2021年20屆實(shí)驗(yàn)之三實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計與評價

20屆實(shí)驗(yàn)之三實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計與評價2020屆實(shí)驗(yàn)之三----化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計與評價1.某研究小組探究電解FeCl2溶液的電極反應(yīng)產(chǎn)物⑴配制1mol/LFeCl2溶液，測得PH=4.91，原因_____________(離子方程式)。從化合價角度分析，F(xiàn)e2+具有______。⑵該小組同學(xué)預(yù)測電解FeCl2溶液兩極的現(xiàn)象：陽極有黃綠色氣體產(chǎn)生陰極有無色氣體產(chǎn)生。該小組同學(xué)用如下圖裝置電解1mol/LFeCl2溶液：實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下【實(shí)驗(yàn)Ⅰ】①取少量銀灰色固體洗滌后，加稀硫酸有氣泡產(chǎn)生，再向溶液中加入_____________________(試劑和現(xiàn)象)，證明該固體為Fe。②該小組同學(xué)進(jìn)一步分析紅褐色固體產(chǎn)生的原因，甲同學(xué)認(rèn)為_______________________________；乙同學(xué)認(rèn)為Cl-放電生成Cl2,Cl2可氧化Fe2+最終生成Fe(OH)3。為證實(shí)結(jié)論，設(shè)計方案如下：用實(shí)驗(yàn)Ⅰ的裝置和1.5v電壓，電解酸化PH=4.91的______________________________，通電5分鐘后，陽極無明顯現(xiàn)象，證實(shí)乙同學(xué)的推論不正確。丙同學(xué)認(rèn)為仍不嚴(yán)謹(jǐn)，原因是產(chǎn)生的氣體溶于水，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)_____________________________________(操作和現(xiàn)象)進(jìn)一步證實(shí)了乙同學(xué)的推論不正確。⑶該小組同學(xué)進(jìn)一步探究電解1mol/LFeCl2溶液電極產(chǎn)物的影響因素。實(shí)驗(yàn)條件操作及現(xiàn)象電壓pH陽極陰極Ⅱ1.5v2.38無氣泡產(chǎn)生，溶液出現(xiàn)少量渾濁，滴加KS溶液變紅色無氣泡產(chǎn)生，電極表面有銀灰色金屬狀固體附著Ⅲ1.5v1.00無氣泡產(chǎn)生，溶液無渾濁現(xiàn)象，滴加KS溶液變紅色有氣泡產(chǎn)生，無固體附著Ⅳ3.0v4.91無氣泡產(chǎn)生，溶液逐漸變渾濁，3分鐘后電極表面有紅褐色固體產(chǎn)生極少量氣泡產(chǎn)生，1分鐘出現(xiàn)鍍層金屬Ⅴ6.0v4.91有氣泡產(chǎn)生，遇濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)。溶液逐漸變渾濁大量氣泡產(chǎn)生，迅速出現(xiàn)鍍層金屬①對比實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可以得出結(jié)論：陽極放電時，酸性較強(qiáng)Fe2+主要生成Fe3+；酸性較弱主要生成Fe(OH)3..陰極______。②對比實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ可以得出結(jié)論：增大電壓，不僅可以改變離子的放電能力，也可以___________。⑷綜合分析上述實(shí)驗(yàn)，電解過程中電極反應(yīng)的產(chǎn)物與______有關(guān)。實(shí)驗(yàn)條件操作及現(xiàn)象電壓pH陽極陰極Ⅰ1.5v4.91無氣泡產(chǎn)生，溶液逐漸變渾濁，5分鐘后電極表面析出紅褐色固體無氣泡產(chǎn)生，4分鐘后電極表面有銀灰色金屬狀固體附著2.磺酰氯SO2Cl2是鋰電池正極活性物質(zhì)，熔點(diǎn)-54.1℃，沸點(diǎn)69.1℃，遇到潮濕的空氣易水解。實(shí)驗(yàn)室可依據(jù)反應(yīng)制備磺酰氯，實(shí)驗(yàn)裝置如圖（夾持裝置均未畫出）請回答下列問題：⑴裝置A可制取氯氣，反應(yīng)的離子方程式為________。⑵裝置B中的試劑是______，儀器C的名稱是______，儀器D的作用是______。⑶為了提高裝置C中反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)條件最好選擇______(填標(biāo)號)。a.冰水浴b.常溫c.加熱至69.1℃⑷SO2Cl2遇到潮濕的空氣易產(chǎn)生大量白霧，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________。⑸磺酰氯SO2Cl2應(yīng)儲存于陰涼、干燥、通風(fēng)的庫房，但久置后會呈現(xiàn)黃色，原因是______。⑹氯磺酸HSO3Cl分解也可得到磺酰氯SO2Cl2，方程式為2HSO3Cl＝H2SO4＋SO2Cl2，此方法得到的產(chǎn)品中混有硫酸。①從分解產(chǎn)物中分離磺酰氯的方法是______。②氯磺酸水解產(chǎn)物中檢驗(yàn)氯離子的實(shí)驗(yàn)操作是_______________________。3.工業(yè)上可用焦炭與二氧化硅的混合物在高溫下與氯氣反應(yīng)生成SiCl4和CO，SiCl4經(jīng)提純后用氫氣還原得高純硅．以下是實(shí)驗(yàn)室制備SiCl4的裝置示意圖．已知：SiCl4熔點(diǎn)為-70.0℃，沸點(diǎn)為57.7℃，且遇水易水解．⑴裝置B中的試劑是________：裝置F的作用為____________．⑵裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：______A裝置中，有一處明顯錯誤是______．⑶裝置D的硬質(zhì)玻璃管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是______．⑷G中吸收氣體一段時間后，吸收液中肯定存在OH-、Cl-和SO42-為探究該吸收液中可能存在的其它酸根離子(忽略空氣中CO2的影響)．【提出假設(shè)】假設(shè)1：只有SO32-；假設(shè)2：既無SO32-也無ClO-：假設(shè)3：只有ClO-．【設(shè)計方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】可供選擇的實(shí)驗(yàn)試劑有：3mol/LH2SO4溶液、1mol/LNaOH溶液、溴水、品紅溶液、0.01mol/LKMnO4溶液、淀粉KI溶液．各取少量吸收液于a、b、c三支試管中，分別滴加適量的3mol/LH2SO4溶液后，進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)．請完成下表：序號操作可能出現(xiàn)的現(xiàn)象結(jié)論向a試管中滴加幾滴______溶液若溶液褪色則假設(shè)1成立若溶液不褪色則假設(shè)2或3成立向b試管中滴加幾滴______溶液若溶液褪色則假設(shè)1或3成立若溶液不褪色假設(shè)2成立向C試管中滴加幾滴______溶液______假設(shè)3成立4.氯化亞鐵是一種常用的還原劑．有關(guān)數(shù)據(jù)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．熔點(diǎn)℃-4553----沸點(diǎn)℃132173----相對式量112.5147162.5127實(shí)驗(yàn)室可以用多種方法來制備無水FeCl2回答下列問題：I.按如圖1裝置用H2還原無水FeCl3制取．⑴用裝置A制取H2，其優(yōu)點(diǎn)是____________；D中反應(yīng)的化學(xué)方程式為______．⑵裝置E的作用是___________________．Ⅱ.按右圖裝置，在三頸燒瓶中放入162.5g無水氯化鐵和225g氯苯，控制反應(yīng)溫度在128℃--139℃加熱3h，反應(yīng)接近100%反應(yīng)如下：2FeCl3＋C6H5Cl→C6H4Cl2＋2FeCl2＋HCl⑶上述反應(yīng)中，還原劑是__________．⑷反應(yīng)溫度接近或超過C6H5Cl的沸點(diǎn)，但實(shí)驗(yàn)過程中C6H5Cl并不會大量損失．原因是_________________．⑸冷卻后，將三頸瓶內(nèi)物質(zhì)經(jīng)過過濾，洗滌，干燥后，得到粗產(chǎn)品．①洗滌所用的試劑可以是______；②簡述回收濾液中C6H5Cl的方案______．⑹僅通過燒杯中的現(xiàn)象變化就可以監(jiān)控氯化鐵的轉(zhuǎn)化率．若要監(jiān)控氯化鐵轉(zhuǎn)化率達(dá)到或超過80%，則燒杯中應(yīng)加入含溶質(zhì)為______g且滴有酚酞的NaOH溶液(忽略滯留氣體)．5.⑴鎂在元素周期表中的位置為____________，氯化鎂的電子式為____________，工業(yè)上用電解無水氯化鎂而不是氧化鎂獲得鎂的原因是___________．⑵儲氫材料Mg(AlH4)2在110℃--200℃時即可分解釋放出H2，同時生成MgH2和Al，Mg(AlH4)2中氫元素的化合價為______，該分解反應(yīng)中氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為___________．⑶儲氫還可借助有機(jī)物，如利用環(huán)己烷和苯之間的可逆反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)儲氫和脫氫：一定條件下，如圖所示裝置可實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的電化學(xué)儲氫(忽略其他有機(jī)物)．①A為電源的_________；氣體a是______．②C電極的電極反應(yīng)式為___________．⑷鎂鋁合金Mg17Al12是一種潛在的儲氫材料，可在氬氣保護(hù)下，將一定化學(xué)計量比的Mg、Al單質(zhì)在一定溫度下熔煉獲得．該合金在一定條件下完全吸氫的反應(yīng)方程式為Mg17Al12＋17H2﹦12Al＋17MgH2得到的混合物X(12Al＋17MgH2)在一定條件下可釋放出氫氣．①熔煉制備鎂鋁合金Mg17Al12時通入氬氣的目的是______．②已知在足量的HCl溶液中，混合物X能完全釋放出H2.1molMg17Al12完全吸氫后得到的混合物X與上述鹽酸完全反應(yīng)，釋放出H2的物質(zhì)的量為__________．6.氧化亞銅是大型水面___防護(hù)涂層的重要原料．某小組通過查閱資料，進(jìn)行如下研究．Ⅰ.Cu2O的制取⑴可以用葡萄糖還原法制Cu2O，是因?yàn)槠咸烟欠肿又泻衉_____(填官能團(tuán)名稱)．⑵實(shí)驗(yàn)室用此方法制取并獲得少量Cu2O固體，需要的玻璃儀器除試管、酒精燈、燒杯外，還需要_____________．Ⅱ.檢驗(yàn)樣品中是否含有CuO.方案1：將制得的Cu2O樣品溶于足量稀硫酸．⑶甲同學(xué)認(rèn)為若溶液變?yōu)樗{(lán)色，則說明樣品中含有CuO雜質(zhì)．乙同學(xué)認(rèn)為此推論不合理，用化學(xué)用語解釋原因________________．⑷甲同學(xué)通過反思，認(rèn)為將定性檢驗(yàn)改為定量測定便能確定樣品中是否含有CuO雜質(zhì)，應(yīng)測量的數(shù)據(jù)是_______________________．方案2：丙同學(xué)認(rèn)為采用如下裝置(所加藥品均足量)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過測定c裝置反應(yīng)后固體的質(zhì)量以及d裝置反應(yīng)前后增重的質(zhì)量，可計算，從而確定樣品中是否含有氧化銅．⑸裝置a中所加的酸是______(填化學(xué)式)，裝置e中堿石灰的作用是______．⑹點(diǎn)燃裝置c中酒精燈之前需進(jìn)行的操作是_________________________．⑺熄滅酒精燈之后，仍需通一段時間H2至試管冷卻，原因是__________________．7.已知CuS和Cu2S均為黑色，常溫下都不溶于稀鹽酸，在氧氣中加熱，最后都轉(zhuǎn)化為CuO和SO2某黑色固體樣品的成分可能是CuO、CuS和Cu2S的一種或幾種．某課外研究小組為探究其成分，設(shè)計以下實(shí)驗(yàn)測定該樣品與氧氣反應(yīng)前后的質(zhì)量變化，同時檢測其氣體產(chǎn)物．⑴獲得氧氣的反應(yīng)方程式為__________硫化亞銅與氧氣反應(yīng)的方程式為__________．⑵利用上述裝置(可重復(fù)使用)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，氣流經(jīng)導(dǎo)管的順序?yàn)開_________________．⑶實(shí)驗(yàn)測得樣品質(zhì)量為m1，與氧氣充分反應(yīng)后的固體質(zhì)量為m2，m1=m2，且C裝置中品紅褪色，則樣品的成分(寫出所有可能情況)____________．⑷該實(shí)驗(yàn)小組為了控制實(shí)驗(yàn)中氧氣的產(chǎn)生速率，設(shè)計了如圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置繼續(xù)探究不同的催化劑對H2O2分解的催化效率．①實(shí)驗(yàn)時可以通過測量_______________________來體現(xiàn)H2O2的分解速率的大?。谡堅O(shè)計實(shí)驗(yàn)比較Fe2+和Cu2+對H2O2分解的催化效率(完成以下實(shí)驗(yàn)方案)：______，_______________________________________________________________________最后，比較兩個實(shí)驗(yàn)的氧氣的體積．(試劑儀器不限，裝置用圖2)8.亞硝酸鈉是重要的防腐劑．某化學(xué)興趣小組以碳和濃硝酸為起始原料，設(shè)計如圖裝置利用一氧化氮與過氧化鈉反應(yīng)制備亞硝酸鈉．夾持裝置和A中加熱裝置已略，氣密性已檢驗(yàn)，查閱資料：①HNO2為弱酸，室溫下存在反應(yīng)3HNO2﹦HNO3＋H2O＋2NO↑；②在酸性溶液中，NO2-可將MnO4-還原為Mn2+．③NO不與堿反應(yīng)，可被酸性KMnO4溶液氧化為硝酸實(shí)驗(yàn)操作：①關(guān)閉彈簧夾，打開A中分液漏斗活塞，滴加一定量濃硝酸，加熱；②一段時間后停止加熱；③從C中取少量固體，檢驗(yàn)是否是亞硝酸鈉．回答下列問題：⑴裝置中儀器a的名稱為______________；D裝置的作用是________________．⑵A中反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______________________________；C中反應(yīng)生成NaNO2的化學(xué)方程式是__________________________________．⑶檢驗(yàn)C中產(chǎn)物有亞硝酸鈉的正確操作是___________填___a取少量生成物溶于水，滴加酚酞試液，若溶液變紅，則含有NaNO2．b取少量生成物溶于稀硫酸，若產(chǎn)生無色氣體并在液體上方變?yōu)榧t棕色，則含有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，則含有NaNO2．⑷經(jīng)檢驗(yàn)C產(chǎn)物中亞硝酸鈉含量較少．a(chǎn).甲同學(xué)認(rèn)為C中產(chǎn)物不僅有亞硝酸鈉，還可能有其它固體物質(zhì)．為排除干擾，甲在B、C裝置間增加裝置E，E中盛放的試劑應(yīng)是__________________(寫名稱)．b.乙同學(xué)認(rèn)為除上述干擾因素外，還會有空氣參與反應(yīng)導(dǎo)致產(chǎn)品不純，所以在實(shí)驗(yàn)操作①前應(yīng)增加一步操作，該操作是____________________________________．⑸NaNO2有毒，國家規(guī)定肉制品中NaNO2含量不能超過30mg/Kg從1000g隔夜熟肉中提取NaNO3與NaNO2后，配成溶液，再用0.00500mol/L的高錳酸鉀酸性溶液滴定，消耗高錳酸鉀溶液16.00，由此計算隔夜熟肉中NaNO2的含量是______mg/Kg．9.㈠以四甲基氯化銨[(CH3)4NCl]水溶液為原料，通過電解法可制備四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]，裝置如圖1所示。⑴收集到(CH3)4NOH的區(qū)域是______填a、b、c或d。⑵寫出電池總反應(yīng)______。㈡乙酸乙酯一般通過乙酸和乙醇酯化合成：已知純物質(zhì)和相關(guān)恒沸混合物的常壓沸點(diǎn)如表：純物質(zhì)沸點(diǎn)℃恒沸混合物(質(zhì)量分?jǐn)?shù))沸點(diǎn)℃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)請完成：⑴關(guān)于該反應(yīng)，下列說法不合理的是______。A.反應(yīng)體系中硫酸有催化作用B化學(xué)方程式前后物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之和相等，所以反應(yīng)的△S等于零C.因?yàn)榉磻?yīng)的△H接近于零，所以溫度變化對平衡轉(zhuǎn)化率的影響大D.因?yàn)榉磻?yīng)前后都是液態(tài)物質(zhì)，所以壓強(qiáng)變化對化學(xué)平衡的影響可忽略不計⑵一定溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K﹦4.0若按化學(xué)方程式中乙酸和乙醇的化學(xué)計量數(shù)比例投料，則乙酸乙酯的平衡產(chǎn)率Y﹦______；若乙酸和乙醇的物質(zhì)的量之比為n：1，相應(yīng)平衡體系中乙酸乙酯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為x，請在圖2中繪制x隨n變化的示意圖(計算時不計副反應(yīng))。⑶工業(yè)上多采用乙酸過量的方法，將合成塔中乙酸、乙醇和硫酸混合液加熱至110℃左右發(fā)生酯化反應(yīng)并回流，直到塔頂溫度達(dá)到70-71℃，開始從塔頂出料?？刂埔宜徇^量的作用有______。⑷研究乙醇催化合成乙酸乙酯的新方法：在常壓下反應(yīng)，冷凝收集，測得常溫下液體收集物中主要產(chǎn)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如圖3所示。關(guān)于該方法，下列推測合理的是______。A.反應(yīng)溫度不宜超過300℃B.增大體系壓強(qiáng)，有利于提高乙醇平衡轉(zhuǎn)化率C.在催化劑作用下，乙醛是反應(yīng)歷程中的中間產(chǎn)物D.提高催化劑的活性和選擇性，減少乙醚、乙烯等副產(chǎn)物是工藝的關(guān)鍵10.氰化鈉Na是一種基本化工原料，同時也是一種劇毒物質(zhì)。一旦泄漏需要及時處理，一般可以通過噴灑雙氧水或過硫酸鈉Na2S2O8溶液來處理，以減輕環(huán)境污染。Ⅰ.⑴Na用雙氧水處理后，產(chǎn)生一種酸式鹽和一種