1、学年北京高三化学一轮复习化学实验探究 实验方案的设计与评价综合训练20182019学年北京高三化学一轮复习化学实验探究实验方案的设计与评价（综合训练）1、某学习小组利用下图装置探究铜与浓H2SO4的反应（夹持装置和A中加热装置已略，气密性已检验）。资料：微量Cu2+与过量NaOH溶液发生反应：Cu2+4OH =Cu(OH)42，Cu(OH)42溶于甘油形成特征的绛蓝色溶液。编号实验用品实验现象I10mL 15mol/L浓H2SO4溶液过量铜片剧烈反应，品红溶液褪色，150时铜片表面产生大量黑色沉淀，继续加热，250时黑色沉淀消失。II10mL 15mol/L浓H2SO4溶液适量铜片剧烈反应，品
2、红溶液褪色，150时铜片表面产生少量黑色沉淀，继续加热，250时黑色沉淀消失。（1）A中反应的化学方程式是。（2）将装置C补充完整并标明所用试剂。（3）实验I中，铜片表面的黑色沉淀可能含CuO、Cu2S或CuS。为探究黑色沉淀的成分，取出反应后的铜片，用水小心冲洗后，进行下列操作：i. 黑色沉淀脱落，一段时间后，上层溶液呈无色。ii. 开始时，上层溶液呈无色，一段时间后，上层溶液呈淡蓝色。甲认为通过上述两个实验证明黑色沉淀不含CuO，理由是。乙同学认为仅通过颜色判断不能得出上述结论，理由是。需要增加实验iii，说明黑色沉淀不含CuO，实验iii的操作和现象是。（4）甲同学对黑色沉淀成分继续探究
3、，补全实验方案：编号实验操作实验现象iv取洗净后的黑色沉淀，加入适量溶液，加热。黑色沉淀全部溶解，试管上部出现红棕色气体，底部有淡黄色固体生成。（5）用仪器分析黑色沉淀的成分，数据如下：150取样230取样铜元素3.2g，硫元素0.96g。铜元素1.28g，硫元素0.64g。230时黑色沉淀的成分是。（6）为探究黑色沉淀消失的原因，取230时的黑色沉淀，加入浓H2SO4，加热至250时，黑色沉淀溶解，有刺激性气味的气体生成，试管底部出现淡黄色固体，溶液变蓝。用化学方程式解释原因。（7）综合上述实验过程，说明Cu和浓H2SO4除发生主反应外，还发生着其他副反应，为了避免副反应的发生，Cu和浓H2
4、SO4反应的实验方案是。答案（1）（2） NaOH溶液（3）实验i和ii对比，上层溶液颜色不同，说明CuO与稀H2SO4反应生成Cu2+，i中上层溶液无色，说明不含Cu2+，因此黑色沉淀不含CuO。溶液中Cu2+浓度过低，无法呈明显的蓝色。取实验i的上层清液，加入过量NaOH溶液，再加入一定量甘油，振荡，未观察到绛蓝色。（4）HNO3250（5）CuS（6）CuS + 2H2SO4 S+ CuSO4 + SO2 + 2H2O（7）将烧瓶中10mL 15mol/L的浓H2SO4加热至250以上，其后加入适量铜片。2、过氧化尿素是一种无毒无味的白色粉末，是一种新型的漂白剂与消毒剂。它的合成方式如下
5、：原理：CO(NH2)2H2O2CO(NH2)2H2O2流程(见图1)图2请回答下列问题：(1)实际生产中需控制n(H2O2)nCO(NH2)21.21，并控制合成温度25 30 ，其主要原因是_。(2)若欲从母液中分离出H2O2和尿素，可采用的操作是(填序号)_。A.盐析、过滤 B.分液、过滤C.减压蒸馏、结晶 D.减压蒸馏、萃取(3)为测定产品中活性氧的含量(活性氧16%相当于H2O234%)，称取干燥样品4.00 0 g，溶解，在250 mL容量瓶中定容。准确量取25 mL于锥形瓶中，加入2 mL 6.0 molL1的硫酸，然后用0.100 0 molL1KMnO4标准溶液滴定，三次滴定
6、平均消耗KMnO4溶液16.00 mL(已知KMnO4溶液与尿素不反应)。完成并配平方程式：MnOH2O2H=Mn2H2O_若滴定前仰视读数，会使测得的活性氧含量_(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。滴定过程中判断终点的依据是_。本实验KMnO4溶液滴定过程中操作滴定管的图示正确的是(填编号)_。根据滴定结果，可确定产品中活性氧的质量百分数为_。答案(1)提高尿素的转化率和过氧化尿素的纯度，防止H2O2因温度过高而分解(2)C(3)2、5、6、2、8、5O2偏低溶液从无色突变为粉红色，且半分钟不褪色A16%3、某小组研究AgCl的溶解平衡：向10 mL 1mol/L KCl 溶液中加入1 mL
7、 0.2 mol/L AgNO3溶液，将浑浊液均分为2份，进行如下实验：实验序号实验操作实验现象I将其中一份浑浊液过滤，向滤液中放入Mg条i. 滤液澄清透明，用激光照射有丁达尔现象。ii. 放入Mg条后，立即有无色气泡产生，气体可燃，滤液中出现白色浑浊。iii. 一段时间后开始出现棕褐色浑浊物，Mg条表面也逐渐变为棕褐色，产生气泡的速率变缓慢。II向另一份浑浊液中放入大小相同的Mg条iv. 棕褐色浑浊物的量明显多于实验I，Mg条表面棕褐色更深，其他现象与ii、iii相同。已知：AgOH不稳定，立即分解为Ag2O（棕褐色或棕黑色），Ag粉为黑色AgCl、Ag2O可溶于浓氨水生成Ag(NH3)2（
8、1）滤液所属分散系为 。（2）现象ii中无色气泡产生的原因是 （写出化学方程式）。（3）现象iii中，导致产生气泡的速率下降的主要影响因素是 。（4）甲认为Mg条表面的棕褐色物质中一定有Ag和Ag2O，其中生成Ag的离子方程式为 。（5）甲设计实验检验Ag：取实验I中表面变为棕褐色的Mg条于试管中，向其中加入足量试剂a，反应结束后，继续向其中加入浓硝酸，产生棕色气体，溶液中有白色不溶物。 白色不溶物为 （填化学式），棕色气体产生的原因是 （写离子方程式）。 试剂a为 ，加入试剂a的目的是 。 该实验能证明棕褐色物质中一定有Ag的实验现象是 。（6）甲进一步设计实验验证了Mg条表面的棕褐色物质中
9、有Ag2O，实验方案是：取实验I中表面变为棕褐色的Mg条 。（7）综合上述实验，能说明存在AgCl(s) Ag+(aq) + Cl(aq)的证据及理由有 。答案（1）胶体（1分）（2）Mg +2H2O= Mg(OH)2 + H2（1分）（3）固体表面积（1分）（4）Mg + 2Ag+= Mg2+ + 2 Ag（1分）（5）AgCl （1分） Ag + 2H+ + NO3-= Ag+ NO2 + H2O（2分） 盐酸（2分） 将镁除去，避免硝酸与镁反应，干扰检验Ag（2分） 加入浓硝酸后产生棕色气体（2分）（6）用蒸馏水洗涤后，加浓氨水浸泡，取上层清液于试管中，加入适量乙醛，水浴加热，有黑色Ag
10、生成（2分，洗涤1分，试剂和现象1分）（7）在Cl过量的情况下实验的滤液中存在Ag+说明Ag与Cl的反应存在限度，说明Ag与Cl在生成沉淀的同时存在沉淀的溶解；结合实验2中棕褐色沉淀量比实验1多，进一步说明平衡发生了移动。（2分4、某同学在实验室进行铁盐与亚铁盐相互转化实验。实验：将Fe3转化为Fe2(1)Fe3与Cu粉发生反应的离子方程式为_。(2)探究白色沉淀产生的原因，请填写实验方案：实验方案现象结论步骤1：取4 mL_ molL1 CuSO4溶液，向其中滴加3滴0.1 molL1KSCN溶液产生白色沉淀CuSO4溶液与KSCN溶液反应产生了白色沉淀步骤2：取_无明显现象查阅资料：已知：
11、SCN的化学性质与I相似。2Cu24I=2CuII2。Cu2与SCN反应的离子方程式为_。实验：将Fe2转化为Fe3实验方案现象向3 mL 0.1 molL1 FeSO4溶液中加入1 mL稀硝酸溶液变为棕色，放置一段时间后，棕色消失，溶液变为黄色探究上述现象出现的原因：查阅资料：Fe2NO Fe(NO)2(棕色)(3)用离子方程式解释NO产生的原因_。(4)从化学反应速率与限度的角度对体系中存在的反应进行分析：反应：Fe2与HNO3反应；反应：Fe2与NO反应。依据实验现象，可推知反应的速率比反应_(填“快”或“慢”)。反应是一个不可逆反应，设计实验方案加以证明_。请用化学平衡移动原理解释溶液
12、由棕色变为黄色的原因_。【 答案】(1)2Fe3Cu=2Fe2Cu2(2)0.14 mL 0.2 molL1 FeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1 molL1 KSCN溶液2Cu24SCN=2CuSCN(SCN)2(3)3Fe24HNO=3Fe3NO2H2O(4)慢取少量反应的溶液于试管中，向其中加入几滴K3Fe(CN)6溶液，溶液无明显变化，说明反应是一个不可逆反应Fe2被硝酸氧化为Fe3，溶液中Fe2浓度降低，导致平衡Fe2NO Fe(NO)2逆向移动，最终Fe(NO)2完全转化为Fe3，溶液由棕色变为黄色5、焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化剂之一。某研究小组采用下图装置制取
13、焦亚硫酸钠。装置中有Na2S2O5晶体析出，发生的反应为：Na2SO3SO2=Na2S2O5。(1)装置中产生气体的化学方程式为_。(2)装置用于处理尾气，可选用的最合理装置(夹持仪器已略去)为_(填序号)。(3)实验前需用N2排尽装置中的空气，理由是_。答案(1)Na2SO3H2SO4=Na2SO4SO2H2O或Na2SO32H2SO4=2NaHSO4SO2H2O(2)d(3)防止空气中的氧气氧化焦亚硫酸钠生成硫酸钠6某兴趣小组利用电解装置，探究“铁作阳极”时发生反应的多样性，实验过程如下。（1）实验1：用KCl作电解质一定电压下，按图1装置电解，现象如下：石墨电极上迅速产生无色气体，铁电极
14、上无气体生成，铁逐渐溶解。5 min后U型管下部出现灰绿色固体，之后铁电极附近也出现灰绿色固体，10 min后断开K。按图2进行实验。石墨电极上的电极反应式是。确认灰绿色固体中含有Fe2+的实验现象是。灼烧晶体X，透过蓝色钴玻璃观察到火焰呈紫色。结合平衡移动原理，解释“试管i中析出白色晶体”的原因是。（2）实验2：其他条件不变时，用图3装置重复实验，10 min后铁电极附近溶液依然澄清，断开K。按图4进行实验 结合图1和图2装置中现象的差异说明盐桥的作用是。对比图2和图4的现象，解释实验1和2中阳极附近实验现象不同的原因是：。（3）实验3：用KOH作电解质用图1装置电解浓KOH溶液，观察到铁电
15、极上立即有气体生成，附近溶液逐渐变为淡紫色（），没有沉淀产生。铁电极上OH能够放电的原因是。阳极生成的总电极反应式是。某同学推测生成的必要条件是浓碱环境，将图5中的实验方案补充完整，证实推测成立。试剂a：、现象b：。（4）根据上述实验， “铁作阳极”时发生反应的多样性与有关。答案（1） 2H2eH2（或2H2O2e2OHH2）试管iii中生成蓝色沉淀，试管v中没有蓝色沉淀试管i中存在溶解平衡：KCl(s) K(aq)Cl(aq)，滴加12 mol/L的盐酸，增大c(Cl)，平衡逆向移动，析出KCl晶体（2）阻碍OH向阳极迁移，避免灰绿色固体生成铁在阳极区产生Fe2+，Fe2+在碱性条件下更容易
16、被氧化为Fe3+（3）c(OH)增大，反应速率加快（更容易放电） Fe6e8OH4H2O水；紫色消失（4）OH-的浓度7、工业上常利用含硫废水生产Na2S2O35H2O，实验室可用如下装置（略去部分加持仪器）模拟生成过程。烧瓶C中发生反应如下：Na2S（aq）+H2O（l）+SO2（g）=Na2SO3（aq）+H2S（aq） （I）2H2S（aq）+SO2（g）=3S（s）+2H2O（l） （II）S（s）+Na2SO3（aq）Na2S2O3（aq） （III）（1）仪器组装完成后，关闭两端活塞，向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液注，若 ，则整个装置气密性良好。装置D的作用是 。装置E
17、中为 溶液。（2）为提高产品纯度，应使烧瓶C中Na2S和Na2SO3恰好完全反应，则烧瓶C中Na2S和Na2SO3物质的量之比为 。（3）装置B的作用之一是观察SO2的生成速率，其中的液体最好选择 。 a蒸馏水 b饱和Na2SO3溶液 c饱和NaHSO3溶液 d饱和NaHCO3溶液 实验中，为使SO2缓慢进入烧瓶C，采用的操作是 。已知反应（III）相对较慢，则烧瓶C中反应达到终点的现象是 。反应后期可用酒精灯适当加热烧瓶A，实验室用酒精灯加热时必须使用石棉网的仪器含有 。 a .烧杯 b .蒸发皿 c.试管 d .锥形瓶（4）反应终止后，烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩即可析出Na2S2O35H2O，其中可能含有Na2SO3、Na2SO4等杂质。利用所给试剂设计实验，检测产品中是否存在Na2SO4，简要说明实验操作，现象和结论： 。 已知Na2S2O35H2O遇酸易分解：S2O32+2H+=S+SO2+H2O 供选择的试剂：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液 【答案】（20分）（1）液柱高度保持不变 ；防止倒吸；NaOH（合理即得分）（2）2:1 （3）c 控制滴加硫酸的速度（合理即得分） 溶液变澄清（或混浊消失）；a、d（4）取少量产品溶于足量稀盐酸，静置，取上层清液（或过滤，取滤液），滴加BaCl2溶液，若出现沉淀则说明含有Na2SO4杂质。（合理即得分）
