（浙江選考）2020版高考化學一輪復習 專題十 第五單元 化學實驗方案的設計和評價夯基提能作業(yè).docx

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第五單元　化學實驗方案的設計和評價 1.(2018浙江11月選考,24,2分)已知草酸(H2C2O4)是一種弱酸,157 ℃升華,170 ℃以上分解可放出CO2和CO;可與酸性KMnO4溶液反應;其鈉鹽易溶于水,鈣鹽難溶于水。下列說法正確的是(　　) A.草酸受熱產(chǎn)生的氣體,用足量的NaOH溶液充分吸收后,可收集得到純凈的CO B.草酸受熱產(chǎn)生的氣體通過灼熱的氧化銅,若出現(xiàn)黑色變紅色現(xiàn)象,則說明產(chǎn)生的氣體中一定有CO C.草酸受熱產(chǎn)生的氣體直接通入足量的澄清石灰水中,若能產(chǎn)生白色渾濁現(xiàn)象,則說明產(chǎn)生的氣體中一定有CO2 D.H2C2O4與酸性KMnO4溶液反應的離子方程式為:5H2C2O4+2MnO4-+6H+ 2Mn2++10CO2↑+8H2O 答案　D　A項中,草酸受熱產(chǎn)生的氣體中,CO2被足量的NaOH溶液充分吸收,收集得到的CO帶有H2O,故A錯誤;B項中,草酸受熱產(chǎn)生的氣體通過灼熱的氧化銅,若出現(xiàn)黑色變紅色現(xiàn)象,不能說明產(chǎn)生的氣體中一定有CO,也可能是H2C2O4的還原性使氧化銅被還原,故B錯誤;C項中,由于草酸(H2C2O4)157 ℃升華,草酸受熱產(chǎn)生的氣體直接通入足量的澄清石灰水中,產(chǎn)生白色渾濁現(xiàn)象可能是生成了CaC2O4,故C錯誤;D項中,H2C2O4與酸性KMnO4溶液反應的離子方程式為:5H2C2O4+2MnO4-+6H+ 2Mn2++10CO2↑+8H2O,故D正確。 2.下列相關(guān)實驗不能達到預期目的的是(　　) 選項 相關(guān)實驗 預期目的 A 相同溫度下,等質(zhì)量的大理石塊、大理石粉分別與等體積、等濃度的鹽酸反應 探究接觸面積對化學反應速率的影響 B 把裝有顏色相同的NO2和N2O4混合氣體的兩支試管(密封)分別浸入冷水和熱水中 探究溫度對化學平衡的影響 C 在蔗糖中加入稀硫酸,水浴加熱,再加入新制的氫氧化銅懸濁液并加熱 探究蔗糖水解產(chǎn)物具有還原性 D 兩支試管中裝有等體積、等濃度的H2O2溶液,向其中一支試管中加入FeCl3溶液 探究FeCl3溶液對H2O2分解速率的影響 答案　C　A項,相同溫度下,等質(zhì)量的大理石塊、大理石粉分別與等體積、等濃度的鹽酸反應,大理石與鹽酸的接觸面積不同,反應速率不同,能達到預期目的,A不符合題意;B項,溫度不同,導致平衡2NO2 N2O4發(fā)生移動而使顏色發(fā)生變化,能達到預期目的,B不符合題意;C項,葡萄糖和新制氫氧化銅的反應必須在堿性條件下進行,不能達到預期目的,C符合題意;D項,兩支試管中裝有等體積、等濃度的H2O2溶液,向其中一支試管中加入FeCl3溶液,H2O2分解速率加快,能達到預期目的,D不符合題意。 3.用如圖所示實驗裝置進行物質(zhì)性質(zhì)的探究實驗,下列說法不合理的是(　　) A.若品紅溶液①褪色,則說明產(chǎn)物中含有SO2 B.若溴水褪色,則說明SO2具有還原性 C.若燒瓶中產(chǎn)生黃色渾濁和無色氣泡,則說明Na2S2O3只作氧化劑 D.若品紅溶液②不褪色、Na2SiO3溶液中出現(xiàn)白色渾濁,則說明亞硫酸比碳酸的酸性強 答案　C　A項,SO2能使品紅溶液褪色;B項,SO2使溴水褪色表現(xiàn)還原性;D項,品紅溶液②不褪色說明沒有SO2,Na2SiO3溶液中出現(xiàn)白色渾濁說明有CO2,即SO2與NaHCO3反應生成了CO2,依據(jù)較強酸制較弱酸的原理可知亞硫酸比碳酸的酸性強。 4.已知下列各組反應(表中的物質(zhì)均為反應物)的反應物及溫度,則反應開始時,放出H2的速率最快的是(　　) 編號 金屬(大小、形狀相 同的粉末)物質(zhì)的量 酸的濃度及體積 反應溫度/℃ A Mg 0.1 mol 3 molL-1的硝酸10 mL 60 B Mg 0.1 mol 3 molL-1的鹽酸10 mL 30 C Fe 0.1 mol 3 molL-1的鹽酸10 mL 60 D Mg 0.1 mol 3 molL-1的鹽酸10 mL 60 答案　D　反應物本身的性質(zhì)是決定反應速率的主要因素。反應速率還受到反應物濃度、溫度、催化劑等外部因素的影響。反應物種類相同時,溫度越高,反應物的濃度越大,反應速率越快,故D正確。 5.某研究性學習小組為了探索鎂粉與溴水反應的機理,做了如下四組實驗: ①將鎂粉投入冷水中,未見任何現(xiàn)象; ②將鎂粉放入溴水中,觀察到只是開始時產(chǎn)生極少量的氣泡,但溴水的顏色逐漸褪去; ③將鎂粉放入液溴中,未觀察到任何明顯現(xiàn)象; ④向含足量鎂粉的液溴中滴加幾滴水,觀察到溴的紅棕色很快褪去。 則下列關(guān)于鎂與溴水的反應機理的說法中正確的是(　　) A.鎂粉只直接與溴水中的溴反應 B.鎂粉只與溴水中的酸反應 C.產(chǎn)生的極少量的氣泡是鎂粉與水反應得到的 D.鎂粉在水的催化下與溴發(fā)生反應 答案　D　根據(jù)實驗現(xiàn)象可得出結(jié)論:①鎂不易與冷水反應。②溴水與鎂粉發(fā)生反應,溴逐漸消耗。③鎂與液溴不反應。④鎂粉和液溴中滴加幾滴水,迅速反應,溴很快消耗完全。綜上所述,鎂與溴水的反應機理是:鎂粉在水的催化下與溴發(fā)生反應。 6.為探究溴乙烷與NaOH的醇溶液共熱發(fā)生的是水解反應還是消去反應,甲、乙、丙三名同學分別設計了如下三個實驗方案: 甲:向反應后的混合液中滴入溴水,若溶液顏色很快褪去,則可證明發(fā)生了消去反應。 乙:向反應后的混合液中滴入稀硝酸中和NaOH,然后再滴入AgNO3溶液,若有淺黃色沉淀生成,則可證明發(fā)生了消去反應。 丙:向反應后的混合液中滴入酸性KMnO4溶液,若溶液顏色變淺,則證明發(fā)生了消去反應。 則有關(guān)上述實驗方案敘述(　　) A.甲正確 B.乙正確 C.丙正確 D.都不正確 答案　D　A項,反應后的混合液中存在氫氧化鈉,溴與氫氧化鈉反應而使溴水褪色,不能說明發(fā)生了消去反應,甲錯誤;B項,溴乙烷發(fā)生水解反應也會有此現(xiàn)象,不能說明發(fā)生了消去反應,乙錯誤;C項,醇也可以使酸性KMnO4溶液顏色變淺,不能說明發(fā)生了消去反應,丙錯誤,答案選D。 7.為比較Fe3+和Cu2+對H2O2分解反應的催化效果,甲、乙兩組同學分別設計了圖1、圖2所示的實驗。下列敘述中不正確的是　(　　) A.圖1實驗可通過觀察產(chǎn)生氣泡快慢來比較反應速率的大小 B.若圖1所示實驗中反應速率為①>②,則一定說明Fe3+比Cu2+對H2O2分解催化效果好 C.用圖2裝置測定反應速率,可測定反應產(chǎn)生的氣體體積及反應時間 D.為檢查圖2裝置的氣密性,可關(guān)閉A的活塞,將注射器活塞拉出一定距離,一段時間后松開活塞,觀察活塞是否回到原位 答案　B　A項,反應越劇烈,產(chǎn)生氣體的速率越快,產(chǎn)生氣泡越快,A正確;B項,若圖1所示實驗中反應速率為①>②,則一定說明氯化鐵比硫酸銅催化效果好,因二者所含的陰離子不同,要證明Fe3+比Cu2+對H2O2分解催化效果好,要使選擇的試劑中陰離子種類相同,B錯誤;C項,反應速率可用單位時間內(nèi)產(chǎn)生的氣體體積表示,該裝置可通過注射器活塞的位置變化看生成氣體的體積,C正確;D正確。 8.乙酸異戊酯俗稱香蕉油,可用作食品和化妝品香精。近年來研究出以SnCl4為高效催化劑進行酯化反應合成乙酸異戊酯的方法,該反應的化學方程式為:CH3COOH+(CH3)2CHCH2CH2OH CH3COOCH2CH2CH(CH3)2+H2O。已知在制備過程中會有副反應發(fā)生,導致產(chǎn)品顏色略顯黃色,黃色越深說明副產(chǎn)物越多。 SnCl4可以選用硫渣中的錫與氯氣反應來制得,錫的浸出率與溫度的關(guān)系如圖所示。經(jīng)測定選用一定的酸醇比,控制反應溫度為150 ℃,反應時間為1小時,催化劑用量對單位時間內(nèi)生成物產(chǎn)率的影響如下表: n(SnCl45H2O)∶n(乙酸) 乙酸異戊酯的產(chǎn)率/% 產(chǎn)品顏色 0.25∶100 64.8 無色 0.50∶100 72.9 無色 0.75∶100 85.3 淺黃色 1.00∶100 88.2 淺黃色 1.25∶100 90.1 淺黃色 1.50∶100 92.6 黃色 下列說法不正確的是(　　) A.催化劑既可以增大化學反應速率,也可以使那些不可能發(fā)生的化學反應得以發(fā)生 B.由上表可以知道,產(chǎn)品在一定時間內(nèi)的產(chǎn)率隨著催化劑用量的增加而提高,但是催化劑用量增加產(chǎn)品顏色也隨著加深,原因是催化劑用量增加使主反應的選擇性降低,副反應增多 C.由上圖可知,當浸出溫度達到80 ~ 90 ℃時,錫的浸出率大于90%,繼續(xù)升高浸出溫度,浸出率增加不明顯,故選擇80~90 ℃ 就可以 D.四氯化錫價廉易得,腐蝕性小,反應時間短,且可以回收再利用,故是一種高效的合成乙酸異戊酯的催化劑 答案　A　催化劑能增大反應速率,但不能決定反應能否發(fā)生。 9.下列實驗中,對應的現(xiàn)象以及結(jié)論都正確且兩者具有因果關(guān)系的是(　　) 選項 實驗 現(xiàn)象 結(jié)論 A 向亞硫酸鈉溶液中,逐滴加入硝酸酸化的硝酸鋇溶液 產(chǎn)生白色沉淀 產(chǎn)生的亞硫酸鋇是難溶于水的沉淀 B 將CO2氣體依次通過NaHSO3溶液、品紅溶液 品紅溶液不褪色 H2SO3的酸性比H2CO3強 C 常溫下銅片插入硝酸中 產(chǎn)生紅棕色氣體 常溫下銅和硝酸反應一定產(chǎn)生NO2 D 將H2O2溶液滴加到酸性KMnO4溶液中 紫色溶液褪色 H2O2具有氧化性 答案　B　A中應產(chǎn)生BaSO4沉淀;B中二氧化碳通入亞硫酸氫鈉溶液中無二氧化硫產(chǎn)生,說明碳酸無法制得亞硫酸,即亞硫酸的酸性強于碳酸;C中因為NO和O2反應生成NO2而顯紅棕色,所以銅與硝酸反應也可能產(chǎn)生NO;D中H2O2會將高錳酸鉀還原,而非氧化。 10.下列有關(guān)實驗操作、發(fā)生的現(xiàn)象、解釋或結(jié)論都正確的是(　　) 選項 實驗操作 發(fā)生的現(xiàn)象 解釋或結(jié)論 A 將稀H2SO4滴加到Fe(NO3)2溶液中 溶液變棕黃色,有紅棕色氣體生成 HNO3分解生成NO2 B 將SO2通入滴有酸性高錳酸鉀的溶液中 溶液紫色褪去 SO2具有漂白性 C 常溫下將大小相同的鋁片分別加入到濃硝酸和稀硝酸中 鋁片在濃硝酸中比在稀硝酸中反應更劇烈 反應物濃度越大,反應速率越快 D 向某溶液中加入NaHCO3 產(chǎn)生白色沉淀 該溶液中可能含有氫氧化鋇 答案　D　A中反應實質(zhì)是稀硝酸與Fe2+發(fā)生氧化還原反應生成Fe3+與一氧化氮,一氧化氮被空氣中的氧氣氧化為二氧化氮,A錯誤;B中將SO2通入滴有酸性高錳酸鉀的溶液中溶液紫色褪去,說明SO2具有還原性,B錯誤;C中鋁與濃硝酸發(fā)生鈍化,C錯誤;D中向某溶液中加入NaHCO3產(chǎn)生白色沉淀,該溶液中可能含有氫氧化鋇,與NaHCO3反應產(chǎn)生BaSO3白色沉淀,D正確。 11.(2018課標Ⅰ,26,14分)醋酸亞鉻[(CH3COO)2Cr2H2O]為磚紅色晶體,難溶于冷水,易溶于酸,在氣體分析中用作氧氣吸收劑。一般制備方法是先在封閉體系中利用金屬鋅作還原劑,將三價鉻還原為二價鉻;二價鉻再與醋酸鈉溶液作用即可制得醋酸亞鉻。實驗裝置如圖所示。回答下列問題: (1)實驗中所用蒸餾水均需經(jīng)煮沸后迅速冷卻,目的是　　　　　　　　　。儀器a的名稱是　　　　　。 (2)將過量鋅粒和氯化鉻固體置于c中,加入少量蒸餾水,按圖連接好裝置。打開K1、K2,關(guān)閉K3。 ①c中溶液由綠色逐漸變?yōu)榱了{色,該反應的離子方程式為　　　　　　　　　　　　。 ②同時c中有氣體產(chǎn)生,該氣體的作用是　　　　　　　　。 (3)打開K3,關(guān)閉K1和K2。c中亮藍色溶液流入d,其原因是　　　　　　　　　　　　　;d中析出磚紅色沉淀。為使沉淀充分析出并分離,需采用的操作是　　　　　、　　　　　、洗滌、干燥。 (4)指出裝置d可能存在的缺點　　　　　　　　　　　　　　　。 答案　(1)去除水中溶解氧　分液(或滴液)漏斗 (2)①Zn+2Cr3+ Zn2++2Cr2+ ②排除c中空氣 (3)c中產(chǎn)生H2使壓強大于大氣壓　(冰浴)冷卻　過濾 (4)敞開體系,可能使醋酸亞鉻與空氣接觸 解析　本題考查物質(zhì)制備。 (1)為防止水中溶解的氧氣氧化Cr2+或(CH3COO)2Cr,需將蒸餾水煮沸并迅速冷卻,以除去溶解氧。 (2)①由溶液顏色變化可知,Zn將Cr3+還原為Cr2+,反應的離子方程式為Zn+2Cr3+ Zn2++2Cr2+。 ②c中產(chǎn)生的氣體為氫氣,可排除c中空氣,防止Cr2+被氧化。 (3)打開K3,關(guān)閉K1、K2,c中產(chǎn)生的氫氣聚集在溶液上方,氣體壓強增大,將c中液體經(jīng)長導管壓入d中;(CH3COO)2Cr難溶于冷水,可將d置于冰水浴中冷卻,(CH3COO)2Cr充分結(jié)晶后,經(jīng)過濾、洗滌、干燥得磚紅色晶體。 (4)由于裝置d為敞開體系,與大氣直接接觸,故空氣中的氧氣可能會氧化(CH3COO)2Cr。 12.目前流行的關(guān)于生命起源假設的理論認為,生命起源于約40億年前的古洋底的熱液環(huán)境,這種環(huán)境系統(tǒng)中普遍存在鐵硫簇結(jié)構(gòu),如Fe2S2、Fe4S4、Fe8S7等,這些鐵硫簇結(jié)構(gòu)參與了生命起源的相關(guān)反應。某化學興趣小組在研究某鐵硫簇結(jié)構(gòu)的組成時,設計了下列實驗。 【實驗Ⅰ】確定硫的質(zhì)量: 按圖連接裝置,檢查好裝置的氣密性后,在硬質(zhì)玻璃管A中放入1.0 g鐵硫簇結(jié)構(gòu)(含有部分不反應的雜質(zhì)),在試管B中加入50 mL 0.10 molL-1的酸性KMnO4溶液,在試管C中加入品紅溶液。通入空氣并加熱,發(fā)現(xiàn)固體逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧t棕色。待固體完全轉(zhuǎn)化后,將B中溶液轉(zhuǎn)移至250 mL容量瓶,洗滌試管B后定容。取25.00 mL該溶液用0.01 molL-1的草酸(H2C2O4)溶液滴定剩余的KMnO4。記錄數(shù)據(jù)如下: 滴定次數(shù) 待測溶液體積/mL 草酸溶液體積/mL 滴定前刻度 滴定后刻度 1 25.00 1.50 23.70 2 25.00 1.02 26.03 3 25.00 0.00 24.99 相關(guān)反應:①2MnO4-+2H2O+5SO22Mn2++5SO42-+4H+ ②2MnO4-+6H++5H2C2O42Mn2++10CO2↑+8H2O 【實驗Ⅱ】確定鐵的質(zhì)量: 將實驗Ⅰ硬質(zhì)玻璃管A中的殘留固體加入稀鹽酸中,充分攪拌后過濾,在濾液中加入足量的NaOH溶液,過濾后取濾渣,經(jīng)充分灼燒得0.6 g固體。 試回答下列問題: (1)判斷滴定終點的方法是　　　　　　　　　　。 (2)試管C中品紅溶液的作用是　。 有同學提出,撤去C裝置對實驗沒有影響,你的看法是　　　　(選填“同意”或“不同意”),理由是　 　。 (3)根據(jù)實驗Ⅰ和實驗Ⅱ中的數(shù)據(jù)可確定該鐵硫簇結(jié)構(gòu)的化學式為　　　　　　　　。 【問題探究】滴定過程中,細心的同學發(fā)現(xiàn)該KMnO4溶液顏色褪去的速率較平常滴定時要快得多。為研究速率加快的原因,該同學繼續(xù)進行了下列實驗,實驗數(shù)據(jù)如下表: 編號 溫度/℃ 酸化的H2C2O4溶液/mL KMnO4溶/mL 溶液褪色時間/s 1 25 5.0 2.0 40 2 25 5.0(另加少量可溶于水的MnSO4粉末) 2.0 4 3 60 5.0 2.0 25 (4)分析上述數(shù)據(jù),滴定過程中反應速率加快的一種可能原因是　　　　　　　　。 答案　(1)當?shù)稳胱詈笠坏尾菟崛芤簳r,錐形瓶中溶液由淺紅色變?yōu)闊o色,且半分鐘內(nèi)不變化 (2)驗證SO2是否被酸性KMnO4溶液完全吸收　同意　當B中溶液顏色不變化,即可證明SO2已被酸性KMnO4溶液完全吸收 (3)Fe3S4 (4)Mn2+對反應起到催化作用(或反應放熱使溫度升高),加快反應速率 解析　(3)第1次滴定時測得H2C2O4溶液體積誤差較大,應舍去,第2、3次取平均值,V(H2C2O4)=25.00 mL,與H2C2O4反應的KMnO4的物質(zhì)的量為0.01 molL-10.025 L25=0.000 1 mol,與SO2反應的KMnO4的物質(zhì)的量為0.05 L0.10 molL-1-100.000 1 mol=0.004 mol,n(SO2)=0.004 mol52=0.01 mol,n(S)=0.01 mol;0.6 g固體為Fe2O3,n(Fe)=0.61602 mol=0.007 5 mol,n(Fe)n(S)=0.007 5mol0.01mol=34,所以該鐵硫簇結(jié)構(gòu)的化學式為Fe3S4。(4)對比實驗1、2知,Mn2+可使反應速率加快;對比實驗1、3知,溫度升高,反應速率加快。 13.(2017課標Ⅲ,26,14分)綠礬是含有一定量結(jié)晶水的硫酸亞鐵,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要的用途。某化學興趣小組對綠礬的一些性質(zhì)進行探究。回答下列問題: (1)在試管中加入少量綠礬樣品,加水溶解,滴加KSCN溶液,溶液顏色無明顯變化。再向試管中通入空氣,溶液逐漸變紅。由此可知:　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　。 (2)為測定綠礬中結(jié)晶水含量,將石英玻璃管(帶兩端開關(guān)K1和K2)(設為裝置A)稱重,記為m1 g。將樣品裝入石英玻璃管中,再次將裝置A稱重,記為m2 g。按下圖連接好裝置進行實驗。 ①儀器B的名稱是　　　　。 ②將下列實驗操作步驟正確排序　　　　　　(填標號);重復上述操作步驟,直至A恒重,記為m3 g。 a.點燃酒精燈,加熱 b.熄滅酒精燈 c.關(guān)閉K1和K2 d.打開K1和K2,緩緩通入N2 e.稱量A f.冷卻到室溫 ③根據(jù)實驗記錄,計算綠礬化學式中結(jié)晶水數(shù)目x=　　　　(列式表示)。若實驗時按a、d次序操作,則使x　　　　(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。 (3)為探究硫酸亞鐵的分解產(chǎn)物,將(2)中已恒重的裝置A接入下圖所示的裝置中,打開K1和K2,緩緩通入N2,加熱。實驗后反應管中殘留固體為紅色粉末。 ①C、D中的溶液依次為　　　　(填標號)。C、D中有氣泡冒出,并可觀察到的現(xiàn)象分別為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 a.品紅　　　　　b.NaOH　　　　　c.BaCl2 d.Ba(NO3)2　　　 e.濃H2SO4 ②寫出硫酸亞鐵高溫分解反應的化學方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案　(1)樣品中沒有Fe(Ⅲ)　Fe(Ⅱ)易被氧氣氧化為Fe(Ⅲ) (2)①干燥管?、赿abfce ③76(m2-m3)9(m3-m1)　偏小 (3)①c、a　生成白色沉淀、褪色 ②2FeSO4 Fe2O3+SO2↑+SO3↑ 解析　本題考查FeSO4的化學性質(zhì)及實驗方案的分析。(1)滴加KSCN溶液,溶液顏色無明顯變化,說明溶液中不含F(xiàn)e3+;通入空氣,溶液逐漸變紅,說明Fe2+被氧氣氧化成了Fe3+。(2)②先通入N2將裝置中的空氣排出,然后加熱,可防止FeSO4在加熱過程中被氧化;最后在N2保護下冷卻至室溫再稱重。③設綠礬晶體的化學式為FeSO4xH2O,結(jié)合題意可知18x152=m2-m3m3-m1,x=152(m2-m3)18(m3-m1)=76(m2-m3)9(m3-m1);若實驗時未排空氣就加熱,則FeSO4會被氧化,使m3偏大,計算出的x偏小。(3)由題意可知Fe+2SO4固體高溫條件下可分解生成Fe+32O3,依據(jù)氧化還原反應中得失電子守恒規(guī)律推測產(chǎn)物中應有SO2,且Fe2O3與SO2物質(zhì)的量之比為1∶1,結(jié)合原子守恒可知產(chǎn)物中還應該有SO3,故FeSO4高溫分解反應的化學方程式為2FeSO4 Fe2O3+SO2↑+SO3↑;SO2與BaCl2不反應,SO3與BaCl2反應生成BaSO4沉淀,故先用BaCl2溶液檢驗SO3氣體,再用品紅溶液檢驗SO2氣體,最后用NaOH溶液進行尾氣處理。 14.二茂鐵可用作燃料的節(jié)能消煙劑、抗爆劑等。實驗室制備二茂鐵裝置示意圖如圖一所示。 已知:①二茂鐵熔點是173 ℃,在100 ℃時開始升華;沸點是249 ℃。 ②制備二茂鐵的反應原理是:2KOH+FeCl2+2C5H6 Fe(C5H5)2+2KCl+2H2O。 實驗步驟為: ①在三頸燒瓶中加入25 g粉末狀的KOH,并從儀器a中加入60 mL無水乙醚到燒瓶中,充分攪拌,同時通氮氣約10 min; ②再從儀器a滴入5.5 mL新蒸餾的環(huán)戊二烯(C5H6,密度為0.95 g/cm3),攪拌; ③將6.5 g無水FeCl2與(CH3)2SO(二甲亞砜,作溶劑)配成的溶液25 mL裝入儀器a中,慢慢滴入儀器c中,45 min滴完,繼續(xù)攪拌45 min; ④再從儀器a加入25 mL無水乙醚攪拌; ⑤將c中的液體轉(zhuǎn)入分液漏斗中,依次用鹽酸、水各洗滌兩次,分液得橙黃色溶液; ⑥蒸發(fā)橙黃色溶液,得二茂鐵粗產(chǎn)品。 回答下列問題: (1)儀器b的名稱是　　　　　　　。 (2)步驟①中通入氮氣的目的是　　　　　　　　　　　　　　。 (3)儀器c的適宜容積為(選編號):　　　　。 ①100 mL　　　?、?50 mL　　　?、?00 mL (4)步驟⑤用鹽酸洗滌的目的是　　　　　　　　　。 (5)步驟⑦是二茂鐵粗產(chǎn)品的提純,該過程在圖二裝置中進行,其操作名稱為　　　　;該操作中棉花的作用是　　　　　　　　　　　　　　。 (6)為了確認得到的是二茂鐵,還需要進行的一項簡單實驗是　　　　　　　　　;若最終制得純凈的二茂鐵4.3 g,則該實驗的產(chǎn)率為　　　　(保留三位有效數(shù)字)。 答案　(1)球形冷凝管 (2)排盡裝置中的空氣,防止Fe2+被氧化 (3)② (4)除去多余的KOH (5)升華　防止二茂鐵揮發(fā)進入空氣中 (6)測定所得固體的熔點　58.4% 解析　(1)儀器b為球形冷凝管。 (2)Fe2+具有還原性,能被氧氣氧化,通入氮氣的目的是排盡裝置中的空氣,防止Fe2+被氧化。 (3)根據(jù)實驗,加入到儀器c中的液體體積總和為(60+5.5+25+25) mL=115.5 mL,因此選用250 mL的三頸燒瓶。 (4)根據(jù)制備二茂鐵的化學方程式以及所給的KOH、氯化亞鐵、環(huán)戊二烯的量可知,加入的KOH應是過量的,因此步驟⑤中加入鹽酸的目的是除去多余的KOH。 (5)圖二操作名稱為升華,棉花的作用是防止升華的二茂鐵進入空氣中。 (6)可利用二茂鐵的熔點低的特點,檢驗是否是二茂鐵;環(huán)戊二烯的質(zhì)量為5.5 mL0.95 g/cm3=5.225 g,FeCl2的質(zhì)量為6.5 g,根據(jù)反應方程式知FeCl2過量,則根據(jù)環(huán)戊二烯進行計算,理論上產(chǎn)生二茂鐵的質(zhì)量為5.225 g186266=7.362 5 g,產(chǎn)率為4.3 g7.362 5 g100%≈58.4%。 15.為證明Fe3+具有較強的氧化性,甲同學做了如下實驗:將Cu片放入0.5 mol/L Fe(NO3)3溶液中,觀察到Cu片逐漸溶解,溶液由黃色變?yōu)樗{綠色,由此甲同學得到Fe3+具有較強氧化性的結(jié)論。 乙同學提出了不同的看法,認為Fe(NO3)3溶液具有酸性,在此酸性條件下NO3-也能氧化Cu,并設計實驗進行探究。 已知: 水解反應 平衡常數(shù)(K) Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+ 7.9 10-4 Fe2++2H2O Fe(OH)2+2H+ 3.2 10-10 Cu2++2H2O Cu(OH)2+2H+ 3.2 10-7 請回答: (1)稀硝酸和Cu反應的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)請利用所提供的試劑,幫助乙同學完成實驗方案設計。 試劑:0.5 mol/L Fe(NO3)3溶液、Cu片、精密pH試紙(0.5~5.0)、硝酸鈉溶液、稀鹽酸。 方案:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)丙同學分別實施了甲、乙兩位同學的實驗方案,并在實驗過程中用pH計監(jiān)測溶液pH的變化,實驗記錄如下。 實驗內(nèi)容 實驗現(xiàn)象 甲同學的實驗方案 溶液逐漸變成藍綠色,pH略有上升 乙同學的實驗方案 無明顯現(xiàn)象,pH沒有明顯變化 ①據(jù)實驗現(xiàn)象寫出發(fā)生反應的離子方程式:　　　　　　　　　　　　　。 ②導致實驗過程中溶液pH略有上升的可能原因是　　　　　　　　　　　　。 ③解釋乙同學的實驗現(xiàn)象　　　　　　　　　　　　。 (4)請你設計更簡便可行的實驗方案,幫助甲同學達到實驗目的:　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案　(1)3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O (2)測定硝酸鐵溶液的pH,再用硝酸鈉溶液和稀鹽酸配制成與硝酸鐵溶液pH相同、硝酸根離子濃度相同的溶液,將銅片加入到該溶液中,觀察是否發(fā)生反應 (3)①Cu+2Fe3+ Cu2++2Fe2+ ②Fe3+轉(zhuǎn)化為Cu2+和Fe2+,水解能力下降 ③在此酸性條件下NO3-不能氧化Cu (4)將銅片放入0.5 mol/L氯化鐵溶液中(或其他合理答案) 解析　(1)稀硝酸和Cu反應的化學方程式為3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。 (2)乙同學認為Fe(NO3)3溶液中的NO3-也能氧化Cu,據(jù)此設計對照實驗,配制pH、NO3-的物質(zhì)的量濃度與0.5 mol/L Fe(NO3)3溶液相同但不含F(xiàn)e3+的溶液即可,將銅放入該溶液中,觀察是否發(fā)生反應,若不能發(fā)生反應,則在此pH的情況下,NO3-不能氧化Cu。 (3)①丙同學的實驗證明甲同學的結(jié)論是正確的,發(fā)生反應的離子方程式為Cu+2Fe3+ Cu2++2Fe2+。 ②根據(jù)水解反應的平衡常數(shù)知Fe3+水解程度最大,溶液的pH略有上升,說明Fe3+轉(zhuǎn)化為Cu2+和Fe2+,水解能力下降。 ③乙同學的實驗現(xiàn)象說明在酸性條件下,Fe(NO3)3溶液中的NO3-不能氧化Cu。 (4)將甲實驗所用Fe(NO3)3溶液換成等濃度的FeCl3溶液即可達到目的。 16.某實驗小組利用 KMnO4酸性溶液與H2C2O4溶液的反應進行“外界因素對反應速率影響”的探究,設計實驗方案如下: 甲組:通過測定生成 CO2氣體體積的方法來比較化學反應速率的大小。實驗裝置如圖,實驗時分液漏斗中 A 溶液一次性加入 B 溶液中。 序號 A溶液 B溶液 ① 2 mL 0.2 molL-1H2C2O4溶液 4 mL 0.01 molL-1KMnO4溶液 ② 2 mL 0.1 molL-1H2C2O4溶液 4 mL 0.01 molL-1KMnO4溶液 (注:實驗中所用 KMnO4溶液均已加入相同量的H2SO4) (1)寫出錐形瓶中加入 A 溶液后發(fā)生反應的離子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)該組實驗的目的是探究　　　　　　　　對化學反應速率的影響。分析所給實驗儀器,實現(xiàn)該實驗目的還欠缺的儀器是　　　　　　。 乙組:通過測定溶液褪色時間來判斷反應速率的大小,實驗記錄如下表: 實驗 編號 溫度 /℃ 燒杯中所加的試劑及其用量(mL) 加入少 量固體 溶液褪 色時間(s) 0.6 molL-1 H2C2O4溶液 H2O 0.2 molL-1 KMnO4溶液 3 molL-1 稀硫酸 ① 25 30.0 20.0 30.0 20.0 無 1.8 ② 50 V1 V2 30.0 20.0 無 1.0 ③ 25 15.0 V3 15.0 10.0 無 3.6 ④ 25 30.0 20.0 30.0 20.0 K2SO4 1.8 ⑤ 25 30.0 20.0 30.0 20.0 MnSO4 0.6 (3)若實驗①、②是探究溫度對化學反應速率的影響,V1=　　　　;設計實驗④、⑤的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)根據(jù)乙組的實驗記錄,下列結(jié)論正確的是　　　　。 A.實驗③中,V3=10.0 B.實驗①、③說明反應速率只與KMnO4濃度有關(guān) C.根據(jù)實驗①、⑤可推出實驗①中的反應速率變化是:起初較小,后明顯變大,最后逐漸變小 答案　(1)2MnO4-+5H2C2O4+6H+ 2Mn2++10CO2↑+8H2O (寫C2O42-不可) (2) H2C2O4濃度　秒表 (3) 30.0(寫30不可)　探究產(chǎn)物是否對反應有催化作用 (4)C 解析　(1)H2C2O4為弱酸,離子方程式中用分子式。(2)該組實驗中只有H2C2O4濃度不同,所以是探究濃度對反應速率的影響。要記錄的數(shù)據(jù)是一定時間內(nèi)產(chǎn)生CO2氣體的體積,或產(chǎn)生一定體積的CO2氣體所需的時間,故要用秒表測量時間。(3)實驗①、②是探究溫度對化學反應速率的影響,除溫度外其他因素都要相同,所以V1=30.0,V2=20.0,填寫時要特別注意有效數(shù)字。(4)實驗③中V3=10.0時,溶液褪色時間應小于1.8 s。實驗①、③中,各種物質(zhì)的濃度都發(fā)生變化,無法說明反應速率只與KMnO4濃度有關(guān);由實驗①、⑤可推出Mn2+對反應起催化作用,實驗①中的反應速率變化是:起初較小,后產(chǎn)生Mn2+起催化作用,速率明顯變大,最后速率又逐漸變小。