2019-2020年高考化學二輪專題題組訓練 第14講 考點1 化學實驗方案的設計與評價（含解析）.doc

2019-2020年高考化學二輪專題題組訓練 第14講 考點1 化學實驗方案的設計與評價（含解析）1(xx山東理綜，31)工業(yè)上常利用含硫廢水生產Na2S2O35H2O，實驗室可用如下裝置(略去部分夾持儀器)模擬生產過程。 燒瓶C中發(fā)生反應如下：Na2S(aq)H2O(l)SO2(g)=Na2SO3(aq)H2S(aq) ()2H2S(aq)SO2(g)=3S(s)2H2O(l)()S(s)Na2SO3(aq)Na2S2O3(aq)()(1)儀器組裝完成后，關閉兩端活塞，向裝置B中的長頸漏斗內注入液體至形成一段液柱，若_，則整個裝置氣密性良好。裝置D的作用是_。裝置E中為_溶液。(2)為提高產品純度，應使燒瓶C中Na2S和Na2SO3恰好完全反應，則燒瓶C中Na2S和Na2SO3物質的量之比為_。(3)裝置B的作用之一是觀察SO2的生成速率，其中的液體最好選擇_。a蒸餾水 b飽和Na2SO3溶液 c飽和NaHSO3溶液 d飽和NaHCO3溶液實驗中，為使SO2緩慢進入燒瓶C，采用的操作是_。已知反應()相對較慢，則燒瓶C中反應達到終點的現(xiàn)象是_。反應后期可用酒精燈適當加熱燒瓶A，實驗室用酒精燈加熱時必須使用石棉網的儀器還有 _。 a燒杯 b蒸發(fā)皿 c試管 d錐形瓶 (4)反應終止后，燒瓶C中的溶液經蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶即可析出Na2S2O35H2O，其中可能含有Na2SO3、Na2SO4等雜質。利用所給試劑設計實驗，檢測產品中是否存在Na2SO4，簡要說明實驗操作、現(xiàn)象和結論：_。已知Na2S2O35H2O遇酸易分解：S2O2H=SSO2H2O供選擇的試劑：稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液解析(1)若裝置不漏氣，則長頸漏斗中會形成一段液柱并且液柱高度保持不變；裝置D是安全瓶，可防止倒吸；裝置E是尾氣處理裝置，用來吸收過量的SO2，故所盛溶液可以是NaOH溶液等。(2)根據(jù)蓋斯定律，由()2()()3，得2Na2S(aq)Na2SO3(aq)3SO2(g)=3Na2S2O3(aq)，故燒瓶C中Na2S和Na2SO3物質的量之比為21。(3)裝置B中的溶液不能和SO2發(fā)生反應。蒸餾水溶解SO2；Na2SO3溶液能與SO2發(fā)生反應：SO2Na2SO3H2O=2NaHSO3；NaHCO3溶液也能與SO2發(fā)生反應：NaHCO3SO2=CO2NaHSO3；飽和NaHSO3溶液不能和SO2反應，也不溶解SO2。為使SO2緩慢進入燒瓶C，應使生成SO2的速率減慢，可通過控制滴加硫酸的速度來實現(xiàn)；因反應()相對較慢，C中反應達到終點時S消耗完，現(xiàn)象是溶液變澄清。蒸發(fā)皿加熱時不需墊石棉網；試管是小型玻璃儀器，加熱時也不需墊石棉網；燒杯、錐形瓶底部面積大，防止受熱不均勻，在加熱時需墊石棉網。(4)Na2S2O3和Na2SO3的存在對SO的檢驗有干擾，要先除去。根據(jù)題給信息，可先加入過量的稀鹽酸將二者除去，排除干擾，再檢驗SO的存在。答案(1)液柱高度保持不變防止倒吸NaOH(合理即可)(2)21(3)c控制滴加硫酸的速度(合理即可)溶液變澄清(或渾濁消失)ad(4)取少量產品溶于足量稀鹽酸，靜置，取上層溶液(或過濾，取濾液)，滴加BaCl2溶液，若出現(xiàn)沉淀則說明含有Na2SO4雜質(合理即可)2(xx濟南沖刺)氯氣和漂白粉是現(xiàn)代工業(yè)和生活常用的消毒劑、殺菌劑。(1)實驗室擬用下列裝置制備干燥純凈的氯氣，請按照氣體從左向右流動的方向將儀器進行連接：H_、_、_；并指出其中廣口瓶中的試劑為_。(2)寫出工業(yè)上用氯氣和石灰乳制取漂白粉的化學反應方程式_。(3)實驗室有一瓶密封不嚴的漂白粉樣品，其中肯定存在CaCl2，請設計實驗，探究該樣品中除CaCl2外可能存在的其他固體物質。提出合理假設。假設1：該漂白粉未變質，只含_；假設2：該漂白粉全部變質，只含_；假設3：該漂白粉部分變質，既含有Ca(ClO)2又含有CaCO3。設計實驗方案，進行實驗。限選用的儀器和藥品：試管、滴管、帶導管的單孔塞、蒸餾水、自來水、1 molL1鹽酸、品紅溶液、新制澄清石灰水。(提示：不必檢驗Ca2和Cl。)實驗步驟預期現(xiàn)象與結論步驟1取少量上述漂白粉于試管中，_步驟2解析(1)裝置的連接順序是制備裝置洗氣除雜(除去氯化氫)干燥裝置收集裝置尾氣吸收裝置。除去氯氣中的氯化氫最好用飽和食鹽水溶液。(3)漂白粉的成分是Ca(ClO)2和CaCl2，在空氣中變質后生成CaCO3，由于肯定存在CaCl2，所以除CaCl2外，可能存在的其他固體物質就有三種假設：只有Ca(ClO)2，只有CaCO3，既含有Ca(ClO)2又含有CaCO3。將樣品與鹽酸混合，CaCO3能產生CO2，借助于澄清石灰水檢驗其存在；Ca(ClO)2能將鹽酸氧化為氯氣，借助于品紅溶液檢測其存在。答案(1)BACDE飽和食鹽水(2)2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O(3)Ca(ClO)2CaCO3實驗步驟預期現(xiàn)象與結論步驟1加入適量1 molL1鹽酸溶解后，再將產生的氣體通入澄清石灰水中若澄清石灰水未變渾濁，則假設1成立；若澄清石灰水變渾濁，則假設2或假設3成立步驟2向步驟1反應后的試管中滴入12滴品紅溶液，振蕩結合步驟1中的：a.若品紅溶液褪色，則假設3成立；b.若品紅溶液不褪色，則假設2成立思維建模三種常見實驗方案設計的基本流程1物質制備實驗方案設計的基本流程為：根據(jù)目標產物確定可能原理設計可能實驗方案優(yōu)化實驗方案選擇原料設計反應裝置(方法、儀器等)實施實驗(步驟、操作要點、控制反應條件等)分離提純產品。2性質探究性實驗方案設計的基本流程為：根據(jù)物質的組成、結構和類型提出性質猜想設計實驗逐個驗證記錄現(xiàn)象和數(shù)據(jù)歸納分析合理推斷得出結論。3性質驗證實驗方案設計的基本流程為：根據(jù)物質的性質設計可能實驗方案優(yōu)化實驗方案實施實驗(原理、方法、步驟、儀器、藥品、操作要點等)觀察現(xiàn)象記錄數(shù)據(jù)綜合分析得出結論。3(xx西安聯(lián)考)信息時代產生的大量電子垃圾對環(huán)境構成了極大的威脅。某“變廢為寶”學生探究小組將一批廢棄的線路板簡單處理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金屬的混合物，并設計出如下制備硫酸銅和硫酸鋁晶體的路線：請回答下列問題：(1)第步Cu與酸反應的離子方程式為_；得到濾渣1的主要成分為_。(2)第步加H2O2的作用是_，使用H2O2的優(yōu)點是_；調溶液pH的目的是使_生成沉淀。(3)用第步所得CuSO45H2O制備無水CuSO4的方法是_。(4)由濾渣2制取Al2(SO4)318H2O，探究小組設計了三種方案：上述三種方案中，_方案不可行，原因是_：從原子利用率角度考慮，_方案更合理。(5)探究小組用滴定法測定CuSO45H2O(Mr250)含量。取a g試樣配成100 mL溶液，每次取20.00 mL，消除干擾離子后，用c mol L1 EDTA(H2Y2)標準溶液滴定至終點，平均消耗EDTA溶液b mL。滴定反應如下：Cu2 H2Y2=CuY22H寫出計算CuSO45H2O質量分數(shù)的表達式w_；下列操作會導致CuSO45H2O含量的測定結果偏高的是_。a未干燥錐形瓶b滴定終點時滴定管尖嘴中產生氣泡c未除凈可與EDTA反應的干擾離子解析(1)第步加稀硫酸、濃硝酸混合酸后加熱，Cu、Al、Fe發(fā)生反應生成Cu2、Al3、Fe2。所以濾渣1的成分是Pt和Au，濾液1中的離子是Cu2、Al3、Fe2。Cu和酸反應的離子方程式為Cu4H2NO Cu22NO22H2O或3Cu8H2NO3Cu22NO4H2O；(2)第步加H2O2的作用是把Fe2氧化為Fe3，該氧化劑的優(yōu)點是不引入雜質，產物對環(huán)境無污染。調溶液pH的目的是使Fe3和Al3形成沉淀。所以濾液2的成分是Cu2，濾渣2的成分為氫氧化鐵和氫氧化鋁；(3)用第步所得CuSO45H2O制備CuSO4的方法應是在坩堝中加熱脫水；(4)甲方案在濾渣中只加硫酸會生成Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3，冷卻、結晶、過濾得到的硫酸鋁晶體中混有大量硫酸鐵雜質，方法不可行；乙和丙方法均可行，乙方案先在濾渣中加H2SO4，生成Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3，再加Al粉和Fe2(SO4)3反應生成Al2(SO4)3和Fe，過濾后，蒸發(fā)、冷卻、結晶、過濾可得硫酸鋁晶體；丙方案先在濾渣中加NaOH，和Al(OH)3反應生成NaAlO2，過濾后再在濾液中加H2SO4生成Al2(SO4)3，蒸發(fā)、冷卻、結晶、過濾可得硫酸鋁晶體，但從原子利用率角度考慮方案乙更合理；(5)CuSO45H2O質量分數(shù)的表達式為w100%；滴定時，未干燥錐形瓶，不影響測定結果；若滴定終點時滴定管尖嘴中產生氣泡，所讀取的消耗標準溶液的體積偏小，使測定結果偏低；若未除盡可與EDTA反應的離子，消耗EDTA溶液的體積偏大，使測定結果偏高。答案(1)Cu4H2NOCu22NO22H2O或3Cu8H2NO3Cu22NO4H2OAu、Pt(2)將Fe2氧化成Fe3不引入雜質，對環(huán)境無污染Fe3、Al3(3)加熱脫水(4)甲所得產品中含有較多Fe2(SO4)3雜質乙(5)100%c