1、1第 12 讲 综合实验探究非选择题(本题包括 4 个小题,共 100 分)1.(2018 全国,27)KIO 3是一种重要的无机化合物,可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题:(1)KIO3的化学名称是 。 (2)利用“KClO 3氧化法”制备 KIO3工艺流程如下图所示:“酸化反应”所得产物有 KH(IO3)2、Cl 2和 KCl。“逐 Cl2”采用的方法是 。“滤液”中的溶质主要是 。“调 pH”中发生反应的化学方程式为 。 (3)KIO3也可采用“电解法”制备,装置如图所示。写出电解时阴极的电极反应式 。 电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为 ,其迁移方向是 。 与“电解法”相比,“KC
2、lO 3氧化法”的主要不足之处有 (写出一点)。 答案(1)碘酸钾(2)加热 KCl KH(IO 3)2+KOH 2KIO3+H2O(或 HIO3+KOH KIO3+H2O)(3)2H 2O+2e- 2OH-+H2 K + 由 a 到 b 产生 Cl2易污染环境等解析(2)温度升高气体溶解度减小;Cl 2被逐出,KH(IO 3)2结晶析出,“滤液”中溶质主要是 KCl;“调pH”目的是生成 KIO3,所以选用 KOH 溶液,发生反应的化学方程式为 KH(IO3)2+KOH 2KIO3+H2O(或HIO3+KOH KIO3+H2O)。(3)阴极区电解质是 KOH,被电解的是 H2O:2H2O+2
3、e- 2OH-+H2;电解时,阳离子向阴极区移动,故 K+由 a 向 b 迁移;“KClO 3氧化法”中产生有毒气体 Cl2,易污染环境。2.某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。实验一 制取氯酸钾和氯水利用下图所示的实验装置进行实验。2(1)制取实验结束后,取出 B 中试管冷却结晶,过滤,洗涤。该实验操作过程需要的玻璃仪器有 。 (2)若对调 B 和 C 装置的位置, (填“能”或“不能”)提高 B 中氯酸钾的产率。 实验二 氯酸钾与碘化钾反应的研究(3)在不同条件下 KClO3可将 KI 氧化为 I2或 KIO3。该小组设计了系列实验研究反应条件对反应产物的影响,其中系列 a
4、实验的记录表如下(实验在室温下进行):试管编号 1 2 3 40.20 molL-1 KI/mL 1.0 1.0 1.0 1.0KClO3(s)/g 0.10 0.10 0.10 0.106.0 molL-1 H2SO4/mL 0 3.0 6.0 9.0蒸馏水/mL 9.0 6.0 3.0 0实验现象系列 a 实验的实验目的是 。 设计 1 号试管实验的作用是 。 若 2 号试管实验现象为“黄色溶液”,取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色;假设氧化产物唯一,还原产物为 KCl,则此反应的离子方程式为 。 实验三 测定饱和氯水中氯元素的总量(4)该小组设计的实验方案为:使用下图装置,加热 15.0 m
5、L 饱和氯水试样,测定产生气体的体积。此方案不可行的主要原因是 。 (不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因)(5)根据下列资料,为该小组设计一个可行的实验方案(不必描述操作过程的细节): 。 资料:.次氯酸会破坏酸碱指示剂;.次氯酸或氯气可被 SO2、H 2O2和 FeCl2等物质还原成 Cl-。答案(1)烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管(不填“胶头滴管”也可)(2)能3(3)研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响硫酸浓度为 0 的对照实验Cl +6I-+6H+ Cl-+3I2+3H2O-3(4)因存在 Cl2的重新溶解、HClO 分解等,此方案无法测算试样含氯总量(或其他合理答案)(5)量取
6、一定量的试样,加入足量的 H2O2溶液,加热除去过量的 H2O2,冷却,再加入足量的硝酸银溶液,称量沉淀质量(或其他合理答案)解析本题主要考查了实验方案的设计与评价。(1)过滤需要漏斗、玻璃棒、烧杯等仪器,而洗涤沉淀也需要漏斗、玻璃棒、烧杯等仪器;(2)若对调 B 和 C 装置,可以通过水先把 Cl2中的 HCl 除去,可提高 KClO3的产率;(3)根据图表可看出其他的条件都相同,只有 H2SO4的浓度不同,因此该实验研究的是硫酸的浓度对反应产物的影响;1 号实验中 H2SO4的浓度为 0,故该实验起到与其他实验对照的作用;淀粉遇到碘单质会显蓝色,故氧化产物为碘单质,Cl 被还原为 Cl-,
7、反应的离子方程式为-3Cl +6I-+6H+ Cl-+3I2+3H2O;-3(4)产生的 Cl2会重新溶于水,同时 HClO 也会发生分解生成 HCl,HCl 极易溶于水,无法计算氯元素的总量;(5)根据信息可知 SO2、H 2O2、FeCl 2都能将次氯酸或氯气还原成 Cl-,但是如果选择 SO2会引入 S,对 Cl-的测定造成干扰,而如果选择 FeCl2则会引入 Cl-,因此选择 H2O2将次氯酸或者氯气还原2-4为 Cl-,再与 AgNO3溶液反应生成氯化银沉淀,依据氯化银沉淀的质量测定氯元素的总量。3.某化学小组在研究 Na2SO3溶液、FeCl 3溶液性质及反应时,进行了下列实验:(
8、1)取 1 molL-1的 Na2SO3溶液置于空气中,测得其 pH 随时间的变化曲线如图所示:最初,Na 2SO3溶液 pH=7.8,用离子方程式解释其原因: 。 t 时间段内,造成其 pH 发生上述变化,用离子方程式解释其原因: 。 (2)探究 Na2SO3溶液与 FeCl3溶液实际反应的情况:实验装置 操作 现象向 2 mL 1 molL-1 FeCl3溶液中,逐滴滴加1 molL-1 Na2SO3溶液 2 mL溶液黄色逐渐加深,最终得红褐色溶液(W)实验装置 操作 现象4取 1 mL 溶液 W 于试管中,向其滴加过量盐酸,再滴加 5 滴BaCl2溶液产生白色沉淀实验证明,溶液中含有 离
9、子。 对 Na2SO3溶液与 FeCl3溶液实际反应存在两种认识:认识.反应中 Fe3+完全转化为 Fe2+,W 溶液中 c(Fe2+)一定很大,反应的离子方程式是 。 认识.W 溶液中 c(Fe2+)应该极小,否则 W 溶液不会呈红褐色。(3)资料显示:Fe 2+呈淡绿色、FeSO 3是墨绿色沉淀、碱式硫酸铁溶液为红褐色。实验中始终未出现墨绿色沉淀,说明 c(Fe2+)极小,其原因用离子方程式解释是 。 实验过程和结果显示,O 2、Fe 3+、S 的氧化性强弱顺序是 。 2-4若 Fe4(OH)2(SO4)5是造成溶液 W 呈红褐色的原因之一,其形成的化学方程式是 。 用激光笔照射 W 溶液
10、,发现有丁达尔现象,用离子方程式解释其原因: 。 答案(1)S +H2O HS +OH- 2S +O2 2S2-3 -3 2-3 2-4(2)S S +2Fe3+H2O S +2Fe2+2H+2-4 2-3 2-4(3)4Fe 2+O2+4H+ 4Fe3+2H2O O 2Fe3+S2-48FeCl 3+10Na2SO3+5O2+4H2O 2Fe4(OH)2(SO4)5+20NaCl+4HClFe 3+3H2O Fe(OH)3(胶体)+3H +解析(1)亚硫酸根水解导致溶液呈碱性,故离子方程式为 S +H2O HS +OH-。 t 时间段内,造2-3 -3成其 pH 发生上述变化的原因是亚硫酸根
11、离子不稳定,极易被空气中氧气氧化,故离子方程式为 2S+O2 2S 。(2)由实验滴加 BaCl2溶液产生白色沉淀,故实验证明,溶液中含有 S2-3 2-4。 认识.S 与 Fe3+和 H2O 反应生成 S 、Fe 2+和 H+,故离子方程式为 S +2Fe3+H2O2-4 2-3 2-4 2-3S +2Fe2+2H+。(3) c(Fe2+)极小,其原因是易被空气中氧气氧化,故对应的离子方程式为2-44Fe2+O2+4H+ 4Fe3+2H2O。实验中发生 S +2Fe3+H2O S +2Fe2+2H+,c(Fe2+)极小,2-3 2-4其原因是易被空气中氧气氧化,故对应的离子方程式为 4Fe2
12、+O2+4H+ 4Fe3+2H2O,由氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知氧化性为 O2Fe3+S 。FeCl 3与 Na2SO3、O 2、H 2O 反应生成2-4Fe4(OH)2(SO4)5、NaCl 和 HCl,故化学方程式为 8FeCl3+10Na2SO3+5O2+4H2O 2Fe4(OH)2(SO4)5+20NaCl+4HCl。Fe 3+水解生成 Fe(OH)3(胶体),故离子方程式为 Fe3+3H2O Fe(OH)3(胶体)+3H+。4.氢化钙(CaH 2)固体是登山运动员常用的能源提供剂。氢化钙要密封保存,一旦接触到水就发生反应生成氢氧化钙和氢气。氢化钙通常用氢气与金属钙加热制取
13、。图甲是模拟制取装置。5甲乙回答下列问题:(1)利用图甲实验装置进行实验,实验步骤如下:检查装置气密性后装入药品;打开分液漏斗活塞, (请按正确的顺序填入下列步骤的序号)。 加热反应一段时间收集气体并检验其纯度关闭分液漏斗活塞停止加热,充分冷却(2)为了确认进入装置 C 的氢气已经干燥,应在 B、C 之间再接一装置,该装置中加入的试剂是 ; 装置 D 的作用是 。 (3)某同学利用图乙装置测定上述实验中得到的氢化钙的含量。他称取 m g 所制得的氢化钙样品,实验前后量气管中液面读数分别为 V1 mL、 V2 mL。(上述气体体积均换算为标准状况下)装置中导管 a 的作用是 。 如何判断样品与水
14、完全反应: 。 产生的氢气体积为 mL;若未冷却至室温即读数,则氢化钙含量 (填“偏高”“偏低”或“无影响”)。 (4)请你再设计一种氢化钙纯度的测定方法: 。 答案(1)(2)无水硫酸铜 防止空气中的水蒸气进入 C 装置(其他合理答案均可)(3)平衡分液漏斗与锥形瓶内气体压强,使分液漏斗中的水能顺利滴下;同时使滴入锥形瓶内水的体积等于进入分液漏斗内的气体体积,从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差量气管中液面不再变化(其他合理答案均可) V1-V2 偏高(4)称取一定量的样品( m1 g),加入盐酸至不再冒气泡(反应完全),然后蒸发溶液得到氯化钙固体( m2 g),根据 m1、 m2即可得到氢化钙的纯度(其他合理答案均可)6解析(1)由于加热不纯的 H2可能发生爆炸,所以实验前必须检验其纯度,然后加热让其反应,为防止钙被氧化,必须一直通 H2至反应结束。(2)水蒸气需用无水 CuSO4检验,装置 D 中的导管可用于平衡压强、防止倒吸,且浓硫酸可吸收空气中的水蒸气,以防其进入反应体系。(3)导管 a 可以起平衡压强的作用,从而便于液体流下、也不会产生由于滴加液体引起的压强差。当量气管中的液面不再变化时反应已完全。读数差即为生成氢气的体积( V1-V2) mL,未冷却使得测得的体积比实际体积大,最终结果偏高。(4)根据钙元素质量守恒设计实验。
