第37讲 综合实验与探究1．某化学兴趣小组设计了下列四个实验装置，试图通过观察实验现象说明CO2与NaOH溶液发生了反应。其中无法达到实验目的的是( )图K37－12．大胆、科学的假设与猜想是科学探究的先导和价值所在。在下列假设(猜想)引导下的探究肯定没有意义的是( )A．探究SO2和Na2O2反应可能有Na2SO4生成B．探究Na与水的反应可能有O2生成C．探究浓硫酸与铜在一定条件下反应产生的黑色物质中可能有CuSD．探究向滴有酚酞试液的NaOH溶液中通入Cl2，酚酞红色褪去的现象是溶液的酸碱性改变所致，还是HClO的漂白性所致3．下列实验中，能达到预期目的的是( )A．用过滤法除去Fe(OH)3胶体中的FeCl3B．用25mL碱式滴定管量取20.00mLNa2CO3溶液C．向某溶液中滴入BaCl2溶液和稀HNO3，来检验溶液中是否含有SOD．将Na投入到CuSO4溶液中置换出铜，来证明钠的金属性比铜强图K37－24．[2022·福州模拟]小明同学在学习“硫酸及其盐的某些性质与用途”的过程中，进行如下实验探究。[实验一]探究浓硫酸的氧化性，将实验室常用的药品放入如图K37－2所示的实验装置后，加热装置甲。(夹持和加热装置省略)(1)该装置设计上存在明显缺陷，请指出：________________________________________________________________________6\n________________________________________________________________________。(2)写出装置甲中反应的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。装置乙中的试剂是________。[实验二]探究某硫酸亚铁盐固体是否变质(3)请你帮助小明同学完成如下实验方案：实验操作预期现象和结论5．下列相关实验不能达到预期目的的是( )相关实验预期目的A相同温度下，等质量的大理石块、大理石粉末分别与等体积、等浓度的盐酸反应探究接触面积对化学反应速率的影响B把装有颜色相同的NO2和N2O4混合气的两支试管(密封)分别浸入冷水和热水中探究温度对化学平衡的影响C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探究蔗糖水解产物具有还原性D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CuSO4溶液探究CuSO4溶液对H2O2分解速率的影响6.[2022·温州十校联考]下列装置所示的实验不能达到目的的是( )图K37－37．[2022·杭州质检]下列实验设计能完成或实验结论合理的是( )A．证明一瓶红棕色气体是溴蒸气还是二氧化氮，可用湿润的碘化钾淀粉试纸检验，观察试纸颜色的变化B．铝热剂溶于足量稀盐酸再滴加KSCN溶液，未出现血红色，铝热剂中一定不含铁的氧化物6\nC．测氯水的pH，可用玻璃棒蘸取氯水点在pH试纸上，待其变色后和标准比色卡比较D．用新制氢氧化铜鉴别乙醇和乙酸8．[2022·广东六校联考](双选)下述实验不能达到预期目的的是( )编号实验内容实验目的A向蔗糖溶液中加入4滴稀硫酸，煮沸几分钟，冷却，再加入银氨溶液，水浴加热检验蔗糖是否已水解B将Cl2通入NaBr溶液中比较氯气与溴的氧化性强弱C将铜与浓硝酸反应生成的气体收集后，用冰水混合物冷却降温研究温度对化学平衡的影响D分别向2支试管中加入相同体积、不同浓度的H2O2溶液，再向其中1支加入少量MnO2研究催化剂对H2O2分解速率的影响9.[2022·长春调研]为测定某碳酸氢钠样品纯度(含有少量氯化钠)，学生设计了如下几个实验方案(每个方案均称取m1g样品)，请回答每个方案中的问题。[方案Ⅰ]选用重量法进行测定：可用图K37－4中的装置进行实验。图K37－4(1)A装置中NaOH溶液的作用是________________________________________________________________________，若直接向试样溶液中鼓入空气会导致实验测定结果________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。(2)该方案需直接测定的物理量是________________________________________________________________________。[方案Ⅱ]选用气体体积法进行测定：可用如图K37－5中的装置进行实验。图K37－5(3)为了减小实验误差，量气管中加入的液体X为________溶液。(4)通过实验，测得该试样中碳酸氢钠质量分数偏低，产生这种现象的原因可能是________。a．测定气体体积时未冷却至室温b．测定气体体积时水准管的液面高于量气管的液面c．Y型管中留有反应生成的气体d．气体进入量气管前未用浓硫酸干燥[方案Ⅲ]选用滴定法进行测定：6\n(5)称取m1g样品，配成100mL溶液，取出20mL，用cmol·L－1的标准HCl溶液滴定，消耗体积为VmL，则该试样中碳酸氢钠质量分数的计算式为________。10．某兴趣小组成员发现在超市购买的“旺旺雪饼”袋内有一个小纸袋，上面写着“干燥剂，主要成分是生石灰，请勿食用”。该兴趣小组对干燥剂的有关问题进行相关探究：(1)问题1：为什么生石灰(CaO)可作干燥剂？(用化学方程式表示)________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)兴趣小组甲同学又对它作了一系列探究，其有关实验方案如下：问题与猜想实验步骤实验现象实验结论问题2：小纸袋中的物质能否继续作干燥剂？取足量小纸袋中固体放入烧杯中，加入适量水，触摸杯壁不能继续作干燥剂问题3：甲猜想变质后的物质可能含有碳酸钙，该如何验证甲的猜想？该干燥剂样品中含有碳酸钙(3)问题4：样品中碳酸钙的含量如何？乙同学按如下流程进行实验：用盐酸溶解该干燥剂样品→干燥所得气体→用NaOH溶液吸收气体→根据NaOH溶液的增重计算该样品的含量，实验过程中所取该干燥剂样品的质量为10.0g。实验装置如图K37－6所示。图K37－6①A为溶解该干燥剂样品的装置，若已准备了长颈漏斗、双孔橡胶塞、导气管，为完成溶解至少还需要的实验仪器是________。②A中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③将插入溶液C中管子的下端改成具有多孔的球泡(如图中的D)，有利于提高实验的准确度，其理由是________________________________________________________。④当改进实验装置并进行正确操作后可以准确测定出干燥剂样品的含量(假设生成气体没有损失，并完全吸收)。若此时C装置在实验前后其质量增加了3.6g，则该干燥剂样品中CaCO3的百分含量为________________________________________________________________________。6\n1．D2．B [解析]因为H2O中O若变成O2，则氧元素价态升高，水是还原剂，但单质钠只能作还原剂。3．B [解析]胶体和溶液都能够透过滤纸，A错；HNO3能够将SO氧化为SO而带来干扰，也可能有Ag＋的干扰，C错；Na非常活泼，投入到CuSO4溶液中与水剧烈反应，不能置换出Cu。4．(1)装置乙中的广口瓶不应加瓶塞(2)Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O或C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O(或其他合理答案也可) NaOH溶液(3)实验操作：往一支试管中加入少量固体样品，加水溶解，再滴加几滴KSCN溶液 预期现象和结论：若溶液变为红色，说明该固体已变质；若溶液未变为红色，说明该固体没有变质[解析](1)制气装置不能在封闭体系中进行，否则易引起爆炸，因此尾气吸收装置乙中的广口瓶不能加瓶塞。(2)根据品红溶液可推测发生装置中生成了SO2气体，因此可选用Cu与浓硫酸反应或C与浓硫酸反应。(3)检验硫酸亚铁盐固体是否变质即检验样品中有无Fe3＋，检验Fe3＋最灵敏的试剂是KSCN溶液。5．C [解析]C项，蔗糖中加入稀H2SO4，水浴加热后应加入NaOH中和过量的稀H2SO4，再加新制的Cu(OH)2悬浊液并加热。6．A [解析]A项使用长颈漏斗无法收集到气体；B项可通过U形管中红墨水液面的变化来说明试管内气体压强的变化，进而证明Na与H2O反应的热效应；C项在小试管内看到浑浊(有S生成)即可证明氧化性：KMnO4、Cl2、S依次减弱；D项操作因NH4Cl受热易分解成HCl与NH3，HCl与NH3在烧瓶上又会重新化合生成NH4Cl，从而达到分离SiO2与NH4Cl的目的。7．D [解析]溴蒸气、二氧化氮均具有强氧化性，均能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝，无法区别；铝热剂溶于足量稀盐酸后，可能发生反应：Al＋3Fe3＋===3Fe2＋＋Al3＋，再滴加KSCN溶液，不会出现血红色，所以此方法不能检验铝热剂中是否含铁的氧化物；氯水有强氧化性，能使pH试纸褪色，所以用pH试纸不能测量氯水的pH；乙酸能与Cu(OH)2反应，故可根据沉淀是否溶解鉴别乙醇和乙酸。8．AD [解析]向蔗糖溶液中加入4滴稀硫酸，煮沸几分钟，冷却，先加适量氢氧化钠溶液中和硫酸之后，再加入银氨溶液，水浴加热，才能检验蔗糖是否已水解，故A错；分别向2支试管中加入相同体积、相同浓度的H2O2溶液，再向其中1支加入少量MnO2，才能控制变量研究催化剂对H2O2分解速率的影响，故D错。9．(1)吸收空气中的CO2 偏高(2)装置C反应前后的质量(3)饱和NaHCO3(其他合理答案也可)(4)b (5)×100%[解析](1)本题是通过碳酸氢钠与硫酸反应生成二氧化碳，再用碱石灰吸收二氧化碳，通过二氧化碳的质量求碳酸氢钠的质量分数，故应排除空气中二氧化碳的干扰，若不吸收空气中的二氧化碳会导致测定结果偏高。(2)需要直接测定的物理量是装置C反应前后的质量，其质量差即为二氧化碳的质量。(3)二氧化碳能溶于水，用饱和碳酸氢钠溶液可以降低二氧化碳的溶解度，减小实验误差。6\n(4)a项会使测定结果偏高；b项气体压强大于大气压，会使测定的体积偏小，导致碳酸氢钠的测定结果偏低；c项，原Y形管内有空气，后留有反应产生的气体不影响实验结果；本题是用排水集气法测定气体体积，不需要干燥，d项无影响。(5)根据化学方程式：NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，可知反应消耗的盐酸与碳酸氢钠的物质的量相等，w(NaHCO3)＝×100%。10．(1)CaO＋H2O===Ca(OH)2(2)不发烫 取该固体，滴加稀盐酸 有气泡产生(3)①锥形瓶或广口瓶 ②CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O ③增大气体和溶液的接触面积，有利于二氧化碳的吸收 ④81.8%[解析](1)作干燥剂要能吸收水蒸气，故反应为CaO＋H2O===Ca(OH)2；(2)因为CaO溶于水会放出大量的热，根据结论不能再作干燥剂，所以现象为杯壁不发烫；如果是CaCO3，则可以加盐酸看是否有气泡产生即可。(3)从所给的仪器看缺少盛放样品的容器，可选用锥形瓶等，A中的反应为CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，多孔的球泡有利于CO2的吸收，C装置增重是吸收了CO2，即CO2为0.0818mol，相当于CaCO3为8.18g，百分含量为81.8%。6
