2019年高考化學一輪復習 第九章 無機實驗 課時梯級作業(yè)三十二 9.3 化學實驗方案的設(shè)計與評價.doc

2019年高考化學一輪復習 第九章 無機實驗 課時梯級作業(yè)三十二 9.3 化學實驗方案的設(shè)計與評價一、選擇題(本題包括6小題,每題7分,共42分)1.(xx滁州模擬)下列裝置所示的實驗不能達到目的的是()【解析】選A。A項,長頸漏斗尖端應該插入液面以下,錯誤;B項,Na與水反應放出熱量,使大試管中的氣體膨脹,紅墨水左低右高,正確;C項,高錳酸鉀與濃鹽酸反應生成Cl2,Cl2通入Na2S溶液后生成硫單質(zhì),溶液變渾濁,正確;D項,NH4Cl分解生成NH3和HCl,遇冷發(fā)生反應:NH3+HClNH4Cl,NH4Cl附著在燒瓶上,正確。2.為落實“五水共治”,某工廠擬綜合處理含N廢水和工業(yè)廢氣(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO,不考慮其他成分),設(shè)計了如下流程:下列說法不正確的是()A.固體1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3B.X可以是空氣,且需過量C.捕獲劑所捕獲的氣體主要是COD.處理含N廢水時,發(fā)生反應的離子方程式為N+NN2+2H2O【解析】選B。廢氣中CO2、SO2能與石灰乳反應生成CaCO3、CaSO3,故A項正確;氣體1是不能被過量石灰乳吸收的NO、CO和氮氣,NO和NO2按11的體積比能與NaOH溶液反應生成亞硝酸鈉,所以X可以是空氣,但不能過量,過量會使NO2的量增加,從而有NaNO3生成,故B項錯誤;氣體2的成分為N2和CO,因此捕獲劑所捕獲的氣體主要是CO,故C項正確;含N廢水用NaNO2溶液處理后得到無污染的氣體,因此會生成N2,其反應的離子方程式為N+NN2+2H2O,故D項正確。3.(xx石家莊模擬)下列有關(guān)化學實驗的設(shè)計合理的是()A.向氯化亞鐵溶液中滴加酸性高錳酸鉀溶液,證明溶液中含有Fe2+B.采用蒸餾的方法分離碘的四氯化碳溶液C.用鹽酸與碳酸鈣反應,比較氯和碳的非金屬性D.H2S氣體通入CuSO4溶液,比較氫硫酸和硫酸的酸性【解析】選B。A.向氯化亞鐵溶液中滴加酸性高錳酸鉀溶液,氯離子也能被氧化而使溶液褪色,不能證明溶液中含有Fe2+,A錯誤;B.碘和四氯化碳的沸點相差較大,采用蒸餾的方法分離碘的四氯化碳溶液,B正確;C.鹽酸不是最高價含氧酸,不能比較氯和碳的非金屬性,C錯誤;D.H2S氣體通入CuSO4溶液生成硫化銅和硫酸,不能據(jù)此說明氫硫酸比硫酸的酸性強,硫酸的酸性強于H2S,D錯誤。【加固訓練】下列實驗現(xiàn)象和結(jié)論相對應且正確的是()選項實驗現(xiàn)象結(jié)論A向某鈉鹽中滴加鹽酸,產(chǎn)生氣體再通入品紅溶液品紅溶液褪色該鈉鹽為Na2SO3或NaHSO3B向FeBr2溶液中加入少量氯水,再加CCl4振蕩,靜置CCl4層無色,水層變?yōu)樽攸S色說明Fe2+的還原性強于Br-C鋁熱劑溶于足量稀鹽酸再滴加KSCN溶液出現(xiàn)紅色鋁熱劑中一定含有氧化鐵D用濃鹽酸和石灰石反應產(chǎn)生的氣體直接通入Na2SiO3溶液中Na2SiO3溶液變渾濁證明碳元素的非金屬性大于硅元素【解析】選B。A選項中除了Na2SO3或NaHSO3,可能還有硫代硫酸鹽等,A錯誤;B.向 FeBr2溶液中加入少量氯水,再加CCl4振蕩,CCl4層無色,水層變?yōu)樽攸S色,說明加入少量氯水,只有亞鐵離子被氧化,則說明Fe2+的還原性強于Br-,B正確; C. 鋁熱劑溶于足量稀鹽酸再滴加KSCN溶液出現(xiàn)紅色,說明存在Fe3+,不一定是氧化鐵,C錯誤;D.用 濃鹽酸和石灰石反應產(chǎn)生的氣體直接通入Na2SiO3溶液中, Na2SiO3溶液變渾濁,也可能是濃鹽酸揮發(fā)的氯化氫與Na2SiO3溶液形成的,故D錯誤。4.用下圖所示實驗裝置進行相應實驗,不能達到實驗目的的是 ()A.圖所示裝置用于Cu和濃硝酸可制取NOB.裝置可用于實驗室制備Cl2C.用圖所示裝置,分離CCl4萃取碘水中的I2后的有機層和水層D.用圖所示裝置,可以證明氧化性:Cl2>Br2>I2【解析】選D。Cu和濃硝酸反應生成NO2,NO2可以與水反應生成NO,故可以用此裝置制取NO,A正確;高錳酸鉀具有強氧化性,在常溫下就可以把濃鹽酸氧化為氯氣,故可用于實驗室制備Cl2,B正確;D項,Cl2也能將KI氧化,無法證明氧化性Br2>I2。5.通過實驗、觀察、類比、推理等方法得出正確的結(jié)論是化學學習的方法之一。對下列反應實驗現(xiàn)象的推斷或解釋正確的是()選項操作實驗現(xiàn)象解釋A向某鉀鹽中滴加濃鹽酸,產(chǎn)生氣體再通入品紅溶液品紅溶液褪色該鉀鹽為K2SO3或KHSO3B鋁熱劑溶于足量稀鹽酸再滴加KSCN溶液出現(xiàn)紅色鋁熱劑中一定含有氧化鐵C將少量溴水加入KI溶液中,再加入CCl4,振蕩,靜置下層液體呈紫色氧化性:Br2>I2D將足量過氧化鈉固體投入紫色石蕊試液中溶液變成藍色過氧化鈉與水反應生成氫氧化鈉,溶液呈堿性【解析】選C。向高錳酸鉀中滴加濃鹽酸能生成氯氣,氯氣漂白品紅溶液,鉀鹽不一定是亞硫酸鹽,故A錯誤;鋁熱劑中可能含有四氧化三鐵,故B錯誤;下層液體呈紫色說明溴置換出碘化鉀中的碘單質(zhì),故C正確;由于過氧化鈉具有強氧化性,將足量過氧化鈉固體投入紫色石蕊試液中,溶液先變成藍色再褪色,故D錯誤。6.(能力挑戰(zhàn)題)某同學通過下列實驗探究Al及其化合物的性質(zhì),操作正確且能達到目的的是()A.實驗室中將NH3H2O滴入Al2(SO4)3溶液中,制備Al(OH)3沉淀B.將一塊鋁箔用砂紙打磨后立即在酒精燈上點燃,觀察鋁燃燒的火焰C.將Al(OH)3沉淀轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中加足量稀鹽酸,加熱蒸干得無水AlCl3固體D.將鋁置于裝有濃硫酸的試管中再加水,探究Al在不同濃度硫酸中的反應【解析】選A。氫氧化鋁是兩性氫氧化物,溶于強酸強堿,不溶于弱酸弱堿,實驗室中將NH3H2O滴入硫酸鋁溶液中制備氫氧化鋁,A正確;鋁在空氣中不能燃燒,鋁氧化生成氧化鋁,熔點高,B錯誤;氯化鋁溶液水解生成氫氧化鋁和鹽酸,蒸發(fā),氯化氫揮發(fā),得到水解產(chǎn)物氫氧化鋁,不能得到氯化鋁,C錯誤;常溫下鋁在濃硫酸溶液中發(fā)生鈍化,不再繼續(xù)反應,加入水稀釋后,稀硫酸和鋁發(fā)生反應,不能探究Al在不同濃度硫酸中的反應,D錯誤。二、非選擇題(本題包括3小題,共58分)7.(19分)新型材料納米級鐵粉與普通鐵粉具有不同的性質(zhì)。已知:在不同溫度下,納米級鐵粉與水蒸氣反應的固體產(chǎn)物不同:溫度低于570 時生成FeO,高于570 時生成Fe3O4。某實驗小組利用如圖所示裝置對納米級鐵粉與水蒸氣的反應進行了探究?；卮鹣铝袉栴}:實驗一:納米級鐵粉與水蒸氣的反應(1)裝置C的作用是_。實驗過程中,應先點燃_(填“酒精燈”或“酒精噴燈”)。(2)不能撤除收集氣體產(chǎn)物裝置B的原因是_。實驗二:固體產(chǎn)物的定性探究為探究實驗結(jié)束后試管內(nèi)的固體物質(zhì)成分,進行了下列實驗:實驗步驟實驗操作實驗現(xiàn)象將反應后的黑色粉末X(假定成分分布均勻)取出少量,放入另一試管中,加入足量鹽酸,微熱黑色粉末逐漸溶解,溶液呈淺綠色;有少量氣泡產(chǎn)生向?qū)嶒炛械玫降娜芤旱渭訋椎蜬SCN溶液,振蕩溶液沒有出現(xiàn)紅色(3)甲同學認為該條件下反應的固體產(chǎn)物為FeO。則納米級鐵粉與水蒸氣反應的化學方程式是_。(4)乙同學認為該結(jié)論不正確,他的理由是_(用離子方程式表示)。實驗三:固體產(chǎn)物的定量分析(5)丙同學認為該條件下反應的固體產(chǎn)物為FeO和Fe3O4。并將一定量上述實驗中得到的溶液B進行實驗,對生成的黑色粉末X中的FeO和Fe3O4的質(zhì)量進行測定,實驗流程如下圖溶液B中的陽離子有_。黑色粉末X中鐵的氧化物的質(zhì)量分別是m(FeO)=_g,m(Fe3O4)=_g?！窘馕觥?1)反應物為鐵和水蒸氣,則裝置C用于制備水蒸氣。反應時,應先點燃酒精燈,為反應體系提供穩(wěn)定的水蒸氣氣流。(2)水蒸氣與鐵粉在酒精噴燈加強熱下生成四氧化三鐵和氫氣;因為氫氣在空氣中比重達到一定程度,遇明火就會發(fā)生爆炸,所以用裝置B收集氫氣。(3)已知本實驗中產(chǎn)物為FeO和氫氣,則反應的化學方程式為Fe+H2O(g)FeO+H2。(4)有氣泡冒出,說明鐵有剩余,故可能是剩余的鐵將三價鐵離子還原為亞鐵離子,所以不能證明產(chǎn)物為氧化亞鐵,反應的離子方程式為Fe+2H+2Fe2+H2,2Fe3+Fe3Fe2+。(5)由流程圖可知,溶液B含有生成的Fe2+、Fe3+;加氯水把Fe2+氧化為Fe3+,再加氫氧化鈉生成氫氧化鐵,灼燒得到D(氧化鐵);若加銅粉,溶液F中含有Fe2+、Cu2+,加氯水把Fe2+氧化為Fe3+,再加氫氧化鈉生成氫氧化鐵、氫氧化銅沉淀,灼燒得到固體G(Fe2O3和CuO混合物)。溶液B中的陽離子有FeO和Fe3O4分別與鹽酸反應生成的Fe2+、Fe3+以及過量鹽酸中的H+。紅棕色固體D為Fe2O3,其物質(zhì)的量n(Fe2O3)=0.025 mol,由此可知FeO和Fe3O4中n(Fe2+)+n(Fe3+)=2n(Fe2O3)=0.05 mol,固體G為Fe2O3和CuO混合物,則CuO的質(zhì)量m(CuO)=5.2 g-4.0 g=1.2 g,n(CuO)=0.015 mol,根據(jù)2Fe3+CuCu2+2Fe2+,n(Fe3+)=0.015 mol2=0.03 mol,則n(Fe2+)=0.05 mol-0.03 mol=0.02 mol,設(shè)FeO的物質(zhì)的量為x mol,Fe3O4的物質(zhì)的量為y mol,則有求得因此m(FeO)=0.005 mol80 gmol-1=0.4 g,m(Fe3O4)=0.015 mol232 gmol-1=3.48 g。答案:(1)制取水蒸氣酒精燈(2)氫氣遇明火可能發(fā)生爆炸(3)Fe+H2O(g)FeO+H2(4)Fe+2H+2Fe2+H2,2Fe3+Fe3Fe2+(5)Fe3+、Fe2+、H+0.43.488.(19分)下圖5個裝置都是中學化學中常見的實驗裝置,某學習小組的同學欲用這些裝置進行常見物質(zhì)的制取并探究其性質(zhì)(圖中a、b、c表示止水夾),請對其進行完善或評價,試回答下列問題:(1)將A、C、E相連后,以濃鹽酸和_(填寫名稱)為原料制取Cl2,儀器乙的名稱是_。寫出裝置E發(fā)生反應的離子方程式_。(2)將B、D、E裝置相連接(打開止水夾a和止水夾b,關(guān)閉止水夾c),在B中盛裝濃硝酸和銅片(將銅片放在有孔塑料板上),可制得NO2。一段時間后,欲用D裝置探究NO2與水的反應,其操作步驟為先_,再_以使燒杯中的水進入試管丁,觀察現(xiàn)象。(3)利用(1)中裝置和藥品,在丙中加入適量水,即可制得氯水。將所得氯水分為兩份,進行、兩個實驗,實驗操作、現(xiàn)象、結(jié)論如下:實驗序號實驗操作現(xiàn)象結(jié)論將所得氯水滴入品紅溶液品紅溶液褪色氯氣與水反應的產(chǎn)物有漂白性向所得氯水中加入碳酸氫鈉粉末有無色氣泡產(chǎn)生氯氣與水反應至少產(chǎn)生一種酸性強于碳酸的物質(zhì)實驗獲得結(jié)論是否合理?_(填“合理”或“不合理”)。若選“不合理”,請說明理由(若選“合理”,則無需填寫理由):_。實驗獲得結(jié)論是否合理_(填“合理”或“不合理”)。若選“不合理”,請說明理由(若選“合理”,則無需填寫理由):_。(4)利用(1)中裝置還可設(shè)計一個簡單的實驗比較Cl-和S2-的還原性強弱。則C中所加試劑及現(xiàn)象是_?！窘馕觥?1)實驗室用濃鹽酸與二氧化錳加熱反應制取氯氣;儀器乙的名稱是圓底燒瓶;裝置E發(fā)生反應的離子方程式為Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O。(2)使燒杯中的水進入試管丁,需要丁中的壓強減小,所以關(guān)閉a、b,打開c;雙手緊握(或微熱)試管丁,丁中的壓強先增大,使NO2逸出與水接觸后,丁內(nèi)的壓強減小,燒杯中的水進入試管丁中。(3)實驗獲得結(jié)論不合理,氯水中含有氯氣,未證明干燥氯氣是否有漂白性的前提下判斷氯氣與水反應的產(chǎn)物有漂白性,是不合理的;實驗獲得結(jié)論是不合理的,因為制取的氯氣中含有HCl,未經(jīng)除雜得到的氯水中含有HCl,與碳酸氫鈉反應有氣泡產(chǎn)生,不能判斷氯氣與水反應至少產(chǎn)生一種酸性強于碳酸的物質(zhì)。(4)利用(1)中裝置還可設(shè)計一個簡單的實驗比較Cl-和S2-的還原性強弱,裝置C中的試劑是Na2S溶液,氯氣與Na2S反應生成淡黃色的S單質(zhì),所以若C中有淡黃色沉淀產(chǎn)生,證明S2-的還原性大于Cl-的還原性。答案:(1)二氧化錳圓底燒瓶Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O(2)關(guān)閉a、b,打開c雙手緊握(或微熱)試管丁,使NO2逸出與水接觸(或其他合理答案)(3)不合理沒有事先證明干燥的氯氣無漂白性不合理制取的氯氣中含有HCl氣體,HCl溶于水后能與碳酸氫鈉反應產(chǎn)生氣泡(4)Na2S溶液(或其他合理答案);產(chǎn)生淡黃色沉淀【易錯提醒】判斷實驗結(jié)論的正確與否要思維縝密,本題第三小問如果忽略了缺少對比實驗和氯氣中混有氯化氫氣體,就很容易得出錯誤結(jié)論。9.(20分)(能力挑戰(zhàn)題)工業(yè)制得的氮化鋁(AlN)產(chǎn)品中常含有少量Al4C3、Al2O3、C等雜質(zhì)。某同學設(shè)計了如下實驗分別測定氮化鋁(AlN)樣品中AlN和Al4C3的質(zhì)量分數(shù)(忽略NH3在強堿性溶液中的溶解)。(1)實驗原理Al4C3與硫酸反應可生成CH4。AlN溶于強酸產(chǎn)生銨鹽,溶于強堿生成氨氣,請寫出AlN與過量NaOH溶液反應的化學方程式: _。(2)實驗裝置(如圖所示)(3)實驗過程連接實驗裝置,檢查裝置的氣密性。稱得D裝置的質(zhì)量為y g,滴定管的讀數(shù)為a mL。稱取x g AlN樣品置于B瓶中;塞好膠塞,關(guān)閉活塞_,打開活塞_,通過分液漏斗加入稀硫酸,與B瓶內(nèi)物質(zhì)充分反應。待反應進行完全后,關(guān)閉活塞_,打開活塞_,通過分液漏斗加入過量_(填化學式),與B瓶內(nèi)物質(zhì)充分反應。_(填入該步驟應進行的操作)。記錄滴定管的讀數(shù)為b mL,稱得D裝置的質(zhì)量為z g。(4)數(shù)據(jù)分析(已知:該實驗條件下的氣體摩爾體積為V m L mol-1)Al4C3的質(zhì)量分數(shù)為_。若讀取滴定管中氣體的體積時,液面左高右低,則所測氣體的體積_(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。AlN的質(zhì)量分數(shù)為_?！窘馕觥繌膶嶒炑b置和實驗步驟上看,本實驗的原理是用足量硫酸與樣品中Al4C3完全反應,量取生成的甲烷氣體的體積,從而可得出Al4C3的質(zhì)量分數(shù);用足量NaOH溶液與樣品中AlN完全反應,充分吸收生成的氨氣,并稱量其質(zhì)量,從而求得AlN的質(zhì)量分數(shù)。(1)根據(jù)題目信息:AlN溶于強堿溶液時會生成NH3,同時鋁元素轉(zhuǎn)化為偏鋁酸鈉。(3)通過分液漏斗加入稀硫酸,硫酸與樣品中Al4C3完全反應,量取生成的甲烷氣體,從而測得Al4C3的質(zhì)量分數(shù),故應關(guān)閉活塞K2、K3,打開活塞K1;用足量NaOH溶液與樣品中AlN完全反應,充分吸收生成的氨氣,并稱量其質(zhì)量,故應關(guān)閉活塞K1,打開活塞K3;裝置中殘留部分氨氣,打開K2,通入一段時間空氣,排盡裝置的氨氣,使其被裝置D完全吸收,防止測定的氨氣的質(zhì)量偏小。(4)甲烷的體積為(a-b)mL,物質(zhì)的量為 mol,根據(jù)碳原子守恒可知,Al4C3的物質(zhì)的量為甲烷的物質(zhì)的量的三分之一,所以Al4C3的質(zhì)量為 mol144 gmol-1= g,故Al4C3的質(zhì)量分數(shù)為100%;讀取滴定管中氣體的體積時,液面左高右低,氣體的壓強大于大氣壓,使測得甲烷的體積偏小;氨氣的質(zhì)量為(z-y)g,物質(zhì)的量為 mol,根據(jù)氮原子守恒可知,氨氣的物質(zhì)的量等于AlN的物質(zhì)的量,所以AlN的質(zhì)量為 mol41 gmol-1=g,故AlN的質(zhì)量分數(shù)為100%=100%。答案:(1)AlN+NaOH+H2ONaAlO2+NH3(3)K2、K3K1K1K3NaOH打開K2,通入一段時間空氣(4)100%偏小100%