【精选】高考化学二轮复习 专题17 实验方案的设计与评价(练)(解析版) 含解析.doc
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1、精选高考化学复习资料高三二轮复习讲练测之练案【新课标版化学】1【2015福建理综化学】(15分)某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。实验一 制取氯酸钾和氯水利用右图所示的实验装置进行实验。(1)制取实验结束后,取出B中试管冷却结晶、过滤、洗涤。该实验操作过程需要的玻璃仪器有_。(2)若对调B和C装置的位置,_(填“能”或 “不能”)提高B中氯酸钾的产率。实验二 氯酸钾与碘化钾反应的探究(3)在不同条件下KClO3可将KI氧化为I2或KIO3 。该小组设计了系列实验研究反应条件对反应产物的影响,其中系列a实验的记录表如下(实验在室温下进行):系列a实验的实验目的是_。设计1号试管实
2、验的作用是_。若2号试管实验现象为“黄色溶液”,取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色;假设氧化产物唯一,还原产物为KCl,则此反应的离子方程式为_。实验三 测定饱和氯水中氯元素的总量(4)该小组设计的实验方案为:使用右图装置,加热15.0ml饱和氯水试样,测定产生气体的体积。此方案不可行的主要原因是_。(不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因)(5)根据下列资料,为该小组设计一个可行的实验方案(不必描述操作过程的细节):_资料:i.次氯酸会破坏酸碱指示剂; ii.次氯酸或氯水可被SO2、H2O2、FeCl2等物质还原成Cl-。【答案】(15分)(1)烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管(不填“胶头滴管”也
3、可);(2)能;(3)研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响;硫酸浓度为0的对照实验;ClO3-+6I-+6H+=Cl-+3I2+3H2O(4)因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等,此方案无法测算试样含氯总量(或其他合理答案)。(5)量取一定量的试样,加入足量的H2O2溶液,加热除去过量的H2O2,冷却,再加入足量的硝酸银溶液,称量沉淀质量(或其他合理答案)。【考点定位】考查化学仪器的的使用、实验方案的设计与评价、离子方程式的书写的知识。【名师点睛】化学是一门实验性的学科,物质的制备、混合物的分离提纯、物质的含量的测定及实验时仪器的选择使用,实验方法的设计与评价的问题,都是化学实验必不可少的
4、。因此掌握一些基本化学基础和仪器的使用方法、实验技巧是非常必要的。混合物分离方法有过滤、蒸馏、分液、蒸发、萃取、结晶等。将溶质从溶液中分离出来,可以根据溶质在溶剂中的溶解性的不同进行。对于溶解度受温度的影响变化较大的物质,采用冷却热饱和溶液的方法即结晶的方法分离;对于溶解度受温度的影响变化较小的物质,采用蒸发溶剂的方法得到。然后使用过滤器,利用漏斗、玻璃棒、烧杯进行分离。对于实验装置的评价,可以根据对反应的影响分析,如果对调,可以除去杂质,使更多的反应物变为生成物,就可以提高反应物的转化率和产物的产率,因此了解反应原理和物质的成分是评价的依据。要根据电荷守恒、电子守恒及原子守恒进行有电子转移的
5、离子方程式的书写,会对实验数据进行观察、分析、比较,找到他们的相同点和区别,从而得到设计各个实验及比较的目的。在进行物质含有元素的含量测定时,从物质含有的成分、可能发生的反应及对元素含量测定可能会造成哪些影响判断分析,这样才可以得到正确的结论和评价。本题较为全面的考查了考生的实验基本技能和实验知识的掌握。2【2015安徽理综化学】(14分)某研究小组将纯净的SO2气体通入0.1molL-1的Ba(NO3)2溶液中,得到了BaSO4沉淀,为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的SO2,该小组突出了如下假设:假设一:溶液中的NO3-假设二:溶液中溶解的O2(1) 验证假设一该小组涉及实验验证了假设一,
6、请在下表空白处填写相关实验现象实验步骤实验现象结论实验1:在盛有不含O2的25ml0.1mol/LBaCl2溶液的烧杯中,缓慢通入纯净的SO2气体假设一成立实验2:在盛有不含O2的25ml0.1mol/LBa(NO3)2溶液的烧杯中,缓慢通入纯净的SO2气体(2)为深入研究该反应,该小组还测得上述两个实验中溶液的pH随通入SO2体积的变化曲线入下图实验1中溶液pH变小的原因是_;V1时,实验2中溶液pH小于实验1的原因是(用离子方程式表示)_。(3)验证假设二请设计实验验证假设二,写出实验步骤,预期现象和结论。实验步骤、预期现象和结论(不要求写具体操作过程)(4)若假设二成立,请预测:在相同条
7、件下,分别通入足量的O2和KNO3,氧化相同的H2SO3溶液(溶液体积变化忽略不计),充分反映后两溶液的pH前者_(填大于或小于)后者,理由是_【答案】(1)无明显现象、有白色沉淀生成(2)SO2溶于水后生成H2SO3 ;3SO2+2NO3-+2H2O=3SO42-+4H+2NO;(3)实验步骤实验现象结论实验1:作为参考实验假设二成立实验3:将纯净的SO2气体通入未经脱O2处理的25mL0.1mol/L的BaCl2溶液中有白色沉淀生成(4)小于,反应的离子方程式表明,足量的O2和NO3-分别氧化相同的H2SO3,生成的H+的物质的量前者多余后者实验步骤实验现象结论实验1:在盛有不含O2的25
8、ml0.1mol/LBaCl2溶液的烧杯中,缓慢通入纯净的SO2气体无现象假设二成立实验2:在盛有富含O2的25ml0.1mol/LBaCl2溶液的烧杯中,缓慢通入纯净的SO2气体有白色沉淀生成(4)小于,反应的离子方程式表明,足量的O2和NO3-分别氧化相同的H2SO3,生成的H+的物质的量前者多余后者(其它合理答案也正确)【考点定位】本题属于实验设计和评价题,考查学生对实验的设计探究能力,多属于开放性试题,可能出现多种正确答案,属于综合性较强的较难题型,【名师点睛】解决本题首先应具备的知识基础是掌握基本的化学实验原理及方法,比如物质的分离与提纯的原理和方法,物质的检验的原理和方法,数据的处
9、理的方法和误差分析等方法。解决本题型的关键在于审题仔细,找出要探究的具体问题,像题目中的“研究、验证、探究”等字眼后面的一般就是我们需要把握的探究问题。在设计实验时还有遵循以下原则,比如科学性原则、单一变量原则和对照原则等原则,比如此题在设计实验时用实验1作为对照实验,有利于更好的得出结论。实验探究一般步骤为,提出假设,设计实验,根据实验现象得出结论。3【2015广东理综化学】(17分)NH3及其盐都是重要的化工原料。(1)用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3,反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为 (2)按图13装置进行NH3性质实验。先打开旋塞1,B瓶中的现象是 ,原因是 ,稳定后,关闭
10、旋塞1。再打开旋塞2,B瓶中的现象是 。(3)设计实验,探究某一种因素对溶液中NH4Cl水解程度的影响。限制试剂与仪器:固体NH4Cl、蒸馏水、100mL容量瓶、烧杯、胶头滴管、玻璃棒、药匙、天平、pH计、温度计、恒温水浴槽(可控制温度)实验目的:探究 对溶液中NH4Cl水解程度的影响。设计实验方案,拟定实验表格,完整体现实验方案(列出能直接读取数据的相关物理量及需拟定的数据,数据用字母表示;表中V(溶液)表示所配制溶液的体积)。物理量实验序号V(溶液)/mL11002100按实验序号I所拟数据进行实验,若读取的待测物理量的数值为Y,则NH4Cl水解反应得平衡转化率为 (只列出算式,忽略水自身
11、电离的影响)。【答案】(1)A、C、G。(2)产生白烟;打开旋塞1,氯化氢与氨气混合反应生成了白色氯化铵固体小颗粒,形成白烟。烧杯中的石蕊溶液会倒流进入到B瓶中,形成红色溶液。(3)温度(或浓度)物理量实验序号V(溶液)/mLNH4Cl质量(g)温度()pH1100mT1Y2100mT2Z或物理量实验序号V(溶液)/mLNH4Cl质量(g)温度()pH1100mTY2100m2TZ(10-Y5.35)/m物理量实验序号V(溶液)/mLNH4Cl质量(g)温度()pH1100mT1Y2100mT2Z 若探究浓度对NH4Cl水解程度的影响时数据为:物理量实验序号V(溶液)/mLNH4Cl质量(g)
12、温度()pH1100m1TY2100m2TZ 如果pH 为Y,那么c(H+)=10-Ymol/L,物质的量为10-Ymol/L0.1L=10-Y-1mol,那么水解的NH4Cl的物质的量也为10-Y-1mol,质量为10-Y-1mol53.5g/mol=10-Y5.35g,则NH4Cl水解反应得平衡转化率为:( 10-Y5.35)/m。【考点定位】本题主要考查了气体的制取、收集、尾气处理,将氨气和氯化氢反应的现象和喷泉实验的原理、盐类水解等结合到一起进行考查;还考察了通过控制变量进行探究的实验。【名师点睛】气体制取装置有多种,主要包括:固固、固液、液液几种组合,还要看反应要不要加热,再选则对应
13、的装置;气体收集主要有排液法和排空气法,用排液法时气体在液体中的溶解度要小,用排空气法时就看怎样能把空气排走。进行实验探究时先要明确探究的目的,确定探究的方向,探究时要清楚哪些条件要控制不变的,要改变哪些条件,再根据实验用品设计实验方案,比如这道题,探究的是温度或浓度对NH4Cl水解程度的影响,那么改变的条件就是温度或浓度,其它条件要控制一样,最后根据实验的数据得出结论,有的时候还要对一些意外现象进行讨论。4【2015新课标卷理综化学】(14分)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其K1=5.4102,K2=5.4105。草酸的钠盐和钾盐易溶于水,而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O42H2
14、O)无色,熔点为101,易溶于水,受热脱水、升华,170以上分解。回答下列问题:(1)甲组同学按照如图所示的装置,通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是_,由此可知草酸晶体分解的产物中有_。装置B的主要作用是_。(2)乙组同学认为草酸晶体分解的产物中含有CO,为进行验证,选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为A、B、_。装置H反应管中盛有的物质是_。能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是_。(3)设计实验证明:草酸的酸性比碳酸的强_。草酸为二元酸_。【答案】(1)有气泡逸出,澄清石灰水变浑浊;CO2;
15、冷凝(水蒸气、草酸等),避免草酸进入装置C反应生成沉淀,干扰CO2的检验。(2) F、D、G、H、D、I; CuO(氧化铜);H中的粉末有黑色变为红色,其后的D中的石灰水变浑浊;(3) 向盛有少量NaHCO3溶液的试管中滴加草酸溶液,有气泡产生。用氢氧化钠标准溶液滴定草酸溶液,消耗氢氧化钠的物质的量是草酸的两倍【考点定位】CO、CO2的性质;化学实验基本知识;化学实验知识的简单应用。难度为较难等级【名师点晴】相信每个考生看到这道高考题的第一感都是:题目情景绝对的新颖! 这个实验是我没有做过的!其实破题的关键是要分析出草酸分解的产物,那个反应(H2C2O42H2O = CO2CO3 H2O )高
16、中化学里并不常见,我们要学会从题文中捕捉信息来猜想关键产物(CO2来自澄清石灰水的联想,CO来自第二小问),进而用氧化还原反应原理(化合价升降)来验证。知道发生装置中产生的气体是CO2、CO、H2O(g)、少量草酸蒸气(由“受热脱水、升华”这句联想),后续的实验分析和设计大家基本就会了,一道刚刚谋面的新题就变成你的常规题了。可以看出:对你所研究体系的成分进行仔细分析,是好多难题的突破良方。5【2014年高考新课标卷第26题】 (13分)乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素质的成分之一,具有香蕉的香味,实验室制备乙酸异戊酯的反应装置示意图和有关数据如下:实验步骤:在A中加入4.4 g的异戊醇,6.0 g的
17、乙酸、数滴浓硫酸和23片碎瓷片,开始缓慢加热A,回流50分钟,反应液冷至室温后,倒入分液漏斗中,分别用少量水,饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤,分出的产物加入少量无水硫酸镁固体,静置片刻,过滤除去硫酸镁固体,进行蒸馏纯化,收集140143 馏分,得乙酸异戊酯3.9 g。回答下列问题:(1)装置B的名称是: (2)在洗涤操作中,第一次水洗的主要目的是: ; 第二次水洗的主要目的是: 。(3)在洗涤、分液操作中,应充分振荡,然后静置,待分层后 (填标号),A直接将乙酸异戊酯从分液漏斗上口倒出 B直接将乙酸异戊酯从分液漏斗下口放出C先将水层从分液漏斗的下口放出,再将乙酸异戊酯从下口放出D先将水层从分液漏斗的
18、下口放出,再将乙酸异戊酯从上口放出(4)本实验中加入过量乙酸的目的是: (5)实验中加入少量无水硫酸镁的目的是: (6)在蒸馏操作中,仪器选择及安装都正确的是: (填标号)(7)本实验的产率是: A、30 B、40 C、 50 D、60(8)在进行蒸馏操作时,若从130 开始收集馏分,产率偏 (填高或者低)原因是 【答案】(1)球形冷凝管;(2)洗掉大部分硫酸和醋酸;洗掉碳酸氢钠;(3)D;(4)提高醇的转化率;(5)干燥;(6)b;(7)D;(8)高;会收集少量的未反应的异戊醇。6【2014年高考新课标卷第28题】(15分)某小组以CoCl26H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料,在活
19、性炭催化下,合成了橙黄色晶体X。为测定其组成,进行如下实验。氨的测定:精确称取wgX,加适量水溶解,注入如图所示的三颈瓶中,然后逐滴加入足量10%NaOH溶液,通入水蒸气,将样品液中的氨全部蒸出,用V1mLc1 molL1的盐酸标准溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶,用c2 molL1NaOH标准溶液滴定过剩的HCl,到终点时消耗V2mLNaOH溶液。氯的测定:准确称取样品X,配成溶液后用AgNO3标准溶液滴定,K2CrO4溶液为指示剂,至出现淡红色沉淀不再消失为终点(Ag2CrO4为砖红色)。回答下列问题:(1)装置中安全管的作用原理是 。(2)用NaOH标准溶液滴定过剩的HCl时,应使用 式滴
20、定管,可使用的指示剂为 。(3)样品中氨的质量分数表达式为 。(4)测定氨前应该对装置进行气密性检验,若气密性不好测定结果将 (填“偏高”或“偏低”)。(5)测定氯的过程中,使用棕色滴定管的原因是 ;滴定终点时,若溶液中c(Ag)=2.0105 molL1,c(CrO42)为 molL1。(已知:Ksp(Ag2CrO4)=1.121012)(6)经测定,样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为1:6:3,钴的化合价为 ,制备X的化学方程式为 ;X的制备过程中温度不能过高的原因是 。【答案】(1)当A中压力过大时,安全管中液面上升,使A瓶中压力稳定(2)碱 酚酞(或甲基红)(3)(4)偏低 (5)防止
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