江蘇專用2025版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)限時集訓(xùn)36化學(xué)實驗方案的設(shè)計與評價含解析

PAGE9-化學(xué)試驗方案的設(shè)計與評價(建議用時：40分鐘)1．下表中的試驗方案，能達(dá)到試驗?zāi)康牡氖?)選項ABCD試驗方案將盛有NO2的圓底燒瓶浸泡在冰水和熱水中試驗?zāi)康奶骄繙囟葘ζ胶?NO2N2O4的影響比較HCl、H2CO3和H2SiO3的酸性強弱除去CO2氣體中混有的SO2驗證FeCl3對H2O2的分解反應(yīng)有催化作用A[將盛有NO2的圓底燒瓶浸泡在冰水和熱水中，通過視察氣體顏色改變，可以推斷平衡移動的方向，從而探究溫度對平衡的影響，A項正確；濃鹽酸與Na2CO3反應(yīng)生成的CO2中含有HCl，利用CO2與Na2SiO3溶液的反應(yīng)比較碳酸和硅酸的酸性強弱時，要先將混合氣體通過飽和NaHCO3溶液除去HCl，B項錯誤；除去CO2中混有的SO2，應(yīng)將混合氣體通過飽和NaHCO3溶液，C項錯誤；設(shè)計比照試驗驗證FeCl3對H2O2分解有催化作用時，H2O2溶液所處的溫度應(yīng)相同，D項錯誤。]2．(2024·全國卷Ⅱ)下列試驗現(xiàn)象與試驗操作不相匹配的是()試驗操作試驗現(xiàn)象A向盛有高錳酸鉀酸性溶液的試管中通入足量的乙烯后靜置溶液的紫色漸漸褪去，靜置后溶液分層B將鎂條點燃后快速伸入集滿CO2的集氣瓶集氣瓶中產(chǎn)生濃煙并有黑色顆粒產(chǎn)生C向盛有飽和硫代硫酸鈉溶液的試管中滴加稀鹽酸有刺激性氣味氣體產(chǎn)生，溶液變渾濁D向盛有FeCl3溶液的試管中加過量鐵粉，充分振蕩后加1滴KSCN溶液黃色漸漸消逝，加KSCN后溶液顏色不變A[乙烯中含有雙鍵，可以使高錳酸鉀酸性溶液褪色，靜置后溶液不分層，A不匹配；鎂條與二氧化碳在點燃條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up8(點燃))2MgO＋C，所以集氣瓶中產(chǎn)生濃煙，并有黑色顆粒產(chǎn)生，B匹配；依據(jù)反應(yīng)Na2S2O3＋2HCl=2NaCl＋S↓＋SO2↑＋H2O，SO2為有刺激性氣味的氣體，硫是淡黃色沉淀，可使溶液變渾濁，C匹配；依據(jù)反應(yīng)2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，可得隨Fe3＋漸漸消耗，黃色漸漸消逝，加KSCN溶液后，溶液顏色不變，D匹配。]3．(2024·南京模擬)MnSO4·H2O是一種易溶于水的微紅色斜方晶體，某同學(xué)設(shè)計下列裝置制備硫酸錳：下列說法錯誤的是()A．裝置Ⅰ燒瓶中放入的藥品X為銅屑B．裝置Ⅱ中用“多孔球泡”可增大SO2的汲取速率C．裝置Ⅲ用于汲取未反應(yīng)的SO2D．用裝置Ⅱ反應(yīng)后的溶液制備MnSO4·H2O需經(jīng)驗蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾、洗滌及干燥的過程A[由試驗裝置可知，X為亞硫酸鈉，與濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫，而Cu與濃硫酸常溫下不反應(yīng)，Ⅱ中“多孔球泡”可增大SO2的汲取速率，二氧化硫與二氧化錳反應(yīng)生成MnSO4，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可得到晶體，Ⅲ中NaOH溶液可汲取尾氣。]4．(2024·揚州模擬)試驗室為探究鐵與濃硫酸(足量)的反應(yīng)，并驗證SO2的性質(zhì)，設(shè)計如圖所示裝置進(jìn)行試驗，下列說法不正確的是()A．裝置B中酸性KMnO4溶液漸漸褪色，體現(xiàn)了二氧化硫的還原性B．試驗結(jié)束后可向裝置A的溶液中滴加KSCN溶液以檢驗生成的Fe2＋C．裝置D中品紅溶液褪色可以驗證SO2的漂白性D．試驗時將導(dǎo)管a插入濃硫酸中，可防止裝置B中的溶液倒吸B[SO2通入酸性KMnO4溶液中發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸錳、硫酸鉀和硫酸，可使酸性高錳酸鉀溶液褪色，體現(xiàn)SO2的還原性，故A正確；KSCN溶液用于檢驗Fe3＋，故B錯誤；SO2能使品紅溶液褪色體現(xiàn)了二氧化硫的漂白性，故C正確；B中的溶液發(fā)生倒吸，是因為A裝置試管中氣體壓強減小，試驗時A中導(dǎo)管a插入濃硫酸中，A裝置試管中氣體壓強減小時，空氣從導(dǎo)管a進(jìn)入A裝置，a導(dǎo)管可以起平衡氣壓的作用，故D正確。]5．亞硝酸鈉(NaNO2)是一種肉制品生產(chǎn)中常見的食品添加劑，運用時必需嚴(yán)格限制其用量。某愛好小組設(shè)計了如圖所示的裝置制備NaNO2(A中加熱裝置已略去，NO可與過氧化鈉粉末發(fā)生化合反應(yīng)，也能被酸性KMnO4氧化成NOeq\o\al(－,3))。(1)儀器a的名稱是____________________________________________。(2)A中試驗現(xiàn)象為___________________________________________。(3)為保證制得的亞硝酸鈉的純度，C裝置中盛放的試劑可能是________(填字母序號)。A．P2O5 B．無水CaCl2C．堿石灰 D．濃硫酸(4)E中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________________。(5)從提高氮原子利用率的角度動身，其中B裝置設(shè)計存在肯定缺陷，如何改進(jìn)？_________________________________________________________________________________________________________________________。[解析]由試驗裝置可知，A中發(fā)生C＋4HNO3(濃)eq\o(=,\s\up8(△))CO2↑＋4NO2↑＋2H2O，B中稀釋揮發(fā)的硝酸和將生成的二氧化氮與水反應(yīng)轉(zhuǎn)化為NO，C中固體干燥劑干燥NO，并除去可能混有的酸霧，D中發(fā)生2NO＋Na2O2=2NaNO2，E中酸性高錳酸鉀汲取尾氣NO，結(jié)合氮及其化合物的性質(zhì)分析解答。(5)濃硝酸易揮發(fā)，A中生成的二氧化氮中肯定有少量硝酸蒸氣逸出，二氧化氮與水反應(yīng)也會生成硝酸，B中銅與硝酸反應(yīng)仍有硝酸根離子剩余，從提高氮原子利用率的角度動身，可以在B裝置中加入肯定的稀硫酸，使NO2全部轉(zhuǎn)化為NO。[答案](1)分液漏斗(2)猛烈反應(yīng)，產(chǎn)生大量紅棕色氣體(3)C(4)3MnOeq\o\al(－,4)＋4H＋＋5NO=3Mn2＋＋5NOeq\o\al(－,3)＋2H2O(5)在B裝置中加入肯定的稀硫酸，使NO2全部轉(zhuǎn)化為NO6．(2024·全國卷Ⅰ)醋酸亞鉻[(CH3COO)2Cr·2H2O]為磚紅色晶體，難溶于冷水，易溶于酸，在氣體分析中用作氧氣汲取劑。一般制備方法是先在封閉體系中利用金屬鋅作還原劑，將三價鉻還原為二價鉻；二價鉻再與醋酸鈉溶液作用即可制得醋酸亞鉻。試驗裝置如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)試驗中所用蒸餾水均需經(jīng)煮沸后快速冷卻，目的是________________。儀器a的名稱是________。(2)將過量鋅粒和氯化鉻固體置于c中，加入少量蒸餾水，按圖連接好裝置。打開K1、K2，關(guān)閉K3。①c中溶液由綠色漸漸變?yōu)榱了{(lán)色，該反應(yīng)的離子方程式為_____________________________________________________。②同時c中有氣體產(chǎn)生，該氣體的作用是________________________________________________________________________。(3)打開K3，關(guān)閉K1和K2。c中亮藍(lán)色溶液流入d，其緣由是___________________________________________________________；d中析出磚紅色沉淀。為使沉淀充分析出并分別，需采納的操作是________、________、洗滌、干燥。(4)指出裝置d可能存在的缺點_______________________________________________________________________________。[解析](1)審題時抓住醋酸亞鉻“在氣體分析中用作氧氣汲取劑”，這示意醋酸亞鉻具有強還原性，易被氧氣氧化，故該試驗中運用的蒸餾水必需去除溶解氧。(2)①依題意可知，c中溶液由綠色漸漸變?yōu)榱了{(lán)色，主要是由于鋅與鉻離子反應(yīng)生成亞鉻離子和鋅離子，即Zn＋2Cr3＋=Zn2＋＋2Cr2＋。②c中產(chǎn)生的氣體為氫氣，該氣體主要用于排盡裝置內(nèi)的空氣，避開O2氧化Cr2＋。(3)c中有氫氣產(chǎn)生，打開K3，關(guān)閉K1和K2后，c中壓強大于外界壓強，從而將c中溶液壓入醋酸鈉溶液中。析出并分別產(chǎn)品的操作是(冰浴)冷卻、過濾、洗滌、干燥。(4)視察d裝置，可發(fā)覺其與空氣相通，這會導(dǎo)致生成的醋酸亞鉻被O2氧化。[答案](1)去除水中溶解氧分液(或滴液)漏斗(2)①Zn＋2Cr3＋=Zn2＋＋2Cr2＋②解除c中空氣(3)c中產(chǎn)生H2使壓強大于大氣壓(冰浴)冷卻過濾(4)放開體系，可能使醋酸亞鉻與空氣接觸7．為探討銅與濃硫酸的反應(yīng)，某化學(xué)愛好小組進(jìn)行如下試驗。試驗Ⅰ：一組同學(xué)按如圖所示裝置(固定裝置已略去)進(jìn)行試驗。ABCDEF(1)A裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________________________________。(2)試驗過程中，能證明濃硫酸中硫元素的氧化性強于氫元素的現(xiàn)象是________________________________________________。(3)為探究濃硫酸中的水是否影響B(tài)裝置中現(xiàn)象的推斷，還需進(jìn)行一次試驗。試驗方案為_____________________________________________________________________________________________________________________。試驗Ⅱ：另一組同學(xué)對銅與濃硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的黑色沉淀的成分進(jìn)行探究，試驗步驟如下：ⅰ.將光亮銅絲插入濃硫酸中，加熱；ⅱ.待產(chǎn)生黑色沉淀和氣體時，抽出銅絲，停止加熱；ⅲ.冷卻后，從反應(yīng)后的混合物中分別出黑色沉淀，洗凈、干燥備用。查閱文獻(xiàn)：檢驗Cu2＋的方法是向試液中滴加K4[Fe(CN)6]溶液，若產(chǎn)生紅棕色沉淀，證明試液中含有Cu2＋。(4)該組同學(xué)假設(shè)黑色沉淀是CuO。檢驗過程如下：①將CuO放入稀硫酸中，一段時間后，再滴加K4[Fe(CN)6]溶液，產(chǎn)生紅棕色沉淀。②將黑色沉淀放入稀硫酸中，一段時間后，再滴加K4[Fe(CN)6]溶液，未見紅棕色沉淀。由該檢驗過程所得結(jié)論是____________。(5)該組同學(xué)再次假設(shè)黑色沉淀是銅的硫化物。試驗如下：試驗裝置現(xiàn)象ABa.A裝置中試管內(nèi)黑色沉淀漸漸溶解；b.A裝置中試管內(nèi)上方出現(xiàn)紅棕色氣體；c.B裝置中試管內(nèi)出現(xiàn)白色沉淀①現(xiàn)象b說明黑色沉淀具有________性。②能確認(rèn)黑色沉淀中含有硫元素的現(xiàn)象是________(填“a”“b”或“c”)，相應(yīng)的離子方程式是_____________________________________________________________________________________________________。③為確認(rèn)黑色沉淀是銅的硫化物，還需進(jìn)行的試驗操作是______________________________________________________________________________________________________________________________。[解析]試驗Ⅰ：(1)A裝置中的反應(yīng)是濃硫酸和銅加熱反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up8(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O。(2)證明濃硫酸中硫元素的氧化性強于氫元素，利用元素化合價改變生成的產(chǎn)物分析推斷，若生成氫氣，D裝置中黑色固體變?yōu)榧t色，若生成二氧化硫，E裝置中溶液會褪色，所以證明濃硫酸中硫元素的氧化性強于氫元素的試驗現(xiàn)象是D裝置中黑色固體不改變，E裝置中溶液褪色。(3)利用裝置中銅不與濃硫酸接觸反應(yīng)，即不放入銅絲進(jìn)行試驗，視察B裝置中固體是否變藍(lán)，若不變藍(lán)說明濃硫酸中的水不影響試驗，若變藍(lán)，說明濃硫酸中的水會影響試驗。試驗Ⅱ：(4)向試液中滴加K4[Fe(CN)6]溶液，若產(chǎn)生紅棕色沉淀，證明試液中含有Cu2＋，依據(jù)②將黑色沉淀放入稀硫酸中，一段時間后，滴加K4[Fe(CN)6]溶液，未見紅棕色沉淀可知，黑色沉淀中肯定不含CuO。(5)①A裝置中試管內(nèi)上方出現(xiàn)紅棕色氣體，說明反應(yīng)中有一氧化氮生成，證明白黑色沉淀具有還原性，在反應(yīng)中被氧化。②依據(jù)B裝置中試管中出現(xiàn)白色沉淀可知，白色沉淀為硫酸鋇，說明黑色沉淀中含有硫元素；發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2NOeq\o\al(－,3)＋3SO2＋3Ba2＋＋2H2O=3BaSO4↓＋2NO＋4H＋(或NO2＋SO2＋Ba2＋＋H2O=BaSO4↓＋NO＋2H＋)。③為確認(rèn)黑色沉淀是銅的硫化物，還需檢驗黑色沉淀中含有銅離子，方法為取少量冷卻后A裝置試管中的溶液，滴加K4[Fe(CN)6]溶液，若產(chǎn)生紅棕色沉淀，證明溶液中含有Cu2＋，說明黑色沉淀是銅的硫化物。[答案](1)Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up8(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O(2)D裝置中黑色固體顏色無改變，E裝置中溶液褪色(3)運用題述裝置，不放入銅絲進(jìn)行試驗，視察B裝置中固體是否變藍(lán)(4)黑色沉淀中不含有CuO(5)①還原②c2NOeq\o\al(－,3)＋3SO2＋3Ba2＋＋2H2O=3BaSO4↓＋2NO＋4H＋(或NO2＋SO2＋Ba2＋＋H2O=BaSO4↓＋NO＋2H＋)③取少量冷卻后A裝置試管中的溶液，滴加K4[Fe(CN)6]溶液，若產(chǎn)生紅棕色沉淀，證明溶液中含有Cu2＋，說明黑色沉淀是銅的硫化物8．綠礬(FeSO4·7H2O)在不同溫度下可分解得到各種鐵的氧化物和硫的氧化物。已知SO3是一種無色晶體，熔點16.8℃，沸點44.8℃，氧化性及脫水性較濃硫酸強，能漂白某些有機染料，如品紅等?；卮鹣铝袉栴}：(1)同學(xué)甲按如圖所示裝置試驗檢驗綠礬的分解產(chǎn)物。裝置B中可視察到的現(xiàn)象是__________________________________________________________________________________________________________________________，由此得出綠礬的分解產(chǎn)物中含有SO2。裝置C的作用是______________________________________________________________________________________________________________________________。(2)同學(xué)乙認(rèn)為同學(xué)甲的試驗結(jié)論不嚴(yán)謹(jǐn)。乙對甲做完試驗的B裝置試管進(jìn)行加熱，發(fā)覺褪色的品紅溶液未復(fù)原紅色，則可證明綠礬分解的產(chǎn)物中________(填字母)。A．不含SO2B．可能含SO2C．肯定含有SO(3)同學(xué)丙查閱資料發(fā)覺綠礬受熱分解還可能有O2放出，為此，丙選用甲的部分裝置和下列部分裝置設(shè)計出了一套檢驗綠礬分解氣態(tài)產(chǎn)物的裝置：①同學(xué)丙的試驗裝置中，依次連接的合理依次為________________。②能證明綠礬分解產(chǎn)物中有O2的試驗操作及現(xiàn)象是_______________________________________________________________。(4)為證明綠礬分解產(chǎn)物中含有三價鐵，選用的試驗儀器有試管、藥匙、________；選用的試劑為_____________________。[解析](1)綠礬在不同溫度下可分解得到各種鐵的氧化物和硫的氧化物，SO2、SO3都能使品紅溶液褪色，則裝置B中可視察到的現(xiàn)象是品紅溶液褪色；裝置C的作用是汲取尾氣，防止SO2(SO3)等氣體擴散到空氣中污染環(huán)境。(2)經(jīng)SO2漂白過的品紅溶液加熱后可復(fù)原紅色，SO3也能漂白品紅，但SO3漂白后的品紅溶液加熱后不復(fù)原紅色。對B裝置試管進(jìn)行加熱，褪色的品紅溶液未復(fù)原紅色，說明產(chǎn)物中肯定含SO3、可能含SO2。(3)①依據(jù)題意，綠礬分解的氣態(tài)產(chǎn)物可能有H2O(g)、SO2、SO3和O2。檢驗H2O(g)用無水CuSO4；檢驗SO2用品紅溶液；依據(jù)SO3的熔點為16.8℃，檢驗SO3可將氣態(tài)產(chǎn)物冷卻視察是否有晶體析出；檢驗O2用帶火星的木條。為了防止檢驗其他氣體時溶液揮發(fā)的H2O(g)干擾檢驗，故氣檢驗H2O(g)；由于SO3也能漂白品紅，所以先檢驗SO3并除去SO3，后檢驗SO2；檢驗SO2后用堿液汲取SO2，再收集并檢驗O2，裝置連接的合理依次為AFGBDH。(4)綠礬分解得到鐵的氧化物和硫的氧化物，要證明分解產(chǎn)物中含有三價鐵，可用非氧化性酸將分解的固體產(chǎn)物溶解，再用KSCN溶液檢驗；選用的試驗儀器有試管、藥匙、膠頭滴管；選用的試劑是鹽酸、KSCN溶液。[答案](1)品紅溶液褪色汲取尾氣，防止SO2(SO3)等氣體擴散到空氣中污染環(huán)境(2)BC(3)①AFGBDH②把H中的導(dǎo)管移出水面，撤走酒精燈，用拇指堵住試管口，取出試管，馬上把帶火星的木條伸入試管內(nèi)，木條復(fù)燃，證明試管中收集的氣體是氧氣(4)膠頭滴管鹽酸、KSCN溶液9．高純度單晶硅是典型的無機非金屬材料，是制備半導(dǎo)體的重要材料。高純硅通常用以下方法制備：用碳在高溫下還原二氧化硅制得粗硅(含F(xiàn)e、Al、B、P等雜質(zhì))，粗硅與氯氣反應(yīng)生成四氯化硅(反應(yīng)溫度為450～500℃)，四氯化硅經(jīng)提純后用氫氣還原可得高純硅。試驗室制備四氯化硅的裝置如圖所示。ABCDⅠⅡ相關(guān)信息：a.四氯化硅遇水極易水解；b.硼、鋁、鐵、磷在高溫下均能與氯氣干脆化合生成相應(yīng)的氯化物；c.有關(guān)物質(zhì)的相關(guān)物理常數(shù)如表所示。物質(zhì)SiCl4BCl3AlCl3FeCl3PCl5沸點/℃57.712.8－315－熔點/℃－70.0－107.2－－－升華溫度/℃－－180300162請回答下列問題：(1)儀器e的名稱為_____________________________，裝置A中f管的作用是_______________________________________________________，裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_____________________________________________________________________________。(2)裝置B中的試劑是__________________________。(3)某化學(xué)學(xué)習(xí)小組同學(xué)設(shè)計了以下兩種試驗方案，方案甲：g端接裝置Ⅰ；方案乙：g端接裝置Ⅱ。但是甲、乙兩個方案中虛線內(nèi)裝置均有不足之處，請你評價后填寫下表。方案不足之處甲乙(4)在上述(3)的評價基礎(chǔ)上