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化学实验设计与评价习题1 (9 分)实验室用铜和硫酸制取 CuSO4有几种方法:甲学生进行了下列实验:取 6.4g 铜片和 10mL18molL1浓硫酸放在圆底烧瓶中 共热,直到反应完毕,最后发现烧瓶中还有铜片剩余。他根据自己所学的化学知识, 认为烧瓶中还有较多的硫酸剩余。他这样认为的理由是: 乙同学认为甲设计的实验方案不好,他自己设计的思路是 2Cu+O2 2CuO;CuO+H2SO4 CuSO4+H2O。对比甲的方案,乙同学的优点是: 为了同样达到乙同学的优点,你能不能根据电化学原理也设计一个用铜和硫酸制 取 CuSO4的方案?(其它材料任选)2 (19 分)草酸晶体(H2C2O42H2O)与浓硫酸共热可制得 CO 气体,化学方程式为:H2C2O42H2O CO+CO2+3H2O某学生用草酸晶体(H2C2O42H2O)与浓硫酸共热所得到的气态产物进行实验,以验 证 CO 的还原性及其被氧化后的产物(1)该学生所设计的实验装置如下图,回答有关问题:上述实验装置中三个洗气瓶分别盛有澄清石灰水、氢氧化钠溶液、浓硫酸,则甲应盛 ,其作用是 ;乙应盛 其作用是 。丙装置中能说明 CO 具有还原性的实验现象是 。反应的化学方程式是 。丁装置的作用是 。(2)在实验过程中,该学生发现应对上述实验装置进行一些改进,才能保证实验的科 学性和安全性。请回答下列问题:浓硫酸为确证通往玻璃管的 CO 气体中已除去 CO2,可在甲和乙之间连接 。(填装置序号)在装置丙和丁之间连接 b 装置,其作用是 。为了防止余气对实验室或环境造成污染,可在装置丁后连接 。 (填装置序 号) 3 (18 分)某学生要用浓硝酸法(测定反应生成气体的量)测定某铜银合金中铜的质量分 数。资料表明:反应中除生成 NO2气体外,还会有少量 NO 生成; 常温下 NO2 与 N2O4混合存在,在低于 0时几乎只有无色的 N2O4液体(或晶体)存在。为完成 测 定并验证确有 NO 生成,该学生设计的实验装置如下图,试回答:(1)实验前要先打开 A 装置的活塞 K1,通入一段时间氮气后再关闭 K1其目的和原因是 。 (2)装置 B 的作用是 。 (3)实验时 A 中反应停止后,打开 D 装置导管的活塞 K2并通入氧气,若反应确有 NO产生,D 中的现象是 ;实验时发 现通入氧气温度的高低对实验有较大的影响,为便于观察应通入(填“冷”或“热” )的氧气,其原因是(用所学过的理论知识解释) 。 (4)为减小测量误差,在 A 中反应完成和 D 中出现现象后,还应进行的操作是 。 (5)若设反应中硝酸无挥发也无分解,且溶液的体积变化忽略不计,实验已测得以下数据:铜银合金的质量、浓硝酸的物质的量浓度及体积(过量) 、E 装置反应生成物中氮元素的质量;为确定合金中铜的质量分数,还需测定的数据是 (6)若实验只测定 Cu 的质量分数,不检验 NO 的产生,则在铜银合金与浓硝酸反应后,只需简单实验操作(不使用 BE 连续装置)就可达目的,简述实验过程 4 (18 分)某研究性学习课题组拟进行课题研究,他们研究的专题是H2O2分解反应中使 用的 MnO2是该反应的催化剂 。他们的研究步骤是: 称取 a g 的 MnO2加入到 H2O2中 充分反应后将混合物过滤得不溶物将滤出物加热、烘干、称重 将称重后的固体与浓盐酸混合加热 请回答下列问题: (1)步骤用托盘天平称量 MnO2的第一步操作是 。 (2)步骤某同学开列的实验用品为:蒸馏水、烧杯、带铁圈的铁架台、漏斗,还缺 少的必要的仪器和用品是 。 (3)步骤若称得的质量小于 a g,试分析原因(说出一种即可): 。 (4)课题组拟用右图所示的装置进行步骤的 研究。盛放药品前,怎样检验此装置的气 密性: ; 分液漏斗中盛放的液体是 ,烧瓶中反应 的化学方程式为 ; B 装置的作用是 ;C 中 若有 AgNO3溶液,实验过程中观察到的现象是 。 5 (16 分)实验室为测定某工业废水中含酚(以苯酚计)量,进行如下操作:(1)分别称取 3.34gKBrO3和 11.90gKBr,混合后置于烧杯中,加蒸馏水使其溶解。用(填仪器名称下同)引流注入 ,最后用 滴加蒸馏水定容,配成 1L 溶液。(2)称取 gNa2S2O35H2O,用同样方法准确配制 1L0.1molL-1的标准溶 液。(3)准确量取 100mL 含酚(以苯酚计)水样,准确滴加 KbrO3KBr 混合液 15。00mL 并加适量盐酸将水样酸化。此时两种钾盐反应生成 Br2,立即跟苯酚反 应生成沉淀。(4)上述反应完成后,再加入约 1gKI,放置 5min,然后用 作指示剂,再 用 Na2S2o3标准溶液滴定至蓝色恰好消失为止(反应为: Na2S2O3+I2=2NaI+Na2S4O6) ,用去 10.80mLNa2S2O3溶液。(5)求水中酚的含量(mgL-1)是否符合国家有关废水允许排放的标准(国家标准为 酚的含量0.5mgL-1)6 (16 分)一支干燥的小试管中装有少量白色物质(约占试管容积的 1/10) 。已知该白色物质是碳酸氢铵、碳酸氢钠、碳酸钠和氯化钠中的一种,现通过加热试管中的固体,只用蒸馏水、石蕊试纸或 pH 试纸进行鉴定。(1)按照顺序写出主要实验步骤及操作要点(使用酒精灯和试管夹的方法不必叙述,其它要点要说清楚) (2)填写下表:白色物质判断依据有关化学方程式(或离子方程式)碳酸氢铵碳酸氢钠碳酸钠氯化钠7 (23 分)无水氯化铝是白色晶体,易吸收水分,在 178升华。装有无水氯化铝的试剂 瓶久置潮湿空气中,会自动爆炸并产生大量白雾。氯化铝常作为有机合成和石油工业 的催化剂,并用于处理润滑油等。工业上由金属铝和氯气作用或由无水氯化氢气体与 熔融金属铝作用而制得。 某课外兴趣小组在实验里,通过如图装置制取少量纯净的无水氯化铝。(1)开始实验时,不能先点燃 A 装置的酒精灯,后打开分液漏斗的活塞,将适量浓硫 酸注入烧瓶里,其理由是 ; (2)装置中发生反应的化学方程式; (3)在处可收集到纯净的氯化铝,其原因是; (4)装置,中的试剂分别为、如果没有 、两装置二使气体直接进入 D 管,将对实验产生不良的后果是; (5)整套装置尚存在明显的不足,提出改进办法并加以解释(6)无水氯化铝在潮湿空气中,会产生大量白雾,有关反应的化学方程式为 。 8 (14 分)下列图()和()是有关硝酸和铜反应的实验装置示意图,请回答下列问 题:(1)写出制取 NO 气体的离子方程式 。(2)某同学用装置()进行实验,通过排水法收集到无色气体证明稀 HNO3与 Cu反应生成的气体是 NO,是否可行? 原因是 。 (3)有人设计了装置()进行实验,证明稀硝酸与 Cu 反应生成的 NO 气体。请将 有关操作补充完全:将活塞打开,从 U 型管的长管口 a 注入稀 HNO3至 为止,关闭活塞。用酒精灯在 处微热,当 U 型管 左侧产生气泡时,立即撤去酒精灯。 (4)用装置()进行实验时,一段时间后反应可自动停止,原因是 。 (5)用装置()进行实验时,如何证明生成的无色气体是 NO? 。 9 (21 分)工业制纯碱时的第一步是通过饱和食盐水、氨和二氧化碳之间的反应,获得碳 酸氢钠晶体,第二步是利用碳酸氢钠制取纯碱。第一步的反应原理可以用以下的两个 化学方程式表示,两个反应的总结果是放热反应。 NH3+CO2+H2O=NH4HCO3 NH4HCO3+NaCl(饱和)=NaHCO3(晶体)+NH4Cl 某校学生化学活动小组欲在实验室中模拟制纯碱的第一步过程,以获得碳酸氢钠 晶体。可供选择的试剂有:6molL1盐酸、6molL1硫酸、浓氨水、氢氧化钠、 消石灰、石灰石、氯化铵、食盐、蒸馏水和冰。该小组学生设计的最简单的实验装置 如下图:(1)图中空白 A 处所用装置是(从装置 I、II)中选择) 。(2)请写出图中 A、B、C、D 处各仪器中盛放试剂的名称: A B C D (3)装置 D 的作用是 。(4)辅导教师指出要获得较多量的碳酸氢钠晶体,此套装置还有不足之处,请说明其 原因并加以改进:(5)利用本题所提供的试剂(只限一种)及试管、酒精灯等主要仪器,通过简单实验 判断该实验得到的产品是碳酸氢钠晶体,而不是碳酸氢铵或食盐晶体,简述操作 过程、现象及结论。 10 (20 分)实验:将硫酸亚铁晶体(FeSO47H2O)加入如图(11)中所示的干燥试管 A 里, 隔绝空气加强热充分反应后,试管 A 中得残留固体甲,在试管 B 内得到无色液体乙。 取出甲放在图(12)中的石英管 C 的中部,连接好其他部分的仪器后,开启旋塞 K,逐滴 滴加乙醇使 C 管左部石棉绒(一种纤维状硅酸盐材料,很稳定,不燃烧)浸润吸足,关闭 K,然后加热,几分钟左右(加热过程中还可以较快地开启、关闭旋塞 K 来补充乙醇并使 之通入石棉绒里) ,可观察到甲的颜色由红棕色逐渐变为黑色。反应停止后,取试管 E 中 的液体 0.5mL 逐滴加入到含新配制的银氨
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