高考化学一轮复习辅导与测试 第10章 第4节化学实验方案的设计与评价高考真题重组 鲁科版(1).docVIP

2015届高考化学一轮复习辅导与测试 第10章 第4节化学实验方案的设计与评价高考真题重组 鲁科版1(2013高考安徽卷)某酸性工业废水中含有k2cr2o7。光照下，草酸(h2c2o4)能将其中的cr2o转化为cr3。某课题组研究发现，少量铁明矾al2fe(so4)424h2o即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：(1)在25 下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始ph和一定浓度草酸溶液用量，做对比实验，完成以下实验设计表(表中不要留空格)。实验编号初始ph废水样品体积/ml草酸溶液体积/ml蒸馏水体积/ml46010305601030560测得实验和溶液中的cr2o浓度随时间变化关系如图所示。(2)上述反应后草酸被氧化为_(填化学式)。(3)实验和的结果表明_；实验中0t1时间段反应速率 v(cr3)_ moll1min1(用代数式表示)。(4)该课题组对铁明矾al2fe(so4)424h2o中起催化作用的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三：假设一：fe2起催化作用；假设二：_；假设三：_；(5)请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容。除了上述实验提供的试剂外，可供选择的药品有k2so4、feso4、k2so4al2(so4)324h2o、al2(so4)3等。溶液中cr2o的浓度可用仪器测定实验方案(不要求写具体操作过程)预期实验结果和结论解析：首先看清实验目的，确定条件改变的唯一变量，再根据图给信息进行综合分析；对于实验方案的设计也主要考虑变量的控制。(1)要保证其他量不变，草酸用量为唯一变量，必须保证溶液的体积为100 ml，所以加入草酸和水的体积之和应为40 ml，两者的具体体积没有要求，只需与中数据不同即可。(2)此反应中铬的化合价由6价变为3价，化合价降低，所以碳的化合价应升高，草酸中碳的化合价为3价，反应后只能变为4价，即生成co2。(3)通过图像可以明显看到，实验的反应速率比实验的快，故ph越小，反应速率越快，说明溶液ph对该反应的速率有影响；在0t1时间段，cr2o的浓度改变了(c0c1)moll1，其反应速率为(c0c1)/t1 moll1min1，所以v(cr3)2(c0c1)/t1 moll1min1。(4)铁明矾中除结晶水外，共有三种离子，均可能起催化作用，除fe2外，还有 al3和so。(5)要想验证假设一正确，必须确定al3和so不起催化作用，所以可选择k2so4al2(so4)324h2o，为了确保al3和so的浓度与原来的相同，所以取和铁明矾相同物质的量的k2so4al2(so4)324h2o。答案：(1)实验编号初始ph废水样品体积/ml草酸溶液体积/ml蒸馏水体积/ml2020(2)co2(3)溶液ph对该反应的速率有影响2(c0c1)/t1(4)al3起催化作用so起催化作用(5)实验方案(不要求写具体操作过程)预期实验结果和结论用等物质的量k2so4al(so4)324h2o代替实验中的铁明矾，控制其他反应条件与实验相同，进行对比实验反应进行相同时间后，若溶液中c(cr2o)大于实验中的c(cr2o)，则假设一成立；若两溶液中的c(cr2o)相同，则假设一不成立(本题属于开放性试题，合理答案均可)2(2013高考江苏卷)柠檬酸亚铁(fec6h6o7)是一种易吸收的高效铁制剂，可由绿矾(feso47h2o)通过下列反应制备：feso4na2co3=feco3na2so4feco3c6h8o7=fec6h6o7co2h2o。下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的ph(开始沉淀的ph按金属离子浓度为1.0 moll1计算)。金属离子开始沉淀的ph沉淀完全的phfe31.13.2al33.05.0fe25.88.8(1)制备feco3时，选用的加料方式是_(填字母)，原因是_。 a将feso4溶液与na2co3溶液同时加入到反应容器中b将feso4溶液缓慢加入到盛有na2co3溶液的反应容器中c将na2co3溶液缓慢加入到盛有feso4溶液的反应容器中(2)生成的feco3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是_。 (3)将制得的feco3加入到足量柠檬酸溶液中，再加入少量铁粉，80 下搅拌反应。铁粉的作用是_。反应结束后，无需过滤，除去过量铁粉的方法是_。(4)最后溶液经浓缩、加入适量无水乙醇、静置、过滤、洗涤、干燥，获得柠檬酸亚铁晶体。分离过程中加入无水乙醇的目的是_。(5)某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣(主要成分为fe2o3、sio2、al2o3 ) 出发，先制备绿矾，再合成柠檬酸亚铁。请结合右图的绿矾溶解度曲线，补充完整由硫铁矿烧渣制备feso47h2o晶体的实验步骤(可选用的试剂：铁粉、稀硫酸和naoh溶液)：向一定量烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应，_，得到feso4 溶液，_，得到feso47h2o晶体。解析：根据题干信息以及feco3、fe2o3、feso4的性质解决问题。(1)根据相关金属离子生成氢氧化物沉淀的ph可知，制备feco3时要注意控制溶液的ph。所以需要将na2co3缓慢加入到feso4溶液中，防止fe(oh)2的生成。(2)feco3表面吸附so、na等杂质离子，检验洗涤是否完全时，可检验so是否存在。方法是取最后一次的洗涤液12 ml于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的bacl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净。(3)fe2易被氧化，加入铁粉的目的是防止fe2被氧化。除去剩余的铁粉时，为了不引入杂质，可加入适量柠檬酸与铁粉反应。(4)柠檬酸亚铁在乙醇中的溶解度小，加入无水乙醇，有利于晶体的析出。(5)烧渣中加入稀h2so4后要通过过滤除去sio2，此时溶液中溶质主要是fe2(so4)3和al2(so4)3。此时需要加入fe粉，将fe3转化为fe2，然后加naoh调ph到5.0除去al3。或过滤，除去sio2后，向滤液中加入过量的naoh溶液，过滤，得到fe(oh)3，洗涤沉淀，加入足量的稀硫酸至沉淀溶解完全，再加入足量的铁粉，得到feso4。过滤后，将滤液在60 时浓缩，冷却即可。答案：(1)c避免生成fe(oh)2沉淀(2)取最后一次的洗涤滤液12 ml于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的bacl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净(3)防止2价的铁元素被氧化加入适量柠檬酸让铁粉反应完全(4)降低柠檬酸亚铁在水中的溶解量，有利于晶体析出(5)过滤，向反应液中加入足量的铁粉，充分搅拌后，滴加naoh溶液调节反应液的ph约为5，过滤或“过滤，向滤液中滴加过量的naoh溶液，过滤，充分洗涤固体，向固体中加入足量稀硫酸至固体完全溶解，再加入足量的铁粉，充分搅拌后，过滤”滴加稀硫酸酸化，加热浓缩得到60 饱和溶液，冷却至0 结晶，过滤，少量冰水洗涤，低温干燥3(2013高考重庆卷)某研究小组利用下图装置探究温度对co还原fe2o3的影响(固定装置略)。(1)mgco3的分解产物为_。(2)装置c的作用是_，处理尾气的方法为_。(3)将研究小组分为两组，按上图装置进行对比实验，甲组用酒精灯、乙组用酒精喷灯对装置d加热，反应产物均为黑色粉末(纯净物)，两组分别用产物进行以下实验。步骤操作甲组现象乙组现象1取黑色粉末加入稀盐酸溶解，无气泡溶解，有气泡2取步骤1中溶液，滴加k3 fe(cn)6溶液蓝色沉淀蓝色沉淀3取步骤1中溶液，滴加kscn溶液变红无现象4向步骤3溶液中滴加新制氯水红色褪去先变红，后褪色乙组得到的黑色粉末是_。甲组步骤1中反应的离子方程式为_。乙组步骤4中，溶液变红的原因为_；溶液褪色可能的原因及其验证方法为_ _。从实验安全考虑，上图装置可采取的改进措施是_。解析：(1)mgco3分解的化学方程式为mgco3mgoco2。(2)c装置中盛有naoh溶液，可除去b中未完全反应的co2；尾气是没有完全反应的co，可以用点燃法除去。(3)由实验现象可知乙组中黑色粉末是fe，而甲组中黑色粉末是fe3o4；fe3o4与盐酸反应的化学方程式为fe3o48hcl=fecl22fecl34h2o，离子方程式为fe3o48h=fe22fe34h2o。乙组步骤4先变红，是因为2fe2cl2=2fe32cl，fe33scnfe(scn)3(红色溶液)；后又褪色，可能是氯水的强氧化性将scn氧化，此时，在溶液中再加入kscn，若溶液变红，说明假设成立，若不变红，则假设不成立。实验安全主要从尾气处理和防倒吸角度考虑。答案：(1)mgo、co2(2)除co2点燃(3)fefe3o48h=2fe3fe24h2ofe2被氧化为fe3，fe3遇scn显红色假设scn被cl2氧化，向溶液中加入kscn溶液，若出现红色，则假设成立(其他合理答案均可得分)在装置b、c之间添加装置e防倒吸(其他合理答案均可得分)4(2013高考四川卷) 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】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.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加入足量稀硫酸，振荡黑色固体溶解，并有气体产生 【实验评价】根据上述实验，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)能用来检验fe3的试剂是kscn溶液，加入后如果溶液变为红色，则其中含有fe3。若溶液中含有fe2，加入k3fe(cn)6溶液后，溶液中有蓝色沉淀生成。(2)装置b中的进气管和出气管的长度相等，故为安全瓶，防止c中的溶液倒吸入a装置中，引起试管炸裂。(3)检验o