2018-2019学年新课标化学高三化学热门考点：化学实验方案的设计与评价（解析版）

化学实验方案的设计与评价一、选择题1.下列实验设计正确的是()A.将SO2通入溴水中证明SO2具有漂白性B.将铁屑放入稀HNO3中证明Fe比H2活泼C.将澄清石灰水滴入某溶液证明其中存在D.将乙烯通入KMnO4酸性溶液证明乙烯具有还原性【解题指南】解答本题注意以下两点:(1)掌握常见物质的性质。(2)溴水、稀硝酸、KMnO4酸性溶液具有强氧化性。【解析】选D。SO2使溴水褪色是因为二者发生了氧化还原反应,说明SO2具有还原性,A错误;铁屑放入稀硝酸中不产生H2,生成的是NO,B错误;澄清石灰水滴入含的溶液中也会产生白色沉淀,C错误;乙烯使酸性KMnO4溶液褪色,是发生了氧化反应,体现了乙烯的还原性,D正确。2.为落实“五水共治”,某工厂拟综合处理含废水和工业废气(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO,不考虑其他成分),设计了如下流程:下列说法不正确的是()A.固体1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3B.X可以是空气,且需过量C.捕获剂所捕获的气体主要是COD.处理含废水时,发生反应的离子方程式为+ N2+2H2O【解题指南】解答本题时应注意以下几点:(1)NO、CO与碱不反应。(2)审清题目,看清楚流程中相关问题。【解析】选B。废气中CO2、SO2能与石灰乳反应生成CaCO3、CaSO3,故A项正确;气体1是不能被过量石灰乳吸收的NO、CO和氮气,NO和NO2按11的体积比能与NaOH溶液反应生成亚硝酸钠,所以X可以是空气,但不能过量,过量会使NO2的量增加,从而有NaNO3生成,故B项错误;气体2的成分为N2和CO,因此捕获剂所捕获的气体主要是CO,故C项正确;含废水用NaNO2溶液处理后得到无污染的气体,因此会生成N2,其反应的离子方程式为+N2+2H2O,故D项正确。3.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结论A室温下,向苯酚钠溶液中通入足量CO2,溶液变浑浊碳酸的酸性比苯酚的强B室温下,向浓度均为0.1 molL-1的BaCl2和CaCl2混合溶液中滴加Na2SO4溶液,出现白色沉淀Ksp(BaSO4)5.0时,将Al3+完全沉淀,pH不能超过8.5,否则Mg2+也开始沉淀。在Mg2+中加入Na2CO3直至不产生沉淀为止,此时将Mg2+尽可能全部转化为MgCO3沉淀。答案:(1)加快酸溶速率避免制备MgCO3时消耗过多的碱(2)2Fe2+H2O2+2H+2Fe3+2H2O(3)分液漏斗充分振荡(4)至5.0pH8.5,过滤,边搅拌边向滤液中滴加Na2CO3溶液至有大量沉淀生成,静置,向上层清液中滴加Na2CO3溶液,若无沉淀生成10. CuCl广泛应用于化工和印染等行业。某研究性学习小组拟热分解CuCl22H2O制备CuCl,并进行相关探究。【资料查阅】【实验探究】该小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器略)。请回答下列问题:(1)仪器X的名称是。(2)实验操作的先后顺序是ae(填操作的编号)。a.检查装置的气密性后加入药品b.熄灭酒精灯,冷却c.在“气体入口”处通入干燥HCld.点燃酒精灯,加热e.停止通入HCl,然后通入N2(3)在实验过程中,观察到B中物质由白色变为蓝色,C中试纸的颜色变化是 。(4)装置D中发生的氧化还原反应的离子方程式是 。【探究反思】(5)反应结束后,取出CuCl产品进行实验,发现其中含有少量的CuCl2或CuO杂质。根据资料信息分析:若杂质是CuCl2,则产生的原因是 。若杂质是CuO,则产生的原因是 。【解析】(1)仪器X的名称为干燥管。(2)热分解CuCl22H2O制备CuCl,为防止CuCl被氧化和Cu+水解必须要先赶走装置中的氧气和水蒸气后才能加热,且要在HCl气流中加热制备,反应结束后先熄灭酒精灯,应继续通入氮气直至装置冷却,所以操作顺序为acdbe。(3)B中物质由白色变为蓝色,说明有水生成,产物中还有Cl2,所以C中湿润的蓝色石蕊试纸先变红,后褪色。(4)D中多余的Cl2和NaOH反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,反应的离子方程式为Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O。(5)因为CuCl2在300以上才能完全分解成CuCl,若杂质是CuCl2说明CuCl2没有反应完全,所以可能是加热时间不足或分解温度偏低;若杂质是氧化铜,说明CuCl被氧气氧化才产生了CuO,说明装置中有氧气,可能通入HCl的量不足。答案:(1)干燥管(2)cdb(3)先变红,后褪色(4)Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O(5)加热时间不足或温度偏低通入HCl的量不足11.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,Pb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:i:2Fe2+PbO2+4H+2Fe3+PbSO4+2H2Oii:写出ii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: 。【解题指南】解答本题时应明确以下两点:(1)写ii的离子方程式时,可根据过程的方程式等于反应i和反应ii的和进行分析。(2)分析过程的操作时,要充分利用溶解度曲线。【解析】(1)根据题给化学工艺流程知,过程中,在Fe2+催化下,Pb、PbO2和H2SO4反应生成PbSO4和水,化学方程式为Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。(2)催化剂通过参加反应,改变反应历程,降低反应的活化能,加快化学反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后保持不变。根据题给信息知反应i中Fe2+被PbO2氧化为Fe3+,则反应ii中Fe3+被Pb还原为Fe2+,离子方程式为2Fe3+Pb+2Fe2+PbSO4;a实验证明发生反应i,则b实验需证明发生反应ii,实验方案为取a中红色溶液少量,加入过量Pb,充分反应后,红色褪去。(3)滤液1中有未反应的NaOH,PbO能溶解于其中,故重复使用NaOH既可以减少PbO的损失,提高产品的产率,又可以提高原料的利用率,故A、B正确;Na2SO4溶液不参加反应,对提高脱硫效率没有影响,故C错误。过程的目的是提纯,PbO在温度较高的氢氧化钠浓溶液中溶解度大,故提纯的方法是向PbO粗品中加入一定量的35%NaOH溶液,加热至100,充分溶解后,趁热过滤,冷却结晶,过滤得高纯PbO。答案:(1)Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O(2)2Fe3+Pb+2Fe2+PbSO4取a中红色溶液少量,加入足量Pb,充分反应,红色变浅直至褪去(3)A、B向PbO粗品中加入一定量的35% NaOH溶液,加热至100,充分溶解后,趁热过滤,冷却结晶,过滤得高纯PbO12.(2016北京高考28)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0.2 molL-1Na2SO3溶液饱和Ag2SO4溶液.产生白色沉淀0.2 molL-1CuSO4溶液.溶液变绿,继续滴加产生棕黄色沉淀0.1 molL-1Al2(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Ag2SO3。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,含有Cu+、Cu2+和。已知:Cu+Cu+Cu2+,Cu2+CuI(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。a.白色沉淀A是BaSO4,试剂1是 。b.证实沉淀中含有Cu2+和的理由是 。(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,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:i.被Al(OH)3所吸附;ii.存在于铝的碱式盐中。对假设ii设计了对比实验,证实了假设ii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。【解题指南】解答本题时应明确以下两点:(1)题目中给出了大量的信息,要充分利用这些信息解题。(2)“步骤二”的设计要充分挖掘“步骤一”中的信息,如记录数据V1等。【解析】(1)反应生成的沉淀是Ag2SO3,离子方程式为2Ag+Ag2SO3。(2)根据信息Cu+Cu+Cu2+可知,用稀硫酸证实沉淀中含有Cu+的实验现象是析出红色固体铜。由信息Cu2+CuI(白色)+I2可知,滴加KI溶液时有I2生成,加入淀粉,无明显现象,是因为发生了反应I2+H2O+2I-+2H+。试剂1用来检验,需排除的干扰,故应选HCl和BaCl2溶液。故证实沉淀中含有Cu2+和的理由是在I-的作用下,Cu2+转化为白色沉淀CuI, 转化为。(3)根据题意知现象的白色沉淀中无,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,可推测沉淀中含有亚硫酸根和Al3+、OH-。铝的碱式盐的化学式为Al(OH)SO3,相比Al(OH)3,碱式盐中每个铝对应的氢氧根离子不足其三倍,因此应当设计一个定量实验(记录数据V1也暗示了这是一个定量实验),定量思路可能有多种,比如使用同浓度的酸去滴定,但题目中要求“按上图形式呈现”,故可设计为。(4)由题目可知,Ag2SO3是白色沉淀;能被I2氧化,说明其有还原性;Al2(SO3)3在水溶液中不存在,是因为发生了水解相互促进反应。实验结论要紧扣实验目的,根据题目,我们探究的是Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液反应,所以得到结论是盐溶液间反应的多样性与两种盐溶液中阴、阳离子的性质有关。另外,实验和都是因为滴加量的不同,所发生的反应不同,故盐溶液间反应的多样性与反应条件有关。答案:(1)2Ag+Ag2SO3(2)析出红色固体a.HCl和BaCl2溶液b.在I-的作用下,Cu2+转化为白色沉淀CuI, 转化为(3)Al3+、OH-b.V1明显大于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【误区提醒】碱式盐对同学们来说比较陌生,给步骤二的设计造成了很大的障碍。其实,金属阳离子的水解也是分步的,如AlCl3+H2OAl(OH)Cl2+H+Cl-,Al(OH)Cl2+H2OAl(OH)2Cl+H+Cl-,水解的产物就是碱式盐。13.某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。回答下列问题:(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成0.1 molL-1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是 。(2)甲组同学取2 mL FeCl2溶液,加入几滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液变红,说明Cl2可将Fe2+氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为 。(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨,该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油,再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液,溶液变红,煤油的作用是 。(4)丙组同学取10 mL 0.1 molL-1KI溶液,加入6 mL 0.1 molL-1FeCl3溶液混合。分别取2 mL此溶液于3支试管中进行如下实验:第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置,CCl4层呈紫色;第二支试管中加入1滴K3Fe(CN)6溶液,生成蓝色沉淀;第三支试管中加入1滴KSCN溶液,溶液变红。实验检验的离子是(填离子符号);实验和说明:在I-过量的情况下,溶液中仍含有(填离子符号),由此可以证明该氧化还原反应为 。(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为 ;一段时间后,溶液中有气泡出现,并放热,随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是 ;生成沉淀的原因是 (用平衡移动原理解释)。【解题指南】解答本题注意以下两点:(1)“铁三角”中涉及的离子方程式的书写。(2)常见离子的检验方法。【解析】(1)亚铁离子具有还原性,能被空气中的氧气氧化,所以在配制的FeCl2溶液中加入少量铁屑的目的是防止Fe2+被空气氧化。(2)Cl2可将Fe2+氧化成铁离子,自身得电子生成氯离子,反应的离子方程式为2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-。(3)防止空气中的氧气将Fe2+氧化,产生干扰,所以煤油的作用是隔绝空气。(4)根据Fe2+的检验方法,向溶液中加入1滴K3Fe(CN)6溶液,若生成蓝色沉淀,则一定含有亚铁离子,故实验检验的离子是Fe2+;碘易溶于CCl4,在CCl4中呈紫色,Fe3+遇KSCN溶液显红色,实验和说明在I-过量的情况下,溶液中仍含有Fe3+,由此可以证明该氧化还原反应:2Fe3+2I-2Fe2+I2为可逆反应。(5)向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄