2019-2020年高考化學分類匯編 考點20 化學實驗方案的設計與評價一、選擇題1.(xx北京高考)用下圖裝置(夾持、加熱裝置已略)進行實驗,由中現象,不能證實中反應發(fā)生的是()中實驗中現象A鐵粉與水蒸氣加熱肥皂水冒泡B加熱NH4Cl和Ca(OH)2混合物酚酞溶液變紅CNaHCO3固體受熱分解澄清石灰水變渾濁D石蠟油在碎瓷片上受熱分解Br2的CCl4溶液褪色【解析】選A。A選項,肥皂水冒泡無法證明生成氫氣,現象應為生成大量氣泡并上浮,點燃有爆鳴聲,錯誤;B選項,加熱氯化銨和氫氧化鈣的混合物,酚酞溶液變紅色,說明有堿性氣體產生,說明中反應發(fā)生;C選項,碳酸氫鈉受熱分解,產生的氣體能使澄清的石灰水變渾濁,產生了二氧化碳,說明中反應發(fā)生;D選項,石蠟油主要是18個碳原子以上的烷烴,不能使Br2的CCl4溶液褪色,加熱之后,Br2的CCl4溶液褪色,說明有含有不飽和鍵的新物質生成,說明中發(fā)生反應。【誤區(qū)提醒】(1)本題A項中很多同學看到肥皂水冒泡就誤認為產生了H2,而實際上即使不反應,水蒸氣加熱也會使肥皂水冒泡。(2)本題D項中很多同學搞不清楚石蠟的成分,誤以為石蠟含有低沸點的烯烴,石蠟油受熱汽化進入也能使Br2的CCl4溶液褪色,實際上石蠟油主要是18個碳原子以上的烷烴,不含有不飽和鍵。2.(xx四川高考)下列實驗方案中,不能達到實驗目的的是()選項實驗目的實驗方案A檢驗CH3CH2Br在NaOH溶液中是否發(fā)生水解將CH3CH2Br與NaOH溶液共熱。冷卻后,取出上層水溶液,用稀HNO3酸化,加入AgNO3溶液,觀察是否產生淡黃色沉淀B檢驗Fe(NO3)2晶體是否已氧化變質將Fe(NO3)2樣品溶于稀H2SO4后,滴加KSCN溶液,觀察溶液是否變紅C驗證Br2的氧化性強于I2將少量溴水加入KI溶液中,再加入CCl4,振蕩,靜置,可觀察到下層液體呈紫色D驗證Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2將FeCl3溶液加入Mg(OH)2懸濁液中,振蕩,可觀察到沉淀由白色變?yōu)榧t褐色【解題指南】解答本題時應注意以下兩點:(1)鹵代烴中的鹵素原子不能與硝酸銀溶液反應生成鹵化銀沉淀;(2)二價鐵離子有還原性,當遇到強氧化性的物質,如硝酸,會被氧化成三價鐵離子。【解析】選B。A項,溴乙烷在氫氧化鈉溶液中加熱水解生成乙醇和溴化鈉,酸性條件下溴化鈉與硝酸銀溶液反應生成淡黃色的溴化銀沉淀,能達到實驗目的;B項,在酸性條件下,硝酸根離子有氧化性,能夠將二價鐵離子氧化成三價鐵離子,三價鐵離子與KSCN溶液反應,使溶液變紅,因此不能達到實驗目的;C項,溴單質與碘離子發(fā)生氧化還原反應生成碘單質,生成的碘單質溶解在四氯化碳溶液中,顯紫色,故C能達到實驗目的;D項,此過程中發(fā)生了沉淀的轉化,由難溶物生成了更難溶的物質,因此D能達到實驗目的?！菊`區(qū)提醒】檢驗鹵代烴中的鹵素原子時,容易出現兩種錯誤,一是混淆鹵素離子和鹵素原子的區(qū)別直接加硝酸銀溶液,二是將鹵代烴在堿性條件下水解了之后未經酸化,直接加硝酸銀溶液。二、非選擇題3.(xx北京高考)碳、硫的含量影響鋼鐵性能,碳、硫含量的一種測定方法是將鋼樣中的碳、硫轉化為氣體,再用測碳、測硫裝置進行測定。(1)采用裝置A,在高溫下x克鋼樣中碳、硫轉化為CO2、SO2。氣體a的成分是。若鋼樣中硫以FeS形式存在,A中反應:3FeS+5O21+3。(2)將氣體a通入測硫裝置中(如下圖),采用滴定法測定硫的含量。H2O2氧化SO2的化學方程式: 。用NaOH溶液滴定生成的H2SO4,消耗zmL NaOH溶液,若消耗1 mL NaOH溶液相當于硫的質量為y克,則該鋼樣中硫的質量分數:。(3)將氣體a通入測碳裝置中(如下圖),采用重量法測定碳的含量。氣體a通過B和C的目的是 。計算鋼樣中碳的質量分數,應測量的數據是。【解析】(1)鋼樣中的碳、硫在裝置A中被氧化為CO2、SO2,故a的成分為CO2、SO2以及未反應的O2;FeS中的-2價的硫被氧化為SO2,+2價的Fe被氧化為+3價的鐵,結合所給化學計量數,可知產物應為Fe3O4和SO2,故方程式為3FeS+5O2Fe3O4+3SO2。(2)H2O2具有氧化性,可氧化SO2使S的化合價升高為+6價,在溶液中反應產物應為硫酸,故反應方程式為H2O2+SO2H2SO4;1 mL NaOH相當于yg S,故zmL NaOH相當于zyg S,則該樣品中硫的質量分數為zy/x。(3)測定碳的含量需將氣體a中的SO2除去,故裝置B和C的作用是除去SO2;計算碳的質量分數需利用CO2的質量進行分析,故需測量CO2吸收瓶在吸收CO2氣體前后的質量。答案:(1)O2、CO2和SO2Fe3O4SO2(2)H2O2+SO2H2SO4zy/x(3)除掉SO2對CO2測定的干擾吸收瓶在吸收CO2氣體前后的質量4.(xx四川高考)硫代硫酸鈉是一種重要的化工產品。某興趣小組擬制備硫代硫酸鈉晶體(Na2S2O35H2O)。.查閱資料(1)Na2S2O35H2O是無色透明晶體,易溶于水,其稀溶液與BaCl2溶液混合無沉淀生成。(2)向Na2CO3和Na2S混合溶液中通入SO2可制得Na2S2O3,所得產品常含有少量Na2SO3和Na2SO4。(3)Na2SO3易被氧化;BaSO3難溶于水,可溶于稀HCl。.制備產品實驗裝置如圖所示(省略夾持裝置)實驗步驟:(1)檢查裝置氣密性,按圖示加入試劑。儀器a的名稱是 ;E中的試劑是(選填下列字母編號)。A.稀H2SO4B.NaOH溶液C.飽和NaHSO3(2)先向C中燒瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液,再向A中燒瓶滴加濃H2SO4。(3)待Na2S和Na2CO3完全消耗后,結束反應。過濾C中混合物,濾液經(填寫操作名稱)、結晶、過濾、洗滌、干燥,得到產品。.探究與反思(1)為驗證產品中含有Na2SO3和Na2SO4,該小組設計了以下實驗方案,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。(2)為減少裝置C中生成Na2SO4的量,在不改變原有裝置的基礎上對實驗步驟(2)進行了改進,改進后的操作是 。(3)Na2S2O35H2O的溶解度隨溫度升高顯著增大,所得產品通過方法提純?！窘忸}指南】解答本題應該注意以下兩點:(1)檢驗硫酸根離子的方法是加入鹽酸和氯化鋇;(2)+4價的硫易被氧化成+6價的硫?！窘馕觥?制備產品(1)根據儀器的構造特點可知,儀器a的名稱是分液漏斗。根據裝置可知,A裝置是制備SO2的,C裝置是制備Na2S2O3的,B、D裝置是防倒吸的,由于SO2有毒,需要尾氣處理,因此E裝置是吸收SO2的。由于SO2是酸性氧化物,可以用氫氧化鈉溶液吸收,即E中的試劑是氫氧化鈉溶液,答案選B。(3)由于Na2S2O35H2O是無色透明晶體,易溶于水,因此要從溶液中得到硫代硫酸鈉晶體,需要經過蒸發(fā)、結晶、過濾、洗滌、干燥,得到產品。.探究與反思(1)Na2S2O35H2O的稀溶液與BaCl2溶液混合無沉淀生成,而實驗過程中有白色沉淀生成,因此要進一步驗證,則可以向白色沉淀中滴加稀鹽酸,若沉淀未完全溶解,并有刺激性氣味的氣體產生,則可確定產品中含有Na2SO3和Na2SO4。(2)由于亞硫酸鹽易被氧化生成硫酸鹽,而裝置中含有空氣,空氣能氧化亞硫酸鹽,所以為減少裝置C中生成的Na2SO4的量,改進后的措施是先向A中燒瓶滴加濃硫酸,產生的氣體將裝置中空氣排盡后,再向C中燒瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液。(3)由于Na2S2O35H2O的溶解度隨溫度升高顯著增大,因此所得產品通過重結晶方法提純。答案:.(1)分液漏斗B(3)蒸發(fā).(1)過濾,用蒸餾水洗滌沉淀,向沉淀中加入足量稀鹽酸(2)先向A中燒瓶滴加濃硫酸,產生的氣體將裝置中空氣排盡后,再向C中燒瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液(3)重結晶5.(xx安徽高考28)某研究小組為探究弱酸性條件下鐵發(fā)生電化學腐蝕類型的影響因素,將混合均勻的新制鐵粉和碳粉置于錐形瓶底部,塞上瓶塞(如圖1)。從膠頭滴管中滴入幾滴醋酸溶液,同時測量容器中的壓強變化。(1) 請完成以下實驗設計表(表中不要留空格):(2)編號實驗目的碳粉/g鐵粉/g醋酸/%為以下實驗作參照0.52.090.0醋酸濃度的影響0.536.00.22.090.0(2)編號實驗測得容器中壓強隨時間變化如圖2。t2時,容器中壓強明顯小于起始壓強,其原因是鐵發(fā)生了腐蝕,請在圖3中用箭頭標出發(fā)生該腐蝕時電子流動方向;此時,碳粉表面發(fā)生了(填“氧化”或“還原”)反應,其電極反應式是 。(3)該小組對圖2中0t1時壓強變大的原因提出了如下假設,請你完成假設二:假設一:發(fā)生析氫腐蝕產生了氣體;假設二: ;(4)為驗證假設一,某同學設計了檢驗收集的氣體中是否含有H2的方案。請你再設計一個實驗方案驗證假設一,寫出實驗步驟和結論?！窘忸}指南】解答本題時應注意以下3點:(1)控制變量的方法。(2)吸氧腐蝕與析氫腐蝕的區(qū)別。(3)根據物質的性質去設計實驗驗證假設?！窘馕觥?1)實驗是探究醋酸濃度的影響,因此醋酸濃度不同,其他條件相同,即鐵粉的質量為2.0 g,實驗是探究碳粉的量對反應的影響。(2)t2時壓強減小,則是發(fā)生了吸氧腐蝕,碳是正極,發(fā)生還原反應:O2+4e-+2H2O4OH-或4H+O2+4e-2H2O,電子流向是鐵碳:。(3)壓強變大可能是產生了氣體、溫度升高等,因此假設二是反應放熱。(4)假設一的驗證有多種方法,如測量瓶內的壓強增大或測溫度升高或檢驗生成了Fe2+等或點燃氣體,并在火焰上方罩一個干而冷的燒杯,觀察到火焰呈藍色,燒杯內壁有小水珠出現則證明氣體為氫氣。藥品用量和操作同編號實驗(多孔橡皮塞增加進、出導管);通入氬氣排盡裝置中的空氣;滴入醋酸,同時測量瓶內的壓強變化或測溫度變化或檢驗Fe2+,如果瓶內壓強增大,則假設一成立,否則不成立。答案:(1)2.0碳粉含量的影響(2)吸氧還原O2+4e-+2H2O4OH-或4H+O2+4e-2H2O(3)反應放熱,溫度升高,體積膨脹(4)藥品用量和操作同編號實驗(多孔橡皮塞增加進、出導管);通入氬氣排凈瓶內空氣;滴入醋酸溶液,同時測量瓶內壓強變化(也可測溫度變化,檢驗Fe2+等)。