浙江省宁波市初中科学提前批招生考试化学实验探究专题训练

初中科学提前批招生化学实验探究专题训练
→（）（）→（）（）→（）（）→（）（）→（）（）→（）
（2）某同学以氮气代替氢气，并用上述全部或部分仪器来测定碱式碳酸铜的组成，你认为是否可行？请说明理由。

思路分析
（1）本题的碱式碳酸铜与氢气反应看似一个很难的信息，其实细心一点只要把它理解为3CuCO 和2)(OH Cu 受热分解后的产物CuO 再与氢气反应，再利用质量守恒定律配平，第①问题便可以解决。

对于②要能分析出测定反应后生成的2CO 和O H 2的质量，因此对于氢气发生器后面仪器的选择是除氯化氢和水蒸气，防止对后续测定产生影响就可以了，因为测定O H 2和2CO 分别用浓硫酸和碱石灰是固定的，另外通过洗气瓶时注意导管须长进短出。

③根据化学方程式可得：
g g g g z y x x y x z
y x O
H z y x xCO Cu y x O zH OH yCu xCuCO 2.74.47.129.23)(1844)(641898124)2()()(22223+++++++→→+→∙∙ 可得：g
z y x g x g y x g z y x 2.7)(184.4447.12)(649.231898124++==+=++ 解得z y x ==，又因为化学式中系数应为满足条件下的最小整数，所以1===z y x ，再根据化学方程式即可求算出结晶水的质量。

（2）其实在分析（1）①化学方程式书写时便可得到了碱式碳酸铜热分解的化学方程式：↑++↑++∙∙O H z y xCO CuO y x O zH OH yCu xCuCO 22223)()()(加热，
稍加分析可知，依据碱式碳酸铜、CuO 、2CO 和O H 2的质量（或其中任意三个量），即可计算出其组成。

补充：第③小题若用物质的量的方法求算其化学式，可以减小计算量：
mol mol g g n Cu 2.0/647.12≈= m o l m o l g g n CO 1.0/444.42== mol mol
g g n O H 4.0/182.72== 所以4:1:24.0:1.0:2.0)2()(==+++mol mol mol z y x x y x ：
：。

由于z y x 、、为最小整数，所以111===z y x ，，。

即可得出化合物的化学式为O H OH Cu CuCO 223)(∙∙。

答案
（1）
① O H z y x xCO Cu y x H y x O zH OH yCu xCuCO 222
223)2()()()(+++↑++++∙∙加热 ② )()()()(b c c b f g i h
d e e d hi f g j k 或或或或→→→→ ③ O H OH Cu CuCO 223)(8.1∙∙
（2） 可行。

根据反应
O H z y x xCO Cu y x H y x O zH OH yCu xCuCO 222223)2()()()(+++↑++++∙∙加热，依据碱式碳酸铜、CuO 、2CO 和O H 2的质量（或其中任意三个量），即可计算出其组成。

拓展与延伸
本题是一道定量实验探究题，所涉及的问题较多，主要是化学方程式的书写、仪器的连接和数据的处理及实验问题的讨论，考查形式古老，但综合性强，考查学生的分析思维能力。

解此类问题的关键点是计算所测定的物质的质量要准确。

如何使测定物质的质量准确？第一，要保证物质完全被吸收剂吸收，第二要保证在进行测定前不含可被吸收剂吸收的杂质，所以要进行除杂处理或分离。

针对练习
1.已知在相同温度下气体分子的运动速度与分子的相对分子质量有关，分子的相对分子质量越大，其运动速度就越小。

图中容器A 是一种特制的有底的素烧瓷筒，它的壁可以通过气体分子。

实验开始时，A 中和烧杯中都充满空气。

当向烧杯中持续通入2H 时导管B 中发生的现象是 ，产生这种现象的原因是 。

答案：管内液面上升，甚至有液体溢出 氢分子的相对分子质量较小，进入容器A 的分子数大于容器A 中逸出的气体分子数，容器A 内的气体压强增大，液体在B 中上升甚至溢出。

解析：本题考查的是物质结构知识和压强知识。

由题给信息可知，空气中的各种分子和氢分子都可通过素烧瓷筒，其中2H 分子的相对分子质量较小，其运动速度较快，在一定时间内进入A 的2H 分子比从A 中逸出的空气分子数目多，使A 中的压强大于大气压强，使水从B 中喷出。

2.将过量的32CO Na 溶液滴入到一定量4CuSO 溶液中得到蓝色固体。

某研究性学习小组对蓝色固体的成分进行了如下探究。

（一）猜想与假设
猜想一：固体为3CuCO ，理由： （用化学方程式表示）. 猜想二：固体为2)(OH Cu ，理由：32CO Na 溶液呈 （填“酸”或“碱”）性。

猜想三：固体为2)(OH Cu 和3CuCO 的混合物。

（二）查阅资料
①2)(OH Cu 和3CuCO 晶体均不带结晶水；
②2)(OH Cu 、3CuCO 受热易分解，各生成对应的两种氧化物。

（三）设计与实验
Ⅰ.固体的获取
（1）将反应后的固液混合物经 、洗涤、低温烘干得蓝色固体。

（2）判断固体已洗净的方法及现象： 。

Ⅱ.用下图所示装置，定性探究固体的成分。

（3）若用装置B A 、组合进行实验，B 中无现象，则猜想 正确。

（4）若用装置C A 、组合进行实验，C 中无现象，则猜想 正确。

（5）小组同学将装置按A 、 、 （填“B ”或“C ”）的顺序组合进行实验，验证出猜想三是正确的，实验中：B 中的现象为 ，C 中的现象为 。

结论：固体为2)(OH Cu 和3CuCO 的混合物。

Ⅲ.固体成分定量测定：
已知2)(OH Cu 的分解温度为C o 68~66，3CuCO 的分解温度为C o
220~200。

设固体的组成为32)(bCuCO OH aCu 。

小组同学用热分析仪对固体进行热分解，获得相关数据，绘成固体质量变化与分解温度的关系如图所示，请根据图示回答下列问题。

（6）写出AB 、CD 段发生反应的化学方程式：
AB 段： ；
CD 段： 。

（7）通过计算可得=b a : 。

（8）若将g 0.24剩余固体继续加热到更高的温度，发现固体质量减少了g 4.2后质量不再变化，写出此过程中可能发生反应的化学方程式： 。

答案：（一）猜想与假设423432SO Na CuCO CuSO CO Na +↓=+ 碱
（三）设计与实验
Ⅰ.（1）过滤 （2）取最后洗涤液少量，滴加适量的稀盐酸（或硝酸或硫酸），无气泡产生；或滴加2BaCl [或2)(OH Ba 、23)(NO Ba ]或2CaCl [或2)(OH Ca 、23)(NO Ca ]溶液，无沉淀产生。

Ⅱ.（3）二 （4）一 （5）B C 澄清石灰水变浑浊 白色固体变蓝
Ⅲ.（6）O H CuO OH Cu 22)(+加热 ↑+23
CO CuO CuCO 加热 （7）1:2 （8）↑+2224O O Cu CuO 加热
解析：Ⅰ.（1）分离固液混合物的方法是过滤。

（2）若固体洗净，固体中将没有碳酸钠，最后洗涤液中也没有碳酸钠，所以只需要证明最后洗涤液中没有碳酸根离子就行了。

Ⅱ.（3）2)(OH Cu 、3CuCO 受热易分解，各生成对应的两种氧化物。

则氢氧化铜受热分解生成氧化铜和水，碳酸铜受热分解生成氧化铜和二氧化碳。

石灰水不变浑浊，说明没有二氧化碳生成，固体中就没有碳酸铜，只有氢氧化铜。

（4）无水硫酸铜不变蓝说明没有水生成，固体中就没有氢氧化铜，只有碳酸铜。

（5）要证明生成物中有水和二氧化碳，应先证明水再证明二氧化碳，若先证明二氧化碳，即使原气体中没有水蒸气，气体通过石灰水后也会从石灰水中带出水蒸气。

Ⅲ.（6）2)(OH Cu 的分解温度为C o 68~66，3CuCO 的分解温度为C o
220~200，可知AB 段为氢氧化铜在分解，CD 段为碳酸铜在分解。

（7）AB 段减少的是水的质量，根据水的质量可求出氢氧化铜的质量，设氢氧化铜的质量为x ；CD 段减少的是二氧化碳的质量，根据二氧化碳的质量可求出碳酸铜的质量，设碳酸铜的质量为y 。

g g x O H CuO OH Cu 4.28321898
)(22
-+加热
g
g x 4.28321898-= 解得：g x 6.19= g g y CO CuO CuCO 244.2844124
23
-+加热
g
g y 244.2844124-= 解得：g y 4.12= 31
494.126.19==g g y x 氢氧化铜的相对分子质量为98，碳酸铜的相对分子质量为124。

1:2124
31:9849:==b a （8）氧化铜加热后质量又会减少，根据氧化铜中所含的两种元素可猜想可能是氧化铜中的氧元素转化为氧气，g 24氧化铜的氧元素的质g g 8.4801624=⨯
=量，大于g 4.2，说明是氧化铜中的部分氧元素转化为氧气。

3.已知氮元素有多种氧化物，其中2NO 是一种红棕色气体，有刺激性气味，是空气的污染物之一，不和酸反应，与水充分反应可生成硝酸和另一种空气污染物NO ，可被碱液完全吸收。

某校化学兴趣小组的同学在进行研究性学习时，对“2NO 能否支持燃烧”这个问题很感兴趣，他们决定自己动手设计实验进行探究。

经过查阅资料，同学们发现了以下三种化学变化可制得2NO 气体： 方法一，浓硝酸受热分解：↑++↑222324)(4O O H NO HNO 加热浓；
方法二，一些不活泼金属的硝酸盐受热分解，如：↑+↑+222342)(2O NO CuO NO Cu 加热，
↑+↑+223222O NO Ag AgNO 加热； 方法三，铜等金属与浓硝酸反应，如O H NO NO Cu HNO Cu 2223322)()(4+↑++加热浓。

（1）甲组同学根据方法一设计实验方案：向烧瓶中加入适量浓硝酸并加热，当烧瓶中有红棕色气体产生之后，将燃着的木条伸入烧瓶中，发现木条火焰熄灭，由此他们得出“2NO 不能支持燃烧”的结论。

但马上有同学觉得这样的实验结论不够严密，你觉得他的理由是 。

（2）乙组同学通过方法二的原理设计了如图所示的实验装置（加热、夹持仪器未画出），并分别用23)(NO Cu 和3AgNO 进行实验，实验中发现当红棕色气体进入集气瓶后，带火星的木炭能复燃，乙组同学由此得出“2NO 能支持燃烧”的结论。

①老师认为上述甲、乙两组实验中，有一组实验所得结论是不可靠的，你认为老师所指的这组实验是 ，其结论不可靠的原因是 。

②运用该乙组实验装置进行实验时，造成的不良后果是 。

（3）丙组同学拟利用方法三制取较为纯净的2NO 气体来探究“2NO 能否支持燃烧”的实验。

下图是该组同学设计的制取并收集2NO 气体的实验装置，请选择装置Ⅰ、Ⅱ所用试剂。

装置Ⅰ中 ，装置Ⅱ中 。

.A 碱石灰 .B 澄清石灰水 .C 浓硫酸
.D 浓氢氧化钠溶液 .E 水 .F 稀盐酸
答案：（1）生成物中的水可以灭火
（2）①乙组 产物中有氧气，氧气能支持燃烧 ②二氧化氮将扩散到空气中造成污染
（3）C D 。

解析：（1）方法一中因为生成物中有水，水可以用来灭火，所以也可能是水使木条火焰熄灭，实验结论不够严密。

（2）①乙组的制备2NO 的实验方法中有氧气生成，氧气也可以使带火星的木条复燃，因此无法直接断定2NO 能否支持燃烧，乙组实验方法不够严密。

②由题中所给信息可知，2NO 是空气污染物，运用乙组实验装置进行实验时，无尾气处理装置，二氧化氮将直接扩散到空气中，污染空气。

（3）由题中信息，2NO 不和酸反应，
可被碱液吸收，与水充分反应会生成硝酸和另一种空气污染物NO 。

浓硫酸具有吸水性，可以用作干燥剂，从而把二氧化氮气体中的水蒸气除去；吸收二氧化氮气体选择氢氧
化钠溶液，用氢氧化钠溶液能完全吸收二氧化氮气体，可以防止环境污染。

4.过氧化钠（22O Na ）是一种化学性质活泼的淡黄色固体，在通常状况下能跟许多物质发生化学反应。

例如：232222222O CO Na CO O Na +=+；↑++=+22222442O O H NaCl HCl O Na ；↑+=+2222422O NaOH O H O Na 。

为了验证2CO 与22O Na 反应产生的气体是2O ，设计了如图的实验装置。

试回答：
（1）设计A 、B 装置的目的是净化导入的2CO 。

其中①A 装置的具体作用是 ，其瓶内液体可能是 ，所所发生反应的化学方程式是 。

②B 装置的作用是 ，其瓶内液体应是 。

③如将A 、B 两瓶内所盛的液体互换，直接的后果是 。

（2）C 装置的具体作用是 ，其瓶内液体应是 ，所发生反应的化学方程式是 。

（3）为了确证2CO 与22O Na 反应产生的气体是氧气，最后还要采用的验证试验操作是 。

（4）如测定盛有22O Na 的反应容器经过反应其总质量增加g a ，则产生的氧气的质量为 g ；在标准状况下，氧气密度为L g /43.1，若氧气在水（液体）中溶解的量可以忽略不计，此实验中可能收集到的氧气体积为 L 。

答案：（1）①除去2CO 中所含的HCl 气体 饱和3NaHCO 溶液
O H CO NaCl HCl NaHCO 223+↑+=+
②除去A 瓶中导出的2CO 中的水蒸气 浓硫酸
③从B 瓶中导出2CO 的仍有水蒸气
（2）除去反应后导出气体中残余的2CO NaOH 溶液 O H CO Na CO NaOH 23222+=+
（3）将带火星的木条放在导管口，木条复燃
（4）7
4a a 4.0 解析：（1）为了验证2CO 与22O Na 反应产生的气体是2O ，又因为22O Na 与水、HCl 都能反应产生氧气，因此气体通过22O Na 前必须先将水、HCl 都除去，即分别通过浓硫酸和饱和3NaHCO 溶液。

气体通过饱和3NaHCO 溶液时会带出水蒸气，因此先除去HCl ，后除去水蒸气。

如将A 、B 两瓶内所盛的液体互换，直接的后果是从B 瓶中导出的2CO 仍有水蒸气。

（2）要检验产物氧气必须把反应物2CO 除去，防止对结果造成干扰，所以盛放的液体应该是能吸收2CO 的氢氧化钠溶液。

（3）氧气的检验方法是用带火星的木条看是否复燃，为了确证2CO 与22O Na 反应产生的气体是氧气需将带火星的木条放在导管口。

（4）设生成氧气的质量为x ，根据反应g a x
O CO Na CO O Na 5632882222
32222增重+=+ 列式得：g
a x =5632，解得74a x =，求氧气的体积根据公式，体积密度质量=，计算出氧气的体积为L a 4.0。

5.某兴趣小组在复习铁的冶炼时，在参考资料上发现以下一段文字：已知在不同的温度下，CO 与铁的氧化物反应能生成另一种铁的氧化物（或铁单质）和2CO ，他们不禁产生了疑问：课本的实验中CO 与32O Fe 反应生成的黑色物质真的是Fe 粉吗？于是他们进行了以下探究。

资料一：Fe 粉和43O Fe 粉末能被磁铁吸引而FeO （黑色）不能；
资料二：43O Fe 中铁元素有2+、3+两种化合价，其化学式可用32O Fe FeO ∙的形式表示；
【提出猜想】黑色物质可能是43O Fe 、FeO 和Fe 粉中的一种或几种。

【进行实验】兴趣小组收集了CO 与32O Fe 反应生成的黑色物质进行了下列实验：
【实验结论】
（1）甲实验现象说明黑色物质中没有 ，乙、丙实验现象说明黑色物质中没有 。

（2）生成的黑色物质应为43O Fe 。

（3）写出黑色粉末和热的盐酸反应的化学方程式： 。

【拓展探究】同学们对43O Fe 产生了兴趣，从参考资料中找到了氧化沉淀法生产复印用高档43O Fe 粉的工艺流程简图。

【生产流程】
资料一：硫酸亚铁在不同温度下的溶解度如表所示
资料二：2)(OH Fe 被氧气氧化的反应原理为3222)(42)(4OH Fe O H O OH Fe =++。

资料三：获得43O Fe 的反应原理为O H O Fe OH Fe OH Fe 2433
24)(2)(++加热。

【问题讨论】
（1）溶解时，用C o 50至C o 80的热水的目的是 。

（2）写出加入适量NaOH 溶液时发生反应的化学方程式： 。

（3）上述过程中，要控制“通一定量空气”的目的是 。

（4）要使四氧化三铁的产率最高，则上述流程中产生的2)(OH Fe 和3)(OH Fe 的最佳质量比为 。

（5）副产品P 是硫酸钠，由溶液N 获得该副产品的操作顺序是d b →→→。

.a 过滤 .b 加热浓缩 .c 冷却结晶 .d 晶体加热至完全失去结晶水
【组成确定】为确定用以上方法制得的四氧化三铁中可能含有的杂质，同学们又进行了下列实验探究。

【查阅资料】
资料一：难溶性碱受热时能分解产生金属氧化物和水（反应中各种元素的化合价不变）；
资料二：32O Fe 和CO 反应是随温度升高而逐步进行的，先生成43O Fe ，再生成FeO （黑色），最后生成Fe ；
【提出猜想】43O Fe 中可能含有的杂质是32O Fe 和FeO 中的一种或两种。

【实验设计】同学们称取了g 28.23该43O Fe 样品进行了下列实验：
【实验分析】因探究思路不同，兴趣小组分成甲、乙两小组。

甲组：
（1）该组同学欲通过B 装置反应前后的质量变化来计算确认该43O Fe 样品中的杂质，B 中的最佳试剂是 （填序号）。

①澄清石灰水 ②氢氧化钠浓溶液 ③稀盐酸 ④水
（2）上述实验过程中，CO 气体除作为反应物外，能起到的作用是：
①实验开始时，排尽装置中的空气，防止 。

②停止加热后，继续通CO 气体，防止 ，以及B 中的溶液倒吸入A 中；在本实验中，CO 气体还能起到的作用是③ 。

（3）尾气如何处理？ 。

乙组：
利用仪器测定并绘制成反应过程中A 装置中玻璃管内的固体质量随温度的变化曲线如下图。

（1）写出段发生反应的化学方程式： 。

（2）通过分析计算确定：该43O Fe 样品中含有的杂质是 （不需要写过程）。

答案：【实验结论】（1）FeO Fe
（3）O H FeCl FeCl HCl O Fe 23243428++=+
【问题讨论】（1）C o 50至C o 80时4FeSO 的溶解度较大
（2）4224)(2SO Na OH Fe FeSO NaOH +↓=+
（3）防止2)(OH Fe 被完全氧化 （4）107:45 （5）a c
【实验分析】甲组：（1）② （2）①爆炸 ②生成物被氧化 ③让2CO 全部进入B 瓶中
（3）点燃（或放一盏燃着的酒精灯）
乙组：（1）2433CO FeO CO O Fe ++高温 （2）32O Fe
解析：【实验结论】（1）由题意可知，在甲的操作中黑色物质全部被磁铁吸引，说明了黑色物质中没有FeO 。

在乙、丙实验中，黑色物质不能与盐酸、硫酸铜反应，说明了黑色物质中没有Fe 。

（3）43O Fe 与盐酸反应生成的产物是氯化亚铁、氯化铁和水，反应的化学方程式为：O H FeCl FeCl HCl O Fe 23243428++=+。

【问题讨论】（1）根据图表中的信息可知，在C o 50至C o 80的热水中，硫酸亚铁的溶解度较大，利于溶解更多的硫酸亚铁，提高产率。

（2）氢氧化钠和硫酸亚铁反应生成的产物是氢氧化亚铁和硫酸钠，反应的化学方程式为4224)(2SO Na OH Fe FeSO NaOH +↓=+。

（3）由题中所给信息可知2)(OH Fe 易被空气中的氧气氧化，所以上述过程中，要控制“通一定量空气”的目的是控制2)(OH Fe 转化为3)(OH Fe [或防止2)(OH Fe 完全转化为3)(OH Fe ]。

（4）要使四氧化三铁的产率最高，根据题中所给化学方程式，上述流程中产生的2)(OH Fe 和3)(OH Fe 的个数比为2:1，所以最佳质量比为214:90（或107:45）。

（5）根据硫酸钠晶体的溶解度随温度的升高而增大，采用加热浓缩、冷却结晶的方法，再过滤，晶体加热至完全失去结晶水，得到硫酸钠，操作顺序是d a c b →→→。

【实验分析】甲组：（1）氢氧化钙的溶解性很小，不能保证把生成的二氧化碳全部吸收；二氧化碳溶于水的能力也不大，不能保证把生成的二氧化碳全部吸收；稀盐酸和二氧化碳不反应；只有氢氧化钠溶液保证把生成的二氧化碳全部吸收，故选用氢氧化钠浓溶液。

（2）上述实验过程中，CO 气体除作为反应物外，还能起到的作用是：①实验开始时，排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸；②停止加热后，防止A 中生成物被氧化，B 中的溶液倒吸入A 中；③将装置中的2CO 送入NaOH 溶液中。

（3）CO 有毒，需处理尾气，利用其可燃性处理。

乙组：（1）不需要进行计算，依据所给资料，32O Fe 和CO 反应是随温度升高而逐步进行，
先生成43O Fe ，再生成F e O （黑色），最后生成Fe ，可直接判断BC 段发生反应的化学方程式：2433CO FeO CO O Fe ++高温。

（2）到C o
700时只剩下铁，即此时氧化铁被一氧化碳还原为铁单质，则混合物中铁元素的质量分数%16.72%10028.2380.16=⨯=g
g ，而43O Fe 中铁元素的质量分数%4.72%100416356356=⨯⨯+⨯⨯=；FeO 中铁元素的质量分数%8.77%10016
5656=⨯+=；32O Fe 中铁元素的质量分数%3.48%100316256256=⨯⨯+⨯⨯=
，所以该43O Fe 样品中含有的杂质是32O Fe 。