1-11-3化学实验方案设计与评价

1-11-3化学实验方案设计与评价(时间：45分钟分值：100分)基础巩固一、选择题1．在中学化学实验中，对某些化学试剂进行循环再用，可以节省资源、减少污染、降低实验成本。下列做法合理的是()编号实验名称回收试剂回收方法回收后用途①氧气制法二氧化锰溶解、过滤、洗涤、干燥重复使用②铁和硫反应硫化亚铁直接密封保存制硫化氢③萃取四氯化碳碱液洗涤、分液重复使用④氨的喷泉实验稀氨水直接密封保存氨水的性质实验⑤浓硫酸的稀释稀硫酸直接密封保存制氢气、硫酸根检验等A.①②③④⑤B．①③④⑤C．①③⑤D．①②④⑤[解析]制取O2时MnO2作催化剂，反应前后质量和性质不变，故可回收重复使用。实验室用Fe和S反应制取的FeS，可用于H2S的制取。萃取实验中用CCl4萃取Br2(或I2)，用碱液洗涤后再分液可回收CCl4，以便重复使用，氨的喷泉实验，浓硫酸的稀释所得的产品也可重复使用。[答案]A2．某氯碱厂利用废铁皮制取净水剂FeCl3，最合理的生产途径是()A．Cl2――→废铁，高温FeCl3――→水FeCl3溶液B．Cl2――→H2，点燃HCl――→水盐酸――→废铁FeCl2溶液――→Cl2FeCl3溶液C．Cl2――→H2，光照HCl――→水盐酸――→废铁FeCl2溶液――→Cl2FeCl3溶液D.Cl2――→H2，光照HCl――→水盐酸废铁――→高温煅烧Fe2O3―→FeCl3溶液[解析]废铁皮的主要成分是Fe和Fe2O3，A中的操作易使所配溶液浑浊[有Fe(OH)3生成]；C、D光照时易发生爆炸，不宜采用。[答案]B3．(2012·山西晋城模拟)某学生用NaHCO3和KHCO3组成的某固体混合物进行实验，测得如下表数据(盐酸的物质的量浓度相等)：实验编号①②③盐酸体积50mL50mL50mLm(混合物)9.2g16.56g27.6gV(CO2)(标准状况)2.24L3.36L3.36L分析表中数据，下列说法不正确的是()A．由①可以计算出盐酸的物质的量浓度B．由②、③可知：混合物质量增加，气体体积没有变化，说明盐酸已经反应完全C．由①、②可知：①中的固体不足而完全反应D．由①可以计算出混合物中NaHCO3的质量分数[解析]由②、③，固体质量增加，而气体体积不变，则盐酸完全反应，B对；由①、②中16.569.2＝1.8，而3.362.24＝1.5，说明①中加入混合物9.2g时盐酸过量，固体完全反应，而②中加入混合物16.56g时盐酸少量，固体有剩余，C对；应根据①中数据计算混合物成分，根据②或③中数据计算盐酸的物质的量浓度。根据第一组数据，假设NaHCO3和KHCO3的物质的量分别为xmol、ymol，则84x＋100y＝9.2，x＋y＝0.1，解得x＝y＝0.05，D对；根据HCO－3＋H＋===H2O＋CO2↑，由②或③中数据，c(HCl)＝3.3622.4×0.05＝3.0mol/L，A错。[答案]A4．通过对实验现象的观察、分析推理得出正确的结论这是学习化学学习的方法之一。对下列实验事实解释正确的是()选项学习现象解释A浓HNO3在光照条件下变黄浓硝酸不稳定，生成的有色产物能溶于浓硝酸BKI淀粉溶液中通入适量Cl2，溶液变蓝Cl2能与淀粉发生显色反应C向某溶液中加入硝酸酸化的氯化钡溶液，有白色沉淀生成说明该溶液中含有SO2－4D向盐酸中加入浓硫酸时产生白雾说明浓硫酸具有脱水性[解析]适量氯气与碘化钾反应，置换出碘，碘与淀粉反应显蓝色，B项错误；检验SO2－4不能采用具有强氧化性的硝酸酸化的氯化钡溶液，C项错误；盐酸中加入浓硫酸，有白雾产生，体现了浓硫酸的吸水性，D项错误。[答案]A5．(双选)下列化学实验事实及其解释都正确的是()A．将饱和氯水滴到淀粉碘化钾试纸上出现如图所示的现象，说明低浓度氯水能将I－氧化成I2，高浓度氯水能将I2进一步氧化成碘的化合物B．将过量CO2通入Ca(ClO)2溶液中得到澄清溶液，说明H2CO3的酸性比HClO的弱C．用饱和Na2CO3溶液可将BaSO4转化为BaCO3，说明Ksp(BaSO4)Ksp(BaCO3)D．铝箔在酒精灯火焰上加热熔化，但不滴落，说明铝箔表在氧化铝膜的熔点高[解析]过量的二氧化碳通入Ca(ClO)2溶液中，先生成碳酸钙和次氯酸，然后碳酸钙继续与二氧化碳反应生成碳酸氢钙，B项错误；尽管Ksp(BaSO4)Ksp(BaCO3)，硫酸钡的溶解度较小，采用饱和Na2CO3溶液可将少量的BaSO4转化为BaCO3，C项错误。[答案]AD二、填空题6．某小组同学以碳棒为电极电解CuCl2溶液时，发现阴极碳棒上除了有红色物质析出外，还有少量白色物质析出。为探究阴极碳棒上的产物，同学们设计了如下实验过程。(1)对比实验(以碳棒为电极电解下列溶液)电解质溶液阴极析出物质实验1CuSO4溶液红色固体实验2CuSO4和NaCl的混合溶液红色固体和少量白色固体(2)提出假设①红色物质一定有铜，还可能有Cu2O；②白色物质为铜的化合物，其化学式可能为________。(3)实验验证取电解CuCl2溶液后的阴极碳棒，洗涤、干燥。连接下列装置进行实验，验证阴极产物。仪器a的名称为________，各装置从左至右的连接顺序为________。(4)观察现象，得出结论实验结束后，碳棒上的白色物质变为红色，F中物质不变色，D中出现白色沉淀。根据现象写出装置B中发生反应的化学方程式：______________________。(5)问题讨论①欲洗去碳棒上的红色和白色物质，可将碳棒插入稀硝酸中，则红色物质消失的离子方程式为____________________；白色物质消失的离子方程式为________________。②实验过程中，若装置B中的空气没有排净就开始加热，可能对实验造成的影响是____________________。[解析](2)对比(1)中实验1和实验2，实验1中没有白色固体物质生成；该白色物质为铜的化合物，而铜的化合物多为黑色、红色，再结合实验2的电解质溶液增加了NaCl，故该白色固体只能是CuCl(氯化亚铜)。(3)漏斗种类较多，包括普通漏斗、分液漏斗、长颈漏斗，解题时要注意区分。用装置A制备氢气，但用稀盐酸制备的氢气中含有HCl和水蒸气两种杂质，前者可用碱液除去(E装置)，后者用浓硫酸除去(C装置)，但干燥装置应该放后，故装置的连接顺序是A→E→C→B；如果红色物质含有Cu2O，则装置B中会有水生成，可以用装置F中的无水硫酸铜检验，装置D中的AgNO3溶液用于检验Cl－。(4)无水硫酸铜不变色，说明没有Cu2O，AgNO3溶液中出现白色沉淀，说明生成物中含有HCl，故装置B中的反应为CuCl被氢气还原，生成Cu和HCl。(5)①由(4)可知红色物质为Cu，故红色物质消失的反应是铜与稀硝酸反应生成NO；白色物质消失的反应是CuCl被稀硝酸氧化为＋2价铜的反应，硝酸被还原为NO。②可燃性气体受热前必须排除装置中的空气，防止发生爆炸；上述装置B中若有空气，则其中的水蒸气会使后续检验水的装置F中的物质出现变色，从而干扰Cu2O是否存在的判断。[答案](2)②CuCl(3)分液漏斗AECBFD(若多选装置，只要合理均可给分)(4)2CuCl＋H2=====△2Cu＋2HCl(5)①3Cu＋8H＋＋2NO－3===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O3CuCl＋4H＋＋NO－3===3Cu2＋＋3Cl－＋NO↑＋2H2O②氢气和氧气混合加热可能发生爆炸；空气中的水蒸气会干扰Cu2O是否存在的判断7．某化学课外活动小组设计了如图所示的实验装置，进行氨的催化氧化实验(固定装置已省略)。(1)A中使用的药品是等物质的量的碳酸氢钠和碳酸氢铵，在下列仪器中，A中未画出的仪器有________(填序号)。①分液漏斗②试管③烧瓶④酒精灯⑤导管⑥橡胶塞(2)与装置B中的药品发生反应的物质有________(填化学式)，装置C中发生催化氧化反应的化学方程式为______________________。(3)若A、B中的药品足量，则装置D中可以观察到的现象是__________________。(4)从安全与环保角度看，指出该装置有两处明显的缺陷，请提出修改建议：__________________。[解析](1)A装置的作用是加热碳酸氢钠和碳酸氢铵制取NH3、CO2、H2O，故可选用酒精灯、试管、导管、橡胶塞。(2)B是制取O2的装置：2CO3＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2；2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑。C是氨的催化氧化装置：4NH3＋5O2=====催化剂△4NO＋6H2O。(3)若A、B中的药品足量，则进入装置D中的气体除NO外还有O2，故NO、O2与水反应生成硝酸，硝酸与Cu反应：3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，NO在广口瓶上方与空气中的O2反应生成NO2。(4)氨气过量或受热不均匀都会导致插入D中的导管发生倒吸，故可在装置C、D之间增加一个防倒吸装置；氮的氧化物均污染环境，故应在装置D后面增加一个尾气吸收装置。[答案](1)②④⑤⑥(2)CO2、H2O4NH3＋5O2=====催化剂△4NO＋6H2O(3)铜片逐渐溶解并有气泡产生，溶液变蓝色，广口瓶上方由无色变为红棕色(4)在装置C、D之间增加一个防倒吸装置，在装置D后面增加一个尾气吸收装置8．(2012·安徽理综，28)工业上从废铅蓄电池的铅膏回收铅的过程中，可用碳酸盐溶液与处理后的铅膏(主要成分为PbSO4)发生反应：PbSO4(s)＋CO2－3(aq)PbCO3(s)＋SO2－4(aq)。某课题组用PbSO4为原料模拟该过程，探究上述反应的实验条件及固体产物的成分。(1)上述反应的平衡常数表达式：K＝________。(2)室温时，向两份相同的PbSO4样品中分别加入同体积、同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液均可实现上述转化，在________溶液中PbSO4转化率较大，理由是________________________________________________________________________。(3)查阅文献：上述反应还可能生成碱式碳酸铅[2PbCO3·Pb(OH)2]，它和Pb2CO3受热都易分解生成PbO。该课题组对固体产物(不考虑PbSO4)的成分提出如下假设。请你完成假设二和假设三：假设一：全部为PbCO3；假设二：________；假设三：________。(4)为验证假设一是否成立，课题组进行如下研究。①定性研究：请你完成下表中内容。实验步骤(不要求写出具体操作过程)预期的实验现象和结论取一定量样品充分干燥，……②定量研究：取26.7mg的干燥样品，加热，测得固体质量随温度的变化关系如下图。某同学由图中信息得出结论：假设一不成立。你是否同意该同学的结论，并简述理由：______________________________________________________。[解析](1)根据反应方程式容易写出反应的平衡常数表达式：K＝cSO2－4cCO2－3。(2)HCO－3难电离，相同浓度时，Na2CO3溶液中CO2－3浓度远大于NaHCO3溶液中CO2－3的浓度，CO2－3浓度越大，越有利于PbSO4的转化。(3)根据信息及假设一，不难得出假设二和假设三分别为：全部为2PbCO3·Pb(OH)2、PbCO3与2PbCO3·Pb(OH)2的混合物。(4)若全部为PbCO3，则根据PbCO3=====△PbO＋CO2↑，26.7mg全部分解得到的m(PbO)＝26.7mg267g·mol－1×223g·mol－1＝22.3mg，而实际质量为22.4mg，因此假设一不成立。若考虑实验过程中产生的误差，22.3mg与22.4mg相差不大，所以也可认为假设一成立。[答案](1)cSO2－4cCO2－3或[SO2－4][CO2－3](2)Na2CO3Na2CO3溶液中的c(CO2－3)(3)全部为2PbCO3·Pb(OH)2