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专题二十二实验方案的设计与评价高考化学(课标Ⅲ)A组课标Ⅲ卷区题组五年高考考点一制备实验方案的设计与评价1.(2019课标Ⅲ,12,6分)下列实验不能达到目的的是 ()选项目的实验A.制取较高浓度的次氯酸溶液将Cl2通入碳酸钠溶液中B.加快氧气的生成速率在过氧化氢溶液中加入少量MnO2C.除去乙酸乙酯中的少量乙酸加入饱和碳酸钠溶液洗涤、分液D.制备少量二氧化硫气体向饱和亚硫酸钠溶液中滴加浓硫酸答案A本题涉及常见物质的制备方法及除杂知识,通过物质制备的原理,考查了化学实验与探究能力;依据探究目的设计实验,体现了科学探究与创新意识的学科核心素养。A项,Cl2+2Na2CO3+H2O 2NaHCO3+NaCl+NaClO,故将Cl2通入Na2CO3溶液中不能制备较高浓度的HClO溶液,错误;B项,MnO2作催化剂可以加快H2O2的分解速率,正确;C项,乙酸和Na2CO3溶液可以反应,乙酸乙酯在饱和Na2CO3溶液中的溶解度较低,溶液分层,正确;D项,根据强酸制弱酸原理可知正确。知识拓展制取高浓度次氯酸的方法是:往氯水中加入CaCO3粉末。因为氯水中存在Cl2+H2O HCl+HClO,CaCO3与HCl反应而不能与HClO反应。2.(2011课标,28,15分)氢化钙固体是登山运动员常用的能源提供剂。某兴趣小组拟选用如下装置制备氢化钙。请回答下列问题:(1)请选择必要的装置,按气流方向连接顺序为(填仪器接口的字母编号)。(2)根据完整的实验装置进行实验,实验步骤如下:检查装置气密性后,装入药品;打开分液漏斗活塞;(请按正确的顺序填入下列步骤的标号)。A.加热反应一段时间B.收集气体并检验其纯度C.关闭分液漏斗活塞D.停止加热,充分冷却(3)实验结束后,某同学取少量产物,小心加入水中,观察到有气泡冒出,溶液中加入酚酞后显红色。该同学据此判断,上述实验确有CaH2生成。①写出CaH2与水反应的化学方程式;②该同学的判断不准确,原因是。(4)请你设计一个实验,用化学方法区分钙与氢化钙,写出实验简要步骤及观察到的现象。(5)登山运动员常用氢化钙作为能源提供剂,与氢气相比,其优点是。答案(15分)(1)i→e,f→d,c→j,k(或k,j)→a(2)BADC(3)①CaH2+2H2O Ca(OH)2+2H2↑②金属钙与水反应也有类似现象(4)取适量氢化钙,在加热条件下与干燥氧气反应,将反应气体产物通过装有无水硫酸铜的干燥管,观察到白色变为蓝色;取钙做类似实验,观察不到白色变为蓝色(5)氢化钙是固体,携带方便解析该题考查化学实验中仪器的选择、连接,实验步骤的设计等知识点。(1)制备的H2中含杂质HCl和H2O,应先除去HCl再除去H2O,根据这一过程可选择仪器并连接。(2)加入药品后打开活塞→H2验纯→加热→停止加热→关闭活塞。(3)由现象可判断出生成物有H2和Ca(OH)2,从而写出化学方程式。(4)根据Ca和CaH2分别与O2反应的产物不同来设计实验。3.(2012课标,28,14分)溴苯是一种化工原料,实验室合成溴苯的装置示意图及有关数据如下:苯溴溴苯密度/g·cm-30.883.101.50沸点/℃8059156水中溶解度微溶微溶微溶按下列合成步骤回答问题:(1)在a中加入15mL无水苯和少量铁屑。在b中小心加入4.0mL液态溴。向a中滴入几滴溴,有白色烟雾产生,是因为生成了气体。继续滴加至液溴滴完。装置d的作用是;(2)液溴滴完后,经过下列步骤分离提纯:①向a中加入10mL水,然后过滤除去未反应的铁屑;②滤液依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗涤。NaOH溶液洗涤的作用是;③向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙,静置、过滤。加入氯化钙的目的是;(3)经以上分离操作后,粗溴苯中还含有的主要杂质为,要进一步提纯,下列操作中必需的是(填入正确选项前的字母);A.重结晶B.过滤C.蒸馏D.萃取(4)在该实验中,a的容积最适合的是(填入正确选项前的字母)。A.25mLB.50mLC.250mLD.500mL答案(14分)(1)HBr吸收HBr和Br2(2)除去HBr和未反应的Br2干燥(3)苯C(4)B解析(1)白色烟雾是由苯与Br2发生取代反应生成的HBr结合空气中的水蒸气形成的。装置d的作用是吸收HBr及未反应的Br2。(2)滤去铁屑后,滤液是溴苯及少量苯、Br2、HBr等的混合液,NaOH溶液可除去其中的Br2和HBr。粗溴苯中加入无水CaCl2,利用CaCl2+6H2O CaCl2·6H2O除去溴苯中残留的少量水。(3)通过以上分离操作,粗溴苯中还含有的杂质主要是未反应的苯,由于苯与溴苯沸点相差较大,故可用蒸馏法除去杂质苯。(4)考虑到三颈烧瓶a中加入液体的总体积约为15mL+4.0mL+10mL=29mL,故选择容积为50mL的三颈烧瓶。4.(2014课标Ⅰ,36,15分)磷矿石主要以磷酸钙[Ca3(PO4)2·H2O]和磷灰石[Ca5F(PO4)3、Ca5(OH)(PO4)3]等形式存在。图(a)为目前国际上磷矿石利用的大致情况,其中湿法磷酸是指磷矿石用过量硫酸分解制备磷酸。图(b)是热法磷酸生产过程中由磷灰石制单质磷的流程。 图(a) 图(b)部分物质的相关性质如下:回答下列问题:(1)世界上磷矿石最主要的用途是生产含磷肥料,约占磷矿石使用量的%。(2)以磷灰石为原料,湿法磷酸过程中Ca5F(PO4)3反应的化学方程式为。现有1t折合含有P2O5约30%的磷灰石,最多可制得85%的商品磷酸t。(3)如图(b)所示,热法磷酸生产过程的第一步是将SiO2、过量焦炭与磷灰石混合,高温反应生成白磷。炉渣的主要成分是(填化学式),冷凝塔1的主要沉积物是,冷凝塔2的主要沉积物是。(4)尾气中主要含有,还含有少量的PH3、H2S和HF等。将尾气先通入纯碱溶液,可除熔点/℃沸点/℃备注白磷44280.5PH3-133.8-87.8难溶于水,有还原性SiF4-90-86易水解去;再通入次氯酸钠溶液,可除去。(均填化学式)(5)相比于湿法磷酸,热法磷酸工艺复杂,能耗高,但优点是。答案(1)69(2)Ca5F(PO4)3+5H2SO4 3H3PO4+5CaSO4+HF↑0.49(3)CaSiO3液态白磷固态白磷(4)SiF4、COSiF4、HF、H2SPH3(5)产品纯度高(浓度大)解析(1)由图(a)可知,生产含磷肥料约占磷矿石使用量的比例为:4%+96%×85%×80%≈69%。(2)由题意可得Ca5F(PO4)3与H2SO4反应制H3PO4的化学方程式为Ca5F(PO4)3+5H2SO4 5CaSO4+HF↑+3H3PO4。由P2O5~2H3PO4,根据磷原子守恒可知,最多可生产85%的磷酸:1t×30%× ÷85%≈0.49t。(3)磷灰石与SiO2、过量焦炭反应生成P4,磷元素的化合价降低,故碳元素化合价升高,考虑到焦炭过量,故氧化产物为CO,由原子守恒可知,产物中应有CaSiO3,故炉渣主要成分为CaSiO3。根据题给物质的熔点和沸点数据可判断冷凝塔1的主要沉积物为液态白磷,冷凝塔2的主要沉积物为固态白磷。(4)尾气中主要成分是CO和SiF4,尾气通过纯碱溶液时HF、H2S被吸收,SiF4水解后也被吸收;通过NaClO溶液,NaClO可将具有强还原性的PH3氧化而除去。(5)热法磷酸中,磷灰石→P4→P2O5→H3PO4,制得的H3PO4纯度较高,浓度较大。298142规律方法计算多步反应中产品的产率(或反应物的转化率)时,将各步反应的产率(或转化率)直接相乘即可。考点二探究物质组成、性质的实验方案的设计与评价5.(2014课标Ⅰ,13,6分)利用如图所示装置进行下列实验,能得出相应实验结论的是 ()选项①②③实验结论 A.稀硫酸Na2SAgNO3与AgCl的浊液Ksp(AgCl)Ksp(Ag2S)B.浓硫酸蔗糖溴水浓硫酸具有脱水性、氧化性C.稀盐酸Na2SO3Ba(NO3)2溶液SO2与可溶性钡盐均可生成白色沉淀D.浓硝酸Na2CO3Na2SiO3溶液酸性:硝酸碳酸硅酸答案BH2S可直接与AgNO3溶液作用生成黑色的Ag2S,故不能说明Ksp(AgCl)Ksp(Ag2S),A错误。浓硫酸滴入蔗糖中,②处试管中观察到白色固体变黑,证明浓硫酸有脱水性;③处试管中溴水褪色,说明有SO2生成(SO2+Br2+2H2O H2SO4+2HBr),从而证明浓硫酸有氧化性,B正确。SO2与Ba(NO3)2溶液反应可生成白色沉淀BaSO4[3Ba(NO3)2+3SO2+2H2O 3BaSO4↓+2NO↑+4HNO3],但BaCl2与SO2不反应,C错误。浓硝酸挥发产生的HNO3蒸气也可直接与Na2SiO3溶液作用生成H2SiO3,故不能得出碳酸酸性大于硅酸的结论,D错误。易错警示浓硝酸与其他物质反应制备气体时,由于浓HNO3具有挥发性,制得的气体中会混有一定量的HNO3蒸气,浓盐酸也有类似现象,不注意这点本题就易错选D。疑难突破浓硫酸加入蔗糖中发生了下列反应:C12H22O11 12C+11H2O,表现出浓硫酸的脱水性;脱出的水被浓H2SO4吸收,放出大量热,表现出浓H2SO4的吸水性;在此条件下,C又与浓H2SO4发生下列反应:C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O,表现出浓H2SO4的强氧化性。6.(2011课标,26,14分)0.80gCuSO4·5H2O样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如下图所示。(要求写出推断过程);(2)取270℃所得样品,于570℃灼烧得到的主要产物是黑色粉末和一种氧化性气体,该反应的化学方程式为。把该黑色粉末溶解于稀硫酸中,经浓缩、冷却,有晶体析出,该晶体的化学式为,其存在的最高温度是;(3)上述氧化性气体与水反应生成一种化合物,该化合物的浓溶液与Cu在加热时发生反应的化学方程式为;(4)在0.10mol·L-1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌,有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成,当溶液的pH=8时,c(Cu2+)=mol·L-1{Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20}。若在0.1mol·L-1硫酸铜溶液中通入过量H2S气体,使Cu2+完全沉淀为CuS,此时溶液中的H+浓度是mol·L-1。请回答下列问题:(1)试确定200℃时固体物质的化学式答案(1)CuSO4·5H2O nH2O+CuSO4·(5-n)H2O25018n0.80g0.80g-0.57g=0.23gn≈4200℃时该固体物质的化学式为CuSO4·H2O(2)CuSO4 CuO+SO3↑CuSO4·5H2O102℃(3)2H2SO4(浓)+Cu CuSO4+SO2↑+2H2O(4)2.2×10-80.2解析(1)由图像可知:200℃时,0.80gCuSO4·5H2O分解后剩余固体质量为0.57g,可分析出结晶水未完全失去,结合CuSO4·5H2O CuSO4·(5-n)H2O+nH2O可求出n约等于4。(2)由图像可看出270℃时固体质量为0.51g,经过计算分析可知该固体为CuSO4;当加热到102℃时CuSO4·5H2O质量减少,说明该温度时晶体已开始分解,故其存在的最高温度是102℃。(4)由pH=8知c(OH-)= mol·L-1=10-6mol·L-1,再根据Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20=c(Cu2+)·c2(OH-)可求出c(Cu2+);H2S+CuSO4 CuS↓+H2SO4,由题给数据可求出c(H+)=0.2mol·L-1。14810107.(2017课标Ⅲ,26,14分)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁,在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题:(1)在试管中加入少量绿矾样品,加水溶解,滴加KSCN溶液,溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气,溶液逐渐变红。由此可知:、。(2)为测定绿矾中结晶水含量,将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重,记为m1g。将样品装入石英玻璃管中