届高考化学热考大题专攻练化学实验设计与评价含答案解析.docx

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届高考化学热考大题专攻练化学实验设计与评价含答案解析

2018届高考化学热考大题专攻练-化学实验设计与评价

1．（15分）亚硝酸钠（NaNO2）是一种重要的工业盐，易溶于水，微溶于乙醇。

某化学兴趣小组对亚硝酸钠进行多角度探究：

Ⅰ.亚硝酸钠的制备。

（1）实验中用恒压滴液漏斗，相比普通分液漏斗，显著的优点是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）D中澄清石灰水变浑浊，则C中制备NaNO2的离子方程式为________________________________________________________________________。

Ⅱ.探究亚硝酸钠与硫酸反应的气体产物成分。

已知：

①NO＋NO2＋2OH－===2NO

＋H2O

②气体液化的温度：

NO2为21℃，NO为－152℃

（3）反应前应打开弹簧夹，先通入一段时间氮气，目的是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）为了检验装置A中生成的气体产物，仪器的连接顺序（按左→右连接）：

A、C、________、________、________。

（5）在关闭弹簧夹，打开分液漏斗活塞，滴入70%硫酸后，装置A中产生红棕色气体。

确认装置A中产生的气体含有NO，依据的现象是______。

Ⅲ.设计实验证明酸性条件下NaNO2具有氧化性。

供选用的试剂：

NaNO2溶液、KMnO4溶液、FeSO4溶液、KI溶液、稀硫酸、淀粉溶液、KSCN溶液

________________________________________________________________________。

解析：

　Ⅰ.

（1）恒压滴液漏斗可以将滴液漏斗与烧瓶连通，平衡滴液漏斗与烧瓶中压强，便于硝酸滴下。

（2）D中澄清石灰水变浑浊，说明C中产生CO2，故C中NO、O2通入Na2CO3溶液中发生反应的离子方程式为4NO＋O2＋2CO

===4NO

＋2CO2。

Ⅱ.（3）先通入一段时间氮气，排尽装置中的空气，目的是防止生成的NO被氧化，干扰产物气体的检验。

（4）在装置A中制取气体，用浓硫酸（C）对气体进行干燥，然后用冰水浴（E）检验NO2，再用O2和热水浴（D）检验NO，最后用NaOH溶液（B）进行尾气处理。

所以仪器的连接顺序（按左→右连接）为A、C、E、D、B。

（5）确认装置A中产生的气体含有NO，依据的现象是装置D中通入氧气后气体由无色变为红棕色，发生反应：

2NO＋O2===2NO2。

答案：

　（除标明外，每空2分）

Ⅰ.

（1）平衡滴液漏斗与烧瓶中压强，便于硝酸流下

（2）4NO＋O2＋2CO

===4NO

＋2CO2

Ⅱ.（3）排尽装置中的空气，防止生成的NO被氧化，干扰产物气体的检验

（4）E　D　B（共3分）

（5）D中通入氧气后，气体由无色变为红棕色

Ⅲ.取硫酸亚铁溶液并滴加稀硫酸酸化，滴加几滴KSCN溶液，溶液仍为浅绿色，滴加少许NaNO2溶液，此时溶液由浅绿色变为血红色，证明NaNO2具有氧化性（或者取KI溶液并滴加稀硫酸酸化，滴加淀粉溶液，无明显现象，滴加少许NaNO2溶液，溶液变蓝，证明NaNO2具有氧化性）（4分）

2.（15分）锡及其化合物在生产、生活中有着重要的用途。

已知：

Sn的熔点为231℃；Sn2＋易水解、易被氧化；SnCl4极易水解、熔点为－33℃、沸点为114℃。

请按要求回答下列相关问题：

（1）锡在周期表中的位置为________________________________________________________________________。

（2）用于镀锡工业的硫酸亚锡（SnSO4）的制备步骤如下：

Ⅰ.向SnCl2中加入盐酸和锡粉；

Ⅱ.分离滤渣和滤液；

Ⅲ.滤液用NaHCO3溶液调节pH至6～7得混合物（含SnO）；

Ⅳ.从混合物中分离得到SnO；

Ⅴ.SnO和稀硫酸反应最终得到SnSO4晶体。

①步骤Ⅰ加入锡粉的作用：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

②步骤Ⅱ用到的玻璃仪器有烧杯、________________________________________________________________________。

③步骤Ⅲ生成SnO的离子方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

④步骤Ⅳ中检验SnO是否洗涤干净的操作是________________________________________________________________________，

证明已洗净。

⑤步骤Ⅴ操作依次为__________、过滤、洗涤、低温干燥。

（3）SnCl4蒸气遇氨及水汽呈浓烟状，因而可制作烟幕弹，其反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

实验室欲用如图装置制备少量SnCl4（夹持装置略），该装置存在明显缺陷，改进方法是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）利用改进后的装置进行实验，当装置C中收集到SnCl4时即可熄灭B处酒精灯，反应仍可持续进行的理由是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（5）用于微电子器件生产的锡粉纯度测定：

①取2.38g试样溶于较浓硫酸中（杂质不参与反应），使Sn完全转化为Sn2＋；

②加入过量的Fe2（SO4）3；

③用0.2000mol·L－1K2Cr2O7溶液滴定，消耗20.00mL。

步骤②中加入Fe2（SO4）3的作用是________________________________________________________________________；

此锡粉样品中锡的质量分数：

__________。

（已知：

Cr2O

的还原产物为Cr3＋）

解析：

（1）锡在周期表中位于第五周期ⅣA族。

（2）①Sn2＋易被空气中的O2氧化为Sn4＋，加入锡粉发生反应：

Sn＋Sn4＋===2Sn2＋，可防止Sn2＋被氧化为Sn4＋。

②步骤Ⅱ的操作是过滤，用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒。

③步骤Ⅲ向含Sn2＋的溶液中加入NaHCO3溶液生成SnO的离子方程式为Sn2＋＋2HCO

===SnO↓＋2CO2↑＋H2O。

④根据制备步骤知，混合物中含有Cl－，故欲检验生成物SnO是否洗涤干净，只需检验SnO表面是否附着有Cl－即可，故检验方法是取最后一次洗涤后滤液，依次滴加足量稀硝酸和少量AgNO3溶液，若观察到无白色沉淀生成，则证明已洗涤干净。

⑤步骤Ⅴ先是SnO与稀硫酸反应生成SnSO4溶液，然后从溶液中分离得到SnSO4晶体，故其操作步骤依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温干燥。

（3）SnCl4易水解生成Sn（OH）4和HCl，其中HCl遇NH3迅速反应生成NH4Cl，产生白烟，因此可制作烟幕弹，反应的化学方程式为SnCl4＋4NH3＋4H2O===Sn（OH）4＋4NH4Cl。

进入B装置的Cl2中混有HCl和水蒸气，应该在A、B装置间依次连接盛有饱和食盐水、浓硫酸的洗气瓶以除去杂质气体。

（4）停止加热反应能够持续进行，说明该反应是放热反应，且放出的热量足够使此反应持续进行。

（5）Sn2＋易被氧化，而Fe3＋具有较强的氧化性，故向SnSO4溶液中加入过量的Fe2（SO4）3，Sn2＋会被全部氧化为Sn4＋。

测定过程中涉及的反应有：

2Fe3＋＋Sn===2Fe2＋＋Sn2＋、6Fe2＋＋Cu2O

＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O，结合反应过程中Sn元素守恒，可得关系式：

3Sn～3Sn2＋～6Fe2＋～Cr2O

31

n（Sn）0.2000mol·L－1×20.00×10－3L

故锡粉样品中锡的质量分数＝（3×0.2000mol·L－1×20.00×10－3L×119g·mol－1÷2.38g）×100%＝60%。

答案：

（1）第五周期ⅣA族（1分）

（2）①防止Sn2＋被氧化为Sn4＋（1分）

②漏斗（或普通漏斗）、玻璃棒（1分）

③Sn2＋＋2HCO

===SnO↓＋2CO2↑＋H2O（2分）

④取最后一次洗涤后滤液少许于试管中，依次滴加足量稀硝酸、少量硝酸银溶液，观察到无白色沉淀生成（1分）

⑤蒸发浓缩、冷却结晶（1分）

（3）SnCl4＋4NH3＋4H2O===Sn（OH）4＋4NH4Cl（2分）　在A、B装置间依次连接盛有饱和食盐水、浓硫酸的洗气瓶（1分）

（4）熔融锡与氯气化合的反应是放热反应，且放出的热量足够使此反应持续进行（2分）

（5）将Sn2＋全部氧化为Sn4＋（1分）　60%（2分）

3．（15分）某化学兴趣小组为研究过氧化钠与SO2的反应情况，进行如下探究。

（1）[提出假设]

向一定量的过氧化钠固体中通入足量的SO2，对反应后的固体产物成分及反应原理提出如下假设：

假设一：

反应后固体中只有Na2SO3，证明SO2未被氧化；

假设二：

反应后固体中只有Na2SO4，证明SO2完全被氧化；

假设三：

反应后固体________，证明SO2部分被氧化。

（2）[定性研究]

为验证假设三，该小组进行如下研究，请你完成下表中内容。

实验步骤（不要求写出具体操作过程）

预期的实验现象和结论

取适量反应后的固体放入试管中，……

（3）[定量研究]

通过测量气体的体积判断发生的化学反应，实验装置如图：

①装置B中所盛装试剂的名称为________。

②装置D的作用是________________________________________________________________________。

③请画出实验装置E。

④实验测得装置C中过氧化钠质量增加了m1g，装置D质量增加了m2g，装置E中收集到的气体为VL（已换算成标准状况下），用上述有关测量数据进行填表判断。

SO2被氧化的程度

V与m1或m2的关系

未被氧化

完全被氧化

V＝0

部分被氧化

解析：

（1）SO2具有较强的还原性，而Na2O2具有较强的氧化性，两者反应时有SO2全部被氧化、部分被氧化和没有被氧化三种合理假设。

根据假设可以预测出反应后固体的成分。

（2）SO2被氧化的产物为Na2SO4，只要证明所得固体中既含有Na2SO4，又含有Na2SO3，即可确定SO2部分被氧化，可根据BaSO4不溶于盐酸而BaSO3溶于盐酸来验证。

（3）实验原理为：

使干燥纯净的SO2与Na2O2反应，用碱石灰吸收没反应的SO2后，通过测量生成气体（O2）的体积，并称量装置C中固体的质量变化来判断SO2被氧化的程度。

若SO2完全被氧化，则发生反应SO2＋Na2O2===Na2SO4，无O2生成；若SO2未被氧化，则发生反应：

2SO2＋2Na2O2===2Na2SO3＋O2　　　　　　Δm（固体质量差）

196

m1g

故V＝

＝

；若SO2部分被氧化，则装置C中固体增加的质量增大，生成O2的体积减小，即V<

。

答案：

（1）为Na2SO3和Na2SO4的混合物（2分）

（2）

实验步骤（不要求写出具体操作过程）

预期的实验现象和结论

加少量水溶解，加入BaCl2溶液，再加入稀盐酸（2分）

加入BaCl2溶液有白色沉淀产生，加入稀盐酸沉淀部分溶解，证明原固体中既有亚硫酸钠也有硫酸钠（2分）

（其他合理答案均可。

如先加足量稀盐酸，再加BaCl2溶液）

（3）①浓硫酸（2分）　②吸收未反应的SO2（2分）

③如图（2分，或其他合理答案）

④0

或m1>

（3分）

4．（15分）为探究FeCl3溶液中的离子平衡和离子反应，某小组同学进行了如下实验。

（1）配制50mL1.0mol·L－1的FeCl3溶液，测其pH约为0.7，即c（H＋）＝0.2mol·L－1。

①用化学用语解释FeCl3溶液呈酸性的原因：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

②下列实验方案中，能使FeCl3溶液pH升高的是________（填字母序号）。

a．加水稀释B．加入FeCl3固体

c．滴加浓KSCN溶液D．加入NaHCO3固体

（2）小组同学利用上述FeCl3溶液探究其与足量锌粉的反应。

实验操作及现象如下：

操作

现象

向反应瓶中加入6.5g锌粉，然后加入50mL1.0mol·L－1的FeCl3溶液，搅拌

溶液温度迅速上升，稍后出现红褐色沉淀，同时出现少量气泡；反应一段时间后静置，上层溶液为浅绿色，反应瓶底部有黑色固体

收集检验反应过程中产生的气体

集气管口靠近火焰，有爆鸣声

已知：

Zn的性质与Al相似，能发生反应：

Zn＋2NaOH===Na2ZnO2＋H2↑

①结合实验现象和平衡移动原理解释出现红褐色沉淀的原因：

________________________________________________________________________。

②用离子方程式解释反应后溶液为浅绿色的原因：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

③分离出黑色固体，经下列实验证实了其中含有的主要物质。

ⅰ.黑色固体可以被磁铁吸引；

ⅱ.向黑色固体中加入足量的NaOH溶液，产生气泡；

ⅲ.将ⅱ中剩余固体用蒸馏水洗涤后，加入稀盐酸，产生大量气泡；

ⅳ.向ⅲ反应后的溶液中滴加KSCN溶液，无变化。

a．黑色固体中一定含有的物质是________。

b．小组同学认为上述实验无法确定黑色固体中是否含有Fe3O4，理由是________________________________________________________________________。

（3）为进一步探究上述1.0mol·L－1FeCl3溶液中Fe3＋和H＋氧化性的相对强弱，补充实验并观察到反应开始时现象如下：

操作

现象

将5mL1.0mol·L－1的FeCl3溶液与0.65g锌粉混合

溶液温度迅速上升，开始时几乎没有气泡

将________与0.65g锌粉混合

溶液中立即产生大量气泡

小组同学得出结论：

在1.0mol·L－1FeCl3溶液中，Fe3＋的氧化性比H＋更强。

解析：

（1）①FeCl3是强酸弱碱盐，FeCl3水解使FeCl3溶液显酸性，离子方程式为Fe3＋＋3H2O

Fe（OH）3＋2H＋。

②加水稀释，铁离子的浓度减小，水解生成的氢离子的浓度减小，pH升高，a正确；加入FeCl3固体，铁离子的浓度增大，水解生成的氢离子的浓度增大，pH降低，b错；滴加浓KSCN溶液，铁离子可与硫氰根离子结合为Fe（SCN）3，使铁离子的浓度减小，水解生成的氢离子的浓度减小，pH升高，c正确；加入NaHCO3固体，碳酸氢根离子可与铁离子水解生成的氢离子反应，使氢离子浓度降低，pH升高，d正确。

（2）①锌可与铁离子水解生成的氢离子反应生成氢气，使氢离子浓度减小，同时，溶液温度升高，都会促进Fe3＋＋3H2O

Fe（OH）3＋3H＋正向移动，出现红褐色Fe（OH）3沉淀；②锌可与溶液中的FeCl3发生氧化还原反应生成FeCl2，FeCl2的水溶液为浅绿色，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Zn===2Fe2＋＋Zn2＋；③黑色固体可以被磁铁吸引，说明可能含有Fe或Fe3O4，由已知信息可知，Zn的性质与Al的性质相似，可与NaOH溶液反应生成氢气，所以向黑色固体中加入足量的NaOH溶液，产生气泡，说明黑色固体肯定有Zn，由于加入足量的NaOH溶液，则Zn在这一过程中已反应完，ⅱ中剩余固体中已无Zn，将ⅱ中剩余固体用蒸馏水洗涤后，加入稀盐酸，产生大量的气泡，说明黑色固体中肯定有Fe，故黑色固体中一定有的物质是Zn和Fe。

（3）该物质与锌粉混合可产生大量的气泡，说明加入的物质应为盐酸，由于1.0mol/L的FeCl3溶液的pH＝0.7，氢离子浓度为0.2mol/L，所以加入盐酸的浓度也应为0.2mol/L，或pH＝0.7。

答案：

　（除标注外每空2分）

（1）①Fe3＋＋3H2O

Fe（OH）3＋3H＋　②acd

（2）①溶液温度升高，反应过程中出现H2使溶液中c（H＋）降低，都会促进Fe3＋＋3H2O

Fe（OH）3＋3H＋正向移动，出现红褐色Fe（OH）3沉淀

②2Fe3＋＋Zn===2Fe2＋＋Zn2＋

③a.Fe和Zn

b．ⅲ中，若存在Fe3O4，稀盐酸与Fe3O4反应产生的Fe3＋可与Fe继续反应生成Fe2＋，导致在ⅳ中检测不到Fe3＋，与没有Fe3O4得到的ⅳ中现象相同

（3）5mL0.2mol·L－1（或pH＝0.7）的盐酸（可不考虑Cl－对反应的影响）（3分）热考大题专攻练

（二）　化工生产与无机流程

1．（14分）石墨在材料领域有重要应用，某初级石墨中含SiO2（7.8%）、Al2O3（5.1%）、Fe2O3（3.1%）和MgO（0.5%）等杂质，将初级石墨与活性炭混合通入氯气加热至1500℃得到纯化石墨和气体Ⅰ，对气体Ⅰ的综合利用工艺如下：

注：

SiCl4的沸点为57.6℃，金属氯化物的沸点均高于150℃。

请回答下列问题：

（1）向反应器中通入Cl2前，需通一段时间N2，主要目的是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）高温反应后，石墨中的氧化物杂质均转变为相应的氯化物，气体Ⅰ中的碳氧化物主要为________________________________________________________________________。

（3）由气体Ⅱ中某物质得到水玻璃的化学方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）步骤①为：

____________，所得溶液Ⅳ中的阴离子有________________________________________________________________________。

（5）由溶液Ⅳ生成沉淀Ⅴ的总反应的离子方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________，

100kg初级石墨最多可获得沉淀Ⅴ的质量为____________kg。

解析：

（1）石墨和活性炭在高温下可与氧气发生反应，所以通入Cl2前先通一段时间N2的主要目的是排尽装置中的氧气，减少C的损失。

（2）高温反应后，石墨中的氧化物杂质均转变为相应的氯化物，气体Ⅰ中的碳氧化物主要为CO。

（3）由题给信息知，SiCl4的沸点为57.6℃，金属氯化物的沸点均高于150℃，所以气体Ⅰ经80℃冷凝后得到的气体Ⅱ中含有SiCl4，由SiCl4得到水玻璃的化学方程式为SiCl4＋6NaOH===Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O。

（4）气体Ⅰ中的金属氯化物经80℃冷凝后得到固体Ⅲ，所以固体Ⅲ为氯化铝、氯化铁、氯化镁等，氯化铁、氯化镁与过量氢氧化钠溶液反应生成沉淀，而氯化铝与过量氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠溶液，所以搅拌、静置后过滤，所得溶液Ⅳ中的阴离子有Cl－、OH－、AlO

。

（5）加入乙酸乙酯的目的是除去过量的氢氧化钠且加热条件下促进偏铝酸钠水解生成氢氧化铝沉淀：

AlO

＋CH3COOCH2CH3＋2H2O

CH3COO－＋Al（OH）3↓＋CH3CH2OH。

100kg初级石墨中含有5.1kgAl2O3，根据Al元素守恒，知最多可得到Al（OH）3的质量是

×2×78kg＝7.8kg。

答案：

　（每空2分）

（1）排尽装置中的氧气，防止在高温下与活性炭和石墨反应（或排出装置中的空气，减少C的损失）

（2）CO

（3）SiCl4＋6NaOH===Na2SiO3＋4NaCl＋3H2O

（4）搅拌、静置、过滤　Cl－、AlO

、OH－

（5）AlO

＋CH3COOCH2CH3＋2H2O

CH3COO－＋Al（OH）3↓＋CH3CH2OH　7.8

2．（14分）电石广泛应用于生产PVC、维尼纶等，电石与水反应所得残渣——电石渣，主要含Ca（OH）2、CaCO3及少量其他杂质。

某工业电石渣的几种回收利用流程如下：

几种物质在水中的溶解度曲线如图所示。

回答下列问题：

（1）常温氯化

①反应的化学方程式是______________________________________________________________