高考化學一輪總復習 專題二十三 化學實驗方案的設計與評價AB卷1
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化學實驗方案的設計與評價 A卷 全國卷 制備實驗方案的設計與評價 1.(2016課標全國Ⅲ,26,14分)過氧化鈣微溶于水,溶于酸,可用作分析試劑、醫(yī)用防腐劑、消毒劑。以下是一種制備過氧化鈣的實驗方法?;卮鹣铝袉栴}: (一)碳酸鈣的制備 (1)步驟①加入氨水的目的是____________________________________。 小火煮沸的作用是使沉淀顆粒長大,有利于________。 (2)如圖是某學生的過濾操作示意圖,其操作不規(guī)范的是________(填標號)。 a.漏斗末端頸尖未緊靠燒杯壁 b.玻璃棒用作引流 c.將濾紙濕潤,使其緊貼漏斗壁 d.濾紙邊緣高出漏斗 e.用玻璃棒在漏斗中輕輕攪動以加快過濾速度 (二)過氧化鈣的制備 CaCO3濾液白色結(jié)晶 (3)步驟②的具體操作為逐滴加入稀鹽酸,至溶液中尚存有少量固體,此時溶液呈________性(填“酸”、“堿”或“中”)。將溶液煮沸,趁熱過濾。將溶液煮沸的作用是____________________________。 (4)步驟③中反應的化學方程式為___________________________________, 該反應需要在冰浴下進行,原因是___________________________。 (5)將過濾得到的白色結(jié)晶依次使用蒸餾水、乙醇洗滌,使用乙醇洗滌的目的是________。 (6)制備過氧化鈣的另一種方法是:將石灰石煅燒后,直接加入雙氧水反應,過濾后可得到過氧化鈣產(chǎn)品。該工藝方法的優(yōu)點是__________, 產(chǎn)品的缺點是______________________________________________。 解析 (1)反應混合液中鹽酸過量,加入氨水可以中和鹽酸,調(diào)節(jié)溶液的pH使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀而除去。小火煮沸的作用是使沉淀顆粒長大,有利于過濾分離。(2)a項,漏斗末端頸尖未緊靠燒杯壁,容易造成溶液飛濺,錯誤;b項,玻璃棒用作引流,正確;c項,將濾紙濕潤,使其緊貼漏斗壁,防止有氣泡,正確;d項,濾紙邊緣應低于漏斗口,錯誤;e項,用玻璃棒在漏斗中輕輕攪動容易劃破濾紙,錯誤。(3)步驟②中逐滴加入稀鹽酸,至溶液中尚存有少量固體,此時溶液中含有大量的CO2,溶液呈酸性,而CaO2溶于酸,故應將溶液煮沸以除去溶解的CO2氣體。(4)根據(jù)題意可知反應物為CaCl2、H2O2、NH3H2O,產(chǎn)物為CaO2、NH4Cl和H2O,則反應的化學方程式為CaCl2+2NH3H2O+H2O2===CaO2↓+2NH4Cl+2H2O,由于H2O2在高溫下易分解,所以反應應在冰浴中進行。(5)由于乙醇與水互溶且易揮發(fā),所以使用乙醇洗滌去除晶體表面的水分。(6)制備過氧化鈣的另一種方法將石灰石煅燒后,直接加入雙氧水反應,過濾后可得到過氧化鈣產(chǎn)品。該工藝方法的優(yōu)點是:工藝簡單,操作方便,產(chǎn)品的缺點是:沒有除雜凈化工藝,所制得產(chǎn)品純度低。 答案 (1)調(diào)節(jié)溶液pH使Fe(OH)3沉淀 過濾分離 (2)ade (3)酸 除去溶液中的CO2 (4)CaCl2+2NH3H2O+H2O2===CaO2↓+2NH4Cl+2H2O或CaCl2+2NH3H2O+H2O2+6H2O===CaO28H2O↓+2NH4Cl 溫度過高時雙氧水易分解 (5)去除晶體表面水分 (6)工藝簡單,操作方便 純度較低 探究物質(zhì)組成、性質(zhì)的實驗方案的設計與評價 2.(2014課標全國卷Ⅰ,13,6分)利用如圖所示裝置進行下列實驗,能得出相應實驗結(jié)論的是( ) 選項 ① ② ③ 實驗結(jié)論 A 稀硫酸 Na2S AgNO3與AgCl的濁液 Ksp(AgCl)> Ksp(Ag2S) B 濃硫酸 蔗糖 溴水 濃硫酸具有脫水性、氧化性 C 稀鹽酸 Na2SO3 Ba(NO3)2溶液 SO2與可溶性鋇鹽均可生成白色沉淀 D 濃硝酸 Na2CO3 Na2SiO3溶液 酸性:硝酸>碳酸>硅酸 解析 H2S可直接與AgNO3溶液作用生成黑色的Ag2S,故不能說明Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2S), A錯誤;濃硫酸滴入蔗糖中,②處試管中觀察到白色固體變黑,證明濃硫酸有脫水性;③處試管中溴水褪色,說明有SO2生成(SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr),從而證明濃硫酸有氧化性,B正確;SO2與Ba(NO3)2溶液反應可生成白色沉淀BaSO4[3Ba(NO3)2+3SO2+2H2O===3BaSO4↓+2NO+4HNO3],但BaCl2與SO2不反應,C錯誤;濃硝酸揮發(fā)產(chǎn)生的HNO3蒸氣也可直接與Na2SiO3溶液作用生成H2SiO3,故不能得出碳酸酸性大于硅酸的結(jié)論,D錯誤。 答案 B 3.(2015課標全國卷Ⅰ,26,14分)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其K1=5.410-2,K2=5.410-5。草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水,而其鈣鹽難溶于水。草酸晶體(H2C2O42H2O)無色,熔點為101 ℃,易溶于水,受熱脫水、升華,170 ℃以上分解?;卮鹣铝袉栴}: (1)甲組同學按照如圖所示的裝置,通過實驗檢驗草酸晶體的分解產(chǎn)物。裝置C中可觀察到的現(xiàn)象是____________________________________________ _____________________________________________________________, 由此可知草酸晶體分解的產(chǎn)物中有________。裝置B的主要作用是____________________________________________________________。 (2)乙組同學認為草酸晶體分解的產(chǎn)物中還有CO,為進行驗證,選用甲組實驗中的裝置A、B和下圖所示的部分裝置(可以重復選用)進行實驗。 ①乙組同學的實驗裝置中,依次連接的合理順序為A、B、________。裝置H反應管中盛有的物質(zhì)是________。 ②能證明草酸晶體分解產(chǎn)物中有CO的現(xiàn)象是_________________________ ________________________________________________________________ _______________________________________________________________。 (3)設計實驗證明: ①草酸的酸性比碳酸的強_______________________________________。 ②草酸為二元酸_______________________________________________。 解析 (1)裝置C中澄清石灰水的作用是檢驗是否有CO2氣體生成,若有CO2氣體生成,澄清石灰水變渾濁。裝置B中冰水的作用是降低溫度,使生成的水和草酸(題給信息:受熱脫水、升華)冷凝。若草酸進入裝置C,會生成草酸鈣沉淀,干擾CO2檢驗。(2)檢驗CO可通過檢驗CO還原黑色的CuO生成的CO2進行。因為分解產(chǎn)物中有CO2,所以先要除去CO2,可用濃NaOH溶液吸收CO2,并用澄清石灰水檢驗CO2是否除盡,再用無水氯化鈣干燥CO,然后通過加熱的CuO,再用澄清石灰水檢驗生成的CO2氣體,沒有反應掉的CO可用排水法收集。若前面澄清石灰水無現(xiàn)象,H中黑色的CuO變紅色,后面的澄清石灰水變渾濁,說明草酸晶體分解產(chǎn)物中有CO。(3) ①證明草酸的酸性比碳酸強,可以利用溶液中較強酸制較弱酸的原理,將草酸與NaHCO3溶液混合,看是否有氣體產(chǎn)生。②證明草酸是二元酸,可以利用酸堿中和滴定原理,若消耗NaOH的物質(zhì)的量是草酸的2倍,即可證明草酸是二元酸。 答案 (1)有氣泡逸出,澄清石灰水變渾濁 CO2 冷凝(水蒸氣、草酸等),防止草酸進入裝置C反應生成沉淀,干擾CO2的檢驗 (2)①F、D、G、H、D、I CuO(氧化銅) ②前面澄清石灰水無現(xiàn)象,H中黑色粉末變紅色,其后的D中澄清石灰水變渾濁 (3)①向盛有少量NaHCO3的試管里滴加草酸溶液,有氣泡產(chǎn)生 ②用NaOH標準溶液滴定草酸,消耗NaOH的物質(zhì)的量為草酸的2倍 B卷 地方卷 制備實驗方案的設計與評價 1.(2013安徽理綜,8,6分)實驗室中某些氣體的制取、收集及尾氣處理裝置如圖所示(省略夾持和凈化裝置)。僅用此裝置和表中提供的物質(zhì)完成相關實驗,最合理的選項是( ) 選項 a中的物質(zhì) b中的物質(zhì) c中收集的氣體 d中的物質(zhì) A 濃氨水 CaO NH3 H2O B 濃硫酸 Na2SO3 SO2 NaOH溶液 C 稀硝酸 Cu NO2 H2O D 濃鹽酸 MnO2 Cl2 NaOH溶液 解析 氨氣的密度小,用排空氣法收集時應“短進長出”,所以A錯誤;B合理;稀硝酸與銅反應產(chǎn)生NO,而且不能用排氣法收集,若制取NO2,應該用濃硝酸,但尾氣NO2不能用水吸收,C不合理;濃鹽酸與二氧化錳反應制取氯氣應該加熱,不合理。因此選B。 答案 B 2.(2016北京理綜,27,12分)以廢舊鉛酸電池中的含鉛廢料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4為原料,制備高純PbO,實現(xiàn)鉛的再生利用。其工作流程如下: (1)過程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反應生成PbSO4的化學方程式是_______________________________________________________________。 (2)過程Ⅰ中,F(xiàn)e2+催化過程可表示為: ⅰ:2Fe2++PbO2+4H++SO===2Fe3++PbSO4+2H2O ⅱ:…… ①寫出ⅱ的離子方程式:_________________________________________。 ②下列實驗方案可證實上述催化過程。將實驗方案補充完整。 a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液幾乎無色,再加入少量PbO2,溶液變紅。 b.________________________________________________________。 (3)PbO溶解在NaOH溶液中,存在平衡:PbO(s)+NaOH(aq)NaHPbO2(aq),其溶解度曲線如圖所示。 ①過程Ⅱ的目的是脫硫。濾液1經(jīng)處理后可在過程Ⅱ中重復使用,其目的是________(選填序號)。 A.減少PbO的損失,提高產(chǎn)品的產(chǎn)率 B.重復利用NaOH,提高原料的利用率 C.增加Na2SO4濃度,提高脫硫效率 ②過程Ⅲ的目的是提純。結(jié)合上述溶解度曲線,簡述過程Ⅲ的操作:_____________________________________________________________。 解析 (1)由題意可知,過程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb、PbO2和H2SO4反應生成PbSO4和H2O,Pb與PbO2在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應,Pb為還原劑,PbO2為氧化劑,PbSO4既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物,化學方程式為Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。 (2)①催化劑在反應前后本身的質(zhì)量和化學性質(zhì)保持不變,但參加反應,反應特點是先消耗再生成,且消耗與生成的量相等。Fe2+為該反應的催化劑,又知反應ⅰ中Fe2+被PbO2氧化為Fe3+,則在反應ⅱ中Fe3+與Pb反應生成Fe2+,離子方程式為2Fe3++Pb+SO===PbSO4+2Fe2+;②a實驗證明發(fā)生反應ⅰ生成Fe3+,則b實驗需證明發(fā)生反應ⅱ,F(xiàn)e3+轉(zhuǎn)化為Fe2+,實驗方案為取a中紅色溶液,向其中加入鉛粉后,充分反應,紅色褪去。 (3)①過程Ⅱ的目的是脫硫?;瘜W方程式為PbSO4+2NaOH===PbO+Na2SO4+H2O;濾液1中含有未反應的NaOH和少量溶解的PbO,經(jīng)處理后可重復利用減少PbO的損失,同時能提高NaOH的利用率。②利用PbO不同溫度下在不同氫氧化鈉溶液中的溶解度曲線,可向PbO粗品中加入35%的NaOH溶液,加熱至高溫(110 ℃),充分溶解后,趁熱過濾,冷卻結(jié)晶,過濾可得PbO固體。 答案 (1)Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O (2)①2Fe3++Pb+SO===PbSO4+2Fe2+?、谌中紅色溶液,向其中加入鉛粉后,紅色褪去 (3)①AB?、谙騊bO粗品加入一定量的35%NaOH溶液,加熱至110 ℃,充分溶解后,趁熱過濾,冷卻結(jié)晶,過濾得到PbO固體 3.(2016江蘇化學,19,15分)實驗室以一種工業(yè)廢渣(主要成分為MgCO3、Mg2SiO4和少量Fe、Al的氧化物)為原料制備MgCO33H2O。實驗過程如下: (1)酸溶過程中主要反應的熱化學方程式為 MgCO3(s)+2H+(aq)===Mg2+(aq)+CO2(g)+H2O(l) ΔH=-50.4 kJmol-1 Mg2SiO4(s)+4H+(aq)===2Mg2+(aq)+H2SiO3(s)+H2O(l) ΔH=-225.4 kJmol-1 酸溶需加熱的目的是________;所加H2SO4不宜過量太多的原因是________。 (2)加入H2O2氧化時發(fā)生反應的離子方程式為_________________________ _____________________________________________________________。 (3)用如圖所示的實驗裝置進行萃取分液,以除去溶液中的Fe3+。 ①實驗裝置圖中儀器A的名稱為________。 ②為使Fe3+盡可能多地從水相轉(zhuǎn)移至有機相,采取的操作:向裝有水溶液的儀器A中加入一定量的有機萃取劑,________、靜置、分液,并重復多次。 (4)請補充完整由萃取后得到的水溶液制備MgCO33H2O的實驗方案:邊攪拌邊向溶液中滴加氨水,________,過濾、用水洗滌固體2~3次,在50℃下干燥,得到MgCO33H2O。 [已知該溶液中pH=8.5時Mg(OH)2開始沉淀;pH=5.0時Al(OH)3沉淀完全]。 解析 (1)加熱,加快酸溶的速率,提高酸溶的效率。后續(xù)反應中生成MgCO3,若酸過多,生成MgCO3時需要中和硫酸,消耗過多的堿,提高生產(chǎn)成本。(2)H2O2將Fe2+氧化為Fe3+,自身被還原為H2O,F(xiàn)e2++H2O2→Fe3++ H2O,前面酸溶,溶液呈酸性,補H+配平。(3)①A為分液漏斗。②萃取時要充分振蕩,使水相與有機相充分接觸,提高萃取效率。(4)由于萃取除去Fe3+,萃取液中含有Mg2+和Al3+,要除去Al3+,調(diào)節(jié)5- 配套講稿:
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