（天津专用）2020版高考化学一轮复习 专题二十一 实验方案的设计与评价课件

专题二十一实验方案的设计与评价高考化学(天津市专用)A组自主命题·天津卷题组五年高考考点一制备实验方案的设计与评价1.(2012天津理综,9,18分)信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后,得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线: 请回答下列问题:(1)第①步Cu与酸反应的离子方程式为;得到滤渣1的主要成分为。(2)第②步加H2O2的作用是,使用H2O2的优点是;调溶液pH的目的是使生成沉淀。(3)用第③步所得CuSO4·5H2O制备无水CuSO4的方法是。(4)由滤渣2制取Al2(SO4)3·18H2O,探究小组设计了三种方案:甲:滤渣2 酸浸液 Al2(SO4)3·18H2O乙:滤渣2 酸浸液 滤液 Al2(SO4)3·18H2O丙:滤渣2 滤液 溶液 Al2(SO4)3·18H2O上述三种方案中,方案不可行,原因是;从原子利用率角度考虑,方案更合理。(5)探究小组用滴定法测定CuSO4·5H2O(Mr=250)含量。取ag试样配成100mL溶液,每次取20.00mL,消除干扰离子后,用cmol·L-1EDTA(H2Y2-)标准溶液滴定至终点,平均消耗EDTA溶液bmL。滴定反应如下:Cu2++H2Y2- CuY2-+2H+写出计算CuSO4·5H2O质量分数的表达式ω=;下列操作会导致CuSO4·5H2O含量的测定结果偏高的是。a.未干燥锥形瓶b.滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡c.未除净可与EDTA反应的干扰离子答案(18分)(1)Cu+4H++2N  Cu2++2NO2↑+2H2O或3Cu+8H++2N  3Cu2++2NO↑+4H2OAu、Pt(2)将Fe2+氧化为Fe3+不引入杂质,对环境无污染Fe3+、Al3+(3)加热脱水(4)甲所得产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质乙(5) ×100%c3O3O131molL10250l5gcbLgmoa解析(1)Cu与稀H2SO4、浓HNO3的混酸反应的离子方程式为Cu+4H++2N  Cu2++2NO2↑+2H2O或3Cu+8H++2N  3Cu2++2NO↑+4H2O。Au、Pt不溶于稀H2SO4和浓HNO3的混酸,故滤渣1的主要成分为Au和Pt。(2)H2O2具有氧化性,第②步加H2O2的作用是将滤液1中的Fe2+氧化为Fe3+。使用H2O2的优点是不引入杂质,对环境无污染。调溶液pH的目的是使Fe3+和Al3+分别转化为Fe(OH)3沉淀和Al(OH)3沉淀。(3)加热脱水可使CuSO4·5H2O变为CuSO4:CuSO4·5H2O CuSO4+5H2O。(4)甲方案不可行,因为酸浸液是Al2(SO4)3和Fe2(SO4)3的混合液,故所得产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质。乙和丙方案相比,丙方案中的H2SO4部分转化为Na2SO4,故从原子利用率角度考虑,乙方案更合理。(5)20.00mL溶液中n(CuSO4·5H2O)=n(Cu2+)=n(H2Y2-)=cmol·L-1×b×10-3L,则100mL溶液中的n(CuSO4·5H2O)=cmol·L-1×b×10-3L× ,故CuSO4·5H2O质量分数的表达式ω= ×100%。3O3O100mL20.00mL131molL10250l5gcbLgmoa滴定实验中,未干燥锥形瓶,不影响测定结果。若滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡,所读取的消耗标准溶液的体积偏小,使测定结果偏低。若未除净可与EDTA反应的离子,消耗EDTA溶液的体积偏大,使测定结果偏高。考点二探究物质组成、性质的实验方案的设计与评价2.(2016天津理综,9,18分)水中溶氧量(DO)是衡量水体自净能力的一个指标,通常用每升水中溶解氧分子的质量表示,单位mg·L-1。我国《地表水环境质量标准》规定,生活饮用水源的DO不能低于5mg·L-1。某化学小组同学设计了下列装置(夹持装置略),测定某河水的DO。Ⅰ.测定原理:碱性条件下,O2将Mn2+氧化为MnO(OH)2:①2Mn2++O2+4OH- 2MnO(OH)2↓酸性条件下,MnO(OH)2将I-氧化为I2:②MnO(OH)2+I-+H+ Mn2++I2+H2O(未配平)用Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2:③2S2 +I2 S4 +2I-Ⅱ.测定步骤:a.安装装置,检验气密性,充N2排尽空气后,停止充N2。23O26Ob.向烧瓶中加入200mL水样。c.向烧瓶中依次迅速加入1mLMnSO4无氧溶液(过量)、2mL碱性KI无氧溶液(过量),开启搅拌器,至反应①完全。d.搅拌并向烧瓶中加入2mLH2SO4无氧溶液,至反应②完全,溶液为中性或弱酸性。e.从烧瓶中取出40.00mL溶液,以淀粉作指示剂,用0.01000mol·L-1Na2S2O3溶液进行滴定,记录数据。f.……g.处理数据(忽略氧气从水样中的逸出量和加入试剂后水样体积的变化)。回答下列问题:(1)配制以上无氧溶液时,除去所用溶剂水中氧的简单操作为。(2)在橡胶塞处加入水样及有关试剂应选择的仪器是。①滴定管②注射器③量筒(3)搅拌的作用是。(4)配平反应②的方程式,其化学计量数依次为。(5)步骤f为。(6)步骤e中达到滴定终点的标志为。若某次滴定消耗Na2S2O3溶液4.50mL,水样的DO=mg·L-1(保留一位小数)。作为饮用水源,此次测得DO是否达标:(填“是”或“否”)。(7)步骤d中加入H2SO4溶液反应后,若溶液pH过低,滴定时会产生明显的误差。写出产生此误差的原因(用离子方程式表示,至少写出2个)。答案(共18分)(1)将溶剂水煮沸后冷却(2)②(3)使溶液混合均匀,快速完成反应(4)1,2,4,1,1,3(5)重复步骤e的操作2~3次(6)溶液蓝色褪去(半分钟内不变色)9.0是(7)2H++S2  S↓+SO2↑+H2OSO2+I2+2H2O 4H++S +2I-4H++4I-+O2 2I2+2H2O(任写其中2个)23O24O解析(1)升高温度,气体在水中的溶解度减小,故配制无氧溶液时,可将溶剂水煮沸后冷却。(2)在橡胶塞处加入水样及有关试剂应选择注射器。(3)烧瓶中加入溶液后搅拌的作用是使溶液混合均匀,增大反应物接触面积,加快反应速率。(4)标出化合价发生变化的元素的化合价,利用化合价升降总数相等,结合电荷守恒和原子守恒,配平方程式:MnO(OH)2+2I-+4H+ Mn2++I2+3H2O。(5)定量测定实验中,常多次测量求平均值以减小测定误差,故步骤f为重复步骤e的操作2~3次。(6)步骤e中用Na2S2O3溶液滴定I2,淀粉作指示剂,故达到滴定终点的标志为溶液蓝色褪去,且半分钟内不变色。测定过程中,由关系式:2S2 ~I2~MnO(OH)2~ O2知:n(O2)=0.01000mol·L-1×4.50×10-3L× × = ×4.50×10-5mol,故水样中的DO= ×4.50×10-5mol×32g·mol-1× =9×10-3g·L-1,即9.0mg·L-1;由于9.0mg·L-15mg·L-1,故作为饮用水源,此次测得DO达标。(7)步骤d中加入H2SO4溶液反应后,若溶液pH过低,H2SO4能与Na2S2O3溶液反应,即2H++S2  S↓+SO2↑+H2O;生成的SO2也能与I2反应,即SO2+I2+2H2O 4H++2I-+S ;pH过低时,水样中空气中的O2也能氧化I-,即4H++4I-+O2 2I2+2H2O。23O12121214143140.0010L23O24OB组统一命题、省(区、市)卷题组考点一制备实验方案的设计与评价1.(2018江苏单科,5,2分)下列有关从海带中提取碘的实验原理和装置能达到实验目的的是 ()A.用装置甲灼烧碎海带B.用装置乙过滤海带灰的浸泡液C.用装置丙制备用于氧化浸泡液中I-的Cl2D.用装置丁吸收氧化浸泡液中I-后的Cl2尾气答案BA项,灼烧碎海带应在坩埚中进行,错误;C项,用MnO2和浓盐酸制备Cl2需要加热,错误;D项,吸收尾气中的Cl2要用NaOH溶液,不能用饱和NaCl溶液,错误。2.(2017课标Ⅰ,10,6分)实验室用H2还原WO3制备金属W的装置如图所示(Zn粒中往往含有硫等杂质,焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气)。下列说法正确的是 () A.①、②、③中依次盛装KMnO4溶液、浓H2SO4、焦性没食子酸溶液B.管式炉加热前,用试管在④处收集气体并点燃,通过声音判断气体纯度C.结束反应时,先关闭活塞K,再停止加热D.装置Q(启普发生器)也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气答案B本题考查氢气还原WO3制取W。①中应盛KMnO4溶液(除去H2S等还原性气体),②中应盛焦性没食子酸溶液(吸收少量O2),③中应盛浓H2SO4(干燥H2),A项错误;氢气与空气的混合气体加热易爆炸,加热管式炉之前必须检验H2的纯度,B项正确;结束反应时应先停止加热,再通一段时间的H2,待固体冷却至室温后停止通氢气,可防止生成的W再被氧化,还可以防止倒吸,C项错误;粉末状的二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气需要加热,而启普发生器用于块状固体与液体在常温下反应制取气体,D项错误。3.(2016课标Ⅱ,13,6分)下列实验操作能达到实验目的的是 ()实验目的实验操作A.制备Fe(OH)3胶体将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中B.由MgCl2溶液制备无水MgCl2将MgCl2溶液加热蒸干C.除去Cu粉中混有的CuO加入稀硝酸溶解,过滤、洗涤、干燥D.比较水与乙醇中氢的活泼性分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中答案D制备Fe(OH)3胶体时,应将饱和FeCl3溶液滴入沸水中,A项不能达到实验目的;将MgCl2溶液加热蒸干将得到Mg(OH)2,欲得到无水MgCl2,应在氯化氢气流中加热蒸干,B项不能达到实验目的;向混有CuO的Cu粉中加入稀HNO3,Cu也会与HNO3发生反应,C项不能达到实验目的。4.(2015重庆理综,4,6分)下列实验中,所使用的装置(夹持装置略)、试剂和操作方法都正确的是 ()  答案AA项,Fe(OH)2易与O2反应,所以在FeSO4溶液液面上方加一层植物油,且胶头滴管下端伸到液面下滴加NaOH溶液;B项,容量瓶不能用于直接溶解药品、稀释溶液;C项,实验室制NH3所用药品为NH4Cl和Ca(OH)2,氨气极易溶于水,不能用排水法收集;D项,温度计水银球应在液面以下,乙醇和浓硫酸反应除有乙烯生成外,还有SO2、乙醇蒸气产生,而SO2、乙醇蒸气和乙烯均能使KMnO4酸性溶液褪色。5.(2019北京理综,28,16分)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24O23O