气体生成,C中有无色液体或晶体存在 打开活塞K,鼓入空气,若D中的气体由无色变为红棕色,证明有NO生成 ④在加入HNO3前通入N2,除尽装置中的空气
(2)①pH≥12.4 ②Al3++4OH-
Al
+2H2O ③90%