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专题二十一化学实验方案的设计和反应条件的控制B组20142018年全国真题题组考点一物质性质的探究和化学实验方案的设计以下为教师用书专用(818)8.(2016江苏单科,13,4分)根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是()选项实验操作和现象结论A室温下,向苯酚钠溶液中通入足量CO2,溶液变浑浊碳酸的酸性比苯酚的强B室温下,向浓度均为0.1 molL-1的BaCl2和CaCl2混合溶液中滴加Na2SO4溶液,出现白色沉淀Ksp(BaSO4)I2D向FeSO4溶液中先滴入KSCN溶液,再滴加H2O2溶液加入H2O2后溶液变成血红色Fe2+既有氧化性又有还原性答案BCA项,Na2CO3受热不分解,现象、结论均不正确;B项,苯酚水溶液能和饱和溴水发生取代反应生成三溴苯酚白色沉淀,有关反应的化学方程式为+3Br2 +3HBr;C项,I-与少量新制氯水可发生反应:2I-+Cl2 I2+2Cl-,根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性可知氧化性:Cl2I2;D项,FeSO4与H2O2反应时,Fe2+被氧化为Fe3+,故Fe2+只表现出还原性,无法得出Fe2+有氧化性的结论。10.(2015重庆理综,4,6分)下列实验中,所使用的装置(夹持装置略)、试剂和操作方法都正确的是()答案AA项,Fe(OH)2易与O2反应,所以在FeSO4溶液液面上方加一层植物油,且胶头滴管下端伸到液面下滴加NaOH溶液;B项,容量瓶不能用于直接溶解药品、稀释溶液;C项,实验室制NH3所用药品为NH4Cl和Ca(OH)2,氨气极易溶于水,不能用排水法收集;D项,温度计水银球应在液面以下,乙醇和浓硫酸反应除有乙烯生成外,还有SO2、乙醇蒸气产生,而SO2、乙醇蒸气和乙烯均能使KMnO4酸性溶液褪色。11.(2014天津理综,2,6分)实验室制备下列气体时,所用方法正确的是()A.制氧气时,用Na2O2或H2O2作反应物可选择相同的气体发生装置B.制氯气时,用饱和NaHCO3溶液和浓硫酸净化气体C.制乙烯时,用排水法或向上排空气法收集气体D.制二氧化氮时,用水或NaOH溶液吸收尾气答案A用Na2O2或H2O2制备O2时,均可使用固液常温型气体发生装置,A项正确;B项,实验室制氯气一般用浓盐酸作原料,所以制得的氯气中会混有氯化氢和水蒸气,除氯化氢时应用饱和食盐水而不能用饱和NaHCO3溶液,因氯化氢与NaHCO3反应产生CO2气体;C项,乙烯的相对分子质量与空气的平均相对分子质量接近,在相同条件下,二者的密度也非常接近,故收集乙烯时不宜用排空气法;D项,用水吸收NO2时,NO2转化为HNO3和NO,NO仍会污染空气,故吸收NO2不能用水。12.(2014广东理综,22,6分)下列实验操作、现象和结论均正确的是()选项实验操作现象结论A向苏打和小苏打溶液中分别加入盐酸均冒气泡两者均能与盐酸反应B向AgNO3溶液中滴加过量氨水溶液澄清Ag+与NH3H2O能大量共存C将可调高度的铜丝伸入到稀HNO3中溶液变蓝Cu与稀HNO3发生置换反应D将KI和FeCl3溶液在试管中混合后,加入CCl4,振荡,静置下层溶液显紫红色氧化性:Fe3+I2答案ADA项,Na2CO3和NaHCO3都能和盐酸反应生成CO2气体,正确;B项,向AgNO3溶液中滴加氨水,发生反应:Ag+NH3H2O AgOH+N,AgOH+2NH3H2O Ag(NH3)2+OH-+2H2O,所以溶液先变浑浊,后变澄清,B项错误;C项,3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O,不属于置换反应,C项错误;D项,FeCl3能氧化KI:2Fe3+2I- 2Fe2+I2,说明氧化性:Fe3+I2,D项正确。13.(2014北京理综,11,6分)用如图装置(夹持、加热装置已略)进行实验,由中现象,不能证实中反应发生的是()中实验中现象A铁粉与水蒸气加热肥皂水冒泡B加热NH4Cl和Ca(OH)2混合物酚酞溶液变红CNaHCO3固体受热分解澄清石灰水变浑浊D石蜡油在碎瓷片上受热分解Br2的CCl4溶液褪色答案AA项,肥皂水冒泡,不能证明产生了H2,也可能是气体受热膨胀所致,故选A;B项,产生的NH3溶于水呈碱性,可使酚酞变红;C项,NaHCO3固体受热分解产生的CO2气体可使澄清石灰水变浑浊;D项,石蜡油在碎瓷片的催化下发生裂化,产生的烯烃可使Br2的CCl4溶液褪色。14.(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()选项实验结论A.稀硫酸Na2SAgNO3与AgCl的浊液Ksp(AgCl)Ksp(Ag2S)B.浓硫酸蔗糖溴水浓硫酸具有脱水性、氧化性C.稀盐酸Na2SO3Ba(NO3)2溶液SO2与可溶性钡盐均可生成白色沉淀D.浓硝酸Na2CO3Na2SiO3溶液酸性:硝酸碳酸硅酸答案BH2S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,试管中观察到白色固体变黑,证明浓硫酸有脱水性;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BaSO43Ba(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。15.(2014江苏单科,5,2分)下列装置应用于实验室制氯气并回收氯化锰的实验,能达到实验目的的是()A.用装置甲制取氯气B.用装置乙除去氯气中的少量氯化氢C.用装置丙分离二氧化锰和氯化锰溶液D.用装置丁蒸干氯化锰溶液制MnCl24H2O答案CMnO2和浓盐酸反应制取Cl2需要加热,A项错误;除去Cl2中的HCl应用饱和食盐水,B项错误;将MnCl2溶液蒸干无法得到MnCl24H2O,D项错误。16.(2015天津理综,9,18分)废旧印刷电路板是一种电子废弃物,其中铜的含量达到矿石中的几十倍。湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾,流程简图如下:回答下列问题:(1)反应是将Cu转化为Cu(NH3,反应中H2O2的作用是。写出操作的名称:。(2)反应是铜氨溶液中的Cu(NH3与有机物RH反应,写出该反应的离子方程式:。操作用到的主要仪器名称为,其目的是(填序号)。a.富集铜元素b.使铜元素与水溶液中的物质分离c.增加Cu2+在水中的溶解度(3)反应是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和。若操作使用下图装置,图中存在的错误是。(4)操作以石墨作电极电解CuSO4溶液。阴极析出铜,阳极产物是。操作由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是。(5)流程中有三处实现了试剂的循环使用,已用虚线标出两处,第三处的试剂是。循环使用的NH4Cl在反应中的主要作用是。答案(18分)(1)作氧化剂过滤(2)Cu(NH3+2RH 2N+2NH3+CuR2分液漏斗ab(3)RH分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁、液体过多(4)O2、H2SO4加热浓缩、冷却结晶、过滤(5)H2SO4防止由于溶液中c(OH-)过高,生成Cu(OH)2沉淀解析(1)经过反应,Cu失电子变成了Cu2+,H2O2作氧化剂。(2)由图中信息可知,经过反应,Cu(NH3与RH反应生成NH3和NH4Cl以及CuR2;CuR2被有机溶剂萃取到了有机层中,实现了铜元素的富集以及与水溶液中的物质分离。(3)反应中CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和RH。萃取时,分液漏斗中液体过多,不利于振荡操作,造成萃取不充分;分液时,分液漏斗尖端未紧靠烧杯内壁。(4)用惰性电极电解CuSO4溶液,阳极的电极反应式为:4OH-4e- 2H2O+O2。(5)用惰性电极电解CuSO4溶液会生成Cu、O2和H2SO4,H2SO4可循环利用。NH4Cl溶液显酸性,可调节溶液的pH,防止生成Cu(OH)2沉淀。17.(2014课标,28,15分)某小组以CoCl26H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料,在活性炭催化下,合成了橙黄色晶体X。为确定其组成,进行如下实验。氨的测定:精确称取w g X,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V1 mL c1 molL-1的盐酸标准溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶,用c2 molL-1NaOH标准溶液滴定过剩的HCl,到终点时消耗V2 mL NaOH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+)=2.010-5 molL-1,c(Cr)为molL-1。已知:Ksp(Ag2CrO4)=1.1210-12(6)经测定,样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为163,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分)(2)碱酚酞(或甲基红)(每空1分,共2分)(3)100%(2分)(4)偏低(2分)(5)防止硝酸银见光分解2.810-3(每空1分,共2分)(6)+3(1分)2CoCl2+2NH4Cl+10NH3+H2O2 2Co(NH3)6Cl3+2H2O(2分)温度过高过氧化氢分解、氨气逸出(2分)解析(1)安全管的作用主要是平衡装置内的压强,当装置内压力过大时,安全管中液面上升,使装置中压力稳定。(2)装NaOH标准溶液应使用碱式滴定管,指示剂可选择酚酞或甲基红等。(3)样品中氨的含量根据NH3消耗的盐酸标准溶液的量计算:=100%。(4)若装置气密性不好,则氨可能泄漏,消耗的盐酸标准溶液减少,则测定结果偏低。(5)由于AgNO3见光易分解,故装AgNO3溶液选用棕色滴定管。滴定终点时:c(Cr)=molL-1=2.810-3 molL-1。(6)样品中钴、氨和氯的物质的量之比为163,故X的化学式为Co(NH3)6Cl3,Co的化合价为+3;制备X的化学方程式为2CoCl2+2NH4Cl+10NH3+H2O2 2Co(NH3)6Cl3+2H2O;由于反应物中含有H2O2和NH3,温度过高H2O2分解,氨气逸出,故制备过程中温度不能过高。18.(2014四川理综,9,13分)硫代硫酸钠是一种重要的化工产品。某兴趣小组拟制备硫代硫酸钠晶体(Na2S2O35H2O)。.【查阅资料】(1)Na2S2O35H2O是无色透明晶体,易溶于水,其稀溶液与BaCl2溶液混合无沉淀生成。(2)向Na2CO3和Na2S混合溶液中通入SO2可制得Na2S2O3,所得产品常含有少量Na2SO3和Na2SO4。(3)Na2SO3易被氧化;BaSO3难溶于水,可溶于稀HCl。.【制备产品】实验装置如图所示(省略夹持装置):实验步骤:(1)检查装置气密性,按图示加入试剂。仪器a的名称是;E中的试剂是(选填下列字母编号)。A.稀H2SO4B.NaOH溶液C.饱和NaHSO3溶液(2)先向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液,再向A中烧瓶滴加浓H2SO4。(3)待Na2S和Na2CO3完全消耗后,结束反应。过滤C中混合物,滤液经(填写操作名称)、结晶、过滤、洗涤、干燥,得到产品。.【探究与反思】(1)为验证产品中含有Na2SO3和Na2SO4,该小组设计了以下实验方案,请将方案补充完整。(所需试剂从稀HNO3、稀H2SO4、稀盐酸、蒸馏水中选择)取适量产品配成稀溶液,滴加足量BaCl2溶液,有白色沉淀生成,若沉淀未完全溶解,并有刺激性气味的气体产生,则可确定产品中含有Na2SO3和Na2SO4。(2)为减少装置C中生成Na2SO4的量,在不改变原有装置的基础上对实验步骤(2)进行了改进,改进后的操作是 。 (3)Na2S2O35H2O的溶解度随温度升高显著增大,所得产品通过方法提纯。答案(13分).(1)分液漏斗B(3)蒸发.(1)过滤,用蒸馏水洗涤沉淀,向沉淀中加入足量稀盐酸(2)先向A中烧瓶滴加浓H2SO4,产生的气体将装置中空气排尽后,再向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液(3)重结晶解析.(1)E中溶液用于吸收多余的SO2气体,防止污染空气,故应盛放NaOH溶液。(3)滤液经蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥,即可得到产品。.(1)向产品配制成的溶液中滴加足量BaCl2溶液,产生的白色沉淀是BaSO3或BaSO4或两者的混合物,向沉淀中加入足量稀盐酸,沉淀未完全溶解且产生刺激性气味气体,可确定产品中同时含有Na2SO3和Na2SO4杂质。(2)C中Na2SO4产生的原因是Na2SO3被氧化,先通入SO2可排除装置中的空气,防止Na2SO3被氧化。(3)对于溶解度受温度影响较大的物质的分离或提纯,可以采用重结晶的方法。考点二化学反应条件的控制以下为教师用书专用(46)4.(2014海南会考,13,3分)控制变量法是化学实验的常用方法之一。下图实验探究影响反应速率的因素是() A.浓度B.温度C.催化剂D.固体质量答案B观察示意图可知,两个实验中反应物的浓度及用量均相同,均未使用催化剂,反应的温度不同,故选B。5.(2014安徽理综,28,14分)某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素,将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部,塞上瓶塞(如图1)。从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液,同时测量容器中的压强变化。(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格):编号实验目的碳粉/g铁粉/g醋酸/%为以下实验作参照0.52.090.0醋酸浓度的影响0.536.00.22.090.0 (2)编号实验测得容器中压强随时间变化如图2。t2时,容器中压强明显小于起始压强,其原因是铁发生了腐蚀,请在图3中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向;此时,碳粉表面发生了(填“氧化”或“还原”)反应,其电极反应式是 。(3)该小组对图2中0t1时压强变大的原因提出了如下假设,请你完成假设二:假设一:发生析氢腐蚀产生了气体;假设二:;(4)为验证假设一,某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案。请你再设计一个实验方案验证假设一,写出实验步骤和结论。实验步骤和结论(不要求写具体操作过程):答案(1)编号实验目的碳粉/g铁粉/g醋酸/%2.0碳粉含量的影响(2)吸氧还原2H2O+O2+4e- 4OH-(或4H+O2+4e- 2H2O)(3)反应放热,温度升高(4)实验步骤和结论(不要求写具体操作过程):药品用量和操作同编号实验(多孔橡皮塞增加进、出导管);通入氩气排净瓶内空气;滴入醋酸溶液,同时测量瓶内压强变化(也可测温度变化,检验Fe2+等)。如果瓶内压强增大,假设一成立。否则假设一不成立。(本题属于开放性试题,合理答案均给分)解析(1)由表格数据知:组实验作参照,组实验探究醋酸浓度的影响,所以铁粉质量不变;组实验中醋酸浓度和铁粉质量未变,碳粉质量减少,所以实验目的是碳粉含量的影响。(2)由图2知,t2时瓶内压强明显小于起始压强,说明发生了吸氧腐蚀;Fe和碳构成了原电池的两极,电子由负极Fe流向正极碳,碳粉表面发生了还原反应,电极反应式为:2H2O+O2+4e- 4OH-或4H+O2+4e- 2H2O。(3)由图2知,0t1时瓶内压强增大,假设二可以为Fe与醋酸反应放热使气体受热体积膨胀。6.(2014海南会考,18,10分)(1)某实验小组为了探究影响化学反应速率的因素,进行了稀硫酸与金属铁反应的对照实验,实验数据如下:实验序号金属质量/g金属状态c(H2SO4)/molL-1V(H2SO4)/mL反应前溶液温度/金属消失的时间/s10.10丝0.5502050020.10粉末0.550205030.10丝1.0502012540.10丝1.0503550对比实验1和3,表明影响化学反应速率的因素是 ;此外,该实验表明影响化学反应速率的因素还有(写出一种即可)。(2)用右图原电池装置可加快铁与稀硫酸反应的速率,此装置可以把化学能转化为能,其中铁作(填“负极”或“正极”)。(3)举出生活中你熟悉的一种电池。答案(1)浓度温度(或固体表面积)(2)电负极(3)干电池(或蓄电池、燃料电池等,合理即可)解析(1)实验1和3中,硫酸的浓度不同,其余条件相同;结合其他两个实验知,实验4与实验3的温度不同;实验2与实验1的金属表面积不同。(2)原电池是将化学能转化为电能的装置,因铁比铜活泼,故铁作原电池的负极。
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