2024高考化學一輪復習第十章化學實驗基礎第四講實驗方案的設計與評價規(guī)范演練含解析新人教版

PAGE11-第四講試驗方案的設計與評價一、選擇題1.從綠色化學的理念動身，下列試驗不宜用圖示裝置進行的是()A．不同濃度的硝酸與銅反應B．稀硫酸與純堿或小蘇打反應C．鋁與氫氧化鈉溶液或鹽酸反應D．H2O2在不同催化劑作用下分解解析：圖示裝置沒有尾氣汲取的裝置，所以凡是有污染的氣體生成的都不行，B、C、D產生的都是沒有污染的氣體，只有A有氮氧化合物產生，A錯誤。答案：A2．(2024·肇慶五校聯(lián)考)某同學利用濃度相同的氯水、Cl2的CCl4溶液完成下述試驗。下列有關試驗的說法不正確的是()A．操作④中發(fā)生的反應是Br2＋2Fe2＋=2Br－＋2Fe3＋B．操作②和操作④之后，試管上層溶液的成分相同C．操作①后的溶液中沒有Br2，但反應過程中可能有Br2生成D．試驗說明，CCl4影響了Cl2、Br2和Fe3＋氧化性的強弱依次解析：依據(jù)以上分析，操作④中發(fā)生的反應是Br2＋2Fe2＋===2Br－＋2Fe3＋，故A正確；操作②和操作④之后，試管上層溶液的成分相同，CCl4層在下層無色，上層為黃色的含F(xiàn)e3＋溶液，故B正確；操作①反應過程中可能由于氯水局部過量，發(fā)生反應2Br－＋Cl2=Br2＋2Cl－，有Br2生成，但由于Fe2＋過量，隨后發(fā)生反應：Br2＋2Fe2＋=2Br－＋2Fe3＋，故操作①后的溶液中沒有Br2，故C正確；試驗說明，Cl2、Br2和Fe3＋氧化性的強弱依次為Cl2>Br2>Fe3＋，CCl4沒有影響Cl2、Br2和Fe3＋氧化性的強弱依次，故D錯誤。答案：D3．(2024·天津第一中學月考)下列試驗操作、現(xiàn)象及得出的結論均正確的是()選項試驗操作現(xiàn)象結論A向Fe(NO3)2樣品溶于稀硫酸，滴入KSCN溶液溶液變紅稀硫酸能氧化Fe2＋BCu與濃硫酸反應，將反應混合物冷卻后，再向反應器中加入冷水溶液變藍驗證生成Cu2＋C向盛有Na2SO3溶液的試管中向加入BaCl2溶液，再滴入稀硝酸生成不溶于稀硝酸的白色沉淀原Na2SO4溶液已被空氣中O2氧化D電解FeCl2和鹽酸的混合溶液，電解一段時間后，在陽極旁邊滴加KSCN溶液陽極旁邊溶液變紅，并無氣泡產生Fe2＋的還原性強于Cl－解析：向Fe(NO3)2溶液中滴加稀硫酸，酸性條件下硝酸根離子與亞鐵離子發(fā)生氧化還原反應生成鐵離子，結論不合理，故A錯誤；Cu與濃硫酸加熱反應生成硫酸銅，會有濃硫酸剩余，因此加水稀釋時，肯定要遵循濃硫酸加入水中，玻璃棒不斷攪拌，不能相反操作，易發(fā)生危急，故B錯誤；Na2SO3溶液與BaCl2溶液反應生成亞硫酸鋇白色沉淀，再滴入稀硝酸(具有強氧化性)，亞硫酸鋇被氧化為硫酸鋇沉淀，不溶于稀硝酸，故不能證明Na2SO4溶液已被空氣中O2氧化，故C錯誤；電解FeCl2和鹽酸的混合溶液，電解一段時間后，在陽極旁邊滴加KSCN溶液，陽極旁邊溶液變紅，并無氣泡產生，說明有鐵離子產生，亞鐵離子被氧化，而氯離子沒有發(fā)生氧化反應，因此還原性：Fe2＋的還原性強于Cl－，結論正確，故D正確。答案：D4．(2024·北京中心民族高校附屬中學月考)下列圖示試驗能達到試驗目的的是()A．利用甲裝置制備少量O2B．利用乙裝置制備無水氯化鐵C．利用丙裝置比較元素非金屬性強弱D．利用丁裝置收集氨氣解析：過氧化鈉為粉末固體，關閉止水夾，與水接觸后不能分別，則不能利用圖中簡易裝置制備少量氧氣，故A錯誤；加熱氯化鐵溶液，促進了鐵離子水解，因為水解產生的HCl易揮發(fā)，最終得到的固體為氧化鐵，無法獲得無水氯化鐵，故B錯誤；發(fā)生強酸制取弱酸的反應，硫酸制備碳酸，碳酸制備硅酸，所以試驗Ⅱ可比較酸性強弱：H2SO4>H2CO3>H2SiO3，故C正確；氨氣極易溶于水，圖示裝置不能收集到氨氣，故D錯誤。答案：C5．(2024·山東淄川中學開學考)某同學采納硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考慮其他雜質)制取七水合硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)，設計了如下流程。下列說法不正確的是()A．溶解燒渣選用足量硫酸，試劑X選用鐵粉B．固體1中肯定含有SiO2，限制pH是為了使Al3＋轉化為Al(OH)3，進入固體2C．從溶液2得到FeSO4·7H2O產品的過程中，須限制條件防止其氧化和分解D．若變更方案，在溶液1中干脆加NaOH至過量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液經結晶分別也可得到FeSO4·7H2O解析：流程設計意圖是用硫酸把Fe2O3、Al2O3，轉化為硫酸鹽，除去SiO2，然后用鐵粉還原Fe3＋得到硫酸亞鐵，A正確；固體1為SiO2，分別FeSO4和Al2(SO4)3采納的是調控pH的方法，使Al3＋轉化為Al(OH)3沉淀從而與FeSO4分別，B正確；Fe2＋簡單被氧化，所以在得到FeSO4·7H2O產品的過程中，要防止其被氧化和分解，C正確；在溶液1中干脆加過量的NaOH得到的是Fe(OH)2沉淀，但Fe(OH)2不穩(wěn)定，很簡單被氧化為Fe(OH)3，這樣的話，最終所得的產品不純，混有較多的雜質Fe2(SO4)3，D不正確。答案：D6．(2024·西安交大附中檢測)下列試驗操作能夠達到試驗目的的是()A．試驗室采納圖①所示裝置收集SO2B．可用圖②所示裝置比較KMnO4、Cl2、S的氧化性強弱C．試驗室溴乙烷中常含有少量溴，加適量的苯，振蕩、靜置后分液，可除去溴乙烷中的溴D．稱取0.40gNaOH固體，干脆置于100mL容量瓶中加水至刻度線，可配制0.10mol·L－1NaOH溶液解析：二氧化硫的密度大于空氣的密度，所以收集二氧化硫應當采納向上排空氣法收集不是向下排空氣法收集，故A錯誤；高錳酸鉀能氧化濃鹽酸生成氯氣，反應中高錳酸鉀作氧化劑，氧化產物是氯氣，所以高錳酸鉀的氧化性大于氯氣；氯氣和硫離子反應生成硫單質，氯氣是氧化劑，硫是氧化產物，所以氯氣的氧化性大于硫，由此得出高錳酸鉀的氧化性大于氯氣，氯氣的大于硫，故B正確；溴和溴乙烷都易溶于苯，所以不能采納分液的方法分別，故C錯誤；容量瓶不能用來溶解氫氧化鈉固體，只能是先把氫氧化鈉放在燒杯中溶解，等冷卻至室溫時，再轉移至容量瓶中，故D錯誤。答案：B7．(2024·山東試驗中學月考)下列試驗操作、現(xiàn)象和結論或說明中有錯誤的是()選項操作現(xiàn)象結論或說明A向硅酸鈉溶液中滴加1滴酚酞，再逐滴加入稀鹽酸至紅色褪去產生白色膠狀物質非金屬性：Cl＞SiB打磨過的鎂條在空氣中點燃后快速插入充溢二氧化碳的集氣瓶刺眼白光，產生白煙以及少量黑色固體鎂與二氧化碳發(fā)生置換反應C將新制氯水和NaBr溶液在試管中混合后，加入CCl4，振蕩，靜置下層溶液呈橙紅色氧化性：Cl2＞Br2D向Al2(SO4)3溶液中滴加過量氨水產生白色膠狀物質且不溶解Al3＋與NH3·H2O不能大量共存解析：試管里出現(xiàn)凝膠，說明生成硅酸，依據(jù)強酸制備弱酸的原理可知酸性：鹽酸＞硅酸，不能說明非金屬性：Cl＞Si，因為非金屬性的強弱是依據(jù)最高價氧化物的水化物的酸性進行比較的，故A錯誤；Mg條在CO2中猛烈燃燒，放出白光和大量熱，有大量白煙生成，瓶壁上有黑色固體生成，生成MgO和C，屬于置換反應，故B正確；由操作和現(xiàn)象可知氯水置換出溴，加四氯化碳萃取后有機層在下層，下層溶液呈橙紅色，則氧化性：Cl2＞Br2，故C正確；硫酸鋁與氨水反應生成氫氧化鋁和硫酸銨，則溶液變渾濁，氫氧化鋁不能溶解在氨水中，Al3＋與氨水不能大量共存，故D正確。答案：A8．以硫鐵礦(主要成分為FeS2)為原料制備氯化鐵晶體(FeCl3·6H2O)的工藝流程如圖所示。下列說法不正確的是()A．酸溶過程運用的酸也可以是硝酸，且過量B．為了防止污染，焙燒過程中產生的SO2要回收利用C．通氯氣的目的是氧化Fe2＋D．由FeCl3·6H2O制取無水FeCl3須要在氯化氫的氣流中加熱解析：依據(jù)流程可知，硫鐵礦在高溫下焙燒可以得到鐵的氧化物，將其溶于鹽酸中，可以得到含有亞鐵離子、鐵離子的鹽溶液，向其中通入氯氣，能將亞鐵離子氧化為鐵離子，氯化鐵溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶就可以得到氯化鐵的晶體。若用過量硝酸酸溶，則會引入NOeq\o\al(－,3)雜質，故A錯誤；SO2是一種污染氣體，必需回收利用，故B正確；＋水解，由FeCl3·6H2O制取無水FeCl3時須要在HCl的氣流中加熱，故D正確。答案：A二、非選擇題9．(2024·山東臨沂第一中學模擬)ClO2是一種優(yōu)良的消毒劑，其溶解度約是Cl2的5倍，溫度過高、濃度過大時均易發(fā)生分解，因此常將其制成KClO2固體。一種制備KClO2的新方法的試驗裝置如圖所示，詳細操作為取肯定量的KClO3固體和硫酸肼(N2H4·H2SO4)固體混合勻稱后裝入250mL的三頸燒瓶中，經冰鹽水冷卻后的硫酸通過滴液漏斗加入，產生的ClO2氣體導出后用KOH溶液汲取即可得到KClO2。請回答下列問題：(1)與分液漏斗相比，本試驗中運用滴液漏斗，其優(yōu)點是______。(2)制備ClO2的化學方程式為_________________________________________________________________________________，加入的硫酸須要用冰鹽水冷卻的緣由是______________、________________________________。(3)試驗過程中通入空氣的目的是______________________________________________________________________________。通過試驗分析可知空氣流速過快或過慢，均會導致KClO2產率降低，其緣由是_________________________________________________________________________________________________。(4)有人認為用圖示裝置汲取ClO2易引起倒吸，但經過多次試驗均未發(fā)覺有倒吸現(xiàn)象，其緣由是_________________________________________________________________________________。(5)有人認為用圖示裝置制備的KClO2中含有較多雜質，其緣由是________________________________________________________________________________________________________。若在KOH溶液中添加肯定量的H2O2，即可制得較純凈的KClO2，其緣由是______________________________________________________________________________(用離子方程式表示)。解析：(2)由題意知，KClO3的還原產物為KClO2，則N2H4·H2SO4的氧化產物是N2，依據(jù)得失電子守恒和元素守恒寫出并配平化學方程式。用冰鹽水冷卻硫酸可防止液體飛濺，并可防止生成的ClO2受熱分解。(5)KOH和ClO2發(fā)生氧化還原反應，一部分ClO2被氧化成KClO3或KClO4，因此制備的KClO2中含有較多雜質。在堿性條件＋H2O2=2KClO2＋2H2O＋O2↑，從而得到較純凈的KClO2。答案：(1)滴液漏斗液面上方和三頸燒瓶液面上方氣體壓強相等，＋N2↑＋2K2SO4＋4H2O(或4KClO3＋N2H4·H2SO4＋3H2SO4===4ClO2↑＋N2↑＋4KHSO4＋4H2O)防止液體飛濺防止生成的ClO2受熱分解(3)將生成的ClO2全部導出以被KOH溶液汲取空氣流速過快，反應不充分，空氣流速過慢，ClO2濃度過大，易發(fā)生分解(4)生成的ClO2中混有N2(5)生成KClO2的同時必有ClO2的氧化產物KClO3或KClO4生成2ClO2＋H2O2＋2OH－=2ClOeq\o\al(－,2)＋O2↑＋2H2O10．(2024·甘肅蘭州第一中學月考)氰化鈉是一種重要的基本化工原料，同時也是一種劇毒物質，嚴峻危害人類健康。一旦泄露須要剛好處理，一般可以通過噴灑雙氧水或硫代硫酸鈉溶液來處理，以減輕環(huán)境污染。Ⅰ.已知：氰化鈉化學式為NaCN，氰化鈉是一種白色結晶顆粒，劇毒，易溶于水，水溶液呈堿性，易水解生成氰化氫。(1)寫出NaCN的電子式____________，CN－中C元素顯＋2價，N元素顯－3價，則非金屬性N______C(填“<”“>”或“＝”)，請設計試驗證明：___________________________________________________________________________________________________。(2)NaCN用雙氧水處理后，產生一種酸式鹽和一種能使潮濕紅色石蕊試紙變藍的氣體，該反應的離子方程式是________________。Ⅱ.硫代硫酸鈉的工業(yè)制備的反應原理為2Na2S＋Na2CO3＋4SO2=3Na2S2O3＋CO2。某化學愛好小組用上述原理試驗室制備硫代硫酸鈉，并檢測用硫代硫酸鈉溶液處理后的氰化鈉廢水能否達標排放。[查閱資料]ⅰ.Na2S2O3易溶于水，其稀溶液與BaCl2溶液混合物無沉淀生成。ⅱ.Na2S2O3易被氧化；BaSO3難溶于水，可溶于稀鹽酸。試驗室通過如下圖所示裝置制備Na2S2O3。(3)試驗中要限制SO2生成速率，可實行的措施有________________________________________________________(寫出一條)。(4)b裝置的作用是___________________________________________________________________________________________。(5)反應起先后，c中先有淡黃色渾濁產生后又變?yōu)槌吻?，此渾濁物________(填化學式)。(6)試驗結束后，在e處最好連接盛________________(填“NaOH溶液”“水”或“CCl4”)的注射器，接下來的操作為________________，最終拆除裝置。(7)為驗證產品中含有Na2SO3和Na2SO4，該小組設計了以下試驗方案，請將方案補充完整。(所需試劑從稀HNO3、稀H2SO4、稀HCl、蒸餾水中選擇)取適量產品配成稀溶液，滴加足量BaCl2溶液，有白色沉淀生成，_________________________________。若沉淀未完全溶解，并有刺激性氣味的氣體產生，則可確定產品中含有Na2SO3和Na2SO4。解析：Ⅰ.(1)NaCN的電子式：Na＋[∶C??N∶]－，在化合物中非金屬性強的元素顯負價，非金屬性弱的元素顯正價，CN－中C元素顯＋2價，N元素顯－3價，則非金屬性：N>C，元素的非金屬性越強，對應的最高價氧化物的水化物酸性越強，設計試驗為取少量碳酸氫鈉于試管中，加入稀硝酸，有無色氣泡產生。說明酸性硝酸大于碳酸，則非金屬性：N>C。(2)用雙氧水處理氰化鈉，產生一種能使潮濕的紅色石蕊試紙變藍的氣體為氨氣，依據(jù)原子守恒一種酸式鹽為碳酸氫鈉，所以反應為＋H2O=HCOeq\o\al(－,3)＋NH3↑。Ⅱ.(3)試驗中要限制SO2生成速率，可實行的措施有：限制反應溫度、調整酸的滴加速度或調整酸的濃度等。(4)由儀器結構特征，可知b裝置為平安瓶，防止倒吸。(5)二氧化硫與硫化鈉在溶液中反應得到S，硫與亞硫酸鈉反應得到Na2S2O3，c中先有渾濁產生，后又變澄清，此渾濁物為S。(6)試驗結束后，裝置b中還有殘留的二氧化硫，為防止污染空氣，應用氫氧化鈉溶液汲取，氫氧化鈉和二氧化硫反應生成亞硫酸鈉和水，再關閉K2打開K1，防止拆除裝置時污染空氣。(7)依據(jù)：Na2S2O3是無色透亮晶體，易溶于水，其稀溶液與BaCl2溶液混合無沉淀生成；Na2SO3易被氧化；BaSO3難溶于水，可溶于稀HCl，BaSO4難溶于水，難溶于稀HCl，以及硝酸具有強氧化性、加入硫酸會引入硫酸根離子可知，取適量產品配成稀溶液，滴加足量BaCl2溶液，有白色沉淀生成，過濾，用蒸餾水洗滌沉淀，向沉淀中加入足量稀鹽酸，若沉淀未完全溶解，并有刺激性氣味的氣體產生，則可以確定產品中含有Na2SO3和Na2SO4。答案：Ⅰ.(1)Na＋[∶C??N∶]－>取少量碳酸氫鈉于試管中，加入稀硝酸，有無色氣泡產生。說明酸性硝酸大于碳酸，則非金屬性：N>C(2)CN－＋H2O2＋H2O=HCOeq\o\al(－,3)＋NH3↑Ⅱ.(3)限制反應溫度、調整酸的滴加速度或調整酸的濃度等(4)平安瓶，防止倒吸(5)S(6)NaOH溶液關閉K2打開K1(7)過濾，用蒸餾水洗滌沉淀，向沉淀中加入足量稀鹽酸11．(2024·北京中心民族高校附中月考)某試驗小組探討溶液中AgNO3和Na2S的反應。試驗試劑現(xiàn)象試管滴管0.1mol·L－1AgNO3溶液(pH＝4)0.1mol·L－1Na2S溶液(pH＝9)出現(xiàn)黑色沉淀(1)用離子方程式說明Na2S溶液pH>7的緣由：___________________________________________________________________________________________________________________________。(2)試驗小組同學認為黑色沉淀中可能含有Ag2O、Ag2S或Ag，設計試驗驗證。已知：ⅰ.濃硝酸能將Ag2S轉化為Ag和SOeq\o\al(2－,4)；ⅱ.Ag2O能溶解在濃氨水中形成銀氨溶液，而Ag2S和Ag均不能。①設計并實施如下試驗(如圖1)，證明沉淀中含有Ag2S。圖1試劑1和試劑2分別是__________、__________?，F(xiàn)象1和現(xiàn)象2分別是______________________________、_____________________________________________________。②設計并實施如下試驗，證明沉淀中不含有Ag2O，將試驗操作和現(xiàn)象補充完整。試驗步驟試驗操作試驗現(xiàn)象步驟ⅰ取少量銀氨溶液，向其中滴加鹽酸出現(xiàn)白色沉淀步驟ⅱ取少量洗滌后的黑色沉淀，________________________(3)試驗小組同學認為AgNO3溶液具有氧化性，在肯定條件下能夠氧化Na2S，設計試驗進行探討(試驗裝置如下圖所示)，測得電壓為a(a＞0)。對AgNO3溶液中氧化S2－的物質進行推想：假設1：0.1mol·L－1的AgNO3溶液中Ag＋氧化了S2－；假設2：0.1mol·L－1的AgNO3溶液中NOeq\o\al(－,3)氧化了S2－。利用如圖2裝置接著探討(已知：電壓大小反映了物質氧化還原性強弱的差異；物質氧化性與還原性強弱差異越大，電壓越大)。圖2①將的AgNO3溶液替換為________________________溶液，記錄電壓為b(b＞0)。②上述試驗證明了氧化S2－的物質中肯定包含，其證據(jù)是______________________________________________________。試驗結論：AgNO3溶液與Na2S溶液的反應類型與反應條件有關。解析：(1)Na2S為強堿弱酸鹽，由于S2－水解，溶液呈堿性，pH>7，硫離子的水解主要以第一步為主，其水解的離子方程式為S2－＋H2OHS－＋OH－。(2)①由題中信息可知，濃硝酸能將硫化銀轉化為銀離子和硫酸根離子，所以可以向黑色沉淀中加入足量的濃硝酸，黑色沉淀溶解后，向溶液中加入硝酸鋇溶液，生成白色沉淀，證明黑色沉淀中含有硫化銀；因此，試劑1和試劑2分別是濃硝酸、硝酸鋇溶液；現(xiàn)象1和現(xiàn)象2分別是黑色沉淀溶解并有紅棕色氣體生成、生成白色沉淀。②依據(jù)題中信息可知，Ag2O能溶解在濃氨水中形成銀氨溶液，而Ag2S和Ag均不能。因此，可以設計并實施如下對比試驗，證明沉淀中不含有Ag2O，試驗操作和現(xiàn)象如下表：試驗步驟試驗操作試驗現(xiàn)象步驟ⅰ取少量銀氨溶液，向其中滴加鹽酸出現(xiàn)白色沉淀步驟ⅱ取少量洗滌后的黑色沉淀，加入濃氨水，過濾后，向濾液中滴加鹽酸滴加鹽酸后，無明顯現(xiàn)象③經檢驗，沉淀不含有Ag。(3)①依據(jù)限制變量法的原理，將0.1mol·L－1的AgNO3溶液替換為pH＝4的0.1mol·L－1NaNO3溶液，記錄電壓為b(b＞0)；②由題意知，若a＞b，說明0.1mol·L－1的AgNO3溶液的氧化性強于pH＝4的0.1mol·L－1NaNO3溶液。因此，上述試驗證明了氧化S2－的物質中肯定包含Ag＋，其證據(jù)是a＞b。答案：(1)S2－＋H2OHS－＋OH－(2)①濃硝酸Ba(NO3)2溶液黑色沉淀溶解，有紅棕色氣體生成生成白色沉淀②加入濃氨水，過濾后，向濾液中滴加鹽酸(或其他合理答案)滴加鹽酸后，無明顯現(xiàn)象(3)①pH＝4的0.1mol·L－1NaNO3溶液②a＞b12．如下圖所示(B中冷卻裝置未畫出)，將氯氣和空氣(不參加反應)以體積比約1∶3混合通入含水8%的碳酸鈉中制備Cl2O，并用水汲取Cl2O制備次氯酸溶液。已知：Cl2O極易溶于水并與水反應生成HClO；Cl2O的沸點為3.8℃，42℃以上分解為Cl2和O2。(1)①試驗中限制氯氣與空氣體積比的方法是___________________________________________________________________。②為使反應充分進行，試驗中實行的措施有____________________________________________________________