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1、化学实验专题预测51.某种催化剂为铁的氧化物。化学兴趣小组在实验室对该催化剂中铁元素的价态进行探究：将适量稀硝酸加入少许样品中，加热溶解；取少许溶液，滴加KSCN溶液后出现红色。一位同学由此得出该催化剂中铁元素价态为+3的结论。（1）请指出该结论是否合理并说明理由 。（2）请完成对铁元素价态的探究：限选实验仪器与试剂：烧杯、试管、玻璃棒、药匙、滴管、酒精灯、试管夹；3 molL-1H2SO4、3% H2O2、6 molL-1HNO3、0.01 molL-1KMnO4、NaOH稀溶液、0.1 molL-1KI、20% KSCN、蒸馏水。提出合理假设假设1： ；假设2： ；假设3： 。设计实验方案
2、证明你的假设（不要在答题卡上作答）实验过程根据的实验方案，进行实验。请在答题卡上按下表格式写出实验操作步骤、预期现象与结论。实验操作预期现象与结论步骤1：步骤2：步骤3：答案 (1)不合理。实验设计不合理，因为硝酸会氧化催化剂中可能存在的二价铁，所以从实验结果只能判断样品溶解后的溶液中存在三价铁而不能确实样品中铁元素的价态（2）催化剂中铁元素全部为+3价催化剂中铁元素全部为+2价催化剂中铁元素同时存在+2价与+3价实验操作预期现象与结论步骤1：用滴管取一定量3 molL-1H2SO4于试管中，加热煮沸数分钟以除去溶于其中的氧步骤2：用药匙取少量样品于试管中，用滴管加入适量除氧的3molL-1
3、H2SO4并加热，充分反应后得A溶液固体溶解，溶液颜色有变化步骤3：取少许A溶液于试管中，滴加12滴20%KSCN溶液，振荡（1）若溶液不呈红色，则假设2成立（2）若溶液呈红色，则假设1或假设3成立步骤4：另取少许A溶液于试管中，滴加12滴0.01 molL-1KMnO4溶液，振荡结合步骤3中的（2）：（1）若溶液呈紫红色，则假设1成立（2）若溶液紫红色褪去，则假设3成立解析 （1）如果催化剂中铁元素的化合价为+2价，当加入HNO3后，稀HNO3将Fe2+氧化为Fe3+，出现同样的现象，因此结论不正确。（2）催化剂中铁元素存在的价态情况有：铁元素的价态全为+3价，铁元素的价态全为+2价，铁元素
4、的价态既有+2价又有+3价，因此可作这三种假设。要证明只有+2价的铁元素，可以取样品，将其溶解在已赶走溶解的O2的稀H2SO4中，然后加入KSC，若无血红色则证明催化剂中只有Fe2+，若出现血红色，则催化剂中只有+3价Fe或既有+2价又有+3价的铁元素。另取溶液，加入少量KMnO4溶液，若溶液呈紫红色，则只有+3价铁元素，若溶液紫红色褪去，则既有+2价铁，又有+3价铁存在。2.取化学式为MZ的黄色粉末状化合物进行如下实验。将MZ和足量碳粉充分混合，平铺在反应管a中，在b瓶中盛足量澄清石灰水，按图连接仪器。实验开始时缓缓通入氮气，过一段时间后，加热反应管a，观察到管内发生剧烈反应，并有熔融物生成
5、。同时，b瓶的溶液中出现白色浑浊。待反应完全后，停止加热，仍继续通氮气，直至反应管冷却。此时，管中的熔融物凝固成银白色金属。根据以上叙述回答问题：（1）元素Z是 ;（2）停止加热前是否需要先断开a和b的连接处？为什么？ ；（3）反应管a中发生的所有反应的化学方程式是 ；（4）本实验的尾气是否需处理？如需处理，请回答如何处理；如不需处理，请说明理由。 。答案 （1）氧（2）不需要，因为有N2不断通入，b瓶溶液不会倒吸至a管（3）MO+C M+COMO+CO M+CO2CO2+C 2CO2MO+C 2M+CO2（4）需要处理， 因含有CO，可连接一个加热的装有CuO粉末的反应管解析 （1）根据和碳
6、反应产生了能使澄清石灰水变浑浊的气体，一定为CO2，则Z一定为氧元素。（2）停止加热前不需要先断开a和b的连接，因为停止加热后，仍继续通氮气，直至反应管冷却，因此不会造成倒吸。（3）根据其化学式MZ，其中一定含有“O”元素，M为金属，因此氧化物与C发生氧化还原反应，CO2、C之间同样反应。因此a中反应方程式为：MO+C M+COMO+CO M+CO2CO2+C 2CO2MO+C CO2+2M（4）因尾气中含有有毒气体CO，因此需要处理。3.为测试一铁片中铁元素的含量，某课外活动小组提出下面两种方案并进行了实验（以下数据为多次平行实验测定结果的平均值）：方案一：将a g铁片完全溶解于过量稀硫酸中
7、，测得生成氢气的体积为580 mL（标准状况）；方案二：将 g铁片完全溶解于过量稀硫酸中，将反应后得到的溶液用0.020 00 molL-1的KMnO4溶液滴定，达到终点时消耗了25.00 mL KMnO4溶液。请回答下列问题：（1）配平下面的化学方程式（将有关的化学计量数填入答题卡的横线上）：（2）在滴定实验中不能选择 式滴定管，理由是 ；（3）根据方案一和方案二测定的结果计算，铁片中铁的质量分数依次为 和 ；（铁的相对原子质量以55.9计）（4）若排除实验仪器和操作的影响因素，试对上述两种方案测定结果的准确性做出判断和分析。方案一 （填“准确”“不准确”“不一定准确”），理由是 ；方案二
8、（填“准确”“不准确”“不一定准确”），理由是 。答案 （1）2 10 8 5 2 1 8（2）碱 KMnO4是强氧化剂，它会腐蚀乳胶管（3） （4）不一定准确 如果铁片中存在与稀硫酸反应并能生成氢气的其他金属，会导致结果偏高；如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解、但不产生氢气的铁的氧化物，会导致结果偏低；如果上述情况均不存在，则结果准确不一定准确 如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的其他金属，生成的金属离子在酸性溶液中能被高锰酸钾氧化，会导致结果偏高；如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的铁的氧化物，生成的Fe3+在酸性溶液中不能被高锰酸钾氧化，会导致结果偏低；如果上述情况均不存在，则结果准确注：本小
9、题属于开放性试题，若考生回答“准确”或“不准确”且理由合理，可酌情给分。解析 （1）分析该氧化还原反应的化合价，找出化合价发生变化的各元素，利用化合价的升降相等，配平化学方程式：（2）由于酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，能腐蚀碱式滴定管的乳胶管，因此不能选择碱式滴定管。（3）根据方案一中的测量结果计算：n(Fe)=n(H2)=因此m（Fe）= g/mol=1.45 g故铁片中铁的质量分数为：根据方案二中的测定结果计算：根据（1）中反应方程式：2KMnO410FeSO410Fen（Fe）=5n（KMnO4）=50.02 molL-10.025 L=0.002 5 mol铁片中铁的质量分数为：=（4
10、）方案一不一定准确，因为Fe片中是否含有和稀硫酸反应放出H2的杂质不能确定，若有则测定结果偏高。方案二是利用Fe2+消耗KMnO4的物质的量的多少，求出Fe的质量分数，而铁片中是否含有和酸性KMnO4溶液反应的杂质也不能确定，另外铁片中若有+3价的Fe的杂质，用KMnO4也测定不出来。因此方案二也不一定准确。4.某学习小组用如图所示装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。（1）A中试剂为 。（2）实验前，先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是 。（3）检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，需进行的操作还有：记录C的液面位置；将B中剩余固体过滤，洗涤，干燥，称重；待B中不再
11、有气体产生并恢复至室温后，记录C的液面位置；由A向B滴加足量试剂；检查气密性。上述操作的顺序是 （填序号）；记录C的液面位置时，除视线平视外，还应 。（4）B中发生反应的化学方程式为 。（5）若实验用铝镁合金的质量为a g，测得氢气体积为b mL(已换算为标准状况)，B中剩余固体的质量为c g，则铝的相对原子质量为 。（6）实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则测得铝的质量分数将 （填“偏大”“偏小”或“不受影响”）。答案 （1）NaOH溶液 （2）除去铝镁合金表面的氧化膜 （3） 使D和C的液面相平（4）2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2（5） (6)偏小解析 （1）观察
12、实验装置图可知是用量气法完成实验目的，故A中应盛NaOH溶液，在B中发生2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2的反应。（2）目的是除去铝镁合金表面的氧化膜。（3）正确顺序应为；为使C中气体的压强与外界大气压相等，还应使D与C的液面相平。（5）据 2Al 3H22 mol3 mol 得M(Al)=(6)据w(Al)=100%的计算公式可知未洗涤不溶物会造成铝的质量分数偏小。5.某兴趣小组设计出下图所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”实验，以探究化学实验的绿色化。（1）实验前，关闭活塞b,试管d中加水至浸没长导管口，塞紧试管c和d的胶塞，加热c，其目的是 。（2）在d中加适量NaOH溶液，c中放一小块铜片，由分液漏斗a向c中加入2 mL浓硝酸，c中反应的化学方程式是 。再由a向c中加2 mL蒸馏水，c中的实验现象是 。（3）下表是制取硝酸铜的三种方案，能体现绿色化学理念
