2013新课标版高考化学题库考点20 化学实验方案的设计与评价

温馨提示：此题库为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，关闭Word文档返回原板块。考点20化学实验方案的设计与评价一、选择题1.(2013·海南高考·6)下图所示仪器可用于实验室制备少量无水FeCl3,仪器连接顺序正确的是()A.a—b—c—d—e—f—g—hB.a—e—d—c—b—h—i—gC.a—d—e—c—b—h—i—gD.a—c—b—d—e—h—i—f【解题指南】解答本题应注意以下两点:(1)制得Cl2要先除HCl,再干燥,然后与Fe反应。(2)注意气体通入洗气瓶时的气体流向。【解析】选B。根据实验目的和所给仪器药品应首先制得氯气,然后再将氯气与铁粉反应,制取FeCl3,最后用NaOH溶液吸收多余的氯气防止污染环境。由于制得的氯气中含有HCl、H2O等杂质,所以与铁反应之前应先用饱和NaCl溶液吸收挥发出的HCl,然后用浓硫酸干燥。连接仪器时应注意长管进气,短管出气。2.(2013·江苏高考·13)下列依据相关实验得出的结论正确的是()A.向某溶液中加入稀盐酸,产生的气体通入澄清石灰水,石灰水变浑浊,该溶液一定是碳酸盐溶液B.用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色反应,火焰呈黄色,该溶液一定是钠盐溶液C.将某气体通入溴水中,溴水颜色褪去,该气体一定是乙烯D.向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液不变色,滴加氯水后溶液显红色,该溶液中一定含Fe2+【解题指南】在物质检验时,对产生的实验现象,要注意运用“唯一性”。若有多个实验都具有此现象,则不能得出含有某物质或离子的结论。【解析】选D。A项所述溶液中含有HC错误!未找到引用源。也会有类似现象,错误;焰色反应是元素性质,故原溶液也可能是NaOH溶液,B错误;SO2、乙烯、丙烯等气体都能使溴水褪色,C错误;D项中的操作为Fe2+的检验,D正确。二、非选择题3.(2013·北京高考·28)某学生对SO2与漂粉精的反应进行实验探究:操作[来源:学_科_网]现象取4g漂粉精固体,加入100mL水部分固体溶解,溶液略有颜色过滤,测漂粉精溶液的pHpH试纸先变蓝(约为12),后褪色ⅰ.液面上方出现白雾;ⅱ.稍后,出现浑浊,溶液变为黄绿色;ⅲ.稍后,产生大量白色沉淀,黄绿色褪去(1)Cl2和Ca(OH)2制取漂粉精的化学方程式是。(2)pH试纸颜色的变化说明漂粉精溶液具有的性质是。(3)向水中持续通入SO2,未观察到白雾。推测现象ⅰ的白雾由HCl小液滴形成,进行如下实验:a.用湿润的碘化钾淀粉试纸检验白雾,无变化;b.用酸化的AgNO3溶液检验白雾,产生白色沉淀。①实验a的目的是。②由实验a、b不能判断白雾中含有HCl,理由是。(4)现象ⅱ中溶液变为黄绿色的可能原因:随溶液酸性的增强,漂粉精的有效成分和Cl-发生反应。通过进一步实验确认了这种可能性,其实验方案是。(5)将A瓶中混合物过滤、洗涤,得到沉淀X。①向沉淀X中加入稀HCl,无明显变化。取上层清液,加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,则沉淀X中含有的物质是。②用离子方程式解释现象ⅲ中黄绿色褪去的原因:。【解题指南】解答本题时应注意以下3点:(1)注意反应现象的分析。(2)硝酸酸化的硝酸银溶液具有强氧化性。(3)卤素单质与二氧化硫在水存在的条件下可以发生反应。【解析】(1)Cl2和Ca(OH)2反应生成氯化钙、次氯酸钙与水。(2)pH试纸先变蓝(约为12),说明溶液呈碱性,后颜色褪去,说明具有漂白性。(3)①反应中生成Cl2,用湿润的碘化钾淀粉试纸检验白雾中是否有Cl2,排除Cl2的干扰;②白雾中含有SO2,可以被硝酸氧化为硫酸,故SO2可以使酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀。(4)由题意知随着酸性的增强,ClO-和Cl-在酸性条件下会发生氧化还原反应生成Cl2,故可向漂粉精溶液中逐滴滴入硫酸,观察溶液颜色是否变为黄绿色;(5)①取上层清液,加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,说明SO2被氧化为S错误!未找到引用源。,故沉淀X为CaSO4;②溶液呈黄绿色,有Cl2生成,稍后又产生白色沉淀说明有CaSO4生成,黄绿色褪去,说明Cl2与SO2反应生成盐酸与硫酸。答案:(1)2Cl2+2Ca(OH)2CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O(2)碱性、漂白性(3)①检验白雾中是否有Cl2,排除Cl2的干扰②白雾中含有SO2,SO2可以使酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀(4)向漂粉精溶液中逐滴滴入硫酸,观察溶液颜色是否变为黄绿色(5)①CaSO4②Cl2+SO2+2H2O4H++2Cl-+S错误!未找到引用源。4.(2013·天津高考·9)FeCl3在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl3,再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。Ⅰ.经查阅资料得知:无水FeCl3在空气中易潮解,加热易升华。他们设计了制备无水FeCl3的实验方案,装置示意图(加热及夹持装置略去)及操作步骤如下:①检验装置的气密性;②通入干燥的Cl2,赶尽装置中的空气;③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成;④……⑤体系冷却后,停止通入Cl2,并用干燥的N2赶尽Cl2,将收集器密封。请回答下列问题:(1)装置A中反应的化学方程为。(2)第③步加热后,生成的烟状FeCl3大部分进入收集器,少量沉积在反应管A右端。要使沉积的FeCl3进入收集器,第④步操作是。(3)操作步骤中,为防止FeCl3潮解所采取的措施有(填步骤序号)。(4)装置B中冷水浴的作用为;装置C的名称为;装置D中FeCl2全部反应后,因失去吸收Cl2的作用而失效,写出检验FeCl2是否失效的试剂:。(5)在虚线框中画出尾气吸收装置E并注明试剂。Ⅱ.该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S,得到单质硫;过滤后,再以石墨为电极,在一定条件下电解滤液。(6)FeCl3与H2S反应的离子方程为。(7)电解池中H+在阴极放电产生H2,阳极的电极反应式为。(8)综合分析实验Ⅱ的两个反应,可知该实验有两个显著优点:①H2S的原子利用率为100%;②。【解题指南】解答本题时应注意以下3点:(1)注意提取信息,FeCl3易潮解,加热易升华,根据题意,整个实验过程要避开水蒸气和降温。(2)注意实验的安全性和尾气的吸收。(3)电解时先确定电解质溶液再确定电极反应。【解析】Ⅰ.本实验的关键是要保持干燥,防止有水蒸气的干扰。(1)装置A中发生反应3Cl2+2Fe2FeCl3。(2)FeCl3加热易升华,在A右端冷却凝固的FeCl3可用加热的方法赶进收集器。(3)防止FeCl3潮解的操作是②和⑤。(4)装置D中FeCl2失效即FeCl2全部生成了FeCl3,只要检验是否含有Fe2+即可,可用K3[Fe(CN)6]检验。(5)尾气吸收可用NaOH溶液。Ⅱ.用FeCl3吸收H2S,然后再电解使FeCl2再转化成FeCl3,可使H2S全部转化成S和H2,使FeCl3循环利用。电解时,电解池的阳极上Fe2+发生氧化反应,生成Fe3+。答案:(1)2Fe+3Cl22FeCl3(2)在沉积的FeCl3固体下方加热(3)②⑤(4)冷却,使FeCl3沉积,便于收集产品干燥管K3[Fe(CN)6]溶液(5)(6)2Fe3++H2S2Fe2++S↓+2H+(7)Fe2+-e-Fe3+(8)FeCl3得到循环利用5.(2013·海南高考·17)BaCl2·xH2O中结晶水数目可通过重量法来确定:①称取1.222g样品,置于小烧杯中,加入适量稀盐酸,加热溶解,边搅拌边滴加稀硫酸至沉淀完全,静置;②过滤并洗涤沉淀;③将盛有沉淀的滤纸包烘干并中温灼烧;转入高温炉中,反复灼烧至恒重,称得沉淀质量为1.165g。回答下列问题:(1)在操作②中,需要先后用稀硫酸和洗涤沉淀;检验沉淀中氯离子是否洗净的方法是。(2)计算BaCl2·xH2O中的x=(要求写出计算过程)。(3)操作③中,如果空气不充足和温度过高,可能会有部分沉淀被滤纸中的碳还原为BaS,这使x的测定结果(填“偏低”“偏高”或“不变”)。【解题指南】解答本题时应明确以下两点:(1)掌握基本实验操作。(2)能够根据实验原理对实验数据进行分析和计算。【解析】利用重量法测定BaCl2·xH2O中结晶水数目的原理是将晶体溶解后加入过量稀硫酸,然后过滤、洗涤沉淀,称量硫酸钡固体的质量,由此计算晶体中BaCl2和H2O的质量,然后求出x。洗涤沉淀时为了减少硫酸钡的溶解应该用稀硫酸和蒸馏水洗涤沉淀。如果有部分硫酸钡被还原成BaS,会造成硫酸钡质量减小,计算出的BaCl2质量偏小,H2O的质量偏大,使x的测定结果偏高。答案:(1)蒸馏水取水洗液于试管中,加入稀硝酸酸化,滴加AgNO3溶液,若无白色浑浊出现,则表明Cl-已经洗净(2)样品中BaCl2的物质的量为n(BaCl2)=错误!未找到引用源。=5.000×10-3mol质量m(BaCl2)=5.000×10-3mol×208g·mol-1=1.040gn(H2O)∶n(BaCl2)=错误!未找到引用源。∶(5.000×10-3mol)≈2.02≈2(3)偏高6.(2013·江苏高考·19)(15分)柠檬酸亚铁(FeC6H6O7)是一种易吸收的高效铁制剂,可由绿矾(FeSO4·7H2O)通过下列反应制备:FeSO4+Na2CO3FeCO3↓+Na2SO4FeCO3+C6H8O7FeC6H6O7+CO2↑+H2O下表列出了相关金属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1.0mol·L-1计算)。制(1)备FeCO3时,选用的加料方式是(填字母),原因是。a.将FeSO4溶液与Na2CO3溶液同时加入到反应容器中b.将FeSO4溶液缓慢加入到盛有Na2CO3溶液的反应容器中c.将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有FeSO4溶液的反应容器中(2)生成的FeCO3沉淀需经充分洗涤,检验洗涤是否完全的方法是。(3)将制得的FeCO3加入到足量柠檬酸溶液中,再加入少量铁粉,80℃下搅拌反应。①铁粉的作用是。②反应结束后,无需过滤,除去过量铁粉的方法是。(4)最后溶液经浓缩、加入适量无水乙醇、静置、过滤、洗涤、干燥,获得柠檬酸亚铁晶体。分离过程中加入无水乙醇的目的是。(5)某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3)出发,先制备绿矾,再合成柠檬酸亚铁。请结合下图的绿矾溶解度曲线,补充完整由硫铁矿金属离子开始沉淀的pH沉淀完全的pHFe3+1.13.2Al3+3.05.0Fe2+5.88.8烧渣制备FeSO4·7H2O晶体的实验步骤(可选用的试剂:铁粉、稀硫酸和NaOH溶液):向一定量烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应,,得到FeSO4溶液,,得到FeSO4·7H2O晶体。[来源:学#科#网]【解题指南】设计物质制备的实验方案,需要考虑:①除杂(从物质的性质着手,选取试剂将其反应除掉);②制备(用何物质反应得到);③析出(运用何种方法得到晶体)。【解析】(1)Na2CO3溶液显碱性,若将Fe2+加入时,会生成Fe(OH)2沉淀。所以应将Na2CO3加入FeSO4溶液中。(2)由制备FeCO3的方程式知,沉淀表面会附有Na2SO4,故只要检验洗涤液中是否含有S错误!未找到引用源。,即可证明沉淀是否洗净。即取最后一次的洗涤液1mL~2mL于试管中,向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,则表明已洗涤干净。(3)①Fe2+在溶解过程中,易被氧化成Fe3+,加入铁粉可以使Fe3+还原为Fe2+。②过量的铁粉用柠檬酸溶解,可得更多产物柠檬酸亚铁。(4)柠檬酸亚铁晶体在乙醇中的溶解量比在水中的大,故有利于其析出。(5)硫铁矿烧渣中加入稀硫酸,SiO2不溶,先过滤除去。含有的Fe2O3和Al2O3被溶解成Fe3+和Al3+,加入铁粉,可以将Fe3+还原为Fe2+,以增加FeSO4的产量。然后调节pH为5,除去Al3+,此时溶液仅为FeSO4。从溶解度曲线知,在60℃时FeSO4的溶解度最大,故将温度控制在60℃时,可获得含量最多的FeSO4,降低温度到0℃,可析出FeSO4·7H2O晶