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1、2022年高考化學分類題庫 考點20 化學實驗方案的設計與評價(xx全國卷13)用如圖所示裝置進行下列實驗:將中溶液滴入中,預測的現象與實際相符的是( )選項中物質中物質預測中的現象A稀鹽酸碳酸鈉與氫氧化鈉的混合溶液立即產生氣泡B濃硝酸用砂紙打磨過的鋁條產生紅棕色氣體C氯化鋁溶液濃氫氧化鈉溶液產生大量白色沉淀D草酸溶液高錳酸鉀酸性溶液溶液逐漸褪色【解題指南】解答本題時應注意以下兩點:(1)注意一種物質加入兩種以上物質時反應的先后順序;(2)由反應本質描述反應現象。【解析】選D。鹽酸滴入碳酸鈉和氫氧化鈉的溶液中,鹽酸與氫氧化鈉反應生成氯化鈉和水,與碳酸鈉反應先生成碳酸氫鈉和氯化鈉,均不立即生成氣
2、體,A錯誤;濃硝酸與鋁發(fā)生鈍化,不能產生氣體,B錯誤;氫氧化鈉溶液開始是過量的,因此不可能產生白色沉淀氫氧化鋁,C錯誤;草酸具有還原性,能被酸性高錳酸鉀溶液氧化,使其褪色,D正確。(xx浙江高考13)某同學采用硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3,不考慮其他雜質)制備七水合硫酸亞鐵(FeSO47H2O),設計了如下流程:下列說法不正確的是( )A溶解燒渣選用足量硫酸,試劑X選用鐵粉B固體1中一定含有SiO2,控制pH是為了使Al3轉化為Al(OH)3,進入固體2C從溶液2得到FeSO47H2O產品的過程中,須控制條件防止其氧化和分解D若改變方案,在溶液1中直接加N
3、aOH至過量,得到的沉淀用硫酸溶解,其溶液經結晶分離也可得到FeSO47H2O【解析】選D。燒渣(主要成分Fe2O3、Al2O3、SiO2)用酸溶解后要制取七水合硫酸亞鐵,所以加入的酸應為硫酸,溶解后的溶液1中含有Fe3、Al3,要把Fe3轉化為Fe2,應該加入還原性鐵粉,A項正確;燒渣用足量硫酸溶解后,SiO2與硫酸不反應,固體1中一定有SiO2,向溶液中加入NaOH溶液控制pH的目的是使Al3沉淀,而Fe2不沉淀,B項正確;制取FeSO47H2O的過程中,由于Fe2易被空氣中的氧氣氧化,并且易水解,所以要控制條件,C項正確;向溶液1中直接加入NaOH溶液,不加鐵粉,得到的是Fe(OH)2沉
4、淀,但Fe(OH)2不穩(wěn)定,很容易被氧化成Fe(OH)3沉淀,導致最后制得的產品不純,混有較多的雜質Fe2(SO4)3,D項錯誤。(xx重慶高考4)下列實驗中,所使用的裝置(夾持裝置略)、試劑和操作方法都正確的是【解題指南】解答本題時應注意以下兩點:(1)容量瓶僅僅是配制液體的容器而不是溶解的容器;(2)排水法用來收集不與水發(fā)生反應且在水中的溶解度較小的氣體?！窘馕觥窟xA。A.由于Fe(OH)2極易被空氣中的氧氣氧化,所以用植物油隔絕空氣,將長的膠頭滴管插入FeSO4溶液中,正確;B.容量瓶不能用于溶解固體,錯誤;C.NH4Cl受熱分解,離開熱源又會重新生成NH4Cl,得不到氨氣,且氨氣極易溶
5、于水,不能用排水法收集,錯誤;D.實驗室制乙烯需要170的溫度,溫度計的水銀球應插入反應溶液中,且不能接觸燒瓶內壁,錯誤?！菊`區(qū)提醒】本題容易誤選D,乙醇與濃硫酸混合加熱時除了產生乙烯之外,濃硫酸能夠使乙醇碳化同時在加熱條件下生成二氧化碳和二氧化硫,而二氧化硫也能使高錳酸鉀酸性溶液褪色,因此即便是裝置中的高錳酸鉀酸性溶液褪色也不能說明乙烯與酸性高錳酸鉀發(fā)生了反應,況且溫度計水銀球的位置不正確。(雙選)(xx江蘇高考13)下列設計的實驗方案能達到實驗目的的是( )A制備Al(OH)3懸濁液:向1 molL1AlCl3溶液中加過量的6 molL1NaOH溶液B提純含有少量乙酸的乙酸乙酯:向含有少量
6、乙酸的乙酸乙酯中加入適量飽和Na2CO3溶液,振蕩后靜置分液,并除去有機相的水C檢驗溶液中是否含有Fe2:取少量待檢驗溶液,向其中加入少量新制氯水,再滴加KSCN溶液,觀察實驗現象D探究催化劑對H2O2分解速率的影響:在相同條件下,向一支試管中加入2 mL 5% H2O2和1 mL H2O,向另一支試管中加入2 mL 5% H2O2和1 mL FeCl3溶液,觀察并比較實驗現象【解析】選B、D。Al(OH)3是兩性氫氧化物,可以和過量氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉,故不能制備氫氧化鋁懸濁液,A項錯誤;乙酸的酸性強于碳酸鈉,飽和碳酸鈉可以除去乙酸,還可以降低乙酸乙酯的溶解度使之析出,然后分液即可,B項
7、正確;檢驗亞鐵離子,在加入氯水之前先加入硫氰化鉀溶液,不變紅,然后再滴加氯水,溶液變紅說明有亞鐵離子,避免鐵離子的干擾,C項錯誤;催化劑氯化鐵溶液對過氧化氫分解的影響,需要在相同條件下,因此前面加1 mL水,后面加1 mL氯化鐵溶液,D項正確。(xx安徽高考28)某研究小組將純凈的SO2氣體通入0.1 molL1的Ba(NO3)2溶液中,得到了BaSO4沉淀,為探究上述溶液中何種微粒能氧化通入的SO2,該小組提出了如下假設:假設一:溶液中的N假設二:溶液中溶解的O2(1)驗證假設一該小組設計實驗驗證了假設一,請在下表空白處填寫相關實驗現象。實驗步驟實驗現象結論實驗1:在盛有不含O2的25 mL
8、 0.1 molL1BaCl2 溶液的燒杯中,緩慢通入純凈的SO2氣體 假設一成立實驗2:在盛有不含O2的25 mL 0.1 molL1Ba(NO3)2 溶液的燒杯中,緩慢通入純凈的SO2氣體 (2)為深入研究該反應,該小組還測得上述兩個實驗中溶液pH隨通入SO2體積的變化曲線如下圖:實驗1中溶液pH變小的原因是 ;V1時,實驗2中溶液pH小于實驗1的原因是(用離子方程式表示) 。(3)驗證假設二請設計實驗驗證假設二,寫出實驗步驟、預期現象和結論。實驗步驟、預期現象和結論(不要求寫具體操作過程) (4)若假設二成立,請預測:在相同條件下,分別用足量的O2和KNO3氧化相同的H2SO3溶液(溶液
9、體積變化忽略不計),充分反應后兩溶液的pH前者(填“大于”或“小于”)后者,理由是 ?！窘忸}指南】解答本題時應按照以下流程:【解析】(1)假設一的驗證即驗證N氧化了SO2,因此實驗設計需排除裝置中氧氣的干擾。實驗1:鹽酸的酸性強于H2SO3,SO2與BaCl2不反應,無明顯現象。實驗2:結論是假設一成立,則實驗2的現象是溶液中產生白色沉淀。(2)分析圖象知實驗1、2隨著二氧化硫的通入,溶液的pH都減小至不變,實驗1的pH減小的原因是發(fā)生了如下反應:SO2H2OH2SO3,H2SO3HHS,實驗2的pH小于實驗1的原因是生成了強酸,反應的離子方程式為3SO22N2H2O3S2NO4H。(3)假設
10、二的驗證即驗證O2氧化了SO2,因此實驗設計可向溶解了氧氣的氯化鋇溶液中通入二氧化硫,根據有無沉淀產生而判斷,此時實驗1作為參照實驗。實驗3:將純凈的二氧化硫氣體緩緩通入未經脫氧處理的25 mL 0.1 molL1BaCl2溶液中,若有白色沉淀生成,則假設二成立,否則不成立。(4)氧氣與H2SO3的反應方程式為2H2SO3O22H2SO4,KNO3與H2SO3的反應是2KNO33H2SO32NO2H2SO4K2SO4H2O,根據方程式可知等物質的量的H2SO3,生成H2SO4的量,前者多些,故前者的pH小些。答案:(1)無明顯現象溶液中產生白色沉淀(2)SO2溶于水生成弱酸亞硫酸3SO22N2
11、H2O3S2NO4H(3)實驗1作為參照實驗。實驗3:將純凈的二氧化硫氣體緩緩通入未經脫氧處理的25 mL 0.1 molL1BaCl2溶液中,若有白色沉淀生成,則假設二成立,否則不成立(4)小于氧氣與H2SO3的反應方程式為2H2SO3O22H2SO4,KNO3與H2SO3的反應是2KNO33H2SO32NO2H2SO4K2SO4H2O,根據方程式可知等物質的量的H2SO3生成H2SO4的量,前者多些(xx福建高考25)某化學興趣小組制取氯酸鉀和氯水并進行有關探究實驗。實驗一制取氯酸鉀和氯水利用下圖所示的實驗裝置進行實驗。(1)制取實驗結束后,取出B中試管冷卻結晶,過濾,洗滌。該實驗操作過程
12、需要的玻璃儀器有。(2)若對調B和C裝置的位置,(填“能”或“不能”)提高B中氯酸鉀的產率。實驗二氯酸鉀與碘化鉀反應的研究(3)在不同條件下KClO3可將KI氧化為I2或KIO3。該小組設計了系列實驗研究反應條件對反應產物的影響,其中系列a實驗的記錄表如下(實驗在室溫下進行):試管編號12340.20 molL1KI/mL1.01.01.01.0KClO3(s)/g0.100.100.100.106.0 molL1H2SO4/mL03.06.09.0蒸餾水/mL9.06.03.00實驗現象系列a實驗的實驗目的是 。設計1號試管實驗的作用是 。若2號試管實驗現象為“黃色溶液”,取少量該溶液加入淀
13、粉溶液顯藍色;假設氧化產物唯一,還原產物為KCl,則此反應的離子方程式為 。實驗三測定飽和氯水中氯元素的總量(4)該小組設計的實驗方案為:使用如圖裝置,加熱15.0 mL飽和氯水試樣,測定產生氣體的體積。此方案不可行的主要原因是 。(不考慮實驗裝置及操作失誤導致不可行的原因)(5)根據下列資料,為該小組設計一個可行的實驗方案(不必描述操作過程的細節(jié)): 。資料:.次氯酸會破壞酸堿指示劑;.次氯酸或氯水可被SO2、H2O2和FeCl2等物質還原成Cl?！窘忸}指南】解答本題時應注意以下兩點:(1)化學實驗裝置的識別;(2)化學實驗方案設計的分析與評價?！窘馕觥?1)制取實驗結束后,取出B中試管冷卻
14、結晶、過濾、洗滌。根據進行該實驗操作過程使用的儀器可知:在該實驗操作過程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溶液發(fā)生反應產生氯酸鉀和氯化鉀及水,與冷的KOH發(fā)生反應產生KCl、KClO和水。因此若對調B和C裝置的位置,可以除去Cl2中的雜質HCl氣體,故能提高B中氯酸鉀的產率。(3)根據表格數據可知:KI、KClO3的物質的量不變,改變的只有硫酸的體積和水的多少,二者的和相等,可見研究的目的就是研究反應體系中硫酸濃度對反應產物的影響。設計1號試管實驗時沒有加入硫酸溶液,即硫酸的濃度是0,可以進行對照實驗,比較不同濃度的硫酸對反應產物影響。若2號試管實驗現象為“
15、黃色溶液”,取少量該溶液加入淀粉溶液顯藍色,證明產生了I2;假設氧化產物唯一,還原產物為KCl,根據氧化還原反應中電子守恒、電荷守恒及原子守恒,可得該反應的離子方程式為Cl6I6HCl3I23H2O。(4)該小組設計的實驗方案為使用題干裝置,加熱15.0 mL飽和氯水試樣,測定產生氣體的體積。此方案不可行,主要原因是在溶液中存在Cl2的重新溶解及HClO分解產生HCl和氧氣等。(5)由于次氯酸會破壞酸堿指示劑,因此實驗設計時不用酸堿指示劑,可以利用氯水的強氧化性,向該溶液中加入足量的H2O2溶液,發(fā)生氧化還原反應產生Cl,H2O2被氧化為O2,然后加熱除去過量的H2O2,冷卻,再加入足量的硝酸
16、銀溶液,發(fā)生沉淀反應生成AgCl沉淀,稱量沉淀質量可根據物質的元素組成確定其中含有的氯元素的質量。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)研究反應體系中硫酸濃度對反應產物的影響硫酸濃度為0的對照實驗Cl6I6HCl3I23H2O(4)因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等,此方案無法測算試樣含氯總量(或其他合理答案) (5)量取一定量的試樣,加入足量的H2O2溶液,加熱除去過量的H2O2,冷卻,再加入足量的硝酸銀溶液,稱量沉淀質量(或其他合理答案)(xx全國卷26)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其K1=5.4102,K2=5.4105。草酸的鈉鹽和鉀
17、鹽易溶于水,而其鈣鹽難溶于水。草酸晶體(H2C2O42H2O)無色,熔點為101,易溶于水,受熱脫水、升華,170以上分解。回答下列問題:(1)甲組同學按照如圖所示的裝置,通過實驗檢驗草酸晶體的分解產物。裝置C中可觀察到的現象是 ,由此可知草酸晶體分解的產物中有。裝置B的主要作用是 。(2)乙組同學認為草酸晶體分解產物中還有CO,為進行驗證,選用甲組實驗中的裝置A、B和下圖所示的部分裝置(可以重復選用)進行實驗。乙組同學的實驗裝置中,依次連接的合理順序為A、B、。裝置H反應管中盛有的物質是。能證明草酸晶體分解產物中有CO的現象是 。(3)設計實驗證明:草酸的酸性比碳酸的強 。草酸為二元酸 。【
18、解題指南】解答本題時應注意以下兩點:(1)檢驗一氧化碳之前應該把二氧化碳除去;(2)比較酸性強弱,一般用較強的酸和弱酸鹽反應制取較弱的酸?！窘馕觥?1)草酸中只有碳、氫、氧三種元素,生成的可能產物中能用澄清石灰水檢驗的只能是二氧化碳,現象是有氣泡產生,石灰水變渾濁,添加冷凝裝置是防止草酸進入石灰水和其反應生成沉淀。(2)檢驗一氧化碳時應先除去二氧化碳并檢驗是否除凈,所以先通入氫氧化鈉和石灰水溶液,再除去水蒸氣(通過無水氯化鈣),最后通過灼熱氧化銅和石灰水溶液并檢驗產物,如果前面二氧化碳除凈,后面有二氧化碳生成,則證明有一氧化碳。(3)證明草酸的酸性比碳酸強,只要驗證草酸和碳酸氫鈉或碳酸鈉反應生
19、成二氧化碳即可,即向盛有少量NaHCO3(或Na2CO3)的試管中滴加草酸溶液,有氣泡產生。驗證草酸是二元酸,只要證明1 mol草酸需要2 mol氫氧化鈉即可,即用氫氧化鈉標準溶液滴定草酸溶液,消耗氫氧化鈉的物質的量為草酸的兩倍。答案:(1)有氣泡產生,澄清石灰水變渾濁CO2冷凝(水蒸氣、草酸等),防止草酸進入裝置C反應生成沉淀,干擾二氧化碳的檢驗(2)F、D、G、H、D、ICuO(或氧化銅)H中黑色粉末變?yōu)榧t色,其后的D中澄清石灰水變渾濁(3)向盛有少量NaHCO3(或Na2CO3)的試管中滴加草酸溶液,有氣泡產生用氫氧化鈉標準溶液滴定草酸溶液,消耗氫氧化鈉的物質的量為草酸的兩倍(xx全國卷
20、26)酸性鋅錳干電池是一種一次性電池,外殼為金屬鋅,中間是碳棒,其周圍是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物。該電池放電過程產生MnOOH?；厥仗幚碓搹U電池可以得到多種化工原料。有關數據如下表所示:溶解度/(g/100 g水)溫度/化合物020406080100NH4Cl29.337.245.855.365.677.3ZnCl2343395452488541614化合物Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Ksp近似值101710171039回答下列問題:(1)該電池的正極反應式為 ,電池反應的離子方程式為 。(2)維持電流強度為0.5 A,電池工作5分鐘,理論上消耗
21、鋅g。(已知F=96 500 Cmol1)(3)廢電池糊狀填充物加水處理后,過濾,濾液中主要有ZnCl2和NH4Cl,二者可通過分離回收;濾渣的主要成分是MnO2、和,欲從中得到較純的MnO2,最簡便的方法是,其原理是 。(4)用廢電池的鋅皮制備ZnSO47H2O的過程中,需除去鋅皮中的少量雜質鐵,其方法是:加稀H2SO4和H2O2溶解,鐵變?yōu)?加堿調節(jié)至pH為時,鐵剛好沉淀完全(離子濃度小于1105molL1時,即可認為該離子沉淀完全);繼續(xù)加堿至pH為時,鋅開始沉淀(假定Zn2濃度為0.1 molL1)。若上述過程不加H2O2后果是 ,原因是 ?！窘忸}指南】解答本題時應注意以下兩點:(1)
22、熟悉常見鋅錳干電池的電極反應和電池反應;(2)除去亞鐵離子時一般先將其氧化為鐵離子。【解析】(1)酸性鋅錳干電池外殼為金屬鋅,鋅是負極,電極反應式為Zn2eZn2。中間是碳棒,碳棒是正極,二氧化錳得到電子,則正極電極反應式為MnO2eHMnOOH,總反應式為Zn2MnO22HZn22MnOOH。(2)維持電流強度為0.5 A,電池工作5分鐘,則通過的電量是150 C,因此通過電子的物質的量是=1.554103mol,鋅在反應中失去2個電子,則理論消耗Zn的質量是65 gmol1=0.05 g。(3)廢電池糊狀填充物加水處理后過濾,濾液中主要有氯化銨和氯化鋅,根據溶解度表可知氯化鋅的溶解度受溫度
23、影響變化較大,所以二者可以通過結晶分離獲得,即通過蒸發(fā)結晶、冷卻結晶實現分離。濾渣的主要成分是二氧化錳、碳粉、MnOOH,在空氣中加熱,碳燃燒生成二氧化碳,MnOOH被氧化為二氧化錳。所以欲從中得到較純的二氧化錳,最簡便的方法是灼燒。(4)雙氧水具有強氧化性,能把鐵氧化為鐵離子,因此加入稀硫酸和雙氧水,溶解后鐵變?yōu)榱蛩徼F。根據氫氧化鐵的溶度積常數可知,當鐵離子完全沉淀時溶液中氫氧根的濃度為molL151012molL1,所以氫離子濃度是2103molL1,因此加堿調節(jié)pH為2.7,Fe3剛好完全沉淀。Zn2濃度為0.1 molL1,根據氫氧化鋅的溶度積常數可知開始沉淀時的氫氧根濃度為108mo
24、lL1,則pH=6,即繼續(xù)加堿調節(jié)pH為6,鋅開始沉淀。如果不加雙氧水,則在沉淀鋅離子的同時亞鐵離子也沉淀,導致生成的氫氧化鋅不純,無法分離開Zn2和Fe2。答案:(1)MnO2eHMnOOHZn2MnO22HZn22MnOOH注:式中Zn2可寫為Zn(NH3,Zn(NH3)2Cl2等,H可寫為N(2)0.05(3)加熱濃縮、冷卻結晶碳粉MnOOH在空氣中加熱碳粉轉變?yōu)镃O2,MnOOH被氧化為MnO2(4)Fe32.76Zn2和Fe2分離不開Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近(xx廣東高考33)NH3及其鹽都是重要的化工原料。(1)用NH4Cl和Ca(OH)2制備NH3,反應發(fā)生、氣
25、體收集和尾氣處理裝置依次為 。(2)按圖裝置進行NH3性質實驗。先打開旋塞1,B瓶中的現象是,原因是,穩(wěn)定后,關閉旋塞1。再打開旋塞2,B瓶中的現象是 。(3)設計實驗,探究某一種因素對溶液中NH4Cl水解程度的影響。限選試劑與儀器:固體NH4Cl、蒸餾水、100 mL容量瓶、燒杯、膠頭滴管、玻璃棒、藥匙、天平、pH計、溫度計、恒溫水浴槽(可調控溫度)實驗目的:探究對溶液中NH4Cl水解程度的影響。設計實驗方案,擬定實驗表格,完整體現實驗方案(列出能直接讀取數據的相關物理量及需擬定的數據,數據用字母表示;表中“V(溶液)”表示所配制溶液的體積)。物理量實驗序號V(溶液)/mL11002100按
26、實驗序號1所擬數據進行實驗,若讀取的待測物理量的數值為Y,則NH4Cl水解反應的平衡轉化率為(只列出算式,忽略水自身電離的影響)?！窘忸}指南】解答本題注意以下兩點:(1)掌握氨氣實驗室制法中所需要的主要儀器;(2)掌握探究實驗方案的設計思路和方法。【解析】(1)氨氣的實驗室制取采用的是固固加熱裝置,氨氣密度比空氣小且極易溶于水,所以選A、C、G。(2)由于A中壓強比B中大,所以當打開旋塞1,A中的HCl會進入B中與NH3反應生成氯化銨,產生大量的白煙;再打開旋塞2,由于氯化氫和氨氣反應生成了固體氯化銨,所以會導致燒瓶內的壓強減小,燒杯中的石蕊溶液會倒流進入B瓶。(3)由所給的實驗儀器可知該實驗應該是探究溫度對溶液中NH4Cl水解程度的影響。根據題中所給的數據,NH4Cl水解反應的平衡轉化率為c(H)/c(NH4Cl),其中c(H)=10YmolL1,c(NH4Cl)=(m/53.5)/0.1 molL1,將兩個數值代入公式即可得到轉化率為(10Y5.35)/m。答案:(1)A、C、G(2)產生白煙氯化氫與氨氣反應生成了氯化銨小顆粒,氯化銨小顆粒形成白煙燒杯中的石蕊溶液會流入B瓶(3)溫度物理量實驗序號V(溶液)/mLm(NH4Cl)/gpH溫度()1100mYT12100mZT2(10Y5.35)/m
2022年高考化學分類題庫 考點20 化學實驗方案的設計與評價
