（全國(guó)通用版）2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第九章 無(wú)機(jī)實(shí)驗(yàn) 課時(shí)梯級(jí)作業(yè)三十三 9.3 化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)一、選擇題(本題包括7小題,每題6分,共42分)1.(2018·洛陽(yáng)模擬)為證明鋁與鹽酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng),下列實(shí)驗(yàn)裝置可達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?且方案最佳的是()【解析】選A。A.鋁與鹽酸產(chǎn)生的氫氣從試管中逸出,錐形瓶?jī)?nèi)的空氣受熱壓強(qiáng)增大,U形管中左邊紅墨水低,右邊紅墨水高,說(shuō)明該反應(yīng)是放熱反應(yīng),故A正確;B.燒杯中產(chǎn)生氣泡,反應(yīng)完成并冷卻后導(dǎo)管會(huì)產(chǎn)生液柱,也能說(shuō)明放熱,但分析太復(fù)雜,不直觀,效果不理想,故B錯(cuò)誤;C.裝置未形成密閉體系,無(wú)現(xiàn)象,故C錯(cuò)誤;D.鋁與鹽酸產(chǎn)生的氫氣會(huì)使紅墨水的液面變化,該裝置不能說(shuō)明反應(yīng)時(shí)放出熱量,故D錯(cuò)誤?！炯庸逃?xùn)練】(2018·聊城模擬)用下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),將少量液體逐滴加入固體乙中,試管中試劑為丙,則下表中現(xiàn)象正確的是()選項(xiàng)甲乙丙試管中現(xiàn)象A濃氨水生石灰Al2(SO4)3溶液先沉淀后消失B濃硝酸銅淀粉KI溶液試管口出現(xiàn)紅棕色溶液仍為無(wú)色C濃鹽酸二氧化錳石蕊溶液先變紅后褪色D雙氧水二氧化錳氫硫酸溶液出現(xiàn)渾濁【解析】選D。A.硫酸鋁與氨水反應(yīng)生成氫氧化鋁,氫氧化鋁與氨水不反應(yīng),沉淀不溶解,故A錯(cuò)誤;B.濃硝酸與銅反應(yīng)生成二氧化氮,二氧化氮與水反應(yīng)生成一氧化氮,一氧化氮與氧氣反應(yīng)生成二氧化氮,可觀察到試管口出現(xiàn)紅棕色,硝酸能氧化I-生成I2,溶液顯藍(lán)色,故B錯(cuò)誤;C.濃鹽酸與二氧化錳應(yīng)在加熱條件下進(jìn)行,題中沒(méi)有加熱,不能生成氯氣,故C錯(cuò)誤;D.雙氧水在二氧化錳的催化作用下生成氧氣,氧氣能氧化硫化氫生成硫單質(zhì),溶液中會(huì)出現(xiàn)渾濁,故D正確;故選D。2.(2018·淮南模擬)某同學(xué)采用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(zhì))制備七水合硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O),設(shè)計(jì)了如下流程:下列說(shuō)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中一定含有SiO2,控制pH是為了使Al3+轉(zhuǎn)化為Al(OH)3,進(jìn)入固體2C.從溶液2得到FeSO4·7H2O產(chǎn)品的過(guò)程中,須控制條件防止其氧化和分解D.若改變方案,在溶液1中直接加NaOH至過(guò)量,得到的沉淀用硫酸溶解,其溶液經(jīng)結(jié)晶分離也可得到FeSO4·7H2O【解析】選D。燒渣(主要成分Fe2O3、Al2O3、SiO2)用酸溶解后要制取七水合硫酸亞鐵,所以加入的酸應(yīng)為硫酸,溶解后的溶液1中含有Fe3+、Al3+,要把Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+,應(yīng)該加入還原性鐵粉,A項(xiàng)正確;燒渣用足量硫酸溶解后,SiO2與硫酸不反應(yīng),固體1中一定有SiO2,向溶液中加入NaOH溶液控制pH的目的是使Al3+沉淀,而Fe2+不沉淀,B項(xiàng)正確;制取FeSO4·7H2O的過(guò)程中,由于Fe2+易被空氣中的氧氣氧化,并且易水解,所以要控制條件,C項(xiàng)正確;向溶液1中直接加入NaOH溶液,不加鐵粉,得到的是Fe(OH)2沉淀,但Fe(OH)2不穩(wěn)定,很容易被氧化成Fe(OH)3沉淀,導(dǎo)致最后制得的產(chǎn)品不純,混有較多的雜質(zhì)Fe2(SO4)3,D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.為精確測(cè)定工業(yè)純堿中碳酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(含少量NaCl),準(zhǔn)確稱量W0 g樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn),下列實(shí)驗(yàn)方法所對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案和測(cè)量數(shù)據(jù)最合理(除W0外)的是()選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)方案測(cè)量數(shù)據(jù)A滴定法將樣品配成100 mL溶液,取10 mL,加入甲基橙,用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸滴定消耗鹽酸的體積B量氣法將樣品與鹽酸反應(yīng),生成的氣體全部被堿石灰吸收堿石灰增重C重量法樣品放入燒瓶中,置于天平上,加入足量鹽酸減輕的質(zhì)量D量氣法將樣品與鹽酸反應(yīng),氣體通過(guò)排水量氣裝置量氣排水體積【解析】選A。A.鹽酸滴定Na2CO3,用甲基橙作指示劑,正確;B.堿石灰既可以吸收CO2,也可以吸收水分,無(wú)法測(cè)定Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù),錯(cuò)誤;C.CO2揮發(fā)能帶出水分,根據(jù)減輕的質(zhì)量測(cè)定Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù),會(huì)產(chǎn)生較大誤差,錯(cuò)誤;D.CO2能溶于水,則排水體積不等于CO2的體積,錯(cuò)誤。4.下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)原理、方法和結(jié)論都正確的是()A.用HNO2溶液做導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn),燈光較暗,說(shuō)明HNO2是弱電解質(zhì)B.在滴有酚酞的Na2CO3溶液中逐滴加入BaCl2溶液,紅色逐漸褪去,說(shuō)明Na2CO3溶液中存在水解平衡C.SO2通入溴水中,溴水褪色,說(shuō)明SO2具有漂白性D.利用溶解性的不同,可用酒精將碘水中的碘萃取出來(lái)【解析】選B。導(dǎo)電性與離子的濃度有關(guān),題中未指明濃度,不能證明,A項(xiàng)錯(cuò)誤;滴加酚酞,溶液呈紅色,說(shuō)明溶液呈堿性,而加BaCl2,會(huì)生成BaCO3沉淀,C減少,紅色褪去,說(shuō)明此紅色是由C水解引起的,B項(xiàng)正確;SO2通入溴水中,溴氧化SO2自身被還原,溴水褪色,說(shuō)明SO2具有還原性,C項(xiàng)錯(cuò)誤;酒精與水互溶,不能萃取,D項(xiàng)錯(cuò)誤。5.某課外實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的下列實(shí)驗(yàn)不合理的是 ()【解析】選C。A項(xiàng),生成的H2能將體系中的O2排出,觀察到Fe(OH)2白色沉淀;B項(xiàng),脫脂棉燃燒,能說(shuō)明Na2O2與水反應(yīng)放熱;C項(xiàng),不能用排水法收集NO2氣體;D項(xiàng),NaOH固體溶于水放熱,且提供OH-,抑制NH3·H2O的電離,能用于制備少量NH3。6.(2018·南昌模擬)下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)正確的是()【解析】選D。HCl的密度比空氣的大,集氣瓶中的導(dǎo)管應(yīng)該是進(jìn)氣管長(zhǎng)、出氣管短,A項(xiàng)錯(cuò)誤;生成的氣體可能會(huì)從長(zhǎng)頸漏斗中逸出,且長(zhǎng)頸漏斗不能控制滴加速率,故應(yīng)該用分液漏斗,B項(xiàng)錯(cuò)誤;稀硫酸與碳酸鈉反應(yīng)生成的CO2會(huì)和燒杯中的次氯酸鈉溶液反應(yīng)生成HClO,但無(wú)明顯現(xiàn)象,故無(wú)法判斷Ka1(H2CO3)與Ka(HClO)的大小關(guān)系,C項(xiàng)錯(cuò)誤;品紅褪色,是SO2的漂白性所致,與H2S反應(yīng)生成淡黃色固體,是SO2的氧化性所致,D項(xiàng)正確?！炯庸逃?xùn)練】根據(jù)下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,所得結(jié)論錯(cuò)誤的是()實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論A燒杯中鐵表面有氣泡,燒杯中銅表面有氣泡活動(dòng)性:Al>Fe>CuB試管中收集到無(wú)色氣體銅與濃硝酸的反應(yīng)產(chǎn)物是NOC試管b比試管a中溶液的紅色深增大反應(yīng)物濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)D長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)液面高于燒瓶?jī)?nèi)液面且保持不變裝置氣密性良好【解析】選B。A項(xiàng),作正極的金屬不活潑,正極上析出氫氣,所以能比較金屬的活動(dòng)性,故正確;B項(xiàng),銅和濃硝酸生成二氧化氮,二氧化氮和水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮,故錯(cuò)誤;C項(xiàng),增大反應(yīng)物的濃度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),故正確;D項(xiàng),利用壓強(qiáng)差能檢驗(yàn)裝置的氣密性,故正確。7.(能力挑戰(zhàn)題)下圖表示從固體混合物中分離X的兩種方案,請(qǐng)根據(jù)方案1和方案2指出下列說(shuō)法合理的是 ()A.可以選用方案1分離碳酸氫鈉中含有的氯化銨B.方案1中殘留物應(yīng)該具有的性質(zhì)是受熱易揮發(fā)C.方案2中加入的試劑一定能夠與除X外的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)D.方案2中加入NaOH溶液可以分離出SiO2和Fe2O3混合物中的Fe2O3【解析】選D。碳酸氫鈉加熱分解,A錯(cuò)誤;加熱后留下的殘留物一定是固體或難揮發(fā)的液體,B錯(cuò)誤;C項(xiàng),加入的試劑可以是水且不一定發(fā)生化學(xué)反應(yīng),C錯(cuò)誤;二氧化硅能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成溶于水的硅酸鈉,進(jìn)而分離出氧化鐵,D正確。二、非選擇題(本題包括3小題,共58分)8.(19分)(2018·黃崗模擬)直接排放含SO2的煙氣會(huì)形成酸雨,危害環(huán)境。某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行如下有關(guān)SO2性質(zhì)的探究活動(dòng)。(1)裝置A中反應(yīng)的離子方程式為_。 (2)選用圖1以上裝置和藥品探究亞硫酸與次氯酸的酸性強(qiáng)弱:甲同學(xué)認(rèn)為按照ACF尾氣處理順序連接裝置可以證明亞硫酸和次氯酸的酸性強(qiáng)弱,乙同學(xué)認(rèn)為該方案不合理,其理由是_。 丙同學(xué)設(shè)計(jì)的合理實(shí)驗(yàn)方案為按照AC_尾氣處理(填字母)順序連接裝置。其中裝置C的作用是_。證明亞硫酸的酸性強(qiáng)于次氯酸的酸性的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_。 (3)利用圖2的裝置測(cè)量裝置A中殘液SO2的含量。量取10.00 mL殘液于圓底燒瓶中,加熱使SO2全部蒸出,用20.00 mL 0.100 0 mol·L-1的KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液吸收。充分反應(yīng)后,再用0.200 0 mol·L-1 的KI溶液滴定過(guò)量的KMnO4,消耗KI溶液25.00 mL。(已知:10I-+2Mn+16H+2Mn2+5I2+8H2O)圖2錐形瓶中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_。 殘液中SO2的含量為_mol·L-1。 【解析】(1)裝置A中鹽酸與亞硫酸鈣反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化硫,離子反應(yīng)方程式為CaSO3+2H+Ca2+SO2+H2O;(2)按照ACF順序連接裝置,其中飽和的亞硫酸氫鈉除去氯化氫,二氧化硫通入次氯酸鈣溶液發(fā)生了氧化還原反應(yīng),不能證明強(qiáng)酸制備弱酸的原理,不能證明亞硫酸和次氯酸的酸性強(qiáng)弱;次氯酸具有強(qiáng)氧化性、二氧化硫具有還原性,不能利用二氧化硫與次氯酸鈣直接反應(yīng)判斷亞硫酸與次氯酸的酸性強(qiáng)弱,先驗(yàn)證亞硫酸酸性比碳酸強(qiáng),再結(jié)合碳酸酸性比次氯酸強(qiáng)來(lái)判斷。A裝置制備二氧化硫,由于鹽酸易揮發(fā),制備的二氧化硫中混有氯化氫,用飽和的亞硫酸氫鈉除去二氧化碳中的二氧化硫,用品紅溶液檢驗(yàn)二氧化碳中二氧化硫是否除盡,再通入F中,則裝置連接順序?yàn)锳、C、B、E、D、F,其中裝置C的作用是除去氯化氫氣體,D中品紅不褪色,F中出現(xiàn)白色沉淀,可證明亞硫酸的酸性強(qiáng)于次氯酸;(3)圖2錐形瓶中SO2與KMnO4發(fā)生氧化還原反應(yīng),反應(yīng)的離子方程式為5SO2+2Mn+2H2O2Mn2+5S+4H+;由10I-+2Mn+16H+2Mn2+5I2+8H2O,根據(jù)KI的量計(jì)算出則過(guò)量KMnO4的物質(zhì)的量為0.001 mol,所以與殘液中SO2反應(yīng)KMnO4的物質(zhì)的量為0.02 L×0.100 0 mol·L-1-0.001 mol=0.001 mol,又5SO2+2Mn+2H2O2Mn2+5S+4H+,則殘液中SO2含量為0.002 5 mol,所以殘液中SO2含量為0.25 mol·L-1。答案:(1)CaSO3+2H+Ca2+SO2+H2O(2)二氧化硫通入次氯酸鈣溶液發(fā)生了氧化還原反應(yīng)不能證明強(qiáng)酸制備弱酸的原理BEDF除去HCl氣體以免影響后面的實(shí)驗(yàn)裝置D中品紅溶液不褪色,F中出現(xiàn)白色沉淀(3)5SO2+2Mn+2H2O2Mn2+5S+4H+0.25【方法規(guī)律】物質(zhì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的解題策略性質(zhì)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)題的關(guān)鍵是結(jié)合題目要求和所給的儀器、裝置以及所給的試劑,了解命題的意圖。已給出試劑或裝置(儀器)的實(shí)驗(yàn):該類題目的關(guān)鍵是通讀全題,結(jié)合題意或元素化合物的性質(zhì),弄清楚在某一儀器處發(fā)生的反應(yīng)或該反應(yīng)的現(xiàn)象,同時(shí)要理解設(shè)置的儀器或裝置的目的,這樣問(wèn)題就能迎刃而解。已知反應(yīng)或反應(yīng)現(xiàn)象及儀器操作要求:該類題目的關(guān)鍵是根據(jù)題目的現(xiàn)象或操作要求等,通過(guò)所學(xué)元素化合物性質(zhì)或化學(xué)實(shí)驗(yàn)的儀器使用和基本操作,確定此處缺少的試劑或缺少的裝置或儀器。9.(19分)(2018·商丘模擬)一種含鋁、鋰、鈷的新型電子材料,生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢料數(shù)量可觀,廢料中的鋁以金屬鋁箔的形式存在,鈷以Co2O3·CoO的形式存在,吸附在鋁箔的單面或雙面,鋰混雜于其中。從廢料中回收氧化鈷(CoO)工藝流程如下:(1)過(guò)程中采用NaOH溶液溶解廢料中的Al,反應(yīng)的離子方程式為_。 (2)過(guò)程中加入稀硫酸酸化后,再加入Na2S2O3溶液浸出鈷,則浸出鈷的化學(xué)反應(yīng)方程式為(產(chǎn)物中只有一種酸根)_。在實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)生產(chǎn)時(shí),也可用鹽酸浸出鈷,但實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中不用鹽酸,請(qǐng)從氧化還原和環(huán)境保護(hù)的角度分析不用鹽酸浸出鈷的主要原因是_  _。 (3)過(guò)程得到鋰鋁渣的主要成分是LiF和Al(OH)3,碳酸鈉溶液在產(chǎn)生Al(OH)3時(shí)起重要作用,請(qǐng)寫出該反應(yīng)的離子方程式_。 (4)碳酸鈉溶液在過(guò)程和中所起作用有所不同,請(qǐng)寫出在過(guò)程中起的作用是_。 【解析】(1)鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣,反應(yīng)的離子方程式為2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2;(2)Co3O4和Na2S2O3在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成CoSO4、Na2SO4和H2O,反應(yīng)方程式為4Co3O4+Na2S2O3+11H2SO412CoSO4+Na2SO4+11H2O,所以加入Na2S2O3的作用是還原Co3+,鹽酸具有還原性,能被Co2O3·CoO氧化生成有毒的氯氣而污染環(huán)境,所以不能用鹽酸;(3)鋁離子能與碳酸根離子發(fā)生水解相互促進(jìn)生成氫氧化鋁和二氧化碳,水解的離子方程式為2Al3+3C+3H2O2Al(OH)3+3CO2;(4)碳酸鈉溶液在過(guò)程中鋁離子能與碳酸根離子發(fā)生水解相互促進(jìn)生成氫氧化鋁和二氧化碳;碳酸鈉溶液在過(guò)程中調(diào)整pH,提供C,使Co2+沉淀為CoCO3。答案:(1)2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2(2)4Co2O3·CoO+Na2S2O3+11H2SO412CoSO4+Na2SO4+11H2OCo2O3·CoO可氧化鹽酸產(chǎn)生Cl2,污染環(huán)境(3)2Al3+3C+3H2O2Al(OH)3+3CO2(4)調(diào)整pH,提供C,使Co2+沉淀為CoCO310.(20分)(能力挑戰(zhàn)題)硫化堿法是工業(yè)上制備Na2S2O3的方法之一,反應(yīng)原理為2Na2S+Na2CO3+4SO23Na2S2O3+CO2(該反應(yīng)H>0)。某研究小組在實(shí)驗(yàn)室用硫化堿法制備Na2S2O3·5H2O流程如下: (1)吸硫裝置如圖所示。裝置B的作用是檢驗(yàn)裝置A中SO2的吸收效率,B中試劑是_,表明SO2吸收效率低的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是B中溶液_。 為了使SO2盡可能吸收完全,在不改變A中溶液濃度、體積的條件下,除了及時(shí)攪拌反應(yīng)物外,還可采取的合理措施是_、 _。(寫出兩條) (2)假設(shè)本實(shí)驗(yàn)所用的Na2CO3含少量NaCl、NaOH,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行檢驗(yàn)(室溫時(shí)CaCO3飽和溶液的pH=10.2)。限選試劑及儀器:稀硝酸、AgNO3溶液、CaCl2溶液、Ca(NO3)2溶液、酚酞溶液、蒸餾水、pH計(jì)、燒杯、試管、滴管。序號(hào)實(shí)驗(yàn)操作預(yù)期現(xiàn)象結(jié)論取少量樣品于試管中,加入適量蒸餾水,充分振蕩溶解,_樣品含NaCl另取少量樣品于燒杯中,加入適量蒸餾水,充分?jǐn)嚢枞芙?_樣品含NaOH(3)Na2S2O3溶液是定量實(shí)驗(yàn)中的常用試劑,測(cè)定其濃度的過(guò)程如下:準(zhǔn)確稱取a g KIO3(相對(duì)分子質(zhì)量:214)固體配成溶液,加入過(guò)量KI固體和H2SO4溶液,滴加指示劑,用Na2S2O3溶液滴定至終點(diǎn),消耗Na2S2O3溶液的體積為V mL。則c(Na2S2O3)=_mol·L-1(只列出算式,不作運(yùn)算)。 已知:2S2+I2S4+2I-。(4)某同學(xué)第步和第步的操作都很規(guī)范,第步滴速太慢,這樣測(cè)得的Na2S2O3濃度可能_(填“無(wú)影響”“偏低”或“偏高”),原因是_(用離子方程式表示)。 【解析】(1)由于SO2具有還原性、漂白性,因此若裝置B的作用是檢驗(yàn)裝置A中SO2的吸收效率,則B中試劑可以是品紅、溴水或KMnO4溶液,表明SO2吸收效率低的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是B中溶液顏色很快褪去。要使SO2盡可能吸收完全,在不改變A中溶液濃度、體積的條件下,除了及時(shí)攪拌反應(yīng)物外,還可采取的合理措施是增大SO2的接觸面積、控制SO2的流速、適當(dāng)升高溫度等。(2)氯離子的檢驗(yàn)可以利用硝酸酸化的硝酸銀溶液;由于飽和碳酸鈣溶液的pH=10.2,所以檢驗(yàn)OH-時(shí)可以先加入氯化鈣溶液,然后測(cè)量溶液的pH進(jìn)行對(duì)比即可。(3)a g碘酸鉀的物質(zhì)的量是 mol,則根據(jù)反應(yīng)式I+5I-+6H+3I2+3H2O、2S2+I2S4+2I-可知:I6S21 mol 6 mol mol mol×6所以c(Na2S2O3)= mol·L-1= mol·L-1。(4)由于碘離子易被空氣中的氧氣氧化:4I-+4H+O22I2+2H2O,因此如果第步滴速太慢,則導(dǎo)致消耗的硫代硫酸鈉溶液的體積增加,從而導(dǎo)致其濃度偏低。答案:(1)品紅(或溴水、KMnO4溶液)顏色很快褪去或指出相應(yīng)試劑的正確顏色(紅色、黃色等)變化也可增大SO2的接觸面積控制SO2的流速適當(dāng)升高溫度(答其中兩條即可)(2)滴加足量稀硝酸,再滴加少量AgNO3溶液,振蕩有白色沉淀生成加入過(guò)量CaCl2溶液,攪拌,靜置,用pH計(jì)測(cè)定上層清液pH有白色沉淀生成,上層清液pH大于10.2(3)或(其他正確答案也可)(4)偏低4I-+4H+O22I2+2H2O