1、1第五单元 化学实验方案的设计和评价1.(2018 浙江 11 月选考,24,2 分)已知草酸(H 2C2O4)是一种弱酸,157 升华,170 以上分解可放出 CO2和 CO;可与酸性 KMnO4溶液反应;其钠盐易溶于水,钙盐难溶于水。下列说法正确的是( )A.草酸受热产生的气体,用足量的 NaOH 溶液充分吸收后,可收集得到纯净的 COB.草酸受热产生的气体通过灼热的氧化铜,若出现黑色变红色现象,则说明产生的气体中一定有 COC.草酸受热产生的气体直接通入足量的澄清石灰水中,若能产生白色浑浊现象,则说明产生的气体中一定有 CO2D.H2C2O4与酸性 KMnO4溶液反应的离子方程式为:5H
2、 2C2O4+2Mn +6H+ 2Mn2+10CO2+8H 2OO-4答案 D A 项中,草酸受热产生的气体中,CO 2被足量的 NaOH 溶液充分吸收,收集得到的 CO 带有 H2O,故A 错误;B 项中,草酸受热产生的气体通过灼热的氧化铜,若出现黑色变红色现象,不能说明产生的气体中一定有 CO,也可能是 H2C2O4的还原性使氧化铜被还原,故 B 错误;C 项中,由于草酸(H 2C2O4)157 升华,草酸受热产生的气体直接通入足量的澄清石灰水中,产生白色浑浊现象可能是生成了 CaC2O4,故 C 错误;D项中,H 2C2O4与酸性 KMnO4溶液反应的离子方程式为:5H 2C2O4+2M
3、n +6H+ 2Mn2+10CO2+8H 2O,故 D 正O-4确。2.下列相关实验不能达到预期目的的是( )选项 相关实验 预期目的A相同温度下,等质量的大理石块、大理石粉分别与等体积、等浓度的盐酸反应探究接触面积对化学反应速率的影响B把装有颜色相同的 NO2和 N2O4混合气体的两支试管(密封)分别浸入冷水和热水中探究温度对化学平衡的影响C在蔗糖中加入稀硫酸,水浴加热,再加入新制的氢氧化铜悬浊液并加热探究蔗糖水解产物具有还原性D两支试管中装有等体积、等浓度的 H2O2溶液,向其中一支试管中加入 FeCl3溶液探究 FeCl3溶液对 H2O2分解速率的影响答案 C A 项,相同温度下,等质量
4、的大理石块、大理石粉分别与等体积、等浓度的盐酸反应,大理石与盐酸的接触面积不同,反应速率不同,能达到预期目的,A 不符合题意;B 项,温度不同,导致平衡 2NO2 N2O4发生移动而使颜色发生变化,能达到预期目的,B 不符合题意;C 项,葡萄糖和新制氢氧化铜的反应必2须在碱性条件下进行,不能达到预期目的,C 符合题意;D 项,两支试管中装有等体积、等浓度的 H2O2溶液,向其中一支试管中加入 FeCl3溶液,H 2O2分解速率加快,能达到预期目的,D 不符合题意。3.用如图所示实验装置进行物质性质的探究实验,下列说法不合理的是( )A.若品红溶液褪色,则说明产物中含有 SO2B.若溴水褪色,则
5、说明 SO2具有还原性C.若烧瓶中产生黄色浑浊和无色气泡,则说明 Na2S2O3只作氧化剂D.若品红溶液不褪色、Na 2SiO3溶液中出现白色浑浊,则说明亚硫酸比碳酸的酸性强答案 C A 项,SO 2能使品红溶液褪色;B 项,SO 2使溴水褪色表现还原性;D 项,品红溶液不褪色说明没有 SO2,Na2SiO3溶液中出现白色浑浊说明有 CO2,即 SO2与 NaHCO3反应生成了 CO2,依据较强酸制较弱酸的原理可知亚硫酸比碳酸的酸性强。4.已知下列各组反应(表中的物质均为反应物)的反应物及温度,则反应开始时,放出 H2的速率最快的是( )编号金属(大小、形状相同的粉末)物质的量酸的浓度及体积
6、反应温度/A Mg 0.1 mol 3 molL-1的硝酸 10 mL 60B Mg 0.1 mol 3 molL-1的盐酸 10 mL 30C Fe 0.1 mol 3 molL-1的盐酸 10 mL 60D Mg 0.1 mol 3 molL-1的盐酸 10 mL 60答案 D 反应物本身的性质是决定反应速率的主要因素。反应速率还受到反应物浓度、温度、催化剂等外部因素的影响。反应物种类相同时,温度越高,反应物的浓度越大,反应速率越快,故 D 正确。5.某研究性学习小组为了探索镁粉与溴水反应的机理,做了如下四组实验:将镁粉投入冷水中,未见任何现象;将镁粉放入溴水中,观察到只是开始时产生极少量
7、的气泡,但溴水的颜色逐渐褪去;将镁粉放入液溴中,未观察到任何明显现象;向含足量镁粉的液溴中滴加几滴水,观察到溴的红棕色很快褪去。3则下列关于镁与溴水的反应机理的说法中正确的是( )A.镁粉只直接与溴水中的溴反应B.镁粉只与溴水中的酸反应C.产生的极少量的气泡是镁粉与水反应得到的D.镁粉在水的催化下与溴发生反应答案 D 根据实验现象可得出结论:镁不易与冷水反应。溴水与镁粉发生反应,溴逐渐消耗。镁与液溴不反应。镁粉和液溴中滴加几滴水,迅速反应,溴很快消耗完全。综上所述,镁与溴水的反应机理是:镁粉在水的催化下与溴发生反应。6.为探究溴乙烷与 NaOH 的醇溶液共热发生的是水解反应还是消去反应,甲、乙
8、、丙三名同学分别设计了如下三个实验方案: 甲:向反应后的混合液中滴入溴水,若溶液颜色很快褪去,则可证明发生了消去反应。乙:向反应后的混合液中滴入稀硝酸中和 NaOH,然后再滴入 AgNO3溶液,若有浅黄色沉淀生成,则可证明发生了消去反应。 丙:向反应后的混合液中滴入酸性 KMnO4溶液,若溶液颜色变浅,则证明发生了消去反应。则有关上述实验方案叙述( )A.甲正确 B.乙正确C.丙正确 D.都不正确答案 D A 项,反应后的混合液中存在氢氧化钠,溴与氢氧化钠反应而使溴水褪色,不能说明发生了消去反应,甲错误;B 项,溴乙烷发生水解反应也会有此现象,不能说明发生了消去反应,乙错误;C 项,醇也可以使
9、酸性 KMnO4溶液颜色变浅,不能说明发生了消去反应,丙错误,答案选 D。7.为比较 Fe3+和 Cu2+对 H2O2分解反应的催化效果,甲、乙两组同学分别设计了图 1、图 2 所示的实验。下列叙述中不正确的是 ( )A.图 1 实验可通过观察产生气泡快慢来比较反应速率的大小B.若图 1 所示实验中反应速率为,则一定说明 Fe3+比 Cu2+对 H2O2分解催化效果好4C.用图 2 装置测定反应速率,可测定反应产生的气体体积及反应时间D.为检查图 2 装置的气密性,可关闭 A 的活塞,将注射器活塞拉出一定距离,一段时间后松开活塞,观察活塞是否回到原位答案 B A 项,反应越剧烈,产生气体的速率
10、越快,产生气泡越快,A 正确;B 项,若图 1 所示实验中反应速率为,则一定说明氯化铁比硫酸铜催化效果好,因二者所含的阴离子不同,要证明 Fe3+比 Cu2+对 H2O2分解催化效果好,要使选择的试剂中阴离子种类相同,B 错误;C 项,反应速率可用单位时间内产生的气体体积表示,该装置可通过注射器活塞的位置变化看生成气体的体积,C 正确;D 正确。8.乙酸异戊酯俗称香蕉油,可用作食品和化妆品香精。近年来研究出以 SnCl4为高效催化剂进行酯化反应合成乙酸异戊酯的方法,该反应的化学方程式为:CH 3COOH+(CH3)2CHCH2CH2OH CH3COOCH2CH2CH(CH3)2+H2O。已知在
11、制备过程中会有副反应发生,导致产品颜色略显黄色,黄色越深说明副产物越多。SnCl4可以选用硫渣中的锡与氯气反应来制得,锡的浸出率与温度的关系如图所示。经测定选用一定的酸醇比,控制反应温度为 150 ,反应时间为 1 小时,催化剂用量对单位时间内生成物产率的影响如下表:n(SnCl45H2O)n(乙酸) 乙酸异戊酯的产率/% 产品颜色0.25100 64.8 无色0.50100 72.9 无色0.75100 85.3 浅黄色1.00100 88.2 浅黄色1.25100 90.1 浅黄色1.50100 92.6 黄色下列说法不正确的是( )A.催化剂既可以增大化学反应速率,也可以使那些不可能发生
12、的化学反应得以发生B.由上表可以知道,产品在一定时间内的产率随着催化剂用量的增加而提高,但是催化剂用量增加产品颜色也随着加深,原因是催化剂用量增加使主反应的选择性降低,副反应增多5C.由上图可知,当浸出温度达到 80 90 时,锡的浸出率大于 90%,继续升高浸出温度,浸出率增加不明显,故选择 8090 就可以D.四氯化锡价廉易得,腐蚀性小,反应时间短,且可以回收再利用,故是一种高效的合成乙酸异戊酯的催化剂答案 A 催化剂能增大反应速率,但不能决定反应能否发生。9.下列实验中,对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是( )选项 实验 现象 结论A向亚硫酸钠溶液中,逐滴加入硝酸酸化的硝酸钡
13、溶液产生白色沉淀 产生的亚硫酸钡是难溶于水的沉淀B将 CO2气体依次通过 NaHSO3溶液、品红溶液品红溶液不褪色 H2SO3的酸性比 H2CO3强C 常温下铜片插入硝酸中 产生红棕色气体 常温下铜和硝酸反应一定产生 NO2D将 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 中应产生 BaSO4沉淀;B 中二氧化碳通入亚硫酸氢钠溶液中无二氧化硫产生,说明碳酸无法制得亚硫酸,即亚硫酸的酸性强于碳酸;C 中因为 NO 和 O2反应生成 NO2而显红棕色,所以铜与硝酸反应也可能产生 NO;D 中 H2O2会将高锰酸钾还原,而非氧化。10.下列有关实验操作、发生
14、的现象、解释或结论都正确的是( )选项 实验操作 发生的现象 解释或结论A将稀 H2SO4滴加到 Fe(NO3)2溶液中溶液变棕黄色,有红棕色气体生成HNO3分解生成 NO2B将 SO2通入滴有酸性高锰酸钾的溶液中溶液紫色褪去 SO2具有漂白性C常温下将大小相同的铝片分别加入到浓硝酸和稀硝酸中铝片在浓硝酸中比在稀硝酸中反应更剧烈反应物浓度越大,反应速率越快D 向某溶液中加入 NaHCO3 产生白色沉淀 该溶液中可能含有氢氧化钡6答案 D A 中反应实质是稀硝酸与 Fe2+发生氧化还原反应生成 Fe3+与一氧化氮,一氧化氮被空气中的氧气氧化为二氧化氮,A 错误;B 中将 SO2通入滴有酸性高锰酸
15、钾的溶液中溶液紫色褪去,说明 SO2具有还原性,B 错误;C 中铝与浓硝酸发生钝化,C 错误;D 中向某溶液中加入 NaHCO3产生白色沉淀,该溶液中可能含有氢氧化钡,与 NaHCO3反应产生 BaSO3白色沉淀,D 正确。11.(2018 课标,26,14 分)醋酸亚铬(CH 3COO)2Cr2H2O为砖红色晶体,难溶于冷水,易溶于酸,在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂,将三价铬还原为二价铬;二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示。回答下列问题:(1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却,目的是 。仪器 a 的名称是 。 (2)将过
16、量锌粒和氯化铬固体置于 c 中,加入少量蒸馏水,按图连接好装置。打开 K1、K 2,关闭 K3。c 中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色,该反应的离子方程式为 。 同时 c 中有气体产生,该气体的作用是 。 (3)打开 K3,关闭 K1和 K2。c 中亮蓝色溶液流入 d,其原因是 ;d 中析出砖红色沉淀。为使沉淀充分析出并分离,需采用的操作是 、 、洗涤、干燥。 (4)指出装置 d 可能存在的缺点 。 答案 (1)去除水中溶解氧 分液(或滴液)漏斗(2)Zn+2Cr 3+ Zn2+2Cr2+排除 c 中空气(3)c 中产生 H2使压强大于大气压 (冰浴)冷却 过滤(4)敞开体系,可能使醋酸亚铬与空气接触
17、解析 本题考查物质制备。(1)为防止水中溶解的氧气氧化 Cr2+或(CH 3COO)2Cr,需将蒸馏水煮沸并迅速冷却,以除去溶解氧。(2)由溶液颜色变化可知,Zn 将 Cr3+还原为 Cr2+,反应的离子方程式为 Zn+2Cr3+ Zn2+2Cr2+。c 中产生的气体为氢气,可排除 c 中空气,防止 Cr2+被氧化。7(3)打开 K3,关闭 K1、K 2,c 中产生的氢气聚集在溶液上方,气体压强增大,将 c 中液体经长导管压入 d 中;(CH3COO)2Cr 难溶于冷水,可将 d 置于冰水浴中冷却,(CH 3COO)2Cr 充分结晶后,经过滤、洗涤、干燥得砖红色晶体。(4)由于装置 d 为敞开
18、体系,与大气直接接触,故空气中的氧气可能会氧化(CH 3COO)2Cr。12.目前流行的关于生命起源假设的理论认为,生命起源于约 40 亿年前的古洋底的热液环境,这种环境系统中普遍存在铁硫簇结构,如 Fe2S2、Fe 4S4、Fe 8S7等,这些铁硫簇结构参与了生命起源的相关反应。某化学兴趣小组在研究某铁硫簇结构的组成时,设计了下列实验。【实验】确定硫的质量:按图连接装置,检查好装置的气密性后,在硬质玻璃管 A 中放入 1.0 g 铁硫簇结构(含有部分不反应的杂质),在试管 B 中加入 50 mL 0.10 molL-1的酸性 KMnO4溶液,在试管 C 中加入品红溶液。通入空气并加热,发现固
19、体逐渐转变为红棕色。待固体完全转化后,将 B 中溶液转移至 250 mL 容量瓶,洗涤试管 B 后定容。取 25.00 mL 该溶液用 0.01 molL-1的草酸(H 2C2O4)溶液滴定剩余的 KMnO4。记录数据如下:草酸溶液体积/mL滴定次数 待测溶液体积/mL滴定前刻度 滴定后刻度1 25.00 1.50 23.702 25.00 1.02 26.033 25.00 0.00 24.99相关反应:2Mn +2H2O+5SO2 2Mn2+5S +4H+O-4 O2-42Mn +6H+5H2C2O4 2Mn2+10CO2+8H 2OO-4【实验】确定铁的质量:将实验硬质玻璃管 A 中的残
20、留固体加入稀盐酸中,充分搅拌后过滤,在滤液中加入足量的 NaOH 溶液,过滤后取滤渣,经充分灼烧得 0.6 g 固体。试回答下列问题:8(1)判断滴定终点的方法是 。 (2)试管 C 中品红溶液的作用是 。 有同学提出,撤去 C 装置对实验没有影响,你的看法是 (选填“同意”或“不同意”),理由是 。 (3)根据实验和实验中的数据可确定该铁硫簇结构的化学式为 。 【问题探究】滴定过程中,细心的同学发现该 KMnO4溶液颜色褪去的速率较平常滴定时要快得多。为研究速率加快的原因,该同学继续进行了下列实验,实验数据如下表:编号 温度/ 酸化的 H2C2O4溶液/mL KMnO4溶/mL 溶液褪色时间
21、/s1 25 5.0 2.0 402 25 5.0(另加少量可溶于水的 MnSO4粉末) 2.0 43 60 5.0 2.0 25(4)分析上述数据,滴定过程中反应速率加快的一种可能原因是 。 答案 (1)当滴入最后一滴草酸溶液时,锥形瓶中溶液由浅红色变为无色,且半分钟内不变化(2)验证 SO2是否被酸性 KMnO4溶液完全吸收 同意 当 B 中溶液颜色不变化,即可证明 SO2已被酸性KMnO4溶液完全吸收(3)Fe3S4(4)Mn2+对反应起到催化作用(或反应放热使温度升高),加快反应速率解析 (3)第 1 次滴定时测得 H2C2O4溶液体积误差较大,应舍去,第 2、3 次取平均值,V(H
22、2C2O4)=25.00 mL,与H2C2O4反应的 KMnO4的物质的量为 0.01 molL-10.025 L =0.000 1 mol,与 SO2反应的 KMnO4的物质25的量为 0.05 L0.10 molL-1-100.000 1 mol=0.004 mol,n(SO2)=0.004 mol =0.01 mol,n(S)52=0.01 mol;0.6 g 固体为 Fe2O3,n(Fe)= 2 mol=0.007 5 mol, = = ,所以该铁硫簇结构的化0.6160 n(Fe)n(S)0.007 5mol0.01mol34学式为 Fe3S4。(4)对比实验 1、2 知,Mn 2+
23、可使反应速率加快;对比实验 1、3 知,温度升高,反应速率加快。13.(2017 课标,26,14 分)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁,在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题:(1)在试管中加入少量绿矾样品,加水溶解,滴加 KSCN 溶液,溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气,溶液逐渐变红。由此可知: 、 。 9(2)为测定绿矾中结晶水含量,将石英玻璃管(带两端开关 K1和 K2)(设为装置 A)称重,记为 m1 g。将样品装入石英玻璃管中,再次将装置 A 称重,记为 m2 g。按下图连接好装置进行实验。仪器 B 的名称是 。 将下列实验操作步骤
24、正确排序 (填标号);重复上述操作步骤,直至 A 恒重,记为 m3 g。 a.点燃酒精灯,加热 b.熄灭酒精灯c.关闭 K1和 K2 d.打开 K1和 K2,缓缓通入 N2e.称量 A f.冷却到室温根据实验记录,计算绿矾化学式中结晶水数目 x= (列式表示)。若实验时按 a、d 次序操作,则使 x (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 (3)为探究硫酸亚铁的分解产物,将(2)中已恒重的装置 A 接入下图所示的装置中,打开 K1和 K2,缓缓通入N2,加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。C、D 中的溶液依次为 (填标号)。C、D 中有气泡冒出,并可观察到的现象分别为 。 a.品红 b.Na
25、OH c.BaCl 2d.Ba(NO3)2 e.浓 H2SO4写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式 。 答案 (1)样品中没有 Fe() Fe()易被氧气氧化为 Fe()(2)干燥管 dabfce 偏小76(m2-m3)9(m3-m1)(3)c、a 生成白色沉淀、褪色2FeSO 4 Fe2O3+SO2+SO 310解析 本题考查 FeSO4的化学性质及实验方案的分析。(1)滴加 KSCN 溶液,溶液颜色无明显变化,说明溶液中不含 Fe3+;通入空气,溶液逐渐变红,说明 Fe2+被氧气氧化成了 Fe3+。(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
26、 N2保护下冷却至室温再称重。设绿矾晶体的化学式为 FeSO4xH2O,结合题意可知 = ,x= = ;若实验时未排空气就加热,则18x152m2-m3m3-m1 152(m2-m3)18(m3-m1)76(m2-m3)9(m3-m1)FeSO4会被氧化,使 m3偏大,计算出的 x 偏小。(3)由题意可知 SO4固体高温条件下可分解生成 O3,+2Fe +3Fe2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 11,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+SO 3;SO
27、2与 BaCl2不反应,SO 3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。14.二茂铁可用作燃料的节能消烟剂、抗爆剂等。实验室制备二茂铁装置示意图如图一所示。已知:二茂铁熔点是 173 ,在 100 时开始升华;沸点是 249 。制备二茂铁的反应原理是:2KOH+FeCl 2+2C5H6 Fe(C5H5)2+2KCl+2H2O。实验步骤为:在三颈烧瓶中加入 25 g 粉末状的 KOH,并从仪器 a 中加入 60 mL 无水乙醚到烧瓶中,充分搅拌,同时通氮气约 10 min;再从仪器 a 滴入
28、5.5 mL 新蒸馏的环戊二烯(C 5H6,密度为 0.95 g/cm3),搅拌;将 6.5 g 无水 FeCl2与(CH 3)2SO(二甲亚砜,作溶剂)配成的溶液 25 mL 装入仪器 a 中,慢慢滴入仪器 c中,45 min 滴完,继续搅拌 45 min;再从仪器 a 加入 25 mL 无水乙醚搅拌;将 c 中的液体转入分液漏斗中,依次用盐酸、水各洗涤两次,分液得橙黄色溶液;蒸发橙黄色溶液,得二茂铁粗产品。回答下列问题:(1)仪器 b 的名称是 。 11(2)步骤中通入氮气的目的是 。 (3)仪器 c 的适宜容积为(选编号): 。 100 mL 250 mL 500 mL(4)步骤用盐酸洗
29、涤的目的是 。 (5)步骤是二茂铁粗产品的提纯,该过程在图二装置中进行,其操作名称为 ;该操作中棉花的作用是 。 (6)为了确认得到的是二茂铁,还需要进行的一项简单实验是 ;若最终制得纯净的二茂铁 4.3 g,则该实验的产率为 (保留三位有效数字)。 答案 (1)球形冷凝管(2)排尽装置中的空气,防止 Fe2+被氧化(3)(4)除去多余的 KOH(5)升华 防止二茂铁挥发进入空气中(6)测定所得固体的熔点 58.4%解析 (1)仪器 b 为球形冷凝管。(2)Fe2+具有还原性,能被氧气氧化,通入氮气的目的是排尽装置中的空气,防止 Fe2+被氧化。(3)根据实验,加入到仪器 c 中的液体体积总和
30、为(60+5.5+25+25) mL=115.5 mL,因此选用 250 mL 的三颈烧瓶。(4)根据制备二茂铁的化学方程式以及所给的 KOH、氯化亚铁、环戊二烯的量可知,加入的 KOH 应是过量的,因此步骤中加入盐酸的目的是除去多余的 KOH。(5)图二操作名称为升华,棉花的作用是防止升华的二茂铁进入空气中。(6)可利用二茂铁的熔点低的特点,检验是否是二茂铁;环戊二烯的质量为 5.5 mL0.95 g/cm3=5.225 g,FeCl2的质量为 6.5 g,根据反应方程式知 FeCl2过量,则根据环戊二烯进行计算,理论上产生二茂铁的质量为 =7.362 5 g,产率为 100%58.4%。5
31、.225 g186266 4.3 g7.362 5 g15.为证明 Fe3+具有较强的氧化性,甲同学做了如下实验:将 Cu 片放入 0.5 mol/L Fe(NO3)3溶液中,观察到 Cu 片逐渐溶解,溶液由黄色变为蓝绿色,由此甲同学得到 Fe3+具有较强氧化性的结论。乙同学提出了不同的看法,认为 Fe(NO3)3溶液具有酸性,在此酸性条件下 N 也能氧化 Cu,并设计实验O-3进行探究。已知:12水解反应 平衡常数(K)Fe3+3H2O Fe(OH)3+3H+ 7.9 10-4Fe2+2H2O Fe(OH)2+2H+ 3.2 10-10Cu2+2H2O Cu(OH)2+2H+ 3.2 10-
32、7请回答:(1)稀硝酸和 Cu 反应的化学方程式为 。 (2)请利用所提供的试剂,帮助乙同学完成实验方案设计。试剂:0.5 mol/L Fe(NO 3)3溶液、Cu 片、精密 pH 试纸(0.55.0)、硝酸钠溶液、稀盐酸。方案: 。 (3)丙同学分别实施了甲、乙两位同学的实验方案,并在实验过程中用 pH 计监测溶液 pH 的变化,实验记录如下。实验内容 实验现象甲同学的实验方案 溶液逐渐变成蓝绿色,pH 略有上升乙同学的实验方案 无明显现象,pH 没有明显变化据实验现象写出发生反应的离子方程式: 。 导致实验过程中溶液 pH 略有上升的可能原因是 。 解释乙同学的实验现象 。 (4)请你设计
33、更简便可行的实验方案,帮助甲同学达到实验目的: 。答案 (1)3Cu+8HNO 3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO+4H 2O(2)测定硝酸铁溶液的 pH,再用硝酸钠溶液和稀盐酸配制成与硝酸铁溶液 pH 相同、硝酸根离子浓度相同的溶液,将铜片加入到该溶液中,观察是否发生反应(3)Cu+2Fe 3+ Cu2+2Fe2+Fe 3+转化为 Cu2+和 Fe2+,水解能力下降在此酸性条件下 N 不能氧化 CuO-3(4)将铜片放入 0.5 mol/L 氯化铁溶液中(或其他合理答案)解析 (1)稀硝酸和 Cu 反应的化学方程式为 3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO+4H 2O。13(
34、2)乙同学认为 Fe(NO3)3溶液中的 N 也能氧化 Cu,据此设计对照实验,配制 pH、N 的物质的量浓度O-3 O-3与 0.5 mol/L Fe(NO3)3溶液相同但不含 Fe3+的溶液即可,将铜放入该溶液中,观察是否发生反应,若不能发生反应,则在此 pH 的情况下,N 不能氧化 Cu。O-3(3)丙同学的实验证明甲同学的结论是正确的,发生反应的离子方程式为 Cu+2Fe3+ Cu2+2Fe2+。根据水解反应的平衡常数知 Fe3+水解程度最大,溶液的 pH 略有上升,说明 Fe3+转化为 Cu2+和 Fe2+,水解能力下降。乙同学的实验现象说明在酸性条件下,Fe(NO 3)3溶液中的
35、N 不能氧化 Cu。O-3(4)将甲实验所用 Fe(NO3)3溶液换成等浓度的 FeCl3溶液即可达到目的。16.某实验小组利用 KMnO 4酸性溶液与 H2C2O4溶液的反应进行“外界因素对反应速率影响”的探究,设计实验方案如下:甲组:通过测定生成 CO 2气体体积的方法来比较化学反应速率的大小。实验装置如图,实验时分液漏斗中 A 溶液一次性加入 B 溶液中。序号 A 溶液 B 溶液 2 mL 0.2 molL-1H2C2O4溶液 4 mL 0.01 molL-1KMnO4溶液 2 mL 0.1 molL-1H2C2O4溶液 4 mL 0.01 molL-1KMnO4溶液(注:实验中所用 K
36、MnO 4溶液均已加入相同量的 H2SO4)(1)写出锥形瓶中加入 A 溶液后发生反应的离子方程式: 。 (2)该组实验的目的是探究 对化学反应速率的影响。分析所给实验仪器,实现该实验目的还欠缺的仪器是 。 乙组:通过测定溶液褪色时间来判断反应速率的大小,实验记录如下表:实验 温度 烧杯中所加的试剂及其用量(mL) 加入少 溶液褪14编号 /0.6 molL-1H2C2O4溶液H2O0.2 molL-1KMnO4溶液3 molL-1稀硫酸量固体 色时间(s) 25 30.0 20.0 30.0 20.0 无 1.8 50 V1 V2 30.0 20.0 无 1.0 25 15.0 V3 15.
37、0 10.0 无 3.6 25 30.0 20.0 30.0 20.0 K2SO4 1.8 25 30.0 20.0 30.0 20.0 MnSO4 0.6(3)若实验、是探究温度对化学反应速率的影响,V 1= ;设计实验、的目的是 。 (4)根据乙组的实验记录,下列结论正确的是 。 A.实验中,V 3=10.0B.实验、说明反应速率只与 KMnO4浓度有关C.根据实验、可推出实验中的反应速率变化是:起初较小,后明显变大,最后逐渐变小答案 (1)2Mn +5H2C2O4+6H+ 2Mn2+10CO2+8H 2O (写 C2 不可)O-4 O2-4(2) H2C2O4浓度 秒表(3) 30.0(
38、写 30 不可) 探究产物是否对反应有催化作用(4)C解析 (1)H 2C2O4为弱酸,离子方程式中用分子式。(2)该组实验中只有 H2C2O4浓度不同,所以是探究浓度对反应速率的影响。要记录的数据是一定时间内产生 CO2气体的体积,或产生一定体积的 CO2气体所需的时间,故要用秒表测量时间。(3)实验、是探究温度对化学反应速率的影响,除温度外其他因素都要相同,所以 V1=30.0,V2=20.0,填写时要特别注意有效数字。(4)实验中 V3=10.0 时,溶液褪色时间应小于 1.8 s。实验、中,各种物质的浓度都发生变化,无法说明反应速率只与 KMnO4浓度有关;由实验、可推出 Mn2+对反应起催化作用,实验中的反应速率变化是:起初较小,后产生 Mn2+起催化作用,速率明显变大,最后速率又逐渐变小。
