高中化学苏教版必修1练习第十六讲实验设计和评价练习含答案.docx
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高中化学苏教版必修1练习第十六讲实验设计和评价练习含答案
第十六讲 实验设计和评价
1.（2018届扬州市第一次模拟测试）氯化亚铜（CuCl）广泛应用于化工、印染、电镀等行业。
CuCl难溶于水，可溶于氯离子浓度较大的体系。
以海绵铜（主要成分是Cu和少量CuO）为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下：
回答下列问题：
（1）步骤①溶解温度应控制在60～70℃，原因是 。
（2）写出步骤③中反应生成CuCl的离子方程式：
。
已知NH4Cl、Cu2＋的物质的量之比[
]与Cu2＋沉淀率的关系如右图所示，当氯化铵用量增加到一定程度后氯化亚铜的沉淀率减少，其可能的原因是 。
（3）氯化亚铜的纯度测定：
称取样品0.50g置于预先放入玻璃珠50粒和10mL过量的FeCl3溶液250mL的锥形瓶中，不断摇动，玻璃珠的作用是 。
待样品溶解后，立即用物质的量浓度为0.05mol·L－1的K2Cr2O7溶液与之完全反应，一共用去K2Cr2O7溶液16.00mL。
试计算CuCl纯度（写出计算过程）。
已知：
CuCl＋Fe3＋===Cu2＋＋Fe2＋＋Cl－、6Fe2＋＋Cr2O
＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O
2.（2018届徐州市第二次模拟测试）某研究小组利用软锰矿浆（主要成分是MnO2）吸收工业废气中SO2，并制备硫酸锰的生产流程如下（浸出液的pH<2，其中除含Mn2＋外，还含有少量Fe2＋、Al3＋、Ca2＋等金属离子）：
“操作1”的滤液通过阳离子吸附剂除去Ca2＋。
金属离子形成氢氧化物沉淀时的pH见下表：
离子
开始沉淀时的pH
完全沉淀时的pH
Fe2＋
7.6
9.7
Fe3＋
2.7
3.7
Al3＋
3.8
4.7
Mn2＋
8.3
9.8
请回答下列问题：
（1）浸出过程中被氧化的物质的化学式为 。
（2）氧化过程中主要反应的离子方程式为 。
（3）在氧化后的液体中加入石灰浆调节pH，pH的范围是 。
（4）操作1的名称是 。
操作2包括蒸发浓缩、 、过滤、洗涤、干燥等操作。
（5）为测定所得MnSO4·H2O的纯度，准确称取上述样品1.720g加入适量H2SO4和NH4NO3溶液，加热使Mn2＋全部氧化成Mn3＋后，配成200mL溶液。
取20.00mL该溶液，向其中逐滴加入0.0500mol·L－1的FeSO4溶液，发生如下反应：
Fe2＋＋Mn3＋===Fe3＋＋Mn2＋
当反应恰好完全进行时，共消耗FeSO4溶液19.50mL。
通过计算确定MnSO4·H2O的纯度（写出计算过程）。
3.（2018届镇江市模拟测试）过氧化钙晶体（CaO2·8H2O）常温下为白色，能溶于酸，难溶于水、乙醇，是一种温和的氧化剂，常用于鱼类长途运输的增氧剂等。
（1）过氧化钙晶体可用下列方法制备：
CaCl2＋H2O2＋2NH3＋8H2O===CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl。
用如下制取装置制备过氧化钙晶体。
A C
①装置A中发生反应的化学方程式为 ；
仪器X的名称为 。
②装置C采用冰水浴控制温度在0℃左右，可能的原因主要有：
Ⅰ.该反应是放热反应，温度低有利于提高CaO2·8H2O产率；
Ⅱ. 。
③反应结束后，经过滤、洗涤、低温烘干可获得CaO2·8H2O。
检验晶体已洗涤干净的操作为 。
（2）测定产品中CaO2·8H2O含量的实验步骤如下：
步骤一：
准确称取ag产品于有塞锥形瓶中，加入适量蒸馏水和过量的bgKI晶体，再滴入2mol·L－1的硫酸溶液，充分反应。
步骤二：
向上述锥形瓶中加入几滴 溶液。
步骤三：
逐滴加入浓度为cmol·L－1的Na2S2O3溶液至反应完全，滴定至终点，记录数据，再重复上述操作2次，得出三次平均消耗Na2S2O3溶液体积为VmL。
产品中CaO2·8H2O的质量分数为 （用字母表示）。
[已知：
I2＋2S2O
===2I－＋S4O
]
（3）钙在空气中燃烧生成氮化钙（Ca3N2），同时可能会生成CaO2。
请限用下列试剂，设计实验检验钙在空气中燃烧所得固体中是否含有CaO2：
（简要说明实验步骤、现象和结论）。
限用试剂：
稀盐酸、MnO2。
4.（2018届宿迁市第二次测试模拟）亚氯酸钠（NaClO2）是一种重要的含氯消毒剂，主要用于水的消毒以及砂糖的漂白和杀菌，其一种生产工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）写出“反应”步骤中生成ClO2的化学方程式：
。
（2）“电解”所用食盐水由粗盐水精制而成，精制时为除去Mg2＋和Ca2＋，要加入的试剂分别为 、 。
（3）亚氯酸钠（NaClO2）在水溶液中可生成ClO2、HClO2、ClO
、Cl－等，其中HClO2和ClO2都具有漂白作用。
经测定，25℃时各组分含量随pH变化情况如下图所示（Cl－没有画出）。
则使用该漂白剂的适宜pH （填“大于”“等于”或“小于”）3。
（4）为了测定NaClO2·3H2O的纯度，取上述合成产品10.00g溶于水配成1000mL溶液，取出20.00mL溶液于锥形瓶中，再加入足量硫酸酸化的KI溶液，充分反应后加入2～3滴淀粉溶液，用0.2640mol·L－1Na2S2O3标准溶液滴定，共用去Na2S2O3标准溶液20.00mL，通过计算确定该产品纯度是否合格？
（合格纯度在90%以上）（写出计算过程）
提示：
2Na2S2O3＋I2===Na2S4O6＋2NaI。
5.（2018届南通市第一次测试模拟）某铅氧化物（PbxOy）中Pb有＋2、＋4两种化合价。
研究小组测定其化学组成，实验流程如下：
测定过程涉及如下反应：
I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6、Pb2＋＋EDTA4－===PbEDTA2－。
（1）配制250mL1.6mol·L－1的Na2S2O3溶液，需要的玻璃仪器有：
烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管和 。
（2）过滤后，洗涤PbO2固体的操作为 。
（3）“还原”过程中生成I2、CH3COOK、（CH3COO）2Pb，写出该反应的化学方程式：
；“I2的测定”中，应在滴入Na2S2O3溶液前，预先加入 ，以判断反应是否完全。
（4）实验中消耗Na2S2O3溶液25.00mL、EDTA4－溶液20.00mL。
通过计算确定该铅氧化物的组成（写出计算过程）。
6.（2018届扬州市第二次模拟测试）NaClO2是一种重要的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等，其生产工艺如下：
（1）“合成”步骤可以得到ClO2，其反应的化学方程式为 。
（2）“电解”步骤阳极会生成一种气体，其化学式为 。
（3）反应生成的ClO2可用于高效脱除烟气中的SO2。
以ClO2脱除SO2实验时SO2脱除率与溶液pH关系如右图所示。
pH在3～7.6时，随pH增大，ClO2氧化性减弱，脱硫率降低。
而当pH>7.6时，随pH增大，SO2脱除率又升高，其原因可能为 。
（4）国家标准规定产品中优级纯试剂纯度≥99.8%，分析纯试剂纯度≥99.7%，化学纯试剂纯度≥99.5%。
为了确定某批次NaClO2产品的等级，研究小组设计测定方案如下：
取10.00g样品，用适量蒸馏水溶解后，加入略过量的KI溶液；充分反应后，将反应液定容至200mL，取出20.00mL于锥形瓶中；向锥形瓶中滴加两滴淀粉溶液，用2.00mol·L－1的Na2S2O3溶液与之反应，消耗Na2S2O3溶液22.00mL。
该样品可达 试剂纯度。
（写出计算过程）
已知：
ClO
＋4I－＋4H＋===2H2O＋2I2＋Cl－、I2＋2S2O
===2I－＋S4O
。
7.（2018届连云港市模拟测试）化学实验室产生的废液中含有大量会污染环境的物质，为了保护环境，化学实验室产生的废液必须经处理后才能排放。
某化学实验室产生的酸性废液中含Fe3＋、Cu2＋、Ba2＋三种金属阳离子和Cl－一种阴离子，实验室设计了下述方案对废液进行处理，以回收金属并测定含量，保护环境。
已知实验中处理的酸性废液的体积为1L，用pH计测定出其中H＋物质的量浓度为0.10mol·L－1。
请回答下列问题：
（1）实验中操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的方法相同，操作步骤依次为过滤、 、干燥。
（2）“氧化”步骤所得溶液颜色为棕黄色，该反应的离子方程式为 。
（3）实验中称量固体Ⅰ的质量为4.66g，固体Ⅱ的质量为15.2g，用足量的稀硝酸溶解固体Ⅱ后产生了标准状况下的无色气体4.48L，则固体Ⅱ中金属铜的质量为 g。
（4）实验中将固体Ⅲ进行充分灼烧，使用的仪器除了酒精灯、三脚架、泥三角、玻璃棒外，还有 （填名称）。
最后得到的红棕色固体质量为40.0g，求原溶液中氯离子的物质的量浓度（写出计算过程）。
8.（2018届南京市模拟测试）硫酸镁晶体（MgSO4·7H2O）是一种重要的化工原料，可用作制革、炸药、造纸、瓷器等。
以菱镁矿（主要成分是碳酸镁，含少量FeCO3和不溶性杂质）为原料制取硫酸镁晶体的流程如下：
已知：
部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
阳离子
Mg2＋
Fe2＋
Fe3＋
开始沉淀
9.1
7.6
1.9
完全沉淀
11.1
9.7
3.2
（1）“氧化”步骤中，加入H2O2溶液的目的是 （用离子方程式表示）。
“沉淀”步骤中，用氨水调节pH的范围是 。
（2）“过滤”所得滤液中含有的阳离子为Mg2＋、 。
（3）“结晶”步骤中需蒸发浓缩滤液，使用的实验仪器有铁架台（含铁圈）、酒精灯、玻璃棒、 。
（4）测定硫酸镁晶体样品中MgSO4·7H2O的含量常采用下列实验方法：
Ⅰ.称取待测硫酸镁晶体样品1.500g加入过量的EDTA，配成100mLpH在9～10的溶液A。
Ⅱ.移取25.00mL溶液A于锥形瓶中，用0.1000mol·L－1Zn2＋标准溶液与过量的EDTA反应，消耗Zn2＋标准溶液20.00mL。
Ⅲ.另移取25.00mL溶液A于另一锥形瓶中，调节pH为5～6，用0.1000mol·L－1Zn2＋标准溶液与之充分反应，消耗Zn2＋标准溶液35.00mL。
已知：
①pH为9～10时，Mg2＋、Zn2＋均能与EDTA（H2Y2－）反应：
Mg2＋＋H2Y2－===MgH2Y Zn2＋＋H2Y2－===ZnH2Y
②pH为5～6时，Zn2＋除与EDTA反应，还能与MgH2Y反应：
Zn2＋＋MgH2Y===ZnH2Y＋Mg2＋
③样品中杂质不参与反应。
计算硫酸镁晶体样品中MgSO4·7H2O的质量分数。
（请写出计算过程）。
9.（2018届无锡市第二次模拟测试）Mn3O4是生产软磁铁氧体材料的主要原料。
以硫酸工业的尾气联合制备化肥X和Mn3O4的工艺流程如下：
请回答下列问题：
（1）几种盐的溶解度见下图1。
化肥X的化学式为 ；为获得固体X，加入KCl溶液后需对混合溶液进行蒸发浓缩，当析出大量晶体后，应 （填操作名称），再洗涤、干燥晶体。
（2）检验X样品是否含有氯化物杂质的实验操作是 。
（3）图2是隔绝空气条件煅烧MnSO4·H2O时剩余固体质量与温度的变化曲线，请写出A―→B的化学方程式 。
图1
图2
（4）为了测定产品中Mn3O4的纯度，取2.500g样品与浓盐酸共热（杂质不与盐酸反应），将产生的气体通入足量淀粉碘化钾溶液中，稀释至250mL，从中取25.00mL用0.1000mol·L－1Na2S2O3标准溶液滴定至终点时，消耗20.00mL标准溶液（2Na2S2O3＋I2===2NaI＋Na2S4O6）。
①样品与浓盐酸发生反应的离子方程式为 。
②该样品的纯度为 。
第十六讲 实验设计和评价
1.
（1）温度低溶解速率慢，温度过高铵盐分解
（2）2Cu2＋＋SO
＋2Cl－＋H2O===2CuCl↓＋SO
＋2H＋ 生成的CuCl又溶解于氯化铵溶液中
（3）加速样品的溶解
n（Cr2O
）＝0.05mol·L－1×1.6×10－2L
＝8×10－4mol
6CuCl ～ Cr2O
6 1
n（CuCl） 8×10－4mol
n（CuCl）＝4.8×10－3mol
ω（CuCl）＝
×100%＝95.52%
2.
（1）SO2
（2）2Fe2＋＋MnO2＋4H＋===2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O
（3）4.7～8.3
（4）过滤 冷却结晶
（5）解：
设MnSO4·H2O的纯度为x，则：
Fe2＋ ～ MnSO4·H2O
0．0195L×0.05mol·L－1
×
1mol 1mol
x＝95.8%
答：
MnSO4·H2O的纯度为95.8%。
3.
（1）①2NH4Cl＋Ca（OH）2
CaCl2＋2NH3↑＋2H2O 分液漏斗（或滴液漏斗） ②温度高时H2O2会分解 ③取最后一次洗涤后的滤液少许于试管中，先加入稀硝酸酸化，再滴加硝酸银溶液（或硝酸酸化的硝酸银溶液），若无白色沉淀生成，则说明已经洗涤干净
（2）淀粉 0.108Vc/a（或
%）
（3）取样品少许于试管中，加入稀盐酸使其完全溶解，再加入MnO2粉末，如有气泡生成，则原固体中含有CaO2，反之则无CaO2
4.
（1）2NaClO3＋SO2＋H2SO4===2NaHSO4＋2ClO2
（2）NaOH Na2CO3 （3）小于
（4）NaClO2·3H2O～2I2～4Na2S2O3
n（NaClO2·3H2O）＝
n（Na2S2O3）＝
×0.2640mol·L－1×0.02L＝1.32×10－3mol
则10.00g样品中NaClO2·3H2O总质量为：
m（NaClO2·3H2O）总＝1.32×10－3mol×
144．5g·mol－1×
＝9.537g
产品的纯度为
×100%＝95.37%＞90%
所以该产品为合格产品。
5.
（1）250mL容量瓶
（2）沿玻璃棒向过滤器中加蒸馏水至浸没滤渣，待液体自然流完后再重复操作2～3次
（3）2KI＋PbO2＋4CH3COOH===（CH3COO）2Pb＋I2＋2CH3COOK＋2H2O 淀粉
（4）n（Pb2＋）＝n（EDTA4－）＝0.4mol·L－1×0.02L×5＝0.04mol
n（PbO2）＝n（I2）＝0.5n（Na2S2O3）＝0.5×1.6mol·L－1×0.025L＝0.02mol
n（Pb4＋）＝0.02mol
n（O2－）＝0.08mol
n（Pb2＋）∶n（Pb4＋）∶n（O2－）＝2∶1∶4
该铅氧化物的化学组成为Pb3O4
6.
（1）2NaClO3＋SO2＋H2SO4===2NaHSO4＋2ClO2
（2）Cl2
（3）碱性条件下OH－吸收SO2
（4）n（Na2S2O3）＝2.00mol·L－1×22×10－3L＝4.4×10－2mol
NaClO2 ～ 4Na2S2O3
1 4
n（NaClO2） 4.4×10－2mol
n（NaClO2）＝1.1×10－2mol
ω（NaClO2）＝
×100%＝99.55%
产品可达化学纯。
7.
（1）洗涤
（2）2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
（3）9.6 （4）坩埚 1.04mol·L－1
8.
（1）2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
3．2≤pH<9.1
（2）NH
（3）蒸发皿
（4）n（过量EDTA）＝n（Zn2＋）＝0.1000mol·L－1×0.02000L＝0.002mol
n（Mg2＋）＝n（Zn2＋）－n（过量EDTA）＝0.1000mol·L－1×0.03500L－0.002mol＝0.0015mol
w（MgSO4·7H2O）
＝
×100%＝98.4%
9.
（1）K2SO4 趁热过滤
（2）取少量样品于试管中配成溶液，滴加过量Ba（NO3）2溶液，再取上层清液滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，若无白色沉淀生成，则不含氯化物
（3）3MnSO4
Mn3O4＋SO2↑＋2SO3↑
（4）①Mn3O4＋8H＋＋2Cl－
3Mn2＋＋Cl2↑＋4H2O ②91.6%
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