資源簡介

專題復習資料的使用建議：
一、資料沒有明確界定為學案還是教案，故在使用時請根據自己教學方式的需要重新整理再印發給學生，解題思路分析、有關的解釋答案等是否印給學生請自行斟酌。一切以有利于調動學生的主動學習、主動反思為準，充分發揮資料的作用。
二、由于在專題復習階段，要在審題能力、分析能力、表達能力上有所突破，故課堂上應給足學生審題、分析、表達的機會，且老師應指導到位。所以若認為配備的訓練數量偏大仍可適當刪減，確保學生把用到的試題理解透徹，每做一題都有收獲。
三、專題的順序不代表使用的順序，學校應結合實際自行計劃和調整。
四、資料僅供參考，復習計劃由備課組結合學生實際討論制定。
專題一：無機綜合應用一（生產工藝為背景）
【例題】2010年廣東卷32．
碳酸鋰廣泛應用于陶瓷和醫藥等領域。以-鋰輝石（主要成分為Li2O·Al2O3·4SiO2）為原料制備Li2CO3的工藝流程如下：
已知：Fe3＋、Al3＋、Fe2＋和Mg2＋以氫氧化物形式完全沉淀時，溶液的pH分別為3.2、5.2、9.7和12.4；Li2SO4、LiOH和Li2CO3在303 K下的溶解度分別為34.2 g、12.7 g和1.3 g。
⑴步驟I前，-鋰輝石要粉碎成細顆粒的目的是________________。
⑵步驟I中，酸浸后得到的酸性溶液中含有Li＋、SO，另含有Al3＋、Fe3＋、Fe2＋、Mg2＋、Ca2＋、Na＋等雜質，需在攪拌下加入_____________（填“石灰石”、“氯化鈣”或“稀硫酸”）以調節溶液的pH到6．0～6．5，沉淀部分雜質離子，然后分離得到浸出液。
⑶步驟II中，將適量的H2O2溶液、石灰乳和Na2CO3溶液依次加入浸出液中，可除去的雜質金屬離子有 。
⑷步驟III中，生成沉淀的離子方程式為________________。
⑸從母液中可回收的主要物質是_____________________。
【分析】
本題是一個工藝生產背景，目的是用鋰、鋁硅酸鹽制備Li2CO3。
大致瀏覽流程圖知道第Ⅰ段是把鋰元素轉移到溶液中，第Ⅱ段是除去雜質，第Ⅲ段是反應生成產品。
第（1）小題，固體粉碎后接著進行酸浸，要發生化學反應，故其直接目的是增大固體與硫酸的接觸面積，增大了反應速率，間接目的是使單位時間內鋰元素的浸出率更高。
第（2）小題，要求用調節pH的方法使雜質離子沉淀除去，顯然需要用到題干中幾種陽離子的沉淀pH信息，調節前是酸浸得到的溶液，硫酸必然是過量的故酸性較強，調節的目的應該是使pH升高，故應加入可以中和酸的物質。
第（3）小題，隱含的信息更多了，這時需要把物質的轉化流程梳理一下：調節pH到6.5只能除去H＋、Al3＋、Fe3＋，而且還引入了Ca2＋，說明還存在的雜質離子是Fe2＋、Mg2＋、Ca2＋、Na＋，H2O2溶液是氧化劑可將Fe2＋氧化為Fe3＋，石灰乳可接著將Mg2＋和Fe3＋沉淀，而Na2CO3溶液可將Ca2＋沉淀，而Na＋ 仍然在溶液中。
第（4）小題，溶液中主要是Li2SO4，結合題干中的溶解度信息，生成的沉淀應該是Li2CO3。
第（5）小題，沉淀反應發生前，溶液中含大量的Li2SO4和少量Na＋ ，沉淀反應后溶液中留下大量Na2SO4和可能過量的少量Na2CO3，題目問主要物質，答Na2SO4即可。
【反思】
（1）解答一道工藝（實驗）流程圖試題的程序是什么？
（參考：此類試題的題干通常包括文字說明、工藝（實驗）流程以及供參考的數據（以表格、圖像等呈現）。①首先要通過閱讀文字說明，清楚試題背景是工業生產還是實驗室研究，準確抓住工藝（實驗）的目的是什么，還提供了哪些信息（原料成分？含量？產品成分？從用途能看出什么性質？）；②然后整體瀏覽一下流程，基本辨別出預處理、反應、提純、分離等階段；③接下來可以先看看設問，使下一步的深入分析重點更明確；④然后再帶著質與量的意識具體分析各個化學過程（必要時才使用參考數據），組織語言回答設問。）
（2）工藝（實驗）流程圖試題常常在哪些地方設問？（可在后續課時進行）
（參考：反應速率理論的運用；氧化還原反應的判斷、書寫；利用控制pH分離除雜；利用溶解度分離；常用的分離方法、實驗操作；流程中的物質轉化和循環；綠色化學評價；）
【拓展】
（一）反應速率理論在實際生產中的運用
將反應速率理論運用于實際生產中工藝條件的選擇在近年試題中出現過多次，應從反應物接觸面積、接觸機會、溫度、反應物濃度、催化劑等方面思考，思考時應充分結合試題的實際情景和物質的性質。若為不同相之間的反應都會有接觸面積的問題，而增大接觸面積的具體措施有不同，如固體可以用粉碎的方法，液體可以用噴灑的方法，氣體可以用多孔分散器等。接觸機會一般受混合是否充分影響，如攪拌、混溶等措施。溫度、濃度等措施在運用時須確保反應物或生成物的性質保持穩定。也有一些反應因為過快而要適當降低速率，常常從溫度和濃度角度采取措施。加壓一般是提高氣體反應物濃度的措施，但在氣體和固體、液體反應的體系中并不適宜。一般情況下，水溶液中發生的常見的離子反應除了控制合適的pH外較少考慮催化劑的條件，而在有機反應、混合氣體反應的情況下，催化劑常常是十分重要的影響因素。
此外，在實際生產中反應速率問題往往放在生產效益的大背景下考慮，因此通過加快反應速率來提高原料轉化率和產品產量是很普遍的，這一點與化學平衡中轉化率的討論不應混淆。
1、傳統合成氨工業中，提高化學反應速率的措施有__________________________。
2、（自2008廣東）科學家一直致力于研究常溫、常壓下“人工固氮”的新方法。曾有實驗報道：在常溫、常壓、光照條件下，N2在催化劑(摻有少量Fe2O3的TiO2)表面與水發生反應，生成的主要產物為NH3。進一步研究NH3生成量與溫度的關系，部分實驗數據見下表(光照、N2壓力1.0×105 Pa、反應時間3 h)：
T／K 303 313 323 353
NH3生成量／(10－6 mol) 4.8 5.9 6.0 2.0
相應的熱化學方程式如下：
N2(g)+3H2O(1)==2NH3(g)+ O2(g) △H1=+765.2 kJ·mol-1
與目前廣泛使用的工業合成氨方法相比，該方法中固氮反應速率慢。請提出可提高其反應速率且增大NH3生成量的建議： ______________________ 。
3、（自2010江蘇）鋇鹽行業生產中排出大量的鋇泥[主要含有BaCO3、BaSiO3、BaSO3、Ba(FeO2)2等。某化工廠利用鋇泥制取Ba(NO3)2，其部分工藝流程如下：
酸溶時通常控制反應溫度不超過70℃，且不使用濃硝酸，原因是__________________、___________________________________。
（二）陌生氧化還原反應方程式的書寫步驟
①結合物質的類別、化合價情況確認反應發生的本質；②確定最關鍵的反應物和生成物；③配平關鍵反應物和生成物；④再根據守恒配平或補充其他輔助反應物和產物；⑤依據題目信息寫好反應條件；⑥結合反應條件和反應體系所處的環境對各物質的存在形式、狀態進行修正。
1、氯氣與Na2S2O3溶液：______________________________________________；
2、酸性高錳酸鉀溶液與草酸溶液：__________________________________________；
3、NaClO與尿素反應，生成物除鹽外，都是能參與大氣循環的物質：
。
（三）物質轉化分析中注意量的意識
根據問題提示分析以下工藝流程，體會關注量的重要性。
以氯化鈉（混有少量KCl）和硫酸銨為原料制備氯化銨及副產品硫酸鈉，工藝流程如下：
氯化銨和硫酸鈉的溶解度隨溫度變化如上圖所示。思考：
①欲制備107g NH4Cl，理論上需多少克NaCl？
②混合溶解后溶液中含有什么離子？含量大不大？
③蒸發濃縮為什么會析出硫酸鈉？溶液中離子的種類和含量有什么變化？
④蒸發濃縮到什么程度為宜？
⑤為什么要趁熱過濾？濾液成分是什么？
⑥冷卻為什么會析出氯化銨？會不會析出硫酸鈉？為什么？
⑦冷卻到什么程度合適？
⑧最后得到的溶液成分是什么？
⑨洗滌什么？
⑩KCl是如何除去的？
【練習】
1．（2008年廣州一模改）聚合氯化鋁是一種新型、高效絮凝劑和凈水劑，其單體是液態的堿式氯化鋁[Al2（OH）nCl6-n]。本實驗采用鋁鹽溶液水解絮凝法制備堿式氯化鋁。其制備原料為分布廣、價格廉的高嶺土，化學組成為：Al2O3（25%～34%）、SiO2（40%～50%）、Fe2O3（0．5%～3．0%）以及少量雜質和水分。已知氧化鋁有多種不同的結構，化學性質也有差異，且一定條件下可相互轉化；高嶺土中的氧化鋁難溶于酸。制備堿式氯化鋁的實驗流程如下：
已知：Fe3＋、Al3＋以氫氧化物形式完全沉淀時，溶液的pH分別為3.2、5.2。
根據流程圖回答下列問題：
（1）“煅燒”的目的是_______________________________________________。
（2）“浸出”過程中發生反應的離子方程式為_______________________________。
（3）“浸出”選用的酸為_______。配制質量分數15％的A酸需要200mL30％的A酸（密度約為1.15g/cm3）和_______g蒸餾水，配制用到的儀器有燒杯、玻璃棒、______________。
（4）為提高鋁的浸出率，可采取的措施有 _________________
_______________________________________________________ （要求寫出三條）。
（5）“調節溶液pH在4．2～4．5”的過程中，除添加必要的試劑，還需借助的實驗用品是_________________；“蒸發濃縮”需保持溫度在90～100℃，控制溫度的實驗方法是_________________。
（6）實驗中制備堿式氯化鋁反應的化學方程式為__________________________________
2．（2010江蘇改）廢舊鋰離子電池的正極材料（主要含有及少量Al、Fe等）可用于回收鈷、鋰，實驗方法如下：
（1）在上述溶解過程中，被氧化成，在溶解過程中反應的化學方程式為 ___________________ ，氧化劑是__________。
（2）在上述除雜過程中，通入空氣的作用是____________________________________。廢渣的主要成分是_________________________。
（3）“沉淀鈷”和“沉淀鋰”的離子方程式分別為______________________________、________________________________。
（4）本工藝可回收的副產品是_________________________。
3．CoCl2·6H2O在飼料、醫藥工業上有廣泛的用途。下列是以含鈷廢料（含少量Fe、Al等雜質）為原料制取CoCl2·6H2O的一種新工藝流程：
已知：
①鈷與鹽酸反應的化學方程式為：Co＋2HCl=CoCl2＋H2↑
②CoCl2·6H2O熔點86℃，易溶于水；常溫下穩定無毒，加熱至110~120℃時，失去結晶水變成有毒的無水氯化鈷。
③部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：
沉淀物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Co(OH)2 Al(OH)3
開始沉淀 2.7 7.5 7.6 3.8
完全沉淀 3.2 9.7 9.2 5.2
請回答下列問題：
⑴加入碳酸鈉調節pH至a，a的范圍是 。
⑵操作Ⅰ包含3個基本實驗操作，它們是 和過濾。
⑶制得的CoCl2·6H2O需減壓烘干的原因是 。
⑷為測定產品中CoCl2·6H2O含量，某同學將一定量的樣品溶于水，再向其中加入足量的AgNO3溶液，過濾，并將沉淀烘干后稱量其質量。通過計算發現產品中CoCl2·6H2O的質量分數大于100％，其原因可能是 。
⑸在實驗室中，為了從上述產品中獲得更純凈的CoCl2·6H2O，方法是 。
⑹在上述新工藝中，用“鹽酸”代替原工藝中“鹽酸與硝酸的混酸”直接溶解含鈷廢料，其主要優點為 。原工藝較新工藝也有優點，其主要優點是 。
4．以黃鐵礦為原料制硫酸產生的硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、CaO、MgO等。現以硫酸渣制備鐵紅(Fe2O3)，過程如下：
⑴酸溶過程中Fe2O3與稀硫酸反應的化學方程式是 。
⑵還原過程中加入FeS2是將溶液中的Fe3 +還原為Fe2 +，而本身被氧化為SO42—，寫出
有關的離子方程式： 。
⑶氧化過程中通入空氣和加入NaOH是為了將溶液中的鐵元素充分轉化為沉淀而析出，寫出有關的離子方程式： 。
⑷生產過程中，為了確保鐵紅的質量，氧化過程需要調節溶液的pH的范圍是_________。（部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表）
沉淀物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Fe(OH)2 Mg(OH)2
開始沉淀 2.7 3.8 7.5 9.4
完全沉淀 3.2 5.2 9.7 12.4
⑸濾液B可以回收的物質有____________________________________________。
5．某化學研究性學習小組通過查閱資料，設計了如下圖所示的方法以含鎳廢催化劑為原料來制備NiSO4 7H2O。已知某化工廠的含鎳催化劑主要含有Ni，還含有Al（31%）、Fe（1.3%）的單質及氧化物，其他不溶雜質(3.3%)。
部分陽離子以氫氧化物形式完全沉淀時的pH如下：
沉淀物 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Ni(OH)2
pH 5.2 3.2 9.7 9.2
回答下列問題：
⑴ 操作a、c中需使用的儀器除鐵架臺（帶鐵圈）、酒精燈、燒杯、玻璃棒外還需要的主要儀器為 。
⑵ “堿浸”過程中發生的離子方程式是 。
⑶“酸浸”時所加入的酸是 （填化學式）。酸浸后，經操作a分離出固體①后，溶液中可能含有的金屬離子是 。
⑷ 操作b為調節溶液的pH，你認為pH的最佳調控范圍是 。
⑸“調pH為2~3”的目的是 。
⑹ 產品晶體中有時會混有少量綠礬（FeSO4·7H2O），其原因可能是
_____________________________________________________________________。
6．實驗室用共沉淀法制備納米級Fe3O4的流程如下：
該方法的關鍵為促進晶粒形成，并控制晶體生長。試回答下列問題：
（1）該反應原理的離子方程式可表示為 。
（2）反應溫度需控制在50℃，其方法是 ，溫度偏低造成產量低的可能是 。
（3）在攪拌Ⅱ的過程中還需加入10 mL正丙醇，其作用是 。
（4）黑色糊狀物轉移至燒杯中，用傾析法洗滌，檢驗洗凈的操作和現象是
______________________________________________________________________。
（5）由上述分析可知，影響納米級Fe3O4粒徑大小的因素有（寫出2條）
__________________________________________________________ 。
*7．（韶關模擬改）氟化鈉是一種重要的氟鹽，主要用作農業殺菌劑、殺蟲劑、木材防腐劑。實驗室可通過下圖所示的流程以氟硅酸（H2SiF6）等物質為原料制取氟化鈉，并得到副產品氯化銨：
有關物質在水中溶解度分別為：
氯化銨：10℃時33.3 g、20℃時37.2 g、30℃時41.4g；氟化鈉：20℃時4 g；氟硅酸鈉微溶于水。
請回答下列問題：
（1）上述流程中發生兩步化學反應，第一步反應的化學方程式為：
；
第二步反應能進行是因為 。
（2）操作Ⅰ名稱是 ，操作II名稱是 。
（3）操作II的作用是 。
（4）操作Ⅲ的具體過程是 。
（5）流程中NH4HCO3必須過量，其原因是
。
【答案】
1．（1）改變高嶺土中氧化鋁的結構，使其能溶于酸。
（2）Al2O3+6H+ == 2Al3++3H2O Fe2O3+6H+ == 2Fe3++3H2O
（3）鹽酸 230 量筒
（4）加熱或提高反應溫度，將煅燒后的塊狀固體粉碎，適當增大鹽酸濃度，充分攪拌，延長反應時間（任答3條）
（5）pH計（或精密pH試紙） 水浴加熱
（6）2AlCl3 + n H2OAl2（OH）nCl6-n + n HCl↑
2．（1）
（2）將正二價鐵元素氧化成正三價 Al(OH)3和Fe(OH)3
（3）Co2＋＋2OH－＝Co(OH)2↓ 2Li＋＋CO32－＝Li2CO3↓
（4）Na2SO4
3．⑴5.2～7.6 ⑵蒸發濃縮、冷卻結晶
⑶降低烘干溫度，防止產品分解
⑷樣品中含有NaCl雜質；烘干時失去了部分結晶水 ⑸重結晶
⑹減少有毒氣體的排放，防止大氣污染；防止產品中混有硝酸鹽
硝酸替代新工藝中的鹽酸和過氧化氫，比新工藝流程少，節約成本
4．⑴Fe2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4) 3 + 3H2O
⑵FeS2 + 14Fe3 + + 8H2O = 15Fe2 + + 2SO42- + 16H+
⑶4Fe2 + + O2 + 2H2O + 8OH－= 4Fe(OH)3↓
或Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓, 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3(每個1分)
⑷3.2～3.8
⑸Al2(SO4)3、MgSO4、Na2SO4
5．⑴ 漏斗、蒸發皿
⑵ 2Al+2OH—+2H2O=2AlO2—+3H2↑、Al2O3+2OH—=2AlO2—+3H2O
⑶ H2SO4 Ni2+ 、Fe2+
⑷ 3.2—9.2
⑸ 防止在濃縮結晶過程中Ni2+水解
⑹ H2O2的用量不足（或H2O2失效）、保溫時間不足導致Fe2＋未被完全氧化造成的
6．（1）Fe2++2Fe3++8OH-=Fe3O4+4H2O （2）水浴加熱 溫度低時反應緩慢
（3）降低Fe3O4的溶解度（使其易達到飽和，促進晶粒形成）
（4）取少量最后的傾出液于試管中，滴加幾滴KSCN溶液，溶液不變血紅色則已洗凈（或取少量最后的傾出液于試管中，滴加幾滴經稀硝酸酸化的硝酸銀溶液，不產生沉淀則已洗凈。）（合理即可）
（5）反應溫度、溶液的pH、穩定劑用量、鐵鹽的比例（濃度）、攪拌速度、溶劑的配比等
7．（1）H2SiF6＋6NH4HCO3＝6NH4F＋H2SiO3↓＋6CO2↑＋3H2O
一定條件下，NaF比NaCl、NH4Cl、NH4F的溶解度小。
（2） 過濾 洗滌
（3） 除去NaF 、NH4Cl 表面的雜質。
（4） 加熱蒸發溶劑，析出少量晶體后冷卻結晶。
（5） 必須保證H2SiF6能全部反應，防止在進行反應Ⅱ時H2SiF6將與NaCl反應，生成Na2SiF6沉淀，混入NaF中影響NaF質量；同時過量的相對廉價原料NH4HCO3可以提高H2SiF6的轉化率。
專題二：化學平衡等反應原理
【例題1】2009年廣東卷20．
甲酸甲酯水解反應方程式為：
HCOOCH3(l)+H2O(l)HCOOH(l)+CH3OH(l) △H>0
某小組通過試驗研究該反應（反應過程中體積變化忽略不計）。反應體系中各組分的起始量如下表①：
組分 HCOOCH3 H2O HCOOH CH3OH
物質的量/mol 1.00 1.99 0.01 0.52
甲酸甲酯轉化率在溫度T1下隨反應時間（t）的變化如下圖：
（1）根據上述條件，計算不同時間范圍內甲酸甲酯的平均反應速率，結果見下表②：
反應時間范圍/min 0~5 10~15 20~25 30~35 40~45 50~55 75~80
平均反應速率/(10－3mol·min－1) 1.9 7.4 7.8 4.4 1.6 0.8 0.0
請計算15-20min范圍內甲酸甲酯的減少量為 mol，甲酸甲酯的平均反應速率為 mol·min-1（不要求寫出計算過程）。
（2）依據以上數據，寫出該反應的反應速率在不同階段的變化規律及其原因：
。
（3）上述反應的平衡常數表達式為：，則該反應在溫度T1下的K值為 。
（4）其他條件不變，僅改變溫度為T2（T2大于T1），在上圖中畫出溫度T2下甲酸甲酯轉化率隨反應時間變化的預期結果示意圖。
【分析】
本題作為廣東高考化學平衡原理的考查方式具有鮮明的代表性：①重點考查學生對化學反應速率概念、化學平衡的了解，及其外在影響因素（如濃度、溫度等）的規律認識和理解；②考查學生對化學平衡常數簡單計算的能力；③考查學生獲取圖表信息的能力（包括對圖表的觀察、分析能力以及對圖表中實驗數據的處理能力）、知識遷移運用能力、繪制結果示意圖的能力及文字表達能力。
第（1）小題考查重點是化學反應速率及其計算；圖表分析運用與數據處理能力。
先看懂圖像橫縱坐標的含義，再根據兩個坐標點的數據（15，6.7）和（20，11.2）知道在15-20min這5分鐘內甲酸甲酯的轉化率從6.7%升高到11.2%，結合甲酸甲酯的起始量（1.00mol）即可計算出甲酸甲酯的減少量：1.00mol×(11.2%－6.7%) = 0.045 mol
計算15-20min范圍內甲酸甲酯的平均反應速率，一般的常規思維：根據第1問在圖像中求算的15-20min內甲酸甲酯的減少量，再結合速率公式v==求算出甲酸甲酯的平均反應速率，但是題目中沒有體積V的數據。（那應該怎么辦？ ）再次仔細審題“甲酸甲酯的平均反應速率為 mol·min-1”，題目要求的速率單位中沒有體積因素，因此速率公式v=== 0.009 mol·min-1。
思考：
另外有同學根據題目中“表②”的數據：
反應時間范圍/min 0~5 10~15 15~20 20~25 30~35 40~45 50~55 75~80
平均反應速率/(10－3mol·min－1) 1.9 7.4 ？ 7.8 4.4 1.6 0.8 0.0
認為表格中的速率變化存在等差數列關系：從10~15 min為7.4×10－3mol·min－1，20~25 min為7.8×10－3mol·min－1，推測15~20 min為7.6×10－3mol·min－1。
請問該同學的推斷是否合理？如果不正確，請指出他的問題出在哪里。
第（2）小題考查重點是化學反應速率影響因素及其影響下的變化規律。
將問題分解：① “反應速率在不同階段的變化規律”，②“產生該變化規律的原因”。（作為文字表達的題目，分析清晰題目作答的角度，遵循“踩點得分”的意識很重要。)
思考問題答案的方向在哪？——圖像還是表格數據？
反應時間范圍/min 0~5 10~15 15~20 20~25 30~35 40~45 50~55 75~80
平均反應速率/(10－3mol·min－1) 1.9 7.4 9.0 7.8 4.4 1.6 0.8 0.0
如果從“表格”入手應該存在“小→大→小”的變化規律，即該反應過程分為三個階段：反應初期、反應中期、反應后期。
如果從“圖像”入手，體現速率的因素是“曲線的斜率”， 斜率的變化規律是：“斜率小→斜率大→斜率小”。
原因怎么解釋？情景是陌生的，甚至有些異常。越是這樣越要冷靜下來，回歸最基本的工具——反應速率理論，一定是濃度、溫度、壓強、催化劑、接觸面積等造成的。然后我們開始思考：
問題1：外界條件時刻都在影響著反應速率，什么情況下才會出現反應速率中途加快呢？
反應物濃度從一開始就是減小的趨勢，若反應器大小不發生變化，又沒有中途增加反應物的話，濃度不可能造成反應速率中途增大；溫度是有可能的，如果反應本身放熱會導致體系溫度升高，使反應速率增大；壓強的影響本質上是濃度的影響，而且對非氣態體系可以不考慮；催化劑的作用也是有可能的，我們接觸過反應產物本身有催化作用的情形（如酸性高錳酸鉀溶液與草酸的反應）。對于接觸面積，反應開始后一般不會顯著變化，個別情況也有（如未打磨的金屬片表面的覆蓋物）。結合本題，只可能是催化劑的作用。
問題2：起催化作用的物質是生成物，而生成物有兩種，起催化作用的是誰？
組分 HCOOCH3 H2O HCOOH CH3OH
物質的量/mol 1.00 1.99 0.01 0.52
催化劑需要與反應物充分接觸才可能起作用，所以催化劑的量當然會影響催化作用。反應體系中HCOOH和CH3OH的起始量存在顯著差異，基本可以推斷HCOOH才是催化劑，因為催化作用是在反應進行了一段時間后才體現的。當然我們學過有機化學反應中酯一般是在酸性或堿性條件下水解，這樣或許較容易聯想到HCOOH起催化作用。
知識卡片：自催化反應
反應產物對反應速率 ( http: / / baike. / view / 969150.htm" \t "_blank )有加快 ( http: / / baike. / view / 752548.htm" \t "_blank )作用的反應 ( http: / / baike. / view / 555505.htm" \t "_blank )稱為自催化反應。
在自催化反應中，反應速率既受反應物濃度的影響，又受反應產物濃度的影響。
自催化作用的特點是：1.反應開始進行得很慢(稱誘導期)，隨著起催化作用的產物的積累反應速度迅速加快，而后因反應物的消耗反應速度下降；2.自催化反應必須加入微量產物才能啟動；3.自催化反應必然會有一個最大反應速率出現。
組織答案時，一般應將前提條件、前因后果表述清楚，其中的化學原理分析做到用詞準確、書寫規范。本小題參考答案：
該反應中甲酸具有催化作用。
①反應初期：雖然甲酸甲酯量較大，但甲酸量很小，催化效果不明顯，反應速率較慢；
②反應中期：甲酸量逐漸增多，催化效果顯著，反應速率明顯增大；
③反應后期：甲酸量增加到一定程度后，濃度對反應速率的影響成為主導因素，特別是逆反應速率的增大，使總反應速率減小，直至為零。
第（3）小題考查重點是化學平衡常數的計算。
求算化學平衡常數的一般步驟是：寫出化學平衡常數的表達式，根據“三段式”求出平衡狀態下各物質的物質的量濃度，代入表達式計算。切記要選取已達平衡狀態的數據。
HCOOCH3(l)+H2O(l)HCOOH(l)+CH3OH(l)
起始（mol） 1.00 1.99 0.01 0.52
變化（mol） 0.24 0.24 0.24 0.24
平衡（mol） 0.76 1.75 0.25 0.76
＝ ＝0.14
第（4）小題考查重點是溫度對化學平衡建立的過程和最終平衡狀態的影響；運用圖形的表達能力。
用圖像表達時，要慎重考慮：何處起點？趨勢走向？何處拐點？何處終點？文字標注是否清晰？（這些要素都包含重要的化學信息）
起點的含義是反應剛開始，不論反應條件有何差異反應物的轉化率都是從0開始；反應一旦開始立刻就有了快慢問題，且反應初段不同溫度的體系中各物質的濃度仍然是很接近的，催化劑的影響也不會有顯著區別，所以溫度是影響反應初段曲線走勢的最主要因素；反應進程的中后期，影響因素就比較多了，此時應該準確定位曲線的終點（平衡轉化率的關系），以便使整個曲線的趨勢不會有太大偏差。
【反思】
在上述例題的解答過程中，哪些思路和技能是在其他試題中應繼續堅持的？
【拓展】（2007年廣東卷改）
黃鐵礦（主要成分為FeS2）是工業制取硫酸的重要原料，其煅燒產物為SO2和Fe3O4。
（1）將0.050molSO2(g)和0.030molO2(g)放入容積為1L的密閉容器中，反應：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) 在一定條件下達到平衡，測得c(SO3)＝0.040mol/L。計算該條件下反應的平衡常數K和SO2的平衡轉化率（寫出計算過程）。
（2）已知上述反應是放熱反應，當該反應處于平衡狀態時，在體積不變的條件下，下列措施中有利于提高SO2平衡轉化率的有 （填字母）
A 升高溫度 B 降低溫度 C 增大壓強
D 減小壓強 E 加入催化劑 F 移出氧氣
（3）反應：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) △H<0 SO2的轉化率在起始溫度T1=673K下隨反應時間（t）的變化如下圖，其他條件不變，僅改變起始溫度為T2=723K，在圖中畫出溫度T2下SO2的轉化率隨反應時間變化的預期結果示意圖。
（4）將黃鐵礦的煅燒產物Fe3O4溶于H2SO4后，加入鐵粉，可制備FeSO4。酸溶過程中需保持溶液足夠酸性，其原因是 ____
______________________________________________________________________________。
答案：
(1)解： 2SO2(g) ＋ O2(g)
2SO3(g)
起始濃度/ mol·L－1 0.050 0.030 0
平衡濃度/ mol·L－1 (0.050－0.040) (0.030－0.040/2) 0.040
= 0.010 = 0.010
所以，K == = 1.6×103 mol·L－1。
(SO2) =×100% = 80% 。
歸納：①由“三段式”求出變化的物質的量和各物質在平衡狀態下的物質的量濃度，②求出平衡轉化率，③寫出的表達式，代入數值求出K值的結果。
(2)B、C。
(3)
(4) Fe2＋、Fe3＋在溶液中存在水解，Fe2＋ + 2H2O
Fe(OH) 2 + 2H＋，Fe3＋ + 3H2O
Fe(OH)3 + 3H＋，保持溶液足夠酸性可抑制Fe2＋、Fe3＋的水解，并能防止Fe2＋被氧化成Fe3＋。
【例題2】化學平衡的調控在生活、生產和科學研究領域中具有重要作用。
Ⅰ．硅酸鈉水溶液俗稱水玻璃，是制備硅膠和木材防火材劑等的原料。
（1）取少量硅酸鈉溶液于試管中，逐滴加入飽和氯化銨溶液，振蕩。寫出實驗現象并給予解釋。
Ⅱ．羥基磷灰石[Ca5(PO4)3OH]是一種重要的生物無機材料，3種鈣鹽的溶解度隨溶液pH的變化如下圖所示(圖中縱坐標是鈣離子濃度的對數)，回答下列問題：
（2）圖中所示3種鈣鹽在人體中最穩定的存在形式是_______________________(填化學式)，
理由是： ___________ 。
（3）糖黏附在牙齒上，在酶的作用下產生酸性物質，易造成齲齒。結合化學平衡移動原理，分析其原因
。
Ⅲ．
（4）硫酸鍶(SrSO4)在水中的沉淀溶解平衡曲線如下，下列說法正確的是
A．兩個不同溫度中，363K時Ksp(SrSO4)較小
B．在283 K時，向SrSO4的濁液中逐滴加入1.0 mol/L Na2SO4溶液，Ksp(SrSO4)隨
c (SO42－)的增大而減小
C．向b點的溶液中加入1.0 mol/L Na2SO4溶液，c (Sr2+)減小，SrSO4的溶解度減小
D．283K時，圖中a點對應的溶液是不飽和溶液
E．283K下的SrSO4飽和溶液升溫到363K后變為不飽和溶液
F．升高溫度可以實現a點到b點的轉化
【分析】
本題重點考查化學平衡的調控在生活、生產和科學研究領域中具有重要作用，命題主要從以下幾個角度出發：①了解鹽類水解的原理、影響鹽類水解程度的主要因素；②了解難溶電解質的沉淀溶解平衡和飽和溶液的概念；③從試題提供的圖像信息中提取實質性內容的能力，利用讀圖解析方式考查學生對化學基本概念和基本理論的運用能力。
第（1）小題，粗讀題目這是將兩種鹽溶液（Na2SiO3和NH4Cl）進行混合的反應，那么我們首先要考慮的是鹽與鹽之間是否發生復分解反應、氧化還原反應，其次考慮鹽的水解。因此分析的對象就是Na2SiO3和NH4Cl的水解反應平衡體系：
SiO32－+ 2H2O
H2SiO3 + 2OH－， NH4+ + H2O
NH3·H2O + H+，
利用平衡移動的原理分析可得結果。
另外作為簡答題還必須考慮“踩點得分”的原則，題目設問是“寫出實驗現象并給予解釋”，明顯包含兩層意思：①實驗現象，②現象解釋，所以作答過程中應該分兩方面來寫。
第（2）小題的一個背景知識：“人體中的鈣元素主要分布在骨骼和牙齒中，約占總量的99%，其余1%分布在血液、細胞間液及軟組織中。”圖中表示鈣離子濃度的縱坐標是lgc(Ca2＋)而不是我們熟悉的c(Ca2＋)，這在化學研究中十分常見，這種表示方法能方便的表示濃度變化幅度很大的情況，我們要熟悉它并能在計算需要時迅速轉化為物質的量濃度：c(Ca2＋)＝10 lgc(Ca2＋)。圖像表明：在人體pH約為7的環境下，Ca5(PO4)3OH溶解出的鈣離子濃度最小，因而最穩定。
第（3）小題要將酸性物質促進牙齒溶解的原因解釋清楚，應先呈現Ca5(PO4)3OH的沉淀溶解平衡：Ca5(PO4)3OH(s)
5Ca2＋(aq)＋3PO43 －(aq)＋OH－(aq)，再利用平衡移動的原理分析可得結果。回答這類問題時，關鍵的化學過程能用化學語言表達時應清楚寫出來。
第（4）小題，分析對象是SrSO4的沉淀溶解平衡：SrSO4(s)
Sr2＋(aq) + SO42－(aq)
難點就是如何理解該平衡體系與圖像的關系，需要理順的主要有如下幾個問題：
①沉淀溶解平衡曲線上的點和曲線外的點的含義；
②Ksp(SrSO4)與離子濃度、溫度的影響關系；
③飽和溶液的概念，不飽和溶液與飽和溶液間的轉化；
④沉淀溶解平衡發生移動后離子濃度的變化以及在圖像中的體現。
答案：
（1）現象：試管中有白色膠狀沉淀生成，并且有刺激性氣體生成。
解釋：Na2SiO3和NH4Cl均能夠水解，SiO32－+ 2H2O
H2SiO3 + 2OH－，
NH4+ + H2O
NH3·H2O + H+，二者相互促進，Na2SiO3水解生成H2SiO3，
NH4Cl水解產生NH3。
（2）Ca5(PO4)3OH； 由圖像曲線可知，在人體主要pH范圍內，Ca5(PO4)3OH的鈣離子濃度的對數值最小，即可溶性的鈣離子濃度最小，故Ca5(PO4)3OH最穩定。
（3）Ca5(PO4)3OH存在沉淀溶解平衡：Ca5(PO4)3OH(s)
5Ca2＋(aq)＋3PO43 －(aq)＋OH－(aq)，
酸性物質使沉淀溶解平衡正向移動，導致Ca5(PO4)3OH溶解，造成齲齒。
（4）A C D
【拓展】
（一）解決化學平衡的調控在生活、生產和科學研究領域中的實際運用類型簡答題目的一般思維和作答程序是：
①閱讀題目新情境的信息，找出核心問題的分析對象，即平衡體系；
②找出題目信息中與平衡體系有關變化的因素；
③利用平衡移動原理分析變化的因素對化學平衡移動的影響，即平衡移動方向的判斷；
④說明平衡發生移動后對實際問題體系產生的影響。
（二）化學反應速率、平衡問題與圖像信息的結合考察是本類問題的難點，復習重溫近年廣東高考中考察的有關圖像，總結歸納圖像表達方式（常見橫、縱坐標）和設問方式，對提高解讀分析圖像能力會有很好的幫助。
這些圖像依次是：
【練習】
1．已知 ：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。
（1） 在500℃、2.02×107Pa和鐵催化條件下2L密閉容器中充入1molN2和3mol H2，10 min時達到平衡，有0.2 mol NH3生成，則10 min內用氫氣表示的該反應的平均速率v(H2)為 ，H2的轉化率為__________。
（2）充分反應后，放出的熱量______(填“<”“>”“=”)92.4kJ，理由是
。
（3）為有效提高氫氣的轉化率，實際生產中宜采取的措施有____________
A．降低溫度 B．不斷補充氮氣 C．恒容下充入He來增大壓強
D．升高溫度 E．原料氣不斷循環 F．及時移出氨
（4）氨催化氧化制NO在熱的鉑銠（Pt-Rh）合金催化下進行，反應過程中合金始終保持紅熱，該反應的化學平衡常數K的表達式為________________ ，當升高溫度時，K值______（填“增大”、“減小”、“不變”）。NH3轉化率在溫度T1下隨反應時間（t）的變化如下圖：其他條件不變，僅改變溫度為T2（T2大于T1），在框圖中畫出溫度T2下NH3轉化率隨反應時間變化的預期結果示意圖。
2．（2009年廣州一模第23題改編）已知一氧化碳與水蒸氣的反應為：CO(g)＋H2O (g)CO2(g)＋H2(g) ，800℃時，在容積為2.0L的密閉容器中充入2.0mol CO(g)和3.0mol H2O(g)，保持溫度不變，4 min后反應達到平衡，測得CO的轉化率為60%。
（1）計算800℃時該反應的平衡常數。（寫計算過程）
（2）427℃時該反應的化學平衡常數為9.4，請結合（2）中的計算結果判斷該反應的
ΔH 0（填“＞”“＜”或“＝” ）。
3．(2011南通調研題)尿素（H2NCONH2）是一種非常重要的高氮化肥，工業上合成尿素的反應如下：
2NH3(l)＋CO2(g)H2O(l)＋H2NCONH2 (l) △H＝－103.7 kJ·mol－1
試回答下列問題：
⑴下列措施中有利于提高尿素的產率的是___________。
A．采用高溫 B．采用高壓 C．尋找更高效的催化劑
⑵合成尿素的反應在進行時分為如下兩步：
第一步：2NH3(l)＋CO2(g) H2NCOONH4(氨基甲酸銨) (l) △H1
第二步：H2NCOONH4(l)H2O(l)＋H2NCONH2(l) △H2
某實驗小組模擬工業上合成尿素的條件，在一體積為0.5 L密閉容器中投入4 mol氨和
圖Ⅰ 圖Ⅱ
1mol二氧化碳，實驗測得反應中各組分隨時間的變化如下圖Ⅰ所示：
①已知總反應的快慢由慢的一步決定，則合成尿素總反應的快慢由第 步反應決定，總反應進行到 min時到達平衡。
②反應進行到10 min時測得CO2的物質的量如圖所示，則用CO2表示的第一步反應的速率v(CO2)＝ 。
③第二步反應的平衡常數K隨溫度的變化如上右圖Ⅱ所示，則△H2 0（填“＞”“＜”或“＝”）
4．（2010揭陽一模）為減小和消除CO2對環境的影響，一方面世界各國都在限制其排放量，另一方面科學家加強了對CO2創新利用的研究。最近有科學家提出“綠色自由”構想：把空氣吹入碳酸鉀溶液，然后再把CO2從溶液中提取出來，經化學反應后使之變為可再生燃料甲醇。“綠色自由”構想技術流程如下：
（1）在合成塔中，若有4.4kg CO2與足量H2恰好完全反應，可放出4947 kJ的熱量，試寫出合成塔中發生反應的熱化學方程式是 。
（2）以甲醇為燃料制作新型燃料電池，電池的正極通入O2，負極通入甲醇，在酸性溶液中甲醇與氧作用生成水和二氧化碳。該電池負極發生的反應是：
CH3OH + H2O － 6e－ ==== CO2 + 6H+
則正極發生的反應是 ；放電時，H＋移向電池的 （填“正”或“負”）極。
（3）常溫常壓下，飽和CO2水溶液的pH=5.6，c(H2CO3)=1.5×10－5 mol·L－1。若忽略水的電離及H2CO3的第二級電離，則H2CO3HCO3－＋H+ 的平衡常數K = 。（已知：10－5.6=2.5×10－6）
（4）常溫下，0.1 mol·L－1NaHCO3溶液的pH大于8，則溶液中c(H2CO3) c(CO32－) (填“＞”、“＝”或“＜”)，原因是
_________________________________________________________________________。
（5）小李同學擬用沉淀法測定空氣中CO2的體積分數，他查得CaCO3、BaCO3的溶度積（Ksp）分別為4.96×10－9、2.58×10－9。小李應該選用的試劑是___________________。
5．（2010佛山二模）
I．已知在25℃時，醋酸、碳酸和亞硫酸的電離平衡常數分別為：
醋酸 K= 1.75×10－5
碳酸 K1= 4.30×10－7 K2= 5.61×10－11
亞硫酸 K1= 1.54×10－2 K2= 1.02×10－7
（１）寫出碳酸的第一級電離平衡常數表達式：K1= _____________ 。
（２）在相同條件下，試比較H2CO3、HCO3－和HSO3－的酸性強弱：
　 ＞ ＞
（３）若保持溫度不變，在醋酸溶液中加入少量鹽酸，下列量會變小的是 （填序號）。
A. c(CH3COO－) B. c(H+) C.醋酸電離平衡常數 D.醋酸的電離程度
II．某化工廠廢水中含有Ag+、Pb2+等重金屬離子，其濃度各約為0.01mol·L-1。排放前擬用沉淀法除去這兩種離子，查找有關數據如下：
難溶電解質 AgI AgOH Ag2S PbI2 Pb(OH)2 PbS
KSP 8.3×10-17 5.6×10-8 6.3×10-50 7.1×10-9 1.2×10-15 3.4×10-28
（４）你認為往廢水中投入 （填字母序號），沉淀效果最好。
A. NaOH B. Na2S C. KI D. Ca(OH)2
6．關于下列裝置說法正確的是
A．裝置①中，鹽橋中的K＋移向ZnSO4溶液
B．裝置②工作一段時間后，a極附近溶液的pH增大
C．用裝置③精煉銅時，c極為粗銅
D．裝置④中電子由Zn流向Fe，裝置中有Fe2＋生成
7．（08海南改）鉛蓄電池，這是一種典型的可充電電池，電池總反應式為：
Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO42－2PbSO4＋2H2O。
⑴在放電時，該電池的負極材料是　　　，電極反應為　　　　　　　　　　；
⑵在充電時，電池中溶液的pH不斷　　　　　；
⑶電池外電路中每通過2mol電子，電池內部消耗 mol H2SO4；
⑷放電時：溶液中的H＋向 方向移動。
8．（09天津改）氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發電裝置。右圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強，性質穩定，請回答：
⑴氫氧燃料電池的能量轉化主要形式是 ，在導線中電子流動方向為 　 　　（用a、b表示）。
⑵負極反應式為 。
⑶電極表面鍍鉑粉的原因為 。
⑷該電池工作時，H2和O2連續由外部供給，電池可連續不斷提供電能。因此，大量安全儲氫是關鍵技術之一。金屬鋰是一種重要的儲氫材料，吸氫和放氫原理如下：w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
Ⅰ．2Li＋H22LIH　　Ⅱ．LiH＋H2O＝LiOH＋H2↑
反應Ⅰ中的還原劑是 ，反應Ⅱ中的氧化劑是 。
9．綠色電解法制取半導體材料Cu2O的示意圖如下，反應原理：2Cu＋H2O＝Cu2O＋H2↑。
⑴石墨電極為　　極，表面發生　　　反應（“氧化”或“還原”），反應式為
　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
⑵Cu電極為　　　　極，連接電源的　　　　　極，反應式為
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
⑶生成0.1molCu2O時，轉移　　　　　mol電子，石墨電極上放出的氣體在標況下的體積為　　　　　　升。
【答案】
1．（1）0.015mol/（L·min） ，10%
（2） ＜ ； 在1atm和298K條件下，1mol氮氣和3mol氫氣完全反應生成2mol氨氣，放出92.4kJ熱量，該反應為可逆反應，反應物不能全部變為生成物；又因為反應溫度為500℃，所以放出的熱量小于92.4kJ 。
（3）BEF 。
（4） K= ； 減小
作圖要點：因為T2>T1，溫度越高，平衡向逆反應方向移動，NH3的轉化率下降，T2達到平衡時的平臺要低于T1；另外溫度越高，越快達到平衡，所以T2達到平衡的時間要小于T1。
2．（1）求算800℃時該反應的平衡常數，可用三部曲算出平衡時各物質的平衡濃度。
CO(g)＋H2O (g)CO2(g)＋H2(g)
開始 2.0mol 3.0mol 0 0
反應 1.2 mol 1.2 mol 1.2 mol 1.2 mol
平衡 0.8 mol 1.8 mol 1.2 mol 1.2 mol
則800℃時平衡常數K＝＝＝1。
（2）由于800℃時K＝1，427℃時K＝9.4，平衡常數增大，說明降低溫度平衡往正反應的方向移動，而降低溫度平衡往放熱的方向移動，故ΔH＜0.
3．⑴B ⑵①2 55 ②0.148 mol/(L·min) ③＞
4．（1）CO2（g）+3H2（g）=== CH3OH（g）+H2O（g） ΔH＝－49．47kJ/mol
（2）O2 + 4H+ + 4e－ ＝2 H2O 正
（3）4.2×10－7 mol·L－1
（4）＞ 因為既存在 HCO3－CO32－＋H+ 也存在HCO3－＋H2OH2CO3＋OH－，而HCO3－的水解程度大于電離程度
（5）Ba（OH）2（或NaOH溶液和BaCl2溶液）
5．(1) (2) H2CO3 > HSO3－ > HCO3－
(3) A D （4）B
6．B
7．⑴Pb， Pb(s)－2e－＋SO42－(aq)＝PbSO4(s)；　⑵降低；　⑶2；　⑷正極（PbO2）。
8．⑴由化學能轉化為電能 由a到b　　
⑵2H2＋4OH－－4e－＝4H2O或H2＋2OH－－2e－＝2H2O
⑶增大電極單位面積吸附H2、O2分子數，加快電極反應速率　⑷Li H2O
9．⑴陰，還原，2H＋＋2e－＝H2↑； ⑵陽，正，2Cu－2e－＋H2O＝Cu2O＋2H＋； ⑶0.1，1.12。
專題三：無機綜合應用二（實驗裝置為背景）
【例題】2006年天津卷28．
晶體硅是一種重要的非金屬材料，制備純硅的主要步驟如下：
①高溫下用碳還原二氧化硅制得粗硅
②粗硅與干燥HCl氣體反應制得SiHCl3：Si＋3HClSiHCl3＋H2
③SiHCl3與過量H2在1000～1100℃反應制得純硅
已知SiHCl3，能與H2O強烈反應，在空氣中易自燃。
請回答下列問題：
（1）第①步制備粗硅的化學反應方程式為 。
（2）粗硅與HCl反應完全后，經冷凝得到的SiHCl3（沸點33.0℃）中含有少量SiCl4（沸點57.6℃）和HCl（沸點－84.7℃），提純SiHCl3采用的方法為 。
（3）用SiHCl3與過量H2反應制備純硅的裝置如下（熱源及夾持裝置略去）：
①裝置B中的試劑是 。裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是
_______________________________________。
②反應一段時間后，裝置D中觀察到的現象是 ，裝置D不能采用普通玻璃管的原因是 ，裝置D中發生反應的化學方程式為 。
③為保證制備純硅實驗的成功，操作的關鍵是檢查實驗裝置的氣密性，控制好反應溫度以及 。
④為鑒定產品硅中是否含微量鐵單質，將試樣用稀鹽酸溶解，取上層清液后需再加入的試劑（填寫字母代號）是 。
a．碘水 b．氯水 c．NaOH溶液 d．KSCN溶液 e．Na2SO3溶液
【分析】
本題主要考查了：反應原理（方程式的書寫）、物質的分離提純、反應條件的控制、物質（Fe）的檢驗。要求考生具有從信息中提取實質性的內容與已有知識進行整合重組的能力。
第（1）小題，高溫下C參與的還原反應的產物是CO而非CO2，所以粗硅的制備原理是：SiO2＋2CSi＋2CO↑
第（2）小題，對沸點不同的液態混合物分離提純的方法一般選擇分餾（或蒸餾）
第（3）小題，從裝置的圖和題目信息可知A裝置是制備氫氣，但因含有H2O(g)不能直接還原SiHCl3，所以必須進行洗氣干燥，所以裝置B中的試劑應該是濃硫酸；而SiHCl3與H2的反應制得純硅SiHCl3＋H2Si＋3HCl，其溫度高達1000～1100℃，只能在裝置D石英管中進行，因為在此反應溫度下，普通玻璃會軟化。顯然，裝置C是使液態的SiHCl3氣化，并與H2充分混合。由于硅在高溫下易與空氣中的氧氣反應，所以，實驗要取得成功，操作的關鍵是檢查實驗裝置的氣密性，控制好反應溫度以及排盡裝置中的空氣。
第（4）小題，微量鐵單質，將試樣用稀鹽酸溶解后溶液中的Fe主要以Fe2+離子的形式存在，檢驗的方法一般是將其氧化成Fe3+用KSCN試液檢驗。
該裝置產生的尾氣主要成分是什么？處理時應注意什么？（HCl、H2；應注意降溫、防倒吸以及循環利用）
答案：（1）SiO2＋2CSi＋2CO↑
（2）分餾（或蒸餾）
（3）①濃硫酸 使滴入燒瓶中的 SiHCI3 氣化
②有固體物質生成 在反應溫度下，普通玻璃會軟化 SiHCl3＋H2Si＋3HCl
③排盡裝置中的空氣
④bd
【拓展】
實驗裝置類試題背景主要是物質的制備，與無機工藝流程題類型相似，命題的主要框架都是：原料→預處理（除雜、凈化）→主反應→分離提純→產物；區別在于：裝置類試題主要以實驗裝置圖為情景信息，而工藝流程以文字為情景信息。2008年廣東卷23題便可看成是上述例題（2006年天津卷28題）的變式。
實驗裝置類試題主要考查以下四方面的問題：
（1）對操作原理的認識（解決實驗操作的理論依據問題）
（2）對操作方法的認識（解決如何操作的問題）。
（3）對操作目的的認識（解決為何要安排這樣的操作問題）。
（4）對錯誤操作造成后果的認識（解決為何要這樣操作的問題）。
（5）實驗數據處理能力
從考查的內容看，仍然會涉及基本儀器的使用、實驗基本操作、物質的分離和提純、物質的檢驗與鑒別、物質的制備、實驗方案設計和實驗安全問題等，更加突出對實驗操作能力和實驗設計能力的考查，而且經常以綜合實驗題的形式出現，同時會與元素化合物、化學概念和理論等知識有機地聯系在一起。
實驗裝置類試題通常是有氣體參加反應的裝置，在復習時要特別注意以下幾個知識點的落實：（1）實驗裝置的安全原則（內外壓平衡、氣流通暢）；（2）如何檢查裝置的氣密性；（3）倒吸形成的原因和防止倒吸的措施；（4）尾氣處理的方法。
例如：2009年廣東卷19改
某試驗小組利用如下裝置(部分固定裝置略)制備氮化鈣(Ca3N2)，并探究其實驗式。
思考：裝置的每一部分是什么作用？
（1）按圖連接好實驗裝置。檢查裝置的氣密性，方法是
_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）反應過程中末端導管必須插入試管A的水中，目的是 ________________
________________________________________________________________________。
（3）制備氮化鈣的操作步驟是：①打開活塞K并通入N2；②點燃酒精燈，進行反應；③反應結束后， ______________________________________________________ ；④拆除裝置，取出產物。
（4）數據記錄如下：
空瓷舟質量 m0 /g 瓷舟與鈣的質量 m1 /g 瓷舟與產物的質量 m2 /g
14．80 15．08 15．15
①計算得到實驗式CaxN2,其中x= 。
②若通入的N2中混有少量O2，請比較x與3的大小：_______________。
答案：
（1）關閉活塞K，微熱反應管，試管A中有氣泡冒出，停止加熱，冷卻后若末端導管中水柱上升且高度保持不變，則說明裝置的氣密性良好。
（2）防止反應過程中空氣進入反應管；便于觀察N2流速。
（3）熄滅酒精燈，待反應管冷卻至室溫，停止通N2并關閉活塞K。
（4）①2.8 ②x<3
【練習】
1．某校化學小組學生利用下圖所列裝置進行“鐵與水反應”的實驗，并利用產物進一步
制取FeCl3·6H2O晶體。（圖中夾持及尾氣處理裝置均已略去）
⑴ 裝置B中發生反應的化學方程式是_______________________________________。
⑵ 裝置E中的現象是_____________________________________________________。
⑶ 停止反應，待B管冷卻后，取其中的固體，加入過量稀鹽酸充分反應，過濾。
簡述檢驗濾液中Fe3+的操作方法_________________________________________
______________________________________________________________________。
⑷ 該小組學生利用上述濾液制取FeCl3·6H2O晶體，設計流程如下：
① 步驟I中通入Cl2的作用是______________________________________________。
② 步驟II從FeCl3稀溶液中得到FeCl3·6H2O晶體的主要操作包括：
_____________________________________________________________________。
③ 該流程中需保持鹽酸過量，主要原因是（結合離子方程式簡要說明）
_____________________________________________________________________。
2．（2010上海卷26改）CaCO3廣泛存在于自然界，是一種重要的化工原料。大理石主要成分為CaCO3，另外有少量的含硫化合物。實驗室用大理石和稀鹽酸反應制備CO2氣體。下列裝置可用于CO2氣體的提純和干燥。
完成下列填空：
（1）用濃鹽酸配制1:1（體積比）的稀鹽酸（約6 mol·L-1），需要的玻璃儀器有
___________________________________。
（2）上述裝置中，A是 溶液，其作用是 。
（3）上述裝置中，B物質是 。
（4）一次性飯盒中石蠟和CaCO3在食物中的溶出量是評價飯盒質量的指標之一，測定溶出量的主要實驗步驟設計如下：
剪碎、稱重→浸泡溶解→過濾→殘渣烘干→冷卻、稱重→恒重
①從物質分類的角度分析，石蠟屬于有機物中的 類，為了將石蠟從飯盒中溶出，應選用下列試劑中的 。
a．氯化鈉溶液 b．稀醋酸 c．稀硫酸 d 正已烷
②飯盒中的碳酸鈣常用稀醋酸將其溶出，試寫出其反應的離子方程式
。
3．（2009理綜全國卷II 28改）已知氨可以與灼熱的氧化銅反應得到氮氣和金屬銅，用示意圖中的裝置可以實現和驗證該反應。


回答下列問題：
（1）試寫出氨與灼熱的氧化銅反應的化學方程式 。
（2）A中加入的物質是 ，B中加入的物質的作用是 。
（3）實驗時在C中觀察到得現象是 。
（4）實驗時冰水的作用是 。檢驗實驗后試管D中物質的方法和現象是_________________________________
________________________________________。試管E中收集到的氣體是 。
4．（2010福建卷25改）工業上常用鐵質容器盛裝冷濃酸。為研究鐵質材料與熱濃硫酸的反應，某學習小組進行了以下探究活動：
（1）將已去除表面氧化物的鐵釘（碳素鋼）放入冷濃硫酸中，10分鐘后移入硫酸銅溶液中，片刻后取出觀察，鐵釘表面無明顯變化，其原因是 。
（2）另稱取鐵釘6.0g放入15.0mL濃硫酸中，加熱，充分應后得到溶液X并收集到氣體Y。
甲同學認為X中除Fe3+外還可能含有Fe2+。若要確認其中存在Fe2+，需要進行的實驗操作、現象和結論是
______________________________________________________________________。
乙同學認為氣體Y中除含有SO2、H2外，還可能含有CO2氣體。為此設計了下列探究實驗裝置（圖中夾持儀器省略）。
①認為氣體Y中還含有CO2的理由是
（用化學方程式表示）。]
②裝置A中試劑的作用是 。
③為確認CO2的存在，需在裝置中添加M于 （選填序號）。
a．A之前 b．A-B間 c．B-C間 d．C-D間
④能說明氣體Y中含有H2的實驗現象是 。
5．（2008年天津卷10）
Ⅰ．化學實驗室制取氯化氫氣體的方法之一是將濃硫酸滴入濃鹽酸中。請從下圖中挑選所需儀器，在方框內畫出用該方法制備、收集干燥氯化氫氣體的裝置簡圖，并在圖中標明所用試劑。（儀器可重復使用，固定裝置不必畫出）
Ⅱ．實驗室制備少量硫酸亞鐵晶體的實驗步驟如下：取過量潔凈的鐵屑，加入20%－30%的稀硫酸溶液，在50℃－80℃水浴中加熱至不再產生氣泡。將溶液趁熱過濾，濾液移至試管中，用橡膠塞塞緊試管口，靜置、冷卻一段時間后收集產品。
（1）寫出該實驗制備硫酸亞鐵的化學方程式： 。
（2）硫酸溶液過稀會導致 。
（3）采用水浴加熱的優點是 。
（4）反應時鐵屑過量的目的是（用離子方程式表示） 。
（5）溶液須趁熱過濾的原因是 。
　　 塞緊試管口的目的是 。
（6）靜置冷卻一段時間后，在試管中觀察到的現象是 。
6．（2010年江蘇卷15改）高純MnCO3是制備高性能磁性材料的主要原料。實驗室以MnO2為原料制備少量高純MnCO3的操作步驟如下：
I、制備MnSO4溶液：
在燒瓶中（裝置見右圖）加入一定量MnO2和水，攪拌，通入SO2和N2混合氣體，反應3h。停止通入SO2，繼續反應片刻，過濾。
（1）燒瓶中進行反應的化學方程式為
（2）燒杯中石灰乳的作用是 。
（3）反應過程中，為使SO2盡可能轉化完全，可采取的合理措施有
________________________________________________________（寫2條即可）。
（4）若實驗中將N2換成空氣，可能出現的問題是 。
II、制備高純MnCO3固體：
往制得的MnSO4溶液邊攪拌邊加入Na2CO3，并控制溶液PH<7.7，充分反應后過濾，用少量水洗滌2~3次，再用少量C2H5OH洗滌后，低于100℃干燥即得高純MnCO3固體。
（5）檢驗MnCO3固體是否洗滌干凈的操作、可能的現象和結論是：
（6）MnCO3固體需要在低于100℃干燥的原因可能是 。
【答案】
1．⑴ 3Fe + 4H2O Fe3O4 + 4H2↑
⑵ 黑色固體變紅，右端管壁有水珠
⑶ 取少量濾液，滴入幾滴KSCN溶液，觀察溶液是否變紅色
⑷ ① 將Fe2+氧化成Fe3+
② 加熱濃縮、冷卻結晶、過濾
③ Fe3++ 3H2O Fe(OH)3 + 3H+，過量鹽酸抑制FeCl3水解
2．（1）燒杯、玻璃棒、量筒；
（2）NaHCO3；吸收HCl氣體或吸收酸性氣體；
（3）無水CaCl2 或硅膠或P2O5固體；
（4）①烴 d（提示：石蠟屬于有機物，易溶于有機溶劑）
② CaCO3+2CH3COOH=2CH3COO－+Ca2++H2O+CO2↑
3．（1）2NH3＋3CuON2＋3H2O＋3Cu。
（2）固體NH4Cl和Ca(OH)2；除去NH3流中的水蒸氣。
（3）黑色粉末部分逐漸變為紅色；
（4）使生成的水蒸氣冷卻并吸收過量的氨氣。
用紅色石蕊試紙檢驗，試紙變藍；用無水硫酸銅檢驗，無水硫酸銅變藍。
氮氣。
4．（1）鐵釘表面被鈍化（或其他合理答案）
（2）取少量溶液X于試管中，滴入幾滴酸性高錳酸鉀溶液，若高錳酸鉀溶液的紫色褪去，則說明溶液中含有Fe2+
①C+2H2SO4（濃） CO2↑+2SO2↑+2H2O ②除去混合氣體中的SO2
③c ④D中固體由黑變紅和E中固體由白變藍
5．Ⅰ．
Ⅱ．（1）Fe+H2SO4（稀）FeSO4+H2↑ ；（2）反應速率慢 不利于晶體析出
（3）水浴加熱受熱均勻，溫度容易控制。
（4）Fe3++2Fe＝3Fe2+ ；
（5）減少FeSO4的損失 ； 防止空氣進入試管將Fe2+氧化為Fe3+
（6）有淺綠色晶體析出
6．（1）MnO2+SO2=MnSO4或
（2）吸收多余的SO2，防止污染大氣。
（3）控制適當的溫度、緩慢通入混合氣體（或其它合理答案均可）
（4）空氣中的O2氧化H2SO3生成H2SO4，降低SO2的利用率。
（5）取少量最后一次的洗滌液于試管中，加入過量硝酸酸化后，滴入幾滴BaCl2溶液，若產生白色沉淀，則MnCO3固體未洗滌干凈，若不產生白色沉淀，則MnCO3固體已經洗滌干凈。（凡合理答案均可）
（6）高于100℃時MnCO3可能會受熱發生分解反應。（提示：不溶性碳酸鹽受熱均易分解）
專題四：實驗數據和結果的分析
【例題】2007廣東高考22．
“碘鐘”實驗中，3I- + S2O82- = I 3- + 2SO 42-的反應速率可以用I3-與加入的淀粉溶液顯藍色的時間t來度量，t越小，反應速率越大。某探究性學習小組在20℃進行實驗，得到的數據如下表：
實驗編號 ① ② ③ ④ ⑤
c(I-)/mol·L- 0.040 0.080 0.080 0.160 0.120
c (S2O82-)/mol·L- 0.040 0.040 0.080 0.020 0.040
t /s 88.0 44.0 22.0 44.0 t1
回答下列問題：
（1）該實驗的目的是 。
（2）顯色時間t1= 。
（3）溫度對該反應的反應速率的影響符合一般規律，若在40℃下進行編號③對應濃度的實驗，顯色時間t2的范圍為 （填字母）
A、<22.0s B、22.0~44.0s C、>44.0s D、數據不足，無法判斷
（4）通過分析比較上表數據，得到的結論是
_________________________________ 。
【分析】
1、命題意圖分析
該高考題以“碘鐘”實驗為背景，考查了學生對影響化學反應速率的外界因素，如濃度、溫度及其規律的認識和理解，學生對圖表的觀察、分析以及處理實驗數據歸納得出合理結論的能力，學生對實驗數據的分析、整理、歸納等方面的思維能力。體現出考綱對學生根據實驗試題要求，分析或處理實驗數據，得出合理結論的要求。
2、審題要點
該類題目的審題要點主要在于數據圖表的解讀以及如何將圖標數據中的信息與實驗目的緊密聯系。本題的實驗目的是測定反應速率，給出的實驗數據是反應物的濃度和反應時間，則該實驗應該主要探討的是反應物濃度與反應速率的關系，只有明確了實驗目的，才能找準要分析的目標，有的放矢。
3、解題思路分析
本題探討的是反應物濃度對化學反應速率的影響，但是題目給出的反應物濃度有兩種，如何綜合考慮兩種反應物濃度對反應速率的影響呢？我們可以將其作為兩個變量，分析當其中一個變量（即一種反應物濃度）保持不變時，反應速率的變化，然后分析當兩個變量同時變化一定的倍數時，反應速率的變化，就可以看到其中的規律。
對比數據組①和數據組②，可以看到， c (S2O82-)不變，c (I-)增大到2倍時，反應時間縮短了一半，即反應速率加快了一倍；
對比數據組②和數據組③，可以看到，c (I-)不變，c (S2O82-)增大到2倍時，反應時間縮短了一半，即反應速率也加快了一倍；
由此可見兩個變量其實都會影響反應速率的。
對比數據組①和數據組③，可以看到，c (I-)和c (S2O82-)均增大到2倍時，反應時間為原反應時間的1/4，即反應速率加快了4倍；
對比數據組①和數據組④，可以看到，c (I-)增大到4倍和c (S2O82-)減小到1/2時，反應時間為原反應時間的1/2，即反應速率加快了2倍；
由此可見兩個反應物的濃度和反應速率之間的數學關系是：反應物濃度每增加一倍，反應時間就減少一倍，對于兩個反應物來說均是如此，由此可得出結論“反應速率與反應物起始濃度乘積成正比”，并由此可計算相關反應速率。
實驗①和實驗⑤對比，實驗⑤的c (I-)為實驗①的三倍，而c (S2O82-)保持不變，則由此可計算該反應時間應為實驗①反應時間的1/3，即29.3s
（思考：除了上述分組對比方法，你還能怎樣對數據進行分組比較，得出同樣的結論？）
第（3）小題則探討的是溫度對反應速率的影響，這一影響因素與表中的幾組數據并無直接關系，可直接通過所學規律“化學反應速率隨溫度升高加快”解決，判斷相同條件下，溫度較高時，反應速率更快，即40℃時反應所需時間小于題目中20℃時同等條件下的反應時間。選A選項。
解決該類試題應注意：
①認真審題，明確實驗目的，理解直接測量與實驗目的間的邏輯和數學關系。
②理解變量控制的思想在實驗設計和數據分析中的運用。
③文字表述和計算注意研究范圍的準確性及變量之間的邏輯關系。如本題（4）中，結論只有準確表達出“乘積”二字才能準確概括題中幾組數據的規律。
【拓展】
1．（2008廣東卷20改）某探究小組用HNO3與大理石反應過程中質量減小的方法，研究影響反應速率的因素。所用HNO3濃度為1.00 mol·L-1、2.00 mol·L-1，大理石有細顆粒與粗顆粒兩種規格，實驗溫度為298 K、308 K，每次實驗HNO3的用量為25.0mL、大理石用量為10.00g。
（1）請完成以下實驗設計表，并在實驗目的一欄中填出對應的實驗編號：
實驗編號 T/K 大理石規格 HNO3濃度／mol·L-1 實驗目的
① 298 粗顆粒 2.00 (Ⅰ)實驗①和②探究HNO3濃度對該反應速率的影響；(Ⅱ)實驗①和 探究溫度對該反應速率的影響；(Ⅲ)實驗①和 探究大理石規格(粗、細)對該反應速率的影響。
②
③
④
（2）實驗①中CO2質量隨時間變化的關系見下圖，請在圖中，畫出實驗②、③和④中CO2質量隨時間變化關系的預期結果示意圖。
2．（2008廣州一模）pKa常用于表示物質的酸性強弱，pKa的數值越小，該物質的酸性越強。已知鹵素原子對飽和脂肪酸的酸性影響具有相似性。25℃時一些鹵代飽和脂肪酸的pKa數值如下：
鹵代酸 F3CCOOH Cl3CCOOH F2CHCOOH FCH2COOH CH3CH2CHCOOH
pKa 0.23 0.65 1.24 2.66 2.85
鹵代酸 ClCH2COOH BrCH2COOH ICH2COOH CH3CHCH2COOH CH2CH2CH2COOH
pKa 2.86 2.90 3.18 4.06 4.52
可見，25℃時鹵素原子對鹵代飽和脂肪酸的酸性影響有（寫出2條即可）：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
根據上述數據和規律判斷， Cl2CHCOOH的pKa的數值范圍為_________________。
答案：
例題：（1）研究反應物I-與S2O82-的濃度對反應速率的影響。
（2）29.3s
（3）A。
（4）反應速率與反應物起始濃度乘積成正比（或顯色時間與反應物起始濃度乘積成反比）。
拓展1：（1）
實驗編號 T/K 大理石規格 HNO3濃度／mol·L-1 實驗目的
① （Ⅱ） ③ （Ⅲ） ④
② 298 粗顆粒 1.00
③ 308 粗顆粒 2.00
④ 298 細顆粒 2.00
（2）
拓展2：① 一鹵代乙酸的酸性按F、Cl、Br、I的順序依次減弱。
② 含有相同鹵素原子的鹵代乙酸的酸性隨鹵素原子個數的增多而增強。
③ 鹵素原子離羧基越遠，一鹵代飽和脂肪酸的酸性越弱。
（任寫兩個，每空2分）
【練習】
1．已知反應：BrO3－ + 5Br－ + 6H+ == 3Br2 + 3H2O，某探究學習小組利用該反應對化學反應速率與反應物濃度的關系進行探究，在20℃進行實驗，得到的數據如下表：
實驗編號 ① ② ③ ④ ⑤
c(H+)/mol·L－1 0.0080 0.0080 0.0040 0.0080 0.0040
c(BrO3－)/mol·L－1 0.0010 0.0010 0.0010 0.0020 0.0020
c(Br－)/mol·L－1 0.10 0.20 0.20 0.10 0.40
v/mol·L－1·s－1 2.4×10－8 4.8×10－8 1.2×10－8 4.8×10－8 v2
回答下列問題：
（1）反應速率v2 = _____________ mol·L－1·s－1。
（2）溫度對該反應的反應速率的影響符合一般規律，若在40℃下進行編號①對應濃度的實驗，反應速率v （填字母）
A．< 4.8×10－8 mol·L－1·S－1 B．2.4×10－8～4.8×10－8 mol·L－1·S－1
C．> 4.8×10－8 mol·L－1·S－1 D．數據不足，無法判斷
（3）通過分析比較上表數據，得到的結論是（用數學表達式表示） 。
2．同學們為了探究鎂條與鹽酸、醋酸反應時，濃度或溫度對反應速率（觀察鎂條消失的時間）的影響，他們準備了以下化學用品：
0.20mol/L與0.40mol/L的HCl溶液、0.2mol/L與0.40mol/L的CH3COOH溶液、4條鎂條（形狀、大小、質量相同）、幾支試管和膠頭滴管，酸液溫度控制為298K和308K。
（1）該實驗缺少的儀器是 。
（2）酸液都取足量、相同體積，請你幫助完成以下面實驗設計表：
實驗編號 溫度(K) 鹽酸濃度(mol·L-1) 醋酸濃度(mol·L-1) 實驗目的
① 298 0.20 a．實驗①和②是探究溫度對鎂與鹽酸反應速率的影響；b．實驗①和③是探究 _ 對鎂與鹽酸反應速率的影響；c．實驗①和④是探究相同溫度下，相同濃度的鹽酸、醋酸與鎂反應速率的區別。
② 0.20
③ 298 0.40
④
（3）預測：相同溫度、相同濃度時，剛開始時兩者產氣的速率鹽酸 醋酸（填：=、>、<），鎂條最先消失的是 ；如果鎂條足量時，選pH相同、等體積的鹽酸和醋酸，產氣最多的是 。
（4）若（2）中實驗①鎂條消失的時間是20s，則鎂
條剩余質量與時間關系圖如右圖。假設：該反應溫度每升高10℃，反應速率是原來的2倍；溫度相同時，醋酸是相同濃度鹽酸平均速度的1/2，請你在此圖中大致畫出“實驗②”（用實線）、“實驗④中醋酸實驗”（用虛線）的鎂條質量與時間關系曲線。
3．下列給出了催化劑種類及用量對甲苯硝化反應影響的實驗結果。
催化劑 n（催化劑）n（甲苯） 硝化產物中各種異構體質量分數(%) 總產率（%）
對硝基甲苯 鄰硝基甲苯 間硝基甲苯
濃H2SO4 1.0 35.6 60.2 4.2 98.0
1.2 36.5 59.5 4.0 99.8
NaHSO4 0.15 44.6 55.1 0.3 98.9
0.25 46.3 52.8 0.9 99.9
0.32 47.9 51.8 0.3 99.9
0.36 45.2 54.2 0.6 99.9
（1）NaHSO4催化制備對硝基甲苯時，催化劑與甲苯的最佳物質的量之比為 。
（2）由甲苯硝化得到的各種產物的含量可知，甲苯硝化反應的特點是
。
（3）與濃硫酸催化甲苯硝化相比，NaHSO4催化甲苯硝化的優點有
_ 、 。
4．已知羰基化合物與飽和NaHSO3溶液可以發生以下反應：
（1）羰基化合物和飽和NaHSO3的反應速率如下：
羰基化合物 CH3CHO CH3COCH3 C2H5COCH3 CH3CH2CH2COCH3
產率（1小時內） 88.7 56.2 36.4 23.4
羰基化合物 （CH3）2CHCOCH3 （CH3）3CCOCH3 C2H5COC2H5 C6H5COCH3
產率（1小時內） 12.3 5.6 2 1
可見，取代基對羰基化合物和NaHSO3反應的影響有（寫出3條即可）
①
②
③
（2）利用以上可逆反應可以分離醛和酮的混合物，請寫出能使醛與NaHSO3生成的沉淀重新溶解的試劑的化學式 （寫出2種，屬于不同類別的物質）。
5．工業上利用硫酸渣（含Fe2+、Fe3+的硫酸鹽及少量CaO和MgO）制備高檔顏料鐵紅（Fe2O3），濾渣溶解后需要將Fe2+氧化，根據下圖有關數據，你認為氧化的合適條件是
。
6．某校研究性學習小組研究為研究水滑石的組成、結構和性質，進行了水滑石樣品的恒重分析實驗。已知天然水滑石的化學式可表示為：6MgO·Al2O3·CO2·12H2O，取0.1mol水滑石進行加熱時，溫度與剩余固體質量的關系如下圖，平行線上的數字表示殘留固體的質量。
（1）當溫度在0～280℃質量不變，原因是
。
（2）A→B減少的物質及其物質的量為： ；
C→D減少的物質及其物質的量為： ；
（3）D處化學組成可表示為 。
【答案】
1.（1）4.8×10－8 mol·L－1·s－1 （2）C
（3）v = 3.75 c(BrO3－)·c(Br－)·c2(H+)
2.（1）秒表（或計時器、或手表、或鬧鐘）
（2）②308 b：不同濃度 ④298 0. 20
（3）> 鹽酸 醋酸
（4）見右圖
3．（1）0.32
（2）甲苯硝化主要得到對硝基甲苯和鄰硝基甲苯
（3）在硝化產物中對硝基甲苯比例提高 催化劑用量少且能循環使用
4．（1）醛比酮容易發生該反應；
苯基酮極難發生該反應；
羰基所連的碳上氫越少，取代基越多，反應越難。
（2）HCl、NaOH（或Na2CO3）
5．溶液溫度控制在80°C，pH控制在1.5，氧化時間為4小時左右
6．（1）天然水滑石在溫度低于280℃是穩定的
（2）0.4molH2O 0.1molCO2 （3）6MgO·Al2O3
專題五：科學探究與實驗設計
【例題】2010年廣東卷33
某科研小組用MnO2和濃鹽酸制備Cl2時，利用剛吸收過少量SO2的NaOH溶液對其尾氣進行吸收處理。
（1）請完成SO2與過量NaOH溶液反應的化學方程式：SO2+2NaOH = ________________．
（2）反應Cl2+Na2SO3+2 NaOH==2NaCl+Na2SO4+H2O中的還原劑為 。
（3）吸收尾氣一段時間后，吸收液（強堿性）中肯定存在Cl、OH和SO。
請設計實驗，探究該吸收液中可能存在的其他陰離子（不考慮空氣的CO2的影響）。
①提出合理假設
假設1：只存在SO32-；
假設2：既不存在SO32-也不存在ClO；假設3：___________。
②設計實驗方案，進行實驗。請在答題卡上寫出實驗步驟以及預期現象和結論。限選實驗試劑：3moLL-1H2SO4、1moLL-1NaOH、0.01molL-1KMnO4、淀粉-KI溶液、紫色石蕊試液。
實驗步驟 預期現象和結論
步驟1：取少量吸收液于試管中，滴加3 moLL-1 H2SO4至溶液呈酸性，然后將所得溶液分置于A、B試管中。
步驟2：
步驟3：
【分析】
題目的意思是用吸收了少量SO2的NaOH溶液再與Cl2反應，這里需要對溶液的成分有清晰的認識，在與Cl2反應前，溶液中先發生的反應是SO2+2NaOH =Na2SO3+H2O，所以溶液的溶質可認為是較少的Na2SO3和大量的NaOH。再向其中通入Cl2，題目給出了一個反應Cl2+Na2SO3+2NaOH==2NaCl+Na2SO4+H2O（反應Ⅰ），但Cl2本身也可與NaOH發生反應Cl2+2NaOH==NaCl+ NaClO+H2O（反應Ⅱ），考慮到NaClO仍然會氧化Na2SO3，所以可以認為先發生反應Ⅰ，若Na2SO3消耗完，剩余的Cl2再發生反應Ⅱ。
當我們關注Cl2、Na2SO3、NaOH這三種物質的量的時候，就很容易分析出這么幾種可能：①Cl2很少，只發生了反應Ⅰ且Na2SO3未消耗完，溶液的溶質為NaOH、NaCl、Na2SO4、Na2SO3；②Cl2適量，只發生了反應Ⅰ且Na2SO3恰好消耗完，溶液的溶質為NaOH、NaCl、Na2SO4；③Cl2較多，發生了反應Ⅰ后還發生了反應Ⅱ，但題目提示溶液仍然保持強堿性即NaOH不會被Cl2消耗完，故溶液的溶質為NaOH、NaCl、Na2SO4、NaClO。
第（3）小題，提出合理假設時要依據探究目的“該吸收液中可能存在的其他陰離子”，所以假設的對象就只是SO32－和ClO－。且經過分析不會出現兩者共存的情況。
實驗設計第一步中已將溶液酸化，可認為要檢驗的對象是H2SO3或HClO。H2SO3的檢驗可以考慮利用其還原性（溶液中并無其他還原性離子干擾），可選用KMnO4溶液作試劑；HClO的檢驗可以考慮利用其氧化性（溶液中并無其他氧化性離子干擾），可選用淀粉-KI溶液作試劑；HClO的檢驗還可以考慮利用其漂白性，題目中提供了紫色石蕊溶液可用。
由于兩者的檢驗互不干擾，都是簡單的試管實驗，所以先檢驗誰都可以。
答案：
⑴Na2SO3 ＋ H2O ⑵Na2SO3 ⑶①只存在ClO－
②
實驗步驟 預期現象和結論
步驟2：向A試管中滴加1～2滴0.01 mol·L－1 KMnO4溶液。 ⑴若溶液褪色，則假設1成立；⑵若溶液不褪色，則假設2或3成立 。
步驟3：向B試管中滴加1～2滴淀粉－KI溶液。 ⑴若溶液變藍色，則假設3成立；⑵若溶液不變藍色，結合步驟2中的⑵，則假設2成立。
或
實驗步驟 預期現象和結論
步驟2：向A試管中滴加1～2滴0.01 mol·L－1 KMnO4溶液。 ⑴若溶液褪色，則假設1成立；⑵若溶液不褪色，則假設2或3成立 。
步驟3：向B試管中滴加1～2滴紫色石蕊溶液。 ⑴若溶液先變紅后褪色，則假設3成立；⑵若溶液變紅后不褪色，結合步驟2中的⑵，則假設2成立。
【拓展】
（一）試題考點的定位
2007～2010年實驗探究題涉及的元素化合物知識載體有：Fe、Al、Cu、鐵的氧化物與酸溶液的反應，Fe置換Cu的反應，Al與堿溶液的反應，Fe3＋與KSCN溶液的反應，Fe2＋、SO32－與硝酸、KMnO4溶液的反應，SO2、Cl2與NaOH溶液的反應，ClO－氧化I－的反應，HClO漂白紫色石蕊的反應。以上述例題為例，涉及的SO32－和ClO－的檢驗方法并沒有在教材中明確提出過，而且能使KMnO4溶液褪色的物質不只是SO32－，能使淀粉－KI溶液變藍或使石蕊溶液褪色的也不只是HClO。從物質檢驗角度看，其中只有Fe3＋與KSCN溶液的反應是嚴格的離子檢驗方法，所以這類試題的知識落點并不是一般意義上說的離子檢驗，而是常見無機物的性質在具體情境下的靈活運用。
但僅僅熟悉了物質的性質也不一定能答好，該題型還重點考查思維的邏輯性和嚴密性以及書面表達能力。解答此類試題時，首先要對科學合理的假設引起足夠關注，這關系到整個探究的方向是否正確；其次是局部問題的解決方案；然后是各個局部方案的規劃和整合；最后才是實驗報告的書寫。答案應邏輯清晰、層次分明。
（二）常見無機物性質的梳理
考綱中列舉出要求掌握的元素有Na、Al、Fe、Cu、H、C、N、O、Si、S、Cl等，則相關的物質或離子如下，請從溶解性、復分解反應、氧化還原反應、特殊現象反應幾個角度對它們的常見性質進行梳理，并能指出常用哪些試劑來體現這些性質。
單質：Na、Al、Fe、Cu、H2、C、N2、O2、O3、Si、S、Cl2；
氧化物：Na2O、Al2O3、Fe2O3、FeO、Fe3O4、CuO、CO、CO2、NO、NO2、SiO2、SO2、SO3；
酸：H2CO3、HNO3、H2SiO3、H2SO3、H2SO4、HCl、HClO；
堿：NaOH、Al(OH)3、Fe(OH)3、Fe(OH)2、Cu(OH)2、NH3 H2O；
離子：Na＋、Al3＋、Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋、NH4＋、H＋、CO32－、NO3－、SiO32－、SO32－、SO42－、S2－、Cl－、ClO－。
（三）通過評分標準反思答題策略
2011年廣州市“一模”33題答案和評分標準如下：
（1）NaClO和FeSO4均無剩余；（3分）
評分說明：
①意思相同即可得分。但只寫“均無剩余”而無指明物質，扣2分。
②答“NaClO和FeSO4可能均無剩余”得0分。
（2）Na＋、Fe3＋ （4分）
評分說明：
①漏寫得2分。
②多寫H+、SO42－或Cl－合扣2分。
③多寫Fe2+或ClO－，得0分。
（3）（9分）
實驗步驟 預期現象和結論
步驟2：向A試管中滴加1～2滴0.01 mol·L－1 KMnO4溶液。 （1）若溶液紫紅色褪去，則假設1成立；（2）若溶液呈紫紅色，則假設2或3成立 。
步驟3：向B試管中滴加1～2滴紫色石蕊溶液。 （1）若石蕊先變紅后褪色，則假設2成立；（2）若石蕊變紅后不褪色，結合步驟2中的（2），則假設3成立。
評分說明：
①驗證第一個假設成立占4分，驗證第二和第三個假設占5分。
②方案方面的扣分點：
假設1的驗證用KSCN和H2O2為試劑，用顏色加深的方法來判斷，得3分。
假設2的驗證用淀粉－KI溶液為試劑，用溶液變藍色的方法來判斷，得0分。
③步驟方面的扣分點：
試劑用量用“少量”代替“1～2滴”，不扣分。
試劑用量未說明或用“足量”“適量”“1～2mL”等不當詞語，扣1分。
④現象方面的扣分點：
用“溶液無色”“溶液顏色無變化”“否則…”“反之則…”等不當表述，扣1分。
⑤結論方面的扣分點：
“假設？成立”描述成“溶液中含有××離子”，扣1分。
“假設？成立”描述成“××有剩余”，不扣分。
⑥錯別字方面的扣分點：
“滴加”“褪色”“紫紅色”等關鍵詞有錯別字，扣1分。
思考：①為什么不能用用淀粉－KI溶液檢驗ClO－？應如何對待干擾？②為什么不能用“足量”“適量”“1～2mL”等代替“少量”？試劑的用量如何選擇？
在實際問題的解決中，某反應是否適合用于物質的鑒定是依具體情況而定的，主要思考的問題是現象是否明顯、是否有干擾、操作是否簡便，而不是首先考慮是否為常用方法。利用沉淀反應時應防止其他離子也生成沉淀；利用氧化性（還原性）時防止有其他氧化性（還原性）物質干擾；預處理時防止新引入物質造成干擾，防止破壞待測物質造成干擾。有干擾而又無法通過變換方法來排除，則必須進行干擾物質的分離。
試劑的用量和濃度也會影響檢驗的成敗。試劑的用量和濃度本質上決定于操作的目的。若為分離則應過量；若為檢驗，考慮到待檢驗物質的含量可能較少，一般使用少量或幾滴；若需要觀察褪色的，則試劑應稀一些確保能反應完；若需要觀察產生顏色或沉淀的，試劑應濃一些確保現象明顯；若目的是調節pH等，試劑應稀一些；若不希望溶液被明顯稀釋，試劑應濃一些。
（四）變式訓練
（2008年廣東卷改）某種催化劑為鐵的氧化物。請完成對該催化劑中鐵元素的價態的探究。限選實驗儀器與試劑：燒杯、試管、玻璃棒、藥匙、滴管、酒精燈、試管夾、3 mol·L-1H2SO4、3％ H2O2、6 mol·L-1HNO3、0.01 mol·L-1KMnO4、NaOH稀溶液、0.1 mol·L-1Kl、20％ KSCN、蒸餾水。
（1）提出合理假設
假設1：　　　　　　 　；
假設2：　　　　　 　　；
假設3：　　　　 　　　。
（2）設計實驗方案證明你的假設，在下表中寫出實驗操作步驟、預期現象與結論。
實驗操作 預期現象與結論
步驟1：
步驟2：
步驟3：
…
思路點撥：
①探究的準確目的是什么？
②根據題意的限定，預期結論有哪幾種可能？（注意結論與目的的直接對應關系）
③鐵的氧化物是固體，有沒有直接的檢驗方法？
④如果要轉化為溶液用什么試劑？形態的轉化會不會影響檢驗的科學性（或者誤差）？
⑤Fe3＋如何檢驗？Fe2＋如何檢驗？
⑥怎樣的檢驗順序更合理簡潔？
⑦實驗報告分為幾個大的步驟？
【練習】
1．（1）向FeSO4溶液中滴加氯水，溶液由淺綠色變成黃色，反應的離子方程式為________________________________________；向KI溶液中滴加氯水，溶液由無色變成黃色，反應的離子方程式為_____________________________________。
（2）請以FeSO4溶液、KI溶液、氯水為試劑探究Fe2＋和I－的還原性強弱。
①提出假設：假設1：Fe2＋還原性強于I－；假設2：______________________________
②設計實驗方案，寫出實驗步驟、預期現象和結論。其他限選試劑：3 mol·L－1 H2SO4、0.01 mol·L－1 KMnO4、20% KSCN、3%H2O2、淀粉溶液、紫色石蕊溶液。
實驗步驟 預期現象與結論
2．正三價鐵元素有一定的氧化性，FeCl3溶液吸收一定量SO2后溶液顏色變淺。
（1）反應的離子方程式為_________________________________________。
（2）除H＋、OH－外，溶液中一定含有的離子有___________________________，還可能含有的粒子是________________________。（填編號）
A．Fe2＋ B．Fe3＋ C．Cl－ D．SO42－ E．H2SO3
（3）對還不能確定的粒子存在情況提出合理的假設：
假設1： ；
假設2： ；
假設3： 。
（4）設計實驗方案，進行實驗。寫出實驗步驟以及預期現象和結論。
限選實驗試劑：3 mol·L－1 H2SO4、1 mol·L－1 NaOH、0.01 mol·L－1 KMnO4、20% KSCN、3%H2O2、淀粉－KI溶液、紫色石蕊試液、品紅溶液。
實驗步驟 預期現象和結論
步驟1：
步驟2：
3．（2009廣東卷改）三草酸合鐵酸鉀晶體K3 [Fe(C2O4 )3]·3H2O可有于攝影和藍色印刷，其受熱分解的固體產物可以確定含有K2CO3，其它可能成分有Fe、FeO。現有少量該固體產物的樣品，請設計實驗探究其成分。
限選試劑：濃硫酸、1.0 mol·L-1HNO3、1.0 mol·L-1鹽酸、1.0 mol·L-1 NaOH、3%H2O2、0.1mol·L-1KI、0.1 mol·L-1CuSO4、20%KSCN、澄清石灰水、氧化銅、蒸餾水。
（1）提出合理假設
假設1：固體產物的成分為K2CO3和Fe；
假設2： ；
假設3： 。
（2）為了防止干擾，需要將K2CO3先分離除去，操作過程是_______________________
______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
（3）在（2）的基礎上設計后續的實驗方案，寫出實驗操作步驟、預期現象與結論
實驗步驟 預期現象與結論
4．硫代硫酸鈉（Na2S2O3）俗稱大蘇打，主要用于照相業作定影劑。Na2S2O3易溶于水，在酸性溶液中會迅速分解。
（1）完成Na2S2O3溶液與稀硫酸混合反應的化學方程式：
H2SO4+Na2S2O3 ＝ Na2SO4+H2O+SO2+________（除空缺外已配平）
該反應可用于探究外界條件對反應速率的影響，完成有關的實驗設計表（已知各溶液體積均為5mL）：
實驗編號 T/K c（Na2S2O3）/mol·L-1 c（H2SO4）/mol·L-1 實驗目的
① 298 0.1 0.1 實驗①和②探究溫度對該反應速率的影響；實驗①、③和④探究反應物濃度對該反應速率的影響。
② 308
③ 0.2
④ 0.1
（2）Na2S2O3還具有很強的還原性，Na2S2O3溶液與足量氯水反應的化學方程式為
_____________________________________________。（S元素被氧化為SO42－）
（3）現有一瓶Na2S2O3固體，可能混有Na2SO4固體。設計實驗驗證該假設，寫出實驗步驟、預期現象和結論。限選試劑： 1mol·L－1 H2SO4、1mol·L－1HNO3、1mol·L－1HCl、1mol·L－1NaOH、0.1 mol·L－1BaCl2、0.01 mol·L－1 KMnO4、蒸餾水。
實驗步驟 預期現象和結論
步驟1：取少量固體于試管中，加蒸餾水溶解。
【答案】
1． （1）2Fe2＋＋Cl2＝2Fe3＋＋2Cl－ 2I－＋Cl2＝I2＋2Cl－
（2）①假設2： I－還原性強于Fe2＋
實驗步驟 預期現象與結論
步驟1：取2mLFeSO4溶液和2mLKI溶液混合于試管中，再滴加幾滴氯水。 溶液變成黃色，推測有Fe3＋或I2生成。
步驟2：向試管中繼續滴加幾滴20% KSCN溶液。 若溶液變血紅色，則假設1成立；若溶液不變血紅色，則假設2成立。
或：
實驗步驟 預期現象與結論
步驟1：取2mLFeSO4溶液和2mLKI溶液混合于試管中，再滴加幾滴氯水。 溶液變成黃色，推測有Fe3＋或I2生成。
步驟2：向試管中繼續滴加幾滴淀粉溶液。 若溶液變藍色，則假設2成立；若溶液不變藍色，則假設1成立。
2．（1）2Fe3＋＋SO2＋2H2O＝2Fe2＋＋4H＋＋SO42－
（2）ACD； BE
（3）假設1：只存在Fe3＋；
假設2：即不存在Fe3＋，也不存在H2SO3；
假設3：只存在H2SO3。
（4）
實驗步驟 預期現象和結論
步驟1：取少量溶液于試管A中，滴加1～2滴20% KSCN溶液。 （1）若溶液變血紅色，則假設1成立；（2）若溶液不變血紅色，則假設2或3成立 。
步驟2：另取少量溶液于試管B中，滴加1～2滴品紅溶液。 （1）若溶液紅色褪去，則假設3成立；（2）若溶液呈紅色，結合步驟2中的（2），則假設2成立。
3．（1）假設2：固體產物的成分為K2CO3和FeO；
假設3：固體產物的成分為K2CO3、Fe和FeO。
（2）取適量固體產物于試管中，加入足量蒸餾水，充分振蕩使K2CO3溶解。過濾，用蒸餾水充分洗滌不溶固體。
（3）
實驗步驟 預期現象與結論
步驟1：向試管中加入適量硫酸銅溶液，再加入少量不溶固體，充分振蕩。 （1）若藍色溶液顏色及加入的不溶固體無明顯變化，則假設2成立。（2）若藍色溶液顏色明顯改變，且有暗紅色固體生成，假設1或3成立。
步驟2：過濾，用蒸餾水充分洗滌固體至洗滌液無色。取少量固體于試管中，滴加過量1.0 mol·L-1HCl溶液，靜置，取上層清液，滴加適量3%H2O2溶液，充分振蕩后滴加幾滴20%KSCN溶液。 結合步驟1中的（2）：（1）若溶液呈血紅色，則假設3成立。（2）若溶液不呈血紅色，則假設1成立。
4．（1）S↓
實驗編號 T/K c（Na2S2O3）/mol·L-1 c（H2SO4）/mol·L-1 實驗目的
① 298 0.1 0.1 實驗①和②探究溫度對該反應速率的影響；實驗①、③和④探究反應物濃度對該反應速率的影響。
② 308 0.1 0.1
③ 298 0.2 0.1
④ 298 0.1 0.2
（2）Na2S2O3+4Cl2+5H2O=Na2SO4+8HCl+H2SO4
（3）
實驗步驟 預期現象和結論
步驟1：取少量固體于試管中，加蒸餾水溶解。
步驟2：向試管中加入過量1 mol·L-1HCl溶液。充分振蕩，靜置。 有淡黃色沉淀生成。
步驟3：取上層清液于另一試管中，滴加少量0.1 mol·L-1HCl BaCl2溶液。 有白色沉淀生成，證明固體中混有Na2SO4。
專題六：有機化學
【例題】2010年廣東卷30．
固定和利用CO2能有效地利用資源，并減少空氣中的溫室氣體。CO2與化合物Ⅰ反應生成化合物Ⅱ，與化合物Ⅲ反應生成化合物Ⅳ，

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