2020版导与练一轮复习化学习题：第十章 化学实验综合题型 第30讲 探究性综合实验题

第30讲 探究性综合实验题

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知识点 物质的性质探究 物质的成分探究 反应原理探究 题号 4,5 1,2 3 1.(2018·福建福州高三下学期质量检测)蛋白质是生命的物质基础。某学习小组通过实验探究一种蛋白质的元素组成。 Ⅰ.确定该蛋白质中的某些组成元素

(1)为确定该蛋白质中含氮元素,将样品中有机氮转化成铵盐,能证明铵盐存在的实验方法是

。

(2)为确定该蛋白质中含碳、氢、硫三种元素,采用如下图装置进行研究,通入氧气使样品在装置A中充分燃烧,并使其产物依次缓缓通过其余装置。

①装置B中的试剂是 。

1

②装置D的作用是 。 ③当装置B、C、E、F依次出现下列现象: ,品红褪色, ,出现白色浑浊;可证明燃烧产物中含有H2O、SO2、CO2。

结论:该蛋白质中含碳、氢、硫、氮等元素。

Ⅱ.为测定该蛋白质中硫元素的质量分数,小组取蛋白质样品充分燃烧,先用足量碘水吸收二氧化硫,再取吸收液,以淀粉为指示剂,用硫代硫酸钠溶液滴定过量的碘。已知:2S2

+I2

S4

+2I-

(3)写出二氧化硫与碘水反应的化学方程式: 。 (4)滴定终点的现象为 。

(5)取蛋白质样品m g进行测定,采用c1 mol/L的碘水 V1 mL进行吸收,滴定过量的碘时消耗c2 mol/L硫代硫酸钠溶液V2 mL。该蛋白质中的硫元素的质量分数为 。

(6)若燃烧时过量氧气进入吸收液中,可能会导致该蛋白质中的硫元素的质量分数测定值 (填“偏大”或“偏小”或“无影响”)。 解析:Ⅰ.(1)注入氢氧化钠溶液,加热,生成能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体,则证明存在铵盐。(2)蛋白质中含碳、氢、硫三种元素,通入氧气使样品在装置A中充分燃烧,生成二氧化碳、水、二氧化硫;B装置中盛放无水硫酸铜检验水、C装置中的品红检验二氧化硫、D装置中的酸性高锰酸钾溶液除二氧化硫,E装置中的品红检验二氧化硫

2

是否除尽、F中的澄清石灰水检验二氧化碳;所以①装置B中的试剂是无水硫酸铜。②装置D的作用是除去SO2,避免对CO2的检验造成干扰。③当装置B、C、E、F依次出现下列现象:粉末由白色变蓝色,C中品红褪色,E中品红不褪色(或仍显红色),F中出现白色浑浊;可证明燃烧产物中含有H2O、SO2、CO2。Ⅱ.(3)二氧化硫与碘水反应生成硫酸、氢碘酸,反应方程式是I2+SO2+2H2O

H2SO4+2HI。(4)达到滴定终

点时碘单质完全被还原为I-,现象是当滴入最后一滴Na2S2O3溶液后,溶液的蓝色褪去,且半分钟内不恢复原色。(5)设m g样品中硫元素的

=c1 mol/L×V1×10-3

质量是x g,根据电子守恒+

L,x=32c1 mol/L×V1×10-3 L-16c2 mol/L×V2×10-3 L,该蛋白质中的硫元

素

的

质

量

分

数

为

×100%=%

。(6)过量氧气进入吸收液中,部分二氧化硫被氧气氧化,消耗硫代硫酸钠溶液的体积偏大,所以蛋白质中的硫元素的质量分数测定值偏小。

答案:(1)注入氢氧化钠溶液,加热,生成能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体

(2)①无水硫酸铜 ②除去SO2,避免对CO2的检验造成干扰 ③粉末由白色变蓝色 不褪色(或仍显红色) (3)I2+SO2+2H2O

H2SO4+2HI

(4)当滴入最后一滴Na2S2O3溶液后,溶液的蓝色褪去,且半分钟内不恢

3

复原色 (5)% (6)偏小

2.(2019·浙江绍兴月考)某同学对铜与浓硫酸反应产生的黑色沉淀进行探究,实验步骤如下:

Ⅰ.将光亮铜丝插入浓硫酸中,加热;

Ⅱ.待产生黑色沉淀和气体时,抽出铜丝,停止加热;

Ⅲ.冷却后,从反应后的混合物中分离出黑色沉淀,洗净、干燥备用。 查阅文献:检验微量Cu2+的方法:向试液中滴加K4[Fe(CN)6]溶液,若产生红褐色沉淀,证明有Cu2+。

(1)该同学假设黑色沉淀是CuO。检验过程如下:

①将CuO放入稀硫酸中,一段时间后,再滴加K4[Fe(CN)6]溶液,产生红褐色沉淀。

②将黑色沉淀放入稀硫酸中,一段时间后,再滴加K4[Fe(CN)6]溶液,未见红褐色沉淀。

由该检验过程所得结论是 。 (2)再次假设,黑色沉淀是铜的硫化物。实验如下:

实验装置 现象 1.A试管中黑色沉淀逐渐溶解 2.A试管内上方出现红棕色气体 3.B试管中出现白色沉淀 ①现象2说明黑色沉淀具有 性。

②能确认黑色沉淀中含有S元素的现象是 ,相应的离子方程式是 。

4

③为确认黑色沉淀是“铜的硫化物”,还需进行的实验操作是 。 (3)以上实验说明,黑色沉淀中存在铜的硫化物。进一步实验后证明黑色沉淀是CuS与Cu2S的混合物。将黑色沉淀放入浓硫酸中加热一段时间后,沉淀溶解,其中CuS溶解的化学方程式是 。 解析:(1)由①、②两个对照实验可知黑色固体中不含CuO。 (2)①由黑色沉淀与稀硝酸混合现象:A试管中黑色沉淀逐渐溶解;A试管内上方出现红棕色气体,说明黑色沉淀具有还原性,能将稀硝酸还原生成NO,NO遇氧气生成红棕色的NO2;②B试管中出现白色沉淀,则为稀硝酸将黑色沉淀中的S元素氧化生成SO2,SO2与NO2共同通入BaCl2溶液,NO2与水反应生成的硝酸将SO2氧化为S生成BaSO4沉淀,离子方程式为2N2NO+4H+(或NO2+SO2+Ba2++H2O

+3SO2+3Ba2++2H2O

,S

与Ba2+反应3BaSO4↓+

BaSO4↓+NO+2H+);③为确认黑色沉淀是

铜的硫化物,还需确认铜离子,故需取冷却后A装置试管中的溶液,滴加K4[Fe(CN)6]溶液,若产生红褐色沉淀,证明有Cu2+,说明黑色沉淀是铜的硫化物。

(3)浓硫酸具有强氧化性,将CuS氧化为SO2。 答案:(1)黑色沉淀中不含有CuO (2)①还原 ②B试管中出现白色沉淀 2N3BaSO4↓+2NO+4H+(或NO2+SO2+Ba2++H2O

+3SO2+3Ba2++2H2O

BaSO4↓+NO+2H+)

③取冷却后A装置试管中的溶液,滴加K4[Fe(CN)6]溶液,若产生红褐色沉淀,证明有Cu2+,说明黑色沉淀是铜的硫化物

5

(3)CuS+4H2SO4(浓)CuSO4+4SO2↑+4H2O

3.(2019·浙江绍兴月考)某同学为探究元素周期表中元素性质的递变规律,设计了如下系列实验。

Ⅰ.(1)将钠、钾、镁、铝各1 mol分别投入足量的同浓度的盐酸中,试预测实验结果: 与盐酸反应最剧烈, 与盐酸反应的速度最慢; 与盐酸反应产生的气体最多。 (2)向Na2S溶液中通入氯气出现黄色浑浊,可证明Cl的非金属性比S强,反应的离子方程式为 。 (3)将NaOH溶液与NH4Cl溶液混合生成NH3·H2O,从而验证NaOH的碱性大于NH3·H2O,继而可以验证Na的金属性大于N,你认为此设计是否合

理

?

并

说

明

理

由: ,

;

Ⅱ.利用图装置可验证同主族元素非金属性的变化规律。 (4)

干

燥

管

D

的

作

用

为 ;

(5)若要证明非金属性:C>Si,则在A中加盐酸、B中加CaCO3、C中加Na2SiO3溶液,观察到C中溶液 的现象,即可证明。但有的同学认为盐酸具有挥发性,可进入C中干扰实验,应在

6

两装置间添加装有 溶液的洗气瓶。

解析:Ⅰ.(1)金属性:K>Na>Mg>Al,金属越活泼,与酸反应越剧烈,则将钠、钾、镁、铝各1 mol分别投入足量同浓度的盐酸中,钾与盐酸反应最剧烈,铝与盐酸反应的速度最慢,钠、钾、镁、铝均为1 mol时Al失去电子最多,则铝与盐酸反应产生的气体最多。

(2)向Na2S溶液中通入氯气出现黄色浑浊,说明生成单质S,证明Cl的非金属性比S强,该反应的离子方程式为S2-+Cl2

S↓+2Cl-。

(3)将NaOH溶液与NH4Cl溶液混合生成NH3·H2O,可以说明NaOH的碱性大于NH3·H2O,但不能说明Na的金属性大于N,因为要验证金属性的强弱,必须通过比较最高价氧化物对应水化物的碱性来进行比较,而 NH3·H2O 不是氮元素的最高价氧化物的水化物。

Ⅱ.(4)球形干燥管D能够防止倒吸,避免C中液体进入锥形瓶中。 (5)二氧化碳与硅酸钠溶液反应生成硅酸白色沉淀,因氯化氢具有挥发性,会干扰实验结果,需将二氧化碳中混有的氯化氢除掉,根据氯化氢与碳酸氢钠反应,而二氧化碳不反应,可以在B和C之间增加装有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶。 答案:(1)钾 铝 铝 (2)S2-+Cl2

S↓+2Cl-

(3)不合理 用碱性强弱比较金属性强弱时,一定要用元素的最高价

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氧化物的水化物的碱性强弱比较,而NH3·H2O不是氮元素的最高价氧化物的水化物 (4)防止倒吸

(5)有白色沉淀生成 饱和NaHCO3

4.(2018·河北石家庄高三下学期一模)AgNO3是中学化学常用试剂,某兴趣小组设计如下实验探究其性质。 Ⅰ.AgNO3的热稳定性

AgNO3受热易分解,用如图装置加热AgNO3固体,试管内有红棕色气体生成,一段时间后,在末端导管口可收集到无色气体a。

(1)实验室检验气体a的方法为 。 (2)已知B中只生成一种盐,据此判断AgNO3受热分解的化学方程式为 。 (3)从安全角度考虑,上述实验装置存在一处明显缺陷,改进措施为 。 Ⅱ.AgNO3与盐溶液的反应

(4)甲同学认为试管②中产生银镜是Fe2+所致,其离子方程式为 ;

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乙同学认为要判断该观点正确,需增加如下实验,取2 mL 0.5 mol/L AgNO3溶液于试营中,向其中滴加几滴 ,若只产生白色沉淀,证明甲同学观点正确。

(5)已知:AgSCN为白色沉淀。试管③中红色褪去的原因为 (请从平衡移动的角度解释)。 (6)设计实验证明Ksp(AgI)

限选试剂:0.1 mol/L AgNO3溶液、0.1 mol/L KI溶液、0.1 mol/L KSCN溶液

。 解析:考查实验方案设计与评价。Ⅰ.(1)根据实验,加热硝酸银,有红棕色气体产生,说明产生NO2,通过装置B后,在末端导管口可收集到无色气体,无色气体可能为氧气,检验氧气的方法是将带火星的木条放至导管口,木条复燃。(2)NO2应:2NO2+2NaOH

与

NaOH

反

NaNO2+NaNO3+H2O,氧气能把NaNO2氧化成NaNO3,根据

信息,B中只生成一种盐,说明氧气过量,根据得失电子数目守恒,Ag的化合价降低,推断出硝酸银受热分解的方程式为2AgNO3

2Ag+2NO2

↑+O2↑。(3)NO2能与NaOH发生反应,容易造成导管内的气体压强减小,容易引起倒吸,因此A、B装置之间连接一个防倒吸的安全瓶。Ⅱ.(4)Ag+的氧化性比F

强,因此发生Ag++Fe2+

F

+Ag;根据②的

实验现象以及若只产生白色沉淀,证明甲同学观点正确,推出所加溶

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液为F

0.5 mol·L-1(NH4)2SO4(溶液)。(5)溶液中发生

Fe(SCN)3使局部变红;振荡试管时,过量的Ag+与SCN-反

+3SCN-

应生成AgSCN沉淀,降低了c(SCN-),平衡逆向移动,溶液褪色。(6)方案一:向盛有0.1 mol/L AgNO3溶液的试管中滴加0.1 mol/L KSCN溶液至不再有白色沉淀生成,向其中滴加 0.1 mol/L KI溶液,白色沉淀转化为黄色沉淀,则证明Ksp(AgI)

2Ag+2NO2↑+O2↑

(3)A、B装置之间连接一个防倒吸的安全瓶 (4)Ag++Fe2+

Ag+F

0.5 mol/L(NH4)2SO4溶液 +3SCN-Fe(SCN)3使局部变红;振荡试管时,过量

(5)溶液中发生F

的Ag+与SCN-反应生成AgSCN沉淀,降低了c(SCN-),平衡逆向移动,溶液褪色

(6)方案一:向盛有0.1 mol/L AgNO3溶液的试管中滴加0.1 mol/L KSCN溶液至不再有白色沉淀生成,向其中滴加0.1 mol/L KI溶液,白色沉淀转化为黄色沉淀,则证明Ksp(AgI)

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欲探究该合金的性质并测定合金中铝的质量分数。

(1)甲同学预测:该合金与10 mol·L-1硝酸反应时有NO2气体生成,可能还有NO生成。查阅资料:常温下,NO2与N2O4混合存在,在低于0 ℃时几乎只有无色的N2O4液体或晶体存在。设计如下装置进行实验。按下图连接装置并检验气密性后,称取5 g合金放于圆底烧瓶中,并滴加10 mol·L-1硝酸。

①合金中Cu与稀硝酸反应的离子方程式是

。

②C装置的目的是 。

③能证明有NO2生成的实验现象是 ,能证明有NO生成的实验操作与现象是 。 ④实验进行至A中固体全部溶解后,未检验到有NO生成,甲同学认为硬铝合金与10 mol·L-1硝酸反应时没有NO生成。乙同学认为不能确定是否生成了NO,需补充操作才能证明,该操作是 。

(2)为测定合金中铝的质量分数,丙同学查阅资料: 部分金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表。 金属离子

开始沉淀时的pH 沉淀完全的pH 11

Al3+ Cu2+ Mg2+ 3.4 4.1 9.4 4.7 6.9 12.4 pH>7.8时,Al(OH)3开始溶解,pH>10.8时Al(OH)3完全溶解。 设计如下方案并进行实验:

①调节pH时,应控制pH的范围是 。

②选用NaOH溶液调节pH,得到溶液B的离子方程式是 。

③Al(OH)3经过滤、洗涤、灼烧至恒重后称量,质量为8.5 g,则该合金中铝的质量分数是 。

解析:(1)①铜与稀硝酸反应生成NO气体,反应的离子方程式为3Cu+ 2N

+8H+

3Cu2++2NO↑+4H2O。②已知常温下,NO2与N2O4混合存在,在

低于0 ℃时几乎只有无色的N2O4液体或晶体存在,而实验目的是检验生成的气体中含有NO,所以装置C的作用是将生成的NO2冷凝为N2O4,与NO分离,排除干扰。③若A中有红棕色的气体生成,C中有无色的液体或晶体存在,则证明反应中有二氧化氮气体生成;能证明有NO生成的实验操作与现象:打开活塞K,鼓入空气,若D中的气体由无色变为红棕色,证明有NO生成。④由于装置中氧气与NO反应生成二氧化氮,干扰了实验,所以应该在加入HNO3前通入N2,除尽装置中的空气。(2)①结合反应流程可知,溶液B中含有偏铝酸根离子,沉淀C为氢氧

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化镁、氢氧化铜,则调节溶液的pH必须满足镁离子、铜离子完全沉淀,而铝离子完全转化成偏铝酸根离子,根据表中数据及氢氧化铝完全溶解的pH可知,此时pH≥12.4。②溶液B中含有偏铝酸根离子,反应的离子方程式为Al3++4OH-化铝的物质的量为

Al

+2H2O。③8.5 g为氧化铝的质量,则氧≈0.083 3 mol,根据元素守恒可知合金

中含有铝的物质的量为0.083 3 mol×2=0.166 6 mol,所以合金中铝的质量分数为答案:(1)①3Cu+2N

+8H+

×100%≈90%。

3Cu2++2NO↑+4H2O ②将生成的NO2冷凝

为N2O4,与NO分离,排除干扰 ③A中有红棕色气体生成,C中有无色液体或晶体存在 打开活塞K,鼓入空气,若D中的气体由无色变为红棕色,证明有NO生成 ④在加入HNO3前通入N2,除尽装置中的空气 (2)①pH≥12.4 ②Al3++4OH-

Al+2H2O ③90%

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