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專題3.25 產(chǎn)物檢驗(yàn)型實(shí)驗(yàn)探究評價題 產(chǎn)物檢驗(yàn)型實(shí)驗(yàn)探究評價題為高考的?？碱}型。試題與元素及化合物知識聯(lián)系緊密。解題中通過元素及化合物知識，認(rèn)識其特點(diǎn)，用特征的反應(yīng)及現(xiàn)象及檢驗(yàn)，通過物質(zhì)的不同性狀進(jìn)行分離與提純。在復(fù)習(xí)備考過程中需要關(guān)注常見物質(zhì)的檢驗(yàn)方法。 【例1】硫酸亞鐵銨[(NH4)2Fe(SO4)26H2O]是分析化學(xué)中重要的試劑，常用于代替硫酸亞鐵。硫酸亞鐵銨在 500 ℃時，隔絕空氣加熱完全分解。 已知：硫酸亞鐵銨較硫酸亞鐵不易被氧化。 回答下列問題。 (1)硫酸亞鐵銨隔絕空氣加熱完全分解，發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，固體產(chǎn)物可能有FeO和Fe2O3，氣體產(chǎn)物可能有NH3、SO3、H2O、N2和____。 (2)為檢驗(yàn)分解產(chǎn)物的成分，設(shè)計如下實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，加熱A中的硫酸亞鐵銨至分解完全。 ①充分加熱A中固體較長時間后，通入氮?dú)猓康氖莀__________________。 ②驗(yàn)證A中殘留物是否含有FeO，需要選用的試劑有________(填字母)。 A．KSCN溶液　　B．稀硫酸　　C．濃鹽酸　　D．KMnO4溶液 ③裝置B的作用是檢驗(yàn)分解產(chǎn)物中是否有_______氣體生成，若含有該氣體，觀察到的現(xiàn)象為_________________。 ④若A中分解產(chǎn)物有N2，固體殘留物只有Fe2O3，F(xiàn)e2O3的物質(zhì)的量為b mol，C中沉淀的物質(zhì)的量為a mol，則b____(填“>”、“<”或“=”)a。 ⑤實(shí)驗(yàn)中，觀察到裝置C中有白色沉淀生成，則裝置C中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___________________________________。 (3)已知Fe2+被氧氣氧化的反應(yīng)為4Fe2++O2+(4+2x) H2O2Fe2O3xH2O + 8H+，硫酸亞鐵銨溶液較硫酸亞鐵溶液不易被氧氣氧化，其原因是____________________________。 【答案】SO2 使分解產(chǎn)生的氣體在裝置B、C中被完全吸收 BD SO3 溶液變渾濁 < SO2+H2O2+Ba2+=BaSO4↓+2H+ 硫酸亞鐵銨溶液中NH4+發(fā)生水解反應(yīng)，使溶液中c(H+)增大，反應(yīng)逆向移動，抑制Fe2+水解。 （2）①FeO為金屬氧化物，不溶于水、易溶于酸，且易被氧化，根據(jù)此特點(diǎn)，可考慮加入酸性KMnO4溶液將其氧化成Fe3+，KMnO4溶液本身有顏色，不需要加入指示劑，濃鹽酸易被氧化，綜上所述，選用的試劑為稀硫酸與KMnO4溶液，故選BC； ②BaC12可與SO3反應(yīng)生成白色沉淀； ③若A中分解產(chǎn)物有N2，固體殘留物只有Fe2O3，F(xiàn)e2O3的物質(zhì)的量為bmol，C中沉淀物質(zhì)的量為amol，根據(jù)化合價升降相等分析作答； ④因雙氧水具有氧化性，可將SO2氧化成SO42-，SO42-再與Ba2+結(jié)合成沉淀BaSO4，據(jù)此分析作答； （3）①取所配溶液25.00 mL于錐形瓶中，加稀H2SO4酸化，用0.1000mol?L-1 KMnO4溶液滴定，到滴入最后一滴高錳酸鉀溶液至紫紅色且半分鐘不變，說明反應(yīng)至終點(diǎn)； ②結(jié)合化學(xué)反應(yīng)定量關(guān)系計算，MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O。 【詳解】 ②裝置B中BaC12溶液的作用是為了檢驗(yàn)分解產(chǎn)物中是否有SO3氣體生成，若含有該氣體，會生成硫酸鋇白色沉淀，其化學(xué)方程式為：BaC12+SO3+H2O = BaSO4↓+2HC1，則觀察到的觀象為溶液變渾濁； 故答案為：SO3；溶液變渾濁； ③若A中分解產(chǎn)物有N2，固體殘留物只有Fe2O3，F(xiàn)e2O3的物質(zhì)的量為b mol，C中沉淀物質(zhì)的量為a mol，根據(jù)化合價升降必相等，硫降低的化合價(2a)等于鐵升高的化合價(2b)和氮升高的化合價之和，則b小于a， 故答案為：小于； ④C中有白色沉淀生成,是因?yàn)镾O2被雙氧水氧化成SO42?，SO42?再與Ba2+結(jié)合成沉淀BaSO4，則C中發(fā)生的反應(yīng)為SO2+ H2O2+ Ba2+ = BaSO4↓+2H+， 故答案為：SO2+ H2O2+ Ba2+ = BaSO4↓+2H+； 物質(zhì)的檢驗(yàn)通常有鑒定、鑒別和推斷三類，它們的共同點(diǎn)是：依據(jù)物質(zhì)的特殊性質(zhì)和特征反應(yīng)，選擇適當(dāng)?shù)脑噭┖头椒ǎ瑴?zhǔn)確觀察反應(yīng)中的明顯現(xiàn)象，如顏色的變化、沉淀的生成和溶解、氣體的產(chǎn)生和氣味、火焰的顏色等，進(jìn)行判斷、推理。 檢驗(yàn)類型 鑒別 利用不同物質(zhì)的性質(zhì)差異，通過實(shí)驗(yàn)，將它們區(qū)別開來。 鑒定 根據(jù)物質(zhì)的特性，通過實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)出該物質(zhì)的成分，確定它是否是這種物質(zhì)。 推斷 根據(jù)已知實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)象，分析判斷，確定被檢的是什么物質(zhì)，并指出可能存在什么，不可能存在什么。 檢驗(yàn)方法 ① 若是固體，一般應(yīng)先用蒸餾水溶解 ② 若同時檢驗(yàn)多種物質(zhì)，應(yīng)將試管編號 ③ 要取少量溶液放在試管中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，絕不能在原試劑瓶中進(jìn)行檢驗(yàn) ④ 敘述順序應(yīng)是：實(shí)驗(yàn)（操作）→現(xiàn)象→結(jié)論→原理（寫方程式） 常見的幾類檢驗(yàn)方法： 1、氣體檢驗(yàn)：如檢驗(yàn)CO2、CO、SO2、NH3、C2H2、C2H4、H2S、H2等氣體，實(shí)驗(yàn)設(shè)計思路：氣體發(fā)生裝置→檢驗(yàn)雜質(zhì)氣體裝置→除去雜質(zhì)氣體裝置→確定雜質(zhì)氣體除盡裝置→檢驗(yàn)氣體裝置→尾氣處理裝置（有毒氣體、可燃?xì)怏w要考慮尾氣處理）。在解答此類題目時首先要分析制備的氣體和雜質(zhì)的性質(zhì)，其次根據(jù)性質(zhì)確定檢驗(yàn)試劑和方法，最后根據(jù)氣體之間在檢驗(yàn)過程中相互干擾，確定檢驗(yàn)氣體的先后順序。 2、酸、堿、鹽的檢驗(yàn)：如題目中給出一組化合物，要求設(shè)計實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)，一般先選擇物理方法（如溶解性、顏色、氣味和狀態(tài)等），然后再用化學(xué)方法檢驗(yàn)。 3、離子檢驗(yàn)：首先要注意離子檢驗(yàn)所要求的環(huán)境，如酸堿性；其次要注意避免離子間的相互干擾。 1．已知馬爾氏鹽晶體[(NH4)2Fe(SO4)26H2O]易溶于水，不溶于乙醇，受熱易分解，是分析化學(xué)中的重要試劑?；卮鹣铝袉栴}： (1)馬爾氏鹽晶體的制備： 甲組同學(xué)利用新生成的硫酸亞鐵溶液與硫酸銨溶液反應(yīng)制備馬爾氏鹽晶體(已知所使用的鐵屑中含有少量的Fe2O3和FeS雜質(zhì))，裝置如圖所示； ①為了使A中所制得的FeSO4中不含F(xiàn)e3+，應(yīng)使______________________過量(填化學(xué)式)。 ②實(shí)驗(yàn)前期，需要用生成的H2將裝置中的空氣排盡，其原因是______________________，裝置B中的試劑為____________(填寫試劑名稱)。 ③裝置A中反應(yīng)一段時間后，若不拆卸裝置，如何使裝置A中生成的FeSO4進(jìn)入裝置C中，敘述操作過程____________________________________________。 (2)驗(yàn)證馬爾氏鹽晶體分解的氣態(tài)產(chǎn)物成分： 提出假設(shè)：馬爾氏鹽晶體分解可能生成H2O、NH3、SO3、_______等氣態(tài)化合物。 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：實(shí)驗(yàn)小組取一定量馬爾氏鹽晶體隔絕空氣加強(qiáng)熱分解，利用下列裝置檢驗(yàn)氣態(tài)產(chǎn)物的成分(防倒吸裝置已略去)，試完成下表： 操作步驟 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 結(jié)論 ①按___→___→____順序連接裝置(填字母)。 ②___________________。 證明氣體產(chǎn)物中含有H2O和NH3。 ③按B→C→D順序連接裝置，其中裝置B的作用是________________。 B中無明顯現(xiàn)象，C中有白色沉淀生成。 ④______________________。 【答案】Fe 防止空氣中的氧氣氧化Fe2+ NaOH溶液 關(guān)閉止水夾1、3、4，打開止水夾2 SO2 E D A E中無水硫酸銅由白色變?yōu)樗{(lán)色 A中溶液變?yōu)榧t色 吸收NH3，檢驗(yàn)是否存在SO3 氣體產(chǎn)物中無SO3 有SO2 【解析】 【分析】 本題主要從鐵極其化合物、硫及其化合物性質(zhì)的角度出發(fā)，考查常見實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的理解。 【詳解】 故本題答案為：Fe；防止空氣中的氧氣氧化Fe2+；NaOH溶液；關(guān)閉止水夾1、3、4，打開止水夾2。 【點(diǎn)睛】 SO2常作為還原劑，題中H2O2正好是常見氧化劑，然后生成SO42-正好與Ba2+結(jié)合為沉淀，要善于抓住題目“題眼”突破問題。 （9）依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象知產(chǎn)物為Fe2O3、SO2、SO3和H2O，據(jù)此可寫出FeSO47H2O分解的化學(xué)方程式。 【詳解】 (4) 配制硫酸亞鐵溶液所用的蒸餾水應(yīng)預(yù)先煮沸，以除去溶解在水中的氧氣；滴定過程中KMnO4將Fe2+氧化為Fe3+，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為MnO4-+5 Fe2++8H+=Mn2++5 Fe3++4H2O，根據(jù)反應(yīng)關(guān)系，產(chǎn)品純度為； 故答案為：除去蒸餾水中的氧氣；； Ⅱ．（5）氣體產(chǎn)物經(jīng)過試管B時，分解得到的產(chǎn)物中含SO2，品紅溶液褪色； 故答案為：產(chǎn)物中有二氧化硫； （6）氣體產(chǎn)物經(jīng)過試管C時，與氯化鋇溶液反應(yīng)生成白色沉淀，C中反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO3+H2O+BaCl2===BaSO4↓+2HCl； 故答案為：SO3+H2O+BaCl2===BaSO4↓+2HCl； 3．某學(xué)習(xí)小組通過下列裝置探究 MnO2與FeCl36H2O反應(yīng)產(chǎn)物。 （查閱資料）FeCl3是一種共價化合物，熔點(diǎn)306℃，沸點(diǎn)315℃。 實(shí)驗(yàn)編號 操作 現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn) 1 按上圖所示，加熱A中MnO2與FeCl36H2O混合物 ①試管A中固體部分變液態(tài)，上方出現(xiàn)白霧 ②稍后，產(chǎn)生黃色氣體，管壁附著黃色液滴 ③試管B中KI-淀粉溶液變藍(lán) 實(shí)驗(yàn) 2 把A中的混合物換為FeCl36H2O，B中溶液換為KSCN溶液，加熱。 A中固體部分變液態(tài)，產(chǎn)生白霧和黃色氣體，B中KSCN溶液變紅 （實(shí)驗(yàn)探究）實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象如下表： （問題討論） （1）實(shí)驗(yàn)前首先要進(jìn)行的操作是______________________________。 （2）實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2產(chǎn)生的白霧是_______（填化學(xué)式）溶解在水中形成的小液滴。 （3）請用離子方程式解釋實(shí)驗(yàn)2中黃色氣體使KI-淀粉溶液變藍(lán)色的原因_____________。 （4）為確認(rèn)黃色氣體中含有Cl2，學(xué)習(xí)小組將實(shí)驗(yàn)1中試管B內(nèi)KI-淀粉溶液替換為NaBr溶液，發(fā)現(xiàn)B中溶液呈橙色，經(jīng)檢驗(yàn)無Fe2+，說明黃色氣體中含有Cl2。用鐵氰化鉀溶液檢驗(yàn)Fe2+的離子方程式是_________________________________。選擇NaBr溶液的原因是________________________________________________________________。 （實(shí)驗(yàn)結(jié)論） （5）實(shí)驗(yàn)1充分加熱后，若反應(yīng)中被氧化與未被氧化的氯元素質(zhì)量之比為1:2，則A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________________________。 （實(shí)驗(yàn)反思） 該學(xué)習(xí)小組認(rèn)為實(shí)驗(yàn)1中溶液變藍(lán)，也可能是酸性條件下，I－被空氣氧化所致，可以先將裝置中的空氣排盡，以排除O2的干擾。 【答案】檢查裝置的氣密性 HCl 2Fe3＋＋2I—=2Fe2＋＋I(xiàn)2 3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3—=Fe3[Fe(CN)6]2↓ Br—可以被Cl2氧化成Br2，但不會被Fe3＋氧化為Br2 MnO2＋2FeCl36H2O Fe2O3＋MnCl2＋Cl2↑＋2HCl＋11H2O 【解析】 【分析】 （1）實(shí)驗(yàn)前首先要進(jìn)行的操作是檢查裝置的氣密性； （2）FeCl3?6H2O 受熱失去結(jié)晶水，同時水解，生成HCl氣體，HCl和H2O結(jié)合形成鹽酸小液滴； （3）由信息可知，F(xiàn)eCl3是一種共價化合物，受熱變?yōu)辄S色氣體，氯化鐵具有強(qiáng)氧化性，可以將碘離子氧化為碘單質(zhì)； 4．草酸晶體（H2C2O4?2H2O）無色，易溶于水，熔點(diǎn)為101℃（失水后能升華），170℃以上分解。其鈉、鉀、銨鹽均易溶于水，而鈣鹽難溶于水。某實(shí)驗(yàn)探究小組對草酸晶體進(jìn)行加熱，并驗(yàn)證其分解產(chǎn)物。 （1）加熱草酸晶體最適宜選用下圖中的_______(填裝置編號),不選其它裝置的原因是 _________。 （2）若將產(chǎn)生的氣體直接通入澄清石灰水來檢驗(yàn)分解產(chǎn)物中是否含CO2，請你評價正確與否并作簡要的解釋___________。 （3）用下圖裝置檢驗(yàn)草酸的分解產(chǎn)物H2O（g）、CO2和CO．將這種混合氣體依次通過___________（填裝置中接口的字母，可重復(fù)使用）。 （4）能否依據(jù)硬質(zhì)玻璃管Fe2O3質(zhì)量的減輕來計算分解產(chǎn)生CO的量？_____。假設(shè)硬質(zhì)玻璃管中所裝為鐵氧化物的混合物,可能是FeO、Fe2O3、Fe3O4的任意組合,現(xiàn)取ag混合物充分反應(yīng)后,質(zhì)量減輕了8a/29克,通過計算確定該混合物中三種氧化物的物質(zhì)的量的關(guān)系為____。 （5）為測定樣品中草酸晶體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計如下方案：稱取一定量樣品，用上述裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，稱量裝置D反應(yīng)前后的質(zhì)量差。由此計算出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比實(shí)際值偏低，排除儀器和操作因素，其可能原因：_______。 （6）有同學(xué)設(shè)計下圖裝置來證明Fe2O3反應(yīng)后的固體中含有單質(zhì)鐵，你認(rèn)為可行嗎？____，其原因是:_______；圖中安全漏斗的作用是____________________。 （7）設(shè)計一個簡單的實(shí)驗(yàn)證明草酸是弱酸：_____________________________________。 【答案】c 草酸晶體熔點(diǎn)為101℃，加熱熔化為液體從導(dǎo)氣管中流出，所以不用a；當(dāng)170℃以上草酸晶體失去結(jié)晶水而成固體，分解生成的水蒸氣在試管口冷凝為液體，流回到熱的試管底部，使試管炸裂，故b不用 不正確，草酸受熱升華，草酸蒸氣進(jìn)入澄清石灰水生成難溶于水的草酸鈣沉淀 d、c、 a、b f、e、k、j、 g（或h）、h（或g） a、b 、i 不能 n（FeO）：n（Fe 2 O 3 ）=1：1，n（Fe 3 O 4 ）≥0；72n（FeO）+160n（Fe 2 O 3 ）+232n（Fe 3 O 4 ）=a。 一氧化碳沒有全部與氧化銅反應(yīng)（其他合理答案也可以） 可行 Fe2O3反應(yīng)后的固體中，只有單質(zhì)鐵才能與稀鹽酸反應(yīng)放出氣體 加鹽酸時彎管處存有液體，防止產(chǎn)生的氣體從漏斗中逸出 常溫下測定已知濃度c（H2C2O4）溶液的pH，若溶液pH>-lgc（H2C2O4），則H2C2O4為弱酸或弱電解質(zhì)存在電離平衡、不完全電離等性質(zhì)，或測定草酸鈉溶液的pH，如大于7，則為弱酸 【解析】 【分析】 （1）草酸晶體熔點(diǎn)為101℃，加熱熔化為液體從導(dǎo)氣管中流出，所以不用a裝置；b裝置中，當(dāng)170℃以上草酸晶體失去結(jié)晶水而成固體，分解生成的水蒸氣在試管口冷凝為液體，流回到熱的試管底部，使試管炸裂，不用b裝置；c裝置中試管下端是彎管加熱生成的水不會發(fā)生倒流，c裝置可以； （2）草酸蒸氣進(jìn)入澄清石灰水也會發(fā)生反應(yīng)生成草酸鈣白色沉淀； （3）檢驗(yàn)草酸的分解產(chǎn)物H2O（g）、CO2和CO，先通過干燥管檢驗(yàn)生成的水，通過澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳?xì)怏w的存在，通過氫氧化鈉溶液除去氣體中的二氧化碳?xì)怏w，通過堿石灰吸收水蒸氣得到干燥的一氧化碳，通過玻璃管中的氧化鐵發(fā)生反應(yīng)檢驗(yàn)一氧化碳的存在，通過澄清石灰水檢驗(yàn)生成的二氧化碳存在，證明含一氧化碳?xì)怏w，最后剩余一氧化碳?xì)怏w點(diǎn)燃燃燒處理； （4）一氧化碳通過玻璃管發(fā)生的反應(yīng)不能使生成的一氧化碳完全反應(yīng)； （5）氧化鐵發(fā)生反應(yīng)后只有生成的鐵和鹽酸發(fā)生反應(yīng)生成氫氣；安全漏斗的作用是防止生成的氣體從漏斗中逸出； （6）證明草酸是弱酸需要證明水溶液中存在電離平衡，溶液中存在電離平衡，可以測定一定濃度的溶液的pH判斷。 【詳解】 (2)若將產(chǎn)生的氣體直接通入澄清石灰水，草酸受熱升華，草酸蒸氣進(jìn)入澄清石灰水生成難溶于水的草酸鈣沉淀，不能檢驗(yàn)分解產(chǎn)物中是否含CO2。本小題答案為：不正確，草酸受熱升華，草酸蒸氣進(jìn)入澄清石灰水生成難溶于水的草酸鈣沉淀。 (3)檢驗(yàn)草酸的分解產(chǎn)物H2O(g)、CO2和CO，先通過干燥管檢驗(yàn)生成的水，通過澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳?xì)怏w的存在，通過氫氧化鈉溶液除去氣體中的二氧化碳?xì)怏w，通過堿石灰吸收水蒸氣得到干燥的一氧化碳，通過玻璃管中的氧化鐵發(fā)生反應(yīng)檢驗(yàn)一氧化碳的存在，通過澄清石灰水檢驗(yàn)生成的二氧化碳存在，證明含一氧化碳?xì)怏w，最后剩余一氧化碳?xì)怏w點(diǎn)燃燃燒處理，裝置接口連接順序?yàn)椋篸、c、 a、b f、e、k、j、 g（或h）、h（或g） a、b 、i。本小題答案為： d、c、 a、b f、e、k、j、 g（或h）、h（或g） a、b 、i。 (4)Fe2O3質(zhì)量的減輕能計算發(fā)生反應(yīng)的CO的量，一氧化碳通過玻璃管發(fā)生的反應(yīng)不能使生成的一氧化碳完全反應(yīng)，生成的一氧化碳沒有完全與Fe2O3反應(yīng)。 a克鐵氧化物的混合物所含鐵原子的質(zhì)量為（a- 8a/29）g= g，所以混合物中n（Fe）：n（O）=，由于Fe 3 O 4 中鐵原子與氧原子的個數(shù)比為3：4，只要FeO與Fe2O3 保證混合鐵原子與氧原子的個數(shù)比為3：4，即可，與Fe 3 O 4 任意含量無關(guān)，令n（FeO）為x，n（Fe 2 O 3 ）為y，所以有（x+2y）：（x+3y）=3：4，即x：y=1：1，且滿足三者質(zhì)量之和為ag，即72n（FeO）+160n（Fe 2 O 3 ）+232n（Fe 3 O 4 ）=a。本小題答案為：不能；n（FeO）：n（Fe 2 O 3 ）=1：1，n（Fe 3 O 4 ）≥0；72n（FeO）+160n（Fe 2 O 3 ）+232n（Fe 3 O 4 ）=a。 （4）FeSO4分解得到氣體X與紅棕色固體Y，X由兩種化合物組成，將X通入品紅溶液，溶液褪色，而X通入BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀，則X為SO2、SO3混合物，結(jié)合轉(zhuǎn)化關(guān)系可知Y為Fe2O3。 反應(yīng)Ⅰ的反應(yīng)方程式為：2FeSO4 Fe2O3+SO2↑+SO3↑； X為SO2、SO3混合物，溶于水生成物中含有硫酸，與BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀為BaSO4。