2020版高考化学(课标Ⅲ)一轮课件:专题二十二 实验方案的设计与评价 .pptx
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1、专题二十二 实验方案的设计与评价,高考化学 (课标),A组 课标卷区题组,五年高考,考点一 制备实验方案的设计与评价,1.(2019课标,12,6分)下列实验不能达到目的的是 ( ),答案 A 本题涉及常见物质的制备方法及除杂知识,通过物质制备的原理,考查了化学实验 与探究能力;依据探究目的设计实验,体现了科学探究与创新意识的学科核心素养。 A项,Cl2+2Na2CO3+H2O 2NaHCO3+NaCl+NaClO,故将Cl2通入Na2CO3溶液中不能制备较高 浓度的HClO溶液,错误;B项,MnO2作催化剂可以加快H2O2的分解速率,正确;C项,乙酸和Na2CO3 溶液可以反应,乙酸乙酯在饱
2、和Na2CO3溶液中的溶解度较低,溶液分层,正确;D项,根据强酸制 弱酸原理可知正确。,知识拓展 制取高浓度次氯酸的方法是:往氯水中加入CaCO3粉末。因为氯水中存在Cl2+H2O HCl+HClO,CaCO3与HCl反应而不能与HClO反应。,2.(2011课标,28,15分)氢化钙固体是登山运动员常用的能源提供剂。某兴趣小组拟选用如下 装置制备氢化钙。,请回答下列问题: (1)请选择必要的装置,按气流方向连接顺序为 (填仪器接口的字母 编号)。 (2)根据完整的实验装置进行实验,实验步骤如下:检查装置气密性后,装入药品;打开分液漏斗 活塞; (请按正确的顺序填入下列步骤的标号)。,A.加热
3、反应一段时间 B.收集气体并检验其纯度 C.关闭分液漏斗活塞 D.停止加热,充分冷却 (3)实验结束后,某同学取少量产物,小心加入水中,观察到有气泡冒出,溶液中加入酚酞后显红 色。该同学据此判断,上述实验确有CaH2生成。 写出CaH2与水反应的化学方程式 ; 该同学的判断不准确,原因是 。 (4)请你设计一个实验,用化学方法区分钙与氢化钙,写出实验简要步骤及观察到的现象 。 (5)登山运动员常用氢化钙作为能源提供剂,与氢气相比,其优点是 。,答案 (15分)(1)ie,fd,cj,k(或k,j)a (2)BADC (3)CaH2+2H2O Ca(OH)2+2H2 金属钙与水反应也有类似现象
4、(4)取适量氢化钙,在加热条件下与干燥氧气反应,将反应气体产物通过装有无水硫酸铜的干燥 管,观察到白色变为蓝色;取钙做类似实验,观察不到白色变为蓝色 (5)氢化钙是固体,携带方便,解析 该题考查化学实验中仪器的选择、连接,实验步骤的设计等知识点。 (1)制备的H2中含杂质HCl和H2O,应先除去HCl再除去H2O,根据这一过程可选择仪器并连接。 (2)加入药品后打开活塞H2验纯加热停止加热关闭活塞。 (3)由现象可判断出生成物有H2和Ca(OH)2,从而写出化学方程式。 (4)根据Ca和CaH2分别与O2反应的产物不同来设计实验。,3.(2012课标,28,14分)溴苯是一种化工原料,实验室合
5、成溴苯的装置示意图及有关数据如下:,按下列合成步骤回答问题: (1)在a中加入15 mL无水苯和少量铁屑。在b中小心加入4.0 mL液态溴。向a中滴入几滴溴,有 白色烟雾产生,是因为生成了 气体。继续滴加至液溴滴完。装置d的作用是 ; (2)液溴滴完后,经过下列步骤分离提纯: 向a中加入10 mL水,然后过滤除去未反应的铁屑; 滤液依次用10 mL水、8 mL 10%的NaOH溶液、10 mL水洗涤。NaOH溶液洗涤的作用是 ; 向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙,静置、过滤。加入氯化钙的目的是 ; (3)经以上分离操作后,粗溴苯中还含有的主要杂质为 ,要进一步提纯,下列操作 中必需的是 (
6、填入正确选项前的字母); A.重结晶 B.过滤 C.蒸馏 D.萃取 (4)在该实验中,a的容积最适合的是 (填入正确选项前的字母)。 A.25 mL B.50 mL C.250 mL D.500 mL,答案 (14分)(1)HBr 吸收HBr和Br2 (2)除去HBr和未反应的Br2 干燥 (3)苯 C (4)B,解析 (1)白色烟雾是由苯与Br2发生取代反应生成的HBr结合空气中的水蒸气形成的。装置d 的作用是吸收HBr及未反应的Br2。(2)滤去铁屑后,滤液是溴苯及少量苯、Br2、HBr等的混合 液,NaOH溶液可除去其中的Br2和HBr。粗溴苯中加入无水CaCl2,利用CaCl2+6H2
7、O CaCl26 H2O除去溴苯中残留的少量水。(3)通过以上分离操作,粗溴苯中还含有的杂质主要是未反应 的苯,由于苯与溴苯沸点相差较大,故可用蒸馏法除去杂质苯。(4)考虑到三颈烧瓶a中加入液 体的总体积约为15 mL+4.0 mL+10 mL=29 mL,故选择容积为50 mL的三颈烧瓶。,4.(2014课标,36,15分)磷矿石主要以磷酸钙Ca3(PO4)2H2O和磷灰石Ca5F(PO4)3、Ca5(OH) (PO4)3等形式存在。图(a)为目前国际上磷矿石利用的大致情况,其中湿法磷酸是指磷矿石用 过量硫酸分解制备磷酸。图(b)是热法磷酸生产过程中由磷灰石制单质磷的流程。 图(a),图(b
8、),部分物质的相关性质如下:,回答下列问题: (1)世界上磷矿石最主要的用途是生产含磷肥料,约占磷矿石使用量的 %。 (2)以磷灰石为原料,湿法磷酸过程中Ca5F(PO4)3反应的化学方程式为 。 现有1 t折合含有P2O5约30%的磷灰石,最多可制得85%的商品磷酸 t。 (3)如图(b)所示,热法磷酸生产过程的第一步是将SiO2、过量焦炭与磷灰石混合,高温反应生成 白磷。炉渣的主要成分是 (填化学式),冷凝塔1的主要沉积物是 , 冷凝塔2的主要沉积物是 。 (4)尾气中主要含有 ,还含有少量的PH3、H2S和HF等。将尾气先通入纯碱溶液,可除,去 ;再通入次氯酸钠溶液,可除去 。(均填化学
9、式) (5)相比于湿法磷酸,热法磷酸工艺复杂,能耗高,但优点是 。,答案 (1)69 (2)Ca5F(PO4)3+5H2SO4 3H3PO4+5CaSO4+HF 0.49 (3)CaSiO3 液态白磷 固态白磷 (4)SiF4、CO SiF4、HF、H2S PH3 (5)产品纯度高(浓度大),解析 (1)由图(a)可知,生产含磷肥料约占磷矿石使用量的比例为:4%+96%85%80%6 9%。(2)由题意可得Ca5F(PO4)3与H2SO4反应制H3PO4的化学方程式为Ca5F(PO4)3+5H2SO4 5 CaSO4+HF+3H3PO4。由P2O52H3PO4,根据磷原子守恒可知,最多可生产8
10、5%的磷酸:1 t30% 85%0.49 t。(3)磷灰石与SiO2、过量焦炭反应生成P4,磷元素的化合价降低,故碳元 素化合价升高,考虑到焦炭过量,故氧化产物为CO,由原子守恒可知,产物中应有CaSiO3,故炉渣 主要成分为CaSiO3。根据题给物质的熔点和沸点数据可判断冷凝塔1的主要沉积物为液态白 磷,冷凝塔2的主要沉积物为固态白磷。(4)尾气中主要成分是CO和SiF4,尾气通过纯碱溶液时 HF、H2S被吸收,SiF4水解后也被吸收;通过NaClO溶液,NaClO可将具有强还原性的PH3氧化而 除去。(5)热法磷酸中,磷灰石P4P2O5H3PO4,制得的H3PO4纯度较高,浓度较大。,规律
11、方法 计算多步反应中产品的产率(或反应物的转化率)时,将各步反应的产率(或转化率) 直接相乘即可。,考点二 探究物质组成、性质的实验方案的设计与评价,5.(2014课标,13,6分)利用如图所示装置进行下列实验,能得出相应实验结论的是 ( ),答案 B H2S可直接与AgNO3溶液作用生成黑色的Ag2S,故不能说明Ksp(AgCl)Ksp(Ag2S),A错 误。浓硫酸滴入蔗糖中,处试管中观察到白色固体变黑,证明浓硫酸有脱水性;处试管中溴 水褪色,说明有SO2生成(SO2+Br2+2H2O H2SO4+2HBr),从而证明浓硫酸有氧化性,B正确。 SO2与Ba(NO3)2溶液反应可生成白色沉淀B
12、aSO43Ba(NO3)2+3SO2+2H2O 3BaSO4+2NO +4HNO3,但BaCl2与SO2不反应,C错误。浓硝酸挥发产生的HNO3蒸气也可直接与Na2SiO3溶液 作用生成H2SiO3,故不能得出碳酸酸性大于硅酸的结论,D错误。,易错警示 浓硝酸与其他物质反应制备气体时,由于浓HNO3具有挥发性,制得的气体中会混 有一定量的HNO3蒸气,浓盐酸也有类似现象,不注意这点本题就易错选D。,疑难突破 浓硫酸加入蔗糖中发生了下列反应:C12H22O11 12C+11H2O,表现出浓硫 酸的脱水性;脱出的水被浓H2SO4吸收,放出大量热,表现出浓H2SO4的吸水性;在此条件下,C又 与浓H
13、2SO4发生下列反应:C+2H2SO4(浓) CO2+2SO2+2H2O,表现出浓H2SO4的强氧化 性。,6.(2011课标,26,14分)0.80 g CuSO45H2O样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化 的曲线)如下图所示。,(要求写出推断过程); (2)取270 所得样品,于570 灼烧得到的主要产物是黑色粉末和一种氧化性气体,该反应的 化学方程式为 。把该黑色粉末溶解于稀硫酸中,经浓缩、冷却,有 晶体析出,该晶体的化学式为 ,其存在的最高温度是 ; (3)上述氧化性气体与水反应生成一种化合物,该化合物的浓溶液与Cu在加热时发生反应的化 学方程式为 ; (4)在0.10 m
14、olL-1硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分搅拌,有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成,当 溶液的pH=8时,c(Cu2+)= molL-1KspCu(OH)2=2.210-20。若在0.1 molL-1硫酸铜溶液中通 入过量H2S气体,使Cu2+完全沉淀为CuS,此时溶液中的H+浓度是 molL-1。,请回答下列问题: (1)试确定200 时固体物质的化学式,答案 (1)CuSO45H2O nH2O + CuSO4(5-n)H2O 250 18n 0.80 g 0.80 g-0.57 g=0.23 g n4 200 时该固体物质的化学式为CuSO4H2O (2)CuSO4 CuO+SO3 CuSO45H
15、2O 102 (3)2H2SO4(浓)+Cu CuSO4+SO2+2H2O (4)2.210-8 0.2,解析 (1)由图像可知:200 时,0.80 g CuSO45H2O分解后剩余固体质量为0.57 g,可分析出结 晶水未完全失去,结合CuSO45H2O CuSO4(5-n)H2O+nH2O可求出n约等于4。 (2)由图像可看出270 时固体质量为0.51 g,经过计算分析可知该固体为CuSO4;当加热到102 时CuSO45H2O质量减少,说明该温度时晶体已开始分解,故其存在的最高温度是102 。 (4)由pH=8知c(OH-)= molL-1=10-6 molL-1,再根据KspCu(
16、OH)2=2.210-20=c(Cu2+)c2(OH-)可 求出c(Cu2+);H2S+CuSO4 CuS+H2SO4,由题给数据可求出c(H+)=0.2 molL-1。,7.(2017课标,26,14分)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁,在工农业生产中具有重要的用 途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题: (1)在试管中加入少量绿矾样品,加水溶解,滴加KSCN溶液,溶液颜色无明显变化。再向试管中 通入空气,溶液逐渐变红。由此可知: 、 。 (2)为测定绿矾中结晶水含量,将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重,记为m1 g。 将样品装入石英玻璃管中,再次将装置
17、A称重,记为m2 g。按下图连接好装置进行实验。 仪器B的名称是 。 将下列实验操作步骤正确排序 (填标号);重复上述操作步骤,直至A恒重,记为 m3 g。,a.点燃酒精灯,加热 b.熄灭酒精灯 c.关闭K1和K2 d.打开K1和K2,缓缓通入N2 e.称量A f.冷却到室温 根据实验记录,计算绿矾化学式中结晶水数目x= (列式表示)。若实验时按a、d次 序操作,则使x (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 (3)为探究硫酸亚铁的分解产物,将(2)中已恒重的装置A接入下图所示的装置中,打开K1和K2,缓 缓通入N2,加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。,C、D中的溶液依次为 (填标号)。C
18、、D中有气泡冒出,并可观察到的现象分别为 。 a.品红 b.NaOH c.BaCl2 d.Ba(NO3)2 e.浓H2SO4 写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式 。,答案 (1)样品中没有Fe() Fe()易被氧气氧化为Fe() (2)干燥管 dabfce 偏小 (3)c、a 生成白色沉淀、褪色 2FeSO4 Fe2O3+SO2+SO3,解析 (1)样品溶于水滴加KSCN溶液,溶液颜色无明显变化,说明样品中无Fe3+;再向试管中通 入空气,溶液逐渐变红,说明有铁离子产生,即亚铁离子易被氧气氧化为铁离子。(2)根据仪 器构造可知B是干燥管。由于装置中有空气,空气中的氧气能氧化硫酸亚铁,所以加热
19、前需 要排尽装置中的空气;熄灭酒精灯后,要先冷却至室温,再关闭K1和K2,最后称量,即正确的排序 是dabfce。加热后剩余固体是硫酸亚铁,质量为(m3-m1)g,生成水的质量为(m2-m3)g,则 FeSO4xH2O FeSO4 + xH2O 152 18x (m3-m1)g (m2-m3)g 则 = ,解得x= ;若实验时按a、d次序操作,在加热过程中部分硫酸 亚铁被氧气氧化为硫酸铁,导致m3偏大,因此x偏小。 (3)实验后残留的红色粉末为Fe2O3,根据得失电子守恒可知必然有SO2产生,结合原子守恒可 知气体产物中还有SO3,则检验的试剂应选择品红溶液和BaCl2溶液,由于SO3可溶于品
20、红溶液 中,故应先检验SO3。由题意可以得到硫酸亚铁高温分解的化学方程式为2FeSO4 Fe2O3+ SO2+SO3。,B组 课标、课标、自主命题省(区、市)卷题组,考点一 制备实验方案的设计与评价,1.(2019课标,9,6分)实验室制备溴苯的反应装置如下图所示,关于实验操作或叙述错误的是 ( ) A.向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打开K B.实验中装置b中的液体逐渐变为浅红色 C.装置c中碳酸钠溶液的作用是吸收溴化氢 D.反应后的混合液经稀碱溶液洗涤、结晶,得到溴苯,答案 D 本题涉及的考点有溴苯的制取与提纯、化学实验的基本方法和技能,考查了化学 实验与探究能力。通过化学实验,体现了
21、科学探究与创新意识的学科核心素养。 苯与溴在FeBr3催化下立即反应产生HBr气体,故加苯和溴的混合液前需打开K,A项正确;溴易 挥发且易溶于有机溶剂CCl4,故装置b中的液体逐渐变为浅红色,B项正确;溴化氢易溶于水并能 与Na2CO3发生反应,C项正确;溴苯是难溶于水的液体,反应后的混合液经碱液洗涤、分液、蒸 馏,可得到纯净的溴苯,D项错误。,审题方法 本题以苯与溴的反应( +Br2 +HBr)为基础,从反应物和生 成物的挥发性、溶解性和状态等角度分析试剂的作用和物质的分离提纯方法。,2.(2016课标,13,6分)下列实验操作能达到实验目的的是 ( ),答案 D 制备Fe(OH)3胶体时,
22、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。,疑难突破 用化学反应法制备液溶胶时要控制好反应物的浓度和用量,否则就会生成沉淀。,知识拓展 盐溶液蒸干后所得物质的判断,1.考虑盐是否分解。如加热蒸干Ca(HCO3)2溶液,因Ca(HCO3)2易分解,故所得固体应是CaCO3。,2.考虑氧化还原反应。如加热蒸干Na2SO3溶液,因Na2SO3易被氧化,故所得固体应是Na2SO4。
23、,3.盐水解生成挥发性酸时,蒸干后一般得到弱碱,如蒸干AlCl3溶液得Al(OH)3。盐水解生成不易 挥发性酸时,蒸干后一般仍为原溶质,如蒸干Al2(SO4)3溶液得Al2(SO4)3。,4.盐水解生成强碱时,蒸干后一般得到原溶质,如Na2CO3等。,3.(2017天津理综,4,6分)以下实验设计能达到实验目的的是 ( ),答案 D 本题考查实验方案的设计与评价。NaHCO3固体受热易分解,A不正确;Al与稀盐酸 反应生成AlCl3和H2,蒸发AlCl3溶液最终得到Al(OH)3固体,B不正确;重结晶法提纯苯甲酸是将 粗品溶于少量热水中,然后趁热过滤,冷却结晶,C不正确;2NaBr+Cl2 2
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