（课标Ⅱ）2020版高考化学一轮复习 专题二十二 实验方案的设计与评价课件

专题二十二实验方案的设计与评价高考化学(课标Ⅱ专用)五年高考A组课标Ⅱ卷区题组考点一制备实验方案的设计与评价1.(2014课标Ⅱ,28,15分)某小组以CoCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料,在活性炭催化下,合成了橙黄色晶体X。为确定其组成,进行如下实验。①氨的测定:精确称取wgX,加适量水溶解,注入如图所示的三颈瓶中,然后逐滴加入足量10%NaOH溶液,通入水蒸气,将样品液中的氨全部蒸出,用V1mLc1mol·L-1的盐酸标准溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶,用c2mol·L-1NaOH标准溶液滴定过剩的HCl,到终点时消耗V2mLNaOH溶液。 ②氯的测定:准确称取样品X,配成溶液后用AgNO3标准溶液滴定,K2CrO4溶液为指示剂,至出现淡红色沉淀不再消失为终点(Ag2CrO4为砖红色)。回答下列问题:(1)装置中安全管的作用原理是。(2)用NaOH标准溶液滴定过剩的HCl时,应使用式滴定管,可使用的指示剂为。(3)样品中氨的质量分数表达式为。(4)测定氨前应该对装置进行气密性检验,若气密性不好测定结果将(填“偏高”或“偏低”)。(5)测定氯的过程中,使用棕色滴定管的原因是;滴定终点时,若溶液中c(Ag+)=2.0×10-5mol·L-1,c(Cr )为mol·L-1。[已知:Ksp(Ag2CrO4)=1.12×10-12](6)经测定,样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为1∶6∶3,钴的化合价为。制备X的化学方程式为;X的制备过程中温24O度不能过高的原因是。答案(1)当A中压力过大时,安全管中液面上升,使A瓶中压力稳定(2分)(2)碱酚酞(或甲基红)(每空1分,共2分)(3) ×100%(2分)(4)偏低(2分)(5)防止硝酸银见光分解2.8×10-3(每空1分,共2分)(6)+3(1分)2CoCl2+2NH4Cl+10NH3+H2O2 2[Co(NH3)6]Cl3+2H2O(2分)温度过高过氧化氢分解、氨气逸出(2分)31122()1017cVcVw解析(1)安全管的作用主要是平衡装置内的压强,当装置内压力过大时,安全管中液面上升,使装置中压力稳定。(2)装NaOH标准溶液应使用碱式滴定管,指示剂可选择酚酞或甲基红等。(3)样品中氨的含量根据NH3消耗的盐酸标准溶液的量计算:ω= ×100%。(4)若装置气密性不好,则氨可能泄漏,消耗的盐酸标准溶液减少,则测定结果偏低。(5)由于AgNO3见光易分解,故装AgNO3溶液选用棕色滴定管。滴定终点时:c(Cr )= = mol·L-1=2.8×10-3mol·L-1。(6)样品中钴、氨和氯的物质的量之比为1∶6∶3,故X的化学式为[Co(NH3)6]Cl3,Co的化合价为+3;制备X的化学方程式为2CoCl2+2NH4Cl+10NH3+H2O2 2[Co(NH3)6]Cl3+2H2O;由于反应物中含有H2O2和NH3,温度过高H2O2分解,氨气逸出,故制备过程中温度不能过高。311122()1017lgcVcVmolgmow24Osp242(gO)(g)KACrcA12521.1210(2.010)思路分析本题中利用滴定法测定化合物的组成,联想中和滴定的操作及注意事项(实验原理、仪器的选择、指示剂的选择、计算、误差分析等),通过知识的迁移即可对各设问作出解答。2.(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,下列操作中必须的是(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)装置d中NaOH溶液的作用是吸收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+4mL=19mL,故选择容积为50mL的三颈烧瓶。3.(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(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)加入药品后的操作为:打开分液漏斗活塞→H2验纯→加热→停止加热→关闭分液漏斗活塞。(3)由现象可判断出生成物中有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。考点二探究物质组成、性质的实验方案的设计与评价4.(2018课标Ⅱ,13,6分)下列实验过程可以达到实验目的的是 ()编号实验目的实验过程A配制0.4000mol·L-1的NaOH溶液称取4.0g固体NaOH于烧杯中,加入少量蒸馏水溶解,转移至250mL容量瓶中定容B探究维生素C的还原性向盛有2mL黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液,观察颜色变化C制取并纯化氢气向稀盐酸中加入锌粒,将生成的气体依次通过NaOH溶液、浓硫酸和KMnO4溶液D探究浓度对反应速率的影响向2支盛有5mL不同浓度NaHSO3溶液的试管中同时加入2mL5%H2O2溶液,观察实验现象答案B本题考查实验方案的设计与评价。固体溶解后先将溶液冷却至室温,再转移至容量瓶,然后用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2~3次,并将洗涤液一并倒入容量瓶中,最后定容,A不正确;FeCl3被还原后,溶液由黄色变为浅绿色,B正确;纯化氢气时应最后用浓硫酸干燥,C不正确;NaHSO3溶液与H2O2溶液反应时无明显现象,D不正确。关联知识①托盘天平的精确度为0.1g。②H2O2作氧化剂时,还原产物为H2O;作还原剂时,氧化产物为O2。5.(2018课标Ⅱ,28,15分)K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体,可用于晒制蓝图。回答下列问题:(1)晒制蓝图时,用K3[Fe(C2O4)3]·3H2O作感光剂,以K3[Fe(CN)6]溶液为显色剂。其光解反应的化学方程式为:2K3[Fe(C2O4)3] 2FeC2O4+3K2C2O4+2CO2↑;显色反应的化学方程式为。(2)某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物,按下图所示装置进行实验。 ①通入氮气的目的是。②实验中观察到装置B、F中澄清石灰水均变浑浊,装置E中固体变为红色,由此判断热分解产物中一定含有、。③为防止倒吸,停止实验时应进行的操作是。④样品完全分解后,装置A中的残留物含有FeO和Fe2O3,检验Fe2O3存在的方法是:。(3)测定三草酸合铁酸钾中铁的含量。①称量mg样品于锥形瓶中,溶解后加稀H2SO4酸化,用cmol·L-1KMnO4溶液滴定至终点。滴定终点的现象是。②向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后,过滤、洗涤,将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。加稀H2SO4酸化,用cmol·L-1KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液VmL。该晶体中铁的质量分数的表达式为。答案(1)3FeC2O4+2K3[Fe(CN)6] Fe3[Fe(CN)6]2+3K2C2O4(2)①隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置②CO2CO③先熄灭装置A、E的酒精灯,冷却后停止通入氮气④取少许固体粉末于试管中,加稀硫酸溶解,滴入1~2滴KSCN溶液,溶液变红色,证明含有Fe2O3(3)①粉红色出现② ×100%5561000cVm解析本题考查探究物质组成、性质的实验方案的设计。(1)Fe2+与[Fe(CN)6]3-可反应生成蓝色固体Fe3[Fe(CN)6]2。(2)②B中澄清石灰水变浑浊,说明分解产物中有CO2;装置E中固体变为红色,F中澄清石灰水变浑浊,证明分解产物中有CO。③停止实验时,若先停止通入氮气,后熄灭酒精灯,会导致装置内气压减小,造成倒吸。④检验Fe2O3需先将固体溶于稀硫酸,然后利用Fe3+遇SCN-会生成红色的Fe(SCN)3的性质检验。(3)②Zn+2Fe3+ 2Fe2++Zn2+、5Fe2++Mn +8H+ 5Fe3++Mn2++4H2O,则Fe3+~ Mn ,溶液中Fe3+为[(c×V×10-3)×5]mol,即(5cV×10-3×56)g,则晶体中铁的质量分数表达式为 ×100%。4O154O5651000cVm6.(2013课标Ⅱ,27,14分)氧化锌为白色粉末,可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌[含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等杂质]的流程如下:工业ZnO 浸出液  滤液  滤液  滤饼 ZnO提示:在本实验条件下,Ni(Ⅱ)不能被氧化;高锰酸钾的还原产物是MnO2。回答下列问题:(1)反应②中除掉的杂质离子是,发生反应的离子方程式为;在加高锰酸钾溶液前,若pH较低,对除杂的影响是。(2)反应③的反应类型为,过滤得到的滤渣中,除了过量的锌外还有。(3)反应④形成的沉淀要用水洗,检验沉淀是否洗涤干净的方法是。(4)反应④中产物的成分可能是ZnCO3·xZn(OH)2。取干燥后的滤饼11.2g,煅烧后可得到产品8.1g,则x等于。答案(1)Fe2+和Mn2+(2分)Mn +3Fe2++7H2O 3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+(2分)、2Mn +3Mn2++2H2O 5MnO2↓+4H+(2分)铁离子和锰离子不能生成沉淀,从而无法除去铁和锰杂质(2分)(2)置换反应镍(每空1分,共2分)(3)取少量水洗液于试管中,滴入1~2滴稀硝酸,再滴入硝酸钡溶液,若无白色沉淀生成,则说明沉淀已经洗涤干净(2分)(4)1(2分)4O4O解析(1)经反应①所得浸出液中含有Zn2+、Fe2+、Mn2+、Ni2+。经反应②,Fe2+被氧化为Fe3+,进而形成Fe(OH)3沉淀