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2019高考化学高分突破二轮复习专题二十四化学实验探究 实验方案的设计与评价 备考备查清单学案
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备考备查清单
[知识体系]
[规律方法]
1.仪器的选择方法
2.制备实验方案的设计
(1)物质制备实验设计的基本思维模式
(2)物质制备实验基本装置
(3)制备实验方案设计要点
①方案的组成：目的、原理、用品、步骤、记录及结果。
②基本原则
③优化细节：制备实验应注意防污染、防倒吸、防氧化、防潮解、防爆炸、防挥发等。对于产物要求产率高、易分离、易收集、杂质少、步骤少。
3.物质组成、性质验证实验的流程设计
在实验设计与评价试题中，有关检测物质组成的实验设计是最为常见的一类考题。需要注意的是，在离子检测、气化后的成分检测的过程中，要严格掌握离子检测、气体成分检测的先后顺序，防止各成分检验过程中的相互干扰。
解题策略：
(1)解答有关检测物质组成实验的流程设计问题，常见的解题思路如下：
方法一：取少量固体试样→溶于水配成溶液→检测溶液中存在的阴、阳离子→得出实验结论。
方法二：取少量固体试样→在氧气流中反应→检测所产生的物质(如气体)→得出实验结论。
方法三：取少量试样→加酸(或碱)溶液使其气化→检测气体的成分→得出实验结论。
(2)注意以下几个问题：
①有水蒸气生成的，先检测水蒸气，再检测其他成分。
②对于需要进行转化才能检测的成分，如CO的检测，要注意先检测CO中是否含有CO2，如果有CO2，先除去CO2，接着对CO实施转化，最后再检测转化产物CO2。
③若试题只给出部分药品和装置，则应需要给出必要的补充；若有剩余，则应进行筛选。
④如采用最合理的实验步骤，这些要求对考虑反应原理、选择药品和装置、确定操作步骤都做了限定，必须高度重视。
⑤要十分重视药品的名称，有些题目要求指出药品的名称，这类问题很难回答准确，如有些药品的准确描述为：无水硫酸铜、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸、饱和NaHCO3溶液、NaOH溶液等。
⑥应注意某些仪器的规格。
4.评价实验方案的基本原则
评价实验方案的前提是明确实验目的，进而从实验目的的角度评价实验设计是否可行。在同样达到实验目的的前提下，应尽量选择最优的实验设计方案。在评价实验方案时一般遵循以下原则：
(1)装置应最简：对于不同的实验方案，尽量选择实验装置、实验步骤最简单的方案。
(2)安全无污染：对于不同实验途径、实验药品，在达到实验目的的前提下，优先选择实验过程与操作最安全的途径，并充分考虑尾气的吸收、废物的综合利用、循环操作等。
(3)药品价格低廉：在选择实验方案时，应尽量选择消耗药品最少(转化率最高)、实验成本最低的实验方案。
(4)环保无污染：对于不同的实验方案，尽量选择不产生污染性气体等有利于环境保护的实验方案。
(5)操作较方便：不同的实验方案需要不同的实验条件，如加热、加压和催化剂等；在选择方案时力求实验条件简单，有利于节约资源，如尽量避免加热，如果需要加热，力求选择需要温度低的方案。
(6)原理较简单：所选择的反应原理要正确合理，力求选择反应速率容易控制的实验方案，以便有利于对生成物的控制和确保实验安全。
(7)现象最明显：在性质验证或物质检验的实验中，应选择反应现象最明显的实验方案。
5.探究类试题常见的命题形式和答题程序
(1)探究类试题常见的命题形式
①探究化学反应机理；
②探究化学实验中的反常现象；
③探究对经典问题的质疑；
④探究未知物的成分；
⑤探究物质的性质；
⑥探究化学反应的条件；
⑦探究化学反应的现象。
(2)解答探究型实验题的基本程序
解答探究型实验题的基本程序可用以下流程图表示：
①提出问题
要提出问题，首先得发现问题，对题给信息进行对比、质疑，通过思考提出值得探究的问题。此外，实验中出现的特殊现象也是发现问题、提出问题的重要契机。
②提出猜想
所谓猜想就是根据已有知识对问题的解决提出的几种可能的情况。有一些问题，结论有多种可能(这就是猜想)，只能通过实验进行验证。
③设计验证方案
提出猜想后，就要结合题给条件，设计出科学、合理、安全的实验方案，对可能的情况进行探究。实验设计中，关键点是对试剂的选择和实验条件的调控。
④观察实验现象，得出结论
根据设计的实验方案，结合实验现象进行推理分析或计算分析得出结论。
一、选择题
1.(2018·浙江嘉兴高三二模)ClO2和NaClO2均具有漂白性，工业上用ClO2气体制NaClO2的工艺流程如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.步骤a的操作包括过滤、洗涤和干燥
B.吸收器中生成NaClO2的离子方程式：2ClO2＋H2O2===2ClO＋O2↑＋2H＋
C.工业上可将ClO2制成NaClO2固体，便于贮存和运输
D.通入空气的目的是驱赶出ClO2，使其被吸收器充分吸收
解析 A.步骤a中，由溶液得到NaClO2固体，进行的操作为：过滤、洗涤和干燥，A正确；B.吸收器中发生反应：2ClO2＋2NaOH＋H2O2===2NaClO2＋O2＋2H2O，离子方程式为： 2ClO2＋2OH－＋H2O2===2ClO＋O2＋2H2O，B错误；C.固体比气体便于贮存和运输，工业上可将ClO2制成NaClO2固体，C正确；D. 反应结束后，发生器中仍有少量ClO2，用空气可以将其排出，确保其在吸收器中被充分吸收，D正确。答案选B。
答案 B
2.(2017·浙江桐乡高级中学创新班)已知HCl极易溶于水，而难溶于有机溶剂四氯化碳。下列装置不适宜做HCl尾气吸收装置的是( )
解析 A.吸收装置中的导管下连漏斗，漏斗的边缘紧靠液面，既能吸收易溶性气体，又能防止倒吸，故A不选；B.水的密度比四氯化碳小且水和四氯化碳不互溶，所以水浮在四氯化碳的上面，四氯化碳不能和氯化氢反应，也不溶解氯化氢，该装置既能够吸收易溶性气体，又能够防止倒吸，故B不选；C.吸收装置中的导气管插入到液体内部，吸收易溶性气体易产生倒吸，故C选；D.吸收装置中的导管伸入到液体中，但该装置采用肚容式装置，既能吸收易溶性气体，又能防止倒吸，故D不选。
答案 C
3.(2016·浙江5校联考)某氯碱厂利用废铁皮制取净水剂FeCl3，最合理的生产途径是( )
A.Cl2FeCl3FeCl3溶液
B.Cl2HCl盐酸FeCl2溶液FeCl3
C.Cl2HCl盐酸FeCl2溶液FeCl3
D.→FeCl3溶液
解析 本题主要考查物质生产途径的选择。C、D项Cl2与H2光照时会发生爆炸，不能用此法制HCl；B比A步骤多，原料利用率低；所以最合理的生产途径是A。
答案 A
4.(2018·浙江桐乡调研)用下列实验装置进行相应实验，能达到实验目的的是( )
A.用图1所示装置，蒸干AlCl3饱和溶液制备AlCl3晶体
B.用图2所示装置，制备并收集少量NO2气体
C.用图3所示装置，分离CCl4萃取I2水中的I2后的有机层和水层
D.用图4所示装置，可以证明氧化性：Cl2>Br2>I2
解析 AlCl3溶液中存在水解平衡AlCl3＋3H2OAl(OH)3＋3HCl，蒸干AlCl3溶液会使上述平衡不断右移，最终得到Al(OH)3而不是AlCl3，A项错误；NO2与水反应，不能用排水法收集，B项错误；用CCl4萃取I2水中的I2后，CCl4层在下层，水层在上层，可用分液漏斗分离，C项正确；通入的Cl2可先后与NaBr和KI反应，因此可以证明氧化性Cl2>Br2，Cl2>I2，但无法证明氧化性Br2>I2，故D项错误。
答案 C
5.(2018·浙江十校联考)锶(Sr)为第5周期ⅡA 族元素，其化合物六水氯化锶(SrCl2·6H2O)是实验室重要的分析试剂，工业上常以天青石(主要成分为SrSO4，含少量BaSO4)为原料制备，生产流程如下：
下列叙述不正确的是( )
A.工业上天青石焙烧前先研磨粉碎目的是增大反应物接触面积，提高化学反应速率
B.高温焙烧时，若0.5 mol SrSO4完全反应转移了4 mol 电子，该反应的化学方程式为：SrSO4＋4CSrS＋4CO↑
C.加入适量1 mol/L H2SO4 目的是除去溶液中Ba2＋杂质
D.工业上常电解熔融SrCl2制锶单质，则SrCl2·6H2O制取无水SrCl2一定要在无水氯化氢气流中加热SrCl2·6H2O失水恒重
解析 增大接触面积可以提高反应速率，故A正确；SrSO4转化为SrS，硫元素化合价降低8，0.5 mol SrSO4完全反应转移了4 mol电子，故B正确；H2SO4与BaS反应生成BaSO4沉淀，故C正确；SrCl2是强酸强碱盐，不能水解，所以直接加热SrCl2·6H2O失水恒重，可制得无水SrCl2，故D错误。
答案 D
6.(2016·浙江临海白云质检)下列图中的实验方案，能达到实验目的是( )
A
B
C
D
实验方案
将NO2球浸泡在冰水和热水中
实验目的
验证FeCl3对H2O2分解反应有催化作用
探究温度对平衡2NO2N2O4的影响
除去CO2气体中混有的SO2
比较HCl、H2CO3和H2SiO3的酸性强弱
解析 A.温度和催化剂都可影响反应速率，比较催化剂的影响，应在温度相同的条件下进行对比实验，故A错误；B.将NO2球浸泡在冰水和热水中，根据颜色的变化可知平衡移动的方向，以此可确定温度对平衡移动的影响，故B正确；C.CO2和SO2都可与碳酸钠溶液反应，应用饱和碳酸氢钠除杂，故C错误；D.盐酸易挥发，不能排除盐酸的干扰，应先通过饱和碳酸氢钠除去二氧化碳中的氯化氢，故D错误。
答案 B
7.(2018·浙江选考模拟)下列说法正确的是( )
A.在4 mL 0.1 mol·L－1的K2Cr2O7溶液中滴加数滴1 mol·L－1的NaOH溶液，溶液颜色从橙色变成黄色
B.用托盘天平称取10.1 g NaOH固体量，应将10 g的砝码放在右盘，并将游码移到0.1 g的位置
C.从硫酸亚铁铵溶液中获得硫酸亚铁铵晶体，可采用蒸发结晶的方法，也可采用冷却结晶的方法
D.常温下，饱和Na2CO3溶液的pH大于饱和NaHCO3溶液，所以常温时水解程度：CO＞HCO
解析 K2Cr2O7溶液中存在平衡：Cr2O(橙色)＋H2O2CrO(黄色)＋2H＋，滴加数滴1 mol/L NaOH溶液，平衡正向移动，则溶液颜色从橙色变成黄色，A项正确；B.NaOH具有强腐蚀性，称量时用小烧杯盛装，B项错误；C.从硫酸亚铁铵溶液中获得硫酸亚铁铵晶体，采用趁热减压过滤的方法，C项错误；D.温度相同，饱和碳酸钠溶液和饱和碳酸氢钠溶液的浓度不同，无法通过pH值比较水解程度，D项错误；答案选A。
答案 A
8.下列对实验过程的评价正确的是( )
A.某固体中加入稀盐酸，产生了无色气体，证明该固体一定是CaCO3
B.某溶液中滴加BaCl2溶液，生成不溶于稀硝酸的白色沉淀，该溶液中一定含SO
C.某无色溶液滴入无色酚酞试液显红色，该溶液一定显碱性
D.验证烧碱溶液中是否含有Cl－，先加稀盐酸除去OH－，再加硝酸银溶液，有白色沉淀出现，证明含Cl－
解析 A.因碳酸盐、碳酸氢盐等与盐酸反应均可生成无色气体，则某固体中加入稀盐酸，产生了无色气体，则该固体可能是CaCO3，故A错误；B.因硫酸钡、氯化银均为不溶于水和酸的白色沉淀，则某溶液中滴加BaCl2溶液，生成不溶于稀硝酸的白色沉淀，该溶液中可能含SO或Ag＋，但不能同时存在，故B错误；C.因碱性溶液遇酚酞变红，则某无色溶液滴入无色酚酞试液显红色，该溶液一定显碱性，故C正确；D.验证烧碱溶液中是否含有Cl－，加稀盐酸除去OH－，会引入氯离子，造成干扰，所以验证烧碱溶液中是否含有Cl－，先加稀硝酸除去OH－，再加硝酸银溶液，有白色沉淀出现，证明含Cl－，故D错误。
答案 C
9.如图装置进行实验，将液体A逐滴加入到固体B中，下列叙述正确的是( )
A.若A为浓氨水，B为生石灰，C中盛AlCl3溶液，则C中先产生白色沉淀后沉淀溶解
B.若A为浓硫酸，B为炭，C中盛有品红溶液，则C中溶液红色褪色
C.若A为浓硝酸，B为金属铜，C中盛有淀粉KI溶液，则C中溶液变蓝
D.若A为浓盐酸，B为MnO2，C中盛石蕊试液，则C中溶液先变红后褪色
解析 A.若A为浓氨水，B为生石灰，滴入后反应生成氨气，通入C中盛AlCl3溶液中生成氢氧化铝沉淀不溶于氨水，则C中产生白色沉淀不溶解，故A错误；B.若A为浓硫酸，B为炭，反应需要加热才能反应，故B错误；C.浓硝酸和铜发生氧化还原反应生成具有氧化性的二氧化氮气体，可氧化KI生成碘，淀粉遇碘变蓝色，故C正确；D.若A为浓盐酸，B为MnO2，反应需要加热反应，常温下不反应，则C中盛石蕊试液无变化，故D错误。
答案 C
二、填空题
10.(2018·全国大联考温州六校协作体)二氧化钛被认为是现今世界上性能最好的一种白色颜料。同时它有较好的紫外线掩蔽作用，超细的二氧化钛粉末也被加入到防晒膏中制成防晒化妆品。现在某实验小组按照下面的流程来合成纳米二氧化钛。
实验机理： TiOSO4＋2NH3·H2O===TiO(OH)2↓＋(NH4)2SO4
信息提示：①钛元素化合物的性质和铝有一定的相似性。TiO2具有两性，Ti(OH)4不稳定，容易失去一分子水形成TiO(OH)2。
②钛的原子量： 48。
③浓氨水的密度：0.91 g·cm－3。
(1)灼烧时用到的硅酸盐容器是________。
(2)下列说法正确的是________。
A.为了加快反应速率，可以用氢氧化钠溶液代替浓氨水
B.为了提高产率，反应容器需要用滤液洗
C.为了防止抽滤时滤纸破裂，抽滤时可以使用两层滤纸
D.为了加快干燥的速率，干燥时可以用小火加热
E.灼烧后需要冷却到室温，称量一次所得数值即为 TiO2的质量
(3)为了使实验过程中尽可能的减少环境污染，同时要注意操作的安全性， 请你指出该反应装置图中的需要改进之处(指出两处即可)___________________________________________________________。
(4)反应后的白色粘稠混合液经过抽滤、洗涤可以得到白色滤饼。如何证明白色滤饼已经洗干净了呢？_______________________________。
(5)焙烧后有时会有少量的TiO2残留在容器中无法去除，我们可以用NaOH溶液将残留的TiO2洗干净。请你用化学方程式表示该洗涤原理___________________________________________________________。
(6)最后称得纳米 TiO2 的质量是a克，请你计算用该方法制备 TiO2的产率________。
解析 (1)黏土主要成分是硅酸盐，瓷坩埚是由黏土烧制而成；
(2)根据题给信息钛元素化合物的性质和铝有一定的相似性，可知氢氧化钛能够溶于强碱，不溶于弱碱，所以不能用氢氧化钠溶液代替浓氨水，A错误；反应容器需要用滤液洗，减少生成物的损失，提高了产率，B正确；为了防止抽滤时滤纸破裂，抽滤时可以使用两层滤纸，C正确；干燥时可以用小火加热，可以使水分挥发完全，防止氢氧化钛的分解，加快干燥的速率，D正确； 灼烧后需要冷却到室温，至少称量2次，所得数值误差相差不到0.1克，即为 TiO2的质量，E错误；
(3)从减少环境污染角度分析，将分液漏斗改成恒压漏斗，避免玻璃塞打开时浓氨水挥发污染环境，同时干燥管里放 P2O5 或无水氯化钙用于吸收氨气；从操作的安全性角度分析，因为三颈烧瓶里面有磁子，所以温度计放在外面可以避免被打碎；
(4)检验白色滤饼固体中是否附着有硫酸根离子(用稀盐酸和氯化钡溶液)，如果检验不出硫酸根离子，证明白色滤饼已经洗干净；
(5)TiO2具有两性，能够与强碱溶液反应生成可溶性的钛酸钠，化学方程式为：TiO2＋2NaOH===Na2TiO3＋H2O；
(6)根据钛元素守恒规律：理论上TiOSO4→TiO2，钛元素没有损失，根据题意可知n(TiOSO4)===10/160 mol，n(TiO2)＝10/160 mol，m(TiO2)＝(10÷160)×80＝5 g，据题意最后称得纳米 TiO2 的质量是a克，TiO2的产率为a/5×100%＝20a%。
答案 (1)坩埚 (2)BCD (3)①将分液漏斗改成恒压漏斗，避免玻璃塞打开时浓氨水挥发污染环境；②因为三颈烧瓶里面有磁子，所以温度计放在外面可以避免被打碎。(温度计测水浴的温度，所以应该放在外面。)所以干燥管里放 P2O5 或无水氯化钙用于吸收氨气 (4)取最后一次洗涤液，滴加 BaCl2溶液，若出现白色浑浊，说明沉淀还没有洗干净；若没有白色浑浊，说明沉淀已经洗干净了 (5)TiO2＋2NaOH===Na2TiO3＋H2O (6)20a%
11.高锰酸钾俗称灰锰氧，用途广泛，常用作氧化剂、防腐剂、消毒剂等。
Ⅰ.某小组拟用酸性KMnO4溶液与H2C2O4(K1＝5.4×10－2)的反应(此反应为放热反应)来探究“条件对化学反应速率的影响”，并设计了如下的方案记录实验结果(忽略溶液混合体积的变化)。
限选试剂和仪器：0.200 0 mol·L－1H2C2O4溶液、0.010 0 mol·L－1 KMnO4溶液(酸性)、蒸馏水、试管、量筒、秒表、恒温水浴槽
物理量
编号
V(0.200 0 mol·L－1 H2C2O4溶液)/mL
甲
V(0.010 0 mol·L－1 KMnO4溶液)/mL
T/℃
乙
①
2.0
0
4.0
50
②
2.0
0
4.0
25
③
1.0
a
4.0
25
回答下列问题：
(1)配制100 mL 0.200 0 mol·L－1的H2C2O4溶液，除用到托盘天平、药匙、烧杯、量筒、玻璃棒等仪器外，还必须用到的玻璃仪器是________。
(2)在酸性条件下KMnO4的氧化性会增强，用来酸化KMnO4溶液的最佳试剂是________。
a.硝酸 b.硫酸 c.盐酸
(3)上述实验①②是探究________对化学反应速率的影响；若上述实验②③是探究浓度对化学反应速率的影响，则表格中“甲”应填写________，a为________；乙是实验需要测定的物理量，则表格中“乙”应填写________。
(4)将酸性KMnO4溶液逐滴滴入一定体积的H2C2O4溶液中(温度相同，并不断振荡；忽略滴入KMnO4时溶液总体积变化)，记录的结果如表：
滴入KMnO4溶液的次序
KMnO4溶液紫色褪去所需的时间/s
先滴入第1滴
60
褪色后，再滴入第2滴
15
褪色后，再滴入第3滴
3
褪色后，再滴入第4滴
1
请分析KMnO4溶液褪色时间变化的可能原因______________________
___________________________________________________________。
Ⅱ.某化学小组利用如图装置进行实验证明氧化性：KMnO4＞Cl2＞Br2。限选试剂：NaBr溶液、KMnO4、浓盐酸、浓硫酸
(5)装置d中盛放的试剂是________；实验中观察到的现象为_____________
___________________________________________________________；
此实验装置的不足之处是______________________________________。
解析 (1)配制100 mL 0.200 0 mol·L－1的H2C2O4溶液需要的仪器：托盘天平、量筒、药匙、烧杯、玻璃棒、100 mL容量瓶、胶头滴管。(2)高锰酸钾能氧化盐酸，硝酸本身具有强氧化性，故选硫酸。(3)实验①②只有温度不同，所以探究的是温度对化学反应速率的影响。为了达到实验目的，应该让混合后溶液的体积相同，而H2C2O4的浓度不同，所以实验③需要补充蒸馏水，则甲为V(蒸馏水)/mL，a为1.0，乙为t(溶液褪色时间)/s。(4)反应中生成了Mn2＋，应是反应生成的Mn2＋对反应有催化作用，且c(Mn2＋)越大催化效果越好。(5)需要判断氧化性KMnO4>Cl2>Br2，首先要制取Cl2、Br2，再利用氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性来进行判断，用KMnO4和浓盐酸反应制取Cl2，用Cl2和NaBr反应制取Br2，装置d中盛放的试剂是NaBr溶液，实验现象为c中有黄绿色气体产生，d中溶液变为棕(橙)黄色；Cl2是有毒气体，需要尾气处理装置。
答案 (1)100 mL容量瓶、胶头滴管 (2)b (3)温度 V(蒸馏水)/mL 1.0 t(溶液褪色时间)/s (4)反应生成的Mn2＋对反应有催化作用，且c(Mn2＋)越大催化效果越好
(5)NaBr溶液 c中有黄绿色气体产生，d中溶液变为棕(橙)黄色 没有尾气吸收装置
12.(2017·正定中学月考)某红色固体粉末样品可能含有Fe2O3和Cu2O中的一种或两种，某校化学自主探究实验小组拟对其组成进行探究。查阅资料：Cu2O在酸性溶液中会发生反应：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。
实验探究一：
学生甲利用如图所示装置进行实验，称量反应前后装置C中样品的质量，以确定样品的组成。回答下列问题：
(1)仪器组装完成后，夹好止水夹，_______________________________
___________________________________________________________，
则说明装置A的气密性良好。
(2)下列实验步骤中，正确的操作顺序是_____________________________(填序号)。
①打开止水夹；②熄灭C处的酒精喷灯；③C处冷却至室温后，关闭止水夹；④点燃C处的酒精喷灯；⑤收集氢气并验纯。
实验探究二：
(3)学生乙取少量样品于烧杯中，加入过量稀硫酸，并作出如下假设和判断，结论正确的是________。
A.若固体全部溶解，说明样品中一定含有Fe2O3，一定不含有Cu2O
B.若固体部分溶解，说明样品中一定含有Cu2O，一定不含有Fe2O3
C.若固体全部溶解，再滴加KSCN溶液，溶液不变红色，说明样品一定含有Fe2O3和Cu2O
另取少量样品于试管中，加入适量的浓硝酸，产生红棕色气体，证明样品中一定含有________，写出产生上述气体的化学方程式：__________________。
实验探究三：
(4)学生丙取一定量样品于烧杯中，加入足量的稀硫酸，反应后经过滤得到固体3.2 g，测得滤液中Fe2＋有1.0 mol，则样品中n(Cu2O)＝________mol。
解析 根据装置图知，A装置实验目的是制取还原性气体，用的是简易启普发生器，可以用稀硫酸和Zn制取氢气；B装置的作用是干燥气体，C装置用氢气还原红色物质，D装置用酒精灯点燃未反应的氢气。
(1)利用压强差检查装置气密性，其检查方法：向装置A中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱，若液柱高度保持不变，则说明该装置气密性良好。
(2)氢气中若混有空气加热时发生爆炸，所以实验开始先通氢气，打开止水夹通入氢气，通过后续装置充满氢气，目的是排出装置中的空气，检验最后导管出来的氢气的纯度，气体纯净后再点燃C处的酒精喷灯，反应完成后先撤酒精喷灯，待C处冷却至室温后，关闭止水夹，防止生成的铜被空气中的氧气氧化，所以其操作顺序是①⑤④②③。
(3)固体全部溶解，若固体是Fe2O3和Cu2O的混合物，放入足量稀硫酸中会有Cu生成，Cu能与Fe3＋反应生成Cu2＋和Fe2＋，故A错误；若固体是Fe2O3和Cu2O的混合物，加入足量稀硫酸中会有Cu生成，Cu能与Fe3＋反应生成Cu2＋和Fe2＋，铜可能有剩余，故B错误；若固体全部溶解，再滴加KSCN溶液，溶液不变红色，因为Cu2O溶于硫酸生成Cu和CuSO4，而H2SO4不能溶解Cu，所以混合物中必须有Fe2O3存在，生成的Fe3＋恰好与Cu完全反应，有关的离子方程式为Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O、2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，说明样品一定含有Fe2O3和Cu2O，故C正确。另取少量样品于试管中，加入适量的浓硝酸，产生红棕色的气体，是由于Cu2O与HNO3发生氧化还原反应所致，证明样品中一定含有Cu2O，反应的化学方程式为Cu2O＋6HNO3(浓)===2Cu(NO3)2＋2NO2↑＋3H2O。
(4)2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋、Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O，剩余固体为铜，铁离子全部反应生成亚铁离子，生成1.0 mol Fe2＋，消耗Cu 0.5 mol，剩余Cu的物质的量为＝0.05 mol，原样品中Cu2O的物质的量为0.05 mol＋0.5 mol＝0.55 mol。
答案 (1)向装置A中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱，过一段时间若液柱高度保持不变
(2)①⑤④②③
(3)C Cu2O Cu2O＋6HNO3(浓)===2Cu(NO3)2＋2NO2↑＋3H2O
(4)0.55
13.(2018·长沙市三模)硫酸锌被广泛应用于医药领域和工农业生产。工业上由氧化锌矿(主要成分为ZnO，另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等)生产ZnSO4·7H2O的一种流程如图：
(1)步骤Ⅰ的操作是_______________________________________。
(2)步骤Ⅰ加入稀硫酸进行酸浸时，需不断通入高温水蒸气的目的是___________________________________________________________。
(3)步骤Ⅱ中，在pH约为5.1的滤液中加入高锰酸钾，生成Fe(OH)3和MnO(OH)2两种沉淀，该反应的离子方程式为________________________________
___________________________________________________________。
(4)步骤Ⅲ中，加入锌粉的作用是______________________________。
(5)已知硫酸锌的溶解度与温度之间的关系如下表：
温度/℃
0
20
40
60
80
100
溶解度/g
41.8
54.1
70.4
74.8
67.2
60.5
从硫酸锌溶液中获得硫酸锌晶体的实验操作为___________________________________________________________、
冷却结晶、过滤。烘干操作需在减压低温条件下进行，原因是___________________________________________________________。
(6)取28.70 g ZnSO4·7H2O加热至不同温度，剩余固体的质量变化如图所示。分析数据，680 ℃时所得固体的化学式为_____________________________。
a.ZnO b.Zn3O(SO4)2
c.ZnSO4 d.ZnSO4·H2O
解析 氧化锌矿(主要成分为ZnO，另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等)加稀硫酸溶解，过滤，滤液中含有硫酸锌、硫酸铜、硫酸亚铁，再加高锰酸钾溶液与亚铁离子反应生成MnO(OH)2和氢氧化铁沉淀，过滤，滤液中含有硫酸铜和硫酸锌，加锌粉置换铜离子，过滤，滤渣为Cu可能含有Zn，滤液为硫酸锌和硫酸钾，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到ZnSO4·7H2O晶体，根据分析可回答问题
(1)分离固体和液体通常用过滤的方法，ZnSiO3、与稀硫酸反应生成硅酸不溶于水，因此所用的操作为过滤。
(2)氧化锌矿在加入稀硫酸溶解的同时不断通入高温水蒸气，可以升高温度、使反应物充分混合，从而加快反应速率。
(3)在pH约为5.1的滤液中加入高锰酸钾，高锰酸钾与Fe2＋发生氧化还原反应，生成Fe(OH)3和MnO(OH)2两种沉淀，则反应的离子方程式为：3Fe2＋＋MnO＋8H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO(OH)2↓＋5H＋。
(4)步骤Ⅲ中，向滤液中加入锌粉，可以与Cu2＋反应置换出铜，从而除去Cu2＋。
(5)从溶液中获得晶体通常用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干等操作，因为ZnSO4·7H2O易分解，所以烘干操作需在减压低温条件下进行，因此，本题正确答案是：60条件下蒸发浓缩；降低烘干的温度，防止ZnSO4·7H2O分解。
(6)28.70 g ZnSO4·7H2O的物质的量为0.1 mol，由Zn元素守恒可以知道，生成ZnSO4·H2O或ZnSO4或ZnO时，物质的量均为0.1 mol，若得ZnSO4·H2O的质量为17.90 g(100 ℃)；若得ZnSO4的质量为16.10 g(250 ℃)；若得ZnO的质量为8.10 g(930 ℃)；据此通过排除法确定680 ℃时所得固体的化学式为Zn3O(SO4)2。
答案 (1)过滤 (2)升高温度、使反应物充分混合，以加快反应速率 (3)3Fe2＋＋MnO＋8H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO(OH)2↓＋5H＋ (4)除去Cu2＋ (5)60 ℃条件下蒸发浓缩 降低烘干的温度，防止ZnSO4·7H2O分解 (6)b
[知识体系]
[规律方法]
1.仪器的选择方法
2.制备实验方案的设计
(1)物质制备实验设计的基本思维模式
(2)物质制备实验基本装置
(3)制备实验方案设计要点
①方案的组成：目的、原理、用品、步骤、记录及结果。
②基本原则
③优化细节：制备实验应注意防污染、防倒吸、防氧化、防潮解、防爆炸、防挥发等。对于产物要求产率高、易分离、易收集、杂质少、步骤少。
3.物质组成、性质验证实验的流程设计
在实验设计与评价试题中，有关检测物质组成的实验设计是最为常见的一类考题。需要注意的是，在离子检测、气化后的成分检测的过程中，要严格掌握离子检测、气体成分检测的先后顺序，防止各成分检验过程中的相互干扰。
解题策略：
(1)解答有关检测物质组成实验的流程设计问题，常见的解题思路如下：
方法一：取少量固体试样→溶于水配成溶液→检测溶液中存在的阴、阳离子→得出实验结论。
方法二：取少量固体试样→在氧气流中反应→检测所产生的物质(如气体)→得出实验结论。
方法三：取少量试样→加酸(或碱)溶液使其气化→检测气体的成分→得出实验结论。
(2)注意以下几个问题：
①有水蒸气生成的，先检测水蒸气，再检测其他成分。
②对于需要进行转化才能检测的成分，如CO的检测，要注意先检测CO中是否含有CO2，如果有CO2，先除去CO2，接着对CO实施转化，最后再检测转化产物CO2。
③若试题只给出部分药品和装置，则应需要给出必要的补充；若有剩余，则应进行筛选。
④如采用最合理的实验步骤，这些要求对考虑反应原理、选择药品和装置、确定操作步骤都做了限定，必须高度重视。
⑤要十分重视药品的名称，有些题目要求指出药品的名称，这类问题很难回答准确，如有些药品的准确描述为：无水硫酸铜、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸、饱和NaHCO3溶液、NaOH溶液等。
⑥应注意某些仪器的规格。
4.评价实验方案的基本原则
评价实验方案的前提是明确实验目的，进而从实验目的的角度评价实验设计是否可行。在同样达到实验目的的前提下，应尽量选择最优的实验设计方案。在评价实验方案时一般遵循以下原则：
(1)装置应最简：对于不同的实验方案，尽量选择实验装置、实验步骤最简单的方案。
(2)安全无污染：对于不同实验途径、实验药品，在达到实验目的的前提下，优先选择实验过程与操作最安全的途径，并充分考虑尾气的吸收、废物的综合利用、循环操作等。
(3)药品价格低廉：在选择实验方案时，应尽量选择消耗药品最少(转化率最高)、实验成本最低的实验方案。
(4)环保无污染：对于不同的实验方案，尽量选择不产生污染性气体等有利于环境保护的实验方案。
(5)操作较方便：不同的实验方案需要不同的实验条件，如加热、加压和催化剂等；在选择方案时力求实验条件简单，有利于节约资源，如尽量避免加热，如果需要加热，力求选择需要温度低的方案。
(6)原理较简单：所选择的反应原理要正确合理，力求选择反应速率容易控制的实验方案，以便有利于对生成物的控制和确保实验安全。
(7)现象最明显：在性质验证或物质检验的实验中，应选择反应现象最明显的实验方案。
5.探究类试题常见的命题形式和答题程序
(1)探究类试题常见的命题形式
①探究化学反应机理；
②探究化学实验中的反常现象；
③探究对经典问题的质疑；
④探究未知物的成分；
⑤探究物质的性质；
⑥探究化学反应的条件；
⑦探究化学反应的现象。
(2)解答探究型实验题的基本程序
解答探究型实验题的基本程序可用以下流程图表示：
①提出问题
要提出问题，首先得发现问题，对题给信息进行对比、质疑，通过思考提出值得探究的问题。此外，实验中出现的特殊现象也是发现问题、提出问题的重要契机。
②提出猜想
所谓猜想就是根据已有知识对问题的解决提出的几种可能的情况。有一些问题，结论有多种可能(这就是猜想)，只能通过实验进行验证。
③设计验证方案
提出猜想后，就要结合题给条件，设计出科学、合理、安全的实验方案，对可能的情况进行探究。实验设计中，关键点是对试剂的选择和实验条件的调控。
④观察实验现象，得出结论
根据设计的实验方案，结合实验现象进行推理分析或计算分析得出结论。
一、选择题
1.(2018·浙江嘉兴高三二模)ClO2和NaClO2均具有漂白性，工业上用ClO2气体制NaClO2的工艺流程如图所示。
下列说法不正确的是( )
A.步骤a的操作包括过滤、洗涤和干燥
B.吸收器中生成NaClO2的离子方程式：2ClO2＋H2O2===2ClO＋O2↑＋2H＋
C.工业上可将ClO2制成NaClO2固体，便于贮存和运输
D.通入空气的目的是驱赶出ClO2，使其被吸收器充分吸收
解析 A.步骤a中，由溶液得到NaClO2固体，进行的操作为：过滤、洗涤和干燥，A正确；B.吸收器中发生反应：2ClO2＋2NaOH＋H2O2===2NaClO2＋O2＋2H2O，离子方程式为： 2ClO2＋2OH－＋H2O2===2ClO＋O2＋2H2O，B错误；C.固体比气体便于贮存和运输，工业上可将ClO2制成NaClO2固体，C正确；D. 反应结束后，发生器中仍有少量ClO2，用空气可以将其排出，确保其在吸收器中被充分吸收，D正确。答案选B。
答案 B
2.(2017·浙江桐乡高级中学创新班)已知HCl极易溶于水，而难溶于有机溶剂四氯化碳。下列装置不适宜做HCl尾气吸收装置的是( )
解析 A.吸收装置中的导管下连漏斗，漏斗的边缘紧靠液面，既能吸收易溶性气体，又能防止倒吸，故A不选；B.水的密度比四氯化碳小且水和四氯化碳不互溶，所以水浮在四氯化碳的上面，四氯化碳不能和氯化氢反应，也不溶解氯化氢，该装置既能够吸收易溶性气体，又能够防止倒吸，故B不选；C.吸收装置中的导气管插入到液体内部，吸收易溶性气体易产生倒吸，故C选；D.吸收装置中的导管伸入到液体中，但该装置采用肚容式装置，既能吸收易溶性气体，又能防止倒吸，故D不选。
答案 C
3.(2016·浙江5校联考)某氯碱厂利用废铁皮制取净水剂FeCl3，最合理的生产途径是( )
A.Cl2FeCl3FeCl3溶液
B.Cl2HCl盐酸FeCl2溶液FeCl3
C.Cl2HCl盐酸FeCl2溶液FeCl3
D.→FeCl3溶液
解析 本题主要考查物质生产途径的选择。C、D项Cl2与H2光照时会发生爆炸，不能用此法制HCl；B比A步骤多，原料利用率低；所以最合理的生产途径是A。
答案 A
4.(2018·浙江桐乡调研)用下列实验装置进行相应实验，能达到实验目的的是( )
A.用图1所示装置，蒸干AlCl3饱和溶液制备AlCl3晶体
B.用图2所示装置，制备并收集少量NO2气体
C.用图3所示装置，分离CCl4萃取I2水中的I2后的有机层和水层
D.用图4所示装置，可以证明氧化性：Cl2>Br2>I2
解析 AlCl3溶液中存在水解平衡AlCl3＋3H2OAl(OH)3＋3HCl，蒸干AlCl3溶液会使上述平衡不断右移，最终得到Al(OH)3而不是AlCl3，A项错误；NO2与水反应，不能用排水法收集，B项错误；用CCl4萃取I2水中的I2后，CCl4层在下层，水层在上层，可用分液漏斗分离，C项正确；通入的Cl2可先后与NaBr和KI反应，因此可以证明氧化性Cl2>Br2，Cl2>I2，但无法证明氧化性Br2>I2，故D项错误。
答案 C
5.(2018·浙江十校联考)锶(Sr)为第5周期ⅡA 族元素，其化合物六水氯化锶(SrCl2·6H2O)是实验室重要的分析试剂，工业上常以天青石(主要成分为SrSO4，含少量BaSO4)为原料制备，生产流程如下：
下列叙述不正确的是( )
A.工业上天青石焙烧前先研磨粉碎目的是增大反应物接触面积，提高化学反应速率
B.高温焙烧时，若0.5 mol SrSO4完全反应转移了4 mol 电子，该反应的化学方程式为：SrSO4＋4CSrS＋4CO↑
C.加入适量1 mol/L H2SO4 目的是除去溶液中Ba2＋杂质
D.工业上常电解熔融SrCl2制锶单质，则SrCl2·6H2O制取无水SrCl2一定要在无水氯化氢气流中加热SrCl2·6H2O失水恒重
解析 增大接触面积可以提高反应速率，故A正确；SrSO4转化为SrS，硫元素化合价降低8，0.5 mol SrSO4完全反应转移了4 mol电子，故B正确；H2SO4与BaS反应生成BaSO4沉淀，故C正确；SrCl2是强酸强碱盐，不能水解，所以直接加热SrCl2·6H2O失水恒重，可制得无水SrCl2，故D错误。
答案 D
6.(2016·浙江临海白云质检)下列图中的实验方案，能达到实验目的是( )
A
B
C
D
实验方案
将NO2球浸泡在冰水和热水中
实验目的
验证FeCl3对H2O2分解反应有催化作用
探究温度对平衡2NO2N2O4的影响
除去CO2气体中混有的SO2
比较HCl、H2CO3和H2SiO3的酸性强弱
解析 A.温度和催化剂都可影响反应速率，比较催化剂的影响，应在温度相同的条件下进行对比实验，故A错误；B.将NO2球浸泡在冰水和热水中，根据颜色的变化可知平衡移动的方向，以此可确定温度对平衡移动的影响，故B正确；C.CO2和SO2都可与碳酸钠溶液反应，应用饱和碳酸氢钠除杂，故C错误；D.盐酸易挥发，不能排除盐酸的干扰，应先通过饱和碳酸氢钠除去二氧化碳中的氯化氢，故D错误。
答案 B
7.(2018·浙江选考模拟)下列说法正确的是( )
A.在4 mL 0.1 mol·L－1的K2Cr2O7溶液中滴加数滴1 mol·L－1的NaOH溶液，溶液颜色从橙色变成黄色
B.用托盘天平称取10.1 g NaOH固体量，应将10 g的砝码放在右盘，并将游码移到0.1 g的位置
C.从硫酸亚铁铵溶液中获得硫酸亚铁铵晶体，可采用蒸发结晶的方法，也可采用冷却结晶的方法
D.常温下，饱和Na2CO3溶液的pH大于饱和NaHCO3溶液，所以常温时水解程度：CO＞HCO
解析 K2Cr2O7溶液中存在平衡：Cr2O(橙色)＋H2O2CrO(黄色)＋2H＋，滴加数滴1 mol/L NaOH溶液，平衡正向移动，则溶液颜色从橙色变成黄色，A项正确；B.NaOH具有强腐蚀性，称量时用小烧杯盛装，B项错误；C.从硫酸亚铁铵溶液中获得硫酸亚铁铵晶体，采用趁热减压过滤的方法，C项错误；D.温度相同，饱和碳酸钠溶液和饱和碳酸氢钠溶液的浓度不同，无法通过pH值比较水解程度，D项错误；答案选A。
答案 A
8.下列对实验过程的评价正确的是( )
A.某固体中加入稀盐酸，产生了无色气体，证明该固体一定是CaCO3
B.某溶液中滴加BaCl2溶液，生成不溶于稀硝酸的白色沉淀，该溶液中一定含SO
C.某无色溶液滴入无色酚酞试液显红色，该溶液一定显碱性
D.验证烧碱溶液中是否含有Cl－，先加稀盐酸除去OH－，再加硝酸银溶液，有白色沉淀出现，证明含Cl－
解析 A.因碳酸盐、碳酸氢盐等与盐酸反应均可生成无色气体，则某固体中加入稀盐酸，产生了无色气体，则该固体可能是CaCO3，故A错误；B.因硫酸钡、氯化银均为不溶于水和酸的白色沉淀，则某溶液中滴加BaCl2溶液，生成不溶于稀硝酸的白色沉淀，该溶液中可能含SO或Ag＋，但不能同时存在，故B错误；C.因碱性溶液遇酚酞变红，则某无色溶液滴入无色酚酞试液显红色，该溶液一定显碱性，故C正确；D.验证烧碱溶液中是否含有Cl－，加稀盐酸除去OH－，会引入氯离子，造成干扰，所以验证烧碱溶液中是否含有Cl－，先加稀硝酸除去OH－，再加硝酸银溶液，有白色沉淀出现，证明含Cl－，故D错误。
答案 C
9.如图装置进行实验，将液体A逐滴加入到固体B中，下列叙述正确的是( )
A.若A为浓氨水，B为生石灰，C中盛AlCl3溶液，则C中先产生白色沉淀后沉淀溶解
B.若A为浓硫酸，B为炭，C中盛有品红溶液，则C中溶液红色褪色
C.若A为浓硝酸，B为金属铜，C中盛有淀粉KI溶液，则C中溶液变蓝
D.若A为浓盐酸，B为MnO2，C中盛石蕊试液，则C中溶液先变红后褪色
解析 A.若A为浓氨水，B为生石灰，滴入后反应生成氨气，通入C中盛AlCl3溶液中生成氢氧化铝沉淀不溶于氨水，则C中产生白色沉淀不溶解，故A错误；B.若A为浓硫酸，B为炭，反应需要加热才能反应，故B错误；C.浓硝酸和铜发生氧化还原反应生成具有氧化性的二氧化氮气体，可氧化KI生成碘，淀粉遇碘变蓝色，故C正确；D.若A为浓盐酸，B为MnO2，反应需要加热反应，常温下不反应，则C中盛石蕊试液无变化，故D错误。
答案 C
二、填空题
10.(2018·全国大联考温州六校协作体)二氧化钛被认为是现今世界上性能最好的一种白色颜料。同时它有较好的紫外线掩蔽作用，超细的二氧化钛粉末也被加入到防晒膏中制成防晒化妆品。现在某实验小组按照下面的流程来合成纳米二氧化钛。
实验机理： TiOSO4＋2NH3·H2O===TiO(OH)2↓＋(NH4)2SO4
信息提示：①钛元素化合物的性质和铝有一定的相似性。TiO2具有两性，Ti(OH)4不稳定，容易失去一分子水形成TiO(OH)2。
②钛的原子量： 48。
③浓氨水的密度：0.91 g·cm－3。
(1)灼烧时用到的硅酸盐容器是________。
(2)下列说法正确的是________。
A.为了加快反应速率，可以用氢氧化钠溶液代替浓氨水
B.为了提高产率，反应容器需要用滤液洗
C.为了防止抽滤时滤纸破裂，抽滤时可以使用两层滤纸
D.为了加快干燥的速率，干燥时可以用小火加热
E.灼烧后需要冷却到室温，称量一次所得数值即为 TiO2的质量
(3)为了使实验过程中尽可能的减少环境污染，同时要注意操作的安全性， 请你指出该反应装置图中的需要改进之处(指出两处即可)___________________________________________________________。
(4)反应后的白色粘稠混合液经过抽滤、洗涤可以得到白色滤饼。如何证明白色滤饼已经洗干净了呢？_______________________________。
(5)焙烧后有时会有少量的TiO2残留在容器中无法去除，我们可以用NaOH溶液将残留的TiO2洗干净。请你用化学方程式表示该洗涤原理___________________________________________________________。
(6)最后称得纳米 TiO2 的质量是a克，请你计算用该方法制备 TiO2的产率________。
解析 (1)黏土主要成分是硅酸盐，瓷坩埚是由黏土烧制而成；
(2)根据题给信息钛元素化合物的性质和铝有一定的相似性，可知氢氧化钛能够溶于强碱，不溶于弱碱，所以不能用氢氧化钠溶液代替浓氨水，A错误；反应容器需要用滤液洗，减少生成物的损失，提高了产率，B正确；为了防止抽滤时滤纸破裂，抽滤时可以使用两层滤纸，C正确；干燥时可以用小火加热，可以使水分挥发完全，防止氢氧化钛的分解，加快干燥的速率，D正确； 灼烧后需要冷却到室温，至少称量2次，所得数值误差相差不到0.1克，即为 TiO2的质量，E错误；
(3)从减少环境污染角度分析，将分液漏斗改成恒压漏斗，避免玻璃塞打开时浓氨水挥发污染环境，同时干燥管里放 P2O5 或无水氯化钙用于吸收氨气；从操作的安全性角度分析，因为三颈烧瓶里面有磁子，所以温度计放在外面可以避免被打碎；
(4)检验白色滤饼固体中是否附着有硫酸根离子(用稀盐酸和氯化钡溶液)，如果检验不出硫酸根离子，证明白色滤饼已经洗干净；
(5)TiO2具有两性，能够与强碱溶液反应生成可溶性的钛酸钠，化学方程式为：TiO2＋2NaOH===Na2TiO3＋H2O；
(6)根据钛元素守恒规律：理论上TiOSO4→TiO2，钛元素没有损失，根据题意可知n(TiOSO4)===10/160 mol，n(TiO2)＝10/160 mol，m(TiO2)＝(10÷160)×80＝5 g，据题意最后称得纳米 TiO2 的质量是a克，TiO2的产率为a/5×100%＝20a%。
答案 (1)坩埚 (2)BCD (3)①将分液漏斗改成恒压漏斗，避免玻璃塞打开时浓氨水挥发污染环境；②因为三颈烧瓶里面有磁子，所以温度计放在外面可以避免被打碎。(温度计测水浴的温度，所以应该放在外面。)所以干燥管里放 P2O5 或无水氯化钙用于吸收氨气 (4)取最后一次洗涤液，滴加 BaCl2溶液，若出现白色浑浊，说明沉淀还没有洗干净；若没有白色浑浊，说明沉淀已经洗干净了 (5)TiO2＋2NaOH===Na2TiO3＋H2O (6)20a%
11.高锰酸钾俗称灰锰氧，用途广泛，常用作氧化剂、防腐剂、消毒剂等。
Ⅰ.某小组拟用酸性KMnO4溶液与H2C2O4(K1＝5.4×10－2)的反应(此反应为放热反应)来探究“条件对化学反应速率的影响”，并设计了如下的方案记录实验结果(忽略溶液混合体积的变化)。
限选试剂和仪器：0.200 0 mol·L－1H2C2O4溶液、0.010 0 mol·L－1 KMnO4溶液(酸性)、蒸馏水、试管、量筒、秒表、恒温水浴槽
物理量
编号
V(0.200 0 mol·L－1 H2C2O4溶液)/mL
甲
V(0.010 0 mol·L－1 KMnO4溶液)/mL
T/℃
乙
①
2.0
0
4.0
50
②
2.0
0
4.0
25
③
1.0
a
4.0
25
回答下列问题：
(1)配制100 mL 0.200 0 mol·L－1的H2C2O4溶液，除用到托盘天平、药匙、烧杯、量筒、玻璃棒等仪器外，还必须用到的玻璃仪器是________。
(2)在酸性条件下KMnO4的氧化性会增强，用来酸化KMnO4溶液的最佳试剂是________。
a.硝酸 b.硫酸 c.盐酸
(3)上述实验①②是探究________对化学反应速率的影响；若上述实验②③是探究浓度对化学反应速率的影响，则表格中“甲”应填写________，a为________；乙是实验需要测定的物理量，则表格中“乙”应填写________。
(4)将酸性KMnO4溶液逐滴滴入一定体积的H2C2O4溶液中(温度相同，并不断振荡；忽略滴入KMnO4时溶液总体积变化)，记录的结果如表：
滴入KMnO4溶液的次序
KMnO4溶液紫色褪去所需的时间/s
先滴入第1滴
60
褪色后，再滴入第2滴
15
褪色后，再滴入第3滴
3
褪色后，再滴入第4滴
1
请分析KMnO4溶液褪色时间变化的可能原因______________________
___________________________________________________________。
Ⅱ.某化学小组利用如图装置进行实验证明氧化性：KMnO4＞Cl2＞Br2。限选试剂：NaBr溶液、KMnO4、浓盐酸、浓硫酸
(5)装置d中盛放的试剂是________；实验中观察到的现象为_____________
___________________________________________________________；
此实验装置的不足之处是______________________________________。
解析 (1)配制100 mL 0.200 0 mol·L－1的H2C2O4溶液需要的仪器：托盘天平、量筒、药匙、烧杯、玻璃棒、100 mL容量瓶、胶头滴管。(2)高锰酸钾能氧化盐酸，硝酸本身具有强氧化性，故选硫酸。(3)实验①②只有温度不同，所以探究的是温度对化学反应速率的影响。为了达到实验目的，应该让混合后溶液的体积相同，而H2C2O4的浓度不同，所以实验③需要补充蒸馏水，则甲为V(蒸馏水)/mL，a为1.0，乙为t(溶液褪色时间)/s。(4)反应中生成了Mn2＋，应是反应生成的Mn2＋对反应有催化作用，且c(Mn2＋)越大催化效果越好。(5)需要判断氧化性KMnO4>Cl2>Br2，首先要制取Cl2、Br2，再利用氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性来进行判断，用KMnO4和浓盐酸反应制取Cl2，用Cl2和NaBr反应制取Br2，装置d中盛放的试剂是NaBr溶液，实验现象为c中有黄绿色气体产生，d中溶液变为棕(橙)黄色；Cl2是有毒气体，需要尾气处理装置。
答案 (1)100 mL容量瓶、胶头滴管 (2)b (3)温度 V(蒸馏水)/mL 1.0 t(溶液褪色时间)/s (4)反应生成的Mn2＋对反应有催化作用，且c(Mn2＋)越大催化效果越好
(5)NaBr溶液 c中有黄绿色气体产生，d中溶液变为棕(橙)黄色 没有尾气吸收装置
12.(2017·正定中学月考)某红色固体粉末样品可能含有Fe2O3和Cu2O中的一种或两种，某校化学自主探究实验小组拟对其组成进行探究。查阅资料：Cu2O在酸性溶液中会发生反应：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。
实验探究一：
学生甲利用如图所示装置进行实验，称量反应前后装置C中样品的质量，以确定样品的组成。回答下列问题：
(1)仪器组装完成后，夹好止水夹，_______________________________
___________________________________________________________，
则说明装置A的气密性良好。
(2)下列实验步骤中，正确的操作顺序是_____________________________(填序号)。
①打开止水夹；②熄灭C处的酒精喷灯；③C处冷却至室温后，关闭止水夹；④点燃C处的酒精喷灯；⑤收集氢气并验纯。
实验探究二：
(3)学生乙取少量样品于烧杯中，加入过量稀硫酸，并作出如下假设和判断，结论正确的是________。
A.若固体全部溶解，说明样品中一定含有Fe2O3，一定不含有Cu2O
B.若固体部分溶解，说明样品中一定含有Cu2O，一定不含有Fe2O3
C.若固体全部溶解，再滴加KSCN溶液，溶液不变红色，说明样品一定含有Fe2O3和Cu2O
另取少量样品于试管中，加入适量的浓硝酸，产生红棕色气体，证明样品中一定含有________，写出产生上述气体的化学方程式：__________________。
实验探究三：
(4)学生丙取一定量样品于烧杯中，加入足量的稀硫酸，反应后经过滤得到固体3.2 g，测得滤液中Fe2＋有1.0 mol，则样品中n(Cu2O)＝________mol。
解析 根据装置图知，A装置实验目的是制取还原性气体，用的是简易启普发生器，可以用稀硫酸和Zn制取氢气；B装置的作用是干燥气体，C装置用氢气还原红色物质，D装置用酒精灯点燃未反应的氢气。
(1)利用压强差检查装置气密性，其检查方法：向装置A中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱，若液柱高度保持不变，则说明该装置气密性良好。
(2)氢气中若混有空气加热时发生爆炸，所以实验开始先通氢气，打开止水夹通入氢气，通过后续装置充满氢气，目的是排出装置中的空气，检验最后导管出来的氢气的纯度，气体纯净后再点燃C处的酒精喷灯，反应完成后先撤酒精喷灯，待C处冷却至室温后，关闭止水夹，防止生成的铜被空气中的氧气氧化，所以其操作顺序是①⑤④②③。
(3)固体全部溶解，若固体是Fe2O3和Cu2O的混合物，放入足量稀硫酸中会有Cu生成，Cu能与Fe3＋反应生成Cu2＋和Fe2＋，故A错误；若固体是Fe2O3和Cu2O的混合物，加入足量稀硫酸中会有Cu生成，Cu能与Fe3＋反应生成Cu2＋和Fe2＋，铜可能有剩余，故B错误；若固体全部溶解，再滴加KSCN溶液，溶液不变红色，因为Cu2O溶于硫酸生成Cu和CuSO4，而H2SO4不能溶解Cu，所以混合物中必须有Fe2O3存在，生成的Fe3＋恰好与Cu完全反应，有关的离子方程式为Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O、2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，说明样品一定含有Fe2O3和Cu2O，故C正确。另取少量样品于试管中，加入适量的浓硝酸，产生红棕色的气体，是由于Cu2O与HNO3发生氧化还原反应所致，证明样品中一定含有Cu2O，反应的化学方程式为Cu2O＋6HNO3(浓)===2Cu(NO3)2＋2NO2↑＋3H2O。
(4)2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋、Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O，剩余固体为铜，铁离子全部反应生成亚铁离子，生成1.0 mol Fe2＋，消耗Cu 0.5 mol，剩余Cu的物质的量为＝0.05 mol，原样品中Cu2O的物质的量为0.05 mol＋0.5 mol＝0.55 mol。
答案 (1)向装置A中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱，过一段时间若液柱高度保持不变
(2)①⑤④②③
(3)C Cu2O Cu2O＋6HNO3(浓)===2Cu(NO3)2＋2NO2↑＋3H2O
(4)0.55
13.(2018·长沙市三模)硫酸锌被广泛应用于医药领域和工农业生产。工业上由氧化锌矿(主要成分为ZnO，另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等)生产ZnSO4·7H2O的一种流程如图：
(1)步骤Ⅰ的操作是_______________________________________。
(2)步骤Ⅰ加入稀硫酸进行酸浸时，需不断通入高温水蒸气的目的是___________________________________________________________。
(3)步骤Ⅱ中，在pH约为5.1的滤液中加入高锰酸钾，生成Fe(OH)3和MnO(OH)2两种沉淀，该反应的离子方程式为________________________________
___________________________________________________________。
(4)步骤Ⅲ中，加入锌粉的作用是______________________________。
(5)已知硫酸锌的溶解度与温度之间的关系如下表：
温度/℃
0
20
40
60
80
100
溶解度/g
41.8
54.1
70.4
74.8
67.2
60.5
从硫酸锌溶液中获得硫酸锌晶体的实验操作为___________________________________________________________、
冷却结晶、过滤。烘干操作需在减压低温条件下进行，原因是___________________________________________________________。
(6)取28.70 g ZnSO4·7H2O加热至不同温度，剩余固体的质量变化如图所示。分析数据，680 ℃时所得固体的化学式为_____________________________。
a.ZnO b.Zn3O(SO4)2
c.ZnSO4 d.ZnSO4·H2O
解析 氧化锌矿(主要成分为ZnO，另含ZnSiO3、FeCO3、CuO等)加稀硫酸溶解，过滤，滤液中含有硫酸锌、硫酸铜、硫酸亚铁，再加高锰酸钾溶液与亚铁离子反应生成MnO(OH)2和氢氧化铁沉淀，过滤，滤液中含有硫酸铜和硫酸锌，加锌粉置换铜离子，过滤，滤渣为Cu可能含有Zn，滤液为硫酸锌和硫酸钾，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到ZnSO4·7H2O晶体，根据分析可回答问题
(1)分离固体和液体通常用过滤的方法，ZnSiO3、与稀硫酸反应生成硅酸不溶于水，因此所用的操作为过滤。
(2)氧化锌矿在加入稀硫酸溶解的同时不断通入高温水蒸气，可以升高温度、使反应物充分混合，从而加快反应速率。
(3)在pH约为5.1的滤液中加入高锰酸钾，高锰酸钾与Fe2＋发生氧化还原反应，生成Fe(OH)3和MnO(OH)2两种沉淀，则反应的离子方程式为：3Fe2＋＋MnO＋8H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO(OH)2↓＋5H＋。
(4)步骤Ⅲ中，向滤液中加入锌粉，可以与Cu2＋反应置换出铜，从而除去Cu2＋。
(5)从溶液中获得晶体通常用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干等操作，因为ZnSO4·7H2O易分解，所以烘干操作需在减压低温条件下进行，因此，本题正确答案是：60条件下蒸发浓缩；降低烘干的温度，防止ZnSO4·7H2O分解。
(6)28.70 g ZnSO4·7H2O的物质的量为0.1 mol，由Zn元素守恒可以知道，生成ZnSO4·H2O或ZnSO4或ZnO时，物质的量均为0.1 mol，若得ZnSO4·H2O的质量为17.90 g(100 ℃)；若得ZnSO4的质量为16.10 g(250 ℃)；若得ZnO的质量为8.10 g(930 ℃)；据此通过排除法确定680 ℃时所得固体的化学式为Zn3O(SO4)2。
答案 (1)过滤 (2)升高温度、使反应物充分混合，以加快反应速率 (3)3Fe2＋＋MnO＋8H2O===3Fe(OH)3↓＋MnO(OH)2↓＋5H＋ (4)除去Cu2＋ (5)60 ℃条件下蒸发浓缩 降低烘干的温度，防止ZnSO4·7H2O分解 (6)b
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