课时38 化学实验探究1.某探究小组用测量HNO3与大理石反应过程中质量减小的方法，研究影响反应速率的因素。限选试剂:1.00mol·L-1HNO3、2.00mol·L-1HNO3，细颗粒大理石、粗颗粒大理石，35℃水浴。(1)他们能完成哪些因素对速率影响的探究? 。(2)请根据能进行的探究内容，填写以下实验设计表，完成探究实验:实验编号T/℃大理石规格HNO3浓度/mol·L-1①常温2.00②1.00③2.00④2.00(3)整个实验中应控制的不变量是硝酸体积和 。(4)该实验小组用下图实验装置进行实验。①除电子天平、干燥管、锥形瓶、药匙、胶塞等仪器外，必需的实验仪器还有 。②干燥管中应放置的试剂是 (填字母)。A.碱石灰 B.无水CaCl2 C.P2O5固体 D.浓硫酸③若撤除干燥管装置，所测速率 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。2.黄铜矿是工业炼铜的主要原料，其主要成分为CuFeS2，现有一种天然黄铜矿(含少量脉石SiO2)，为了测定该黄铜矿的纯度，某同学设计了如下实验:\n称取研细的黄铜矿样品1.150g，在空气存在的条件下进行煅烧。实验后取d中溶液的置于锥形瓶中，用0.05mol·L-1标准碘溶液进行滴定，初读数为0.10mL，终读数如右上图所示。(1)黄铜矿煅烧的反应为8CuFeS2+21O28Cu+4FeO+2Fe2O3+16SO2，该反应中被还原的元素是 (填元素符号)。(2)标准碘溶液盛放在 (填“碱式”或“酸式”)滴定管中;装液之前，滴定管要用标准碘溶液润洗2~3次，润洗的操作是 。请用化学方程式表示滴定的原理: 。(3)滴定终点的读数为 mL;通过计算可知，该黄铜矿的纯度为 。(4)若去掉c装置，会使测定结果 (填“偏低”、“偏高”或“无影响”)。(5)假设实验操作均正确，测得黄铜矿的纯度偏低，可能的原因主要有 。3.某工厂废液中含有苯酚、乙酸苯酚酯，实验小组对该废液进行探究，设计如下方案:已知熔点:乙酸16.6℃、苯酚43℃。沸点:乙酸118℃、苯酚182℃。(1)写出反应②的化学方程式: 。(2)②中分离B的操作名称是 。(3)现对物质C的性质进行实验探究，请你帮助实验小组按要求完成实验过程记录，在下表中填写出实验操作、预期现象和现象解释。限选试剂:蒸馏水、稀硝酸、2mol·L-1NaOH、0.1mol·L-1KSCN、酸性KMnO4溶液、FeCl3溶液、饱和溴水、紫色石蕊试液。实验操作预期现象现象解释步骤1:取少量C放入a \n试管，加入少量蒸馏水，振荡步骤2:取少量C的稀溶液分装b、c两支试管，往b试管 产生白色沉淀 步骤3:往c试管 C与加入的试剂发生显色反应(4)称取一定量的C试样，用水溶解后全部转移至1000mL容量瓶中定容。取此溶液25.00mL，加入浓度为0.01667mol·L-1的KBrO3标准溶液30.00mL，再加入过量的KBr溶液，酸化并放置。待反应完全后，加入过量的KI，再用0.1100mol·L-1的Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2，耗去Na2S2O3标准溶液11.80mL。则试样中C的物质的量的计算表达式为 。(部分反应离子方程式:Br+5Br-+6H+3Br2+3H2O;I2+2S22I-+S4)4.(2013·安徽高考)某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2转化为Cr3+。某课题组研究发现，少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下:(1)在25℃下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量，作对比实验，完成以下实验设计表(表中不要留空格)。实验编号初始pH废水样品体积/mL草酸溶液体积/mL蒸馏水体积/mL①4601030②5601030③560测得实验①和②溶液中的Cr2浓度随时间变化关系如右图所示。\n(2)上述反应后草酸被氧化为 (填化学式)。(3)实验①和②的结果表明 ;实验①中0~t1时间段反应速率v(Cr3+)= (用代数式表示)mol·L-1·min-1。(4)该课题组对铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三。假设一:Fe2+起催化作用。假设二: 。假设三: 。……(5)请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容。[除了上述实验提供的试剂外，可供选择的药品有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2的浓度可用仪器测定]实验方案(不要求写具体操作规程过程)预期实验现象与结论5.某小组同学探究H2O2、H2SO3、Br2氧化性强弱，设计如下实验(夹持仪器已略去，装置的气密性已检验)。请回答下列问题:(1)写出仪器A的名称: 。(2)实验记录如下:步骤实验操作实验现象实验结论Ⅰ打开活塞a，逐滴加入H2SO3溶液至过量烧瓶内溶液 Br2的氧化性大于H2SO3\nⅡ向步骤Ⅰ所得溶液中逐滴加入H2O2溶液刚开始溶液颜色无明显变化，继续滴加，溶液变为橙黄色 (3)步骤Ⅱ中，开始时颜色无明显变化的原因是(写出一条即可): ;写出步骤Ⅱ中反应的离子方程式: 。(4)实验室常用Cl2通入NaBr溶液中制得单质溴，工业上常用电解饱和食盐水制备Cl2，装置如右图所示，利用该装置，工业上除得到氯气外，还可以得到 (填化学式);装置中的离子交换膜Na+可以通过而OH-不能通过的目的是 。6.某学生利用以下装置探究喷泉实验。其中A、F分别为硫化氢和氯气的发生装置，C为纯净干燥的氯气与硫化氢反应的装置。请回答下列问题:(1)装置F中发生反应的化学方程式为 。(2)装置A中的分液漏斗内液体a可选用 (填字母)。A.盐酸 B.浓硫酸 C.稀硫酸 D.稀硝酸(3)虚线框内应添加必要的除杂装置，请从上图的“备选装置”中选择合适装置的编号，填入下列空格。B: 、D: 、E: 。(4)打开K1、K2，将常温常压下的H2S、Cl2以体积比1∶1\n充满烧瓶后，烧瓶中发生的反应用化学方程式表示为 ;关闭K1、K2，始终看不到烧瓶内产生“喷泉”现象，理由是 。(5)在操作(4)的基础上，引发喷泉操作方法是 。专题九 综合化学实验课时38 化学实验探究1.(1)硝酸浓度、温度、大理石表面积(2)实验编号T/℃大理石规格①常温粗颗粒②常温粗颗粒③35℃水浴粗颗粒④常温细颗粒(3)CaCO3质量(4)①秒表、量筒 ②BC ③偏大【解析】 (1)根据所给的试剂可知有两种不同浓度的硝酸,因此可比较浓度对反应速率的影响;有两种不同状态的大理石,因此可比较固体表面积对反应速率的影响;还有35℃水浴,因此可比较温度对反应速率的影响。(2)因为①与②的不同是HNO3浓度不同,所以其他的因素应该相同;若①中大理石为粗颗粒,则②中大理石为粗颗粒,温度为常温;①与②研究的是HNO3浓度对反应速率的影响;①③中HNO3的浓度相同,可以控制温度变化,碳酸钙都为粗颗粒,分析温度对反应速率的影响;①④中HNO3浓度相同,可改变CaCO3的状态,比较常温下粗颗粒与粉末状CaCO3的反应速率快慢。其他合理答案也可。(3)反应过程中除了控制硝酸的体积相同外,还要控制CaCO3的质量相同。(4)①根据图中装置可知要测定单位时间内烧杯内减少的质量,把减少的质量看作是CO2的质量。所以还需要用量筒量取所需HNO3体积及秒表计算所需时间。②干燥CO2且不能让水蒸气逸出,需要酸性干燥剂或中性干燥剂,B、C都可以。③若不用干燥装置,则相同时间内减少的质量增大,认为生成的CO2增大,反应速率偏大。2.(1)Cu、O\n(2)酸式 往滴定管上口加入3~5mL标准碘溶液,倾斜转动滴定管,使液体润湿全部滴定管内壁,然后,一手控制活塞,将液体从滴定管下部放出 SO2+I2+2H2OH2SO4+2HI(或H2SO3+I2+H2OH2SO4+2HI)(3)20.10 80%(4)偏低(5)二氧化硫未能被水充分吸收,亚硫酸部分被氧化【解析】 (1)Cu元素和O元素的化合价在反应前为+2价、0价,在反应后分别变为0价、-2价,化合价降低,发生了还原反应。(2)标准碘溶液应盛放在酸式滴定管中,碘会腐蚀碱式滴定管中的橡胶。滴定的原理是SO2与I2在水溶液中发生氧化还原反应,方程式为SO2+I2+2H2OH2SO4+2HI。(3)由关系式法可以计算。设在锥形瓶中含有xmol的SO2:CuFeS2 ~ 2SO2 ~ 2I21mol 2mol 2molmol xmol 0.05mol·L-1×(20.10-0.10)×10-3L=x=0.001mol黄铜矿的纯度=×100%=×100%=80%(4)去掉c装置,气体中二氧化硫在水溶液中会和氧气反应,反应的化学方程式为2SO2+O2+H2O2H2SO4,测定结果偏小。(5)假设实验操作均正确,测得的黄铜矿纯度仍然偏低,可能的原因主要有用水吸收二氧化硫不充分,亚硫酸部分被氧化。3.(1)(2)分液(3)实验操作预期现象现象解释\n出现白色浑浊苯酚常温下溶解度不大滴入适量饱和溴水,振荡苯酚与溴发生取代反应,生成三溴苯酚白色沉淀滴入几滴FeCl3溶液,振荡溶液变为紫色(4)(0.01667mol·L-1×30.00×10-3L-×0.1100mol·L-1×11.80×10-3L)×【解析】 (2)分离难溶的液体混合物,可用分液的方法。(3)苯酚常温下溶解度不大,往苯酚中加入少量水后,振荡,有白色浑浊的现象出现。苯酚与溴水反应,生成难溶于水的三溴苯酚,在水溶液中,会有白色沉淀的现象,若是苯酚过量,三溴苯酚易溶于有机溶剂,则看不到白色沉淀。FeCl3溶液与苯酚有显色反应,出现紫色。(4)由Br~3Br2,可算出生成的Br2的物质的量n1=0.01667mol·L-1×30.00×10-3L×3。与苯酚反应后剩余的Br2与KI发生反应生成I2,I2的量用Na2S2O2滴定确定,由Br2~I2和I2~2Na2S2O2,可得剩余的溴与Na2S2O2的关系:Br2~2Na2S2O2,从而算出剩余的Br2的物质的量为n2=L。与苯酚反应消耗的溴的物质的量n3=n1-n2=0.01667mol·L-1×30.00×10-3L×3-,苯酚与溴反应的关系式:~3Br2,可以算出25.00mL溶液中苯酚的物质的量n==×(0.01667mol·L-1×30.00×10-3L×3-×0.1100mol·L-1×11.80×10-3L)样品有1000mL,试样中C物质的量的计算表达式为×(0.01667mol·L-1×30.00×10-3L×3-×0.1100mol·L-1×11.80×10-3L)×=(0.01667mol·L-1×30.00×10-3L-×0.1100mol·L-1×11.80×10-3L)×。4.(1)15 25(只要草酸溶液体积与蒸馏水体积之和为40mL即可) (2)CO2 (3)pH越大,\n反应的速率越慢 (4)Al3+起催化作用 Fe2+和Al3+起催化作用(5)取pH=5的废水60mL,加入10mL草酸和30mL蒸馏水,滴加几滴FeSO4,测定反应所需时间 预期现象与结论:与②对比,如果速率明显加快,故起催化作用的为Fe2+【解析】 (2)该反应为探究重铬酸根与草酸反应过程中的催化作用,该反应为一比较熟悉的反应,草酸被氧化后的产物为二氧化碳。(3)考查了从图像中获取数据并分析的能力。图像越陡,反应速率越快。(4)对于假设可以从加入的物质铁明矾中获取。然后根据上面的过程,进行对比实验,即可以得到答案。5.(1)球形冷凝管(2)Ⅰ:由橙黄色变为无色(或橙黄色褪去)Ⅱ:H2O2的氧化性大于Br2(3)步骤Ⅰ的H2SO3有过量,H2O2先和H2SO3反应(或H2O2浓度小或Br-与H2O2反应慢)H2SO3+H2O22H++S+H2O、2H++2Br-+H2O2Br2+2H2O(4)NaOH、H2 可以获得高纯度的NaOH溶液(或避免Cl2与NaOH反应生成NaClO,影响NaOH的产量)【解析】 亚硫酸与溴水中的溴发生氧化还原反应,H2O+H2SO3+Br2H2SO4+2HBr,溶液由橙黄色变为无色。Br2的氧化性大于H2SO3,步骤Ⅱ溶液中过量的H2SO3先与H2O2发生氧化还原反应,H2SO3+H2O22H++S+H2O,刚开始溶液颜色无明显变化,继续滴加,溶液中的HBr与逐滴加入的H2O2溶液发生氧化还原反应生成溴单质,2H++2Br-+H2O2Br2+2H2O,溶液变为橙黄色溶液。(4)2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑,装置中的离子交换膜Na+可以通过而OH-不能通过,是为了得到高纯度的NaOH溶液或避免Cl2与NaOH反应生成NaClO,影响NaOH的产量。6.(1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O(2)AC(3)Ⅲ Ⅰ Ⅱ(4)H2S+Cl2S+2HCl 烧瓶内的气压与外界气压相同,不能产生压强差,故无喷泉现象(5)方法①:用手(或热毛巾)将烧瓶捂热或将烧瓶微热,烧瓶内气体受热膨胀(即增大压强),使HCl与烧杯中溶液接触,即可引发喷泉;方法②:用冰水或其他制冷剂浇在烧瓶上(给烧瓶降温),以减小烧瓶内气体的压强,烧杯中溶液通过导管进入烧瓶内与HCl气体接触,即可引发喷泉【解析】 (2)浓硫酸、浓硝酸具有强氧化性,与FeS发生氧化还原反应,不能生成H2S。(3)B\n吸收水蒸气,E吸收氯气中的HCl气体,D吸收氯气中的水蒸气。
