高考化学一轮总复习专题二十三化学实验方案的设计与评价AB卷.docx
《高考化学一轮总复习专题二十三化学实验方案的设计与评价AB卷.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考化学一轮总复习专题二十三化学实验方案的设计与评价AB卷.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
高考化学一轮总复习专题二十三化学实验方案的设计与评价AB卷
化学实验方案的设计与评价
A卷 全国卷
制备实验方案的设计与评价
1．（2016·课标全国Ⅲ，26，14分）过氧化钙微溶于水，溶于酸，可用作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。
以下是一种制备过氧化钙的实验方法。
回答下列问题：
（一）碳酸钙的制备
（1）步骤①加入氨水的目的是____________________________________。
小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大，有利于________。
（2）如图是某学生的过滤操作示意图，其操作不规范的是________（填标号）。
a．漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁
b．玻璃棒用作引流
c．将滤纸湿润，使其紧贴漏斗壁
d．滤纸边缘高出漏斗
e．用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度
（二）过氧化钙的制备
CaCO3
滤液
白色结晶
（3）步骤②的具体操作为逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，此时溶液呈________性（填“酸”、“碱”或“中”）。
将溶液煮沸，趁热过滤。
将溶液煮沸的作用是____________________________。
（4）步骤③中反应的化学方程式为___________________________________，
该反应需要在冰浴下进行，原因是___________________________。
（5）将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是________。
（6）制备过氧化钙的另一种方法是：
将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。
该工艺方法的优点是__________，
产品的缺点是______________________________________________。
解析
（1）反应混合液中盐酸过量，加入氨水可以中和盐酸，调节溶液的pH使Fe3＋转化为Fe（OH）3沉淀而除去。
小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大，有利于过滤分离。
（2）a项，漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁，容易造成溶液飞溅，错误；b项，玻璃棒用作引流，正确；c项，将滤纸湿润，使其紧贴漏斗壁，防止有气泡，正确；d项，滤纸边缘应低于漏斗口，错误；e项，用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动容易划破滤纸，错误。
（3）步骤②中逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，此时溶液中含有大量的CO2，溶液呈酸性，而CaO2溶于酸，故应将溶液煮沸以除去溶解的CO2气体。
（4）根据题意可知反应物为CaCl2、H2O2、NH3·H2O，产物为CaO2、NH4Cl和H2O，则反应的化学方程式为CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2===CaO2↓＋2NH4Cl＋2H2O，由于H2O2在高温下易分解，所以反应应在冰浴中进行。
（5）由于乙醇与水互溶且易挥发，所以使用乙醇洗涤去除晶体表面的水分。
（6）制备过氧化钙的另一种方法将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。
该工艺方法的优点是：
工艺简单，操作方便，产品的缺点是：
没有除杂净化工艺，所制得产品纯度低。
答案 （1
）调节溶液pH使Fe（OH）3沉淀 过滤分离
（2）ade
（3）酸 除去溶液中的CO2
（4）CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2===CaO2↓＋2NH4Cl＋2H2O或CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2＋6H2O===CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl 温度过高时双氧水易分解
（5）去除晶体表面水分
（6）工艺简单，操作方便 纯度较低
探究物质组成、性质的实验方案的设计与评价
2．（2014·课标全国卷Ⅰ，13，6分）利用如图所示装置进行下列实验，能得出相应实验结论的是（ ）
选项
①
②
③
实验结论
A
稀硫酸
Na2S
AgNO3与AgCl的浊液
Ksp（AgCl）>
Ksp（Ag2S）
B
浓硫酸
蔗糖
溴水
浓硫酸具有脱水性、氧化性
C
稀盐酸
Na2SO3
Ba（NO3）2溶液
SO2与可溶性钡盐均可生成白色沉淀
D
浓硝酸
Na2CO3
Na2SiO3溶液
酸性：
硝酸＞碳酸＞硅酸
解析 H2S可直接与AgNO3溶液作用生成黑色的Ag2S，故不能说明Ksp（AgCl）>Ksp（Ag2S）,A错误；浓硫酸滴入蔗糖中，②处试管中观察到白色固体变黑，证明浓硫酸有脱水性；③处试管中溴水褪色，说明有SO2生成（SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr），从而证明浓硫酸有氧化性，B正确；SO2与Ba（NO3）2溶液反应可生成白色沉淀BaSO4[3Ba（NO3）2＋3SO2＋2H2O===3BaSO4↓＋2NO＋4HNO3]，但BaCl2与SO2不反应，C错误；浓硝酸挥发产生的HNO3蒸气也可直接与Na2SiO3溶液作用生成H2SiO3，故不能得出碳酸酸性大于硅酸的结论，D错误。
答案 B
3．（2015·课标全国卷Ⅰ，26，14分）草酸（乙二酸）存在于自然界的植物中，其K1＝5.4×10－2，K2＝5.4×10－5。
草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。
草酸晶体（H2C2O4·2H2O）无色，熔点为101℃，易溶于水，受热脱水、升华，170℃以上分解。
回答下列问题：
（1）甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。
装置C中可观察到的现象是____________________________________________
_____________________________________________________________，
由此可知草酸晶体分解的产物中有________。
装置B的主要作用是____________________________________________________________。
（2）乙组同学认为草酸晶体分解的产物中还有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置（可以重复选用）进行实验。
①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、________。
装置H反应管中盛有的物质是________。
②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是_________________________
________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
（3）设计实验证明：
①草酸的酸性比碳酸的强_______________________________________。
②草酸为二元酸_______________________________________________。
解析
（1）装置C中澄清石灰水的作用是检验是否有CO2气体生成，若有CO2气体生成，澄清石灰水变浑浊。
装置B中冰水的作用是降低温度，使生成的水和草酸（题给信息：
受热脱水、升华）冷凝。
若草酸进入装置C，会生成草酸钙沉淀，干扰CO2检验。
（2）检验CO可通过检验CO还原黑色的CuO生成的CO2进行。
因为分解产物中有CO2，所以先要除去CO2，可用浓NaOH溶液吸收CO2，并用澄清石灰水检验CO2是否除尽，再用无水氯化钙干燥CO，然后通过加热的CuO，再用澄清石灰水检验生成的CO2气体，没有反应掉的CO可用排水法收集。
若前面澄清石灰水无现象，H中黑色的CuO变红色，后面的澄清石灰水变浑浊，说明草酸晶体分解产物中有CO。
（3）①证明草酸的酸性比碳酸强，可以利用溶液中较强酸制较弱酸的原理，将草酸与NaHCO3溶液混合，看是否有气体产生。
②证明草酸是二元酸，可以利用酸碱中和滴定原理，若消耗NaOH的物质的量是草酸的2倍，即可证明草酸是二元酸。
答案
（1）有气泡逸出，澄清石灰水变浑浊 CO2 冷凝（水蒸气、草酸等），防止草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰CO2的检验
（2）①F、D、G、H、D、I CuO（氧化铜）
②前面澄清石灰水无现象，H中黑色粉末变红色，其后的D中澄清石灰水变浑浊
（3）①向盛有少量NaHCO3的试管里滴加草酸溶液，有气泡产生
②用NaOH标准溶液滴定草酸，消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍
B卷 地方卷
制备实验方案的设计与评价
1．（2013·安徽理综，8，6分）实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示（省略夹持和净化装置）。
仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的选项是（ ）
选项
a中的物质
b中的物质
c中收集的气体
d中的物质
A
浓氨水
CaO
NH3
H2O
B
浓硫酸
Na2SO3
SO2
NaOH溶液
C
稀硝酸
Cu
NO2
H2O
D
浓盐酸
MnO2
Cl2
NaOH溶液
解析 氨气的密度小，用排空气法收集时应“短进长出”，所以A错误；B合理；稀硝酸与铜反应产生NO，而且不能用排气法收集，若制取NO2，应该用浓硝酸，但尾气NO2不能用水吸收，C不合理；浓盐酸与二氧化锰反应制取氯气应该加热，不合理。
因此选B。
答案 B
2．（2016·北京理综，27，12分）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＋＋SO
===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Na
2SO4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：
_____________________________________________________________。
解析
（1）由题意可知，过程Ⅰ中，在Fe2＋催化下，Pb、PbO2和H2SO4反应生成PbSO4和H2O，Pb与PbO2在酸性条件下发生氧化还原
反应，Pb为还原剂，PbO2为氧化剂，PbSO4既是氧化产物又是还原产物，化学方程式为Pb＋PbO2＋2H2SO4
2PbSO4＋2H2O。
（2）①催化剂在反应前后本身的质量和化学性质保持不变，但参加反应，反应特点是先消耗再生成，且消耗与生成的量相等。
Fe2＋为该反应的催化剂，又知反应ⅰ中Fe2＋被PbO2氧化为Fe3＋，则在反应ⅱ中Fe3＋与Pb反应生成Fe2＋，离子方程式为2Fe3＋＋Pb＋SO
===PbSO4＋2Fe2＋；②a实验证明发生反应ⅰ生成Fe3＋，则b实验需证明发生反应ⅱ，Fe3＋转化为Fe2＋，实验方案为取a中红色溶液，向其中加入铅粉后，充分反应，红色褪去。
（3）①过程Ⅱ的目的是脱硫。
化学方程式为PbSO4＋2NaOH===PbO＋Na2SO4＋H2O；滤液1中含有未反应的NaOH和少量溶解的PbO，经处理后可
重复利用减少PbO的损失，同时能提高NaOH的利用率。
②利用PbO不同温度下在不同氢氧化钠溶液中的溶解度曲线，可向PbO粗品中加入35%的NaOH溶液，加热至高温（110℃），充分溶解后，趁热过滤，冷却结晶，过滤可得PbO固体。
答案
（1）Pb＋PbO2＋2H2SO4
2PbSO4＋2H2O
（2）①2Fe3＋＋Pb＋SO
===PbSO4＋2Fe2＋ ②取a中红色溶液，向其中加入铅粉后，红色褪去
（3）①AB ②向PbO粗品加入一定量的35%NaOH溶液，加热至110℃，充分溶解后，趁热过滤，冷却结晶，过滤得到PbO固体
3．（2016·江苏化学，19，15分）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·mol－1
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）用如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MgCO3·3H2O。
[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]。
解析
（1）加热，加快酸溶的速率，提高酸溶的效率。
后续反应中生成MgCO3，若酸过多，生成MgCO3时需要中和硫酸，消耗过多的碱，提高生产成本。
（2）H2O2将Fe2＋氧化为Fe3＋，自身被还原为H2O，Fe2＋＋H2O2→Fe3＋＋H2O，前面酸溶，溶液呈酸性，补H＋配平。
（3）①A为分液漏斗。
②萃取时要充分振荡，使水相与有机相充分接触，提高萃取效率。
（4）由于萃取除去Fe3＋，萃取液中含有Mg2＋和Al3＋，要除去Al3＋，调节5淀析出，检验Mg2＋是否沉淀完全（静置，向上层清液中加Na2CO3，若无沉淀生成），过滤。
答案
（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）调节5＜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
4．（2014·福建理综，25，15分）焦亚硫酸钠（Na2S2O5）是常用的食品抗氧化剂之一。
某研究小组进行如下实
验：
实验一 焦亚硫酸钠的制取
采用下图装置（实验前已除尽装置内的空气）制取Na2S2
O5。
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）要从装置Ⅱ中获得已析出的晶体，可采取的分离方法是_________。
（3）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）。
实验二 焦亚硫酸钠的性质
Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3。
（4）证明NaHSO3溶液中HSO
的电离程度大于水解程度，可采用的实验方法是________（填序号）。
a．测定溶液的pHb．加入Ba（OH）2溶液
c．加入盐酸d．加入品红溶液
e．用蓝色石蕊试纸检测
（5）检验Na2S2O5晶体在空气中已被氧化的实验方案是______________
____________________________________________________。
实验三 葡萄酒中抗氧化剂残留量的测定
（6）葡萄酒常用Na2S2O5作抗氧化剂。
测定某葡萄酒中抗氧化剂的残留量（以游离SO2计算）的方案如下：
（已知：
滴定时反应的化学方程式为SO2＋I2＋2H2O===H2SO4＋2HI）
①按上述方案实验，消耗标准I2溶液25.00mL，该次实验测得样品中抗氧化剂的残留量（以游离SO2计算）为________g·L－1。
②在上述实验过程中，若有部分HI被空气氧化，则测定结果________（填“偏高”“偏低”或“不变”）。
解析
（2）从装置Ⅱ中分离晶体，即固体和液体分离，采用过滤即可。
（3）处理尾气时既要考虑能吸收SO2，又要考虑防倒吸。
a装置密闭，b和c不能用来吸收SO2，d装置符合要求。
（4）要证明NaHSO3溶液中HSO
的电离程度大于水解程度，即要证明NaHSO3溶液显酸性，a和e符合。
无论HSO
电离程度大还是水解程度大，加入Ba（OH）2溶液一定有白色沉淀生成，加入盐酸一定有气泡产生，加入品红溶液不会褪色。
（5）Na2S2O5晶体在空气中被氧化生成的产物为Na2SO4，故此实验方案检验晶体中是否有SO
即可。
（6）①由题给方程式可知：
n（SO2）＝n（I2）＝0.025L×0.01000mol·L－1＝2.5×10－4mol，抗氧化剂的残留量为
＝0.16g·L－1。
②若部分HI被空气氧化，则等量的SO2消耗标准I2溶液减少，测定结果偏低。
答案
（1）Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋H2O（或Na2SO3＋2H2SO4===2NaHSO4＋SO2↑＋H2O）
（2）过滤 （3）d （4）ae
（5）取少量Na2S2O5晶体于试管中，加适量水溶解，滴加足量盐酸，振荡，再滴入氯化钡溶液，有白色沉淀生成
（6）①0.16 ②偏低
探究物质组成、性质的实验方案的设计与评价
5．（2016·北京理综，10，6分）K2Cr2O7溶液中存在平衡：
Cr2O
（橙色）＋H2O
2CrO
（黄色）＋2H＋。
用K2Cr2O7溶液进行下列实验：
结合实验，下列说法不正确的是（ ）
A．①中溶液橙色加深，③中溶液变黄
B．②中Cr2O
被C2H5OH还原
C．对比②和④可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强
D．若向④中加入70%H2SO4溶液至过量，溶液变为橙色
解析 A项，①中在平衡体系中滴加70%H2SO4溶液，平衡向左移动，c（Cr2O
）增大，橙色加深，③中滴加30%NaOH溶液，平衡向右移动，c（CrO
）增大，溶液变黄，正确；B项，②中重铬酸钾氧化乙醇，反应中重铬酸钾被乙醇还原，正确；C项，②是酸性溶液，④是
碱性溶液，酸性溶液中能氧化乙醇，而碱性溶液中不能氧化乙醇，说明K2Cr2O7在酸性溶液中氧化性强，正确；D项，若向④溶液中加入70%的H2SO4溶液至过量，溶液由碱性变为酸性，K2Cr2O7在酸性溶液中氧化性强，可以氧化乙醇，溶液变绿色，错误。
答案 D
6．（2015·广东理综，22，6分）下列实验操作、现象和结论均正确的是（双选）（ ）
选项
实验操作
现象
结论
A
分别加热Na2CO3和NaHCO3固体
试管内壁均有水珠
两种物质均受热分解
B
向稀的苯酚水溶液中滴加饱和溴水
生成白色沉淀
产物三溴苯酚不溶于水
C
向含I－的无色溶液中滴加少量新制氯水，再滴加淀粉溶液
加入淀粉后溶液变成蓝色
氧化性：
Cl2>I2
D
向FeSO4溶液中先滴入KSCN溶液，再滴加H2O2溶液
加入H2O2后溶液变成血红色
Fe2＋既有氧化性又有还原性
解析 A项，Na2CO3固体加热不会分解，试管内壁没有水珠，错误；B项，苯酚可与饱和溴水中的溴单质发生取代反应，生成三溴苯酚白色沉淀，正确；C项，少量氯水与I－发生氧化还原反应：
Cl2＋2I－===2Cl－＋I2，淀粉遇I2变蓝色，正确；D项，H2O2能把Fe2＋氧化为Fe3＋，说明Fe2＋具有还原性，不能说明Fe2＋具有氧化性，错误。
答案 BC
7．（2016·北京理综，28，16分）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
现象
滴管
试管
2mL
0.2mol·L－1Na2SO3溶液
饱和Ag2SO4溶液
Ⅰ.产生白色沉淀
0.2mol·L－1CuSO4溶液
Ⅱ.溶液变绿，继续滴加产生棕黄色沉淀
0.1mol·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SO
，含有Cu＋、Cu2＋和SO
。
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SO
。
a．白色沉淀A是BaSO4，试剂1是________________。
b．证实沉淀中含有Cu2＋和SO
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SO
，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________________________________
升级会员 