專題二十二化學實驗方案的設計與評價

1、專題二十二 化學實驗方案的設計與評價考點1 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下圖所示(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CaONH3H2OB濃硫酸Na2SO3SO2NaOH溶液C稀硝酸CuNO2H2OD濃鹽酸MnO2Cl2NaOH溶液答案B2.(2013浙江理綜,8,6分)下列說法正確的是()A.實驗室從海帶提取單質(zhì)碘的方法是:取樣灼燒溶解過濾萃取B.用乙醇和濃H2SO4制備乙烯時,可用水浴加熱控制反應的溫度C.氯離子存在時

2、,鋁表面的氧化膜易被破壞,因此含鹽腌制品不宜直接存放在鋁制容器中D.將(NH4)2SO4、CuSO4溶液分別加入蛋白質(zhì)溶液,都出現(xiàn)沉淀,表明二者均可使蛋白質(zhì)變性答案C4.(2013江蘇單科,16,12分)氧化鎂在醫(yī)藥、建筑等行業(yè)應用廣泛。硫酸鎂還原熱解制備高純氧化鎂是一種新的探索。以菱鎂礦(主要成分為MgCO3,含少量FeCO3)為原料制備高純氧化鎂的實驗流程如下:(1)MgCO3與稀硫酸反應的離子方程式為。 (2)加入H2O2氧化時,發(fā)生反應的化學方程式為。(3)濾渣2的成分是(填化學式)。 (4)煅燒過程存在以下反應:2MgSO4+C 2MgO+2SO2+CO2MgSO4+C MgO+SO

3、2+COMgSO4+3C MgO+S+3CO利用下圖裝置對煅燒產(chǎn)生的氣體進行分步吸收或收集。 D中收集的氣體是(填化學式)。B中盛放的溶液可以是(填字母)。a. NaOH溶液b.Na2CO3溶液c.稀硝酸d.KMnO4溶液A中得到的淡黃色固體能與熱的NaOH溶液反應,產(chǎn)物中元素的最高價態(tài)為+4,寫出該反應的離子方程式:。答案(12分)(1)MgCO3+2H+ Mg2+CO2+H2O(2)2FeSO4+H2O2+H2SO4 Fe2(SO4)3+2H2O(3)Fe(OH)3(4)COd3S+6OH- 2S2-+S+3H2O5.(2013重慶理綜,9,15分)某研究小組利用下圖裝置探究溫度對CO還原

4、Fe2O3的影響(固定裝置略)。(1)MgCO3的分解產(chǎn)物為。(2)裝置C的作用是,處理尾氣的方法為。(3)將研究小組分為兩組,按上圖裝置進行對比實驗,甲組用酒精燈、乙組用酒精噴燈對裝置D加熱,反應產(chǎn)物均為黑色粉末(純凈物)。兩組分別用產(chǎn)物進行以下實驗。步驟操作甲組現(xiàn)象乙組現(xiàn)象1取黑色粉末加入稀鹽酸溶解,無氣泡溶解,有氣泡2取步驟1中溶液,滴加K3Fe(CN)6溶液藍色沉淀藍色沉淀3取步驟1中溶液,滴加KSCN溶液變紅無現(xiàn)象4向步驟3溶液中滴加新制氯水紅色褪去先變紅,后褪色乙組得到的黑色粉末是。甲組步驟1中反應的離子方程式為。乙組步驟4中,溶液變紅的原因為;溶液褪色可能的原因及其驗證方法為。從

5、實驗安全考慮,上圖裝置還可采取的改進措施是。答案(15分)(1)MgO、CO2(2)除CO2點燃(3)FeFe3O4+8H+ 2Fe3+Fe2+4H2OFe2+被氧化為Fe3+,Fe3+遇SCN-顯紅色假設SCN-被Cl2氧化,向溶液中加入KSCN溶液,若出現(xiàn)紅色,則假設成立(其他合理答案均可得分)在裝置BC之間添加裝置E防倒吸(其他合理答案均可得分)6.(2013課標,26,13分)醇脫水是合成烯烴的常用方法,實驗室合成環(huán)己烯的反應和實驗裝置如下: +H2O可能用到的有關數(shù)據(jù)如下:相對分子質(zhì)量密度/(gcm-3)沸點/溶解性環(huán)己醇1000.961 8161微溶于水環(huán)己烯820.810 283

6、難溶于水合成反應:在a中加入20 g環(huán)己醇和2小片碎瓷片,冷卻攪動下慢慢加入1 mL濃硫酸。b中通入冷卻水后,開始緩慢加熱a,控制餾出物的溫度不超過90 。分離提純:反應粗產(chǎn)物倒入分液漏斗中分別用少量5%碳酸鈉溶液和水洗滌,分離后加入無水氯化鈣顆粒,靜置一段時間后棄去氯化鈣。最終通過蒸餾得到純凈環(huán)己烯10 g?；卮鹣铝袉栴}:(1)裝置b的名稱是。(2)加入碎瓷片的作用是;如果加熱一段時間后發(fā)現(xiàn)忘記加瓷片,應該采取的正確操作是(填正確答案標號)。A.立即補加B.冷卻后補加C.不需補加D.重新配料(3)本實驗中最容易產(chǎn)生的副產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式為。(4)分液漏斗在使用前須清洗干凈并;在本實驗分離過程中,

7、產(chǎn)物應該從分液漏斗的(填“上口倒出”或“下口放出”)。(5)分離提純過程中加入無水氯化鈣的目的是。(6)在環(huán)己烯粗產(chǎn)物蒸餾過程中,不可能用到的儀器有(填正確答案標號)。A.圓底燒瓶 B.溫度計 C.吸濾瓶D.球形冷凝管 E.接收器(7)本實驗所得到的環(huán)己烯產(chǎn)率是(填正確答案標號)。 A.41% B.50% C.61% D.70%答案(1)直形冷凝管(2)防止暴沸B(3)(4)檢漏上口倒出(5)干燥(或除水除醇)(6)CD(7)C7.(2013課標,36,15分)化學選修2:化學與技術草酸(乙二酸)可作還原劑和沉淀劑,用于金屬除銹、織物漂白和稀土生產(chǎn)。一種制備草酸(含2個結(jié)晶水)的工藝流程如下:

8、回答下列問題:(1)CO和NaOH在一定條件下合成甲酸鈉、甲酸鈉加熱脫氫的化學反應方程式分別為、。(2)該制備工藝中有兩次過濾操作,過濾操作的濾液是,濾渣是;過濾操作的濾液是和,濾渣是。(3)工藝過程中和的目的是。(4)有人建議甲酸鈉脫氫后直接用硫酸酸化制備草酸。該方案的缺點是產(chǎn)品不純,其中含有的雜質(zhì)主要是。(5)結(jié)晶水合草酸成品的純度用高錳酸鉀法測定。稱量草酸成品0.250 g溶于水,用0.050 0 molL-1的酸性KMnO4溶液滴定,至淺粉紅色不消褪,消耗KMnO4溶液15.00 mL,反應的離子方程式為;列式計算該成品的純度。答案化學選修2:化學與技術(1)CO+NaOH HCOON

9、a2HCOONa Na2C2O4+H2(2)NaOH溶液CaC2O4H2C2O4溶液H2SO4溶液CaSO4(3)分別循環(huán)利用氫氧化鈉和硫酸(降低成本),減小污染(4)Na2SO4(5)5C2+2Mn+16H+ 2Mn2+8H2O+10CO28.(2013江蘇單科,19,15分)檸檬酸亞鐵(FeC6H6O7)是一種易吸收的高效鐵制劑,可由綠礬(FeSO47H2O)通過下列反應制備:FeSO4+Na2CO3 FeCO3+Na2SO4FeCO3+C6H8O7 FeC6H6O7+CO2+H2O下表列出了相關金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH(開始沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0 molL-1計算)。金屬

10、離子開始沉淀的pH沉淀完全的pHFe3+1.13.2Al3+3.05.0Fe2+5.88.8(1)制備FeCO3時,選用的加料方式是(填字母),原因是。a.將FeSO4溶液與Na2CO3溶液同時加入到反應容器中b.將FeSO4溶液緩慢加入到盛有Na2CO3溶液的反應容器中c.將Na2CO3溶液緩慢加入到盛有FeSO4溶液的反應容器中(2)生成的FeCO3沉淀需經(jīng)充分洗滌,檢驗洗滌是否完全的方法是。(3)將制得的FeCO3加入到足量檸檬酸溶液中,再加入少量鐵粉,80 下攪拌反應。鐵粉的作用是。反應結(jié)束后,無需過濾,除去過量鐵粉的方法是。(4)最后溶液經(jīng)濃縮、加入適量無水乙醇、靜置、過濾、洗滌、干

11、燥,獲得檸檬酸亞鐵晶體。分離過程中加入無水乙醇的目的是。(5)某研究性學習小組欲從硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3)出發(fā),先制備綠礬,再合成檸檬酸亞鐵。請結(jié)合右圖的綠礬溶解度曲線,補充完整由硫鐵礦燒渣制備FeSO47H2O晶體的實驗步驟(可選用的試劑:鐵粉、稀硫酸和NaOH溶液):向一定量燒渣中加入足量的稀硫酸充分反應,得到FeSO4溶液,得到FeSO47H2O晶體。答案(15分)(1)c避免生成Fe(OH)2沉淀(2)取最后一次的洗滌濾液12 mL于試管中,向其中滴加用鹽酸酸化的BaCl2溶液,若無白色沉淀產(chǎn)生,則表明已洗滌干凈(3)防止+2價的鐵元素被氧化加入適量檸檬

12、酸讓鐵粉反應完全(4)降低檸檬酸亞鐵在水中的溶解量,有利于晶體析出(5)“(過濾,)向反應液中加入足量的鐵粉,充分攪拌后,滴加NaOH溶液調(diào)節(jié)反應液的pH約為5,過濾”或“過濾,向濾液中滴加過量的NaOH溶液,過濾,充分洗滌固體,向固體中加入足量稀硫酸至固體完全溶解,再加入足量的鐵粉,充分攪拌后,過濾”(滴加稀硫酸酸化,)加熱濃縮得到60 飽和溶液,冷卻至0 結(jié)晶,過濾,少量冰水洗滌,低溫干燥考點2 探究組成、性質(zhì)實驗方案的設計與評價1.(2013安徽理綜,28,14分)某酸性工業(yè)廢水中含有K2Cr2O7。光照下,草酸(H2C2O4)能將其中的Cr2轉(zhuǎn)化為Cr3+。某課題組研究發(fā)現(xiàn),少量鐵明礬

13、Al2Fe(SO4)424H2O即可對該反應起催化作用。為進一步研究有關因素對該反應速率的影響,探究如下:(1)在25 下,控制光照強度、廢水樣品初始濃度和催化劑用量相同,調(diào)節(jié)不同的初始pH和一定濃度草酸溶液用量,做對比實驗,完成以下實驗設計表(表中不要留空格)。實驗編號初始pH廢水樣品體積/mL草酸溶液體積/mL蒸餾水體積/mL46010305601030560測得實驗和溶液中的Cr2濃度隨時間變化關系如上圖所示。(2)上述反應后草酸被氧化為(填化學式)。(3)實驗和的結(jié)果表明;實驗中0t1時間段反應速率v(Cr3+)=molL-1min-1(用代數(shù)式表示)。(4)該課題組對鐵明礬Al2Fe

14、(SO4)424H2O中起催化作用的成分提出如下假設,請你完成假設二和假設三:假設一:Fe2+起催化作用;假設二:;假設三:;(5)請你設計實驗驗證上述假設一,完成下表中內(nèi)容。除了上述實驗提供的試劑外,可供選擇的藥品有K2SO4、FeSO4、K2SO4Al2(SO4)324H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2的濃度可用儀器測定實驗方案(不要求寫具體操作過程)預期實驗結(jié)果和結(jié)論答案(14分)(1)實驗編號初始pH廢水樣品體積/mL草酸溶液體積/mL蒸餾水體積/mL2020(2)CO2(3)溶液pH對該反應的速率有影響(4)Al3+起催化作用S起催化作用(5)實驗方案(不要求寫具體操作過程)

15、預期實驗結(jié)果和結(jié)論用等物質(zhì)的量K2SO4Al2(SO4)324H2O代替實驗中的鐵明礬,控制其他反應條件與實驗相同,進行對比實驗反應進行相同時間后,若溶液中c(Cr2)大于實驗中的c(Cr2),則假設一成立;若兩溶液中的c(Cr2)相同,則假設一不成立(本題屬于開放性試題,合理答案均可)2.(2013福建理綜,25,15分)固體硝酸鹽加熱易分解且產(chǎn)物較復雜。某學習小組以Mg(NO3)2為研究對象,擬通過實驗探究其熱分解的產(chǎn)物,提出如下4種猜想:甲:Mg(NO2)2、NO2、O2乙:MgO、NO2、O2丙:Mg3N2、O2丁:MgO、NO2、N2(1)實驗前,小組成員經(jīng)討論認定猜想丁不成立,理由

16、是。查閱資料得知:2NO2+2NaOH NaNO3+NaNO2+H2O針對甲、乙、丙猜想,設計如下圖所示的實驗裝置(圖中加熱、夾持儀器等均省略):(2)實驗過程儀器連接后,放入固體試劑之前,關閉k,微熱硬質(zhì)玻璃管(A),觀察到E中有氣泡連續(xù)放出,表明。稱取Mg(NO3)2固體3.7 g置于A中,加熱前通入N2以驅(qū)盡裝置內(nèi)的空氣,其目的是;關閉k,用酒精燈加熱時,正確操作是先,然后固定在管中固體部位下加熱。觀察到A中有紅棕色氣體出現(xiàn),C、D中未見明顯變化。待樣品完全分解,A裝置冷卻至室溫、稱量,測得剩余固體的質(zhì)量為1.0 g。取少量剩余固體于試管中,加入適量水,未見明顯現(xiàn)象。(3)實驗結(jié)果分析討

17、論根據(jù)實驗現(xiàn)象和剩余固體的質(zhì)量經(jīng)分析可初步確認猜想是正確的。根據(jù)D中無明顯現(xiàn)象,一位同學認為不能確認分解產(chǎn)物中有O2,因為若有O2,D中將發(fā)生氧化還原反應:(填寫化學方程式),溶液顏色會退去;小組討論認定分解產(chǎn)物中有O2存在,未檢測到的原因是。小組討論后達成的共識是上述實驗設計仍不完善,需改進裝置進一步研究。答案(15分)(1)不符合氧化還原反應原理(或其他合理答案)(2)裝置氣密性良好避免對產(chǎn)物O2的檢驗產(chǎn)生干擾(或其他合理答案)移動酒精燈預熱硬質(zhì)玻璃管(3)乙2Na2SO3+O2 2Na2SO4O2在通過裝置B時已參與反應(或其他合理答案)3.(2013四川理綜,9,15分)為了探究AgN

18、O3的氧化性和熱穩(wěn)定性,某化學興趣小組設計了如下實驗。.AgNO3的氧化性將光亮的鐵絲伸入AgNO3溶液中,一段時間后將鐵絲取出。為檢驗溶液中Fe的氧化產(chǎn)物,將溶液中的Ag+除盡后,進行了如下實驗?？蛇x用的試劑:KSCN溶液、K3Fe(CN)6溶液、氯水。(1)請完成下表:操作現(xiàn)象結(jié)論取少量除盡Ag+后的溶液于試管中,加入KSCN溶液,振蕩存在Fe3+取少量除盡Ag+后的溶液于試管中,加入,振蕩存在Fe2+【實驗結(jié)論】Fe的氧化產(chǎn)物為Fe2+和Fe3+.AgNO3的熱穩(wěn)定性用下圖所示的實驗裝置A加熱AgNO3固體,產(chǎn)生紅棕色氣體,在裝置D中收集到無色氣體。當反應結(jié)束后,試管中殘留固體為黑色。(2)裝置B的作用是。(3)經(jīng)小組討論并驗證該無色氣體為O2,其驗證方法是。(4)【查閱資料】Ag2O和粉末狀的Ag均為黑