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1、课时跟踪检测（三十九） 设计与评价类实验1某兴趣小组的同学发现，将CuSO4溶液与Na2CO3溶液混合会产生蓝绿色沉淀。他们对沉淀的组成很感兴趣，决定采用实验的方法进行探究。.提出猜想猜想1：所得沉淀为_；猜想2：所得沉淀为_；猜想3：所得沉淀为碱式碳酸铜化学式可表示为mCu(OH)2nCuCO3。.查阅资料无论是哪一种沉淀受热均易分解(假设均不含结晶水)。.实验探究步骤1：将所得悬浊液过滤，先用蒸馏水洗涤，再用无水乙醇洗涤，风干；步骤2：取一定量所得固体，用如下装置(夹持仪器未画)进行定性实验；.问题讨论能证明猜想1成立的实验现象是_；(1)检查上述虚线框内装置气密性的实验操作是：关闭K，_
2、；(2)若在上述装置B中盛放无水CaCl2，C中盛放Ba(OH)2溶液，还可以测定所得沉淀的组成。C中盛放Ba(OH)2溶液，而不使用澄清石灰水的原因是_；若所取蓝绿色固体质量为27.1 g，实验结束后，装置B的质量增加2.7 g，C中产生沉淀的质量为19.7 g。则该蓝绿色固体的化学式为_。解析：.根据反应体系的性质，可推断所得沉淀都应有Cu元素，可能是Cu(OH)2、CuCO3或碱式碳酸铜。.若沉淀为Cu(OH)2，则加热发生分解得到CuO与H2O，A中蓝绿色固体变为黑色，B中白色固体变为蓝色，C中无明显现象。若沉淀为CuCO3，则加热发生分解得到CuO和CO2，A中蓝绿色固体变为黑色，B
3、中无明显现象，C中产生白色沉淀。(1)关闭K，微热A中硬质玻璃管，若在C中有气泡逸出，撤灯冷却后，C中导管内形成稳定的液柱，则说明装置气密性良好。(2)测定所得沉淀的组成，需将生成的CO2完全吸收，Ba(OH)2的溶解度大于Ca(OH)2，能充分吸收CO2，且M(BaCO3)M(CaCO3)，测量误差小。装置B的质量增加2.7 g，说明生成水的物质的量n(H2O)0.15 mol，即反应物中有0.15 mol Cu(OH)2(14.7 g)；C中产生的沉淀为BaCO3，其质量为19.7 g，n(BaCO3)0.1 mol，即n(CuCO3)0.1 mol，m(CuCO3)12.4 g，两种成分
4、的质量之和正好为27.1 g。故该蓝绿色固体中有Cu(OH)2和CuCO3，其物质的量最简比为32，化学式为Cu5(OH)6(CO3)2或3Cu(OH)22CuCO3。答案：.Cu(OH)2CuCO3.A中蓝绿色固体变为黑色，B中白色固体变蓝，C中无明显现象(若猜想1为CuCO3，则对应现象为：A中蓝绿色固体变为黑色，B中无明显现象，C中产生白色沉淀)(1)用酒精灯微热硬质玻璃管，若C中有气泡逸出，撤灯冷却一段时间，C中导管内形成水柱，则证明此装置气密性良好(2)Ba(OH)2溶解度大于Ca(OH)2，能充分吸收CO2，且M(BaCO3)大于M(CaCO3)，测量误差小Cu5(OH)6(CO3
5、)2或3Cu(OH)22CuCO32某研究性学习小组对还原铁粉与水蒸气的反应产物进行科学探究。已知Ca(OH)2的分解温度为580 ，铁粉与水蒸气反应的温度为900 。根据如图所示实验装置，进行了还原铁粉与水蒸气的反应实验，实验中观察到肥皂液中产生了大量的气泡。(1)实验中Ca(OH)2的作用是_。实验中产生的气体产物是_。(2)为进一步探究还原铁粉与水蒸气反应固体产物的成分，研究性学习小组将反应后的固体经处理后得到黑色氧化物固体，针对黑色氧化物固体，该小组提出如下的假设并进行了相关的实验：假设一：固体为FeO；假设二：固体为Fe3O4；假设三：_。限选用下列试剂：盐酸、KSCN溶液、K3Fe
6、(CN)6溶液、氯水，证明假设一不成立。操作现象结论假设一不成立为了进一步确定产物的成分，用黑色固体进行了下列实验：加入足量氯水所发生反应的离子方程式是_；检验红褐色固体是否洗涤干净的操作是_；灼烧时盛放固体的仪器是_；若假设二成立，黑色固体最终全部转化成的红棕色粉末的质量是_ g。解析：(1)Fe与水蒸气反应得到的是铁的氧化物和H2。因此，反应物水蒸气可以由580 以上高温分解Ca(OH)2得到。(2)因为氧化铁是红色，而产物是黑色，故产物固体为FeO或Fe3O4或二者的混合物三种情况。当实验证明固体产物有3价铁时，假设一不成立。固体产物用盐酸溶解后，加入氯水可将Fe2氧化为Fe3(2Fe2
7、Cl2=2Fe32Cl)。红褐色固体Fe(OH)3中吸附了少量NaCl，用水洗涤23次，取最后一次洗涤液于试管中，先用稀硝酸酸化，再加入AgNO3溶液，若没有浑浊，则洗涤干净。灼烧固体的仪器是坩埚。由Fe3O4Fe2O3,5.8 g Fe3O4产生6 g Fe2O3。答案：(1)提供反应所需的水蒸气H2(2)固体为Fe3O4和FeO取适量固体于试管中，加入盐酸加热溶解，再加入KSCN溶液，振荡溶液出现红色2Fe2Cl2=2Fe32Cl取最后一次洗涤液于试管中，先用稀硝酸酸化，再加入AgNO3溶液，若没有浑浊，则洗涤干净坩埚63某铁矿石样品除含SiO2外，主要成分是铁的氧化物。某化学兴趣小组对铁
8、矿石进行探究。(1)探究铁矿石中铁的价态某学生将适量稀硝酸加入少许样品中，加热溶解；取少许溶液，滴加KSCN溶液后出现红色。由此得出该铁矿石中铁元素价态为3的结论。你认为此结论_(填“合理”或“不合理”)，理由是_。请完成下表对铁元素价态的探究实验：限选试剂：3 molL1 H2SO4溶液、3% H2O2溶液、6 molL1 HNO3溶液、0.01 molL1 KMnO4溶液、稀NaOH溶液、0.1 molL1 KI溶液、20% KSCN溶液、蒸馏水。实验操作步骤预期现象与结论步骤1：用药匙取少许样品于试管中，用滴管滴加适量的3 molL1H2SO4溶液，加热，充分反应后得到A溶液步骤2：_若
9、_，样品中含3价的铁元素步骤3： _若_，样品中含2价的铁元素(2)探究铁矿石中铁的含量将2.25 g铁矿石样品经一系列化学处理，制得铁元素全部为Fe2的待测液250 mL，利用反应5Fe2MnO8H=5Fe3Mn24H2O对铁矿石中铁元素的含量进行测定。取25.00 mL待测液进行滴定，平均消耗0.02 molL1KMnO4溶液的体积为25.00 mL，求铁矿石中铁元素的质量分数(写出计算过程，并保留3位有效数字)。下列滴定方式中，最合理的是(夹持部分略去)_ _。在滴定过程中，_(填“需要”或“不需要”)指示剂来确定滴定终点。解析：(1)稀HNO3具有强氧化性，能将样品中2价的铁元素氧化为
10、3价，因此该结论不合理。利用Fe3遇SCN变红色，选择KSCN溶液检验Fe3；利用Fe2的还原性，能使紫色高锰酸钾溶液变为无色，选择KMnO4溶液检验Fe2。(2)KMnO4溶液盛装在酸式滴定管中，试样盛装在锥形瓶中，选择b。答案：(1)不合理稀HNO3具有强氧化性，能将样品中2价的铁元素氧化为3价实验操作步骤预期现象与结论步骤2：取2 mL A溶液于试管中，用胶头滴管滴加12滴20%KSCN溶液，振荡试管溶液变红色步骤3：另取2 mL A溶液于试管中，用胶头滴管滴加12滴0.01 molL1KMnO4溶液，振荡试管溶液的紫红色褪去(2)n(Fe2)5n(MnO)0.02 molL125.00
11、103 L50.002 5 mol，m(Fe2)0.002 5 mol(250 mL25.00 mL)56 gmol11.4 g，铁矿石中铁元素的质量分数为100%62.2%。b不需要4某研究性学习小组借助AD的装置完成有关实验。实验一收集NO气体。(1)用装置A收集NO气体，正确的操作是_(填字母)。a从口进气，用排水法集气b从口进气，用排气法集气c从口进气，用排水法集气d从口进气，用排气法集气实验二为了探究镀锌薄铁板上锌的质量分数w(Zn)和镀层厚度，查询得知锌易溶于强碱：Zn2NaOH=Na2ZnO2H2。据此，截取面积为S的双面镀锌薄铁板试样，剪碎、称得质量为m1 g。用固体烧碱和水作
12、试剂，拟出下列实验方案并进行相关实验。方案甲：通过测量试样与碱反应生成的氢气体积来实现探究目标。(2)选用B和_(填仪器标号)两个装置进行实验。(3)测得充分反应后生成氢气的体积为V L(标准状况)，w(Zn)_。(4)计算镀层厚度，还需要的一个物理量是_。(5)若把装置B中的恒压分液漏斗改为普通分液漏斗，测量结果将_(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。方案乙：通过称量试样与碱反应前后的质量实现探究目标。选用仪器C做实验，试样经充分反应，滤出不溶物、洗涤、烘干，称得其质量为m2 g。(6)w(Zn)_。方案丙：通过称量试样与碱反应前后仪器、试样和试剂的总质量(其差值即为H2的质量)实现探究目标
13、。实验同样使用仪器C。(7)从实验误差角度分析，方案丙_(填“优于”“劣于”或“等同于”)方案乙。解析：(1)排水法收集气体注意导管要“短进长出”，NO可与氧气迅速反应，故不能用排空气法收集。(2)B为制取气体的反应装置，D为量气装置。(3)根据化学方程式可知，氢气的物质的量等于Zn的物质的量，故m(Zn)65 gmol1。(4)已知试样的面积，根据其体积即可计算其厚度，所以还需要知道镀层的密度。(5)将恒压分液漏斗改为普通分液漏斗，则气体发生装置中的气压高于大气压，使得D装置中读数偏大。(6)两次质量差即为反应的锌的质量。(7)方案丙中由于H2的质量较小，且反应放热，导致溶液中水挥发，使测定
14、结果误差较大。答案：(1)c(2)D(3)(或)(4)镀层的密度(或其他合理答案)(5)偏大(6)(7)劣于5某学习小组在通过反应Na2S2O3H2SO4=Na2SO4SSO2H2O研究反应速率的影响因素后，对Na2S2O3产生了兴趣，查资料知Na2S2O3的名称为硫代硫酸钠，可视为一个S原子取代了Na2SO4中的一个O原子。该实验小组运用类比学习的思想预测了Na2S2O3的某些性质，并通过实验验证了自己的预测。提出假设(1)部分学生认为Na2S2O3与Na2SO4结构相似，化学性质也相似，因此室温时Na2S2O3溶液的pH_7(填“”“”或“”)。(2)部分学生由S元素化合价推测Na2S2O
15、3与SO2性质相似，均具有较强的_。实验探究取适量Na2S2O3晶体，溶于水中制成Na2S2O3溶液，进行如下探究(填写表中空格)。实验操作实验现象现象解释(用离子方程式表示)探究(3)_溶液pH8(4)_探究向新制氯水(pH2)中滴加少量Na2S2O3溶液氯水颜色变浅(5)_ _实验结论(6)探究：_。(7)探究：_。问题讨论(8)甲同学向“探究”反应后的溶液中滴加硝酸银溶液，观察到有白色沉淀产生，并据此认为氯水可将Na2S2O3氧化。你认为该方案是否正确并说明理由：_。(9)请你重新设计一个实验方案，证明Na2S2O3被氯水氧化。你的方案是_。解析：(1)由学生认为Na2S2O3的化学性质
16、与Na2SO4的性质(强酸强碱盐，溶液呈中性)相似，可推知Na2S2O3溶液呈中性，则室温时pH7。(2)由SO2具有还原性可知Na2S2O3(S为2价)也有较强的还原性。(3)由实验现象可知探究是为了探究溶液的酸碱性，验证假设(1)，故其操作是利用pH试纸来检验Na2S2O3溶液的酸碱性。(4)由实验现象可知Na2S2O3溶液呈碱性(说明其是强碱弱酸盐)，其原因应是S2O发生水解。(5)向氯水(具有强氧化性)中滴加Na2S2O3溶液，目的是验证Na2S2O3是否具有还原性，由实验现象可知Cl2被还原，说明Na2S2O3具有还原性，利用得失电子守恒可得反应的离子方程式为S2O4Cl25H2O=
17、2SO8Cl10H。答案：(1)(2)还原性(3)用玻璃棒蘸取Na2S2O3溶液点在pH试纸中部，将试纸颜色与标准比色卡对照(4)S2OH2OHS2OOH(5)S2O4Cl25H2O=2SO8Cl10H(6)Na2S2O3溶液呈碱性(7)Na2S2O3具有还原性(8)不正确，因氯水过量，氯水中含有Cl，会生成AgCl沉淀(9)取少量反应后的溶液，向其中滴入氯化钡溶液，若观察到有白色沉淀产生，则说明Na2S2O3能被氯水氧化6工业上从废铅蓄电池的铅膏回收铅的过程中，可用碳酸盐溶液与处理后的铅膏(主要成分为PbSO4)发生反应：PbSO4(s)CO(aq)PbCO3(s)SO(aq)。某课题组用P
18、bSO4为原料模拟该过程，探究上述反应的实验条件及固体产物的成分。(1)查阅文献：上述反应还可能生成碱式碳酸铅2PbCO3Pb(OH)2，它和PbCO3受热都易分解生成PbO。该课题组对固体产物(不考虑PbSO4)的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三：假设一：全部为PbCO3；假设二：_；假设三：_。(2)为验证假设一是否成立，课题组进行如下研究。定性研究：请你完成下表中内容。实验步骤(不要求写出具体操作过程)预期的实验现象和结论取一定量样品充分干燥，定量研究：取26.7 mg的干燥样品，加热，测得固体质量随温度的变化关系下图。某同学由图中信息得出结论：假设一不成立。你是否同意该同学的结
19、论，并简述理由：_。解析：(1)结合信息可知得到两种固体，可形成三种情况：PbCO3、2PbCO3Pb(OH)2、PbCO3与2PbCO3Pb(OH)2。(2)PbCO3受热分解生成PbO与CO2，Pb(OH)2受热分解产生PbO与H2O，利用无水硫酸铜来检验分解后是否有H2O生成来判断假设一是否成立。由PbCO3分解的方程式可知若固体全部为PbCO3，则26.7 mg固体完全分解后可得到22.3 mg固体(PbO)，结合图中数据可知假设一不成立；又因为实验最终得到的固体质量与全部为PbCO3分解所得到的固体质量相差不大，可能是实验过程中产生的误差引起的，此时假设一成立。答案：(1)全部为2PbCO3Pb(OH)2PbCO3与2PbCO3Pb(OH)2(2)实验步骤(不要求写出具体操作过程)预期的实验现象和结论充分加热样品，将产生的气体通入盛有无水硫酸铜的干燥管若无水硫酸铜不变蓝，则假设一成立；若无水硫酸铜变蓝，则假设一不成立同意，若全部为PbCO3时，26.7 mg完全分解后最终固体质量应为22.3 mg(或：不同意，实验最终得到固体的质量与全部为PbCO3分解所得固体质量相差不大，可能是实验过程中产生的误差引起的)(本题属于开放性试题，合理答案均可)
