归纳与整理优质课一等奖教案

实验方案的设计与评价

命题探究

答案

(1)样品中没有Fe(Ⅲ) Fe(Ⅱ)易被氧气氧化为Fe(Ⅲ) (2)①干燥管

②dabfce ③

偏小

(3)①c、a 生成白色沉淀、褪色

②2FeSO4

Fe2O3+SO2↑+SO3↑

知识储备

核心考点

1.Fe的检验

2.Fe的还原性

3.实验操作步骤的设计

4.SO2、SO3的检验

5.化学方程式的书写

解题思路

(1)滴加KSCN溶液,溶液颜色无明显变化,说明溶液中3+2+不含Fe;通入空气,溶液逐渐变红,说明Fe被氧气氧3+化成了Fe。(2)②先通入N2将装置中的空气排出,然后加热,可防止FeSO4在加热过程中被氧化;最后在N2保护下冷却至室温再称重。③设绿矾晶体的化学式为3+2+1.H2还原CuO实验中,先用H2将装置中空气排净后再加热;实验结束后要先熄灭酒精灯,将Cu在H2保护下冷却至室温

2.石英玻璃管更耐高温,但与普通玻璃管一样不能用于强碱性物质的加热、灼烧

规律总结

SO2、CO2与钡盐溶液反应规律:1.SO2、CO2均不与BaCl2溶液反应;2.CO2不与Ba(NO3)2溶液反应,SO2可与Ba(NO3)2溶液反应生成BaSO4沉淀。

能力要求

此题要求能根据化合物的性质合理设计实验步骤,同时对数据处理能力及分析问题能力也进行了考查。

命题特点

本专题命题有两大特点:1.以选择题形式,结合实验装置图分析某制备实验是否能达到实验目的,或对现象进行分析并得出结论、作出评价等;2.作为非选择FeSO4·xH2O,结合题意可知=,x==;若实验时未排空气就加热,则FeSO4会被氧化,使m3偏大,计算

出的x偏小。(3)由题意可知可分解生成SO4固体高温条件下题,以物质的制备和资源的回收利用为载体,以及以探究物质的组成、性质为线索,综合考查化学实验基本操作,并对实验设计进行分析、评价、改进或自行设计实验方案。

O3,依据氧化还原反应中得失电子守恒规律推测产物中应有SO2,且Fe2O3与SO2物质的量之比为1∶1,结合原子守恒可知产物中还应该有SO3,故FeSO4高温分解反应的化学方程式为2FeSO4

Fe2O3+SO2↑+SO3↑;SO2与BaCl2不反应,SO3与BaCl2反应生成BaSO4沉淀,故先用BaCl2溶液检验SO3气体,再用品红溶液检验SO2气体,最后用NaOH溶液进行尾气处理。

五年高考

考点一

实验方案的设计

1.(2017天津理综,4,6分)以下实验设计能达到实验目的的是(

)

实验目的

A.

B.

C.

D.

除去NaHCO3固体中的Na2CO3

制备无水AlCl3

重结晶提纯苯甲酸

鉴别NaBr和KI溶液

实验设计

将固体加热至恒重

蒸发Al与稀盐酸反应后的溶液

将粗品水溶、过滤、蒸发、结晶

分别加新制氯水后,用CCl4萃取

答案

D

2.(2016北京理综,10,6分)K2Cr2O7溶液中存在平衡:Cr2色)+2H。用K2Cr2O7溶液进行下列实验:

+(橙色)+H2O

2Cr(黄

结合实验,下列说法不正确的是(

)

A.①中溶液橙色加深,③中溶液变黄

B.②中Cr2被C2H5OH还原

C.对比②和④可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强

D.若向④中加入70%

H2SO4溶液至过量,溶液变为橙色

答案

D

3.(2015重庆理综,4,6分)下列实验中,所使用的装置(夹持装置略)、试剂和操作方法都正确的是(

)

答案

A

4.(2014课标Ⅰ,13,6分)利用如图所示装置进行下列实验,能得出相应实验结论的是(

)

选项

A.

B.

①

稀硫酸

浓硫酸

②

Na2S

蔗糖

③

AgNO3与

AgCl的浊液

溴水

Ba(NO3)2

溶液

Na2SiO3

溶液

实验结论

Ksp(AgCl)>

Ksp(Ag2S)

浓硫酸具有脱

水性、氧化性

SO2与可溶性

钡盐均可生

成白色沉淀

酸性:硝酸>

碳酸>硅酸

C.

稀盐酸

Na2SO3

D.

答案

B

浓硝酸

Na2CO3

5.(2013安徽理综,8,6分)实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验,最合理的选项是(

)

选项

A

B

C

D

答案

B

6.(2016课标Ⅰ,26,14分)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列a中的物质

浓氨水

浓硫酸

稀硝酸

浓盐酸

b中的物质

CaO

Na2SO3

Cu

MnO2

c中收集

的气体

NH3

SO2

NO2

Cl2

d中的物质

H2O

NaOH溶液

H2O

NaOH溶液

问题:

(1)氨气的制备

①氨气的发生装置可以选择上图中的

,反应的化学方程式为

。 ②欲收集一瓶干燥的氨气,选择上图中的装置,其连接顺序为:发生装置→

(按气流方向,用小写字母表示)。 (2)氨气与二氧化氮的反应

将上述收集到的NH3充入注射器X中,硬质玻璃管Y中加入少量催化剂,充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。

操作步骤

实验现象

解释原因

②反应的化学方程式

生成的气态水凝聚

④

NH3↑+H2O) ②打开K1,推动注射器活塞,使X①Y管中

中的气体缓慢通入Y管中

将注射器活塞退回原处并固Y管中有少量水珠

定,待装置恢复到室温

打开K2

③

答案

(1)①A 2NH4Cl+Ca(OH)2dcfei

2NH3↑+CaCl2+2H2O(或B NH3·H2O(2)①红棕色气体慢慢变浅

②8NH3+6NO2

7N2+12H2O ③Z中NaOH溶液产生倒吸现象

④反应后气体分子数减少,Y管中压强小于外压

7.(2016北京理综,27,12分)以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料,制备高纯PbO,实现铅的再生利用。其工作流程如下:

(1)过程Ⅰ中,在Fe催化下,Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是

。 2+

(2)过程Ⅰ中,Fe催化过程可表示为:

ⅰ:2Fe+PbO2+4H+S2++2+

2Fe+PbSO4+2H2O

3+ⅱ:……

①写出ⅱ的离子方程式: 。 ②下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。

a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液几乎无色,再加入少量PbO2,溶液变红。

b. 。 (3)PbO溶解在NaOH溶液中,存在平衡:PbO(s)+NaOH(aq)

NaHPbO2(aq),其溶解度曲线如下图所示。

①过程Ⅱ的目的是脱硫。滤液1经处理后可在过程Ⅱ中重复使用,其目的是

(选填序号)。 A.减少PbO的损失,提高产品的产率

B.重复利用NaOH,提高原料的利用率

C.增加Na2SO4浓度,提高脱硫效率

②过程Ⅲ的目的是提纯。结合上述溶解度曲线,简述过程Ⅲ的操作:

。 答案

(12分)(1)Pb+PbO2+2H2SO4(2)①2Fe+Pb+S3+2+

2PbSO4+2H2O

2Fe+PbSO4

②b.取a中红色溶液,向其中加入铅粉后,红色褪去

(3)①A、B

②向PbO粗品中加入一定量的35%

NaOH溶液,加热至110

℃,充分溶解后,趁热过滤,冷却结晶,过滤得到PbO固体

8.(2014大纲全国,29,15分)苯乙酸铜是合成优良催化剂、传感材料——纳米氧化铜的重要前驱体之一。下面是它的一种实验室合成路线:

()2Cu+H2O

制备苯乙酸的装置示意图如下(加热和夹持装置等略):

已知:苯乙酸的熔点为76.5

℃,微溶于冷水,溶于乙醇。

回答下列问题:

(1)在250

mL三口瓶a中加入70

mL

70%硫酸。配制此硫酸时,加入蒸馏水与浓硫酸的先后顺序是

。 (2)将a中的溶液加热至100

℃,缓缓滴加40

g苯乙腈到硫酸溶液中,然后升温到130

℃继续反应。在装置中,仪器b的作用是

;仪器c的名称是

,其作用是

。反应结束后加适量冷水,再分离出苯乙酸粗品。加入冷水的目的是

。下列仪器中可用于分离苯乙酸粗品的是

(填标号)。 A.分液漏斗

B.漏斗

C.烧杯

D.直形冷凝管

E.玻璃棒

(3)提纯粗苯乙酸的方法是

,最终得到44

g纯品,则苯乙酸的产率是

。 (4)用CuCl2·2H2O和NaOH溶液制备适量Cu(OH)2沉淀,并多次用蒸馏水洗涤沉淀,判断沉淀洗干净的实验操作和现象是

。 (5)将苯乙酸加入到乙醇与水的混合溶剂中,充分溶解后,加入Cu(OH)2搅拌30

min,过滤,滤液静置一段时间,析出苯乙酸铜晶体,混合溶剂中乙醇的作用是

。 答案

(1)先加水、再加入浓硫酸(1分)

(2)滴加苯乙腈(1分) 球形冷凝管(1分) 回流(或使汽化的反应液冷凝)(1分) 便于苯乙酸析出(2分) BCE(全选对2分)

(3)重结晶(1分) 95%(2分)

(4)取少量洗涤液、加入稀硝酸、再加AgNO3溶液、无白色浑浊出现(2分)

(5)增大苯乙酸溶解度,便于充分反应(2分)

9.(2013浙江理综,8,6分)下列说法正确的是(

)

A.实验室从海带提取单质碘的方法是:取样→灼烧→溶解→过滤→萃取

B.用乙醇和浓H2SO4制备乙烯时,可用水浴加热控制反应的温度

C.氯离子存在时,铝表面的氧化膜易被破坏,因此含盐腌制品不宜直接存放在铝制容器中

D.将(NH4)2SO4、CuSO4溶液分别加入蛋白质溶液,都出现沉淀,表明二者均可使蛋白质变性

答案

C

10.(2016江苏单科,16,12分)以电石渣[主要成分为Ca(OH)2和CaCO3]为原料制备KClO3的流程如下:

(1)氯化过程控制电石渣过量、在75

℃左右进行。氯化时存在Cl2与Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2的反应,Ca(ClO)2进一步转化为Ca(ClO3)2,少量Ca(ClO)2

分解为CaCl2和O2。

①生成Ca(ClO)2的化学方程式为

。 ②提高Cl2转化为Ca(ClO3)2的转化率的可行措施有

(填序号)。 A.适当减缓通入Cl2速率

B.充分搅拌浆料

C.加水使Ca(OH)2完全溶解

(2)氯化过程中Cl2

转化为Ca(ClO3)2的总反应方程式为

6Ca(OH)2+6Cl2

Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O

氯化完成后过滤。

①滤渣的主要成分为

(填化学式)。 ②滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比n[Ca(ClO3)2]∶n(CaCl2)

1∶5(填“>”“<”或“=”)。 (3)向滤液中加入稍过量KCl固体可将Ca(ClO3)2转化为KClO3。若溶液中KClO3的含量为100

-1g·L,从该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法是

。 答案

(12分)(1)①2Cl2+2Ca(OH)2

Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O ②AB

(2)①CaCO3、Ca(OH)2

②<

(3)蒸发浓缩、冷却结晶

11.(2015江苏单科,19,15分)实验室用下图所示装置制备KClO溶液,并通过KClO溶液与Fe(NO3)3溶液的反应制备高效水处理剂K2FeO4。

已知K2FeO4具有下列性质:①可溶于水、微溶于浓KOH溶液,②在0

℃~5

℃、强碱性溶液中3+比较稳定,③在Fe和Fe(OH)3催化作用下发生分解,④在酸性至弱碱性条件下,能与水反应生成Fe(OH)3和O2。

(1)装置A中KMnO4与盐酸反应生成MnCl2和Cl2,其离子方程式为

,将制备的Cl2通过装置B可除去

(填化学式)。 (2)Cl2与KOH在较高温度下反应生成KClO3。在不改变KOH溶液的浓度和体积的条件下,控制反应在0

℃~5

℃进行,实验中可采取的措施是

、

。 (3)制备K2FeO4时,KClO饱和溶液与Fe(NO3)3饱和溶液的混合方式为

。

(4)提纯K2FeO4粗产品[含有Fe(OH)3、KCl等杂质]的实验方案为:将一定量的K2FeO4粗产品-1溶于冷的3

mol·L

KOH溶液中, (实验中须使用的试剂有:饱和KOH溶液,乙醇;除常用仪器外须使用的仪器有:砂芯漏斗,真空干燥箱)。

答案

(15分)

(1)2Mn+16H+10Cl+-

2Mn+5Cl2↑+8H2O HCl

2+(2)缓慢滴加盐酸

装置C加冰水浴

(3)在搅拌下,将Fe(NO3)3饱和溶液缓慢滴加到KClO饱和溶液中

(4)用砂芯漏斗过滤,将滤液置于冰水浴中,向滤液中加入饱和KOH溶液,搅拌、静置,再用砂芯漏斗过滤,晶体用适量乙醇洗涤2~3次后,在真空干燥箱中干燥

12.(2014课标Ⅱ,28,15分)某小组以CoCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料,在活性炭催化下,合成了橙黄色晶体X。为确定其组成,进行如下实验。

①氨的测定:精确称取w

g

X,加适量水溶解,注入如图所示的三颈瓶中,然后逐滴加入足量-110%NaOH溶液,通入水蒸气,将样品液中的氨全部蒸出,用V1

mL

c1

mol·L的盐酸标准溶液吸-1收。蒸氨结束后取下接收瓶,用c2

mol·LNaOH标准溶液滴定过剩的HCl,到终点时消耗V2

mL

NaOH溶液。

②氯的测定:准确称取样品X,配成溶液后用AgNO3标准溶液滴定,K2CrO4溶液为指示剂,至出现淡红色沉淀不再消失为终点(Ag2CrO4为砖红色)。

回答下列问题:

(1)装置中安全管的作用原理是

。 (2)用NaOH标准溶液滴定过剩的HCl时,应使用

式滴定管,可使用的指示剂为

。 (3)样品中氨的质量分数表达式为

。 (4)测定氨前应该对装置进行气密性检验,若气密性不好测定结果将

(填“偏高”或“偏低”)。 (5)测定氯的过程中,使用棕色滴定管的原因是

;滴定终点时,若溶液中c(Ag)=2.0×10

mol·L,c(Cr+-5-1)为

mol·L。[已知:Ksp(Ag2CrO4)=1.12×10]

-1-12(6)经测定,样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为1∶6∶3,钴的化合价为

。制备X的化学方程式为

;X的制备过程中温度不能过高的原因是

。 答案

(1)当A中压力过大时,安全管中液面上升,使A瓶中压力稳定(2分)

(2)碱

酚酞(或甲基红)(每空1分,共2分)

(3)×100%(2分)

(4)偏低(2分)

-3(5)防止硝酸银见光分解

2.8×10(每空1分,共2分)

(6)+3(1分)

2CoCl2+2NH4Cl+10NH3+H2O2

2[Co(NH3)6]Cl3+2H2O(2分) 温度过高过氧化氢分解、氨气逸出(2分)

13.(2013江苏单科,19,15分)柠檬酸亚铁(FeC6H6O7)是一种易吸收的高效铁制剂,可由绿矾(FeSO4·7H2O)通过下列反应制备:

FeSO4+Na2CO3

FeCO3↓+Na2SO4

FeCO3+C6H8O7

FeC6H6O7+CO2↑+H2O

下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0

-1mol·L计算)。

金属离子

Fe

Al

Fe

2+3+3+开始沉淀的pH

1.1

3.0

5.8

沉淀完全的pH

3.2

5.0

8.8

(1)制备FeCO3时,选用的加料方式是

(填字母),原因是

。 a.将FeSO4溶液与Na2CO3溶液同时加入到反应容器中

b.将FeSO4溶液缓慢加入到盛有Na2CO3溶液的反应容器中

c.将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有FeSO4溶液的反应容器中

(2)生成的FeCO3沉淀需经充分洗涤,检验洗涤是否完全的方法是 。 (3)将制得的FeCO3加入到足量柠檬酸溶液中,再加入少量铁粉,80

℃下搅拌反应。①铁粉的作用是

。②反应结束后,无需过滤,除去过量铁粉的方法是

。 (4)最后溶液经浓缩、加入适量无水乙醇、静置、过滤、洗涤、干燥,获得柠檬酸亚铁晶体。分离过程中加入无水乙醇的目的是

。

(5)某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3)出发,先制备绿矾,再合成柠檬酸亚铁。请结合右图的绿矾溶解度曲线,补充完整由硫铁矿烧渣制备FeSO4·7H2O晶．．．．体的实验步骤(可选用的试剂:铁粉、稀硫酸和NaOH溶液):向一定量烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应,

,得到FeSO4溶液,

,

得到FeSO4·7H2O晶体。

答案

(15分)(1)c 避免生成Fe(OH)2沉淀

(2)取最后一次的洗涤滤液1~2

mL于试管中,向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,则表明已洗涤干净

(3)①防止+2价的铁元素被氧化

②加入适量柠檬酸让铁粉反应完全

(4)降低柠檬酸亚铁在水中的溶解量,有利于晶体析出

(5)“(过滤,)向反应液中加入足量的铁粉,充分搅拌后,滴加NaOH溶液调节反应液的pH约为5,过滤”或“过滤,向滤液中滴加过量的NaOH溶液,过滤,充分洗涤固体,向固体中加入足量稀硫酸至固体完全溶解,再加入足量的铁粉,充分搅拌后,过滤”

(滴加稀硫酸酸化,)加热浓缩得到60

℃饱和溶液,冷却至0

℃结晶,过滤,少量冰水洗涤,低温干燥

14.(2013重庆理综,9,15分)某研究小组利用下图装置探究温度对CO还原Fe2O3的影响(固定装置略)。

(1)MgCO3的分解产物为

。 (2)装置C的作用是

,处理尾气的方法为

。 (3)将研究小组分为两组,按上图装置进行对比实验,甲组用酒精灯、乙组用酒精喷灯对装置D加热,反应产物均为黑色粉末(纯净物)。两组分别用产物进行以下实验。

步骤

1

2

3

4

操作

取黑色粉末加入稀盐酸

取步骤1中溶液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液

取步骤1中溶液,滴加KSCN溶液

向步骤3溶液中滴加新制氯水

验

图装置还

。 甲组现象

溶解,无气泡

蓝色沉淀

变红

红色褪去

证

可采乙组现象

溶解,有气泡

蓝色沉淀

无现象

先变红,后褪色

①乙组得到的黑色粉末是

。 ②甲组步骤1中反应的离子方程式为

骤4中,溶液变红的原因为

因及其为

④从实验安全考虑,上是

答案

(15分)(1)MgO、CO2

。③乙组步

;溶液褪色可能的原方法

。 取的改进措施(2)除CO2

点燃

(3)①Fe

+3+2+②Fe3O4+8H

2Fe+Fe+4H2O

2+3+3+--③Fe被氧化为Fe,Fe遇SCN显红色

假设SCN被Cl2氧化,向溶液中加入KSCN溶液,若出现红色,则假设成立(其他合理答案均可得分)

④在装置BC之间添加装置E防倒吸(其他合理答案均可得分)

15.(2013江苏单科,16,12分)氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下:

(1)MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为

。

(2)加入H2O2氧化时,发生反应的化学方程式为

。 (3)滤渣2的成分是

(填化学式)。

(4)煅烧过程存在以下反应:

2MgSO4+CMgSO4+CMgSO4+3C

2MgO+2SO2↑+CO2↑

MgO+SO2↑+CO↑

MgO+S↑+3CO↑

利用如图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。

①D中收集的气体是

(填化学式)。 ②B中盛放的溶液可以是

(填字母)。 a.NaOH溶液

b.Na2CO3溶液

c.稀硝酸

d.KMnO4溶液

③A中得到的淡黄色固体能与热的NaOH溶液反应,产物中元素的最高价态为+4,写出该反应的离子方程式:

。 +2+答案

(12分)(1)MgCO3+2H

Mg+CO2↑+H2O

(2)2FeSO4+H2O2+H2SO4(3)Fe(OH)3

Fe2(SO4)3+2H2O