第16讲 综合性实验的设计与评价.docx
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第16讲综合性实验的设计与评价
第16讲 综合性实验的设计与评价
1.(2010·江西省联考)用以下三种途径来制取相同质量的硝酸铜:
①铜与浓硝酸反应;②铜与稀硝酸反应;③铜与氧气反应生成CuO,CuO再与稀硝酸反应。
下列有关叙述不正确的是( )
A.所消耗的硝酸的量:
①>②>③
B.对环境造成的危害,③最小
C.因铜与浓硝酸作用最快,故制取硝酸铜的最佳途径是①
D.三种途径所消耗的铜的质量相等
解析:
三种途径制取硝酸铜的反应分别为:
①Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,②3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,③2Cu+O2
2CuO、CuO+2HNO3===Cu(NO3)2+H2O。
所消耗的硝酸的量:
①>②>③,A对;途径③没有有毒气体产生,对环境造成的危害最小,B对;途径③消耗的硝酸最少,对环境造成的危害最小,为制取硝酸铜的最佳方案,C错;三种途径消耗的铜的质量相等,D对。
答案:
C
2.(2010·北京市考试院抽样)下述实验不能达到预期目的的是( )
编号
实验内容
实验目的
A.
将AlCl3溶液蒸干灼烧
制备Al2O3
B.
向沸水中滴加几滴FeCl3饱和溶液,继续加热至红褐色
制备Fe(OH)3胶体
C.
向某溶液中加入稀H2SO4,将产生的气体通入澄清石灰水
检验溶液中是否含有CO
D.
相同温度下,测定浓度均为0.1mol·L-1的Na2CO3和CH3COONa溶液的pH
比较CH3COO-和CO
结合H+的能力强弱
解析:
若溶液中含有HCO
或SO
、HSO
等,也会出现同样的现象,故C错误。
答案:
C
3.(2010·云南省摸底考试)为证明SO2与Ba2+只有在碱性条件下才能形成BaSO3沉淀,可设计如下实验方案,其中可行的是( )
A.将SO2通入Ba(OH)2溶液中,有白色沉淀生成
B.将SO2通入Ba(NO3)2溶液中,有白色沉淀生成
C.将SO2分别通入BaCl2溶液、BaCl2和HCl的混合溶液、Ba(OH)2溶液中,只有Ba(OH)2溶液中有白色沉淀生成
D.将SO2通入BaCl2与NH3的混合溶液中,有白色沉淀生成
解析:
A、D项实验可证明在碱性条件下SO2能与Ba2+作用形成沉淀,但不能排除在非碱性条件下也能形成沉淀;B项中则是在酸性(SO2溶解后生成H2SO3使溶液呈酸性)条件下,NO
将SO
氧化成SO
,从而形成BaSO4沉淀;C项中分别在中性、酸性和碱性条件下进行实验,从而能得出结论。
答案:
C
4.(2010·桂林市摸底考试)向某无色溶液Q中加入适量的盐酸后,产生白色沉淀P,再加入稀硝酸,沉淀不溶解,对此现象,甲、乙两位同学分别提出自己的看法。
甲:
原溶液中一定有Ag+。
乙:
原溶液中一定有SiO
。
丙同学通过对甲、乙两位同学的观点进行分析后提出了如下的方案,用于确定溶液中到底是含有Ag+还是含有SiO
,其中肯定不正确的是( )
A
B
C
D
操作
将P置于浓氨水中
测量溶液Q的pH
将P置于NaOH溶液中
向溶液Q中加足量硝酸
现象与结论
若沉淀不溶解,则原溶液中含有Ag+
若pH<7,则溶液中不含SiO
若P溶解,则含有SiO
若有白色沉淀生成,则不含Ag+
解析:
Ag+水解使溶液呈酸性,SiO
水解使溶液呈碱性,H2SiO3能溶于强碱,AgCl能溶于浓氨水。
答案:
A
5.(2010·北京市东城区检测)下列相关实验不能达到预期目的的是( )
选项
相关实验
预期目的
A
相同温度下,等质量的大理石块、大理石粉分别与等体积、等浓度的盐酸反应
探究接触面积对化学反应速率的影响
B
把装有颜色相同的NO2和N2O4混合气体的两支试管(密封)分别浸入冷水和热水中
探究温度对化学平衡的影响
C
在蔗糖中加入稀硫酸,水浴加热,再加入新制的氢氧化铜悬浊液并加热
探究蔗糖水解产物具有还原性
D
两支试管中装有等体积、等浓度的H2O2溶液,向其中一支试管中加入FeCl3溶液
探究FeCl3溶液对H2O2分解速率的影响
解析:
蔗糖在稀H2SO4溶液中水解后,应加入NaOH溶液中和掉H2SO4使溶液呈碱性,否则加入新制Cu(OH)2悬浊液并加热时,得不到Cu2O砖红色沉淀,也无法探究蔗糖水解产物具有还原性。
答案:
C
6.(2010·四川卷)碘被称为“智力元素”,科学合理地补充碘可防止碘缺乏病。
碘酸钾(KIO3)是国家规定的食盐加碘剂,它的晶体为白色,可溶于水。
碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢或碘化物作用均生成单质碘。
以碘为原料,通过电解制备碘酸钾的实验装置如图所示。
请回答下列问题:
(1)碘是________(填颜色)固体物质,实验室常用________方法来分离提纯含有少量杂质的固体碘。
(2)电解前,先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液,溶解时发生反应:
3I2+6KOH===5KI+KIO3+3H2O,将该溶液加入阳极区。
另将氢氧化钾溶液加入阴极区,电解槽用水冷却。
电解时,阳极上发生反应的电极反应式为________________;阴极上观察到的实验现象是________________。
(3)电解过程中,为确定电解是否完成,需检验电解液中是否有I-。
请设计一个检验电解液中是否有I-的实验方案,并按要求填写下表。
要求:
所需药品只能从下列试剂中选择,实验仪器及相关用品自选。
试剂:
淀粉溶液、碘化钾淀粉试纸、过氧化氢溶液、稀硫酸。
实验方法
实验现象及结论
(4)电解完毕,从电解液中得到碘酸钾晶体的实验过程如下:
步骤②的操作名称是________,步骤⑤的操作名称是________。
步骤④洗涤晶体的目的是
____________________________________________。
解析:
本题主要考查碘及其化合物的性质、电解原理和实验基本操作,意在考查考生的分析能力和实验能力。
(1)卤素单质的颜色随着相对分子质量的增加而变深,单质碘为紫黑色,具有易升华的性质。
(2)电解时,阳极发生氧化反应,I-失去电子被氧化;阴极发生还原反应,H+得电子生成氢气。
(3)阳极电解产物中含有IO
,该离子与I-在酸性条件下可以发生氧化还原反应生成单质碘,可用淀粉溶液检验生成的单质碘。
(4)溶液经蒸发浓缩,冷却后析出晶体,然后过滤得目标产物KIO3,洗涤其表面的杂质,干燥后即得较为纯净的KIO3。
答案:
(1)紫黑色 升华
(2)2I--2e-===I2(或I-+6OH--6e-===IO
+3H2O) 有气泡产生
(3)
实验方法
实验现象及结论
取少量阳极区电解液于试管中,加稀硫酸酸化后加入几滴淀粉溶液,观察是否变蓝
如果不变蓝,说明无I-(如果变蓝,说明有I-)
(4)冷却结晶 干燥 洗去吸附在碘酸钾晶体上的氢氧化钾等杂质
7.(2010·河南省调研)利用如图所示的装置和其他必要的用品,利用反应:
2NH3+3CuO
N2+3Cu+3H2O证明氨气具有还原性。
请回答下列有关问题。
(1)反应所需氨气用浓氨水和固体氢氧化钠混合制取。
能够用这种方法快速制得氨气的原因是______________________;该反应应在上述________(填写编号)装置中进行。
(2)C装置中浓硫酸的作用是______________________;所用漏斗的作用是_____________________________________。
(3)实验中能够说明生成了铜单质的现象为________;为了检验反应生成的水蒸气,应在D装置中装入的化学试剂是________。
(4)为了达到上述实验目的,从左到右各装置的连接顺序是________(用A、B、C、D表示,根据需要,装置可重复使用)。
答案:
(1)氢氧化钠溶于水时放热和增大氢氧根离子的浓度,都促进了氨水分解放出氨气 B
(2)吸收没有参加反应的氨气,防止水进入检验装置 防止吸收气体时发生倒吸现象
(3)A装置中的固体由黑色变为红色 无水硫酸铜
(4)B→D→A→D→C
8.某化学探究小组拟用铜片制取Cu(NO3)2,并探究其化学性质。
(一)他们先把铜粉放在空气中灼烧,再与稀HNO3反应制取硝酸铜。
(1)如果直接用铜屑与稀HNO3反应来制取硝酸铜,可能导致的两个不利因素是________、________。
(2)实验中铜粉应该放在________(填“蒸发皿”、“坩埚”或“烧杯”)中灼烧。
欲从反应后的溶液中得到硝酸铜晶体,实验操作步骤按顺序分别是________、________、过滤。
(二)为了探究Cu(NO3)2的热稳定性,探究小组按下图中的装置进行实验。
(图中铁架台、铁夹和加热设备均略去)
往左试管中放入研细的无水Cu(NO3)2晶体并加热,观察到左试管中有红棕色气体生成,最终残留黑色粉末;用U形管除去红棕色气体,在右试管中收集到无色气体。
(1)红棕色气体是________。
(2)当导管口不再有气泡冒出时,停止反应,这时在操作上应注意________________________________________。
(3)探究小组判断Cu(NO3)2的分解属于氧化还原反应,产物除了红棕色气体和黑色固体外,进一步分析、推断,分解产物中一定还含有________。
(三)为了探究Cu(NO3)2在酸性条件下跟铁单质的反应。
他们取一支试管,加入Cu(NO3)2溶液,滴入适量稀硫酸酸化,再加入一定量铁粉,实验后没有固体残留物质。
(1)反应中最先起氧化作用的是________。
(2)该探究小组对反应后溶液中铁元素的价态进行探究,他们设计了实验方案,并进行实验。
请按下表格式补充写出实验操作步骤、预期现象与结论。
实验操作步骤
预期现象与结论
步骤1:
观察样品
溶液呈蓝绿色,________(填“能”或“不能”)确定产物中铁元素的价态
步骤2:
取少量溶液,滴加酸性KMnO4溶液
步骤3:
________
若溶液变为红色,说明产物中含+3价的铁元素;若溶液颜色无明显变化,则说明产物中不含+3价的铁元素
解析:
(一)
(1)由反应3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O与3CuO+6HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+6H2O相比,生成等物质的量的Cu(NO3)2前者消耗HNO3多,而且生成的NO污染空气。
(2)固体的灼烧应放在坩埚中进行;从溶液中得到硝酸铜晶体应先蒸发浓缩再冷却结晶,最后过滤。
(二)
(1)Cu(NO3)2晶体加热产生的红棕色气体为NO2。
(2)当导管口不再有气泡冒出时,为了防止倒吸应先把导气管移出水面,然后再熄灭酒精灯。
(3)Cu(NO3)2分解生成NO2、CuO,根据电子得失守恒和质量守恒知,分解产物中还应该有O2。
(三)
(1)Cu(NO3)2溶液中加入稀硫酸,溶液中有H+、NO
,相当于有HNO3,能氧化铁粉。
(2)步骤1:
Fe2+在溶液中为浅绿色,Fe3+在溶液中为棕黄色,而该溶液呈蓝绿色,因此不能确定产物中铁元素的价态;步骤2:
酸性KMnO4溶液具有氧化性,能够氧化Fe2+,因此若KMnO4溶液的紫红色褪去或变浅说明产物中含+2价的铁元素,否则不含;步骤3:
为检验溶液中是否含有+3价的铁元素,现象为溶液变为红色,因此用的试剂是KSCN溶液。
答案:
(一)
(1)生成等物质的量的硝酸铜,消耗硝酸原料多 产生污染物NO
(2)坩埚 蒸发浓缩 冷却结晶
(二)
(1)NO2
(2)先把导气管移出水面,然后熄灭酒精灯火焰
(3)O2
(三)
(1)HNO3(或H+和NO
)
(2)不能 若KMnO4溶液的紫红色褪去或变浅,则说明产物中含+2价铁元素;若KMnO4溶液不褪色或不变浅,则说明产物中不含+2价铁元素 另取少量溶液,滴加KSCN溶液
9.(2010·上海卷)CaCO3广泛存在于自然界,是一种重要的化工原料。
大理石主要成分为CaCO3,另外有少量的含硫化合物。
实验室用大理石和稀盐酸反应制备CO2气体。
下列装置可用于CO2气体的提纯和干燥。
完成下列填空:
(1)用浓盐酸配制1:
1(体积比)的稀盐酸(约6mol·L-1),应选用的仪器是________。
a.烧杯 b.玻璃棒 c.量筒 d.容量瓶
(2)上述装置中,A是________,NaHCO3溶液可以吸收________。
(3)上述装置中,B物质是________。
用这个实验得到的气体测定CO2的分子量,如果B物质失效,测定结果________(填“偏高”、“偏低”或“不受影响”)。
(4)一次性饭盒中石蜡(高级烷烃)和CaCO3在食物中的溶出量是评价饭盒质量的指标之一,测定溶出量的主要实验步骤设计如下:
剪碎、称重―→浸泡溶解―→过滤―→残渣烘干―→冷却、称重―→恒重
为了将石蜡和碳酸钙溶出,应选用的试剂是________。
a.氯化钠溶液 b.稀醋酸 c.稀硫酸 d.正己烷
(5)在溶出量测定实验中,为了获得石蜡和碳酸钙的最大溶出量,应先溶出________,后溶出________。
(6)上述测定实验中,连续________________,说明样品已经恒重。
解析:
(1)考查等体积比浓度的溶液配制,用量筒量取等体积水与浓盐酸,倒入烧杯,搅拌混合即可。
(2)由于制备得到的CO2中含H2S以及反应挥发出的HCl,因此可通过CuSO4溶液除去H2S,通过饱和NaHCO3溶液除去HCl。
(3)固体B应为无水CaCl2,可除去CO2中的H2O(g)。
如果CaCl2失效,则气体为CO2与H2O(g)的混合气体,其平均分子量小于CO2的分子量,因此测定结果偏低。
(4)要溶于CaCO3应选用稀醋酸,不能用稀H2SO4,因为H2SO4与CaCO3反应生成的CaSO4,微溶于水。
正己烷用于溶解石蜡。
(5)先用正己烷溶解石蜡,才能使其中的CaCO3与醋酸充分接触发生反应,使二者达到最大溶出量。
(6)两次称量的质量差不超过0.001g,说明已经恒重。
答案:
(1)abc
(2)CuSO4溶液或酸性KMnO4溶液 HCl气体或酸性气体
(3)无水CaCl2 偏低 (4)bd (5)石蜡 CaCO3
(6)两次称量的结果相差不超过(或小于)0.001g
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