化学实验专题实验设计与探究

专题：化学实验设计与探究（1）

班别 座号 姓名

1．已知某混合金属粉末，除铝处还含有铁、铜中的一种或两种，所含金属的量都在5%以上。请设计合理实验

探究该混合物金属粉末中铁、铜元素的存在。

仅限选择的仪器和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、药匙；1mol/L硫酸、2mol/L、2mol/LNaOH溶液、20%KSCN溶液。 完成以下实验探究过程： （1）提出假设：

假设1：该混合金属粉末中除铝外还含有 元素； 假设2：该混合金属粉末中除铝外还含有 元素； 假设3：该混合金属粉末中除铝外还含有Fe、Cu元素； （2）设计实验方案

基于假设3，设计出实验方案（不要在答题卡上作答）。 （3）实验过程

根据（2）的实验方案，叙述实验操作、预期现象和结论。 【提示】Ⅰ．在答题卡上按以下方式作答，注意前后内容对应； Ⅱ．注意文字简洁，确保不超过答题卡空间。 编号 实验操作 ① ② ③ ④

2．三氧化二铁和氧化亚铜都是红色粉末，常用作颜料。某校一化学实验小组通过实验来探究一红色粉末是

Fe2O3、Cu2O或二者混合物。探究过程如下：

查阅资料：Cu2O是一种碱性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4，在空气中加热生成CuO。 提出假设

假设1：红色粉末是Fe2O3；

假设2：红色粉末是Cu2O；

假设3： 。

设计探究实验

取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加KSCN试剂。

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预期现象和结论

(1)若假设1成立，则实验现象是 。 (2)若滴加KSCN试剂后溶液不变红色，则证明原固体粉末中一定不含三氧化二铁。你认为这种说法合理

吗? 。简述你的理由(不需写出反应的方程式) 。 (3)若固体粉末完全溶解无固体存在，滴加KSCN试剂时溶液不变红色，则证明原固体粉末是 ，写出发生反应的离子方程式 。 探究延伸

经实验分析，确定红色粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物。

(4)实验小组欲用加热法测定Cu2O的质量分数。取ag固体粉末在空气中充分加热，待质量不再变化时，称其质量为bg(b>a)，则混合物中Cu2O的质量分数为 。 (5)实验小组欲利用该红色粉末制取较纯净的胆矾(CuSO4·5H2O)。经查阅资料得知，在溶液中通过调节溶液的酸碱性而使Cu2+、Fe2+、Fe3+分别生成沉淀的pH如下：

物质 Cu(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 开始沉淀pH 6.0 7.5 1.4 沉淀完全pH 13 14 3.7

实验室有下列试剂可供选择：A.氯水 B.H2O2 C.NaOH D.Cu2(OH)2CO3实验小组设计如下实验方案：

试回答：

①试剂1为 ，试剂2为 (填字母)。 ②固体X的化学式为 。

③操作I为 。

3．Ca3(PO4)2、CaHPO4均为难溶于水的白色固体。某同学向Na2HPO4溶液中滴加CaCl2溶液至恰好反应，生成．．．．

了白色沉淀。试设计一个简单的实验方案，来证明所生成的白色沉淀是Ca3(PO4)2还是CaHPO4。

实验原理________________________________________________________________________________ 。 实验用品及试剂：烧杯、玻璃棒、试管、滴管；石蕊试液、酚酞、pH试纸 实验步骤、现象及结论：（可以不填满） 1．____________________________________________________________________________________。 2．____________________________________________________________________________________。 3．____________________________________________________________________________________。 4．____________________________________________________________________________________。 5．____________________________________________________________________________________。

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4．已知有一白色粉末是由NaCl、Na2SO4、Na2CO3、CuSO4、MgCl2中的一种或几种组成。某同学欲探究这一粉

末的组成，做了如下实验：

①取少量粉末，加水溶解，得无色透明溶液；

②取①中溶液少量，加入NaOH溶液，无明显现象发生； ③另取少量粉末，加入稀盐酸，无明显现象发生。

（1）请你根据该同学实验所得现象，推测这一粉末的可能组成是

； （2）若推测该粉末只由Na2SO4组成，请你在该同学实验基础上设计后续实验，以确定这包粉末的组成。［可供选

择的试剂有：BaCl2溶液、AgNO3溶液、稀HNO3、NaOH溶液、Na2CO3溶液、Ba（NO3）2溶液、稀盐酸］

【提示】Ⅰ．在答题卡上按以下方式作答，注意前后内容对应； Ⅱ．注意文字简洁，确保不超过答题卡空间。

编号 Ⅲ．④⑤可填满，也可不填满，不够可增加⑥⑦……。

实验操作 ④ 预期现象和结论 ⑤

5．将红矾钠（重铬酸钠：Na2Cr2O7· 2H2O）与KCl固体1：2（物质的量比）混合溶于水后经适当操作可

得到K2Cr2O7晶体。请填写表中空格。完成上述过程。 序号 ① ② 实验步骤 溶解 简述实验操作（不必叙述如何组装实验装置） 将混合物放入烧杯中，加水，充分搅拌直到固体不再溶解。 ③ ④ ⑤ 过滤、干燥 得到K2Cr2O7晶体 3

6．已知化合物甲和乙都不溶于水，甲可溶于质量分数大于或等于98％的硫酸，而乙不溶。现有一份甲和乙的混

合物样品，通过实验进行分离，可得到固体甲。(实验中使用的过滤器是用于过滤强酸性液体的耐酸过滤器)请填写表中空格，完成由上述混合物得到固体甲的实验设计。 序号 实验步骤 简述实验操作 (不必叙述如何组装实验装置) 将混合物放入烧杯中，加入98％H2SO4,充分搅拌直到固体不再溶解

① 溶解 ② ③ ④ ⑤ 检验沉淀 是否洗净 ⑥

7．某研究性学习小组进行二氧化硫的制备实验探究。

⑴当用过量的铁粉与浓硫酸在加热条件下反应时，发现生成的气体冷却后体积比理论计算所得二氧化硫的体积要多。请你推测可能的原因并说明验证的方法：

可能原因：________________________________________________________________________________ 验证方法：________________________________________________________________________________ ⑵当用铜与浓硫酸反应制备二氧化硫时发现，铜与热的浓硫酸反应后没有得到预期的蓝色溶液，而是得到白色沉淀。请你预测可能的原因：

①___________________________________________ ； ②______________________________________。

验证白色沉淀主要成分的方法是：______________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

8．有一种工业废水，已知其中含有大量FeSO4，少量Ag+和Na+，以及部分污泥。试设计一个既经济又合理的方

法以回收金属银、硫酸亚铁。分步列出实验步骤，并说明每一步骤的目的不一定填满，也可补充。 （1）_____________________________________________，（2） ____________________________________，

（3）_____________________________________________，（4）_____________________________________， （5）_____________________________________________，（6）_____________________________________， （7）_____________________________________________，（8）_____________________________________。

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专题：化学实验设计与探究（1）答案

1．（1）Cu；Fe（顺序可交换）

假设3：红色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物

（3）（注意分几个步骤；每个步骤有几个要点；陈述的严密性等等）

编号 实验操作 用药匙取少许样品，加入试管取过量．．．．．．A中，再用滴管．．① NaOH溶液并滴加到试管A中，充分反应后，静置，弃去上层清液，剩余固体备用 ② 往试管A的剩余固体中加过量稀硫酸，充分反应后，．．静置。取上层清液于试管B中，剩余固体备用 往试管B中加入少许稀，再滴加KSCN溶液 ．．固体部分溶解，并有气体放出，溶液呈浅绿色，可能含铁 溶液先变黄色，加KSCN后显血红色，结合②可知，一定含铁 固体溶解，有无色刺激性气体产生并很④ 往②剩余固体中加入稀，再滴加NaOH溶液 快变成红棕色，溶液显蓝色，加NaOH溶液后有蓝色沉淀产生，一定含铜。 样品部分溶解，并有气体放出 预期现象和结论 ③

2．(1) 固体完全溶解，溶液呈血红色

(2) 不合理 当原固体粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物时，加入稀H2SO4后产生的Fe3+可能完全与Cu反应生

成Fe2+，滴加KSCN溶液后也可以不变红色。

(3) Fe2O3和Cu2O Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O Cu2O+2H+ =Cu+Cu2++H2O 2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+ (4) 9(b－a)(或900(b－a)％)

aa(5) ①B、D ②Fe(OH)3 ③加热浓缩，降温结晶 3． 实验原理：若生成物的混合物显强酸性，则生成的沉淀为Ca3(PO4)2 2Na2HPO43CaCl2Ca3(PO4)24NaCl2HCl． 若生成物的混合物不显酸性，则生成的沉淀为CaHPO4, Na2HPO4CaCl2CaHPO42NaCl 实验用品及试剂：烧杯、玻璃棒、试管、滴管；石蕊试液、酚酞、pH试纸 实验步骤、现象及结论：（可以不填满） 1．将氯化钙溶液滴入到Na2HPO4溶液中过量至不再沉淀为止．。 2．沉淀静置。 3．取一小段pH试纸放在干燥洁净的表面皿．用洁净干燥的玻璃棒蘸取溶液滴到pH试纸。 4．与标准比色卡对照，若溶液呈酸性，则证明生成的为Ca3(PO4)2；反之则证明为CaHPO4。

专题：化学实验设计与探究（1）答案 第 1 页 （共 2 页）

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4．（1）只有NaCl（1分）；只有Na2SO4（1分）；由NaCl和Na2SO4组成（1分）； （2）

编号 ④ 实验操作 取①中溶液少量于试管中，（1分） ．．．．滴加酸化的Ba(NO3)2溶液，（1分） 取①中溶液少量于试管中，滴加过量酸．．⑤ 化的Ba(NO3)2溶液，（1分）充分反应后，静置。取上层清液于试管中（1分），再加入酸化的AgNO3溶液（1分） 无明显现象（1），说明溶液中无Cl（1分），所以该粉末组成只有Na2SO4（1分） —预期现象和结论 产生白色沉淀（1分），说明Na2SO4存在（1分） 5．

② ③ 蒸发 过滤 冷却，结晶 将所得溶液转移至蒸发皿中，加热蒸发溶液，使NaC1结晶析出 趁热过滤，将NaC1晶体与溶液分离 冷却滤液使K2Cr2O7结晶析出 6.

④ 序号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 实验步骤 溶解 过滤 稀释 (或沉淀) 过滤 洗涤沉淀 检验沉淀 是否洗净 实验操作及注意事项(简述) 将混合物放入烧杯中，加入98％的H2S04，充分搅拌直到固体不再溶解 安装好过滤装置，将①的悬浊液沿玻璃棒慢慢加入过滤器中过滤 在另一烧中，放入适量蒸馏水，将②的滤液沿玻璃棒慢慢加人该烧杯中，并不断搅拌 重新安装过滤装置，将③的悬浊液沿玻璃棒慢慢加入过滤器中过滤 向④的过滤器中注入少量蒸馏水，使水面浸过沉淀物，等水滤出后，再次加水洗涤，连洗几次 用小试管从⑤的漏斗下口取少量洗出液，滴入BaCl2溶液，如果没有白色沉淀，说明沉淀已洗净

7．⑴可能原因：随着反应的进行，硫酸的浓度不断减小，当反应进行一段时间后，浓硫酸转化为稀硫酸。稀硫酸与

铁反应不产生SO2，而是产生H2。从反应方程式中可以看出，消耗等量的硫酸，产生H2的体积要多于SO2。 验证方法：将气体通入品红溶液中，红色褪去，说明含有SO2；用过量酸性高锰酸钾溶液除尽SO2后，再将气体点燃，产物冷却后能使无水硫酸铜变蓝，从而证明此气体为氢气。

⑵可能原因：①浓硫酸具有吸水性，使水合硫酸铜失水呈白色 ②硫酸铜难溶于浓硫酸

验证方法：将盛有反应物的反应容器中的混合物小心倒入盛有水的烧杯中，边倒边搅拌，可以发现白色沉淀溶解，溶液变蓝色，从而证明其为硫酸铜。 8．1 过滤除去污泥，

2 滤液中加入过量铁粉，使Ag+还原为金属银，

4 将混有铁粉的Ag用稀硫酸处理，使Fe溶解，

6 将第3和5步的滤液合并，蒸发浓缩，冷却，使硫酸亚铁结晶析出，

3 过滤，将Ag和过量铁粉从溶液中分离出来， 5 过滤，分离出银，

7 过滤，得到硫酸亚铁晶体，Na+留在母液中。

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