高考化学二轮专题复习十六综合实验方案的设计与评价定时精练

高考化学二轮专题复习十六综合实验方案的设计与评价定时精练

专题定时精练(十六)　[专题十六　综合实验方案的设计与评价]‎ ‎(时间：40分钟)‎ ‎1．已知氨可以与灼热的氧化铜反应得到金属铜，用图16－1中的装置可以实现该反应。‎ 图16－1‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)如果A中加入的物质是纯净物，则其可能为____________________‎ ‎______。发生反应的化学方程式是_________________________________________；‎ ‎(2)B中加入的物质是____________，其作用是____________________；‎ ‎(3)实验时在C中观察到的现象是_______________________________________；‎ ‎(4)实验时在D中观察到的现象是______________________________________________‎ ‎________________；‎ ‎(5)E中收集到的气体经测定在标况下的密度为‎1.25 g/L，则该气体是________，C中反应的化学方程式为____________________________。‎ ‎2．乙二酸通常以二水合物的形式存在，俗称草酸晶体。已知草酸晶体在‎101 ℃‎时熔化并开始升华，‎157 ℃‎时大量升华，继续升温会分解生成CO、CO2和H2O。‎ ‎ (1)下列关于乙二酸的叙述正确的是________________________(填序号)。‎ ‎①能和乙二醇发生酯化反应 ‎②能使酸性高锰酸钾溶液褪色 ‎③其溶液能使蓝色石蕊试纸变红 ‎④能和碳酸氢钠溶液反应生成气体 欲验证上述性质，除用到胶头滴管、试管和玻璃导管外，还必需要使用的玻璃仪器有________。‎ ‎(2)乙二酸的工业生产方法之一是以乙二醇为原料，在一定条件下用空气氧化得到。写出该反应的化学方程式__________________________________。‎ ‎(3)欲检验草酸晶体受热分解的产物中是否有CO2，甲、乙两位同学分别设计了装置Ⅰ、装置Ⅱ(见图16－2)来完成实验(部分夹持装置已略去)。‎ 图16－2‎ ‎(Ⅰ)简述检验装置Ⅰ气密性的操作方法________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(Ⅱ)B和E两个装置中更合理的是______，理由为________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(Ⅲ)请从A～F中选择合适的仪器，组装一套可更好达到实验目的的装置，按照气流由左到右的顺序依次为(用字母表示)：__________。‎ ‎3．某化学学习小组对铝与酸和碱的反应进行探究，过程如下。‎ 实验Ⅰ：‎ ‎(1)取形状、大小均相同的铝丝分别与等体积的、pH相同的盐酸、稀硫酸反应，随反应进行，盐酸中生成气体的速率明显比硫酸中生成气体的速率快，对此原因，你认为合理的猜测是下列的________(填写相应的字母)；‎ a．盐酸的物质的量浓度大于硫酸的物质的量浓度 b．Cl－能促进此反应的进行 c．SO能抑制此反应的进行 d．硫酸使铝发生钝化 ‎(2)为了探究反应速率不同的原因，请你根据所提供的药品，填写实验方案中的空白部分。‎ 药品：氯化钠固体、硫酸钠固体、硫酸铜固体、氯化铜固体、6 mol/L盐酸、3 mol/L硫酸、18.4 mol/L硫酸、5 mol/L硝酸。‎ 方案：取两支试管，分别加入形状、大小均相同的铝丝和等体积的__________(填写相应的试剂，下同)，再向其中的一支试管中加入适量的____________固体并振荡使固体溶解，观察实验现象。‎ 实验探究：略。‎ 实验Ⅱ：‎ 取足量的形状、质量均相同的铝丝分别与等体积的6 mol/L的盐酸、6 mol/L氢氧化钠溶液反应，待反应停止后取出剩余的铝丝洗净、干燥、称量，剩余铝丝的质量关系是前者________后者(填“大于”或“小于”或“等于”)；观察反应后的液体，发现铝与盐酸反应后所得的液体是黑色浑浊的，试管底部有少量黑色沉淀，对此现象，同学们进行了如下探究：‎ ‎(1)提出猜想 同学们查找资料后获得如下信息：工业上用电解法冶炼铝所用的原料氧化铝是从铝土矿中提取的，所以得到的氧化铝中可能还含有微量的氧化铁和二氧化硅两种杂质，据此，同学们提出如下猜想：‎ 猜想1：此黑色固体是铁单质，可能是电解得到的铝与杂质反应生成的，相应的化学反应方程式为____________________________________ ；‎ 猜想2：此黑色固体是硅单质，是电解得到的铝与二氧化硅反应生成的；‎ 猜想3：此黑色固体是铝单质，是铝与盐酸反应时因反应过快而变成粉末分散到溶液中；‎ 猜想4：此黑色固体可能是上述若干种单质组成的混合物。‎ ‎(2)设计实验方案并完成相关实验：‎ 将反应后所得的液体进行过滤、洗涤，分别取少量固体置于两支试管中，完成下列实验：‎ ‎①向其中的一支试管中加入足量的稀盐酸，观察固体是否溶解。实验时发现固体完全溶解，证明猜想________一定不正确(填“1”、“2”、“3”、“4”)；‎ ‎②向另一试管中加入足量的氢氧化钠溶液，观察固体是否溶解。实验时发现固体完全溶解，证明猜想________一定不正确(填“1”、“2”、“3”、“4”)。‎ ‎(3)得出结论 综合实验①②的现象，可推知猜想________(填“1”、“2”、“3”、“4”)是正确的，固体溶解在氢氧化钠溶液中的离子方程式为________________________________________________________________________。‎ ‎4．某化学探究小组拟用铜片制取Cu(NO3)2，并探究其化学性质。‎ ‎(一)他们先把铜粉放在空气中灼烧，再与稀HNO3反应制取硝酸铜。‎ ‎(1)如果直接用铜屑与稀HNO3反应来制取硝酸铜，可能导致的两个不利因素是________________________________________________________________________‎ ‎________________________、________________________________________________________________________。‎ ‎(2)实验中铜粉应该放在________(填“蒸发皿”、“坩埚”或“烧杯”)中灼烧。欲从反应后的溶液中得到硝酸铜晶体，实验操作步骤按顺序分别是________、________、过滤。‎ ‎(二)为了探究Cu(NO3)2的热稳定性，探究小组按图16－3中的装置进行实验。(图中铁架台、铁夹和加热设备均略去)‎ 图16－3‎ 往左试管中放入研细的无水Cu(NO3)2晶体并加热，观察到左试管中有红棕色气体生成，最终残留黑色粉末；用U形管除去红棕色气体，在右试管中收集到无色气体。‎ ‎(1)红棕色气体是________。‎ ‎(2)当导管口不再有气泡冒出时，停止反应，这时在操作上应注意________________________________________________________________________。‎ ‎(3)探究小组判断Cu(NO3)2的分解属于氧化还原反应，产物除了红棕色气体和黑色固体外，进一步分析、推断，分解产物中一定还含有____________。‎ ‎(三)为了探究Cu(NO3)2在酸性条件下跟铁单质的反应。他们取一支试管，加入Cu(NO3)2溶液，滴入适量稀硫酸酸化，再加入一定量铁粉，实验后没有固体残留物质。‎ ‎(1)反应中最先起氧化作用的是__________。‎ ‎(2)该探究小组对反应后溶液中铁元素的价态进行探究，他们设计了实验方案，并进行实验。请按下表格式补充写出实验操作步骤、预期现象与结论。‎ 实验操作步骤 预期现象与结论 步骤1：观察样品 溶液呈蓝绿色，______(填“能”或“不能”)确定产物中铁元素的价态 步骤2：取少量溶液，滴加酸性KMnO4溶液 步骤3：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ 若溶液变为红色，说明产物中含＋3价的铁元素；若溶液颜色无明显变化，则说明产物中不含＋3价的铁元素 ‎5.以下是有关SO2、Cl2的性质实验。‎ ‎(1)某小组设计如图16－4所示的装置图(图中夹持和加热装置略去)，分别研究SO2和Cl2的性质。‎ 图16－4‎ ‎①若从左端分别通入SO2和Cl2，装置A中所发生反应的实质________(填“相同”或“不相同”)；若D中盛铜粉，通入足量的Cl2，D中的现象是____________________________________；若装置D中装的是五氧化二钒(催化剂)，通入SO2时，打开K通入适量O2的化学反应方程式为________________________________________________________________________。‎ ‎②SO2通入B中，碘水褪色，则该反应的离子方程式为 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)某同学将足量的SO2通入一支装有氯化钡溶液的试管，未见沉淀生成，若向该试管中加入足量(填字母)________，则可以看到白色沉淀产生。‎ A．氨水　　　　　　　B．稀盐酸 C．稀硝酸 D．氯化钙溶液 ‎(3)若由元素S和O组成－2价酸根离子X，X中S和O的质量比为4∶3；当Cl2与含X的溶液完全反应后，可得澄清溶液。取少量该溶液加入盐酸酸化的氯化钡溶液，有白色沉淀产生。写出Cl2与含X的溶液反应的离子方程式____________________________________；向含X的水溶液中加入稀硫酸时的现象是__________________________________。‎ 专题定时精练(十六)‎ ‎1．(1)碳酸氢铵或碳酸铵(其他答案合理也可)‎ NH4HCO3===NH3↑＋CO2↑＋H2O或 ‎(NH4)2CO3===2NH3↑＋CO2↑＋H2O ‎(2)碱石灰或生石灰　除去二氧化碳和水蒸气 ‎(3)黑色粉末逐渐变红 ‎(4)出现无色液体，石蕊试纸变蓝 ‎(5)N2　2NH3＋3CuON2＋3Cu＋3H2O ‎【解析】 本题考查化学实验和有关化学方程式，注意化学实验现象的描述和试剂的选择。根据反应原理，反应物为氨气和氧化铜，可以判断试管A为制取氨气的装置，A中加入的物质是纯净物，则为创新的制法，其最可能为碳酸铵或碳酸氢铵(其他答案合理也可)，不可能是氯化铵，因为它有类似“升华”现象，根本放不出氨气，氨气中的二氧化碳和水蒸气，要使用碱石灰除掉。加热后，黑色氧化铜变为红色的铜，生成的水和未反应的氨气生成氨水留在了D中，E中收集到的气体经测定在标况下的密度为‎1.25 g/L，相对分子分质量为28，证明该气体是氮气，通过排水法进行收集。‎ ‎2．(1)①②③④　酒精灯、玻璃棒(或：玻璃棒、酒精灯)‎ ‎(2)＋2O2＋2H2O ‎(3)(Ⅰ)如图连接好装置，将导管b末端没入水中，微热(或手捂)试管a，看到导管口处有气泡冒出，撤火(或松手)后，观察到导管b末端有一段水柱上升，则说明该装置的气密性良好 ‎(Ⅱ)E　B中的导管过长，过细，冷凝后的乙二酸晶体可能会堵塞导管而存在安全隐患；E中采用U形管，与冰水的接触面积更大，更有利于乙二酸蒸气的冷凝，防止了乙二酸蒸气干扰CO2的检验 ‎(Ⅲ)A、E、F ‎3．实验Ⅰ：(1)bc ‎(2)3 mol/L 硫酸　氯化钠(或6 mol/L 盐酸、硫酸钠)‎ 实验Ⅱ：大于 ‎(1)2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3‎ ‎(2)①2　②1‎ ‎(3)3　2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑‎ ‎【解析】 实验Ⅰ：(1)两实验现象的差异原因应从反应物组成的不同点去寻找，此题中其他条件均相同，不同的是盐酸中含有Cl－而硫酸中含有SO，所以从这个方面思考即可得答案；‎ ‎(2)根据控制变量法和对比实验法，在控制其他条件相同时，只让两实验中有一个变量不同。如：都用稀硫酸，但其中一份加入Cl－而另一份不加Cl－，即可得出结论(类似方法亦可)。‎ 实验Ⅱ：由化学方程式可知，等物质的量的HCl与NaOH相比，NaOH消耗的铝更多，所以留下的铝就少，故“前者大于后者”；‎ ‎(1)根据信息和有关物质的性质，可以看出黑色固体可能是铝、铁、硅三种单质中的一种或几种，从而提出猜想。猜想1中铁的生成是由于电解法时生成的铝能与氧化铁发生铝热反应，由此可写出相应的化学反应方程式；猜想2的化学反应方程式根据题意就可直接写出；‎ ‎(2)①在盐酸中固体完全溶解，证明一定不含硅，所以猜想2一定不正确；‎ ‎②在氢氧化钠溶液中固体完全溶解，证明一定不含铁，所以猜想1一定不正确；‎ ‎(3)综合(1)(2)中相应的结论，可知此固体只含有铝，故猜想3正确，猜想4不正确，固体是铝，铝与氢氧化钠溶液反应的离子方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。‎ ‎【命题说明】本题取自于课堂实验和学生实验中观察到的现象，是学生经常询问老师的问题，对此司空见惯的现象进行研究很有必要。‎ 实验Ⅰ主要考查学生在探究实验中分析和提出问题的能力，并学会用控制变量法和对比实验法设计简单的探究方案。‎ 实验Ⅱ考查了化学方程式的简单计算、获取和运用信息的能力、提出问题和解决问题的能力、书写化学方程式的能力、综合分析的能力等。‎ 本题以实验探究为主，新课程特征明显，但实质是实验方案的设计与评价。‎ ‎4．(一)(1)生成等物质的量的硝酸铜，消耗硝酸原料多　产生污染物NO ‎(2)坩埚　蒸发浓缩　冷却结晶 ‎(二)(1)NO2‎ ‎(2)先把导气管移出水面，然后熄灭酒精灯火焰 ‎(3)O2‎ ‎(三)(1)HNO3(或H＋和NO)‎ ‎(2)不能　若KMnO4溶液的紫红色褪去或变浅，则说明产物中含＋2价铁元素；若KMnO4溶液不褪色或不变浅，则说明产物中不含＋2价铁元素　另取少量溶液，滴加KSCN溶液 ‎【解析】 (一)(1)由反应3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O与3CuO＋6HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋3H2O相比，生成等物质的量的Cu(NO3)2前者消耗HNO3多，而且生成的NO污染空气。‎ ‎(2)固体的灼烧应放在坩埚中进行；从溶液中得到硝酸铜晶体应先蒸发浓缩再冷却结晶，最后过滤。‎ ‎(二)(1)Cu(NO3)2晶体加热产生的红棕色气体为NO2。‎ ‎(2)当导管口不再有气泡冒出时，为了防止倒吸应先把导气管移出水面，然后再熄灭酒精灯。‎ ‎(3)Cu(NO3)2分解生成NO2、CuO，根据电子得失守恒和质量守恒知，分解产物中还应该有O2。‎ ‎(三)(1)Cu(NO3)2溶液中加入稀硫酸，溶液中有H＋、NO，相当于有HNO3，能氧化铁粉。‎ ‎(2)步骤1：Fe2＋在溶液中为浅绿色，Fe3＋在溶液中为棕黄色，而该溶液呈蓝绿色，因此不能确定产物中铁元素的价态；步骤2：酸性KMnO4溶液具有氧化性，能够氧化Fe2＋，因此若KMnO4溶液的紫红色褪去或变浅说明产物中含＋2价的铁元素，否则不含；步骤3：为检验溶液中是否含有＋3价的铁元素，现象为溶液变为红色，因此用的试剂是KSCN溶液。‎ ‎5．(1)①不相同　Cu粉红热，并产生棕黄色烟 ‎2SO2＋O22SO3‎ ‎②SO2＋I2＋2H2O===4H＋＋2I－＋SO ‎(2)AC ‎(3)4Cl2＋S2O＋5H2O===2SO＋8Cl－＋10H＋　有黄色沉淀和刺激性气味的气体产生 ‎【解析】 (1)①SO2使品红溶液褪色是因为发生了化合反应，生成不稳定的无色物质，加热后又会分解生成品红，溶液又会变为红色；Cl2使品红褪色是因为发生了氧化反应，品红被氧化后加热不会再变为红色；氯气与铜粉反应，产生棕黄色烟。SO2有较强的还原性，能被氧气、碘水氧化，反应方程式见答案。(2)SO2与氯化钡溶液不起反应，加入氨水后先生成亚硫酸铵，再生成亚硫酸钡沉淀；加入稀硝酸后，SO2会被氧化为硫酸，进而生成硫酸钡沉淀。(3)因为n(S)∶n(O)＝∶＝2∶3，可知X为S2O，它与氯气反应被氧化为硫酸，加入氯化钡后有硫酸钡沉淀生成；S2O与稀硫酸反应的离子方程式为S2O＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O，所以观察到的现象是有黄色沉淀和刺激性气味的气体产生。‎