（五年高考）高考化学 专题二十三 化学实验方案的设计与评价（全国通用）.doc

专题二十三 化学实验方案的设计与评价考点一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(2011上海化学，10，3分)草酸晶体(h2c2o42h2o)100 开始失水，101.5 熔化，150 左右分解产生h2o、co和co2。用加热草酸晶体的方法获取某些气体，应该选择的气体发生装置是(图中加热装置已略去)()解析草酸晶体在分解产生气体之前已熔化，故选d装置。答案d3(2015广东理综，33，17分)nh3及其盐都是重要的化工原料。(1)用nh4cl和ca(oh)2制备nh3，反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为_。(2)按下图装置进行nh3性质实验。先打开旋塞1，b瓶中的现象是_，原因是_，稳定后，关闭旋塞1。再打开旋塞2，b瓶中的现象是_。(3)设计实验，探究某一种因素对溶液中nh4cl水解程度的影响。限选试剂与仪器：固体nh4cl、蒸馏水、100 ml容量瓶、烧杯、胶头滴管、玻璃棒、药匙、天平、ph计、温度计、恒温水浴槽(可控制温度)实验目的：探究_对溶液中nh4cl水解程度的影响。设计实验方案，拟定实验表格，完整体现实验方案(列出能直接读取数据的相关物理量及需拟定的数据，数据用字母表示；表中“v(溶液)”表示所配制溶液的体积)。物理量实验序号v(溶液)/ml11002100按实验序号1所拟数据进行实验，若读取的待测物理量的数值为y，则nh4cl水解反应的平衡转化率为_(只列出算式，忽略水自身电离的影响)。解析(1) 用nh4cl和ca(oh)2固体制备nh3，因反应物中有h2o生成，反应发生装置为“固体固体气体”的装置a；由于nh3的密度小于空气的密度，且极易溶于水，故只能用向下排空气法收集，采用装置c收集；由于nh3极易溶于水，所以尾气处理装置要防止倒吸，其装置应用倒扣漏斗，且漏斗的边缘与水面相切，选用装置g。(2) 由于a瓶中hcl的压强大于b瓶中nh3的压强，当打开旋塞1，a瓶中hcl的进入b瓶中，与b瓶中的氨气反应生成氯化铵固体小颗粒，形成白烟。稳定后，再打开旋塞2，由于b瓶中压强减小，在外界大气压的作用下，会将烧杯中的石蕊溶液倒吸入b瓶中，其中的剩余的hcl溶于其中显红色。(3) 根据所给的仪器：100ml容量瓶是配制一定物质的量浓度的nh4cl溶液，ph计用来测量溶液的ph，从而判断nh4cl的水解程度，温度计用来测定恒温水浴槽(可控制温度)的温度，因此此实验的目的是探究温度对溶液中nh4cl水解程度的影响。实验时，只需改变温度这一变量，控制其他量相同，故所配制nh4cl溶液的浓度应相同，用天平准确称取两份均为m g nh4cl固体分别放置于烧杯中溶解，然后利用100 ml容量瓶准确配制一定浓度的nh4cl溶液，将所配制的两份nh4cl溶液放置于不同温度的恒温水浴槽中一段时间后，用ph计测两份nh4cl溶液的ph，并填写在相应的表格中，表格见答案所示。按实验序号1所拟数据进行实验，若读取的待测物理量的数值为y，n(nh4cl) mol，则水解的n(nh4cl)n(h)c(h)v10ymoll10.1 l0.110y mol，nh 水解反应的平衡转化率为：。答案(1) acg(2) 产生白色的烟氯化氢与氨气反应生成了氯化铵小颗粒，氯化铵小颗粒形成白烟烧杯中的石蕊溶液会倒流进入到b瓶中且呈红色(3)温度 物理量实验序号v(溶液) /mlnh4cl质量(g)ph温度()1100myt12100mzt24(2015江苏化学，19，15分)实验室用下图所示装置制备kclo溶液，并通过kclo溶液与fe(no3)3溶液的反应制备高效水处理剂k2feo4。已知k2feo4具有下列性质：可溶于水、微溶于浓koh溶液，在0 5 、强碱性溶液中比较稳定，在fe3和fe(oh)3催化作用下发生分解，在酸性至弱碱性条件下，能与水反应生成fe(oh)3和o2。(1)装置a中kmno4与盐酸反应生成mncl2和cl2，其离子方程式为_，将制备的cl2通过装置b可除去_(填化学式)。(2)cl2与koh在较高温度下反应生成kclo3。在不改变koh溶液的浓度和体积的条件下，控制反应在0 5 进行，实验中可采取的措施是_、_。(3)制备k2feo4时，kclo饱和溶液与fe(no3)3饱和溶液的混合方式为_。(4)提纯k2feo4粗产品含有fe(oh)3、kcl等杂质的实验方案为：将一定量的k2feo4粗产品溶于冷的3 moll1 koh溶液中，_(实验中须使用的试剂有：饱和koh溶液，乙醇；除常用仪器外须使用的仪器有：砂芯漏斗，真空干燥箱)。解析(1)反应物为mno、h、cl，生成物的mn2、cl2和h2o，根据电子守恒和电荷守恒配平即可。制得的cl2中混有hcl等杂质，hcl气体极易溶于水，而cl2在饱和食盐水中的溶解度小于在水中的溶解度，所以通过装置b中的饱和食盐水可除去hcl。(2)控制反应温度0 5 ，可以采用冰水浴冷却c装置。因为cl2和koh是放热反应，若氯气通入速率过快，与koh溶液反应速率快，放出热量多，反应温度高，易生成kclo3，所以可以通过缓慢滴加盐酸来控制生成氯气的速率，进而控制反应温度。(3)由题给信息和可知，k2feo4在强碱性溶液中稳定，在酸性或弱碱性条件下均不能稳定存在。fe(no3)3溶液因fe3水解呈酸性，kclo溶液因clo水解呈碱性，所以应将饱和fe(no3)3溶液缓缓滴入饱和kclo溶液中。注意要搅拌，搅拌可增大反应物的接触面积，有利于生成k2feo4，且能防止生成fe(oh)3沉淀。(4)由题给信息可知，k2feo4可溶于水，而杂质fe(oh)3不溶，过滤除掉fe(oh)3，由题给信息“0 5 ，强碱性溶液中稳定”，所以将滤液置于冰水浴中，再由题给信息可知，k2feo4微溶于浓koh，故可加入浓koh使k2feo4析出，用砂芯漏斗过滤，并用乙醇洗涤，在真空箱中干燥即可(真空有利于乙醇和水的挥发，加快干燥)。答案(1)2mno16h10cl=2mn25cl28h2ohcl(2)缓慢滴加盐酸装置c加冰水浴(3)在搅拌下，将fe(no3)3饱和溶液缓慢滴加到kclo饱和溶液中(4)用砂芯漏斗过滤，将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和koh溶液，搅拌、静置，再用砂芯漏斗过滤，晶体用适量乙醇洗涤23次后，在真空干燥箱中干燥5(2014福建理综，25，15分)焦亚硫酸钠(na2s2o5)是常用的食品抗氧化剂之一。某研究小组进行如下实验：实验一焦亚硫酸钠的制取采用下图装置(实验前已除尽装置内的空气)制取na2s2o5。装置中有na2s2o5晶体析出，发生的反应为：na2so3so2=na2s2o5(1)装置中产生气体的化学方程式为_。(2)要从装置中获得已析出的晶体，可采取的分离方法是_。(3)装置用于处理尾气，可选用的最合理装置(夹持仪器已略去)为_(填序号)。实验二焦亚硫酸钠的性质na2s2o5溶于水即生成nahso3。(4)证明nahso3溶液中hso的电离程度大于水解程度，可采用的实验方法是_(填序号)。a测定溶液的ph b加入ba(oh)2溶液c加入盐酸 d加入品红溶液e用蓝色石蕊试纸检测(5)检验na2s2o5晶体在空气中已被氧化的实验方案是_。实验三葡萄酒中抗氧化剂残留量的测定(6)葡萄酒常用na2s2o5作抗氧化剂。测定某葡萄酒中抗氧化剂的残留量(以游离so2计算)的方案如下： (已知：滴定时反应的化学方程式为so2i22h2o=h2so42hi)按上述方案实验，消耗标准i2溶液25.00 ml，该次实验测得样品中抗氧化剂的残留量(以游离so2计算)为_gl1。在上述实验过程中，若有部分hi被空气氧化，则测定结果_(填“偏高”“偏低”或“不变”)。解析(2)从装置中分离晶体，即固体和液体分离，采用过滤即可。(3)处理尾气时既要考虑能吸收so2，又要考虑防倒吸。a装置密闭，b和c不能用来吸收so2，d装置符合要求。(4)要证明nahso3溶液中hso的电离程度大于水解程度，即要证明nahso3溶液显酸性，a和e符合。无论hso电离程度大还是水解程度大，加入ba(oh)2溶液一定有白色沉淀生成，加入盐酸一定有气泡产生，加入品红溶液不会褪色。(5)na2s2o5晶体在空气中被氧化生成的产物为na2so4，故此实验方案检验晶体中是否有so即可。(6)由题给方程式可知：n(so2)n(i2)0.025 l0.010 00 moll12.5104mol，抗氧化剂的残留量为0.16 gl1。若部分hi被空气氧化，则等量的so2消耗标准i2溶液减少，测定结果偏低。答案(1)na2so3h2so4=na2so4so2h2o(或na2so32h2so4=2nahso4so2h2o)(2)过滤(3)d(4) a、e(5)取少量na2s2o5晶体于试管中，加适量水溶解，滴加足量盐酸，振荡，再滴入氯化钡溶液，有白色沉淀生成(6)0.16偏低考点二探究物质组成、性质的实验方案的设计与评价1.(2015广东理综，22，6分)下列实验操作、现象和结论均正确的是(双选)()选项实验操作现象结论a分别加热na2co3和nahco3固体试管内壁均有水珠两种物质均受热分解b向稀的苯酚水溶液中滴加饱和溴水生成白色沉淀产物三溴苯酚不溶于水c向含i的无色溶液中滴加少量新制氯水，再滴加淀粉溶液加入淀粉后溶液变成蓝色氧化性：cl2i2d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bc2(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(2012江苏化学，13，4分)下列根据实验操作和现象所得出的结论正确的是()选项实验操作实验现象结论a向两份蛋白质溶液中分别滴加饱和nacl溶液和cuso4溶液体析出蛋白质均发生变性b向溶液x中先滴加稀硝酸，再滴加ba(no3)2溶液出现白色沉淀溶液x中一定含有soc向一定浓度的na2sio3溶液中通入适量co2气体出现白色沉淀h2sio3的酸性比h2co3的酸性强d向浓度均为0.1 moll1nacl和nai混合溶液中滴加少量agno3溶液出现黄色沉淀ksp(agcl)ksp(agi)解析a项，向蛋白质溶液中滴加饱和nacl溶液，蛋白质析出，该变化属于蛋白质的盐析，蛋白质并没有发生变性；b项，若溶液x中含有so和hso，滴加稀硝酸后，so和hso被氧化为so，再滴加ba(no3)2溶液，也会出现白色沉淀；c项，na2sio3co2h2o=h2sio3na2co3，说明酸性：h2co3h2sio3；d项，对于相同类型的难溶电解质(如ab型)，通常ksp越小，离子在相同条件下越易形成沉淀。答案d4(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5(2015北京理综，28，15分)为探讨化学平衡与氧化还原反应规律的联系，某同学通过改变浓度研究“2fe32i2fe2i2”反应中fe3和fe2的相互转化。实验如下：(1)待实验溶液颜色不再改变时，再进行实验，目的是使实验的反应达到_。(2)是的对比实验，目的是排除中_造成的影响。(3)和的颜色变化表明平衡逆向移动，fe2向fe3转化。用化学平衡移动原理解释原因：_。(4)根据氧化还原反应的规律，该同学推测中fe2向fe3转化的原因：外加ag使c(i)降低，导致i的还原性弱于fe2，用下图装置(a，b均为石墨电极)进行实验验证。k闭合时，指针向右偏转，b作_极。当指针归零(反应达到平衡)后，向u型管左管中滴加0.01 mol/l agno3溶液，产生的现象证实了其推测。该现象是_。(5)按照(4)的原理，该同学用上图装置进行实验，证实中fe2向fe3转化的原因。转化的原因是_。与(4)实验对比，不同的操作是_。(6)实验中，还原性：ife2；而实验中，还原性fe2i。将(3)和(4)、(5)作对比，得出结论是_。解析(1) 待实验溶液颜色不再改变，说明其中的可逆反应已达平衡状态。(2) 实验中加入1 ml水，目的是排除中因加入feso4溶液对原溶液稀释，造成溶液颜色变化。(3)中加入 agno3溶液，ag与i生成agi黄色沉淀，c(i)减小，平衡2fe32i2fe2i2逆向移动。中加入 feso4溶液，c(fe2)增大，平衡也是逆向移动，c(i2)减小，溶液变线。(4) u型管左管中i具有强还原性，易发生氧化反应，a极为原电池的负极。u型管右管中fe3具有强氧化性，易发生还原反应，b极为原电池的正极。在u型管左管中滴加agno3溶液后，ag与 i生成 agi 黄色沉淀，i浓度降低，i的还原性降低，u型管右管新生成的fe2还原性比i强，从而u型管右管易发生氧化反应，作负极，故电流表的指针向左偏转。(5)按照(4)的离子浓度大小影响离子的还原性的原理，该同学利用原电池装置进行实验，证实了 中fe2浓度增大，还原性增强，使fe2还原性强于i。实验与实验(4)相比较，实验(4)当指针归零后，可采取向 u 型管右管中滴加 1 moll1 feso4溶液，以增加fe2的浓度，使c(fe2)大于c(i)。(6) 根据实验和实验中c(fe2)和c(i)的浓度不同知，在其它条件不变时，物质的氧化性和还原性与浓度有关，在平衡时，通过改变物质的浓度，可以改变物质的氧化、还原能力，导致平衡移动。答案(1) 化学平衡状态(2) 因溶液稀释使溶液颜色变化(3) 加入 ag发生反应： agi=agi，c(i)降低；或增大c(fe2)，平衡均逆向移动(4) 正左管产生黄色沉淀，指针向左偏转(5) fe2浓度增大，还原性增强，使fe2还原性强于i向右管中滴加 1 moll1 feso4溶液(6)该反应为可逆反应，在平衡时，通过改变物质的浓度，可以改变物质的氧化、还原能力，并影响平衡移动6(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(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的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。 (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，so2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值减小；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 bacl2溶液中，若有白色沉淀，表明假设二成立，否则不成立 (4)2h2so3 o2=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