2023年高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí)第10章化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)第3講實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練

PAGEPAGE2實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)[單獨(dú)成冊(cè)]1．某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案。將濃硫酸與銅片反響制備SO2并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)探究，實(shí)驗(yàn)裝置如以下圖所示：請(qǐng)答復(fù)以下問(wèn)題：(1)裝置B的作用是。(2)設(shè)計(jì)裝置C的目的是驗(yàn)證SO2的性，裝置C中發(fā)生反響的離子方程式是。裝置D中NaOH全部轉(zhuǎn)化為NaHSO3的標(biāo)志是。(3)向NaHSO3溶液中參加NaClO溶液時(shí)，反響有三種可能的情況：Ⅰ.HSOeq\o\al(－,3)與ClO－恰好反響Ⅱ.NaClO缺乏Ⅲ.NaClO過(guò)量甲同學(xué)分別取上述混合溶液于試管中，通過(guò)以下實(shí)驗(yàn)確定該反響屬于哪一種情況，請(qǐng)完成下表：(酸性：H2SO3＞H2CO3＞HClO)序號(hào)實(shí)驗(yàn)操作現(xiàn)象結(jié)論①參加幾小塊CaCO3固體有氣泡產(chǎn)生Ⅰ或Ⅱ②滴加少量淀粉KI溶液，振蕩Ⅲ③滴加少量溴水，振蕩Ⅱ④滴加少量酸性KMnO4溶液，振蕩溶液呈紫色(4)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)證明：室溫下HSOeq\o\al(－,3)的電離平衡常數(shù)Ka與水解平衡常數(shù)Kb的相對(duì)大?。?。解析：(1)二氧化硫極易與溴水反響，所以裝置B的作用是防倒吸；(2)設(shè)計(jì)裝置C中裝的是溴水，溴水具有氧化性，所以C的目的是驗(yàn)證SO2的復(fù)原性，溴被復(fù)原為溴離子、二氧化硫被氧化為硫酸，裝置C中發(fā)生反響的離子方程式是SO2＋Br2＋2H2O=4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2Br－，裝置D中盛有氫氧化鈉和品紅，當(dāng)二氧化硫?qū)溲趸c完全反響后，二氧化硫過(guò)量會(huì)使品紅褪色，所以裝置D中NaOH全部轉(zhuǎn)化為NaHSO3的標(biāo)志是溶液由紅色變?yōu)闊o(wú)色；(3)向NaHSO3溶液中參加NaClO溶液時(shí)，反響有三種可能的情況：Ⅰ.HSOeq\o\al(－,3)與ClO－恰好反響時(shí)反響的方程式為：NaHSO3＋NaClO=Na2SO4＋HCl，滴加少量酸性高錳酸鉀溶液，溶液顯紫色，說(shuō)明沒有復(fù)原性物質(zhì)，反響可能是Ⅰ和Ⅲ；Ⅱ.NaClO缺乏，反響的方程式為2NaHSO3＋NaClO=Na2SO4＋H2O＋SO2↑＋NaCl，二氧化硫復(fù)原溴，使溶液褪色；Ⅲ.NaClO過(guò)量，反響的方程式為：NaHSO3＋2NaClO=Na2SO4＋HClO＋NaCl，次氯酸氧化I－為單質(zhì)，碘單質(zhì)能使淀粉變藍(lán)，溶液變?yōu)樗{(lán)色；(4)HSOeq\o\al(－,3)電離使溶液呈酸性，水解使溶液呈堿性，所以只需要測(cè)常溫下NaHSO3溶液的pH即可判斷HSOeq\o\al(－,3)的電離平衡常數(shù)Ka與水解平衡常數(shù)Kb的相對(duì)大小。答案：(1)防倒吸(或平安瓶)(2)復(fù)原SO2＋Br2＋2H2O=4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2Br－溶液由紅色變?yōu)闊o(wú)色(3)②溶液變?yōu)樗{(lán)色③溴水褪色④Ⅰ和Ⅲ(4)常溫下，用pH試紙(或pH計(jì))測(cè)定NaHSO3溶液的pH，假設(shè)pH＜7，那么Ka＞Kb；假設(shè)pH＞7，那么Ka＜Kb(其它合理答案也可)2．過(guò)碳酸鈉(Na2CO4)是一種很好的供氧劑，其與稀鹽酸反響的化學(xué)方程式為：2Na2CO4＋4HCl=4NaCl＋2CO2＋O2＋2H2O。市售過(guò)碳酸鈉一般都含有碳酸鈉，為測(cè)定某過(guò)碳酸鈉樣品(只含Na2CO4和Na2CO3)的純度，某化學(xué)興趣小組采用以下兩種方案實(shí)施：(1)操作①和③的名稱分別為、。(2)上述操作中，使用到玻璃棒的有(填操作序號(hào))。(3)請(qǐng)簡(jiǎn)述操作③的操作過(guò)程。方案二：按以下圖安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，Q為一塑料氣袋，隨意取適量樣品于其中，翻開分液漏斗活塞，將稀鹽酸滴入氣袋中至充分反響。(4)為測(cè)定反響生成氣體的總體積，滴稀鹽酸前必須關(guān)閉，翻開(填“K1”、“K2”或“K3”(5)當(dāng)上述反響停止后，使K1、K3處于關(guān)閉狀態(tài)，K2處于翻開狀態(tài)，再緩緩翻開K1。B中裝的固體試劑是，為何要緩緩翻開K1？。(6)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，量筒Ⅰ中有xmL水，量筒Ⅱ中收集到了ymL氣體，那么樣品中過(guò)碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是。解析：(1)根據(jù)題目和流程圖可知，樣品經(jīng)操作①，得到樣品mg，可知操作①為稱量；溶液經(jīng)操作③得到固體，從溶液中得到固體的操作為蒸發(fā)結(jié)晶；(2)上述操作中，操作②為溶解，用玻璃棒攪拌，起到加速溶解的作用；③為蒸發(fā)結(jié)晶，用玻璃棒攪拌防止局部溫度過(guò)高；操作③為蒸發(fā)結(jié)晶的操作過(guò)程為：加熱蒸發(fā)至蒸發(fā)皿中出現(xiàn)大量晶體時(shí)，停止加熱，利用余熱蒸干蒸發(fā)皿中的固體，防止燒焦固體；(4)方案二的原理為：Q為一塑料氣袋，當(dāng)Q里面產(chǎn)生氣體后，壓強(qiáng)會(huì)增大，氣袋膨脹，趕出的氣體經(jīng)K3，由量筒Ⅰ測(cè)得，此時(shí)測(cè)得的為反響生成的氣體總體積，要關(guān)閉K1、K2，導(dǎo)管a的作用為平衡氣壓；(5)當(dāng)上述反響停止后，關(guān)閉K3，翻開K2通入空氣，同時(shí)翻開K1，將Q中的氣體趕出進(jìn)入量筒Ⅱ，測(cè)得氧氣的體積，所以必須要除去二氧化碳，所以B中裝的固體為堿石灰，緩緩翻開K1是為了讓Q中的氣體緩慢地流出，讓生成的二氧化碳能充分被B中堿石灰吸收，使量筒內(nèi)收集到較純的O2；(6)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，量筒Ⅰ中有xmL，量筒Ⅱ中收集到了ymL氣體，n(Na2CO4)＝2n(O2)＝2×10－3y/Vm，n(Na2CO3)＝10－3x/Vm－3×10－3y/Vm，那么樣品中過(guò)碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是：w(Na2CO4)＝eq\f(2y×10－3,Vm)×122g/mol÷eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2y×10－3,Vm)×122g/mol＋\f(x－3y×10－3,Vm)×106g/mol))＝eq\f(122y,53x－37y)。答案：(1)稱量蒸發(fā)結(jié)晶(2)②③(3)加熱蒸發(fā)至蒸發(fā)皿中出現(xiàn)大量晶體時(shí)，停止加熱，利用余熱蒸干蒸發(fā)皿中的固體(4)K1，K2K3平衡分液漏斗內(nèi)和反響體系內(nèi)壓強(qiáng)，使稀鹽酸順利滴下，同時(shí)消除滴下稀鹽酸的體積對(duì)氣體體積的影響(5)堿石灰讓生成的二氧化碳能充分被B中堿石灰吸收，使量筒內(nèi)收集到較純的O2(6)122y/(53x－37y)3．青蒿素是烴的含氧衍生物，為無(wú)色針狀晶體。易溶于丙酮、氯仿和苯中，在水中幾乎不溶，熔點(diǎn)為156～157℃。青蒿素是有效的抗瘧藥。從青蒿中提取青蒿素的方法之一是以萃取原理為根底的，主要有乙醚浸取法和汽油浸取法。乙醚浸取法的主要工藝為：請(qǐng)答復(fù)以下問(wèn)題：(1)對(duì)青蒿進(jìn)行枯燥粉碎的目的是。(2)操作Ⅰ的名稱是，操作Ⅱ的名稱是。(3)用以下實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定青蒿素的分子式，將28.2g青蒿素放在硬質(zhì)玻璃管C中充分燃燒：①裝置E中盛放的物質(zhì)是，裝置F中盛放的物質(zhì)是。②該實(shí)驗(yàn)裝置可能產(chǎn)生誤差，造成測(cè)定含氧量偏低，改良方法是。③青蒿素是烴的含氧衍生物，用合理改良后的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，稱得：裝置實(shí)驗(yàn)前/g實(shí)驗(yàn)后/gE22.642.4F80.2146.2青蒿素的最簡(jiǎn)式是。(4)某學(xué)生對(duì)青蒿素的性質(zhì)進(jìn)行探究。將青蒿素參加含有NaOH、酚酞的水溶液中，青蒿素的溶解量較小，加熱并攪拌，青蒿素的溶解量增大，且溶液紅色變淺，說(shuō)明青蒿素與(填字母)具有相似的性質(zhì)。A．乙醇 B．乙酸C．乙酸乙酯 D．葡萄糖解析：(1)為了加快反響速率和增大青蒿素的浸取率，可以對(duì)青蒿進(jìn)行枯燥粉碎以增大青蒿素與乙醚的接觸面積；(2)根據(jù)流程圖，經(jīng)過(guò)操作Ⅰ得到了殘?jiān)?，故操作Ⅰ為過(guò)濾；乙醚和青蒿素是互溶的液體，可以通過(guò)蒸餾別離；(3)①實(shí)驗(yàn)測(cè)定青蒿素的分子式，需要測(cè)定其中的碳、氫、氧的含量，燃燒后生成二氧化碳和水，因此需要測(cè)定二氧化碳和水的質(zhì)量，因此裝置E中盛放無(wú)水CaCl2或P2O5吸收生成的水，裝置F中盛放堿石灰或固體氫氧化鈉，吸收二氧化碳；②裝置左右兩側(cè)都可能使得空氣中的二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入裝置，造成誤差，改良方法是除去裝置左側(cè)通入的空氣中的CO2和水蒸氣，在裝置F后加一個(gè)防止空氣中的CO2和水蒸氣進(jìn)入F的裝置；③E管質(zhì)量增加42.4－22.6＝19.8g，說(shuō)明生成了19.8g水，可得氫元素的質(zhì)量：19.8g×eq\f(2,18)×100%＝2.2g，F(xiàn)管質(zhì)量增加146.2－80.2＝66g，說(shuō)明生成了66g二氧化碳，可得碳元素的質(zhì)量：66g×eq\f(12,44)×100%＝18g，從而可推出含氧元素的質(zhì)量為：28.2－2.2－18＝8g，設(shè)最簡(jiǎn)式為CxHyOz，那么：12x∶y∶16z＝18∶2.2∶8，故x∶y∶z＝15∶22∶5，故該有機(jī)物的最簡(jiǎn)式為C15H22O5；(4)A.乙醇易溶于水，錯(cuò)誤；B.乙酸易溶于水，錯(cuò)誤；C.乙酸乙酯在水中的溶解度不大，參加含有NaOH、酚酞的水溶液后水解生成乙酸，溶液的堿性減弱，溶液紅色變淺，正確；D.葡萄糖易溶于水，錯(cuò)誤；應(yīng)選C。答案：(1)增大青蒿素與乙醚的接觸面積，提高青蒿素的浸取率(2)過(guò)濾蒸餾(3)①無(wú)水CaCl2或P2O5堿石灰(或其他合理答案)②除去裝置左側(cè)通入的空氣中的CO2和水蒸氣，在裝置F后加一個(gè)防止空氣中的CO2和水蒸氣進(jìn)入F的裝置③C15H22O5(4)C4．醋酸亞鉻水合物[Cr(CH3COO)2]2·2H2O是一種氧氣吸收劑，為紅棕色晶體，易被氧化，微溶于乙醇，不溶于水和乙醚(易揮發(fā)的有機(jī)溶劑)。其制備裝置及步驟如下：①檢查裝置氣密性后，往三頸瓶中依次參加過(guò)量鋅粒、適量CrCl3溶液。②關(guān)閉k2翻開k1，旋開分液漏斗的旋塞并控制好滴速。③待三頸瓶?jī)?nèi)的溶液由深綠色(Cr3＋)變?yōu)榱了{(lán)色(Cr2＋)時(shí)，把溶液轉(zhuǎn)移到裝置乙中，當(dāng)出現(xiàn)大量紅棕色晶體時(shí)，關(guān)閉分液漏斗的旋塞。④將裝置乙中混合物快速過(guò)濾、洗滌和枯燥，稱量得到2.76g[Cr(CH3COO)2]2·2H2O。(1)裝置甲中連通管a的作用是。(2)三頸瓶中的Zn除了與鹽酸生成H2外，發(fā)生的另一個(gè)反響的離子方程式為。(3)實(shí)驗(yàn)步驟③中溶液自動(dòng)轉(zhuǎn)移至裝置乙中的實(shí)驗(yàn)操作為。(4)裝置丙中導(dǎo)管口水封的目的是。(5)洗滌產(chǎn)品時(shí)，為了去除可溶性雜質(zhì)和水分，以下試劑的正確使用順序是(填標(biāo)號(hào))。a．乙醚b．去氧冷的蒸餾水c．無(wú)水乙醇(6)假設(shè)實(shí)驗(yàn)所取用的CrCl3溶液中含溶質(zhì)3.17g，那么[Cr(CH3COO)2]2·2H2O(相對(duì)分子質(zhì)量為376)的產(chǎn)率是。(7)一定條件下，[Cr(CH3COO)2]2·2H2O受熱得到CO和CO2的混合氣體，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)這兩種氣體的存在。

。解析：(1)分析題給裝置知裝置甲中連通管a的作用是使分液漏斗液面上方與三頸燒瓶?jī)?nèi)氣壓相等，保證分液漏斗中的液體順利流下。(2)根據(jù)題給信息知三頸瓶中的Zn可與CrCl3反響生成氯化鋅和CrCl2，離子方程式為2Cr3＋＋Zn=2Cr2＋＋Zn2＋。(3)關(guān)閉k1，翻開k2，三頸燒瓶中鋅與鹽酸反響生成的氫氣不能排除使得三頸燒瓶中液面上方壓強(qiáng)增大，將三頸燒瓶中溶液壓入裝置乙中，故實(shí)驗(yàn)操作為關(guān)閉k1，翻開k2。(4)根據(jù)題給信息知醋酸亞鉻水合物易被氧化，故裝置丙中導(dǎo)管口水封的目的是防止空氣進(jìn)入裝置乙氧化二價(jià)鉻。(5)根據(jù)題給信息知醋酸亞鉻水合物微溶于乙醇，不溶于水和乙醚(易揮發(fā)的有機(jī)溶劑)。洗滌產(chǎn)品時(shí)，先用去氧冷的蒸餾水洗去可溶性雜質(zhì)，再用無(wú)水乙醇去除水分，最后用乙醚去除無(wú)水乙醇，試劑的使用順序是b、c、a。(6)CrCl3的質(zhì)量為3.17g，物質(zhì)的量為0.02mol，根據(jù)鉻原子守恒知理論上生成[Cr(CH3COO)2]2·2H2O的物質(zhì)的量為0.01mol，質(zhì)量為3.76g，而實(shí)際產(chǎn)量為2.76g，那么[Cr(CH3COO)2]2·2H2O的產(chǎn)率是2.76/3.76×100%＝73.4%。(7)CO2屬于酸性氧化物，能使澄清石灰水變渾濁，CO具有復(fù)原性，能與灼熱的氧化銅反響生成CO2和銅單質(zhì)，故檢驗(yàn)CO和CO2的混合氣體中這兩種氣體的存在的實(shí)驗(yàn)方案為ⅰ混合氣體通入澄清石灰水，變渾濁，說(shuō)明混合氣體中含有CO2；ⅱ混合氣體通過(guò)灼熱的氧化銅，固體顏色由黑色變紅色，說(shuō)明混合氣體中含有CO。答案：(1)保證分液漏斗中的液體順利流下(2)2Cr3＋＋Zn=2Cr2＋＋Zn2＋(3)關(guān)閉k1，翻開k2(4)防止空氣進(jìn)入裝置乙氧化二價(jià)鉻(5)b、c、a(6)73.4%(7)ⅰ.混合氣體通入澄清石灰水，變渾濁，說(shuō)明混合氣體中含有CO2；ⅱ.混合氣體通過(guò)灼熱的氧化銅，固體顏色由黑色變紅色，說(shuō)明混合氣體中含有CO 5．丙烯酸甲酯是一種重要的工業(yè)原料，某實(shí)驗(yàn)小組制取丙烯酸甲酯的裝置如下圖：CH2=CHCOOH＋HOCH3→CH2=CHCOOCH3＋H2O①取10.0g丙烯酸和6.0g甲醇放置于三頸燒瓶中，連接好冷凝管，用攪拌棒攪拌，水浴加熱。②充分反響后，冷卻，向混合液中參加5%Na2CO3溶液洗至中性。③分液，取上層油狀液體，再用無(wú)水Na2SO4枯燥后蒸餾，收集70～90℃餾分?？赡苡玫降男畔ⅲ悍悬c(diǎn)溶解性丙烯酸141℃與水互溶，易溶于有機(jī)溶劑有毒甲醇65℃與水互溶，易溶于有機(jī)溶劑易揮發(fā)，有毒丙烯酸甲酯80.5℃難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑易揮發(fā)答復(fù)以下問(wèn)題：(1)儀器c的名稱是。(2)混合液用5%Na2CO3溶液洗滌的目的是。(3)請(qǐng)寫出配制100g5%Na2CO3溶液的所使用的玻璃儀器。(4)關(guān)于產(chǎn)品的蒸餾操作(夾持裝置未畫出)，以下圖中有2處錯(cuò)誤，請(qǐng)分別寫出、。為檢驗(yàn)產(chǎn)率，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：①將油狀物質(zhì)提純后平均分成5份，取出1份置于錐形瓶中，參加2.5mol/L的KOH溶液10.00mL，加熱使之完全水解。②用酚酞作指示劑，向冷卻后的溶液中滴加0.5mol/L的HCl溶液，滴到終點(diǎn)時(shí)共消耗鹽酸20.00mL。(5)計(jì)算本次酯化反響丙烯酸的轉(zhuǎn)化率。(6)請(qǐng)列舉2