大题专攻       高三化学实验探究题

1、某化学研究性学习小组讨论Fe³⁺和SO₃^2-之间发生怎样的反应，提出了两种可能：一是发生氧化还原反应：2Fe³⁺+SO₃^2-+H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+2H⁺；二是发生双水解反应：2Fe³⁺+3 SO₃^2-+6H₂O=2Fe(OH)₃（胶体）+3H₂SO₃。为了证明是哪一种反应发生，同学们设计并实施了下列实验，请填写下列空白：

实验Ⅰ：取5mLFeCl₃浓溶液于试管中，逐滴加入Na₂SO₃浓溶液，观察到溶液颜色由黄色变为红棕色，无气泡产生，无沉淀生成，继续加入Na₂SO₃浓溶液至过量，溶液颜色加深，最终变为红褐色。这种红褐色液体是                   。向红褐色液体中逐滴加入稀盐酸至过量，可以观察到的现象是                                  。将溶液分成两等份，其中一份加入KSCN溶液，溶液变成血红色，反应的离子方程式为

　　　　　　　　　　　　　　　　　。另一份加入BaCl₂稀溶液，有少量白色沉淀生成，产生该白色沉淀的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

实验Ⅱ：换用稀释的FeCl₃和Na₂SO₃溶液重复实验Ⅰ。实验Ⅰ、Ⅱ产生的现象完全相同。由上述实验得出的结论是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。若在FeCl₃浓溶液中加入Na₂CO₃浓溶液，观察到红褐色沉淀并且产生无色气体，该反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。从形式上看，Na₂CO₃和Na₂SO₃相似，但是从上述实验中可以看到，二者的水溶液与氯化铁溶液反应的现象差别很大，分析其原因可能是：

①　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；

②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　．

2、某化学课外兴趣小组为探究铜跟硫酸的反应情况，设计了下图所示装置进行有关实验：

（1）先关闭活塞a，将6.4g铜片和12mL18mol/L的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热至反应完毕，发现烧瓶中还有铜片剩余。再打开活塞a，将气球中的氧气缓缓挤入圆底烧瓶，最后铜片完全消失。

①写出上述过程中烧瓶内发生的化学方程式：

                                  ，                                 ；

②B是用来收集实验中产生的气体的装置，但导管未画全，请直接在原图上把导管补充完整。

③实验结束后，装置C中的溶液中可能含有的溶质有                           ；

（2）事实表明，上述反应全部结束后，硫酸仍有剩余。为定量测定剩余酸的物质的量浓度，甲、乙两学生进行了如下设计：

①甲学生设计方案是：先测定铜与浓硫酸反应产生SO₂的量，再通过计算确定剩余酸的物质的量浓度。他认为测定SO₂的量的方法有多种，请你写出其中的一种                    

                                                                      ；

②乙学生设计的方案是：将反应后的溶液冷却后全部移入100mL容量瓶中并加蒸馏水定容，取20ml于锥形瓶中，用酚酞作指示剂，用标准氢氧化钠溶液进行滴定，再求出余酸的物质的量的浓度。你认为乙学生设计的实验方案能否准确求得余酸的物质的量的浓度

           (填“能”或“否”)，理由是                                            。

3、某研究性学习小组对铝热反应实验展开研究。现行高中化学教材（必修加选修）中对“铝热反应”的现象有这样的描述：“反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒”、“纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入沙中”。查阅《化学手册》知，Al、Al₂O₃、Fe、Fe₂O₃熔点、沸点数据如下：

I.⑴某同学根据数据推测，铝热反应所得到的熔融物应是铁铝合金。理由是：该反应放出的热量使铁熔化，而铝的熔点比铁低，此时液态的铁和铝熔合形成铁铝合金。你认为他的推测是否合理？答：_________________(填“合理”或“不合理)

  ⑵设计一个简单的实验方案，证明上述所得的块状熔融物中含有金属铝。该实验所用试剂是_______________。 

II．实验研究发现，硝酸发生氧化还原反应时，硝酸的浓度越稀，对应还原产物中氮元素的化合价越低。某同学取一定量上述的熔融物与一定量很稀的硝酸充分反应，反应过程中无气体放出。在反应结束后的溶液中，逐滴加入4mol·L^－１的氢氧化钠溶液，所加氢氧化钠溶液的体积(mL)与产生的沉淀的物质的量(mol)的关系如图所示。试回答下列问题：

  ⑴图中OC段没有沉淀生成，此阶段

发生反应的离子方程式为                                            。

  ⑵在DE段，沉淀的物质的量没有变化，则此阶段发生反应的离子方程式为                                        ；

  ⑶B与A的差值为             mol。

  ⑷B点对应沉淀的物质的量为       mol，C点对应的氢氧化钠溶液的体积为     mL

4、某校学生为探究苯与溴发生反应的原理，用如图装置进行实验。

（I）          （II）                                           （III）              （IV）

根据相关知识回答下列问题：

（1）实验开始时，关闭K₂，开启K₁和分液漏斗活塞，滴加苯和液溴的混合液，反应开始。过一会儿，在（Ⅲ）中可能观察的现象是                                       。

（2）整套实验装置中能防止倒吸的装置有                （填装置序号）。

（3）反应结束后要使装置I中的水倒吸入装置Ⅱ中。这样操作的目的是              

                               ，简述这一操作方法                           

                                                                            。

（4）你认为通过该实验后，有关苯跟溴反应的原理方面能得出的结论是              

                                                                            。

5、目前世界上比较先进的电解制碱技术是离子交换膜法，如图为离子交换膜法电解饱和食盐水的原理示意图。

 

（1）透过交换膜的离子a是                     ；

（2）现有离子交换膜A和B将电解槽分为I、II、Ⅲ三个区域（如下图所示），在这种电解池中电解Na₂SO₄溶液可制得氢氧化钠、硫酸等物质。A为   离子交换膜、B为   离子交换膜（填“阳”或“阴”），电极均为惰性电极。Na₂SO₄溶液应该在      区（填“I”、“II”或“III”）加入。通电电解时阴极的电极反应式为                            ，在III区得到                 。

6、下图是工业制取Cr₂O₃流程图。已知：溶液A中含Na₂CrO₄和NaFeO₂；D是实验室常用的氧化剂；“氧化碱熔”是指在通入空气条件下跟Na₂CO₃共熔。

 

（1）写出框图中有关物质的化学式：B              、D            、F          ；

（2）写出有关的反应式：铬铁矿→A                                            、

                                      E→F                                                 。

7、某实验人员做了下列实验：将一定量1.00mol/L CuSO₄溶液和2.00mol/LNaOH溶液混合，得到一种浅绿色沉淀X。将0.499g X隔绝空气在1000℃以上强热，得到一种红色固体Y，质量为0.316g。Y溶于酸得到另一种红色固体0.141g。

（1）该实验人员认为沉淀X可能含有SO₄^2-。请设计一个简单实验确定这一判断。

（2）通过计算确定X和Y的化学式。

（3）混合时CuSO₄和NaOH溶液的体积比为            ；写出X→Y的反应方程式 

                                                                           。

【答案】1、实验Ⅰ：氢氧化铁胶体（或胶体）（1分）；先产生红褐色沉淀，后沉淀逐渐溶解，溶液变为黄色，有气泡产生（2分）；Fe³⁺+3SCN^-=Fe(SCN)₃（1分）；Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓（1分）。实验Ⅱ：Fe³⁺与SO₃^2-同时发生氧化还原反应和双水解反应（2分）2Fe³⁺+3CO₃^2-+3H₂O=2Fe(OH)₃↓+3CO₂↑（2分）

①SO₃^2-有较强的还原性，CO₃^2-没有还原性（1分）；

②SO₃^2-水解能力较CO₃^2-小（1分）。

2、①Cu + 2H₂SO₄（浓）CuSO₄ + SO₂↑+ 2H₂O， （2分）

2Cu＋2H₂SO₄＋O₂＝2CuSO₄＋2H₂O  （2分）   ②B装置中导气管长进短出 （2分）   

③Na₂SO₃、Na₂SO₄、NaOH    （2分）

（2）①在通入O₂之前,用排饱和NaHSO₃溶液的方法测出装置A产生气体的体积（2分）

②否 （1分）  用酚酞作指示剂时溶液中的Cu^2＋会和NaOH反应，Cu²⁺的蓝色会干扰滴定终点的正确判断（2分）

3、Ⅰ⑴合理 （1分）     ⑵NaOH溶液     （1分）

   Ⅱ⑴H^＋＋OH^－＝H₂O  （1分）          ⑵ NH₄^＋＋OH^－＝NH₃·H₂O  （1分）

      ⑶0.008   （1分）      ⑷0.032mol   （2分）      7mL （2分）

4、小试管中有气泡，液体变棕黄色（1分）；有白雾出现（1分）；广口瓶内溶液中有浅黄色沉淀生成（1分）

（2）III和IV（1分）

（3）反应结束后装置II中存在大量的溴化氢，使I的水倒吸入II中可以除去溴化氢气体，以免逸出污染空气（1分）；开启K₂，关闭K₁和分液漏斗活塞（1分）

（4）苯跟溴能发生取代反应（2分）

5、（6分）（1）Na＋（1分）

（2）阳（1分）；阴（1分）；II（1分）；2H₂O+2e-＝H₂+2OH-（1分）；H₂SO₄溶液（1分）

6、（1）B、Fe(OH)₃；D、K₂Cr₂O₇；F、Cr₂O₃（每个2分）

（2）4Fe(CrO₂)₂＋8Na₂CO₃+7O₂8Na₂CrO₄+2Fe₂O₃+8CO₂↑（1分）

     Fe₂O₃+Na₂CO₃2NaFeO₂+CO₂↑（1分）

或4Fe(CrO₂)₂＋10Na₂CO₃+7O₂8Na₂CrO₄+2NaFeO₂+10CO₂↑（2分）

4CrO₃2Cr₂O₃+3O₂（2分）（不配平不给分）

7、（1）把绿色沉淀X用蒸馏水多次洗涤，至洗涤液中用BaCl₂溶液检验不出SO₄^2-后（1分），用稀盐酸溶解绿色沉淀（1分），此时再用BaCl₂溶液检验，溶解液中有大量白色沉淀生成，则说明沉淀X中有SO₄^2-（1分）

（2）因为Cu₂O∶Cu=0.316∶0.141（1分）           可判断Y为Cu₂O（1分）

根据硫酸铜溶液跟氢氧化钠溶液混合生成沉淀，可设沉淀组成为mCu(OH)₂·nCuSO₄，则有（97.55m＋159.62n）∶(m＋n)＝0.499∶0.316（1分）

即可得m∶n＝3∶1（1分）所以X为3Cu(OH)₂·CuSO₄或Cu₄(OH)₆SO₄（1分）

（3）4∶3（1分）Cu₄(OH)₆SO₄2Cu₂O+3H₂O+SO₃+O₂

第二篇：实验中探究化学-重结晶实验思考题

与诺贝尔Nobel奖紧密相关的分离技术——重结晶（马荔2011.2）

第一部分  思考题

  A组

     1、哪些诺贝尔化学奖与分离技术有关？讲一个体现科学精神和能够体现科学研究的故事。

     2、化学中分离技术有哪些？简单介绍一下超临界萃取技术和膜分离技术。

3、提纯、重结晶实验中有哪些基本操作，注意事项是什么？

     4、“海盐提纯为纯食盐”的实验中用到了哪些化学原理？详细说明。

5、根据下列给出药品，自行设计用结晶提纯的方法得到纯产品并确定杂质已除去。（小组可以在实验室中完成的重结晶实验。）

设计中要求：

（1）步骤尽量详细！（原理、实验中用到的数据、步骤、记录表格等等）

（2）哪一个是需要得到的，哪一个是杂质自行设定

（3）注意要检验杂质是否除去？

（4）实验室提供的主要药品：食盐、味精、白糖、红糖、活性炭、NaCl、CuSO₄·5H₂O、NH₄Cl、(NH₄)₂SO₄、CaCl₂、FeCl₃、Na₂SO₄、NaNO₃、Na₂CO₃、NaHCO₃、MgCl₂、NaAc、Al₂(SO₄)₃、(NH₄)₂Fe(SO₄)₂、NaOH、KI、KNO₃、ZnCl₂、ZnAc₂、Na₂SO₃、Na₃PO₄、Na₂HPO₄、CoCl₂、NiCl₂、AgNO₃、MnSO₄、KCl、KCr(SO₄)₂、Na₂C₂O₄、H₂C₂O₄

B组

    1、根据你的了解，生活中用到了哪些分离方法？举出至少两个具体事例加以说明

2、重结晶提纯物质的原理是什么？以NaNO₃和KCl混合制得KNO₃和NaCl为例说明。

3、粗硫酸铜中含有铁杂质，除去其中的杂质并得到硫酸铜晶体，提出设计实验的思路。

    4、“海盐提纯为纯食盐”的实验中，你怎样知道杂质已经除去了？实验过程中和得到产品后都是怎样检验的？

5、根据下列给出药品，自行设计用结晶提纯的方法得到纯产品并确定杂质已除去。（小组可以在实验室中完成的重结晶实验。）

设计中要求：

（1）步骤尽量详细！（原理、实验中用到的数据、步骤、记录表格等等）

（2）哪一个是需要得到的，哪一个是杂质自行设定

（3）可以参考实验提纯食盐，注意要检验杂质是否除去？

（4）实验室提供的主要药品：食盐、味精、白糖、红糖、活性炭、NaCl、CuSO₄·5H₂O、NH₄Cl、(NH₄)₂SO₄、CaCl₂、FeCl₃、Na₂SO₄、Na₂CO₃、NaNO₃、NaHCO₃、MgCl₂、NaAc、Al₂(SO₄)₃、(NH₄)₂Fe(SO₄)₂、NaOH、KI、KNO₃、ZnCl₂、ZnAc₂、Na₂SO₃、Na₃PO₄、Na₂HPO₄、CoCl₂、NiCl₂、AgNO₃、MnSO₄、KCl、KCr(SO₄)₂、Na₂C₂O₄、H₂C₂O₄

  参考资料：

1.实验化学（上册）（第二版），陈虹锦主编，科学出版社；

2.居里夫人传，第十二章、十三章；

3.图书馆中的：无机化学实验、普通化学实验等等

第二部分   设计实验样板参考——氯化钠的提纯

实验目的

1．学习提纯食盐的原理和方法及有关离子的鉴定方法。

2．掌握溶解、过滤、蒸发、浓缩、结晶、干燥等基本操作。

实验原理

粗的无机盐中含有不溶性杂质(如泥沙等)和可溶性杂质，不溶性杂质可通过溶解过滤的方法除去，可溶性杂质主要是Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺和SO₄^2-等离子，可以通过两种方法除去。其一是选择适当的试剂使它们生成难溶化合物的沉淀而被过滤除去，如食盐中的Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-离子；其二可以利用不同温度、不同的量的情况下溶解度的不同而予以去除，如食盐中的K^＋离子。

  首先，可在粗盐溶液中加入稍微过量的BaCl₂溶液，先除去SO₄^2-：

Ba²⁺ + SO₄^2- = BaSO₄（s）

将溶液过滤，除去BaSO₄沉淀，再在所得滤液（称滤液1，以后类推）中加入NaOH和Na₂CO₃混合液，以除去Ca²⁺、Mg²⁺和过量的Ba²⁺。

Mg²⁺ + 2OH^- = Mg(OH)₂（s）

Ca²⁺ + CO₃^2- = CaCO₃（s）

Ba²⁺ + CO₃^2- = BaCO₃（s）

过滤除去沉淀，滤液2中过量的NaOH和Na₂CO₃，可以用纯盐酸中和除去。

粗盐中的K⁺和上述的沉淀剂都不起作用，但由于KCl的含量较少，因此在蒸发浓缩溶液的过程中，NaCl先结晶出来，而KCl则留在母液中。

本实验涉及到溶度积规则分步沉淀方法的应用，涉及到多项无机化学实验的基本操作。

实验步骤

1.粗食盐的提纯

在托盘天平上称取8.0g粗食盐，放在100cm³烧杯中，加水约30cm³，用玻璃棒搅拌，使其溶解。加热溶液至溶液沸腾时，边搅拌边逐滴加入1mol·dm^-3BaCl₂，至沉淀完全(约需2cm³)，继续小火加热5分钟，使BaSO₄的颗粒长大而易于沉降和过滤。为了检验沉淀是否完全，可将烧杯从石棉网上取下，待沉淀下降后，用滴管吸取少量上层清液，放在试管中，滴加几滴6mol·dm^-3HCl再加几滴1 mol·dm^-3BaCl₂，如果出现混浊，表示SO₄^2-尚未除尽，需要再加BaCl₂溶液。如果不出现混浊，表示SO₄^2-已除尽，用普通漏斗进行过滤。

    在滤液1中加入1cm³6mol·dm^-3NaOH和2cm³饱和Na₂CO₃，加热至沸，同上述方法检查沉淀是否完全。如果不再产生沉淀，用普通漏斗将溶液过滤。

在滤液2中逐滴加入6mol·dm^-3HCl，并用玻棒蘸取液滴在pH试纸上试验，直至溶液呈微酸性为止(pH»6)。将溶液倒入蒸发皿中，用小火加热蒸发，浓缩至稀浆状的稠液为止，但切不可将溶液蒸干。冷却后，用布氏漏斗过滤，尽量将晶体中水分抽干。将晶体转移回蒸发皿中，在石棉网上用小火加热烘干，直至不冒水汽为止。将所得精盐冷至室温，称重。最后把精食盐放入干燥器中以备下次实验测定C1^-离子含量用。

产率可按下式计算：

2．产品纯度的检验

取精、粗盐各1克，分别溶于5cm³蒸馏水中（如果过于混浊，将粗盐溶液过滤）。再将二种澄清溶液分别盛于三支小试管中，组成三组，对照检验它们的纯度。

（1）SO₄^2-的检验：在第一组溶液中分别加入2滴6mol·dm^-3HCl，使溶液呈酸性，再加入3～5滴1mol·dm^-3BaCl₂。如有白色沉淀，证明有SO₄^2-存在。

(2)Ca²⁺的检验：在第二组溶液中分别加入2滴6mol·dm^-3HAc，使溶液呈酸性，再加入3～5滴饱和的(NH₄)₂C₂O₄溶液。如有白色CaC₂O₄沉淀生成，证明有Ca²⁺存在^〔1〕。

(3)Mg²⁺的检验：在第三组溶液中分别加入3～5滴6 mol·dm^-3NaOH，使溶液呈碱性，再加入1滴镁试剂I^[2]，若有天蓝色沉淀生成证明有Mg²⁺存在。

将以上实验现象列表比较并讨论之。

实验指导

[1]Ca²⁺与C₂O₄^2-反应，生成白色沉淀，为一种弱酸盐这种沉淀难溶于醋酸，易溶于盐酸：

Ca²⁺＋C₂O₄^2-＝CaC₂O₄（s）

[2]镁试剂I为对硝基苯偶氮间苯二酚，在酸性溶溶中为黄色，在碱性溶液中呈红色或紫色。Mg²⁺与镁试剂I在碱性介质中反应生成兰色螯合物沉淀。由镁试剂检验Mg²⁺离子极为灵敏，最低检出浓度为十万分之一。

思考题  

1．溶解8.0g食盐加水30cm³的依据是什么?加水过多或过少对实验有什么影响?

2．在沉淀Ca²⁺、Mg²⁺离子时为何要加NaOH和Na₂CO₃的混合液，单独加Na₂CO₃行吗?为什么?

3．实验中怎样除去过量的沉淀剂BaCl₂、NaOH和Na₂CO₃?

4．提纯后的食盐溶液浓缩时为什么不能蒸干?

5．在检验SO₄^2-时，为什么要加入盐酸溶液?

6．检验Ca²⁺时，加(NH₄)₂C₂O₄生成CaCO₃白色沉淀，为何同时要加入HAc?加HCl行吗?

    7．若食盐中钾离子的量较大，在分离时要注意什么？