2014高考化学强化复习五 科学探究与实验设计
【例题】
某科研小组用MnO2和浓盐酸制备Cl2时,利用刚吸收过少量SO2的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理。
(1)请完成SO2与过量NaOH溶液反应的化学方程式:SO2+2NaOH = ________________. (2)反应Cl2+Na2SO3+2 NaOH==2NaCl+Na2SO4+H2O中的还原剂为 。
?(3)吸收尾气一段时间后,吸收液(强碱性)中肯定存在Cl?、OH?和SO2。 4请设计实验,探究该吸收液中可能存在的其他阴离子(不考虑空气的CO2的影响)。 ...①提出合理假设 假设1:只存在SO32-;
假设2:既不存在SO32-也不存在ClO?;假设3:___________。
②设计实验方案,进行实验。请在答题卡上写出实验步骤以及预期现象和结论。限选实验试剂:..3moL?L-1H2SO4、1moL?L-1NaOH、0.01mol?L-1KMnO4、淀粉-KI溶液、紫色石蕊试液。
实验步骤 预期现象和结论 步骤1:取少量吸收液于试管中,滴加3 moL?L-1 H2SO4至溶液呈酸性,然后将所得溶液分置于A、B试管中。 步骤2: 步骤3: 【分析】
题目的意思是用吸收了少量SO2的NaOH溶液再与Cl2反应,这里需要对溶液的成分有清晰的认识,在与Cl2反应前,溶液中先发生的反应是SO2+2NaOH =Na2SO3+H2O,所以溶液的溶质可认为是较少的Na2SO3和大量的
NaOH。再向其中通入
Cl2,题目给出了一个反应
Cl2+Na2SO3+2NaOH==2NaCl+Na2SO4+H2O(反应Ⅰ),但Cl2本身也可与NaOH发生反应Cl2+2NaOH==NaCl+ NaClO+H2O(反应Ⅱ),考虑到NaClO仍然会氧化Na2SO3,所以可以认为先发生反应Ⅰ,若Na2SO3消耗完,剩余的Cl2再发生反应Ⅱ。
当我们关注Cl2、Na2SO3、NaOH这三种物质的量的时候,就很容易分析出这么几种可能:①Cl2
很少,只发生了反应Ⅰ且Na2SO3未消耗完,溶液的溶质为NaOH、NaCl、Na2SO4、Na2SO3;②Cl2适量,只发生了反应Ⅰ且Na2SO3恰好消耗完,溶液的溶质为NaOH、NaCl、Na2SO4;③Cl2较多,发生了反应Ⅰ后还发生了反应Ⅱ,但题目提示溶液仍然保持强碱性即NaOH不会被Cl2消耗完,故溶液的溶
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质为NaOH、NaCl、Na2SO4、NaClO。
第(3)小题,提出合理假设时要依据探究目的“该吸收液中可能存在的其他阴离子”,所以假设的对象就只是SO32和ClO。且经过分析不会出现两者共存的情况。
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实验设计第一步中已将溶液酸化,可认为要检验的对象是H2SO3或HClO。H2SO3的检验可以考虑利用其还原性(溶液中并无其他还原性离子干扰),可选用KMnO4溶液作试剂;HClO的检验可以考虑利用其氧化性(溶液中并无其他氧化性离子干扰),可选用淀粉-KI溶液作试剂;HClO的检验还可以考虑利用其漂白性,题目中提供了紫色石蕊溶液可用。
由于两者的检验互不干扰,都是简单的试管实验,所以先检验谁都可以。 答案:
⑴Na2SO3 + H2O ⑵Na2SO3 ⑶①只存在ClO②
实验步骤 步骤2:向A试管中滴加1~2滴0.01 mol·L1 KMnO4溶液。 --
预期现象和结论 ⑴若溶液褪色,则假设1成立; ⑵若溶液不褪色,则假设2或3成立 。 ⑴若溶液变蓝色,则假设3成立; ⑵若溶液不变蓝色,结合步骤2中的⑵,则假设2成立。 步骤3:向B试管中滴加1~2滴淀粉-KI溶液。 或
实验步骤 步骤2:向A试管中滴加1~2滴0.01 mol·L1 KMnO4溶液。 -预期现象和结论 ⑴若溶液褪色,则假设1成立; ⑵若