（江苏选考）2021版新高考化学一轮复习 专题10 化学实验基础与综合探究 7 第五单元 探究型实验

第五单元探究型实验实验方案的设计与评价1．(2020·江门调研)已知：Mg能在NO2中燃烧，可能产物为Mg3N2、MgO和N2。Mg3N2容易与水反应。(1)某实验探究小组探究Mg与NO2反应的固体产物成分，对固体产物提出三种假设：假设Ⅰ：固体产物为MgO；假设Ⅱ：____________________________________________；假设Ⅲ：____________________________________________________________。(2)该小组通过如下实验装置来验证Mg在NO2中燃烧反应产物(夹持装置省略，部分仪器可重复使用)。①实验装置连接的顺序为____________(填字母)。②装置B中盛装的试剂可以是________(填字母)。a．浓硫酸b．碱石灰c．无水CaCl2d．五氧化二磷③确定产物中有N2生成的实验现象为____________________。(3)设计实验证明产物中存在Mg3N2：________________________________________________________________________________________________________________。(4)已知装置C中初始加入Mg粉质量为13.2g，在足量的NO2中充分燃烧，实验结束后，硬质玻璃管冷却至室温、称量，测得硬质玻璃管中剩余固体的质量为21.0g，产生N2的体积为1120mL(标准状况)。写出玻璃管中发生反应的化学方程式：_______________________________________________________________________________________。解析：(1)根据已知Mg在NO2中燃烧产物的可能性分析判断，假设Ⅰ：固体产物为MgO；假设Ⅱ：固体产物为Mg3N2；假设Ⅲ：固体产物为MgO和Mg3N2的混合物。(2)①A中铜与浓硝酸反应产生二氧化氮，用B中干燥剂干燥后，通入硬质玻璃管C中与镁粉反应，用E中NaOH溶液除去多余的二氧化氮，最后用D中排水法收集氮气，为确保C中无水蒸气，在C和E之间也应连接干燥装置，故装置的连接顺序为ABCBED；②二氧化氮不能用碱性干燥剂干燥，U形管盛装的是固体干燥剂，故B中盛放的试剂可以是无水氯化钙或五氧化二磷等，选cd；③从C中导出的气体通过NaOH溶液吸收NO2后，仍有气体将D中试剂瓶中的水压入烧杯中，则确定产物中有N2生成。(3)Mg3N2能与水反应生成氨，氨是具有刺激性气味的碱性气体，所以取少量反应后的固体产物，加入水中产生有刺激性气味的气体，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变成蓝色，则证明产物中有Mg3N2。(4)13.2g镁的物质的量为0.55mol，设生成Mg3N2的物质的量为xmol，MgO的物质的量为ymol，根据镁原子守恒得①3x＋y＝0.55mol；根据固体质量得②100x＋40y＝21.0g，联立①②解得x＝0.05，y＝0.4；氮气的物质的量为1.12L÷22.4L·mol－1＝0.05mol，综上分析反应物为Mg和NO2，生成物为Mg3N2、MgO和N2且物质的量之比为1∶8∶1，所以化学方程式为11Mg＋4NO2=====△Mg3N2＋8MgO＋N2。答案：(1)固体产物为Mg3N2固体产物为MgO和Mg3N2的混合物(2)①ABCBED②cd③D中试剂瓶中的水被气体压入烧杯中(3)取C中少量反应产物，加入水中产生有刺激性气味的气体，该气体可使湿润的红色石蕊试纸变蓝(4)11Mg＋4NO2=====△Mg3N2＋8MgO＋N22．(1)甲同学设计两种方案来检验Na2SO3溶液是否发生变质。方案一：取样，加入稀盐酸有气泡生成，认为亚硫酸钠溶液没有变质。方案二：取样，加入氯化钡溶液有白色沉淀生成，认为亚硫酸钠溶液完全变质。请你对两方案做出评价。方案一：________(填“合理”或“不合理”)，理由是__________________________________________________________________________________________________。方案二：________(填“合理”或“不合理”)，理由是_________________________________________________________________________________________________。(2)乙同学探究Na2SO3溶液是否发生变质，设计如下实验测定1.0mol·L－1Na2SO3溶液的实际浓度。①分液漏斗中应加入足量的________(填字母)。a．浓硝酸b．65%硫酸c．浓盐酸②实验前后测得C装置增重3.2g，则Na2SO3溶液实际的物质的量浓度为________。(3)该实验装置还存在一个明显的缺陷，该缺陷是______________________________________________________________________________________________________；如何改进？______________________________________________________________。解析：(2)①制备二氧化硫气体选用硫酸。②C装置增重3.2g，产生的n(SO2)＝0.05mol，所以n(Na2SO3)＝0.05mol，c(Na2SO3)＝0.05mol÷0.06L≈0.83mol·L－1。(3)该实验装置中存在的一个明显的缺陷是缺少一个驱赶残留二氧化硫气体的装置。答案：(1)不合理亚硫酸钠部分变质时加入稀盐酸也会产生气泡不合理亚硫酸钠也能与氯化钡反应生成白色沉淀，亚硫酸钠未变质或部分变质时加入氯化钡溶液也会产生白色沉淀(2)①b②0.83mol·L－1(3)缺少一个驱赶残留二氧化硫气体的装置(或其他合理答案)在A装置中加一个带活塞的导气管3．(2017·高考北京卷)某小组在验证反应“Fe＋2Ag＋===Fe2＋＋2Ag”的实验中检测到Fe3＋，发现和探究过程如下。向硝酸酸化的0.05mol·L－1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色。(1)检验产物①取出少量黑色固体，洗涤后，____________________________________________________________________________________________________________________(填操作和现象)，证明黑色固体中含有Ag。②取上层清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有________。(2)针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Fe3＋，乙认为铁粉过量时不可能有Fe3＋，乙依据的原理是__________________(用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验：①取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生，且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下：序号取样时间/min现象ⅰ3产生大量白色沉淀；溶液呈红色ⅱ30产生白色沉淀，较3min时量少；溶液红色较3min时加深ⅲ120产生白色沉淀，较30min时量少；溶液红色较30min时变浅(资料：Ag＋与SCN－生成白色沉淀AgSCN)②对Fe3＋产生的原因做出如下假设：假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生Fe3＋；假设b：空气中存在O2，由于__________________(用离子方程式表示)，可产生Fe3＋；假设c：酸性溶液中的NO－3具有氧化性，可产生Fe3＋；假设d：根据______________________________________现象，判断溶液中存在Ag＋，可产生Fe3＋。③下述实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3＋的主要原因。实验Ⅱ可证实假设d成立。实验Ⅰ：向硝酸酸化的____________________溶液(pH≈2)中加入过量铁粉，搅拌后静置，不同时间取上层清液滴加KSCN溶液。3min时溶液呈浅红色，30min后溶液几乎无色。实验Ⅱ：装置如图。其中甲溶液是________，操作及现象是______________________________________________________________________________________________。(3)根据实验现象，结合方程式推测实验ⅰ～ⅲ中Fe3＋浓度变化的原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)①黑色固体溶于热的硝酸溶液后，向其中加入稀盐酸，产生白色沉淀，可证明黑色固体中含有Ag。②可利用K3[Fe(CN)6]检验Fe2＋的存在。(2)过量的铁粉会与Fe3＋反应。②空气中的O2会与Fe2＋发生氧化还原反应，产生Fe3＋；加入KSCN溶液后产生白色沉淀，说明溶液中存在Ag＋，Ag＋可与Fe2＋反应产生Fe3＋。③实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3＋的主要原因，只要将原实验反应体系中的Ag＋替换，其他微粒的种类及浓度保持不变，做对比实验即可，所以可选用0.05mol·L－1NaNO3溶液(pH≈2)；实验Ⅱ利用原电池装置证明反应Ag＋＋Fe2＋===Ag＋Fe3＋能发生，所以甲溶液是FeSO4溶液。操作和现象：分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色更深。答案：(1)①加硝酸加热溶解固体，再滴加稀盐酸，产生白色沉淀②Fe2＋(2)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋②4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O加入KSCN溶液后产生白色沉淀③0.05mol·L－1NaNO3FeSO4溶液分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色更深(3)溶液中存在反应：①2Ag＋＋Fe===Fe2＋＋2Ag，②Ag＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ag，③Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。反应开始时，c(Ag＋)大，以反应①②为主，c(Fe3＋)增大。约30min后，c(Ag＋)小，以反应③为主，c(Fe3＋)减小4．(2020·湖北八校第二次联考)Ⅰ.某化学兴趣小组利用以下装置模拟合成氨并制备少量氨水。已知：加热(85℃)NH4Cl和NaNO2饱和溶液可以制取N2。(1)B装置中仪器名称是________________。(2)为了完成实验，装置从左到右接口的连接顺序是。(3)D装置中玻璃纤维的作用是_____________________________________________________________________________________________________________________。(4)小组中甲同学认为F装置不太合理，实验中会产生倒吸。乙同学认真分析后认为该装置无须改进，他的理由是_____________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅱ.实验探究(5)该小组同学利用制备的氨水再进行银镜反应实验。经查阅资料，配制的银氨溶液主要成分是Ag(NH3)2OH，该小组同学对其组成进行了如下实验探究：①在洁