2013高考化學 必考題型早知道 專題二十一 實驗方案的設計與評價 新人教版

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1、專題二十一　實驗方案的設計與評價 1.[2012·安徽理綜，28]工業(yè)上從廢鉛蓄電池的鉛膏回收鉛的過程中，可用碳酸鹽溶液與處理后的鉛膏(主要成分為PbSO4)發(fā)生反應：PbSO4(s)＋CO(aq)===PbCO3(s)＋SO(aq)。某課題組用PbSO4為原料模擬該過程，探究上述反應的實驗條件及固體產(chǎn)物的成分。 (1)上述反應的平衡常數(shù)表達式：K＝________。 (2)室溫時，向兩份相同的PbSO4樣品中分別加入同體積、同濃度的Na2CO3和NaHCO3溶液均可實現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化，在________溶液中PbSO4轉(zhuǎn)化率較大，理由是________________________。 (

2、3)查閱文獻：上述反應還可能生成堿式碳酸鉛[2PbCO3·Pb(OH)2]，它和PbCO3受熱都易分解生成PbO。該課題組對固體產(chǎn)物(不考慮PbSO4)的成分提出如下假設。請你完成假設二和假設三。 假設一：全部為PbCO3； 假設二：_____________________________________________ 假設三：______________________________________________。 (4)為驗證假設一是否成立，課題組進行如下研究。 ①定性研究：請你完成下表中內(nèi)容。 實驗步驟(不要求寫出具體操作過程) 預期的實驗現(xiàn)象和結論 取一定量樣品

3、充分干燥，…… ②定量研究：取26.7 mg的干燥樣品，加熱，測得固體質(zhì)量隨溫度的變化關系如下圖。某同學由圖中信息得出結論：假設一不成立。你是否同意該同學的結論，并簡述理由：________________________。 2．[2012·北京理綜，27]有文獻記載：在強堿性條件下，加熱銀氨溶液可能析出銀鏡。某同學進行如下驗證和對比實驗。 裝置 實驗序號 試管中的藥品 現(xiàn)象 實驗Ⅰ 2 mL銀氨溶液和數(shù)滴較濃NaOH溶液 有氣泡產(chǎn)生；一段時間后，溶液逐漸變黑；試管壁附著有銀鏡 實驗Ⅱ 2 mL銀氨溶液和數(shù)滴濃氨水 有氣泡產(chǎn)生；一段時間后，溶液無明顯變化

4、該同學欲分析實驗Ⅰ和實驗Ⅱ的差異，查閱資料： a．Ag(NH3)＋2H2OAg＋＋2NH3·H2O b．AgOH不穩(wěn)定，極易分解為黑色Ag2O (1)配制銀氨溶液所需的藥品是________。 (2)經(jīng)檢驗，實驗Ⅰ的氣體中有NH3，黑色物質(zhì)中有Ag2O。 ①用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗NH3，產(chǎn)生的現(xiàn)象是___________ __________________________________________________________。 ②產(chǎn)生Ag2O的原因是__________________________________ ___________________

5、_______________________________________。 (3)該同學對產(chǎn)生銀鏡的原因提出假設：可能是NaOH還原Ag2O。實驗及現(xiàn)象：向AgNO3溶液中加入________，出現(xiàn)黑色沉淀；水浴加熱，未出現(xiàn)銀鏡。 (4)重新假設：在NaOH存在下，可能是NH3還原Ag2O。用下圖所示裝置進行實驗。現(xiàn)象：出現(xiàn)銀鏡。在虛線框內(nèi)畫出用生石灰和濃氨水制取NH3的裝置簡圖(夾持儀器略)。 (5)該同學認為在(4)的實驗中會有Ag(NH3)2OH生成。由此又提出假設：在NaOH存在下，可能是Ag(NH3)2OH也參與了NH3還原Ag2O的反應。進行如下實驗： ①有部

6、分Ag2O溶解在氨水中，該反應的化學方程式是 __________________________________________________________。 ②實驗結果證實假設成立，依據(jù)的現(xiàn)象是____________________ _________________________________________________________。 (6)用HNO3清洗試管壁上的Ag，該反應的化學方程式是________ _________________________________________________________。 3．[2012·重慶理綜，27]氯

7、離子插層鎂鋁水滑石[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]是一種新型離子交換材料，其在高溫下完全分解為MgO、Al2O3、HCl和水蒸氣。現(xiàn)用如圖裝置進行實驗確定其化學式(固定裝置略去)。 (1)Mg2Al(OH)6Cl·xH2O熱分解的化學方程式為_______________ _________________________________________________________。 (2)若只通過測定裝置C、D的增重來確定x，則裝置的連接順序為________(按氣流方向，用接口字母表示)，其中C的作用是________。裝置連接后，首先要進行的操作的名稱是_______

8、_。 (3)加熱前先通N2排盡裝置中的空氣，稱取C、D的初始質(zhì)量后，再持續(xù)通入N2的作用是__________________、________________等。 (4)完全分解后測得C增重3.65 g、D增重9.90 g，則x＝________。若取消冷卻玻管B后進行實驗，測定的x值將________(填“偏高”或“偏低”)。 (5)上述水滑石在空氣中放置時易發(fā)生反應生成[Mg2Al(OH)6Cl1－2x(CO3)y·zH2O]，該生成物能發(fā)生類似的熱分解反應?，F(xiàn)以此物質(zhì)為樣品，用(2)中連接的裝置和試劑進行實驗測定z，除測定D的增重外，至少還需測定_________________

9、_____________________________ __________________________________________________________。 專題二十一　實驗方案的設計與評價 解析 1．答案：(1) (2)Na2CO3　Na2CO3溶液中的c(CO)大 (3)全部為2PbCO3·Pb(OH)2　PbCO3與2PbCO3·Pb(OH)2 (4)① 實驗步驟(不要求寫具體操作過程) 預期的實驗現(xiàn)象和結論 充分加熱樣品，將產(chǎn)生的氣體通入盛有無水硫酸銅的干燥管 若無水硫酸銅不變藍色，則假設一成立；若無水硫酸銅變藍，則假設一不成立。 ②同

10、意，若全部為PbCO3時，26.7 mg完全分解后最終固體質(zhì)量應為22.3 mg(或：不同意，實驗最終得到固體的質(zhì)量與全部為PbCO3分解所得固體質(zhì)量相差不大，可能是實驗過程中產(chǎn)生的誤差引起的) (本題屬于開放性試題，合理答案均可) 解析：(1)根據(jù)反應方程式容易寫出反應的平衡常數(shù)表達式：K＝。(2)HCO難電離，相同濃度時，Na2CO3溶液中CO濃度遠大于NaHCO3溶液中CO的濃度，CO濃度越大，越有利于PbSO4的轉(zhuǎn)化。(3)根據(jù)信息及假設一，不難得出假設二和假設三分別為：全部為2PbCO3·Pb(OH)2、PbCO3與2PbCO3·Pb(OH)2的混合物。(4)若全部為PbCO3，

11、則根據(jù)PbCO3PbO＋CO2↑，26.7 mg全部分解得到的m(PbO)＝×223 g·mol－1＝22.3 mg，而實際質(zhì)量為22.4 mg，因此假設一不成立。若考慮實驗過程中產(chǎn)生的誤差，22.3 mg與22.4 mg相差不大，所以也可認為假設一成立。 2. 答案：(1)AgNO3溶液和氨水 (2)①試紙變藍 ②在NaOH存在下，加熱促進NH3·H2O分解，逸出NH3，促使Ag(NH3)＋2H2OAg＋＋2NH3·H2O平衡正向移動，c(Ag＋)增大，Ag＋與OH－反應立即轉(zhuǎn)化為Ag2O：2OH－＋2Ag＋===Ag2O↓＋H2O (3)過量NaOH溶液 (4) (5)

12、①Ag2O＋4NH3·H2O===2Ag(NH3)2OH＋3H2O ②與溶液接觸的試管壁上析出銀鏡 (6)Ag＋2HNO3(濃)===AgNO3＋NO2↑＋H2O 解析：(1)實驗室是用AgNO3溶液和氨水配制銀氨溶液。(2)由信息b可知Ag2O是由AgOH分解得到的，結合實驗條件加熱、NaOH溶液分析信息a中化學平衡移動。(3)既然假設NaOH還原Ag2O，那么溶液中必然要存在NaOH，所以向AgNO3溶液中應該加入過量的NaOH溶液，才可能驗證假設是否成立。(4)實驗室用生石灰和濃氨水制取NH3的裝置應該是固液不加熱的裝置。(5)依據(jù)題意Ag2O溶解在氨水中應該形成Ag(NH3)2O

13、H；假設成立必然會在試管上形成銀鏡。 3．答案：(1)2[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]4MgO＋Al2O3＋2HCl↑＋(5＋2x)H2O↑ (2)a→e→d→b 吸收HCl氣體 檢查裝置的氣密性 (3)將分解產(chǎn)生的氣體全部帶入裝置C、D中完全吸收　防止產(chǎn)生倒吸(合理答案均給分) (4)3 偏低 (5)裝置C的增重及樣品質(zhì)量(或樣品質(zhì)量及樣品分解后殘余物質(zhì)量或裝置C的增重及樣品分解后殘余物質(zhì)量) 解析：(1)根據(jù)題給信息：高溫下完全分解為MgO、Al2O3、HCl和水蒸氣，可寫出其化學方程式：2[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]4MgO＋Al2O3＋2HCl↑＋(

14、5＋2x)H2O↑； (2)裝置C的作用是吸收反應生成的HCl氣體，裝置D的作用是吸收水蒸氣，應該首先通過D裝置吸收水蒸氣，后通過C裝置吸收HCl；將氣體通過洗氣瓶進行洗氣時，應該從長導管一側通入氣體，故其連接順序是a→e→d→b；連接好裝置后首先應該檢查裝置的氣密性； (3)因為加熱后的裝置中含有殘留的HCl和水蒸氣，為了避免引起實驗誤差，保證反應產(chǎn)生的氣體全部被裝置C、D吸收，所以要通入N2排出裝置內(nèi)殘留的氣體，同時也是為了防止產(chǎn)生倒吸； (4)2[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]4MgO＋Al2O3＋ 2HCl↑＋(5＋2x)H2O↑ 73 18×(5＋2x) 3.65 g 9.9 g ＝ 解得：x＝3 若沒有冷卻玻璃管，由于氣體濕度高，裝置D不能將水蒸氣充分吸收從而造成結果偏低。 (5)由于化學式中出現(xiàn)了兩個未知數(shù)，所以必須要測量3個數(shù)據(jù)，列二元一次方程組進行求解，所以除測定D的增重外，至少還需測定兩個數(shù)據(jù)：裝置C的增重及樣品質(zhì)量(或樣品質(zhì)量及樣品分解后殘余物質(zhì)量或裝置C的增重及樣品分解后殘余物質(zhì)量)。