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2019-2020年高考化學(xué)分類匯編 考點(diǎn)20 化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計與評價 一、選擇題 1.(xx北京高考)用下圖裝置(夾持、加熱裝置已略)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),由②中現(xiàn)象,不能證實(shí)①中反應(yīng)發(fā)生的是　(　　) ①中實(shí)驗(yàn) ②中現(xiàn)象 A 鐵粉與水蒸氣加熱 肥皂水冒泡 B 加熱NH4Cl和Ca(OH)2混合物 酚酞溶液變紅 C NaHCO3固體受熱分解 澄清石灰水變渾濁 D 石蠟油在碎瓷片上受熱分解 Br2的CCl4溶液褪色 【解析】選A。A選項,肥皂水冒泡無法證明生成氫氣,現(xiàn)象應(yīng)為生成大量氣泡并上浮,點(diǎn)燃有爆鳴聲,錯誤;B選項,加熱氯化銨和氫氧化鈣的混合物,酚酞溶液變紅色,說明有堿性氣體產(chǎn)生,說明①中反應(yīng)發(fā)生;C選項,碳酸氫鈉受熱分解,產(chǎn)生的氣體能使澄清的石灰水變渾濁,產(chǎn)生了二氧化碳,說明①中反應(yīng)發(fā)生;D選項,石蠟油主要是18個碳原子以上的烷烴,不能使Br2的CCl4溶液褪色,加熱之后,Br2的CCl4溶液褪色,說明有含有不飽和鍵的新物質(zhì)生成,說明①中發(fā)生反應(yīng)。 【誤區(qū)提醒】 (1)本題A項中很多同學(xué)看到肥皂水冒泡就誤認(rèn)為產(chǎn)生了H2,而實(shí)際上即使不反應(yīng),水蒸氣加熱也會使肥皂水冒泡。 (2)本題D項中很多同學(xué)搞不清楚石蠟的成分,誤以為石蠟含有低沸點(diǎn)的烯烴,石蠟油受熱汽化進(jìn)入②也能使Br2的CCl4溶液褪色,實(shí)際上石蠟油主要是18個碳原子以上的烷烴,不含有不飽和鍵。 2.(xx四川高考)下列實(shí)驗(yàn)方案中,不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖恰?　　) 選項 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 實(shí)驗(yàn)方案 A 檢驗(yàn)CH3CH2Br在NaOH溶液中是否發(fā)生水解 將CH3CH2Br與NaOH溶液共熱。冷卻后,取出上層水溶液,用稀HNO3酸化,加入AgNO3溶液,觀察是否產(chǎn)生淡黃色沉淀 B 檢驗(yàn)Fe(NO3)2晶體是否已氧化變質(zhì) 將Fe(NO3)2樣品溶于稀H2SO4后,滴加KSCN溶液,觀察溶液是否變紅 C 驗(yàn)證Br2的氧化性強(qiáng)于I2 將少量溴水加入KI溶液中,再加入CCl4,振蕩,靜置,可觀察到下層液體呈紫色 D 驗(yàn)證Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2 將FeCl3溶液加入Mg(OH)2懸濁液中,振蕩,可觀察到沉淀由白色變?yōu)榧t褐色 【解題指南】解答本題時應(yīng)注意以下兩點(diǎn): (1)鹵代烴中的鹵素原子不能與硝酸銀溶液反應(yīng)生成鹵化銀沉淀; (2)二價鐵離子有還原性,當(dāng)遇到強(qiáng)氧化性的物質(zhì),如硝酸,會被氧化成三價鐵離子。 【解析】選B。A項,溴乙烷在氫氧化鈉溶液中加熱水解生成乙醇和溴化鈉,酸性條件下溴化鈉與硝酸銀溶液反應(yīng)生成淡黃色的溴化銀沉淀,能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?B項,在酸性條件下,硝酸根離子有氧化性,能夠?qū)⒍r鐵離子氧化成三價鐵離子,三價鐵離子與KSCN溶液反應(yīng),使溶液變紅,因此不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?C項,溴單質(zhì)與碘離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成碘單質(zhì),生成的碘單質(zhì)溶解在四氯化碳溶液中,顯紫色,故C能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?D項,此過程中發(fā)生了沉淀的轉(zhuǎn)化,由難溶物生成了更難溶的物質(zhì),因此D能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹? 【誤區(qū)提醒】檢驗(yàn)鹵代烴中的鹵素原子時,容易出現(xiàn)兩種錯誤,一是混淆鹵素離子和鹵素原子的區(qū)別直接加硝酸銀溶液,二是將鹵代烴在堿性條件下水解了之后未經(jīng)酸化,直接加硝酸銀溶液。 二、非選擇題 3.(xx北京高考)碳、硫的含量影響鋼鐵性能,碳、硫含量的一種測定方法是將鋼樣中的碳、硫轉(zhuǎn)化為氣體,再用測碳、測硫裝置進(jìn)行測定。 (1)采用裝置A,在高溫下x克鋼樣中碳、硫轉(zhuǎn)化為CO2、SO2。 ①氣體a的成分是　　　　。 ②若鋼樣中硫以FeS形式存在,A中反應(yīng): 3FeS+5O21　　　　+3　　　　。 (2)將氣體a通入測硫裝置中(如下圖),采用滴定法測定硫的含量。 ①H2O2氧化SO2的化學(xué)方程式:　 。 ②用NaOH溶液滴定生成的H2SO4,消耗zmL NaOH溶液,若消耗1 mL NaOH溶液相當(dāng)于硫的質(zhì)量為y克,則該鋼樣中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù):　　　　。 (3)將氣體a通入測碳裝置中(如下圖),采用重量法測定碳的含量。 ①氣體a通過B和C的目的是　 。 ②計算鋼樣中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù),應(yīng)測量的數(shù)據(jù)是　　　　。 【解析】(1)①鋼樣中的碳、硫在裝置A中被氧化為CO2、SO2,故a的成分為CO2、SO2以及未反應(yīng)的O2;②FeS中的-2價的硫被氧化為SO2,+2價的Fe被氧化為+3價的鐵,結(jié)合所給化學(xué)計量數(shù),可知產(chǎn)物應(yīng)為Fe3O4和SO2,故方程式為3FeS+5O2Fe3O4+3SO2。 (2)①H2O2具有氧化性,可氧化SO2使S的化合價升高為+6價,在溶液中反應(yīng)產(chǎn)物應(yīng)為硫酸,故反應(yīng)方程式為H2O2+SO2H2SO4;②1 mL NaOH相當(dāng)于yg S,故zmL NaOH相當(dāng)于zyg S,則該樣品中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為zy/x。 (3)①測定碳的含量需將氣體a中的SO2除去,故裝置B和C的作用是除去SO2;②計算碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)需利用CO2的質(zhì)量進(jìn)行分析,故需測量CO2吸收瓶在吸收CO2氣體前后的質(zhì)量。 答案:(1)①O2、CO2和SO2?、贔e3O4　SO2 (2)①H2O2+SO2H2SO4　②zy/x (3)①除掉SO2對CO2測定的干擾 ②吸收瓶在吸收CO2氣體前后的質(zhì)量 4.(xx四川高考)硫代硫酸鈉是一種重要的化工產(chǎn)品。某興趣小組擬制備硫代硫酸鈉晶體(Na2S2O35H2O)。 Ⅰ.[查閱資料] (1)Na2S2O35H2O是無色透明晶體,易溶于水,其稀溶液與BaCl2溶液混合無沉淀生成。 (2)向Na2CO3和Na2S混合溶液中通入SO2可制得Na2S2O3,所得產(chǎn)品常含有少量Na2SO3和Na2SO4。 (3)Na2SO3易被氧化;BaSO3難溶于水,可溶于稀HCl。 Ⅱ.[制備產(chǎn)品] 實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示(省略夾持裝置) 實(shí)驗(yàn)步驟: (1)檢查裝置氣密性,按圖示加入試劑。儀器a的名稱是　 ; E中的試劑是　　　　(選填下列字母編號)。 A.稀H2SO4　　　　B.NaOH溶液　　　　C.飽和NaHSO3 (2)先向C中燒瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液,再向A中燒瓶滴加濃H2SO4。 (3)待Na2S和Na2CO3完全消耗后,結(jié)束反應(yīng)。過濾C中混合物,濾液經(jīng)　　　　(填寫操作名稱)、結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥,得到產(chǎn)品。 Ⅲ.[探究與反思] (1)為驗(yàn)證產(chǎn)品中含有Na2SO3和Na2SO4,該小組設(shè)計了以下實(shí)驗(yàn)方案,請將方案補(bǔ)充完整。(所需試劑從稀HNO3、稀H2SO4、稀HCl、蒸餾水中選擇) 取適量產(chǎn)品配成稀溶液,滴加足量BaCl2溶液,有白色沉淀生成,　　　　,若沉淀未完全溶解,并有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生,則可確定產(chǎn)品中含有Na2SO3和Na2SO4。 (2)為減少裝置C中生成Na2SO4的量,在不改變原有裝置的基礎(chǔ)上對實(shí)驗(yàn)步驟(2)進(jìn)行了改進(jìn),改進(jìn)后的操作是 　。 (3)Na2S2O35H2O的溶解度隨溫度升高顯著增大,所得產(chǎn)品通過　　　　方法提純。 【解題指南】解答本題應(yīng)該注意以下兩點(diǎn): (1)檢驗(yàn)硫酸根離子的方法是加入鹽酸和氯化鋇; (2)+4價的硫易被氧化成+6價的硫。 【解析】Ⅱ.[制備產(chǎn)品] (1)根據(jù)儀器的構(gòu)造特點(diǎn)可知,儀器a的名稱是分液漏斗。根據(jù)裝置可知,A裝置是制備SO2的,C裝置是制備Na2S2O3的,B、D裝置是防倒吸的,由于SO2有毒,需要尾氣處理,因此E裝置是吸收SO2的。由于SO2是酸性氧化物,可以用氫氧化鈉溶液吸收,即E中的試劑是氫氧化鈉溶液,答案選B。 (3)由于Na2S2O35H2O是無色透明晶體,易溶于水,因此要從溶液中得到硫代硫酸鈉晶體,需要經(jīng)過蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥,得到產(chǎn)品。 Ⅲ.[探究與反思] (1)Na2S2O35H2O的稀溶液與BaCl2溶液混合無沉淀生成,而實(shí)驗(yàn)過程中有白色沉淀生成,因此要進(jìn)一步驗(yàn)證,則可以向白色沉淀中滴加稀鹽酸,若沉淀未完全溶解,并有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生,則可確定產(chǎn)品中含有Na2SO3和Na2SO4。 (2)由于亞硫酸鹽易被氧化生成硫酸鹽,而裝置中含有空氣,空氣能氧化亞硫酸鹽,所以為減少裝置C中生成的Na2SO4的量,改進(jìn)后的措施是先向A中燒瓶滴加濃硫酸,產(chǎn)生的氣體將裝置中空氣排盡后,再向C中燒瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液。 (3)由于Na2S2O35H2O的溶解度隨溫度升高顯著增大,因此所得產(chǎn)品通過重結(jié)晶方法提純。 答案:Ⅱ.(1)分液漏斗　B　(3)蒸發(fā) Ⅲ.(1)過濾,用蒸餾水洗滌沉淀,向沉淀中加入足量稀鹽酸 (2)先向A中燒瓶滴加濃硫酸,產(chǎn)生的氣體將裝置中空氣排盡后,再向C中燒瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液 (3)重結(jié)晶 5.(xx安徽高考28)某研究小組為探究弱酸性條件下鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕類型的影響因素,將混合均勻的新制鐵粉和碳粉置于錐形瓶底部,塞上瓶塞(如圖1)。從膠頭滴管中滴入幾滴醋酸溶液,同時測量容器中的壓強(qiáng)變化。 (1) 請完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計表(表中不要留空格): (2) 編號 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 碳粉/g 鐵粉/g 醋酸/% ① 為以下實(shí)驗(yàn)作參照 0.5 2.0 90.0 ② 醋酸濃度的影響 0.5 36.0 ③ 0.2 2.0 90.0 (2)編號①實(shí)驗(yàn)測得容器中壓強(qiáng)隨時間變化如圖2。t2時,容器中壓強(qiáng)明顯小于起始壓強(qiáng),其原因是鐵發(fā)生了　　　　腐蝕,請在圖3中用箭頭標(biāo)出發(fā)生該腐蝕時電子流動方向;此時,碳粉表面發(fā)生了　　　　(填“氧化”或“還原”)反應(yīng),其電極反應(yīng)式是　 。 (3)該小組對圖2中0～t1時壓強(qiáng)變大的原因提出了如下假設(shè),請你完成假設(shè)二: 假設(shè)一:發(fā)生析氫腐蝕產(chǎn)生了氣體; 假設(shè)二:　 ; …… (4)為驗(yàn)證假設(shè)一,某同學(xué)設(shè)計了檢驗(yàn)收集的氣體中是否含有H2的方案。請你再設(shè)計一個實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證假設(shè)一,寫出實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)論。 【解題指南】解答本題時應(yīng)注意以下3點(diǎn): (1)控制變量的方法。 (2)吸氧腐蝕與析氫腐蝕的區(qū)別。 (3)根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)去設(shè)計實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)。 【解析】(1)實(shí)驗(yàn)②是探究醋酸濃度的影響,因此醋酸濃度不同,其他條件相同,即鐵粉的質(zhì)量為2.0 g,實(shí)驗(yàn)③是探究碳粉的量對反應(yīng)的影響。 (2)t2時壓強(qiáng)減小,則是發(fā)生了吸氧腐蝕,碳是正極,發(fā)生還原反應(yīng):O2+4e-+2H2O4OH-或4H++O2+4e-2H2O,電子流向是鐵→碳:。 (3)壓強(qiáng)變大可能是產(chǎn)生了氣體、溫度升高等,因此假設(shè)二是反應(yīng)放熱。 (4)假設(shè)一的驗(yàn)證有多種方法,如測量瓶內(nèi)的壓強(qiáng)增大或測溫度升高或檢驗(yàn)生成了Fe2+等或點(diǎn)燃?xì)怏w,并在火焰上方罩一個干而冷的燒杯,觀察到火焰呈藍(lán)色,燒杯內(nèi)壁有小水珠出現(xiàn)則證明氣體為氫氣。 ①藥品用量和操作同編號①實(shí)驗(yàn)(多孔橡皮塞增加進(jìn)、出導(dǎo)管); ②通入氬氣排盡裝置中的空氣; ③滴入醋酸,同時測量瓶內(nèi)的壓強(qiáng)變化或測溫度變化或檢驗(yàn)Fe2+,如果瓶內(nèi)壓強(qiáng)增大,則假設(shè)一成立,否則不成立。 答案:(1)②2.0　③碳粉含量的影響 (2)吸氧　　還原 O2+4e-+2H2O4OH-或4H++O2+4e-2H2O (3)反應(yīng)放熱,溫度升高,體積膨脹 (4)①藥品用量和操作同編號①實(shí)驗(yàn)(多孔橡皮塞增加進(jìn)、出導(dǎo)管); ②通入氬氣排凈瓶內(nèi)空氣; ③滴入醋酸溶液,同時測量瓶內(nèi)壓強(qiáng)變化(也可測溫度變化,檢驗(yàn)Fe2+等)。