实验探究系列(七)方案评价型实验题【案例分析】【案例分析】(2012(2012福建高考福建高考25)25)实验室常用室常用MnOMnO2 2与与浓盐酸反酸反应制制备ClCl2 2( (发生生装置如装置如图所示所示) )。(1)(1)制制备实验开始开始时, ,先先检查装置气密性装置气密性, ,接下来的操作依次是接下来的操作依次是( (填序号填序号) )。A.A.往往烧瓶中加入瓶中加入MnOMnO2 2粉末粉末B.B.加加热C.C.往往烧瓶中加入瓶中加入浓盐酸酸(2)(2)制制备反反应会因会因盐酸酸浓度下降而停止。度下降而停止。为测定反定反应残余液中残余液中盐酸的酸的浓度度, ,探究小探究小组同学提出下列同学提出下列实验方案方案: :甲方案甲方案: :与足量与足量AgNOAgNO3 3溶液反溶液反应, ,称量生成的称量生成的AgClAgCl质量。量。乙方案乙方案: :采用酸碱中和滴定法采用酸碱中和滴定法测定。定。丙方案丙方案: :与已知量与已知量CaCOCaCO3 3( (过量量) )反反应, ,称量剩余的称量剩余的CaCOCaCO3 3质量。量。丁方案丁方案: :与足量与足量ZnZn反反应, ,测量生成的量生成的H H2 2体体积。继而而进行下列判断和行下列判断和实验: :判定甲方案不可行判定甲方案不可行, ,理由是理由是 。进行乙方案行乙方案实验: :准确量取残余清液稀准确量取残余清液稀释一定倍数后作一定倍数后作为试样。a.a.量取量取试样20.00 mL,20.00 mL,用用0.100 0 molL0.100 0 molL-1-1NaOHNaOH标准溶液滴定准溶液滴定, ,消消耗耗22.00 mL,22.00 mL,该次滴定次滴定测得得试样中中盐酸酸浓度度为molLmolL-1-1; ;b.b.平行滴定后平行滴定后获得得实验结果。果。判断丙方案的判断丙方案的实验结果果( (填填“偏大偏大”“”“偏小偏小”或或“准确准确”)”)。 已知已知: :Kspsp(CaCO(CaCO3 3)=2.810)=2.810-9-9、Kspsp(MnCO(MnCO3 3)=2.310)=2.310-11-11 进行丁方案行丁方案实验: :装置如装置如图所示所示( (夹持器具已略去持器具已略去) )。()()使使Y Y形管中的残余清液与形管中的残余清液与锌粒反粒反应的正确操作是将的正确操作是将_转移到移到中。中。()()反反应完完毕, ,每每间隔隔1 1分分钟读取气体体取气体体积, ,气体体气体体积逐次减小逐次减小, ,直直至不至不变。气体体。气体体积逐次减小的原因是逐次减小的原因是 ( (排除排除仪器和器和实验操作的影响因素操作的影响因素) )。【审题信息【审题信息快速推断】快速推断】关关键信息信息推断推断结论信息信息制取气体的操作制取气体的操作顺序序检查气密性气密性加固体加固体药品品加加液体液体药品品加加热信息信息甲方案甲方案: :在用在用MnOMnO2 2与与浓盐酸反酸反应制取制取氯气后气后的残余液中加入的残余液中加入AgNOAgNO3 3溶液溶液残余液残余液为MnClMnCl2 2和和盐酸的混合液酸的混合液, ,其中其中n(Cln(Cl- -)n(H)n(H+ +),),加入加入AgNOAgNO3 3溶液溶液可可测出残余液中的出残余液中的c(Clc(Cl- -),),但无法但无法测出出盐酸的酸的浓度度信息信息乙方案运用酸碱中和乙方案运用酸碱中和滴定法滴定法测定溶液中定溶液中H H+ +浓度度恰好中和恰好中和时,n(HCl)=n(NaOH),n(HCl)=n(NaOH),则c(HCl)20.00 mL=c(HCl)20.00 mL=0.100 0 molL0.100 0 molL-1-122.00 mL,22.00 mL,所以所以c(HCl)=0.110 0 molLc(HCl)=0.110 0 molL-1-1关关键信息信息推断推断结论信息信息丙方案丙方案: :加入已知量的加入已知量的CaCOCaCO3 3( (过量量),),测剩余的剩余的CaCOCaCO3 3质量。量。Kspsp(CaCO(CaCO3 3)=2.8)=2.81010-9-9、Kspsp(MnCO(MnCO3 3)= )= 2.3102.310-11-11因因为Kspsp(CaCO(CaCO3 3)Kspsp(MnCO(MnCO3 3),),所以向所以向HClHCl和和MnClMnCl2 2的混合液中加入的混合液中加入CaCOCaCO3 3, ,CaCOCaCO3 3除了和除了和盐酸反酸反应外外, ,还有一部分有一部分转化化为更更难溶的溶的MnCOMnCO3 3, ,而且而且MnCOMnCO3 3的的质量比量比CaCOCaCO3 3的大的大, ,使使测得的剩余的得的剩余的CaCOCaCO3 3质量偏大量偏大, ,则测得反得反应的的CaCOCaCO3 3质量偏小量偏小, ,计算出的算出的盐酸酸浓度也偏小度也偏小关关键信息信息推断推断结论信息信息丁方案通丁方案通过测定定锌与与残余液中的残余液中的盐酸反酸反应产生生H H2 2的体的体积, ,确定确定盐酸酸浓度度实验中中应准确量取一定体准确量取一定体积的残的残余液余液, ,与足量与足量锌反反应, ,实验中中为防止防止盐酸沾在管壁上而酸沾在管壁上而损失失, ,应把把锌加加入残余液中入残余液中信息信息丁方案中反丁方案中反应完完毕, ,每每间隔隔1 1分分钟读取气体取气体体体积, ,气体体气体体积逐次减逐次减小小, ,直至不直至不变锌和和盐酸反酸反应放放热, ,所得的气体温所得的气体温度高度高, ,反反应完完毕, ,随着随着时间的延的延长, ,气气体的温度逐体的温度逐渐下降下降, ,气体体气体体积减小减小【规范答案【规范答案警示失误】警示失误】(1)A(1)A、C C、B B(2)(2)残余清液中残余清液中,n(Cl,n(Cl- -)n(H)n(H+ +)()(或其他合理答案或其他合理答案) )0.110 00.110 0错答错答: :“0.11”“0.11”。错因错因: :没有注意实验中有效数字的保留。没有注意实验中有效数字的保留。偏小偏小错答错答: :“偏大偏大”。错因错因: :没有认真理解题中所提供的没有认真理解题中所提供的Kspsp的作用的作用, ,认为认为CaCOCaCO3 3与盐酸与盐酸反应时部分转化为反应时部分转化为Ca(HCOCa(HCO3 3) )2 2而溶解而溶解, ,导致溶解的导致溶解的CaCOCaCO3 3质量增加。质量增加。()()锌粒残余清液锌粒残余清液()()装置内气体尚未冷却装置内气体尚未冷却错答错答: :“随着反应的进行随着反应的进行, ,盐酸的浓度减小盐酸的浓度减小”。错因错因: :忽视关键词忽视关键词“反应完毕反应完毕”,”,认为在反应过程中认为在反应过程中, ,随反应的随反应的进行进行, ,相同时间内产生的相同时间内产生的H H2 2体积减小。体积减小。得分要点得分要点: :解答本题时要注意以下解答本题时要注意以下3 3点点: :说明残余液为说明残余液为MnClMnCl2 2和和HClHCl的混合液的混合液, ,则则c(Clc(Cl- -)c(H)c(H+ +),),加加AgNOAgNO3 3溶液只能测得溶液只能测得c(Clc(Cl- -) )。根据根据Kspsp(CaCO(CaCO3 3)Kspsp(MnCO(MnCO3 3),),考虑到考虑到CaCOCaCO3 3转化成转化成MnCOMnCO3 3的反应的反应, ,得出剩余固体中含有得出剩余固体中含有MnCOMnCO3 3。指出反应放热指出反应放热, ,气体温度升高。气体温度升高。【类题试解】【类题试解】(2013(2013吉安模吉安模拟) )某化学某化学兴趣小趣小组用含有用含有铝、铁、铜的合金制取的合金制取纯净的的氯化化铝溶液、溶液、绿矾晶体晶体FeSOFeSO4 47H7H2 2OO和胆和胆矾晶体晶体CuSOCuSO4 45H5H2 2O,O,以探索工以探索工业废料的再利用。其料的再利用。其实验方案如下方案如下: :回答下列回答下列问题: :(1)(1)写出合金与写出合金与烧碱溶液反碱溶液反应的离子方程式的离子方程式 。(2)(2)由由滤液液A A制制AlClAlCl3 3溶液的途径有溶液的途径有和和两种两种, ,你你认为合理的是合理的是。上述。上述实验方案多方案多处采用了采用了过滤操作操作, ,过滤所用到的玻璃所用到的玻璃仪器有器有 、和玻璃棒和玻璃棒; ;其中玻璃棒的作用是其中玻璃棒的作用是。(3)(3)用用滤渣渣F F通通过两种途径制取胆两种途径制取胆矾, ,与途径与途径相比相比, ,途径途径明明显具具有的两个有的两个优点是点是、。(4)(4)通通过途径途径制取胆制取胆矾, ,必必须进行的行的实验操作步操作步骤: :加硫酸、加加硫酸、加热通氧气、通氧气、过滤、冷却、冷却结晶、晶、自然、自然干燥。其中干燥。其中“加加热通入氧气通入氧气”所起的作用所起的作用为_( (用离子方程式表示用离子方程式表示) )。【审题信息【审题信息快速推断】快速推断】细审本本题, ,写出你写出你读取的有效信息和由此推断出的取的有效信息和由此推断出的结论。 铝、铁、铜的合金与足量的合金与足量NaOHNaOH溶液反溶液反应, ,过滤, ,得到得到滤液液A;A;结论结论: :合金中只有铝溶于合金中只有铝溶于NaOHNaOH溶液溶液, ,得到的滤液得到的滤液A A为为NaAlONaAlO2 2和和NaOHNaOH的混合液。的混合液。 途径途径中中滤液液A A与足量与足量盐酸反酸反应; ;途径途径滤液液A A中通入某中通入某气体气体过滤, ,所得沉淀溶于适量所得沉淀溶于适量盐酸酸; ;结论结论: :途径途径中滤液中滤液A A中含有中含有NaAlONaAlO2 2和和NaOH,NaOH,加入足量盐酸得到加入足量盐酸得到NaClNaCl和和AlClAlCl3 3、HClHCl的混合液的混合液; ;途径途径滤液滤液A A中可通入中可通入COCO2 2气体气体, ,反反应生成应生成Al(OH)Al(OH)3 3沉淀沉淀, ,沉淀溶于适量盐酸沉淀溶于适量盐酸, ,可得纯净的可得纯净的AlClAlCl3 3溶液溶液, ,因此途径因此途径合理。合理。 途径途径中中滤渣渣F F与与浓硫酸加硫酸加热反反应; ;途径途径中中滤渣渣F F与稀与稀硫酸并通入空气硫酸并通入空气, ,加加热反反应; ;结论结论: :途径途径中中CuCu与浓硫酸混合加热制取硫酸铜与浓硫酸混合加热制取硫酸铜, ,反应中产生有反应中产生有毒气体毒气体SOSO2 2; ;硫酸不能全部转化为硫酸不能全部转化为CuSOCuSO4 4, ,利用率低。利用率低。 从溶液中得到胆从溶液中得到胆矾晶体晶体, ,胆胆矾的化学式的化学式为CuSOCuSO4 45H5H2 2O;O;结论结论: :要从溶液中获得结晶水合物要从溶液中获得结晶水合物, ,不能直接加热蒸干不能直接加热蒸干, ,应把溶应把溶液加热浓缩液加热浓缩, ,冷却结晶得到晶体。冷却结晶得到晶体。【参考答案】【参考答案】(1)2Al+2OH(1)2Al+2OH- -+2H+2H2 2O=2Al +3HO=2Al +3H2 2(2)(2)途径途径烧杯漏斗引流烧杯漏斗引流(3)(3)产生等量胆矾途径产生等量胆矾途径消耗硫酸少途径消耗硫酸少途径不会产生污染大不会产生污染大气的气体气的气体(4)(4)蒸发浓缩过滤蒸发浓缩过滤2Cu+O2Cu+O2 2+4H+4H+ + 2Cu 2Cu2+2+2H+2H2 2O O=