化学实验专题实验设计与探究.doc

1、专题： 化学 实验设计与探究（ 1） 班别 座号 姓名 1 已知某混合金属粉末，除铝处还含有铁、铜中的一种或两种，所含金属的量都在 5%以上。请设计合理实验探究该混合物金属粉末中铁、铜元素的存在。 仅限选择的仪器和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、药匙； 1mol/L 硫酸、 2mol/L 硝酸、2mol/LNaOH 溶液、 20%KSCN 溶液。 完成以下实验探究过程： （ 1）提出假设： 假设 1：该混合金属粉末中除铝外还含有 元素； 假设 2：该混合金属粉末中除铝外还含有 元素； 假设 3：该混合金属粉末中除铝外还含有 Fe、 Cu 元素； （ 2）设计实验方案 基于假设 3

2、，设计出实验方案（不要在答题卡上作答）。 （ 3）实验过程 根据（ 2）的实验方案，叙述实验操作、预期现象和结论。 【提示】在答题卡上按以下方式作答，注意前后内容对应； 注意文字简洁，确保不超过答题卡空间。 编号 实验操作 预期现象和结论 2 三氧化二铁和氧化亚铜都是红色粉末，常用作颜料。某校一化学实验小组通过实验来探究一红色粉末是Fe2O3、 Cu2O 或二者混合物。探究过程如下： 查阅资料： Cu2O 是一种碱性氧化物，溶于稀硫酸生成 Cu 和 CuSO4，在空气中加热生成 CuO。 提出假设 假设 1：红色粉末是 Fe2O3； 假设 2：红色粉末是 Cu2O； 假设 3： 。 设计探究实

3、验 取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加 KSCN 试剂。 (1)若假设 1 成立，则实验现象 是 。 (2)若滴加 KSCN 试剂后溶液不变红色，则证明原固体粉末中一定不含三氧化二铁。你认为这种说法合理吗 ? 。简述你的理由 (不需写出反应的方程式 ) 。 (3) 若固体粉末完全溶解无固体存在，滴加 KSCN 试剂时溶液不变红色，则证明原固体粉末是 ，写出发生反应的离子方程式 。 探究延伸 经实验分析，确定红色粉末为 Fe2O3 和 Cu2O 的混合物。 (4)实验小组欲用加热法测定 Cu2O 的质量分数。取 ag 固体粉末在空气中充分加热，待质量不再变化时，称其质量为 bg(ba

4、)，则混合物中 Cu2O 的质量分数为 。 (5)实验小组欲利用该红色粉末制取较纯净的胆矾 (CuSO45H2O)。经查阅资料得知，在溶液中通过调节溶液的酸碱性而使 Cu2+、 Fe2+、 Fe3+分别生成沉淀的 pH 如下： 物质 Cu(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 开始沉淀 pH 6.0 7.5 1.4 沉淀完全 pH 13 14 3.7 实验室有下列试剂可供选择： A.氯水 B.H2O2 C.NaOH D.Cu2(OH)2CO3 实验小组 设计如下实验方案： 试回答： 试剂 1 为 ，试剂 2 为 (填字母 )。 固体 X 的化学式为 。 操作 I 为 。 3 Ca3(PO4

5、)2、 CaHPO4 均为难溶于水的白色固体。某同学向 Na2HPO4 溶液中滴加 CaCl2 溶液至 恰好反应 ，生成了白色沉淀。试设计一个简单的实验方案，来证明所生成的白色沉淀是 Ca3(PO4)2 还是 CaHPO4。 实验原理 _ 。 实验用品及试剂：烧杯、玻璃棒、试管、滴管；石蕊试液、酚酞、 pH 试纸 实验步骤、现象及结论：（可以不填满） 1 _。 2 _。 3 _。 4 _。 5 _。 4 已知有一白色粉末是由 NaCl、 Na2SO4、 Na2CO3、 CuSO4、 MgCl2 中的一种或几种组成。某同学欲探究这一粉末的组成，做了如下实验： 取少量粉末，加水溶解，得无色透明溶液

6、； 取 中溶液少量，加入 NaOH 溶液，无明显现象发生； 另取少量粉末，加入稀盐酸，无明显现象发生。 （ 1）请你根据该同学实验所得现象，推测这一粉末的可能组成是 ； （ 2） 若推测该粉末只由 Na2SO4组成，请你在该同学实验基础上设计后续实验，以确定这包粉末的组成。可供选择的试剂有： BaCl2溶液、 AgNO3溶液、稀 HNO3、 NaOH 溶液、 Na2CO3溶液、 Ba（ NO3） 2溶液、稀盐酸 【提示】在答题卡上按以下方式作答，注意前后内容对应； 注意文字简洁，确保不超过答题卡空间。 可填满，也可不填满，不够可增加 。 5 将红矾钠 （重铬酸钠： Na2Cr2O7 2H2O）

7、 与 KCl 固体 1： 2（物质的量比）混合溶于水后经适当操作可得到 K2Cr2O7 晶体。请填写表中空格。完 成上述过程。 序号 实验步骤 简述实验操作（不必叙述如何组装实验装置） 溶解 将混合物放入烧杯中，加水，充分搅拌直到固体不再溶解。 过滤、干燥 得到 K2Cr2O7 晶体 编号 实验操作 预期现象和结论 6 已知化合物甲和乙都不溶于水，甲可溶于质量分数大于或等于 98的硫酸，而乙不溶。现有一份甲和乙的混合物样品 ， 通过实验进行分离，可得到固体甲。 (实验中使用的过滤器是用于过滤强酸性液体的耐酸过滤器 )请填写表中空格 ， 完成由上述混合物得到固体甲的实验设计。 序号 实验步骤 简

8、述实验操作 (不必叙述如 何组装实验装置 ) 溶解 将混合物放入烧杯中，加入 98 H2SO4,充分搅拌直到固体不再溶解 检验沉淀 是否洗净 7 某研究性学习小组进行二氧化硫的制备实验探究。 当用过量的铁粉与浓硫酸在加热条件下反应时，发现生成的气体冷却后体积比理论计算所得二氧化硫的体积要多。请你推测可能的原因并说明验证的方法： 可能原因： _ 验证方法： _ 当用铜与浓硫酸反应制备二氧化硫时发现，铜与热的浓硫酸反应后没有得到预期的蓝色溶液，而是得到白色沉淀。请你 预测可能的原因： _ ； _。 验证白色沉淀主要成分的方法是： _ _。 8有一种工业废水，已知其中含有大量 FeSO4，少量 Ag

9、+和 Na+，以及部分污泥。试设计一个既经济又合理的方法以回收金属银、硫酸亚铁。分步列出实验步骤，并说明每一步骤的目的 不一定填满，也可补充 。 （ 1） _，（ 2） _， （ 3） _，（ 4） _， （ 5） _， （ 6） _， （ 7） _，（ 8） _。 专题： 化学 实验设计与探究（ 1） 答案 1（ 1） Cu； Fe（顺序可交换） 假设 3：红色粉末是 Fe2O3 和 Cu2O 的混合物 （ 3） （注意分几个步骤；每个步骤有几个要点；陈述的严密性等等） 编号 实验操作 预期现象和结论 用 药匙 取 少许 样品，加入 试管 A 中，再用 滴管 取过量NaOH 溶液并滴加到试

10、管 A 中，充分反应后，静置，弃去上层清液，剩余固体备用 样品部分溶解，并有气体放出 往试管 A 的剩余固体中加 过量 稀硫酸，充分反应后，静置。取上层清液于试管 B 中，剩余固体备用 固体部分溶解，并有气体放出，溶液呈浅绿色，可能含铁 往试管 B 中加入 少许 稀硝酸，再滴加 KSCN 溶液 溶液先变黄色，加 KSCN 后显血红色，结合 可知，一定含铁 往 剩余固体中加入稀硝酸，再滴加 NaOH 溶液 固体溶解，有无色刺激性气体产生并很快变成红棕色，溶液显蓝色，加 NaOH溶液后有蓝色沉淀产生，一定含铜。 2 (1) 固 体完全溶解，溶液呈血红色 (2) 不合理 当原固体粉末为 Fe2O3

11、和 Cu2O 的混合物时，加入稀 H2SO4 后产生的 Fe3+可能完全与 Cu 反应生成 Fe2+，滴加 KSCN 溶液后也可以不变红色。 (3) Fe2O3 和 Cu2O Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O Cu2O+2H+ =Cu+Cu2+H2O 2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+ (4) a )ab(9 (或 a )ab(900 ) (5) B、 D Fe(OH)3 加热浓缩，降温结晶 3 实验原理 ：若生成物的混合物显强酸性，则生成的沉淀为 243 )(POCa 2 H C l4 N a C l)( P OCa3 C a C lH P O2 N a 243242 若生成物的混合物

12、不显酸性，则生成的沉淀为 4CaHPO , 2 N a C lC a H P OC a C lH P ONa 4242 实验用品及试剂：烧杯、玻璃棒、试管、滴管；石蕊试液、酚酞、 pH 试纸 实验步骤、现象及结论：（可以不填满） 1将氯化钙溶液滴入到 42HPONa 溶液中过量至不再沉淀 为止。 2沉淀静置。 3取一小段 pH 试纸放在干燥洁净的表面皿用洁净干燥的玻璃棒蘸取溶液滴到 pH 试纸。 4与标准比色卡对照，若溶液呈酸性，则证明生成的为 243 )(POCa ；反之则证明为 4CaHPO 。 4（ 1）只有 NaCl （ 1 分）；只有 42SONa （ 1 分）；由 NaCl 和 4

13、2SONa 组成（ 1 分 ）； （ 2） 编号 实验操作 预期现象和结论 取中溶液 少量 于 试管 中，（ 1 分） 滴加硝酸酸化的 23)(NOBa 溶液，（ 1 分） 产生白色沉淀（ 1 分），说明 42SONa 存在（ 1 分） 取中溶液少量于试管中，滴加 过量 硝酸酸化的 23)(NOBa 溶液，（ 1 分）充分反应后，静置。取上层清液于试管中（ 1 分） ， 再加入硝酸酸化的 3AgNO 溶液（ 1 分） 无明显现象（ 1），说明溶液中 无 Cl （ 1分） ， 所以该粉末组成只有 42SONa （ 1 分） 5 蒸发 将所得溶液转移至蒸发皿中，加热蒸发溶液，使 NaC1 结晶析出

14、 过滤 趁热过滤，将 NaC1 晶体与溶液分离 冷却，结晶 冷却滤液使 K2Cr2O7 结晶析出 6. 序号 实验步骤 实验操作及注意事项 (简述 ) 溶解 将混合物放入烧杯中，加入 98的 H2S04，充分搅拌直到固体不再溶解 过滤 安装好过滤装置，将的悬浊液沿玻璃棒慢慢加入过滤器中过滤 稀释 (或沉淀 ) 在另一烧中 ，放入适量蒸馏水，将的滤液沿玻璃棒慢慢加人该烧杯中，并不断搅拌 过滤 重新安装过滤装置，将的悬浊液沿玻璃棒慢慢加入过滤器中过滤 洗涤沉淀 向的过滤器中注入少量蒸馏水，使水面浸过沉淀物，等水滤出后，再次加水洗涤，连洗几次 检验沉淀 是否洗净 用小试管从的漏斗下口取少量洗出液，滴

15、入 BaCl2 溶液，如果没有白色沉淀，说明沉淀已洗净 7 可能原因 ： 随着反应的进行，硫酸的浓度不断减小，当反应进行一段时间后，浓硫酸转化为稀硫酸。稀硫酸与铁反应不产生 SO2，而是产生 H2。从反应方程式中可以 看出，消耗等量的硫酸，产生 H2的体积要多于 SO2。 验证方法： 将气体通入品红溶液中，红色褪去，说明含有 SO2；用过量酸性高锰酸钾溶液除尽 SO2 后，再将气体点燃，产物冷却后能使无水硫酸铜变蓝，从而证明此气体为氢气。 可能原因： 浓硫酸具有吸水性，使水合硫酸铜失水呈白色 硫酸铜难溶于浓硫酸 验证方法：将盛有反应物的反应容器中的混合物小心倒入盛有水的烧杯中，边倒边搅拌，可以发现白色沉淀溶解，溶液变蓝色，从而证明其为硫酸铜。 8 1 过滤除去污泥， 2 滤液中加入过量铁粉，使 Ag+还原为金属银， 3 过滤，将 Ag 和过量铁粉从溶液中分离出来， 4 将混有铁粉的 Ag 用稀硫酸处理，使 Fe 溶解， 5 过滤，分离出银， 6 将第 3和 5步的滤液合并，蒸发浓缩，冷却，使硫酸亚铁结晶析出， 7 过滤，得到硫酸亚铁晶体， Na+留在母液中。