考点20 化学实验方案的设计与评价Word文档格式.docx
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（ ）
选项
实验操作和现象
结论
A
室温下,向苯酚钠溶液中通入足量CO2,溶液变浑浊
碳酸的酸性比苯酚的强
B
室温下,向浓度均为0.1mol·
L-1的BaCl2和CaCl2混合溶液中滴加Na2SO4溶液,出现白色沉淀
Ksp（BaSO4）<
Ksp（CaSO4）
C
室温下,向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液,再滴加几滴淀粉溶液,溶液变蓝色
Fe3+的氧化性比I2的强
D
室温下,用pH试纸测得:
0.1mol·
L-1Na2SO3溶液的pH约为10;
L-1NaHSO3溶液的pH约为5
结合H+的能力比
的强
【解析】选A、C。
苯酚钠是可溶性的澄清溶液,通入CO2后,生成的苯酚是浑浊的,该过程说明了碳酸的酸性强于苯酚,A项正确;
BaSO4和CaSO4均为白色沉淀,无法知道哪种离子先生成沉淀,从实验现象不能判断出二者Ksp大小,B项错误;
Fe3+氧化I-生成I2,I2使淀粉变蓝色,该过程说明了Fe3+的氧化性强于I2,C项正确;
Na2SO3溶液显碱性,是因为
发生了水解,NaHSO3溶液显酸性,说明
的电离大于水解,D项错误。
【误区提醒】注意硫酸钙微溶于水,与硫酸钡都是白色沉淀。
4.（2016·
四川高考·
2）根据下列实验操作和现象得出的结论正确的是 （ ）
实验操作
现象
将某溶液与稀盐酸反应产生的气体通入澄清石灰水
石灰水变浑浊
该溶液中一定含有
常温下,将铁片浸入足量浓硫酸中
铁片不溶解
常温下,铁与浓硫酸一定没有发生化学反应
向某食盐溶液中滴加淀粉溶液
溶液颜色不变
该食盐中一定没有添加KIO3
向苯酚钠溶液中滴加乙酸溶液
溶液变浑浊
相同条件下,乙酸的酸性一定比苯酚强
【解题指南】解答本题时应注意以下三点:
（1）能够使澄清石灰水变浑浊的气体可能是CO2,也可能是SO2。
（2）能够使淀粉溶液变蓝的是碘单质,而不是其他存在形式的碘元素。
（3）强酸可以和弱酸盐反应生成弱酸。
能够使澄清石灰水变浑浊的气体可能是CO2,也可能是SO2,溶液中可能存在
、
和
中的一种或几种,故A错误;
常温下,铁在浓硫酸中钝化,发生了化学反应,故B错误;
碘酸钾和淀粉不反应,淀粉遇到碘单质显蓝色,故C错误;
苯酚微溶于水,向苯酚钠溶液中滴加乙酸溶液,溶液变浑浊,说明反应生成了苯酚,即可说明相同条件下,乙酸的酸性比苯酚的酸性强,故D正确。
5.（2016·
全国卷Ⅱ·
13）下列实验操作能达到实验目的的是 （ ）
实验目的
制备Fe（OH）3胶体
将NaOH浓溶液滴加到饱和的FeCl3溶液中
由MgCl2溶液制备无水MgCl2
将MgCl2溶液加热蒸干
除去Cu粉中混有的CuO
加入稀硝酸溶解,过滤、洗涤、干燥
比较水与乙醇中氢的活泼性
分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中
（1）Fe（OH）3胶体的制备方法。
（2）掌握教材中一些常见实验的注意事项。
向沸水中滴入饱和氯化铁溶液制备氢氧化铁胶体,A项错误;
氯化镁是强酸弱碱盐,MgCl2溶液水解产生的HCl易挥发,所以由MgCl2溶液制备无水MgCl2要在HCl气流中加热蒸干,B项错误;
铜与稀硝酸反应,应该用稀盐酸,C项错误;
分别将少量钠投入盛有水和乙醇的烧杯中,反应剧烈的是水,反应平缓的是乙醇,利用此反应比较水和乙醇中氢的活泼性,D项正确。
【误区提醒】本题由于易忽略稀硝酸也可以和铜粉在常温下反应而出现错选C的情况。
二、非选择题
6.（2016·
14）KAl（SO4）2·
12H2O（明矾）是一种复盐,在造纸等方面应用广泛。
实验室中,采用废易拉罐（主要成分为Al,含有少量的Fe、Mg杂质）制备明矾的过程如下图所示。
回答下列问题:
（1）为尽量少引入杂质,试剂①应选用 （填标号）。
a.HCl溶液 b.H2SO4溶液 c.氨水 d.NaOH溶液
（2）易拉罐溶解过程中主要反应的化学方程式为
。
（3）沉淀B的化学式为 ;
将少量明矾溶于水,溶液呈弱酸性,其原因是
。
（4）已知:
KW=1.0×
10-14,Al（OH）3
+H++H2O K=2.0×
10-13。
Al（OH）3溶于NaOH溶液反应的平衡常数等于 。
【解题指南】解答本题时应注意以下两点:
（1）元素化合物知识的掌握与应用。
（2）掌握平衡常数的有关计算。
【解析】
（1）废易拉罐中含有Al、Fe、Mg,只有Al可以与强碱反应,所以用NaOH溶液溶解。
（2）Al与NaOH溶液反应方程式为2Al+2NaOH+2H2O
2NaAlO2+3H2↑。
（3）滤液A中的溶质主要是NaAlO2,加入NH4HCO3溶液,
发生水解相互促进反应,生成沉淀B是Al（OH）3;
明矾溶于水,溶液呈弱酸性的原因是Al3+水解。
（4）根据Al（OH）3
+H++H2O的K=c（
）×
c（H+）=2.0×
10-13,Al（OH）3与NaOH溶液反应的离子方程式为Al（OH）3+OH-
+2H2O,
K=
=20。
答案:
（1）d
（2）2Al+2NaOH+2H2O
2NaAlO2+3H2↑
（3）Al（OH）3 Al3+水解使溶液中H+浓度增大
（4）20
7.（2016·
17）某废催化剂含58.2%的SiO2、21.0%的ZnO、4.5%的ZnS和12.8%的CuS。
某同学用15.0g该废催化剂为原料,回收其中的锌和铜。
采用的实验方案如下:
回答下列问题:
（1）在下列装置中,第一次浸出必须用 ,第二次浸出应选用 。
（填标号）
（2）第二次浸出时,向盛有滤渣1的反应器中先加入稀硫酸,后滴入过氧化氢溶液。
若顺序相反,会造成 。
滤渣2的主要成分是
。
（3）浓缩硫酸锌、硫酸铜溶液使用的器皿名称是 。
（4）某同学在实验完成之后,得到1.5gCuSO4·
5H2O,则铜的回收率为 。
（2）掌握实验方案的设计思路和方法。
（1）根据流程图分析第一次浸出主要发生ZnO、ZnS与硫酸反应,因生成H2S有毒气体,应有尾气吸收装置,用D装置;
滤渣1的主要成分是SiO2、CuS,第二次浸出主要是CuS在酸性条件下被H2O2氧化为硫酸铜,没有气体产生,用A装置。
若顺序相反,会造成H2O2与固体颗粒接触分解。
滤渣2的主要成分是SiO2。
（3）蒸发皿用来蒸发浓缩溶液。
（4）15.0g废催化剂中含n（Cu）=n（CuS）=
=0.02mol,得到1.5gCuSO4·
5H2O中含n（Cu）=n（CuSO4·
5H2O）=
=0.006mol,则铜的回收率为
×
100%=30%。
（1）D A
（2）H2O2与固体颗粒接触分解 SiO2（和S）
（3）蒸发皿 （4）30%
8.（2016·
27）Ⅰ.化合物Mg5Al3（OH）19（H2O）4可作环保型阻燃材料,受热时按如下化学方程式分解:
2Mg5Al3（OH）19（H2O）4
27H2O↑+10MgO+3Al2O3。
（1）写出该化合物作阻燃剂的两条依据。
（2）用离子方程式表示除去固体产物中Al2O3的原理 。
（3）已知MgO可溶于NH4Cl的水溶液,用化学方程式表示其原理
。
Ⅱ.磁性材料A是由两种元素组成的化合物,某研究小组按如图流程探究其组成:
请回答:
（1）A的组成元素为 （用元素符号表示）,化学式为 。
（2）溶液C可溶解铜片,例举该反应的一个实际应用
。
（3）已知化合物A能与稀硫酸反应,生成一种淡黄色不溶物和一种气体（标况下的密度为1.518g·
L-1）,该气体分子的电子式为 。
写出该反应的离子方程式
（4）写出F→G反应的化学方程式 。
设计实验方案探究溶液G中的主要微粒（不考虑H2O、H+、K+、I- 。
（1）能根据燃烧的条件分析阻燃剂的成因;
（2）了解常见铁的化合物的性质;
（3）明确
的检验方法。
【解析】Ⅰ.
（1）该化合物分解时需要吸收大量的热,从而降低温度;
分解产生的固体氧化物能起到隔绝空气的作用;
分解产生了大量的水蒸气,从而降低了氧气浓度。
（2）MgO为碱性氧化物,而Al2O3为两性氧化物,因此可以用强碱,如NaOH溶液除去Al2O3。
（3）氯化铵溶液中由于
发生水解使溶液显酸性,MgO能和溶液中的H+反应而溶解。
Ⅱ.
（1）根据黄色溶液C加入KSCN溶液后显红色,可以判断C为FeCl3,进而判断红棕色固体B为Fe2O3,说明化合物A中含有铁元素。
无色气体E溶于水后显酸性,加入碘的碘化钾溶液后得到无色溶液,且溶液的酸性变强,因此可以判断此无色气体E为SO2,故化合物A中含有硫元素。
氧化铁的质量为2.400g,因此n（Fe）=
2=0.030mol,则化合物A中m（Fe）=0.030mol×
56g·
mol-1=
1.68g,因此化合物A中硫元素的物质的量为
=0.040mol,则铁与硫的物质的量之比为0.030mol∶0.040mol=3∶4,则化学式为Fe3S4。
（2）溶液C为氯化铁,可以溶解铜,可用来制印刷电路板。
（3）化合物A与硫酸反应生成的淡黄色不溶物为硫,生成气体的摩尔质量为
1.518g·
L-1×
22.4L·
mol-1≈34.00g·
mol-1,则为硫化氢,其电子式为
。
该反应生成硫酸亚铁、硫和硫化氢,离子方程式为Fe3S4+6H+
3H2S↑+3Fe2++S。
（4）亚硫酸和碘单质反应生成硫酸和碘化氢,化学方程式为H2SO3+I2+H2O
H2SO4+2HI;
溶液G中主要含有硫酸根离子,或许有未反应完的亚硫酸分子,硫酸根离子用钡盐检验,亚硫酸可以用氧化剂氧化成硫酸根再检验,具体操作方法为取适量溶液G,加入过量BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则含有
过滤后取滤液,滴加H2O2溶液,若产生白色沉淀,则含有H2SO3。
Ⅰ.
（1）反应吸热降低温度,生成的固体氧化物隔绝空气,生成的水蒸气降低了氧气的浓度
（2）Al2O3+2OH-
2
+H2O
（3）H2O+MgO+2NH4Cl
2NH3·
H2O+MgCl2
（或NH4Cl+H2O
NH3·
H2O+HCl,MgO+2HCl
MgCl2+H2O）
Ⅱ.
（1）S、Fe Fe3S4
（2）制印刷电路板
（3）
Fe3S4+6H+
3H2S↑+3Fe2++S
（4）H2SO3+I2+H2O
H2SO4+2HI
取适量溶液G,加入过量BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则含有
过滤后取滤液,滴加H2O2溶液,若产生白色沉淀,则含有H2SO3
【误区提醒】
（1）在判断化合物A的化学式时容易忽略量的问题,而只是根据定性实验和经验将A错误判断为FeS或FeS2。
（2）在设计实验方案探究溶液G中的主要微粒时,容易忽略
的存在,从而出错。
9.（2016·
19）实验室以一种工业废渣（主要成分为MgCO3、Mg2SiO4和少量Fe、Al的氧化物）为原料制备MgCO3·
3H2O。
实验过程如下:
（1）酸溶过程中主要反应的热化学方程式为
MgCO3（s）+2H+（aq）
Mg2+（aq）+CO2（g）+H2O（l）ΔH=-50.4kJ·
mol-1
Mg2SiO4（s）+4H+（aq）
2Mg2+（aq）+H2SiO3（s）+H2O（l）ΔH=-225.4kJ·
酸溶需加热的目的是 ;
所加H2SO4不宜过量太多的原因是 。
（2）加入H2O2氧化时发生反应的离子方程式为
（3）用右图所示的实验装置进行萃取分液,以除去溶液中的Fe3+。
①实验装置图中仪器A的名称为 。
②为使Fe3+尽可能多地从水相转移至有机相,采取的操作:
向装有水溶液的仪器A中加入一定量的有机萃取剂, 、静置、分液,并重复多次。
（4）请补充完整由萃取后得到的水溶液制备MgCO3·
3H2O的实验方案:
边搅拌边向溶液中滴加氨水,
,过滤、用水洗涤固体2~3次,在50℃下干燥,得到MgCO3·
[已知该溶液中pH=8.5时Mg（OH）2开始沉淀;
pH=5.0时Al（OH）3沉淀完全]。
（1）温度升高,溶解速率加快。
若H2SO4过量,则在后续实验中调节至碱性时,才可生成MgCO3,此时需要的碱增多,而造成浪费。
（2）H2O2氧化溶液中的Fe2+至Fe3+,由“萃取分液”有机相中含有Fe3+可以判断。
（3）①分液时用的仪器为分液漏斗。
②萃取操作时,需要充分振荡,才可以使溶液中的Fe3+尽可能进入有机层中。
（4）加入氨水,在pH>
5.0时,将Al3+完全沉淀,pH不能超过8.5,否则Mg2+也开始沉淀。
在Mg2+中加入Na2CO3直至不产生沉淀为止,此时将Mg2+尽可能全部转化为MgCO3沉淀。
（1）加快酸溶速率 避免制备MgCO3时消耗过多的碱
（2）2Fe2++H2O2+2H+
2Fe3++2H2O
（3）①分液漏斗 ②充分振荡
（4）至5.0<
pH<
8.5,过滤,边搅拌边向滤液中滴加Na2CO3溶液至有大量沉淀生成,静置,向上层清液中滴加Na2CO3溶液,若无沉淀生成
10.（13分）（2016·
9）CuCl广泛应用于化工和印染等行业。
某研究性学习小组拟热分解CuCl2·
2H2O制备CuCl,并进行相关探究。
【资料查阅】
【实验探究】该小组用下图所示装置进行实验（夹持仪器略）。
请回答下列问题:
（1）仪器X的名称是 。
（2）实验操作的先后顺序是a→ →e（填操作的编号）。
a.检查装置的气密性后加入药品
b.熄灭酒精灯,冷却
c.在“气体入口”处通入干燥HCl
d.点燃酒精灯,加热
e.停止通入HCl,然后通入N2
（3）在实验过程中,观察到B中物质由白色变为蓝色,C中试纸的颜色变化是 。
（4）装置D中发生的氧化还原反应的离子方程式是
【探究反思】
（5）反应结束后,取出CuCl产品进行实验,发现其中含有少量的CuCl2或CuO杂质。
根据资料信息分析:
①若杂质是CuCl2,则产生的原因是
②若杂质是CuO,则产生的原因是
（1）仪器X的名称为干燥管。
（2）热分解CuCl2·
2H2O制备CuCl,为防止CuCl被氧化和Cu+水解必须要先赶走装置中的氧气和水蒸气后才能加热,且要在HCl气流中加热制备,反应结束后先熄灭酒精灯,应继续通入氮气直至装置冷却,所以操作顺序为a→c→d→b→e。
（3）B中物质由白色变为蓝色,说明有水生成,产物中还有Cl2,所以C中湿润的蓝色石蕊试纸先变红,后褪色。
（4）D中多余的Cl2和NaOH反应生成氯化钠、次氯酸钠和水,反应的离子方程式为Cl2+2OH-
Cl-+ClO-+H2O。
（5）①因为CuCl2在300℃以上才能完全分解成CuCl,若杂质是CuCl2说明CuCl2没有反应完全,所以可能是加热时间不足或分解温度偏低;
②若杂质是氧化铜,说明CuCl被氧气氧化才产生了CuO,说明装置中有氧气,可能通入HCl的量不足。
（1）干燥管
（2）c→d→b
（3）先变红,后褪色
（4）Cl2+2OH-
Cl-+ClO-+H2O
（5）①加热时间不足或温度偏低 ②通入HCl的量不足
11.（2016·
北京高考·
27）以废旧铅酸电池中的含铅废料（Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等）和H2SO4为原料,制备高纯PbO,实现铅的再生利用。
其工作流程如下:
（1）过程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是
（2）过程Ⅰ中,Fe2+催化过程可表示为:
i:
2Fe2++PbO2+4H++
2Fe3++PbSO4+2H2O
ii:
……
①写出ii的离子方程式:
②下列实验方案可证实上述催化过程。
将实验方案补充完整。
a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液几乎无色,再加入少量PbO2,溶液变红。
b. 。
（3）PbO溶解在NaOH溶液中,存在平衡:
PbO（s）+NaOH（aq）
NaHPbO2（aq）,其溶解度曲线如图所示。
①过程Ⅱ的目的是脱硫。
滤液1经处理后可在过程Ⅱ中重复使用,其目的是
（选填序号）。
A.减少PbO的损失,提高产品的产率
B.重复利用NaOH,提高原料的利用率
C.增加Na2SO4浓度,提高脱硫效率
②过程Ⅲ的目的是提纯。
结合上述溶解度曲线,简述过程Ⅲ的操作:
【解题指南】解答本题时应明确以下两点:
（1）写ii的离子方程式时,可根据过程Ⅰ的方程式等于反应i和反应ii的和进行分析。
（2）分析过程Ⅲ的操作时,要充分利用溶解度曲线。
（1）根据题给化学工艺流程知,过程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb、PbO2和H2SO4反应生成PbSO4和水,化学方程式为Pb+PbO2+2H2SO4
2PbSO4+2H2O。
（2）①催化剂通过参加反应,改变反应历程,降低反应的活化能,加快化学反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后保持不变。
根据题给信息知反应i中Fe2+被PbO2氧化为Fe3+,则反应ii中Fe3+被Pb还原为Fe2+,离子方程式为2Fe3++Pb+
2Fe2++PbSO4;
②a实验证明发生反应i,则b实验需证明发生反应ii,实验方案为取a中红色溶液少量,加入过量Pb,充分反应后,红色褪去。
（3）①滤液1中有未反应的NaOH,PbO能溶解于其中,故重复使用NaOH既可以减少PbO的损失,提高产品的产率,又可以提高原料的利用率,故A、B正确;
Na2SO4溶液不参加反应,对提高脱硫效率没有影响,故C错误。
②过程Ⅲ的目的是提纯,PbO在温度较高的氢氧化钠浓溶液中溶解度大,故提纯的方法是向PbO粗品中加入一定量的35%NaOH溶液,加热至100℃,充分溶解后,趁热过滤,冷却结晶,过滤得高纯PbO。
（1）Pb+PbO2+2H2SO4
2PbSO4+2H2O
（2）①2Fe3++Pb+
2Fe2++PbSO4
②取a中红色溶液少量,加入足量Pb,充分反应,红色变浅直至褪去 （3）①A、B
②向PbO粗品中加入一定量的35%NaOH溶液,加热至100℃,充分溶解后,趁热过滤,冷却结晶,过滤得高纯PbO
12.（2016·
28）以Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象,探究盐的性质和盐溶液间反应的多样性。
实验
试剂
滴管
试管
0.2mol·
L-1
Na2SO3溶液
饱和Ag2SO4溶液
Ⅰ.产生白色沉淀
L-1CuSO4溶液
Ⅱ.溶液变绿,继续滴加产生棕黄色沉淀
L-1Al2（SO4）3溶液
Ⅲ.开始无明显变化,继续滴加产生白色沉淀
（1）经检验,现象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3。
用离子方程式解释现象Ⅰ:
（2）经检验,现象Ⅱ的棕黄色沉淀中不含
含有Cu+、Cu2+和
已知:
Cu+
Cu+Cu2+,Cu2+
CuI↓（白色）+I2。
①用稀H2SO4证实沉淀中含有Cu+的实验现象是
②通过下列实验证实,沉淀中含有Cu2+和
a.白色沉淀A是BaSO4,试剂1是 。
b.证实沉淀中含有Cu2+和
的理由是
（3）已知:
Al2（SO3）3在水溶液中不存在。
经检验,现象Ⅲ的白色沉淀中无
该白色沉淀既能溶于强酸,又能溶于强碱,还可使酸性KMnO4溶液褪色。
①推测沉淀中含有亚硫酸根和 。
②对于沉淀中亚硫酸根的存在形式提出两种假设:
i.被Al（OH）3所吸附;
ii.存在于铝的碱式盐中。
对假设ii设计了对比实验,证实了假设ii成立。
a.将对比实验方案补充完整。
步骤一:
步骤二:
（按上图形式呈现）。
b.假设ⅱ成立的实验证据是 。
（4）根据实验,亚硫酸盐的性质有 。
盐溶液间反应的多样性与有关。
（1）题目中给出了大量的信息,要充分利用这些信息解题。
（2）“步骤二”的设计要充分挖掘“步骤一”中的信息,如记录数据V1等。
（1）反应生成的沉淀是Ag2SO3,离子方程式为2Ag++
Ag2SO3↓。
（2）①根据信息Cu+
Cu+Cu2+可知,用稀硫酸证实沉淀中含有Cu+的实验现象是析出红色固体铜。
②由信息Cu2+
CuI↓（白色）+I2可知,滴加KI溶液时有I2生成,加入淀粉,无明显现象,是因为发生了反应I2+
+2I-+2H+。
试剂1用来检验
需排除
的干扰,故应选HCl和BaCl2溶液。
故证实
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