化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合應(yīng)用

1、化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合應(yīng)用典例精講例1 Fe2O3熔點(diǎn)為 1 565 ，其紅棕色粉末為一種低級(jí)顏料，工業(yè)上稱(chēng)為“鐵紅”，用于油漆、油墨、橡膠等工業(yè)中，也可作催化劑和玻璃、寶石、金屬的拋光劑等。某同學(xué)以碳酸亞鐵為原料，設(shè)計(jì)3種方案制備高純度的Fe2O3。方案1：碳酸亞鐵Fe2O3；方案2：碳酸亞鐵溶液沉淀Fe2O3；方案3：碳酸亞鐵溶液溶液沉淀Fe2O3。根據(jù)上述方案，回答下列問(wèn)題：(1)為了驗(yàn)證方案1，甲同學(xué)設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)你完成下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象_取少量實(shí)驗(yàn)步驟所得固體置于一潔凈的試管中，用足量的_溶解向?qū)嶒?yàn)步驟所得溶液中滴加KSCN溶液，溶液變紅色由此甲同學(xué)得出結(jié)論：4FeCO3

2、O22Fe2O34CO2，乙同學(xué)分析上述實(shí)驗(yàn)步驟，認(rèn)為甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論不嚴(yán)密，他的理由是_。請(qǐng)幫他選擇試劑進(jìn)行進(jìn)一步探究：取灼燒后的固體溶于稀硫酸，滴加_(填字母)，觀察現(xiàn)象。A氯水 B氯水和KSCN溶液C酸性高錳酸鉀溶液 DK3Fe(CN)6溶液(2)方案2中得到的沉淀的化學(xué)式為_(kāi)和_；方案2得到的Fe2O3中可能含有的雜質(zhì)是_(填化學(xué)式)。(3)用離子方程式表示方案3中加入雙氧水的目的：_；還可以用NaClO、NaNO3或Cl2等替代雙氧水，氧化等量的FeSO4，分別需要H2O2、NaClO、NaNO3和Cl2的物質(zhì)的量之比為_(kāi)。(4)綜合分析上述方案可知，以碳酸亞鐵為原料制備高純度的Fe

3、2O3，最佳方案是方案_(填序號(hào))。例2 資料顯示：鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)產(chǎn)生大量氣體和白色不溶物。某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案并驗(yàn)證產(chǎn)物、探究反應(yīng)原理。(1)提出假設(shè)實(shí)驗(yàn)：用砂紙擦去鎂條表面氧化膜，將其放入盛有適量滴有酚酞的飽和碳酸氫鈉溶液的試管中，迅速反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣泡和白色不溶物，溶液由淺紅變紅。該同學(xué)對(duì)反應(yīng)中產(chǎn)生的白色不溶物做出如下猜測(cè)：猜測(cè)1：白色不溶物可能為_(kāi)。猜測(cè)2：白色不溶物可能為 MgCO3。猜測(cè)3：白色不溶物可能為堿式碳酸鎂xMgCO3·yMg(OH)2。(2)設(shè)計(jì)定性實(shí)驗(yàn)確定產(chǎn)物并驗(yàn)證猜測(cè)：實(shí)驗(yàn)序號(hào)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論實(shí)驗(yàn)將實(shí)驗(yàn)中收集到的氣體點(diǎn)燃能安靜燃燒、產(chǎn)生淡藍(lán)色

4、火焰氣體成分為_(kāi)實(shí)驗(yàn)取實(shí)驗(yàn)中的白色不溶物，洗滌，加入足量_白色不溶物可能含有MgCO3實(shí)驗(yàn)取實(shí)驗(yàn)中的澄清液，向其中加入少量 CaCl2稀溶液產(chǎn)生白色沉淀溶液中存在_離子(3)為進(jìn)一步確定實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物，設(shè)計(jì)定量實(shí)驗(yàn)方案，如圖所示：稱(chēng)取實(shí)驗(yàn)中所得干燥、純凈的白色不溶物 22.6 g，充分加熱至不再產(chǎn)生氣體為止，并使分解產(chǎn)生的氣體全部進(jìn)入裝置A和B中。實(shí)驗(yàn)前后裝置A增重 1.8 g，裝置B增重 8.8 g，試確定白色不溶物的化學(xué)式_。(4)請(qǐng)結(jié)合化學(xué)用語(yǔ)和化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋 Mg 和 NaHCO3 溶液反應(yīng)產(chǎn)生大量氣泡的原因_。例3 實(shí)驗(yàn)室以苯甲醛為原料制備間溴苯甲醛(實(shí)驗(yàn)裝置見(jiàn)下圖，相關(guān)物質(zhì)的沸點(diǎn)

5、見(jiàn)附表)。其實(shí)驗(yàn)步驟為：附表相關(guān)物質(zhì)的沸點(diǎn)(101 kPa)物質(zhì)沸點(diǎn)/物質(zhì)沸點(diǎn)/溴58.81，2二氯乙烷83.5苯甲醛179間溴苯甲醛229步驟1：將三頸瓶中的一定配比的無(wú)水AlCl3、1，2二氯乙烷和苯甲醛充分混合后，升溫至60 ，緩慢滴加經(jīng)濃H2SO4干燥過(guò)的液溴，保溫反應(yīng)一段時(shí)間，冷卻。步驟2：將反應(yīng)混合物緩慢加入一定量的稀鹽酸中，攪拌、靜置、分液。有機(jī)相用10% NaHCO3溶液洗滌。步驟3：經(jīng)洗滌的有機(jī)相加入適量無(wú)水MgSO4固體，放置一段時(shí)間后過(guò)濾。步驟4：減壓蒸餾有機(jī)相，收集相應(yīng)餾分。(1)實(shí)驗(yàn)裝置中冷凝管的主要作用是_，錐形瓶中的溶液應(yīng)為_(kāi)。(2)步驟1所加入的物質(zhì)中，有一種物

6、質(zhì)是催化劑，其化學(xué)式為_(kāi)。(3)步驟2中用10% NaHCO3溶液洗滌有機(jī)相，是為了除去溶于有機(jī)相的_(填化學(xué)式)。(4)步驟3中加入無(wú)水MgSO4固體的作用是_。(5)步驟4中采用減壓蒸餾技術(shù)，是為了防止_。同步提升1實(shí)驗(yàn)室中以粗銅(含雜質(zhì)Fe)為原料，制備銅的氯化物的某種流程如下：按要求回答下列問(wèn)題：(1)操作所用到的玻璃儀器有_。(2)上述流程中，所得固體1需要加稀鹽酸溶解，其理由是_；溶液1中加試劑X用于調(diào)節(jié)pH以除去雜質(zhì)，X可選用下列試劑中的_(填序號(hào))。ANaOH BNH3·H2OCCuO DCuSO4(3)反應(yīng)是向溶液2中通入一定量的SO2，加熱一段時(shí)間后生成CuCl白

7、色沉淀。寫(xiě)出制備CuCl的離子方程式：_。(4)現(xiàn)用如圖所示的實(shí)驗(yàn)儀器及藥品來(lái)制備純凈、干燥的氯氣并與粗銅反應(yīng)(鐵架臺(tái)、鐵夾省略)。按氣流方向連接各儀器，接口順序是：a_、_、_、_。實(shí)驗(yàn)中大試管加熱前要進(jìn)行一步重要操作，其操作是_。反應(yīng)時(shí)，盛粗銅粉的試管中的現(xiàn)象是_。(5)在溶液2轉(zhuǎn)化為CuCl2·2H2O的操作過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)溶液顏色由藍(lán)色變?yōu)榫G色。小組同學(xué)欲探究其原因。已知氯化銅溶液中有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系：Cu(H2O)(aq)4Cl(aq)CuCl(aq)4H2O(l)藍(lán)色綠色該同學(xué)取氯化銅晶體配成藍(lán)綠色溶液Y，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，其中能證明溶液中有上述轉(zhuǎn)化關(guān)系的是_(填序號(hào))。A將Y稀釋?zhuān)?/p>

8、發(fā)現(xiàn)溶液呈藍(lán)色B在Y中加入CuCl2晶體，溶液變?yōu)榫G色C在Y中加入NaCl固體，溶液變?yōu)榫G色D取Y進(jìn)行電解，溶液顏色最終消失2某同學(xué)在常溫下設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)流程探究Na2S2O3的化學(xué)性質(zhì)。(1)實(shí)驗(yàn)可說(shuō)明_(填字母)。A該Na2S2O3溶液中水電離的c(OH)108mol/LBH2S2O3是一種弱酸CNa2S2O3是一種弱電解質(zhì)DNs2S2O3的水解方程式為S2O2H2OH2S2O32OH(2)寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：_。(3)Na2S2O3溶液中加入鹽酸有淡黃色沉淀和刺激性氣味的氣體生成，寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式_。(4)實(shí)驗(yàn)室制得的Na2S2O3·5H2O粗產(chǎn)品中往往含有少量雜

9、質(zhì)。為了測(cè)定粗產(chǎn)品中Na2S2O3·5H2O的含量，一般在酸性條件下用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定(假設(shè)粗產(chǎn)品中雜質(zhì)與酸性KMnO4溶液不反應(yīng))。稱(chēng)取1.28 g粗樣品溶于水，用0.40 mol/L KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液(加入適量硫酸酸化)滴定，當(dāng)溶液中S2O全部被氧化時(shí)，消耗KMnO4溶液體積20.00 mL(5S2O8MnO14H=8Mn210SO7H2O)。試回答：此滴定實(shí)驗(yàn)是否需要指示劑？_(填“是”或“否”)。KMnO4溶液置于_(填“酸式”或“堿式”)滴定管中。若滴定時(shí)振蕩不充分，剛看到溶液局部變色就停止滴定，則會(huì)使樣品中Na2S2O3·5H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)量結(jié)果_(

10、填“偏高”、“偏低”或“不變”)。產(chǎn)品中Na2S2O3·5H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)。3氯氣和漂精粉是現(xiàn)代工業(yè)和生活常用的消毒、殺菌劑。(1)某課外活動(dòng)小組利用如圖所示裝置制取氯氣。提供的試劑有：濃鹽酸、飽和食鹽水、氫氧化鈉溶液、高錳酸鉀固體。反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2KMnO416HCl(濃)=2KCl2MnCl25Cl28H2O。裝置H中盛放的試劑是_。處理尾氣時(shí)關(guān)閉彈簧夾a和彈簧夾_(填字母代號(hào)，下同)，打開(kāi)彈簧夾_。(2)寫(xiě)出工業(yè)上用氯氣和石灰乳制取漂粉精的化學(xué)反應(yīng)方程式_。(3)實(shí)驗(yàn)室有一瓶密封不嚴(yán)的漂粉精樣品，其中肯定存在CaCl2，現(xiàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探究該樣品中可能存在的其他固體物質(zhì)。

11、提出合理假設(shè)。假設(shè)1：該漂粉精未變質(zhì)，只含_；假設(shè)2：該漂粉精全部變質(zhì)，只含_；假設(shè)3：該漂粉精部分變質(zhì)，既含Ca(ClO)2又含CaCO3。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論。限選用的儀器和藥品：試管、膠頭滴管、帶導(dǎo)管的單孔塞，蒸餾水、自來(lái)水、1 mol/L鹽酸、品紅溶液、澄清石灰水。(提示：不必檢驗(yàn)Ca2和Cl)實(shí)驗(yàn)步驟預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論a取少量上述漂粉精于試管中，_b4.(2015·福建理綜，25)某化學(xué)興趣小組制取氯酸鉀和氯水并進(jìn)行有關(guān)探究實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)一制取氯酸鉀和氯水利用下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(1)制取實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，取出B中試管冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌。該實(shí)驗(yàn)操

12、作過(guò)程需要的玻璃儀器有_。(2)若對(duì)調(diào)B和C裝置的位置，_(填“能”或 “不能”)提高B中氯酸鉀的產(chǎn)率。實(shí)驗(yàn)二氯酸鉀與碘化鉀反應(yīng)的探究(3)在不同條件下KClO3可將KI氧化為I2或KIO3。該小組設(shè)計(jì)了系列實(shí)驗(yàn)研究反應(yīng)條件對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響，其中系列a實(shí)驗(yàn)的記錄表如下(實(shí)驗(yàn)在室溫下進(jìn)行)：試管編號(hào)12340.20 mol·L1 KI/mL1.01.01.01.0KClO3(s)/g0.100.100.100.106.0 mol·L1 H2SO4/mL03.06.09.0蒸餾水/mL9.06.03.00實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 系列a實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖莀。設(shè)計(jì)1號(hào)試管實(shí)驗(yàn)的作用是_。若2號(hào)試管

13、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為“黃色溶液”，取少量該溶液加入淀粉溶液顯藍(lán)色；假設(shè)氧化產(chǎn)物唯一，還原產(chǎn)物為KCl，則此反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)。實(shí)驗(yàn)三測(cè)定飽和氯水中氯元素的總量(4)該小組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案為：使用下圖裝置，加熱15.0 mL飽和氯水試樣，測(cè)定產(chǎn)生氣體的體積。此方案不可行的主要原因是_。(不考慮實(shí)驗(yàn)裝置及操作失誤導(dǎo)致不可行的原因)(5)根據(jù)下列資料，為該小組設(shè)計(jì)一個(gè)可行的實(shí)驗(yàn)方案(不必描述操作過(guò)程的細(xì)節(jié))：_。資料：i.次氯酸會(huì)破壞酸堿指示劑；ii.次氯酸或氯氣可被SO2、H2O2和FeCl2等物質(zhì)還原成Cl。51­苯乙醇具有柔和、愉快而持久的玫瑰香氣而廣泛用于各種食用香精和煙用香精中，是香料用芳

14、香化合物中較為重要和應(yīng)用廣泛的一種食用香料。實(shí)驗(yàn)室制備1­苯乙醇的反應(yīng)、裝置和有關(guān)數(shù)據(jù)如下：試劑熔點(diǎn)/沸點(diǎn)/密度/g·cm3溶解性水乙醇乙醚1­苯乙醇20203.41.013不溶溶溶苯乙酮19.7202.31.028不溶溶溶硼氫化鈉364001.076溶溶不溶乙醚116.334.60.713微溶溶實(shí)驗(yàn)步驟：在A中加入15 mL 95%的乙醇和0.1 g硼氫化鈉，攪拌下，再滴入8 mL苯乙酮，邊攪拌，邊往A中滴加6 mL 3 mol·L1的鹽酸；使A中反應(yīng)液的溫度保持在48 50 ，使其中大部分乙醇蒸出，出現(xiàn)分層，再加入10 mL乙醚。將混合反應(yīng)液倒入分液

15、漏斗，分離上述液體，水層再用 10 mL 乙醚萃取，合并兩次分液的有機(jī)相。被干燥的有機(jī)相中加入0.6 g 無(wú)水碳酸鉀，再進(jìn)行簡(jiǎn)單蒸餾除去乙醚；最后進(jìn)行減壓蒸餾，收集202 203.5 的餾分，產(chǎn)量為 4.5 g。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)儀器C的名稱(chēng)為_(kāi)。(2)反應(yīng)完成后，反應(yīng)液出現(xiàn)分層，下層為_(kāi)，加入10 mL乙醚，充分振蕩后，下層為_(kāi)。(選填“有機(jī)層”或“水溶液層”)(3)裝置圖中箭頭2表示_，箭頭3表示裝置C與大氣連通，箭頭3的這種裝置特點(diǎn)的意義是_。(4)反應(yīng)中加入乙醇的目的是_。(5)被干燥的有機(jī)相進(jìn)行簡(jiǎn)單蒸餾(除去乙醚)前加入無(wú)水碳酸鉀的目的是_。(6)本實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率為_(kāi)(填標(biāo)號(hào))。a1

16、1.9% b28.7% c53.8% d71.4%6.某氯化鐵樣品含有少量FeCl2雜質(zhì)?，F(xiàn)要測(cè)定其中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，實(shí)驗(yàn)按以下步驟進(jìn)行：(1)操作所用到的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒外，還必須有_、_(填儀器名稱(chēng))。(2)寫(xiě)出加入氯水發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_。(3)檢驗(yàn)沉淀已經(jīng)洗滌干凈的操作及現(xiàn)象是_。(4)坩堝質(zhì)量為W1 g，加熱后坩堝與紅棕色固體總質(zhì)量為W2 g，則樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是_(列出原始算式，不需化簡(jiǎn))；若稱(chēng)量準(zhǔn)確而最終測(cè)量的結(jié)果偏大，則造成誤差的原因可能是_(寫(xiě)出一種原因即可)。7.Fe元素是地殼中最豐富的元素之一，在金屬中含量?jī)H次于鋁，鐵及其化合物在生活生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用。請(qǐng)回

17、答下列問(wèn)題。(1)磁鐵礦是工業(yè)上冶煉鐵的原料之一，其原理是Fe3O44CO3Fe4CO2，若有1 mol Fe3O4參加反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是_ mol。(2)與明礬相似，硫酸鐵也可用作凈水劑，在使用時(shí)發(fā)現(xiàn)硫酸鐵并不能使酸性廢水中的懸浮物沉降除去，其原因是_。(3)某課外活動(dòng)小組將下圖所示裝置按一定順序連接，在實(shí)驗(yàn)室里制取一定量的FeCl3(所通氣體過(guò)量并充分反應(yīng))。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：各裝置的正確連接順序?yàn)?填寫(xiě)裝置代號(hào))A_D。裝置C的作用是_。反應(yīng)開(kāi)始后，B中硬質(zhì)玻璃管內(nèi)的現(xiàn)象為_(kāi)；可以檢驗(yàn)生成物中含有Fe3的試劑是_(填寫(xiě)試劑名稱(chēng))。8.鉬是一種過(guò)渡金屬元素，通常用作合金及不銹鋼的添加

18、劑，這種元素可增強(qiáng)合金的強(qiáng)度、硬度、可焊性及韌性，還可增強(qiáng)其耐高溫及耐腐蝕性能。如圖是化工生產(chǎn)中制備金屬鉬的主要流程圖。(1)寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。(2)反應(yīng)的尾氣可以再利用，寫(xiě)出應(yīng)用該尾氣制得的兩種重要化學(xué)試劑_。(3)如果在實(shí)驗(yàn)室模擬操作1和操作2，則需要使用的主要玻璃儀器有_。(4)鉬在空氣中灼燒生成三氧化鉬，三氧化鉬溶于氫氧化鈉溶液生成鉬酸鈉；三氧化鉬不溶于鹽酸或稀硫酸。鉬酸鈉的化學(xué)式為_(kāi)。(5)工業(yè)上制備還原性氣體CO和H2的反應(yīng)原理為CO2CH42CO2H2，CH4H2OCO3H2。含甲烷體積分?jǐn)?shù)為80%的a L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)天然氣與足量二氧化碳和水蒸氣的混合物在高溫下反應(yīng)，甲烷

19、轉(zhuǎn)化率為90%，用產(chǎn)生的還原性氣體(CO和H2)還原MoO3制鉬，理論上能生產(chǎn)鉬的質(zhì)量為_(kāi)(鉬的相對(duì)原子質(zhì)量為96)。9.工業(yè)上用某礦渣(含有Cu2O、Al2O3、Fe2O3、SiO2)提取銅的操作流程如圖所示：已知：Cu2O2H=CuCu2H2O。沉淀物Cu(OH)2Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2開(kāi)始沉淀pH5.44.01.15.8沉淀完全pH6.75.23.28.8請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)固體混合物A的成分是(填化學(xué)式)。(2)反應(yīng)完成后，鐵元素的主要存在形式為(填離子符號(hào))。請(qǐng)寫(xiě)出生成該離子所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：_。(3)x的數(shù)值范圍是3.2x4.0，y對(duì)應(yīng)的數(shù)值范圍是。(4)下列關(guān)于用NaClO調(diào)節(jié)p