2019年高考化學(xué)一輪綜合復(fù)習(xí) 第10章 化學(xué)實驗基礎(chǔ)及綜合探究 課時4 原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)題型沖關(guān)練習(xí).doc

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課時4　化學(xué)實驗方案的設(shè)計與評價 1．過碳酸鈉(2Na2CO33H2O2)是一種集洗滌、漂白、殺菌于一體的氧系漂白劑，該晶體具有Na2CO3和H2O2的雙重性質(zhì)。利用圖2裝置制備過碳酸鈉，在冷水浴中充分反應(yīng)后，按圖1流程可獲得過碳酸鈉產(chǎn)品。 圖2　　　 (1)恒壓滴液漏斗中支管的作用是______________________________。 (2)制備過碳酸鈉的關(guān)鍵是______________________________________。 (3)如果配制過碳酸鈉的水中含有鐵離子，不僅會削弱洗滌劑的去污能力，甚至完全失去殺菌作用。試分析其中的原因____________________ (寫出其中一種即可，用方程式表示)。 (4)某化學(xué)學(xué)習(xí)小組為了定性探究鐵離子對這種新型漂白劑的不良影響，取該漂白劑100 mL，加入25 g FeCl3固體，產(chǎn)生大量無色無味氣體，用貯氣瓶收集氣體。請選用下列試劑和實驗用品完成氣體成分的探究過程：0.1 mol/L NaOH溶液、8.0 mol/L NaOH溶液、澄清石灰水、0.01 mol/L KMnO4溶液、BaCl2稀溶液、品紅溶液、蒸餾水、木條、酒精燈、火柴、洗氣瓶。 ①提出假設(shè)：對該氣體成分提出合理假設(shè)。 假設(shè)1：氣體是O2； 假設(shè)2：氣體是________； 假設(shè)3：氣體是CO2。 ②設(shè)計方案：設(shè)計實驗方案證明你的假設(shè)，在下表中完成實驗步驟、預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論。 實驗步驟 預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論 將氣體依次通入盛有________、________的洗氣瓶中，________ ①______________； ②______________； ③______________ 解析　(1)恒壓滴液漏斗中支管連接了上下兩端，使液體上下氣壓相等，使漏斗中的液體能順利流下。(2)溫度高時H2O2易分解，故控制好反應(yīng)溫度是關(guān)鍵。(3)鐵離子可以作催化劑，使過氧化氫分解，另外鐵離子和碳酸根離子可以發(fā)生水解相互促進(jìn)的反應(yīng)。(4)無色無味氣體可能是O2或CO2或CO2和O2二者的混合氣體。檢驗CO2用澄清石灰水，檢驗O2用帶火星的木條。 答案　(1)使液體順利流下 (2)控制反應(yīng)溫度 (3)2H2O22H2O＋O2↑或2Fe3＋＋3CO＋3H2O===2Fe(OH)3↓＋3CO2↑ (4)①CO2和O2 ② 實驗步驟 預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論 澄清石灰水　8.0 mol/L NaOH溶液　并將帶火星的木條放在最后一個洗氣瓶的出口處 若澄清石灰水不變渾濁，木條復(fù)燃，則假設(shè)1成立 若澄清石灰水變渾濁，木條復(fù)燃，則假設(shè)2成立 若澄清石灰水變渾濁，木條不復(fù)燃，則假設(shè)3成立 2.(2015石家莊二模)草酸晶體的組成可表示為H2C2O4xH2O。實驗室常用加熱分解草酸晶體的方法制取CO氣體，反應(yīng)方程式為：H2C2O4xH2OCO↑＋CO2↑＋(x＋1)H2O。下圖為分解草酸晶體，用干燥純凈的CO還原CuO制取Cu，并收集CO的實驗裝置(略去鐵架臺、鐵夾等支撐夾持裝置)，回答下列問題。 (1)C裝置中盛放的試劑是_____(填化學(xué)式)，E裝置的作用是_______。 (2)實驗過程中涉及如下操作：①點(diǎn)燃A處的酒精燈?、谙鏏處的酒精燈　③點(diǎn)燃D處的酒精燈?、芟鏒處的酒精燈，這4步操作由先到后的順序為________(填序號)。點(diǎn)燃D處酒精燈前必須要進(jìn)行的操作是________。 (3)用酸性高錳酸鉀溶液滴定草酸晶體，求x的值。 實驗步驟：準(zhǔn)確稱取1.17 g草酸晶體，配成100 mL溶液；取出20.00 mL于錐形瓶中，再向瓶中加入足量稀H2SO4；用0.050 0 mol/L酸性高錳酸鉀溶液滴定，滴定至終點(diǎn)時消耗高錳酸鉀溶液16.00 mL。滴定時，所發(fā)生的反應(yīng)為：2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O。 ①配制草酸溶液除需要玻璃棒、燒杯，還一定需要的玻璃儀器有______________。 ②x＝________。 (4)為探究催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，在甲、乙試管中分別加入下列物質(zhì)： 試管 甲 乙 0.01 mol/L KMnO4 4 mL y mL 0.1 mol/L H2C2O4 x mL 2 mL 0.1 mol/L H2SO4 1 mL 1 mL MnSO4固體 無 有 則x＝________，y＝________。能夠得出催化劑對該反應(yīng)有影響的結(jié)論的實驗現(xiàn)象是________________________________________________。 解析　(1)B中試劑為NaOH溶液等，目的是除去混合氣體中的二氧化碳和草酸蒸氣，C中試劑為濃硫酸，目的是干燥CO氣體；D中CuO與CO反應(yīng)制取Cu；E為安全瓶，起到防倒吸的作用；F中試劑為澄清石灰水，除去二氧化碳?xì)怏w。(2)CO氣體的純度不足時點(diǎn)燃會發(fā)生爆炸現(xiàn)象，所以應(yīng)該先點(diǎn)燃A處酒精燈，用生成的CO將裝置中空氣排凈，然后再點(diǎn)燃D處的酒精燈；熄滅酒精燈時恰好相反，先熄滅D處酒精燈，然后再熄滅A處酒精燈，所以正確的操作順序為：①③④②；避免發(fā)生爆炸現(xiàn)象，所以點(diǎn)燃D處酒精燈前必須要檢驗CO的純度。(3)①配制100 mL草酸溶液除需要玻璃棒、燒杯，還需要選用100 mL容量瓶，定容時還需要膠頭滴管；②16.00 mL 0.050 0 mol/L高錳酸鉀溶液中含有高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：0.050 0 mol/L0.016 L＝0.000 8 mol,100 mL該草酸溶液能夠消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：0.000 8 mol＝0.004 mol，根據(jù)反應(yīng)2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O可知1.17 g樣品中含有草酸的物質(zhì)的量為：0.004 mol＝0.01 mol，草酸的質(zhì)量為：90 g/mol0.01 mol＝0.9 g，含有結(jié)晶水的物質(zhì)的量為：＝0.015 mol，則該草酸晶體中x＝＝1.5。(4)為探究催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，除了有催化劑和無催化劑以外，其他條件必須完全相同，則x＝2、y＝4；催化劑能夠加快反應(yīng)速率，則加入MnSO4固體的試管中溶液褪色速率比未加的快。 答案　(1)濃硫酸　安全瓶(或防倒吸) (2)①③④②　驗純 (3)①100 mL容量瓶、膠頭滴管?、?.5 (4)2　4　加入MnSO4固體的試管中溶液褪色速率比未加的快 3．將綠礬(FeSO47H2O)在隔絕空氣條件下加強(qiáng)熱分解。已知產(chǎn)物全部為氧化物。為探究綠礬分解的產(chǎn)物，某同學(xué)進(jìn)行了以下實驗： 【實驗一】為探究固體產(chǎn)物中鐵元素的價態(tài)，該同學(xué)將固體產(chǎn)物溶于足量的稀硫酸得到相應(yīng)溶液，進(jìn)行以下猜想和實驗： 猜想 實驗操作 預(yù)期現(xiàn)象 猜想一：鐵元素只顯________價 ①向所得溶液中滴入KSCN溶液； ②向稀酸性KMnO4溶液中滴入所得溶液 KSCN溶液無明顯現(xiàn)象 稀酸性KMnO4溶液顏色____ 猜想二：鐵元素只顯________價 KSCN溶液呈______色； 稀酸性KMnO4溶液顏色________ 猜想三：鐵元素既有＋2價又有＋3價 KSCN溶液呈______色； 稀酸性KMnO4溶液顏色________ 【實驗二】為進(jìn)一步探究該反應(yīng)的產(chǎn)物，進(jìn)行了如下圖所示的實驗： (1)實驗開始時，點(diǎn)燃B處酒精噴燈之前應(yīng)先打開A處活塞通CO2，其目的是___________________________________________________________。 (2)裝置圖中C的作用是____________________________________________。 (3)該組同學(xué)稱取了55.6 g綠礬按如圖裝置進(jìn)行實驗，待綠礬分解完全后，測得D瓶中沉淀的質(zhì)量為23.3 g，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，可以得知，綠礬分解的化學(xué)方程式為_________________________________________________。 (4)該組同學(xué)設(shè)計的裝置存在著一個明顯的缺陷是______________。 解析　【實驗一】由題意知綠礬分解的產(chǎn)物全為氧化物，則鐵元素可能為＋2價，也可能為＋3價，或者既有＋2價又有＋3價。＋2價鐵具有還原性，可使酸性高錳酸鉀溶液褪色，＋3價鐵遇KSCN溶液生成血紅色物質(zhì)，利用這些性質(zhì)可以檢驗鐵元素的價態(tài)。 【實驗二】(1)FeSO4具有還原性，能夠被空氣中的氧氣氧化，實驗開始時先通CO2的目的是排凈裝置內(nèi)的空氣防止FeSO47H2O被氧化。(2)本實驗有加熱裝置，反應(yīng)產(chǎn)生氣體，氣體與氯化鋇溶液反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀，導(dǎo)氣管內(nèi)壓強(qiáng)減小，容易發(fā)生倒吸，C為防倒吸裝置。(3)55.6 g綠礬的物質(zhì)的量為＝0.2 mol，那么分解前硫元素的物質(zhì)的量為0.2 mol，白色沉淀為硫酸鋇，其物質(zhì)的量為＝0.1 mol，所以除了SO3以外還應(yīng)有SO2，其物質(zhì)的量也為0.1 mol，因此綠礬分解的化學(xué)方程式是2FeSO47H2OFe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O。(4)二氧化硫會污染環(huán)境，應(yīng)添加尾氣處理裝置。 答案　【實驗一】猜想一：＋2　褪色 猜想二：＋3　血紅　無變化 猜想三：血紅　褪色 【實驗二】(1)排凈裝置內(nèi)的空氣 (2)防止產(chǎn)生倒吸 (3)2FeSO47H2OFe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O (4)未進(jìn)行尾氣處理 4．已知草酸晶體(H2C2O4nH2O)在101 ℃時開始熔化，150 ℃時開始升華，175 ℃時開始分解；草酸鈣和草酸氫鈣均為白色不溶物。某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)選用下面的某些儀器(夾持裝置略去)進(jìn)行“草酸晶體受熱分解的部分產(chǎn)物的驗證”的實驗： (1)儀器X的名稱是________，實驗中X的作用是____________________，甲同學(xué)進(jìn)行實驗時儀器的接口順序為：________。 ①若B中溶液變渾濁，則證明分解的產(chǎn)物中有________；若F中的固體由黑色變成紅色，則說明分解產(chǎn)物中有________。 ②徹底處理掉本實驗中的尾氣的最好方法是________________________。 ③假若上述現(xiàn)象均已發(fā)生，則草酸晶體分解的化學(xué)方程式為_________。 (2)乙同學(xué)進(jìn)行實驗時儀器的接口連接順序為abcdef，實驗過程中發(fā)現(xiàn)D中有黑色固體生成，經(jīng)查閱資料知此固體為金屬單質(zhì)，則D中反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________________________。 (3)丙同學(xué)待甲同學(xué)的實驗結(jié)束后，將燒瓶內(nèi)的液體與B中的沉淀混合在一起，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有無色無味的氣體及新的固體生成，由此他認(rèn)為燒瓶中還存在沒有分解的草酸且草酸是強(qiáng)酸，請對他的結(jié)論進(jìn)行評價___________________。 (4)設(shè)計一種方案確定草酸鈣中是否含有碳酸鈣：_____________。 解析　(1)由草酸能升華且與Ca(OH)2反應(yīng)生成白色沉淀知，草酸對CO2的檢驗存在干擾，因此球形冷凝管的作用是冷凝回流，避免汽化的草酸對CO2的檢驗產(chǎn)生干擾。從A中出來的氣體中含有CO2、CO及少量的H2O(g)，應(yīng)先用澄清的石灰水檢驗CO2，再用NaOH溶液除去CO2，濃硫酸吸收H2O，最后用CuO檢驗CO。CO屬于可燃性有毒氣體，故可采取點(diǎn)燃的方法進(jìn)行尾氣處理。(2)氯化鈀被還原為單質(zhì)鈀，說明CO被氧化，其氧化產(chǎn)物為CO2。(3)由有氣體產(chǎn)生可知A中剩余的草酸與CaCO3發(fā)生了反應(yīng)，故A中有草酸剩余，但此反應(yīng)只能說明草酸的酸性比碳酸強(qiáng)，不能說明草酸是強(qiáng)酸。(4)可取一定量的草酸鈣樣品于試管中，然后向試管中滴加鹽酸，若有氣泡產(chǎn)生，則含有CaCO3，否則不含。 答案　(1)球形冷凝管　冷凝回流，避免汽化的草酸對CO2的檢驗產(chǎn)生干擾　abcdehij　①CO2　CO?、谠趉處放置一個點(diǎn)燃的酒精燈，直接將CO燃燒掉 ③H2C2O4nH2OCO2↑＋CO↑＋(n＋1)H2O (2)CO＋PdCl2＋H2O===CO2＋Pd↓＋2HCl (3)相應(yīng)結(jié)論不準(zhǔn)確，有氣體及新固體生成說明A中有草酸剩余，但只能說明草酸的酸性比碳酸的酸性強(qiáng)，不能說明草酸是強(qiáng)酸 (4)取一定質(zhì)量的草酸鈣樣品于試管中，然后向試管中加入鹽酸，若有氣泡產(chǎn)生，則含碳酸鈣；否則不含 5．(2016武漢調(diào)研)硫酸亞鐵晶體(FeSO47H2O)俗稱綠礬，加熱至高溫會發(fā)生分解，為確定綠礬分解產(chǎn)生的非金屬氧化物，進(jìn)行如下探究： (1)假設(shè)1：非金屬氧化物為SO2； 假設(shè)2：非金屬氧化物為SO3； 假設(shè)3：______________________________________。 (2)現(xiàn)設(shè)計如下所示實驗裝置(圖中鐵架臺略去)，檢驗綠礬的分解產(chǎn)物。 按上述裝置進(jìn)行實驗，同學(xué)們觀察到如下現(xiàn)象： 裝置 現(xiàn)象 結(jié)論 A 固體呈現(xiàn)紅棕色，將其放入足量稀鹽酸，固體全部溶解，得到黃色溶液 ______________ ______________ ______________ B 無水硫酸銅變藍(lán) C 高錳酸鉀溶液褪色 (3)結(jié)合實驗現(xiàn)象，理論上分析可知綠礬分解還生成另一物質(zhì)SO3。其理論依據(jù)是______________________________。 (4)為證明反應(yīng)產(chǎn)生了SO3，應(yīng)在B、C之間補(bǔ)充一個裝置，請你在下表中畫出實驗裝置圖(氣流方向：左→右)，注明藥品的名稱[可供選擇的藥品有1 molL-1 NaOH溶液、0.5 molL-1 BaCl2溶液、0.5 molL-1 Ba(NO3)2溶液]。 裝置示意圖 現(xiàn)象及結(jié)論 ________________，說明分解產(chǎn)物中有SO3 (5)根據(jù)上述實驗，寫出綠礬高溫分解的化學(xué)方程式：________________。 解析　(2)固體加入鹽酸溶解后溶液呈現(xiàn)黃色說明有Fe3＋，固體呈現(xiàn)紅棕色，則固體中存在Fe2O3，無水CuSO4變藍(lán)說明有H2O生成，KMnO4溶液褪色說明有SO2生成。(3)可根據(jù)元素守恒進(jìn)行判斷。(4)SO2通入BaCl2溶液中無明顯現(xiàn)象，SO3通入BaCl2溶液能生成BaSO4沉淀。(5)反應(yīng)的生成物有Fe2O3、SO2、SO3、H2O，根據(jù)得失電子守恒、元素守恒配平化學(xué)方程式：2FeSO47H2OFe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O。 答案　(1)非金屬氧化物為SO2和SO3的混合物 (2)分解產(chǎn)生H2O、Fe2O3、SO2 (3)在FeSO4中S和O原子個數(shù)之比為1∶4，若只生成Fe2O3和SO2，S和O原子個數(shù)之比為1∶3.5，元素不守恒，所以生成物必須有SO3(或若1 mol FeSO4生成0.5 mol Fe2O3和1 mol SO2，化合價升降不守恒，所以必須生成SO3) (4)　有白色沉淀生成 (5)2FeSO47H2OFe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O