2021高考化学(广东专用)二轮考点突破-第五部分-化学实验-专题二十三-实验方案的设计与评价-.docx
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1、专题二十三试验方案的设计与评价常见气体的试验室制法1.(2021年安徽理综,8,6分)试验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净扮装置)。仅用此装置和表中供应的物质完成相关试验,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:NH3应用向下排气法收集,A项不合理;稀硝酸与Cu反应,产物为NO,且NO与空气中的O2反应,不应用排气法收集,C项不合理;浓盐酸与MnO2在常温下不反应,D项不合理。答案:B2.(2022年江苏化学,6
2、,2分)用下列试验装置进行相应试验,能达到试验目的的是()A.用图1所示装置除去Cl2中含有的少量HClB.用图2所示装置蒸干NH4Cl饱和溶液制备NH4Cl晶体C.用图3所示装置制取少量纯洁的CO2气体D.用图4所示装置分别CCl4萃取碘水后已分层的有机层和水层解析:气体的除杂要保证原气体与洗涤液不反应,由于Cl2能与NaOH溶液反应,A选项错;由于NH4Cl受热易分解,所以不能蒸干溶液,应当加热浓缩,冷却结晶获得NH4Cl晶体,B选项错;图3是简易启普发生器装置,要求用块状固体,纯碱是粉末状固体,使粉末漏于容器底部而无法把握反应速率,C选项错;对于不相混溶的液体,用分液漏斗进行分别,D选项
3、正确。答案:D3.(2022年江苏化学,13,4分)下列依据试验操作和现象所得出的结论正确的是()选项试验操作试验现象结论A向两份蛋白质溶液中分别滴加饱和NaCl溶液和CuSO4溶液均有固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溶液毁灭白色沉淀溶液X中确定含有C向确定浓度的Na2SiO3溶液中通入适量CO2气体毁灭白色沉淀H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性强D向浓度均为0.1 molL-1 NaCl和NaI混合溶液中滴加少量AgNO3溶液毁灭黄色沉淀Ksp(AgCl)Ksp(AgI)解析:向两份蛋白质溶液中分别滴加饱和NaCl溶液和CuSO4溶液,虽然试验现象均
4、有固体析出,但前者属于盐析,后者属于变性,A项错误;向含有而不含的溶液中先滴加稀硝酸,被氧化生成,再滴加Ba(NO3)2溶液,也会毁灭白色沉淀,B项错误;向确定浓度的Na2SiO3溶液中通入适量CO2气体,毁灭白色沉淀,则可知H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性强,C项错误;向浓度均为0.1 molL-1 NaCl和NaI混合溶液中滴加少量AgNO3溶液,毁灭黄色沉淀,说明沉淀向着溶解度更小的方向转化,则Ksp(AgCl)Ksp(AgI),D项正确。答案:D4.(2022年福建理综,25,15分)试验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2(反应装置如图所示)。(1)制备试验开头时,先检查装置气密
5、性,接下来的操作依次是(填序号)。A.往烧瓶中加入MnO2粉末B.加热C.往烧瓶中加入浓盐酸(2)制备反应会因盐酸浓度下降而停止。为测定反应残余液中盐酸的浓度,探究小组同学提出的下列试验方案:甲方案:与足量AgNO3溶液反应,称量生成的AgCl质量。乙方案:接受酸碱中和滴定法测定。丙方案:与已知量CaCO3(过量)反应,称量剩余的CaCO3质量。丁方案:与足量Zn反应,测量生成的H2体积。继而进行下列推断和试验:判定甲方案不行行,理由是 。进行乙方案试验:精确量取残余清液稀释确定倍数后作为试样。a.量取试样20.00 mL,用0.100 0 molL-1NaOH标准溶液滴定,消耗22.00 m
6、L,该次滴定测的试样中盐酸浓度为molL-1;b.平行滴定后获得试验结果。推断丙方案的试验结果(填“偏大”、“偏小”或“精确”)。已知:Ksp(CaCO3)=2.810-9、Ksp(MnCO3)=2.310-11进行丁方案试验:装置如图所示(夹持器具已略去)。(i)使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将转移到中。(ii)反应完毕,每间隔1分钟读取气体体积、气体体积逐次减小,直至不变。气体体积逐次减小的缘由是(排解仪器和试验操作的影响因素)。解析:(1)加药挨次一般是先加入固体药品,再加入液体药品,最终再加热。则依次挨次是ACB。(2)加入足量的硝酸银溶液只能求出氯离子的量,而不能求出剩余
7、盐酸的浓度。由cHClVHCl=cNaOHVNaOH可得出盐酸的浓度为0.110 0 mol/L。由于Ksp(MnCO3)M(CaCO3),故最终剩余的固体质量增加,导致测得c(H+)偏小。使Zn粒进入残余清液中让其发生反应。这样残余清液就可以充分反应,假如反过来,残余清液不行能全部转移到左边。反应完毕时,相同时间内则气体体积削减,又排解了其他影响因素,只能从气体本身角度思考,联想到该反应是放热的,就可能想到气体未冷却了。答案:(1)ACB(按序号写出三项)(2)残余清液中,n(Cl-)n(H+)(或其他合理答案)0.110 0偏小(i)Zn粒残余清液(按序号写出两项)(ii)装置内气体尚未冷
8、却至室温5.(2011年天津理综,9,18分)某争辩性学习小组为合成1丁醇,查阅资料得知一条合成路线:CH3CH=CH2+CO+H2CH3CH2CH2CHO CH3CH2CH2CH2OH;CO的制备原理:HCOOHCO+H2O,并设计出原料气的制备装置(如图)。请填写下列空白:(1)试验室现有锌粒、稀硝酸、稀盐酸、浓硫酸、2丙醇,从中选择合适的试剂制备氢气、丙烯,写出化学反应方程式: ,。(2)若用以上装置制备干燥纯洁的CO,装置中a和b的作用分别是,。c和d中盛装的试剂分别是 , 。若用以上装置制备H2,气体发生装置中必需的玻璃仪器名称是;在虚线框内画出收集干燥H2的装置图。(3)制丙烯时,
9、还产生少量SO2、CO2及水蒸气,该小组用以下试剂检验这四种气体,混合气体通过试剂的挨次是 (填序号)。饱和Na2SO3溶液酸性KMnO4溶液石灰水无水CuSO4品红溶液(4)合成正丁醛的反应为正向放热的可逆反应,为增大反应速率和提高原料气的转化率,你认为应当接受的适宜反应条件是。a.低温、高压、催化剂b.适当的温度、高压、催化剂c.常温、常压、催化剂d.适当的温度、常压、催化剂(5)正丁醛经催化加氢得到含少量正丁醛的1丁醇粗品。为纯化1丁醇,该小组查阅文献得知:RCHO+NaHSO3(饱和)RCH(OH)SO3Na;沸点:乙醚34,1丁醇 118,并设计出如下提纯路线:粗品滤液有机层1丁醇、
10、乙醚纯品试剂1为,操作1为,操作2为,操作3为。解析:(1)试验室用锌粒和稀盐酸制备氢气;用2丙醇和浓硫酸共热,消去反应制备丙烯;(2)在题给装置中,a的作用是保持分液漏斗和烧瓶内的气压相等,以保证分液漏斗内的液体能顺当加入烧瓶中;b主要是起平安瓶的作用,以防止倒吸;c为除去CO中的酸性气体,选用NaOH溶液,d为除去CO中的H2O(g),试剂选用浓硫酸;若用题给装置制备H2,则不需要酒精灯,必需得是反应容器和滴加盐酸的仪器,氢气用向下排空气法收集,留意导气管伸入底部;(3)检验丙烯和少量SO2、CO2及水蒸气组成的混合气体各成分时,应首先选无水CuSO4检验水蒸气,然后用品红溶液检验SO2,
11、并用饱和Na2SO3溶液除去SO2;然后用石灰水检验CO2,用酸性KMnO4溶液检验丙烯,应当先除尽SO2,由于丙烯和SO2都能使酸性KMnO4褪色;(4)题给合成正丁醛的反应为气体体积减小的放热反应,为增大反应速率和提高原料气的转化率,选b;(5)由操作1后得到“滤液”和信息可知,试剂1应为NaHSO3饱和溶液,操作为过滤;加入乙醚时1丁醇易溶解于其中,故操作2为萃取分液;依据两种有机物沸点的不同,操作3应为蒸馏。答案:(1)Zn+2HClZnCl2+H2CH3CHCH2+H2O(2)恒压防倒吸NaOH溶液浓H2SO4分液漏斗、蒸馏烧瓶(3)(或)(4)b(5)饱和NaHSO3溶液过滤萃取蒸
12、馏试验方案的设计与评价1.(2021年天津理综,9,18分)FeCl3在现代工业生产中应用广泛。某化学争辩性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl3,再用副产品FeCl3溶液吸取有毒的H2S。.经查阅资料得知:无水FeCl3在空气中易潮解,加热易升华。他们设计了制备无水FeCl3的试验方案,装置示意图(加热及夹持装置略去)及操作步骤如下:检验装置的气密性;通入干燥的Cl2,赶尽装置中的空气;用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成;体系冷却后,停止通入Cl2,并用干燥的N2赶尽Cl2,将收集器密封。请回答下列问题:(1)装置A中反应的化学方程式为 。(2)第步加热后,生成的烟状FeCl3大部分进入收集器
13、,少量沉积在反应管A右端。要使沉积的FeCl3进入收集器,第步操作是 。(3)操作步骤中,为防止FeCl3潮解所实行的措施有(填步骤序号)。(4)装置B中冷水浴的作用为;装置C的名称为;装置D中FeCl2全部反应后,因失去吸取Cl2的作用而失效,写出检验FeCl2是否失效的试剂:。(5)在虚线框中画出尾气吸取装置E并注明试剂。.该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸取H2S,得到单质硫;过滤后,再以石墨为电极,在确定条件下电解滤液。(6)FeCl3与H2S反应的离子方程式为 。(7)电解池中H+在阴极放电产生H2,阳极的电极反应式为 。(8)综合分析试验的两个反应,可知该试验有两个显著优点
14、:H2S的原子利用率为100%; 。解析:(1)A中反应的化学方程式为2Fe+3Cl22FeCl3。(2)由题干知FeCl3加热易升华,故在沉积的FeCl3固体下方加热,可使FeCl3进入收集器。(3)防止FeCl3潮解就是防止FeCl3接触水蒸气,故步骤是为了防止FeCl3潮解而实行的措施。(4)装置B中冷水浴的作用是将FeCl3蒸气冷却为FeCl3固体。装置C为干燥管。检验FeCl2是否失效就是检验D中是否存在Fe2+,可以用K3Fe(CN)6溶液检验,现象:若存在Fe2+,溶液中有蓝色沉淀生成。(5)Cl2是有毒气体,可以用NaOH溶液吸取。(6)H2S与FeCl3发生氧化还原反应:2F
15、e3+H2S2Fe2+S+2H+。(7)由于阳极材料为石墨,故阳极是溶液中的Fe2+放电:Fe2+-e-Fe3+。(8)试验的显著优点是:H2S的利用率高,FeCl3可以循环利用。答案:(1)2Fe+3Cl22FeCl3(2)在沉积的FeCl3固体下方加热(3)(4)冷却,使FeCl3沉积,便于收集产品干燥管K3Fe(CN)6溶液(5)(6)2Fe3+H2S2Fe2+S+2H+(7)Fe2+-e-Fe3+(8)FeCl3得到循环利用2.(2021年福建理综,25,15分)固体硝酸盐加热易分解且产物较简洁。某学习小组以Mg(NO3)2为争辩对象,拟通过试验探究其热分解的产物,提出如下4种猜想:甲
16、:Mg(NO2)2、NO2、O2乙:MgO、NO2、O2丙:Mg3N2、O2丁:MgO、NO2、N2(1)试验前,小组成员经争辩认定猜想丁不成立,理由是 。查阅资料得知:2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O针对甲、乙、丙猜想,设计如下图所示的试验装置(图中加热、夹持仪器等均省略):(2)试验过程仪器连接后,放入固体试剂之前,关闭k,微热硬质玻璃管(A),观看到E中有气泡连续放出,表明 。称取Mg(NO3)2固体3.7 g置于A中,加热前通入N2以驱尽装置内的空气,其目的是 ;关闭k,用酒精灯加热时,正确操作是先 ,然后固定在管中固体部位下加热。观看到A中有红棕色气体毁灭,C、D中
17、未见明显变化。待样品完全分解,A装置冷却至室温、称量,测得剩余固体的质量为1.0 g。取少量剩余固体于试管中,加入适量水,未见明显现象。(3)试验结果分析争辩依据试验现象和剩余固体的质量经分析可初步确认猜想是正确的。依据D中无明显现象,一位同学认为不能确认分解产物中有O2,由于若有O2,D中将发生氧化还原反应:(填写化学方程式),溶液颜色会褪去;小组争辩认定分解产物中有O2存在,未检测到的缘由是 。小组争辩后达成的共识是上述试验设计仍不完善,需改进装置进一步争辩。解析:(1)丁中物质只有氮元素化合价降低,无其他元素化合价上升,不符合氧化还原反应规律。(2)装置连接完成后,需检查气密性,E中有气
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