顏建河

化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為主的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)是高考必考內(nèi)容之一?？季V明確要求掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作，常見氣體的實(shí)驗(yàn)室制法，常見物質(zhì)的檢驗(yàn)、分離和提純，一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制等，并能根據(jù)實(shí)驗(yàn)試題設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案，控制實(shí)驗(yàn)條件，分析處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出合理結(jié)論等?；诖?，高考化學(xué)學(xué)科試題對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ囊笾?，就是要具有?duì)觀察、記錄到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，并得出正確結(jié)論的能力。這就要求我們的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)中，要把握“方向”，注重“細(xì)節(jié)”，特別是對(duì)實(shí)驗(yàn)操作中細(xì)枝未節(jié)給予高度的關(guān)注，把握好實(shí)驗(yàn)成敗中的“細(xì)節(jié)”與“關(guān)鍵點(diǎn)”。同時(shí)，還必須明確化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的創(chuàng)新設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)，這是高考命題的發(fā)展方向，也是復(fù)習(xí)的重點(diǎn)。涉及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)方面的試題特點(diǎn)主要體現(xiàn)在：試題思維容量大、綜合性強(qiáng)，陌生度高、信息新，能力要求高、情境新、設(shè)問(wèn)角度變化多端等，能較好地反映學(xué)生對(duì)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能的掌握情況，能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)并提高其思維能力。立足基礎(chǔ)、立足課本（實(shí)驗(yàn)），多動(dòng)手、多思考、多總結(jié)，提升能力創(chuàng)新發(fā)展，高考才能立于不敗之地。

一、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的一般原則及要求

實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)原則是方法簡(jiǎn)單、現(xiàn)象明顯、操作易行，對(duì)于定量實(shí)驗(yàn)還要考慮系統(tǒng)誤差要求。確定了實(shí)驗(yàn)所選用的方法和原理后，就要考慮選擇用什么實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)完成實(shí)驗(yàn)，即進(jìn)行實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)。一套完整的實(shí)驗(yàn)裝置往往是由多個(gè)基本實(shí)驗(yàn)裝置相互連接而成的。例如，有關(guān)氣體的制取和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)一般分為氣體的發(fā)生裝置（或氣體反應(yīng)裝置）、氣體的洗滌裝置、氣體的收集裝置、尾氣的吸收裝置等部分，要熟悉各基本裝置的功能，并注意各基本裝置連接順序的合理性。其實(shí)驗(yàn)方案基本要求表述如下：

二、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的基本思路

回顧近年的高考化學(xué)學(xué)科實(shí)驗(yàn)題，從中不難發(fā)現(xiàn)，其命題變化從一味追求綜合、盲目追求新穎，到立足基礎(chǔ)，鼓勵(lì)創(chuàng)新、強(qiáng)化規(guī)范，提升素質(zhì)，真正體現(xiàn)試題向著反璞歸真的方向發(fā)展。為此，在日常的復(fù)習(xí)（學(xué)習(xí)）中，要將更多的精力回歸于基礎(chǔ)、回歸于學(xué)科、回歸于實(shí)驗(yàn)室。對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的一些“關(guān)鍵”知識(shí)、步驟等進(jìn)行盤點(diǎn)，謹(jǐn)防學(xué)生在高考復(fù)習(xí)中忽視這些“關(guān)鍵”知識(shí)，以免在解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題時(shí)落入題設(shè)“陷井”之中，造成不必要的失分。同時(shí)，要更加關(guān)注學(xué)科體系的完整性和對(duì)學(xué)科知識(shí)理解的深刻性和創(chuàng)新性。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮砑八x用的藥品和儀器，設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案，并且從幾種方案中分析選擇出最佳方案。其流程表述如下：

三、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)

關(guān)鍵點(diǎn)之一：拆與合。

綜合實(shí)驗(yàn)題的解答思路可按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行分解（即將綜合實(shí)驗(yàn)分解為若干個(gè)單一實(shí)驗(yàn)）→遷移（即運(yùn)用己學(xué)過(guò)的有關(guān)實(shí)驗(yàn)知識(shí)進(jìn)行類比遷移）→選擇儀器、藥品（即根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膬?nèi)容的要求選擇所需的實(shí)驗(yàn)儀器和藥品）→加工信息（即對(duì)于試題提供的信息加以利用）→重組（即根據(jù)要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的組合和儀器的連接）。當(dāng)然，要完成上述內(nèi)容的分與合，還必須熟悉基本實(shí)驗(yàn)的拆與合，掌握如下的關(guān)鍵點(diǎn)。

1. 制氣裝置及儀器的選擇。

根據(jù)反應(yīng)物狀態(tài)、水溶性及反應(yīng)條件確定制氣裝置的類型選擇相關(guān)儀器。

2. 反應(yīng)裝置及儀器的選擇。

（1）氣+液→（用洗氣瓶）；（2）氣+固→（用干燥管或U形管）；（3）氣+固■（用硬質(zhì)玻璃管）；（4）固+液■（用燒瓶）；（5）固+固■（用試管）。

3. 除雜、干燥所用主要儀器的選擇。

除雜、干燥所用的儀器主要有洗氣瓶、干燥管、U形管。

4. 用于蒸氣、冷凝的儀器。

（1）冷凝管（使熱蒸氣冷凝）、錐形瓶（接受器）。

（2）U形管（熱蒸通過(guò)放置在冰水中的U形管進(jìn)行冷卻）。

（3）長(zhǎng)玻璃管（在裝置向上的長(zhǎng)玻璃管常用作對(duì)有機(jī)物蒸氣進(jìn)行冷凝回流，再充分反應(yīng)。

5. 用于集氣的儀器。

可用作收集氣體的主要儀器有集氣瓶、燒瓶、試管等。

6. 尾氣處理裝置及儀器的選擇。

（1）對(duì)于有污染且易燃燒的尾氣，可在尾氣出口處放置一燃著的酒精燈。

（2）對(duì)于有污染且顯酸性的尾氣用NaOH溶液吸收，其裝置要求如下：

①對(duì)于水溶性不大的氣體，可將尾氣導(dǎo)管直接插入盛有吸收劑的燒杯中的液面內(nèi)進(jìn)行吸收。

②對(duì)于極易溶于水的氣體，可在尾氣出氣管口處連接一倒置漏斗，并與吸收劑的液面接觸。

關(guān)鍵點(diǎn)之二：順序問(wèn)題。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理所確定的實(shí)驗(yàn)方案中的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，確定實(shí)驗(yàn)操作的方法步驟，把握各步實(shí)驗(yàn)操作的要點(diǎn)，理清實(shí)驗(yàn)操作的先后順序。

1. 思考問(wèn)題的順序。

對(duì)于綜合性實(shí)驗(yàn)題的一般思考的順序?yàn)椋悍磻?yīng)原理→反應(yīng)物的選擇→凈化、干燥、吸收劑的選擇→儀器裝置的選擇→組合為完整的實(shí)驗(yàn)。然后依現(xiàn)象，會(huì)解釋；遇問(wèn)題，會(huì)分析，結(jié)論準(zhǔn)確、表達(dá)清楚。

說(shuō)明：①圍繞主要問(wèn)題思考。例如，選擇適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)路線、方法；所用藥品、儀器簡(jiǎn)單易得；實(shí)驗(yàn)過(guò)程快速、安全；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。②涉及物質(zhì)的制備、凈化、吸收和存放等問(wèn)題。例如，制取在空氣中易水解的物質(zhì)（如Al2S3 、AlCl3 、Mg3N2等）及易受潮的物質(zhì)時(shí)，往往在裝置未端再接一個(gè)干燥裝置，以防止空氣中水蒸氣進(jìn)入。③涉及實(shí)驗(yàn)的種類及如何合理地組裝置儀器，并將實(shí)驗(yàn)與課本實(shí)驗(yàn)比較、聯(lián)系。例如，涉及到氣體的制取和處理，對(duì)這類實(shí)驗(yàn)的操作程序及裝置的連接順序大體可概括為：發(fā)生→除雜→干燥→主體實(shí)驗(yàn)→尾氣處理。

2. 儀器連接順序。

對(duì)于儀器的連接順序一般為：氣體發(fā)生裝置→除雜裝置→干燥裝置→主體實(shí)驗(yàn)→尾氣處理。同時(shí)，在考慮連接順序時(shí)，一般應(yīng)遵循的主要原則：先下后上，先左后右（儀器連接的順序）；先除后干（在使用液體除雜時(shí)），先干后除（對(duì)于需要加熱進(jìn)行除雜時(shí)）；先長(zhǎng)后短（洗氣瓶用于洗氣時(shí)），先短后長(zhǎng)（量氣裝置中排水量氣時(shí)）；先大后?。ǜ稍锕苡糜诟稍餁怏w時(shí)）。

說(shuō)明：①所用儀器是否恰當(dāng)，所給儀器是全用還是選用。②儀器是否齊全。例如，制備有毒氣體及涉及有毒氣體的實(shí)驗(yàn)是否有尾氣的吸收裝置。③安裝順序是否合理。例如，是否遵循“自下而上，從左到右”的原則；氣體凈化裝置中不應(yīng)先干燥、后經(jīng)過(guò)水溶液洗氣。④儀器連接順序是否正確。例如，洗氣時(shí)“進(jìn)氣管長(zhǎng)，出氣管短”；干燥管除雜質(zhì)時(shí)“大進(jìn)小出”等。

3. 操作順序。

在操作順序中的一些先后：

（1）連接儀器。按氣體發(fā)生→除雜質(zhì)→干燥→主體實(shí)驗(yàn)→尾氣處理順序連接好實(shí)驗(yàn)儀器。

（2）檢查氣密性。在整套儀器連接完畢后，就先檢查裝置的氣密性，然后裝入藥品。檢查氣密性的方法要依裝置而定。

（3）裝藥品，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

說(shuō)明：①往玻璃管上套橡膠管時(shí)，應(yīng)先蘸水后往里套。②用試管加熱物質(zhì)時(shí)，應(yīng)先預(yù)熱、后集中加熱有藥品的部位。③點(diǎn)燃H2 、CO 、CH4等易燃?xì)怏w時(shí)，應(yīng)先驗(yàn)純、后點(diǎn)燃。④H2還原CuO實(shí)驗(yàn)：開始時(shí)應(yīng)先通H2，再加熱；結(jié)束時(shí)，先停止加熱，繼續(xù)通H2至完全冷卻。⑤排水取氣時(shí)，當(dāng)集滿氣體時(shí)應(yīng)先將導(dǎo)管從水槽中取出，再停止加熱。⑥做鐵絲在O2中燃燒實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先在集氣瓶中加一薄層細(xì)砂（或少量水）再進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

關(guān)鍵點(diǎn)之三：細(xì)節(jié)問(wèn)題。

細(xì)節(jié)是決定成敗的關(guān)鍵，在高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的解決中尤為重要，學(xué)生必須給予高度的重視。這樣才能確保實(shí)驗(yàn)的成功。

（1）檢查氣體的純度，點(diǎn)燃或加熱通有可燃性氣體（H2、CO、CH4 、C2H4 、C2H2等）的裝置前，必須檢查氣體的純度。例如，用H2 、CO等氣體還原金屬氧化物時(shí)，需要加熱金屬氧化物，在操作中，不能先加熱，后通氣，應(yīng)當(dāng)先通入氣體，將裝置內(nèi)的空氣排干凈后，檢查氣體是否純凈（驗(yàn)純），待氣體純凈后，再點(diǎn)燃酒精燈加熱金屬氧化物。

（2）加熱操作先后順序的選擇。若氣體發(fā)生需加熱，應(yīng)先用酒精燈加熱發(fā)生氣體的裝置，等產(chǎn)生氣體后，再給實(shí)驗(yàn)需要加熱的固體物質(zhì)加熱，目的是：一則防止爆炸（如氫氣還原氧化銅）；二則保證產(chǎn)品純度，防止反應(yīng)物或生成物與空氣中其它物質(zhì)反應(yīng)。例如，用濃硫酸和甲酸共熱產(chǎn)生CO，再用CO還原Fe2O3，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)首先點(diǎn)燃CO發(fā)生裝置的酒精燈，生成的CO趕走空氣后，再點(diǎn)加熱Fe2O3的酒精燈，而熄滅酒精燈的順序則相反，原因是：在還原性氣體中冷卻Fe，可防止灼熱的Fe再被空氣中的O2氧化，并防止石灰水倒吸。

（3）冷凝回流的問(wèn)題。有的易揮發(fā)的液體反應(yīng)物，為了避免反應(yīng)物損耗和充分利用原料，要在發(fā)生裝置中設(shè)計(jì)冷凝回流裝置或在發(fā)生裝置中安裝長(zhǎng)玻璃管等。

（4）冷卻問(wèn)題。有的實(shí)驗(yàn)為防止氣體冷凝不充分而受損失，需用冷凝管用冷水或冰水冷凝氣體（物質(zhì)蒸氣），使物質(zhì)蒸氣冷凝為液態(tài)便于收集。

（5）防止倒吸問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)過(guò)程用到加熱法制取并用排水法收集氣體或吸收溶解度較大的氣體（如NH3、HCl）時(shí)，要注意熄燈順序或加裝安全瓶。

（6）防中毒問(wèn)題：制取有毒氣體（如Cl2、CO、SO2、H2S、NO2、NO）時(shí)，應(yīng)在通風(fēng)櫥中進(jìn)行，且進(jìn)行尾氣處理。

（7）具有特殊作用的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)裝置。如為防止分液漏斗中的液體不能順利流出，用橡皮管連接成連通裝置；為防止氣體從長(zhǎng)頸漏斗中逸出，可在發(fā)生裝置中的漏斗未端套住一支小試管等。

（8）拆卸時(shí)的安全性和科學(xué)性。實(shí)驗(yàn)儀器的拆卸要注意安全性和科學(xué)性，有些實(shí)驗(yàn)為防止“爆炸”或“氧化”，應(yīng)考慮停止加熱或停止通氣。如對(duì)有尾氣吸收裝置的實(shí)驗(yàn)，必須將尾氣導(dǎo)管提出液面后才能熄滅酒精燈，以免造成溶液倒吸；用氫氣還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)應(yīng)先熄滅加熱氧化銅的酒精燈，同時(shí)繼續(xù)通氫氣，待加熱區(qū)冷卻后再停止通氫氣，這是為了避免空氣倒吸入加熱區(qū)使氧化銅氧化，或形成易爆氣體；拆卸用排水法收集需要加熱制取氣體的裝置時(shí)，需先把導(dǎo)管從水槽中取出，才能熄滅酒精燈，以防止水倒吸；拆下的儀器要清洗、干燥、歸位。

四、實(shí)驗(yàn)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)問(wèn)題

1. 尾氣處理裝置的設(shè)計(jì)。

在設(shè)計(jì)尾氣處理裝置時(shí)，要充分考慮裝置是否符合以下幾點(diǎn)：能充分吸收氣體、不能倒吸、尾氣處理裝置應(yīng)與大氣相通。

例如：下列吸收氨氣的裝置（未標(biāo)出的液體為水）A、C、E、F、G均能防止倒吸，B、D均不能。

2. 防污染安全裝置的設(shè)計(jì)。

例如：下列尾氣處理裝置中，A可吸收有毒的尾氣（如Cl2、SO2等），B和C裝置可吸收易溶的尾氣（如HCl、NH3等），D可用于除去CO等可燃性氣體，E可用于收集所有氣體。

3. 量氣裝置的設(shè)計(jì)。

例如：下列裝置中，A是常規(guī)的量氣裝置，B、C、D是改進(jìn)后的裝置，而裝置E則不能測(cè)量氣體體積。

五、運(yùn)用

【例1】（2016·浙江卷）無(wú)水MgBr2可用作催化劑。實(shí)驗(yàn)室采用鎂屑與液溴為原料制備無(wú)水MgBr2，裝置如圖4，主要步驟如下：

步驟1：三頸瓶中裝入10g鎂屑和150mL無(wú)水乙醚；裝置B中加入15mL液溴。

步驟2：緩慢通入干燥的氮?dú)?，直至溴完全?dǎo)入三頸瓶中。

步驟3：反應(yīng)完畢后恢復(fù)至室溫，過(guò)濾，濾液轉(zhuǎn)移至另一干燥的燒瓶中，冷卻至0°C，析出晶體，

再過(guò)濾得三乙醚合溴化鎂粗品。

步驟4：室溫下用苯溶解粗品，冷卻至0°C，析出晶體，過(guò)濾，洗滌得三乙醚合溴化鎂，加熱至160°C

分解得無(wú)水MgBr2產(chǎn)品。

已知：①M(fèi)g和Br2反應(yīng)劇烈放熱；MgBr2具有強(qiáng)吸水性。

②MgBr2+3C2H5OC2H5？葑MgBr2·3C2H5OC2H5

請(qǐng)回答：

（1）儀器A的名稱是_________。實(shí)驗(yàn)中不能用干燥空氣代替干燥N2，原因是___________。

（2）如將裝置B改為裝置C（圖5），可能會(huì)導(dǎo)致的后果是___________。

（3）步驟3中，第一次過(guò)濾除去的物質(zhì)是___________。

（4）有關(guān)步驟4的說(shuō)法，正確的是________。

A. 可用95%的乙醇代替苯溶解粗品

B. 洗滌晶體可選用0°C的苯

C. 加熱至160°C的主要目的是除去苯

D. 該步驟的目的是除去乙醚和可能殘留的溴

（5）為測(cè)定產(chǎn)品的純度，可用EDTA（簡(jiǎn)寫為Y4-）標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，反應(yīng)的離子方程式：Mg2+ + Y4-=Mg + Y2-。

①滴定前潤(rùn)洗滴定管的操作方法是 。

②測(cè)定時(shí)，先稱取0.2500g無(wú)水MgBr2產(chǎn)品，溶解后，用0.0500 mol·L-1的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液26.50mL，則測(cè)得無(wú)水MgBr2產(chǎn)品的純度是 （以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示）。

【分析】本題是一道“實(shí)驗(yàn)室采用鎂屑與液溴為原料制備無(wú)水MgBr2”的物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)操作化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合題。試題設(shè)問(wèn)立足于課本，而高于課本，著力考查學(xué)生化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和基本實(shí)驗(yàn)技能，涉及較多的化學(xué)知識(shí)，且綜合性強(qiáng)，有一定難度。為此，解答這類問(wèn)題的關(guān)鍵，就是從實(shí)驗(yàn)裝置和問(wèn)題出發(fā)，明確實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)，注重細(xì)節(jié)，再結(jié)合題目設(shè)問(wèn)及實(shí)驗(yàn)裝置圖，利用好鹵素、氧化還原反應(yīng)和滴定計(jì)算等相關(guān)知識(shí)來(lái)解決題目中的各個(gè)問(wèn)題。

（1）儀器A為干燥管。本實(shí)驗(yàn)要用鎂屑和液溴反應(yīng)生成無(wú)水溴化鎂，所以裝置中不能有能與鎂反應(yīng)的氣體（例如氧氣，不能用干燥的空氣代替干燥的氮?dú)猓淠康氖欠乐规V屑與氧氣反應(yīng)，生成的MgO阻礙Mg和Br2的反應(yīng)。

（2）將裝置B改為裝置C，當(dāng)干燥的氮?dú)馔ㄈ耄瑫?huì)使氣壓變大，將液溴快速壓入三頸瓶，反應(yīng)過(guò)快大量放熱而存在安全隱患。而裝置B是利用干燥的氮?dú)鈱逭魵獯肴i燒瓶中，反應(yīng)可以控制，防止太快。

（3）步驟3過(guò)濾出去的是不溶于水的鎂屑。

（4）選項(xiàng)A，95%的乙醇中含有水，溴化鎂有強(qiáng)烈的吸水性，錯(cuò)誤；選項(xiàng)B，加入苯的目的是除去乙醚和溴，洗滌晶體用0°C的苯，可以減少產(chǎn)品的溶解，正確；選項(xiàng)C，加熱至160°C的主要目的是分解三乙醚合溴化鎂得到溴化鎂，不是為了除去苯，錯(cuò)誤；選項(xiàng)D，該步驟是為了除去乙醚和溴，故正確。正確選項(xiàng)為BD。

（5）①滴定前潤(rùn)洗滴定管，需要從滴定管上口加入少量待測(cè)液，傾斜著轉(zhuǎn)動(dòng)滴定管，使液體潤(rùn)濕內(nèi)壁，然后從下部放出，重復(fù)2～3次。②根據(jù)反應(yīng)方程式分析知，n（MgBr2）=0.0500 mol·L-1×0.02650L=0.001325mol，則m（MgBr2）=0.001325mol×184g·mol-1=0.2438g，所以溴化鎂的產(chǎn)品的純度=（0.2438g/0.2500g）×100%=97.5%。

【答案】（1）干燥管；防止鎂屑與氧氣反應(yīng)，生成的MgO阻礙Mg和Br2的反應(yīng) （2）會(huì)將液溴快速壓入三頸瓶，反應(yīng)過(guò)快大量放熱而存在安全隱患 （3）鎂屑 （4）BD （5）①?gòu)牡味ü苌峡诩尤肷倭看郎y(cè)液，傾斜著轉(zhuǎn)動(dòng)滴定管，使液體潤(rùn)濕內(nèi)壁，然后從下部放出，重復(fù)2～3次 ②97.5%

【例2】（2016·天津卷）水中溶氧量（DO）是衡量水體自凈能力的一個(gè)指標(biāo)，通常用每升水中溶解氧分子的質(zhì)量表示，單位mg·L-1，我國(guó)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，生活飲用水源的DO不能低于5 mg·L-1。某化學(xué)小組同學(xué)設(shè)計(jì)了下列裝置（夾持裝置略），測(cè)定某河水的DO。

Ⅰ. 測(cè)定原理：

Ⅱ. 測(cè)定步驟

a. 安裝裝置，檢驗(yàn)氣密性，充N2排盡空氣后，停止充N2。

b. 向燒瓶中加入200mL水樣

c. 向燒瓶中依次迅速加入1mLMnSO4無(wú)氧溶液（過(guò)量）2mL堿性KI無(wú)氧溶液（過(guò)量），開啟攪拌器，至反應(yīng)①完全。

d. 攪拌并向燒瓶中加入2mL硫酸無(wú)氧溶液至負(fù)②完全，溶液為中性或若酸性。

e. 從燒瓶中取出40.00mL溶液，以淀粉作指示劑，用0.01000 mol·L-1Na2S2O3溶液進(jìn)行滴定，記錄

數(shù)據(jù)。

f.……

g. 處理數(shù)據(jù)（忽略氧氣從水樣中的溢出量和加入試劑后水樣體積的變化）。

回答下列問(wèn)題：

（1）配置以上無(wú)氧溶液時(shí)，除去所用溶劑水中氧的簡(jiǎn)單操作為__________。

（2）在橡膠塞處加入水樣及有關(guān)試劑應(yīng)選擇的儀器為__________。

①滴定管 ②注射器 ③量筒

（3）攪拌的作用是__________。

（4）配平反應(yīng)②的方程式，其化學(xué)計(jì)量數(shù)依次為 。

（5）步驟f為__________。

（6）步驟e中達(dá)到滴定終點(diǎn)的標(biāo)志為 。若某次滴定消耗Na2S2O3溶液4.50mL，水樣的DO= mg/L（保留一位小數(shù)）。作為飲用水源，此次測(cè)得DO是否達(dá)標(biāo)： （填是或否）

（7）步驟d中加入硫酸溶液反應(yīng)后，若溶液pH過(guò)低，滴定時(shí)會(huì)產(chǎn)生明顯的誤差，寫出產(chǎn)生此誤差的原因（用離子方程式表示，至少寫出2個(gè)）__________。

【分析】本題是一道全國(guó)高考化學(xué)學(xué)科實(shí)驗(yàn)題，所涉及的知識(shí)點(diǎn)源于課本實(shí)驗(yàn)，著肯眼于教材，對(duì)課本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改造加工，綜合性強(qiáng)，有一定難度。為此，解答這類問(wèn)題的關(guān)鍵，就是要認(rèn)真閱讀試題中所給予的信息和實(shí)驗(yàn)裝置圖，綜合考慮抓細(xì)節(jié)，這樣才能迅速解決試題中的各個(gè)問(wèn)題。

（1）氣體在水中的溶解度隨著溫度升高而減小，將溶劑水煮沸可以除去所用溶劑水中氧，其答案為：將溶劑水煮沸后冷卻。

（2）加入水樣需要避免空氣進(jìn)入三頸瓶，所以在橡膠塞處加入水樣及有關(guān)試劑選擇為注射器，其選項(xiàng)為②。

（3）攪拌可以使溶液混合均勻，加快反應(yīng)的速率，其正確答案為：使溶液混合均勻，快速完成反應(yīng)。

（4）根據(jù)化合價(jià)升降守恒，反應(yīng)②配平得：MnO（OH）2+2I-+4H+=Mn2++I2+3H20，其答案為：1，2，4，1，1，3。

（5）滴定操作一般需要重復(fù)進(jìn)行2～3次，以便減小實(shí)驗(yàn)誤差（取幾次的平均值計(jì)算），則步驟f為重復(fù)步驟e的操作2～3次，其答案為：重復(fù)步驟e的操作2～3次。

（6）碘離子被氧化為碘單質(zhì)后，用Na2S2O3溶液滴定將碘還原為碘離子，則滴定結(jié)束，溶液的藍(lán)色消失；又知n（Na2S2O3）= 0.01000mol/L×0.0045L=4.5×10-5mol，根據(jù)反應(yīng)①②③有：O2～2 MnO（OH）2↓～2I2～4S2O32-，則n（O2）=1/4 n（Na2S2O3）=1.125×10-5mol，即200mL水樣中含氧氣的物質(zhì)的量為：1.125×10-5mol×200/40=5.6×10-5mol，氧氣濃度為：5.6×10-5mol/0.2L=2.8×10-4mol·L-1，所以該河水的DO=2.8×10-4mol·L-1×32g·mol-1=9×10-3 g·L-1=9.0 mg·L-1>5 mg·L-1，達(dá)標(biāo)，則正確答案為：溶液藍(lán)色褪去（半分鐘內(nèi)不變色）；9.0；是。

（7）硫代硫酸鈉在酸性條件下發(fā)生歧化反應(yīng)，生成的二氧化硫也能夠被生成的碘氧化，同時(shí)空氣中的氧氣也能夠?qū)⒌怆x子氧化，所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式分別為：2H++S2O32-=S↓+SO2↑+H2O；SO2+I2+2H2O=4H++SO42-+2I-；4H++4I-+O2=2I2+2H2O，其正確答案為：2H++S2O32-=S↓+SO2↑+H2O；SO2+I2+2H2O=4H++SO42-+2I-；4H++4I-+O2=2I2+2H2O。

【答案】（1）將溶劑水煮沸后冷卻 （2）② （3）使溶液混合均勻，快速完成反應(yīng) （4）1，2，4，1，1，3 （5）重復(fù)步驟e的操作2～3次 （6）溶液藍(lán)色退去（半分鐘內(nèi)不變色） 9.0 是 （7）2H++S2O■=S↓+SO2↑+H2O SO2+I2+2H2O=4H++SO■+2I- 4H++4I-+O2=2I2 +2H2O（任寫其中2個(gè)）

【例3】（2015·福建卷）某化學(xué)興趣小組制取氯酸鉀和氯水并進(jìn)行有關(guān)探究實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)一：制取氯酸鉀和氯水

利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

（1）制取實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，取出B中試管冷卻結(jié)晶，過(guò)濾，洗滌。該實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程需要的玻璃儀器有 。

（2）若對(duì)調(diào)B和C裝置的位置， （填“能”或“不能”）提高B中氯酸鉀的產(chǎn)率。

實(shí)驗(yàn)二：氯酸鉀與碘化鉀反應(yīng)的研究

（3）在不同條件下KC1O3可將KI氧化為I2或KIO3。該小組設(shè)計(jì)了系列實(shí)驗(yàn)研究反應(yīng)條件對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響，其中系列a實(shí)驗(yàn)的記錄表如下（實(shí)驗(yàn)在室溫下進(jìn)行）：

①系列a實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖?。

②設(shè)計(jì)1號(hào)試管實(shí)驗(yàn)的作用是

。

③若2號(hào)試管實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為“黃色溶液”，取少量該溶液加入淀粉溶液顯藍(lán)色；假設(shè)氧化產(chǎn)物唯一，還原產(chǎn)物為KCl，則此反應(yīng)的離子方程式為 。

實(shí)驗(yàn)三 測(cè)定飽和氯水中氯元素的總量

（4）該小組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案為：使用如圖8所示裝置，加熱15.0mL飽和氯水試樣，測(cè)定產(chǎn)生氣體的體積。此方案不可行的主要原因是 。

（不考慮實(shí)驗(yàn)裝置及操作失誤導(dǎo)致不可行的原因）

（5）根據(jù)下列資料，為該小組設(shè)計(jì)一個(gè)可行的實(shí)驗(yàn)方案（不必描述操作過(guò)程的細(xì)節(jié)）： 。

資料：i.次氯酸會(huì)破壞酸堿指示劑；

ii.次氯酸或氯氣可被SO2，H2O2和FeC12等物質(zhì)還原成C1-。

【分析】本題是一道以化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案（實(shí)驗(yàn)裝置）為載體，對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)的綜合性高考試題，著力考查學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題和評(píng)價(jià)問(wèn)題的能力，有一定難度。為此，解答好這類問(wèn)題的關(guān)鍵，就是要著眼于大處，注重細(xì)節(jié)，即學(xué)生必須認(rèn)真讀題（看裝置），大膽思維，利用題給信息材料，提取有用的化學(xué)原理，依據(jù)所給的化學(xué)原理和實(shí)驗(yàn)操作及結(jié)果就能對(duì)實(shí)驗(yàn)的方案進(jìn)行正確評(píng)價(jià)，得出正確結(jié)論。

（1）制取實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，由取出B中試管進(jìn)行的操作（冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌），可知該實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中需要的玻璃儀器有：燒杯、漏斗、玻璃棒、膠頭滴管。

（2）Cl2與熱的KOH溶液反應(yīng)生成KClO3、KCl和H2O，與冷的KOH溶液反應(yīng)生成KClO、KCl和H2O。若將裝置B、C的位置對(duì)調(diào)，可以除去Cl2中的雜質(zhì)氣體HCl（水吸收），故能提高B中KClO3的產(chǎn)率。

（3）①根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知：KI、KClO3的物質(zhì)的量濃度不變，改變的是硫酸溶液的體積和水的多少，且二者的總體積相等，由此可見系列a實(shí)驗(yàn)的目的是研究反應(yīng)體系中硫酸濃度對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響；②設(shè)計(jì)1號(hào)試管實(shí)驗(yàn)的作用是沒(méi)有加入硫酸溶液，濃度為0，是作為對(duì)照實(shí)驗(yàn)。③根據(jù)2號(hào)試管實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為“黃色溶液”，取少量該溶液加入淀粉溶液顯藍(lán)色，證明生成了I2；若氧化產(chǎn)物唯一，還原產(chǎn)物為KCl，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子守恒、電荷守恒及元素原子守恒可知，該反應(yīng)的離子方程式為：ClO3-+6I-+6H+=Cl-+3I2+3H2O。

（4）該小組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案不可行的主要原因是：溶液中存在Cl2的重新溶解以及HClO分解生成HCl和O2等，無(wú)法測(cè)定試樣含氯總量。

（5）由于HClO具有強(qiáng)氧化性會(huì)破壞酸堿指示劑，因此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)不能用酸堿指示劑，可以利用氯水的強(qiáng)氧化性，向該溶液中加入足量的H2O2溶液，H2O2把氯元素完全還原為Cl-，H2O2被氧化成O2，然后加熱除去過(guò)量的H2O2，冷卻，再加入足量的AgNO3溶液，過(guò)濾、洗滌生成的AgCl沉淀，干燥后稱量沉淀質(zhì)量，結(jié)合氯原子守恒，即可確定其中含有的氯元素的總量。

【答案】（1）燒杯、漏斗、玻璃棒、膠頭滴管（不填“膠頭滴管”也可） （2）能 （3）①研究反應(yīng)體系中硫酸濃度對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響 ②硫酸濃度為0的對(duì)照實(shí)驗(yàn) ③ClO3-+6I-+6H+=Cl-+3I2+3H2O （4）因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等，此方案無(wú)法測(cè)定試樣含氯總量（或其他合理答案） （5）量取一定量的試樣，加入足量的H2O2溶液，加熱除去過(guò)量的H2O2，冷卻，再加入足量的硝酸銀溶液，稱量沉淀質(zhì)量（或其他合理答案）