2020届高考化学一轮复习（浙江） 化学实验方案的设计和反应条件的控制学案
专题二十一 化学实验方案的设计和反应条件的控制
挖命题
【考情探究】
考点
考纲内容
考试
要求
考试
均分
考题示例
考试热度
物质性质的探究和化学实验方案的设计
(1)铝片(条)燃烧的方法
b
☆☆☆☆☆
(2)铝表面氧化膜的作用
b
☆☆☆☆☆
(3)观察有机物颜色、状态以及辨别有机物气味的方法
a
☆☆☆☆☆
(4)用乙醇和浓硫酸制取乙烯的原理、方法和操作
b
☆☆☆☆☆
(5)乙醇、苯酚分子中羟基的化学活性比较
b
☆☆☆☆☆
(6)盐酸、碳酸、苯酚酸性的比较
b
☆☆☆☆☆
(7)用铁离子检验酚类物质
a
☆☆☆☆☆
(8)物质检验的方案设计
c
2分
2018浙江4月选考,28(3),2分
★★★★☆
化学反应条件的控制
(1)硫代硫酸钠和强酸反应的原理及实验现象
b
☆☆☆☆☆
(2)浓度、温度对硫代硫酸钠与酸反应速率的影响
c
☆☆☆☆☆
(3)不同的催化剂对同一反应的催化效果
c
☆☆☆☆☆
(4)变量控制在实验研究中的应用
c
2分
2017浙江11月选考,21,2分
★★★☆☆
(5)氯化钴溶液的变色原理
b
☆☆☆☆☆
(6)浓度、温度变化对氯化钴溶液平衡体系的影响
b
☆☆☆☆☆
(7)不同条件下(酸、碱性)乙酸乙酯水解的速率和程度
b
☆☆☆☆☆
分析解读 本专题通常涉及以下两个考查点:一是实验方案的设计和评价,实验方案的设计主要包括物质性质实验方案的设计、物质制备实验方案的设计和物质检验实验方案的设计三个方面,实验方案的评价主要是评判题给实验方案的优劣;二是反应条件的控制,包括化学反应条件的控制和化学工艺条件的控制两个方面,前者出现在实验探究题中,后者出现在工艺流程题中。试题综合程度高,难度较大。
【真题典例】
破考点
【考点集训】
考点一 物质性质的探究和化学实验方案的设计
1.(2019届浙江嘉兴海宁中学高三复习检测,8)有相同的三块铝片,进行如下实验。
实验一:取第一块铝片,直接放入硫酸铜溶液中观察现象;
实验二:取第二块铝片,用砂纸擦拭其表面后,放入硫酸铜溶液中观察现象;
实验三:将实验一中铝片从硫酸铜溶液中取出,洗净后放入氢氧化钠溶液中,片刻后取出铝片,洗净后再放入硫酸铜溶液中观察现象;
实验四:取第三块铝片,用砂纸擦拭表面后,置于浓硝酸中,片刻后取出,洗净,再放入硫酸铜溶液中观察现象。
综合以上四个实验,其主要目的是试图说明( )
A.铝片能和硫酸铜溶液反应
B.铝片能和氢氧化钠溶液反应
C.铝片不能和浓硝酸反应
D.铝片表面能形成具有保护作用的氧化膜
答案 D
2.(2019届浙江台州黄岩中学月考,5)下列实验方案正确,能达到相应实验预期目的且安全的是( )
答案 A
3.(2017浙江温州高三3月选考模拟)某研究性学习小组为了探究镁粉与溴水反应的机理,做了如下四组实验:
①将镁粉投入冷水中,未见任何现象;
②将镁粉放入溴水中,观察到只是开始时产生极少量的气泡,但溴水的颜色逐渐褪去;
③将镁粉放入液溴中,未观察到任何明显现象;
④向含足量镁粉的液溴中滴加几滴水,观察到溴的红棕色很快褪去。
则下列关于镁与溴水的反应机理的说法中正确的是( )
A.镁粉只直接与溴水中的溴反应
B.镁粉只与溴水中的酸反应
C.产生的极少量的气泡是镁粉与水反应得到的
D.镁粉在水的催化下与Br2发生反应
答案 D
4.(2019届浙江常山一中单元检测,25)某同学欲在实验室中对Fe3+与I-的反应进行探究,实现Fe2+与Fe3+的相互转化。
(1)该同学最初的实验操作和现象如下:
实验编号
操作
现象
Ⅰ
先向2 mL 0.1 mol·L-1 FeCl2溶液中滴加KSCN溶液,再滴加新制氯水
Ⅱ
先向2 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液中滴加KSCN溶液,再滴加0.1 mol·L-1 KI溶液
滴加KSCN溶液后,溶液变成血红色;滴加KI溶液无明显变化
①实验Ⅰ的现象为 。
②FeCl2溶液与新制氯水反应的离子方程式为 。
(2)该同学分析了导致实验Ⅱ现象的可能原因,并对实验方案进行了改进。改进后的实验操作和现象如下:
实验编号
操作
现象
Ⅲ
向2 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液中滴加1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,再滴加KSCN溶液
滴加FeCl3溶液后,溶液变成黄色;滴加KSCN溶液后,溶液变成血红色
根据实验Ⅲ,该同学认为Fe3+有可能与I-发生氧化还原反应,请结合实验现象用简明的文字说明他得出上述结论的理由: 。
(3)该同学认为需要进一步设计实验,证明根据实验Ⅲ中现象得出的结论。请补全下表中的实验方案:
实验
编号
操作
预期现象
实验结论
Ⅳ
向2 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液中滴加1 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,
(4)上述实验结果表明,Fe3+与I-发生氧化还原反应。进一步查阅资料知,参加反应的Fe3+与I-的物质的量相同。该同学结合上述实验结论,分析了实验Ⅲ中加入KSCN溶液后溶液变血红色的原因,认为Fe3+与I-反应的离子方程式应写为 。
答案 (1)①滴加KSCN溶液后,溶液无明显变化;滴加新制氯水后,溶液变成血红色 ②2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-
(2)滴加FeCl3溶液后,溶液变成黄色,推测生成了I2(其他合理答案也可)
(3)
实验
编号
操作
预期现象
实验结论
Ⅳ
再滴加淀粉溶液(或CCl4;或铁氰化钾溶液)
溶液变蓝(或溶液分层,下层溶液为紫色;或生成蓝色沉淀)
Fe3+能与I-发生氧化还原反应,生成I2和Fe2+
(其他合理答案也可)
(4)2Fe3++2I- 2Fe2++I2
考点二 化学反应条件的控制
1.(2019届浙江绍兴一中单元检测,4)已知FeCl3溶液和MnO2都可作H2O2分解制O2的催化剂,为了探究温度对化学反应速率的影响,下列实验方案可行的是( )
答案 D
2.(2017浙江宁波镇海中学选考模拟三,21)为了探究温度、不活泼金属形成的盐对锌与稀硫酸反应速率的影响,设计如下方案:
实验
编号
纯锌粉质量
0.2 mol·L-1硫
酸溶液体积
温度
硫酸铜
固体质量
Ⅰ
2.0 g
10.0 mL
25 ℃
0
Ⅱ
2.0 g
10.0 mL
t ℃
0
Ⅲ
2.0 g
10.0 mL
35 ℃
0.2 g
Ⅳ
2.0 g
10.0 mL
35 ℃
4.0 g
下列推断合理的是( )
A.选择Ⅱ和Ⅲ实验探究硫酸铜对反应速率的影响,必须控制t=25
B.待测物理量是收集等体积气体所需要的时间,时间越长,反应速率越大
C.根据该方案,可以探究浓度、温度、固体接触面积对反应速率的影响
D.根据该实验方案得出反应速率的大小顺序可能是Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ>Ⅳ
答案 D
3.(2018浙江温州六校协作体高三期末联考,22)一定条件下,用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气进行回收,使SO2转化为S。催化剂不同,其他条件相同情况下,相同时间内SO2的转化率随反应温度的变化如下图所示。下列说法不正确的是 ( )
A.不考虑催化剂价格因素,选择Fe2O3作催化剂可以节约能源
B.其他条件相同下,选择Cr2O3作催化剂,SO2的平衡转化率最小
C.a点后SO2的转化率减小的原因可能是温度升高催化剂活性降低
D.选择Fe2O3作催化剂,最适宜温度范围为340~380 ℃
答案 B
4.(2019届浙江宁波鄞州高级中学高三复习检测,22)(1)已知Na2S2O3+H2SO4 Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O。甲同学通过测定该反应发生时溶液变浑浊的时间,研究外界条件对化学反应速率的影响。设计实验如下(所取溶液体积均为10 mL):
实验
编号
实验
温度/℃
c(Na2S2O3)/
mol·L-1
c(H2SO4)/
mol·L-1
①
25
0.1
0.1
②
25
0.2
0.1
③
25
0.1
0.2
④
50
0.2
0.1
⑤
50
0.1
0.1
其他条件不变时,探究温度对化学反应速率的影响,应选择 (填实验编号);探究浓度对化学反应速率的影响,应选择 (填实验编号);若同时选择①②③,则探究 对化学反应速率的影响。
(2)已知Na2S2O3溶液与Cl2反应时,1 mol Na2S2O3转移8 mol电子。该反应的离子方程式是 ,甲同学设计如下实验流程探究Na2S2O3的化学性质:
①甲同学设计实验流程的目的是证明Na2S2O3溶液具有碱性和 性。
②加入BaCl2溶液生成白色沉淀B的离子方程式是 。
③乙同学认为应将上述流程中②③所加试剂顺序颠倒,你认为甲、乙两同学的设计更合理的是 (填“甲”或“乙”),理由是 。
答案 (1)①⑤(或②④) ①②(或①③或④⑤) 改变不同反应物的浓度
(2)S2O32-+4Cl2+5H2O 2SO42-+8Cl-+10H+ ①还原 ②SO42-+Ba2+ BaSO4↓ ③乙 可以排除BaS2O3对实验的干扰
炼技法
【方法集训】
方法 化学实验的设计方法和原则
1.(2019届浙江绍兴高级中学单元检测,5)在实验室进行下列有关物质的制备流程中,理论上正确、操作上可行且经济上合理的是( )
A.C CO CO2 Na2CO3
B.CuCu(NO3)2溶液 Cu(OH)2
C.CaO Ca(OH)2溶液NaOH溶液
D.Fe Fe2O3 Fe2(SO4)3溶液
答案 C
2.(2017浙江杭州高三3月选考模拟)为探究溴乙烷与NaOH的醇溶液共热发生的是水解反应还是消去反应,甲、乙、丙三名同学分别设计了如下三个实验方案:
甲:向反应后的混合液中滴入溴水,若溶液颜色很快褪去,则可证明发生了消去反应。
乙:向反应后的混合液中滴入稀硝酸中和NaOH,然后再滴入AgNO3溶液,若有浅黄色沉淀生成,则可证明发生了消去反应。
丙:向反应后的混合液中滴入酸性KMnO4溶液,若溶液颜色变浅,则证明发生了消去反应。
则有关上述实验方案的叙述( )
A.甲正确 B.乙正确 C.丙正确 D.都不正确
答案 D
3.(2019届浙江宁波镇海中学高二期中,10)下列实验“操作和现象”与“结论”对应且正确的是( )
选项
操作和现象
结论
A
将少量溴水加入KI溶液中,充分反应后再加入CCl4,振荡,静置,下层液体呈紫色
氧化性:Br2>I2
B
常温下,打磨后的铝片放入浓硝酸中,无明显反应现象
常温下,铝不与浓硝酸反应
C
强酸性溶液中加入Ba(NO3)2溶液,有白色沉淀生成,静置后加入KSCN溶液,溶液变红
溶液中一定含有SO42-和Fe3+
D
用pH计测定NaF溶液和CH3COONa溶液pH可知:
pH(NaF)
CH3COOH
答案 A
4.(2018北京理综,28,16分)实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。
资料:K2FeO4为紫色固体,微溶于KOH溶液;具有强氧化性,在酸性或中性溶液中快速产生O2,在碱性溶液中较稳定。
(1)制备K2FeO4(夹持装置略)
①A为氯气发生装置。A中反应方程式是 (锰被还原为Mn2+)。
②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。
③C中得到紫色固体和溶液。C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH2K2FeO4+6KCl+8H2O,另外还有 。
(2)探究K2FeO4的性质
①取C中紫色溶液,加入稀硫酸,产生黄绿色气体,得溶液a,经检验气体中含有Cl2。为证明是否K2FeO4氧化了Cl-而产生Cl2,设计以下方案:
方案Ⅰ
取少量a,滴加KSCN溶液至过量,溶液呈红色
方案Ⅱ
用KOH溶液充分洗涤C中所得固体,再用KOH溶液将K2FeO4溶出,得到紫色溶液b。取少量b,滴加盐酸,有Cl2产生
ⅰ.由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有 离子,但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl-氧化,还可能由 产生(用方程式表示)。
ⅱ.方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl-。用KOH溶液洗涤的目的是 。
②根据K2FeO4的制备实验得出:氧化性Cl2 FeO42-(填“>”或“<”),而方案Ⅱ实验表明,Cl2和FeO42-的氧化性强弱关系相反,原因是 。
③资料表明,酸性溶液中的氧化性FeO42->MnO4-,验证实验如下:将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中,振荡后溶液呈浅紫色。该现象能否证明氧化性FeO42->MnO4-。若能,请说明理由;若不能,进一步设计实验方案。
理由或方案:
。
答案 (16分)(1)①2KMnO4+16HCl 2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O
②
③Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O
(2)①ⅰ.Fe3+ 4FeO42-+20H+4Fe3++3O2↑+10H2O
ⅱ.排除ClO-的干扰
②> 溶液酸碱性不同
③理由:FeO42-在过量酸的作用下完全转化为Fe3+和O2,溶液浅紫色一定是MnO4-的颜色
方案:向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4,观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色
过专题
【五年高考】
A组 自主命题·浙江卷题组
考点一 物质性质的探究和化学实验方案的设计
1.(2015浙江7月学考,29,3分)某同学为探究FeCl3与KI反应是否存在反应限度,设计了如下实验方案(FeCl3溶液、KI溶液浓度均为0.1 mol·L-1):
最合理的方案是( )
A.方案1 B.方案2 C.方案3 D.方案4
答案 D
2.(2018浙江11月选考,24,2分)已知草酸(H2C2O4)是一种弱酸,157 ℃升华,170 ℃以上分解可放出CO2和CO;可与酸性KMnO4溶液反应;其钠盐易溶于水,钙盐难溶于水。下列说法正确的是( )
A.草酸受热产生的气体,用足量的NaOH溶液充分吸收后,可收集得到纯净的CO
B.草酸受热产生的气体通过灼热的氧化铜,若出现黑色变红色现象,则说明产生的气体中一定有CO
C.草酸受热产生的气体直接通入足量的澄清石灰水中,若能产生白色浑浊现象,则说明产生的气体中一定有CO2
D.H2C2O4与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为:5H2C2O4+2MnO4-+6H+ 2Mn2++10CO2↑+8H2O
答案 D
3.(2017浙江11月选考,24,2分)某兴趣小组查阅资料得知:连苯三酚的碱性溶液能定量吸收O2;CuCl的盐酸溶液能定量吸收CO,且易被O2氧化。拟设计实验方案,采用上述两种溶液和KOH溶液逐一吸收混合气体(由CO2、CO、N2和O2组成)的相应组分。有关该方案设计,下列说法不正确的是( )
A.采用上述3种吸收剂,气体被逐一吸收的顺序应该是CO2、O2和CO
B.其他两种吸收剂不变,O2的吸收剂可以用灼热的铜网替代
C.CO 的吸收必须在吸收O2后进行,因为CuCl的盐酸溶液会被O2氧化
D.在3种气体被逐一吸收后,导出的气体中可能含有HCl
答案 B
4.(2017浙江4月选考,28,4分)FeSO4受热分解的化学方程式为:2FeSO4 Fe2O3+SO2↑+SO3↑
请回答:
(1)将FeSO4受热产生的气体按图示装置进行实验,证实含有SO3和SO2。能说明SO2存在的实验现象是 ;为测定BaSO4沉淀的质量,后续的操作步骤依次为 、洗涤、干燥、称量。
(2) 设计一个实验方案,用化学方法验证FeSO4受热后固体的成分(不考虑其他反应)
。
答案 (4分)(1)品红溶液褪色 过滤
(2)取适量固体,加足量稀盐酸溶解。取一份试液滴加KSCN溶液,若显血红色,则有Fe3+(含Fe2O3);另取一份试液滴加BaCl2溶液,若有白色沉淀,则有SO42-(含有未分解的FeSO4)
考点二 化学反应条件的控制
5.(2017浙江11月选考,21,2分)在催化剂作用下,用乙醇制乙烯,乙醇转化率和乙烯选择性(生成乙烯的物质的量与乙醇转化的物质的量的比值)随温度、乙醇进料量(单位:mL·min-1)的关系如图所示(保持其他条件相同)。
在410~440 ℃温度范围内,下列说法不正确的是( )
A.当乙醇进料量一定,随乙醇转化率增大,乙烯选择性升高
B.当乙醇进料量一定,随温度的升高,乙烯选择性不一定增大
C.当温度一定,随乙醇进料量增大,乙醇转化率减小
D.当温度一定,随乙醇进料量增大,乙烯选择性增大
答案 A
B组 统一命题、省(区、市)卷题组
考点一 物质性质的探究和化学实验方案的设计
1.(2018课标Ⅱ,13,6分)下列实验过程可以达到实验目的的是 ( )
编号
实验目的
实验过程
A
配制0.400 0 mol·L-1的NaOH溶液
称取4.0 g固体NaOH于烧杯中,加入少量蒸馏水溶解,转移至250 mL容量瓶中定容
B
探究维生素C的还原性
向盛有2 mL黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液,观察颜色变化
C
制取并纯化氢气
向稀盐酸中加入锌粒,将生成的气体依次通过NaOH溶液、浓硫酸和KMnO4溶液
D
探究浓度对反应速率的影响
向2支盛有5 mL不同浓度NaHSO3溶液的试管中同时加入2 mL 5% H2O2溶液,观察实验现象
答案 B
2.(2017江苏单科,4,2分)下列制取SO2、验证其漂白性、收集并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是( )
答案 B
3.(2016江苏单科,6,2分)根据侯氏制碱原理制备少量NaHCO3的实验,经过制取氨气、制取NaHCO3、分离NaHCO3、干燥NaHCO3四个步骤。下列图示装置和原理能达到实验目的的是( )
答案 C
4.(2018课标Ⅱ,28,15分)K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体,可用于晒制蓝图。回答下列问题:
(1)晒制蓝图时,用K3[Fe(C2O4)3]·3H2O作感光剂,以K3[Fe(CN)6]溶液为显色剂。其光解反应的化学方程式为:2K3[Fe(C2O4)3]2FeC2O4+3K2C2O4+2CO2↑;显色反应的化学方程式为
。
(2)某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物,按下图所示装置进行实验。
①通入氮气的目的是 。
②实验中观察到装置B、F中澄清石灰水均变浑浊,装置E中固体变为红色,由此判断热分解产物中一定含有 、 。
③为防止倒吸,停止实验时应进行的操作是 。
④样品完全分解后,装置A中的残留物含有FeO和Fe2O3,检验Fe2O3存在的方法是: 。
(3)测定三草酸合铁酸钾中铁的含量。
①称量m g样品于锥形瓶中,溶解后加稀H2SO4酸化,用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点。滴定终点的现象是 。
②向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后,过滤、洗涤,将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。加稀H2SO4酸化,用c mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液V mL。该晶体中铁的质量分数的表达式为 。
答案 (15分)(1)3FeC2O4+2K3[Fe(CN)6] Fe3[Fe(CN)6]2+3K2C2O4
(2)①隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置
②CO2 CO
③先熄灭装置A、E的酒精灯,冷却后停止通入氮气
④取少许固体粉末于试管中,加稀硫酸溶解,滴入1~2滴KSCN溶液,溶液变红色,证明含有Fe2O3
(3)①粉红色出现 ②5cV×56m×1 000×100%
5.(2017江苏单科,19,15分)某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低,对实验的影响可忽略)。
已知:
①NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解,如:3NaClO 2NaCl+NaClO3
②AgCl可溶于氨水:AgCl+2NH3·H2O Ag(NH3)2++Cl-+2H2O
③常温时N2H4·H2O(水合肼)在碱性条件下能还原Ag(NH3)2+:4Ag(NH3)2++N2H4·H2O 4Ag↓+N2↑+4NH4++4NH3↑+H2O
(1)“氧化”阶段需在80 ℃条件下进行,适宜的加热方式为 。
(2)NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2,该反应的化学方程式为 。
HNO3也能氧化Ag,从反应产物的角度分析,以HNO3代替NaClO的缺点是
。
(3)为提高Ag的回收率,需对“过滤Ⅱ”的滤渣进行洗涤,并 。
(4)若省略“过滤Ⅰ”,直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水,则需要增加氨水的用量,除因过量NaClO与NH3·H2O反应外(该条件下NaClO3与NH3·H2O不反应),还因为
。
(5)请设计从“过滤Ⅱ”后的滤液中获取单质Ag的实验方案: (实验中须使用···的试剂有:2 mol·L-1水合肼溶液,1 mol·L-1 H2SO4溶液)。
答案 (15分)(1)水浴加热
(2)4Ag+4NaClO+2H2O 4AgCl+4NaOH+O2↑
会释放出氮氧化物(或NO、NO2),造成环境污染
(3)将洗涤后的滤液合并入过滤Ⅱ的滤液中
(4)未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水,且其中含有一定浓度的Cl-,不利于AgCl与氨水反应
(5)向滤液中滴加2 mol·L-1水合肼溶液,搅拌使其充分反应,同时用1 mol·L-1 H2SO4溶液吸收反应中放出的NH3,待溶液中无气泡产生,停止滴加,静置,过滤、洗涤,干燥
考点二 化学反应条件的控制
6.(2015江苏单科,13,4分)(双选)下列设计的实验方案能达到实验目的的是( )
A.制备Al(OH)3悬浊液:向1 mol·L-1 AlCl3溶液中加过量的6 mol·L-1 NaOH溶液
B.提纯含有少量乙酸的乙酸乙酯:向含有少量乙酸的乙酸乙酯中加入适量饱和Na2CO3溶液,振荡后静置分液,并除去有机相的水
C.检验溶液中是否含有Fe2+:取少量待检验溶液,向其中加入少量新制氯水,再滴加KSCN溶液,观察实验现象
D.探究催化剂对H2O2分解速率的影响:在相同条件下,向一支试管中加入2 mL 5% H2O2和1 mL H2O,向另一支试管中加入2 mL 5% H2O2和1 mL FeCl3溶液,观察并比较实验现象
答案 BD
7.(2015福建理综,25,15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
利用上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研究
(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):
试管编号
1
2
3
4
0.20 mol·L-1 KI/mL
1.0
1.0
1.0
1.0
KClO3(s)/g
0.10
0.10
0.10
0.10
6.0 mol·L-1 H2SO4/mL
0
3.0
6.0
9.0
蒸馏水/mL
9.0
6.0
3.0
0
实验现象
①系列a实验的实验目的是 。
②设计1号试管实验的作用是 。
③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:使用下图装置,加热15.0 mL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.次氯酸或氯气可被SO2、H2O2和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”也可) (2)能
(3)①研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响 ②硫酸浓度为0的对照实验 ③ClO3-+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)
8.(2014广东理综,33,17分)H2O2是一种绿色氧化还原试剂,在化学研究中应用广泛。
(1)某小组拟在同浓度Fe3+的催化下,探究H2O2浓度对H2O2分解反应速率的影响。限选试剂与仪器:30% H2O2、0.1 mol·L-1 Fe2(SO4)3、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器
①写出本实验H2O2分解反应方程式并标明电子转移的方向和数目: 。
②设计实验方案:在不同H2O2浓度下,测定 (要求所测得的数据能直接体现反应速率大小)。
③设计实验装置,完成下图的装置示意图。
④参照下表格式,拟定实验表格,完整体现实验方案(列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据;数据用字母表示)。
物理量
实验序号
V[0.1 mol·L-1 Fe2(SO4)3]/mL
……
1
a
……
2
a
……
(2)利用图(a)和(b)中的信息,按图(c)装置(连通的A、B瓶中已充有NO2气体)进行实验。可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的 (填“深”或“浅”),其原因是 。
答案 (1)① 2H2O+O2↑
②单位时间内量筒内水的体积
③
④
V(30% H2O2)/mL
V(H2O)/mL
V(O2)/mL
20
20
V1
40
0
V2
(2)深 H2O2分解放热,使B中2NO2 N2O4平衡逆向移动
C组 教师专用题组
考点一 物质性质的探究和化学实验方案的设计
1.(2017天津理综,4,6分)以下实验设计能达到实验目的的是( )
实验目的
实验设计
A.
除去NaHCO3固体中的Na2CO3
将固体加热至恒重
B.
制备无水AlCl3
蒸发Al与稀盐酸反应后的溶液
C.
重结晶提纯苯甲酸
将粗品水溶、过滤、蒸发、结晶
D.
鉴别NaBr和KI溶液
分别加新制氯水后,用CCl4萃取
答案 D
2.(2015广东理综,22,6分)(双选)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
分别加热Na2CO3和NaHCO3固体
试管内壁均有水珠
两种物质均受热分解
B
向稀的苯酚水溶液滴
生成白色沉淀
产物三溴苯酚不
加饱和溴水
溶于水
C
向含I-的无色溶液中滴加少量新制氯水,再滴加淀粉溶液
加入淀粉后溶液变成蓝色
氧化性:Cl2>I2
D
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 BC
3.(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 A
4.(2016课标Ⅰ,26,14分)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题:
(1)氨气的制备
①氨气的发生装置可以选择上图中的 ,反应的化学方程式为 。
②欲收集一瓶干燥的氨气,选择上图中的装置,其连接顺序为:发生装置→ (按气流方向,用小写字母表示)。
(2)氨气与二氧化氮的反应
将上述收集到的NH3充入注射器X中,硬质玻璃管Y中加入少量催化剂,充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。
操作步骤
实验现象
解释原因
打开K1,推动注射器活塞,使X中的气体缓慢通入Y管中
①Y管中
②反应的化学方程式
将注射器活塞退回原处并固定,待装置恢复到室温
Y管中有少量水珠
生成的气态水凝聚
打开K2
③
④
答案 (14分)(1)①A 2NH4Cl+Ca(OH)2 2NH3↑+CaCl2+2H2O(或B NH3·H2O NH3↑+H2O) ②dcfei
(2)①红棕色气体慢慢变浅 ②8NH3+6NO2 7N2+12H2O ③Z中NaOH溶液产生倒吸现象 ④反应后气体分子数减少,Y管中压强小于外压
5.(2015安徽理综,28,14分)某研究小组将纯净的SO2气体通入0.1 mol·L-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,该小组提出了如下假设:
假设一:溶液中的NO3-
假设二:溶液中溶解的O2
(1)验证假设一
该小组设计实验验证了假设一。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25 mL 0.1 mol·L-1 BaCl2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25 mL 0.1 mol·L-1 Ba(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pH随通入SO2体积的变
化曲线如图所示。
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) 。
(2) 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):
(3) 若假设二成立,请预测:在相同条件下,分别用足量的O2和KNO3氧化相同的H2SO3溶液(溶液体积变化忽略不计),充分反应后两溶液的pH前者 (填“大于”或“小于”)后者,理由是
。
答案 (14分)(1)无明显现象 有白色沉淀
(2)SO2溶于水生成H2SO3 3SO2+2NO3-+2H2O 3SO42-+4H++2NO(或3H2SO3+2NO3- 3SO42-+4H++2NO+H2O)
(3)
实验步骤、预期现象和结论(不要求写具体操作过程):
实验1作为参照实验
实验3:将纯净的SO2气体缓慢通入未经脱O2处理的25 mL 0.1 mol·L-1BaCl2溶液中,若有白色沉淀,表明假设二成立,否则不成立。
(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H+的物质的量前者多于后者
(本题部分小题属于开放性试题,合理答案均给分)
考点二 化学反应条件的控制
6. (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/%
①
为以下实验作参照
0.5
2.0
90.0
②
醋酸浓度的影响
0.5
36.0
③
0.2
2.0
90.0
(2)编号①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0~t1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 (14分)(1)
编号
实验目的
碳粉/g
铁粉/g
醋酸/%
②
2.0
③
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):
①药品用量和操作同编号①实验(多孔橡皮塞增加进、出导管);
②通入氩气排净瓶内空气;
③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)
【三年模拟】
一、选择题(每小题2分,共26分)
1.(2019届浙江丽水选考模拟,10)用下列实验装置进行相应实验,能达到实验目的的是( )
A.用图Ⅰ所示装置吸收尾气中的二氧化硫
B.用图Ⅱ所示装置配制100 mL 0.100 mol·L-1稀硫酸
C.用图Ⅲ所示装置除去溴苯中少量的溴
D.用图Ⅳ所示装置制取并收集氨气
答案 A
2.(2018浙江鄞州高级中学高三复习测试,12)Y形管是一种特殊的仪器,与其他仪器组合可以进行某些实验探究。利用下图装置可以探究SO2与BaCl2溶液反应生成BaSO3沉淀的条件。下列判断正确的是( )
A.玻璃管的作用是连通大气,使空气中的氧气进入广口瓶,参与反应
B.c、d两根导管都必须插入BaCl2溶液中,保证气体与Ba2+充分接触
C.Y形管乙中产生氧化性气体,将BaSO3沉淀氧化为BaSO4沉淀
D.e、f中的试剂可以分别是浓氨水和NaOH固体
答案 D
3.(2018浙江衢州江山中学高二期末,8)下述实验设计能够达到目的的是( )
选项
实验目的
实验设计
A
证明盐酸酸性比醋酸强
同一电路测等体积盐酸、醋酸溶液的导电性
B
证明H2CO3酸性比H2SiO3强
将CO2通入Na2SiO3溶液中
C
证明钠的金属活动性比铜强
向CuCl2溶液中投入金属钠
D
证明溶液中含有I-
向溶液中加入淀粉
答案 B
4.(2019届浙江温州十校联合体高三联考,11)为达到相应的实验目的,下列实验的设计或操作最合理的是( )
A.往装有铁钉的试管中加入2 mL水、3滴稀醋酸和1滴K3[Fe(CN)6]溶液,可以观察到铁钉表面附着气泡,同时周围出现蓝色沉淀
B.在一个集气瓶中收集满CO2气体,取一小段除去表面氧化膜的镁条用坩埚钳夹持,点燃后迅速投入上述集气瓶中,取出坩埚钳,盖上玻璃片,观察镁条在集气瓶底部燃烧
C.为比较Cl元素与S元素非金属性强弱,相同条件下测定相同浓度NaCl溶液和Na2S溶液的pH
D.给盛有铜与浓硫酸的试管加热,发现试管底部出现灰白色固体,为检验其中的白色固体为无水硫酸铜,可直接向试管中加入适量水
答案 A
5.(2019届浙江温州乐清中学高二期中,12)下列设计的实验方案能达到相应的实验目的的是( )
选项
实验目的
实验方案
A
证明反应速率会随反应物浓度的增大而加快
用3 mL稀硫酸与足量纯锌反应,产生气泡速率较慢,然后加入1 mL 1 mol·L-1 CuSO4溶液,迅速产生较多气泡
B
检验Fe(NO3)2晶体是否已氧化变质
将Fe(NO3)2样品溶于稀盐酸后,滴加KSCN溶液,观察溶液是否变红
C
证明“84”消毒液的氧化能力随溶液pH的减小而增强
将“84”消毒液(含NaClO)滴入品红溶液中,褪色缓慢,若同时加入食醋,红色很快褪为无色
D
证明某液体中含有蛋白质
取液体少量加入茚三酮溶液,加热,观察溶液是否变为蓝紫色
答案 C
6.(2019届浙江常山一中高二月考,12)某研究性学习小组在实验室用如图所示装置探究氮氧化物气体与烧碱溶液的反应。实验过程中将胶头滴管中的液体挤入烧瓶。碱液可快速、充分吸收产生的氮氧化物气体。下列叙述正确的是( )
A.若将A与B连接,打开止水夹,则广口瓶中长导管口有气泡产生
B.若将A与C连接,打开止水夹,水沿导管由广口瓶进入烧瓶中
C.无论A连接B还是C,打开止水夹,均无明显现象
D.若将NaOH溶液换为水,可以用这套装置验证氨气易溶于水
答案 D
7.(2017浙江宁波效实中学高二期末,16)下列相关实验不能达到预期目的的是( )
选项
相关实验
预期目的
A
相同温度下,等质量的大理石块、大理石粉分别与等体积、等浓度的盐酸反应
探究接触面积对化学反应速率的影响
B
把装有颜色相同的NO2和N2O4混合气体的两支试管(密封)分别浸入冷水和热水中
探究温度对化学平衡的影响
C
在蔗糖中加入稀硫酸,水浴加热,再加入新制的氢氧化铜悬浊液并加热
探究蔗糖水解产物具有还原性
D
两支试管中装有等体积、等浓度的H2O2溶液,向其中一支试管中加入FeCl3溶液
探究FeCl3溶液对H2O2分解速率的影响
答案 C
8.(2018浙江台州中学高三复习测试,16)为精确测定工业纯碱中碳酸钠的质量分数(含少量NaCl),准确称量W0 g样品进行实验,下列实验方法所对应的实验方案和测量数据最合理的是( )
选项
实验方法
实验方案
测量数据
A
滴定法
将样品配成100 mL溶液,取10 mL,加入甲基橙溶液,用标准盐酸滴定
消耗盐酸的体积
B
量气法
将样品与盐酸反应,生成的气体全部被碱石灰吸收
碱石灰增重
C
重量法
将样品放入烧瓶中,置于天平上,加入足量盐酸
减轻的质量
D
量气法
将样品与盐酸反应,气体通过排水量气装置量气
排水体积
答案 A
9.(2017浙江舟山中学高二期中,16)为了研究温度对苯催化加氢的影响,以检验新型镍催化剂的性能,采用相同的微型反应装置,压强为0.78 MPa,氢气、苯的物质的量之比为6.5∶1,定时取样分离出氢气后,分析成分得下表结果:
温度/℃
85
95
100
110~240
280
300
340
质量
分数/%
苯
96.05
91.55
80.85
0
23.35
36.90
72.37
环己烷
3.95
8.45
19.15
100
76.65
63.10
27.63
下列说法错误的是( )
A.当温度超过280 ℃,苯的转化率迅速下降,可能是因为该反应为吸热的可逆反应
B.在110~240 ℃时苯的转化率为100%,说明该镍催化剂活性较高,能够在较宽的温度范围内催化并且不发生副反应
C.提高氢气、苯的物质的量之比有利于提高苯的转化率
D.从表中数据来看,随着反应温度的升高,苯的转化率先升高后降低
答案 A
10.(2018浙江名校协作体高三2月期始联考,21)钼酸钠和月桂酰肌氨酸的混合液常作为碳素钢的缓蚀剂。常温下,碳素钢在三种不同介质中的腐蚀速率如图所示。
图甲
图乙
下列说法不正确的是( )
A.盐酸的浓度越大,碳素钢的腐蚀速率越快
B.钼酸钠和月桂酰肌氨酸的浓度相等时,碳素钢的腐蚀速率最慢
C.碳素钢的腐蚀速率不随硫酸的浓度增大而加快,说明反应速率不与c(H+)成正比
D.对比图甲中的两条曲线,可知Cl-也会影响碳素钢的腐蚀速率
答案 C
11.(2018浙江温州六校协作体高三期末联考,24)信息提示:
①CuCl2+Cu 2CuCl↓(白色)——该反应速率很慢;
②2CuCl2+4KSCN 2CuSCN↓(白色)+(SCN)2+4KCl——该反应速率很快;
③(SCN)2,拟卤素,化学性质和氯气相似。
Cu(过量)与 FeCl3 溶液反应,静置后取上层清液,小明将 KSCN 溶液滴加到混合液中,他观察到瞬间产生白色沉淀,局部出现红色;振荡试管,红色又迅速褪去。请你判断下列说法正确的是( )
A.白色沉淀是CuCl,是溶液中的CuCl2与Cu反应生成的
B.红色物质是Fe(SCN)3,主要原因是溶液中的Fe2+被空气中的O2氧化成Fe3+
C.红色迅速褪去原因是振荡溶液时(SCN)2把Fe(SCN)3漂白了
D.用KSCN溶液检验Fe3+时,Cu2+存在会产生干扰
答案 D
12. (2019届浙江温岭中学选考模拟,21)酸性KMnO4溶液和H2C2O4溶液反应的化学方程式为2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4 K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O。某研究小组利用该反应来探究温度对反应速率的影响,进行如下四组实验。每组实验分别在0 ℃和80 ℃条件下进行。试判断最能实现研究目的的一组实验是( )
组别
KMnO4
H2SO4
H2C2O4
温度/℃
记录的
数据
V/mL
c/mol·L-1
V/mL
c/mol·L-1
V/mL
c/mol·L-1
A
2
0.01
0.5
1
2
0.1
0
至气体不再产生所需要的时间
80
B
2
0.1
0.5
1
2
0.01
0
至气体不再产生所需要的时间
80
C
2
0.01
0.5
1
2
0.1
0
溶液完全褪色所需要的时间
80
D
2
0.1
0.5
1
2
0.01
0
溶液完全褪色所需要的时间
80
答案 C
13.(2019届浙江宁波镇海中学选考模拟,21)H2S和SO2会对环境和人体健康带来极大的危害,工业上可采取多种方法减少这些有害气体的排放。生物脱H2S的原理为H2S+Fe2(SO4)3 S↓+2FeSO4+H2SO4,4FeSO4+O2+2H2SO4 2Fe2(SO4)3+2H2O。硫杆菌存在时,FeSO4被氧化的速率是无菌时的5×105倍,但环境的温度和pH对硫杆菌的使用效果有很大的影响(如图),下列说法中不正确的是( )
A.生物脱H2S过程中Fe2(SO4)3和硫杆菌的作用是作催化剂
B.反应温度过高,Fe2+的氧化速率下降,其原因是硫杆菌是蛋白质,温度过高蛋白质发生变性失去活性
C.环境酸性越强,Fe2+的氧化速率越快
D.使用硫杆菌的最佳条件是:温度为30 ℃,pH=2.0
答案 C
二、非选择题(共24分)
14.(2018浙江鄞州高级中学高三复习测试,24)(14分)某化学小组同学向一定量加入少量淀粉的NaHSO3溶液中加入稍过量的KIO3溶液,一段时间后,溶液突然变蓝色。
(1)查阅资料知,NaHSO3与过量KIO3反应分两步进行,第一步为IO3-+3HSO3- 3SO42-+3H++I-,则第二步反应的离子方程式为 。
(2)通过测定溶液变蓝所用时间探究反应物浓度和温度对该反应的反应速率的影响。调节反应物浓度和温度进行对比实验,记录如下:
实验编号
0.02 mol/L NaHSO3溶液/mL
0.02 mol/LKIO3溶液/mL
H2O/mL
反应温度/℃
溶液变蓝的时间t/s
①
15
20
10
15
t1
②
a
30
0
15
t2
③
15
b
c
30
t3
实验①②是探究 对反应速率的影响,表中a= ;实验①③是探究温度对反应速率的影响,则表中b= ,c= 。
(3)将NaHSO3溶液与KIO3溶液混合(预先加入少量淀粉为指示剂),用速率检测仪检测出起始阶段反应速率逐渐增大,一段时间后反应速率又逐渐减小。课题组对起始阶段反应速率逐渐增大的原因提出如下假设,请你完成假设三:
假设一:反应生成的SO42-对反应起催化作用,SO42-浓度越大反应速率越快;
假设二:反应生成的H+对反应起催化作用,H+浓度越大反应速率越快;
假设三: ;
……
(4)请你设计实验验证上述假设一,完成下表中内容(反应速率可用测速仪测定)。
实验步骤(不要求写出具体操作过程)
预期实验现象和结论
答案 (1)IO3-+5I-+6H+ 3I2+3H2O
(2)KIO3溶液的浓度 15 20 10
(3)反应生成的I-对反应起催化作用,I-浓度越大反应速率越快(或反应生成的I2对反应起催化作用,I2浓度越大反应速率越快;或该反应是放热反应,温度升高导致反应速率加快,答案合理即可)
(4)(答案合理即可)
实验步骤(不要求写出具体操作过程)
预期实验现象和结论
在烧杯甲中将NaHSO3溶液与过量KIO3溶液混合,用测速仪测定其起始阶段的反应速率v(甲);在烧杯乙中进行同一反应,不同的是乙烧杯中预先加入少量Na2SO4或K2SO4粉末,其他反应条件均完全相同,测定其起始阶段的反应速率v(乙)
若反应速率v(甲)=v(乙),则假设一不成立;若v(甲)
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