（新课标）高考化学总复习考点集训（三十三）化学实验方案的设计与评价（含解析）.docx

化学实验方案的设计与评价(建议用时：40分钟)(对应考点集训第287页)A级基础达标1已知CaO2在350 迅速分解生成CaO和O2。下图是实验室测定产品中CaO2含量的装置(夹持装置省略)。若所取产品质量是m g，测得气体体积为V mL(已换算成标准状况)，则产品中CaO2的质量分数为_(用字母表示)。过氧化钙的含量也可用重量法测定，需要测定的物理量有_。解析已知CaO2在350 迅速分解生成CaO和O2。反应的方程式是2CaO22CaOO2。根据方程式可知，每有2 mol CaO2发生反应，会产生1 mol O2，在标准状况下体积是22.4 L。现在产生标准状况下的氧气体积是V mL，则氧气的物质的量是n(O2)；则反应的CaO2的物质的量是n(CaO2)2n(O2) mol，则产品中CaO2的质量分数为n(CaO2)Mm100% mol72 g/molm100%。过氧化钙的含量也可用重量法测定，需要测定的物理量有灼烧前过氧化钙的质量及物质质量不再发生改变时剩余固体的质量。答案%加热前过氧化钙及加热后固体质量不再发生改变时试管中固体的质量2(2019西安模拟)某红色固体粉末样品可能含有Fe2O3和Cu2O中的一种或两种，某化学兴趣小组对其组成进行探究。完成下列各空格。提出假设：假设1：只存在Fe2O3；假设2：_；假设3：既存在Fe2O3也存在Cu2O。查找资料：Cu2O在酸性溶液中会发生反应：Cu2O2H=CuCu2H2O。实验方案设计与分析：方案一：步骤一：取少量样品于烧杯中，加入过量浓硝酸，产生一种红棕色的气体。由此可得出假设_不成立，写出产生上述气体的化学方程式：_。步骤二：取少量步骤一溶液置于试管中滴加_，振荡，若_，则说明假设3成立。方案二：取少量样品于烧杯中，加入过量稀硫酸，若固体全部溶解，说明假设_不成立。方案三：同学们设计了如下实验方案测定该样品中Fe2O3的质量分数(装置气密性良好，假设样品完全反应)：步骤一：取样品并称量该样品的质量为m1；步骤二：测出反应前广口瓶和瓶内物质总质量m2；步骤三：测出反应后广口瓶和瓶内物质总质量m3；步骤四：计算得出矿物样品中Fe2O3的质量分数。讨论分析：该实验方案_(填“能”或“不能”)测出矿物中Fe2O3的质量分数。不改变装置和药品，通过计算得出矿物中Fe2O3的质量分数，你还可以通过测定_。若测得m1为3.04 g，m3m21.76 g，则原样品中Fe2O3的质量分数为_(结果保留4位有效数字)。解析由于红色物质可能是Fe2O3、Cu2O，所以可能是一种或两种，所以假设2是只存在Cu2O；方案一中，步骤一加入浓硝酸产生红棕色气体即NO2，即红色物质与硝酸发生氧化还原反应，红色物质中必须含还原性物质即Cu2O，所以假设1错误；由于已经证明含Cu2O，证明假设3只需证明含Fe2O3，所以步骤二中，可先加盐酸溶解，再用KSCN溶液检验Fe3。方案二加硫酸固体全部溶解，说明不含Cu2O，因为Cu2O与稀硫酸反应会生成不溶物质铜。方案三能准确测出矿物中氧化铁的质量分数，因为氢氧化钙增重即为反应生成CO2的质量；也可通过测玻璃管反应后的质量和广口瓶中沉淀的质量来计算样品纯度；若测得广口瓶增重1.76 g即生成CO2为0.04 mol，则Cu2O、Fe2O3中氧原子物质的量为0.04 mol，设两物质物质的量分别为x、y，则144 gmol1x160 gmol1y3.04 g，x3y0.04 mol，则y0.01 mol，x0.01 mol，所以Fe2O3的质量分数为100%52.63%。答案只存在Cu2O1Cu2O6HNO3(浓)=2Cu(NO3)22NO23H2OKSCN溶液溶液显红色2能玻璃管反应后固体的质量和广口瓶中沉淀的质量(其他合理答案均可)52.63%3(2018厦门质检)亚硝酰氯(NOCl)的沸点为5.5 ，具有刺鼻恶臭味，在潮湿空气中易水解，溶于浓硫酸，是有机合成中的重要试剂。某同学用如图装置，由NO与干燥纯净的Cl2反应制备NOCl。已知：Cl2沸点为34.6 ，NO2Cl沸点为15 2NOCl2=2NOCl2NO2Cl2=2NO2Cl回答下列问题：(1)铜与稀硝酸反应的化学方程式为_；装置A中设计了可上下移动的铜丝，其优点是_。(2)图中实验装置的连接顺序为a_。(3)实验时，先制取氯气使其充满除A、B、C外的整套装置，目的是_；装置中充满氯气后，下一步是制取NO，具体操作是_；E中冰盐水的温度可低至22 ，其作用是_。(4)该同学的实验设计可能的不足之处是_(答出一条即可)。(5)若无C装置，则不利于NOCl的制备，主要原因是_(用化学方程式表示)。解析(1)Cu被稀HNO3氧化为Cu2，稀HNO3被还原成NO，根据化合价升降守恒配平即可；可上下移动的铜丝设计的目的是节约药品，通过铜丝的拉动，可以控制反应的开始与结束。(2)Cl2由气体发生装置a出来，连接净化除杂装置，先通过饱和食盐水(d、e)除去HCl气体，再通过浓H2SO4(b、c)除去水蒸气，再连接反应装置(i、j)，再通过干燥管(f、g)防止空气中水蒸气进入导致产物水解，最后通过NaOH溶液除尾气。(3)由于NO易被氧化，故需先通氯气赶尽装置中的O2；打开止水夹目的是保证装置畅通，使气体顺利通过，将铜丝伸入稀HNO3中即可启动反应产生NO；NOCl的沸点为5.5 ，采取低温冷却的目的是液化NOCl。(4)该实验中先通Cl2，后通NO，部分NO会被B和C装置上部的O2氧化，导致产物不纯。(5)题干中提示NOCl在潮湿的空气中易发生水解，故若没有C装置，会发生NOCl的水解反应，得到HNO2和HCl。答案(1)3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O可控制反应的开始和停止(其他合理答案均可)(2)d、eb、ci、jf、gh(3)排出装置中的空气打开止水夹，并将铜丝插入稀硝酸中将NOCl冷凝为液态(4)B、C上部的空气会将NO氧化(或E中制得的NOCl产品中可能混有少量NO2Cl)(5)NOClH2O=HNO2HCl4氧化还原滴定实验与中和滴定类似，是用已知浓度的氧化剂溶液滴定未知浓度的还原剂溶液或反之。现用0.001 mol/L酸性KMnO4溶液滴定未知浓度的NaHSO3溶液，请回答下列问题：(1)完成滴定的离子方程式：_MnO_HSO_=_Mn2_H2O(2)该滴定实验的仪器及用品除了铁架台、滴定管夹外，还需要下列_(填序号)。A酸式滴定管B碱式滴定管C漏斗 D锥形瓶E烧杯 F白纸(3)KMnO4溶液不能用_(填“酸”或“碱”)式滴定管盛装，原因是_。(4)是否需要选择指示剂？_。滴定终点的现象是_。(5)滴定前平视KMnO4溶液液面，刻度为a mL，滴定后俯视液面，刻度为b mL，则(ba)mL比实际消耗KMnO4溶液体积_(填“偏大”“偏小”或“无影响”，下同)。根据(ba)mL计算，得到NaHSO3的浓度比实际的浓度_。答案(1)25H25SO3(2)ADF(3)碱KMnO4溶液可腐蚀橡胶管(4)否滴入最后一滴KMnO4溶液，溶液由无色变紫红色且半分钟内不褪色(5)偏小偏小B级能力提升5工业上常用二氧化硫来漂白纸浆、毛、丝、草帽等，此外二氧化硫还能够抑制真菌和细菌的滋生，可以用作食物和干果的防腐剂。但必须严格按照国家有关范围和标准使用，我国规定葡萄酒中SO2的最大使用量为0.25 g/L。某化学兴趣小组制备并对SO2的化学性质和用途进行探究，探究过程实验装置如图，夹持仪器省略。(1)实验可选用的实验试剂有浓硫酸、Na2SO3固体、Na2S溶液、BaCl2溶液、FeCl3溶液、品红溶液等。请完成下列表格。试剂作用A验证SO2的还原性BNa2S溶液C品红溶液A中发生反应的离子方程式为_。在上述装置中通入过量的SO2，为了验证A中发生了氧化还原反应，取A中溶液分成两份，并设计了如下实验：方案一：往第一份试液中加入少量酸化的KMnO4溶液，紫红色褪去。该方案是否合理_(填“是”或“否”)。方案二：往第二份试液中加入K3Fe(CN)6溶液，实验现象为_。该小组将SO2通入酸化的高锰酸钾溶液中，再向溶液中滴加氯化钡溶液，发现有白色沉淀生成，说明SO2具有还原性。该方案的不妥之处可能为_。(2)该兴趣小组利用“直接碘量法”对葡萄酒中的SO2进行测量。取50.00 mL葡萄酒样品于250 mL碘量瓶中，加入少量碎冰块，再加入1 mL淀粉指示液，10 mL硫酸溶液，用浓度为c mol/L的碘标准滴定溶液迅速滴定至淡蓝色，保持30 s不变色即为终点，记下消耗碘标准滴定溶液的体积为V mL。以水代替样品，做空白试验，操作同上，空白试验消耗碘标准滴定溶液的体积为V0 mL。该葡萄酒中SO2含量的计算式为_g/L。解析(1)结合SO2的性质和实验装置图进行分析。SO2中硫元素为4价，既具有氧化性又具有还原性。浓硫酸和亚硫酸钠反应生成硫酸钠、SO2和H2O，A装置用于验证SO2的还原性，所选试剂为FeCl3溶液，B装置用Na2S溶液验证SO2的氧化性，C装置用品红溶液验证SO2的漂白性。A中发生反应的离子方程式为2Fe3SO22H2O=2Fe2SO4H。方案一：往第一份试液中加入少量酸化的KMnO4溶液，过量的SO2和溶液中的Cl均能使酸性高锰酸钾溶液褪色，不能说明有Fe2生成；方案二：往第二份试液中加入K3Fe(CN)6溶液，实验现象为产生特征的蓝色沉淀说明溶液中有Fe2生成，发生氧化还原反应。高锰酸钾溶液一般用硫酸酸化，故向溶液中滴加氯化钡溶液，发现有白色沉淀BaSO4生成，不一定说明SO2被氧化。(2)该滴定的反应原理为I2SO22H2O=2HIH2SO4，则50.00 mL葡萄酒样品中n(SO2)n(I2)c mol/L(VV0) mL103 L/mL，质量为64 g/molc mol/L(VV0)103L，则该葡萄酒中SO2含量计算式为g/L。答案(1)A.FeCl3溶液B验证SO2的氧化性C验证SO2的漂白性2Fe3SO22H2O=2Fe2SO4H否产生特征的蓝色沉淀高锰酸钾用硫酸酸化(2)6(2018全国卷，T28)K3Fe(C2O4)33H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体，可用于晒制蓝图。回答下列问题：(1)晒制蓝图时，用K3Fe(C2O4)33H2O作感光剂，以K3Fe(CN)6溶液为显色剂。其光解反应的化学方程式为：2K3Fe(C2O4)32FeC2O43K2C2O42CO2；显色反应的化学方程式为_。(2)某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物，按如图所示装置进行实验。通入氮气的目的是_。实验中观察到装置B、F中澄清石灰水均变浑浊，装置E中固体变为红色，由此判断热分解产物中一定含有_、_。为防止倒吸，停止实验时应进行的操作是_。样品完全分解后，装置A中的残留物含有FeO和Fe2O3，检验Fe2O3存在的方法是_。(3)测定三草酸合铁酸钾中铁的含量。称量m g样品于锥形瓶中，溶解后加稀硫酸酸化，用c molL1 KMnO4溶液滴定至终点。滴定终点的现象是_。向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后，过滤、洗涤，将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。加稀硫酸酸化，用c molL1 KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液V mL。该晶体中铁的质量分数的表达式为_。解析(1)发生的显色反应是溶液中Fe2与K3Fe(CN)6生成Fe3Fe(CN)62，其化学方程式为3FeC2O42K3Fe(CN)6=Fe3Fe(CN)623K2C2O4。(2)实验时通入N2，不仅能隔绝空气，排除空气的干扰，还能使反应产生的气体全部进入后续装置。实验中装置B中澄清石灰水变浑浊，说明三草酸合铁酸钾的热分解产物中含有CO2，经NaOH溶液可除去CO2，气体经浓硫酸干燥后，与灼热的CuO反应，得到单质Cu，且由装置F中现象可知装置E中又生成CO2，由此可判断热分解产物中还含有CO。为防止倒吸，实验结束后，应先熄灭装置A、E两处的酒精灯，冷却后停止通入氮气。要检验A中残留固体中含有Fe2O3，可取少量A中残留固体，加入足量稀硫酸或稀盐酸溶解，再滴入少许KSCN溶液，溶液中出现红色，即可确定残留固体中含有Fe2O3。(3)KMnO4能将样品溶液中Fe2氧化成Fe3，将C2O氧化成CO2，达到滴定终点时，KMnO4稍过量，溶液中出现粉红色。加入过量锌粉能将溶液中Fe3还原为Fe2，酸化后Fe2与KMnO4溶液反应，根据化合价变化可找出关系式为5Fe2MnO，根据消耗KMnO4溶液的浓度和体积可知溶液中n