規(guī)則2實(shí)驗(yàn)的規(guī)范操作(2)氣體檢驗(yàn)的步驟高考真題典例(2023·全國(guó)甲卷節(jié)選改編)BaTiO3是一種壓電材料。以BaSO4為原料,采用下列路線可制備粉狀BaTiO3。其中“沉淀”步驟中生成BaTiO(C2O4)2經(jīng)過“熱分解”生成粉狀鈦酸鋇,若要檢驗(yàn)“熱分解”中產(chǎn)生的氣體中有CO,實(shí)驗(yàn)方法是將混合氣體。

【破題有道】(1)析成分:根據(jù)題目流程可以得出“熱分解”步驟是BaTiO(C2O4)2經(jīng)過“熱分解”生成粉狀鈦酸鋇,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為BaTiO(C2O4)2BaTiO3+2CO2↑+2CO↑,所產(chǎn)生的混合氣體中含有CO2和CO氣體。(2)選試劑:CO2氣體的存在會(huì)干擾CO的檢驗(yàn),因此要先除去CO2再將干燥后的氣體依次通入灼熱的CuO粉末、澄清石灰水中。可以用濃NaOH溶液吸收CO2,用澄清石灰水檢驗(yàn)是否除盡。(3)得結(jié)論:將混合氣體。

【萬能模板】解答本類問題時(shí)的答題模板如下:操作(將氣體通入×××溶液)→現(xiàn)象(溶液褪色、變色或生成沉淀等)→結(jié)論(證明含有×××氣體)滿分規(guī)則【標(biāo)準(zhǔn)答案】先通入濃NaOH溶液中,然后再通入澄清石灰水中,若澄清石灰水不變渾濁,再將氣體依次通入灼熱的CuO粉末、澄清石灰水中,若CuO粉末由黑色變?yōu)榧t色,且澄清石灰水變渾濁,則其中含有CO(3分)【評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)】(1)沒有“除盡CO2氣體的相關(guān)敘述”扣2分,“除盡CO2氣體的敘述不完整”扣1分(2)若“用過量NaOH溶液除盡CO2”也可,沒有“過量”扣1分(3)現(xiàn)象敘述不正確,每處扣1分;試劑選擇不正確,不得分【錯(cuò)誤答案1】通入灼熱的CuO粉末、澄清石灰水中,若CuO粉末由黑色變?yōu)榧t色,且澄清石灰水變渾濁,則其中含有CO(扣2分,得1分)【錯(cuò)因分析】沒有除去CO2氣體排除干擾規(guī)則1:對(duì)后續(xù)檢驗(yàn)有影響的氣體,要先檢驗(yàn)然后再除去,并且必須驗(yàn)證是否除盡。如本題CO2氣體的存在干擾CO的檢驗(yàn),必須先除去,否則扣2分【錯(cuò)誤答案2】先通入濃NaOH溶液中,然后再通入澄清石灰水中,再將氣體依次通入灼熱的CuO粉末……(扣1分,得2分)【錯(cuò)因分析】沒有描述澄清石灰水中的現(xiàn)象規(guī)則2:檢驗(yàn)時(shí)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象描述要正確且完整。如本題中要回答澄清石灰水中的現(xiàn)象以表明CO2是否除盡,否則扣1分【錯(cuò)誤答案3】先通入濃NaOH溶液中,然后將氣體依次通入灼熱的CuO粉末……(扣1分,得2分)【錯(cuò)因分析】試劑選擇不正確規(guī)則3:氣體的檢驗(yàn)或除雜要根據(jù)性質(zhì)選擇正確的試劑。如本題若用NaOH溶液除盡CO2,必須有“過量”或“足量”二字,否則扣1分【錯(cuò)誤答案4】依次將氣體通入濃硫酸、澄清石灰水,灼熱CuO粉末,然后再通入澄清石灰水中……(扣3分,得0分)【錯(cuò)因分析】敘述混亂,檢驗(yàn)順序錯(cuò)誤規(guī)則4:根據(jù)被檢驗(yàn)氣體和雜質(zhì)的性質(zhì),以及所選試劑特點(diǎn)選定實(shí)驗(yàn)操作順序。如本題必須先除盡CO2氣體,干燥后才能檢驗(yàn)CO氣體1.★★用如圖裝置驗(yàn)證亞硝酸鈉與70%硫酸反應(yīng)的氣體產(chǎn)物為NO和NO2的混合氣體。已知:FeSO4溶液可吸收NO;NO2的沸點(diǎn)為215℃,熔點(diǎn)為-11℃。(1)為了檢驗(yàn)裝置A中生成的氣體產(chǎn)物,裝置的連接順序是A→C→E→D→B(按氣流方向從左到右)。

(2)反應(yīng)前應(yīng)打開彈簧夾1,先通入一段時(shí)間氮?dú)?目的是排盡裝置中的空氣,防止生成的NO被氧化,干擾氣體產(chǎn)物的檢驗(yàn)。

(3)再關(guān)閉彈簧夾1,打開分液漏斗活塞,滴入70%硫酸后,裝置A中產(chǎn)生紅棕色氣體。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)裝置A中產(chǎn)生的氣體含有NO的操作及現(xiàn)象:反應(yīng)一段時(shí)間后,打開彈簧夾2,向裝置D中通入氧氣,裝置D中氣體由無色變?yōu)榧t棕色。

2.★★為確定某種蛋白質(zhì)中含碳、氫、硫三種元素,采用如圖裝置進(jìn)行探究,通入氧氣使樣品在裝置A中充分燃燒,并使其產(chǎn)物依次緩緩?fù)ㄟ^其余裝置。(1)裝置B中的試劑是無水硫酸銅。

(2)裝置D的作用是除去SO2,避免對(duì)CO2的檢驗(yàn)造成干擾。

(3)當(dāng)裝置B、C、E、F依次出現(xiàn)下列現(xiàn)象:粉末由白色變藍(lán)色,品紅溶液褪色,品紅溶液不褪色(或仍顯紅色),出現(xiàn)白色渾濁;可證明燃燒產(chǎn)物中含有H2O、SO2、CO2,結(jié)論:該蛋白質(zhì)中含碳、氫、硫三種元素。

3.★★一種活性氧食器消毒劑的主要成分是過碳酸鈉(xNa2CO3·yH2O2)。過碳酸鈉具有Na2CO3和H2O2的雙重性質(zhì),50℃開始分解?；钚匝跏称飨緞┛捎糜谇逑幢K,使用說明如圖所示:實(shí)驗(yàn)說明1.取1瓶蓋固體,加入500mL80℃以上熱水2.切勿封閉容器,避免氣體沖出傷人3.反應(yīng)放熱,注意安全(1)使用時(shí),需要使用80℃以上熱水的原因?yàn)榧铀龠^碳酸鈉分解。

(2)使用時(shí)會(huì)迅速產(chǎn)生大量氣泡,實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)該氣體的方法為用帶火星的木條檢驗(yàn),若木條復(fù)燃,則證明該氣體為O2。

4.★★★Co(CH3COO)2(乙酸鈷)可用作酯交換反應(yīng)的催化劑并可用于制備高質(zhì)量鋰電池電極。在氮?dú)夥諊?乙酸鈷受熱分解生成CO、CO2和C2H6等產(chǎn)物。某研究小組利用如圖裝置檢驗(yàn)乙酸鈷熱分解的部分產(chǎn)物。已知:①CO+PdCl2+H2O===CO2+Pd↓(黑色)+2HCl。②變色硅膠為深藍(lán)色,吸水后變?yōu)榉奂t色。③C2H6在一定條件下可以將氧化銅還原為銅。回答下列問題:(1)B裝置的作用是檢驗(yàn)并吸收CO,要檢驗(yàn)乙酸鈷分解產(chǎn)物中的CO2,對(duì)以上裝置的改進(jìn)方案是在A與B之間增加盛有澄清石灰水的洗氣瓶。

(2)能證明乙酸鈷的分解產(chǎn)物含有C2H6的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是D中黑色固體變?yōu)榧t色,E中變色硅膠變?yōu)榉奂t色,F中澄清石灰水變渾濁。

5.★★某汽車安全氣囊的產(chǎn)氣試劑主要含有NaN3、Fe2O3、KClO4、NaHCO3等物質(zhì)。當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時(shí),產(chǎn)氣試劑產(chǎn)生大量氣體使氣囊迅速膨脹,從而起到保護(hù)作用。一種生產(chǎn)疊氮化鈉的工藝流程如圖:發(fā)生器Ⅱ中的反應(yīng):2NaNH2+N2O===NaN3+NaOH+NH3。寫出實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)NH3氣體的方法:用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙接觸該氣體,如果試紙變藍(lán),則為NH3(合理即可)。

規(guī)則2實(shí)驗(yàn)的規(guī)范操作(1)沉淀洗滌是否完全的標(biāo)準(zhǔn)1.【解析】洗滌液中含有少量硫酸鎂,將洗滌液和濾液合并可減少硫酸鎂的損失,提高最終所得氧化鎂的產(chǎn)率;證明濾餅已經(jīng)洗滌干凈需要證明濾餅表面已經(jīng)沒有吸附的硫酸根,因此應(yīng)該取少量最后一次洗滌液于試管中,先加鹽酸酸化,再滴加氯化鋇溶液,無白色沉淀產(chǎn)生。答案:提高氧化鎂的產(chǎn)率取少量最后一次洗滌液于試管中,先加鹽酸酸化,再滴加氯化鋇溶液,無白色沉淀產(chǎn)生2.【解析】Fe與硫酸銅和過量稀硫酸反應(yīng)生成FeSO4,過濾時(shí)濾液中溶質(zhì)的主要成分為FeSO4,故證明沉淀已經(jīng)洗滌干凈的實(shí)驗(yàn)是證明洗滌液不含有Fe2+,取最后一次洗滌液少量于試管中,加入鐵氰化鉀溶液,若不出現(xiàn)藍(lán)色沉淀,則證明沉淀已經(jīng)洗滌干凈。答案:取最后一次洗滌液少量于試管中,加入鐵氰化鉀溶液,若不出現(xiàn)藍(lán)色沉淀,則證明沉淀已經(jīng)洗滌干凈(其他合理答案也可)3.【解析】沉淀為BaSO4沉淀,洗滌的方法:沿玻璃棒向過濾器中注入少量蒸餾水,使水剛好浸沒沉淀,讓水自然流下,重復(fù)2~3次;BaSO4沉淀表面可能有Cl-,所以檢驗(yàn)沉淀已經(jīng)洗滌干凈的方法:取少量最后一次洗滌液加入硝酸酸化的硝酸銀,如不產(chǎn)生白色沉淀,則沉淀已經(jīng)洗滌干凈。答案:沿玻璃棒向過濾器中注入少量蒸餾水,使水剛好浸沒沉淀,讓水自然流下,重復(fù)2~3次取少量最后一次洗滌液于試管中,加入硝酸酸化的硝酸銀,如不產(chǎn)生白色沉淀,則沉淀已經(jīng)洗滌干凈4.【解析】“水浸”后得到的“濾液2”成分為K2SO4,故檢驗(yàn)Al2O3沉淀已洗滌干凈的方案為取少量最后一次洗滌液于試管中,先加稀鹽酸,再加氯化鋇溶液,若無白色沉淀生成,證明已洗滌干凈,反之,未洗滌干凈。答案:取少量最后一次洗滌液于試管中,先加稀鹽酸,再加氯化鋇溶液,若無白色沉淀生成,證明已洗滌干凈,反之,未洗滌干凈5.取少量最后一次洗滌液于試管中,滴加KSCN溶液,若溶液不變紅,說明已洗凈,反之則未洗凈6.【解析】碳酸根離子可以和鋇離子(或鈣離子)反應(yīng)生成白色沉淀,檢驗(yàn)碳酸根是否存在可以驗(yàn)證操作Ⅰ是否洗凈,具體做法是取少量最后一次洗滌液于試管中,滴加BaCl2或CaCl2溶液,若無白色沉淀生成,則已經(jīng)洗凈;若有白色沉淀生成,則未洗凈。答案:取少量最后一次洗滌液于試管中,滴加BaCl2溶液,若無白色沉淀生成,則已經(jīng)洗凈;若有白色沉淀生成,則未洗凈7.【解析】從表中數(shù)據(jù)可以看出,溫度越高,Li2CO3的溶解度越小,則“沉鋰”后應(yīng)該選擇80℃蒸餾水洗滌;檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈時(shí),應(yīng)檢驗(yàn)濾液中是否含有SO42-,操作:取最后一次洗滌液于試管中,用鹽酸酸化,答案:80取最后一次洗滌液于試管中,用鹽酸酸化,再滴加氯化鋇溶液,若無明顯現(xiàn)象則已經(jīng)洗滌干凈(2)氣體檢驗(yàn)的步驟1.【解析】(1)裝置C用于吸收水蒸氣,裝置E用于冷卻二氧化氮,裝置D用于檢驗(yàn)NO,裝置B用于處理尾氣,裝置按氣流從左到右的連接順序是A→C→E→D→B;(2)經(jīng)分析物質(zhì)性質(zhì)可知,反應(yīng)產(chǎn)物中應(yīng)該含有NO,NO很容易被氧氣氧化,故通入氮?dú)獾哪康氖桥疟M裝置中的空氣,防止生成的NO被氧化,干擾氣體產(chǎn)物的檢驗(yàn);(3)檢驗(yàn)裝置A中產(chǎn)生的氣體含有NO的操作及現(xiàn)象:反應(yīng)一段時(shí)間后,打開彈簧夾2,向裝置D中通入氧氣,裝置D中氣體由無色變?yōu)榧t棕色。答案:(1)C→E→D→B(2)排盡裝置中的空氣,防止生成的NO被氧化,干擾氣體產(chǎn)物的檢驗(yàn)(3)反應(yīng)一段時(shí)間后,打開彈簧夾2,向裝置D中通入氧氣,裝置D中氣體由無色變?yōu)榧t棕色2.【解析】蛋白質(zhì)燃燒后產(chǎn)生二氧化碳、水和二氧化硫,應(yīng)先檢驗(yàn)水蒸氣,后檢驗(yàn)二氧化硫,除去二氧化硫后檢驗(yàn)二氧化碳。(1)裝置B中的試劑是無水硫酸銅,檢驗(yàn)水蒸氣。(2)裝置D中酸性高錳酸鉀溶液可以除去二氧化硫。(3)當(dāng)裝置B、C、E、F依次出現(xiàn)下列現(xiàn)象:無水硫酸銅粉末由白色變藍(lán),說明有水生成,蛋白質(zhì)中含有氫元素;品紅溶液褪色,說明有二氧化硫生成,蛋白質(zhì)中含有硫元素;后面的品紅溶液不褪色,說明二氧化硫已經(jīng)被完全除去;澄清石灰水出現(xiàn)白色渾濁,說明有二氧化碳生成,蛋白質(zhì)中含有碳元素。答案:(1)無水硫酸銅(2)除去SO2,避免對(duì)CO2的檢驗(yàn)造成干擾(3)粉末由白色變藍(lán)色品紅溶液不褪色(或仍顯紅色)3.【解析】(1)由于過碳酸鈉具有Na2CO3和H2O2的雙重性質(zhì),50℃開始分解,所以使用時(shí),需要使用80℃以上熱水的原因?yàn)榧铀龠^碳酸鈉分解。(2)使用時(shí)會(huì)迅速產(chǎn)生大量氣泡,產(chǎn)生的氣體是氧氣,實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)該氣體的方法為用帶火星的木條檢驗(yàn),若木條復(fù)燃,則證明該氣體為O2。答案:(1)加速過碳酸鈉分解(2)用帶火星的木條檢驗(yàn),若木條復(fù)燃,則證明該氣體為O24.【解析】乙酸鈷受熱分解生成CO、CO2和C2H6等產(chǎn)物。結(jié)合已知條件①,B中PdCl2溶液可檢驗(yàn)CO,F中澄清石灰水可檢驗(yàn)二氧化碳,進(jìn)入裝置D的氣體需要除去二氧化碳和水蒸氣,因此裝置C可以選用堿石灰除去氣體中的二氧化碳和水蒸氣,D中乙烷與氧化銅反應(yīng)生成二氧化碳和水蒸氣,E中變色硅膠可以檢驗(yàn)水蒸氣。(1)B裝置是檢驗(yàn)并吸收CO;要檢驗(yàn)乙酸鈷分解產(chǎn)物中的CO2,需要在氣體進(jìn)入裝置D之前檢驗(yàn),因此可以在A與B之間增加盛有澄清石灰水的洗氣瓶;(2)