学年北京高三化学一轮复习化学实验探究 实验方案的设计与评价综合训练.docx
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学年北京高三化学一轮复习化学实验探究实验方案的设计与评价综合训练
2018——2019学年北京高三化学一轮复习化学实验探究 实验方案的设计与评价(综合训练)
1、某学习小组利用下图装置探究铜与浓H2SO4的反应(夹持装置和A中加热装置已略,气密性已检验)。
资料:
微量Cu2+与过量NaOH溶液发生反应:
Cu2++4OH−=[Cu(OH)4]2−,[Cu(OH)4]2−溶于甘油形成特征的绛蓝色溶液。
编号
实验用品
实验现象
I
10mL15mol/L
浓H2SO4溶液
过量铜片
剧烈反应,品红溶液褪色,150℃时铜片表面产生大量黑色沉淀,继续加热,250℃时黑色沉淀消失。
II
10mL15mol/L
浓H2SO4溶液
适量铜片
剧烈反应,品红溶液褪色,150℃时铜片表面产生少量黑色沉淀,继续加热,250℃时黑色沉淀消失。
(1)A中反应的化学方程式是。
(2)将装置C补充完整并标明所用试剂。
(3)实验I中,铜片表面的黑色沉淀可能含CuO、Cu2S或CuS。
为探究黑色沉淀的成分,取出反应后的铜片,用水小心冲洗后,进行下列操作:
i.黑色沉淀脱落,一段时间后,上层溶液呈无色。
ii.开始时,上层溶液呈无色,一段时间后,上层溶液呈淡蓝色。
①甲认为通过上述两个实验证明黑色沉淀不含CuO,理由是。
②乙同学认为仅通过颜色判断不能得出上述结论,理由是。
需要增加实验iii,说明黑色沉淀不含CuO,实验iii的操作和现象是。
(4)甲同学对黑色沉淀成分继续探究,补全实验方案:
编号
实验操作
实验现象
iv
取洗净后的黑色沉淀,加入适量溶
液,加热。
黑色沉淀全部溶解,试管上部出现红棕色气体,底部有淡黄色固体生成。
(5)用仪器分析黑色沉淀的成分,数据如下:
150℃取样
230℃取样
铜元素3.2g,硫元素0.96g。
铜元素1.28g,硫元素0.64g。
230℃时黑色沉淀的成分是。
(6)为探究黑色沉淀消失的原因,取230℃时的黑色沉淀,加入浓H2SO4,加热至250℃时,黑色沉淀溶解,有刺激性气味的气体生成,试管底部出现淡黄色固体,溶液变蓝。
用化学方程式解释原因。
(7)综合上述实验过程,说明Cu和浓H2SO4除发生主反应外,还发生着其他副反应,为了避免副反应的发生,Cu和浓H2SO4反应的实验方案是。
答案
(1)
(2)
NaOH溶液
(3)①实验i和ii对比,上层溶液颜色不同,说明CuO与稀H2SO4反应生成Cu2+,i中上层溶液无色,说明不含Cu2+,因此黑色沉淀不含CuO。
②溶液中Cu2+浓度过低,无法呈明显的蓝色。
取实验i的上层清液,加入过量NaOH溶液,再加入一定量甘油,振荡,未观察到绛蓝色。
(4)HNO3
250℃
(5)CuS
(6)CuS+2H2SO4S↓+CuSO4+SO2↑+2H2O
(7)将烧瓶中10mL15mol/L的浓H2SO4加热至250℃以上,其后加入适量铜片。
2、过氧化尿素是一种无毒无味的白色粉末,是一种新型的漂白剂与消毒剂。
它的合成方式如下:
原理:
CO(NH2)2+H2O2
CO(NH2)2·H2O2
流程(见图1)
图2
请回答下列问题:
(1)实际生产中需控制n(H2O2)∶n[CO(NH2)2]=1.2∶1,并控制合成温度25℃~30℃,其主要原因是_____________________________________
___________________________________________________________。
(2)若欲从母液中分离出H2O2和尿素,可采用的操作是(填序号)________。
A.盐析、过滤B.分液、过滤
C.减压蒸馏、结晶D.减压蒸馏、萃取
(3)为测定产品中活性氧的含量(活性氧16%相当于H2O234%),称取干燥样品4.000g,溶解,在250mL容量瓶中定容。
准确量取25mL于锥形瓶中,加入2mL6.0mol·L-1的硫酸,然后用0.1000mol·L-1KMnO4标准溶液滴定,三次滴定平均消耗KMnO4溶液16.00mL(已知KMnO4溶液与尿素不反应)。
①完成并配平方程式:
MnO
+
H2O2+
H+===
Mn2++
H2O+
________
②若滴定前仰视读数,会使测得的活性氧含量__________(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。
滴定过程中判断终点的依据是____________________。
本实验KMnO4溶液滴定过程中操作滴定管的图示正确的是(填编号)__________。
③根据滴定结果,可确定产品中活性氧的质量百分数为________。
答案
(1)提高尿素的转化率和过氧化尿素的纯度,防止H2O2因温度过高而分解
(2)C (3)①2、5、6、2、8、5O2↑
②偏低 溶液从无色突变为粉红色,且半分钟不褪色 A
③16%
3、某小组研究AgCl的溶解平衡:
向10mL1mol/LKCl溶液中加入1mL0.2mol/L
AgNO3溶液,将浑浊液均分为2份,进行如下实验:
实验序号
实验操作
实验现象
I
将其中一份浑浊液过滤,向滤液中放入Mg条
i.滤液澄清透明,用激光照射有丁达尔现象。
ii.放入Mg条后,立即有无色气泡产生,气体可燃,滤液中出现白色浑浊。
iii.一段时间后开始出现棕褐色浑浊物,Mg条表面也逐渐变为棕褐色,产生气泡的速率变缓慢。
II
向另一份浑浊液中放入大小相同的Mg条
iv.棕褐色浑浊物的量明显多于实验I,Mg条表面棕褐色更深,其他现象与ii、iii相同。
已知:
AgOH不稳定,立即分解为Ag2O(棕褐色或棕黑色),Ag粉为黑色
AgCl、Ag2O可溶于浓氨水生成Ag(NH3)2+
(1)滤液所属分散系为。
(2)现象ii中无色气泡产生的原因是(写出化学方程式)。
(3)现象iii中,导致产生气泡的速率下降的主要影响因素是。
(4)甲认为Mg条表面的棕褐色物质中一定有Ag和Ag2O,其中生成Ag的离子方程式为。
(5)甲设计实验检验Ag:
取实验I中表面变为棕褐色的Mg条于试管中,向其中加入足量试剂a,反应结束后,继续向其中加入浓硝酸,产生棕色气体,溶液中有白色不溶物。
①白色不溶物为(填化学式),棕色气体产生的原因是(写离子方程式)。
②试剂a为,加入试剂a的目的是。
③该实验能证明棕褐色物质中一定有Ag的实验现象是。
(6)甲进一步设计实验验证了Mg条表面的棕褐色物质中有Ag2O,实验方案是:
取实验I中表面变为棕褐色的Mg条。
(7)综合上述实验,能说明存在AgCl(s)
Ag+(aq)+Cl-(aq)的证据及理由有。
答案
(1)胶体(1分)
(2)Mg+2H2O==Mg(OH)2+H2↑(1分)
(3)固体表面积(1分)
(4)Mg+2Ag+==Mg2++2Ag(1分)
(5)①AgCl(1分)Ag+2H++NO3-==Ag++NO2↑+H2O(2分)
②盐酸(2分)将镁除去,避免硝酸与镁反应,干扰检验Ag(2分)
③加入浓硝酸后产生棕色气体(2分)
(6)用蒸馏水洗涤后,加浓氨水浸泡,取上层清液于试管中,加入适量乙醛,水浴加热,有黑色Ag生成(2分,洗涤1分,试剂和现象1分)
(7)在Cl-过量的情况下实验Ⅰ的滤液中存在Ag+说明Ag+与Cl-的反应存在限度,说明Ag+与Cl-在生成沉淀的同时存在沉淀的溶解;结合实验2中棕褐色沉淀量比实验1多,进一步说明平衡发生了移动。
(2分
4、某同学在实验室进行铁盐与亚铁盐相互转化实验。
实验Ⅰ:
将Fe3+转化为Fe2+
(1)Fe3+与Cu粉发生反应的离子方程式为______________________。
(2)探究白色沉淀产生的原因,请填写实验方案:
实验方案
现象
结论
步骤1:
取4mL________mol·L-1CuSO4溶液,向其中滴加3滴0.1mol·L-1KSCN溶液
产生白色沉淀
CuSO4溶液
与KSCN溶液反应产生了白色沉淀
步骤2:
取_______________________________
_______________________________________
无明显
现象
查阅资料:
已知:
①SCN-的化学性质与I-相似。
②2Cu2++4I-===2CuI↓+I2。
Cu2+与SCN-反应的离子方程式为____________________________________。
实验Ⅱ:
将Fe2+转化为Fe3+
实验方案
现象
向3mL0.1mol·L-1FeSO4溶液中加入
1mL稀硝酸
溶液变为棕色,放置一段时间后,棕色消失,溶液变为黄色
探究上述现象出现的原因:
查阅资料:
Fe2++NOFe(NO)2+(棕色)
(3)用离子方程式解释NO产生的原因_______________________________。
(4)从化学反应速率与限度的角度对体系中存在的反应进行分析:
反应Ⅰ:
Fe2+与HNO3反应;反应Ⅱ:
Fe2+与NO反应。
①依据实验现象,可推知反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ________(填“快”或“慢”)。
②反应Ⅰ是一个不可逆反应,设计实验方案加以证明
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
③请用化学平衡移动原理解释溶液由棕色变为黄色的原因__________________。
【答案】
(1)2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
(2)0.1 4mL0.2mol·L-1FeSO4溶液,向其中滴加3滴0.1mol·L-1KSCN溶液 2Cu2++4SCN-===2CuSCN↓+(SCN)2
(3)3Fe2++4H++NO
===3Fe3++NO↑+2H2O
(4)①慢 ②取少量反应Ⅰ的溶液于试管中,向其中加入几滴K3[Fe(CN)6]溶液,溶液无明显变化,说明反应Ⅰ是一个不可逆反应 ③Fe2+被硝酸氧化为Fe3+,溶液中Fe2+浓度降低,导致平衡Fe2++NOFe(NO)2+逆向移动,最终Fe(NO)2+完全转化为Fe3+,溶液由棕色变为黄色
5、焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化剂之一。
某研究小组采用下图装置制取焦亚硫酸钠。
装置Ⅱ中有Na2S2O5晶体析出,发生的反应为:
Na2SO3+SO2===Na2S2O5。
(1)装置Ⅰ中产生气体的化学方程式为___________________________
___________________________________________________________。
(2)装置Ⅲ用于处理尾气,可选用的最合理装置(夹持仪器已略去)为________(填序号)。
(3)实验前需用N2排尽装置中的空气,理由是_____________________
___________________________________________________________。
答案
(1)Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+H2O
或Na2SO3+2H2SO4===2NaHSO4+SO2↑+H2O
(2)d
(3)防止空气中的氧气氧化焦亚硫酸钠生成硫酸钠
6
某兴趣小组利用电解装置,探究“铁作阳极”时发生反应的多样性,实验过程如下。
(1)实验1:
用KCl作电解质
一定电压下,按图1装置电解,现象如下:
石墨电极上迅速
产生无色气体,铁电极上无气体生成,铁逐渐溶解。
5min后U型管下部出现灰绿色固体,之后铁电极附近也出现
灰绿色固体,10min后断开K。
按图2进行实验。
①石墨电极上的电极反应式是。
②确认灰绿色固体中含有Fe2+的实验现象是。
③灼烧晶体X,透过蓝色钴玻璃观察到火焰呈紫色。
结合平衡移动原理,解释“试管i中析出白色晶体”的原因是
。
(2)实验2:
其他条件不变时,用图3装置重复实验,10min后铁电极附近溶液依然澄清,断开K。
按图4进行实验
①结合图1和图2装置中现象的差异说明盐桥的作用是。
②对比图2和图4的现象,解释实验1和2中阳极附近实验现象不同的原因
是:
。
(3)实验3:
用KOH作电解质
用图1装置电解浓KOH溶液,观察到铁电极上立即有气体生成,附近溶液逐渐变为淡紫色(
),没有沉淀产生。
①铁电极上OH-能够放电的原因是。
②阳极生成
的总电极反应式是。
③某同学推测生成的必要条件是浓碱环境,将图5中的实验方案补充完整,证实推测成立。
试剂a:
、现象b:
。
(4)根据上述实验,“铁作阳极”时发生反应的多样性与有关。
答案
(1)①2H++2e-=H2↑(或2H2O+2e-=2OH-+H2↑)
②试管iii中生成蓝色沉淀,试管v中没有蓝色沉淀
③试管i中存在溶解平衡:
KCl(s)
K+(aq)+Cl-(aq),滴加12mol/L的盐酸,
增大c(Cl-),平衡逆向移动,析出KCl晶体
(2)①阻碍OH-向阳极迁移,避免灰绿色固体生成
②铁在阳极区产生Fe2+,Fe2+在碱性条件下更容易被氧化为Fe3+
(3)①c(OH-)增大,反应速率加快(更容易放电)
②Fe-6e-+8OH-=
+4H2O
③水;紫色消失
(4)OH-的浓度
7、工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3•5H2O,实验室可用如下装置(略去部分加持仪器)模拟生成过程。
烧瓶C中发生反应如下:
Na2S(aq)+H2O(l)+SO2(g)=Na2SO3(aq)+H2S(aq)(I)
2H2S(aq)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(l)(II)
S(s)+Na2SO3(aq)
Na2S2O3(aq)(III)
(1)仪器组装完成后,关闭两端活塞,向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液注,若,则整个装置气密性良好。
装置D的作用是。
装置E中为溶液。
(2)为提高产品纯度,应使烧瓶C中Na2S和Na2SO3恰好完全反应,则烧瓶C中Na2S和Na2SO3物质的量之比为。
(3)装置B的作用之一是观察SO2的生成速率,其中的液体最好选择。
a.蒸馏水b.饱和Na2SO3溶液
c.饱和NaHSO3溶液d.饱和NaHCO3溶液
实验中,为使SO2缓慢进入烧瓶C,采用的操作是。
已知反应(III)相对较慢,则烧瓶C中反应达到终点的现象是。
反应后期可用酒精灯适当加热烧瓶A,实验室用酒精灯加热时必须使用石棉网的仪器含有。
a.烧杯b.蒸发皿c.试管d.锥形瓶
(4)反应终止后,烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩即可析出Na2S2O3•5H2O,其中可能含有Na2SO3、Na2SO4等杂质。
利用所给试剂设计实验,检测产品中是否存在Na2SO4
,简要说明实验操作,现象和结论:
。
已知Na2S2O3•5H2O遇酸易分解:
S2O32‾+2H+=S↓+SO2↑+H2O
供选择的试剂:
稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液
【答案】(20分)
(1)液柱高度保持不变;防止倒吸;NaOH(合理即得分)
(2)2:
1
(3)c控制滴加硫酸的速度(合理即得分)溶液变澄清(或混浊消失);a、d
(4)取少量产品溶于足量稀盐酸,静置,取上层清液(或过滤,取滤液),滴加BaCl2溶液,若出现沉淀则说明含有Na2SO4杂质。
(合理即得分)
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