2019-2020年高考化學(xué)二輪專題題組訓(xùn)練 第14講 考點(diǎn)1 化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)(含解析).doc
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2019-2020年高考化學(xué)二輪專題題組訓(xùn)練 第14講 考點(diǎn)1 化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)(含解析) 1.(xx山東理綜,31)工業(yè)上常利用含硫廢水生產(chǎn)Na2S2O35H2O,實(shí)驗(yàn)室可用如下裝置(略去部分夾持儀器)模擬生產(chǎn)過(guò)程。 燒瓶C中發(fā)生反應(yīng)如下: Na2S(aq)+H2O(l)+SO2(g)===Na2SO3(aq)+H2S(aq) (Ⅰ) 2H2S(aq)+SO2(g)===3S(s)+2H2O(l)(Ⅱ) S(s)+Na2SO3(aq)Na2S2O3(aq)(Ⅲ) (1)儀器組裝完成后,關(guān)閉兩端活塞,向裝置B中的長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)注入液體至形成一段液柱,若________,則整個(gè)裝置氣密性良好。裝置D的作用是________________________________________________________________。 裝置E中為________溶液。 (2)為提高產(chǎn)品純度,應(yīng)使燒瓶C中Na2S和Na2SO3恰好完全反應(yīng),則燒瓶C中Na2S和Na2SO3物質(zhì)的量之比為________。 (3)裝置B的作用之一是觀察SO2的生成速率,其中的液體最好選擇________。 a.蒸餾水 b.飽和Na2SO3溶液 c.飽和NaHSO3溶液 d.飽和NaHCO3溶液 實(shí)驗(yàn)中,為使SO2緩慢進(jìn)入燒瓶C,采用的操作是____________________。已知反應(yīng)(Ⅲ)相對(duì)較慢,則燒瓶C中反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)的現(xiàn)象是_____________。 反應(yīng)后期可用酒精燈適當(dāng)加熱燒瓶A,實(shí)驗(yàn)室用酒精燈加熱時(shí)必須使用石棉網(wǎng)的儀器還有 ________。 a.燒杯 b.蒸發(fā)皿 c.試管 d.錐形瓶 (4)反應(yīng)終止后,燒瓶C中的溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶即可析出Na2S2O35H2O,其中可能含有Na2SO3、Na2SO4等雜質(zhì)。利用所給試劑設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),檢測(cè)產(chǎn)品中是否存在Na2SO4,簡(jiǎn)要說(shuō)明實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象和結(jié)論: ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 已知Na2S2O35H2O遇酸易分解:S2O+2H+===S↓+SO2↑+H2O 供選擇的試劑:稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液 解析 (1)若裝置不漏氣,則長(zhǎng)頸漏斗中會(huì)形成一段液柱并且液柱高度保持不變;裝置D是安全瓶,可防止倒吸;裝置E是尾氣處理裝置,用來(lái)吸收過(guò)量的SO2,故所盛溶液可以是NaOH溶液等。 (2)根據(jù)蓋斯定律,由(Ⅰ)2+(Ⅱ)+(Ⅲ)3,得2Na2S(aq)+Na2SO3(aq)+3SO2(g)===3Na2S2O3(aq),故燒瓶C中Na2S和Na2SO3物質(zhì)的量之比為2∶1。 (3)裝置B中的溶液不能和SO2發(fā)生反應(yīng)。蒸餾水溶解SO2;Na2SO3溶液能與SO2發(fā)生反應(yīng):SO2+Na2SO3+H2O===2NaHSO3;NaHCO3溶液也能與SO2發(fā)生反應(yīng):NaHCO3+SO2===CO2+NaHSO3;飽和NaHSO3溶液不能和SO2反應(yīng),也不溶解SO2。為使SO2緩慢進(jìn)入燒瓶C,應(yīng)使生成SO2的速率減慢,可通過(guò)控制滴加硫酸的速度來(lái)實(shí)現(xiàn);因反應(yīng)(Ⅲ)相對(duì)較慢,C中反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)時(shí)S消耗完,現(xiàn)象是溶液變澄清。蒸發(fā)皿加熱時(shí)不需墊石棉網(wǎng);試管是小型玻璃儀器,加熱時(shí)也不需墊石棉網(wǎng);燒杯、錐形瓶底部面積大,防止受熱不均勻,在加熱時(shí)需墊石棉網(wǎng)。 (4)Na2S2O3和Na2SO3的存在對(duì)SO的檢驗(yàn)有干擾,要先除去。根據(jù)題給信息,可先加入過(guò)量的稀鹽酸將二者除去,排除干擾,再檢驗(yàn)SO的存在。 答案 (1)液柱高度保持不變 防止倒吸 NaOH(合理即可) (2)2∶1 (3)c 控制滴加硫酸的速度(合理即可) 溶液變澄清(或渾濁消失) ad (4)取少量產(chǎn)品溶于足量稀鹽酸,靜置,取上層溶液(或過(guò)濾,取濾液),滴加BaCl2溶液,若出現(xiàn)沉淀則說(shuō)明含有Na2SO4雜質(zhì)(合理即可) 2.(xx濟(jì)南沖刺)氯氣和漂白粉是現(xiàn)代工業(yè)和生活常用的消毒劑、殺菌劑。 (1)實(shí)驗(yàn)室擬用下列裝置制備干燥純凈的氯氣,請(qǐng)按照氣體從左向右流動(dòng)的方向?qū)x器進(jìn)行連接:H→________、________→________、________→________;并指出其中廣口瓶Ⅱ中的試劑為________。 (2)寫出工業(yè)上用氯氣和石灰乳制取漂白粉的化學(xué)反應(yīng)方程式___________。 (3)實(shí)驗(yàn)室有一瓶密封不嚴(yán)的漂白粉樣品,其中肯定存在CaCl2,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),探究該樣品中除CaCl2外可能存在的其他固體物質(zhì)。 ①提出合理假設(shè)。 假設(shè)1:該漂白粉未變質(zhì),只含________; 假設(shè)2:該漂白粉全部變質(zhì),只含________; 假設(shè)3:該漂白粉部分變質(zhì),既含有Ca(ClO)2又含有CaCO3。 ②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 限選用的儀器和藥品:試管、滴管、帶導(dǎo)管的單孔塞、蒸餾水、自來(lái)水、1 molL-1鹽酸、品紅溶液、新制澄清石灰水。(提示:不必檢驗(yàn)Ca2+和Cl-。) 實(shí)驗(yàn)步驟 預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論 步驟1 取少量上述漂白粉于試管中,____________________________________________________ 步驟2 解析 (1)裝置的連接順序是制備裝置→洗氣除雜(除去氯化氫)→干燥裝置→收集裝置→尾氣吸收裝置。除去氯氣中的氯化氫最好用飽和食鹽水溶液。(3)①漂白粉的成分是Ca(ClO)2和CaCl2,在空氣中變質(zhì)后生成CaCO3,由于肯定存在CaCl2,所以除CaCl2外,可能存在的其他固體物質(zhì)就有三種假設(shè):只有Ca(ClO)2,只有CaCO3,既含有Ca(ClO)2又含有CaCO3。②將樣品與鹽酸混合,CaCO3能產(chǎn)生CO2,借助于澄清石灰水檢驗(yàn)其存在;Ca(ClO)2能將鹽酸氧化為氯氣,借助于品紅溶液檢測(cè)其存在。 答案 (1)B A C D E 飽和食鹽水 (2)2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O (3)①Ca(ClO)2 CaCO3?、? 實(shí)驗(yàn)步驟 預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論 步驟1 加入適量1 molL-1鹽酸 溶解后,再將產(chǎn)生的氣體 通入澄清石灰水中 ①若澄清石灰水未變渾濁,則假設(shè)1成立;②若澄清石灰水變渾濁,則假設(shè)2或假設(shè)3成立 步驟2 向步驟1反應(yīng)后的試管中 滴入1~2滴品紅溶液, 振蕩 結(jié)合步驟1中的②:a.若品紅溶液褪色,則假設(shè)3成立;b.若品紅溶液不褪色,則假設(shè)2成立 —————[思維建模]———————————— 三種常見實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的基本流程 1.物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)方案 設(shè)計(jì)的基本流程為:根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)物→確定可能原理→設(shè)計(jì)可能實(shí)驗(yàn)方案→優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案→選擇原料→設(shè)計(jì)反應(yīng)裝置(方法、儀器等)→實(shí)施實(shí)驗(yàn)(步驟、操作要點(diǎn)、控制反應(yīng)條件等)→分離提純產(chǎn)品。 2.性質(zhì)探究性實(shí)驗(yàn)方案 設(shè)計(jì)的基本流程為:根據(jù)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和類型→提出性質(zhì)猜想→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)逐個(gè)驗(yàn)證→記錄現(xiàn)象和數(shù)據(jù)→歸納分析→合理推斷得出結(jié)論。 3.性質(zhì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)方案 設(shè)計(jì)的基本流程為:根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)→設(shè)計(jì)可能實(shí)驗(yàn)方案→優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案→實(shí)施實(shí)驗(yàn)(原理、方法、步驟、儀器、藥品、操作要點(diǎn)等)→觀察現(xiàn)象記錄數(shù)據(jù)→綜合分析得出結(jié)論。 3.(xx西安聯(lián)考)信息時(shí)代產(chǎn)生的大量電子垃圾對(duì)環(huán)境構(gòu)成了極大的威脅。某“變廢為寶”學(xué)生探究小組將一批廢棄的線路板簡(jiǎn)單處理后,得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金屬的混合物,并設(shè)計(jì)出如下制備硫酸銅和硫酸鋁晶體的路線: 請(qǐng)回答下列問題: (1)第①步Cu與酸反應(yīng)的離子方程式為______________________________; 得到濾渣1的主要成分為__________________________________________。 (2)第②步加H2O2的作用是________________________________________, 使用H2O2的優(yōu)點(diǎn)是_______________________________________________; 調(diào)溶液pH的目的是使________生成沉淀。 (3)用第③步所得CuSO45H2O制備無(wú)水CuSO4的方法是_________________。 (4)由濾渣2制取Al2(SO4)318H2O,探究小組設(shè)計(jì)了三種方案: 上述三種方案中,________方案不可行,原因是______________________: 從原子利用率角度考慮,________方案更合理。 (5)探究小組用滴定法測(cè)定CuSO45H2O(Mr=250)含量。取a g試樣配成100 mL溶液,每次取20.00 mL,消除干擾離子后,用c mol L-1 EDTA(H2Y2-)標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn),平均消耗EDTA溶液b mL。滴定反應(yīng)如下:Cu2++ H2Y2-===CuY2-+2H+ 寫出計(jì)算CuSO45H2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式w=__________________________; 下列操作會(huì)導(dǎo)致CuSO45H2O含量的測(cè)定結(jié)果偏高的是________。 a.未干燥錐形瓶 b.滴定終點(diǎn)時(shí)滴定管尖嘴中產(chǎn)生氣泡 c.未除凈可與EDTA反應(yīng)的干擾離子 解析 (1)第①步加稀硫酸、濃硝酸混合酸后加熱,Cu、Al、Fe發(fā)生反應(yīng)生成Cu2+、Al3+、Fe2+。所以濾渣1的成分是Pt和Au,濾液1中的離子是Cu2+、Al3+、Fe2+。Cu和酸反應(yīng)的離子方程式為Cu+4H++2NO Cu2++2NO2↑+2H2O或3Cu+8H++2NO3Cu2++2NO↑+4H2O;(2)第②步加H2O2的作用是把Fe2+氧化為Fe3+,該氧化劑的優(yōu)點(diǎn)是不引入雜質(zhì),產(chǎn)物對(duì)環(huán)境無(wú)污染。調(diào)溶液pH的目的是使Fe3+和Al3+形成沉淀。所以濾液2的成分是Cu2+,濾渣2的成分為氫氧化鐵和氫氧化鋁;(3)用第③步所得CuSO45H2O制備CuSO4的方法應(yīng)是在坩堝中加熱脫水;(4)甲方案在濾渣中只加硫酸會(huì)生成Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3,冷卻、結(jié)晶、過(guò)濾得到的硫酸鋁晶體中混有大量硫酸鐵雜質(zhì),方法不可行;乙和丙方法均可行,乙方案先在濾渣中加H2SO4,生成Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3,再加Al粉和Fe2(SO4)3反應(yīng)生成Al2(SO4)3和Fe,過(guò)濾后,蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過(guò)濾可得硫酸鋁晶體;丙方案先在濾渣中加NaOH,和Al(OH)3反應(yīng)生成NaAlO2,過(guò)濾后再在濾液中加H2SO4生成Al2(SO4)3,蒸發(fā)、冷卻、結(jié)晶、過(guò)濾可得硫酸鋁晶體,但從原子利用率角度考慮方案乙更合理;(5)CuSO45H2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式為w= 100%;滴定時(shí),未干燥錐形瓶,不影響測(cè)定結(jié)果;若滴定終點(diǎn)時(shí)滴定管尖嘴中產(chǎn)生氣泡,所讀取的消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積偏小,使測(cè)定結(jié)果偏低;若未除盡可與EDTA反應(yīng)的離子,消耗EDTA溶液的體積偏大,使測(cè)定結(jié)果偏高。 答案 (1)Cu+4H++2NOCu2++2NO2↑+2H2O或3Cu+8H++2NO3Cu2++2NO↑+4H2O Au、Pt (2)將Fe2+氧化成Fe3+ 不引入雜質(zhì),對(duì)環(huán)境無(wú)污染 Fe3+、Al3+ (3)加熱脫水 (4)甲 所得產(chǎn)品中含有較多Fe2(SO4)3雜質(zhì) 乙 (5)100% c- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問題本站不予受理。
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