点击高考实验设计题

陈铁强

化学实验设计题，有实验操作顺序的设计,有确认某混合物成分的实验设计,有验证化学原理和反应规律的设计,也有物质纯度的设计.

一、验证化学原理和反应规律的设计

例1（2013年广东高考题） 化学实验有助于理解化学知识，形成化学观念，提高探究与创新能力，提升科学素养.

（1） 在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验.

①下列收集Cl2的正确装置是.②将Cl2通入水中，所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是 . ③设计实验比较Cl2和Br2的氧化性，操作与现象是：取少量新制氯水和CCl4于试管中，.

图1（2）能量之间可以相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能.设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率.

限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线.①完成原电池的装置示意图（见图1），并作相应标注.要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素.②以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极 .

图2③有盐桥的原电池（图2）和在同一CuSO4溶液中的Zn-Cu电池，哪个转化电能更有效 ，原因 .

（3）根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在（2）的材料中应选 作阳极.

解析（1）Cl2是有刺激性气味、密度比空气大、有毒的黄绿色气体，在制备和收集Cl2时必须有尾气吸收装置.Ａ没有排气管不能用于收集气体；Ｂ用于收集密度比空气小的气体；C用以收集密度比空气大的气体，且有尾气吸收装置；Ｄ不能收集氯气.氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸为弱酸部分电离，所以有氧化性的含氯粒子是Cl2、HClO和ClO-.比较Cl2和Br2的氧化性，可以利用置换反应.所以其具体操作是：取少量新制氯水和CCl4于试管中，用胶头滴管向试管中滴加NaRr溶液，振荡静置，溶液下层呈橙色. （2）由题给试剂，结合原电池的形成条件可知可以组合的原电池可以是：锌铜、锌铁、铁铜原电池.由图示所给电子移动方向可知左边为负极（活泼金属）、右边为正极（不活泼金属），则组装的原电池可以如下：

由所给的电极材料可知，当铜片做电极时，铜片一定是正极，则负极是活泼的金属（失电子发生氧化反应），反应的现象是电极逐渐溶解.以Zn和Cu做电极为例，如果不用盐桥则Zn与CuSO4反应，置换出的Cu附着在Zn表面，阻碍了Zn与CuSO4的接触，不能提供稳定电流.（3）根据牺牲阳极的阴极保护法，可知被保护的金属作阴极，即Zn作为阳极.

图3答案:（1）C；HClO和ClO-；取少量新制氯水和CCl4于试管中，用胶头滴管向试管中滴加NaRr溶液，振荡静置，溶液下层呈橙色（2）(装置如图3)；电极逐渐溶解；图2电池；可以避免活泼金属如Zn和CuSO4的接触，从而提供稳定电流（3）Zn

二、实验操作顺序的设计

例2 （2009宁夏卷 ）碱式碳酸铜可表示为：xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O,测定碱式碳酸铜组成的方法有多种.

（1）现采用氢气还原法，请回答如下问题：①xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O与氢气反应的化学方程式 ；② 试验装置用下列所有仪器连接而成，按氢气流方向的连接顺序是（填入仪器接口字母编号）：

（a）→（ ）→（）→（ ）→（ ）→（ ）→（l）

③称取23.9 g某碱式碳酸铜样品，充分反应后得到12.7 g残留物，生成4.4 g二氧化碳和7.2 g水.该样品的结晶水质量为 g，化学式为；

（2）某同学以氮气代替氢气，并用上述全部或部分仪器来测定碱式碳酸铜的组成，你认为是否可行？请说明理由.

解析（1）只要把它理解为CuCO3和Cu(OH)2受热分解后产物CuO再与氢气反应，第①问便可以解决；对于②要分析出测定反应后CO2和H2O质量.因此，对于氢气发生器后仪器的选择是除氯化氢和水蒸气，防止对后续测定影响就可以了，因为测定H2O和CO2分别用浓硫酸和碱石灰是固定的.③ 根据生成CO2和H2O的质量计算，可知结晶水的质量为1.8 g，化学式为：CuCO3·Cu(OH)2·H2O

（2）其实在分析（1）①方程式的书写，便得到了碱式碳酸铜受热分解的方程式： xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O=(x+y)CuO+xCO2↑+(y+z)H2O↑，稍加分析可知，依据碱式碳酸铜、CuO、CO2和H2O质量（或其中任意三个量），可计算其组成.

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 根据反应xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O ＝ (x+y)CuO + xCO2↑+ (y+z)H2O↑,依据碱式碳酸铜、CuO、CO2和H2O质量（或其中任意三个量），即可计算出其组成.

三、确认混合物成分及提纯的实验设计

例3（2011年安徽高考题）MnO2是一种重要的无机功能材料，粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节.某研究性学习小组设计了将粗MnO2（含有较多的MnO和MnCO3）样品转化为纯MnO2的实验，其流程如下：

（1）第①步加稀H2SO4时，粗MnO2样品中的（写化学式）转化为可溶性物质

（2）写出第②步反应的离子方程式并配平

+ClO-3+MnO2↓+Cl2↑+

（3）第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台（含铁圈）、、、， 已知蒸发得到固体中有NaClO3和NaOH，则一定还含有（写化学式）.

（3） 若粗MnO2样品的质量为12.69 g，第①步反应后，经过滤得到8.7 g MnO2，并收集到0.224 L CO2（标准状况下），则在第②步反应中至少需要_______mol NaClO3.

解析样品中含有MnO和MnCO3的质量为12.69 g-8.7 g=3.99 g，其中MnCO3物质的量为0.01 mol即质量为1.15 g，MnO的质量为3.99 g-1.15 g=2.84 g(即0.04 mol).所以经第 ①步过滤后的滤液中含有0.05 mol Mn2+，根据得失电子守恒，则有：5n(NaClO3)=2×0.05 mol=0.10 mol，n(NaClO3)=0.02 mol.答案:（1）MnO和MnCO3（2）5Mn2+24H2O518H+（3）蒸发皿酒精灯玻璃棒NaCl（4）0.02

四、有关物质制备的实验设计

例4（2013年天津高考题）FeCl3在现代工业生产中应用广泛.某化学研究性学习小组模拟工业生产流程制备无水FeCl3，再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S.

Ⅰ.经查阅资料得知：无水FeCl3在空气中易潮解，加热易升华.他们设计了制备无水FeCl3的实验方案，装置示意图如图4（加热及夹持装置略去）及操作步骤如下：

图4①检查装置的气密性；②通入干燥的Cl2，赶尽装置中的空气；③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成;④……;⑤体系冷却后，停止通入Cl2，并用干燥的N2赶尽Cl2，将收集器密封.

请回答下列问题：（1） 装置A中反应的化学方程式为;（2）第③步加热后，生成的烟状FeCl3大部分进入收集器，少量沉积在反应管A的右端.要使沉积的FeCl3进入收集器，第④步操作是;（3） 操作步骤中，为防止FeCl3潮解所采取的措施有（填步骤序号）;（4） 装置B中的冷水作用为；装置C的名称为；装置D中FeCl2全部反应完后，因为失去吸收Cl2的作用而失效，写出检验FeCl2是否失效的试剂：（5）虚线框内画出尾气吸收装置E并注明试剂;

Ⅱ.该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液.（6） FeCl3与H2S反应的离子方程式为;（7） 电解池中H+在阴极放电产生H2，阳极的电极反应为;（8） 综合分析实验Ⅱ的两个反应，可知该实验有两个显著优点：①H2S的原子利用率100%；②;

解析（1）A中反应的化学方程式：2Fe+3Cl2△2FeCl3

（2）要使沉积的FeCl3进入收集器，根据FeCl3加热易升华的性质，第④的操作应该是：在沉积的FeCl3固体下方加热.

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

（4）B 中的冷水作用是冷却FeCl3使其沉积，便于收集产品；装置C的名称为干燥管，装置D中FeCl2全部反应完后，因为失去吸收Cl2的作用而失效，检验FeCl2是否失效就是检验二价铁离子，最好用K3［Fe(CN)6］溶液，也可以用酸性高锰酸钾溶液检验.

（5）吸收的是氯气，不用考虑防倒吸

（6）2Fe3++H2S2Fe2++S↓+2H+

（7）阳极的电极反应： Fe2+-e-Fe3+

（8）该实验的另一个优点是FeCl3可以循环利用.(收稿日期：2013-12-14)=1 mol)

化学实验设计题，有实验操作顺序的设计,有确认某混合物成分的实验设计,有验证化学原理和反应规律的设计,也有物质纯度的设计.

一、验证化学原理和反应规律的设计

例1（2013年广东高考题） 化学实验有助于理解化学知识，形成化学观念，提高探究与创新能力，提升科学素养.

（1） 在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验.

①下列收集Cl2的正确装置是.②将Cl2通入水中，所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是 . ③设计实验比较Cl2和Br2的氧化性，操作与现象是：取少量新制氯水和CCl4于试管中，.

图1（2）能量之间可以相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能.设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率.

限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线.①完成原电池的装置示意图（见图1），并作相应标注.要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素.②以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极 .

图2③有盐桥的原电池（图2）和在同一CuSO4溶液中的Zn-Cu电池，哪个转化电能更有效 ，原因 .

（3）根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在（2）的材料中应选 作阳极.

解析（1）Cl2是有刺激性气味、密度比空气大、有毒的黄绿色气体，在制备和收集Cl2时必须有尾气吸收装置.Ａ没有排气管不能用于收集气体；Ｂ用于收集密度比空气小的气体；C用以收集密度比空气大的气体，且有尾气吸收装置；Ｄ不能收集氯气.氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸为弱酸部分电离，所以有氧化性的含氯粒子是Cl2、HClO和ClO-.比较Cl2和Br2的氧化性，可以利用置换反应.所以其具体操作是：取少量新制氯水和CCl4于试管中，用胶头滴管向试管中滴加NaRr溶液，振荡静置，溶液下层呈橙色. （2）由题给试剂，结合原电池的形成条件可知可以组合的原电池可以是：锌铜、锌铁、铁铜原电池.由图示所给电子移动方向可知左边为负极（活泼金属）、右边为正极（不活泼金属），则组装的原电池可以如下：

由所给的电极材料可知，当铜片做电极时，铜片一定是正极，则负极是活泼的金属（失电子发生氧化反应），反应的现象是电极逐渐溶解.以Zn和Cu做电极为例，如果不用盐桥则Zn与CuSO4反应，置换出的Cu附着在Zn表面，阻碍了Zn与CuSO4的接触，不能提供稳定电流.（3）根据牺牲阳极的阴极保护法，可知被保护的金属作阴极，即Zn作为阳极.

图3答案:（1）C；HClO和ClO-；取少量新制氯水和CCl4于试管中，用胶头滴管向试管中滴加NaRr溶液，振荡静置，溶液下层呈橙色（2）(装置如图3)；电极逐渐溶解；图2电池；可以避免活泼金属如Zn和CuSO4的接触，从而提供稳定电流（3）Zn

二、实验操作顺序的设计

例2 （2009宁夏卷 ）碱式碳酸铜可表示为：xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O,测定碱式碳酸铜组成的方法有多种.

（1）现采用氢气还原法，请回答如下问题：①xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O与氢气反应的化学方程式 ；② 试验装置用下列所有仪器连接而成，按氢气流方向的连接顺序是（填入仪器接口字母编号）：

（a）→（ ）→（）→（ ）→（ ）→（ ）→（l）

③称取23.9 g某碱式碳酸铜样品，充分反应后得到12.7 g残留物，生成4.4 g二氧化碳和7.2 g水.该样品的结晶水质量为 g，化学式为；

（2）某同学以氮气代替氢气，并用上述全部或部分仪器来测定碱式碳酸铜的组成，你认为是否可行？请说明理由.

解析（1）只要把它理解为CuCO3和Cu(OH)2受热分解后产物CuO再与氢气反应，第①问便可以解决；对于②要分析出测定反应后CO2和H2O质量.因此，对于氢气发生器后仪器的选择是除氯化氢和水蒸气，防止对后续测定影响就可以了，因为测定H2O和CO2分别用浓硫酸和碱石灰是固定的.③ 根据生成CO2和H2O的质量计算，可知结晶水的质量为1.8 g，化学式为：CuCO3·Cu(OH)2·H2O

（2）其实在分析（1）①方程式的书写，便得到了碱式碳酸铜受热分解的方程式： xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O=(x+y)CuO+xCO2↑+(y+z)H2O↑，稍加分析可知，依据碱式碳酸铜、CuO、CO2和H2O质量（或其中任意三个量），可计算其组成.

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 根据反应xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O ＝ (x+y)CuO + xCO2↑+ (y+z)H2O↑,依据碱式碳酸铜、CuO、CO2和H2O质量（或其中任意三个量），即可计算出其组成.

三、确认混合物成分及提纯的实验设计

例3（2011年安徽高考题）MnO2是一种重要的无机功能材料，粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节.某研究性学习小组设计了将粗MnO2（含有较多的MnO和MnCO3）样品转化为纯MnO2的实验，其流程如下：

（1）第①步加稀H2SO4时，粗MnO2样品中的（写化学式）转化为可溶性物质

（2）写出第②步反应的离子方程式并配平

+ClO-3+MnO2↓+Cl2↑+

（3）第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台（含铁圈）、、、， 已知蒸发得到固体中有NaClO3和NaOH，则一定还含有（写化学式）.

（3） 若粗MnO2样品的质量为12.69 g，第①步反应后，经过滤得到8.7 g MnO2，并收集到0.224 L CO2（标准状况下），则在第②步反应中至少需要_______mol NaClO3.

解析样品中含有MnO和MnCO3的质量为12.69 g-8.7 g=3.99 g，其中MnCO3物质的量为0.01 mol即质量为1.15 g，MnO的质量为3.99 g-1.15 g=2.84 g(即0.04 mol).所以经第 ①步过滤后的滤液中含有0.05 mol Mn2+，根据得失电子守恒，则有：5n(NaClO3)=2×0.05 mol=0.10 mol，n(NaClO3)=0.02 mol.答案:（1）MnO和MnCO3（2）5Mn2+24H2O518H+（3）蒸发皿酒精灯玻璃棒NaCl（4）0.02

四、有关物质制备的实验设计

例4（2013年天津高考题）FeCl3在现代工业生产中应用广泛.某化学研究性学习小组模拟工业生产流程制备无水FeCl3，再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S.

Ⅰ.经查阅资料得知：无水FeCl3在空气中易潮解，加热易升华.他们设计了制备无水FeCl3的实验方案，装置示意图如图4（加热及夹持装置略去）及操作步骤如下：

图4①检查装置的气密性；②通入干燥的Cl2，赶尽装置中的空气；③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成;④……;⑤体系冷却后，停止通入Cl2，并用干燥的N2赶尽Cl2，将收集器密封.

请回答下列问题：（1） 装置A中反应的化学方程式为;（2）第③步加热后，生成的烟状FeCl3大部分进入收集器，少量沉积在反应管A的右端.要使沉积的FeCl3进入收集器，第④步操作是;（3） 操作步骤中，为防止FeCl3潮解所采取的措施有（填步骤序号）;（4） 装置B中的冷水作用为；装置C的名称为；装置D中FeCl2全部反应完后，因为失去吸收Cl2的作用而失效，写出检验FeCl2是否失效的试剂：（5）虚线框内画出尾气吸收装置E并注明试剂;

Ⅱ.该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液.（6） FeCl3与H2S反应的离子方程式为;（7） 电解池中H+在阴极放电产生H2，阳极的电极反应为;（8） 综合分析实验Ⅱ的两个反应，可知该实验有两个显著优点：①H2S的原子利用率100%；②;

解析（1）A中反应的化学方程式：2Fe+3Cl2△2FeCl3

（2）要使沉积的FeCl3进入收集器，根据FeCl3加热易升华的性质，第④的操作应该是：在沉积的FeCl3固体下方加热.

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

（4）B 中的冷水作用是冷却FeCl3使其沉积，便于收集产品；装置C的名称为干燥管，装置D中FeCl2全部反应完后，因为失去吸收Cl2的作用而失效，检验FeCl2是否失效就是检验二价铁离子，最好用K3［Fe(CN)6］溶液，也可以用酸性高锰酸钾溶液检验.

（5）吸收的是氯气，不用考虑防倒吸

（6）2Fe3++H2S2Fe2++S↓+2H+

（7）阳极的电极反应： Fe2+-e-Fe3+

（8）该实验的另一个优点是FeCl3可以循环利用.(收稿日期：2013-12-14)=1 mol)

化学实验设计题，有实验操作顺序的设计,有确认某混合物成分的实验设计,有验证化学原理和反应规律的设计,也有物质纯度的设计.

一、验证化学原理和反应规律的设计

例1（2013年广东高考题） 化学实验有助于理解化学知识，形成化学观念，提高探究与创新能力，提升科学素养.

（1） 在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验.

①下列收集Cl2的正确装置是.②将Cl2通入水中，所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是 . ③设计实验比较Cl2和Br2的氧化性，操作与现象是：取少量新制氯水和CCl4于试管中，.

图1（2）能量之间可以相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能.设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率.

限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线.①完成原电池的装置示意图（见图1），并作相应标注.要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素.②以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极 .

图2③有盐桥的原电池（图2）和在同一CuSO4溶液中的Zn-Cu电池，哪个转化电能更有效 ，原因 .

（3）根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在（2）的材料中应选 作阳极.

解析（1）Cl2是有刺激性气味、密度比空气大、有毒的黄绿色气体，在制备和收集Cl2时必须有尾气吸收装置.Ａ没有排气管不能用于收集气体；Ｂ用于收集密度比空气小的气体；C用以收集密度比空气大的气体，且有尾气吸收装置；Ｄ不能收集氯气.氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸为弱酸部分电离，所以有氧化性的含氯粒子是Cl2、HClO和ClO-.比较Cl2和Br2的氧化性，可以利用置换反应.所以其具体操作是：取少量新制氯水和CCl4于试管中，用胶头滴管向试管中滴加NaRr溶液，振荡静置，溶液下层呈橙色. （2）由题给试剂，结合原电池的形成条件可知可以组合的原电池可以是：锌铜、锌铁、铁铜原电池.由图示所给电子移动方向可知左边为负极（活泼金属）、右边为正极（不活泼金属），则组装的原电池可以如下：

由所给的电极材料可知，当铜片做电极时，铜片一定是正极，则负极是活泼的金属（失电子发生氧化反应），反应的现象是电极逐渐溶解.以Zn和Cu做电极为例，如果不用盐桥则Zn与CuSO4反应，置换出的Cu附着在Zn表面，阻碍了Zn与CuSO4的接触，不能提供稳定电流.（3）根据牺牲阳极的阴极保护法，可知被保护的金属作阴极，即Zn作为阳极.

图3答案:（1）C；HClO和ClO-；取少量新制氯水和CCl4于试管中，用胶头滴管向试管中滴加NaRr溶液，振荡静置，溶液下层呈橙色（2）(装置如图3)；电极逐渐溶解；图2电池；可以避免活泼金属如Zn和CuSO4的接触，从而提供稳定电流（3）Zn

二、实验操作顺序的设计

例2 （2009宁夏卷 ）碱式碳酸铜可表示为：xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O,测定碱式碳酸铜组成的方法有多种.

（1）现采用氢气还原法，请回答如下问题：①xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O与氢气反应的化学方程式 ；② 试验装置用下列所有仪器连接而成，按氢气流方向的连接顺序是（填入仪器接口字母编号）：

（a）→（ ）→（）→（ ）→（ ）→（ ）→（l）

③称取23.9 g某碱式碳酸铜样品，充分反应后得到12.7 g残留物，生成4.4 g二氧化碳和7.2 g水.该样品的结晶水质量为 g，化学式为；

（2）某同学以氮气代替氢气，并用上述全部或部分仪器来测定碱式碳酸铜的组成，你认为是否可行？请说明理由.

解析（1）只要把它理解为CuCO3和Cu(OH)2受热分解后产物CuO再与氢气反应，第①问便可以解决；对于②要分析出测定反应后CO2和H2O质量.因此，对于氢气发生器后仪器的选择是除氯化氢和水蒸气，防止对后续测定影响就可以了，因为测定H2O和CO2分别用浓硫酸和碱石灰是固定的.③ 根据生成CO2和H2O的质量计算，可知结晶水的质量为1.8 g，化学式为：CuCO3·Cu(OH)2·H2O

（2）其实在分析（1）①方程式的书写，便得到了碱式碳酸铜受热分解的方程式： xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O=(x+y)CuO+xCO2↑+(y+z)H2O↑，稍加分析可知，依据碱式碳酸铜、CuO、CO2和H2O质量（或其中任意三个量），可计算其组成.

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 根据反应xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O ＝ (x+y)CuO + xCO2↑+ (y+z)H2O↑,依据碱式碳酸铜、CuO、CO2和H2O质量（或其中任意三个量），即可计算出其组成.

三、确认混合物成分及提纯的实验设计

例3（2011年安徽高考题）MnO2是一种重要的无机功能材料，粗MnO2的提纯是工业生产的重要环节.某研究性学习小组设计了将粗MnO2（含有较多的MnO和MnCO3）样品转化为纯MnO2的实验，其流程如下：

（1）第①步加稀H2SO4时，粗MnO2样品中的（写化学式）转化为可溶性物质

（2）写出第②步反应的离子方程式并配平

+ClO-3+MnO2↓+Cl2↑+

（3）第③步蒸发操作必需的仪器有铁架台（含铁圈）、、、， 已知蒸发得到固体中有NaClO3和NaOH，则一定还含有（写化学式）.

（3） 若粗MnO2样品的质量为12.69 g，第①步反应后，经过滤得到8.7 g MnO2，并收集到0.224 L CO2（标准状况下），则在第②步反应中至少需要_______mol NaClO3.

解析样品中含有MnO和MnCO3的质量为12.69 g-8.7 g=3.99 g，其中MnCO3物质的量为0.01 mol即质量为1.15 g，MnO的质量为3.99 g-1.15 g=2.84 g(即0.04 mol).所以经第 ①步过滤后的滤液中含有0.05 mol Mn2+，根据得失电子守恒，则有：5n(NaClO3)=2×0.05 mol=0.10 mol，n(NaClO3)=0.02 mol.答案:（1）MnO和MnCO3（2）5Mn2+24H2O518H+（3）蒸发皿酒精灯玻璃棒NaCl（4）0.02

四、有关物质制备的实验设计

例4（2013年天津高考题）FeCl3在现代工业生产中应用广泛.某化学研究性学习小组模拟工业生产流程制备无水FeCl3，再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S.

Ⅰ.经查阅资料得知：无水FeCl3在空气中易潮解，加热易升华.他们设计了制备无水FeCl3的实验方案，装置示意图如图4（加热及夹持装置略去）及操作步骤如下：

图4①检查装置的气密性；②通入干燥的Cl2，赶尽装置中的空气；③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成;④……;⑤体系冷却后，停止通入Cl2，并用干燥的N2赶尽Cl2，将收集器密封.

请回答下列问题：（1） 装置A中反应的化学方程式为;（2）第③步加热后，生成的烟状FeCl3大部分进入收集器，少量沉积在反应管A的右端.要使沉积的FeCl3进入收集器，第④步操作是;（3） 操作步骤中，为防止FeCl3潮解所采取的措施有（填步骤序号）;（4） 装置B中的冷水作用为；装置C的名称为；装置D中FeCl2全部反应完后，因为失去吸收Cl2的作用而失效，写出检验FeCl2是否失效的试剂：（5）虚线框内画出尾气吸收装置E并注明试剂;

Ⅱ.该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液.（6） FeCl3与H2S反应的离子方程式为;（7） 电解池中H+在阴极放电产生H2，阳极的电极反应为;（8） 综合分析实验Ⅱ的两个反应，可知该实验有两个显著优点：①H2S的原子利用率100%；②;

解析（1）A中反应的化学方程式：2Fe+3Cl2△2FeCl3

（2）要使沉积的FeCl3进入收集器，根据FeCl3加热易升华的性质，第④的操作应该是：在沉积的FeCl3固体下方加热.

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

（4）B 中的冷水作用是冷却FeCl3使其沉积，便于收集产品；装置C的名称为干燥管，装置D中FeCl2全部反应完后，因为失去吸收Cl2的作用而失效，检验FeCl2是否失效就是检验二价铁离子，最好用K3［Fe(CN)6］溶液，也可以用酸性高锰酸钾溶液检验.

（5）吸收的是氯气，不用考虑防倒吸

（6）2Fe3++H2S2Fe2++S↓+2H+

（7）阳极的电极反应： Fe2+-e-Fe3+

（8）该实验的另一个优点是FeCl3可以循环利用.(收稿日期：2013-12-14)=1 mol)