2020版高考浙江选考化学一轮夯基提能作业:专题十 第五单元 化学实验方案的设计和评价 Word版含解析

发布时间:2021-10-21 15:45:07

第五单元

化学实验方案的设计和评价

1.(2018 浙江 11 月选考,24,2 分)已知草酸(H2C2O4)是一种弱酸,157 ℃升华,170 ℃以上分解 可放出 CO2 和 CO;可与酸性 KMnO4 溶液反应;其钠盐易溶于水,钙盐难溶于水。下列说法正确 的是( )

A.草酸受热产生的气体,用足量的 NaOH 溶液充分吸收后,可收集得到纯净的 CO B.草酸受热产生的气体通过灼热的氧化铜,若出现黑色变红色现象,则说明产生的气体中一 定有 CO C.草酸受热产生的气体直接通入足量的澄清石灰水中,若能产生白色浑浊现象,则说明产生 的气体中一定有 CO2 D.H2C2O4 与酸性 KMnO4 溶液反应的离子方程式为:5H2C2O4+2Mn 答案
-

+6H+

2Mn2++10CO2↑+8H2O

D A 项中,草酸受热产生的气体中,CO2 被足量的 NaOH 溶液充分吸收,收集得到的 CO

带有 H2O,故 A 错误;B 项中,草酸受热产生的气体通过灼热的氧化铜,若出现黑色变红色现象, 不能说明产生的气体中一定有 CO,也可能是 H2C2O4 的还原性使氧化铜被还原,故 B 错误;C 项 中,由于草酸(H2C2O4)157 ℃升华,草酸受热产生的气体直接通入足量的澄清石灰水中,产生 白色浑浊现象可能是生成了 CaC2O4,故 C 错误;D 项中,H2C2O4 与酸性 KMnO4 溶液反应的离子方 程式为:5H2C2O4+2Mn
-

+6H+

2Mn2++10CO2↑+8H2O,故 D 正确。 ) 预期目的 探究接触面积对化学反应速率的影响

2.下列相关实验不能达到预期目的的是( 选项 A 相关实验

相同温度下,等质量的大理石块、大理石粉 分别与等体积、等浓度的盐酸反应 把装有颜色相同的 NO2 和 N2O4 混合气体的两 支试管(密封)分别浸入冷水和热水中 在蔗糖中加入稀硫酸,水浴加热,再加入新 制的氢氧化铜悬浊液并加热 两支试管中装有等体积、等浓度的 H2O2 溶 液,向其中一支试管中加入 FeCl3 溶液

B

探究温度对化学*衡的影响

C

探究蔗糖水解产物具有还原性

D

探究 FeCl3 溶液对 H2O2 分解速率的影响

答案

C A 项,相同温度下,等质量的大理石块、大理石粉分别与等体积、等浓度的盐酸反

应,大理石与盐酸的接触面积不同,反应速率不同,能达到预期目的,A 不符合题意;B 项,温度 不同,导致*衡 2NO2 N2O4 发生移动而使颜色发生变化,能达到预期目的,B 不符合题意;C

项,葡萄糖和新制氢氧化铜的反应必须在碱性条件下进行,不能达到预期目的,C 符合题意;D 项,两支试管中装有等体积、 等浓度的 H2O2 溶液,向其中一支试管中加入 FeCl3 溶液,H2O2 分解 速率加快,能达到预期目的,D 不符合题意。 3.用如图所示实验装置进行物质性质的探究实验,下列说法不合理的是( )

A.若品红溶液①褪色,则说明产物中含有 SO2 B.若溴水褪色,则说明 SO2 具有还原性 C.若烧瓶中产生黄色浑浊和无色气泡,则说明 Na2S2O3 只作氧化剂 D.若品红溶液②不褪色、Na2SiO3 溶液中出现白色浑浊,则说明亚硫酸比碳酸的酸性强 答案 C A 项,SO2 能使品红溶液褪色;B 项,SO2 使溴水褪色表现还原性;D 项,品红溶液②不

褪色说明没有 SO2,Na2SiO3 溶液中出现白色浑浊说明有 CO2,即 SO2 与 NaHCO3 反应生成了 CO2, 依据较强酸*先跛岬脑砜芍橇蛩岜忍妓岬乃嵝郧俊 4.已知下列各组反应(表中的物质均为反应物)的反应物及温度,则反应开始时,放出 H2 的速 率最快的是( 编号 A B C D ) 酸的浓度及体积 3 mol·L-1 的硝酸 10 mL 3 mol·L-1 的盐酸 10 mL 3 mol·L-1 的盐酸 10 mL 3 mol·L-1 的盐酸 10 mL 反应温度/℃ 60 30 60 60

金属(大小、形状相 同的粉末)物质的量 Mg 0.1 mol Mg 0.1 mol Fe 0.1 mol Mg 0.1 mol

答案

D 反应物本身的性质是决定反应速率的主要因素。反应速率还受到反应物浓度、温

度、催化剂等外部因素的影响。反应物种类相同时,温度越高,反应物的浓度越大,反应速率 越快,故 D 正确。 5.某研究性学*小组为了探索镁粉与溴水反应的机理,做了如下四组实验: ①将镁粉投入冷水中,未见任何现象; ②将镁粉放入溴水中,观察到只是开始时产生极少量的气泡,但溴水的颜色逐渐褪去; ③将镁粉放入液溴中,未观察到任何明显现象; ④向含足量镁粉的液溴中滴加几滴水,观察到溴的红棕色很快褪去。 则下列关于镁与溴水的反应机理的说法中正确的是( A.镁粉只直接与溴水中的溴反应 B.镁粉只与溴水中的酸反应 C.产生的极少量的气泡是镁粉与水反应得到的 D.镁粉在水的催化下与溴发生反应 答案 D 根据实验现象可得出结论:①镁不易与冷水反应。②溴水与镁粉发生反应,溴逐渐 )

消耗。③镁与液溴不反应。④镁粉和液溴中滴加几滴水,迅速反应,溴很快消耗完全。综上 所述,镁与溴水的反应机理是:镁粉在水的催化下与溴发生反应。 6.为探究溴乙烷与 NaOH 的醇溶液共热发生的是水解反应还是消去反应,甲、乙、丙三名同 学分别设计了如下三个实验方案: 甲:向反应后的混合液中滴入溴水,若溶液颜色很快褪去,则可证明发生了消去反应。 乙:向反应后的混合液中滴入稀硝酸中和 NaOH,然后再滴入 AgNO3 溶液,若有浅黄色沉淀生成, 则可证明发生了消去反应。 丙:向反应后的混合液中滴入酸性 KMnO4 溶液,若溶液颜色变浅,则证明发生了消去反应。 则有关上述实验方案叙述( A.甲正确 C.丙正确 答案 B.乙正确 D.都不正确 )

D A 项,反应后的混合液中存在氢氧化钠,溴与氢氧化钠反应而使溴水褪色,不能说

明发生了消去反应,甲错误;B 项,溴乙烷发生水解反应也会有此现象,不能说明发生了消去 反应,乙错误;C 项,醇也可以使酸性 KMnO4 溶液颜色变浅,不能说明发生了消去反应,丙错误, 答案选 D。

7.为比较 Fe3+和 Cu2+对 H2O2 分解反应的催化效果,甲、乙两组同学分别设计了图 1、图 2 所示 的实验。下列叙述中不正确 的是 ... ( )

A.图 1 实验可通过观察产生气泡快慢来比较反应速率的大小 B.若图 1 所示实验中反应速率为①>②,则一定说明 Fe3+比 Cu2+对 H2O2 分解催化效果好 C.用图 2 装置测定反应速率,可测定反应产生的气体体积及反应时间 D.为检查图 2 装置的气密性,可关闭 A 的活塞,将注射器活塞拉出一定距离,一段时间后松开 活塞,观察活塞是否回到原位 答案 B A 项,反应越剧烈,产生气体的速率越快,产生气泡越快,A 正确;B 项,若图 1 所示实

验中反应速率为①>②,则一定说明氯化铁比硫酸铜催化效果好,因二者所含的阴离子不同, 要证明 Fe3+比 Cu2+对 H2O2 分解催化效果好,要使选择的试剂中阴离子种类相同,B 错误;C 项, 反应速率可用单位时间内产生的气体体积表示,该装置可通过注射器活塞的位置变化看生 成气体的体积,C 正确;D 正确。 8.乙酸异戊酯俗称香蕉油,可用作食品和化妆品香精。*年来研究出以 SnCl4 为高效催化剂 进行酯化反应合成乙酸异戊酯的方法,该反应的化学方程式为:CH3COOH+(CH3)2CHCH2CH2OH CH3COOCH2CH2CH(CH3)2+H2O。 已知在制备过程中会有副反应发生,导致产品颜色略显黄色, 黄色越深说明副产物越多。

SnCl4 可以选用硫渣中的锡与氯气反应来制得,锡的浸出率与温度的关系如图所示。经测定 选用一定的酸醇比,控制反应温度为 150 ℃,反应时间为 1 小时,催化剂用量对单位时间内生 成物产率的影响如下表:

n(SnCl4·5H2O)∶n(乙酸) 0.25∶100 0.50∶100 0.75∶100 1.00∶100 1.25∶100 1.50∶100

乙酸异戊酯的产率/% 64.8 72.9 85.3 88.2 90.1 92.6

产品颜色 无色 无色 浅黄色 浅黄色 浅黄色 黄色

下列说法不正确 的是( ...

)

A.催化剂既可以增大化学反应速率,也可以使那些不可能发生的化学反应得以发生 B.由上表可以知道,产品在一定时间内的产率随着催化剂用量的增加而提高,但是催化剂用 量增加产品颜色也随着加深,原因是催化剂用量增加使主反应的选择性降低,副反应增多 C.由上图可知,当浸出温度达到 80 ~ 90 ℃时,锡的浸出率大于 90%,继续升高浸出温度,浸 出率增加不明显,故选择 80~90 ℃ 就可以 D.四氯化锡价廉易得,腐蚀性小,反应时间短,且可以回收再利用,故是一种高效的合成乙酸 异戊酯的催化剂 答案 A 催化剂能增大反应速率,但不能决定反应能否发生。 ) 结论 产生的亚硫酸钡是难溶于水的 沉淀 H2SO3 的酸性比 H2CO3 强 常温下铜和硝酸反应一定产生 NO2 H2O2 具有氧化性

9.下列实验中,对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是( 选项 A 实验 向亚硫酸钠溶液中,逐滴加 入硝酸酸化的硝酸钡溶液 将 CO2 气体依次通过 NaHSO3 溶液、品红溶液 常温下铜片插入硝酸中 将 H2O2 溶液滴加到酸性 KMnO4 溶液中 现象 产生白色沉淀

B

品红溶液不褪色

C

产生红棕色气体

D

紫色溶液褪色

答案

B A 中应产生 BaSO4 沉淀;B 中二氧化碳通入亚硫酸氢钠溶液中无二氧化硫产生,说明

碳酸无法制得亚硫酸,即亚硫酸的酸性强于碳酸;C 中因为 NO 和 O2 反应生成 NO2 而显红棕色, 所以铜与硝酸反应也可能产生 NO;D 中 H2O2 会将高锰酸钾还原,而非氧化。 10.下列有关实验操作、发生的现象、解释或结论都正确的是( 选项 A 实验操作 将稀 H2SO4 滴加到 Fe(NO3)2 溶 液中 将 SO2 通入滴有酸性高锰酸钾 的溶液中 发生的现象 溶液变棕黄色,有红棕色 气体生成 溶液紫色褪去 ) 解释或结论 HNO3 分解生成 NO2

B

SO2 具有漂白性

C D

常温下将大小相同的铝片分 铝片在浓硝酸中比在稀硝 反应物浓度越大,反应速率 别加入到浓硝酸和稀硝酸中 向某溶液中加入 NaHCO3 酸中反应更剧烈 产生白色沉淀 越快 该溶液中可能含有氢氧化钡

答案

D A 中反应实质是稀硝酸与 Fe2+发生氧化还原反应生成 Fe3+与一氧化氮,一氧化氮被

空气中的氧气氧化为二氧化氮,A 错误;B 中将 SO2 通入滴有酸性高锰酸钾的溶液中溶液紫色 褪去,说明 SO2 具有还原性,B 错误;C 中铝与浓硝酸发生钝化,C 错误;D 中向某溶液中加入 NaHCO3 产生白色沉淀,该溶液中可能含有氢氧化钡,与 NaHCO3 反应产生 BaSO3 白色沉淀,D 正 确。 11.(2018 课标Ⅰ,26,14 分)醋酸亚铬[(CH3COO)2Cr·2H2O]为砖红色晶体,难溶于冷水,易溶 于酸,在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂, 将三价铬还原为二价铬;二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示。 回答下列问题:

(1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却,目的是 是 。

。仪器 a 的名称

(2)将过量锌粒和氯化铬固体置于 c 中,加入少量蒸馏水,按图连接好装置。打开 K1、K2,关闭 K3。 ①c 中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色,该反应的离子方程式为 ②同时 c 中有气体产生,该气体的作用是 (3)打开 K3,关闭 K1 和 K2。c 中亮蓝色溶液流入 d,其原因是 中析出砖红色沉淀。为使沉淀充分析出并分离,需采用的操作是 洗涤、干燥。 (4)指出装置 d 可能存在的缺点 答案 (1)去除水中溶解氧 Zn2++2Cr2+ 分液(或滴液)漏斗 。 、 。 ;d 、 。

(2)①Zn+2Cr3+ ②排除 c 中空气

(3)c 中产生 H2 使压强大于大气压

(冰浴)冷却

过滤

(4)敞开体系,可能使醋酸亚铬与空气接触 解析 本题考查物质制备。

(1)为防止水中溶解的氧气氧化 Cr2+或(CH3COO)2Cr,需将蒸馏水煮沸并迅速冷却,以除去溶解 氧。 (2)①由溶液颜色变化可知,Zn 将 Cr3+还原为 Cr2+,反应的离子方程式为 Zn+2Cr3+ Zn2++2Cr2+。 ②c 中产生的气体为氢气,可排除 c 中空气,防止 Cr2+被氧化。 (3)打开 K3,关闭 K1、K2,c 中产生的氢气聚集在溶液上方,气体压强增大,将 c 中液体经长导 管压入 d 中;(CH3COO)2Cr 难溶于冷水,可将 d 置于冰水浴中冷却,(CH3COO)2Cr 充分结晶后,经 过滤、洗涤、干燥得砖红色晶体。 (4)由于装置 d 为敞开体系,与大气直接接触,故空气中的氧气可能会氧化(CH3COO)2Cr。 12.目前流行的关于生命起源假设的理论认为,生命起源于约 40 亿年前的古洋底的热液环境, 这种环境系统中普遍存在铁硫簇结构,如 Fe2S2、Fe4S4、Fe8S7 等,这些铁硫簇结构参与了生命 起源的相关反应。某化学兴趣小组在研究某铁硫簇结构的组成时,设计了下列实验。 【实验Ⅰ】确定硫的质量:

按图连接装置,检查好装置的气密性后,在硬质玻璃管 A 中放入 1.0 g 铁硫簇结构(含有部分 不反应的杂质),在试管 B 中加入 50 mL 0.10 mol·L-1 的酸性 KMnO4 溶液,在试管 C 中加入品 红溶液。通入空气并加热,发现固体逐渐转变为红棕色。待固体完全转化后,将 B 中溶液转 移至 250 mL 容量瓶,洗涤试管 B 后定容。取 25.00 mL 该溶液用 0.01 mol·L 的草酸(H2C2O4) 溶液滴定剩余的 KMnO4。记录数据如下: 滴定次数 1 2 3 待测溶液体积/mL 25.00 25.00 25.00 草酸溶液体积/mL 滴定前刻度 1.50 1.02 0.00 滴定后刻度 23.70 26.03 24.99
-1

相关反应:①2Mn ②2Mn
-

-

+2H2O+5SO2

2Mn2++5S

-

+4H+

+6H++5H2C2O4

2Mn2++10CO2↑+8H2O

【实验Ⅱ】确定铁的质量: 将实验Ⅰ硬质玻璃管 A 中的残留固体加入稀盐酸中,充分搅拌后过滤,在滤液中加入足量的 NaOH 溶液,过滤后取滤渣,经充分灼烧得 0.6 g 固体。 试回答下列问题: (1)判断滴定终点的方法是 (2)试管 C 中品红溶液的作用是 。 (选填“同意”或“不同 。

有同学提出,撤去 C 装置对实验没有影响,你的看法是 意”),理由是 。

(3)根据实验Ⅰ和实验Ⅱ中的数据可确定该铁硫簇结构的化学式为



【问题探究】滴定过程中,细心的同学发现该 KMnO4 溶液颜色褪去的速率较*常滴定时要快 得多。为研究速率加快的原因,该同学继续进行了下列实验,实验数据如下表:

编号 1 2 3

温度/℃ 25 25 60

酸化的 H2C2O4 溶液/mL 5.0 5.0(另加少量可溶于水的 MnSO4 粉末) 5.0

KMnO4 溶/mL 溶液褪色时间/s 2.0 2.0 2.0 40 4 25

(4)分析上述数据,滴定过程中反应速率加快的一种可能原因是 答案 化 (2)验证 SO2 是否被酸性 KMnO4 溶液完全吸收 同意 已被酸性 KMnO4 溶液完全吸收 (3)Fe3S4 (4)Mn2+对反应起到催化作用(或反应放热使温度升高),加快反应速率 解析 (3)第 1 次滴定时测得 H2C2O4 溶液体积误差较大,应舍去,第 2、3 次取*均



(1)当滴入最后一滴草酸溶液时,锥形瓶中溶液由浅红色变为无色,且半分钟内不变

当 B 中溶液颜色不变化,即可证明 SO2

值,V(H2C2O4)=25.00 mL,与 H2C2O4 反应的 KMnO4 的物质的量为 0.01 mol·L-1×0.025 L× =0.000 1 mol,与 SO2 反应的 KMnO4 的物质的量为 0.05 L×0.10 mol·L-1-10×0.000 1 mol=0.004 mol,n(SO2)=0.004 mol× =0.01 mol,n(S)=0.01 mol;0.6 g 固体为 Fe2O3,n(Fe)=
.

×2 mol=0.007 5 mol,

( (

= )

)

. .

= ,所以该铁硫簇结构的化学式为 Fe3S4。

(4)对比实验 1、2 知,Mn2+可使反应速率加快;对比实验 1、3 知,温度升高,反应速率加快。 13.(2017 课标Ⅲ,26,14 分)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁,在工农业生产中具有重要 的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题: (1)在试管中加入少量绿矾样品,加水溶解,滴加 KSCN 溶液,溶液颜色无明显变化。再向试管 中通入空气,溶液逐渐变红。由此可知: 。 (2)为测定绿矾中结晶水含量,将石英玻璃管(带两端开关 K1 和 K2)(设为装置 A)称重,记为 m1 g。 将样品装入石英玻璃管中,再次将装置 A 称重,记为 m2 g。 按下图连接好装置进行实验。 、

①仪器 B 的名称是

。 (填标号);重复上述操作步骤,直至 A 恒重,记

②将下列实验操作步骤正确排序 为 m3 g。 a.点燃酒精灯,加热 c.关闭 K1 和 K2 e.称量 A b.熄灭酒精灯

d.打开 K1 和 K2,缓缓通入 N2 f.冷却到室温 (列式表示)。若实验时按 a、d

③根据实验记录,计算绿矾化学式中结晶水数目 x= 次序操作,则使 x

(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。

(3)为探究硫酸亚铁的分解产物,将(2)中已恒重的装置 A 接入下图所示的装置中,打开 K1 和 K2,缓缓通入 N2,加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。

①C、D 中的溶液依次为 为 a.品红 d.Ba(NO3)2 b.NaOH e.浓 H2SO4

(填标号)。C、D 中有气泡冒出,并可观察到的现象分别 。 c.BaCl2

②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式 。 答案 (1)样品中没有 Fe(Ⅲ) Fe(Ⅱ)易被氧气氧化为 Fe(Ⅲ)

(2)①干燥管 ②dabfce ③
( ( ) )

偏小 生成白色沉淀、褪色 Fe2O3+SO2↑+SO3↑

(3)①c、a ②2FeSO4 解析

本题考查 FeSO4 的化学性质及实验方案的分析。(1)滴加 KSCN 溶液,溶液颜色无明显

变化,说明溶液中不含 Fe3+;通入空气,溶液逐渐变红,说明 Fe2+被氧气氧化成了 Fe3+。 (2)②先 通入 N2 将装置中的空气排出,然后加热,可防止 FeSO4 在加热过程中被氧化;最后在 N2 保护下 冷却至室温再称重。③设绿矾晶体的化学式为 FeSO4·xH2O,结合题意可知 =
-

,x=

( (

-

) )

=

( (

-

) )

;若实验时未排空气就加热,则 FeSO4 会被氧化,使 m3 偏大,计算出的 x 偏 O3,依据氧化还原反应中得失电子守

小。(3)由题意可知 SO4 固体高温条件下可分解生成

恒规律推测产物中应有 SO2,且 Fe2O3 与 SO2 物质的量之比为 1∶1,结合原子守恒可知产物中还 应该有 SO3,故 FeSO4 高温分解反应的化学方程式为 2FeSO4 Fe2O3+SO2↑+SO3↑;SO2 与 BaCl2

不反应,SO3 与 BaCl2 反应生成 BaSO4 沉淀,故先用 BaCl2 溶液检验 SO3 气体,再用品红溶液检验 SO2 气体,最后用 NaOH 溶液进行尾气处理。 14.二茂铁可用作燃料的节能消烟剂、 抗爆剂等。 实验室制备二茂铁装置示意图如图一所示。

已知:①二茂铁熔点是 173 ℃,在 100 ℃时开始升华;沸点是 249 ℃。 ②制备二茂铁的反应原理是:2KOH+FeCl2+2C5H6 实验步骤为: ①在三颈烧瓶中加入 25 g 粉末状的 KOH,并从仪器 a 中加入 60 mL 无水乙醚到烧瓶中,充分 搅拌,同时通氮气约 10 min; ②再从仪器 a 滴入 5.5 mL 新蒸馏的环戊二烯(C5H6,密度为 0.95 g/cm3),搅拌; ③将 6.5 g 无水 FeCl2 与(CH3)2SO(二甲亚砜,作溶剂)配成的溶液 25 mL 装入仪器 a 中,慢慢 滴入仪器 c 中,45 min 滴完,继续搅拌 45 min; ④再从仪器 a 加入 25 mL 无水乙醚搅拌; ⑤将 c 中的液体转入分液漏斗中,依次用盐酸、水各洗涤两次,分液得橙黄色溶液; ⑥蒸发橙黄色溶液,得二茂铁粗产品。 回答下列问题: (1)仪器 b 的名称是 (2)步骤①中通入氮气的目的是 (3)仪器 c 的适宜容积为(选编号): 。 。 。 Fe(C5H5)2+2KCl+2H2O。

①100 mL

②250 mL

③500 mL 。 ;该操

(4)步骤⑤用盐酸洗涤的目的是

(5)步骤⑦是二茂铁粗产品的提纯,该过程在图二装置中进行,其操作名称为 作中棉花的作用是 。

(6)为了确认得到的是二茂铁,还需要进行的一项简单实验是 制得纯净的二茂铁 4.3 g,则该实验的产率为 答案 (1)球形冷凝管 (保留三位有效数字)。

;若最终

(2)排尽装置中的空气,防止 Fe2+被氧化 (3)② (4)除去多余的 KOH (5)升华 防止二茂铁挥发进入空气中 (6)测定所得固体的熔点 解析 58.4%

(1)仪器 b 为球形冷凝管。

(2)Fe2+具有还原性,能被氧气氧化,通入氮气的目的是排尽装置中的空气,防止 Fe2+被氧化。 (3)根据实验,加入到仪器 c 中的液体体积总和为(60+5.5+25+25) mL=115.5 mL,因此选用 250 mL 的三颈烧瓶。 (4)根据制备二茂铁的化学方程式以及所给的 KOH、氯化亚铁、环戊二烯的量可知,加入的 KOH 应是过量的,因此步骤⑤中加入盐酸的目的是除去多余的 KOH。 (5)图二操作名称为升华,棉花的作用是防止升华的二茂铁进入空气中。 (6)可利用二茂铁的熔点低的特点,检验是否是二茂铁;环戊二烯的质量为 5.5 mL×0.95 g/cm3=5.225 g,FeCl2 的质量为 6.5 g,根据反应方程式知 FeCl2 过量,则根据环戊二烯进行计 算,理论上产生二茂铁的质量为
.

=7.362 5 g,产率为

. .

×100%≈58.4%。

15.为证明 Fe3+具有较强的氧化性,甲同学做了如下实验:将 Cu 片放入 0.5 mol/L Fe(NO3)3 溶液中,观察到 Cu 片逐渐溶解,溶液由黄色变为蓝绿色,由此甲同学得到 Fe3+具有较强氧化 性的结论。 乙同学提出了不同的看法,认为 Fe(NO3)3 溶液具有酸性,在此酸性条件下 N 设计实验进行探究。 已知:
-

也能氧化 Cu,并

水解反应 Fe3++3H2O Fe2++2H2O Cu2++2H2O 请回答: (1)稀硝酸和 Cu 反应的化学方程式为 (2)请利用所提供的试剂,帮助乙同学完成实验方案设计。 Fe(OH)3+3H+ Fe(OH)2+2H+ Cu(OH)2+2H+

*衡常数(K) 7.9 × 10-4 3.2 × 10-10 3.2 × 10-7



试剂:0.5 mol/L Fe(NO3)3 溶液、Cu 片、精密 pH 试纸(0.5~5.0)、硝酸钠溶液、稀盐酸。 方案: 。 (3)丙同学分别实施了甲、乙两位同学的实验方案,并在实验过程中用 pH 计监测溶液 pH 的 变化,实验记录如下。 实验内容 甲同学的实验方案 乙同学的实验方案 ①据实验现象写出发生反应的离子方程式: ②导致实验过程中溶液 pH 略有上升的可能原因是 ③解释乙同学的实验现象 。 实验现象 溶液逐渐变成蓝绿色,pH 略有上升 无明显现象,pH 没有明显变化 。 。

(4)请你设计更简便可行的实验方案,帮助甲同学达到实验目的: 。 答案 (1)3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

(2)测定硝酸铁溶液的 pH,再用硝酸钠溶液和稀盐酸配制成与硝酸铁溶液 pH 相同、 硝酸根离 子浓度相同的溶液,将铜片加入到该溶液中,观察是否发生反应 (3)①Cu+2Fe
3+

Cu +2Fe

2+

2+

②Fe3+转化为 Cu2+和 Fe2+,水解能力下降 ③在此酸性条件下 N
-

不能氧化 Cu

(4)将铜片放入 0.5 mol/L 氯化铁溶液中(或其他合理答案) 解析 (1)稀硝酸和 Cu 反应的化学方程式为 3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。

(2)乙同学认为 Fe(NO3)3 溶液中的 N

-

也能氧化 Cu,据此设计对照实验,配制 pH、N

-

的物质

的量浓度与 0.5 mol/L Fe(NO3)3 溶液相同但不含 Fe3+的溶液即可,将铜放入该溶液中,观察是 否发生反应,若不能发生反应,则在此 pH 的情况下,N
-

不能氧化 Cu。

(3)①丙同学的实验证明甲同学的结论是正确的,发生反应的离子方程式为 Cu+2Fe3+ Cu2++2Fe2+。 ②根据水解反应的*衡常数知 Fe3+水解程度最大,溶液的 pH 略有上升,说明 Fe3+转化为 Cu2+ 和 Fe2+,水解能力下降。 ③乙同学的实验现象说明在酸性条件下,Fe(NO3)3 溶液中的 N
-

不能氧化 Cu。

(4)将甲实验所用 Fe(NO3)3 溶液换成等浓度的 FeCl3 溶液即可达到目的。 16.某实验小组利用 KMnO4 酸性溶液与 H2C2O4 溶液的反应进行“外界因素对反应速率影响” 的探究,设计实验方案如下: 甲组:通过测定生成 CO2 气体体积的方法来比较化学反应速率的大小。实验装置如图,实验 时分液漏斗中 A 溶液一次性加入 B 溶液中。 序号 ① ② A 溶液 2 mL 0.2 mol·L-1H2C2O4 溶液 2 mL 0.1 mol·L-1H2C2O4 溶液 B 溶液 4 mL 0.01 mol·L-1KMnO4 溶液 4 mL 0.01 mol·L-1KMnO4 溶液

(注:实验中所用 KMnO4 溶液均已加入相同量的 H2SO4)

(1)写出锥形瓶中加入 A 溶液后发生反应的离子方程式: 。 (2)该组实验的目的是探究 实现该实验目的还欠缺的仪器是 对化学反应速率的影响。分析所给实验仪器, 。

乙组:通过测定溶液褪色时间来判断反应速率的大小,实验记录如下表:

实验 编号 ① ② ③ ④ ⑤

温度 /℃ 25 50 25 25 25

烧杯中所加的试剂及其用量(mL) 0.6 mol·L-1 H2C2O4 溶液 30.0 V1 15.0 30.0 30.0 H2O 20.0 V2 V3 20.0 20.0 0.2 mol·L-1 KMnO4 溶液 30.0 30.0 15.0 30.0 30.0 3 mol·L-1 稀硫酸 20.0 20.0 10.0 20.0 20.0

加入少 量固体 无 无 无 K2SO4 MnSO4

溶液褪 色时间(s) 1.8 1.0 3.6 1.8 0.6

(3)若实验①、②是探究温度对化学反应速率的影响,V1= 是 (4)根据乙组的实验记录,下列结论正确的是 A.实验③中,V3=10.0 B.实验①、③说明反应速率只与 KMnO4 浓度有关 。 。

;设计实验④、⑤的目的

C.根据实验①、⑤可推出实验①中的反应速率变化是:起初较小,后明显变大,最后逐渐变小 答案 (1)2Mn
-

+5H2C2O4+6H+ 秒表

2Mn2++10CO2↑+8H2O (写 C2

-

不可)

(2) H2C2O4 浓度

(3) 30.0(写 30 不可) (4)C 解析

探究产物是否对反应有催化作用

(1)H2C2O4 为弱酸,离子方程式中用分子式。(2)该组实验中只有 H2C2O4 浓度不同,所以

是探究浓度对反应速率的影响。要记录的数据是一定时间内产生 CO2 气体的体积,或产生一 定体积的 CO2 气体所需的时间,故要用秒表测量时间。(3)实验①、②是探究温度对化学反应 速率的影响,除温度外其他因素都要相同,所以 V1=30.0,V2=20.0,填写时要特别注意有效数 字。(4)实验③中 V3=10.0 时,溶液褪色时间应小于 1.8 s。实验①、③中,各种物质的浓度 都发生变化,无法说明反应速率只与 KMnO4 浓度有关;由实验①、⑤可推出 Mn2+对反应起催化 作用,实验①中的反应速率变化是:起初较小,后产生 Mn2+起催化作用,速率明显变大,最后速 率又逐渐变小。


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