高考化学一轮总复习 专题二十三 化学实验方案的设计与评价AB卷.doc

化学实验方案的设计与评价a卷全国卷制备实验方案的设计与评价1(2016课标全国，26，14分)过氧化钙微溶于水，溶于酸，可用作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。以下是一种制备过氧化钙的实验方法。回答下列问题：(一)碳酸钙的制备(1)步骤加入氨水的目的是_。小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大，有利于_。(2)如图是某学生的过滤操作示意图，其操作不规范的是_(填标号)。a漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁b玻璃棒用作引流c将滤纸湿润，使其紧贴漏斗壁d滤纸边缘高出漏斗e用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度(二)过氧化钙的制备caco3滤液白色结晶(3)步骤的具体操作为逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，此时溶液呈_性(填“酸”、“碱”或“中”)。将溶液煮沸，趁热过滤。将溶液煮沸的作用是_。(4)步骤中反应的化学方程式为_，该反应需要在冰浴下进行，原因是_。(5)将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是_。(6)制备过氧化钙的另一种方法是：将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。该工艺方法的优点是_，产品的缺点是_。解析(1)反应混合液中盐酸过量，加入氨水可以中和盐酸，调节溶液的ph使fe3转化为fe(oh)3沉淀而除去。小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大，有利于过滤分离。(2)a项，漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁，容易造成溶液飞溅，错误；b项，玻璃棒用作引流，正确；c项，将滤纸湿润，使其紧贴漏斗壁，防止有气泡，正确；d项，滤纸边缘应低于漏斗口，错误；e项，用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动容易划破滤纸，错误。(3)步骤中逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，此时溶液中含有大量的co2，溶液呈酸性，而cao2溶于酸，故应将溶液煮沸以除去溶解的co2气体。(4)根据题意可知反应物为cacl2、h2o2、nh3h2o，产物为cao2、nh4cl和h2o，则反应的化学方程式为cacl22nh3h2oh2o2=cao22nh4cl2h2o，由于h2o2在高温下易分解，所以反应应在冰浴中进行。(5)由于乙醇与水互溶且易挥发，所以使用乙醇洗涤去除晶体表面的水分。(6)制备过氧化钙的另一种方法将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。该工艺方法的优点是：工艺简单，操作方便，产品的缺点是：没有除杂净化工艺，所制得产品纯度低。答案(1)调节溶液ph使fe(oh)3沉淀过滤分离(2)ade(3)酸除去溶液中的co2(4)cacl22nh3h2oh2o2=cao22nh4cl2h2o或cacl22nh3h2oh2o26h2o=cao28h2o2nh4cl温度过高时双氧水易分解(5)去除晶体表面水分(6)工艺简单，操作方便纯度较低探究物质组成、性质的实验方案的设计与评价2(2014课标全国卷，13，6分)利用如图所示装置进行下列实验，能得出相应实验结论的是()选项实验结论a稀硫酸na2sagno3与agcl的浊液ksp(agcl)ksp(ag2s)b浓硫酸蔗糖溴水浓硫酸具有脱水性、氧化性c稀盐酸na2so3ba(no3)2溶液so2与可溶性钡盐均可生成白色沉淀d浓硝酸na2co3na2sio3溶液酸性：硝酸碳酸硅酸解析h2s可直接与agno3溶液作用生成黑色的ag2s，故不能说明ksp(agcl)ksp(ag2s), a错误；浓硫酸滴入蔗糖中，处试管中观察到白色固体变黑，证明浓硫酸有脱水性；处试管中溴水褪色，说明有so2生成(so2br22h2o=h2so42hbr)，从而证明浓硫酸有氧化性，b正确；so2与ba(no3)2溶液反应可生成白色沉淀baso43ba(no3)23so22h2o=3baso42no4hno3，但bacl2与so2不反应，c错误；浓硝酸挥发产生的hno3蒸气也可直接与na2sio3溶液作用生成h2sio3，故不能得出碳酸酸性大于硅酸的结论，d错误。答案b3(2015课标全国卷，26，14分)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其k15.4102，k25.4105。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体(h2c2o42h2o)无色，熔点为101 ，易溶于水，受热脱水、升华，170 以上分解。回答下列问题：(1)甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置c中可观察到的现象是_，由此可知草酸晶体分解的产物中有_。装置b的主要作用是_。(2)乙组同学认为草酸晶体分解的产物中还有co，为进行验证，选用甲组实验中的装置a、b和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为a、b、_。装置h反应管中盛有的物质是_。能证明草酸晶体分解产物中有co的现象是_。(3)设计实验证明：草酸的酸性比碳酸的强_。草酸为二元酸_。解析(1)装置c中澄清石灰水的作用是检验是否有co2气体生成，若有co2气体生成，澄清石灰水变浑浊。装置b中冰水的作用是降低温度，使生成的水和草酸(题给信息：受热脱水、升华)冷凝。若草酸进入装置c，会生成草酸钙沉淀，干扰co2检验。(2)检验co可通过检验co还原黑色的cuo生成的co2进行。因为分解产物中有co2，所以先要除去co2，可用浓naoh溶液吸收co2，并用澄清石灰水检验co2是否除尽，再用无水氯化钙干燥co，然后通过加热的cuo，再用澄清石灰水检验生成的co2气体，没有反应掉的co可用排水法收集。若前面澄清石灰水无现象，h中黑色的cuo变红色，后面的澄清石灰水变浑浊，说明草酸晶体分解产物中有co。(3) 证明草酸的酸性比碳酸强，可以利用溶液中较强酸制较弱酸的原理，将草酸与nahco3溶液混合，看是否有气体产生。证明草酸是二元酸，可以利用酸碱中和滴定原理，若消耗naoh的物质的量是草酸的2倍，即可证明草酸是二元酸。答案(1)有气泡逸出，澄清石灰水变浑浊co2冷凝(水蒸气、草酸等)，防止草酸进入装置c反应生成沉淀，干扰co2的检验(2)f、d、g、h、d、icuo(氧化铜) 前面澄清石灰水无现象，h中黑色粉末变红色，其后的d中澄清石灰水变浑浊(3)向盛有少量nahco3的试管里滴加草酸溶液，有气泡产生用naoh标准溶液滴定草酸，消耗naoh的物质的量为草酸的2倍b卷地方卷制备实验方案的设计与评价1(2013安徽理综，8，6分)实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，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溶液解析氨气的密度小，用排空气法收集时应“短进长出”，所以a错误；b合理；稀硝酸与铜反应产生no，而且不能用排气法收集，若制取no2，应该用浓硝酸，但尾气no2不能用水吸收，c不合理；浓盐酸与二氧化锰反应制取氯气应该加热，不合理。因此选b。答案b2(2016北京理综，27，12分)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：2fe2pbo24hso=2fe3pbso42h2o：写出的离子方程式：_。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：_。解析(1)由题意可知，过程中，在fe2催化下，pb、pbo2和h2so4反应生成pbso4和h2o，pb与pbo2在酸性条件下发生氧化还原反应，pb为还原剂，pbo2为氧化剂，pbso4既是氧化产物又是还原产物，化学方程式为pbpbo22h2so42pbso42h2o。(2)催化剂在反应前后本身的质量和化学性质保持不变，但参加反应，反应特点是先消耗再生成，且消耗与生成的量相等。fe2为该反应的催化剂，又知反应中fe2被pbo2氧化为fe3，则在反应中fe3与pb反应生成fe2，离子方程式为2fe3pbso=pbso42fe2；a实验证明发生反应生成fe3，则b实验需证明发生反应，fe3转化为fe2，实验方案为取a中红色溶液，向其中加入铅粉后，充分反应，红色褪去。(3)过程的目的是脱硫。化学方程式为pbso42naoh=pbona2so4h2o；滤液1中含有未反应的naoh和少量溶解的pbo，经处理后可重复利用减少pbo的损失，同时能提高naoh的利用率。利用pbo不同温度下在不同氢氧化钠溶液中的溶解度曲线，可向pbo粗品中加入35%的naoh溶液，加热至高温(110 )，充分溶解后，趁热过滤，冷却结晶，过滤可得pbo固体。答案(1)pbpbo22h2so42pbso42h2o(2)2fe3pbso=pbso42fe2取a中红色溶液，向其中加入铅粉后，红色褪去(3)ab向pbo粗品加入一定量的35%naoh溶液，加热至110 ，充分溶解后，趁热过滤，冷却结晶，过滤得到pbo固体3(2016江苏化学，19，15分)实验室以一种工业废渣(主要成分为mgco3、mg2sio4和少量fe、al的氧化物)为原料制备mgco33h2o。实验过程如下：(1)酸溶过程中主要反应的热化学方程式为mgco3(s)2h(aq)=mg2(aq)co2(g)h2o(l) h50.4 kjmol1mg2sio4(s)4h(aq)=2mg2(aq)h2sio3(s)h2o(l)h225.4 kjmol1酸溶需加热的目的是_；所加h2so4不宜过量太多的原因是_。(2)加入h2o2氧化时发生反应的离子方程式为_。(3)用如图所示的实验装置进行萃取分液，以除去溶液中的fe3。实验装置图中仪器a的名称为_。为使fe3尽可能多地从水相转移至有机相，采取的操作：向装有水溶液的仪器a中加入一定量的有机萃取剂，_、静置、分液，并重复多次。(4)请补充完整由萃取后得到的水溶液制备mgco33h2o的实验方案：边搅拌边向溶液中滴加氨水，_，过滤、用水洗涤固体23次，在50下干燥，得到mgco33h2o。已知该溶液中ph8.5时mg(oh)2开始沉淀；ph5.0时al(oh)3沉淀完全。解析(1)加热，加快酸溶的速率，提高酸溶的效率。后续反应中生成mgco3，若酸过多，生成mgco3时需要中和硫酸，消耗过多的碱，提高生产成本。(2)h2o2将fe2氧化为fe3，自身被还原为h2o，fe2h2o2fe3 h2o，前面酸溶，溶液呈酸性，补h配平。(3)a为分液漏斗。萃取时要充分振荡，使水相与有机相充分接触，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，调节5phi2d向feso4溶液中先滴入kscn溶液，再滴加h2o2溶液加入h2o2后溶液变成血红色fe2既有氧化性又有还原性解析a项，na2co3固体加热不会分解，试管内壁没有水珠，错误；b项，苯酚可与饱和溴水中的溴单质发生取代反应，生成三溴苯酚白色沉淀，正确；c项，少量氯水与i发生氧化还原反应：cl22i=2cli2，淀粉遇i2变蓝色，正确；d项，h2o2能把fe2氧化为fe3，说明fe2具有还原性，不能说明fe2具有氧化性，错误。答案bc7(2016北京理综，28，16分)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2 ml0.2 moll1 na2so3溶液饱和ag2so4溶液.产生白色沉淀0.2 moll1 cuso4溶液.溶液变绿，继续滴加产生棕黄色沉淀0.1 moll1 al2(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so，含有cu、cu2和so。已知：cucucu2，cu2cui(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so。a白色沉淀a是baso4，试剂1是_。b证实沉淀中含有cu2和so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so，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：.被al(oh)3所吸附；.存在于铝的碱式盐中。对假设设计了对比实验，证实了假设成立。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。解析(1)由“0.2 moll1 na2so3溶液和饱和ag2so4溶液反应，产生白色沉淀是ag2so3”可知离子方程式为2agso=ag2so3。(2)根据题给信息cucucu2可知，棕黄色沉淀若含有cu，cu会在稀硫酸作用下会有红色的铜生成。根据题给信息cu2cui(白色)i2可知，棕黄色沉淀若含有cu2，加入ki后会有白色沉淀(cui)生成；所得溶液中加入淀粉溶液，溶液不变蓝，说明生成的i2被so还原，so被氧化为so。a又因为白色沉淀a是baso4，可推断试剂1为hcl和 bacl2溶液。b证实沉淀中含有cu2和so的理由是在i作用下，cu2转化成白色沉淀cui，so转化成so。(3)根据题意知实验的白色沉淀中无so，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，推测沉淀中含有氢氧根离子、铝离子和亚硫酸根离子。步骤一中向2 ml 0.1 mol/l的al2(so4)3溶液中滴加稍过量的na2so3溶液，生成碱式亚硫酸铝沉淀，然后再向沉淀中滴加v1体积的稀氢氧化钠溶液至沉淀恰好溶解，此时溶液中的溶质为naalo2和na2so3。实验方案设计步骤二的思路是取等体积等物质的量浓度的al2(so4)3溶液与过量稀氨水反应生成不含so的al(oh)3沉淀，然后再向沉淀中滴加同浓度的稀氢氧化钠溶液至沉淀恰好溶解，并记录体积为v2，此时溶液中的溶质为naalo2；比较v1和v2的大小，可推知假设成立。(4)根据实验，亚硫酸盐的溶解性(ag2so3沉淀、na2so3、碱式亚硫酸铝)、氧化还原性(so被i2、酸性高锰酸钾氧化)、在水溶液中的酸碱性。盐溶液间反应的多样性与两种盐溶液中阴、阳离子的性质和溶液的酸碱性有关。答案(1)2agso=ag2so3(2)析出红色固体a.hcl和bacl2溶液b在i作用下，cu2转化为白色沉淀cui，so转化为so(3)al3、ohabv1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8(2015安徽理综，28，14分)某研究小组将纯净的so2气体通入0.1 moll1的ba(no3)2溶液中，得到了baso4沉淀。为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的so2，该小组提出了如下假设：假设一：溶液中的no假设二：溶液中溶解的o2(1)验证假设一该小组设计实验验证了假设一，请在下表空白处填写相关实验现象实验步骤实验现象结论实验1：在盛有不含o2的25 ml 0.1 mol/l bacl2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的so2气体_实验2：在盛有不含o2的25 ml 0.1 mol/l ba(no3)2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的so2气体_假设一成立(2)为深入研究该反应，该小组还测得上述两个实验中溶液ph随通入so2体积的变化曲线如下图。实验1中溶液ph变小的原因是_；v1时，实验2中溶液ph小于实验1的原因是(用离子方程式表示)_。(3)验证假设二请设计实验验证假设二，写出实验步骤、预期现象和结论。实验步骤、预期现象和结论（不要求写具体操作过程）：(4)若假设二成立，请预测：在相同条件下，分别用足量的o2和kno3氧化相同的h2so3溶液(溶液体积变化忽略不计)，充分反应后两溶液的ph前者_(填“大于”或“小于”)后者，理由是_。解析(1)实验1中，在没有o2 的条件下，so2与bacl2溶液不反应，所以无沉淀产生；实验2中so2被no氧化成so，进一步与ba2结合生成baso4沉淀；(2)实验1，so2溶于水后生成h2so3，h2so3电离出h(h2so3hso h)，使溶液显酸性，随so2的不断通入，ph减小；so2通入ba(no3)2溶液中，发生反应：3so22no2h2o=3so2no 4h，生成强酸，则通v1体积的so2时，实验2中溶液ph小于实验1。(3)通过对比假设一的验证过程，可设计如下实验步骤：实验步骤、预期现象和结论(不要求写具体操作过程)：实验1作为参照实验实验3：将纯净的so2气体缓慢通入未经脱o2处理的25 ml 0.1 moll1 bacl2溶液中，若有白色沉淀，表明假设二成立，否则不成立 (4)2h2so3o2=4h2so；3h2so32no=2no4hh2o3so，由此可知氧化相同的亚硫酸，用o2氧化比用kno3氧化产生的h浓度大 。答案(1)无明显现象有白色沉淀 (2) so2溶于水后生成h2so33so22no2h2o=3so2no 4h (或 3h2so32no=2no3so4hh2o)(3)实验步骤、预期现象和结论(不要求写具体操作过程)：实验1：作为参照实验实验3：将纯净的so2气体缓慢通入未经脱o2处理的25 ml 0.1 moll1 bacl2溶液中，若有白色沉淀，表明假设二成立，否则不成立 (4)小于反应的离子方程式表明，足量的o2和no分别氧化相同量的h2so3，生成h的物质的量前者多于后者(本题部分小题属于开放性试题，合理答案均给分)9(2013四川理综，9，15分)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