2020年高考化学一轮复习第10章第4节化学实验方案的设计与评价课时跟踪练（含解析）.doc

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1、1化学实验方案的设计与评价1某研究小组探究在加热条件下 FeSO4分解的气体产物及相关性质。已知：SO 2的沸点为10 、SO 3的沸点为 44.8 。.用如图所示装置设计实验，验证 FeSO4分解生成的气体产物。(1)实验前必须进行的操作是_。(2)按气流方向连接各仪器，用字母表示接口的连接顺序：a_。(3)若观察到装置丙中有无色液体产生，装置丁中溶液变成无色，则 FeSO4分解的化学方程式为_。.为探究 SO2使品红溶液褪色的原理，进行如下实验：实验 1：将稀盐酸和 NaOH溶液分别滴入品红水溶液中。观察到前者溶液颜色变浅，但未能完全褪色，后者溶液颜色几乎不变。 实验 2：向滴有稀盐酸和

2、NaOH溶液的两份品红水溶液中分别通入 SO2。观察到前者溶液逐渐褪色，后者溶液很快褪色。实验 3：在两份品红水溶液中分别加入一小粒 Na2SO3固体和 NaHSO3固体，前者溶液很快褪色，后者溶液褪色很慢。(4)由实验 1可推测品红水溶液呈_性。(5)由实验 2、3 可推知，使品红水溶液褪色的主要微粒是_(填化学式)。(6)若将 SO2通入品红的无水乙醇溶液，试预测可能出现的现象：_。(7)加热溶有 Na2SO3的品红水溶液，发现不能恢复红色，试解释原因：_。解析：.(1)验证 FeSO4分解生成的气体产物，气体制备或检验气体产生的实验，在实验前必须检查装置气密性。(2)先将高温分解气体通过

3、装置丙，冷却收集得三氧化硫，再通过装置丁的品红水溶液检验二氧化硫的存在，最后用装置乙吸收尾气，按气流方向连接顺序为adefgbc。(3)若观察到装置丙中有无色液体产生，则产物有三氧化硫；装置丁中溶液变成无色，2则产物中有二氧化硫，则 FeSO4分解的化学方程式为2FeSO4 Fe2O3SO 2SO 3。= = = = = .(4)加入稀盐酸时品红颜色变浅，而加入氢氧化钠溶液时溶液颜色几乎不变，说明酸对品红溶液影响大，则由实验 1可推测品红水溶液呈碱性。(5)实验 2：SO 2通入盐酸中不反应，以亚硫酸的形式存在溶液中，溶液中电离出的亚硫酸根离子和亚硫酸氢根离子浓度都很小，品红水溶液逐渐褪色；S

4、O 2通入氢氧化钠溶液中反应生成亚硫酸钠，溶液中亚硫酸根离子(或亚硫酸氢根离子)浓度较大，品红水溶液很快褪色；可能是由亚硫酸根离子或亚硫酸氢根离子引起；实验 3：在两份品红水溶液中分别加入一小粒 Na2SO3固体和 NaHSO3固体，前者溶液很快褪色，后者溶液褪色很慢。进一步说明是由亚硫酸根离子引起的褪色而不是亚硫酸氢根离子；即 SO 。23(6)根据上述实验可知，使品红水溶液褪色的是亚硫酸根离子，若将 SO2通入品红的无水乙醇溶液中，溶液中不存在亚硫酸根离子，则品红的无水乙醇溶液不褪色。(7)Na2SO3溶液中的 c(SO )大，加热后虽然 SO 水解程度增大，但仍无法除尽，23 23不能使

5、品红水溶液恢复红色。答案：.(1)检查装置气密性 (2)defgbc(3)2FeSO4 Fe2O3SO 2SO 3 .(4)碱= = = = = (5)SO (6)品红的无水乙醇溶液不褪色23(7)Na2SO3溶液中的 c(SO )大，加热后虽然 SO 水解程度增大，但仍无法除尽23 232(2019济南调研)三氯氧磷(POCl 3)是一种重要的化工原料，工业上可以直接氧化PCl3制备 POCl3，反应原理为 P4(白磷)6Cl 2=4PCl3、2PCl 3O 2=2POCl3。PCl 3、POCl 3的部分性质如下：项目 熔点/ 沸点/ 其他PCl3 112 75.5 遇水生成 H3PO3和

6、 HClPOCl3 2 105.3 遇水生成 H3PO4和 HCl某兴趣小组模拟该工艺设计实验装置如下(某些夹持装置、加热装置已略去)：(1)仪器 a 的名称为_，B 装置中长颈漏斗的作用是_。3(2)装置 E用来制取 Cl2，反应的离子方程式为_。(3)为使实验顺利进行，还需补充的装置为_。(4)反应时，需严格控制三个条件：先制取_，缓慢地通入 C 中，直至 C 中的白磷消失后，再通入另一种气体。C 装置用水浴加热控制温度为 60 65 ，除加快反应速率外，另一目的是_。反应物必须干燥，否则会在 C 装置中产生大量的白雾，其主要成分为_(写化学式)。(5)反应结束后通过下面步骤测定 POCl

7、3产品中 Cl 的含量，元素 Cl 的质量分数为_ (写出计算式)。.取 x g产品于锥形瓶中，加入足量 NaOH 溶液，POCl 3完全反应后加稀硝酸至酸性；.向锥形瓶中加入 0.100 0 molL1 的 AgNO3 溶液 40.00 mL，使 Cl 完全沉淀；.再向锥形瓶中加入 20 mL硝基苯，振荡，使沉淀表面被有机物覆盖；.然后加入指示剂，用 c molL1 NH4SCN溶液滴定过量 Ag 至终点，记下所用体积为 V mL。已知：AgPO 4溶于酸， Ksp(AgCl )3210 10 ， Ksp(AgSCN )210 12 解析：(1) 仪器 a的名称是冷凝管(或球形冷凝管)，装置

8、 A中产生氧气，发生反应的化学方程式为 2Na2O22H 2O=4NaOHO 2(或 2H2O2 2H2OO 2)；B 装置= = = = =MnO2 的作用除观察 O2的流速之外，还有平衡气压、干燥 O2(或平衡气压和除去水，防止 PCl3和POCl3遇水反应引入杂质)。(2)二氧化锰与浓盐酸加热反应生成氯化锰、氯气和水，反应的离子方程式为4H 2Cl MnO 2 Mn2 Cl 22H 2O。= = = = = (3)C装置为氯气和磷发生反应的装置，反应结束后会有氯气从冷凝管 a中溢出，污染空气，需要吸收处理；同时，POCl 3和 PCl3遇水会发生反应，为使实验顺利进行，需要在a仪器后连接

9、装有碱石灰的干燥管，防止外界中水蒸气进入 C装置内。(4)根据题意可知，要先制备出三氯化磷，然后其被氧化为 POCl3，所以先制取氯气，缓慢地通入 C中，直至 C中的白磷消失后，再通入另一种氧气。由于 PCl3的沸点是 75.5 4，因此控制温度 60 65 ，其主要目的是加快反应速率，同时防止 PCl3气化。POCl 3和 PCl3遇水会发生反应，均生成氯化氢，遇到水蒸气产生大量的白雾，所以反应物必须干燥。(5)根据题意可知，NH 4SCN的物质的量为 0.001 cVmol，则与之反应的银离子的物质的量为 0.001 cVmol，而总的银离子的物质的量为 0.004 mol，所以与氯离子反

10、应的银离子的物质的量为 0.004 mol0.001 cVmol，因此氯离子的物质的量为 0.004 mol0.001 cVmol，则产品中 Cl元素的含量为 100%。（ 0.004 0.001cV） 35.5x答案：(1)球形冷凝管 平衡气压(2)4H 2Cl MnO 2 Mn2 Cl 22H 2O= = = = = (3)在 a仪器后连接装有碱石灰的干燥管(4)Cl 2 防止 PCl3气化 HCl(5) 100%（ 410 3 cV10 3） 35.5x(或 3.55（ 4 cV）x %)3有资料显示过量的氨气和氯气在常温下可合成岩脑砂(主要成分为 NH4Cl)，某小组对岩脑砂进行以下探

11、究。.岩脑砂的实验室制备。(1)C装置中盛放碱石灰的仪器名称为_。(2)为使氨气和氯气在 D中充分混合并反应，上述装置的连接顺序为adc_、_jihgb。(3)装置 D处除易堵塞导管外，还有不足之处为_。(4)检验氨气和氯气反应有岩脑砂生成时，除了蒸馏水、稀 HNO3、AgNO 3溶液、红色石蕊试纸外，还需要的试剂为_。5.天然岩脑砂中 NH4Cl纯度的测定(杂质不影响 NH4Cl纯度测定)。已知：2NH 4Cl3CuO 3Cu2HClN 23H 2O。= = = = = 步骤：准确称取 1.19 g岩脑砂；将岩脑砂与足量的氧化铜混合加热(装置如下)。(5)连接好仪器后，检查装置的气密性时，先

12、将 H和 K中装入蒸馏水，然后加热G，_，则气密性良好。(6)装置 H的作用_。(7)实验结束后，装置 I增重 0.73 g，则天然岩脑砂中 NH4Cl的质量分数为_。(8)若用 K中气体体积测定 NH4Cl纯度，当量气管内液面低于量筒内液面时，所测纯度_(填“偏高” “偏低”或“ 无影响”)解析：(1)C 装置中盛放碱石灰的仪器名称为干燥管。(2)制取氨气的气流顺序为 adc，制取氯气的气流顺序为 bghij，考虑到氯气的密度比空气大，氨气的密度比空气小，所以氨气从 e口进，氯气从 f口进，氨气和氯气会形成逆向流动，更有利于二者充分混合，同时注意确定连接顺序时，氯气气流是从右向左的，合理的连

13、接顺序为 adcefjihgb。 (3)装置 D处发生反应生成了氯化铵，氯化铵为固体小颗粒，导管太细，固体颗粒容易堵塞导管；因为氯气有毒，需要有尾气处理装置，所以不足之处为：无尾气处理装置。(4)检验固体氯化铵中的铵根离子需要氢氧化钠溶液和红色石蕊试纸，检验氯离子需要蒸馏水、硝酸银和稀硝酸，所以还需要的试剂为氢氧化钠浓溶液。 .(5)连接好仪器后，检查装置的气密性时，先将 H和 K中装入蒸馏水，然后加热G，导管末端有气泡冒出，停止加热，量气管内形成一段水柱，则气密性良好。(6)产生的气体通过装置 H中的浓硫酸，能够吸收混合气体中的水蒸气，防止对 HCl测定造成干扰，减小实验误差。(7)装置 I

14、增重为氯化氢气体的质量，0.73 g氯化氢的物质的量为 0.02 mol，根据反应：2NH 4Cl3CuO 3Cu2HClN 23H 2O可知，消耗氯化铵的量为= = = = = 0.02 mol，质量为 0.0253.51.07 g，则天然岩脑砂中 NH4Cl的质量分数为6100%89.9%。1.07 g1.19 g(8)当量气管内液面低于量筒内液面时，所测定氮气的体积偏小，根据反应：2NH4Cl3CuO 3Cu2HClN 23H 2O可知，氯化铵的质量偏小，所测= = = = = 纯度偏低。答案：.(1)干燥管 (2) e f (3)无尾气处理装置(4)氢氧化钠浓溶液.(5)导管末端有气泡

15、冒出，停止加热，量气管内形成一段水柱 (6)吸收反应产生的水蒸气，防止对 HCl测定造成干扰 (7) 89.9% (8)偏低4(2018天津卷)烟道气中的 NOx是主要的大气污染物之一，为了监测其含量，选用如下采样和检测方法。回答下列问题：.采样采样步骤：检验系统气密性；加热器将烟道气加热至 140 ；打开抽气泵置换系统内空气；采集无尘、干燥的气样；关闭系统，停止采样。(1)A中装有无碱玻璃棉，其作用为_。(2)C中填充的干燥剂是_(填序号)。a碱石灰 b无水 CuSO4 cP 2O5(3)用实验室常用仪器组装一套装置，其作用与 D(装有碱液)相同，在虚线框中画出该装置的示意图，标明气体的流向

16、及试剂。7(4)采样步骤加热烟道气的目的是_。.NO x含量的测定将 v L气样通入适量酸化的 H2O2溶液中，使 NOx完全被氧化成 NO ，加水稀释至3100.00 mL。量取 20.00 mL该溶液，加入 v1 mL c1 molL1 FeSO4标准溶液(过量)，充分反应后，用 c2 molL1 K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的 Fe2 ，终点时消耗 v2 mL。(5)NO被 H2O2氧化为 NO 的离子方程式为_3_。(6)滴定操作使用的玻璃仪器主要有_。(7)滴定过程中发生下列反应：3Fe2 NO 4H =NO3Fe 3 2H 2O3Cr2O 6Fe 2 14H =2Cr3 6Fe

17、3 7H 2O27则气样中 NOx折合成 NO2的含量为_mgm 3 。(8)判断下列情况对 NOx含量测定结果的影响(填“偏高” “偏低”或“无影响”)。若缺少采样步骤，会使测定结果_。若 FeSO4标准溶液部分变质，会使测定结果_。解析：(1)装置 A是过滤器，装有无碱玻璃棉的作用是过滤除去粉尘。(2)C中填充的是干燥剂，除去 H2O且不能与 NOx反应，所以应选有酸性、干燥能力强的 P2O5。(3)D装置中装有碱液，用于除去 NOx，作用与实验室中的洗气瓶相同，该装置的示意图为 。(4)烟道气中有水，采样步骤加热器将烟道气加热至 140 的目的是防止 NOx溶于冷8凝水。(5)NO被 H

18、2O2氧化为 NO ，H 2O2的还原产物为 H2O，离子方程式为32NO3H 2O2=2H 2NO 2H 2O。3(6)滴定操作使用的玻璃仪器主要有锥形瓶、滴定管，因为该滴定液呈酸性，所以选用酸式滴定管。(7)滴定过程中发生反应：3Fe2 NO 4H =NO3Fe 3 3H 2O3Cr2O 6Fe 2 14H =2Cr3 6Fe 3 7H 2O与 Cr2O 反应的 Fe2 的物质的量为27 276c2v2103 mol，标准液中 Fe2 的物质的量为 c1v1103 mol，则与 NO 反应的 Fe2 的3物质的量为( c1v16 c2v2)103 mol，NO 的物质的量为 3（ c1v1

19、 6c2v2） 10 33mol，则 v L气样中折合成 NO2的含量为 mol46 gmol1 （ c1v1 6c2v2） 10 33v L1 000 mgg1 1 000 Lm3 100 mL20 mL104 mgm3 。23（ c1v1 6c2v2）3v(8)若缺少采样步骤，系统内存在空气，会使收集的气样中 NOx偏少，测定结果偏低。若 FeSO4标准溶液部分变质，溶液中的 Fe2 浓度减小，消耗的 K2Cr2O7标准溶液体积减小，使测定结果偏高。答案：(1)除尘(2)c(3)(4)防止 NOx溶于冷凝水(5)2NO3H 2O2=2H 2NO 2H 2O3(6)锥形瓶、酸式滴定管(7) 10423（ c1v1 6c2v2）3v(8)偏低 偏高9