[化学试卷]高三课本实验的整合与拓展(3)

 江苏省平潮高级中学　　李振兵

一、学习目标

1．根据实验现象，观察、记录、分析或处理数据，得出正确结论。

2．根据实验试题要求，设计基本实验方案。

二、典型例题

【例1】现有如下的实验用品：

（）玻璃仪器及其他仪器：试管、锥形瓶、园底烧瓶、集气瓶、长颈漏斗、球形漏斗、分液漏斗、酒精灯、白玻片、火柴、橡胶管及部分组合仪器（双、孔橡皮塞与玻管的组合）

（）化学药品：双氧水、二氧化锰、木条

请选择上述仪器并设计制备氧气的最佳实验装置，且收集一瓶氧气。

回答以下问题：

1． 从科学性、可行性、简约性、安全性角度分析，最佳实验装置中应该选择的仪器编号是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（每种仪器只能取用一次）；

2．仪器装配的原则是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；

3．你在装配过程中第一个所选择的玻璃仪器是＿＿＿＿＿＿；

4．仪器装配完成后的第一个实验操作是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

5．画出你所设计的实验装置图。

6．请设计一实验用于验证收集的气体是氧气，并叙述其检验过程。

【解析】从上述仪器中发现，可组合成气体发生装置的仪器很多，可由固－固产生气体的装置，也可由固－液产生气体的装置，A、B、C分别与J、L的任意组合都可达成目的。

但从所给出的药品看出，固－固装置明显不行，转而考虑固－液装置，但无铁架台，故而不考虑试管A和园底烧瓶C。从最佳方案考虑，仪器装置产生气体的量应该是能够控制的，故而因选择带有分液漏斗的装置G或J，进一步确定采用组合装置J。其余的就容易想到了。

在设计检验过程中，就要学生回顾学过的知识系统，根据实验操作的具体过程，且且符合操作简单，现象明显，安全可靠的原则，选择最佳方案。

【答案】B、D、I、J、M。　

1．2从左到右，从下到上。　

2．B。　

3．气密性检查。

4．如右图。

6．用带有余烬的木条伸入集气瓶中，使木条复燃。

用火柴点燃酒精灯，在酒精灯点燃木条，吹灭，将带有余烬的木条伸入集气瓶中，并使其复燃，证明收集的气体为氧气。

【点评】化学实验方案的设计是学生学习的薄弱环节之一，在设计过程中如何选择仪器不会考虑得很周密，同时也往往只按照自己的思路进行，而不考虑题设的情境。设计本题的目的：要求学生根据题设情境，选择相关的仪器。

让学生充分重视化学实验的操作能力、操作过程和解题的文字叙述能力。

【例2】硫酸亚铁的制备实验

要求：设计制备硫酸亚铁的实验方案

仅提供试剂是：含有油污及杂质（铁红或碳粉）的铁粉及10 mL 3  mlo/L H2SO4

【解析】制备硫酸亚铁的方法有多种，提供了铁粉及H2SO4，也就确定了制备的途径，即由铁粉与稀硫酸反应来制取硫酸亚铁。其实验目的和反应原理应该明确了。

接下来就应该讨论其实验步骤了。首先称取（称量工具）2g（实为1.68g）铁粉应该用碱溶液洗涤（烧杯、玻棒、加热装置），冲洗（讨论固－液分离的多种方法），再加入稀硫酸反应，为加快反应速率，可稍加热（反应时间较长，约20分钟左右），反应结束后乘热过滤（过滤装置），冷却结晶即可。

【答案】实验名称：硫酸亚铁的制备

　　实验目的：选择并评价硫酸亚铁制备的途径，进一步了解混合物分离的方法

　　反应原理：铁与硫酸反应制取硫酸亚铁

　　实验用品：50mL烧杯2只、玻璃棒、量筒、长颈漏斗、酒精灯、胶头滴管

    火柴、滤纸2张、铁架台、铁圈、石棉网、托盘天平、铁粉、3  mlo/L H2SO4

　　实验步骤：

　　1、称量与清洗：

　　用托盘天平称取含有杂质的铁粉2g，置于50mL烧杯之中，加入10mL左右的稀氢氧化钠溶液，搅拌并加热至沸，稍冷、沉降，倾倒去上层清液，再加入蒸馏水20mL左右，搅拌、沉降，倾倒去上层清液。反复多次，直至溶液呈中性。

　　2、生成硫酸亚铁

　　在上述烧杯中加入10mL 3mol/L H2SO4溶液，让铁粉与硫酸充分反应，可用酒精灯微微加热，充分反应约20分钟。

　　3、乘热过滤

将上述溶液乘热过滤（动作要快。为什么？），得到硫酸亚铁的过饱和溶液，冷却至室温，得到硫酸亚铁的晶体。

4、获取晶体

将操作3所得混合物再一次过滤，并用蒸馏水洗涤2－3次，可得到硫酸亚铁的晶体。

5、实验结束工作完成。

实验现象记录及结果处理：

1、理论上可获得晶体的质量

2、实际获得的晶体的质量

3、存在误差的原因分析

思考与讨论：

1.为什么选用了3mol/L H2SO4溶液，而不用浓度更大一点的？

（提示：可考虑硫酸亚铁在常温下的溶解度）

2.为什么要乘热过滤？

（提示：要考虑硫酸亚铁在不同温度下的溶解度）

3.你认为在实验操作中的固－液分离有几种，具体适合于哪些情况？

【点评】通过评价途径及方法，选择最佳的实验方案。

三、课堂练习

1．可用滴瓶存放较长时间的试剂是（　）

　　A．溴水　   B．溶液　     C．NaOH溶液　      D．浓盐酸

2．向某待测无色溶液中滴入酚酞试剂，结果溶液呈红色，由此可得出的结论是（　）

　　A．溶液中溶有NaOH　　　　            B．溶质可能是

　　C．溶液中一定不含离子　　          D．溶液呈碱性

3．有一NaOH溶液长期存放在试剂瓶中，结果瓶底溶液呈浑浊状，其原因主要是（　）

　　A．吸收空气中所致　　        B．NaOH与玻璃作用，而后吸收所致

　　C．NaOH中含有　　　     D．溶液中的水分部分蒸发

4．有些固体药品长期存放时，若因密封不严，则瓶内会逐渐积聚一定量液体，以下各组中的每种药品都有可能出现这种现象的一组是（　）

　　A．无水硫酸铜，生石灰，烧碱　　            B．红磷，烧碱，无水氯化钙

　　C．纯碱，芒硝，熟石灰　　　　　            D．氯化镁，明矾，氯化钠

5．下列实验操作，正确的是（　）

　　①中和滴定时，用标准液润洗滴定管，用待测液润洗移液管和锥形瓶，并在锥形瓶内滴入l mL指示剂

　　②配制物质的量溶液时，将称量好的溶质溶于盛有适量水的烧杯中，待溶解后立即倾入容量瓶中，继续进行洗涤和定容

　　③用NaOH溶液和可溶性铝盐溶液大量制取

　　④制取时，吸取NaOH溶液的胶头滴管的末端应插入溶液中，再逐渐注入NaOH溶液

　　⑤蔗糖加稀硫酸水解后，将水解液滴入银氨溶液，水浴加热后即可见银镜

　　A．①②③　    B．②⑤　    C．④　　     D．以上都不正确

6．有常用玻璃仪器组成的下列六种实验装置（根据需要可在其中加入液体或固体）

　　（1）能用做干燥二氧化硫气体的装置有________（填代号，下同）

　　（2）既能用于收集氯气又能用于收集一氧化氮气体的装置有________

　　（3）在氯气和铁反应实验中，能添加在制气和化合反应装置之间以除去氯气中氯化氢等杂质气体的装置有________

　　（4）在乙烯与溴水反应制二溴乙烷的实验中，能添加在制乙烯装置和加成反应装置之间，达到控制气流使其平衡目的的是________

　　（5）若用C装置做二氧化硫与烧杯中氢氧化钠溶液反应实验，则其中广口瓶的作用是________．

7．有机物的C、H含量常用燃烧和与CuO灼烧等方法使之生成和水，测它们的质量求得有机物中碳和氢的百分含量，现有某固态有机物在加热情况下鼓入足量的氧气使其完全燃烧，今有如下仪器．

　　（1）为确定某固体有机物的最简式（实验式）下述仪器中最少需要的种类有________种，它们是________，其中要一前一后用两次的是________，（填仪器编号）其作用前者为________；后者为________．但为完成测定还缺少的一种重要仪器名称是________．

　　（2）为确定固体有机物是烃还是其含氧衍生物，实验依据是________．

　　（3）为确定其分子式还需知道下述中的

A．熔、沸点　　　        B．定温、定压下蒸气密度    　

C．固定有机物的体积　    D．重要的化学性质

8．某化学课外小组设计了如下图所示的实验装置，进行气体性质实验．图中箭头表示气体流向．A表示一种纯净、干燥的气体，B是另一种气体，反应进行一段时间后，装置乙中有红棕色气体生成．实验中所用的药品和干燥剂只能从下列物质中选取：、、、、NaCl、无水、、碱石灰等固体和、蒸馏水．

　　根据图中装置和反应现象请回答：

　　（1）丙中发生反应的化学方程式为______________

　　（2）丁中的干燥剂应选 ________，不选另一种干燥剂的理由是________．

　　（3）甲中发生反应的化学方程式为____________________

　　（4）戊中发生的主要反应的化学方程式为____________________，此反应是（吸热、放热）________反应，可能发生的什么现象可以证明你的判断________．

　　（5）当乙中充满红棕色气体后，停止给丙加热，并关闭a、b两个活塞，若将已浸入冰水中，则乙中会出现的现象是_________，简述产生此现象的原因___________．

四、课后练习

1、有甲酸、乙酸、乙醛、乙酸乙酯、乙醇、溴乙烷6种无色溶液，只用一种试剂便可将它们一一鉴别开来。这种试剂是（　　　）

A、蒸馏水      B、FeCl3溶液     C、Cu（OH）2浊液      D、NaOH溶液

2、有四位学生设计了下列四个方案确证溶液中含有SO2— 4，你认为合理的是（    ）

A、方案甲：试液  BaCl2溶液    白色沉淀  足量盐酸  沉淀不溶解

B、方案乙：试液   足量盐酸   无沉淀  BaCl2溶液   白色沉淀

C、方案丙：试液   足量稀HNO3    无沉淀  Ba（NO3）2溶液    白色沉淀

D、方案丁：试液   足量盐酸   无沉淀   Ba（NO3）2溶液     白色沉淀

3、有三组物质：①NO2和溴蒸气；②乙醛、苯、硝基苯三种无色液体；③CaC2、CuSO4（无水）、CaCO3、Na2SO4、干燥的碱石灰（加有少量酚酞）五种固体，只要有水就能区别开的是（       ）

A、①    B、①③    C、②③      D、①②③

4、用惰性电极电解1L盐溶液，此溶液中c（K+）=3mol/L，c（Cu2+）=1mol/L，

c（Cl—）=2mol/L，c（SO2— 4）=1.5mol/L，电解液中滴有几滴酚酞试液，持续通电足够长的一段时间，电解过程发生的现象不正确的有（       ）

A、阴极产生的气体体积始终少于阳极产生的气体的体积（相同状况下）

B、电解质溶液的蓝色渐渐褪去

C、电解质溶液的蓝色褪去后，阴极附近显红色

D、最终切断电路后，溶液仍显红色

5、验证乙酸乙酯密度，溶解性和水解三项性质的合理实验是（    ）

A、将其滴入水中，随即滴加碱液并迅速加热至沸腾

B、将其滴入沸腾的碱液中观察

C、将其滴入水中观察片刻，再滴加含有酚酞的碱液并缓缓加热

D、将其滴入沸腾的水中观察

6、某无机盐A极易溶解于水，可制成试液做如下实验：

①试液加BaCl2时有白色沉淀产生，为验证A是否是硫酸盐，某学生拟加6mol/L的盐酸并微热，但他却误加了6mol/L的NaOH溶液，结果白色沉淀并不溶解，但有刺激性气味的气体产生。

②A试液可使已酸化的KMnO4溶液褪色。

③A试液可使碘—淀粉试纸褪色。         

根据上述实验现象，写出A的化学式及上述全过程的化学方程式：  

A的化学式是                        ；

化学方程式是                                                  

7、一般所谓无水乙醇含乙醇约为99.5%。因特殊需要而要求进一步去水时，常采用如下操作：置5.0g镁条和0.5g碘（碘为催化剂）于一个恰当容量的烧瓶中，加入50mL~75mL无水乙醇，逐渐加热，此时有小气泡不断从混合液中逸出。继续加热回流直至镁条全部溶完，成为乳白色浆液。再加入900mL无水乙醇，回流30min，然后直接蒸出乙醇，这样得到的乙醇其含量可达99.95%。试回答：

（1）上述操作所需烧瓶应选用容积为                   （选填下列选项）的烧瓶为宜。             

A、2L       B、1L       C、0.5L        D、0.2L

其理由是                                                      

（2）写出主要反应的化学方程式（有机物写结构简式）：                    

8、实验室进行碘化氢和氯气间的置换反应，实验步骤如下：

（1）制备碘化氢气体：将10 g干燥的细碎的晶体碘与1 g干燥的细碎白磷，在一定的容器内一定的环境中互相接触，可见到闪亮的光，然后加水约1 mL，微热。这时将产生的气体通过装有粘附着潮湿红磷的短棒玻璃管的U形管后，用向上排空气法收集500 mL气体，这种气体就是碘化氢。

（2）用等口径的250 mL集气瓶，收集氯气（与收集HI时温度、压强相等），口对口将500 mL碘化氢气体倒置在装氯气的集气瓶上。迅速抽去集气瓶上的玻璃片，在强光照射下，可观察到碘晶体有如晶莹的紫色冰片纷纷落下。

(已知：2P+6H2O+3I2=2H3PO4+6HI↑)

回答如下问题：

（1）制备碘化氢气体的装置，与下列哪种实验室制气装置相似

A.KClO3和MnO2共热制O2              B.Zn和稀盐酸制H2

C.MnO2和HCl（浓）共热制Cl2     D.乙醇与浓H2SO4共热制C2H4

（2）使用上述装置制HI时，最好是在装置中充满CO2气体，这是为了________       __ _______       _______   _____________       _______   _____       ____。

（3）制备HI时红磷的作用是______                                 __。

（4）写出制碘的方程式____                                        ____。

（5）步骤（2）中氯气放在上方是否合适____       _（合适，不合适，无所谓）。

这是因为_____                                                        ______。

9、为测定实验室长期存放的Na2SO3固体（含Na2SO4）的纯度，某化学课外活动小组设计了两种实验方案。准确称取Wg固体样品，配成250mL溶液。分成两组进行实验：

甲组：最取25.00mL上述溶液，加入足量的盐酸酸化的BaCl2溶液，过滤，洗涤、干燥沉淀，称得沉淀的质量为mg。

乙组：最取25.00mL上述溶液，用a mol/L的酸性KMnO4进行滴定。消耗KMnO4溶液的体积为bmL。

（1）配制250mLNa2SO3溶液时，用到的主要实验仪器有：烧杯、玻璃棒、胶头滴管和

               、               。

（2）洗涤沉淀的方法是                                                   。

（3）实验时，沉淀可以在              中进行干燥。

A．装有P2O5的球形干燥管    B．装有生石灰的干燥器   C．装有浓硫酸的洗气瓶

（4）在乙组实验中，KMnO4溶液应装在          滴定管（填“酸式”或“碱式”）中，滴定终点溶液颜色的变化是                                   ，若滴定终点读数时俯视液面，则所测纯度                           （填“偏高”或“偏低”）。

（5）用乙组的实验数据，计算求得Na2SO3固体的纯度为                         。

10、如图所示实验装置是验证氯化铵受热分解的产物是氨气和氯化氢气体，并将分解产物重新化合生成氯化铵。

（1）U型管B处所盛放的固体物质是_______________________________________。

（2）证明氯化铵的分解产物分别是氯化氢和氨气的操作和现象是：

①________    ________，当______________          ______说明有气体生成。

②___________   ______，当___________          __________说明有HCl生成。

（3）若要在乙瓶中观察HCl和重新化合生成的实验现象，某学生的实验操作为：关闭止水夹，打开止水夹，当丙中导管口有白雾生成时，关闭止水夹，打开止水夹，即可观察到实验现象，你认为该学生的实验操作是否正确?为什么?

11、现有药品W g（W＜1  、锌片、稀硫酸、无水硫酸铜、氧化铜、水。请从下图中选用适当实验装置，设计一个最简单的实验，粗略测定锌的相对原子质量（假设环境为标准状况）。

（1）应选用的装置是___________________。

（2）所用装置的连接顺序是（填接口字母）______________________。

（3）操作中，怎样加试剂以保证不漏出氢气_____________                    _  ___                                                                。

（4）用实验所测出的数据，写出计算锌的相对原子质量的数学式             。

12、下图所示是进行木炭与浓反应，并检验生成的气体和反应的热效应的实验装置，它具有无污染，现象明显的特点。具支试管A中所盛固体下层是无水CaCl2(做载体不参加反应)，上层是红热的木炭。实验时慢慢将浓滴到木炭上，反应即开始进行且能长时间剧烈反应。

请回答下列问题：

（1）写出木炭与浓反应的化学方程式

______________________________________

 (2)该反应的反应热△H________O(填“>”或“<”)，

这一结论的实验证据是__________________；

(3)实验中具支试管A内出现的现象是

_________________________________________

(4)试管B内出现的现象为

_________________________________，

澄清石灰水中发生主要反应的离子方程式为_________________________；

(5)某学生在实验临近结束时，发现滴管中的浓难以滴下。若要再滴人几滴浓使木炭反应完全，最简单的办法是_____________________________        ____。

13、为了测定氢氧化钠和碳酸钠固体混合物mg中碳酸钠的质量分数，甲、乙、丙三位同学分别设计了如下的实验方案：

（1）甲同学的方案是：将样品溶解，加过量氯化钡溶液，过滤洗涤，取沉淀烘干，称量得固体ng。则混合物中碳酸钠的质量分数为                              ；

若Ca2+、Ba2+都可使CO32－沉淀完全，但使用氯化钡溶液比氯化钙溶液所得的结果具有更高的精确度，原因是                                            。

（2）乙同学的方案是：将样品溶解后，加入稍过量的氯化钡溶液，再滴入2—3滴酚酞试液，用标准盐酸滴定。乙同学在滴定过程中所需要的主要玻璃仪器有        、         。加入过量氯化钡溶液的目的是                       。

（3）丙同学的方案如图所示：

当混合物样品充分反应完全时，缓慢通入空气的目的是                       ，其中，装置A的作用是                                                     。

课堂练习参

1．B　   2．D　   3．B　   4．B　    5．C　

6．（1）AEF（2）AB　（3）AF（或AEF）（4）D（5）安全瓶防止碱液倒吸

7．（1）4　a、d、f、h　h吸收　吸收　天平

（2）试样质量＝碳元素质量＋氢元素质量为烃

　　试样质量＞碳元素质量＋氢元素质量为烃的含氧衍生物

（3）B

8．（1）

（2）碱石灰；无水只能吸水，不能吸收．

（3）（或）

（4）；放热；反应开始后断开电键K，铂丝能继续保持红热．

（5）气体颜色变浅；发生反应： ，属于放热反应，达到平衡后，若降低温度，平衡向右移动，浓度减少，浓度增大，而无色，所以气体颜色变浅．

课后练习参

1．C     2．B     3．D      4．AD    5．C  

6．（NH4）2SO3  

①SO2+ 3+Ba2+=BaSO3↓    

②NH+ 4+OH— △  NH3↑+H2O             

③5SO2—3+2MnO—4+6H+==5SO2— 4+2Mn2++3H2O                               ④SO2—3+I2+H2O===SO2— 4+2H++2I—           

7．（1）A上述混合物总容积接近1L，容积小于2L的 2/3   

（2）2CH3CH2OH+Mg    （CH3CH2O）2Mg+H2↑                                                      

（CH3CH2O）2Mg+2H2O→2CH3CH2OH+Mg（OH）2↓

8．（1）C                                                       

（2）将体系中的空气赶走，减少白磷在空气中燃烧               

（3）除去未反应的碘蒸气                                               

（4）2HI+Cl2===2HCl+I2                                           

（5）不合适  Cl2密度较HI小，Cl2放在下方，HI放在上方，才有利于Cl2和HI充分接触，使反应现象更明显。

9．（1）天平、250mL容量瓶

   （2）加水没过沉淀，水滤出后重复操作

   （3）B

   （4）酸式；无色变成紫色；偏低

   （5）63ab/20W×100%

10．（1）碱石灰（或CaO·NaOH）

（2）①打开止水夹，关闭止水夹，湿pH试纸变蓝

　　   ②打开止水夹，关闭止水夹，湿pH试纸变红

（3）不正确，因为的密度小于空气的密度，首先用向上排空气法，无法收集到，因而无法观察到HCl与重新化合的现象．

11．（1）③④⑥    

（2）G – F – E – J     

（3）先向试管中注入稀硫酸，再将试管倾斜，将锌片放在试管壁上，塞好塞子，连接好装置。将试管直立。

△

（4）Zn = 22.4×103×W/VH2

12．（1）C+4HNO3===4NO2↑+CO2↑+2H2O

（2）小于；不再给木炭加热后反应仍能维持较长时间

（3）炭块保持红热，试管内有红棕色气体生成

（4）试管内有红棕色气体生成，石灰水变浑浊；Ca2++2OH－+CO2=CaCO3↓+H2O；

（5）摇动试管B，使上部的气体溶于石灰水。（其他合理答案也可）

13．（1）碳酸钡的式量比碳酸钙大，在CO32－的量一定的条件下，加入BaCl2生成的沉淀质量多，测定的相对误差量较小。

   （2）酸式滴定管、锥形瓶   将碳酸钠完全转化为沉淀，防止滴定过程中CO32－和盐酸反应

   （3）将反应中生成的CO2排出，完全被碱石灰吸收   吸收空气中的CO2