2019年高考化學(xué) 備考百強(qiáng)校大題狂練系列 專題51 實驗方案的設(shè)計與評價.doc

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專題51 實驗方案的設(shè)計與評價 （滿分60分 時間30分鐘） 姓名：_______________ 班級：_______________ 得分：_______________ 1．疊氮化鈉(NaN3)可用于汽車安全氣囊的添加劑，與酸反應(yīng)生成N2和H2。某學(xué)習(xí)小組在實驗室用亞硝酸鈉和氨在無氧環(huán)境中制備NaN3，設(shè)計如下實驗(夾持裝置略去): （1）按氣流從左到右的方向，上述裝置合理的連接順序為_________________(填儀器接口字母)。 （2）試劑X可選用________________(填試劑名稱)。 （3）裝置C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________________，該反應(yīng)需要在無氧環(huán)境中進(jìn)行的原因為_______________________________________________。 （4）裝置B的作用為___________________________________________。 （5）加熱條件下，NaNH2和N2O反應(yīng)也可制備NaN3，同時生成能使?jié)耥懙募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________________________。 （6）HNO2是一元弱酸，不穩(wěn)定，容易分解為兩種氮的氧化物。現(xiàn)用如下試劑：NaNO2、pH試紙、水、稀硫酸、NaOH溶液、堿石灰、CuSO4、CuO，計實驗證明((可加熱)； ①HNO2為弱酸:____________________________________________________。 ②裝置C中反應(yīng)進(jìn)行一段時間后，有NaN3生成：______________________________________。 【答案】afg(或gf)de(或ed)c(b) 堿石灰(或生石灰或NaOH固體) 5NH3+4NaNO23NaN3+NaOH+7H2O 加熱條件下，NaNO2容易被氧氣氧化 防止外界空氣進(jìn)人C裝置干擾實驗并吸收來參加反應(yīng)的氨氣 2NaNH2+N2ONaN3+NaOH+NH3 將NaNO2溶于適量水中配成溶液，常溫下，用pH試紙測定該溶液的pH>7 取少量裝置C中固體加入稀硫酸中，將產(chǎn)生的氣體通過足量的NaOH溶液，經(jīng)堿石灰干燥后通過灼熱的CuO，再將生成的氣體通過CuSO4，若觀察到CuO黑色固體變紅，CuSO4變藍(lán)，則有NaN3生成 【解析】 2．工業(yè)上常用鐵質(zhì)容器盛裝冷的濃硫酸。某興趣小組的同學(xué)發(fā)現(xiàn)：將一定量的生鐵與濃硫酸加熱時，觀察到固體能完全溶解，并產(chǎn)生大量氣體。為探究反應(yīng)后的產(chǎn)物，請你協(xié)助他們完成相關(guān)的實驗。 [探究一] （1）另稱取鐵釘(碳素鋼)6.0g放入15.0mL濃硫酸中，加熱，充分反應(yīng)后得到溶液X并收集到氣體Y。 ①甲同學(xué)認(rèn)為X中除Fe3+外還可能含有Fe2+。若要判斷溶液X中是否含有Fe2+，應(yīng)選用____ a．KSCN溶液和氯水 b．K3[Fe(CN)6]溶液 c．濃氨水 d．酸性KMnO4溶液 ②乙同學(xué)將336mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體Y通入足量溴水中，發(fā)現(xiàn)溶液顏色變淺，試用化學(xué)方程式解釋溴水顏色變淺的原因：_________________________________________________，然后向反應(yīng)后的溶液中加入足量BaCl2溶液，經(jīng)適當(dāng)操作得干燥固體2.33g。由此推知?dú)怏wY中SO2的體積分?jǐn)?shù)為_________。 [探究二] 分析上述實驗中SO2體積分?jǐn)?shù)的結(jié)果，兩同學(xué)認(rèn)為氣體Y中還可能含有H2和Q氣體。為此設(shè)計如圖所示探究實驗裝置(圖中夾持儀器省略)。 （2）裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___________，裝置B中試劑的作用是____________。 （3）認(rèn)為氣體Y中還含有氣體Q的理由是_______________(用化學(xué)方程式表示)。為了進(jìn)一步確認(rèn)Q的存在，需在裝置中添加裝置M于______(填序號)，M中所加試劑為______。 a．A～B之間 b．B～C之間 c．C～D之間 d．E～F之間 【答案】bdSO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO466.7%2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+檢驗SO2是否除盡C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2ObCa(OH)2或Ba(OH)2 【解析】 【分析】（1）Fe2+與K3[Fe(CN)6]溶液反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀，F(xiàn)e2+離子能使酸化的高錳酸鉀溶液褪色；二氧化硫與溴水反應(yīng)生成硫酸和氫溴酸，根據(jù)硫酸鋇與二氧化硫的關(guān)系式計算二氧化硫的體積，再根據(jù)體積分?jǐn)?shù)公式計算；（2）裝置圖中A的作用是吸收二氧化硫，裝置B的作用是驗證二氧化硫被完全除去，裝置C的作用是吸收水蒸氣，裝置D、E的作用是檢驗氫氣，裝置F的作用是防止空氣中水蒸氣進(jìn)入E中，干擾氫氣的檢驗，裝置M中的試劑是澄清石灰水，作用是檢驗二氧化碳，可以根據(jù)二氧化硫和二氧化碳的性質(zhì)分析選擇M位置。 【詳解】（1）①Fe2+與K3[Fe(CN)6]溶液反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀，K3[Fe(CN)6]溶液可以檢驗Fe2+離子；Fe2+離子具二氧化硫、二氧化碳和水，反應(yīng)方程式為C+2H2SO4(濃)CO2↑+2SO2↑+2H2O；二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，但二氧化硫還能使品紅溶液褪色，所以要檢驗二氧化碳必須排除二氧化硫的干擾，B裝置是檢驗二氧化硫是否除盡，所以澄清石灰水應(yīng)放置在B和C之間，故選b。 【點(diǎn)睛】本題考查化學(xué)實驗方案的設(shè)計與評價，涉及了濃硫酸的性質(zhì)、二氧化硫的性質(zhì)、常見物質(zhì)的檢驗、化學(xué)計算等知識點(diǎn)，注意常溫下，鐵和冷的濃硫酸不是不反應(yīng)，而是反應(yīng)生成了致密的氧化物薄膜而阻止了進(jìn)一步反應(yīng)。 3．甲烷在加熱條件下可還原氧化銅，氣體產(chǎn)物除水蒸氣外，還有碳的氧化物。某化學(xué)小組利用如圖裝置探究其反應(yīng)產(chǎn)物。 [查閱資料]①CO能與銀氨溶液反應(yīng)：CO＋2[Ag(NH3)2]＋＋2OH－===2Ag↓＋2NH4+＋CO32－＋2NH3。 ②Cu2O為紅色，不與Ag+反應(yīng)，能發(fā)生反應(yīng)：Cu2O＋2H＋===Cu2+＋Cu＋H2O。 （1）裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________________________。 （2）按氣流方向各裝置從左到右的連接順序為A→__________________。(填字母編號) （3）實驗中滴加稀鹽酸的操作為______________________________________________。 （4）已知?dú)怏w產(chǎn)物中含有CO，則裝置C中可觀察到的現(xiàn)象是________________；裝置F的作用為_________________________________________。 （5）當(dāng)反應(yīng)結(jié)束后，裝置D處試管中固體全部變?yōu)榧t色。 ①設(shè)計實驗證明紅色固體中含有Cu2O：______________________________________________。 ②欲證明紅色固體中是否含有Cu，甲同學(xué)設(shè)計如下實驗：向少量紅色固體中加入適量0.1molL?1AgNO3溶液，發(fā)現(xiàn)溶液變藍(lán)，據(jù)此判斷紅色固體中含有Cu。乙同學(xué)認(rèn)為該方案不合理，欲證明甲同學(xué)的結(jié)論，還需增加如下對比實驗，完成表中內(nèi)容。 實驗步驟(不要求寫出具體操作過程) 預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論 __________________ 若觀察到溶液不變藍(lán)，則證明紅色固體中含有Cu；若觀察到溶液變藍(lán)，則不能證明紅色固體中含有Cu 【答案】Al4C3＋12HCl===3CH4↑＋4AlCl3F→D→B→E→C→G先打開分液漏斗上口的玻璃塞(或先使分液漏斗上口的玻璃塞的凹槽對準(zhǔn)漏斗上的小孔)，再將分液漏斗下面的旋塞打開，使稀鹽酸緩慢滴下試管內(nèi)有黑色固體生成(或試管內(nèi)有銀鏡生成)除去甲烷中的HCl氣體和水蒸氣取少量紅色固體，加入適量稀硫酸，若溶液變?yōu)樗{(lán)色，則證明紅色固體中含有Cu2O取少量Cu2O固體于試管中，加入適量0.1molL?1AgNO3溶液 【解析】 【詳解】 ①取少量紅色固體，加入適量稀硫酸，若溶液變藍(lán)色，說明溶液中含有Cu2+，則證明紅色固體中含Cu2O；綜上所述，本題答案是：取少量紅色固體，加入適量稀硫酸，若溶液變?yōu)樗{(lán)色，則證明紅色固體中含有Cu2O。 ②取少量的Cu2O固體于試管中，加入適量的0.1molL?1AgNO3溶液，若溶液不變藍(lán)，則可排除紅色固體中Cu2O的干擾，證明其中含有Cu；綜上所述，本題答案是：取少量Cu2O固體于試管中，加入適量0.1molL?1AgNO3溶液。 【點(diǎn)睛】氧化銅與鹽酸溶液反應(yīng)生成氯化銅和水，固體全部溶解，顯藍(lán)色；氧化亞銅與鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，紅色固體部分溶解，溶液顯藍(lán)色，體現(xiàn)了+1價銅的氧化性和還原性。 4．為了測定實驗室長期存放的Na2SO3固體的純度，準(zhǔn)確稱取M g固體樣品，配成250 mL溶液。設(shè)計了以下兩種實驗方案： 方案I：取50.00 mL上述溶液→加入足量的鹽酸酸化的BaCl2溶液→操作I→洗滌→操作Ⅱ→稱量，得到沉淀的質(zhì)量為m1 g 方案Ⅱ：取50.00 mL上述溶液，用a mol/L 的酸性KMnO4溶液進(jìn)行滴定。 實驗中所記錄的數(shù)據(jù)如下表： 滴定次數(shù) 實驗數(shù)據(jù) 1 2 3 4 待測溶液體積/mL 50.00 50.00 50.00 50.00 滴定管初讀數(shù)/mL 0.00 0.20 0.10 0.15 滴定管末讀數(shù)/mL 20.95 21.20 20.15 21.20 （1）配制250 mL Na2SO3溶液時，必須用到的實驗儀器有：燒杯、玻棒、滴管、藥匙和_______________、_________________。 （2）操作I為__________________操作Ⅱ為______________ （3）方案I中如何判別加入的氯化鋇已經(jīng)過量______________________________ （4）在方案Ⅱ中滴定終點(diǎn)的判斷方法是_______________________________。 （5） 在方案Ⅱ中發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為__________________________ （6）根據(jù)方案Ⅱ所提供的數(shù)據(jù)，計算Na2SO3的純度為___________。（寫成分?jǐn)?shù)形式） （7）有同學(xué)模仿方案I，提出方案Ⅲ：取50.00 mL上述溶液→加入足量的鹽酸酸化的Ba(NO3)2溶液→操作I→洗滌→操作Ⅱ→稱重，得到沉淀質(zhì)量為m2 g 并用方案I的方法計算結(jié)果。 根據(jù)方案Ⅲ，從理論上講，下列說法正確的是________（填序號） a．方案I比方案Ⅲ的計算結(jié)果要低 b．方案I比方案Ⅲ的計算結(jié)果要高 c．m1=m2 ，方案I和方案Ⅲ的結(jié)果一樣 d．方案Ⅲ不應(yīng)根據(jù)方案I的方法計算 （8）上述實驗中，由于操作錯誤所引起的實驗誤差分析正確的是__________（填序號）。 a．方案I中如果沒有洗滌操作，實驗結(jié)果將偏小 b．方案I中如果沒有操作Ⅱ，實驗結(jié)果將偏大 c．方案Ⅲ中如果沒有洗滌操作，實驗結(jié)果將偏小 d．方案Ⅲ中如果沒有操作Ⅱ，實驗結(jié)果將偏大 【答案】天平250mL的容量瓶過濾干燥（烘干）靜置分層后，向上清液中加入鹽酸酸化的氯化鋇，不再產(chǎn)生沉淀，即已沉淀完全加入最后一滴高錳酸鉀溶液后溶液由無色變?yōu)樽仙?，且在半分鐘?nèi)不褪2MnO4-+5SO32-+6H+=2Mn2++5SO42-+3H2O1323a/40Mbdad 【解析】 【詳解】 （1）配制250 mL Na2SO3溶液的過程為：準(zhǔn)確稱取M g固體樣品需要天平,溶解需要在燒杯中用玻璃棒攪拌, 淀來源于樣品中含有的硫酸鈉和亞硫酸鈉,其中亞硫酸鈉被氧化生成硫酸鈉,生成的硫酸鋇沉淀的質(zhì)量較大, 方案I計算硫酸鋇的質(zhì)量可確定硫酸鈉的質(zhì)量,進(jìn)而計算亞硫酸鈉的純度,而方案Ⅲ根據(jù)硫酸鋇的質(zhì)量可確定硫酸鈉、亞硫酸鈉的物質(zhì)的量總量,結(jié)合二者質(zhì)量可確定亞硫酸鈉的質(zhì)量,兩種方案不同,計算