物质制备 实验方案的设计与评价(二轮)

菜单析考点·核心突破明考向·审题指导2013高考二轮专题复习·化学第二讲物质制备实验方案的设计与评价菜单析考点·核心突破明考向·审题指导2013高考二轮专题复习·化学菜单析考点·核心突破明考向·审题指导2013高考二轮专题复习·化学1.实验方案的设计——三大核心问题(1)实验方案设计的基本思路菜单析考点·核心突破明考向·审题指导2013高考二轮专题复习·化学(2)实验设计时遵循的原则①科学性：实验原理准确，实验流程合理。②安全性：保护人身、保护环境、保护仪器。③可行性：条件允许，效果明显，操作简便可行。④简约性：方案简单易行，尽可能采取简单的实验装置，用较少的步骤和药品完成实验。菜单析考点·核心突破明考向·审题指导2013高考二轮专题复习·化学(3)实验方案设计中的安全问题①防爆炸：点燃可燃性气体(如H2、CO、CH4、C2H2、C2H4)或用CO、H2还原Fe2O3、CuO之前，要检验气体纯度。②防暴沸：配制硫酸的水溶液或硫酸的酒精溶液时，要将密度大的浓硫酸缓慢倒入水或酒精中；加热液体混合物时要加沸石(或碎瓷片)。③防中毒：制取有毒气体(如Cl2、CO、SO2、H2S、NO2、NO)时，应在通风橱中进行，且进行尾气处理。④防倒吸：加热法制取并用排水法收集气体或吸收溶解度较大的气体(如NH3、HCl)时，要注意熄灯顺序或加装安全瓶。菜单析考点·核心突破明考向·审题指导2013高考二轮专题复习·化学2．实验方案的评价(1)选择包括仪器的选择、药品的选择、连接方式的选择等。仪器的选择包括发生装置(几种基本类型)、净化装置(除杂质的试剂和顺序)、反应装置、收集装置、尾气处理装置等；药品的选择包括种类、浓度、物质聚集状态等；连接方式的选择包括仪器的先后顺序、导管接口的连接等。(2)评价对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确作出判断。要考虑是否合理、有无干扰现象、经济上是否划算和对环境有无污染等。评价时要注意对比思考几个实验方案的不同点，找出优点和不足。(3)最佳方案的选用所谓最佳，无非是装置最简单、药品容易取得且价格低廉、现象明显、无干扰物质以及无污染等。菜单析考点·核心突破明考向·审题指导2013高考二轮专题复习·化学(2012·福建高考节选)实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2(发生装置如右图所示)。(1)制备实验开始时，先检查装置气密性，接下来的操作依次是________(填序号)。A．往烧瓶中加入MnO2粉末B．加热C．往烧瓶中加入浓盐酸(2)制备反应会因盐酸浓度下降而停止。为测定反应残余液中盐酸的浓度，探究小组同学提出下列实验方案：甲方案：与足量AgNO3溶液反应，称量生成的AgCl质量。乙方案：采用酸碱中和滴定法测定。丙方案：与已知量CaCO3(过量)反应，称量剩余的CaCO3质量。菜单析考点·核心突破明考向·审题指导2013高考二轮专题复习·化学继而进行下列判断和实验：①判定甲方案不可行，理由是________。②进行乙方案实验：准确量取残余清液稀释一定倍数后作为试样。a．量取试样20.00mL，用0.1000mol·L－1NaOH标准溶液滴定，消耗22.00mL，该次滴定测得试样中盐酸浓度为________mol·L－1；b．平行滴定后获得实验结果。③判断丙方案的实验结果_______(填“偏大”“偏小”或“准确”)。[已知：Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9、Ksp(MnCO3)＝2.3×10－11]菜单析考点·核心突破明考向·审题指导2013高考二轮专题复习·化学【解析】(1)注意加药品时先加入固体MnO2，再通过分液漏斗加入浓盐酸，最后才能加热。(2)①根据反应的离子方程式：MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O，可以看出反应残余液中c(Cl－)＞c(H＋)，用甲方案测得的是c(Cl－)，而不是c(H＋)。②根据c(盐酸)×V(盐酸)＝c(氢氧化钠)×V(氢氧化钠)，c(盐酸)＝c(氢氧化钠)×V(氢氧化钠)/V(盐酸)＝22.00mL×0.1000mol·L－1/20.00mL＝0．1100mol·L－1。③由于Ksp(MnCO3)＜Ksp(CaCO3)，过量的CaCO3一部分要转化为MnCO3，由于M(MnCO3)＞M(CaCO3)，故最终剩余的固体质量增加，导致测得的c(H＋)偏小。菜单析考点·核心突破明考向·审题指导2013高考二轮专题复习·化学【答案】(1)ACB(按序号写出三项)(2)①残余清液中，n(Cl－)＞n(H＋)(或其他合理答案)②0.1100③偏小菜单析考点·核心突破明考向·审题指导2013高考二轮专题复习·化学菜单析考点·核心突破明考向·审题指导2013高考二轮专题复习·化学1．(2012·浙江省宁波市八校高三下学期测试题)某化学小组为测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数，设计了如下实验方案：下列有关判断中不正确的是()A．溶液A和溶液B均可以是盐酸或NaOH溶液B．若溶液B选用浓硝酸，测得铜的质量分数偏大C．方案一可能产生氢气，方案二可能剩余铜D．实验室中方案二更便于实施菜单析考点·核心突破明考向·审题指导2013高考二轮专题复习·化学【解析】若B为浓硝酸，铝因钝化不反应，但是铝表面生成一层致密的氧化膜，导致铝的质量偏大，故测得铜的质量分数偏小，B项不正确。【答案】B菜单析考点·核心突破明考向·审题指导2013高考二轮专题复习·化学2．(2012·安徽高考)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PbCO3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：_______________。菜单析考点·核心突破明考向·审题指导2013高考二轮专题复习·化学菜单析考点·核心突破明考向·审题指导2013高考二轮专题复习·化学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：_________。菜单析考点·核心突破明考向·审题指导2013高考二轮专题复习·化学【解析】突破本题的难点在于溶解平衡的应用和对数据的处理。(1)反应的平衡常数是用各反应物和生成物的浓度来表示的，固体和纯液体的浓度是一定值，不出现在表达式中，故K＝[SO2－4][CO2－3]。(2)在溶液中Na2CO3能完全电离生成CO2－3，而NaHCO3是弱酸的酸式盐，溶液中的HCO－3微弱电离生成CO2－3，故两者同浓度时Na2CO3溶液中CO2－3浓度大，PbSO4转化率较大。【答案】(1)cSO2－4cCO2－3或[SO2－4][CO2－3](2)Na2CO3Na2CO3溶液中的c(CO2－3)大(3)全部为2PbCO3·Pb(OH)2PbCO3和2PbCO3·Pb(OH)2菜单析考点·核心突破明考向·审题指导2013高考二轮专题复习·化学(4)①②同意，若全部为PbCO3时，26.7mg完全分解后最终固体质量应为22.3mg(或：不同意，实验最终得到固体的质量与全部为PbCO3分解所得固体质量相差不大，可能是实验过程中产生的误差引起的)(本题属于开放性试题，合理答案均可)菜单析考点·核心突破明考向·审题指导2013高考二轮专题复习·化学菜单析考点·核心突破明考向·审题指导2013高考二轮专题复习·化学菜单析考点·核心突破明考向·审题指导2013高考二轮专题复习·化学3．(2012·福建省福州市高三第一学期期末质量检查)图中装置可以用来发生、洗涤、干燥、收集(不考虑尾气处理)气体。该装置可用于()A．锌和盐酸生成氢气B．亚硫酸钠和浓硫酸生成二氧化硫C．碳酸钙和盐酸生成二氧化碳D．浓氨水和碱石灰生成氨气【解析】A项可用于此装置；B项，二氧化硫能溶于水，且不能用向下排空气法收集，所以B项错误；C项，二氧化碳能与水反应，且不能用向下排空气法收集，C项错误；D项，氨气极易溶于水，D项错误。【答案】A菜单析考点·核心突破明考向·审题指导2013高考二轮专题复习·化学4．(2012·江西省重点中学高三第一次联考)氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。(1)①实验室若用启普发生器制取H2，则制取气体的原料可选用________。(填编号)a．稀硫酸与锌粒b．水(通电)c．稀硫酸与铜片d．稀盐酸与铁粉②图甲为实验室常用的实验装置，选择上述合理试剂制取氢气时可选用的发生装置是__________，收集装置是__________。菜单析考点·核心突破明考向·审题指导2013高考二轮专题复习·化学(2)H2S热分解制氢时，常向反应器中通入一定比例空气，使部分H2S燃烧，其目的是________，燃烧生成的SO2与H2S进一步反应，生成物在常温下均非气体，写出该反应的化学方程式：___________。(3)电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图见图乙(电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均为惰性电极)。电解时，A极为________极，该电极的反应式为________，反应一段时间后阴极附近溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。(4)Mg2Cu是一种储氢合金。350℃时，Mg2Cu与H2反应，生成MgCu2和仅含一种金属元素的氢化物(其中氢的质量分数为0.077)。Mg2Cu与H2反应的化学方程式为_______。菜单析考点·核心突破明考向·审题指导2013高考二轮专题复习·化学【解析】(1)①启普发生器使用时，反应物必须是一种固体颗粒或块状，另外一种是液体，且反应不需要加热，故只有选项a符合上述要求。②装置B中加入液体的量能够没及漏斗颈口即可代替启普发生器，氢气难溶解于水，可以采用排水法收集，即装置C，氢气密度比空气小，可以采用向下排空气法收集，即装置D。(3)分析生成物N2和H2，前者为氧化产物，后者为还原产物，故A为阳极，B为阴极；阳极CO(NH2)2失电子的氧化反应，反应式为CO(NH2)2＋8OH－－6e－===CO2－3＋N2↑＋6H2O；阴极是水的还原反应，反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故阴极pH增大。(4)由元素守恒可知“仅含一种金属元素的氢化物”为Mg与H的化合物，结合其中氢的质量分数可知该氢化物为MgH2。菜单析考点·核心突破明考向·审题指导2013高考二轮专题复习·化学【答案】(1)①a②BC、D(2)为H2S热分解反应提供热量2H2S＋SO2===2H2O＋3S(或4H2S＋2SO2===4H2O＋3S2)(3)阳CO(NH2)2＋8OH－－6e－===CO2－3＋N2↑＋6H2O增大(4)2Mg2Cu＋3H2===MgCu2＋3MgH2本小节结束请按ESC键返回