2020版高考一轮复习化学新课改省份专用学案：第十章第5课时　大题考法（1）——定性实验的设计与评价

第5课时　大题考法(1)——定性实验的设计与评价

定性实验以其创新、灵活的特点成为每年高考的热点题型，试题将元素化合物知识与化学实验知识巧妙地融合在一起，增加了题目的新颖度和难度，能充分考查学生的发散思维能力和分析问题的能力。实验探究过程中往往通过对化学实验进行比较甄别，从而揭示反应原理、解释产生某些现象的原因等。学生只有灵活运用已有元素化合物的知识，深刻理解化学基本理论，才能使复杂问题简单化。

题型一　反应产物的确定

[典例1]　(2018·全国卷Ⅱ)K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体，可用于晒制蓝图。回答下列问题：

(1)晒制蓝图时，用K3[Fe(C2O4)3]·3H2O作感光剂，以K3[Fe(CN)6]溶液为显色剂。其光解反应的化学方程式为2K3[Fe(C2O4)3]2FeC2O4＋3K2C2O4＋2CO2↑；显色反应的化学方程式为_________________________________________________________________。

(2)某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物，按下图所示装置进行实验。

①通入氮气的目的是_______________________________________________________。

②实验中观察到装置B、F中澄清石灰水均变浑浊，装置E中固体变为红色，由此判断热分解产物中一定含有________、________。

③为防止倒吸，停止实验时应进行的操作是__________________________________

________________________________________________________________________。

④样品完全分解后，装置A中的残留物含有FeO和Fe2O3，检验Fe2O3存在的方法是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)测定三草酸合铁酸钾中铁的含量。

①称量m g样品于锥形瓶中，溶解后加稀H2SO4酸化，用c mol·L－1 KMnO4溶液滴定至终点。滴定终点的现象是____________________。

②向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后，过滤、洗涤，将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。加稀H2SO4酸化，用c mol·L－1 KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液V mL。该晶体中铁的质量分数的表达式为____________________________________________。

[解析]　(1)加入K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色的Fe3[Fe(CN)6]2，反应的化学方程式为3FeC2O4＋2K3[Fe(CN)6]===Fe3[Fe(CN)6]2＋3K2C2O4。

(2)①空气中含有O2，为防止Fe2＋被O2氧化，应先通入N2，隔绝空气，且使反应产生的气体全部进入后续装置。②B中澄清石灰水变浑浊，证明分解过程中产生CO2；F中澄清石灰水变浑浊，E中固体变为红色，说明E中发生反应：CuO＋COCu＋CO2，所以分解产物中一定含有CO。③实验结束时，为了防止倒吸，应先熄灭装置A、E的酒精灯，冷却后停止通入氮气。④检验Fe2O3的方法是取少许固体粉末于试管中，加稀硫酸溶解，滴入1～2滴KSCN溶液，溶液变红色，证明含有Fe2O3。

(3)①滴定终点的现象是有粉红色出现且半分钟内不变色。②加入锌粉后将Fe3＋还原为Fe2＋，再用KMnO4溶液滴定，将Fe2＋氧化为Fe3＋，MnO转化为Mn2＋，

可得关系式：5Fe2＋～MnO

已知n(MnO)＝(cV×10－3)mol

则n(Fe2＋)＝(5cV×10－3)mol

则m(Fe2＋)＝(5cV×10－3×56)g

该晶体中铁的质量分数w(Fe)＝×100%＝×100%。

[答案]　(1)3FeC2O4＋2K3[Fe(CN)6]===Fe3[Fe(CN)6]2＋3K2C2O4

(2)①隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置

②CO2　CO

③先熄灭装置A、E的酒精灯，冷却后停止通入氮气

④取少许固体粉末于试管中，加稀硫酸溶解，滴入1～2滴KSCN溶液，溶液变红色，证明含有Fe2O3

(3)①粉红色出现　②×100%

[备考方略]

1．常见物质的热分解反应规律

(1)难溶性碳酸盐氧化物＋CO2。

(2)碳酸的酸式盐碳酸的正盐＋CO2＋H2O。

(3)铵盐NH3＋相应的酸(或酸性氧化物＋H2O)(NH4NO3除外)。

(4)硝酸盐金属(或金属氧化物、亚硝酸盐)＋氮氧化物＋O2。

(5)草酸晶体CO2＋CO＋H2O。

 2.实验大题中文字表述题的各种答题规范

(1)液体体积测量中读数的答题关键

(2)沉淀洗涤是否完全的检验答题模板

取少许最后一次洗涤滤液，滴入少量……溶液(试剂)，若……(现象)，表示已经洗涤完全。

说明：解答此类题目要注意四个得分点：取样＋试剂＋现象＋结论。

(3)实验操作的原因、目的、作用的答题要点

(4)实验现象的准确、全面描述

(5)试剂的作用的答题模板

[对点练1]　绿矾(FeSO4·7H2O)在不同温度下可分解得到各种铁的氧化物和硫的氧化物。已知SO3是一种无色晶体，熔点16.8 ℃，沸点44.8 ℃，氧化性及脱水性较浓硫酸强，能漂白某些有机染料，如品红等。回答下列问题：

(1)同学甲按如图所示装置实验检验绿矾的分解产物。装置B中可观察到的现象是________________，由此得出绿矾的分解产物中含有SO2。装置C的作用是________________________________。

(2)同学乙认为同学甲的实验结论不严谨。乙对甲做完实验的B装置试管进行加热，发现褪色的品红溶液未恢复红色，则可证明绿矾分解的产物中________。(填字母)

A．不含SO2　　B．可能含SO2　　C．一定含有SO3

(3)同学丙查阅资料发现绿矾受热分解还可能有O2放出，为此，丙选用甲的部分装置和下列图部分装置设计出了一套检验绿矾分解气态产物的装置：

①同学丙的实验装置中，依次连接的合理顺序为________。

②能证明绿矾分解产物中有O2的实验操作及现象是________________________。

(4)为证明绿矾分解产物中含有三价铁，选用的实验仪器有试管、药匙、________；选用的试剂为_________________。

解析：本题以探究绿矾分解产物为载体，考查SO2的性质，实验装置的连接，物质的检验，实验方案的设计和评价。

(1)根据题意，绿矾在不同温度下可分解得到各种铁的氧化物和硫的氧化物，SO2、SO3都能使品红溶液褪色，装置B中可观察到的现象是品红溶液褪色。装置C的作用是吸收尾气，防止SO2(SO3)等气体扩散到空气污染环境。(2)经SO2漂白过的品红溶液加热后可恢复红色，SO3也能漂白品红，但SO3漂白后的品红溶液加热不恢复红色。对B装置试管进行加热，褪色的品红溶液未恢复红色，说明产物中一定含SO3，可能含SO2，答案选B、C。(3)①根据题意，绿矾分解的气态产物可能有H2O(g)、SO2、SO3和O2。检验H2O(g)用无水CuSO4；检验SO2用品红溶液；根据题给SO3的物理性质，检验SO3将气态产物冷却观察是否有晶体析出；检验O2用带火星的木条。为了防止检验其他气体时带出的H2O(g)干扰分解产物H2O(g)的检验，故先检验产物H2O(g)；由于SO3也能漂白品红，所以先检验SO3并除去SO3，后检验SO2；检验SO2后用碱液吸收SO2，收集并检验O2；装置连接的合理顺序为AFGBDH。②O2能使带火星的木条复燃，证明绿矾分解产物中有O2的实验操作及现象是：把H中的导管移出水面，撤走酒精灯，用拇指堵住试管口，取出试管，立即把带火星的木条伸入试管口内，木条复燃，证明试管中收集的气体是O2。(4)绿矾分解得到铁的氧化物和硫的氧化物，要证明分解产物中含有三价铁，用非氧化性酸将分解的固体产物溶解，再用KSCN溶液检验；选用的实验仪器有试管、药匙、胶头滴管；选用的试剂是盐酸、KSCN溶液。

答案：(1)品红溶液褪色　吸收尾气，防止SO2(SO3)等气体扩散到空气污染环境

(2) BC　(3)①AFGBDH　②把H中的导管移出水面，撤走酒精灯，用拇指堵住试管口，取出试管，立即把带火星的木条伸入试管口内，木条复燃，证明试管中收集的气体是氧气　(4)胶头滴管　盐酸、KSCN溶液

题型二　物质性质的探究

[典例2]　(2018·北京高考)实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。资料：K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生O2，在碱性溶液中较稳定。

(1)制备K2FeO4(夹持装置略)

①A为氯气发生装置。A中反应方程式是______________________________________

(锰被还原为Mn2＋)。

②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。

③C中得到紫色固体和溶液。C中Cl2发生的反应有3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O，另外还有____________________________________。

(2)探究K2FeO4的性质

①取C中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液a，经检验气体中含有Cl2。为证明是否K2FeO4氧化了Cl－而产生Cl2，设计以下方案：

ⅰ.由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有________离子，但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl－氧化，还可能由_________________________________产生(用方程式表示)。

ⅱ.方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl－。用KOH溶液洗涤的目的是________。

②根据K2FeO4的制备实验得出：氧化性Cl2________FeO(填“>”或“<”)，而方案Ⅱ实验表明，Cl2和FeO的氧化性强弱关系相反，原因是__________________。

③资料表明，酸性溶液中的氧化性FeO>MnO，验证实验如下：将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中，振荡后溶液呈浅紫色。该现象能否证明氧化性FeO>MnO。若能，请说明理由；若不能，进一步设计实验方案。

理由或方案：____________________________________________________________

________________________________________________________________________。

[解析]　(1)①KMnO4被HCl还原为MnCl2，HCl被氧化为Cl2，反应的化学方程式为2KMnO4＋16HCl===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。②应在装置B中加入饱和食盐水，以除去混在Cl2中的HCl。洗气时，气体应长管进、短管出。③过量的KOH还能与Cl2发生歧化反应，化学方程式为Cl2＋2KOH===KCl＋KClO＋H2O。(2)①ⅰ.滴加KSCN溶液，溶液变红，说明原溶液中含有Fe3＋。有Fe3＋生成，不能判断FeO一定与Cl－发生了反应，根据题目给出的信息，K2FeO4在酸性或中性条件下，FeO会与H＋发生氧化还原反应生成Fe3＋和O2，离子方程式为4FeO＋20H＋===4Fe3＋＋3O2↑＋10H2O。ⅱ.用KOH溶液洗涤可除去混在C所得固体中的ClO－。②碱性条件下，氧化性Cl2>FeO；而在酸性条件下，FeO的氧化能力增强，氧化性Cl2<FeO。由此可见，两者氧化性强弱关系相反，主要原因是溶液的酸碱性不同。③理由：FeO在过量酸的作用下完全转化为Fe3＋和O2，溶液浅紫色一定是MnO的颜色。方案：向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4，观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色。

[答案]　(1)①2KMnO4＋16HCl===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O

②

③Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O

(2)①ⅰ.Fe3＋　4FeO＋20H＋===4Fe3＋＋3O2↑＋10H2O

ⅱ.排除ClO－的干扰

②>　溶液酸碱性不同

③理由：FeO在过量酸的作用下完全转化为Fe3＋和O2，溶液浅紫色一定是MnO的颜色

方案：向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4，观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色

[备考方略]

1．实验类型

(1)根据物质性质设计实验方案

(2)根据物质的结构(或官能团)设计性质实验方案

2．命题角度

[对点练2]　SO2气体为无色气体，有强烈刺激性气味，是大气主要污染物之一，某学习小组为了探究二氧化硫的某些性质，进行了如下实验。

Ⅰ.如图所示，使用试剂和装置探究二氧化硫的还原性：

(1)装置C的名称为________。

(2)装置B中溶液的现象为________________________________________________。

(3)学生甲预测装置D中没有白色沉淀产生，但随着反应的进行，发现装置D中产生了少量白色沉淀。学生乙经过查阅资料发现少量白色沉淀可能是硫酸钡，因为装置或溶液中少量的氧气参与了氧化反应，请写出装置D中反应的化学方程式：_____________________。

Ⅱ.经过思考，设计了如下装置，且所配制的溶液均使用无氧蒸馏水，检验SO2 在无氧干扰时，是否与氯化钡反应生成沉淀。

(4)加入碳酸钠粉末的目的是______________________________________________。

(5)当____________________时，氯化钡溶液中没有沉淀出现，说明二氧化硫不与氯化钡溶液反应，此时滴加双氧水，出现了白色沉淀。

(6)裝置中选用澄清石灰水而不用氢氧化钠溶液的目的是_________________________________________________。

解析：(1)装置C为分液漏斗。(2)装置A中生成二氧化硫，气体进入装置B中，二氧化硫会将氯化铁还原为氯化亚铁，所以看到的现象为溶液由棕黄色变为浅绿色。(3)装置或溶液中少量的氧气参与了氧化反应，则一定是氧气将＋4价S氧化为＋6价，反应物一定有SO2、O2和BaCl2，生成物一定有硫酸钡沉淀，那么Cl元素只能以HCl的形式存在，还要添加H2O，所以反应为2SO2＋O2＋2BaCl2＋2H2O===2BaSO4↓＋4HCl。(4)装置需要排除空气，所以用碳酸钠和硫酸反应生成的二氧化碳来排空气。(5)当淀粉­碘溶液蓝色褪去时，说明二氧化硫已经到达淀粉­碘溶液，但是氯化钡溶液中无沉淀，说明二氧化硫不与氯化钡溶液反应。(6)最后的氢氧化钙溶液的主要作用是指示装置的空气已经被除尽，即看到澄清石灰水变浑浊，代表二氧化碳气体已经到达最后的烧杯中，装置中的空气被排净。

答案：(1)分液漏斗　(2)溶液由棕黄色变为浅绿色

(3)2SO2＋O2＋2BaCl2＋2H2O===2BaSO4↓＋4HCl

(4)产生二氧化碳，排除装置中的氧气

(5)淀粉­碘溶液蓝色褪去

(6)检验二氧化碳是否已排尽装置中的空气