江苏专用2021高考化学一轮复习专题18实验方案的设计与评价练习含解析

-1-专题18实验方案的设计与评价备考篇提纲挈领【考情探究】课标解读考点实验方案的设计实验方案的评价解读1.能设计实验方案,正确选用实验装置2.掌握控制实验条件的方法3.能绘制和识别典型的实验仪器装置图1.能评价或改进实验方案2.能预测或描述实验现象,分析或处理实验数据,得出合理结论考情分析本专题的考题以难题为主。设题形式为实验题和计算题。实验题第16题侧重工业生产过程,第19题侧重实验研究,两者都常以实验流程图为载体,以生产及研究中实际问题层层递进设问,内容涉及元素化合物知识及相关实验原理,主要考查学生对框图和文字信息的整合分析、推理预测能力;计算题第18题第3小问侧重实验结果分析(常涉及守恒法),主要考查学生对实验数据的处理能力备考指导2021年高考备考要关注与实验有关的基本知识,如化学(离子)方程式书写、反应产物分析、反应条件控制、仪器使用、实验原理分析、实验方案设计、实验数据处理、误差分析等【真题探秘】-2-基础篇固本夯基【基础集训】考点一实验方案的设计1.根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是()选项实验操作和现象结论A向K2MnO4溶液(墨绿色)中加入醋酸,溶液逐渐变为紫色且有黑色沉淀醋酸具有氧化性B向Fe(NO3)2溶液中滴入HI和淀粉混合溶液,溶液变蓝氧化性:Fe2+I2C向苯酚钠溶液中通入CO2,溶液变浑浊结合H+能力:C6H5O-C-HC-D将K2CrO4滴入AgNO3溶液至不再产生沉淀,再滴加相同浓度的Na2S溶液,沉淀由红Ksp(Ag2CrO4)Ksp(Ag2S)-3-棕色转化为黑色答案D2.下列设计的实验方案能达到实验目的的是()A.制备Fe(OH)3胶体:将饱和FeCl3溶液滴加到NaOH溶液中,并煮沸片刻B.除去Cu粉中混有的CuO:向混合粉末中加入足量稀硝酸,过滤、洗涤并干燥C.检验木炭与浓硫酸加热产生的气体中含有CO2:将气体通入澄清石灰水中,观察现象D.提纯含有少量KBr的KCl并回收Br2:将混合物溶于水并通入足量Cl2,用CCl4萃取、分液,水相进行蒸发结晶收集KCl,有机相进行蒸馏回收Br2和CCl4答案D3.实验室从含溴化氢的废液中提取溴单质,下列图示装置和原理能达到实验目的的是()A.用装置甲氧化废液中的溴化氢B.用装置乙分离CCl4层和水层C.用装置丙分离CCl4和液溴D.用仪器丁长期贮存液溴答案B考点二实验方案的评价4.下列设计的实验方案能达到实验目的的是()实验目的实验方案A配制0.0100mol·L-1的称取0.4gNaOH固体于烧杯中,加入少量蒸馏水溶解,转移至1000mL容量瓶中定容-4-NaOH溶液B制取并纯化乙烯将体积比为1∶的乙醇与浓硫酸混合液(加沸石)加热至170℃,产生的气体依次通过NaOH溶液、碱石灰C比较Cl2与H2SO4氧化性强弱向漂白粉中加入8mol·L-1硫酸,观察有无黄绿色气体D探究温度对化学反应速率的影响向2支试管中分别加入mL0.01mol·L-1KMnO4溶液,再分别加入mL0.1mol·L-1H2C2O4溶液,一支放入80℃热水中,另一支置于室温下,观察现象答案BD5.下列图示装置及操作能达到实验目的的是()A.装置甲用于实验室制取少量Cl2B.装置乙用于除去Cl2中少量的HClC.装置丙用于蒸发NaCl溶液D.装置丁用于探究SO2的漂白性和氧化性答案D6.以粉煤灰(主要成分为Al2O3、SiO2,还含少量Fe2O3等)为原料制取氧化铝的部分工艺流程如下:-5-(1)“结晶”是向浓溶液中通入HCl气体,从而获得AlCl3·6H2O晶体的过程,溶液中Al3+和盐酸的浓度随通气时间的变化如下图所示。Al3+浓度减小的原因是。(2)上述流程中,可以循环利用的物质是。答案(1)盐酸浓度增大,溶液中Cl-浓度增大,促进Al3+形成AlCl3·6H2O晶体析出(2)HCl(或盐酸)综合篇知能转换【综合集训】1.(2020届盐城中学学情测试一,9)下列实验操作或装置正确的是()A.用图1所示操作制备氢氧化铁胶体B.用图2所示装置制取NH3C.用图3所示装置制备Fe(OH)2,向试管中加入NaOH溶液,振荡D.用图4装置测定中和反应的反应热答案B-6-2.(2020届南通海门中学质检一,6)下列图示装置操作规范且能达到实验目的的是()A.用装置甲制备少量氨气B.用装置乙收集SO2并完成尾气处理C.用装置丙除去粗盐水中的泥沙D.用装置丁灼烧Al(OH)3制备Al2O3答案A3.[2019扬州期中,19(1)~(3)]磷酸工业的副产品氟硅酸(H2SiF6)溶液中含少量碘,其回收方案如下。已知:①氟硅酸溶液中碘的可能存在形式为I2、I-、-;②2+I--。(1)K2Cr2O7、H2O2、NaClO和NaNO2都能使I-氧化为I2。NaNO2在氧化I-时会产生NO,该反应的离子方程式为。从减少对环境污染的角度,上述氧化剂可选用的有H2O2、。(2)生成的I2可用热空气吹出的原因是。(3)在吸收时采用气-液逆流接触,则从吸收装置底部通入的是(填“吸收液”或“含碘空气”)。吸收后的溶液需反复多次循环吸收含碘空气,其作用是:①提高SO2的利用率;②。答案(1)4H++2N-+2I-I2+N↑+H2ONaClO(2)I2受热易升华(3)含碘空气增加吸收后溶液中I-浓度4.(2018常州教育学会学业水平监测,19)以含钴废催化剂(主要成分为Co、Fe、SiO2)为原料,制取氧化钴的流程如下:-7-(1)溶解:溶解后过滤,将滤渣洗涤2~3次,再将洗液与滤液合并,目的是。(2)氧化:在加热搅拌条件下加入NaClO3,将Fe2+氧化成Fe3+,其离子方程式是。已知:铁氰化钾化学式为K3[Fe(CN)6];亚铁氰化钾化学式为K4[Fe(CN)6]·H2O。3Fe2++2[Fe(CN)6]3-Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色沉淀)4Fe3++3[Fe(CN)6]4-Fe4[Fe(CN)6]3↓(蓝色沉淀)确定Fe2+已被完全氧化的方法是(可供选择的试剂:铁氰化钾溶液、亚铁氰化钾溶液、铁粉、KSCN溶液)。(3)除铁:加入适量的Na2CO3调节pH,生成黄钠铁矾[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀,写出该反应的化学方程式:。(4)沉淀:生成沉淀碱式碳酸钴[2CoCO3·Co(H)2],沉淀需洗涤,洗涤的操作是。(5)溶解:CoCl2的溶解度曲线如图所示。向碱式碳酸钴中加入足量稀盐酸,边加热边搅拌至完全溶解后,需趁热过滤,其目的是。答案(1)提高钴元素的利用率(2)6Fe2++6H++Cl-6Fe3++Cl-+3H2O取氧化后的溶液少许于试管中,滴加几滴铁氰化钾溶液,若无蓝色沉淀生成,则Fe2+已全部被氧化(3)3Fe2(SO4)3+6H2O+6Na2CO3Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓+5Na2SO4+6CO2↑(4)沿玻璃棒向漏斗中加入蒸馏水至浸没沉淀,静置使蒸馏水流下,重复操作2~3次(5)防止因温度降低,CoCl2晶体析出应用篇知行合一-8-【应用集训】1.(2020届南通调研,13)下列设计的实验方案能达到实验目的的是()A.检验乙醇中是否含有少量水:向乙醇中投入金属钠B.除去CO2气体中的HCl:将气体通入盛有饱和Na2CO3溶液的洗气瓶C.比较Al和Al2O3的熔点大小:将一小块铝箔在酒精灯上加热并轻轻晃动D.比较Cl2和Fe3+的氧化性大小:向FeCl2溶液中先滴加KSCN溶液,再通入少量Cl2答案CD2.[2019苏州期末,19(3)]氯化镍(NiCl2·6H2O)常用于电镀、陶瓷等工业,某实验室以单质Ni为原料制取氯化镍晶体的实验步骤如下:已知:①Fe(H)3完全沉淀pH为3.2;Ni(OH)2开始沉淀pH为7.2,完全沉淀pH为9.2。②NiCl2易水解,从溶液中获取NiCl2·6H2O须控制pH2。(3)在NiCO3·Ni(H)2固体中混有少量Fe(OH)3。请补充完整由NiCO3·Ni(H)2固体制备NiCl2·6H2O的实验方案:向NiCO3·Ni(H)2固体中加入盐酸,边加边搅拌,。(NiCl2的溶解度曲线如下图所示。实验中须选用的仪器和试剂:pH计、盐酸、乙醇等)答案(3)用pH计测定反应液3.2pH7.2时停止加入盐酸,静置,过滤,向滤液中加入适量盐酸,控制溶液pH小于2,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,用乙醇洗涤,干燥3.(2018无锡期末,19)NiSO4·6H2O是一种绿色的易溶于水的晶体,广泛用于化学镀镍、生产电池等,可以电镀废渣(除含镍外,还含有Cu、Zn、Fe等杂质)为原料制取。有关工艺流程如下:-9-注:①NiC3是一种不溶于水、易溶于强酸的浅绿色沉淀。②5℃,Ksp[Fe(OH)3]=.64×10-39;溶液中离子浓度小于10-5mol·L-1时,可视为沉淀完全。请回答下列问题:(1)用稀硫酸溶解废渣时,为提高浸取率可采取的措施有(任写一点)。(2)在滤液Ⅱ中加入H2O2时,温度不能太高的原因是。(3)滤液Ⅲ中溶质的主要成分是,检验滤液Ⅲ中是否还有铁元素的方法是。(4)除铁时还常用NaClO3作为氧化剂,在pH较小的条件下最终生成一种浅黄色的黄钠铁矾[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀。下图是温度-pH与生成的沉淀关系图,图中阴影部分是黄钠铁矾稳定存在的区域。下列说法正确的是(填字母)。a.FeOOH中铁元素为+2价b.若在5℃时,用H2O2氧化Fe2+,再在pH=4时除去铁,此时溶液中c(Fe3+)=.64×10-27mol·L-1c.用氯酸钠在酸性条件下氧化Fe2+的离子方程式为6Fe2++Cl-+6H+6Fe3++Cl-+3H2Od.工业生产中常保持在85~95℃生成黄钠铁矾,此时水体的pH在2左右(5)从“沉淀A”制得NiSO4·6H2O晶体的实验步骤依次为;用少量乙醇洗涤NiSO4·6H2O晶体并晾干(实验中须使用的试剂有6mol·L-1的H2SO4溶液、蒸馏水)。答案(1)加热、搅拌、适当增大硫酸浓度等(2)防止H2O2受热分解(3)Na2SO4、NiSO4取滤液Ⅲ少许于试管中,滴加KSCN溶液,若不出现血红色,则不含铁元素(4)cd-10-(5)用蒸馏水洗涤沉淀2~3次;向沉淀中加6mol·L-1的H2SO4溶液,直至沉淀恰好完全溶解;蒸发浓缩至有晶膜出现,停止加热,冷却结晶,过滤得NiSO4·6H2O晶体创新篇守正出奇【创新集训】1.(2019课标Ⅱ,8,15分)咖啡因是一种生物碱(易溶于水及乙醇,熔点4.5℃,100℃以上开始升华),有兴奋大脑神经和利尿等作用。茶叶中含咖啡因约1%~5%、单宁酸(Ka约为10-6,易溶于水及乙醇)约3%~10%,还含有色素、纤维素等。实验室从茶叶中提取咖啡因的流程如下图所示。索氏提取装置如图所示。实验时烧瓶中溶剂受热蒸发,蒸汽沿蒸汽导管2上升至球形冷凝管,冷凝后滴入滤纸套筒1中,与茶叶末接触,进行萃取。萃取液液面达到虹吸管3顶端时,经虹吸管3返回烧瓶,从而实现对茶叶末的连续萃取。回答下列问题:(1)实验时需将茶叶研细,放入滤纸套筒1中,研细的目的是。圆底烧瓶中加入95%乙醇为溶剂,加热前还要加几粒。(2)提取过程不可选用明火直接加热,原因是。与常规的萃取相比,采用索氏提取器的优点是。(3)提取液需经“蒸馏浓缩”除去大部分溶剂。与水相比,乙醇作为萃取剂的优点是。“蒸馏浓缩”需选用的仪器除了圆底烧瓶、蒸馏头、温度计、接收管之外,还有(填标号)。A.直形冷凝管B.球形冷凝管C.接收瓶D.烧杯(4)浓缩液加生石灰的作用是中和和吸收。-11-(5)可采用如图所示的简易装置分离提纯咖啡因。将粉状物放入蒸发皿中并小火加热,咖啡因在扎有小孔的滤纸上凝结,该分离提纯方法的名称是。答案(1)增加固液接触面积,提取充分沸石(2)乙醇易挥发,易燃使用溶剂量少,可连续萃取(萃取效率高)(3)乙醇沸点低,易浓缩AC(4)单宁酸水(5)升华2.(2018年3月浙江暨阳联考,31)三氯化六氨合钴(Ⅲ)是一种重要的化工产品,实验中采用H2O2作氧化剂,在大量氨和氯化