【名師伴你行】2021屆高考化學二輪復習專題突破提能專訓14-實驗方案的設(shè)計與評價

提能專訓(十四)試驗方案的設(shè)計與評價(時間60分鐘滿分100分)一、選擇題(共5小題，每題4分，共20分)1．下列試驗方案的設(shè)計或結(jié)論不正確的是()A．用潤濕的pH試紙測量飽和Na2CO3溶液的pHB．通過觀看右圖導管中水柱的變化，驗證鐵釘生銹的緣由主要是吸氧腐蝕C．向Mg(OH)2懸濁液中滴加FeCl3溶液，消滅紅褐色沉淀，說明溶解度：Fe(OH)3<Mg(OH)2D．向同pH、同體積的醋酸和鹽酸中加入足量Zn粒，通過完全反應后收集到的H2的體積比較兩種酸的電離程度：醋酸<鹽酸答案：A解析：本題考查了化學試驗方案的設(shè)計，意在考查考生規(guī)范操作化學試驗以及分析試驗現(xiàn)象的力量。A項，測量溶液的pH時，pH試紙不能用蒸餾水潤濕；B項，小試管中導管內(nèi)液面上升，證明大試管中消耗了氧氣，發(fā)生了吸氧腐蝕；C項犯難溶電解質(zhì)的轉(zhuǎn)化，溶解度較大的難溶電解質(zhì)可轉(zhuǎn)化為溶解度較小的難溶電解質(zhì)；pH相同的醋酸和鹽酸，醋酸的物質(zhì)的量濃度大，等體積兩種酸分別與足量Zn粒反應時，前者放出H2多，可比較兩種酸的電離程度。2．(2022·河北保定調(diào)研)下述試驗設(shè)計能夠達到目的的是()編號試驗目的試驗設(shè)計A證明鹽酸的酸性比醋酸強用同一電路測等體積鹽酸、醋酸溶液的導電性B證明H2CO3酸性比H2SiO3強將CO2通入Na2SiO3溶液中C證明鈉的金屬活動性比銅強向CuCl2溶液中投入金屬鈉D證明溶液中含有I－向溶液中加入淀粉溶液答案：B解析：本題考查了試驗設(shè)計學問，意在考查考生對試驗學問的把握狀況。溶液的導電力量與溶液中的離子濃度有關(guān)，離子濃度越大導電力量越強，鹽酸和醋酸的濃度不肯定相同，所以二者的強弱不能通過此試驗確定，A選項錯誤；將CO2通入Na2SiO3溶液中，發(fā)生反應CO2＋Na2SiO3＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓，利用了“強酸制弱酸”原理，所以H2CO3的酸性強于H2SiO3，B選項正確；將鈉投入氯化銅溶液中，鈉與水先反應，所以不能置換出銅，不能證明鈉的金屬性比銅強，C選項錯誤；能使淀粉變藍的是單質(zhì)碘，碘離子不能使淀粉變藍，D選項錯誤。3．(2022·山東仿真沖刺)“綠色化學試驗”已走進課堂，下列做法符合“綠色化學”的是()①試驗室收集氨氣接受圖1所示裝置②試驗室中做氯氣與鈉的反應試驗時接受圖2所示裝置③試驗室中用玻璃棒分別蘸取濃鹽酸和濃氨水做氨氣與鹽酸反應生成銨鹽的試驗④試驗室中接受圖3所示裝置進行銅與稀硝酸的反應A．②③④ B．①②③C．①②④ D．①③④答案：C解析：在③中分別蘸取濃鹽酸、濃氨水做試驗，會揮發(fā)HCl、NH3，不符合綠色化學。4．(2022·邯鄲一模)利用下列試驗裝置進行的相應試驗，不能達到試驗目的的是()A．圖1所示裝置可制取氨氣B．圖2所示裝置可分別CH3CH2OH和CH3COOC2H5混合液C．圖3所示裝置可制取乙烯并驗證其易被氧化D．圖4所示裝置可說明濃H2SO4具有脫水性、強氧化性，SO2具有漂白性、還原性答案：B解析：CH3CH2OH、CH3COOC2H5二者互溶，不能用分液漏斗分別。5．(2022·重慶聯(lián)考)下列裝置能達到試驗目的的是()A．用圖①所示裝置測定NaOH的濃度B．用圖②所示裝置分餾少量石油C．用圖③所示裝置在試驗室制備收集氨氣D．用圖④所示裝置鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉答案：D解析：本題考查化學試驗裝置及其應用，意在考查考生分析試驗和設(shè)計試驗的力量。圖①中NaOH溶液應盛放在堿式滴定管中，圖示為酸式滴定管，A項錯誤；圖②中溫度計水銀球應置于蒸餾燒瓶支管口處，B項錯誤；圖③中收集氨氣的試管中的導管應通到試管底部，C項錯誤；圖④中加熱時澄清石灰水變渾濁，則被加熱的物質(zhì)為NaHCO3，加熱時澄清石灰水無明顯現(xiàn)象，則被加熱的物質(zhì)為Na2CO3，D項正確。二、非選擇題(共4小題，共80分)6．(20分)(2022·河南開封一模)二氧化硫是重要的工業(yè)原料，探究其制備方法和性質(zhì)具有格外重要的意義。(1)工業(yè)上用黃鐵礦(FeS2)在高溫下和氧氣反應制備SO2：4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up7(高溫))8SO2＋2Fe2O3，該反應中被氧化的元素是________(填元素符號)。當該反應轉(zhuǎn)移2.75mol電子時，生成的二氧化硫在標準狀況下的體積為________L。(2)試驗室中用下列裝置測定SO2催化氧化為SO3的轉(zhuǎn)化率(已知SO3熔點為16.8℃，假設(shè)氣體進入裝置時分別被完全吸取，且忽視空氣中CO2①簡述使用分液漏斗向圓底燒瓶中滴加濃硫酸的操作是________________________________________________________________________。②當停止通入SO2，熄滅酒精燈后，需要連續(xù)通一段時間的氧氣，其目的是________________________________________________________________________。③試驗結(jié)束后，若裝置D增加的質(zhì)量為mg，裝置E中產(chǎn)生白色沉淀的質(zhì)量為ng，則此條件下二氧化硫的轉(zhuǎn)化率是____________________(用含字母的代數(shù)式表示，不用化簡)。(3)某愛好小組欲在綠色環(huán)保的條件下探究SO2的性質(zhì)，設(shè)計如圖試驗裝置。B、C、D分別用于檢驗SO2的漂白性、還原性和氧化性，則B中所盛試劑為________；C中反應的離子方程式為______________________；D中的試驗現(xiàn)象為____________________________；E裝置的作用是________________________________________________________________________。答案：(1)S、Fe11.2(2)①打開分液漏斗上的活塞，旋開分液漏斗的旋塞，緩慢滴加②使殘留在裝置中的二氧化硫和三氧化硫被充分吸?、踖q\f(\f(m,80),\f(m,80)＋\f(n,233))×100%(3)品紅溶液SO2＋I2＋2H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2I－＋4H＋試管中有淡黃色沉淀生成吸取尾氣，防止倒吸解析：本題考查化學試驗學問，意在考查考生利用化學原理分析問題的力量。(1)元素化合價上升，發(fā)生氧化反應，由反應方程式可知，被氧化的元素為S和Fe；當反應中轉(zhuǎn)移2.75mol電子時，有0.5molSO2生成，標準狀況下，其體積為11.2L。(2)①通過分液漏斗滴加濃硫酸時，可先打開分液漏斗上的活塞，然后旋開分液漏斗的旋塞，緩慢滴加即可。②為使殘留在裝置中的二氧化硫和三氧化硫被完全吸取，在熄滅酒精燈后應連續(xù)通入一段時間的氧氣。③由于三氧化硫熔點較低，故D裝置中增加的mg為SO3的質(zhì)量，可計算出轉(zhuǎn)化的SO2的物質(zhì)的量為eq\f(m,80)mol,SO2通入E裝置后與Ba(NO3)2溶液反應生成BaSO4，其質(zhì)量為ng，由BaSO4的質(zhì)量可計算出未轉(zhuǎn)化的SO2的物質(zhì)的量為eq\f(n,233)mol，最終計算出二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為eq\f(\f(m,80),\f(m,80)＋\f(n,233))×100%。(3)檢驗SO2的漂白性常用品紅溶液；碘水具有氧化性，可將SO2氧化，其反應的離子方程式為SO2＋I2＋2H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2I－＋4H＋；H2S具有還原性，可與SO2發(fā)生氧化還原反應生成S，即2H2S＋SO2=3S↓＋2H2O，使D裝置的試管中消滅淡黃色沉淀；為避開SO2污染空氣，可用氨水進行吸取，并用倒置漏斗防止倒吸。7．(20分)(2022·安徽皖南八校聯(lián)考)某校爭辯性學習小組的同學進行了以下化學試驗：將金屬鈣置于空氣中燃燒，然后向所得固體產(chǎn)物中加入肯定量蒸餾水，此過程中反應放出大量的熱，并且放出有臭味的氣體。(1)甲同學提出：運用類比學習的思想，Ca與Mg是同一主族元素，化學性質(zhì)具有肯定的相像性，依據(jù)甲同學的觀點寫出Ca在空氣中燃燒時發(fā)生反應的化學方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)乙同學提出：Ca的性質(zhì)比Na活潑，在空氣中燃燒還應有CaO2生成，CaO2與Na2O2性質(zhì)相像，綜合甲、乙同學的觀點寫出Ca燃燒后的固體產(chǎn)物與水反應放出氣體的化學方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)丙同學提出用試驗的方法探究放出的有臭味氣體的成分：【查閱資料】①CaO2遇水反應生成H2O2，H2O2會分解產(chǎn)生肯定量的O3。②碘量法是最常用的臭氧測定方法，其原理為O3＋2KI＋H2O=O2＋I2＋2KOH?！咎岢黾僭O(shè)】假設(shè)1：該有臭味氣體只含NH3；假設(shè)2：該有臭味氣體只含____________；假設(shè)3：該有臭味氣體含有____________?！驹O(shè)計方案進行試驗探究】限選試驗試劑：紅色石蕊試紙、藍色石蕊試紙、pH試紙、淀粉-KI溶液、蒸餾水。設(shè)計試驗方案證明假設(shè)，請在下表中寫出試驗操作步驟、預期現(xiàn)象與結(jié)論。答案：(1)2Ca＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))2CaO、3Ca＋N2eq\o(=,\s\up7(點燃))Ca3N2、2Ca＋CO2eq\o(=,\s\up7(點燃))2CaO＋C(2)2CaO2＋2H2O=2Ca(OH)2＋O2↑、Ca3N2＋6H2O=3Ca(OH)2＋2NH3↑(3)O3O3和NH3試驗操作步驟預期現(xiàn)象與結(jié)論向試管中加入少量水，將潮濕的紅色石蕊試紙置于試管口；另取少量Ca燃燒后的固體產(chǎn)物于另一支試管中，向試管中加入少量水，將產(chǎn)生的氣體通入淀粉-KI溶液中若紅色石蕊試紙顯藍色，而淀粉-KI溶液不變色，則假設(shè)1成立；若紅色石蕊試紙不顯藍色，而淀粉-KI溶液變藍色，則假設(shè)2成立；若紅色石蕊試紙顯藍色，且淀粉-KI溶液變藍色，則假設(shè)3成立【命題立意】本題考查綜合試驗探究，意在考查考生對化學試驗基本方法和技能的把握狀況。解析：(1)依據(jù)甲同學的觀點，Ca與Mg的化學性質(zhì)具有肯定的相像性，Mg在空氣中燃燒，可與O2、N2、CO2反應，所以Ca也能與O2、N2、CO2反應，由此可寫出反應的化學方程式。(2)綜合甲、乙同學的觀點，Ca在空氣中燃燒的固體產(chǎn)物有CaO、Ca3N2和CaO2，其中CaO2、Ca3N2與水反應均會產(chǎn)生氣體，留意Ca3N2與水的反應相當于Ca2＋與N3－發(fā)生的相互促進的水解反應，N3－與水中的氫離子結(jié)合生成NH3。8．(20分)(2022·四川眉山市診斷性考試)依據(jù)Mg能在CO2中燃燒，某愛好小組推想Na應當也能在CO2中燃燒，且固體產(chǎn)物可能為C、Na2O和Na2CO3中的兩種或三種。該小組用如圖裝置進行了試驗探究。已知PdCl2能被CO還原得到黑色的Pd?；卮鹣铝袉栴}：(1)為了使反應隨開隨用，隨關(guān)隨停，上圖虛線方框內(nèi)應選用________裝置(填下圖字母代號)，如何檢驗所選裝置的氣密性________。(2)裝置2中所盛試劑為________。A．NaOH溶液B．飽和NaHCO3溶液C．飽和Na2CO3溶液D．飽和NaCl溶液(3)檢測裝置的氣密性完好并裝好藥品后，在點燃酒精燈前應先進行裝置1中的反應操作，待觀看到現(xiàn)象時，再點燃酒精燈，這步操作的目的是________________________________________________________________________。(4)由試驗現(xiàn)象和進一步的探究得出反應機理。A．裝置6中有黑色沉淀生成；B．取反應后盛Na的玻璃管中固體物質(zhì)23.0g溶于足量的水中，無氣泡產(chǎn)生且得到澄清的溶液；將溶液加水稀釋配成250mL的溶液；C．取25.00mL步驟B的溶液，滴加足量BaCl2溶液，將生成的白色沉淀過濾、洗滌、干燥，稱量得固體質(zhì)量為1.97g。①步驟C中不溶物干燥前必需經(jīng)過洗滌，如何檢驗該沉淀是否洗滌潔凈________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②該探究得出鈉與二氧化碳反應的化學方程式為________________________________________________________________________。答案：(1)C'關(guān)閉彈簧夾，向長頸漏斗中加水，一段時間后靜置液面保持不變，說明氣密性良好(2)B(3)裝置5中消滅大量渾濁；排盡裝置中的空氣(4)①取最終一次洗滌液加入稀H2SO4，不消滅渾濁說明沉淀洗滌潔凈②6Na＋4CO2eq\o(=,\s\up7(△))2Na2O＋Na2CO3＋3CO解析：(1)C裝置是接受固液分開的設(shè)計，打開彈簧夾，加入液體反應開頭，關(guān)閉彈簧夾，氣體產(chǎn)生的壓強使固液分開，反應停止，檢驗有多個出口的試驗裝置的氣密性，一般只保留一個出口，封住其他出口進行試驗，關(guān)閉彈簧夾，向長頸漏斗中加水，一段時間后靜置液面保持不變，說明氣密性良好。(2)CaCO3與鹽酸反應產(chǎn)生的CO2中會混有HCl雜質(zhì)，故應用飽和NaHCO3溶液除去HCl，NaOH、Na2CO3都會消耗CO2。(3)CO易燃，混有空氣可能會發(fā)生爆炸，反應前需用CO2排盡裝置中的空氣，當觀看到5中澄清石灰水變渾濁時，認為裝置中布滿CO2，空氣已排盡。(4)①檢驗洗滌是否潔凈，一般是要取最終一次的洗滌液，進行檢驗可能存在的雜質(zhì)離子，鑒于洗滌液中離子濃度較低，一般檢驗易消滅現(xiàn)象的離子如Ba2＋或Cl－等，取最終一次洗滌液加入稀H2SO4，不消滅渾濁說明沉淀已洗滌潔凈。(5)據(jù)試驗現(xiàn)象知產(chǎn)物中無C單質(zhì)，無Na剩余，據(jù)BaCO3的質(zhì)量計算出n(Na2CO3)＝n(BaCO3)＝1.97g÷197g·mol－1×10＝0.1mol，m(Na2CO3)＝0.1mol×106g·mol－1＝10.6g。所以固體中含有Na2O，n(Na2O)＝(23g－10.6g)÷62g·mol－1＝0.2mol，依據(jù)氧化還原反應原理，反應中CO2中C化合價下降為＋2價的CO，故反應方程式為6Na＋4CO2eq\o(=,\s\up7(△))2Na2O＋Na2CO3＋3CO。9．(20分)(2022·安徽省省級示范校聯(lián)考)NaHSO3可被過量KIO3氧化，當NaHSO3完全消耗時即有I2析出。某課題組用淀粉作指示劑，通過測定溶液變藍所用時間來探究影響化學反應速率的因素。(1)寫出NaHSO3溶液與過量KIO3溶液反應生成I2的離子方程式：________________________________________________________________________。(2)調(diào)整反應物濃度和溫度進行對比試驗，記錄結(jié)果如下：試驗編號0.02mol/LNaHSO3溶液/mL0.02mol/LKIO3溶液/mLH2O/mL反應溫度/℃溶液變藍的時間t/s①1015a10t1②1030010t2③10b020t3表中a＝________，b＝________。(3)轉(zhuǎn)變反應溫度，重復試驗③，得到溫度(T)與溶液變藍所需時間(t)的關(guān)系如圖所示(“×××”表示超過50℃①在30℃下，若溶液變藍時，I2的物質(zhì)的量為nmol，則從反應開頭至溶液變藍，IO－3的平均反應速率為____________mol·L－1·s－1②依據(jù)圖像，請你分析溫度低于50℃時，溶液變藍所需時間與反應溫度的關(guān)系：____________________________(4)將NaHSO3溶液與KIO3溶液混合(預先加入可溶性淀粉為指示劑)，用速率檢測儀檢測出起始階段反應速率漸漸增大，一段時間后反應速率又漸漸減小。課題組對起始階段反應速率漸漸增大的緣由提出如下假設(shè)，請你完成假設(shè)二和假設(shè)三：假設(shè)一：反應生成的SOeq\o\al(2－,4)對反應起催化作用，SOeq\o\al(2－,4)濃度越大反應速率越快；假設(shè)二：_______________________________________________________________________；假設(shè)三：_______________________________________________________________________；……(5)請你設(shè)計試驗驗證上述假設(shè)一，完成下表中內(nèi)容(反應速率可用測速儀測定)。試驗方案(不要求寫出具體操作過程)預期試驗現(xiàn)象和結(jié)論答案：(1)2IOeq\o\al(－,3)＋5HSOeq\o\al(－,3)=5SOeq\o\al(2－,4)＋I2＋3H＋＋H2O(2)1530(3)①eq\f(2n,40×10－3×65)②溫度低于30℃時，溫度越高，溶液變藍所需時間越短；溫度高于30℃時，溫度越高，溶液變藍所需時間越長(本小題具有開放性，答案合理即可)(4)反應生成的H＋對反應起催化作用，H＋濃度越大反應速率越快'反應生成的I2對反應起催化作用，I2濃度越大反應速率越快(或該反應是放熱反應，溫度上升導致反應速率加快)(本小題具有開放性，答案合理即可)(5)試驗方案(不要求寫出具體操作過程)預期試驗現(xiàn)象和結(jié)論在燒杯甲中將NaHSO3溶液與過量KIO3溶液混合，用測速儀測定其起始時的反應速率v(甲)；在燒杯乙中進行同一反應(不同的是乙燒杯中預先加入少量Na2SO4或K2SO4粉末，其他反應條件均完全相同)，測定其起始階段的相同時間內(nèi)的反應速率v(乙)若v(甲)＝v(乙)，則假設(shè)一不成