（江苏专用版）2020版高考化学总复习专题九第3讲实验方案的设计与评价练习（含解析）.docx

第3讲实验方案的设计与评价一、单项选择题1.(2018南师大附中模拟)下列实验对应的现象及结论均正确且两者具有因果关系的是()选项实验现象结论A将SO2通入BaCl2溶液,然后滴入稀硝酸产生白色沉淀,白色沉淀不溶于稀硝酸所得沉淀为BaSO3,后转化为BaSO4B酸性硝酸铁溶液中加入几滴碘化钾-淀粉溶液溶液变蓝色说明三价铁离子具有较强氧化性C向FeCl2溶液中加入足量Na2O2粉末出现红褐色沉淀和无色气体FeCl2溶液部分变质D向苯酚中滴加浓溴水溶液酸性明显增强可能发生了取代反应答案DA项,将SO2通入BaCl2溶液中不反应,开始不能生成亚硫酸钡沉淀,然后滴入稀硝酸发生氧化还原反应生成硫酸钡,则题述结论不合理,错误;B项,酸性硝酸铁溶液中加入几滴碘化钾-淀粉溶液,溶液变蓝色,除了Fe3+具有较强的氧化性能将I-氧化生成碘单质外,酸性硝酸铁溶液中的H+与NO3-相当于稀硝酸,也能将I-氧化生成I2,因而说明Fe3+具有较强氧化性的理由不充分,错误;C项,过氧化钠具有强氧化性,可氧化亚铁离子,则不能说明FeCl2溶液部分变质,错误;D项,苯酚中滴加浓溴水发生反应生成白色沉淀三溴苯酚和HBr,发生了取代反应,使溶液酸性增强,正确。2.(2018苏州期初调研)根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是()选项实验操作和现象实验结论A向1 mL 1%的NaOH溶液中加入2 mL的CuSO4溶液,振荡后再加入0.5 mL有机物Y,加热,未出现砖红色沉淀Y中不含有醛基B将金属钠在燃烧匙中点燃,迅速伸入集满CO2的集气瓶,瓶中产生大量白烟和黑色颗粒CO2具有氧化性C加热盛有少量NH4HCO3固体的试管,并在试管口放置湿润的红色石蕊试纸,石蕊试纸变蓝NH4HCO3显碱性D向滴有酚酞的Na2CO3溶液中,逐滴加入BaCl2溶液,溶液红色逐渐褪去BaCl2溶液呈酸性答案BA项,检验醛基时,NaOH应过量,错误;B项,发生反应:4Na+3CO2 C+2Na2CO3,该反应中CO2作氧化剂,具有氧化性,正确;C项,NH4HCO3加热分解生成NH3,NH3是碱性气体,溶于水生成NH3H2O,可使红色石蕊试纸变蓝,错误;D项,Na2CO3水解反应:CO32-+H2O HCO3-+OH-,溶液显碱性,加入BaCl2溶液,Ba2+与CO32-反应生成BaCO3沉淀,促使CO32-水解平衡逆向移动,而使得碱性变弱,不能得到BaCl2溶液呈酸性的结论,错误。二、非选择题3.实验室模拟工业制取Na2SO3固体的过程如下:已知:反应在三颈烧瓶中发生,装置如图甲所示(固定及加热类仪器省略)。部分物质的溶解度曲线如图乙所示,其中Na2SO3饱和溶液低于50 时析出Na2SO37H2O。(1)反应的目的是制取(NH4)2SO3溶液。反应的离子方程式为。亚硫酸分解产生的SO2须冷却后再通入氨水中,目的是。下列关于图甲装置或操作的叙述正确的是(填字母)。A.接入冷凝管的冷却水从a端通入B.长玻璃导管具有防倒吸的作用C.控制加热亚硫酸的温度,可以控制生成SO2气体的速率(2)为获取更多的Na2SO3固体,要将反应的温度控制在80 左右,并(填操作的名称)。(3)由滤液可以制取NH4Cl固体。验证滤液中含有NH4+的实验操作是。由滤液可获得NH4Cl粗产品(含少量Na2SO3)。请补充完整由NH4Cl粗产品制取纯净的NH4Cl固体的实验方案:,得到纯净的NH4Cl固体。(实验中须使用的试剂有SO2、乙醇,除常用仪器外须使用的仪器有:真空干燥箱)答案(1)2NH3H2O+SO2 2NH4+SO32-+H2O增大SO2的溶解度,提高SO2的利用率BC(2)趁热过滤(3)取少量滤液于试管中,向其中滴加NaOH浓溶液,加热试管,将湿润的红色石蕊试纸置于管口,试纸变蓝将NH4Cl粗产品溶于适量水,向所得溶液中通入足量的SO2气体;将所得溶液蒸发浓缩、冷却结晶,过滤,固体用适量乙醇洗涤2 3次后,在真空干燥箱中干燥解析(1)反应中SO2和NH3H2O反应生成(NH4)2SO3;冷却后的SO2的溶解度增大,可以提高SO2的利用率。A项,冷凝管中的水均为下进上出,错误。(2)在80 时,析出Na2SO3固体,而此时NH4Cl的溶解度较大,趁热过滤,可以除去NH4Cl。4.(2018常州期末)实验室从含碘废液(除H2O外,含有CCl4、I2、I-等)中回收碘,其实验过程如下: (1)向含碘废液中加入稍过量的Na2SO3溶液,将废液中的I2还原为I-,其离子方程式为;该操作将I2还原为I-的目的是。(2)操作X的名称为。(3)氧化时,在三颈烧瓶中将含I-的水溶液用盐酸调至pH约为2,缓慢通入Cl2,在40 左右反应(实验装置如下图所示)。实验控制在较低温度下进行的原因是;锥形瓶里盛放的溶液为。(4)已知:5SO32-+2IO3-+2H+ I2+5SO42-+H2O某含碘废水(pH约为8)中一定存在I2,可能存在I-、IO3-中的一种或两种。请补充完整检验含碘废水中是否含有I-、IO3-的实验方案:取适量含碘废水用CCl4多次萃取、分液,直到水层用淀粉溶液检验不出有碘单质存在;。(实验中可供选择的试剂:稀盐酸、淀粉溶液、FeCl3溶液、Na2SO3溶液)答案(1)SO32-+I2+H2O 2I-+SO42-+2H+使CCl4中的碘进入水层(2)分液(3)使氯气在溶液中有较大的溶解度(或防止I2升华或防止I2进一步被氧化)NaOH溶液(4)从水层取少量溶液,加入12 mL淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加FeCl3溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有I-;若溶液不变蓝,说明废水中不含有I-。另从水层取少量溶液,加入12 mL淀粉溶液,加盐酸酸化,滴加Na2SO3溶液,若溶液变蓝,说明废水中含有IO3-;若溶液不变蓝,说明废水中不含有IO3-解析(1)SO32-有还原性,卤素单质均有氧化性,故二者能发生氧化还原反应:SO32-+I2+H2O 2I-+SO42-+2H+。卤素单质均易溶于CCl4,结合前后操作分析,此步操作的目的只能是使CCl4中的I2进入水层,以便后续过程更好地富集I2。(2)CCl4与水不互溶,分离两种互不相溶的液体用分液法。(3)此步反应原理为Cl2+2I- 2Cl-+I2,控制反应在较低温度下进行的原因一般从反应物或生成物易挥发(溶解度减小)或有其他副反应发生的角度着手考虑;锥形瓶里液体的作用应为吸收尾气,能与Cl2、I2蒸气反应且为实验室常见药品,应选NaOH溶液工业上吸收尾气中的Cl2优先选用Ca(OH)2悬浊液。(4)检验I-的原理是加入氧化剂将I-氧化为I2,利用I2遇淀粉变蓝的原理加以检验;检验IO3-的原理由题中信息可以得到,SO32-能将IO3-还原成I2,再依前述方法检验即可。注意叙述精确:“取少量溶液”“加入12 mL溶液”“酸化”“若则”。5.(2018南京期初考试)某研究性学习小组提纯粗金(主要含Au,还含少量Ag)的实验流程如下:已知:浓硝酸和浓盐酸的混合物(体积比为13)叫作王水。利用H2C2O4还原HAuCl4可得到Au。(1)“溶解”前,先将粗金块切割成细条状,其目的是。“溶解”时Au转化为HAuCl4,该反应的化学方程式为。(2)“滤渣”的主要成分为(填化学式)。(3)“操作”的名称为。(4)“操作”需控制在4070 时进行,适宜的加热方式为。(5)请设计从“操作”后的水溶液中获取单质Au的实验方案:(实验中须使用的试剂有H2C2O4溶液、蒸馏水;除常用仪器外须使用的仪器有布氏漏斗)。答案(1)增大接触面积,加快溶解速率,使其充分反应Au+HNO3+4HCl HAuCl4+NO+2H2O(2)AgCl(3)萃取、分液(4)水浴加热(5)向“操作”后的水溶液中加入足量的H2C2O4溶液,充分反应后,用布氏漏斗抽滤(过滤),滤渣用蒸馏水充分洗涤、干燥解析(1)块状变成条状后,接触面积增大,可加快反应速率。王水中HNO3氧化Au,若生成NO,同时生成配合物HAuCl4,根据Au和N元素的得失电子守恒配平反应。(2)粗金中的Ag溶解成Ag+,与HCl反应生成难溶物AgCl。(3)从流程图分析,操作中加入乙醚,放出水相,该操作为萃取和分液。(4)温度低于100 时,一般为水浴加热。(5)操作中HAuCl4进入滤液中,向其中加入足量的H2C2O4溶液还原出其中的Au,再用布氏漏斗过滤出Au,最后用蒸馏水洗涤并干燥。6.(2018无锡期末)利用锌冶炼废渣(ZnSO4、CuSO4、FeSO4、FeS2、Al2O3、SiO2)制备ZnSO4和Fe2O3的实验流程如下:已知:“碱浸”时,NaOH溶液浓度越大越黏稠,越容易生成铝硅酸钠沉淀。(1)“水浸”阶段需在7080 条件下进行,适宜的加热方式为。(2)“氧化”阶段是将Fe2+氧化后进一步生成Fe(OH)3,从反应产物的角度分析,以氯水替代H2O2的缺点是使ZnSO4中混有ZnCl2;。(3)“灼烧”时FeS2发生反应的化学方程式为。使用的装置如下图,仪器a的名称为。(4)“碱浸”阶段,在其他条件不变的情况下,所得固体中Fe2O3含量随NaOH溶液浓度的增大而增大,但当NaOH溶液浓度大于12 molL-1时,所得固体中Fe2O3含量反而降低,其原因是。(5)“滤液”溶质主要是ZnSO4和CuSO4。已知硫酸锌晶体的溶解度随温度的变化如图,请设计从“滤液”中获取ZnSO4晶体的实验方案:(实验中须使用的试剂有锌粉、稀硫酸、酒精)。答案(1)水浴加热(2)引入H+使Fe3+不容易沉淀(3)4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2坩埚(4)NaOH溶液浓度大于12 molL-1时,生成的铝硅酸钠沉淀附着在反应物表面,阻碍反应的进一步进行,使所得固体中Fe2O3的含量降低(5)向滤液中加入过量的锌粉,过滤,在滤渣中加入稍过量稀硫酸,过滤,把两次过滤的滤液合并,保持60 左右蒸发浓缩,冷却至室温结晶,过滤,用酒精洗涤,干燥解析(2)2Fe2+H2O2+2H+ 2Fe3+2H2O,2Fe2+Cl2 2Fe3+2Cl-。由以上方程式可知,用H2O2做氧化剂氧化Fe2+会消耗H+,而加入氯水会引入H+,使Fe3+不易沉淀。(3)由实验流程可知“灼烧”时FeS2转化为Fe2O3,化学方程式为4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2。(4)根据已知条件:“碱浸”时,NaOH溶液浓度越大,溶液越黏稠,越容易生成铝硅酸钠沉淀。因此当NaOH溶液浓度大于12 molL-1时,生成的铝硅酸钠沉淀附着在反应物表面,使碱浸不完全,导致所得固体中Fe2O3的含量降低。(5)由实验流程可知滤液中除ZnSO4外,还含有少量CuSO4杂质,结合ZnSO4的溶解度曲线可设计实验方案如下:向滤液中加入过量的锌粉,过滤,在滤渣中加入稍过量稀硫酸,过滤,把两次滤液合并,保持60 左右蒸发浓缩,冷却至室温结晶,过滤,用酒精洗涤,干燥。7.(2018南京三模)某实验小组采用刻蚀废液(主要含CuCl2、FeCl3、FeCl2、HCl)制取Cu和Cu2Cl2,实验流程如下:已知:Cu2Cl2是白色固体,微溶于水,难溶于乙醇,受潮后在空气中易被迅速氧化。(1)“预处理”时,需用Na2CO3调节溶液至微酸性而不是碱性,其原因是。(2)“还原”需在80 条件下进行,适宜的加热方式为。(3)“还原”中,Cu2+参与反应的离子方程式为。(4)“搅拌”时加入NaCl粉末的作用是。(5)“过滤”得到的Cu2Cl2需用无水乙醇洗涤,并在真空干燥机内于70 干燥2小时,冷却,密封包装。于70 真空干燥的目的是。(6)请设计从“过滤”所得滤渣中获取Cu的实验方案:(实验中可供选择的试剂:稀硫酸、稀硝酸、蒸馏水)。现欲测定途径a、b回收铜元素的回收率比,请补充实验方案:,分别按途径a、b制取Cu和Cu2Cl2,测得Cu的质量为m1 g、Cu2Cl2的质量为m2 g,则途径a、b铜元素的回收率比为。(铜元素回收率=产品中铜元素质量废液中铜元素的质量100%)答案(1)防止Cu2+形成沉淀(2)水浴加热(3)2Cu2+SO32-+2Cl-+H2O Cu2Cl2+SO42-+2H+(4)Cu2Cl2微溶于水,增大Cl-浓度,有利于Cu2Cl2析出(沉淀)(5)加快乙醇和水的挥发,防止Cu2Cl2被空气氧化(6)将稀硫酸加到滤渣中,搅拌,充分反应至无气体产生为止,过滤并用蒸馏水洗涤23次,低温烘干取两份相同体积的预处理后的水样199m1128m2解析(1)碱性条件下,Cu2+会形成Cu(OH)