版高考化学新课标大二轮讲义214技能提升四 实验相关问题的精准回答.docx

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版高考化学新课标大二轮讲义214技能提升四实验相关问题的精准回答

四 实验相关问题的精准回答

[全国卷]

1.(2019·全国卷Ⅱ节选)咖啡因是一种生物碱(易溶于水及乙醇,熔点234.5℃,100℃以上开始升华),有兴奋大脑神经和利尿等作用。

茶叶中含咖啡因约1%~5%、单宁酸(Ka约为10-6,易溶于水及乙醇)约3%~10%,还含有色素、纤维素等。

实验室从茶叶中提取咖啡因的流程如图所示。

索氏提取装置如图所示。

实验时烧瓶中溶剂受热蒸发,蒸汽沿蒸汽导管2上升至球形冷凝管,冷凝后滴入滤纸套筒1中,与茶叶末接触,进行萃取。

萃取液液面达到虹吸管3顶端时,经虹吸管3返回烧瓶,从而实现对茶叶末的连续萃取。

回答下列问题:

(1)实验时需将茶叶研细,放入滤纸套筒1中,研细的目的是________________________。

圆底烧瓶中加入95%乙醇为溶剂,加热前还要加几粒________。

(2)提取过程不可选用明火直接加热,原因是________。

与常规的萃取相比,采用索氏提取器的优点是________________。

(3)提取液需经“蒸馏浓缩”除去大部分溶剂。

与水相比,乙醇作为萃取剂的优点是_________________________________。

(4)浓缩液加生石灰的作用是中和________和吸收________。

[解析] 

(1)实验时将茶叶研细,能增加茶叶与溶剂的接触面积,使萃取更加充分。

乙醇为溶剂,为防止加热时暴沸,需在加热前向乙醇中加入几粒沸石。

(2)由于溶剂乙醇具有挥发性和易燃性,因此在提取过程中不可用明火直接加热。

本实验中采用索氏提取器的优点是溶剂乙醇可循环使用,能减少溶剂用量,且萃取效率高。

(3)提取液需经“蒸馏浓缩”除去大部分溶剂,与水相比,乙醇作为萃取剂具有沸点低和易浓缩的优点。

(4)向浓缩液中加入生石灰能中和单宁酸并吸收水分。

[答案] 

(1)增加固液接触面积,提取充分 沸石

(2)乙醇易挥发,易燃 使用溶剂量少,可连续萃取(萃取效率高)

(3)乙醇沸点低,易浓缩 (4)单宁酸 水

2.(2018·全国卷Ⅲ节选)硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O,M=248g·mol-1)可用作定影剂、还原剂。

回答下列问题:

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

[解析] Na2S2O3·5H2O晶体样品中含有SO

,在SO

的检验过程中应防止加入氧化剂,如H2O2,会把S2O

氧化为SO

,也要防止加入稀H2SO4而引入SO

,所以样品加水溶解后应加入过量稀盐酸,发生反应:

S2O

+2H+===S↓+SO2↑+H2O。

取上层清液滴入BaCl2溶液,产生白色沉淀:

Ba2++SO

===BaSO4↓,证明溶液中存在SO

[答案] ③加入过量稀盐酸 ④出现乳黄色浑浊 ⑤(吸)取上层清液,滴入BaCl2溶液 ⑥产生白色沉淀

[省市卷]

1.(2017·海南卷节选)判断滤液“除杂”(杂质为Fe3+)基本完成的检验方法是________________________________。

[答案] 取滤液将其酸化后滴加KSCN溶液,若溶液未变红,则说明除杂完全

2.(2015·江苏卷节选)以磷石膏(主要成分CaSO4,杂质SiO2、Al2O3等)为原料可制备轻质CaCO3。

匀速向浆料中通入CO2,浆料清液的pH和c(SO

)随时间变化见上图。

当清液pH接近6.5时,过滤并洗涤固体。

滤液中物质的量浓度最大的两种阴离子为SO

和HCO

,检验洗涤是否完全的方法是__________________________________________。

[答案] 取少许最后一次的洗涤滤液于试管中,向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,若不产生白色沉淀,则表明已洗涤完全

3.(2014·山东卷节选)工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3·5H2O,实验室可用如下图装置(略去部分夹持仪器)模拟生产过程。

仪器组装完成后,关闭两端活塞,向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱,若________________,则整个装置气密性良好。

[答案] 液柱高度保持不变

考点 化学实验文字表述题的解题策略与答题模板

类型1:

测量液体体积的读数

(1)答题要素

①平视:

视线与刻度线和凹液面最低处在一水平线上。

②读数:

液面最低点与刻度线相切。

(2)得分关键词

①“平视”“刻度线”“凹液面”。

②“液面最低点”“相切”。

类型2:

沉淀洗涤是否完全的检验

(1)取少许最后一次洗涤滤液,滴入少量……溶液(试剂),若……(现象),表示已经洗涤完全。

(2)得分点:

取样+试剂+现象+结论。

①取样:

要取“少许最后一次”洗涤滤液。

②试剂:

选择合理的试剂。

③现象:

须有明显的现象描述。

④结论:

根据现象得出结论。

类型3:

实验操作的原因、目的、作用

(1)答题要素

①明确实验目的:

做什么?

②明确操作目的:

为什么这样做?

③明确结论:

这样做会有什么结果?

理由是什么?

(2)得分关键词

①操作:

怎么“做”,为什么这样“做”。

②作用:

须有明确的结论、判断、理由。

类型4:

气体检验的答题规范

(1)将气体……(操作)……溶液(试剂),……(现象)。

(2)三个得分点:

操作+试剂+结果。

①操作:

要有明显的动词,如“加入”“通入”等。

②试剂:

选择试剂要准确。

③结果:

需有明显的现象或结论、判断。

类型5:

试剂的作用

(1)答题要素:

试剂的作用是什么?

要达到什么目的?

(2)得分关键词

①作用类:

“除去”“防止”“抑制”“使……”等,回答要准确。

②作用—目的类:

“作用是……”,“目的是……”,回答要准确全面。

类型6:

实验现象的准确、全面描述

(1)答题要素:

①现象描述要全面:

看到的、听到的、触摸到的、闻到的。

②现象描述要准确:

如A试管中……B处有……

③按“现象+结论”格式描述,忌现象结论不分、由理论推现象、指出具体生成物的名称。

(2)得分关键词:

针对不同状态可按以下模板回答:

①溶液中:

颜色由……变成……,液面上升或下降(形成液面差),溶液变浑浊,生成(产生)……颜色沉淀,溶液发生倒吸,产生大量气泡(或有气体从溶液中逸出)等。

②固体:

……表面产生大量气泡,逐渐溶解,体积逐渐变小,颜色由……变成……等。

③气体:

生成……色(味)气体,气体由……色变成……色,先变……后……(加深、变浅、褪色)等。

类型7:

试纸的选择与使用

(1)用pH试纸测定溶液pH:

取试纸(取一小块pH试纸放在干净的表面皿或玻璃片上)→蘸溶液(用玻璃棒蘸取少量待测液,点在pH试纸上)→观色变(等试纸变色后)→做对照(再与标准比色卡对照确定溶液的pH)。

(2)用红色石蕊试纸、蓝色石蕊试纸、淀粉-KI试纸检验溶液:

取试纸(将……试纸放在表面皿或玻璃片上)→蘸溶液(用洁净的玻璃棒蘸取待测溶液点在试纸中部)→观色变(试纸呈现……色)。

(3)用红色石蕊试纸、蓝色石蕊试纸、淀粉-KI试纸检验气体:

润试纸(先取一小块……试纸用蒸馏水润湿)→粘玻璃棒(粘在玻璃棒的一端)→放瓶口(再放在盛有待测气体的瓶口附近)→观色变(试纸变为……色)。

类型8:

滴定终点的判断

滴溶液(当滴入最后一滴……标准溶液)→观色变(溶液由……色变成……色)→半分钟(且半分钟内颜色不恢复原来颜色)。

类型9:

气体检验的操作步骤

操作和试剂(将气体通入……溶液或点燃或把湿润的……试纸伸入集气瓶等)→现象(可观察到……)→结论(说明该气体为……气体或含有……气体)。

类型10:

离子检验的正确操作

(溶解)取样(取少量溶液于一洁净的试管中)→加试剂[加入……试剂(有必要时加热,如检验NH

)]→现象(产生……沉淀或溶液变……色或产生……气体)→结论(溶液含有……)。

类型11:

装置气密性的检验

(1)微热法:

封闭(关闭活塞或止水夹,导管末端插入盛水的烧杯中等)→微热(双手捂或用酒精灯稍微加热)→气泡(观察到导管口有气泡逸出)→水柱(移开双手或停止加热,观察到导管中形成一段稳定的水柱)。

(2)液差法:

封闭(关闭活塞或用止水夹夹住橡胶管等)→液差(向……容器中加水,使……和……形成液面差)→不变(停止加水,放置一段时间,液面差保持不变)。

类型12:

原因解释的规范回答

分析(分析试剂的性质、实验目的、装置特点等)→结合(结合已有知识进行分析)→结论(得到问题原因)。

1.(2019·昆明摸底调研)在FeSO4溶液中加入(NH4)2SO4固体制成莫尔盐晶体[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O],该晶体比一般亚铁盐稳定。

称取ag莫尔盐样品溶于水,配制成200mL溶液,每次取待测液20.00mL,用浓度为bmol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定。

滴定过程中,应将酸性KMnO4溶液置于________(填“酸式”或“碱式”)滴定管中。

判断滴定终点的现象为_____________________________。

[答案] 酸式 当最后一滴酸性高锰酸钾溶液滴入时,溶液变为浅红色,且30s内不变色

2.(2019·山西太原模拟)碘化钾是一种无色晶体,易溶于水。

实验室制备KI晶体的装置如下:

仪器组装完成后,检查装置A的气密性的方法是________。

[答案] 分液漏斗注入水后,关闭弹簧夹,打开分液漏斗活塞使液体流下,一段时间后液体不能顺利流下,说明气密性良好(其他合理答案也可)

3.(2019·成都诊断)SnSO4是一种重要的硫酸盐,在工业生产中有着广泛的应用。

其制备路线如下:

实验室中“漂洗”沉淀的实验操作方法是__________________。

[解析] “漂洗”沉淀就是洗涤沉淀,需要直接在过滤器中进行,(沿玻璃棒)向漏斗(或过滤器)中加蒸馏水至浸没沉淀,(静置)待水全部流出后,重复操作2~3次。

[答案] (沿着玻璃棒)向漏斗(或过滤器)中加蒸馏水至浸没沉淀,(静置)待水全部流出后,重复操作2~3次

4.(2019·江西九所重点中学联考)实验室里用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁[Fe2(OH)n(SO4)3-

]m和绿矾(FeSO4·7H2O),其过程如下:

验证固体W焙烧后产生的气体含有SO2的方法:

________________________________。

[解析] SO2具有漂白性,能使品红溶液褪色,且褪色后的品红溶液受热后会恢复为红色,因此可以利用品红溶液检验SO2气体。

[答案] 将产生的气体通入品红溶液中,若品红溶液褪色,加热后又变红,证明含有SO2

专题强化训练(十四)

能力练(20分钟)

1.(2019·广东七校联合体第一次联考)氨催化分解既可防治氨气污染,又能得到氢能源。

(1)已知:

①反应Ⅰ:

4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)

ΔH1=-1266.6kJ·mol-1

②H2的燃烧热ΔH2=-285.8kJ·mol-1

③水汽化时ΔH3=+44.0kJ·mol-1

反应Ⅰ热力学趋势很大(平衡常数很大)的原因为

____________________________;

NH3分解的热化学方程式为_____________________。

(2)在Co-Al催化剂体系中,压强p0下氨气以一定流速通过反应器,得到不同催化剂下氨气转化率随温度变化曲线如图所示,活化能最小的催化剂为________,温度高时NH3的转化率接近平衡转化率的原因是_________________________________。

如果增大气体流速,则b点对应的点可能为________(填“a”、“c”、“d”、“e”或“f”)点。

[解析] 

(1)反应Ⅰ是放热量很大的反应,产物的能量较低,故热力学趋势很大。

根据已知②和③可以写出热化学方程式:

H2(g)+

O2(g)===H2O(l) ΔH2=-285.8kJ·mol-1(反应Ⅱ)和H2O(l)===H2O(g) ΔH3=+44.0kJ·mol-1(反应Ⅲ),根据盖斯定律,由

×(反应Ⅰ-反应Ⅱ×6-反应Ⅲ×6)得NH3分解的热化学方程式:

2NH3(g)N2(g)+3H2(g) ΔH=+92.1kJ·mol-1。

(2)从图1可看出,压强为p0、温度相同时,在催化剂90CoAl的作用下,NH3的转化率最高,故该催化剂的活化能最小。

相同条件下,增大气体流速,NH3的转化率降低,此时b点对应的转化率可能降至e点。

[答案] 

(1)该反应为放热量很大的反应 2NH3(g)N2(g)+3H2(g) ΔH=+92.1kJ·mol-1

(2)90CoAl 平衡转化率随温度升高而增大,此反应为吸热反应,温度升高,反应速率加快,转化率接近平衡转化率 e

2.(2019·安徽安庆联考)甲醇是重要的化工原料,又是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。

(1)已知反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-99kJ·mol-1中的相关化学键键能如下:

则x=________。

(2)利用合成气(主要成分为CO和H2)合成甲醇,发生主要反应如下:

Ⅰ:

CO(g)+2H2(g)

CH3OH(g) ΔH1

Ⅱ:

CO2(g)+H2(g)

CO(g)+H2O(g) ΔH2

Ⅲ:

CO2(g)+3H2(g)

CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3

上述反应对应的平衡常数分别为K1、K2、K3,它们随温度变化曲线如图所示。

则ΔH1________(填“>”“<”或“=”)ΔH3,理由是_____________________________________。

[解析] 

(1)反应物=反应物的总键能-生成物的总键能,则ΔH=(2×436+x-343-413×3-465)kJ·mol-1=-99kJ·mol-1,计算得出x=1076。

(2)由图可知,随着温度升高,K2增大,说明升温平衡右移,则该反应为吸热反应,则ΔH2>0,根据盖斯定律又得ΔH3=ΔH1+ΔH2,所以ΔH1<ΔH3。

[答案] 

(1)1076 

(2)< 由图可知,随着温度升高,K2增大,说明升温平衡右移,则该反应为吸热反应,则ΔH2>0,根据盖斯定律又得ΔH3=ΔH1+ΔH2,所以ΔH1<ΔH3

3.(2019·贵州贵阳适应性考试)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)为白色或黄色结晶粉末或小结晶,其性质活泼,具有强还原性,是常用的食品抗氧化剂之一。

制备该物质的反应方程式为Na2SO3+SO2===Na2S2O5,某研究小组利用该反应在实验室制备焦亚硫酸钠并探究其有关性质。

请回答下列问题:

(1)采用如图装置制取Na2S2O5,装置Ⅲ中有Na2S2O5晶体析出。

①装置Ⅰ中盛放浓硫酸的仪器名称为________;滴加浓硫酸前需要将装置内的空气排净,这样操作的目的是_____________________。

②从装置Ⅲ中分离出Na2S2O5晶体可采取的操作方法是________;装置Ⅳ的作用是__________________________________,盛装的试剂为________。

(2)检验Na2S2O5晶体在空气中已被氧化的实验方案是

______________________________。

[解析] 

(1)①装置Ⅰ中盛放浓硫酸的仪器名称为分液漏斗;因焦亚硫酸钠具有强还原性,为防止制得的产品被空气中的氧气氧化,故滴加浓硫酸前需要将装置内的空气排净;②装置Ⅲ中饱和亚硫酸钠溶液与二氧化硫反应生成焦亚硫酸钠晶体,故分离出Na2S2O5晶体可采取的操作方法是过滤;装置Ⅳ的作用是吸收多余的二氧化硫,防止污染环境,故应盛装NaOH溶液。

(2)若Na2S2O5晶体在空气中已被氧化,则应该生成Na2SO4,可检验样品中是否含有SO

,即取少量Na2S2O5晶体于试管中,加适量水溶解,滴加足量盐酸,振荡,再滴入氯化钡溶液,有白色沉淀生成,证明Na2S2O5晶体在空气中已被氧化。

[答案] 

(1)①分液漏斗 防止制得的产品被空气中的氧气氧化 ②过滤 处理尾气,防止空气污染 NaOH溶液

(2)取少量Na2S2O5晶体于试管中,加适量水溶解,滴加足量盐酸,振荡,再滴入氯化钡溶液,有白色沉淀生成

拔高练(25分钟)

1.(2019·重庆七校联考)烟气中主要污染物为SO2、NOx,为减少排放,保护环境,实现绿色可持续发展,常采用如下两种方法进行处理。

处理方法一:

烟气经O3预处理后用CaSO3悬浮液吸收,可减少烟气中SO2、NOx的含量。

O3氧化烟气中SO2、NO的主要反应的热化学方程式为:

NO(g)+O3(g)===NO2(g)+O2(g) ΔH1

NO(g)+

O2(g)===NO2(g) ΔH2

SO2(g)+O3(g)SO3(g)+O2(g) ΔH3

(1)反应3NO(g)+O3(g)===3NO2(g)的ΔH=________。

(2)室温下,进入反应器的NO、SO2的物质的量恒定,改变通入O3的物质的量,反应一段时间后体系中n(NO)、n(NO2)和n(SO2)随反应前n(O3)∶n(NO)的变化如图所示。

说明预处理过程中NO2的物质的量变化的原因

__________________________________________,

在反应中SO2的物质的量几乎不发生变化的原因是

_______________________________________。

[解析] 

(1)将题述热化学方程式依次编号为①②③,根据盖斯定律,由①+②×2得到3NO(g)+O3(g)===3NO2(g) ΔH=ΔH1+2ΔH2。

(2)预处理过程中NO2的物质的量变化的原因是:

当n(O3)∶n(NO)<1时,臭氧将NO氧化为NO2,NO减少,NO2增多;当n(O3)∶n(NO)>1时,臭氧过量,将NO2氧化成更高价态的氮氧化物。

在反应中SO2的物质的量几乎不发生变化,说明增加n(O3),O3氧化SO2的反应几乎不受影响,即浓度对该反应的反应速率影响较小,可能是因为SO2与O3的反应速率慢。

[答案] 

(1)ΔH1+2ΔH2

(2)当n(O3)∶n(NO)<1时,臭氧将NO氧化为NO2,NO减少,NO2增加;当n(O3)∶n(NO)>1时,臭氧过量,将NO2氧化成更高价态的氮氧化物 SO2与O3的反应速率慢

2.(2019·福州质检)二甲醚(CH3OCH3)是一种新兴化工原料,具有甲基化反应性能。

Ⅰ.二甲醚的生产

二甲醚的生产原理之一是利用甲醇脱水成二甲醚,化学方程式如下:

反应ⅰ 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH1

(1)已知:

甲醇、二甲醚的气态标准燃烧热分别为761.5kJ·mol-1、1455.2kJ·mol-1,且H2O(g)===H2O(l) ΔH=-44.0kJ·mol-1。

反应ⅰ的ΔH1=________kJ·mol-1。

(2)反应ⅰ中甲醇转化率、二甲醚选择性与不同催化剂的关系如表所示,生产时选择的最佳催化剂是________。

(3)选定催化剂后,测得平衡时反应ⅰ的甲醇转化率与温度的关系如图所示。

经研究产物的典型色谱图发现该过程主要存在的副反应为:

反应ⅱ 2CH3OH(g)C2H4(g)+2H2O(g) ΔH2=-29.1kJ·mol-1。

工业上生产二甲醚的温度通常在270~300℃,高于330℃,甲醇转化率下降,根据化学平衡移动原理分析原因是_____________;根据化学反应速率变化分析原因是______________________。

[解析] 

(1)根据甲醇、二甲醚的气态标准燃烧热,可得热化学方程式:

①2CH3OH(g)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-1523.0kJ·mol-1,②CH3OCH3(g)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1455.2kJ·mol-1,已知③H2O(g)===H2O(l) ΔH=-44.0kJ·mol-1,根据盖斯定律,反应ⅰ等于①-②-③,故ΔH1=-23.8kJ·mol-1。

(2)GiSNL-108作催化剂时,甲醇转化率最高,二甲醚选择性较高,故其是最佳催化剂。

(3)①该反应是放热反应,随温度升高,平衡逆向移动,从而使得温度高于330℃时甲醇转化率下降;从化学反应速率变化分析,温度一直升高,会导致催化剂失去活性,对二甲醚的选择性下降,从而使得温度高于330℃时甲醇转化率下降。

[答案] 

(1)-23.8 

(2)GiSNL-108

(3)①该反应是放热反应,温度升高,平衡逆向移动,甲醇转化率下降 温度升高,催化剂失去活性,对二甲醚的选择性下降,甲醇转化率下降(或温度升高,催化剂失活,副反应增多)

3.(2019·保定调研)某校兴趣小组对SO2与新制Cu(OH)2悬浊液的反应进行探究,实验如下:

(1)甲同学重新用实验Ⅱ的方法制备新制Cu(OH)2悬浊液,过滤,用蒸馏水洗涤干净。

向洗净后的Cu(OH)2中加入5mL蒸馏水,再持续通入SO2气体,现象与实验Ⅰ相同,此步实验证明:

____________,检验Cu(OH)2洗涤干净的方法是________________________。

(2)同学们对实验Ⅱ中白色沉淀的成分继续进行探究。

查阅资料如下:

CuCl为白色固体,难溶于水,能溶于浓盐酸。

它与氨水反应生成的Cu(NH3)

在空气中会立即被氧化成蓝色的Cu(NH3)

①甲同学向洗涤得到的白色沉淀中加入氨水,得到蓝色溶液,此过程中反应的离子方程式为CuCl+2NH3·H2O===Cu(NH3)

+Cl-+2H2O、___________________________________。

②乙同学用另一种方法证明了该白色沉淀为CuCl,参考如下实验方案填写表格:

③写出实验Ⅱ中由Cu(OH)2生成白色沉淀的离子方程式:

________________________________________________。

(3)丙同学通过实验证明实验Ⅰ中观察到的红色沉淀是Cu2O。

完成合理的实验方案:

___________________________。

[解析] 

(1)比较实验Ⅰ和实验Ⅱ可知,两个实验制取Cu(OH)2悬浊液所用铜盐不同,故产生不同实验现象可能是受阴离子的影响。

向洗净后的Cu(OH)2中加入5mL蒸馏水,排除了阴离子的干扰,再持续通入SO2,现象与实验Ⅰ相同,证明实验Ⅱ与实验Ⅰ的现象差异与Cl-有关(或与SO

无关)。

在叙述检验物质是否洗涤干净的操作时,切勿缺少取样步骤,Cu(OH)2固体表面有氯离子等杂质,可以通过检验滤液中是否有氯离子判断洗涤是否干净,具体操作为取少量最后一次洗涤液于试管中,向其中滴加少量硝酸酸化的AgNO3溶液,不出现白色沉淀,证明Cu(OH)2洗涤干净。

(2)①甲同学向洗涤得到的白色沉淀中加入氨水,得到蓝色溶液,Cu(NH3)

易被氧化,所以存在的离子反应还有4Cu(NH3)

+8NH3·H2O+O2===4Cu(NH3)

+4OH-+6H2O。

②CuCl为白色固体,难溶于水,能溶于浓盐酸,根据这个性质可以证明该白色沉淀是否为CuCl,所以实验加入的试剂及现象为

③实验Ⅱ中由Cu(OH)2生成白色沉淀的离子方程式为2Cu(OH)2+2Cl-+SO2===2CuCl↓+SO

+2H2O。

(3)根据实

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