必修一4.4氨硝酸硫酸實(shí)驗(yàn)操作題

第四節(jié)實(shí)驗(yàn)操作題此題對反應(yīng)原理、裝置原理、操作原理進(jìn)行了深層次的考查．能力要求全面，觀察的針對性與全面性．定性定量相結(jié)合問題的處理，可以說沒有做過實(shí)驗(yàn)的同學(xué)要想完整全面地回答本題難度是相當(dāng)大的，同時(shí)它也啟示我們復(fù)習(xí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)要全方位地研究。典型例題1：用示意圖中的簡易裝置可以進(jìn)行氣體的發(fā)生和收集。（1）實(shí)驗(yàn)前應(yīng)如何檢查該裝置的氣密性？（2）拔開試管a的橡皮塞，加入10mL6mol/L稀硝酸和1g薄銅片，立即將帶有導(dǎo)管的橡皮塞塞緊試管口。反應(yīng)開始時(shí)速度緩慢，然后逐漸加快。請寫出在試管a中發(fā)生的所有反應(yīng)的化學(xué)方程式。（3）從反應(yīng)開始到反應(yīng)結(jié)束，在試管a中可觀察到哪些現(xiàn)象？請依次寫出。（4）在反應(yīng)開始時(shí)，可觀察到導(dǎo)管b中的水面先沿管b慢慢上升到一定高度，此后又回落，然后有氣泡從管口冒出．試說明反應(yīng)開始時(shí)，導(dǎo)管中水面先上升的原因。（5）試管c收集滿氣體后，用拇指堵住管口，取出水槽．將管口向上，松開拇指，片刻后，再次堵住管口，將試管又再倒置于水槽中，松開拇指。此時(shí)可觀察到什么現(xiàn)象？解析：本題從知識上主要考查了NO與O2的反應(yīng)，NO2和H2O的反應(yīng)及Cu與HNO3的反應(yīng)，同時(shí)考查審題能力、觀察能力和對材料的組織能力．解體的關(guān)鍵是抓住反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，沿著產(chǎn)生氣體的流向進(jìn)行回答。答案：（1）將b管插入水中，用手握住a試管，觀察水中是否有氣泡冒出，松開手后，b管是否產(chǎn)生一段水柱。（2）3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O（3）稀HNO3中有無色氣泡產(chǎn)生，氣體上升過程中變?yōu)榧t棕色，后期不再變色，Cu片不斷溶解，溶液變?yōu)樗{(lán)色。（4）開始生成的NO被a管中O2氧化為NO2，當(dāng)遇水時(shí)因其易溶于水而產(chǎn)生倒吸。（5）試管內(nèi)紅棕色消失，液面上升，但不能充滿試管。友情提示：此題對反應(yīng)原理、裝置原理、操作原理進(jìn)行了深層次的考查．能力要求全面，觀察的針對性與全面性．定性定量相結(jié)合問題的處理，可以說沒有做過實(shí)驗(yàn)的同學(xué)要想完整全面地回答本題難度是相當(dāng)大的，同時(shí)它也啟示我們復(fù)習(xí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)要全方位地研究，切忌水過地皮濕的做法。變式1：實(shí)驗(yàn)室合成氨的裝置如圖所示．試回答：裝置甲的作用是①，②；從乙處導(dǎo)出的氣體是；檢驗(yàn)產(chǎn)物的簡單化學(xué)方法是。解析：本題將工業(yè)合成NH3的反應(yīng)搬到了實(shí)驗(yàn)室中，工業(yè)上合成NH3的反應(yīng)為：N2+3H22NH3這里高壓是無法實(shí)現(xiàn)的。從反應(yīng)來看，V(N2)∶V(H2)＝1∶3，這個(gè)比例可由甲裝置適當(dāng)控制，在甲中N2和H2可以混合均勻；此外，濃H2SO4還有干燥作用．由于反應(yīng)可逆，所以從乙處導(dǎo)出的是N2、H2和NH3的混合氣體。檢驗(yàn)NH3的簡單方法可以是用玻璃棒蘸濃鹽酸，也可以使用紅色石蕊試紙。答案：（1）①干燥氣體②使兩種氣體充分混合③觀察氣泡，調(diào)節(jié)H2、N2的流速(只要求注寫其中兩項(xiàng))（2）NH3及N2和H2的混合氣體用蘸有濃鹽酸的玻璃棒放在導(dǎo)管口，有白煙說明有NH3生成（或?qū)⒁恍∑瑵駶櫟募t色石蕊試紙沾在玻璃棒的一端，靠近導(dǎo)管口，試紙變藍(lán)色說明有NH3生成）典型例題2、長期存放的亞硫酸鈉可能會被部分氧化，現(xiàn)通過實(shí)驗(yàn)來測定某無水亞硫酸鈉試劑的純度。實(shí)驗(yàn)步驟如下：①稱量ag樣品，置于燒杯中。②加入適量蒸餾水，使樣品溶解。③加入稀鹽酸，使溶液呈強(qiáng)酸性，再加過量的BaCl2溶液。④過濾，用蒸餾水洗滌沉淀。⑤加熱干燥沉淀物。⑥將沉淀物冷卻至室溫后，稱量。⑦重復(fù)⑤、⑥操作直到合格，最后得到bg固體。回答下面問題：（1）本實(shí)驗(yàn)中是否能用Ba（NO3）2代替BaCl2?__________；其理由是。（2）步驟③中加鹽酸使溶液呈強(qiáng)酸性的目的是。（3）步驟⑦的“合格”標(biāo)準(zhǔn)是：。（4）實(shí)驗(yàn)測得樣品中無水亞硫酸鈉占原有樣品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是。（列出算式．不需化簡）解析：Na2SO3容易被空氣中的O2氧化為Na2SO4，但ag樣品配成溶液加入HCl后，Na2SO3已經(jīng)轉(zhuǎn)化為SO2，再加BaCl2就只得BaSO4沉淀。通過BaSO4的質(zhì)量bg求出變質(zhì)生成的Na2SO4的質(zhì)量即可。具體的操作及設(shè)問均圍繞不使Na2SO3沉淀及精確稱量沉淀的質(zhì)量展開，在注意原理分析的同時(shí)也要注意實(shí)驗(yàn)技巧的分析。答案：（1）不能在酸性溶液中，NO3－能將SO32－氧化成SO42－，造成結(jié)果錯(cuò)誤。（2）保證得到的沉淀都是BaSO4，沒有BaSO3。（3）連續(xù)兩次稱量的質(zhì)量不變（4）（ag－142g·mol－1×）××100%思維提升：涉及到測定樣品中亞硫酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，包括了測定步驟、操作、試劑的選擇以及定量計(jì)算，綜合程度較高。亞硫酸鈉被部分氧化，樣品中必同時(shí)含有亞硫酸鈉和硫酸鈉，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菧y定亞硫酸鈉的含量。其原理是先測定硫酸鋇沉淀質(zhì)量換算為硫酸鈉的質(zhì)量，即可求出亞硫酸鈉的質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是除去樣品中的SO32－，且讓硫酸鈉沉淀完全。在解答過程中一要引導(dǎo)學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)測定的原理，形成正確的解題方法思路；二要通過問題分析如：BaCl2必須過量的原因、如何確定BaCl2是否過量的方法等，培養(yǎng)自己的發(fā)散思維能力。變式2:為了證明鐵和硫反應(yīng)產(chǎn)物中鐵的化合價(jià)，下面是某同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)過程的一部分：請回答以下問題：（1）混合粉末A中硫粉過量的原因是；（2）反應(yīng)在“惰氣環(huán)境”中進(jìn)行的原因是；（3）操作①是用燒熱的玻璃棒點(diǎn)觸混合粉末，反應(yīng)即可持續(xù)進(jìn)行，說明__________；（4）操作②的作用是__________。反應(yīng)方程式是。也可改用加入__________（5）操作③稀H2SO4煮沸的目的是；（6）為證明產(chǎn)物中鐵的價(jià)態(tài)，對D溶液的實(shí)驗(yàn)操作最好是。解析：只要搞清設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的目的和原理，結(jié)合硫和鐵反應(yīng)的特點(diǎn)，注意空氣的氧化性，即可迎刃而解。答案：（1）防止因鐵粉過量而使濾渣C中的鐵粉與H2SO4反應(yīng)，生成Fe2＋干擾實(shí)驗(yàn)。（2）防止環(huán)境中的O2參與反應(yīng)（3）硫和鐵粉反應(yīng)是放熱的（4）除去混合物中的硫粉3S＋6KOH2K2S＋K2SO3＋3H2OCS2（5）防止H2SO4溶解的氧氣氧化生成的Fe2＋（6）加入煮沸的KSCN溶液．看是否變?yōu)檠t色溶液典型例題3：在二氧化碳中混有少量的二氧化硫、三氧化硫、氯化氫雜質(zhì)。設(shè)計(jì)一種一步只除去一種雜質(zhì)，最后得到干燥純凈二氧化碳的實(shí)驗(yàn)方案。試回答：（1）使氣體經(jīng)過各試劑(自選)的順序?yàn)開_____________；（2）寫出有關(guān)的離子方程式：______________。解析：首先確定除各種雜質(zhì)應(yīng)采試劑。①除去SO3可選用濃硫酸使它溶解，這樣可以不影響CO2、SO2和HCl。②除去SO2的試劑在CO2為主氣體時(shí)，不能用NaOH，可用酸性KMnO4溶液，但HCl也溶于KMnO4溶液中，甚至HCl會被氧化生成Cl2(帶入新的雜質(zhì))。若選用NaHCO3，雖能除SO2，但同時(shí)也除去了HCl，所以也不能選用。但若在除SO3之后除去HCl可選用NaHSO3飽和溶液，可不影響CO2、SO2。其后再用飽和NaHCO3除SO2即可。氣體用溶液洗氣后必然混有水蒸氣，可用干燥劑除之。答案：（1）濃硫酸→飽和NaHSO3→飽和NaHCO3→濃硫酸（或無水氯化鈣等酸性或中性干燥劑）。（2）HSO3-+H+＝H2O+SO2↑，HCO3-+SO2＝HSO3-+CO2↑。方法指導(dǎo)：題中除HCl、SO2選用酸式鹽溶液是為避免不必要的干擾。比如：用Na2CO3除去CO2中的SO2，會因CO2與Na2CO3作用生成NaHCO3而損失主氣體；用Na2SO3除去SO2中的HCl，也會因SO2與Na2SO3生成NaHSO3而損失SO2。變式3：實(shí)驗(yàn)室里需要純凈的氯化鈉溶液，但現(xiàn)有的氯化鈉晶體中混有少量硫酸鈉和碳酸氫銨，設(shè)計(jì)一組實(shí)驗(yàn)去雜質(zhì)。試簡單回答下列問題。（1）除去碳酸氫銨，用加熱方法好，還是加入強(qiáng)堿微熱的方法好?答：______________，原因是____________________，判斷碳酸氫銨已完全除去的方法是__________________________。（2）加熱的固體殘?jiān)苡谒?，?yīng)該用氯化鋇溶液還是硝酸鋇溶液除去SO42-?答：_____________，原因是______________，判斷SO42-已完全除去的方法是_________。解析：解析解答除雜質(zhì)題的思路是：①不增：即不增加新的雜質(zhì)，增加了要設(shè)法除盡。②不減：不減少欲被提純的物質(zhì)。③易分離：即被提純的物質(zhì)