2021届高考化学一轮复习过关训练：实验方案的评价【解析版】

实验方案的评价

1.(2020·辽宁一模)下列实验现象与对应结论均正确的是 (　　)

【解析】选A。KNO3和KOH混合溶液中加入铝粉并加热,发生氧化还原反应生成氨气,氨气可使湿润的红色石蕊试纸变蓝,故A正确;盐酸不是最高价含氧酸,不能由盐酸、硅酸的酸性比较非金属性,故B错误;沉淀类型不同,不能由现象直接比较Ksp,需要计算后比较,故C错误;过氧化钠具有漂白性,可使紫色石蕊试液先变蓝后褪色,故D错误。

2.(2020·保定模拟)为了探究NO2与过氧化钠反应的情况,甲、乙两位同学设计了如下实验,其装置如图。

已知:2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O试回答下列问题:

(1)仪器A的名称是________,仪器B的作用是__ 　　　　　　　　__。 

(2)装入药品前必须检查装置的气密性,具体操作方法是__　　　　　　。 

(3)试管中发生反应的离子方程式是 　　　　　　　　　　　　__。 

(4)实验过程中,两位同学通过检验得知气体产物中含有较多氧气。该同学通过查阅资料了解NO2具有氧化性,据此甲同学判断NO2与过氧化钠反应可得到氧气,而乙同学认为该结论不合理,理由是 　　　　　　　　　__。 

为验证自己的想法,乙同学对上述装置进行了改进,具体做法是__　　　　。 

(5)改进装置后,再进行实验,两位同学发现过氧化钠的颜色由淡黄色逐渐变成白色,且检验不出氧气的生成,该反应的化学方程式为 __　　　　　　。 

【解析】(1)仪器A为分液漏斗;Ⅲ吸收多余的NO2,B可以防止倒吸;

(2)装入药品前必须检查装置的气密性,具体操作方法是关闭分液漏斗活塞,将干燥管末端置于水槽中,微热试管,干燥管末端有气泡产生,停止加热后干燥管中形成一段水柱,则说明装置气密性良好;

(3)试管中铜粉与浓硝酸生成硝酸铜、二氧化氮和水,反应为Cu+4H++2NCu2++2NO2↑+2H2O;

(4)得到的NO2中混有水蒸气,与过氧化钠反应制得氧气,故气体产物中含有较多氧气;为验证该想法,可以在装置Ⅰ、Ⅱ之间加一个装有P2O5的干燥管,以除去气体产物中的水蒸气;

(5)过氧化钠和二氧化氮反应不生成氧气,说明二氧化氮被过氧化钠氧化,过氧化钠的颜色由淡黄色逐渐变成白色,生成硝酸钠,反应为2NO2+Na2O22NaNO3。

答案:(1)分液漏斗　防止倒吸

(2)关闭分液漏斗活塞,将干燥管末端置于水槽中,微热试管,干燥管末端有气泡产生,停止加热后干燥管中形成一段水柱,则说明装置气密性良好

(3)Cu+4H++2NCu2++2NO2↑+2H2O

(4)得到的NO2中混有水蒸气,与过氧化钠反应制得氧气　在装置Ⅰ、Ⅱ之间加一个装有P2O5的干燥管,以除去气体产物中的水蒸气

(5)2NO2+Na2O22NaNO3

3.(2019·北京高考)化学小组实验探究SO2与AgNO3溶液的反应。

(1)实验一:用如下装置(夹持、加热仪器略)制备SO2,将足量SO2通入AgNO3溶液中,迅速反应,得到无色溶液A和白色沉淀B。

①浓H2SO4与Cu反应的化学方程式是____________。 

②试剂a是____________。 

(2)对体系中有关物质性质分析得出:沉淀B可能为Ag2SO3、Ag2SO4或二者混合物。(资料:Ag2SO4微溶于水;Ag2SO3难溶于水)

实验二:验证B的成分

①写出Ag2SO3溶于氨水的离子方程式:__________。 

②加入盐酸后沉淀D大部分溶解,剩余少量沉淀F。推断D中主要是BaSO3,进而推断B中含有Ag2SO3。向滤液E中加入一种试剂,可进一步证实B中含有Ag2SO3。所用试剂及现象是_____________________。 

(3)根据沉淀F的存在,推测S的产生有两个途径:

途径1:实验一中,SO2在AgNO3溶液中被氧化生成Ag2SO4,随沉淀B进入D。

途径2:实验二中,S被氧化为S进入D。

实验三:探究S的产生途径

①向溶液A中滴入过量盐酸,产生白色沉淀,证明溶液中含有________;取上层清液继续滴加BaCl2溶液,未出现白色沉淀,可判断B中不含Ag2SO4。做出判断的理由:_________________。 

②实验三的结论:________________。 

(4)实验一中SO2与AgNO3溶液反应的离子方程式是_______________________。 

(5)根据物质性质分析,SO2与AgNO3溶液应该可以发生氧化还原反应。将实验一所得混合物放置一段时间,有Ag和S生成。

(6)根据上述实验所得结论:_______________________。 

【解析】(1)①铜和浓硫酸在加热的条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,反应的化学方程式为:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。

②由于反应时逸出的SO2气体可能带出少量硫酸,所以试剂a应为除杂试剂,可用饱和NaHSO3溶液。

(2)①Ag2SO3溶于氨水得到Ag(NH3,离子方程式为:Ag2SO3+4NH3·H2O　2Ag(NH3+S+4H2O。

②推测沉淀D为BaSO3,加过量稀盐酸溶解得滤液E和少量沉淀F,则E中可能含有溶解的SO2,可加入双氧水溶液,若加入双氧水溶液,可以将亚硫酸(或亚硫酸根离子)氧化为硫酸根离子,从而生成白色的硫酸钡沉淀,则证明B中含有Ag2SO3。

(3)①加入过量盐酸产生白色沉淀,说明含有Ag+;Ag2SO4微溶于水,若产生Ag2SO4,则溶液中会有微量S,加入BaCl2产生硫酸钡沉淀,与实验现象不符。

②由实验三可以得出:实验一中SO2未被氧化;实验二中S被氧化为S进入D。

(4)根据以上分析,二氧化硫与硝酸银溶液反应生成亚硫酸银沉淀,离子方程式为:2Ag++SO2+H2O Ag2SO3↓+2H+。

(6)该实验的结论为:二氧化硫与硝酸银溶液既能发生沉淀反应生成亚硫酸银,又能发生氧化还原反应,沉淀反应的速率大于氧化还原反应的速率。

答案:(1)①Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O

②饱和NaHSO3溶液

(2)①Ag2SO3+4NH3·H2O2Ag(NH3+S+4H2O　②H2O2溶液,产生白色沉淀

(3)①Ag+　Ag2SO4溶解度大于BaSO4,没有BaSO4沉淀时,必定没有Ag2SO4

②途径1不产生S,途径2产生S

(4)2Ag++SO2+H2O Ag2SO3↓+2H+

(6)实验条件下:SO2与AgNO3溶液生成Ag2SO3的速率大于生成Ag和S的速率(或碱性溶液中S更易被氧化为S)

4.下列由实验得出的结论正确的是 (　　)

【解析】选B。通过最高价氧化物的水化物的酸性来比较非金属性强弱,该实验证明酸性HCl>H2CO3,不能比较非金属性强弱,A错误;浓硫酸使蔗糖脱水碳化,再与C反应生成CO2和SO2,说明浓硫酸具有脱水性和强氧化性,B正确;Cu与Fe3+的反应不能比较铁和铜的金属性,C错误;石蜡油分解产生的使溴的四氯化碳溶液褪色的气体是烯烃,D错误。

5.根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是 (　　)

【解析】选B。A.Na2CO3固体受热不分解,试管内壁不产生水珠,A错误;B.向SO2水溶液中通入H2S气体,发生反应SO2+2H2S3S↓+2H2O,二氧化硫作氧化剂,硫化氢作还原剂,说明二氧化硫具有氧化性,B正确;C.向无水乙醇中加入浓硫酸,加热至170℃,发生消去反应生成乙烯,同时含有杂质二氧化硫、二氧化碳等气体,二氧化硫也能被高锰酸钾溶液氧化,使KMnO4溶液褪色,所以产生的气体不一定为乙烯,C错误;D.缺少还原剂,不能发生氧化还原反应生成碘单质,D错误。

6.某化学研究小组拟制备无水氯化铁,并对产物性质进行研究。

已知:①氯化铁易潮解,加热易升华;

②灼热的铁粉与氯化氢可以反应生产无水氯化亚铁和氢气。

回答下列问题:

(1)装置D的名称是________。 

(2)装置A中导管L的作用是___________。 

(3)装置E中盛有的试剂是________,作用是_____________ __。 

(4)若缺少装置C,对该实验的影响是________________。 

(5)装置B中不用直形硬质玻璃管和细导管的原因是____________ __。 

(6)装置连接顺序为a→________→________→__________→________→________→________→f(填导管接口小写字母)。 

(7)工业生产中,会将D中碱石灰换成无水氯化钙,过量的氯气再用氯化亚铁溶液吸收,得到氯化铁溶液。从FeCl3溶液制得FeCl3·6H2O晶体的操作步骤是 ____

__________________________。 

【解析】(1)装置D是球形干燥管;

(2)导管L联通了分液漏斗和圆底烧瓶,作用是平衡压强,使液体顺利滴下;

(3)E中盛放的试剂是饱和食盐水,用于除去Cl2中混有的HCl,防止其与铁粉发生副反应,同时避免生成H2与Cl2混合爆炸;

(4)浓硫酸用于干燥Cl2,防止水蒸气进入B装置造成产物FeCl3潮解;

(5)FeCl3加热易升华,遇冷凝华后易堵塞导管;

(6)实验目的是制备无水氯化铁,根据图示可知,装置B为制备氯化铁的发生和收集装置,装置A中制取氯气,氯气中混有HCl和水蒸气,由于制备无水氯化铁时需要加热,且Fe与HCl反应生成氯化亚铁和氢气,氢气与氯气加热易发生爆炸,则氯气必须先用饱和食盐水除去HCl,然后用浓硫酸干燥,无水氯化铁在空气中易潮解,收集器中必须防止空气中水蒸气进入,且吸收多余的氯气,则导管c与盛有碱石灰的干燥管相连,据此连接装置为a→g→h→d→e→b→c→f;

(7)从FeCl3溶液制得FeCl3·6H2O晶体的操作步骤是将溶液倒入蒸发皿后、在HCl气流中加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。

答案:(1)球形干燥管

(2)平衡压强,使液体顺利滴下

(3)饱和食盐水 吸收Cl2中的HCl,防止其与铁粉发生副反应,避免生成H2与Cl2混合爆炸

(4)水蒸气进入装置B使产物FeCl3潮解

(5)防止FeCl3凝华堵塞导管

(6)g h d e b c

(7)在HCl气流中加热浓缩,冷却结晶,过滤,洗涤干燥

7.(2020·广州模拟)宇宙飞船可用高氯酸铵(NH4ClO4)与铝粉固体混合物做燃料,点燃时,铝粉被氧化放热引发高氯酸铵分解产生多种气体。某化学兴趣小组同学利用下列装置,对NH4ClO4的分解产物进行探究(假设装置内药品均足量,部分夹持装置已省略)。

回答下列问题:

(1)在实验过程中发现装置C中铜粉由红色变为黑色,说明分解产物中有________(填化学式)。 

(2)实验完毕后,取装置D硬质玻璃管内的固体物质于试管中,滴加蒸馏水,产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体。判断实验过程中装置D中镁粉的作用

 _________________。 

(3)通过上述实验现象的分析,某同学认为产物还应有H2O,可能有Cl2。该同学认为可能有Cl2的理由是 __________________________。 

(4)为了证明H2O和Cl2的存在,选择上述装置A和下列提供的装置,进行实验:

①按气流从左至右,装置的连接顺序为A→________→________→________。 

②物质X为________(填化学式)。 

(5)实验结论:高氯酸铵分解产生了上述几种物质,则1 mol高氯酸铵完全分解,在200 ℃时生成所有气体的物质的量之和为________mol。 

(6)实验开始时,某同学先点燃装置C、D中的酒精灯,再点燃装置A中的酒精灯,实验结束后,通过称量装置D反应前后固体质量的变化计算高氯酸铵的分解率,计算结果将________(填“偏大”或“偏小”)。 

【解析】(1)NH4ClO4受热分解产生的气体,经碱石灰干燥后,能使铜粉由红色变为黑色,说明生成了CuO,所以分解产物中含有O2;

(2)产生的能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体为氨气,发生反应为Mg3N2+6H2O3Mg(OH)3↓+2NH3↑,说明D中固体为Mg3N2,据此可判断NH4ClO4受热分解产物中有N2生成;

(3)根据分析可知,NH4ClO4分解产物中含有O2和N2,O2和N2都是氧化产物,根据氧化还原反应规律,还应存在还原产物,从而判断出氯元素的化合价降低,可能生成氯气;

(4)①检验水蒸气和氯气,应该先用H中的物质X检验水的存在,因此物质X为无水硫酸铜;然后再用溴化钾检验氯气,现象是水溶液变为橙黄色;为了防止多余的氯气污染环境,还需要使用尾气吸收装置,所以按气流从左至右,装置的连接顺序为A→H→G→F;②根据分析可知,物质X为CuSO4;

(5)根据以上分析可知,NH4ClO4分解生成氮气、氧气、氯气和水,结合电子守恒、原子守恒配平可得:2NH4ClO4N2↑+4H2O+Cl2↑+2O2↑,则1 mol高氯酸铵完全分解,在200 ℃时生成所有气体的物质的量之和为×(1 mol+4 mol+1 mol+

2 mol)=4 mol;

(6)先点燃装置C、D中的酒精灯,再点燃装置A中的酒精灯,会使镁粉与装置中的氧气、氮气反应,造成产物质量偏大,导致计算出的高氯酸铵的分解率偏大。

答案:(1)O2

(2)证明NH4ClO4的分解产物中有N2生成

(3)O2和N2都是氧化产物,根据氧化还原反应规律,还应存在还原产物,从而判断出氯元素的化合价降低,可能生成氯气

(4)①H　G　F　②CuSO4

(5)4　(6)偏大

8.(2020·石家庄模拟)向硝酸酸化的2 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液(pH=2)中加入过量铁粉,振荡后静置,溶液先呈浅绿色,后逐渐呈棕黄色,试管底部仍存有黑色固体,过程中无气体生成。实验小组同学针对该实验现象进行如下探究。             

Ⅰ.探究Fe2+产生的原因

(1)提出猜想:Fe2+可能是Fe与________或__________反应的产物。 

(2)实验探究:在两支试管中分别加入与上述实验等量的铁粉,再加入不同的液体试剂,5 min后取上层清液,分别加入相同体积和浓度的铁氰化钾溶液

①2号试管中所用的试剂为__________。 

②资料显示:该温度下,0.1 mol·L-1的AgNO3溶液可以将Fe氧化为Fe2+。但1号试管中未观察到蓝色沉淀的原因可能为_________________。 

③小组同学继续进行实验,证明了2号试管得出的结论正确。实验如下:取100 mL 0.1 mol·L-1硝酸酸化的AgNO3溶液(pH=2),加入铁粉并搅拌,分别插入pH传感器和N传感器(传感器可检测离子浓度),得到如图图示,其中pH传感器测得的图示为________(填“图甲”或“图乙”)。 

④实验测得2号试管中有N生成,则2号试管中发生反应的离子方程式为

 _________________。 

Ⅱ.探究Fe3+产生的原因

查阅资料可知,反应中溶液逐渐变棕黄色是因为Fe2+被Ag+氧化。小组同学设计不同实验方案对此进行验证。

(3)方案一;取出少量黑色固体,洗涤后____________________________(填操作和现象),证明黑色固体中有Ag。 

(4)方案二:按图连接装置,一段时间后取出左侧烧杯溶液,加入KSCN溶液,溶液变红。该实验现象______(填“能“或“不能“)证明Fe2+可被Ag+氧化,理由为__ 

_________________。 

【解析】(1)提出猜想:Fe2+可能是Fe与HNO3或AgNO3反应的产物;

(2)①2号试管中所用的试剂为硝酸酸化的2 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3的溶液(pH=2),与1为对比实验;

②资料显示:该温度下,0.1 mol·L-1的AgNO3溶液可以将Fe氧化为Fe2+。但1号试管中未观察到蓝色沉淀的原因可能为该反应速率很小或反应的活化能较大;

③反应中消耗氢离子,pH变大,则pH传感器测得的图示为图乙;

④实验测得2号试管中有N生成,则2号试管中发生反应的离子方程式为N+4Fe+10H+N+4Fe2++3H2O;

(3)方案一:取出少量黑色固体,洗涤后加入足量稀硝酸加热将固体全部溶解,再向所得溶液中加入稀盐酸,产生白色沉淀(或加入足量盐酸,有黑色固体剩余),证明黑色固体中有Ag;

(4)方案二:一段时间后取出左侧烧杯溶液,加入KSCN溶液,溶液变红,该实验现象不能证明Fe2+可被Ag+氧化,理由为Fe2+可能被硝酸氧化或被氧气氧化。

答案:(1)HNO3　AgNO3

(2)①硝酸酸化的2 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3的溶液(pH=2)　②该反应速率很小或反应的活化能较大

③图乙　④N+4Fe+10H+N+4Fe2++3H2O

(3)加入足量稀硝酸加热将固体全部溶解,再向所得溶液中加入稀盐酸,产生白色沉淀

(4)不能　Fe2+可能被硝酸氧化或被氧气氧化