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1、探究性实验设计大题优练2优选例题例1：(NH4)2Cr2O7用于有机合成催化剂，媒染剂，显影液等。某化学兴趣小组对(NH4)2Cr2O7的部分性质及组成进行探究。已知：Cr2O(橙色）+H2OCrO(黄色)+2H+。回答下列问题：(1)在试管中加入少量(NH4)2Cr2O7固体，滴加足量浓KOH溶液，振荡、微热，观察到的主要现象是固体溶解、 、 。(2)为探究(NH4)2Cr2O7(摩尔质量252g/mol)的分解产物，按下图连接好装置，在A中加入2.52g样品进行实验。C的作用是_。实验操作步骤：a，打开和，缓缓通入N2b，点燃酒精灯，加热c，熄灭酒精灯de，关闭和f，称量A和B，则d的操作
2、为_。加热A至恒重，观察到D中溶液不变色，同时测得A、B中质量变化分别为1.00g、0.72g，写出重铬酸铵加热分解反应的化学方程式 。(3)实验室常用甲醛法测定含(NH4)2Cr2O7的样品中氮的质量分数，其反应原理为：、，然后用NaOH标准溶液滴定反应生成的酸。实验步骤：I称取样品a g，配成250mL溶液。II量取25.00mL样品溶液，用氯化钡溶液使Cr2O完全沉淀后，加入10mL 20%的中性甲醛溶液，摇匀、静置5min。III以酚酞作指示剂，用c molL1标准NaOH溶液滴定，记录数据。IV重复步骤II、III 23次，处理数据。滴定终点的颜色变化_。滴定操作使用的玻璃仪器主要有
3、_。步骤III发生反应的离子方程式是_。若实验平均消耗NaOH溶液的体积为b mL，该样品中氮的质量分数的计算式为_(用含a、b、c式子表示，需要化简)。下列情况会导致测定结果偏低的是_(填序号)。a若实验中使用的甲醛常混有微量甲酸b若步骤II没有静置5minc若滴定终点读数时，俯视标准液液面【答案】（1）有刺激性气味气体放出 溶液变为黄色 （2） 防止水蒸气进入装置B中 继续通入N2 (NH4)2Cr2O7Cr2O3+N2+4H2O （3） 由无色变为浅红色，且半分钟内不褪色 碱式滴定管、锥形瓶 、 bc 【解析】由实验装置图可知，探究重铬酸铵的分解产物的实验步骤为打开K1和K2，缓缓通入氮
4、气，将装置中的空气排尽后，点燃装置A处酒精灯加热A至恒重时，熄灭酒精灯，继续通入氮气，将产生的气体全部赶入B中，关闭K1和K2，然后分别称量A和B，记录数据，依据重铬酸铵、A和B的质量计算得到重铬酸铵的分解产物。(1)向重铬酸铵固体中滴加足量浓氢氧化钾溶液，振荡、微热发生的反应为重铬酸铵与氢氧化钾浓溶液共热反应生成黄色的铬酸钾、氨气和水，则观察到的主要现象是固体溶解、有刺激性气味气体放出、溶液变为黄色，故答案为：有刺激性气味气体放出；溶液变为黄色；(2)装置B用于测定反应生成水的质量，酚酞溶液中产生的水蒸气会进入装置B中干扰水的测定，则装置C的作用是防止C中产生水蒸气进入装置B中，影响实验结果
5、，故答案为：防止水蒸气进入装置B中；由分析可知，d的操作为继续通入氮气，将产生的气体全部赶入B中，防止影响水的质量测定，造成实验误差，故答案为：继续通入N2；由D中溶液不变色可知，反应中没有氨气生成，B中碱石灰质量增加，说明有水生成，水的质量为0.72g，由质量守恒定律可知，反应中还生成(1.00-0.72)g=0.28g气体，由原子个数守恒可知，该气体应该为氮气，设A中固体中铬元素化合价为+a价，由得失电子数目守恒可得：(6-a)2=0-(-3)2，解得a=3，则A中固体为氧化铬，重铬酸铵、氧化铬、氮气和水的物质的量比为=1114，反应的化学方程式为(NH4)2Cr2O7Cr2O3+N2+4
6、H2O，故答案为：(NH4)2Cr2O7Cr2O3+N2+4H2O；(3)由题意可知，向酸性溶液中滴入酚酞溶液呈无色，当氢氧化钠溶液与溶液中氢离子和完全反应时，再滴入一滴氢氧化钠溶液，溶液由无色变为浅红色，且半分钟内不褪色时，说明滴定达到终点，故答案为：由无色变为浅红色，且半分钟内不褪色；氢氧化钠溶液能与玻璃中的二氧化硅反应，所以滴定操作中使用的玻璃仪器为碱式滴定管、锥形瓶，故答案为：碱式滴定管、锥形瓶；步骤III发生的反应为氢氧根离子与溶液中氢离子和离子分别反应生成水和，反应的离子方程式为、，故答案为：、；由题意可得如下关系式：(NH4)2Cr2O74NaOH，a g样品消耗氢氧化钠的物质的
7、量为c mol/Lb103L10=0.01bcmol，则(NH4)2Cr2O7的质量分数为100%=，故答案为：；a若实验中使用的甲醛常混有微量甲酸，消耗氢氧化钠溶液的体积会偏大，所测结果偏高，故不符合题意；b若步骤II没有静置5min，甲醛不可能将铵根离子完全转化为离子，消耗氢氧化钠溶液的体积会偏小，所测结果偏低，故符合题意；c若滴定终点读数时，俯视标准液液面会导致氢氧化钠溶液的体积会偏小，所测结果偏低，故符合题意；bc符合题意，故答案为：bc。模拟优练1碱式碳酸铜又名孔雀石，主要成分为Cu2(OH)2CO3，呈绿色，是一种具有广泛用途的化工产品。某化学小组探究制备碱式碳酸铜的反应条件并制备
8、少量碱式碳酸铜。试剂：0.25molL1 Na2CO3溶液、0.5molL1 NaOH溶液、0.5molL1 Cu(NO3)2溶液各100mL实验1：探究Cu(NO3)2与NaOH和Na2CO3溶液配比取三种反应溶液，以表中的比例混合，在60条件下进行实验，并观察现象。编号VCu(NO3)2/mLV(NaOH)/mLV(Na2CO3)/mL沉淀数量沉淀颜色1222.8+ + +蓝色2222.4+ + +蓝色3222+ +浅绿色4221.6+浅绿色注：“+”越多表示沉淀的相对量越多实验2：探究反应温度按上述实验得到的合适反应液用量，在不同温度下进行实验，并观察现象。反应温度/沉淀数量沉淀颜色室温
9、+蓝色40+蓝色60+浅绿色75+绿色80+绿色(少量黑色)实验3：制备碱式碳酸铜按最佳物料比取50mL 0.5molL1 Cu(NO3)2溶液、50mL 0.5molL1 NaOH溶液和相应体积的0.25molL1 Na2CO3溶液，在最佳反应温度下进行实验，待反应完全后，静置，过滤、洗涤、干燥后，得到2.5g产品。请回答下列问题：(1)本实验配制溶液时用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒以外还有_。(2)制备碱式碳酸铜时，Cu(NO3)2、NaOH和Na2CO3溶液的最佳物质的量之比为_，最佳反应温度为_，本实验的加热方式为_。(3)请写出本实验制备碱式碳酸铜的化学方程式_。(4)实验2中在80反
10、应生成的沉淀中有少量黑色的物质，产生该物质的原因可能是_。(5)简述实验3中洗涤沉淀的操作_。(6)计算本实验的产率_%(保留三位有效数字)。【答案】（1）100mL容量瓶、胶头滴管 （2）221 75 水浴加热 （3）2NaOH+Na2CO3+2Cu(NO3)2=Cu2(OH)2CO3+4NaNO3 （4） 碱式碳酸铜受热分解生成黑色的氧化铜 （5） 向过滤器中加入蒸馏水没过沉淀，待蒸馏水自然流下后，重复操作23次 （6） 90.1 【解析】(1)本实验配制溶液时用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒以外还有100mL 容量瓶、胶头滴管；(2)由实验1表格数据可知，当Cu(NO3)2、NaOH和Na2
11、CO3溶液的体积均为2mL时，生成碱式碳酸铜最多，又Cu(NO3)2、NaOH和Na2CO3溶液的浓度分别为0.5molL1、0.5molL1、0.25molL1，则制备碱式碳酸铜时，Cu(NO3)2、NaOH和Na2CO3溶液的最佳物质的量之比为221；由实验2表格数据可知，当温度为75时，生成碱式碳酸铜最多，则最佳反应温度为75，故本实验的加热方式为水浴加热；(3)制备碱式碳酸铜的化学方程式为2NaOH+Na2CO3+2Cu(NO3)2=Cu2(OH)2CO3+4NaNO3；(4)实验2中在80反应生成的沉淀中有少量黑色的物质，产生该物质的原因可能是碱式碳酸铜受热分解生成黑色的氧化铜；(5
12、)实验3中洗涤沉淀的操作向过滤器中加入蒸馏水没过沉淀，待蒸馏水自然流下后，重复操作23次；(6)由反应方程式可知，理论上生成碱式碳酸铜的物质的量为，质量为，则本实验的产率为。2实验小组探究FeCl3溶液灼烧的变化。已知：FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中加热，可被氧化成Fe3O4，隔绝空气加热会歧化为Fe和Fe3O4。FeCl3溶液的灼烧。实验：将一只白粉笔浸泡在FeCl3溶液中，用坩埚钳夹持粉笔于酒精灯上灼烧，很快观察到粉笔表面颜色的变化：黄色红褐色铁锈色黑色。(1)配制FeCl3溶液时，先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度。结合化学用语解释将氯化铁晶体溶于盐酸的目的
13、_。(2)“黄色红褐色铁锈色黑色”颜色变化中的“铁锈色”物质是_。(填化学式)(3)针对“黑色”物质，小组成员提出猜想。猜想1：酒精灼烧粉笔的产物；猜想2：酒精还原“铁锈色”物质得到的产物。通过实验排除了猜想，实验操作和现象是_。探究“黑色”物质的成分。实验：先用酒精蒸气排尽装置中的空气，再在“铁锈色”物质处加热，充分反应至“铁锈色”物质完全变成“黑色”物质。取下装有新制Cu(OH)2的试管，加热，有砖红色沉淀生成。实验：在“黑色”物质中加入热的硫酸，“黑色”物质溶解，无气泡产生。(4)甲同学根据实验和的现象，判断“黑色”物质中含有二价铁，其理由是_。(5)乙同学用实验中所得溶液进行实验iv，
14、证实了甲的判断，实验iv的离子反应方程式为_。(6)丙同学发现“黑色”物质完全被磁铁吸引，推测“黑色”物质是Fe3O4，写出“铁锈色”物质变成Fe3O4的化学方程式_。(7)丁同学为证明“黑色”物质是Fe3O4，设计实验方案并预测：取实验中少量清液滴入足量的Na2S溶液，认为得到物质的量之比为31的FeS和S沉淀，即可证明。你认为是否合理，并说明理由_。【答案】（1）FeCl3+3H2OFe(OH)3+3HCl，溶于较浓的盐酸中的目的是抑制其水解 （2） Fe2O3 （3） 把洁净的粉笔置于酒精灯上灼烧未呈现黑色 （4） 实验中酒精被氧化成乙醛，红色物质Fe2O3中Fe元素即被还原成0价或+2价。实验中无气泡生成，可说明黑色物质中没有Fe单质，则一定含有+2价铁元素(逻辑合理即可) （5） 5Fe2+8H+MnO=Mn2+5Fe3+4H2O或3Fe2+
