高考化学 考点汇总 考点20 化学实验方案的设计与评价.docx

1、高考化学 考点汇总 考点20 化学实验方案的设计与评价考点20 化学实验方案的设计与评价一、非选择题1.(2012江苏高考16)利用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,既能净化尾气,又能获得应用广泛的Ca(NO2)2,其部分工艺流程如下: (1)一定条件下,NO 与NO2存在下列反应:NO(g)+NO2(g)N2O3(g),其平衡常数表达式为K= 。(2)上述工艺中采用气-液逆流接触吸收(尾气从吸收塔底进入,石灰乳从吸收塔顶喷淋),其目是 ;滤渣可循环使用,滤渣的主要成分是(填化学式)。(3)该工艺需控制NO 和NO2物质的量之比接近11。若n(NO)n(NO2)11,则会导致;若n

2、(NO)n(NO2)11 时Zn(OH)2能溶于NaOH 溶液生成Zn(OH)42-。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH 按金属离子浓度为1.0 molL-1计算)。开始沉淀的pH沉淀完全的pHFe3+1.13.2Fe2+5.88.8Zn2+5.98.9实验中可选用的试剂:30%H2O2、1.0 molL-1HNO3、1.0 molL-1NaOH。由除去铜的滤液制备ZnO 的实验步骤依次为:;过滤;过滤、洗涤、干燥;900 煅烧。【解题指南】可按以下思路解答本题:【解析】(1)结合第(1)问要求将铜帽溶解可知其目的是将铜溶解;双氧水受热易分解;(2)淀粉遇碘显蓝色;若双氧

3、水没除尽,铜离子与双氧水均能氧化碘离子产生碘,碘与硫代硫酸钠反应,导致硫代硫酸钠用量增大,所测铜离子含量将会偏高;(3)结合给出离子沉淀的pH和实验步骤,应先用双氧水将Fe2+氧化为Fe3+,使Fe3+完全转化为沉淀,过滤除去后,继续调节pH使Zn2+转化为氢氧化锌,再过滤、洗涤、干燥、煅烧得氧化锌。答案:(1)Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O加热(至沸)(2)淀粉溶液蓝色褪去偏高(3)向滤液中加入适量30% H2O2,使其充分反应滴加1.0 molL-1 NaOH,调节溶液pH约为5(或3.2pHKsp,谁先析出沉淀;另外,对于混合分离、提纯的实验原理及所用到的仪器要做到心中有

4、数,如蒸发操作要用到蒸发皿,灼烧要用到坩埚和坩埚钳。同时要注意题目信息的运用,如AlCl3遇潮湿的空气易发生反应,注意制备它的过程中必须与水隔绝的问题。【解析】(1)为保证同时产生两种沉淀,保证足够大的OH-的浓度,同时满足QcKsp,故应先向沉淀反应器中加入氨水,即B。(2)漏斗下端应紧贴烧杯内壁。(3)除了生成沉淀Mg(OH)2、Al(OH)3外,还生成了可溶性的NH4Cl,故检验沉淀是否洗涤干净时,可检验可溶性的氯离子即可,所用的试剂为硝酸和AgNO3溶液。高温焙烧时所用盛放的仪器为坩埚。(4)从制取的氯化铝易与水反应来看,制取氯化铝的装置一定不与水接触,故F中试剂的作用是防止G中水蒸气

5、进入E中,导致氯化铝与水发生反应。装置B的作用为吸收氯气中的HCl。所填试剂必须满足两个功能,一是吸水,防止空气中的水进入装置E,二是进行尾气处理,因氯气与碱反应,因此选用试剂碱石灰。答案:(1)B(2)漏斗下端没有紧贴烧杯内壁(3)硝酸酸化的AgNO3溶液坩埚(4)除去HCl吸收水蒸气碱石灰6.(2012广东高考33)苯甲酸广泛应用于制药和化工行业。某同学尝试用甲苯的氧化反应制备苯甲酸。反应原理:+2KMnO4+KOH+2MnO2+H2O+HCl+KCl实验方法:一定量的甲苯和KMnO4溶液在100 反应一段时间后停止反应,按如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯。已知:苯甲酸分子量122,

6、熔点122.4 ,在25 和95 时溶解度分别为0.3 g和6.9 g;纯净固体有机物一般都有固定熔点。(1)操作为,操作为。(2)无色液体A是,定性检验A的试剂是,现象是。(3)测定白色固体B的熔点,发现其在115 开始熔化,达到130 时仍有少量不熔。该同学推测白色固体B是苯甲酸与KCl的混合物,设计了如下方案进行提纯和检验,实验结果表明推测正确,请在答题卡上完成表中内容。序号实验方案实验现象结论将白色固体B加入水中,加热溶解,得到白色晶体和无色滤液取少量滤液于试管中,生成白色沉淀滤液含Cl-干燥白色晶体,白色晶体是苯甲酸(4)纯度测定:称取1.220 g产品,配成100 mL甲醇溶液,移

7、取25.00 mL溶液,滴定,消耗KOH的物质的量为2.4010-3 mol,产品中苯甲酸质量分数的计算表达式为,计算结果为(保留二位有效数字)。【解题指南】解答本题时应从有机综合实验和滴定实验考虑。【解析】由流程中可知要分离有机相和无机相采用分液的操作方法,要从混合物中得到有机物A,通过蒸馏,由反应原理和流程可知无色液体A是甲苯,检验甲苯是利用甲苯可以使酸性高锰酸钾溶液褪色原理进行。因苯甲酸的熔点是122.4 ,而氯化钾的熔点远远高于苯甲酸的熔点,所以接下来是根据已知条件先分离苯甲酸和氯化钾,然后再确定白色晶体就只是苯甲酸。对于第(4)问中的计算要注意移取的量是总量的四分之一。答案:(1)分

8、液蒸馏(2)甲苯酸性KMnO4溶液溶液褪色(3)冷却、过滤滴入2滴3滴AgNO3溶液加热使其熔化,测其熔点熔点为122.4 (4)(2.4010-31224)/1.2296%7.(2012北京高考27)有文献记载:在强碱性条件下,加热银氨溶液可能析出银镜。某同学进行如下验证和对比实验。装置实验序号试管中的药品现象 实验 2 mL银氨溶液和数滴较浓NaOH溶液 有气泡产生;一段时间后,溶液逐渐变黑;试管壁附着有银镜实验2 mL银氨溶液和数滴浓氨水有气泡产生;一段时间后,溶液无明显变化该同学欲分析实验和实验的差异,查阅资料:a.Ag(NH3)2+2H2OAg+2NH3H2Ob.AgOH不稳定,极易

9、分解为黑色的Ag2O(1)配制银氨溶液所需的药品是。(2)经检验,实验的气体中有NH3,黑色物质中有Ag2O。用湿润的红色石蕊试纸检验NH3,产生的现象是 。产生Ag2O的原因是 。(3)该同学对产生银镜的原因提出假设:可能是NaOH还原Ag2O。实验及现象:向AgNO3溶液中加入,出现黑色沉淀;水浴加热,未出现银镜。(4)重新假设:在NaOH存在下,可能是NH3还原Ag2O。用如图所示装置进行实验。现象:出现银镜。在虚线框内画出用生石灰和浓氨水制取NH3的装置简图(夹持仪器略)。(5)该同学认为在(4)的实验中会有Ag(NH3)2OH生成。由此又提出假设:在NaOH存在下,可能是Ag(NH3

10、)2OH 也参与了NH3还原Ag2O的反应。进行如下实验:有部分Ag2O溶解在氨水中,该反应的化学方程式是 。实验结果证实假设成立,依据的现象是 。(6)用HNO3清洗试管壁上的Ag,该反应的化学方程式是 。【解题指南】解答本题时应注意以下三个方面:(1)氨水中c(OH-)越大,温度越高,氨水越易逸出NH3。(2)能根据反应物的状态和反应条件选择气体发生装置。(3)结合题目的信息要推测出所需的物质或生成的物质。【解析】(2)当银氨溶液中加入强碱并加热时,Ag(NH3)2+2H2OAg+2NH3H2O,氨水逸出NH3,平衡右移,Ag+与OH-反应并立即转化成Ag2O。(5)由于假设可能是Ag(N

11、H3)2OH也参与了NH3还原Ag2O的反应,因此Ag2O溶解在氨水中肯定有Ag(NH3)2OH生成。答案:(1)AgNO3溶液和氨水(2)试纸变蓝在NaOH存在下,加热促进NH3H2O分解,逸出NH3,促使Ag(NH3)2+2H2OAg+2NH3H2O平衡正向移动,c(Ag+)增大,Ag+与OH-反应立即转化为Ag2O:2OH-+2Ag+Ag2O+H2O(3)过量NaOH溶液(4) (5)Ag2O+4NH3H2O2Ag(NH3)2OH+3H2O与溶液接触的试管壁上析出银镜(6)Ag+2HNO3(浓)AgNO3+NO2+H2O8.(2012福建高考25)实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2

12、(发生装置如图所示)。(1)制备实验开始时,先检查装置气密性,接下来的操作依次是(填序号)。A.往烧瓶中加入MnO2粉末B.加热C.往烧瓶中加入浓盐酸(2)制备反应会因盐酸浓度下降而停止。为测定反应残余液中盐酸的浓度,探究小组同学提出下列实验方案:甲方案:与足量AgNO3溶液反应,称量生成的AgCl质量。乙方案:采用酸碱中和滴定法测定。丙方案:与已知量CaCO3(过量)反应,称量剩余的CaCO3质量。丁方案:与足量Zn反应,测量生成的H2体积。继而进行下列判断和实验:判定甲方案不可行,理由是 。进行乙方案实验:准确量取残余清液稀释一定倍数后作为试样。a.量取试样20.00 mL,用0.100

13、0 molL-1 NaOH标准溶液滴定,消耗22.00 mL,该次滴定测得试样中盐酸浓度为 molL-1;b.平行滴定后获得实验结果。判断丙方案的实验结果(填“偏大”、“偏小”或“准确”)。已知:Ksp(CaCO3)=2.810-9、Ksp(MnCO3)=2.310-11进行丁方案实验:装置如图所示(夹持器具已略去)。()使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将转移到中。()反应完毕,每间隔1分钟读取气体体积,气体体积逐次减小,直至不变。气体体积逐次减小的原因是 (排除仪器和实验操作的影响因素)。【解题指南】解答本题时应明确以下几点: (1)实验操作的先后顺序。(2)分析定量实验误差时应该

14、先找到定量计算关系式,再分析。(3)对于阴阳离子比相同的难溶化合物,Ksp越小,溶解度越小,溶解度大的沉淀能够转化为溶解度小的沉淀。(4)量气操作时:先恢复至室温,再调节量气管液面高低使液面相平,以保证气体压强等于外界大气压,最后平视读数。【解析】(1)实验操作的先后顺序:检查气密性加固体药品加液体药品加热反应。(2)反应后的残液中含有HCl和MnCl2,n(Cl-)n(H+),甲方案加入AgNO3溶液,能够测出残液中的c(Cl-),无法准确测出盐酸的浓度。恰好中和时,n(HCl)=n(NaOH),c(HCl)20.00 mL=0.100 0 molL-122.00 mL,所以c(HCl)=0

15、.110 0 molL-1。因为Ksp(CaCO3)Ksp(MnCO3),所以向HCl和MnCl2的混合液中加入CaCO3,CaCO3除了和盐酸反应外,还有一部分转化为更难溶的MnCO3,而且MnCO3的质量比CaCO3的大,使测得剩余的CaCO3质量偏大,则反应的CaCO3质量偏小,测出盐酸的浓度也偏小。(i)将固体和液体混合,一般是将固体加到液体中。(ii)锌和盐酸反应放热,所得的气体温度高,随着时间的增加,气体的温度下降,气体体积减小。答案:(1)A、C、B(2)残余清液中,n(Cl-)n(H+)(或其他合理答案)0.110 0偏小(i)锌粒残余清液(按顺序写出两项)(ii)装置内气体尚

16、未冷却9.(2012海南高考17)实验室制备1,2-二溴乙烷的反应原理如下:CH3CH2OHCH2CH2 CH2CH2+Br2BrCH2CH2Br可能存在的主要副反应有:乙醇在浓硫酸的存在下在140 脱水生成乙醚,用少量溴和足量的乙醇制备1,2-二糗乙烷的装置如下图所示;乙醇1,2-二溴乙烷乙醚状态无色液体无色液体无色液体密度/gcm-30.792.20.71沸点/78.513234.6熔点/-1309-116回答下列问题:(1)在此制备实验中,要尽可能迅速地把反应温度提高到170 左右,其最主要目的是;(填正确选项前的字母)a.引发反应 b.加快反应速度c.防止乙醇挥发 d.减少副产物乙醚生

17、成(2)在装置C中应加入,其目的是吸收反应中可能生成的酸性气体;(填正确选项前的字母)a.水b.浓硫酸c.氢氧化钠溶液 d.饱和碳酸氢钠溶液(3)判断该制备反应已经结束的最简单方法是;(4)将1,2-二溴乙烷粗产品置于分液漏斗中加水,振荡后静置,产物应在层(填“上”、“下”);(5)若产物中有少量未反应的Br2,最好用洗涤除去;(填正确选项前的字母)a.水b.氢氧化钠溶液c.碘化钠溶液d.乙醇(6)若产物中有少量副产物乙醚,可用的方法除去;(7)反应过程中应用冷水冷却装置D,其主要目的是;但又不能过度冷却(如用冰水),其原因是 。【解题指南】解答本题应该按照一下流程:同时注意制备乙烯过程中可能会生成二氧化硫干扰乙烯与溴的反应。【解析】(2)根据题中暗示,当然是选碱来吸收酸性气体;(3)制备反应是溴与乙烯的反应,明显的现象是溴的颜色褪尽;(4)1,2-二溴乙烷的密度大于水,因而在下层;(6)根据表中数据,乙醚沸点低,可通过蒸馏除去,(不能用蒸发,乙醚不能散发到空气中)；(7)溴易挥发,冷水减少挥发。但如果用冰水冷却会使产品凝固而堵塞导管。答案:(1)d(2)c(3)溴的颜色完全褪去(4)下(5)b (6)蒸馏(7)避免溴大量挥发;产品1,2-二溴乙烷的沸点低,过度冷却会凝固而堵塞导管