【名師伴你行】2021屆高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)專題突破高考真題1-14-實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評價

試做真題備考升華成功考生必做高考真題1．(2022·新課標(biāo)Ⅱ)某小組以CoCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、濃氨水為原料，在活性炭催化下，合成了橙黃色晶體X。為確定其組成，進(jìn)行如下試驗(yàn)。①氨的測定：精確稱取wgX，加適量水溶解，注入如圖所示的三頸瓶中，然后逐滴加入足量10%NaOH溶液，通入水蒸氣，將樣品液中的氨全部蒸出，用V1mLc1mol·L－1的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液吸取。蒸氨結(jié)束后取下接收瓶，用c2mol·L－1NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過剩的HCl，到終點(diǎn)時消耗V2mLNaOH溶液。氨的測定裝置(已省略加熱和夾持裝置)②氯的測定：精確?????稱取樣品X，配成溶液后用AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，K2CrO4溶液為指示劑，至消滅淡紅色沉淀不再消逝為終點(diǎn)(Ag2CrO4為磚紅色)?；卮鹣铝袉栴}：(1)裝置中平安管的作用原理是_____________________。(2)用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過剩的HCl時，應(yīng)使用________式滴定管，可使用的指示劑為________。(3)樣品中氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表達(dá)式為_______________________。(4)測定氨前應(yīng)當(dāng)對裝置進(jìn)行氣密性檢驗(yàn)，若氣密性不好測定結(jié)果將________(填“偏高”或“偏低”)。(5)測定氯的過程中，使用棕色滴定管的緣由是__________；滴定終點(diǎn)時，若溶液中c(Ag＋)＝2.0×10－5mol·L－1，c(CrOeq\o\al(2－,4))為________mol·L－1。[已知：Ksp(Ag2CrO4)＝1.12×10－12](6)經(jīng)測定，樣品X中鈷、氨和氯的物質(zhì)的量之比為1∶6∶3，鈷的化合價為________。制備X的化學(xué)方程式為_________________；X的制備過程中溫度不能過高的緣由是______________________。答案：(1)當(dāng)A中壓力過大時，平安管中液面上升，使A瓶中壓力穩(wěn)定(2)堿酚酞(或甲基紅)(3)eq\f(c1V1－c2V2×10－3×17,w)×100%(4)偏低(5)防止硝酸銀見光分解2.8×10－3(6)＋32CoCl2＋2NH4Cl＋10NH3＋H2O2=2[Co(NH3)6]Cl3＋2H2O溫度過高過氧化氫分解、氨氣逸出解析：(1)若沒有A中的平安管，當(dāng)A中產(chǎn)生氣體時，會因裝置壓力過大發(fā)生危急，反之，有平安管存在，當(dāng)A中壓力過大時，平安管中的液面會上升，使A瓶中壓力穩(wěn)定。(2)由題意知，用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過剩的HCl時，NaOH溶液應(yīng)放入堿式滴定管中，可使用酚酞作指示劑，滴定至終點(diǎn)時溶液由無色變?yōu)闇\紅色。(3)已知鹽酸的總的物質(zhì)的量為c1mol·L－1×V1mL×10－3L·mL－1＝c1V1×10－3mol，NH3反應(yīng)完后剩余的鹽酸用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，可求出剩余的鹽酸為c2×V2×10－3mol，由NH3＋HCl=NH4Cl可求出NH3的物質(zhì)的量。進(jìn)而求出weq\f(c1V1－c2V2×10－3×17,w)×100%。(4)若裝置氣密性不好，會有NH3外逸，而不被HCl吸取，則剩余的HCl的物質(zhì)的量會增多，消耗NaOH增多，即c2V2的值增大，由(3)中計(jì)算式可知氨的測定結(jié)果偏低。(5)AgNO3是見光易分解的物質(zhì)，使用棕色滴定管的目的是防止AgNO3分解而影響試驗(yàn)結(jié)果；由Ag2CrO4的溶度積常數(shù)Ksp＝1.12×10－12，c(Ag＋)＝2.0×10－5mol·L－1，可求出c(CrOeq\o\al(2－,4))＝eq\f(Ksp,c2Ag＋)＝eq\f(1.12×10－12,2.0×10－52)mol·L－1＝2.8×10－3mol·L－1。(6)樣品X中鈷、氨和氯的物質(zhì)的量之比為1∶6∶3，可寫出化學(xué)式為[Co(NH3)6]Cl3，由化合物中正負(fù)化合價代數(shù)和為0計(jì)算，NH3整體為0價，氯為－1價，故Co為＋3價；從而推出制備X的化學(xué)方程式為2CoCl2＋2NH4Cl＋10NH3＋H2O2=2[Co(NH3)6]Cl3＋2H2O。由于溫度過高時H2O2易分解，NH3易揮發(fā)，故制備過程中溫度不能過高，否則H2O2分解，NH3揮發(fā)。2．(2022·江蘇化學(xué)，節(jié)選)磷酸鐵(FePO4·2H2O，難溶于水的米白色固體)可用于生產(chǎn)藥物、食品添加劑和鋰離子電池的正極材料。試驗(yàn)室可通過下列試驗(yàn)制備磷酸鐵。(1)稱取肯定量已除去油污的廢鐵屑，加入稍過量的稀硫酸，加熱、攪拌，反應(yīng)一段時間后過濾。反應(yīng)加熱的目的是_____________________________________________________。(2)向?yàn)V液中加入肯定量H2O2氧化Fe2＋。為確定加入H2O2的量，需先用K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定濾液中的Fe2＋，離子方程式如下：Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O①在向滴定管中注入K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液前，滴定管需要檢漏、______________和__________________。②若滴定xmL濾液中的Fe2＋，消耗amol·L－1K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液bmL，則濾液中c(Fe2＋)＝________mol·L－1。③為使濾液中的Fe2＋完全被H2O2氧化，下列試驗(yàn)條件把握正確的是________(填序號)。A．加入適當(dāng)過量的H2O2溶液B．緩慢滴加H2O2溶液并攪拌C．加熱，使反應(yīng)在較高溫度下進(jìn)行D．用氨水調(diào)整溶液pH＝7(3)將肯定量的Na2HPO4溶液(溶液顯堿性)加入含有Fe3＋的溶液中，攪拌、過濾、洗滌、干燥得到FePO4·2H2O。若反應(yīng)得到的FePO4·2H2O固體呈棕黃色，則磷酸鐵中混有的雜質(zhì)可能為_____。答案：(1)加快鐵與稀硫酸反應(yīng)速率(2)①用蒸餾水洗凈用K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液潤洗2～3次②eq\f(6ab,x)③AB(3)Fe(OH)3(或氫氧化鐵)解析：(1)溫度越高反應(yīng)速率越快，因此加熱可以加快反應(yīng)的速率。(2)①滴定管要先用蒸餾水洗滌，再用待裝液體潤洗。②依據(jù)題給離子方程式可知，n(Fe2＋)＝6n(Cr2Oeq\o\al(2－,7))，c(Fe2＋)＝eq\f(nFe2＋,x×10－3L)＝eq\f(6nCr2O2－7,x×10－3L)＝eq\f(6ab,x)mol·L－1。③加入過量的H2O2，可以使Fe2＋充分被氧化；緩慢滴加H2O2并攪拌，可以使反應(yīng)更充分；加熱會使H2O2發(fā)生分解；加入氨水會使Fe2＋轉(zhuǎn)化為沉淀。故答案為AB。(3)由于堿性溶液中Fe3＋反應(yīng)生成紅褐色的Fe(OH)3沉淀，從而使得到的FePO4·2H2O固體呈棕黃色。3．(2022·天津高考)Na2S2O3是重要的化工原料，易溶于水，在中性或堿性環(huán)境中穩(wěn)定。Ⅰ.制備Na2S2O3·5H2O反應(yīng)原理：Na2SO3(aq)＋S(s)eq\o(=,\s\up17(△))Na2S2O3(aq)試驗(yàn)步驟：①稱取15gNa2SO3加入圓底燒瓶中，再加入80mL蒸餾水。另取5g研細(xì)的硫粉，用3mL乙醇潤濕，加入上述溶液中。②安裝試驗(yàn)裝置(如圖所示，部分夾持裝置略去)，水浴加熱，微沸60分鐘。③趁熱過濾，將濾液水浴加熱濃縮，冷卻析出Na2S2O3·5H2O，經(jīng)過濾、洗滌、干燥，得到產(chǎn)品。回答問題：(1)硫粉在反應(yīng)前用乙醇潤濕的目的是_____________________________________________________。(2)儀器a的名稱是________，其作用是________。(3)產(chǎn)品中除了有未反應(yīng)的Na2SO3外，最可能存在的無機(jī)雜質(zhì)是________。檢驗(yàn)是否存在該雜質(zhì)的方法是_____________________。(4)該試驗(yàn)一般把握在堿性環(huán)境下進(jìn)行，否則產(chǎn)品發(fā)黃，用離子反應(yīng)方程式表示其緣由：__________________________。Ⅱ.測定產(chǎn)品純度精確?????稱取Wg產(chǎn)品，用適量蒸餾水溶解，以淀粉作指示劑，用0.1000mol·L－1碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。反應(yīng)原理為：2S2Oeq\o\al(2－,3)＋I(xiàn)2=S4Oeq\o\al(2－,6)＋2I－(5)滴定至終點(diǎn)時，溶液顏色的變化：________________。(6)測定起始和終點(diǎn)的液面位置如圖，則消耗碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液體積為________mL。產(chǎn)品的純度為(設(shè)Na2S2O3·5H2O相對分子質(zhì)量為M)______________________________________________________。Ⅲ.Na2S2O3的應(yīng)用(7)Na2S2O3還原性較強(qiáng)，在溶液中易被Cl2氧化成SOeq\o\al(2－,4)，常用作脫氯劑，該反應(yīng)的離子方程式為__________________________。答案：(1)使硫粉易于分散到溶液中(2)冷凝管冷凝回流(3)Na2SO4取少量產(chǎn)品溶于過量稀鹽酸，過濾，向?yàn)V液中加BaCl2溶液，若有白色沉淀，則產(chǎn)品中含有Na2SO4(4)S2Oeq\o\al(2－,3)＋2H＋=S↓＋SO2↑＋H2O(5)由無色變藍(lán)色(6)18.10eq\f(3.620×10－3M,W)×100%(7)S2Oeq\o\al(2－,3)＋4Cl2＋5H2O=2SOeq\o\al(2－,4)＋8Cl－＋10H＋解析：(1)硫粉難溶于水，微溶于乙醇，故硫粉用乙醇潤濕后易集中到溶液中。(2)裝置中儀器a(冷凝管)可以將揮發(fā)出的乙醇冷凝回流到燒瓶中。(3)因反應(yīng)物Na2SO3易被空氣中的氧氣氧化成Na2SO4，故可能存在的無機(jī)雜質(zhì)是Na2SO4；檢驗(yàn)產(chǎn)品中是否含有Na2SO4，即檢驗(yàn)SOeq\o\al(2－,4)是否存在，需要防止SOeq\o\al(2－,3)的干擾，故不能用具有強(qiáng)氧化性的硝酸酸化，而應(yīng)用鹽酸酸化，過濾除去不溶物，再向?yàn)V液中滴加氯化鋇溶液。(4)產(chǎn)品發(fā)黃，說明產(chǎn)品中含有硫雜質(zhì)，這是由于在酸性環(huán)境中Na2S2O3不穩(wěn)定，發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋S2Oeq\o\al(2－,3)=S↓＋SO2↑＋H2O。(5)滴定終點(diǎn)時，過量的單質(zhì)碘使無色的淀粉溶液變藍(lán)，可指示滴定終點(diǎn)。(6)起始讀數(shù)為0.00mL，終點(diǎn)讀數(shù)為18.10mL，所以消耗碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為18.10mL－0.00mL＝18.10mL；依據(jù)2Na2S2O3·5H2O～2S2Oeq\o\al(2－,3)～I(xiàn)2，得n(Na2S2O3·5H2O)＝2n(I2)＝2×0.1000mol·L－1×18.10×10－3L＝3.620×10－3mol，則產(chǎn)品的純度＝eq\f(3.620×10－3mol×Mg/mol,Wg)×100%＝eq\f(3.620×10－3M,W)×100%。(7)S2Oeq\o\al(2－,3)被Cl2氧化成SOeq\o\al(2－,4)，Cl2被還原為Cl－，首先依據(jù)化合價升降總值相等寫出S2Oeq\o\al(2－,3)＋4Cl2→2SOeq\o\al(2－,4)＋8Cl－，然后依據(jù)原子守恒和電荷守恒配平得：S2Oeq\o\al(2－,3)＋4Cl2＋5H2O=2SOeq\o\al(2－,4)＋8Cl－＋10H＋。4．(2021·安徽理綜)某酸性工業(yè)廢水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)能將其中的Cr2Oeq\o\al(2－,7)轉(zhuǎn)化為Cr3＋。某課題組爭辯發(fā)覺，少量鐵明礬[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可對該反應(yīng)起催化作用。為進(jìn)一步爭辯有關(guān)因素對該反應(yīng)速率的影響，探究如下：(1)在25℃試驗(yàn)編號初始pH廢水樣品體積/mL草酸溶液體積/mL蒸餾水體積/mL①4601030②5601030③560測得試驗(yàn)①和②溶液中的Cr2Oeq\o\al(2－,7)濃度隨時間變化關(guān)系如圖所示。(2)上述反應(yīng)后草酸被氧化為________(填化學(xué)式)。(3)試驗(yàn)①和②的結(jié)果表明________________；試驗(yàn)①中0～t1時間段反應(yīng)速率v(Cr3＋)＝____________________mol·L－1·min－1(用代數(shù)式表示)。(4)該課題組對鐵明礬[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假設(shè)，請你完成假設(shè)二和假設(shè)三：假設(shè)一：Fe2＋起催化作用；假設(shè)二：________________；假設(shè)三：________________；……(5)請你設(shè)計(jì)試驗(yàn)驗(yàn)證上述假設(shè)一，完成下表中內(nèi)容。[除了上述試驗(yàn)供應(yīng)的試劑外，可供選擇的藥品有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2Oeq\o\al(2－,7)的濃度可用儀器測定]試驗(yàn)方案(不要求寫具體操作過程)預(yù)期試驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論答案：(1)試驗(yàn)編號初始pH廢水樣品體積/mL草酸溶液體積/mL蒸餾水體積/mL③2020(2)CO2(3)溶液pH對該反應(yīng)的速率有影響eq\f(2c0－c1,t1)(4)Al3＋起催化作用SOeq\o\al(2－,4)起催化作用(5)試驗(yàn)方案(不要求寫具體操作過程)預(yù)期試驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論用等物質(zhì)的量K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O代替試驗(yàn)①中的鐵明礬，把握其他反應(yīng)條件與試驗(yàn)①相同，進(jìn)行對比試驗(yàn)反應(yīng)進(jìn)行相同時間后，若溶液中c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))大于試驗(yàn)①中的c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))，則假設(shè)一成立；若兩溶液中的c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))相同，則假設(shè)一不成立(本題屬于開放性試題，合理答案均可)解析：(1)依據(jù)題設(shè)要求，①和②數(shù)據(jù)對比可得出不同pH對反應(yīng)速率的影響，②和③數(shù)據(jù)對比可得出草酸用量對反應(yīng)速率的影響。依據(jù)試驗(yàn)單一變量原則，設(shè)計(jì)試驗(yàn)③時，只能允許草酸用量發(fā)生變化，且保證混合溶液其他成分濃度變化相同，故保證②和③中混合溶液總體積相同。本題可以選擇的組合有多種。例如：草酸溶液體積/mL蒸餾水體積/mL2020或15252515a(0<a<40，且a≠10)40－a(3)由試驗(yàn)①和②及對應(yīng)圖像可知溶液pH對該反應(yīng)速率有影響。pH越小，圖像斜率越大，說明反應(yīng)速率越快。依據(jù)圖像中①的變化可以求出v(Cr2Oeq\o\al(2－,7))＝eq\f(c0－c1,t1)mol·L－1·min－1，再結(jié)合反應(yīng)Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋3C2Oeq\o\al(2－,4)＋14H＋=2Cr3＋＋6CO2↑＋7H2O可得關(guān)第式：v(Cr3＋)＝eq\f(2c0－c1,t1)mol·L－1·min－1。(4)分析鐵明礬[Al2Fe(SO4)4·24H2O]的成分，可以提出另外兩個假設(shè)分別是Al3＋起催化作用，SOeq\o\al(2－,4)起催化作用。(5)完成本試驗(yàn)的關(guān)鍵是選擇對比試驗(yàn)并把握單一變量(Fe2＋的有和無)。最簡捷的做法為選擇試驗(yàn)①作為參照試驗(yàn)，該試驗(yàn)用等物質(zhì)的量的K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O代替試驗(yàn)①中的鐵明礬，并把握其他試驗(yàn)條件與①相同，進(jìn)行對比試驗(yàn)。另外，還可以選擇②或③作為參照試驗(yàn)，其他操作相同。本題也可以另外設(shè)計(jì)對比試驗(yàn)，例如：試驗(yàn)方案預(yù)期試驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論在兩支盛有相同草酸和廢水的試管中，一支加入少量K2SO4固體，另一支加入少量FeSO4固體，把握其他變量相同反應(yīng)進(jìn)行相同時間后，若加入FeSO4的試管中c(Cr2Oeq\o\al(2－,7))的變化較大，則假設(shè)一成立，反之不成立5.(2021·江蘇高考)檸檬酸亞鐵(FeC6H6O7)是一種易吸取的高效鐵制劑，可由綠礬(FeSO4·7H2O)通過下列反應(yīng)制備：FeSO4＋Na2CO3=FeCO3↓＋Na2SO4FeCO3＋C6H8O7=FeC6H6O7＋CO2↑＋H2O下表列出了相關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH(開頭沉淀的pH按金屬離子濃度為1.0mol·L－1計(jì)算)。金屬離子開頭沉淀的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)，緣由是____________________________。a．將FeSO4溶液與Na2CO3溶液同時加入到反應(yīng)容器中b．將FeSO4溶液緩慢加入到盛有Na2CO3溶液的反應(yīng)容器中c．將Na2CO3溶液緩慢加入到盛有FeSO4溶液的反應(yīng)容器中(2)生成的FeCO3沉淀需經(jīng)充分洗滌，檢驗(yàn)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℃①鐵粉的作用是______________________________________。②反應(yīng)結(jié)束后，無需過濾，除去過量鐵粉的方法是________。(4)最終溶液經(jīng)濃縮、加入適量無水乙醇、靜置、過濾、洗滌、干燥，獲得檸檬酸亞鐵晶體。分別過程中加入無水乙醇的目的是____________________________________。(5)某爭辯性學(xué)習(xí)小組欲從硫鐵礦燒渣(主要成分是Fe2O3、SiO2、Al2O3)動身，先制備綠礬，再合成檸檬酸亞鐵。請結(jié)合圖中的綠礬溶解度曲線，補(bǔ)充完整由硫鐵礦燒渣制備FeSO4·7H2O晶體的試驗(yàn)步驟(可選用的試劑：鐵粉、稀硫酸和NaOH溶液)：向肯定量燒渣中加入足量的稀硫酸充分反應(yīng)，____________________，得到FeSO4溶液，________________________________，得到FeSO4·7H2O晶體。答案：(1)c避開生成Fe(OH)2沉淀(2)取最終一次的洗滌濾液1～2mL于試管中，向其中滴加用