高中化學的實驗題的規(guī)范答題的方法詳解
實驗題是化學考試中出現(xiàn)的題型，學生需要掌握這類型的題，下面學習啦的小編將為大家?guī)砘瘜W實驗題的規(guī)范答題的方法介紹，希望能夠幫助到大家。
高中化學的實驗題的規(guī)范答題的方法
例1:Na2
S2O3可看成是Na2SO4中的一個O原子被一個S原子取代而成。某同學用類比的思想進行實驗探究，同時比較Na2S2O3與Na2SO4的化學性質(zhì)是否相似。
【提出猜想】
猜想①:溶液呈中性，且不與酸反應;
猜想②:無還原性，不能被氧化劑氧化。
【實驗探究】基于上述猜想，設計方案并進行實驗探究，填寫下列空白：
【實驗結論】Na2
S2O3溶液呈堿性能與酸反應，有還原性，與Na2SO4的化學性質(zhì)不相似。
分析：本題中有要求回答實驗操作，預期的現(xiàn)象和書寫離子方程式，是對學生所學知識的綜合考查。在實驗探究①中，,
A。測定溶液的PH的實驗操作，應是：用玻璃棒蘸取Na2S2O3溶液，點到pH試紙中央，將試紙呈現(xiàn)的顏色與標準比色卡對照。但學生回答時多是：用PH試紙測定，只答方法，不答操作，不合題意。在B中反應的離子方程式是：S2O32-+2H+==S↓+SO2↑+H2O,在預期的現(xiàn)象中已給出生成物的顏色與狀態(tài)，但學生書寫時卻容易忽略，錯誤書寫。
在實驗探究②實驗中，
C預期實驗現(xiàn)象是：新制氯水的黃綠色變淺，而學生卻只答成氯水褪色，應該能觀察到的顏色變化過程沒答出，造成錯誤。
例2在一支試管中放一小塊銅片，加入適量濃硝酸，立即用無色透明氣球罩上并系緊，描述實驗中能觀察到的所有現(xiàn)象。
分析：這是一個比較典型的實驗現(xiàn)象描述問題，在描述現(xiàn)象時，往往是只將主要現(xiàn)象描述出來，如產(chǎn)生紅棕色及氣球逐漸變大，而忽視部分現(xiàn)象，如銅本身的變化及表面出現(xiàn)的現(xiàn)象、溶液的顏色變化等。要全面描述，必須掌握其反應原理：Cu+4HNO3(濃)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,并結合所發(fā)生的反應，得出預期的現(xiàn)象：
1、銅片表面產(chǎn)生大量氣泡，并逐漸溶解，最后消失。
2、溶液由無色變?yōu)樗{色。
3、試管內(nèi)產(chǎn)生紅棕色氣體。
4、氣球體積逐漸變大。
描述現(xiàn)象要全方位，本實驗應從試管下部逐漸往上描述，并要準確、簡潔。
高中化學硝酸于金屬反應的計算題介紹
一、從反應的本質(zhì)看:
金屬與硝酸反應的實質(zhì)是金屬與H+和NO3- 共同作用.
例如:銅與稀硝酸反應的實質(zhì)是:
3Cu +8H+ +2NO3- ===3Cu2+ +4H2O +2NO↑
Fe2+與稀硝酸反應的實質(zhì)是:
3Fe2+ + 4H+ + NO3- === 3Fe3+ + 2H2O + NO↑
例 1.銅粉放入稀硫酸溶液后,加熱后無明顯現(xiàn)象發(fā)生,當加入下列一種物質(zhì)后,銅粉質(zhì)量減少,溶液呈藍色,同時有氣體產(chǎn)生,該物質(zhì)可能是( ) 。
A. Fe2 (SO4) 3 B. Na2CO3 C. KNO3 D.FeSO4
解析: 銅不能與稀硫酸反應,但稀硫酸提供H+, 鹽提供NO3-，構成強氧化條件，能溶解銅并產(chǎn)生氣體。答案選 C。
例2.鐵銅混合物加入不足量的硝酸,反應后,剩余金屬m1 g,再向其中加入一定量稀硫酸.充分振蕩后, 剩余金屬m2 g, 則m1與m2的關系是( )。
A. m1一定大于m2 B. m1一定等于m2 C. m1可能等于m2 D. m1可能大于m2
解析: 鐵銅混合物與不足量的硝酸反應后生成硝酸鹽,即溶液中的鹽含有NO3-,再加稀硫酸提供H+,發(fā)生氧化還原反應,會再溶解一部分金屬。答案 選A。
例3.已知Fe2+可以水解: Fe2+ +2H2OFe(OH) 2+2H+，現(xiàn)向Fe(NO3) 2溶液中加入足量的稀硫酸,則溶液的顏色( ) 。
A. 淺綠色加深 B.顏色變淺 C.溶液變黃 D.無法判斷
解析: 原Fe (NO3) 2溶液中含有NO3-,再加入稀硫酸提供H+,發(fā)生氧化還原反應
3Fe2+ + 4H+ + NO3- === 3Fe3+ + 2H2O + NO↑ 溶液變黃,答案 選 C
例4.在100 mL 混合溶液中, HNO3 和 H2SO4 的物質(zhì)的量濃度分別是 0.4 mol/L, 0.1 mol/L 向該混合液中加入 1.92 g銅粉,加熱待充分反應后,所得溶液中 Cu2+ 的物質(zhì)的量濃度是( )。
A. 0.15 B. 0.225 C. 0.35 D. 0.45
解析: 題中告訴了HNO3和H2SO4的物質(zhì)的量濃度,可以求出H+ 和NO3- 的物質(zhì)的量分別是 0.06 mol, 0.04 mol, 0.03 mol Cu,顯然要判斷過量, NO3- 和Cu 過量.按照 H+ 的量代入離子方程式計算.答案 選B。
二、從硝酸在反應中的作用:
參加反應的硝酸一部分顯酸性,生成硝酸鹽,另一部分作氧化劑,一般轉化為氮的氧化物(NO或NO 2),根據(jù)氮元素守恒解題。
例5.將25.6 mg Cu 與1.4×10-3 mol 的濃硝酸恰好完全反應,反應后收集到的氣體在標準狀況下的體積為 ml。(假設反應中只產(chǎn)生NO或NO 2)
解析: 因為1 mol Cu參加反應生成Cu (NO3)2對應2 mol HNO3 顯酸性,所以25.6 mg Cu 完全反應,必然有0.8×10-3 mol 的硝酸顯酸性,其余的硝酸中的氮全轉移到NO或NO2中,即有1 mol HNO3 作氧化劑就有1 mol 氮的氧化物(NO或NO2)。答案13.44 mL.。
例6.將1.92 g 銅粉與一定量濃硝酸恰好完全反應,反應后收集到的氣體在標準狀況下的體積為 1120 mL。(假設反應中只產(chǎn)生NO或NO 2)則消耗硝酸的物質(zhì)的量為 mol。
A. 0.12 B. 0.11 C.0.09 D.0.08
解析: 因為0.03 mol Cu 參加反應生成 Cu(NO3)2 對應 0.06 mol HNO3 顯酸性,0.05 mol 氮的氧化物(NO或NO2)對應0.05 mol HNO3作氧化劑,所以共消耗硝酸0.11 mol。 答案 選B。
例7.為測定某銅銀合金的成分,將30 g 合金完全溶解于80 mol、濃度為 13.5 mol/L的濃硝酸中,合金完全溶解后,收集到6.72 L(標準狀況下)的氣體 (假設反應中只產(chǎn)生NO或NO2),并測得溶液的pH=0 ， 假設反應后溶液的體積仍80 mL。
(1)被還原的硝酸的物質(zhì)的量.
(2)合金中各金屬成分.
解析:(1)被還原的硝酸就是作氧化劑的硝酸,即生成的1 mol 氮的氧化物就對應 1 mol 被還原的硝酸:所以:
n=6.72/22.4=0.3 mol
(2)設合金中銅銀的物質(zhì)的量分別為x、y則顯酸性的硝酸的物質(zhì)的量為2x + y
因為PH=0則反應后溶液的氫離子濃度為1
64x+108y=30 ①
2x+y+6.72/22.4=0.08×13.5–0.08×1 ②(氮元素守恒)
解得x=0.3 y=0.1
例8.將6.4 g Cu與80 mol/L 60 mL 的硝酸充分反應,銅完全溶解,反應后溶液中的H+ 的物質(zhì)的量為a mol.(假設反應中只產(chǎn)生NO或NO2),此時溶液中所含NO3-的物質(zhì)的量為 mol。
A. 0.28 B. 0.31 C. a+0.2 D. a+0.4
解析: 6.4 g Cu反應后生成0.1 mol Cu (NO3)2,再加上 HNO3 中的 NO3- 。即得答案 C 。
三、從得失電子守恒的角度.
一般情況下:金屬失去的電子被+5價的氮得到,轉化為 NO 或 NO2 ,根據(jù)得失電子解題。
例 9.在Cu與稀硝酸反應中,如果有1 mol 硝酸被還原,則被氧化的銅的物質(zhì)的量為 mol。
A . 3/8 B. 8/3 C . 3/2 D. 2/3
解析: 設被氧化的銅的物質(zhì)的量為x mol.則根據(jù)得失電子守恒有:1×(5-2)=2x
答案 選C
例10.題見例7 (3) 求生成的氣體的成分。
解析: (2)已解出銅銀的物質(zhì)的量分別為0.3 、 0.1,則 NO 和 NO2的物質(zhì)的量的關系式為：
0.3×2+0.1×1=3n(NO)+ n(NO2) ①(得失電子守恒)
n(NO)+ n(NO2)=6.72/22.4 ②
解得n(NO)=0.2 n(NO2)=0.1
四、從反應始態(tài)和最終狀態(tài)看。
終態(tài)法的運用使許多復雜問題簡單化,在化學計算中具有非常重要的地位。
例11.銅鎂合金4.6 g 完全溶于濃硝酸中,若反應中硝酸被還原,只產(chǎn)生 4480 mL NO2 氣體和 336 mL N2O4氣體(標準狀況下).反應后的溶液中加足量NaOH溶液,生成沉淀的質(zhì)量為 g。
解析: 反應中銅鎂合金失去電子,最終轉化為 Cu(OH)2 和 Mg(OH)2 沉淀,比較始態(tài)和終態(tài),固體增加的質(zhì)量為OH-的質(zhì)量,而OH-的物質(zhì)的量等于轉移的電子的物質(zhì)的量,再根據(jù)氣體計算轉移的電子的物質(zhì)的量:
n=4480 mL /22400 mL·mol-1+(336 mL/22400 mL·mol-)×2=0.23 mol。
所以沉淀的質(zhì)量為: 4.6+0.23×17=8.51 g
例12.1.92 g Cu投入到一定量的濃硝酸中,銅完全溶解,生成的氣體的顏色越來越淺,共收集到 672 mL 的氣體(標準狀況下).將盛有此氣體的容器倒扣在水槽中,通入標準狀況下一定體積的氧氣,恰好使氣體完全溶于水,則通入的氧氣的體積為 mL。
A . 168 B. 224 C . 336 D. 504
解析: 從反應的始態(tài)和最終狀態(tài)看,銅在反應中失去電子,氧氣在反應中得電子,設通入的氧氣的體積為x mL,則:
(1.92/64)×2=(x/22400) ×4 解得:x=336， 答案選C。
例13.將32.64 g 銅粉與140 mL 一定量濃硝酸恰好完全反應,銅完全溶解,反應后收集到的氣體在標準狀況下的體積為11.2 L.(假設反應中只產(chǎn)生 NO 或NO2 )請回答:
(1)NO的體積為 mL;NO2的體積為 mL。
(2)待產(chǎn)生的氣體全部釋放后,向溶液中加入v mL a mol/L的 NaOH 溶液,恰好使溶液中的 Cu2+ 全部沉淀,則原硝酸的濃度為 a mol/L
(3)欲使銅與硝酸反應生成的氣體在溶液中完全轉化為 NaNO3 ,至少需要30%的雙氧水 g。
解析:(1)設反應中產(chǎn)生NO和NO2的體積分別為x、y(據(jù)得失電子守恒有)
x+y=11.2① (x/22.4)×3+(y/22.4) ×1=(32.64/64)×2 解得x=5.824 L y=5.376 L
(2)根據(jù)反應后的溶液中只有一種溶質(zhì)NaNO3 ,設原硝酸的物質(zhì)的量濃度為C
(由氮元素守恒)則 0.14×C= 10-3 ×v×a + 11.2/22.4
得原硝酸的濃度為: C= (10-3 va +0.5)/0.14
(3) 從反應的始態(tài)和最終狀態(tài)看,銅在反應中失去電子,雙氧水在反應中得到電子,需要30%的雙氧水的質(zhì)量為m 則(據(jù)得失電子守恒有):
(32.64/64)×2=〔(30%×m)/34〕×2解得:m=57.8 g
五、 從極限的角度.
硝酸與鐵反應,隨用量的不同,產(chǎn)物可能是 Fe(NO3)2 或 Fe(NO3)3 這時可用極限法解。
如果產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物不單一,可能也要用極限法解。
例14.把22.4 g鐵完全溶解于某濃度的硝酸中,反應只收集到 0.3 mol NO2 和0.2 mol NO。
下列說法正確的是( )。
A.反應后生成的鹽只有Fe(NO3)3 B.反應后生成的鹽只有Fe(NO3)2
C.產(chǎn)物中Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的物質(zhì)的量之比為1:3 D.產(chǎn)物中Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的物質(zhì)的量之比為3:1
解析:用極限法判斷:22.4 g鐵如完全轉化為Fe(NO3)3轉移1.2 mol電子; 如完全轉化為Fe(NO3)2轉移 0.8 mol 電子,反應中實際轉移0.3×1+0.2×3=0.9 mol 電子,所以產(chǎn)物中既有Fe(NO3)2又有Fe(NO3)3這,分別設Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的物質(zhì)的量分別x、y，
則(據(jù)得失電子守恒有) :
x+y=0.4① 2×x+3×y=0.9② 解之:x=0.3 y=0.1， 答案 選D。
例 15. 0.03 mol 的銅完全溶于硝酸,產(chǎn)生氮的氧化物NO、NO2 、N2O4
混合氣體共 0.05 mol,該混合氣體的平均相對分子量可能是( )。
A . 30 B . 46 C. 50 D. 66
解析:假設0.05 mol 氣體全是NO則轉移 0.15 mol 電子;假設0.05 mol 氣體全是NO2則轉0.05 mol電子;假設0.05 mol氣體全是N2O4則轉移 0.1 mol電子，而實際 0.03 mol 的銅在反應中轉移 0.06 mol的電子,因為 0.06 介于 0.05 和 0.15 之間;0.05和0.1 之間;所以用極限法判斷組成可能有兩種極限。
(1) 氣體為NO2和NO的混合氣體.
解:設NO2和NO的物質(zhì)的量分別為x、y則(據(jù)得失電子守恒) :
x+y=0.05① x+3y=0.06② 解之:x=0.045 y=0.005
所以平均相對分子量為:(46×9+30×1)/10=44.4
(2)氣體為NO2和N2O4的混合氣體:
解:設NO2和N2O4的物質(zhì)的量分別為x、y則(據(jù)得失電子守恒) :
x+y=0.05① x+2y=0.06② 解之:x=0.04 y=0.01
所以平均相對分子量為:(46×4+92×1)/5=55.2
實際分子量應介于44.4與55.2之間，答案 選 B C。
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