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1、高考化学复习备考精品资料考点18 化学实验方案的设计与评价一、选择题1.(2012重庆高考8)对实验:中和滴定、中和热的测定、实验室制备乙烯、乙酸乙酯的制取,叙述正确的是()A.必须加热 B.必须隔热C.必须用指示剂 D.必须用催化剂【解题指南】解答本题时应从实验原理、装置和试剂入手,总结实验是否需要加热、是否需要催化剂和指示剂等。解题时要特别注意控制温度不是隔热。来源:【解析】选D。因为中和滴定和中和热的测定均是利用中和反应进行,不需要加热,乙酸乙酯的制取需要加热,由此判断A错误;B项中中和热的测定需要量热计测量中和热放出的能量,所以需要隔热,而制乙烯需要加热到170 ,不需要隔热,因此B项
2、与题意不符;C项中和滴定需要指示剂指示滴定终点,中和热的测定只需要测出反应前后温度差,不需要指示剂指示;D项中制乙烯和乙酸乙酯都需要浓硫酸作催化剂,所以正确。2.(2012上海高考15)下图所示是难氯气性质的微型实验,a、b、d、e是浸有相关溶液的滤纸。向KMnO4晶体滴加一滴浓盐酸后,立即用另一培养皿扣在上面。已知:2KMnO4+16HCl2KCl+5Cl2+2MnCl2+8H2O对实验现象的“解释或结论”正确的是选项实验现象解释或结论Aa处变蓝,b处变红棕色氧化性:Cl2Br2I2Bc处先变红,后褪色氯气与水生成了酸性物质Cd处立即裉色氯气与水生成了漂白性物质De处变红色还原性:Fe2+C
3、l【解题指南】解答本题时应该注意以下几点:(1)氯气具有强氧化性;(2)氯水显酸性,并且具有漂白性。【解析】选D。A来源:a处变蓝,b处变红棕色氧化性:Cl2Br2;Cl2I2错误Bc处先变药,后褪色氯气与水生成了酸性物质,由于次氯酸具有漂白性错误Cd处立即褪色氯气与水生成了酸性物质将氢氧化钠中和掉。错误D来源:e处变红色由于亚铁离子被氧化为三价铁离子,三价铁离子与硫氰酸钾溶液反应生成红色溶液,由此可见:还原性是Fe2+Cl-正确3.(2012上海高考16 )实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置,其中正确的是( )A.是氨气发生装置 B.是氨气发生装置C.是氨气吸收装置 D.是氨气收集、检验装
4、置【解题指南】解答本题时应该注意以下几点:(1)并不是能生成氨气的反应都能用来制备氨气;(2)并不是只要在吸收装置中加了漏斗就能防倒吸。【解析】选B。A因为氯化铵加热时有假“升华”现象,因此不能用氯化铵加热制备氨气。错误B防倒吸装置中漏斗口与液面接触,但是不能没入溶液中。错误C用浓氨水和生石灰或者是氢氧化钠溶液可以用该装置制备氨气。正确D湿润的石蕊试纸应该用玻璃棒粘着放在试管口。错误二、非选择题4.(2012重庆高考27)氯离子插层镁铝水滑石Mg2Al(OH)6ClxH2O是一种新型离子交换材料,其在高温下完全分解为MgO、Al2O3、HCl和水蒸气,现用如图装置进行实验确定其化学式(固定装置
5、略去)。来源:(1)Mg2Al(OH)6ClxH2O热分解的化学方程式为 。(2)若只通过测定装置C、D的增重来确定x,则装置的连接顺序为(按气流方向,用接口字母表示),其中C的作用是。装置连接后,首先要进行的操作的名称是。(3)加热前先通N2排尽装置中的空气,称取C、D的初始质量后,再持续通入N2的作用是 、等。(4)完全分解后测得C增重3.65 g、D增重9.90 g,则x=。若取消冷却玻管B后进行实验,测定的x值将(填“偏高”或“偏低”)。(5)上述水滑石在空气中放置时易发生反应生成Mg2Al(OH)6Cl1-2y(CO2)yzH2O,该生成物能发生类似的热分解反应,现以此物质为样品,用
6、(2)中连接的装置和试剂进行实验测定z,除测定D的增重外,至少还需测定。【解题指南】测定x的值时应该按照以下流程【解析】(1)根据信息中给予的反应物和产物书写反应方程式,然后配平即可。(2)测量生成的水和氯化氢的质量时,应该先测水的质量,然后测量氯化氢的质量,同时注意气体经过洗气瓶时应该“长管进,短管出”。(3)必须考虑氯化氢易溶于氢氧化钠溶液,而C中没有防倒吸装置,同时注意反应体系中遗留有产物气体对实验造成误差。(4)C、D增重的分别是氯化氢和水,根据元素守恒可以判断x的数值,没有冷却装置,浓硫酸对水的吸收效果不好,部分水被氯化氢气流带走,因此结果偏低。(5)由于分解的产物中仍然有氯化氢和水
7、,因此称量C装置的质量;样品变质,成分不惟一,因此需要测量分解后固体物质的质量。答案:(1)2Mg2Al(OH)6ClxH2O4MgO+Al2O3+2HCl+(5+2x)H2O(2)aedb吸收HCl气体检查气密性(3)将分解产生的气体全部带入装置C、D中完全吸收防止产生倒吸(合理答案均可)(4)3偏低(5)装置C的增重及样品质量(样品质量及样品分解后残余物质质量或装置C的增重及样品分解后残余物质质量)5.(2012四川高考28)甲、乙两个研究性学习小组为测定氨分子中氮、氢原子个数比,设计了如下实验流程:实验中,先用制得的氨气排尽洗气瓶前所有装置中的空气,再连接洗气瓶和气体收集装置,立即加热氧
8、化铜。反应完成后,黑色的氧化铜转化为红色的铜。如图A、B、C为甲、乙两小组制取氨气时可能用到的装置,D为盛有浓硫酸的洗气瓶。甲小组测得:反应前氧化铜的质量m1 g、氧化铜反应后剩余固体的质量m2 g、生成氮气在标准状况下的体积V1 L。乙小组测得:洗气前装置D的质量m3 g、洗气后装置D的质量m4 g、生成氮气在标准状况下的体积V2 L。请回答下列问题:(1)写出仪器a的名称: 。(2)检查A装置气密性的操作是 。(3)甲、乙两小组选择了不同的方法制取氨气,请将实验装置的字母编号和制备原理填写在下表的空格中。实验装置实验药品制备原理甲小组A氢氧化钙、硫酸铵反应的化学方程式为: 。乙小组浓氨水、
9、氢氧化钠用化学平衡原理分析氢氧化钠的作用: 。(4)甲小组用所测数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数比为 。(5)乙小组用所测数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数比明显小于理论值,其原因是 。为此,乙小组在原有实验的基础上增加了一个装有某药品的实验仪器,重新实验。根据实验前后该药品的质量变化及生成氮气的体积,得出了合理的实验结果。该药品的名称是 。【解题指南】解答本题时注意以下几点:(1)氨气与氧化铜反应生成铜、氮气和水;(2)实验室中可以利用铵盐的性质,也可以利用氨水的性质来制备氨气;(3)浓硫酸属于酸性干燥剂,能够吸收水和碱性气体。【解析】实验室制备氨气常用两种方法,其原理分别是:铵盐与碱反应
10、释放出氨气和浓氨水中加入强碱导致氨水的电离平衡向左移动,逸出氨气。实验测氨气中氮元素与氢元素的原子个数比是通过测量反应后生成水的量来测氢元素的量、反应后生成氮气的量来测定氮元素的量,如果用直接称量浓硫酸的质量改变来计算水的量时,注意浓硫酸对氨气的吸收。答案:(1)圆底烧瓶(2)连接导管,将导管插入水中;加热试管,导管口有气泡产生;停止加热,导管内有水回流并形成一段稳定的水柱(3)(NH4)2SO4+Ca(OH)22NH3+2H2O+CaSO4B氢氧化钠溶于氨水后放热,增加氢氧根浓度,使NH3+H2ONH3H2O NH4+OH-向逆方向移动,加快氨气逸出(4)5V17(m1-m2)(5)浓硫酸吸
11、收了未反应的氨气,从而使计算的氢的量偏高碱石灰(氢氧化钠、氧化钙等)6.(2012大纲版全国卷28)现拟用下图所示装置(尾气处理部分略)来制取一氧化碳,并用以测定某铜粉样品(混有CuO粉末)中金属铜的含量。(1)制备一氧化碳的化学方程式是;(2)实验中,观察到反应管中发生的现象是,尾气的主要成分是;(3)反应完成后,正确的操作顺序为(填字母);a.关闭漏斗开关;b.熄灭酒精灯1;c.熄灭酒精灯2(4)若实验中称取铜粉样品5.0 g,充分反应后,反应管中剩余固体的质量为4.8 g,则原样品中单质铜的质量分数为;(5)从浓硫酸、浓硝酸、蒸馏水、双氧水中选用合适的试剂,设计一个测定样品中金属铜质量分
12、数的方案:设计方案的主要步骤是(不必描述操作过程的细节);写出有关反应的化学方程式。【解题指南】实验是高考题的重要内容。要解好实验题必须平时要认真做好化学实验,重视实验的操作与原理。这是一道基础的化学实验试题,通过CO的制备,考查学生对实验原理、实验方法的掌握程度,对实验方案的分析评价和运用化学知识解决具体问题的能力。【解析】(1)制备CO的化学方程式:HCOOHCO+H2O。(2)实验中,观察到反应管中发生的现象是黑色粉末变红;尾气的主要成分是CO、CO2。(3)实验步骤:先通入一会儿CO后,再加热,后停止加热,然后继续通入CO直至玻璃管冷却为止,故正确的操作顺序为先熄灭酒精灯2,然后关闭漏
13、斗开关,最后熄灭酒精灯1。(4)若实验中称取铜粉样品5.0 g,充分反应后,反应管中剩余固体的质量为4.8 g,剩余固体全部为铜,由差量法CuO+COCu+CO2m80 g 64 g16 gm(CuO)(5.0-4.8) g=0.2 gm(CuO)=1.0 gm(Cu)=m(样品)-m(CuO)=4.0 g原样品中单质铜的质量分数为100%=80%。(5)要测定铜的质量分数,需要把浓硫酸稀释,氧化铜和稀硫酸反应,铜和稀硫酸不反应,即可求出铜的质量分数。设计实验方案的主要步骤:将浓硫酸用蒸馏水稀释,让样品与稀硫酸充分反应后,过滤,干燥,称量剩余固体铜的质量。反应的化学方程式为CuO+H2SO4C
14、uSO4+H2O。答案:(1)HCOOHCO+H2O(2)样品粉末逐渐变红色CO、CO2(3)c、b、a(4) 80%(5)将浓硫酸用蒸馏水稀释,让样品与稀硫酸充分反应后,过滤、洗涤、干燥、称重、计算CuO+H2SO4CuSO4+H2O7.(2012上海高考七大题)碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3是一种用途广泛的化工原料,实验室以废铜屑为原料制取碱式碳酸铜的步骤如下:步骤一:废铜屑制硝酸铜如图,用胶头滴管吸取浓HNO3缓慢加到锥形瓶内的废铜屑中(废铜屑过量),充分反应后过滤,得到硝酸铜溶液。步骤二:碱式碳酸铜的制备向大试管中加入碳酸钠溶液和硝酸铜溶液,水浴加热至70 左右,用0.4 mol/L
15、的NaOH溶液调节pH至8.5,振荡,静置,过滤,用热水洗涤,烘干,得到碱式碳酸铜产品。完成下列填空:35.写出浓硝酸与铜反应的离子方程式。36.上图装置中NaOH溶液的作用是。反应结束后,广口瓶内的溶液中,除了含有NaOH外,还有(填写化学式)。37.步骤二中,水浴加热所需仪器有、(加热、夹持仪器、石棉网除外);洗涤的目的是。38.步骤二的滤液中可能含有CO32-C,写出检验CO32-的方法。39.影响产品产量的主要因素有。40.若实验得到2.42 g样品(只含CuO杂质),取此样品加热至分解完全后,得到1.80 g固体,此样品中碱式碳酸铜的质量分数是。【解题指南】解答本题时注意以下几点:(
16、1)二氧化氮没有对应的盐,因此二氧化氮与氢氧化钠反应属于氧化还原反应。(2)根据反应方程式,利用差量法,可以根据反应前后固体物质的质量差判断参加反应的物质的量。【解析】35.铜与浓硝酸反应时产物是二氧化氮气体。36.反应体系为密闭体系,反应过程中生成的二氧化氮必须被吸收掉,二氧化氮与氢氧化钠反应生成硝酸钠,亚硝酸钠和水。37.洗涤固体的原因往往是因为固体表面沾有溶液中含有的离子。38.可以利用碳酸根离子与盐酸反应生成二氧化碳气体,二氧化碳气体能使澄清石灰水变浑浊来碳酸根。39.反应的温度过高时,碱式碳酸铜容易分解,溶液的碱性过弱时产品中混有碳酸铜,碱性过强时会混有氢氧化铜。40.根据反应方程式
17、Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2生成的固体物质是氧化铜,根据反应前后固体物质的质量可以计算碱式碳酸铜的量。答案:35.Cu+4H+2NCu2+2NO2+2H2O36.吸收氮氧化物(合理即给分);NaNO3、NaNO237.烧杯、温度计;除去产品表面吸附的硝酸钠38.取样,加入稀盐酸,将产生的气体通放澄清石灰水,溶液变浑浊,说明有CO32-。39.温度、pH40.0.928.(2012上海高考八大题)碳酸氢铵是一种重要的铵盐。实验室中,将二氧化碳通入氨水可制得碳酸氢铵,用碳酸氢铵和氯化钠可制得纯碱。完成下列填空:41.二氧化碳通入氨水的过程中,先有晶体(填写化学式)析出,然后晶体溶
18、解,最后析出NH4HCO3晶体。42.含0.800 mol NH3的水溶液质量为54.0 g,向该溶液通入二氧化碳至反应完全,过滤,得到滤液31.2 g,则NH4HCO3的产率为%。43.粗盐(含Ca2+、Mg2+)经提纯后,加入碳酸氢铵可制得碳酸钠。实验步骤依次为:粗盐溶解;加入试剂至沉淀完全,煮沸;加入盐酸调pH;加入;过滤;灼烧,冷却,称重。44.上述步骤中所加入的试剂为、。45.上述步骤中加盐酸调pH的目的是。46.为探究NH4HCO3和NaOH的反应,设计实验方案如下:含0.1 mol NH4HCO3与NaOH的反应可能为(写离子方程式);若无沉淀,则NH4HCO3与NaOH的反应可
19、能为(写离子方程式)。该实验方案有无不妥之处?若有,提出修正意见。【解题指南】解答本题时注意以下三点:(1)二氧化碳通入碱溶液,一般先生成正盐,再生成酸式盐;(2)注意粗盐提纯除杂剂加入的顺序和作用;(3)碳酸氢铵中铵根离子和碳酸氢根离子均能和氢氧根反应。【解析】41.二氧化碳通入碱性溶液,先生成碳酸盐,然后碳酸盐和水二氧化碳再生成碳酸氢盐。42.0.800 mol NH3能和0.800 mol二氧化碳和水反应生成0.800 mol碳酸氢铵,共0.879=63.2 g,溶液质量54.0 g加上通入的二氧化碳的质量0.844=35.2 g,减去剩余的溶液31.2 g,生成的碳酸氢铵总共为58.0
20、 g,则NH4HCO3的产率为58.063.2 g92%。43、44、45.粗盐的提纯先要加入过量氢氧化钠和碳酸钠除去钙和镁离子,然后加入盐酸除去过量的二者。提纯后的食盐溶液中加入碳酸氢铵溶液生成碳酸钠。46.和钙离子生成沉淀的是碳酸根离子,如果有沉淀,则发生的应该是碳酸氢根和氢氧根生成碳酸根的反应。如果没有沉淀,则发生的是铵根和氢氧根的反应。为了排除生成的氨气的影响,应该先把溶液煮沸在加入氯化钙溶液。答案:41.(NH4)2CO342.92%43.过滤;碳酸氢铵来源:44.氢氧化钠、碳酸钠45.中和过量的氢氧化钠和碳酸钠46.HCO3-+OH-CO32-+H2ONH4+OH-NH3+H2O 需先煮沸，然后滴加氯化钙稀溶液