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1课后限时集训36化学实验方案的设计与评价(建议用时：35分钟)一、选择题(每小题只有一个正确答案)1．(2019·山西名校模拟)“侯氏制碱法”是我国化工专家侯德榜为世界制碱工业作出的突出贡献。某实验小组模拟“侯氏制碱法”的工艺流程及实验装置(部分夹持装置省略)如下：下列叙述错误的是()A．实验时先点燃装置①的酒精灯，过一段时间后再打开装置③中分液漏斗的旋塞B．装置②的干燥管中可盛放蘸稀硫酸的脱脂棉，作用是吸收多余的NH3C．向步骤Ⅰ所得滤液中通入氨气，加入细小的食盐颗粒并降温，可析出NH4ClD．用装置④加热碳酸氢钠可实现步骤Ⅱ的转化，所得CO2可循环使用D[固体NaHCO3加热不能用烧杯，D错误。]2．(2019·广东模拟)MnSO4·H2O是一种易溶于水的微红色斜方晶体，某同学设计下列装置制备硫酸锰：下列说法错误的是()A．装置Ⅰ烧瓶中放入的药品X为铜屑B．装置Ⅱ中用“多孔球泡”可增大SO2的吸收速率C．装置Ⅲ用于吸收未反应的SO2D．用装置Ⅱ反应后的溶液制备MnSO4·H2O需经历蒸发、结晶、过滤、洗涤及干燥的过程A[由实验装置可知，X为亚硫酸钠，与浓硫酸反应生成二氧化硫，而Cu与浓硫酸常2温下不反应，Ⅱ中“多孔球泡”可增大SO2的吸收速率，二氧化硫与二氧化锰反应生成MnSO4，蒸发浓缩、冷却结晶可得到晶体，Ⅲ中NaOH溶液可吸收尾气。]3．如图所示为从固体混合物中分离X的两种方案，请根据方案1和方案2指出下列说法中合理的是()A．可以选用方案1分离碳酸氢钠中含有的氯化铵B．方案1中的残留物应该具有的性质是受热易挥发C．方案2中加入的试剂一定能够与除X外的物质发生化学反应D．方案2中加入NaOH溶液可以分离出SiO2和Fe2O3混合物中的Fe2O3D[①加热法分离提纯固体混合物应满足的条件：一种物质受热易挥发或分解，另一物质受热不挥发或难分解。②加试剂法分离(过滤)提纯固体混合物应满足的条件：所加试剂能达到让一种物质形成溶液，而另一物质形成难溶物的状态。A项中碳酸氢钠、氯化铵受热均易分解，故用方案1不能将两物质分离开，错误；B项方案1中的残留物应该具有受热时不挥发或难分解的性质，错误；C项方案2中加入的试剂可能不与除X外的物质发生化学反应，如加水进行溶解分离，错误；D项中SiO2与NaOH溶液反应生成Na2SiO3溶解而分离，正确。][教师用书备选](2019·聊城一中模拟)下列实验方案中，可以达到实验目的的是()选项实验目的实验方案A除去苯中混有的环己烯加入适量的溴水充分反应后分液B制取Fe(OH)3胶体向沸水中滴加FeCl3饱和溶液，继续加热至红褐色，停止加热C验证酸性：CH3COOHHClO使用pH试纸分别测定相同温度下相同浓度的CH3COONa溶液和NaClO溶液的pHD检验溶液中含有I－向某溶液中加入CCl4，振荡后静置，液体分层，下层呈紫红色B[溴水与环己烯反应生成的二溴环己烷也易溶于苯，无法分液分离，A错；NaClO溶液具有强氧化性，不能用pH试纸检测，C错；I－不能进入CCl4中，不能判断I－的存在，D错。]二、非选择题4．(2019·试题调研)粉煤灰(主要含有SiO2、Fe2O3、Al2O3等)是燃煤发电过程中产生的废渣，以高铝粉煤灰为原料制取硫酸铝铵[NH4Al(SO4)2]，既降低环境污染又可提高铝资源的利用率。其制备实验流程如图：3已知硫酸铝铵溶解度：0℃时，S＝5.2g；100℃时，S＝421.9g。回答下列问题：(1)写出粉煤灰与氢氧化钠溶液反应涉及的化学方程式：_________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)“酸化”中选用“某酸稀溶液”溶质的化学式为________，理由是________________________________________________________________。(3)“一系列操作”的具体实验步骤有________________________________________________________________________________________________。(4)煅烧硫酸铝铵晶体，发生的主要反应为4[NH4Al(SO4)2·12H2O]=========1240℃2Al2O3＋2NH3↑＋N2↑＋5SO3↑＋3SO2↑＋53H2O↑，将产生的气体通过如图所示装置。①足量的浓硫酸除吸收H2O(g)外还吸收____________________(填化学式，下同)。②酸性KMnO4溶液紫色变浅说明煅烧硫酸铝铵晶体所得到的气体产物中含有________，用化学用语解释酸性KMnO4溶液紫色变浅的原因：___________。③某同学从安全角度考虑，指出该装置可能有一处明显的缺陷。你认为这处缺陷可能是：____________________________________________________________________________________________________________________________。[解析](1)粉煤灰中SiO2为酸性氧化物、Al2O3为两性氧化物，均能与NaOH溶液反应，化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O、Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4]。(2)实验目的是制备硫酸铝铵，因此酸化时选择的酸为稀硫酸，从而避免引入新的杂质。(3)根据硫酸铝铵的溶解度知，由硫酸铝铵溶液得到硫酸铝铵晶体的实验操作为加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。(4)①根据硫酸铝铵晶体分解反应方程式，可知足量的浓硫酸除吸收水蒸气外，还可以吸收氨气，使其转化为硫酸铵，吸收SO3，使其转化为硫酸。②酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，溶液紫色变浅说明生成的气体中含有还原性气体，还原性气体有NH3和SO3，由于通过浓硫酸时氨气被吸收，因此可以说明含有SO2。SO2与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应的离子方程式为5SO2＋2MnO－4＋2H2O===5SO2－4＋2Mn2＋＋4H＋。③用浓硫酸直接吸4收氨气时容易发生倒吸，引发安全事故。[答案](1)Al2O3＋2NaOH＋3H2O===2Na[Al(OH)4]、SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O(2)H2SO4不引入新杂质(3)加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥(4)①SO3、NH3②SO22MnO－4＋5SO2＋2H2O===2Mn2＋＋5SO2－4＋4H＋③浓硫酸可能会倒吸5．(2019·济南联考)硫铁矿(主要成分为FeS2)焙烧产生的尾气中主要含N2、O2、SO2和少量的CO2、H2O，取标准状况下的尾气VL测定SO2含量：方案一：让尾气缓慢通过如图装置。(1)C装置的名称是________，该装置的作用是_______________________________________________________________________________________。(2)实验时先通入尾气，再通入一定量的氮气。若通过装置B的增重来测量SO2的体积分数，你认为该方案是否合理：________(填“是”或“否”)，请说明理由_______________________________________________________________________________________________________(若方案合理，该空不必填写)。方案二：将尾气缓慢通过足量溴水，在所得的溶液中加入过量氯化钡溶液后，过滤，将沉淀洗涤、干燥，称得其质量为mg。(3)加入过量氯化钡溶液的目的是____________________________________________________________________________________________________。(4)洗涤沉淀的方法是___________________________________________。(5)尾气中SO2的体积分数的表达式是______________________________(用含m、V的代数式表示)。[解析](1)C装置为干燥管，该装置的作用是防止空气中的水蒸气、CO2被装置B吸收。(2)尾气中的CO2也能被装置B吸收，会影响SO2的测定，使所测体积分数偏大。方案二：此方案利用溴水将SO2氧化为SO2－4，加入过量BaCl2溶液产生BaSO4沉淀，根据所得沉淀的质量，计算出SO2的含量。(3)加入过量BaCl2溶液的目的是使生成的SO2－4完全转化为沉淀。(4)洗涤沉淀的方法为在漏斗中加蒸馏水至恰好浸没沉淀，待水自然流下后再重复操作2～3次。(5)n(SO2)＝n(BaSO4)＝m233mol，SO2的体积分数为m233×22.4V×100%＝2240m233V%。[答案](1)干燥管防止空气中的水蒸气、CO2被B装置吸收(2)否尾气中的CO2也能被B装置吸收，使所测体积分数偏大(3)使生成的SO2－4完全转化为沉淀5(4)在漏斗中加蒸馏水至恰好浸没沉淀，待水自然流下后再重复操作2～3次(5)2240m233V%6．(2019·黄山二模)亚硝酰氯(ClNO)是有机物合成中的重要试剂，可由NO与Cl2在常温常压下反应得到。ClNO部分性质如下：黄色气体，熔点：－59.6℃；沸点：－6.4℃，遇水易水解。已知：HNO2既有氧化性又有还原性；AgNO2微溶于水，能溶于硝酸：AgNO2＋HNO3===AgNO3＋HNO2。(1)利用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ装置制备原料气NO和Cl2①写出利用装置Ⅰ制备氯气的离子反应方程式：_________________________________________________________________________________________。②利用上述装置制备NO时，Ⅱ中盛装物质为________________(写化学式)。(2)利用以下装置在常温常压下制备ClNO①装置连接顺序为a→__________________(按气流自左向右方向，用小写字母表示)。②为使NO和Cl2恰好完全反应生成ClNO，理论上通入NO和Cl2两种气体的流速比为________。③装置Ⅸ的作用是_______________________________________________。④装置Ⅷ吸收尾气时，有同学认为尾气中的某种气体不能完全被吸收，为了充分吸收尾气，可将尾气与________(气体)同时通入NaOH溶液中。⑤王水是浓盐酸和浓硝酸的混酸，一定条件下混酸可生成ClNO和Cl2，该反应的化学方程式为______________________________________________________________________________________________________________________。6⑥写出验证ClNO与H2O完全反应后的溶液中存在Cl－和HNO2的实验步骤及现象：取少量反应后的溶液于试管中，___________________________________________________________________________________________________(限选试剂：AgNO3溶液，稀硝酸，KMnO4溶液)。[答案](1)①MnO2＋4H＋＋2Cl－=====△Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O②H2O(2)①e→f→c→b→d(或f→e→c→b→d)②2∶1③冷凝亚硝酰氯，便于收集④O2(或空气)⑤HNO3(浓)＋3HCl(浓)===ClNO↑＋Cl2↑＋2H2O⑥依次滴加足量的AgNO3溶液和稀硝酸，充分振荡、