专题二十三化学实验方案的设计与评价.docx

《专题二十三化学实验方案的设计与评价.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《专题二十三化学实验方案的设计与评价.docx（19页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、专题二十三化学实验方案的设计与评价A卷全国卷制备实验方案的设计与评价1(2016课标全国，26，14分)过氧化钙微溶于水，溶于酸，可用作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。以下是一种制备过氧化钙的实验方法。回答下列问题：(一)碳酸钙的制备(1)步骤加入氨水的目的是_。小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大，有利于_。(2)如图是某学生的过滤操作示意图，其操作不规范的是_(填标号)。a漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁b玻璃棒用作引流c将滤纸湿润，使其紧贴漏斗壁d滤纸边缘高出漏斗e用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度(二)过氧化钙的制备CaCO3滤液白色结晶(3)步骤的具体操作为逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体

2、，此时溶液呈_性(填“酸”、“碱”或“中”)。将溶液煮沸，趁热过滤。将溶液煮沸的作用是_。(4)步骤中反应的化学方程式为_，该反应需要在冰浴下进行，原因是_。(5)将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是_。(6)制备过氧化钙的另一种方法是：将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。该工艺方法的优点是_，产品的缺点是_。解析(1)反应混合液中盐酸过量，加入氨水可以中和盐酸，调节溶液的pH使Fe3转化为Fe(OH)3沉淀而除去。小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大，有利于过滤分离。(2)a项，漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁，容易造成溶液飞溅，错误；b项，玻璃棒用

3、作引流，正确；c项，将滤纸湿润，使其紧贴漏斗壁，防止有气泡，正确；d项，滤纸边缘应低于漏斗口，错误；e项，用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动容易划破滤纸，错误。(3)步骤中逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，此时溶液中含有大量的CO2，溶液呈酸性，而CaO2溶于酸，故应将溶液煮沸以除去溶解的CO2气体。(4)根据题意可知反应物为CaCl2、H2O2、NH3H2O，产物为CaO2、NH4Cl和H2O，则反应的化学方程式为CaCl22NH3H2OH2O2=CaO22NH4Cl2H2O，由于H2O2在高温下易分解，所以反应应在冰浴中进行。(5)由于乙醇与水互溶且易挥发，所以使用乙醇洗涤去除晶体表面的水分。

4、(6)制备过氧化钙的另一种方法将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。该工艺方法的优点是：工艺简单，操作方便，产品的缺点是：没有除杂净化工艺，所制得产品纯度低。答案(1)调节溶液pH使Fe(OH)3沉淀过滤分离(2)ade(3)酸除去溶液中的CO2(4)CaCl22NH3H2OH2O2=CaO22NH4Cl2H2O或CaCl22NH3H2OH2O26H2O=CaO28H2O2NH4Cl温度过高时双氧水易分解(5)去除晶体表面水分(6)工艺简单，操作方便纯度较低探究物质组成、性质的实验方案的设计与评价2(2014课标全国卷，13，6分)利用如图所示装置进行下列实验，能得出相

5、应实验结论的是()选项实验结论A稀硫酸Na2SAgNO3与AgCl的浊液Ksp(AgCl)Ksp(Ag2S)B浓硫酸蔗糖溴水浓硫酸具有脱水性、氧化性C稀盐酸Na2SO3Ba(NO3)2溶液SO2与可溶性钡盐均可生成白色沉淀D浓硝酸Na2CO3Na2SiO3溶液酸性：硝酸碳酸硅酸解析H2S可直接与AgNO3溶液作用生成黑色的Ag2S，故不能说明Ksp(AgCl)Ksp(Ag2S), A错误；浓硫酸滴入蔗糖中，处试管中观察到白色固体变黑，证明浓硫酸有脱水性；处试管中溴水褪色，说明有SO2生成(SO2Br22H2O=H2SO42HBr)，从而证明浓硫酸有氧化性，B正确；SO2与Ba(NO3)2溶液反

6、应可生成白色沉淀BaSO43Ba(NO3)23SO22H2O=3BaSO42NO4HNO3，但BaCl2与SO2不反应，C错误；浓硝酸挥发产生的HNO3蒸气也可直接与Na2SiO3溶液作用生成H2SiO3，故不能得出碳酸酸性大于硅酸的结论，D错误。答案B3(2015课标全国卷，26，14分)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其K15.4102，K25.4105。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O42H2O)无色，熔点为101 ，易溶于水，受热脱水、升华，170 以上分解。回答下列问题：(1)甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观

7、察到的现象是_，由此可知草酸晶体分解的产物中有_。装置B的主要作用是_。(2)乙组同学认为草酸晶体分解的产物中还有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、_。装置H反应管中盛有的物质是_。能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是_。(3)设计实验证明：草酸的酸性比碳酸的强_。草酸为二元酸_。解析(1)装置C中澄清石灰水的作用是检验是否有CO2气体生成，若有CO2气体生成，澄清石灰水变浑浊。装置B中冰水的作用是降低温度，使生成的水和草酸(题给信息：受热脱水、升华)冷凝。若草酸进入装置C，会生成草酸钙

8、沉淀，干扰CO2检验。(2)检验CO可通过检验CO还原黑色的CuO生成的CO2进行。因为分解产物中有CO2，所以先要除去CO2，可用浓NaOH溶液吸收CO2，并用澄清石灰水检验CO2是否除尽，再用无水氯化钙干燥CO，然后通过加热的CuO，再用澄清石灰水检验生成的CO2气体，没有反应掉的CO可用排水法收集。若前面澄清石灰水无现象，H中黑色的CuO变红色，后面的澄清石灰水变浑浊，说明草酸晶体分解产物中有CO。(3) 证明草酸的酸性比碳酸强，可以利用溶液中较强酸制较弱酸的原理，将草酸与NaHCO3溶液混合，看是否有气体产生。证明草酸是二元酸，可以利用酸碱中和滴定原理，若消耗NaOH的物质的量是草酸的

9、2倍，即可证明草酸是二元酸。答案(1)有气泡逸出，澄清石灰水变浑浊CO2冷凝(水蒸气、草酸等)，防止草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰CO2的检验(2)F、D、G、H、D、ICuO(氧化铜) 前面澄清石灰水无现象，H中黑色粉末变红色，其后的D中澄清石灰水变浑浊(3)向盛有少量NaHCO3的试管里滴加草酸溶液，有气泡产生用NaOH标准溶液滴定草酸，消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍B卷地方卷制备实验方案的设计与评价1(2013安徽理综，8，6分)实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的选项是()选项a中的物质b中的物

10、质c中收集的气体d中的物质A浓氨水CaONH3H2OB浓硫酸Na2SO3SO2NaOH溶液C稀硝酸CuNO2H2OD浓盐酸MnO2Cl2NaOH溶液解析氨气的密度小，用排空气法收集时应“短进长出”，所以A错误；B合理；稀硝酸与铜反应产生NO，而且不能用排气法收集，若制取NO2，应该用浓硝酸，但尾气NO2不能用水吸收，C不合理；浓盐酸与二氧化锰反应制取氯气应该加热，不合理。因此选B。答案B2(2016北京理综，27，12分)以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料，制备高纯PbO，实现铅的再生利用。其工作流程如下：(1)过程中，在Fe2催化下，P

11、b和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是_。(2)过程中，Fe2催化过程可表示为：2Fe2PbO24HSO=2Fe3PbSO42H2O：写出的离子方程式：_。下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。a向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液，溶液几乎无色，再加入少量PbO2，溶液变红。b_。(3)PbO溶解在NaOH溶液中，存在平衡：PbO(s)NaOH(aq)NaHPbO2(aq)，其溶解度曲线如图所示。过程的目的是脱硫。滤液1经处理后可在过程中重复使用，其目的是_(选填序号)。A减少PbO的损失，提高产品的产率B重复利用NaOH，提高原料的利用率C增加Na2SO4浓度，提高

12、脱硫效率过程的目的是提纯。结合上述溶解度曲线，简述过程的操作：_。解析(1)由题意可知，过程中，在Fe2催化下，Pb、PbO2和H2SO4反应生成PbSO4和H2O，Pb与PbO2在酸性条件下发生氧化还原反应，Pb为还原剂，PbO2为氧化剂，PbSO4既是氧化产物又是还原产物，化学方程式为PbPbO22H2SO42PbSO42H2O。(2)催化剂在反应前后本身的质量和化学性质保持不变，但参加反应，反应特点是先消耗再生成，且消耗与生成的量相等。Fe2为该反应的催化剂，又知反应中Fe2被PbO2氧化为Fe3，则在反应中Fe3与Pb反应生成Fe2，离子方程式为2Fe3PbSO=PbSO42Fe2；a

13、实验证明发生反应生成Fe3，则b实验需证明发生反应，Fe3转化为Fe2，实验方案为取a中红色溶液，向其中加入铅粉后，充分反应，红色褪去。(3)过程的目的是脱硫。化学方程式为PbSO42NaOH=PbONa2SO4H2O；滤液1中含有未反应的NaOH和少量溶解的PbO，经处理后可重复利用减少PbO的损失，同时能提高NaOH的利用率。利用PbO不同温度下在不同氢氧化钠溶液中的溶解度曲线，可向PbO粗品中加入35%的NaOH溶液，加热至高温(110 )，充分溶解后，趁热过滤，冷却结晶，过滤可得PbO固体。答案(1)PbPbO22H2SO42PbSO42H2O(2)2Fe3PbSO=PbSO42Fe2

14、取a中红色溶液，向其中加入铅粉后，红色褪去(3)AB向PbO粗品加入一定量的35%NaOH溶液，加热至110 ，充分溶解后，趁热过滤，冷却结晶，过滤得到PbO固体3(2016江苏化学，19，15分)实验室以一种工业废渣(主要成分为MgCO3、Mg2SiO4和少量Fe、Al的氧化物)为原料制备MgCO33H2O。实验过程如下：(1)酸溶过程中主要反应的热化学方程式为MgCO3(s)2H(aq)=Mg2(aq)CO2(g)H2O(l) H50.4 kJmol1Mg2SiO4(s)4H(aq)=2Mg2(aq)H2SiO3(s)H2O(l)H225.4 kJmol1酸溶需加热的目的是_；所加H2SO

15、4不宜过量太多的原因是_。(2)加入H2O2氧化时发生反应的离子方程式为_。(3)用如图所示的实验装置进行萃取分液，以除去溶液中的Fe3。实验装置图中仪器A的名称为_。为使Fe3尽可能多地从水相转移至有机相，采取的操作：向装有水溶液的仪器A中加入一定量的有机萃取剂，_、静置、分液，并重复多次。(4)请补充完整由萃取后得到的水溶液制备MgCO33H2O的实验方案：边搅拌边向溶液中滴加氨水，_，过滤、用水洗涤固体23次，在50下干燥，得到MgCO33H2O。已知该溶液中pH8.5时Mg(OH)2开始沉淀；pH5.0时Al(OH)3沉淀完全。解析(1)加热，加快酸溶的速率，提高酸溶的效率。后续反应中

16、生成MgCO3，若酸过多，生成MgCO3时需要中和硫酸，消耗过多的碱，提高生产成本。(2)H2O2将Fe2氧化为Fe3，自身被还原为H2O，Fe2H2O2Fe3 H2O，前面酸溶，溶液呈酸性，补H配平。(3)A为分液漏斗。萃取时要充分振荡，使水相与有机相充分接触，提高萃取效率。(4)由于萃取除去Fe3，萃取液中含有Mg2和Al3，要除去Al3，调节5pHI2D向FeSO4溶液中先滴入KSCN溶液，再滴加H2O2溶液加入H2O2后溶液变成血红色Fe2既有氧化性又有还原性解析A项，Na2CO3固体加热不会分解，试管内壁没有水珠，错误；B项，苯酚可与饱和溴水中的溴单质发生取代反应，生成三溴苯酚白色沉

17、淀，正确；C项，少量氯水与I发生氧化还原反应：Cl22I=2ClI2，淀粉遇I2变蓝色，正确；D项，H2O2能把Fe2氧化为Fe3，说明Fe2具有还原性，不能说明Fe2具有氧化性，错误。答案BC7(2016北京理综，28，16分)以Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象，探究盐的性质和盐溶液间反应的多样性。实验试剂现象滴管试管2 mL0.2 molL1 Na2SO3溶液饱和Ag2SO4溶液.产生白色沉淀0.2 molL1 CuSO4溶液.溶液变绿，继续滴加产生棕黄色沉淀0.1 molL1 Al2(SO4)3溶液.开始无明显变化，继续滴加产生白色沉淀(1)经检验，现象中的白色沉淀是A

18、g2SO3。用离子方程式解释现象：_。(2)经检验，现象的棕黄色沉淀中不含SO，含有Cu、Cu2和SO。已知：CuCuCu2，Cu2CuI(白色)I2。用稀H2SO4证实沉淀中含有Cu的实验现象是_。通过下列实验证实，沉淀中含有Cu2和SO。a白色沉淀A是BaSO4，试剂1是_。b证实沉淀中含有Cu2和SO的理由是_。(3)已知：Al2(SO3)3在水溶液中不存在。经检验，现象的白色沉淀中无SO，该白色沉淀既能溶于强酸，又能溶于强碱，还可使酸性KMnO4溶液褪色。推测沉淀中含有亚硫酸根和_。对于沉淀中亚硫酸根的存在形式提出两种假设：.被Al(OH)3所吸附；.存在于铝的碱式盐中。对假设设计了对

19、比实验，证实了假设成立。a将对比实验方案补充完整。步骤一：步骤二：_(按上图形式呈现)。b假设成立的实验证据是_。(4)根据实验，亚硫酸盐的性质有_。盐溶液间反应的多样性与_有关。解析(1)由“0.2 molL1 Na2SO3溶液和饱和Ag2SO4溶液反应，产生白色沉淀是Ag2SO3”可知离子方程式为2AgSO=Ag2SO3。(2)根据题给信息CuCuCu2可知，棕黄色沉淀若含有Cu，Cu会在稀硫酸作用下会有红色的铜生成。根据题给信息Cu2CuI(白色)I2可知，棕黄色沉淀若含有Cu2，加入KI后会有白色沉淀(CuI)生成；所得溶液中加入淀粉溶液，溶液不变蓝，说明生成的I2被SO还原，SO被氧

20、化为SO。a又因为白色沉淀A是BaSO4，可推断试剂1为HCl和 BaCl2溶液。b证实沉淀中含有Cu2和SO的理由是在I作用下，Cu2转化成白色沉淀CuI，SO转化成SO。(3)根据题意知实验的白色沉淀中无SO，该白色沉淀既能溶于强酸，又能溶于强碱，还可使酸性KMnO4溶液褪色，推测沉淀中含有氢氧根离子、铝离子和亚硫酸根离子。步骤一中向2 mL 0.1 mol/L的Al2(SO4)3溶液中滴加稍过量的Na2SO3溶液，生成碱式亚硫酸铝沉淀，然后再向沉淀中滴加V1体积的稀氢氧化钠溶液至沉淀恰好溶解，此时溶液中的溶质为NaAlO2和Na2SO3。实验方案设计步骤二的思路是取等体积等物质的量浓度的

21、Al2(SO4)3溶液与过量稀氨水反应生成不含SO的Al(OH)3沉淀，然后再向沉淀中滴加同浓度的稀氢氧化钠溶液至沉淀恰好溶解，并记录体积为V2，此时溶液中的溶质为NaAlO2；比较V1和V2的大小，可推知假设成立。(4)根据实验，亚硫酸盐的溶解性(Ag2SO3沉淀、Na2SO3、碱式亚硫酸铝)、氧化还原性(SO被I2、酸性高锰酸钾氧化)、在水溶液中的酸碱性。盐溶液间反应的多样性与两种盐溶液中阴、阳离子的性质和溶液的酸碱性有关。答案(1)2AgSO=Ag2SO3(2)析出红色固体a.HCl和BaCl2溶液b在I作用下，Cu2转化为白色沉淀CuI，SO转化为SO(3)Al3、OHabV1明显大于

22、V2(4)亚硫酸盐的溶解性、氧化还原性、在水溶液中的酸碱性两种盐溶液中阴、阳离子的性质和反应条件8(2015安徽理综，28，14分)某研究小组将纯净的SO2气体通入0.1 molL1的Ba(NO3)2溶液中，得到了BaSO4沉淀。为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的SO2，该小组提出了如下假设：假设一：溶液中的NO假设二：溶液中溶解的O2(1)验证假设一该小组设计实验验证了假设一，请在下表空白处填写相关实验现象实验步骤实验现象结论实验1：在盛有不含O2的25 mL 0.1 mol/L BaCl2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体_实验2：在盛有不含O2的25 mL 0.1 mol/L Ba

23、(NO3)2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的SO2气体_假设一成立(2)为深入研究该反应，该小组还测得上述两个实验中溶液pH随通入SO2体积的变化曲线如下图。实验1中溶液pH变小的原因是_；V1时，实验2中溶液pH小于实验1的原因是(用离子方程式表示)_。(3)验证假设二请设计实验验证假设二，写出实验步骤、预期现象和结论。实验步骤、预期现象和结论（不要求写具体操作过程）：(4)若假设二成立，请预测：在相同条件下，分别用足量的O2和KNO3氧化相同的H2SO3溶液(溶液体积变化忽略不计)，充分反应后两溶液的pH前者_(填“大于”或“小于”)后者，理由是_。解析(1)实验1中，在没有O2 的条件下，S

24、O2与BaCl2溶液不反应，所以无沉淀产生；实验2中SO2被NO氧化成SO，进一步与Ba2结合生成BaSO4沉淀；(2)实验1，SO2溶于水后生成H2SO3，H2SO3电离出H(H2SO3HSO H)，使溶液显酸性，随SO2的不断通入，pH减小；SO2通入Ba(NO3)2溶液中，发生反应：3SO22NO2H2O=3SO2NO 4H，生成强酸，则通V1体积的SO2时，实验2中溶液pH小于实验1。(3)通过对比假设一的验证过程，可设计如下实验步骤：实验步骤、预期现象和结论(不要求写具体操作过程)：实验1作为参照实验实验3：将纯净的SO2气体缓慢通入未经脱O2处理的25 mL 0.1 molL1 B

25、aCl2溶液中，若有白色沉淀，表明假设二成立，否则不成立 (4)2H2SO3O2=4H2SO；3H2SO32NO=2NO4HH2O3SO，由此可知氧化相同的亚硫酸，用O2氧化比用KNO3氧化产生的H浓度大 。答案(1)无明显现象有白色沉淀 (2) SO2溶于水后生成H2SO33SO22NO2H2O=3SO2NO 4H (或 3H2SO32NO=2NO3SO4HH2O)(3)实验步骤、预期现象和结论(不要求写具体操作过程)：实验1：作为参照实验实验3：将纯净的SO2气体缓慢通入未经脱O2处理的25 mL 0.1 molL1 BaCl2溶液中，若有白色沉淀，表明假设二成立，否则不成立 (4)小于反

26、应的离子方程式表明，足量的O2和NO分别氧化相同量的H2SO3，生成H的物质的量前者多于后者(本题部分小题属于开放性试题，合理答案均给分)9(2013四川理综，9，15分)为了探究AgNO3的氧化性和热稳定性，某化学兴趣小组设计了如下实验。.AgNO3的氧化性将光亮的铁丝伸入AgNO3溶液中，一段时间后将铁丝取出。为检验溶液中Fe的氧化产物，将溶液中的Ag除尽后，进行了如下实验。可选用的试剂KSCN溶液、K3Fe(CN)6溶液、氯水。(1)请完成下表：操作现象结论取少量除尽Ag后的溶液于试管中，加入KSCN溶液，振荡_存在Fe3取少量除尽Ag后的溶液于试管中，加入_，振荡_存在Fe2【实验结论

27、】Fe的氧化产物为Fe2和Fe3.AgNO3的热稳定性用下图所示的实验装置A加热AgNO3固体，产生红棕色气体，在装置D中收集到无色气体。当反应结束后，试管中残留固体为黑色。(2)装置B的作用是_。(3)经小组讨论并验证该无色气体为O2，其验证方法是_。(4)【查阅资料】Ag2O和粉末状的Ag均为黑色；Ag2O可溶于氨水。【提出设想】试管中残留的黑色固体可能是：i.Ag.Ag2O；.Ag和Ag2O【实验验证】该小组为验证上述设想，分别取少量黑色固体放入试管中，进行了如下实验。实验编号操作现象a加入足量氨水，振荡黑色固体不溶解b加入足量稀硝酸，振荡黑色固体溶解，并有气体产生【实验评价】根据上述实

28、验，不能确定固体产物成分的实验是_(填实验编号)。【实验结论】根据上述实验结果，该小组得出AgNO3固体热分解的产物有_。解析.(1)Fe3遇KSCN溶液，溶液变红色。由于氯水与Fe2反应，现象不明显，应直接用K3Fe(CN)6溶液检验，如有蓝色沉淀出现，则证明Fe2存在，否则不存在。.(2)B装置为安全瓶，可以防止倒吸。(3)检验氧气的常用方法是利用其助燃性，使带有火星的木条复燃。(4)a实验中，加入氨水黑色固体不溶解，证明原物质不含Ag2O，同时也证明原物质为Ag；b实验中，只能证明原黑色固体含有Ag，因Ag2O也可以溶解在足量稀硝酸中，所以不能证明是否含有Ag2O。由上述实验的综合分析可知，AgNO3固体热分解时的产物分别为：Ag、NO2和O2，化学方程式为：2AgNO32Ag2NO2O2。答案(1)溶液呈红色K3Fe(CN)6溶液产生蓝色沉淀(2)防倒吸(3)用带火星的木条伸入集气瓶内，木条复燃，证明无色气体为O2(4)bAg、NO2、O2