新教材2022届新高考化学人教版一轮学案：10.3 化学实验方案的设计与评价

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[考试要求]
1．学会常见气体的实验室制法(包括所用试剂、反应原理、仪器和收集方法)及相关的实验设计与评价。2.根据化学实验的目的和要求，能做到：①设计实验方案；②正确选用实验装置；③掌握控制实验条件的方法；④预测或描述实验现象、分析或处理实验数据，得出合理结论；⑤评价或改进实验方案。
考点一 常见气体的制备实验与评判
1 知识梳理
1.气体制备装置
2.气体的收集方法
3.气体干燥净化装置
4.防倒吸装置
[提醒]
涉气类制备实验先后顺序
（1）装配仪器时：先下后上，先左后右。
（2）加入试剂时，先固后液。
（3）实验开始时：先检查装置气密性，再加药品，后点酒精灯。
（4）净化气体时：一般先除去有毒、有刺激性气味的气体，后除去无毒、无味的气体，最后除水蒸气。
（5）防倒吸实验：往往是最后停止加热或停止通气。
（6）防氧化实验：往往是最后停止通气。
2 对点速练
练点一 实验装置的选择
1．下列制备和收集气体的实验装置合理的是（ ）
2．下列实验室中制取气体的药品和装置图正确的是（ ）
练后归纳
气体制备实验的基本思路
练点二 气体制备实验的综合设计
3．某化学兴趣小组为研究生铁（含碳）与浓硫酸的反应情况及产物性质，设计如下实验。请回答下列问题：
（1）按上图所示装置进行实验（夹持装置及尾气处理装置未画出）。仪器b的名称为 ；实验过程中，装置B中观察的现象是 ；装置C中有白色沉淀生成，该沉淀是 （填化学式）。
（2）装置A中还会产生CO2气体，请写出产生CO2的化学方程式：________________________________________________________________________。
（3）为了验证装置A中产生的气体中含有CO2，请从下列①～④中选出必要的装置，连接到A装置的c处管口，从左到右的顺序为 （填序号）；然后再进行的操作是从a处多次鼓入N2，其目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）某同学通过验证实验后期装置A中产生的气体知道还含有H2，理由是________________________________________________________________________
（用离子方程式表示）。
4．过氧化锶（SrO2）通常用作分析试剂、氧化剂、漂白剂等。制备原理为Sr＋O2 eq \(=====,\s\up13(△)) SrO2。某兴趣小组利用下列装置在实验室中模拟制备过氧化锶。
（1）选择必要仪器制备过氧化锶（气流按从左到右的流向）： （填字母）。
（2）该实验制备氧气的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）连接好装置进行实验，实验步骤如下，正确的操作顺序为 （填序号）。
①打开分液漏斗活塞，将水滴入烧瓶中 ②在相应装置中装入药品 ③检查装置气密性 ④加热 ⑤停止加热 ⑥关闭分液漏斗活塞
（4）利用反应Sr2＋＋H2O2＋2NH3＋8H2O===SrO2·8H2O↓＋2NH4+制备过氧化锶，装置如下：
①仪器X的作用是________________________________________________________________________。
②氨气在该反应中所起的作用是________________________________________________________________________。
③实验结束后，得到SrO2·8H2O的操作为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（5）设计实验证明SrO2的氧化性比FeCl3的氧化性强：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
5．实验室用下图所示装置制备KClO溶液，并通过KClO溶液与Fe（NO3）3溶液的反应制备高效水处理剂K2FeO4。
已知K2FeO4具有下列性质：①可溶于水、微溶于浓KOH溶液，②在0～5℃、强碱性溶液中比较稳定，③在Fe3＋和Fe（OH）3催化作用下发生分解，④在酸性至弱碱性条件下，能与水反应生成Fe（OH）3和O2。
（1）装置A中KMnO4与盐酸反应生成MnCl2和Cl2，其离子方程式为 ，将制备的Cl2通过装置B可除去 （填化学式）。
（2）Cl2与KOH在较高温度下反应生成KClO3。在不改变KOH溶液的浓度和体积的条件下，控制反应在0～5℃进行，实验中可采取的措施是 、 。
（3）制备K2FeO4时，KClO饱和溶液与Fe（NO3）3饱和溶液的混合方式为________________________________________________________________________。
（4）提纯K2FeO4粗产品[含有Fe（OH）3、KCl等杂质]的实验方案：将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3 ml·L－1 KOH溶液中， （实验中须使用的试剂有：饱和KOH溶液，乙醇；除常用仪器外须使用的仪器有：砂芯漏斗，真空干燥箱）。
考点二 化学实验方案的设计和评价
1 知识梳理
1.化学实验方案设计的基本原则
2．实验方案设计的步骤
3．实验方案评价的四大原则
（1）可行性原则
①分析实验方案是否科学可行；
②实验操作是否安全合理；
③实验步骤是否简单方便；
④实验效果是否明显。
（2）绿色化学原则
①实验过程中是否造成环境污染；
②原料是否无毒、安全、易得；
③原料利用率是否较高；
④反应速率是否较快。
（3）安全性原则
化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下：
①净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸；
②进行某些易燃易爆实验时要防爆炸；
③防氧化；
④污染性的气体要进行尾气处理；有粉末状态物质参加的反应，要注意防止导气管堵塞；
⑤防吸水。
（4）规范性原则
①冷凝回流（有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置，如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等）；
②易挥发液体产物（导出时可为蒸气）的及时冷却；
③仪器拆卸与组装顺序相反，按照从右向左，从高到低的顺序；
④其他（如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等）。
2 对点速练
练点一 化学实验方案一致性判断
1．下列实验方案能达到相应实验目的的是（ ）
2.由下列实验操作得出的实验现象和实验结论均正确的是（ ）
3.室温下进行下列实验，根据实验操作和现象所得到的结论正确的是（ ）
练点二 化学实验方案的设计
4．已知①Na2CrO4溶液中加酸调节pH为3.5时，CrO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 转化为Cr2O eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(7)) 。
②相关物质在不同温度时溶解度如下表：
“过滤”时产生的滤渣[Cr（OH）3]可用于制备Na2Cr2O7晶体。
（1）滤渣经干燥后与Na2CO3混合在空气中煅烧生成Na2CrO4和CO2，此反应的化学方程式为 。
（2）请补充完整上述煅烧后混合物制备Na2Cr2O7晶体（橙红色）的实验方案：水浸，过滤， ，得Na2Cr2O7晶体（必须使用的试剂有：硫酸，蒸馏水）。
5．[2019·江苏化学，19]实验室以工业废渣（主要含CaSO4·2H2O，还含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3）为原料制取轻质CaCO3和（NH4）2SO4晶体，其实验流程如下：
（1）室温下，反应CaSO4（s）＋CO32-（aq）⇌CaCO3（s）＋SO42-（aq）达到平衡，则溶液中 eq \f(c（SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ）,c（CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ）) ＝ [Ksp（CaSO4）＝4.8×10－5，Ksp（CaCO3）＝3×10－9]。
（2）将氨水和NH4HCO3溶液混合，可制得（NH4）2CO3溶液，其离子方程式为 ；浸取废渣时，向（NH4）2CO3溶液中加入适量浓氨水的目的是 。
（3）废渣浸取在如图所示的装置中进行。控制反应温度在60～70 ℃，搅拌，反应3小时。温度过高将会导致CaSO4的转化率下降，其原因是 ；保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变，实验中提高CaSO4转化率的操作有 。
（4）滤渣水洗后，经多步处理得到制备轻质CaCO3所需的CaCl2溶液。设计以水洗后的滤渣为原料，制取CaCl2溶液的实验方案：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
[已知pH＝5时Fe（OH）3和Al（OH）3沉淀完全；pH＝8.5时Al（OH）3开始溶解。实验中必须使用的试剂：盐酸和Ca（OH）2]。
练点三 化学实验方案综合评价
6．某同学设计两种方案来检验Na2SO3溶液是否发生变质。
方案一：取样，加入稀盐酸有气泡生成，认为亚硫酸钠溶液没有变质。
方案二：取样，加入氯化钡溶液有白色沉淀生成，认为亚硫酸钠溶液完全变质。
请你对两方案作出评价：
方案一： （填“合理”或“不合理”），理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
方案二： （填“合理”或“不合理”），理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
7．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。
（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。为证明是否是K2FeO4氧化了Cl－而产生Cl2，设计以下方案：
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）。
②根据K2FeO4的制备实验得出：氧化性Cl2 FeO42-（填“>”或“<”），而方案Ⅱ实验表明，Cl2和FeO42-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FeO42-> MnO42-，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FeO42-> MnO42-。若能，请说明理由；若不能，进一步设计实验方案。
理由或方案：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
8．实验室以菱镁矿（主要成分MgCO3，少量的CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3）为原料生产高纯MgO，其主要实验流程如下：
（1）写出用热的NH4Cl溶液浸出镁元素的离子方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）在温度、搅拌时间一定的情况下，搅拌转速对Mg（OH）2的沉淀量的影响如图1所示。搅拌转速大于500转/分，Mg（OH）2沉淀量降低的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）灼烧Ⅱ所用装置如图2所示，仪器A的名称是 。为提高MgO的纯度，需充分灼烧，通过“称量”确定灼烧已经完全的方法是 。
（4）将用NH4Cl浸出所得溶液直接蒸干、灼烧也能制得MgO，该方法的缺点是 。
（5）补充完整由滤渣（SiO2、Al2O3、Fe2O3）制备纯净的Al2（SO4）3·18H2O晶体的实验步骤：向一定量滤渣中加入足量的稀硫酸，充分反应后过滤，向滤液中滴加NaOH溶液至生成的沉淀不再减少，过滤， ，抽干，装瓶（实验中须使用的试剂：CO2气体、稀硫酸、蒸馏水、无水乙醇）。
本讲真题研练
1．[2020·天津卷，15]为测定CuSO4溶液的浓度，甲、乙两同学设计了两个方案。回答下列问题：
Ⅰ.甲方案
实验原理：CuSO4＋BaCl2===BaSO4↓＋CuCl2
实验步骤：
（1）判断SO42-沉淀完全的操作为 。
（2）步骤②判断沉淀是否洗净所选用的试剂为 。（3）步骤③灼烧时盛装样品的仪器名称为 。
（4）固体质量为w g，则c（CuSO4）＝ ml·L－1。
（5）若步骤①从烧杯中转移沉淀时未洗涤烧杯，则测得c（CuSO4） （填“偏高”“偏低”或“无影响”）。
Ⅱ.乙方案
实验原理：Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu
Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑
实验步骤：
①按如图安装装置（夹持仪器略去）
②……
③在仪器A、B、C、D、E中加入图示的试剂
④调整D、E中两液面相平，使D中液面保持在0或略低于0刻度位置，读数并记录
⑤将CuSO4溶液滴入A中并搅拌，反应完成后，再滴加稀硫酸至体系不再有气体产生
⑥待体系恢复到室温，移动E管，保持D、E中两液面相平，读数并记录
⑦处理数据
（6）步骤②为 。
（7）步骤⑥需保证体系恢复到室温的原因是 （填序号）。
a.反应热受温度影响
b.气体密度受温度影响
c.反应速率受温度影响
（8）Zn粉质量为a g，若测得H2体积为b mL，已知实验条件下ρ（H2）＝d g·L－1，则c（CuSO4）＝ ml·L－1（列出计算表达式）。
（9）若步骤⑥E管液面高于D管，未调液面即读数，则测得c（CuSO4） （填“偏高”“偏低”或“无影响”）。
（10）是否能用同样的装置和方法测定MgSO4溶液的浓度： （填“是”或“否”）。
2．[2019·浙江4月卷，28]某同学设计如图装置（气密性已检查）制备Fe（OH）2白色沉淀。
请回答：
（1）仪器1的名称 。装置5的作用 。
（2）实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液不能进入4中。请为装置作一处改进，使溶液能进入4中 。
（3）装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因 。
3．[2018·全国卷Ⅰ，26]醋酸亚铬[（CH3COO）2Cr·2H2O]为砖红色晶体，难溶于冷水，易溶于酸，在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂，将三价铬还原为二价铬；二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示，回答下列问题：
（1）实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却，目的是 ，仪器a的名称是 。
（2）将过量锌粒和氯化铬固体置于c中，加入少量蒸馏水，按图连接好装置，打开K1、K2，关闭K3。
①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，该反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
②同时c中有气体产生，该气体的作用是 。
（3）打开K3，关闭K1和K2。c中亮蓝色溶液流入d，其原因是 ；d中析出砖红色沉淀，为使沉淀充分析出并分离，需采用的操作是 、 、洗涤、干燥。
（4）指出装置d可能存在的缺点 。
第3讲 化学实验方案的设计与评价
考点一
2对点速练
1．解析：用氯化铵和氢氧化钠固体加热制备NH3时也有水生成，则加热时试管口应略向下倾斜，以防止试管口的水滴倒流炸裂试管，且收集试管的管口应塞一团棉花，以防止对流，收集到较纯净的NH3，A错误；NO易被氧化不能利用排空气法收集，应利用排水法收集，B错误；氢气的密度比空气小，氢气应短导管进长导管出，采用向下排空气法收集，C错误；H2O2在二氧化锰的催化作用下，分解生成水和氧气，反应不用加热，氧气不溶于水可用排水法收集，D正确。
答案：D
2．解析：实验室用氢氧化钙和氯化铵固体混合加热制取氨气，A项错误；用浓盐酸与二氧化锰反应制取氯气需要加热，B项错误；装置右边的导管口应与饱和碳酸钠溶液液面相切，导管不能插入液体中，C项错误；氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化，加煤油液封可防止氧气与氢氧化亚铁反应，D项正确。
答案：D
3．解析：（1）由装置图可知，仪器b为分液漏斗，生铁（含碳）与浓硫酸反应生成二氧化硫气体，可使湿润的品红试纸褪色，湿润的蓝色石蕊试纸变红；把二氧化硫通入硝酸钡溶液发生氧化还原反应生成硫酸钡沉淀。
（2）C与浓硫酸反应的化学方程式为C＋2H2SO4（浓） eq \(=====,\s\up13(△)) CO2↑＋2SO2↑＋2H2O。
（3）二氧化碳和二氧化硫都能使澄清石灰水变浑浊，因此应先用酸性高锰酸钾溶液除去二氧化硫，然后通过品红溶液检验二氧化硫是否除尽，最后通入澄清石灰水检验二氧化碳的存在，所选仪器从左到右的顺序为③②④，然后从a处多次鼓入N2的目的是赶尽装置中的空气，防止空气中的CO2干扰实验。
（4）某同学通过验证实验后期装置A中产生的气体知道还含有H2的理由是随着反应的进行浓硫酸逐渐变为稀硫酸，稀硫酸与铁单质反应生成氢气，其反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
答案：（1）分液漏斗 湿润的品红试纸褪色，湿润的蓝色石蕊试纸变红 BaSO4
（2）C＋2H2SO4（浓） eq \(=====,\s\up13(△)) CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
（3）③②④ 赶尽装置中的空气，防止空气中的CO2干扰实验
（4）Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
4．解析：（1）根据反应原理，需要制备氧气。由于锶是活泼金属，能与水发生反应，因此需要预先除去氧气中的水蒸气，然后通入玻璃管中与锶发生反应，同时防止空气中的水和二氧化碳进入E装置，因此装置的连接顺序是A→B→E→B。（3）由于有气体参加反应，所以首先要检查装置的气密性，然后加入药品。打开分液漏斗活塞，排尽装置内的空气，对玻璃管进行加热，发生反应，反应完全后，停止加热，关闭分液漏斗活塞，故实验操作的顺序是③②①④⑤⑥。（4）①氨气极易溶于水，因此仪器X的作用是防倒吸。②根据反应原理Sr2＋＋H2O2===SrO2＋2H＋，通入氨气可中和H＋，促进反应的正向进行。
答案：（1）A→B→E→B
（2）2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
（3）③②①④⑤⑥
（4）①防倒吸 ②中和生成的氢离子，促进反应正向进行 ③过滤、洗涤、干燥
（5）在盐酸酸化的氯化亚铁溶液中滴加硫氰化钾溶液，无明显现象，再向其中加入少量过氧化锶，溶液变为红色，证明SrO2的氧化性比FeCl3的强
5．解析：（1）KMnO4具有强氧化性，能将Cl－氧化成Cl2，反应离子方程式为2MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ＋10Cl－＋16H＋===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O，用饱和食盐水可除去Cl2中的HCl气体。（2）由于Cl2与KOH反应是放热反应，可以通过缓慢加入盐酸来降低溶液的温度或直接将装置C用冰水浴降温。（3）由于K2FeO4在Fe3＋的作用下会发生分解，故KClO与Fe（NO3）3反应时Fe3＋不能过量，故需要将Fe（NO3）3缓慢滴加到KClO溶液中，并不断搅拌。（4）K2FeO4溶于稀KOH溶液，但微溶于浓KOH溶液，故先将K2FeO4粗产品溶于稀KOH溶液，用砂芯漏斗过滤除去Fe（OH）3杂质，再加入饱和KOH溶液使K2FeO4从溶液中析出。经过滤（砂芯漏斗）、洗涤（乙醇洗涤）、干燥（真空干燥箱）后得K2FeO4。
答案：（1）2MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O HCl
（2）缓慢滴加盐酸 装置C加冰水浴
（3）在搅拌下，将Fe（NO3）3饱和溶液缓慢滴加到KClO饱和溶液中
（4）用砂芯漏斗过滤，将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和KOH溶液，搅拌、静置，再用砂芯漏斗过滤，晶体用适量乙醇洗涤2～3次后，在真空干燥箱中干燥
考点二
2对点速练
1．解析：检验蔗糖水解产物葡萄糖，硫酸是催化剂，检验前需加入NaOH溶液中和硫酸，否则不会产生砖红色沉淀，故A选项错误；制取氢氧化铁胶体是向沸水中滴入饱和FeCl3溶液，继续加热至液体呈红褐色，故B选项错误；向AgNO3溶液中加入NaCl溶液至不再有沉淀生成，再滴加KI溶液发生了反应AgCl（s）＋I－（aq）⇌AgI（s）＋Cl－（aq），发生了沉淀的转化，可说明AgCl的Ksp比AgI的大，故C选项正确；元素金属性强弱可比较其单质置换水或酸中氢的难易，或其最高价氧化物对应水化物碱性的强弱，该实验方案中因Mg不能与NaOH（aq）反应作正极，Al作负极，不符合活泼的金属作负极的规律，故D选项错误。
答案：C
2．解析：石灰石和盐酸反应产生的CO2气体，由于HCl具有挥发性，所以将气体直接通入硅酸钠溶液中，会发生反应：2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl；CO2＋H2O＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2Na2CO3，因此不可以证明碳酸的酸性比硅酸强，A错误；向FeCl3溶液中通入足量的H2S，会发生反应：2FeCl3＋H2S===2FeCl2＋S↓＋2HCl，只能形成S单质一种沉淀，可以证明Fe3＋的氧化性强于S，B错误；向某无色溶液中滴加少量新制氯水，加入淀粉后溶液变成蓝色，说明反应后的溶液中含有I2，则加入氯水前溶液中含有I－，发生反应：Cl2＋2I－===2Cl－＋I2，C正确；同类型的难溶电解质，Ksp小的先沉淀，而AgCl、Ag2CrO4的类型不同，不能由现象直接比较Ksp，D错误。故合理选项是C。
答案：C
3．解析：本题涉及的考点有Fe2＋的检验、Ksp大小比较、氧化性强弱判断、盐类的水解，考查考生化学实验与探究的能力，体现了科学探究与创新意识的学科核心素养。
检验Fe2＋应先加KSCN溶液，溶液不变红色，再滴加新制氯水，溶液变红色，A不正确；I－先沉淀，说明Ksp（AgI）答案：C
4．解析：（2）Na2CrO4溶液加硫酸至pH为3.5时生成Na2Cr2O7：2Na2CrO4＋H2SO4===Na2Cr2O7＋Na2SO4＋H2O，Na2Cr2O7溶液中含有Na2SO4杂质。利用90℃以上Na2SO4溶解度开始减小，进行蒸发结晶除去，利用其在40℃时溶解度最大，将Na2Cr2O7溶液降温到40℃结晶。
答案：（1）4Cr（OH）3＋4Na2CO3＋3O2 eq \(=====,\s\up13(高温)) 4Na2CrO4＋4CO2＋6H2O （2）向滤液中加入硫酸调节pH至3.5，将溶液加热到90℃（以上）蒸发结晶，有大量无色晶体析出，至有少量橙红色晶体析出时趁热过滤，滤液降温至40℃结晶，过滤，用蒸馏水洗涤，干燥得Na2Cr2O7晶体
5．解析：本题涉及的考点有Ksp的应用，沉淀的转化与生成，离子方程式的书写等；考查考生分析、解决化学问题的能力；体现了科学态度与社会责任的化学核心素养。
（1）溶液中 eq \f(c（SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ）,c（CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ）) ＝ eq \f(c（SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ）·c（Ca2＋）,c（CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ）·c（Ca2＋）) ＝ eq \f(Ksp（CaSO4）,Ksp（CaCO3）) ＝ eq \f(4.8×10－5,3×10－9) ＝1.6×104。
（2）（NH4）2CO3溶液中CO32-水解，CO32-＋H2O⇌HCO3-＋OH－，加入适量浓氨水，溶液中OH－浓度增大，抑制CO32-水解，从而增加溶液中CO32-的浓度，促进CaSO4转化为CaCO3。
（3）（NH4）2CO3受热易分解，生成NH3、CO2、H2O；加快搅拌速率可使反应物反应更充分，提高CaSO4的转化率。
解析：（4）滤渣的主要成分有CaCO3、SiO2、Al2O3、Fe2O3。用盐酸将其溶解后，过滤除去SiO2。用Ca（OH）2调节滤液的pH到5～8.5，使Fe3＋和Al3＋完全沉淀，过滤除去Fe（OH）3和Al（OH）3。
答案：（1）1.6×104
（2）HCO3-＋NH3·H2O===NH4+＋CO32-＋H2O
（或HCO3-＋NH3·H2O⇌NH4+＋CO32-＋H2O）
增加溶液中CO32-的浓度，促进CaSO4的转化
（3）温度过高，（NH4）2CO3分解 加快搅拌速率
（4）在搅拌下向足量稀盐酸中分批加入滤渣，待观察不到气泡产生后，过滤，向滤液中分批加入少量Ca（OH）2，用pH试纸测量溶液pH，当pH介于5～8.5时，过滤
6．答案：不合理 亚硫酸钠部分变质时加入稀盐酸也会产生气泡 不合理 亚硫酸钠也能与氯化钡反应生成白色沉淀，亚硫酸钠未变质或部分变质时也会产生白色沉淀
7．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中装入饱和食盐水，以除去混在Cl2中的HCl。洗气时，气体应长管进、短管出。（2）①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FeO42-一定与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，会快速产生O2，FeO42-会与H＋发生氧化还原反应生成Fe3＋和O2，离子方程式为4FeO42-＋20H＋===4Fe3＋＋3O2↑＋10H2O。②碱性条件下，氧化性Cl2>FeO42-；而在酸性条件下，FeO42-的氧化能力增强，氧化性Cl2答案：（1）①2KMnO4＋16HCl===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O ②
（2）①Fe3＋ 4FeO42-＋20H＋===4Fe3＋＋3O2↑＋10H2O ②> 溶液酸碱性不同
③理由：FeO42-在过量酸的作用下完全转化为Fe3＋和O2，溶液浅紫色一定是MnO4-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
8．解析：（1）NH4Cl溶解MgO可以理解为其水解呈酸性NH4+＋H2O⇌NH3·H2O＋H＋，水解生成的H＋与MgO反应，促进水解平衡正向移动，生成NH3。（2）利用氨水沉镁，转速过快，氨气挥发；转速过快，生成Mg（OH）2颗粒小，不易沉降（类似于胶体的生成）。（4）浸出液中含有MgCl2、NH4Cl，加热时产生HCl、NH3污染环境。
答案：（1）MgO＋2NH4+ eq \(=====,\s\up13(△)) Mg2＋＋2NH3↑＋H2O （2）搅拌转速过快，Mg（OH）2颗粒变小，不易沉降（或搅拌转速过快，促进氨气挥发） （3）坩埚 连续两次灼烧后称得（坩埚和固体的）质量相同
（4）直接灼烧生成的NH3、HCl污染环境、生成MgO纯度不高、能耗更高
（5）向所得滤液中通入二氧化碳气体至沉淀不再增多，过滤，用蒸馏水洗涤沉淀2～3次，加入稀硫酸至沉淀完全溶解，将所得溶液蒸发浓缩、冷却结晶，过滤，用无水乙醇洗涤晶体2～3次
本讲真题研练
1．解析：本题考查物质的基本性质、化学实验基本操作、化学计算等知识，考查的化学学科核心素养是科学探究与创新意识。（1）加入BaCl2溶液后，若SO42-已经完全沉淀，则向上层清液中继续加入BaCl2溶液时就不会产生新的沉淀，故相应的检验方法是向上层清液中加入BaCl2溶液，没有白色沉淀出现，说明SO42-沉淀完全。（2） BaSO4沉淀中所含有的杂质为Cu2＋、Cl－，可用AgNO3溶液检验最后一次洗涤液中是否含有Cl－的方法达到目的。（3）灼烧固体时通常在坩埚中进行。（4）w g BaSO4的物质的量是ω233 ml，由“SO42-”守恒可知n（CuSO4）＝ω233 ml，c（CuSO4）＝ω233 ml÷0.025 L＝40ω233 ml·L－1。（5）由于烧杯内壁会沾有一定量BaSO4，因此若不洗涤烧杯，会导致BaSO4损失，由此计算出的CuSO4的量少于理论值，从而导致测量出的CuSO4溶液浓度偏低。（6）由于实验涉及气体，故装置连接好后应检查装置的气密性。（7）由于气体密度受温度影响，故要想准确测量氢气的体积，必须保证反应前后体系温度相等，故答案为b。（8）消耗的锌的物质的量为a65 ml，生成的n（H2）＝bd×10-32 ml，因此与CuSO4反应的Zn的物质的量为（a65－bd×10-32）ml，故c（CuSO4）＝a65－bd×10-3225×10-3ml·L－1。（9）当E管液面高于D管时，说明C、D中气体压强大于大气压，这样测量出的气体体积值偏小，由c（CuSO4）的计算表达式知测量出的c（CuSO4）偏高。（10）由于MgSO4不能与锌反应，故不能用此方法测定MgSO4溶液的浓度。
答案：（1）向上层清液中继续滴加BaCl2溶液，无白色沉淀生成，则沉淀完全
（2）AgNO3溶液 （3）坩埚 （4）40ω233 （5）偏低
（6）检查装置气密性 （7）b （8）a65－bd×10-3225×10-3
（9）偏高 （10）否
2．解析：（1）仪器1的名称为分液漏斗。由于Fe（OH）2易被氧气氧化，故装置5的作用是通过液封，防止空气进入装置4。（2）3中溶液不能进入4中的原因是生成的氢气沿着导管通过2逸出，三颈烧瓶中无法形成高压，故只需在2、3之间加一个控制开关。（3）生成灰绿色沉淀说明氢氧化亚铁被部分氧化，分析原因应该是装置4中的空气未排尽。
答案：（1）滴液漏斗（分液漏斗） 液封，防止空气进入装置4
（2）在装置2、3之间添加控制开关
（3）装置4内的空气没有排尽
3．解析：（1）由于醋酸亚铬易被氧化，所以需要尽可能避免与氧气接触，因此实验中所用蒸馏水均需煮沸后迅速冷却，目的是去除水中溶解氧；根据仪器构造可知仪器a是分液（或滴液）漏斗。
（2）①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，说明Cr3＋被锌还原为Cr2＋，反应的离子方程式为Zn＋2Cr3＋===Zn2＋＋2Cr2＋。②锌还能与盐酸反应生成氢气，由于装置中含有空气，能氧化Cr2＋，所以氢气的作用是排除c中空气。
（3）打开K3，关闭K1和K2，由于锌继续与盐酸反应生成氢气，导致c中压强增大，所以c中亮蓝色溶液能流入d装置，与醋酸钠反应；根据题干信息可知醋酸亚铬难溶于冷水，所以为使沉淀充分析出并分离，需要采取的操作是（冰浴）冷却、过滤、洗涤、干燥。
（4）由于d装置是敞开体系，因此装置的缺点是可能使醋酸亚铬与空气接触被氧化而使产品不纯。
答案：（1）去除水中溶解氧 分液（或滴液）漏斗
（2）① Zn＋2Cr3＋===Zn2＋＋2Cr2＋ ②排除c中空气
（3）c中产生H2使压强大于大气压 （冰浴）冷却 过滤
（4）敞开体系，可能使醋酸亚铬与空气接触反应装
置类型
反应装置图
适用气体
操作注意事项
固、固
加热型
O2、
NH3等
①试管要干燥；
②试管口略低于试管底；
③加热时先均匀加热再固定加强热
固、液加
热型或液、
液加热型
Cl2、
HCl等
①烧瓶加热时要隔石棉网；
②反应物均为液体时，烧瓶内要加碎瓷片（或沸石）
固、液不
加热型
或液、液
不加热型
H2、CO2、
SO2、NO、
NO2等
①使用长颈漏斗时，要使漏斗下端插入液面以下；
②启普发生器只适用于块状固体和液体反应，且气体不溶于水；
③使用分液漏斗既可以增强气密性，又可控制液体流速
收集
方法
收集气体
的类型
收集装置
可收集的气体
（举例）
排水法
难溶于水或
微溶于水，
又不与水反
应的气体
O2、H2、NO、CO等
排空气法
向上排空气法
密度大于空
气且不与空
气中的成分
反应
Cl2、SO2、NO2、CO2
向下排空气法
密度小于空
气且不与空
气中的成分
反应
H2、NH3
类型
液态
干燥剂
固态
干燥剂
固态
干燥剂
固体，
加热
装置
选项
实验目的
实验方案
A
检验蔗糖水解生成葡萄糖
取适量蔗糖溶于盛有蒸馏水的试管中，滴入稀硫酸加热一段时间，冷却，滴入新制氢氧化铜悬浊液，加热至沸腾，观察有无砖红色沉淀
B
实验室制备氢氧化铁胶体
向盛有25 mL蒸馏水的烧杯中滴入5～6 滴氯化铁饱和溶液，加热煮沸至溶液呈红褐色，停止加热
C
比较AgCl、AgI的Ksp大小
向盛有10滴0.1 ml·L－1 AgNO3溶液的试管中滴加0.1 ml·L－1NaCl溶液至不再有沉淀生成，再滴加0.1 ml·L－1 KI溶液
D
比较Mg、Al的金属性强弱
用导线连接镁片和铝片，插入盛有氢氧化钠溶液的烧杯中，观察气泡
选项
实验操作
实验现象
实验结论
A
将石灰石和盐酸反应产生的气体直接通入硅酸钠溶液中
生成白色沉淀
碳酸的酸性比硅酸强
B
向FeCl3溶液中通入足量的H2S
生成两种沉淀
Fe3＋的氧化性强于S
C
向某无色溶液中滴加少量新制氯水
加入淀粉后溶液变成蓝色
原溶液中含有I－
D
向AgCl固体滴加饱和Na2CrO4溶液
有砖红色沉淀生成
Ksp：Ag2CrO4选项
实验操作和现象
结论
A
向X溶液中滴加几滴新制氯水，振荡，再加入少量KSCN溶液，溶液变为红色
X溶液中一定含有Fe2＋
B
向浓度均为0.05 ml·L－1的NaI、NaCl混合溶液中滴加少量AgNO3溶液，有黄色沉淀生成
Ksp（AgI）>Ksp（AgCl）
C
向3 mL KI溶液中滴加几滴溴水，振荡，再滴加1 mL淀粉溶液，溶液显蓝色
Br2的氧化性比I2的强
D
用pH试纸测得：CH3COONa溶液的pH约为9，NaNO2溶液的pH约为8
HNO2电离出H＋的能力比CH3COOH的强
温度
溶解度/g
物质
20 ℃
30 ℃
40 ℃
60 ℃
80 ℃
90 ℃
Na2SO4
19.5
40.8
48.8
45.3
43.7
42.7
Na2Cr2O7
183
198
215
269
376
405
方案Ⅰ
取少量a，滴加KSCN溶液至过量，溶液呈红色
方案Ⅱ
用KOH溶液充分洗涤C中所得固体，再用KOH溶液将K2FeO4溶出，得到紫色溶液b，取少量b，滴加盐酸，有Cl2产生