[精题分解]化学实验及计算 典型例题（一）化学实验[例1] 在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物，该氧化物又可以经过此反应的逆反应，生成颗粒很细的铁粉，这种铁粉具有很高的反应活性，在空气中受撞击或受热时会燃烧，所以俗称“引火铁”，请分别用下图中示意的两套仪器装置，制取上速铁的氧化物和“引火铁”，实验中必须使用普通铁粉、6molL-1盐酸，其它试剂自选（装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去）。
填写下列空白：（1）实验进行时试管A 中应加入的试剂是烧瓶B 的作用是 ；烧瓶C 的作用是在试管D 中收集得到的是（2）实验时，U 型管G 中应加入的试剂是分液漏斗H 中应加入 （3）两套装置中，在实验时需要加热的仪器是（填该仪器对应字母）（4）烧瓶I 中发生的反应有时要加入少量硫酸铜溶液，其目的是（5）试管E 中发生反应的化学方程式是（6）为了安全，在E 管中的反应发生前，在F 出口处必须 ；E 管中反应开始后，在F 出口处应[解析] 这是一这典型的功能性信息给予实验题，①题给新信息是制取‘引火铁”的反应原理需同学们推理写出②“引火铁”的特性③两套未曾见过的新装置。
解答中首先阅读题干“在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物。
”联想学过的反应：()2432443H O Fe O H Fe ++高温气（普通铁粉） 由此反应推知制取“引火铁”的新反应为()气高温O H Fe H O Fe 2243434++（引火铁）即题中涉及铁的氧化物是Fe3O4（不是Fe2O3，也不是FeO ），一定条件是指高温。
然后．仔细观察两套实验装置，可发现左边装置有用排水法收集反应生成气体（D 试管）一定是H2，由此确认左边装置为制取铁的氧化物，而右边装置用于制取“引火铁”，这是本题解题的突破口，然后综合运用有关实验的知识和技能，结合对装置图的观察加工，即可解题如下：（1）A 中应加入普通铁粉，B 是作为水蒸气发生器，因反应产生的H 2可能不连续，C 瓶为防止水槽中的水倒吸而作缓冲瓶（较难），D 中收集到的是H 2。
（2）右边的装置气流是从右到左，烧瓶I 和分液漏斗H 的组合一定是H 2发生装置，所用试剂自然是普通铁粉和6mol 、L -1 盐酸，所以制得的H 2中含有HCl 气体和H 2O （气），在制取“引火铁”之前必须净化、干燥，由此U 形管G 中应加入固体碱性干燥剂NaOH 或碱石灰。
（3）根据题给两个反应的条件都是“高温”和要制取水蒸气的要求，可知实验时需要加热的仪器为A 、B 、E 。
．（4）联想到课本习题（《化学选修第三册》P62第4题），在Zn 和稀H 2SO 4反应制取H 2时加入少量CuSO 4溶液能使制取H 2的反应加快，可知，在I 中加入少量CuSO4溶液，其目的是加快H 2的生成速度，原因是形成了无数微小的Fe-Cu 原电池，加快了反应（析氢腐蚀）的进行。
（5） 试管E 中的反应自然是制取“引火铁”的反应。
其关键在于反应物是Fe 3O 4而不是铁的其它氧化物。
（6）结合初中H 2还原CuO 的实验可知，H 2在加热或点燃前一定要先验纯，所不同的是，本实验还要尽可能避免空气进入试管E ，使制取的高活性的“引火铁”受热燃烧、所以要加带导管F 的橡皮塞。
此外E 管反应后，为了防止F 出口处的水蒸气凝结，堵塞出气口或回流到试管E 将其炸裂，因此E 管反应后，F 出口处应点燃H 2。
[答案] （1）普通铁粉；作为水蒸气发生器；防止水倒吸；氢气。
（2）固体NaOH （或碱石灰、CaO 等碱性固体干燥剂；6mol ·L -1HCl ）（3）A 、B 、E（4）加快氢气产生的速度（5）O H Fe H O Fe 2243434++高温（6）检验氢气的纯度；点燃氢气[评述] 本题以化学实报实销验为依托全面考查了观察、实验、思维、自学等诸多能力。
其特点是：①题给新信息尽管很隐蔽，但仍源于课本；所给装置是由常用仪器装置重新组合而成的新颖、非常规装置。
②设计仪器装置、选用药品时都打破常规，体现创新精神。
如用烧瓶C 作安全瓶；制取“引火铁”的装置顺序不是一般的从左→右，而是从右→左；气体的干燥、净化不用洗气装置也不用干燥管，而用U形管G 代替；E试管的F出口不向下而是向上，引出剩余纯净的不污染空气的H2要点燃处理等。
由此可见，直接观察事物的表象，这仅仅是认识的第一个环节，观察之后，还必须经过思考进行初步加工。
所谓初步加工，就是将从观察中得到的印象初步加以分析，从中提取事物的特征；或者在对事物的观察中，归纳出同类事物共有的特性；还包括对所获信息进行分类，归纳出表象的规律，从而作出正确的判断。
凡此种种，构成了观察能力。
[例2] 为了测定乙醇的分子结构，有人设计了下图所示的用无水乙醇与钠反应的实验装置和测定氢气体积的测量装置，可供选用的实验仪器如下：（1）测量气体体积的正确装置是（填写编号）（2）装置中A部分的分液漏斗与蒸馏烧瓶间连接的导管所起的作用是（填写编号）（A）防止无水酒精挥发（B）保证实验装置不漏气（C）使无水酒精容易滴下（3）实验前先将小块钠在二甲苯中熔化成钠珠，冷却后倒入烧瓶中。
其目的是。
（4）已知无水酒精的密度为0．789gcm-3，又2．Oml酒精反应完全后（钠过量），收集气体39Oml。
则乙醇分子中能被钠取代出的氢原子为，由此可确定乙醇的结构式为而不是。
（5）实验所测定的结果偏高。
可能引起的原因是（填写编号）（A）本实验在室温下进行，（B）无水酒精中混有微量甲醇（C）无水酒精与钠的反应不够完全[解析] 这是一道将实验、计算、确定有机物分子结构相结合，实验设计与实验原理兼有的综合性实验题。
解题中必须前后联系，分析题干与设问，尤其是设问（4）所创设的情景、数据。
即所取无水酒精的体积少，只有2．0ml，使之充分与钠反应是本实验的关键；此外反应放出气体体积数较大390ml。
因此问题（1）的答案显然只能是B。
C在收集方法与无法确定体积上都是不可取的。
D、E中E是明显干扰项滴定管测量体积精确，容易误选，实际上本实验因放出气体体积达390ml，又只需三位有效数字（密度数位限制），而滴定管没有400ml 的容量，中途续换将导致误差。
问题（2）导管将分液漏斗液面上方压力与蒸馏烧瓶内压力一致，可以使无水酒精容易流下。
（3）二甲苯不参与反应，但与乙醇互溶可以增大无水酒精与钠的接触面。
充分反应。
（4）设1mol 乙醇分子中可置换的氢原子x ，则放出氢气mlx 224002/⨯2622H x O H C -46g 2x×22400ml2．00ml × 0.789gcm -3 390mlX = 1.015≈1说明乙醇分子中只有一个位置特殊的氢原子，因此乙醇的结构式只能是而不可能是（6个氢原子等同）（5）本实验在室温下进行（20℃）而上述计算式涉及气体需在标准状况下测定。
乙醇若混有甲醇也将使测定数据偏高。
[答案] （1）（B ） （2）（C ）（3）增大无水乙醇与钠接触面．充分反应（4）1，（5）（A ） （B ）[评述] 本题仍是一道信息迁移型的实验题，着重考查了自学能力充分提取信息中有关数据，运用数学工县解决化学问题；根据具体要求选择装置、通过定量实验确定有机物分子结构，综合实验能力、思维能力和自学能力。
（二）化学计算[例1] 如果a 克某气体中含有的分子数为b ，则c 克该气体在标准状况下的体积是（A ）()L aN bc A 升4.22 （B ）()L cN ab A 升4.22（C ）()L bN ac A 升4.22 （D ）()L acN b A 升4.22[解析] 审题时，首先要明确题目给的条件及需要回答的物理量——一定质量的气体在标准状况下的体积，然后根据各基本化学量的涵义和相互关系形成清晰的解题思路。
本题宜由待求的量逐步递推：由（质量÷摩尔质量）×22.4推出标准状况下体积。
该气体的摩尔质量子=a 克／物质的量，而a 克气体的物质的量为b/NA 。
在解题时则需由已知到未知逐一计算。
a 克气体的物质的量：b ／N A该气体的摩尔质量：a ÷b/N A =aN A /bC 克气体的物质的量：c ÷aN A /b=c = aN A /b=cb/aN AC 克气体在标准状况下的体积：A A aN bcaN cb 4.224.22/(=⨯升（L ）所以（A ）是正确选项。
［答案］（A ）[评述] 本题是对摩尔质量、气体摩尔体积和阿伏加德罗常数涵义的综合考查，同时通过字母符号考查了推理、归纳和抽象思维能力。
（理解．中等难度）[例2] A 、B 两种化合物的溶解度曲线如下图。
现要用结晶法从A 、B 混合物中提取A 。
（不考虑A 、B 共存时，对各自溶解度的影响。
）（1）取5Og 混合物，将它溶于100g 热水，然后冷却至2O ℃。
若要使A 析出而B 不析出，则混合物中B 的质量百分比（B%）最高不能超过多少？（写出推理及计算过程）（2）取Wg 混合物，将它溶于100g 热水，然后冷却至10℃。
若仍要使A 析出而B 不析出，请写出在下列两种情况下，混合物中A 的质量百分比（A%）应满足什么关系式。
（以W 、a 、b 表示。
只需将答案填写在下列横线的空白处。
）答：当W ＜a ＋b 时，A ％当W ＞a ＋b 时，A%[解析] 这道题解题的关键是：若要使某溶质从溶液中析出，其溶解量必须超过该温度下的溶解度；若要使它不析出，则其溶解量必须超过该温度下的溶解度。
设问（1），观察溶解度曲线B ，2O ℃若要B 不析出，该溶液中B 的质量不能超过2Og ，由于A 、B 质量共5Og ，此时A 的质量就超过3Og ，大于该温度下A 的溶解度（1Og ），因而有A 析出符合题意，这样，由5Og ×B ％≤2Og得B ％≤%1005020⨯B% ≤40%设问（2），由图得知10℃时A 和B 的溶解度分别为a 和b 。
当w ＜a ＋b 时，若要B 不析出，W× B%≤b ，其中B ％＝1－A%∴W （1－A%）≤b ，W －W A%≤bWA% ≥ W-b 则A%≥W bW -若要A 析出需 W ×A ％＞a 即W a A >%为同时满足上述条件需比较关W b W -与W a的值∵ W ＜a ＋b 即 W －b ＜a 即W b W -＜W a 只要A%＞W a即可。
当W ＞a ＋b 时，同样的为满足A 析出B 不析出，必须A%＞W b W -及A%＞W a此时 W ＞a ＋b 即W —b ＞a则只要A%W bW -≥即可 [答案] （1）B ％≤40％。