2016高考化学一轮复习限时训练102化学实验方案的设计与评价 8页

综合课时2　化学实验方案的设计与评价 ‎(时间：45分钟)‎ 一、不定项选择题(每小题有1～2个选项符合题意)‎ ‎1．下列有关实验现象的预测或装置的选用正确的是 ‎(　　)。‎ A．用装置(Ⅰ)加热草酸晶体获取某些气体(草酸晶体的熔点101.5 °C，分解温度约为150 °C)‎ B．用装置(Ⅱ)进行实验时，酸性KMnO4溶液中出现气泡，且颜色逐渐褪去 C．用装置(Ⅲ)进行实验时，广口瓶内先有浅红棕色气体出现后又变为无色，且不会产生空气污染 D．用装置(Ⅳ)分离溴苯和苯的混合物 解析　由题给信息可知，草酸晶体熔点101.5°C低于分解温度150°C，未分解就先熔化，故试管口应向上倾斜，A项错误；浓硫酸与蔗糖(含少量水)作用，有CO2、SO2生成，SO2能还原高锰酸钾，从而使酸性高锰酸钾溶液褪色，B项正确；C项中产生的NO污染空气，错误；D项装置中缺少温度计，错误。‎ 答案　B ‎2．下列实验方案正确且能达到相应实验预期目的且安全的是 ‎(　　)。‎ ‎ ‎ 答案　A ‎3．下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是 ‎(　　)。‎ 选项 实验操作 现象 解释或结论 A 常温下铜片插入浓硫酸中 无明显现象 常温下铜遇浓硫酸钝化 B 将水蒸气通过灼热的铁粉 铁粉变成红棕色粉末 铁粉与水在高温下发生反应 C 将SO2通入滴有酚酞的NaOH溶液中 溶液红色褪去 SO2具有漂白性 D 向某溶液中先加入稀盐酸，后加入氯化钡溶液 先加稀盐酸无明显现象，后加氯化钡溶液有白色沉淀生成 溶液中存在SO 答案　D ‎4．下列实验的解释或结论错误的是 ‎(　　)。‎ 选项 实验 解释或结论 A 向某溶液中加入NaOH并微热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体 原溶液中一定存在NH B 试样溶解后加入硝酸钡溶液，产生白色沉淀，加入稀硝酸沉淀不溶解 亚硫酸钠试样已经变质 C 用激光笔照射水玻璃，有丁达尔效应 SiO水解生成硅酸胶体 D 锅炉水垢中含有的CaSO4，可先用Na2CO3溶液处理，后用酸除去 Ksp(CaSO4)Ksp(CaCO3)。‎ 答案　BD ‎5．下列实验操作与预期目的或所得结论一致的是 ‎(　　)。‎ A．用铂丝蘸取某溶液进行焰色反应，火焰呈黄色，证明该溶液中一定不含有K＋‎ B．向浓度均为0.1 mol·L－1NaCl和NaI混合溶液中滴加少量AgNO3溶液，出现黄色沉淀，说明Ksp(AgCl)＞Ksp(AgI)‎ C．向某溶液中加入硝酸酸化的BaCl2溶液，出现白色沉淀，说明该溶液一定含有SO D．在乙酸、乙醇与乙酸乙酯的混合物中加入适量饱和烧碱溶液充分混合后分液，可得到较纯净的乙酸乙酯 解析　选项A中，未透过蓝色钴玻璃观察焰色，故无法检验出K＋，选项A错误；选项B中先出现AgI沉淀，说明Ksp(AgCl)＞Ksp(AgI)，选项B正确；选项C中可能有Ag＋、SO、SO，选项C错误；选项D中，乙酸乙酯在烧碱溶液中能水解，选项D错误。‎ 答案　B ‎6．(2011·江苏，19)高氯酸铵(NH4ClO4)是复合火箭推进剂的重要成分，‎ 图1‎ 实验室可通过下列反应制取：‎ NaClO4(aq)＋NH4Cl(aq)NH4ClO4(aq)＋NaCl(aq)‎ ‎(1)若NH4Cl用氨气和浓盐酸代替，上述反应不需要外界供热就能进行，其原因是_______‎ ‎_____________________________________。‎ ‎(2)反应得到的混合溶液中NH4ClO4和NaCl的质量分数分别为0.30和0.15(相关物质的溶解度曲线见图1)。从混合溶液中获得较多NH4ClO4晶体的实验操作依次为 (填操作名称)_________________ _______________、干燥。‎ ‎(3)样品中NH4ClO4的含量可用蒸馏法进行测定，蒸馏装置 如图2所示(加热和仪器固定装置已略去)，实验步骤如下：‎ 步骤1：按图2所示组装仪器，检查装置气密性。‎ 图2‎ 步骤2：准确称取样品a g(约0.5g)于蒸馏烧瓶中，加入约150 mL水溶解。‎ 步骤3：准确量取40.00 mL约0.1 mol·L－1 H2SO4溶液于锥形瓶中。‎ 步骤4：经分液漏斗向蒸馏瓶中加入20 mL 3 mol·L－1 NaOH 溶液。‎ 步骤5：加热蒸馏至蒸馏烧瓶中剩余约100 mL溶液。‎ 步骤6：用新煮沸过的水冲洗冷凝装置2～3次，洗涤液并入锥形瓶中。‎ 步骤7：向锥形瓶中加入酸碱指示剂，用c mol·L－1 NaOH标准溶液滴定至终点，消耗NaOH标准溶液 V1 mL 步骤8：将实验步骤1～7重复2次 ‎①步骤3中，准确量取40.00 mL H2SO4 溶液的玻璃仪器是________。‎ ‎②步骤1～7中，确保生成的氨被稀硫酸完全吸收的实验是________(填写步骤序号)。‎ ‎③为获得样品中NH4ClO4的含量，还需补充的实验是________。‎ 解析　(1)氨气和浓盐酸的反应是放热反应。(2)由于NH4ClO4受热易分解，其溶解度受温度的影响变化很大，且温度越高其溶解度越大，而氯化钠的溶解度受温度的影响变化不大，因此要获得其晶体，采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，为了减少其溶解，采用冰水洗涤。(3)①滴定管能读到小数点后两位，因此选择酸式滴定管量取硫酸。②检查装置的气密性以免氨气逸到空气中；充分加热蒸馏烧瓶中的液体，使氨气完全逸出被吸收；把冷凝管洗涤，并将洗涤液也加到锥形瓶中，保证氨气不损失。③硫酸的浓度约为0.1‎ ‎ mol·L－1，要求获得NH4ClO4的含量，需要知道硫酸的准确浓度。‎ 答案　(1)氨气与浓盐酸反应放出热量　(2)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、冰水洗涤　(3)①酸式滴定管　②1,5,6　③用NaOH标准溶液标定H2SO4溶液的浓度(或不加高氯酸铵样品，保持其他条件相同，进行蒸馏和滴定实验)‎ ‎7．辉铜矿主要成分为Cu2S，软锰矿主要成分为MnO2，它们都含有少量SiO2、Fe2O3等杂质。工业上综合利用这两种矿物制备硫酸锰和碱式碳酸铜的主要工艺流程如下：‎ 已知：①MnO2能将金属硫化物中的硫氧化为单质硫；‎ ‎②[Cu(NH3)4]SO4常温稳定，在热水中会分解生成NH3；‎ ‎③部分金属阳离子生成氢氧化物沉淀的pH范围如下表所示(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 mol·L－1计算)。‎ 开始沉淀的pH 沉淀完全的pH Fe3＋‎ ‎1.1‎ ‎3.2‎ Mn2＋‎ ‎8.3‎ ‎9.8‎ Cu2＋‎ ‎4.4‎ ‎6.4‎ ‎(1)酸浸时，为了提高浸取率可采取的措施有_______________________________‎ ‎________________________(任写一点)。‎ ‎(2)酸浸时，得到的浸出液中主要含有CuSO4、MnSO4等。写出该反应的化学方程式：__________________________________________________________。‎ ‎(3)调节浸出液pH的范围为______________________，其目的是_________________________________________________________________。‎ ‎(4)本工艺中可循环使用的物质是_______________________________________________________(写化学式)。‎ ‎(5)在该工艺的“加热驱氨”环节，若加热的温度过低或过高，都将造成________________________________________________________________。‎ ‎(6)用标准BaCl2溶液测定样品中MnSO4·H2O质量分数时，发现样品纯度大于100%(测定过程中产品的误差可忽略)，其可能原因有______________________________________________________(任写一种)。‎ 解析　(1)提高浸出率可以从提高单位时间内的速率分析。(2)由流程图可知反应物为辉铜矿、软锰矿和硫酸，生成物有CuSO4、MnSO4，再由信息①可知MnO2氧化硫元素得硫单质，Cu2S中Cu为＋1价升到＋2价，S从－2价升到0价，根据得失电子守恒以及原子守恒配平方程式。(3)调节pH的目的是为了除去其中的 Fe3＋，而Mn2＋、Cu2＋不能沉淀。所以pH要大于Fe3＋全部沉淀时的值，而小于Cu2＋开始沉淀的pH。(4)由工艺流程图可知，循环利用的是NH3(加入氨水，生成氨气)。(5)温度过低生成[Cu(NH3)4]SO4，温度过高，碱式碳酸铜分解。(6)BaCl2是通过沉淀SO来测定样品含量的，样品纯度大于100%，说明SO含量大，一是混有硫酸盐杂质，二是失去了部分结晶水。‎ 答案　(1)粉碎矿石或适当升高温度或搅拌(其他合理答案也得分)‎ ‎(2)Cu2S＋2MnO2＋4H2SO4===2CuSO4＋2MnSO4＋S↓＋4H2O　(3)3.2≤pH<4.4或[3.2,4.4)‎ 使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去　(4)NH3(多写CO2不扣分，不写NH3给0分)　(5)碱式碳酸铜产量减少　(6)混有硫酸盐杂质或部分晶体失去结晶水 ‎8．NiSO4·6H2O是一种绿色易溶于水的晶体，广泛用于化学镀镍、生产电池等。可由电镀废渣(除含镍外，还含有Cu、Fe、Cr等杂质)为原料获得。工艺流程如下图：‎ 已知：25°C时，几种金属氢氧化物的溶度积常数和完全沉淀的pH范围如下表所示。‎ Fe(OH)2‎ Fe(OH)3‎ Cr(OH)3‎ Ni(OH)2‎ Ksp ‎8.0×10－16‎ ‎4.0×10－38‎ ‎6.0×10－31‎ ‎6.5×10－18‎ 完全沉淀pH ‎≥9.6‎ ‎≥3.2‎ ‎≥5.6‎ ‎≥8.4‎ 注：NiCO3是一种不溶于水易溶于强酸的沉淀。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)下列措施可行，且能提高废渣浸出率的有________(填字母)。‎ A．升高反应温度 B．增大压强 C．在反应过程中不断搅拌 ‎(2)在滤液Ⅰ中加入6%的H2O2，其作用是________________(用离子方程式表示)；加入NaOH调节pH的范围是________，为了除去溶液中的________离子。‎ ‎(3)滤液Ⅱ的主要成分是________。‎ ‎(4)检验Ni2＋已完全沉淀的实验方法是________________________________。‎ ‎(5)操作Ⅰ的实验步骤依次为：‎ ‎①________________；‎ ‎②________________；‎ ‎③蒸发浓缩、冷却结晶，过滤得NiSO4·6H2O晶体；‎ ‎④用少量乙醇洗涤NiSO4·6H2O晶体并晾干。‎ 解析　(1)是非气体物质反应，压强不影响反应速率，选项A、C正确。(2)H2O2是绿色氧化剂，把Fe2＋氧化成Fe3＋；加入NaOH溶液调pH是为了除去Fe3＋和 Cr3＋，不除Ni2＋，故要把pH调到5.6到8.4间。(3)滤液Ⅱ含NaOH溶液调节pH的产物Na2SO4和未反应的NiSO4。(5)操作Ⅰ是先过滤得到NiCO3沉淀，然后将NiCO3酸溶，再从NiSO4 溶液中获取结晶水合物。‎ 答案　(1)AC ‎(2)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋2H2O　[5.6,8.4)　Fe3＋、Cr3＋‎ ‎(3)Na2SO4、NiSO4‎ ‎(4)静置后向上层清液中再加入Na2CO3溶液，没有沉淀生成 ‎(5)①过滤，并用蒸馏水洗涤沉淀2～3次　②向沉淀中滴加稀H2SO4，直至恰好完全溶解 ‎9．(2013·江苏，19)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＋Na2CO3===FeCO3↓＋Na2SO4‎ FeCO3＋C6H8O7===FeC6H6O7＋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1.0 mol·L－1计算)。‎ 金属离子 开始沉淀的pH 沉淀完全的pH Fe3＋‎ ‎1.1‎ ‎3.2‎ Al3＋‎ ‎3.0‎ ‎5.0‎ Fe2＋‎ ‎5.8‎ ‎8.8‎ ‎(1)制备FeCO3时，选用的加料方式是________(填字母)，原因________________________‎ ‎___________。‎ 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。请结合右图的绿矾溶解度曲线，补充完整由硫铁矿烧渣制备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。‎ 解析　本题考查化学实验，意在考查考生的实验操作能力及实验设计能力，同时考查了考生对铁及其化合物性质的理解与应用能力。(1)碳酸钠溶液水解显碱性，Fe2＋在碱性环境中会生成氢氧化亚铁沉淀，故应在硫酸亚铁中加入碳酸钠溶液。(2)检验FeCO3沉淀是否洗涤干净，即检验洗涤液中是否含有SO，可以用酸化的氯化钡溶液检验，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净。(3)Fe2＋具有还原性，易被空气中的氧气氧化，加入铁粉可以防止其被氧化。铁可与酸(柠檬酸)反应，故可用柠檬酸直接处理多余的铁粉，使之生成柠檬酸亚铁。(4)加入乙醇可以抑制柠檬酸亚铁在水中的溶解，提高柠檬酸亚铁的产率。(5)硫铁矿烧渣与稀硫酸反应，生成硫酸铁和硫酸铝，二氧化硅不溶于稀硫酸，故接下来的操作是“过滤”，滤液中含有铁离子和铝离子，向滤液中加入足量的强碱，铁离子以沉淀的形式析出，铝元素以偏铝酸根离子的形式存在于溶液中，再过滤，滤渣为氢氧化铁，加硫酸得到硫酸铁，然后再加铁粉生成硫酸亚铁；最后加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温干燥，即得硫酸亚铁晶体(绿矾)。‎ 答案　(1)c　避免生成Fe(OH)2沉淀 ‎(2)取最后一次的洗涤滤液1～2 mL于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净 ‎(3)①防止＋2价的铁元素被氧化　②加入适量柠檬酸让铁粉反应完全 ‎(4)降低柠檬酸亚铁在水中的溶解量，有利于晶体析出 ‎(5)“(过滤，)向反应液中加入足量的铁粉，充分搅拌后，滴加NaOH溶液调节反应液的pH约为5，过滤”或“过滤，向滤液中滴加过量的NaOH溶液，过滤，充分洗涤固体，向固体中加入足量稀硫酸至固体完全溶解，再加入足量的铁粉，充分搅拌后，过滤”　(滴加稀硫酸酸化，)加热浓缩得到60 ℃饱和溶液，冷却至0 ℃结晶，过滤，少量冰水洗涤，低温干燥