2021年20届实验之三实验方案设计与评价

20届实验之三实验方案设计与评价2020届实验之三----化学实验方案设计与评价1.某研究小组探究电解FeCl2溶液的电极反应产物⑴配制1mol/LFeCl2溶液，测得PH=4.91，原因_____________(离子方程式)。从化合价角度分析，Fe2+具有______。⑵该小组同学预测电解FeCl2溶液两极的现象：阳极有黄绿色气体产生阴极有无色气体产生。该小组同学用如下图装置电解1mol/LFeCl2溶液：实验结果如下【实验Ⅰ】①取少量银灰色固体洗涤后，加稀硫酸有气泡产生，再向溶液中加入_____________________(试剂和现象)，证明该固体为Fe。②该小组同学进一步分析红褐色固体产生的原因，甲同学认为_______________________________；乙同学认为Cl-放电生成Cl2,Cl2可氧化Fe2+最终生成Fe(OH)3。为证实结论，设计方案如下：用实验Ⅰ的装置和1.5v电压，电解酸化PH=4.91的______________________________，通电5分钟后，阳极无明显现象，证实乙同学的推论不正确。丙同学认为仍不严谨，原因是产生的气体溶于水，继续实验_____________________________________(操作和现象)进一步证实了乙同学的推论不正确。⑶该小组同学进一步探究电解1mol/LFeCl2溶液电极产物的影响因素。实验条件操作及现象电压pH阳极阴极Ⅱ1.5v2.38无气泡产生，溶液出现少量浑浊，滴加KS溶液变红色无气泡产生，电极表面有银灰色金属状固体附着Ⅲ1.5v1.00无气泡产生，溶液无浑浊现象，滴加KS溶液变红色有气泡产生，无固体附着Ⅳ3.0v4.91无气泡产生，溶液逐渐变浑浊，3分钟后电极表面有红褐色固体产生极少量气泡产生，1分钟出现镀层金属Ⅴ6.0v4.91有气泡产生，遇湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。溶液逐渐变浑浊大量气泡产生，迅速出现镀层金属①对比实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可以得出结论：阳极放电时，酸性较强Fe2+主要生成Fe3+；酸性较弱主要生成Fe(OH)3..阴极______。②对比实验Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ可以得出结论：增大电压，不仅可以改变离子的放电能力，也可以___________。⑷综合分析上述实验，电解过程中电极反应的产物与______有关。实验条件操作及现象电压pH阳极阴极Ⅰ1.5v4.91无气泡产生，溶液逐渐变浑浊，5分钟后电极表面析出红褐色固体无气泡产生，4分钟后电极表面有银灰色金属状固体附着2.磺酰氯SO2Cl2是锂电池正极活性物质，熔点-54.1℃，沸点69.1℃，遇到潮湿的空气易水解。实验室可依据反应制备磺酰氯，实验装置如图（夹持装置均未画出）请回答下列问题：⑴装置A可制取氯气，反应的离子方程式为________。⑵装置B中的试剂是______，仪器C的名称是______，仪器D的作用是______。⑶为了提高装置C中反应物的转化率，反应条件最好选择______(填标号)。a.冰水浴b.常温c.加热至69.1℃⑷SO2Cl2遇到潮湿的空气易产生大量白雾，该反应的化学方程式为______________________。⑸磺酰氯SO2Cl2应储存于阴凉、干燥、通风的库房，但久置后会呈现黄色，原因是______。⑹氯磺酸HSO3Cl分解也可得到磺酰氯SO2Cl2，方程式为2HSO3Cl＝H2SO4＋SO2Cl2，此方法得到的产品中混有硫酸。①从分解产物中分离磺酰氯的方法是______。②氯磺酸水解产物中检验氯离子的实验操作是_______________________。3.工业上可用焦炭与二氧化硅的混合物在高温下与氯气反应生成SiCl4和CO，SiCl4经提纯后用氢气还原得高纯硅．以下是实验室制备SiCl4的装置示意图．已知：SiCl4熔点为-70.0℃，沸点为57.7℃，且遇水易水解．⑴装置B中的试剂是________：装置F的作用为____________．⑵装置A中发生反应的离子方程式为：______A装置中，有一处明显错误是______．⑶装置D的硬质玻璃管中发生反应的化学方程式是______．⑷G中吸收气体一段时间后，吸收液中肯定存在OH-、Cl-和SO42-为探究该吸收液中可能存在的其它酸根离子(忽略空气中CO2的影响)．【提出假设】假设1：只有SO32-；假设2：既无SO32-也无ClO-：假设3：只有ClO-．【设计方案，进行实验】可供选择的实验试剂有：3mol/LH2SO4溶液、1mol/LNaOH溶液、溴水、品红溶液、0.01mol/LKMnO4溶液、淀粉KI溶液．各取少量吸收液于a、b、c三支试管中，分别滴加适量的3mol/LH2SO4溶液后，进行下列实验．请完成下表：序号操作可能出现的现象结论向a试管中滴加几滴______溶液若溶液褪色则假设1成立若溶液不褪色则假设2或3成立向b试管中滴加几滴______溶液若溶液褪色则假设1或3成立若溶液不褪色假设2成立向C试管中滴加几滴______溶液______假设3成立4.氯化亚铁是一种常用的还原剂．有关数据如下：氯苯C6H5ClC6H4Cl2FeCl3FeCl2溶解性不溶于水，易溶于苯不溶于C6H5Cl、C6H4Cl2、苯，易吸水．熔点℃-4553----沸点℃132173----相对式量112.5147162.5127实验室可以用多种方法来制备无水FeCl2回答下列问题：I.按如图1装置用H2还原无水FeCl3制取．⑴用装置A制取H2，其优点是____________；D中反应的化学方程式为______．⑵装置E的作用是___________________．Ⅱ.按右图装置，在三颈烧瓶中放入162.5g无水氯化铁和225g氯苯，控制反应温度在128℃--139℃加热3h，反应接近100%反应如下：2FeCl3＋C6H5Cl→C6H4Cl2＋2FeCl2＋HCl⑶上述反应中，还原剂是__________．⑷反应温度接近或超过C6H5Cl的沸点，但实验过程中C6H5Cl并不会大量损失．原因是_________________．⑸冷却后，将三颈瓶内物质经过过滤，洗涤，干燥后，得到粗产品．①洗涤所用的试剂可以是______；②简述回收滤液中C6H5Cl的方案______．⑹仅通过烧杯中的现象变化就可以监控氯化铁的转化率．若要监控氯化铁转化率达到或超过80%，则烧杯中应加入含溶质为______g且滴有酚酞的NaOH溶液(忽略滞留气体)．5.⑴镁在元素周期表中的位置为____________，氯化镁的电子式为____________，工业上用电解无水氯化镁而不是氧化镁获得镁的原因是___________．⑵储氢材料Mg(AlH4)2在110℃--200℃时即可分解释放出H2，同时生成MgH2和Al，Mg(AlH4)2中氢元素的化合价为______，该分解反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为___________．⑶储氢还可借助有机物，如利用环己烷和苯之间的可逆反应来实现储氢和脱氢：一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其他有机物)．①A为电源的_________；气体a是______．②C电极的电极反应式为___________．⑷镁铝合金Mg17Al12是一种潜在的储氢材料，可在氩气保护下，将一定化学计量比的Mg、Al单质在一定温度下熔炼获得．该合金在一定条件下完全吸氢的反应方程式为Mg17Al12＋17H2﹦12Al＋17MgH2得到的混合物X(12Al＋17MgH2)在一定条件下可释放出氢气．①熔炼制备镁铝合金Mg17Al12时通入氩气的目的是______．②已知在足量的HCl溶液中，混合物X能完全释放出H2.1molMg17Al12完全吸氢后得到的混合物X与上述盐酸完全反应，释放出H2的物质的量为__________．6.氧化亚铜是大型水面___防护涂层的重要原料．某小组通过查阅资料，进行如下研究．Ⅰ.Cu2O的制取⑴可以用葡萄糖还原法制Cu2O，是因为葡萄糖分子中含有______(填官能团名称)．⑵实验室用此方法制取并获得少量Cu2O固体，需要的玻璃仪器除试管、酒精灯、烧杯外，还需要_____________．Ⅱ.检验样品中是否含有CuO.方案1：将制得的Cu2O样品溶于足量稀硫酸．⑶甲同学认为若溶液变为蓝色，则说明样品中含有CuO杂质．乙同学认为此推论不合理，用化学用语解释原因________________．⑷甲同学通过反思，认为将定性检验改为定量测定便能确定样品中是否含有CuO杂质，应测量的数据是_______________________．方案2：丙同学认为采用如下装置(所加药品均足量)进行实验，通过测定c装置反应后固体的质量以及d装置反应前后增重的质量，可计算，从而确定样品中是否含有氧化铜．⑸装置a中所加的酸是______(填化学式)，装置e中碱石灰的作用是______．⑹点燃装置c中酒精灯之前需进行的操作是_________________________．⑺熄灭酒精灯之后，仍需通一段时间H2至试管冷却，原因是__________________．7.已知CuS和Cu2S均为黑色，常温下都不溶于稀盐酸，在氧气中加热，最后都转化为CuO和SO2某黑色固体样品的成分可能是CuO、CuS和Cu2S的一种或几种．某课外研究小组为探究其成分，设计以下实验测定该样品与氧气反应前后的质量变化，同时检测其气体产物．⑴获得氧气的反应方程式为__________硫化亚铜与氧气反应的方程式为__________．⑵利用上述装置(可重复使用)进行实验，气流经导管的顺序为__________________．⑶实验测得样品质量为m1，与氧气充分反应后的固体质量为m2，m1=m2，且C装置中品红褪色，则样品的成分(写出所有可能情况)____________．⑷该实验小组为了控制实验中氧气的产生速率，设计了如图2所示的实验装置继续探究不同的催化剂对H2O2分解的催化效率．①实验时可以通过测量_______________________来体现H2O2的分解速率的大小．②请设计实验比较Fe2+和Cu2+对H2O2分解的催化效率(完成以下实验方案)：______，_______________________________________________________________________最后，比较两个实验的氧气的体积．(试剂仪器不限，装置用图2)8.亚硝酸钠是重要的防腐剂．某化学兴趣小组以碳和浓硝酸为起始原料，设计如图装置利用一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠．夹持装置和A中加热装置已略，气密性已检验，查阅资料：①HNO2为弱酸，室温下存在反应3HNO2﹦HNO3＋H2O＋2NO↑；②在酸性溶液中，NO2-可将MnO4-还原为Mn2+．③NO不与碱反应，可被酸性KMnO4溶液氧化为硝酸实验操作：①关闭弹簧夹，打开A中分液漏斗活塞，滴加一定量浓硝酸，加热；②一段时间后停止加热；③从C中取少量固体，检验是否是亚硝酸钠．回答下列问题：⑴装置中仪器a的名称为______________；D装置的作用是________________．⑵A中反应的化学方程式是_______________________________；C中反应生成NaNO2的化学方程式是__________________________________．⑶检验C中产物有亚硝酸钠的正确操作是___________填___a取少量生成物溶于水，滴加酚酞试液，若溶液变红，则含有NaNO2．b取少量生成物溶于稀硫酸，若产生无色气体并在液体上方变为红棕色，则含有NaNO2．c取少量生成物溶于水，加入酸性KMnO4溶液，若溶液紫色褪去，则含有NaNO2．⑷经检验C产物中亚硝酸钠含量较少．a.甲同学认为C中产物不仅有亚硝酸钠，还可能有其它固体物质．为排除干扰，甲在B、C装置间增加装置E，E中盛放的试剂应是__________________(写名称)．b.乙同学认为除上述干扰因素外，还会有空气参与反应导致产品不纯，所以在实验操作①前应增加一步操作，该操作是____________________________________．⑸NaNO2有毒，国家规定肉制品中NaNO2含量不能超过30mg/Kg从1000g隔夜熟肉中提取NaNO3与NaNO2后，配成溶液，再用0.00500mol/L的高锰酸钾酸性溶液滴定，消耗高锰酸钾溶液16.00，由此计算隔夜熟肉中NaNO2的含量是______mg/Kg．9.㈠以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]水溶液为原料，通过电解法可制备四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]，装置如图1所示。⑴收集到(CH3)4NOH的区域是______填a、b、c或d。⑵写出电池总反应______。㈡乙酸乙酯一般通过乙酸和乙醇酯化合成：已知纯物质和相关恒沸混合物的常压沸点如表：纯物质沸点℃恒沸混合物(质量分数)沸点℃乙醇乙酸乙酯(0.92)和水(0.08)乙酸乙酸乙酯(0.39)和乙醇(0.31)乙酸乙酯乙酸乙酯(0.83)乙醇(0.08)水(0.09)请完成：⑴关于该反应，下列说法不合理的是______。A.反应体系中硫酸有催化作用B化学方程式前后物质的化学计量数之和相等，所以反应的△S等于零C.因为反应的△H接近于零，所以温度变化对平衡转化率的影响大D.因为反应前后都是液态物质，所以压强变化对化学平衡的影响可忽略不计⑵一定温度下该反应的平衡常数K﹦4.0若按化学方程式中乙酸和乙醇的化学计量数比例投料，则乙酸乙酯的平衡产率Y﹦______；若乙酸和乙醇的物质的量之比为n：1，相应平衡体系中乙酸乙酯的物质的量分数为x，请在图2中绘制x随n变化的示意图(计算时不计副反应)。⑶工业上多采用乙酸过量的方法，将合成塔中乙酸、乙醇和硫酸混合液加热至110℃左右发生酯化反应并回流，直到塔顶温度达到70-71℃，开始从塔顶出料。控制乙酸过量的作用有______。⑷研究乙醇催化合成乙酸乙酯的新方法：在常压下反应，冷凝收集，测得常温下液体收集物中主要产物的质量分数如图3所示。关于该方法，下列推测合理的是______。A.反应温度不宜超过300℃B.增大体系压强，有利于提高乙醇平衡转化率C.在催化剂作用下，乙醛是反应历程中的中间产物D.提高催化剂的活性和选择性，减少乙醚、乙烯等副产物是工艺的关键10.氰化钠Na是一种基本化工原料，同时也是一种剧毒物质。一旦泄漏需要及时处理，一般可以通过喷洒双氧水或过硫酸钠Na2S2O8溶液来处理，以减轻环境污染。Ⅰ.⑴Na用双氧水处理后，产生一种酸式盐和一种