2019-2020年高考化學二輪復習 專題跟蹤訓練12 第一部分 專題四 化學實驗基礎 第12講 化學實驗方案與設計.doc
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2019-2020年高考化學二輪復習 專題跟蹤訓練12 第一部分 專題四 化學實驗基礎 第12講 化學實驗方案與設計 一、選擇題 1.在實驗室進行有關物質(zhì)的制備流程中,理論上正確、操作上可行、經(jīng)濟上合理的是( ) A.CCOCO2Na2CO3溶液 B.CuCu(NO3)2溶液Cu(OH)2 C.CaOCa(OH)2溶液NaOH溶液 D.FeFe2O3Fe2(SO4)3溶液 [解析] A項中實驗室里用在空氣中點燃單質(zhì)碳來制備CO的方法,在操作上是不可行的。B項中用硝酸銀溶液與銅反應來制備Cu(NO3)2是不經(jīng)濟的。D項中用點燃鐵制備氧化鐵在理論上不正確、操作上不可行。 [答案] C 2.下列制取物質(zhì)的方案中,最合理的是( ) A.用過量的鐵與稀硫酸反應制綠礬(FeSO47H2O) B.銅與濃硫酸反應制CuSO4 C.過量的Fe與Cl2反應制FeCl2 D.MnO2與稀鹽酸反應制Cl2 [解析] A中Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑;B中Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2↑+2H2O,產(chǎn)生污染性氣體SO2;C中2Fe+3Cl22FeCl3,無法制得FeCl2;D中MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O,MnO2與稀鹽酸不反應。 [答案] A 3.下列裝置能達到實驗目的的是( ) 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所示裝置在實驗室制備收集氨氣 D.用圖④所示裝置鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉 [解析] 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。 [答案] D 4.用以下三種途徑來制取相同質(zhì)量的硝酸銅:①銅與濃硝酸反應;②銅與稀硝酸反應;③銅與氧氣反應生成CuO,CuO再與稀硝酸反應。下列有關敘述不正確的是( ) A.所消耗的硝酸的量:①>②>③ B.對環(huán)境造成的危害,③最小 C.因銅與濃硝酸作用最快,故制取硝酸銅的最佳方案是① D.三種途徑所消耗的銅的質(zhì)量相等 [解析] 法①消耗的HNO3多,且產(chǎn)生的污染性氣體也多,最佳方案應是③。 [答案] C 5.(xx安徽卷)為實現(xiàn)下列實驗目的,依據(jù)下表提供的主要儀器,所用試劑合理的是( ) 選項 實驗目的 主要儀器 試劑 A 分離Br2和CCl4混合物 分液漏斗、燒杯 Br2和CCl4混合物、蒸餾水 B 鑒別葡萄糖和蔗糖 試管、燒杯、酒精燈 葡萄糖溶液、蔗糖溶液、銀氨溶液 C 實驗室制取H2 試管、帶導管的橡皮塞 鋅粒、稀硝酸 D 測定NaOH溶液濃度 滴定管、錐形瓶、燒杯 NaOH溶液、0.1000 molL-1鹽酸 [解析] 分液漏斗用于分離兩種互不相溶的液體,而Br2和CCl4相互溶解,A項不合理;葡萄糖與銀氨溶液在水浴加熱條件下產(chǎn)生光亮的銀鏡,而蔗糖與銀氨溶液無此現(xiàn)象,故B項正確;鋅與稀硝酸反應生成的是氮的低價氧化物——NO,甚至生成N2或NH4NO3,不生成H2,故C項錯誤;D項中缺少指示酸堿恰好反應的指示劑,故D項不能達到目的。 [答案] B 6.(xx新課標全國卷Ⅰ)利用如圖所示裝置進行下列實驗,能得出相應實驗結論的是( ) 選項 ① ② ③ 實驗結論 A 稀硫酸 Na2S AgNO3與 AgCl的濁液 Ksp(AgCl)> Ksp(Ag2S) B 濃硫酸 蔗糖 溴水 濃硫酸具有脫 水性、氧化性 C 稀鹽酸 Na2SO3 Ba(NO3)2 溶液 SO2與可溶性 鋇鹽均可生成 白色沉淀 D 濃硝酸 Na2CO3 Na2SiO3 溶液 酸性:硝酸> 碳酸>硅酸 [解析] 分析①和②中物質(zhì)發(fā)生的反應以及所產(chǎn)生的氣體與③中物質(zhì)的反應,根據(jù)相關現(xiàn)象得出實驗結論。 A.Na2S與稀硫酸發(fā)生反應:Na2S+H2SO4===Na2SO4+H2S↑,H2S氣體通過導管進入③,產(chǎn)生Ag2S黑色沉淀,可能是H2S與AgNO3反應的結果,不能得出Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2S)。 B.濃硫酸使蔗糖發(fā)生脫水炭化,并與生成的碳發(fā)生氧化還原反應,生成CO2、SO2和H2O,混合氣體通過導管進入③,其中SO2與溴水發(fā)生反應:SO2+Br2 +2H2O===H2SO4 +2HBr,該過程中濃硫酸體現(xiàn)脫水性和強氧化性。 C.稀鹽酸與Na2SO3發(fā)生反應:Na2SO3+2HCl===2NaCl+SO2↑+H2O,SO2與Ba(NO3)2溶液發(fā)生氧化還原反應生成BaSO4沉淀,若③中為BaCl2等可溶性鋇鹽,則不能生成沉淀。 D.濃硝酸與Na2CO3發(fā)生反應:Na2CO3+2HNO3===2NaNO3+CO2↑+H2O,說明HNO3的酸性強于H2CO3。③中Na2SiO3溶液產(chǎn)生白色沉淀,但不能據(jù)此證明H2CO3的酸性強于H2SiO3,其原因是濃硝酸具有強揮發(fā)性,揮發(fā)出的HNO3氣體與CO2一并進入Na2SiO3溶液,且均能與其發(fā)生反應而產(chǎn)生H2SiO3沉淀。 [答案] B 7.下述實驗設計能夠達到目的的是( ) 編號 實驗目的 實驗設計 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 [解析] 溶液的導電能力與溶液中的離子濃度有關,離子濃度越大導電能力越強,鹽酸和醋酸的濃度不一定相同,所以二者的強弱不能通過此實驗確定,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。 [答案] B 8.下列實驗方案中,不能測定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3質(zhì)量分數(shù)的是( ) A.取a克混合物充分加熱,減重b克 B.取a克混合物與足量稀鹽酸充分反應,加熱、蒸干、灼燒,得b克固體 C.取a克混合物與足量稀硫酸充分反應,逸出氣體用堿石灰吸收,增重b克 D.取a克混合物與足量Ba(OH)2溶液充分反應,過濾、洗滌、烘干,得b克固體 [解析] 生成的CO2氣體沒有干燥,把H2O的質(zhì)量也當成CO2的質(zhì)量,導致CO2的質(zhì)量偏大。 [答案] C 9.(xx浙江嘉興一模)某溶液可能含有Cl-、SO、CO、NH、Fe3+、Fe2+、Al3+和Na+。某同學為了確認其成分,取部分試液,設計并完成了如下實驗: 由此可知原溶液中( ) A.c(Fe3+)=0.2 molL-1 B.溶液中至少有4種離子存在,其中Cl-一定存在,且c(Cl-)≥0.2 molL-1 C.SO、NH、Na+一定存在,CO、Al3+一定不存在 D.要確定原溶液中是否含有Fe2+,其操作為:取少量原溶液于試管中,加入適量氯水,無現(xiàn)象,再加KSCN溶液,溶液成血紅色,則含有Fe2+ [解析] 加入過量NaOH溶液,加熱,得到0.02 mol氣體,說明有NH,而且為0.02 mol;同時產(chǎn)生紅褐色沉淀,說明有Fe3+,但由于Fe2+極易被氧化為Fe3+,所以Fe3+與Fe2+至少存在一種,又由于Fe3+(或Fe2+)不能與CO共存,所以原溶液中沒有CO;根據(jù)過濾、洗滌、灼燒后得1.6 g固體(Fe2O3)可知,鐵元素為0.02 mol;濾液焰色反應呈黃色,說明有Na+,但不能說明原溶液中一定有Na+,因為在加入過量NaOH溶液時,引入了Na+;通入足量CO2無現(xiàn)象,說明無Al3+;產(chǎn)生不溶于鹽酸的4.66 g沉淀,說明有SO,且為0.02 mol;根據(jù)電荷守恒可知一定有Cl-,且至少為0.02 mol;由此可知,原溶液中NH、SO、Cl-一定存在,F(xiàn)e3+與Fe2+至少有一種存在;Na+可能存在也可能不存在;CO、Al3+一定不存在。 [答案] B 10.(xx河北衡水中學調(diào)研)化合物SOI2、SOBr2、SOCl2、SOClF、SF4、SBrF3、SOBrCl在水中容易水解,但不發(fā)生氧化還原反應,所有產(chǎn)物都是可溶的?,F(xiàn)將其中的一種化合物A配成溶液,稀釋后分成幾份,分別加入一系列0.1 molL-1的試劑(已知氟化鈣難溶于水)。列表如下: 加入試劑 測出結果 實驗 結論 硝酸和硝酸銀 產(chǎn)生淡黃色沉淀 (a) 氯化鎂 無沉淀 溶液微熱后,再用NH3將pH調(diào)到7,然后加入硝酸鈣 無明顯反應 (b) 向該物質(zhì)的酸性溶液中加入高錳酸鉀,然后加入硝酸鋇 高錳酸鉀的特征顏色消失,加入硝酸鋇后產(chǎn)生白色沉淀 氯化鐵、四氧化碳 四氧化碳層不顯紫色 (c) 根據(jù)實驗結果,下列實驗結論不正確的是( ) A.實驗結論(a)一定含有Br-,可能含有Cl- B.實驗結論(b)排除F- C.實驗結論(c)排除I- D.該化合物的化學式是SOBr2 [解析] A項,溶液中加硝酸銀生成淡黃色沉淀,說明溶液中含溴離子,可能有氯離子;B項,根據(jù)氟化鈣難溶于水,無明顯現(xiàn)象說明溶液中無氟離子;C項,假設溶液中有碘離子,遇到氯化鐵會生成碘單質(zhì),而四氯化碳層不顯紫色,說明溶液中不含碘離子;D項,綜合上述分析該化合物的化學式可能是SOBr2或SOBrCl。 [答案] D 11.(xx浙江名校聯(lián)考)下列實驗操作、現(xiàn)象和原因解釋不合理的是( ) 選 項 實驗操作 實驗現(xiàn)象 原因解釋 A 將一片較薄的鋁片放在酒精燈火焰上灼燒 鋁片慢慢 熔化呈液 滴狀 鋁表面的氧化膜致密且熔點很高,阻礙鋁與氧氣的接觸,同時鋁的熔點較低 B 將等表面積的鎂條、鋁片(均除去氧化膜)分別放入裝有等濃度、等體積鹽酸的兩支試管中 都產(chǎn)生氣 泡,鎂條 表面產(chǎn)生 氣泡更快 鎂的金屬性比鋁的金屬性強,鎂更易失去電子,所以反應更快 C 在打磨過的鐵片上先滴一滴飽和食鹽水,再滴一滴酚酞 液滴的外 圈先出現(xiàn) 紅色 鐵片不純含有碳元素,鐵、碳與食鹽水形成原電池,溶液外圈發(fā)生吸氧腐蝕,導致c(OH-)增大,溶液呈堿性 D 取少量淀粉和稀硫酸,加熱幾分鐘,冷卻后加入新制氫氧化銅,加熱至沸騰 未見磚 紅色沉 淀生成 淀粉水解后沒有葡萄糖生成 [解析] 檢驗淀粉的水解產(chǎn)物,需要先加NaOH溶液中和硫酸,然后再加新制Cu(OH)2懸濁液,D錯。 [答案] D 12.某同學為檢驗溶液中是否含有常見的幾種無機離子,進行了如圖所示的實驗操作。其中檢驗過程中產(chǎn)生的氣體能使溫潤的紅色石蕊試紙變藍。由該實驗能得到的正確結論是( ) A.原溶液中一定含有SO B.原溶液中一定含有NH C.原溶液中一定含有Cl- D.原溶液中一定含有Fe3+ [解析] 原溶液中加入硝酸鋇和鹽酸生成白色沉淀,則原溶液中可能存在SO、SO或Ag+,A項錯誤;加硝酸銀溶液產(chǎn)生白色沉淀,可能是加入的鹽酸引起的,C項錯誤;因檢驗過程中產(chǎn)生的氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍,說明原溶液中一定含有NH,B項正確;加入KSCN得到紅色溶液,F(xiàn)e3+可能是由原溶液中的Fe2+被NO氧化而來的,故原溶液中不一定含有Fe3+,D項錯誤。 [答案] B 二、非選擇題 13.(xx江蘇卷)實驗室用下圖所示裝置制備KClO溶液,并通過KClO溶液與Fe(NO3)3溶液的反應制備高效水處理劑K2FeO4。 已知K2FeO4具有下列性質(zhì):①可溶于水、微溶于濃KOH溶液,②在0℃~5℃、強堿性溶液中比較穩(wěn)定,③在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下發(fā)生分解,④在酸性至弱堿性條件下,能與水反應生成Fe(OH)3和O2。 (1)裝置A中KMnO4與鹽酸反應生成MnCl2和Cl2,其離子方程式為__________________________,將制備的Cl2通過裝置B可除去________(填化學式)。 (2)Cl2與KOH在較高溫度下反應生成KClO3。在不改變KOH溶液的濃度和體積的條件下,控制反應在0℃~5℃進行,實驗中可采取的措施是__________、____________。 (3)制備K2FeO4時,KClO飽和溶液與Fe(NO3)3飽和溶液的混合方式為________________________________________________。 (4)提純K2FeO4粗產(chǎn)品[含有Fe(OH)3、KCl等雜質(zhì)]的實驗方案為:將一定量的K2FeO4粗產(chǎn)品溶于冷的3 molL-1KOH溶液中, ______________________________________________________。 (實驗中須使用的試劑有:飽和KOH溶液,乙醇;除常用儀器外須使用的儀器有:砂芯漏斗,真空干燥箱)。 [解析] (1)用飽和食鹽水可除去Cl2中的HCl。(2)為防止Cl2與KOH在較高溫度下反應生成KClO3,應緩慢加入鹽酸以控制Cl2與KOH反應的速率,同時應將C裝置置于冰水浴中。(3)因K2FeO4在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下發(fā)生分解,為防止Fe3+過量,應在不斷攪拌的條件下,將Fe(NO3)3飽和溶液緩慢滴加到KClO飽和溶液中。(4)先用砂芯漏斗過濾除去Fe(OH)3,濾液中含K2FeO4、KOH、KCl,利用K2FeO4微溶于濃KOH溶液的性質(zhì),將盛有濾液的燒杯置于冰水浴中,然后加入飽和KOH溶液,攪拌、靜置后用砂芯漏斗過濾,析出的K2FeO4晶體用適量乙醇洗滌2~3次后,用真空干燥箱干燥即得產(chǎn)品。 [答案] (1)2MnO+16H++10Cl-===2Mn2++5Cl2↑+8H2O HCl (2)緩慢滴加鹽酸 裝置C加冰水浴 (3)在攪拌下,將Fe(NO3)3飽和溶液緩慢滴加到KClO飽和溶液中 (4)用砂芯漏斗過濾,將濾液置于冰水浴中,向濾液中加入飽和KOH溶液,攪拌、靜置,再用砂芯漏斗過濾,晶體用適量乙醇洗滌2~3次后,在真空干燥箱中干燥 14.(xx江蘇卷)實驗室以苯甲醛為原料制備間溴苯甲醛(實驗裝置見下圖,相關物質(zhì)的沸點見附表)。 附表 相關物質(zhì)的沸點(101 kPa) 物質(zhì) 沸點/℃ 物質(zhì) 沸點/℃ 溴 58.8 1,2二氯乙烷 83.5 苯甲醛 179 間溴苯甲醛 229 其實驗步驟為: 步驟1:將三頸瓶中的一定配比的無水AlCl3、1,2二氯乙烷和苯甲醛充分混合后,升溫至60℃,緩慢滴加經(jīng)濃H2SO4干燥過的液溴,保溫反應一段時間,冷卻。 步驟2:將反應混合物緩慢加入一定量的稀鹽酸中,攪拌、靜置、分液。有機相用10% NaHCO3溶液洗滌。 步驟3:經(jīng)洗滌的有機相加入適量無水MgSO4固體,放置一段時間后過濾。 步驟4:減壓蒸餾有機相,收集相應餾分。 (1)實驗裝置中冷凝管的主要作用是________,錐形瓶中的溶液應為________。 (2)步驟1所加入的物質(zhì)中,有一種物質(zhì)是催化劑,其化學式為__________。 (3)步驟2中用10% NaHCO3溶液洗滌有機相,是為了除去溶于有機相的__________(填化學式)。 (4)步驟3中加入無水MgSO4固體的作用是__________。 (5)步驟4中采用減壓蒸餾技術,是為了防止_____________。 [解析] (1)錐形瓶中可用NaOH溶液吸收沸點低的溴。 (2)苯甲醛和溴是反應物,1,2二氯乙烷是溶劑,無水AlCl3是催化劑。 (3)有機物中混有HCl和Br2,可用NaHCO3溶液將其除去。 (4)無水MgSO4有吸水性。 (5)減壓蒸餾可降低餾出物的沸點,因此可以在較低溫度下分離它們,而低溫下間溴苯甲醛難被氧化。 [答案] (1)冷凝回流 NaOH (2)AlCl3 (3)Br2、HCl (4)除去有機相的水 (5)間溴苯甲醛被氧化 15.實驗室常用MnO2與濃鹽酸反應制備Cl2(發(fā)生裝置如下圖所示)。 (1)制備實驗開始時,先檢查裝置氣密性,接下來的操作依次是__________(填序號)。 A.往燒瓶中加入MnO2粉末 B.加熱 C.往燒瓶中加入濃鹽酸 (2)制備反應會因鹽酸濃度下降而停止。為測定反應殘余液中鹽酸的濃度,探究小組同學提出下列實驗方案: 甲方案:與足量AgNO3溶液反應,稱量生成的AgCl質(zhì)量。 乙方案:采用酸堿中和滴定法測定。 丙方案:與已知量CaCO3(過量)反應,稱量剩余的CaCO3質(zhì)量。 丁方案:與足量Zn反應,測量生成的H2體積。 繼而進行下列判斷和實驗: ①判定甲方案不可行,理由是________________________。 ②進行乙方案實驗:準確量取殘余清液稀釋一定倍數(shù)后作為試樣。 a.量取試樣20.00 mL,用0.1000 molL-1NaOH標準溶液滴定,消耗22.00 mL,該次滴定測得試樣中鹽酸濃度為__________molL-1; b.平行滴定后獲得實驗結果。 ③判斷丙方案的實驗結果__________(填“偏大”、“偏小”或“準確”)。 [已知:Ksp(CaCO3)=2.810-9、Ksp(MnCO3)=2.310-11] ④進行丁方案實驗:裝置如下圖所示(夾持器具已略去)。 (ⅰ)使Y形管中的殘余清液與鋅粒反應的正確操作是將_______轉移到__________中。 (ⅱ)反應完畢,每間隔1分鐘讀取氣體體積,氣體體積逐次減小,直至不變。氣體體積逐次減小的原因是__________(排除儀器和實驗操作的影響因素)。 [解析] (1)注意加藥品時先加入固體MnO2,再通過分液漏斗加入濃鹽酸,最后才能加熱。(2)①根據(jù)反應的離子方程式:MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O,可以看出反應殘余溶液中c(Cl-)>c(H+),用甲方案測得的是c(Cl-),而不是c(H+)。②根據(jù)c(鹽酸)V(鹽酸)=c(氫氧化鈉)V(氫氧化鈉),c(鹽酸)=c(氫氧化鈉)V(氫氧化鈉)/V(鹽酸)=22.00 mL0.1000 molL-1/20.00 mL=0.1100 molL-1。③由于Ksp(MnCO3)- 配套講稿:
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