2020高考化学二轮增分优选练 选择题满分练 速练18 实验方案的设计及评价 7页

1 速练 18　实验方案的设计及评价 1．(2017·磐安县第二中学高三模拟)根据海水综合利用的工业流程图，下列说法不正确的是 (　　) A．除去粗盐中杂质(Mg2＋、SO2－4 、Ca2＋)，加入药品的顺序为：NaOH 溶液→BaCl2 溶液→Na2CO3 溶液→过滤后加盐酸 B．在过程②中将 MgCl2·6H2O 灼烧即可制得无水 MgCl2 C．从能量转化角度看，氯碱工业电解饱和食盐水是一个将电能转化为化学能的过程 D．从第③步到第⑤步的目的是富集 Br2 答案　B 解析　除去粗盐中的 Mg2＋常用 NaOH，除去 SO 2－4 常用 BaCl2，除去 Ca2＋常用 Na2CO3，Na2CO3 的作用不仅是除去 Ca2＋，还要除去过量的 BaCl2，因此 Na2CO3 放在 BaCl2 的后面，即顺序是 NaOH、BaCl2、Na2CO3 或者 BaCl2、NaOH、Na2CO3 或者 BaCl2、Na2CO3、NaOH，然后过滤，再加 盐酸，除去过量的 NaOH 和 Na2CO3，故 A 说法正确；灼烧 MgCl2·6H2O 时，需要在 HCl 氛围中 加热，防止 Mg2＋水解，故 B 说法错误；电解饱和食盐水，此装置为电解池，是电能转化为化 学能，故 C 说法正确；海水中 Br－浓度低，从第③步到第⑤步的目的是富集 Br2，故 D 说法正 确。 2．(2017·诸暨市牌头中学高二下学期期中考试)实验室通常采用粗锌与稀硫酸制氢气，因此 制氢废液中含有大量的硫酸锌，同时含少量硫酸亚铁、硫酸铅等杂质。由制氢废液制备硫酸 锌晶体(ZnSO4·7H2O)的流程如下： 2 废液 ― ― ― ― →足量双氧水 ① ― ― ― ― →适量ZnO ② ― ― →过滤 ③ 溶液 ―→ ④ 硫酸锌晶体 ―→ ⑤ ZnO 下列说法不正确的是(　　) A．步骤①，涉及的化学反应为： 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O B．步骤②，加入适量 ZnO 的目的是：调节溶液 pH，沉淀 Fe3＋ C．步骤④，涉及的操作有：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 D．步骤⑤，产物一定是：ZnO 和 SO2 答案　D 解析　步骤①，加入足量 H2O2 将 FeSO4 完全氧化成 Fe2(SO4)3；步骤②，加入适量 ZnO，调节 溶液的 pH，使 Fe3＋完全转化成 Fe(OH)3 沉淀；经过滤除去 Fe(OH)3 和 PbSO4 得到 ZnSO4 溶液； 从 ZnSO4 溶液中获得硫酸锌晶体的操作：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；步骤⑤ 用硫酸锌晶体制备 ZnO。 3．(2018·余姚中学高三选考模拟)孔雀石主要含 Cu2(OH)2CO3，还含少量 Fe、Si 的化合物。 实验室以孔雀石为原料制备 CuSO4·5H2O 及 CaCO3，步骤如下： 下列说法正确的是(　　) A．为将溶液 A 中的 Fe2＋氧化为 Fe3＋，试剂①可选用双氧水、氯气等 B．流程中所加的 CuO 可以用 Cu 代替 C．由溶液 C 获得 CuSO4·5H2O，需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等操作 D．制备 CaCO3 时，应向 CaCl2 溶液中先通入 CO2，再通入氨气 答案　C 解析　A 项，为将溶液 A 中的 Fe2＋氧化为 Fe3＋，试剂①可选用双氧水，但不能选择氯气，会 引入氯离子杂质，错误；B 项，流程中所加的 CuO 可以用氢氧化铜代替，铜与氢离子不反应， 不能调节溶液 pH，错误；C 项，由溶液 C 获得 CuSO4·5H2O，需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、 过滤、洗涤等操作，正确；D 项，氨气极易溶于水，制备 CaCO3 时，应向 CaCl2 溶液中先通入 氨气，再通入 CO2，错误。 4．工业废弃物的资源化回收再利用，可以更大限度地发挥原材料的价值。下图是工业生产纳 米磁性氧化铁的流程： 废铁屑 ― ― ― ― ―→Na2CO3溶液 浸泡 ― ― ― ― ―→稀H2SO4 ― ― ― ― ―→调节pH＝1～2 适量H2O2 溶液A ― ― ― ― →NaOH溶液 通入N2加热 Fe3O4(纳米粒子) 下列说法不正确的是(　　) 3 A．用 Na2CO3 溶液浸泡是为了除去废铁屑表面的铁锈 B．若生产中不通入 N2，暴露在空气中生产，将不能得到高纯度产品 C．加适量的 H2O2 是为了将部分 Fe2＋氧化为 Fe3＋ ，涉及的反应：H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋ 2H2O D．溶液 A 中 Fe2＋和 Fe3＋的浓度比为 1∶2 答案　A 解析　Na2CO3 溶液水解显碱性，浸泡废铁屑可以使废铁屑表面的油污除去，但不能除去废铁 屑表面的铁锈，故 A 错误；废铁屑被稀硫酸溶解生成硫酸亚铁，生成的亚铁离子被双氧水部 分氧化形成亚铁离子和铁离子的混合溶液，若生产中不通入 N2，暴露在空气中生产，亚铁离 子会被空气中的氧气氧化生成铁离子，将不能得到高纯度四氧化三铁产品，故 B 正确；根据 B 的分析，加适量的 H2O2 是为了将部分 Fe2＋氧化为 Fe3＋，涉及反应：H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3 ＋＋2H2O，故 C 正确；根据最终产品为四氧化三铁，其中 Fe2＋和 Fe3＋的数目比为 1∶2，因此 溶液 A 中 Fe2＋和 Fe3＋的浓度比为 1∶2，故 D 正确。 5．合成氨及其相关工业中，部分物质间的转化关系如下： 下列说法正确的是(　　) A．反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ均属于氧化还原反应 B．甲、乙、丙和丁四种物质中都含有氮元素 C．反应Ⅳ和Ⅵ中的部分产物可在上述流程中循环利用 D．反应Ⅴ是先向饱和氯化钠溶液中通 CO2 至饱和再通 NH3 答案　C 解析　 由图中反应关系可知，反应Ⅰ是：N2＋3H2  高温、高压 催化剂 2NH3，反应Ⅱ是：4NH3＋5O2 =====高温 催化剂 4NO＋6H2O，反应Ⅲ是：2NO＋O2===2NO2，反应Ⅳ是 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，反应Ⅴ是：NH3＋ CO2＋NaCl＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl，反应Ⅵ是：2NaHCO3 =====△ Na2CO3＋CO2↑＋H2O。根据上 述分析可知，反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中有元素化合价发生变化，是氧化还原反应，而反应Ⅴ中没有 元素化合价发生变化，不是氧化还原反应，故 A 错误；根据上述分析，甲为 N2，乙为 NO，丙 为 NO2，丁为 NaHCO3，因 NaHCO3 中不含氮元素，故 B 错误；反应Ⅳ中的产物 NO 可以在反应Ⅲ 中循环使用，反应Ⅵ中的产物 CO2 可以在反应Ⅴ中循环使用，故 C 正确；因 CO2 在水中的溶解 度很小，氨气在水中的溶解度很大，所以反应Ⅴ是先向饱和氯化钠溶液中通 NH3 至饱和再通 CO2，故 D 错误。 6．实验室测定氧化物 X(FexO)的组成实验如下： 4 3.04 g X ― ― ―→足量盐酸 步骤 Ⅰ 溶液Y ― ― ― ― ― ― ― ― ― ― ―→通入0.01 mol Cl2恰好反应 步骤 Ⅱ 溶液Z 下列有关说法正确的是(　　) A．样品 X 中氧元素的质量分数约为 26.3% B．溶液 Y 中 c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝2∶1 C．用酸性高锰酸钾溶液检验溶液 Z 中是否含有 Fe2＋ D．根据步骤Ⅰ、Ⅱ可以判断 X 的组成为 Fe0.75O 答案　A 解析　溶液 Y 消耗 0.01 mol 氯气，这说明溶液中含有 0.02 mol 亚铁离子，因此 X 中相当于 含有氧化亚铁的物质的量是 0.02 mol，质量是 0.02 mol×72 g·mol－1＝1.44 g，则相当于含 有氧化铁的质量是 3.04 g－1.44 g＝1.60 g，物质的量是 0.01 mol，即 X 可以看作是 2FeO·Fe2O3，因此 x＝ 4 5＝0.8，则样品 X 中氧元素的质量分数为 16 16＋0.8 × 56×100%≈26.3%， A 正确；根据以上分析可知溶液 Y 中 c(Fe2＋)∶c(Fe3＋)＝1∶1，B 错误；Z 溶液中含有氯离子， 氯离子也能被酸性高锰酸钾溶液氧化，不能用酸性高锰酸钾溶液检验溶液 Z 中是否含有 Fe2 ＋，应该用铁氰化钾溶液，C 错误；根据步骤Ⅰ、Ⅱ可以判断 X 的组成为 Fe0.8O，D 错误。 7．葡萄酒中常加入亚硫酸盐作为食品添加剂，为检测某葡萄酒样品中亚硫酸盐的含量(通常 以酒样中 SO2 的量计)，某研究小组设计了如下实验(已知还原性：SO2－3 >I－>Cl－)。 酒样 ― ― ― ― ― ― →足量稀H2SO4 边通N2边煮沸 气体 ― ― →试剂A 吸收 溶液 ― ― →试剂B 滴定 数据处理 下列说法不正确的是(　　) A．若试剂 A 选择氯水，则试剂 B 可选择 NaOH 标准液 B．通入 N2 和煮沸的目的是为了将产生的气体从溶液中全部赶出 C．葡萄酒中加亚硫酸盐的主要目的是防止氧化，利用了亚硫酸盐的还原性 D．若试剂 A 选择碱液，调节吸收后溶液为中性，则试剂 B 可选择 I2 标准液 答案　A 解析　二氧化硫具有还原性，可以被氯水氧化为硫酸，但是氯水也可以和氢氧化钠反应，所 以此时不能选择 NaOH 标准液，A 错误；根据上述分析知道：通氮气是为了将生成的二氧化硫 从溶液中全部赶出，B 正确；亚硫酸根离子易被空气中的氧气氧化为硫酸根，葡萄酒中加亚 硫酸盐的主要目的是防止葡萄酒氧化，利用了亚硫酸盐的还原性，C 正确；若试剂 A 选择碱 液，可以和二氧化硫反应得到亚硫酸盐或是亚硫酸氢盐，该盐可以被碘单质氧化为硫酸盐， 试剂 B 可选择 I2 标准液，D 正确。 8．某废催化剂含 58.2%的 SiO2、21.0%的 ZnO、8.0%的 ZnS 和 12.8%的 CuS，某同学以该废催 化剂为原料，回收其中的锌和铜。采用的实验方案如下： 5 已知：Ⅰ.步骤①中发生的化学反应为非氧化还原反应 Ⅱ.滤渣 2 的主要成分是 SiO2 和 S 下列说法不正确的是(　　) A．步骤①，最好在通风橱中进行 B．步骤①和③，说明 CuS 不溶于稀硫酸而 ZnS 溶于稀硫酸 C．步骤③，涉及的离子反应为 CuS＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋S＋2H2O D．步骤②和④，均采用蒸发结晶的方式获取溶质 答案　D 解析　A 项，步骤①发生的反应是 ZnO＋H2SO4===ZnSO4＋H2O，ZnS＋H2SO4===ZnSO4＋H2S↑，H2S 是有毒气体，因此应在通风橱内进行，正确；B 项，根据流程图，步骤④得到 CuSO4·5H2O， 说明滤渣 1 中含有 Cu 元素，即 CuS，从而推出 CuS 不溶于稀硫酸，步骤②从滤液中得到 ZnSO4·7H2O，说明滤液中含有 Zn2＋，即 ZnS 溶于稀硫酸，正确；C 项，步骤③中 CuS 转变成 Cu2＋，根据信息，滤渣 2 中有 SiO2 和 S，推出 CuS 中 S 被过氧化氢氧化成硫单质，反应的离 子方程式为 CuS＋H 2O2 ＋2H ＋ ===Cu2 ＋ ＋S＋2H 2O，正确；D 项，得到的 CuSO 4·5H2O 和 ZnSO4·7H2O 中都含有结晶水，采用蒸发结晶的方法容易失去结晶水，因此采用的方法是蒸发 浓缩、冷却结晶，错误。 9．工业上用粗盐(含 Ca2＋、Mg2＋、SO 2－4 等杂质)为主要原料采用“侯氏制碱法”生产纯碱和 化肥 NH4Cl，工艺流程如下图所示。下列有关说法正确的是(注：第一个操作为除杂)(　　) A．对粗盐溶液除杂可依次加入 NaOH、Na2CO3、BaCl2，再加入盐酸调节溶液 pH B．饱和食盐水中先通入的气体为 CO2 C．流程图中的系列操作中一定需要玻璃棒 D．下图所示装置可以比较 Na2CO3 和 NaHCO3 晶体的热稳定性 6 答案　C 解析　除去粗盐中的钙离子、镁离子、硫酸根离子及泥沙，可以加过量的氯化钡除去硫酸根 离子，然后用碳酸钠除去钙离子和过量的钡离子，盐酸要放在最后，来除去过量的碳酸钠和 氢氧化钠，选项 A 错误；二氧化碳在水中溶解度较小，氨气的溶解度较大，故应先通入氨气， 碱性溶液中再通入二氧化碳，二氧化碳的溶解度增大，可以达到实验目的，选项 B 错误；从 溶液中得到固体，需要加热浓缩、冷却结晶、过滤等操作，这些过程中需要玻璃棒搅拌、引 流等，选项 C 正确；碳酸钠加热不易分解，碳酸氢钠加热容易分解，故小试管中盛放碳酸氢 钠，大试管中盛放碳酸钠，碳酸氢钠间接加热能分解，碳酸钠直接加热不分解，能证明两者 的稳定性，图中放反了，选项 D 错误。 7 10．根据如图海水综合利用的工业流程图，判断下列说法正确的是(　　) A．除去粗盐中杂质 Mg2＋、SO2－4 、Ca2＋，加入的药品顺序为：NaOH 溶液→Na2CO3 溶液→BaCl2 溶液→过滤后加盐酸 B．从能量转换角度看，氯碱工业中的电解饱和食盐水是一个将化学能转化为电能的过程 C．从第③步到第⑤步的目的是为了浓缩 D．在过程④中 SO2 被还原 答案　C 解析　Ca2＋用碳酸钠除去，Mg2＋用氢氧化钠除去，SO2－4 用氯化钡除去，过滤后加入盐酸酸化。 但由于过量的氯化钡要用碳酸钠来除去，所以碳酸钠必需放在氯化钡的后面，而氢氧化钠可 以随意调整，如果在过滤沉淀前加入过量 BaCl2 溶液，稀盐酸不能除去氯化钡溶液，所以会 产生新杂质，A 错误；根据电解原理分析，电解饱和食盐水是将电能转化为化学能，B 错误； 溴离子被氧化为溴单质后，被二氧化硫吸收生成溴离子，加入氧化剂氧化溴离子为溴单质， 富集溴元素，从第③步到第⑤步的目的是为了浓缩，C 正确；在过程④中发生反应：SO2＋Br2 ＋2H2O===H2SO4＋2HBr，二氧化硫中硫元素化合价由＋4 价变为＋6 价，所以二氧化硫被氧化， D 错误。 11．亚硫酸盐是一种常见的食品添加剂，用如图实验可检验某食品中亚硫酸盐含量(含量通常 以 1 kg 样品中含 SO2 的质量计；所加试剂均足量)。下列说法不正确的是(　　) A．葡萄酒酿造时通入 SO2 起到了杀菌和增酸的作用 B．反应①中若不通入 N2 则测得的 SO2 含量偏低 C．反应①中煮沸的目的是加快亚硫酸的分解，降低 SO2 的溶解度 D．若仅将②中的氧化剂“H2O2 溶液”替换为“溴水”，对测定结果无影响 答案　D 解析　葡萄酒酿造时通入 SO2 起到杀菌和增酸的作用，A 项正确；反应①中煮沸的目的是加快 H2SO3 的分解，降低 SO2 的溶解度，使葡萄酒中 SO2 全部蒸出，C 项正确；将“H2O2 溶液”替换 为“溴水”，发生反应 Br2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HBr，为保证 SO2 完全吸收，溴水要略过量， 用 NaOH 溶液中和，消耗的 NaOH 增多，测得的 SO2 含量偏高，对测定结果有影响，D 项错误。