1、特色训练 11 探究性实验专项突破1(2012江南十校联考 )硫代硫酸钠是一种常见的化工原料。将 SO2 通入按一定比例配成的 Na2S 和 Na2CO3 的混合溶液中，便可得到 Na2S2O3，该反应的化学方程式为 2Na2SNa 2CO34SO 2=3Na2S2O3CO 2。(1)在配制混合溶液前先将蒸馏水加热煮沸一段时间后待用，其目的是_。(2)用该方法获得的 Na2S2O35H2O 晶体中常混有一定量的杂质。某兴趣小组欲对其中所含杂质的成分进行探究(不考虑副反应和杂质所带的结晶水)。【提出假设】假设 1：晶体中只含 Na2CO3 杂质；假设 2：晶体中只含 Na2S 杂质；假设3：_。
2、【查阅资料】SO 22H 2S=3S2H 2O；Na 2S2O3 在中性、碱性溶液中较稳定，而在酸性溶液中能迅速反应：Na2S2O3H 2SO4=Na2SO4SSO 2H 2O。【判断与思考】某同学取少量制得的晶体溶于足量稀 H2SO4 中，并将产生的气体通入 CuSO4 溶液中，未见黑色沉淀，据此认为假设 2 不成立。你认为其结论是否合理？_(填“合理”或“不合理”)，请说明理由：_。【设计方案进行实验】基于假设 1，完成下表中的实验方案、现象及结论(仪器自选)。限选实验试剂：3 molL1 H2SO4 溶液、1 molL1 NaOH 溶液、酸性 KMnO4 溶液、饱和 NaHCO3 溶液、
3、品红溶液、澄清石灰水。实验方案 现象及结论(3)已知：2Na 2S2O3I 2=2NaINa 2S4O6。为测定所制得晶体的纯度，该小组以淀粉作指示剂，用 0.010 molL1 的碘水进行多次取样滴定，测得Na2S2O35H2O 的含量约为 102%。若所用试剂及操作均无不当，产生该结果最可能的原因是_。解析 Na 2S2O3与稀 H2SO4反应生成的 SO2对 H2S 和 CO2的检验都有干扰，在检验时应充分考虑到：晶体中可能含有的杂质(Na 2S)在滴定时参与反应或晶体部分失去结晶水，是解答第(3)小题的关键。答案 (1)赶走水中的溶解氧(或空气)(2)晶体中含 Na2S 和 Na2CO
4、3 两种杂质 不合理 Na 2S2O3 与稀 H2SO4 反应生成的 SO2 与 H2S 发生反应，可能无 H2S 逸出实验方案 现象及结论取适量晶体于烧瓶中，加入足量 3 molL1 H2SO4 溶液，塞上带导气管的橡皮塞，将产生的气体导出并依次通过盛有酸性 KMnO4 溶液、品红溶液、澄清石灰水的洗气瓶若品红溶液不褪色、澄清石灰水变浑浊，说明晶体中含 Na2CO3 杂质(其他合理 答案也可)(3)晶体中含有的杂质 (如 Na2S 等) 在滴定时参与反应或晶体部分失去结晶水(其他合理答案也可)2(2013安徽高三联考 )发酵粉是一种生产面制品和膨化食品的化学膨松剂，由小苏打、臭粉(碳酸氢铵)
5、、明矾中的两种物质组成。某研究性学习小组为探究某品牌发酵粉的化学成分，进行如下实验。【提出假设】(1)假设 1：由小苏打和臭粉组成；假设 2：由小苏打和明矾组成；假设 3：由_组成。【方案与流程】实验流程如图所示。(2)气体 A 的化学式为 _，该发酵粉的成分为 _(填化学式)，步骤操作过程中观察到的实验现象是_。(3)若步骤 和操作不变(现象也相同) ，将步骤中足量稀盐酸改为足量氯化钡溶液，观察到有白色沉淀生成，能否确定发酵粉的成分并说明理由：_。(4)另一品牌的发酵粉的化学组成和假设 2 中的情况一致，请你设计实验验证其组成成分，并写出实验步骤、预期现象和结论。实验步骤( 不要求写具体操作
6、过程)预期现象和结论1.取适量样品溶于足量稀盐酸后，将溶液分成两份解析 (2)加入熟石灰并加热，产生的气体为 NH3，故该发酵粉中含有臭粉；发酵粉充分加热，臭粉完全分解，产生刺激性气味的气体，固体减少但不会消失；这时加入稀盐酸，也产生气体，可知发酵粉中也含有小苏打。(4)另一品牌的发酵粉含有小苏打和明矾，将样品溶于足量盐酸后，溶液中的溶质为NaCl、KAl(SO 4)2和 HCl，根据 Na 、SO 的检验方法，可用焰色反应实验检24验 Na ，用 BaCl2溶液检验 SO 。本题只要求在已知发酵粉成分的基础上进24行“验证” ，答题时注意这一点。答案 (1)臭粉和明矾(2)NH3 NH 4H
7、CO3 和 NaHCO3 产生无色刺激性气味的气体，固体明显减少但不消失(或其他合理答案)(3)不能，因为碳酸钠和硫酸铝钾均能与氯化钡溶液反应产生白色沉淀(4)实验步骤(不要求写具体操作过程) 预期现象和结论2.取其中一份溶液进行焰色反应实验3.向另一份溶液中滴加 BaCl2 溶液若焰色反应火焰呈黄色，且滴加 BaCl2 溶液后溶液变浑浊，则说明该品牌发酵粉的主要成分与假设 2 一致 (或其他合理答案)3.用纯碱和双氧水混合可制作新型液体洗涤剂，它具有杀菌消毒去油污的能力且不会污染水源。(1)检验这种新型洗涤剂中金属阳离子的操作和现象是_。(2)这种洗涤剂中的双氧水可以将废水中的氰化物转化为无
8、毒物，同时生成NH3，写出反应的离子方程式_。(3)如果配制洗涤剂的水中含有铁离子，不仅会削弱洗涤剂的去污能力，甚至完全失去杀菌作用。试分析其中的原因(写出其中一种即可，用离子方程式和简要文字表述)：_。(4)某化学学习小组为了定性探究铁离子对这种新型洗涤剂的不良影响，取该洗涤剂 100 mL，加入 25 g FeCl3 固体，产生大量无色无味气体，用贮气瓶收集气体。请选用下列试剂和实验用品完成气体成分的探究过程：0.10 molL1 NaOH溶液、8.0 molL1 NaOH 溶液、澄清石灰水、0.01 molL1 KMnO4 溶液、BaCl2 稀溶液、品红溶液、蒸馏水、木条、酒精灯、火柴、
9、洗气瓶。提出假设：对该气体成分提出合理假设。假设 1：气体是 O2；假设 2：气体是_；假设 3：气体是 CO2。设计方案：设计实验方案证明你的假设，在下表中完成实验步骤、预期现象与结论：实验步骤 预期现象与结论将气体依次通入盛有_、_的洗气瓶中，_解析 (1)检验钠离子可利用焰色反应，用洁净的铂丝蘸取洗涤剂在酒精灯火焰上灼烧，火焰呈黄色。(2)双氧水具有强氧化性，能够将氰离子中的碳元素氧化为4 价：H 2O2CN H 2O=HCO NH 3。(3) 铁离子会加快 H2O2 的分解： 32H2O2Fe3 ,2H2OO 2，且 Fe3 与 CO 水解生成 Fe(OH)3 沉淀：232Fe3 3C
10、O 3H 2O=2Fe(OH)33CO 2。削弱洗涤剂的去污能力，甚23至失去杀菌作用。(4)分析假设 1、3，可知假设 2 应为：CO 2 和 O2。检验CO2 用澄清石灰水，检验氧气用带火星的木条，澄清石灰水浓度太小，用NaOH 溶液吸收后再用带火星木条检验 O2。若澄清石灰水不变浑浊，木条复燃，则假设 1 成立；若澄清石灰水变浑浊，木条复燃，则假设 2 成立；若澄清石灰水变浑浊，木条不复燃，则假设 3 成立。答案 (1)用洁净的铂丝蘸取洗涤剂在酒精灯火焰上灼烧，火焰呈黄色(2)H2O2CN H 2O=HCO NH 3 3(3)2H 2O2Fe3 ,2H2OO 2，铁离子会加速 H2O2
11、分解，使洗涤剂失去杀菌作用2Fe 3 3CO 3H 2O=2Fe(OH)33CO 2，Fe 3 与 CO 水解相互促23 23进反应，使洗涤剂失去去污能力(4)CO 2 和 O2实验步骤 预期现象与结论澄清石灰水8.0 molL1 NaOH溶液并将带火星的木条放在最后一个洗气瓶的出口处若澄清石灰水不变浑浊，木条复燃，则假设 1 成立；若澄清石灰水变浑浊，木条复燃，则假设 2 成立；若澄清石灰水变浑浊，木条不复燃，则假设 3 成立。4.(2012安徽省高三联考)某化学活动小组设计如图所示(部分夹持装置已略去)实验装置，以探究潮湿的 Cl2 与 Na2CO3 反应得到的固体物质。(1)写出装置 A
12、 中发生反应的化学方程式：_。(2)写出试剂 Y 的名称： _。(3)已知：通入一定量的氯气后，测得 D 中只有一种常温下为黄棕色的气体，其为含氯氧化物。可以确定的是 C 中含氯化合物(盐)只有一种，且含有NaHCO3，现对 C 的成分进行猜想和探究。提出合理假设。假设 1：存在两种成分：NaHCO 3 和_；假设 2：存在三种成分：NaHCO 3 和_、_。设计方案，进行实验。请写出实验步骤以及预期现象和结论(可不填满)。限选实验试剂和仪器：蒸馏水、稀 HNO3、BaCl 2 溶液、澄清石灰水、AgNO 3 溶液、试管、小烧杯。实验步骤预期现象和结论步骤 1：取 C 中的少量固体样品于试管中
13、，滴加足量蒸馏水至固体溶解，然后将所得溶液分别置于 a、b 试管中。步骤 2：步骤 3：(4)已知 C 中有 0.1 mol Cl2 参加反应。若假设 1 成立，可推知 C 中反应的化学方程式为_。解析 (1)先制备氯气，由 MnO2可以确定试剂 X 为浓盐酸，发生反应的化学方程式为 4HCl(浓)MnO 2 MnCl2Cl 22H 2O。(2)氯气中除了含有= = = = = 水蒸气外还含有一定量的氯化氢气体，必须除去，试剂 Y 为饱和食盐水(或饱和氯化钠溶液)。(3)根据反应物 Cl2、Na 2CO3、H 2O，从组成的角度来看，生成物可能有 NaHCO3、NaCl 、 NaClO、NaC
14、lO 3等，确定的是 C 中含氯盐只有一种，只能是 NaCl，排除 NaClO、NaClO 3。D 中收集到的气体是氯的一种氧化物，且在 D 中没有其他气体，则 Na2CO3只是转化成 NaHCO3。这样就可以假设有两种可能：NaHCO 3和 NaCl 与 Na2CO3、NaHCO 3和 NaCl。再将产物探究转化为离子的验证即可确定固体种类，即验证 Cl 、CO ，检验 CO 可用 BaCl223 23或 CaCl2溶液；检验 Cl 用 AgNO3溶液，但要注意 CO 的干扰，应先滴加过23量的稀 HNO3溶液，再滴加 AgNO3溶液。(4)二者等物质的量反应的通式为：xCl2xNa 2CO
15、3 H2O=xNaHCO3xNaCl ClmOn，Cl 2与 Na2CO3的物质的x2 xm量之比为 11，由氧原子守恒，可得 mn21 ，可推出氯的一种氧化物为Cl2O。答案 (1)4HCl( 浓)MnO 2 MnCl2Cl 22H 2O= = = = = (2)饱和食盐水 (或饱和氯化钠溶液)(3)NaCl Na 2CO3 NaCl实验步骤 预期现象和结论步骤 2：向 a 试管中滴加 BaCl2 溶液若无明显现象，证明固体中不含碳酸钠若溶液变浑浊，证明固体中含碳酸钠步骤 3：向 b 试管中滴加过量的稀HNO3 溶液，再滴加 AgNO3 溶液若溶液变浑浊，结合步骤 2 中，则假设 1 成立；
16、结合步骤 2 中，则假设2 成立(4)2Cl22Na 2CO3H 2O=2NaHCO32NaClCl 2O5.(2012安徽六校测试 )如图是目前流行广、出现频率较高的一幅 Mg2 、Al 3 与OH 反应生成沉淀的关系图，横坐标为碱溶液的体积，纵坐标为沉淀的物质的量，某研究性学习小组同学对该图提出了质疑，并分成两个阶段进行深入的探究，请你参与他们的实验并回答相关问题。第一阶段 【提出假设】假设一：Mg 2 和 Al3 同时开始沉淀假设二：Al 3 完全沉淀后 Mg2 才沉淀假设三：Mg 2 完全沉淀后 Al3 才沉淀假设四：_假设五：(略)【理论探究】查阅资料：K spMg(OH)21.81
17、0 11 ，K spAl(OH)31.310 33理论计算：设混合溶液中 Mg2 和 Al3 浓度均为 0.01 molL1 ，计算结果见下表。开始沉淀所需 c(OH ) 完全沉淀所需 c(OH )Mg2 4.24105 molL1 1.34103 molL1Al3 5.11011 molL1 5.11010 molL1计算结果表明假设_是正确的。【实验探究】理论计算的结论只有通过实验验证才是可靠的。该小组同学设计了如下方案进行实验探究：(1)实验步骤：取 MgCl2、AlCl 3 浓度均为 0.01 molL1 的混合溶液 20 mL，向其中逐滴滴入 0.02 molL1 NaOH 溶液 3
18、0 mL，边加边振荡。实验现象：有白色沉淀生成。离子反应方程式：_。(2)实验步骤：_。(3)实验步骤：_。实验现象：沉淀完全溶解。结论：计算结果与实验事实相符。第二阶段 (1)该研究性学习小组同学在第一阶段取得成果的基础上继续进行实验探究。需要他们进一步探究的问题是_。(2)探究过程如下：实验操作 实验现象取 MgCl2、AlCl 3 浓度均为 0.01 molL1 的混合溶液 10 mL，向其中逐滴滴入 0.02 molL1 NaOH 溶液至过量，边滴加边振荡随着氢氧化钠溶液的滴入，溶液中白色沉淀先逐渐增多，然后逐渐减少，直至溶液接近澄清(没有澄清)，再随着氢氧化钠溶液的继续滴入，沉淀又开
19、始逐渐增加，直至不变根据实验现象分析，第二阶段探究的结论是_。(3)在最接近澄清时，溶液中溶质的主要成分为(填化学式)_。解析 第一阶段(1)由前面几种假设知，其他的两种情况是一种先部分形成沉淀，另一种就开始出现沉淀。(2)由理论计算的数据知，Al 3 沉淀完全时所需要的 c(OH )小于 Mg2 开始产生沉淀时所需要的 c(OH )，故假设二正确。(3)加入 NaOH 溶液后，将得到的沉淀过滤并洗涤后，沉淀完全溶解在 NaOH 溶液中，则证明沉淀是 Al(OH)3而不是 Mg(OH)2。 第二阶段 (1)当 Al3 全部转化为 Al(OH)3后，应探究的是再加入 NaOH 溶液，是 Al(O
20、H)3先溶解还是 Mg2 先形成沉淀。(2) 由现象知 Al(OH)3大部分溶解完后Mg2 才开始形成沉淀。(3)当溶液最接近澄清时，溶液中溶质主要是NaCl、MgCl 2、NaAlO 2。答案 第一阶段【提出假设】Al3 部分沉淀后 Mg2 开始沉淀(或 Mg2 部分沉淀后 Al3 开始沉淀)【理论探究】二【实验探究】(1)Al3 3OH =Al(OH)3(2)过滤、洗涤沉淀(3)向沉淀中加入足量的氢氧化钠溶液第二阶段 (1)Al3 完全沉淀后再加氢氧化钠溶液，是 Al(OH)3 先溶解还是 Mg(OH)2 先沉淀(其他合理答案均可)(2)随着 NaOH 溶液的加入， Al(OH)3 沉淀大部分溶解后开始生成 Mg(OH)2 沉淀(其他合理答案均可)(3)NaCl、MgCl 2、NaAl(OH) 4(或 NaAlO2)
