高中化学探究实验设计题.doc

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1、探究实验1、铜在空气中会生成铜锈，其成分是Cu2(OH)2CO3,随着工业的发展，空气中二氧化硫排放量较大，铜绿成分也会发生相应的变化。傅鹰著大学普通化学下册564页，认为铜锈成分为CuSO43Cu(OH)2。某化学兴趣小组在废品站取一块生锈的铜片，设计实验分析铜锈成分。（1）对于铜锈主要成分，请你提出猜想：猜想1： ；猜想2： ；猜想3： 。（2）实验室提供下列药品：稀硫酸、盐酸、氯化钡溶液、澄清石灰水；仪器：试管、滴管、导管、小刀等。请你设计实验方案证明上述猜想，补充实验报告：实验序号实验步骤实验现象实验结论取样品装于试管，加入足量稀盐酸，在试管口放一块涂有澄清石灰水的玻璃片溶液中产生气泡

2、；玻璃片上出现浑浊在上述溶液中加入氯化钡溶液和稀硝酸原样品含SO（3）假设铜锈成分为nCuSO4mCu(OH)2，设计一个简单的实验方案测定铜锈成分，实验步骤如下：取W g样品，溶于水，加入过量氢氧化钠溶液，过滤、洗涤、灼烧，称重得固体质量为a g;取W g样品，溶于足量稀硝酸，加入过量的氯化钡溶液， ，称量得固体质量为b g；处理数据，经计算：nm=。2、（2009北京理综，27）某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图装置进行实验（夹持仪器已略去）。实验表明浓硝酸能将NO氧化成 NO2，而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。可选药品：浓硝酸、3 mol/L

3、稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳已知：氢氧化钠溶液不与NO反应，能与NO2反应。2NO2+2NaOH = NaNO3+NaNO2+H2O（1）实验应避免有害气体排放到空气中。装置、中盛放的药品依次是 。（2）滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后 。（3）装置中发生反应的化学方程式是 。（4）装置的作用是 ，发生反应的化学方程式是 。（5）该小组得出的结论依据的实验现象是 。（6）实验结束后，同学们发现装置中溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个试验来判断两种看

4、法是否正确。这些方案中可行的是（选填序号字母） 。a.加热该绿色溶液，观察颜色变化b.加水稀释该绿色溶液，观察颜色变化c.向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化d.向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化3、.某同学在一只烧杯里装有a g纯铁粉，加入200 mL 6 mol/L硝酸恰好完全溶解铁粉（假设还原产物只有NO）。请完成对产物中铁元素价态的探究：限选实验仪器与试剂：烧杯、试管、玻璃棒、药匙、滴管、酒精灯、试管夹、3 mol/L H2SO4溶液、3%H2O2溶液、6 mol/L HNO3溶液、0.01 mol/L KMnO4溶液（含硫酸酸化）、NaOH稀溶液、0.1 m

5、ol/L KI溶液、20% KSCN溶液、蒸馏水。（1）提出合理假设假设1： ；假设2： ；假设3：。（2）设计实验方案证明你的假设按下表格式写出实验操作步骤、预期现象与结论。实验操作预期现象与结论步骤1：步骤2：（3）a值的范围为 。4、某化学活动小组想通过下图所示装置（夹持装置已略去）进行实验，探究Na2O2与NO反应的产物。实验前，他们查阅有关资料得到如下信息：2NaNO3=2NaNO2+O2;NaNO2为白色粉末状固体，既有氧化性又有还原性；NaNO2溶液显弱碱性（原因：强碱弱酸盐的水解）。实验开始时，先在A装置中加入适量的碳酸钙和足量稀硝酸，待反应不再有气体产生时，将铜丝插入稀硝酸中

6、，回答下列问题：（1）A装置中放入碳酸钙的目的是 。（2）装置B、C中的试剂分别是：B中 、C中 ，E的作用是 。（3）如何检验反应中是否有氧气生成？ 。（4）假如Na2O2已反应完全，为确定D中固体产物的成分，甲同学将固体溶于水后，经测定发现溶液显强碱性，再向溶液中加入酸性高锰酸钾溶液，紫色褪去。由此现象推断固体产物中可能含有的物质是 （填化学式）。（5）乙同学取适量固体于试管中密闭加热，发现白色固体部分变为淡黄色。此现象说明固体中还可能含有的成分是 （填化学式）。根据以上推测，请写出Na2O2与NO反应的化学方程式 。5、铁是日常生活中最常见的金属，某班同学在学习铁的知识时，有下列问题：

7、问题1：铁为何称为黑色金属？ 问题2：CuO在高温下可分解为Cu2O和O2，Fe2O3在高 温下可分解为FeO和O2吗？ （1）对于问题1，同学们上网查找，有两种解释： A.因为在铁表面有黑色的铁的氧化物，所以叫黑色金属 B.因为铁的粉末为黑色，铁的氧化物也均为黑色，所以叫黑色金属 你认为正确的说法是 。若有一黑色粉末，如何鉴别是铁粉，还是Fe3O4粉末: 。若有一黑色粉末，为铁和四氧化三铁的混合物，如何证明其中有Fe3O4(只要求简述实验方法)： 。（2）对于问题2，同学们准备实验探究，他们设想了两种方法：A.将三氧化二铁高温灼烧，看灼烧前后颜色是否变化B.将三氧化二铁高温灼烧，看灼烧前后质

8、量是否变化实验中应将Fe2O3放在 （填仪器名称）中灼烧。方法A中，如果高温灼烧后颜色由变为 ，说明Fe2O3确实发生了变化。能说明生成的一定为FeO吗？ （填“能”或“不能”）。理由是 。方法B中，如果发生了预期的反应，固体高温灼烧前后质量比应为 ，但是，实验结果是固体灼烧前后质量比为3029,则高温灼烧后生成物是 。比较两种方法，你认为较好的方法是 。6、（1）常温下，高锰酸钾晶体遇浓盐酸会生成一种气体，该气体是由瑞典化学家舍勒首先发现的。如图所示，将浓盐酸小心滴入形管B端。开始观察到的现象是 。一段时间后又可观察到 ，请解释这一现象 。应用活性炭的此性质可制作 来达到防毒、防臭的目的（举

9、一例即可）。（2）写出CO2和Na2O2反应的化学方程式 。某学生判断SO2和Na2O2反应能生成硫酸钠，你认为他的判断合理吗？ 。简要说明理由： 。该同学无法断定SO2与Na2O2反应中是否有氧气生成，拟使用如图所示装置进行实验（图中铁架台等装置已略去）。装置中B的作用是 ，D的作用是 。如何证明该同学的两个推断？ 。1、解析 （1）依题意，只对其主要成分提出假设，即铜绿主要成分为碱式碳酸铜、碱式硫酸铜或碱式碳酸铜和碱式硫酸铜的混合物即可。（2）定性检验两种成分的区别，实质是检验SO 和CO 。（3）通过测定硫酸钡质量确定SO 的物质的量，根据氧化铜质量计算铜的物质的量。n(CuO)=n(C

10、u2+)= mol，n(BaSO4)=n(SO )= mol,n= mol,m=( - )mol=mol。答案 （1）猜想1：铜绿主要成分为Cu2(OH)2CO3猜想2：铜绿主要成分为CuSO43Cu(OH)2猜想3：铜绿主要成分为Cu2(OH）2CO3和CuSO43Cu(OH)2（2）原样品含CO 产生白色沉淀（3）过滤、洗涤、干燥 2、解析 装置为Cu和浓HNO3反应制取NO2的发生装置，因要检验浓、稀HNO3的氧化性强弱，依题中信息知是用碱液(NaOH)吸收NO2，则为浓HNO3，中用排水法收集的气体一定为NO则中为稀HNO3,中为H2O，发生了3NO+H2O=2HNO3+NO,又因NO

11、极易被空气中的O2氧化而生成红棕色的NO2，因此整个装置中不能有空气。答案 （1）3 mol/L稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液（2）通入CO2一段时间，关闭弹簧夹，将装置中导管末端伸入倒置的烧瓶内（3）Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2+2H2O（4）将NO2转化为NO 3NO2+H2O 2HNO3+NO（5）装置中液面上方气体仍为无色，装置中液面上 方气体由无色变为红棕色 (6)acd3、解析（1）3Fe+8HNO3 =3Fe(NO3)2+2NO+4H2O,Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO+2H2O产物可能是硝酸铁、硝酸亚铁、也可能是硝酸亚铁和硝酸铁混合物。（2）中学用

12、KSCN溶液检验三价铁离子。根据题目对试剂的限制，没有提供淀粉溶液，如果用KI溶液检验铁离子，生成I2溶于水呈黄色，与铁离子的溶液颜色相近，无法区别。所以，不能用KI溶液检验溶液中是否含三价铁离子（可以用淀粉-KI溶液检验三价铁离子：溶液变蓝色，说明含三价铁离子）。（3）极端假设法和平均值法求解：假设铁与硝酸反应只生成+3价铁。n(HNO3)=0.2 L6 mol/L=1.2 mol,n(Fe)=0.3 mol，m(Fe)=0.3 mol56 g/mol=16.8 g;假设铁与硝酸反应只生成+2价铁,n(Fe)=1.2 mol =0.45 mol,m(Fe)=0.45 mol56 g/mol=

13、25.2 g，根据平均值原理：16.8a25.2。答案 （1）假设1：产物中铁元素的价态为+3价假设2：产物中铁元素的价态为+2价假设3：产物中铁元素的价态既有+3价也有+2价（2）实验操作预期现象与结论步骤1：取少量溶液，滴加酸性KMnO4溶液。若KMnO4溶液的紫红色褪去，变为无色溶液，则说明产物中铁元素的价态含+2价；若不褪色，则说明产物中铁元素的价态不含+2价。步骤2：另取少量溶液，滴加KSCN溶液。若溶液变为红色，则说明产物中铁元素的价态含+3价；若溶液无明显变化，则说明产物中铁元素的价态为+2价。(3)16.8a25.24、解析 （1）铜丝与稀硝酸反应能产生NO,经观察反应装置A，

14、锥形瓶中有碳酸钙，而且先发生反应生成CO2，由NO的性质（易与O2反应生成 NO2)可知这样做的目的是用CO2排除装置中的空气，避免NO被氧化。（2）为了避免CO2、H2O与Na2O2反应，B、C装置应是洗气装置，除水蒸气应在后面，除CO2在前面，除去CO2一般用NaOH溶液，除去H2O一般用浓硫酸；E装置的作用是避免空气中的CO2、水蒸气进入D中，干扰产物的判断。（3）用带火星的木条靠近导气管口，观察木条是否复燃，若复燃，则证明有氧气生成。（4）推断D中固体产物，注意前提条件是：Na2O2已反应完全。D中固体产物溶于水,溶液显强碱性，由题给信息知，NaNO2溶液呈弱碱性。“强碱性”肯定不是N

15、aNO2造成的，而Na2O2已反应完全，反应物中没有H元素，故只能是Na2O导致；“再向溶液中加入酸性高锰酸钾溶液，紫色褪去”，高锰酸钾是强氧化剂，说明溶液中含有某种还原剂，根据题给信息，可知为NaNO2。（5）乙同学取适量固体于试管中密闭加热，发现白色固体部分变为淡黄色。结合前面分析，产物中的Na2O被氧化为Na2O2,白色固体变为黄色固体（2Na2O+O2=2Na2O2），根据题中所给信息2NaNO3=2NaNO2+O2，产物中也有NaNO3存在。综上所述，Na2O2与NO反应的产物共有三种:NaNO3、NaNO2、Na2O。答案 （1）使CaCO3与稀硝酸反应生成CO2，排出装置中的空气

16、，防止NO被氧化（2）NaOH溶液 浓硫酸防止空气中的CO2、水蒸气进入装置D中，干扰产物的判断（3）将带火星的木条放在E装置的气体出口处，观察木条是否复燃，若复燃，则说明有氧气生成；若不复燃，说明无氧气生成（4）Na2O、NaNO2（5）NaNO3 2Na2O2+2NO=NaNO3+NaNO2+Na2O5、解析 （1）B错误，因为Fe2O3是红棕色的；常用的方法是加酸溶解，金属和稀盐酸反应生成氢气，而Fe3O4反应时没有气泡产生；鉴别混合物中是否有Fe3O4固体，可以用还原剂将氧化物还原，检验氧化产物，如用氢气还原，则检验是否有水生成，如用CO还原，则检验是否有CO2气体产生。（2）因为Fe

17、2O3是红棕色的，FeO是黑色的，若方法A成立，那么颜色变化是由红棕色变为黑色，但从颜色并不能正确判断，因为也可能生成黑色的Fe3O4,6Fe2O34Fe3O4+O2;若方法B成立，则下列反应成立：2Fe2O3 4FeO+O2,灼烧前后的质量之比为： =10/9,若质量之比是3029,则发生了反应6Fe2O34Fe3O4+O2,最后的分解产物是Fe3O4;结合两种方法的分析，方法B更严密，此方法涉及了定量的计算，而方法A仅仅是定性地从颜色来观察，不严密。答案 （1）A取黑色粉末少许于试管中，加适量稀盐酸或稀硫酸，若有气泡产生则原黑色粉末为铁，若无气泡产生则原粉末为Fe3O4(其他合理答案亦可)

18、用干燥的氢气与黑色粉末加热反应，用无水硫酸铜检测是否有水产生（或用纯净的一氧化碳与黑色粉末加热反应，用澄清石灰水检测是否有二氧化碳产生）（其他合理答案亦可）（2）坩埚 红棕色 黑色 不能 也可能为Fe3O410/9 Fe3O4 B6、答案 （1）有黄绿色气体生成且气球鼓起来 黄绿色逐渐变浅，气球瘪下去 因为活性炭表面积很大，吸附能力极强,可将形管中的氯气大量吸附，使得黄绿色逐渐变浅防毒面具、活性炭口罩、活性炭小滤包等（其他合理答案也可）（2）2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2合理 由于过氧化钠具有强氧化性，能将+4价的硫氧化为+6价的硫而生成硫酸钠干燥SO2气体，防止水蒸气进入C装置与Na2O2反应防止空气中的水蒸气进入C装置与Na2O2反应生成氧气，同时吸收过量SO2气体,便于氧气的检验和防止污染空气检验Na2SO4:反应后，取C装置中的固体物质溶于水配成溶液，先滴加盐酸酸化，再加入BaCl2溶液，有沉淀生成则证明有Na2SO4生成；检验O2：用带火星的细木条靠近干燥管口a，若细木条火星变亮或细木条复燃，则证明有O2生成（其他合理答案也可）