高三化学专题 综合性与探究性化学实验

专题综合性与探究性化学实验

1.(2010·福建理综)工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：

[探究一](1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中，10分钟后移入硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原因是__________________________。

(2)另称取铁钉6.0 g放入15.0 mL浓硫酸中，加热，充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。

①甲同学认为X中除Fe3＋外还可能含有Fe2＋。若要确认其中的Fe2＋，应选用________(选填序号)。a．KSCN溶液和氯水b．铁粉和KSCN溶液c．浓氨水d．酸性KMnO4溶液

②乙同学取336 mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中，发生反应：SO2＋Br2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，然后加入足量BaCl2溶液，经适当操作后得干燥固体2.33 g。由此推知气体Y中SO2的体积分数为_________。[探究二]分析上述实验中SO2体积分数的结果，丙同学认为气体Y中还可能含有H2和Q气体。为此设计了下列探究实验装置(图中夹持仪器省略)。

(3)装置B中试剂的作用是________________。

(4)认为气体Y中还含有Q的理由是_________________________(用化学方程式表示)。

(5)为确认Q的存在，需在装置中添加M于____(选填序号)a．A之前b．A－B间c．B－C间d．C－D间

(6)如果气体Y中含有H2，预计实验现象应是___________________。

(7)若要测定限定体积气体Y中H2的含量(标准状况下约有28 mL H2)，除可用测量H2体积的方法外，可否选用质量称量的方法？做出判断并说明理由：__________________________________________________。答案：(1)铁钉表面被钝化(或其他合理答案)(2)①d②66.7%(或其它合理答案)(3)检验SO2是否除尽(4)C＋2H2SO4(浓) = CO2↑＋2SO2↑＋2H2O(5)c(6)D中固体由黑变红和E中固体由白变蓝(7)否，用托盘天平无法称量D或E的差量

2.(2010·江苏)高纯MnCO3是制备高性能磁性材料的主要原料。实验室以MnO2为原料制备少量高纯MnCO3的操作步骤如下：

图2

(1)制备MnSO4溶液：在烧瓶中(装置见上图)加入一定量MnO2和水，搅拌，通入SO2和N2混合气体，反应3 h。停止通入SO2，继续反应片刻，过滤(已知MnO2＋H2SO3===M nSO4＋H2O)。

①石灰乳参与反应的化学方程式为____________。②反应过程中，为使SO2尽可能转化完全，在通入SO2和N2比例一定、不改变固液投料的条件下，可采取的合理措____________________、__________________。

③若实验中将N2换成空气，测得反应液中Mn2＋、SO2－4的浓度随反应时间t变化如图2。导致溶液中Mn2＋、SO2－4的浓度变化产生明显差异的原因是_____________________________________________________。

(2)制备高纯MnCO3固体：已知MnCO3难溶于水、乙醇，潮湿时易被空气氧化，100 ℃开始分解；Mn(OH)2开始沉淀的pH＝7.7。请补充由(1)制得的MnSO4溶液制备高纯MnCO3的操作步骤[实验中可选用的试剂：Ca(OH)2、NaHCO3、Na2CO3、C2H5OH]。

①____________________________________________________________；

②____________________________________________________________；

③____________________________________________________________；

④______________________________________________________；⑤低于100 ℃干燥。

答案(1)①Ca(OH)2＋SO2===CaSO3＋H2O②控制适当的温度缓慢通入混合气体③Mn2＋催化O2与H2SO3反应生成H2SO4(2)①边搅拌边加入NaHCO3(或Na2CO3)，并控制溶液pH＜7.7②过滤，用少量水洗涤2～3次③检验SO2－4是否被洗涤除去④用少量C2H5OH洗涤(凡合理答案均可)

3.(2011·浙江理综)海水中含有丰富的镁资源。某同学设计了从模拟海水中制备MgO的实验方案：

模拟海水中的离子浓度/mol·L－1

Na＋Mg2＋Ca2＋Cl－HCO3-0.439 0.050 0.011 0.560 0.001

注：溶液中某种离子的浓度小于1.0×10－5mol·L－1

变。

K sp[CaCO3]＝4.96×10－9、K sp[MgCO3]＝6.82×10－6 、K sp[Ca(OH)2]＝4.68×10－6、K sp[Mg(OH)2]＝5.61×10－12

下列说法正确的是()

A．沉淀物X为CaCO3B．滤液M中存在Mg2＋，不存在Ca2＋C．滤液N中存在Mg2＋、Ca2＋D．步骤②中若改为加入4.2 g NaOH固体，沉淀物Y为Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物

4.(福建高考理综)某研究性小组借助A～D的仪器装置完成有关实验。

[实验一]收集NO气体。

(1)用装置A收集NO气体，正确的操作是________(填序号)。

a．从①口进气，用排水法集气b．从①口进气，用排空气法集气

c．从②口进气，用排水法集气d．从②口进气，用排空气法集气

[实验二]为了探究镀锌薄铁板上锌的质量分数w(Zn)和镀层厚度，查询得知锌易溶于碱：Zn＋2NaOH===Na2ZnO2＋H2↑。据此，截取面积为S的双面镀锌薄铁板试样，剪碎，称得质量为m1g。用固体烧碱和水作试剂，设计下列实验方案并进行相关实验。

方案甲：通过测量试样与碱反应生成的氢气体积来实现探究目标。

(2)选用B和________(填仪器标号)两个装置进行实验。

(3)测得充分反应后生成氢气的体积为V L(标准状况)，w(Zn)＝________。

(4)计算镀层厚度，还需要的一个物理量是________。

(5)若装置B中的恒压分液漏斗改为普通分液漏斗，测量结方案乙：通过称量试样与碱反应前后的质量实现探究目标。选用仪器C做实验，试样经充分反应，滤出不溶物、洗涤、烘干，称得其质量为m2 g。(6)w(Zn)＝________。

方案丙：通过称量试样与碱反应前后仪器、试样和试剂的总质量(其差值即为H2的质量)实现探究目标。实验同样使用仪器C。

(7)从实验误差角度分析，方案丙________方案乙(填“优于”“劣于”或“等同于”)。

答案:(1)c(2)D(3)

65V

22.4m1(或

2.9V

m1等，其他合理答案也可)(4)金属锌的密度(或其他合理答案也可)(5)偏大(6)

m1－m2

m1(或其他合理答

案也可)(7)劣于

5.(2011·四川理综)三草酸合铁酸钾晶体(K3[Fe(C2O4)3]·x H2O)是一种光敏材料，在110 ℃可完全失去结晶水。为测定该晶体中铁的含量和结晶水的含量，某实验小组做了如下实验：

(1)铁含量的测定。

步骤一：称量5.00 g三草酸合铁酸钾晶体，配制成250 mL溶液。

步骤二：取所配溶液25.00 mL于锥形瓶中，加稀H2SO4酸化，滴加KMnO4溶液至草酸根恰好全部氧化成二氧化碳，同时，MnO－4被还原成Mn2＋。向反应后的溶液中加入一小匙锌粉，加热至黄色刚好消失，过滤，洗涤，将过滤及洗涤所得溶液收集到锥形瓶中，此时，溶液仍呈酸性。

步骤三：用0.010 mol·L－1KMnO4溶液滴定步骤二所得溶液至终点，消耗KMnO4溶液20.02 mL，滴定中MnO－4被还原成Mn2＋。

重复步骤二、步骤三操作，滴定消耗0.010 mol·L－1 KMnO4溶液19.98 mL。

请回答下列问题：

①配制三草酸合铁酸钾溶液的操作步骤依次是：称量、________、转移、洗涤并转移、________、摇匀。

②加入锌粉的目的是________________________。