专题强化练习（十五）实验方案设计与评价、综合性实验1．(2017·咸阳二模)下列实验能达到预期目的的是( )答案：B 解析：SO 2－3结合H ＋为一级水解，HSO －3结合H ＋为二级水解，HSO －3结合H ＋的能力比SO 2－3弱，A 错误；溶液中CO 2－3与Ba 2＋结合为沉淀后使CO 2－3的水解平衡：CO 2－3＋H 2O HCO －3＋OH －逆向移动，溶液碱性减弱，含有酚酞的溶液红色变浅，B 正确；防止Fe 2＋被氧化可以加少量铁粉，若加铜粉，Cu 可被Fe 3＋氧化为Cu 2＋，引入新的杂质，C 错误；0.2 mol/L NaOH 溶液有10 mL ，生成Mg(OH)2沉淀后有大量OH －剩余，可继续与FeCl 3溶液反应生成Fe(OH)3沉淀，与沉淀转化无关，不能证明在相同温度下K sp [Mg(OH)2]>K sp [Fe(OH)3]，D 错误。
2．(2017·河北石家庄质检二)某实验小组为测定工业纯碱中碳酸钠的质量分数(含少量NaCl)，准确称量W g 样品进行实验，下列实验方法所对应的实验方案和测量数据最合理的是( )答案：A解析：A 项，以甲基橙为指示剂，用标准盐酸滴定Na 2CO 3时，达到滴定终点时发生的反应为Na 2CO 3＋2HCl===2NaCl ＋CO 2↑＋H 2O ，根据消耗的HCl 的物质的量可求得Na 2CO 3的质量，进而可求出其质量分数，故A 项正确；B 项，测定原理是通过碱石灰吸收样品与盐酸反应产生的CO 2，利用CO 2和Na 2CO 3的物质的量关系求得Na 2CO 3的质量，但由于碱石灰还能吸收反应中带出的水蒸气，会使测定结果偏高，故B 项不合理；C 项，测定原理是利用样品和盐酸反应后减轻的质量即为生成的CO 2的质量，进而求得Na 2CO 3的质量，但由于CO 2可溶于水，产生的CO 2不能全部逸出，且部分水蒸气也会逸出，因此减轻的质量并不是产生的全部CO 2的质量，故C 项不合理；D 项，测定原理是用排水法测出样品与盐酸反应产生的CO 2的体积，进而求得Na 2CO 3的质量，但由于CO 2可溶于水，测得的体积会小于实际产生的CO 2的体积，从而造成结果偏低，因此D 项也不合理。
3．答案：B 解析：将饱和Na 2SO 4溶液加入到饱和石灰水中，有白色沉淀生成，但Ca(OH)2、CaSO 4化合物类型不同，不能说明K sp [Ca(OH)2]>K sp (CaSO 4)，故A 错误；双手紧握烧瓶，使烧瓶内温度升高，气体膨胀，一会儿看见试剂瓶的导管内形成一段水柱，可判断该装置气密性良好，故B 正确；将Al 2(SO 4)3溶液蒸干，虽然铝离子水解，但由于硫酸难挥发，则仍得到Al 2(SO 4)3，故C 错误；锥形瓶中有淡黄色沉淀产生，说明有溴离子存在，但溴单质易挥发，也可能是溴单质溶于水生成的氢溴酸与AgNO 3反应生成淡黄色沉淀，故不能说明苯与溴发生取代反应，故D 错误。
4．(2017·山东联考)亚硝酸钠(NaNO 2)是一种重要的工业盐，也常用于鱼类、肉类等食品的染色和防腐，易溶于水，微溶于乙醇。
某化学兴趣小组对亚硝酸钠进行多角度探究：Ⅰ.亚硝酸钠的制备(1)实验中用恒压滴液漏斗，相比普通分液漏斗，其显著的优点是_________________________________。
(2)D 中澄清石灰水变浑浊，则C 中制备NaNO 2的离子方程式为_________________________________。
Ⅱ.探究亚硝酸钠与硫酸反应气体产物成分已知：①NO＋NO2＋2OH－===2NO－2＋H2O；②气体液化的温度：NO2：21 ℃；NO：－152 ℃。
(3)反应前应打开弹簧夹，先通入一段时间氮气，目的是____________________________________________________。
(4)为了检验装置A中生成的气体产物，仪器的连接顺序(按左→右连接)：A、C________、________、________。
(5)在关闭弹簧夹，打开分液漏斗活塞，滴入70%硫酸后，A中产生红棕色气体。
①确认A中产生的气体含有NO，依据的现象是______________________________________________________。
②装置B的作用是_______________________________。
Ⅲ.设计实验证明酸性条件下NaNO2具有氧化性供选用的试剂：NaNO2溶液、KMnO4溶液、FeSO4溶液、KI溶液、稀硫酸、淀粉溶液、KSCN溶液_______________________________________________。
答案：Ⅰ.(1)平衡滴液漏斗与烧瓶中压强，便于稀硝酸流下(2)4NO＋O2＋2CO2－3===4NO－2＋2CO2Ⅱ.(3)排尽装置中的空气，防止生成的NO被氧化，干扰气体产物的检验(4)E D B(5)①D中通入氧气后，气体由无色变为红棕色②尾气处理，吸收氮氧化物，防止污染空气Ⅲ.取FeSO4溶液并滴加稀硫酸酸化，滴加几滴KSCN溶液，溶液仍为浅绿色，滴加少许NaNO2溶液，此时溶液由浅绿色变为血红色，证明NaNO2具有氧化性(或取KI溶液并滴加稀硫酸酸化，滴加淀粉溶液，无明显现象，滴加少许NaNO2溶液，溶液变蓝，证明NaNO2具有氧化性)解析：Ⅰ.(1)恒压滴液漏斗可起到平衡压强作用，相比普通漏斗，优点是平衡滴液漏斗与烧瓶中压强，便于液体顺利流下。
(2)将稀硝酸和铜反应产生的NO和氧气通入碳酸钠溶液中制备亚硝酸钠，根据化合价升高和降低数目相等配平离子方程式为4NO＋O2＋2CO2－3===4NO－2＋2CO2。
Ⅱ.(3)NO可与空气中的氧气反应，故通入一段时间氮气的目的是排尽装置中的空气，防止生成的NO被氧化，干扰气体产物的检验。
(4)通过E冷凝NO2，再通过D检测NO，最后尾气处理，仪器连接顺序为EDB。
(5)①D中通入氧气后，当看到气体由无色变为红棕色可确认含NO。
②氮氧化物有毒，B用于尾气处理，防止污染空气。
Ⅲ.根据氧化还原反应规律，要证明亚硝酸钠具有氧化性，需选还原性物质，可选FeSO4溶液、KSCN溶液，或者KI溶液、淀粉溶液。
具体操作为：取FeSO4溶液并滴加稀硫酸酸化，滴加几滴KSCN溶液，溶液仍为浅绿色，滴加少许NaNO2溶液，此时溶液由浅绿色变为血红色，证明NaNO2具有氧化性；或者取KI溶液并滴加稀硫酸酸化，滴加淀粉溶液，无明显现象，滴加少许NaNO2溶液，溶液变蓝，证明NaNO2具有氧化性。
5．(2017·辽宁联考)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)易溶于水、乙醇，常用作葡萄酒等食品的抗氧化剂。
某研究小组进行如下实验：实验一焦亚硫酸钠的制取采用如图装置制取Na2S2O5，装置Ⅲ中有Na2S2O5晶体析出，发生的反应为Na2SO3＋SO2===Na2S2O5。
(1)装置Ⅲ中C试剂的作用是___________________。
(2)装置Ⅳ用于处理尾气，可选用的合理装置(夹持仪器已略去)为________(填序号)。
(3)装置连接好后，首先检查气密性，装置中加入药品，然后第一步具体操作是___________________。
(4)要从装置Ⅲ中获得已析出的晶体，可采取的分离方法是________。
实验二焦亚硫酸钠的性质探究(5)Na2S2O5溶于水后溶液为酸性，加热也无气泡产生，加入BaCl2溶液后无白色沉淀生成，写出Na2S2O5溶于水后发生反应的化学方程式：___________________________________。
(6)Na2S2O5晶体在空气中易被氧化，写出其在空气中被氧化的化学方程式：______________________。
(7)葡萄酒常用Na2S2O5作抗氧化剂。
测定某葡萄酒中抗氧化剂的残留量(以游离SO2计算)的方案如下：①上述实验方案操作后应观察到的现象是_______________________________。
②按上述方案进行实验，消耗标准I2溶液20.00 mL，该次实验测得样品中抗氧化剂的残留量(以游离SO2计算)为________g/L。
答案：(1)隔绝空气，防止Na2S2O5、Na2SO3被氧化(2)E(3)关闭A，打开B，打开分液漏斗活塞，加入浓硫酸(4)过滤(5)Na2S2O5＋H2O===2NaHSO3(6)Na2S2O5＋O2＋H2O===Na2SO4＋H2SO4(7)①滴入最后一滴标准I 2溶液，溶液刚好由无色变为蓝色，且30 s 不褪色 ②0.128解析：(1)由于Na 2S 2O 5、Na 2SO 3具有较强的还原性，易被氧气氧化，装置中采用液封的方式来隔绝空气。
(2)A 装置将导管插入NaOH 溶液中可以吸收二氧化硫，但为密闭环境，装置内压强增大易产生安全事故，故A 错误；B 装置右侧洗气瓶导管插入NaOH 溶液中，可以吸收二氧化硫，但易倒吸至左边洗气瓶中，进而倒吸至发生装置中，故B 错误；C 装置NaOH 溶液可以吸收二氧化硫，但该装置不能防倒吸，故C 错误；D 装置中的水能吸收二氧化硫，但该装置不能防倒吸，故D 错误；E 装置中的水能吸收二氧化硫，且能防止倒吸，故E 正确。
(3)由于烧瓶中有空气，而Na 2S 2O 5、Na 2SO 3具有较强的还原性，易被氧气氧化，故应先将烧瓶内的空气排净，才能制备Na 2S 2O 5。
(4)为获得装置Ⅲ中已析出的晶体，即分离固体与液体，应采取过滤操作。
(5)Na 2S 2O 5溶于水后溶液为酸性，加热也无气泡产生，说明未生成H 2SO 3；加入BaCl 2溶液后无白色沉淀生成，说明未产生Na 2SO 3；NaHSO 3在水中电离程度大于水解程度，NaHSO 3溶液呈酸性，故产物为NaHSO 3，化学方程式为Na 2S 2O 5＋2H 2O===2NaHSO 3。
(6)Na 2S 2O 5中S 元素的化合价为＋4价，因此会被氧化为＋6价，即晶体在空气中易被氧化为Na 2SO 4，化学方程式为Na 2S 2O 5＋O 2＋H 2O===Na 2SO 4＋H 2SO 4。
(7)①由于是标准I 2溶液滴定SO 2水溶液，淀粉加在锥形瓶中，故滴定终点观察到的现象：滴入最后一滴标准I 2溶液时，溶液从无色恰好变为蓝色，且30 s 内不褪色。
②设100 mL 葡萄酒中二氧化硫的质量为m g ，则：SO 2＋2H 2O ＋I 2===H 2SO 4＋2HI64 g 1 molm g 0.020 L×0.01 mol/L所以，64 g m g ＝ 1 mol 0.020 L×0.01 mol·L －1，解得m ＝0.012 8，故该次实验测得样品中抗氧化剂的残留量(以游离SO 2计算)为0.012 8 g 0.1 L＝0.128 g/L 。
