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- 2021-05-13 发布
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专题14 实验设计与实验方案评价
1.下列试管实验的方案中,一定能达到实验目的是
A.制备乙酸丁酯:加入正丁醇和乙酸,再滴加几滴浓硫酸,振荡,水浴加热
B.检验甲基橙试液中是否混有微量酚酞:按图所示上升纸上层析法实验
C.检验醛基:加入CuSO4溶液和NaOH溶液各1mL,振荡,加入乙醛溶液,煮沸
D.比较苯酚、乙酸、碳酸的酸性:乙酸和纯碱反应产生的气体通入苯酚钠溶液中
【答案】B
考点:考查实验基本操作、实验方案设计与评价等
2.为测定碳酸氢钠纯度(含有少量氯化钠),某学生拟用如图实验装置,以下实验设计正确的是
试样
硫酸
X
A.可用稀盐酸代替稀硫酸
B.量气管中液体为水
C.反应完全后,冷却,读取量气管体积数,再减去所加硫酸的体积,即为生成的气体体积
D.实验测得该试样中碳酸氢钠质量分数偏高,可能是测定气体体积时未冷却至室温
【答案】D
【解析】:A、稀盐酸挥发,引起误差,错误;B、二氧化碳溶于水,量气管中液体不应为水,错误;C、生成的气体体积即为读取量气管体积数,零刻度在上面,正确;D、热胀, CO2体积变大,NaH CO3 -----CO2, 碳酸氢钠质量分数偏高正确。
考点:考查实验等相关知识。
3.某同学对Na2O2和CO2反应后的所得固体进行研究,下列实验方案中不能测得固体中Na2CO3的质量分数的是
A.取a克混合物与足量的稀盐酸充分反应,将反应后的固体加热蒸干、灼烧得到b克固体
B.取a克混合物与足量的稀硫酸充分反应,逸出气体用碱石灰吸收,增重b克
C.取a克混合物与足量的BaCl2溶液充分反应,过滤、洗涤、烘干得到b克固体
D.取a克混合物与足量的水反应,加热,使气体完全逸出,冷却至室温测得气体体积为VL(标况)
【答案】A
考点:考查实验方案的定量分析有关问题。
4.下列根据实验及现象得出的结论不正确的是
实 验
现 象
结论
A
液体X
试管(1)中紫色消失,试管(2)中紫色没有消失
甲苯中苯环使甲基的活性增强
B
银氨溶液
试管内壁有
银镜生成
X具有还原性,一定含有醛基
C
先生成白色沉淀,滴加FeCl3溶液后,生成红褐色沉淀
Fe(OH)3是比Mg(OH)2
更难溶的电解质
D
试管b 比试管a中溶液的红色深
增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动
【答案】B
【解析】A、正确,苯环使甲基变得容易被氧化;B、不正确,X具有还原性,不一定含有醛基。C、正确,溶解度大的转化成溶解度小的。D、正确,Fe3++6SCN―Fe(SCN)63―,增加Fe3+ 的浓度,平衡正向移动。选B。
考点:化学基本实验
5.下列实验方案不可行或结论不正确的是
① 用酸性高锰酸钾溶液除去乙烷气体中的少量乙烯
② 将溴乙烷和NaOH溶液混合加热后,再加入硝酸银溶液,检验溴元素
③ 分液时,分液漏斗里下层液体从下口放出,上层液体从上口倒出
④ 向同pH、同体积的醋酸和盐酸溶液中加入足量镁粉至完全反应,通过比较产生H2的体积判断两种酸的电离程度:醋酸<盐酸
⑤ 向新制的AgCl乳白色悬浊液中滴加0.1 mol/L的KI溶液,产生黄色沉淀,证明:Ksp[AgCl]>Ksp[AgI]
A.①② B.①③⑤ C.②④ D.③④⑤
【答案】A
④、醋酸是弱酸,存在电离平衡,因此在pH相同的条件下,醋酸的浓度大于盐酸的浓度。则向同pH、同体积的醋酸和盐酸溶液中加入足量镁粉至完全反应,醋酸产生的气体体积多,所以通过比较产生H2的体积判断可以两种酸的电离程度是醋酸<盐酸,④正确;
⑤、由于沉淀容易向生成更难溶的方向进行,所以向新制的AgCl乳白色悬浊液中滴加0.1
mol/L的KI溶液,如果产生黄色沉淀,则可以证明:Ksp[AgCl]>Ksp[AgI],⑤正确,答案选A。
考点:考查化学实验基本操作、实验方案设计与评价等
6.下列实验不能达到目的的是
选项
实验操作
实验目的
A
向5 mL 0.1 mol/L AgNO3溶液中滴加3滴0.1 mol/L
NaCl溶液,产生白色沉淀;再向其中滴加3滴0.1
mol/L的KI溶液,有黄色沉淀产生
验证Ksp(AgCl)> Ksp(AgI)
B
向适量样品溶液中滴加KSCN溶液
检验FeSO4溶液是否被氧化
C
向适量样品溶液中滴加盐酸酸化,再滴加BaCl2溶液
检验Na2SO3溶液是否被氧化
D
向Na2SiO3溶液中通入CO2
验证非金属性:碳>硅
【答案】A
考点:考查化学实验设计,元素化合物性质。
7.下列叙述不正确的是
A.实验I :反应开始时反应速率由慢变快,再变慢
B.实验II :滴加几滴浓H2SO4后,溶液颜色由黄色变为橙色
C.实验III:由该实验可以验证催化剂的催化效果
D.实验IV:能验证AgCl沉淀可转化为溶解度更小的Ag2S沉淀
【答案】C
【解析】:A、实验I中酸性高锰酸钾溶液氧化草酸的还原产物Mn2+能做催化剂,加快反应速率。但随着反应的进行,反应物的浓度逐渐降低,反应速率又变慢,A正确;B、实验Ⅱ中铬酸钾溶液存在平衡2CrO42-
(黄色)+2H+Cr2O72-(红色)+H2O,浓硫酸溶于水,增大溶液中氢离子的浓度,平衡向正反应方向移动,因此溶液颜色由黄色变为橙色,B正确;C、由于实验III中两个试管中均加入了催化剂,所以由该实验不能验证催化剂的催化效果,C不正确;D、向硝酸银溶液中滴加氯化钠溶液生成白色沉淀氯化银,然后向沉淀中加入硫化钠溶液,又可以生成黑色沉淀,因此实验IV能验证AgCl沉淀可转化为溶解度更小的Ag2S沉淀,D正确,答案选C。
考点:考查实验方案设计、评价以及反应原理的有关判断
8.直接氧化法制备混凝剂聚合硫酸铁[Fe2(OH) n (SO4) 3-n/2]m (n>2 , m≤10)的实验流程如下:
已知:盐基度=n(OH-)/3n(Fe)×100% 。式中n(OH-)、n(Fe)分别表示PFS中OH-和Fe3+的物质的量。所得产品若要用于饮用水处理,需达到盐基度指标为 8.0%~16.0%。
(1)实验加入硫酸的作用是 。取样分析Fe2+浓度,其目的是 。
(2)用pH试纸测定溶液pH的操作方法为 。若溶液的pH偏小,将导致聚合硫酸铁中铁的质量分数 。(填“偏高”、“偏低”、“无影响”)
(3)氧化时控制反应温度为50~60℃的原因是 。
(4)聚合反应的原理为m[Fe2(OH)n(SO4) 3-n/2] [Fe2(OH)n(SO4) 3-n/2 ] m,则水解反应的化学方程式为 。
(5)产品盐基度的测定方法:
Ⅰ 称取m g固体试样,置于400 mL聚乙烯烧杯中,加入25 mL盐酸标准溶液,再加20 mL煮沸后冷却的蒸馏水,摇匀,盖上表面皿。
Ⅱ 室温下放置10 min,再加入10 mL氟化钾溶液,摇匀,掩蔽Fe3+,形成白色沉淀。
Ⅲ 加入5滴酚酞指示剂,立即用物质的量浓度为c mol·L-1的氢氧化钠标准液滴定至终点,消耗体积为V ml。
Ⅳ 向聚乙烯烧杯中,加入25 mL盐酸标准溶液,再加20 mL煮沸后冷却的蒸馏水,摇匀,盖上表面皿。然后重复Ⅱ、Ⅲ做空白试验,消耗氢氧化钠标准液的体积为V0 ml。
①达到滴定终点的现象为 。
②已知试样中Fe3+的质量分数为w1,则该试样的盐基度(w)的计算表达式为 。
【答案】(1)抑制Fe2+水解; 确定氧化Fe2+所需H2O2的量
(2)将小片pH试纸放在点滴板(或表面皿)上,用玻璃棒沾取少量待测液滴在试纸上,迅速与标准比色卡对照; 偏低
(3)温度过低,反应太慢;温度过高, H2O2分解加快,导致氧化剂用量增加。
(4)Fe2(SO4)3+ nH2O Fe2(OH)n(SO4) 3-n/2 + (n/2) H2SO4
(5)①加入最后一滴NaOH标准液,烧杯中液体颜色恰好为浅红色,且30s内不变色。
②w=
(5)加入的盐酸与聚合硫酸铁中的OH-反应,
反应的盐酸n(HCl)=cV0×10-3- cV×10-3mol= n(OH-)
聚合硫酸铁中铁的物质的量n(Fe)=mw1÷56= mw1/56mol
盐基度=n(OH-)/3n(Fe)×100%=
考点:本题以工业流程为背景综合考查了流程过程中条件的控制、水解原理、实验操作、滴定的计算等知识。
9.以下进行性质比较的实验设计,不合理的是
A.比较Cu、Fe2+的还原性:Cu加入FeCl3溶液中
B.比较氯、溴非金属性:氯气通入溴化钠溶液中
C.比较镁、铝金属性:镁、铝(除氧化膜)分别放入4mol·L¯1NaOH溶液中
D.比较高锰酸钾、氯气的氧化性:高锰酸钾中加入浓盐酸
【答案】C
【解析】:若溶液变蓝,说明氯化铁能腐蚀单质铜,则Cu是还原剂、Fe3+是氧化剂、Fe2+是还原产物,由于该反应中还原剂的还原性大于还原产物,因此能比较Cu、Fe2+
的还原性,故A合理;若无色溶液变为淡黄色,说明氯气能从盐中置换出单质溴,则氯气是氧化剂、溴离子是还原剂、单质溴是氧化产物,由于该反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物,则单质氯的氧化性大于单质溴,所以氯元素的非金属性比溴强,故B合理;元素金属性强弱可以从其单质与酸反应置换出氢的难易程度,因此将镁、铝(除氧化膜)分别放入稀盐酸或稀硫酸中,根据置换出氢的难易程度可以比较镁、铝金属性,故C不合理;若产生黄绿色气体,说明高锰酸钾能氧化HCl,则高锰酸钾是氧化剂、HCl是还原剂、氯气是氧化产物,由于该反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物,因此能比较高锰酸钾、氯气的氧化性,故D合理。
考点:考查化学实验方案的设计与评价,涉及铁盐的氧化性、卤素单质的氧化性、镁铝的金属性、高锰酸钾和氯气的氧化性等。
10.下列实验操作正确且能达到预期目的的是
实验目的
操作
A
比较水和乙醇中羟基氢的活泼性强弱
用金属钠分别与水和乙醇反应
B
欲证明CH2=CHCHO中含有碳碳双键
滴入KMnO4酸性溶液,看紫红色是否褪去
C
确定磷、砷两元素非金属性的强弱
测定同温同浓度的Na3PO4和Na3AsO4水溶液的pH
D
欲除去苯中混有的苯酚
向混合液中加入浓溴水,充分反应后,过滤
【答案】AC
考点:考查化学实验方案的设计与评价,涉及用钠与乙酸、乙醇反应的快慢比较羟基氢的活泼性、如何检验CH2
=CHCHO分子中的碳碳双键、测定最高价含氧酸盐的pH确定元素非金属性的强弱、除去苯中混有的苯酚等实验操作、预期实验现象和结论的辨别。
11.下列实验操作、现象与结论对应关系正确的是
选项
实验操作
实验现象与结论
A
向盛有Fe(NO3)2溶液的试管中加入0.1mol·L-1 H2SO4溶液
试管口出现红棕色气体。则溶液中NO3-被Fe2+还原为NO2
B
向样品溶液中先滴加过量的稀盐酸,再滴加BaCl2溶液
先滴加稀盐酸无现象,滴加BaCl2后出现白色沉淀。说明样品溶液中一定含有SO42-
C
向0.1mol·L-1 Na2CO3溶液中,滴加2滴酚酞显浅红色,微热
红色加深。说明盐类水解是吸热反应
D
向淀粉溶液中加入稀H2SO4,加热几分钟,冷却后再加入新制Cu(OH)2悬浊液,加热
无砖红色沉淀生成。表明淀粉没有水解生成葡萄糖
【答案】BC
考点:考查化学实验方案的设计与评价,涉及硝酸亚铁与稀硫酸反应的原理及现象、硫酸根离子的检验、盐类水解、淀粉是否水解等。
12.如下实验操作正确且能达到实验目的的是
A.用铁粉与稀硝酸反应,制取少量氢气,用排水法收集
B.在蒸发皿中给十水碳酸钠加热脱水
C.用酸式滴定管量取6.55mL的KMnO4溶液
D.用分液漏斗分离溴乙烷与氢氧化钠溶液发生反应后的生成物
【答案】C
考点:考查考生对常见单质及化合物的性质的掌握程度;考查考生对物质的加热、量取、分离、提纯等基本实验操作知识和技能的掌握程度。
13.用下列实验装置进行的实验中,不能达到相应实验目的的是
A.用图①所示实验装置排空气法收集H2气体
B.图②装置可以用来验证化学能转化为电能
C.图③铁片最终完全溶解,且高锰酸钾溶液褪色
D.图④所示实验可比较硫、碳、硅三种元素的非金属性强弱
【答案】BC
【解析】:氢气比空气轻,浮在空气上面,则短进长出排空气时可以收集密度比空气小的气体,故A正确;图②装置不是锌铜原电池,因为没有形成闭合回路,应该用盐桥将两烧杯的溶液连接起来,故B错误;铁片不能溶解,因为常温下浓硫酸能使铁片钝化,酸性高锰酸钾溶液也不能褪色,故C错误;导管口有气泡逸出,硅酸钠溶液中有白色胶状沉淀产生,前者说明硫酸的酸性比碳酸强,后者说明碳酸的酸性比硅酸强,非金属元素的最高价含氧酸酸性越强,非金属性就越强,故D正确。
考点:考查化学实验方案的评价或设计,主要涉及常见气体的收集方法、原电池的构成、验证铁或浓硫酸的主要性质、硫酸碳酸硅酸的酸性强弱比较等知识。
14.下列实验方法正确的是
A.除去NaCl溶液中的Cl2,可加入酒精后分液
B.滴定管用蒸馏水洗净后,直接装入标准浓度的溶液滴定
C.用排水法收集稀HNO3和Cu反应产生的NO气体
D.用KSCN溶液和氯水鉴别FeCl3溶液中是否含有FeCl2
【答案】C
考点:考查化学实验基本操作,涉及萃取、滴定管的使用、NO的制备和收集方法、检验亚铁离子的方法等。
15.(双选)下列实验方法正确的是
A.用无水乙醇提取碘水中的碘单质
B.加入稀HNO3和BaCl2溶液产生白色沉淀的溶液中一定含SO42-
C.可用FeCl3溶液一次性鉴别CCl4、苯酚溶液、NaI溶液和NaCl溶液
D.玻璃棒在配制0.1mol/L NaCl溶液与粗盐提纯的实验中所起的作用相同
【答案】CD
【解析】:乙醇与水混溶不分层,不适合作碘水的萃取剂,应选择四氯化碳或苯,故A错误;稀硝酸具有强氧化性,能将亚硫酸根离子氧化为硫酸根离子,且银离子与氯化钡反应生成的白色氯化银沉淀不溶于稀硝酸,因此可溶性银盐溶液、亚硫酸盐溶液、硫酸盐溶液都能产生相同的现象,应先滴入适量盐酸无明显变化,后滴入少量氯化钡溶液产生白色沉淀,说明待测溶液中一定含有硫酸根离子,故B错误;向四种待测溶液中分别加入适量氯化铁溶液,出现分层现象的是四氯化碳,溶液变为紫色的是苯酚溶液,溶液由无色变为褐或黄色的是碘化钠溶液,无明显变化的是氯化钠溶液,因为四氯化碳不溶于水、密度比水大,苯酚遇氯化铁溶液变紫色,铁离子将碘离子氧化为单质碘,故C正确;配制一定物质的量浓度溶液时,玻璃棒其搅拌、引流作用,粗盐提纯过程中,玻璃棒先后起搅拌、引流作用,故D正确。
考点:考查化学实验方案的设计与评价,涉及选择碘水的萃取剂、硫酸根离子的检验、物质的鉴别、玻璃棒在配液和粗盐提纯中的用途,硝酸的强氧化性、苯酚的显色反应、铁离子的氧化性、碘离子的还原性、单质碘的溶解性等。
16.下列有关实验操作的叙述正确的是
A.配制FeCl3溶液时,将FeCl3溶解在较浓的盐酸中,再用水稀释到所需浓度
B.进行焰色反应时,所用铂丝先用NaOH溶液洗涤并充分灼烧
C.用CCl4萃取碘水中的I2时,有机层从分液漏斗的上端倒出
D.酸碱中和滴定时,锥形瓶需用待测液润洗2次,再加入待测液
【答案】A
考点:考查化学实验基本操作,涉及配制能水解的盐溶液的方法、焰色反应、钠元素的焰色反应、萃取、四氯化碳与水的密度关系、酸碱中和滴定、锥形瓶的使用方法等。
17.下列实验能达到目的的是
A.用锌与稀硝酸制备H2
B.用酸性KMnO4溶液鉴别1-戊烯和甲苯
C.用丁达尔效应鉴别鸡蛋白溶液和食盐水
D.用水来除去NO2中少量的NO
【答案】C
【解析】:锌是氢前金属,与非氧化性酸发生置换反应,放出氢气,而稀硝酸是氧化性酸,与锌反应生成硝酸锌、一氧化氮和水,故A错误;1-戊烯属于烯烃,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,甲苯是苯的同系物,苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色,因此不能选择酸性高锰酸钾溶液鉴别,应选择Br2的CCl4溶液,故B错误;鸡蛋白溶液属于胶体,食盐水是溶液,前者具有明显的丁达尔效应,后者无丁达尔效应,故C正确;NO不溶于水,而NO2易溶于水,发生反应生成硝酸和NO,因此不能用水除去NO2中混有少量的NO,故D错误。
考点:考查化学实验基本操作,涉及氢气的制法、烯烃和苯的同系物的性质、丁达尔效应、混合物的分离与提纯等。
18.下列实验不能达到目的的是
A.用AlCl3溶液和过量氨水制备Al(OH)3
B.用NH4Cl和Ca(OH) 2固体混合加热制备NH3
C.用NaOH溶液除去苯中的溴
D.用足量铜粉除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质
【答案】D
考点:考查化学实验方案的设计与评价,涉及氢氧化铝的制备、氨气的实验室制法、除去苯中的溴、除去氯化亚铁中的氯化铁等。
19.下图为细菌冶铜和火法冶铜的主要流程。
(1) 硫酸铜溶液一般呈________(填“酸”、“碱”或“中”)性,原因是________ (用离子方程式表示)。写出电解硫酸铜溶液的化学方程式:______________(电解过程中,始终无氢气产生)。
(2)细菌冶金又称微生物浸矿,是近代湿法冶金工业上的一种新工艺。细菌冶铜与火法冶铜相比,优点为________________(写出一点即可)。
(3)
用惰性电极分别电解浓的氯化铜溶液和硫酸铜溶液。电解浓的氯化铜溶液时发现阴极有金属铜生成,同时阴极附近会出现棕褐色溶液。而电解硫酸铜溶液时,没有棕褐色溶液生成。下面是关于棕褐色溶液成分的探究:
①有同学认为,阴极附近出现的棕褐色溶液是氯气反应的结果,你认为他的猜测是否正确?________(填“正确”或“不正确"),原因是__________
资料1:
一般具有混合价态(指化合物中同一元素存在两种不同的化合价,如Fe3O4中的 Fe元索)的物质的颜色比单一价态的物质的颜色要深。
资料2:
CuCl微溶于水,能溶于浓盐酸。
②猜想:棕褐色溶液中可能含有的离子是________(填3种主要离子符号)。
③验证猜想:完成实验方案(配制棕褐色溶液)。
取少量________固体于试管中,加入________使其溶解,再加入________溶液,观察现象。
④已知电解前,U形管中加入了________100mL0.5 mol . L-1 CuCl2溶液,电解结朿时电路中一共转移了 0.03 mol电子,且阴极生成0. 64 g铜,则形成的低价阳离子的物质的量为________mol。
【答案】(1)酸(1分);Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+(1分);2CuSO4+2H2O电解
=
2H2SO4+2Cu+O2↑(2分)
(2)节约能源、环保、设备简单、操作方便.工艺条什易控制、投资少、成本低(或适宜处理贫矿、废矿、尾矿、炉渣等)(或其他合理答案)(2分)
(3)①不正确(1分);阴极不会产生氯气(2分)
②Cu2+、Cu+、Cl-、[CuCl2]-(只要写前三个即可)(2分)
③氯化亚铜;浓盐酸;氯化铜(所加|式剂顺序不对扣1分)(各1分)
④0.01(2分)
考点:本题以电解产物进行相关的探究,考查元素及化合物知识、电解原理、氧化还原理论和化学计算等相关问题。
20.某铜矿石主要含Cu2(OH)2CO3,还含少量Fe、Si的化合物。实验室以此铜矿石为原料制备CuSO4·5H2O
及CaCO3,部分步骤如下:
铜矿石
稀硫酸
H2O2
CuO
过滤
SiO2
溶液A
溶液B
CO2
Fe(OH)3
溶液C
CuSO4·5H2O
请回答下列问题:
(1)溶液A除含有Cu2+外,还可能含有的金属离子有________(填离子符号),验证所含离子所用的试剂是______________。
(2)可用生成的CO2制取优质碳酸钙。制备时,先向氯化钙溶液中通入氨气,再通入CO2。
①实验室通常采用加热氯化铵和氢氧化钙混合物的方法制取氨气。某学习小组选取下图所给部分装置制取并收集纯净的氨气。
如果按气流方向连接各仪器接口,你认为正确的顺序为a→______、______→______、______→ i。其中与i相连漏斗的作用是______________。
②实验室中还可用固体氢氧化钠和浓氨水制取少量氨气,下列最适合完成该实验的简易装置是
_________(填编号)
(3)测定铜矿石中Cu2(OH)2CO3质量百分含量的方法是:a.将1.25g铜矿石制取的CuSO4·5H2O于锥形瓶中,加入适量水完全溶解;b.向溶液中加入100mL0.25mol/L的氢氧化钠溶液使Cu2+完全沉淀;c.过滤;d.滤液中的氢氧化钠溶液用0.5mol/L盐酸滴定至终点,耗用10mL盐酸。则铜矿石中Cu2(OH)2CO3
质量分数为_____________。
【答案】(11分)(1)Fe2+、Fe3+;酸性高锰酸钾溶液、KSCN溶液。(4分,各1分,其他合理答案也得分)
(2)①a→g、h→e、d→ i (2分),防止倒吸(1分);②A(2分) (3)88.8%(2分)
②用固体氢氧化钠和浓氨水制取少量氨气,因此需要分液漏斗。反应不需要加热,且氨气用向下排空气法收集,所以正确的答案选A。
(3)消耗盐酸的物质的量是0.01L×0.5mol/L=0.005mol,则根据方程式NaOH+HCl=NaCl+H2O可知,与盐酸反应的氢氧化钠是0.005mol。氢氧化钠的物质的量是0.1L×0.25mol/L=0.025mol,则与硫酸铜反应的氢氧化钠是0.025mol-0.005mol=0.020mol。则根据方程式2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4可知,硫酸铜的物质的量是0.020mol÷2=0.010mol,所以根据原子守恒可知,铜矿石中Cu2(OH)2CO3的物质的量是0.010mol÷2=0.005mol,所以Cu2(OH)2CO3质量分数为×100%=88.8%。
考点:考查离子检验、氨气制备、物质含量的测定以及实验方案的设计与评价等
21.2012年冬天,我国城市空气污染状况受到人们的强烈关注。在空气质量报告中,SO2的指数是衡量空气质量好坏的重要指标。为了测定空气中的SO2含量,有三位同学分别采用了以下测定方法。
I.氧化还原法:甲同学拟采用下图所示的装置进行实验:
(1)该实验需要80mL5×10-4mol/L的碘溶液,甲同学应称量I2 g(精确到0.001),选择_______mL的容量瓶进行配制。该实验所涉及的氧化还原反应原理为
(用化学方程式表示),该实验原理是利用了SO2的 性。
(2)在甲同学所配碘溶液浓度准确,并且量取药品及实验过程中各种读数均无错误的情况下,利用上述装置所测定的SO2含量仍然比实际含量低,请分析其中可能的原因 .
Ⅱ.重量法:乙同学拟用右图所示简易装置进行实验。实验操作如下:按图安装好仪器,在广口瓶中盛放足量的H2O2水溶液,用规格为20mL的针筒抽气100次,使空气中的SO2被H2O2水溶液充分吸收(SO2+H2O2=H2SO4)。在吸收后的水溶液中加入足量的BaCl2溶液,生成白色沉淀,经过滤、洗涤、干燥等步骤后进行称量,得白色固体0.182mg。
(3)取样处空气中SO2含量为 mg/L(精确到0.001)。
(4)已知,常温下BaSO3的KSP为5.48×10-7饱和亚硫酸溶液中c(SO2-3)=6.3×10-8mol/L。有同学认为以上实验不必用H2O2吸收SO2,直接用0.1mol/L BaCl2溶液来吸收SO2即可产生沉淀,请用以上数据分析这样做是否可行 .
III.仪器法:丙同学直接使用一种SO2浓度智能监测仪测定空气中的SO2含量,这种监测仪是利用电化学原理,根据电池产生电流的强度来准确测量SO2浓度的。该电池总的化学反应原理为:2SO2+O2+2H2O=2H2SO4
(5)请写出该电池负极的电极反应式 。
【答案】(12分)(1)0.013g(1分);100(1分) SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI(1分);还原性(1分)
(2)①装置气密性差 ②抽气速度过快 ③SO2易溶于水而装置中的棉花团不干燥 ④部分SO2溶于水后与水中溶解的少量O2反应生成硫酸而损失(其他合理答案亦可)(2分) (3)0.025(2分)
(4)因溶液中c(Ba2+)=0.1mol/L,c(SO32-)≤6.3×10-8mol/L,其离子积c(Ba2+)×c(SO32-)≤6.3×10-9<Ksp(BaSO3)=5.48×10-7,所以直接用0.1mol/LBaCl2溶液来吸收SO2不能产生BaSO4沉淀(2分)
(5)SO2+2H2O-2e-=2SO42-+4H+(2分)
(3)0.182mg白色沉淀是硫酸钡,则根据S原子时候可知,SO2的质量是×64=0.050mg,所以取样处空气中SO2含量为=0.025 mg/L.
(4)由于溶液中c(Ba2+)=0.1mol/L,c(SO32-)≤6.3×10-8mol/L,其离子积c(Ba2+)×c(SO32-)≤6.3×10-9<Ksp(BaSO3)=5.48×10-7,所以直接用0.1mol/LBaCl2溶液来吸收SO2不能产生BaSO4沉淀。
(5)因为原电池中负极失去电子,发生氧化反应。所以根据总的反应式可知,负极是SO2失去电子,被氧化生成硫酸,负极电极反应式是SO2+2H2O-2e-=2SO42-+4H+。
考点:考查物质的量浓度的配制;氧化还原反应方程式的书写;误差分析;物质含量的测定;电极反应式的书写等
22.某消毒液的主要成分为NaCl和NaClO,在空气中易吸收CO2而变质,且NaCl和NaClO在酸性条件下可发生反应:ClO- + Cl- + 2H+ = Cl2↑+ H2O。某学习小组拟探究该消毒液的变质情况。
(1)取适量消毒液放在试管中,加入足量一定浓度的硫酸,有气体放出。通过下列装置检验气体的成分可以判断消毒液是否变质。
学习小组研究后认为变质情况可能有三种:甲:部分变质;乙:未变质;丙: 。
为了验证可能为甲,请完成下列实验方案。限选试剂:
①98%的浓硫酸 ②1%的品红溶液 ③1.0 mol·L-1 的KI-淀粉溶液 ④1.0 mol·L-1 的NaOH溶液 ⑤澄清石灰水 ⑥饱和NaCl溶液
所加试剂
预期现象和结论
试管A中加足量 (填序号);
试管B中加1%品红溶液;
试管C中加 (填序号)。
若___ ___,
则甲成立。
(2)用滴定法测定消毒液中NaClO的浓度(滴定过程涉及的反应有:NaClO + Na2SO3 = NaCl + Na2SO4 ;2KMnO4 + 5Na2SO3+ 3H2SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + 5Na2SO4 + 3H2O)。实验步骤如下:
①量取25.00 mL消毒液放入锥形瓶中,加入过量的a mol·L-1 Na2SO3溶液v1 mL;
②在使用滴定管之前首先进行的操作是____;将b mol·L-1的酸性KMnO4溶液装入 中;滴定,KMnO4和剩余的Na2SO3发生反应。当溶液由无色变成浅红色,且保持半分钟内红色不褪时,停止滴定,记录数据。
③重复滴定操作2次,平均消耗酸性KMnO4溶液v2 mL。则消毒液中NaClO的浓度为 mol·L-1(用含a、b、v1、v2的代数式表示)。
【答案】(15分)(1)全部变质(2分);
③(2分)
⑤(2分)
A中溶液变蓝色,B中溶液不褪色,
C中溶液变浑浊(2分)
(2)检查滴定管是否漏液(或检漏)(2分);②酸式(2分);③(av1-5/2bv2)×1/25 (3分)
(3)②在使用滴定管之前首先进行的操作是检查滴定管是否漏液(或检漏);酸性KMnO4溶液具有强氧化性,可以腐蚀橡皮管,应装入酸式滴定管中。
③25.00mL消毒液需要酸性KMnO4溶液体积为v2mL,KMnO4的物质的量为v2×10-3L×bmol/L=v2×b×10-3mol。根据反应的方程式可得出关系式5Na2SO3~2KMnO4,据此可知25.00mL溶液未反应n(Na2SO3)=2.5×v2×b×10-3mol。25mL溶液中加入的总的n(Na2SO3)=v1×10-3L×a mol/L=v1×a×10-3mol,参加反应的亚硫酸钠为v1×a×10-3mol-2.5×v2×b×10-3mol=(v1a-2.5 v2b)×10-3mol,根据关系式NaClO~Na2SO3可知,25mL溶液中n(NaClO)=(v1a-2.5 v2b)×10-3mol,所以消毒液中NaClO的浓度为=
=(av1-5/2bv2)×1/25。
考点:考查物质的检验、仪器的选择、实验方案设计与评价以及物质的量浓度的有关计算等
23.I.铁是人体必须的微量元素,绿矾(FeSO4·7H2O)是治疗缺铁性贫血药品的重要成份。
(1)FeSO4溶液在空气中会因氧化变质产生红褐色沉淀,其发生反应的离子方程式是 ;实验室在配制FeSO4溶液时常加入 以防止其被氧化,请你设计一个实验证明FeSO4溶液是否被氧化 。
(2)测定绿矾样品含量的实验步骤:
a. 称取5.7g样品,溶解,配成250mL溶液
b.量取25mL待测溶液于锥形瓶中
c.用硫酸酸化的0.01mol/L KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液体积为40mL
根据以上步骤回答下列问题:
①用硫酸酸化的KMnO4滴定终点的标志是 。
②计算上述产品中FeSO4·7H2O的质量分数为 。
II.硫酸亚铁铵(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]较硫酸亚铁不易被氧气氧化,常用于代替硫酸亚铁。
(3)硫酸亚铁铵不易被氧化的原因 。
(4)为检验分解产物的成份,设计如下实验装置进行实验,加热A中硫酸亚铁铵至分解完全。
①A中固体充分加热较长时间后,通入氮气,目的是 。
②装置B中BaC12溶液的作用是为了检验分解产物中是否有SO3气体生成,若含有该气体,观察到的观象为 。
③实验中,观察到C中有白色沉淀生成,则C中发生的反应为 (用离子方程式表示)
【答案】(16分)I.(1)12Fe2++3O2+6H2O=4Fe(OH)3↓+8Fe3+(其它合理答案也给分)(2分);
铁粉(1分);取少量FeSO4溶液置于试管中,加数滴KSCN溶液,如果溶液变红,则说明FeSO4溶液已被氧化,如不变红,则说明FeSO4溶液没有被氧化。(2分)
(2)①当最后一滴酸性高锰酸钾溶液滴入锥形瓶恰好出现浅紫红色,半分钟内不褪色,说明达到终点。(2分) ②97.54%(3分)
Ⅱ.(3)硫酸亚铁铵溶液中NH4+水解增大c(H+),抑制了上述氧化还原反应的进行。(2分)
(4)①使分解产生的气体在B和C中被吸收充分(1分)②溶液变混浊或出现白色沉淀(1分)
③SO2+H2O2+Ba2+=BaSO4↓+2H+或SO2+H2O2=SO42-+2H+、SO42-+Ba2+=BaSO4↓(2分)
②消耗高锰酸钾的物质的量是0.01mol/L×0.04L=0.0004mol。反应中锰元素的化合价从+7价降低到+2价,得到5个电子,铁元素的化合价从+2价升高到+3价,失去1个电子,所以根据电子的得失守恒可知,25ml溶液中硫酸亚铁的物质的量是0.0004mol ×5=0.002mol。所以产品中FeSO4·7H2O的质量分数为×100%=97.54%。
Ⅱ.(3)由于硫酸亚铁铵在溶液中电离出的NH4+水解,溶液显酸性增大c(H+),抑制了上述氧化还原反应的进行,所以硫酸亚铁铵不易被氧化。
(4)①由于硫酸亚铁铵加热分解生成气体被装置B和C吸收,所以通入氮气的目的是使分解产生的气体在B和C中被吸收充分。
②三氧化硫溶于水生成硫酸,进而生成硫酸钡白色沉淀。所以若含有该气体,观察到的观象为溶液变混浊或出现白色沉淀。
③双氧水具有强氧化性,如果C中有白色沉淀生成,这说明反应中有SO2生成,SO2被双氧水氧化生成硫酸,进而生成硫酸钡白色沉淀,所以C中发生的反应为SO2+H2O2+Ba2+=BaSO4↓+2H+或SO2+H2O2=SO42-+2H+、SO42-+Ba2+=BaSO4↓。
考点:考查铁及其化合物的性质;铁离子和SO42-检验;试剂的配制、滴定实验终点判断;物质含量的测定和计算;氧化还原反应方程式的书写等
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