點擊高考實驗設計題

陳鐵強

化學實驗設計題，有實驗操作順序的設計,有確認某混合物成分的實驗設計,有驗證化學原理和反應規律的設計,也有物質純度的設計.

一、驗證化學原理和反應規律的設計

例1（2013年廣東高考題） 化學實驗有助于理解化學知識，形成化學觀念，提高探究與創新能力，提升科學素養.

（1） 在實驗室中用濃鹽酸與MnO2共熱制取Cl2并進行相關實驗.

①下列收集Cl2的正確裝置是.②將Cl2通入水中，所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是 . ③設計實驗比較Cl2和Br2的氧化性，操作與現象是：取少量新制氯水和CCl4于試管中，.

圖1（2）能量之間可以相互轉化：電解食鹽水制備Cl2是將電能轉化為化學能，而原電池可將化學能轉化為電能.設計兩種類型的原電池，探究其能量轉化效率.

限選材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；銅片，鐵片，鋅片和導線.①完成原電池的裝置示意圖（見圖1），并作相應標注.要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素.②以銅片為電極之一，CuSO4(aq)為電解質溶液，只在一個燒杯中組裝原電池乙，工作一段時間后，可觀察到負極 .

圖2③有鹽橋的原電池（圖2）和在同一CuSO4溶液中的Zn-Cu電池，哪個轉化電能更有效 ，原因 .

（3）根據犧牲陽極的陰極保護法原理，為減緩電解質溶液中鐵片的腐蝕，在（2）的材料中應選 作陽極.

解析（1）Cl2是有刺激性氣味、密度比空氣大、有毒的黃綠色氣體，在制備和收集Cl2時必須有尾氣吸收裝置.Ａ沒有排氣管不能用于收集氣體；Ｂ用于收集密度比空氣小的氣體；C用以收集密度比空氣大的氣體，且有尾氣吸收裝置；Ｄ不能收集氯氣.氯氣與水反應生成鹽酸和次氯酸，次氯酸為弱酸部分電離，所以有氧化性的含氯粒子是Cl2、HClO和ClO-.比較Cl2和Br2的氧化性，可以利用置換反應.所以其具體操作是：取少量新制氯水和CCl4于試管中，用膠頭滴管向試管中滴加NaRr溶液，振蕩靜置，溶液下層呈橙色. （2）由題給試劑，結合原電池的形成條件可知可以組合的原電池可以是：鋅銅、鋅鐵、鐵銅原電池.由圖示所給電子移動方向可知左邊為負極（活潑金屬）、右邊為正極（不活潑金屬），則組裝的原電池可以如下：

由所給的電極材料可知，當銅片做電極時，銅片一定是正極，則負極是活潑的金屬（失電子發生氧化反應），反應的現象是電極逐漸溶解.以Zn和Cu做電極為例，如果不用鹽橋則Zn與CuSO4反應，置換出的Cu附著在Zn表面，阻礙了Zn與CuSO4的接觸，不能提供穩定電流.（3）根據犧牲陽極的陰極保護法，可知被保護的金屬作陰極，即Zn作為陽極.

圖3答案:（1）C；HClO和ClO-；取少量新制氯水和CCl4于試管中，用膠頭滴管向試管中滴加NaRr溶液，振蕩靜置，溶液下層呈橙色（2）(裝置如圖3)；電極逐漸溶解；圖2電池；可以避免活潑金屬如Zn和CuSO4的接觸，從而提供穩定電流（3）Zn

二、實驗操作順序的設計

例2 （2009寧夏卷 ）堿式碳酸銅可表示為：xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O,測定堿式碳酸銅組成的方法有多種.

（1）現采用氫氣還原法，請回答如下問題：①xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O與氫氣反應的化學方程式 ；② 試驗裝置用下列所有儀器連接而成，按氫氣流方向的連接順序是（填入儀器接口字母編號）：

（a）→（ ）→（）→（ ）→（ ）→（ ）→（l）

③稱取23.9 g某堿式碳酸銅樣品，充分反應后得到12.7 g殘留物，生成4.4 g二氧化碳和7.2 g水.該樣品的結晶水質量為 g，化學式為；

（2）某同學以氮氣代替氫氣，并用上述全部或部分儀器來測定堿式碳酸銅的組成，你認為是否可行？請說明理由.

解析（1）只要把它理解為CuCO3和Cu(OH)2受熱分解后產物CuO再與氫氣反應，第①問便可以解決；對于②要分析出測定反應后CO2和H2O質量.因此，對于氫氣發生器后儀器的選擇是除氯化氫和水蒸氣，防止對后續測定影響就可以了，因為測定H2O和CO2分別用濃硫酸和堿石灰是固定的.③ 根據生成CO2和H2O的質量計算，可知結晶水的質量為1.8 g，化學式為：CuCO3·Cu(OH)2·H2O

（2）其實在分析（1）①方程式的書寫，便得到了堿式碳酸銅受熱分解的方程式： xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O=(x+y)CuO+xCO2↑+(y+z)H2O↑，稍加分析可知，依據堿式碳酸銅、CuO、CO2和H2O質量（或其中任意三個量），可計算其組成.

答案:（1）①xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O+(x+y)H2=(x+y)Cu+xCO2↑+(x+2y+z)H2O↑;② a→kj→gf(hi)→de(ed)→hi(gf)→bc(cb)→l;③ 1.8, CuCO3·Cu(OH)2·H2O

（2）可行 根據反應xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O ＝ (x+y)CuO + xCO2↑+ (y+z)H2O↑,依據堿式碳酸銅、CuO、CO2和H2O質量（或其中任意三個量），即可計算出其組成.

三、確認混合物成分及提純的實驗設計

例3（2011年安徽高考題）MnO2是一種重要的無機功能材料，粗MnO2的提純是工業生產的重要環節.某研究性學習小組設計了將粗MnO2（含有較多的MnO和MnCO3）樣品轉化為純MnO2的實驗，其流程如下：

（1）第①步加稀H2SO4時，粗MnO2樣品中的（寫化學式）轉化為可溶性物質

（2）寫出第②步反應的離子方程式并配平

+ClO-3+MnO2↓+Cl2↑+

（3）第③步蒸發操作必需的儀器有鐵架臺（含鐵圈）、、、， 已知蒸發得到固體中有NaClO3和NaOH，則一定還含有（寫化學式）.

（3） 若粗MnO2樣品的質量為12.69 g，第①步反應后，經過濾得到8.7 g MnO2，并收集到0.224 L CO2（標準狀況下），則在第②步反應中至少需要_______mol NaClO3.

解析樣品中含有MnO和MnCO3的質量為12.69 g-8.7 g=3.99 g，其中MnCO3物質的量為0.01 mol即質量為1.15 g，MnO的質量為3.99 g-1.15 g=2.84 g(即0.04 mol).所以經第 ①步過濾后的濾液中含有0.05 mol Mn2+，根據得失電子守恒，則有：5n(NaClO3)=2×0.05 mol=0.10 mol，n(NaClO3)=0.02 mol.答案:（1）MnO和MnCO3（2）5Mn2+24H2O518H+（3）蒸發皿酒精燈玻璃棒NaCl（4）0.02

四、有關物質制備的實驗設計

例4（2013年天津高考題）FeCl3在現代工業生產中應用廣泛.某化學研究性學習小組模擬工業生產流程制備無水FeCl3，再用副產品FeCl3溶液吸收有毒的H2S.

Ⅰ.經查閱資料得知：無水FeCl3在空氣中易潮解，加熱易升華.他們設計了制備無水FeCl3的實驗方案，裝置示意圖如圖4（加熱及夾持裝置略去）及操作步驟如下：

圖4①檢查裝置的氣密性；②通入干燥的Cl2，趕盡裝置中的空氣；③用酒精燈在鐵屑下方加熱至反應完成;④……;⑤體系冷卻后，停止通入Cl2，并用干燥的N2趕盡Cl2，將收集器密封.

請回答下列問題：（1） 裝置A中反應的化學方程式為;（2）第③步加熱后，生成的煙狀FeCl3大部分進入收集器，少量沉積在反應管A的右端.要使沉積的FeCl3進入收集器，第④步操作是;（3） 操作步驟中，為防止FeCl3潮解所采取的措施有（填步驟序號）;（4） 裝置B中的冷水作用為；裝置C的名稱為；裝置D中FeCl2全部反應完后，因為失去吸收Cl2的作用而失效，寫出檢驗FeCl2是否失效的試劑：（5）虛線框內畫出尾氣吸收裝置E并注明試劑;

Ⅱ.該組同學用裝置D中的副產品FeCl3溶液吸收H2S，得到單質硫；過濾后，再以石墨為電極，在一定條件下電解濾液.（6） FeCl3與H2S反應的離子方程式為;（7） 電解池中H+在陰極放電產生H2，陽極的電極反應為;（8） 綜合分析實驗Ⅱ的兩個反應，可知該實驗有兩個顯著優點：①H2S的原子利用率100%；②;

解析（1）A中反應的化學方程式：2Fe+3Cl2△2FeCl3

（2）要使沉積的FeCl3進入收集器，根據FeCl3加熱易升華的性質，第④的操作應該是：在沉積的FeCl3固體下方加熱.

（3）為防止FeCl3潮解所采取的措施有②通入干燥的Cl2，⑤用干燥的N2趕盡Cl2，

（4）B 中的冷水作用是冷卻FeCl3使其沉積，便于收集產品；裝置C的名稱為干燥管，裝置D中FeCl2全部反應完后，因為失去吸收Cl2的作用而失效，檢驗FeCl2是否失效就是檢驗二價鐵離子，最好用K3［Fe(CN)6］溶液，也可以用酸性高錳酸鉀溶液檢驗.

（5）吸收的是氯氣，不用考慮防倒吸

（6）2Fe3++H2S2Fe2++S↓+2H+

（7）陽極的電極反應： Fe2+-e-Fe3+

（8）該實驗的另一個優點是FeCl3可以循環利用.(收稿日期：2013-12-14)=1 mol)

化學實驗設計題，有實驗操作順序的設計,有確認某混合物成分的實驗設計,有驗證化學原理和反應規律的設計,也有物質純度的設計.

一、驗證化學原理和反應規律的設計

例1（2013年廣東高考題） 化學實驗有助于理解化學知識，形成化學觀念，提高探究與創新能力，提升科學素養.

（1） 在實驗室中用濃鹽酸與MnO2共熱制取Cl2并進行相關實驗.

①下列收集Cl2的正確裝置是.②將Cl2通入水中，所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是 . ③設計實驗比較Cl2和Br2的氧化性，操作與現象是：取少量新制氯水和CCl4于試管中，.

圖1（2）能量之間可以相互轉化：電解食鹽水制備Cl2是將電能轉化為化學能，而原電池可將化學能轉化為電能.設計兩種類型的原電池，探究其能量轉化效率.

限選材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；銅片，鐵片，鋅片和導線.①完成原電池的裝置示意圖（見圖1），并作相應標注.要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素.②以銅片為電極之一，CuSO4(aq)為電解質溶液，只在一個燒杯中組裝原電池乙，工作一段時間后，可觀察到負極 .

圖2③有鹽橋的原電池（圖2）和在同一CuSO4溶液中的Zn-Cu電池，哪個轉化電能更有效 ，原因 .

（3）根據犧牲陽極的陰極保護法原理，為減緩電解質溶液中鐵片的腐蝕，在（2）的材料中應選 作陽極.

解析（1）Cl2是有刺激性氣味、密度比空氣大、有毒的黃綠色氣體，在制備和收集Cl2時必須有尾氣吸收裝置.Ａ沒有排氣管不能用于收集氣體；Ｂ用于收集密度比空氣小的氣體；C用以收集密度比空氣大的氣體，且有尾氣吸收裝置；Ｄ不能收集氯氣.氯氣與水反應生成鹽酸和次氯酸，次氯酸為弱酸部分電離，所以有氧化性的含氯粒子是Cl2、HClO和ClO-.比較Cl2和Br2的氧化性，可以利用置換反應.所以其具體操作是：取少量新制氯水和CCl4于試管中，用膠頭滴管向試管中滴加NaRr溶液，振蕩靜置，溶液下層呈橙色. （2）由題給試劑，結合原電池的形成條件可知可以組合的原電池可以是：鋅銅、鋅鐵、鐵銅原電池.由圖示所給電子移動方向可知左邊為負極（活潑金屬）、右邊為正極（不活潑金屬），則組裝的原電池可以如下：

由所給的電極材料可知，當銅片做電極時，銅片一定是正極，則負極是活潑的金屬（失電子發生氧化反應），反應的現象是電極逐漸溶解.以Zn和Cu做電極為例，如果不用鹽橋則Zn與CuSO4反應，置換出的Cu附著在Zn表面，阻礙了Zn與CuSO4的接觸，不能提供穩定電流.（3）根據犧牲陽極的陰極保護法，可知被保護的金屬作陰極，即Zn作為陽極.

圖3答案:（1）C；HClO和ClO-；取少量新制氯水和CCl4于試管中，用膠頭滴管向試管中滴加NaRr溶液，振蕩靜置，溶液下層呈橙色（2）(裝置如圖3)；電極逐漸溶解；圖2電池；可以避免活潑金屬如Zn和CuSO4的接觸，從而提供穩定電流（3）Zn

二、實驗操作順序的設計

例2 （2009寧夏卷 ）堿式碳酸銅可表示為：xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O,測定堿式碳酸銅組成的方法有多種.

（1）現采用氫氣還原法，請回答如下問題：①xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O與氫氣反應的化學方程式 ；② 試驗裝置用下列所有儀器連接而成，按氫氣流方向的連接順序是（填入儀器接口字母編號）：

（a）→（ ）→（）→（ ）→（ ）→（ ）→（l）

③稱取23.9 g某堿式碳酸銅樣品，充分反應后得到12.7 g殘留物，生成4.4 g二氧化碳和7.2 g水.該樣品的結晶水質量為 g，化學式為；

（2）某同學以氮氣代替氫氣，并用上述全部或部分儀器來測定堿式碳酸銅的組成，你認為是否可行？請說明理由.

解析（1）只要把它理解為CuCO3和Cu(OH)2受熱分解后產物CuO再與氫氣反應，第①問便可以解決；對于②要分析出測定反應后CO2和H2O質量.因此，對于氫氣發生器后儀器的選擇是除氯化氫和水蒸氣，防止對后續測定影響就可以了，因為測定H2O和CO2分別用濃硫酸和堿石灰是固定的.③ 根據生成CO2和H2O的質量計算，可知結晶水的質量為1.8 g，化學式為：CuCO3·Cu(OH)2·H2O

（2）其實在分析（1）①方程式的書寫，便得到了堿式碳酸銅受熱分解的方程式： xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O=(x+y)CuO+xCO2↑+(y+z)H2O↑，稍加分析可知，依據堿式碳酸銅、CuO、CO2和H2O質量（或其中任意三個量），可計算其組成.

答案:（1）①xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O+(x+y)H2=(x+y)Cu+xCO2↑+(x+2y+z)H2O↑;② a→kj→gf(hi)→de(ed)→hi(gf)→bc(cb)→l;③ 1.8, CuCO3·Cu(OH)2·H2O

（2）可行 根據反應xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O ＝ (x+y)CuO + xCO2↑+ (y+z)H2O↑,依據堿式碳酸銅、CuO、CO2和H2O質量（或其中任意三個量），即可計算出其組成.

三、確認混合物成分及提純的實驗設計

例3（2011年安徽高考題）MnO2是一種重要的無機功能材料，粗MnO2的提純是工業生產的重要環節.某研究性學習小組設計了將粗MnO2（含有較多的MnO和MnCO3）樣品轉化為純MnO2的實驗，其流程如下：

（1）第①步加稀H2SO4時，粗MnO2樣品中的（寫化學式）轉化為可溶性物質

（2）寫出第②步反應的離子方程式并配平

+ClO-3+MnO2↓+Cl2↑+

（3）第③步蒸發操作必需的儀器有鐵架臺（含鐵圈）、、、， 已知蒸發得到固體中有NaClO3和NaOH，則一定還含有（寫化學式）.

（3） 若粗MnO2樣品的質量為12.69 g，第①步反應后，經過濾得到8.7 g MnO2，并收集到0.224 L CO2（標準狀況下），則在第②步反應中至少需要_______mol NaClO3.

解析樣品中含有MnO和MnCO3的質量為12.69 g-8.7 g=3.99 g，其中MnCO3物質的量為0.01 mol即質量為1.15 g，MnO的質量為3.99 g-1.15 g=2.84 g(即0.04 mol).所以經第 ①步過濾后的濾液中含有0.05 mol Mn2+，根據得失電子守恒，則有：5n(NaClO3)=2×0.05 mol=0.10 mol，n(NaClO3)=0.02 mol.答案:（1）MnO和MnCO3（2）5Mn2+24H2O518H+（3）蒸發皿酒精燈玻璃棒NaCl（4）0.02

四、有關物質制備的實驗設計

例4（2013年天津高考題）FeCl3在現代工業生產中應用廣泛.某化學研究性學習小組模擬工業生產流程制備無水FeCl3，再用副產品FeCl3溶液吸收有毒的H2S.

Ⅰ.經查閱資料得知：無水FeCl3在空氣中易潮解，加熱易升華.他們設計了制備無水FeCl3的實驗方案，裝置示意圖如圖4（加熱及夾持裝置略去）及操作步驟如下：

圖4①檢查裝置的氣密性；②通入干燥的Cl2，趕盡裝置中的空氣；③用酒精燈在鐵屑下方加熱至反應完成;④……;⑤體系冷卻后，停止通入Cl2，并用干燥的N2趕盡Cl2，將收集器密封.

請回答下列問題：（1） 裝置A中反應的化學方程式為;（2）第③步加熱后，生成的煙狀FeCl3大部分進入收集器，少量沉積在反應管A的右端.要使沉積的FeCl3進入收集器，第④步操作是;（3） 操作步驟中，為防止FeCl3潮解所采取的措施有（填步驟序號）;（4） 裝置B中的冷水作用為；裝置C的名稱為；裝置D中FeCl2全部反應完后，因為失去吸收Cl2的作用而失效，寫出檢驗FeCl2是否失效的試劑：（5）虛線框內畫出尾氣吸收裝置E并注明試劑;

Ⅱ.該組同學用裝置D中的副產品FeCl3溶液吸收H2S，得到單質硫；過濾后，再以石墨為電極，在一定條件下電解濾液.（6） FeCl3與H2S反應的離子方程式為;（7） 電解池中H+在陰極放電產生H2，陽極的電極反應為;（8） 綜合分析實驗Ⅱ的兩個反應，可知該實驗有兩個顯著優點：①H2S的原子利用率100%；②;

解析（1）A中反應的化學方程式：2Fe+3Cl2△2FeCl3

（2）要使沉積的FeCl3進入收集器，根據FeCl3加熱易升華的性質，第④的操作應該是：在沉積的FeCl3固體下方加熱.

（3）為防止FeCl3潮解所采取的措施有②通入干燥的Cl2，⑤用干燥的N2趕盡Cl2，

（4）B 中的冷水作用是冷卻FeCl3使其沉積，便于收集產品；裝置C的名稱為干燥管，裝置D中FeCl2全部反應完后，因為失去吸收Cl2的作用而失效，檢驗FeCl2是否失效就是檢驗二價鐵離子，最好用K3［Fe(CN)6］溶液，也可以用酸性高錳酸鉀溶液檢驗.

（5）吸收的是氯氣，不用考慮防倒吸

（6）2Fe3++H2S2Fe2++S↓+2H+

（7）陽極的電極反應： Fe2+-e-Fe3+

（8）該實驗的另一個優點是FeCl3可以循環利用.(收稿日期：2013-12-14)=1 mol)

化學實驗設計題，有實驗操作順序的設計,有確認某混合物成分的實驗設計,有驗證化學原理和反應規律的設計,也有物質純度的設計.

一、驗證化學原理和反應規律的設計

例1（2013年廣東高考題） 化學實驗有助于理解化學知識，形成化學觀念，提高探究與創新能力，提升科學素養.

（1） 在實驗室中用濃鹽酸與MnO2共熱制取Cl2并進行相關實驗.

①下列收集Cl2的正確裝置是.②將Cl2通入水中，所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是 . ③設計實驗比較Cl2和Br2的氧化性，操作與現象是：取少量新制氯水和CCl4于試管中，.

圖1（2）能量之間可以相互轉化：電解食鹽水制備Cl2是將電能轉化為化學能，而原電池可將化學能轉化為電能.設計兩種類型的原電池，探究其能量轉化效率.

限選材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；銅片，鐵片，鋅片和導線.①完成原電池的裝置示意圖（見圖1），并作相應標注.要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素.②以銅片為電極之一，CuSO4(aq)為電解質溶液，只在一個燒杯中組裝原電池乙，工作一段時間后，可觀察到負極 .

圖2③有鹽橋的原電池（圖2）和在同一CuSO4溶液中的Zn-Cu電池，哪個轉化電能更有效 ，原因 .

（3）根據犧牲陽極的陰極保護法原理，為減緩電解質溶液中鐵片的腐蝕，在（2）的材料中應選 作陽極.

解析（1）Cl2是有刺激性氣味、密度比空氣大、有毒的黃綠色氣體，在制備和收集Cl2時必須有尾氣吸收裝置.Ａ沒有排氣管不能用于收集氣體；Ｂ用于收集密度比空氣小的氣體；C用以收集密度比空氣大的氣體，且有尾氣吸收裝置；Ｄ不能收集氯氣.氯氣與水反應生成鹽酸和次氯酸，次氯酸為弱酸部分電離，所以有氧化性的含氯粒子是Cl2、HClO和ClO-.比較Cl2和Br2的氧化性，可以利用置換反應.所以其具體操作是：取少量新制氯水和CCl4于試管中，用膠頭滴管向試管中滴加NaRr溶液，振蕩靜置，溶液下層呈橙色. （2）由題給試劑，結合原電池的形成條件可知可以組合的原電池可以是：鋅銅、鋅鐵、鐵銅原電池.由圖示所給電子移動方向可知左邊為負極（活潑金屬）、右邊為正極（不活潑金屬），則組裝的原電池可以如下：

由所給的電極材料可知，當銅片做電極時，銅片一定是正極，則負極是活潑的金屬（失電子發生氧化反應），反應的現象是電極逐漸溶解.以Zn和Cu做電極為例，如果不用鹽橋則Zn與CuSO4反應，置換出的Cu附著在Zn表面，阻礙了Zn與CuSO4的接觸，不能提供穩定電流.（3）根據犧牲陽極的陰極保護法，可知被保護的金屬作陰極，即Zn作為陽極.

圖3答案:（1）C；HClO和ClO-；取少量新制氯水和CCl4于試管中，用膠頭滴管向試管中滴加NaRr溶液，振蕩靜置，溶液下層呈橙色（2）(裝置如圖3)；電極逐漸溶解；圖2電池；可以避免活潑金屬如Zn和CuSO4的接觸，從而提供穩定電流（3）Zn

二、實驗操作順序的設計

例2 （2009寧夏卷 ）堿式碳酸銅可表示為：xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O,測定堿式碳酸銅組成的方法有多種.

（1）現采用氫氣還原法，請回答如下問題：①xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O與氫氣反應的化學方程式 ；② 試驗裝置用下列所有儀器連接而成，按氫氣流方向的連接順序是（填入儀器接口字母編號）：

（a）→（ ）→（）→（ ）→（ ）→（ ）→（l）

③稱取23.9 g某堿式碳酸銅樣品，充分反應后得到12.7 g殘留物，生成4.4 g二氧化碳和7.2 g水.該樣品的結晶水質量為 g，化學式為；

（2）某同學以氮氣代替氫氣，并用上述全部或部分儀器來測定堿式碳酸銅的組成，你認為是否可行？請說明理由.

解析（1）只要把它理解為CuCO3和Cu(OH)2受熱分解后產物CuO再與氫氣反應，第①問便可以解決；對于②要分析出測定反應后CO2和H2O質量.因此，對于氫氣發生器后儀器的選擇是除氯化氫和水蒸氣，防止對后續測定影響就可以了，因為測定H2O和CO2分別用濃硫酸和堿石灰是固定的.③ 根據生成CO2和H2O的質量計算，可知結晶水的質量為1.8 g，化學式為：CuCO3·Cu(OH)2·H2O

（2）其實在分析（1）①方程式的書寫，便得到了堿式碳酸銅受熱分解的方程式： xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O=(x+y)CuO+xCO2↑+(y+z)H2O↑，稍加分析可知，依據堿式碳酸銅、CuO、CO2和H2O質量（或其中任意三個量），可計算其組成.

答案:（1）①xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O+(x+y)H2=(x+y)Cu+xCO2↑+(x+2y+z)H2O↑;② a→kj→gf(hi)→de(ed)→hi(gf)→bc(cb)→l;③ 1.8, CuCO3·Cu(OH)2·H2O

（2）可行 根據反應xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O ＝ (x+y)CuO + xCO2↑+ (y+z)H2O↑,依據堿式碳酸銅、CuO、CO2和H2O質量（或其中任意三個量），即可計算出其組成.

三、確認混合物成分及提純的實驗設計

例3（2011年安徽高考題）MnO2是一種重要的無機功能材料，粗MnO2的提純是工業生產的重要環節.某研究性學習小組設計了將粗MnO2（含有較多的MnO和MnCO3）樣品轉化為純MnO2的實驗，其流程如下：

（1）第①步加稀H2SO4時，粗MnO2樣品中的（寫化學式）轉化為可溶性物質

（2）寫出第②步反應的離子方程式并配平

+ClO-3+MnO2↓+Cl2↑+

（3）第③步蒸發操作必需的儀器有鐵架臺（含鐵圈）、、、， 已知蒸發得到固體中有NaClO3和NaOH，則一定還含有（寫化學式）.

（3） 若粗MnO2樣品的質量為12.69 g，第①步反應后，經過濾得到8.7 g MnO2，并收集到0.224 L CO2（標準狀況下），則在第②步反應中至少需要_______mol NaClO3.

解析樣品中含有MnO和MnCO3的質量為12.69 g-8.7 g=3.99 g，其中MnCO3物質的量為0.01 mol即質量為1.15 g，MnO的質量為3.99 g-1.15 g=2.84 g(即0.04 mol).所以經第 ①步過濾后的濾液中含有0.05 mol Mn2+，根據得失電子守恒，則有：5n(NaClO3)=2×0.05 mol=0.10 mol，n(NaClO3)=0.02 mol.答案:（1）MnO和MnCO3（2）5Mn2+24H2O518H+（3）蒸發皿酒精燈玻璃棒NaCl（4）0.02

四、有關物質制備的實驗設計

例4（2013年天津高考題）FeCl3在現代工業生產中應用廣泛.某化學研究性學習小組模擬工業生產流程制備無水FeCl3，再用副產品FeCl3溶液吸收有毒的H2S.

Ⅰ.經查閱資料得知：無水FeCl3在空氣中易潮解，加熱易升華.他們設計了制備無水FeCl3的實驗方案，裝置示意圖如圖4（加熱及夾持裝置略去）及操作步驟如下：

圖4①檢查裝置的氣密性；②通入干燥的Cl2，趕盡裝置中的空氣；③用酒精燈在鐵屑下方加熱至反應完成;④……;⑤體系冷卻后，停止通入Cl2，并用干燥的N2趕盡Cl2，將收集器密封.

請回答下列問題：（1） 裝置A中反應的化學方程式為;（2）第③步加熱后，生成的煙狀FeCl3大部分進入收集器，少量沉積在反應管A的右端.要使沉積的FeCl3進入收集器，第④步操作是;（3） 操作步驟中，為防止FeCl3潮解所采取的措施有（填步驟序號）;（4） 裝置B中的冷水作用為；裝置C的名稱為；裝置D中FeCl2全部反應完后，因為失去吸收Cl2的作用而失效，寫出檢驗FeCl2是否失效的試劑：（5）虛線框內畫出尾氣吸收裝置E并注明試劑;

Ⅱ.該組同學用裝置D中的副產品FeCl3溶液吸收H2S，得到單質硫；過濾后，再以石墨為電極，在一定條件下電解濾液.（6） FeCl3與H2S反應的離子方程式為;（7） 電解池中H+在陰極放電產生H2，陽極的電極反應為;（8） 綜合分析實驗Ⅱ的兩個反應，可知該實驗有兩個顯著優點：①H2S的原子利用率100%；②;

解析（1）A中反應的化學方程式：2Fe+3Cl2△2FeCl3

（2）要使沉積的FeCl3進入收集器，根據FeCl3加熱易升華的性質，第④的操作應該是：在沉積的FeCl3固體下方加熱.

（3）為防止FeCl3潮解所采取的措施有②通入干燥的Cl2，⑤用干燥的N2趕盡Cl2，

（4）B 中的冷水作用是冷卻FeCl3使其沉積，便于收集產品；裝置C的名稱為干燥管，裝置D中FeCl2全部反應完后，因為失去吸收Cl2的作用而失效，檢驗FeCl2是否失效就是檢驗二價鐵離子，最好用K3［Fe(CN)6］溶液，也可以用酸性高錳酸鉀溶液檢驗.

（5）吸收的是氯氣，不用考慮防倒吸

（6）2Fe3++H2S2Fe2++S↓+2H+

（7）陽極的電極反應： Fe2+-e-Fe3+

（8）該實驗的另一個優點是FeCl3可以循環利用.(收稿日期：2013-12-14)=1 mol)