精品高考化學(xué)第13講化學(xué)實驗方案的設(shè)計與評價活頁訓(xùn)練及答案

1、高考化學(xué)復(fù)習(xí)備考精品資料第13講化學(xué)實驗方案的設(shè)計與評價(時間：45分鐘分值：100分)(共6個題，共100分)1(2013福建理綜，25)(16分)固體硝酸鹽加熱易分解且產(chǎn)物較復(fù)雜。某學(xué)習(xí)小組以mg(no3)2為研究對象，擬通過實驗探究其熱分解的產(chǎn)物，提出如下4種猜想：甲：mg(no2)2、no2、o2乙：mgo、no2、o2丙：mg3n2、o2丁：mgo、no2、n2(1)實驗小組成員經(jīng)討論認定猜想丁不成立，理由是_。查閱資料得知：2no22naoh= nano3nano2h2o針對甲、乙、丙猜想，設(shè)計如下圖所示的實驗裝置(圖中加熱、夾持儀器等均省略)：(2)實驗過程儀器連接后，放入固體試

2、劑之前，關(guān)閉k，微熱硬質(zhì)玻璃管(a)，觀察到e中有氣泡連續(xù)放出，表明_。稱取mg(no3)2固體3.7 g置于a中，加熱前通入n2以驅(qū)盡裝置內(nèi)的空氣，其目的是_；關(guān)閉k，用酒精燈加熱時，正確操作是先_，然后固定在管中固體部位下加熱。觀察到a中有紅棕色氣體出現(xiàn)，c、d中未見明顯變化。待樣品完全分解，a裝置冷卻至室溫、稱量，測得剩余固體的質(zhì)量為1.0 g。取少量剩余固體于試管中，加入適量水，未見明顯現(xiàn)象。(3)實驗結(jié)果分析討論根據(jù)實驗現(xiàn)象和剩余固體的質(zhì)量經(jīng)分析可初步確認猜想_是正確的。根據(jù)d中無明顯現(xiàn)象，一位同學(xué)認為不能確認分解產(chǎn)物中有o2，因為若有o2，d中將發(fā)生氧化還原反應(yīng)：_(填寫化學(xué)方程式

3、)，溶液顏色會褪去；小組討論認定分解產(chǎn)物中有o2存在，未檢測到的原因是_。小組討論后達成的共識是上述實驗設(shè)計仍不完善，需改進裝置進一步探究。解析(1)丁產(chǎn)物中只有n的化合價降低，沒有化合價升高的，不符合電子守恒規(guī)律。(2)在做有關(guān)氣體多步連續(xù)實驗時，首先應(yīng)檢查裝置的氣密性，還要考慮裝置中的空氣對產(chǎn)物的生成及檢驗是否會產(chǎn)生影響，若有干擾必須先排凈干擾氣體。對玻璃加熱時要先均勻預(yù)熱，再集中加熱。(3)不可能是甲，因為甲中mg(no2)2可溶于水。不可能是丙，因為丙中mg3n2能與水反應(yīng)產(chǎn)生nh3和mg(oh)2沉淀。只能是乙，mg(no3)2mgo 148 40 3.7 g mm401.0 g氧化

4、鎂難溶于水，且符合質(zhì)量變化。na2so3具有還原性，能被o2氧化；no2和o2可被naoh共同吸收。答案(1)不符合氧化還原反應(yīng)原理(或其他合理答案)(2)裝置氣密性良好避免對產(chǎn)物o2的檢驗產(chǎn)生干擾(或其他合理答案)移動酒精燈預(yù)熱硬質(zhì)玻璃管(3)乙2na2so3o2= 2na2so4o2在通過裝置b時已參與反應(yīng)(或其他合理答案)2(2013奉節(jié)模擬)(16分)硼位于a族，三鹵化硼是物質(zhì)結(jié)構(gòu)化學(xué)的研究熱點，也是重要的化工原料。三氯化硼(bcl3)可用于制取乙硼烷(b2h6)，也可作有機合成的催化劑?！静殚嗁Y料】 bcl3的沸點為12.5 ，熔點為107.3 ；2b6hcl2bcl33h2；硼與鋁

5、的性質(zhì)相似，也能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)?！驹O(shè)計實驗】某同學(xué)設(shè)計如圖所示裝置制備三氯化硼：請回答下列問題：(1)常溫下，高錳酸鉀固體粉末與濃鹽酸發(fā)生的反應(yīng)可替代a裝置中的反應(yīng)，兩個反應(yīng)的產(chǎn)物中錳的價態(tài)相同。寫出高錳酸鉀固體粉末與濃鹽酸反應(yīng)的離子方程式：_。(2)e裝置的作用是_。如果拆去b裝置，可能的后果是_。(3)寫出d裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_；實驗中可以用一個盛裝_(填試劑名稱)的干燥管代替fg裝置，使實驗更簡便。(4)三氯化硼遇水劇烈反應(yīng)生成硼酸(h3bo3)和白霧，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：_；實驗室保存三氯化硼的注意事項是_。(5)為了順利完成實驗，正確的操作是_(填序號)，并解釋原因

6、：_。先點燃a處酒精燈，后點燃d處酒精燈先點燃d處酒精燈，后點燃a處酒精燈同時點燃a、d處酒精燈(6)請你設(shè)計一個簡易實驗，驗證制得的產(chǎn)品中是否含有硼粉：_。解析本實驗屬于物質(zhì)制備與檢驗綜合設(shè)計實驗，涉及制備氣體、凈化氣體、干燥氣體和尾氣處理。(1)見答案。(2)三氯化硼的沸點低，易揮發(fā)，需要冷卻產(chǎn)品。b裝置的作用是吸收cl2中混有的hcl，由題給資料知，硼與氯化氫反應(yīng)生成的產(chǎn)物中有氫氣，加熱氫氣和氯氣的混合氣體，易發(fā)生爆炸。(3)硼與氯氣在加熱條件下反應(yīng)生成三氯化硼。f裝置用于吸收水蒸氣，避免g裝置中的水蒸氣進入u形管。g裝置可以盛裝氫氧化鈉溶液吸收尾氣，故實驗中可以用一個盛裝堿石灰的干燥管

7、來代替fg裝置。(4)因硼與鋁的性質(zhì)相似，硼酸的化學(xué)式為h3bo3，類似鋁酸(h3alo3)。因三氯化硼遇水能反應(yīng)，故實驗室應(yīng)密封保存三氯化硼。(5)若不先排盡裝置中的空氣，o2會與硼反應(yīng)：4b3o22b2o3。(6)由題給材料知硼與氫氧化鈉溶液反應(yīng)：2b2h2o2naoh= 2nabo23h2，三氯化硼溶于氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)：bcl34naoh= nabo22h2o3nacl。答案(1)2mno10cl16h= 2mn28h2o5cl2(2)冷卻和收集三氯化硼硼粉與氯化氫反應(yīng)生成的產(chǎn)物中有氫氣，加熱氫氣與氯氣的混合氣體，易發(fā)生爆炸(3)2b3cl22bcl3堿石灰(4)bcl33h2o=

8、h3bo33hcl密封保存(5)排盡裝置中的空氣，避免氧氣與硼粉反應(yīng)生成b2o3(6)取少量樣品于試管中，滴加濃氫氧化鈉溶液，若有氣泡產(chǎn)生，則樣品中含有硼粉；若無氣泡產(chǎn)生，則樣品中無硼粉3(2013山東理綜，30)(18分)tio2既是制備其他含鈦化合物的原料，又是一種性能優(yōu)異的白色顏料。(1)實驗室利用反應(yīng)tio2(s)ccl4(g)ticl4(g)co2(g)，在無水無氧條件下制備ticl4，實驗裝置示意圖如下：有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)如下表：物質(zhì)熔點/沸點/其他ccl42376與ticl4互溶ticl425136遇潮濕空氣產(chǎn)生白霧儀器a的名稱是_。裝置e中的試劑是_。反應(yīng)開始前依次進行如下操作：組裝

9、儀器、_、加裝藥品、通n2一段時間后點燃酒精燈。反應(yīng)結(jié)束后的操作包括：停止通n2熄滅酒精燈冷卻至室溫。正確的順序為_(填序號)。欲分離d中的液態(tài)混合物，所采用操作的名稱是_。(2)工業(yè)上由鈦鐵礦(fetio3)(含fe2o3、sio2等雜質(zhì))制備tio2的有關(guān)反應(yīng)包括：酸溶fetio3(s)2h2so4(aq)= feso4(aq)tioso4(aq)2h2o(l)水解tioso4(aq)2h2o(l)h2tio3(s)h2so4(aq)簡要工藝流程如下：試劑a為_。鈦液需冷卻至70 左右，若溫度過高會導(dǎo)致產(chǎn)品tio2產(chǎn)率降低，原因是_。取少量酸洗后的h2tio3，加入鹽酸并振蕩，滴加kscn

10、溶液后無明顯現(xiàn)象，再加h2o2后出現(xiàn)微紅色，說明h2tio3中存在的雜質(zhì)離子是_。這種h2tio3即使用水充分洗滌，煅燒后獲得的tio2也會發(fā)黃，發(fā)黃的雜質(zhì)是_(填化學(xué)式)。解析(1)注意審題，該反應(yīng)是在無水無氧條件下制備的；安裝完裝置，首先檢查氣密性，然后裝入藥品。根據(jù)反應(yīng)條件，n2必須進行干燥處理(干燥管)。然后通過n2排除系統(tǒng)內(nèi)的空氣(o2)，點燃酒精燈，使反應(yīng)發(fā)生。為了防止倒吸，反應(yīng)結(jié)束后，應(yīng)先熄滅酒精燈，再冷卻到室溫，最后停止通n2。在d中冷凝的液體有ccl4和ticl4，根據(jù)沸點不同，可采用分餾的方法分離。(2)加入h2so4，除發(fā)生fetio3酸溶外，還發(fā)生反應(yīng)fe2o36h=

11、2fe33h2o，為了使fe3轉(zhuǎn)化成fe2，所以應(yīng)加入fe粉(a)，鈦液中含有feso4和tioso4，考慮到溫度越高，tioso4的水解程度越大，造成tioso4提前水解生成h2tio3沉淀，在過濾時，造成鈦損失。由于fe2不可能全部結(jié)晶生成綠礬，造成h2tio3中含fe2，滴入h2o2發(fā)生反應(yīng)2fe22hh2o2= 2fe32h2o，所以當(dāng)加入kscn后，顯紅色，由于在h2tio3中含fe2，所以煅燒后會發(fā)生反應(yīng)生成fe2o3，造成tio2發(fā)黃。答案(1)干燥管濃h2so4檢查氣密性分餾(或蒸餾)(2)fe溫度過高會導(dǎo)致tioso4提前水解，產(chǎn)生h2tio3沉淀fe2fe2o34(2013

12、安徽理綜，28)(16分)某酸性工業(yè)廢水中含有k2cr2o7。光照下，草酸(h2c2o4)能將其中的cr2o轉(zhuǎn)化為cr3。某課題組研究發(fā)現(xiàn)，少量鐵明礬al2fe(so4)424h2o即可對該反應(yīng)起催化作用。為進一步研究有關(guān)因素對該反應(yīng)速率的影響，探究如下：(1)在25 下，控制光照強度、廢水樣品初始濃度和催化劑用量相同，調(diào)節(jié)不同的初始ph和一定濃度草酸溶液用量，做對比實驗，完成以下實驗設(shè)計表(表中不要留空格)。實驗編號初始ph廢水樣品體積/ml草酸溶液體積/ml蒸餾水體積/ml46010305601030560測得實驗和溶液中的cr2o濃度隨時間變化關(guān)系如圖所示。(2)上述反應(yīng)后草酸被氧化為_

13、(填化學(xué)式)。(3)實驗和的結(jié)果表明_；實驗中0t1時間段反應(yīng)速率v(cr3)_moll1min1(用代數(shù)式表示)。(4)該課題組對鐵明礬al2fe(so4)424h2o中起催化作用的成分提出如下假設(shè)，請你完成假設(shè)二和假設(shè)三：假設(shè)一：fe2起催化作用：假設(shè)二：_；假設(shè)三：_；(5)請你設(shè)計實驗驗證上述假設(shè)一，完成下表中內(nèi)容。(除了上述實驗提供的試劑外，可供選擇的藥品有k2so4、feso4、k2so4al2(so4)324h2o、al2(so4)3等。溶液中cr2o的濃度可用儀器測定)實驗方案(不要求寫具體操作過程)預(yù)期實驗結(jié)果和結(jié)論解析(1)根據(jù)題意要求，調(diào)節(jié)不同初始ph和一定濃度草酸溶液用

14、量，做對比實驗，由此可知實驗改變的是草酸溶液用量，但應(yīng)保持溶液總體積不變。(2)草酸中碳的化合價為3價，與強氧化性物質(zhì)k2cr2o7反應(yīng)后，草酸應(yīng)被氧化為co2。(3)根據(jù)實驗、的曲線對比，在相同草酸用量不同ph時，反應(yīng)速率不同，所以ph對該反應(yīng)有一定的影響；在0t1時間段內(nèi)，v(cr2o)moll1min1，由c(cr3)2c(cr2o)所以v(cr3) moll1min1。(4)根據(jù)鐵明礬組成離子可知，起催化作用的離子可能為fe2、al3、so。(5)可通過在其他條件不變時，加入等物質(zhì)的量的k2so4al2(so4)324h2o替代實驗中的鐵明礬，此時溶液中不存在fe2，但仍存在so和al

15、3，通過測定c(cr2o)看是否仍然有催化效果來判斷。答案(1)實驗編號初始ph廢水樣品體積/ml草酸溶液體積/ml蒸餾水體積/ml2020(2)co2(3)溶液ph對該反應(yīng)的速率有影響(4)al3起催化作用so起催化作用(5)實驗方案(不要求寫具體操作過程)預(yù)期實驗結(jié)果和結(jié)論用等物質(zhì)的量的k2so4al2(so4)324h2o代替實驗中的鐵明礬，控制其他條件與實驗相同，進行對比實驗反應(yīng)進行相同時間后，若溶液中c(cr2o)大于實驗中的c(cr2o)則假設(shè)一成立，若兩溶液中的c(cr2o)相同，則假設(shè)一不成立(本題屬于開放性試題合理答案均可)5(2013重慶市一模，19)(16分)某化學(xué)課外活

16、動小組通過實驗探究no2的性質(zhì)。已知：2no22naoh= nano3nano2h2o。任務(wù)1：利用如圖所示裝置探究no2能否被nh3還原(k1、k2均為止水夾，夾持裝置已略去)。(1)e裝置中制取no2的化學(xué)反應(yīng)方程式是_。(2)若no2能夠被nh3還原，預(yù)期在c裝置中觀察到的現(xiàn)象是_。(3)實驗過程中，未能觀察到c裝置中的預(yù)期現(xiàn)象。該小組同學(xué)從反應(yīng)原理的角度分析了原因，認為有以下三種可能：nh3還原性較弱，不能將no2還原；在此條件下，no2的轉(zhuǎn)化率極低；_。(4)此實驗裝置中一個明顯的缺陷是_。任務(wù)2：探究no2能否與na2o2發(fā)生氧化還原反應(yīng)。(5)實驗前，該小組同學(xué)提出三種假設(shè)。假設(shè)

17、1：二者不反應(yīng)；假設(shè)2：no2能被na2o2氧化；假設(shè)3：_。(6)為了驗證假設(shè)2，該小組同學(xué)選用任務(wù)1中的b、d、e裝置，將b中的藥品更換成na2o2，另選f裝置(如圖所示)，重新組裝進行實驗。裝置的合理連接順序是(某些裝置可以重復(fù)使用)_。實驗過程中，b裝置中的粉末由淡黃色逐漸變成白色。經(jīng)檢驗，該白色物質(zhì)為純凈物，且無其他物質(zhì)生成。推測b裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。解析(1)e中濃硝酸與銅片發(fā)生反應(yīng)生成no2：cu4hno3(濃)= cu(no3)22no22h2o。(2)裝置a用于制備nh3，nh3被堿石灰干燥后進入裝置c中，裝置e中生成的no2經(jīng)無水cacl2干燥后也進入裝置c中，

18、由于no2具有氧化性，nh3具有還原性，若no2能被nh3還原，則在裝置c中發(fā)生的反應(yīng)為6no28nh3= 7n212h2o，隨著紅棕色的no2被消耗，裝置c中混合氣體的顏色逐漸變淺。(3)該同學(xué)是從反應(yīng)原理探究no2與nh3的反應(yīng)，若在實驗過程中，未能觀察到c裝置中的預(yù)期現(xiàn)象，需從二者是否能發(fā)生反應(yīng)、能反應(yīng)但no2的轉(zhuǎn)化率很低或者能反應(yīng)但反應(yīng)速率很小，短時間內(nèi)no2的消耗量很少，短時間內(nèi)看不到明顯的現(xiàn)象。(4)由于多余的nh3、no2會從裝置c中豎放的玻璃管中逸出，從而會對環(huán)境造成影響，所以該實驗需在裝置c中豎放的玻璃管處連接一個尾氣處理裝置。(5)根據(jù)價態(tài)分析，no2中氮元素處于中間價態(tài)，

19、既有氧化性，又有還原性，na2o2中的o元素也是處于中間價態(tài)，也具有氧化性和還原性，所以假設(shè)3應(yīng)該是no2能被na2o2還原(或no2能氧化na2o2)。(6)選擇e裝置制備no2，選擇d裝置干燥no2，選擇b裝置盛放na2o2，選擇f裝置進行尾氣處理，為防止f裝置中的少量水蒸氣對反應(yīng)產(chǎn)生干擾，最好在b、f裝置之間再加裝d裝置，故裝置連接順序為edbdf。假設(shè)2是no2能被na2o2氧化，根據(jù)b裝置中的實驗現(xiàn)象“粉末由淡黃色逐漸變成白色”，說明na2o2與no2發(fā)生了反應(yīng)，no2為還原劑，分子中n元素的化合價升高至5，反應(yīng)產(chǎn)物又只有一種，推知為nano3，推測b裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2n

20、o2na2o2= 2nano3。答案(1)cu4hno3(濃)= cu(no3)22no22h2o(2)c裝置中混合氣體的顏色變淺(3)在此條件下，該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率極小(4)缺少尾氣吸收裝置(5)no2能被na2o2還原(其他合理答案也可)(6)edbdf2no2na2o2= 2nano36(創(chuàng)新預(yù)測題)(18分)某研究性學(xué)習(xí)小組在網(wǎng)上收集到信息：鉀、鈣、鈉、鎂等活潑金屬都能在co2氣體中燃燒。他們對鈉在co2氣體中燃燒后的產(chǎn)物中的白色物質(zhì)進行了如下探究：【實驗】 將燃燒的鈉迅速伸入盛滿co2的集氣瓶中，鈉在 其中繼續(xù)燃燒，反應(yīng)后冷卻，瓶底附著黑色顆粒，瓶壁上粘 附著白色物質(zhì)。(1)通過鈉

21、在co2氣體中燃燒的實驗，你認為燃燒的條件是：_。(2)燃燒的本質(zhì)是：_。(3)2010年8月初發(fā)生的俄羅斯森林大火著火面積比倫敦市的面積還要大?？刂粕只馂?zāi)是世界性難題。根據(jù)燃燒的條件，請你解釋為什么設(shè)置森林防火隔離帶能有效阻止森林火災(zāi)的蔓延：_。【提出假設(shè)】假設(shè)1：白色物質(zhì)是na2o假設(shè)2：白色物質(zhì)是na2co3。假設(shè)3：白色物質(zhì)是na2o和na2co3的混合物【設(shè)計實驗方案驗證假設(shè)】 該小組對燃燒后的白色產(chǎn)物進行如下探究：實驗方案實驗操作實驗現(xiàn)象結(jié)論方案1取少量白色物質(zhì)于試管中，加入適量水，振蕩，樣品全部溶于水，向其中加入無色酚酞試液溶液變成紅色白色物質(zhì)為na2o方案2取少量白色物質(zhì)于試管中，加入適量水，振蕩，樣品全部溶于水，向其中加入過量的cacl2溶液出現(xiàn)白色沉淀靜置片刻，取上層清液于試管中，滴加無色酚酞試液無明顯現(xiàn)象【思考與交流】(4)甲同學(xué)認