备战2013高考化学6年高考母题精解精析专题专题17 实验探究与评价_部分1.pdf
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1、高考资源网(),您身边的高考专家 欢迎广大教师踊跃来稿,稿酬丰厚。 过滤 操作 无水 Na2SO4 干燥过滤操作 浓盐酸酸化 蒸发浓缩 冷却,过滤 备战 2013 高考化学 6 年高考母题精解精析专题专题 17 实验探究与评价【2012 高考】(2012广东)33苯甲酸广泛应用于制药和化工行业,某同学尝试用甲苯的氧化反应制备苯甲酸,反应原理:CH3+2KMnO4 COOK+KOH+2MnO2 +H2O COOK+HCl COOH+KCl 实验方法:一定量的甲苯和 KMnO4 溶液在 100反应一段时间后停止反应,按如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯。已知:苯甲酸分子量 122,熔点 122
2、.4,在 25和 95时溶解度分别为 0.3 g 和 6.9 g;纯净固体有机物都有固定熔点。(1)操作为 ,操作为 。(2)无色液体 A 是 ,定性检验 A 的试剂是 ,现象是 。(3)测定白色固体 B 的熔点,发现其在 115开始熔化,达到 130时仍有少量不熔,该同学推测白色固体 B 是苯甲酸与 KCl 的混合物,设计了如下方案进行提纯和检验,实验结果表明推测正确。请在答题卡上完成表中内容。序号 实验方案 实验现象 结论 将白色固体 B 加入水中,加热溶解,得到白色晶体和无色溶液 取少量滤液于试管中,生成白色沉淀 滤液含 Cl 干燥白色晶体,白色晶体是苯甲酸(4)纯度测定:称取 1.22
3、0g 产品,配成 100ml 甲醇溶液,移取 25.00ml 溶液,滴定,消耗KOH 的物质的量为 2.40103mol,产品中苯甲酸质量分数的计算表达式为 ,计算结果为 (保留二位有效数字)。(4)(2.401031224)/1.22100%;96%【解析】整个流程大致过程为:反应后的苯甲酸钾和未反应的甲苯通过分液,分为有机相和水相,有机相成分主要是甲苯,水相主要是苯甲酸钾;有机相通过无水硫酸钠部分水后,再反应混合物 滤液 有机相 水相 无色液体 A 白色固体 B 高考资源网(),您身边的高考专家 欢迎广大教师踊跃来稿,稿酬丰厚。【考点定位】有机实验设计与探究(2012福建)25.(15 分
4、)实验室常用 MnO2 与浓盐酸反应制备 Cl2(发生装置如右图所示)。(1)制备实验开始时,先检查装置气密性,接下来的操作依次是(填序号)A.往烧瓶中加人 MnO2 粉末 B.加热 C.往烧瓶中加人浓盐酸(2)制备反应会因盐酸浓度下降而停止。为测定反应残余液中盐酸的浓度,探究小组同学提出下列实验方案:甲方案:与足量 AgNO3 溶液反应,称量生成的 AgCl 质量。乙方案:采用酸碱中和滴定法测定。丙方案:与已知量 CaCO3(过量)反应,称量剩余的 CaCO3 质量。丁方案:与足量 Zn 反应,测量生成的 H2 体积。继而进行下列判断和实验:判定甲方案不可行,理由是 。进行乙方案实验:准确量
5、取残余清液稀释一定倍数后作为试样。a.量取试样 20.00 mL,用 0.1000 molL-1 NaOH 标准溶液滴定,消耗22.00mL,该次滴定测得试样中盐酸浓度为 molL-1 b.平行滴定后获得实验结果。判断丙方案的实验结果 (填“偏大”、“偏小”或“准确”)。已知:Ksp(CaCO3)=2.810-9、Ksp(MnCO3)=2.310-11 进行丁方案实验:装置如右图所示(夹持器具已略去)。(i)使 Y 形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将 转移到 中。(ii)反应完毕,每间隔 1 分钟读取气体体积,气体体积逐次减小,直至不变。气体体积逐次减小的原因是(排除仪器和实验操作的影响
6、因素)。由于 KSP(MnCO3)M(CaCO3),故最终剩余的固体质量增加,导致测得的 c(H)偏小。Zn 与盐酸反应放热,因此,冷却后气体的体积将缩小。高考资源网(),您身边的高考专家 欢迎广大教师踊跃来稿,稿酬丰厚。【答案】(1)ACB(按序写出三项)(2)残余清液中,n(Cl-)n(H+)(或其他合理答案)0.1100 偏小 ()Zn 粒 残余清液(按序写出两项)()装置内气体尚未冷至室温 【考点定位】本题考查了化学实验方案基本操作、实验的设计与评价等,重在考查学生的实验能力和数据处理能力。(2012四川)28.(17 分)甲、乙两个研究性学习小组为测定氨分子中氮、氢原子个数比,设计如
7、下实验流程:实验中,先用制的的氨气排尽洗气瓶前所有装置中的空气,再连接洗气瓶和气体收集装置,立即加热氧化铜。反应完毕后,黑色的氧化铜转化为红色的铜。下图 A、B、C 为甲、乙两小组制取氨气时可能用到的装置,D 为盛有浓硫酸的洗气瓶。甲小组测得,反应前氧化铜的质量 m1g、氧化铜反应后剩余固体的质量 m2g、生成氮气在标准状况下的体积 V1L。乙小组测得,洗气前装置 D 的质量 m3g、洗气后装置 D 的质量 m4g、生成氨气在标准状况下的体积 V2L。请回答下列问题:(1)写出仪器 a 的名称 。(2)检查 A 装置气密性的操作是 。(3)甲、乙两小组选择了不同的方法制取氨气,请将实验装置的字
8、母编号和制备原理填写在下表的空格中。实验装置 实验药品 制备原理 甲小组 A 氢氧化钙、硫酸、硫酸铵 反应的化学方程式为 。乙小组 浓氨水、氢氧化钠 用化学平衡原理分析氢氧化钠的作用:。(4)甲小组用所测得数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数之比为 。(5)乙小组用所测得数据计算出氨分子中氮、氢的原子个数比明显小于理论值,其原因是。为此,乙小组在原有实验的基础上增加了一个装有某药品的实验仪器,重新实验。根据实验前后该药品的质量变化及生成氨气的体积,得出了合理的实验结果。该药品的名称是 。高考资源网(),您身边的高考专家 欢迎广大教师踊跃来稿,稿酬丰厚。 CaSO4+2NH3+H2O;乙小组用浓氨
9、水、氢氧化钠固体制备氨气不需加热,故选用 B 装置。浓氨水中存在 NH3+H2ONH3H2ONH4+OH-,氢氧化钠固体溶于水,放出大量的热,使 NH3 的溶解度减小,NH3 从氨水中析出,同时氢氧化钠固体溶于水后发生电离,生成大量 OH-,促使上述平衡向左移动,生成更多 NH3,从而使 NH3 从氨水中析出。(4)甲小组 2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O,由此可知,m1 m2 为参加反应的 CuO 中氧的质量,物质的量为(m1 m2)/16,即 NH3 中 H 的物质的量为(m1 m2)/8。测的 N2 在标准状况下体积为 V1L,则 N 原子的物质的量为 V1/22.4,则氨分子中
10、氮、氢的原子个数之比为(V1/22.4):(m1 m2)/8,化简得 V1/2.8(m1 m2)(5)洗气前装置 D 前后的质量差包含未参加反应的 NH3,使得氢原子的物质的量增大,比值减小。要使没定值准确,只要找一种不吸收 NH3的干燥剂即可,故可选用碱石灰。【考点定位】本题通过 NH3和氨气中 N、H 原子个数测定来考查化学实验基础知识,涉及到仪器的识别、气密性的检查、实验误差解释、相关计算、实验评价及设计。(2012大纲版)28(15 分)(注意:在试题卷上作答无效)现拟用下图所示装置(尾气处理部分略)来制取一氧化碳,并用以测定某铜粉样品(混有CuO 粉末)中金属铜的含量。(1)制备一氧
11、化碳的化学方程式是 ;(2)试验中,观察到反应管中发生的现象时 ;尾气的主要成分是 ;(3)反应完成后,正确的操作顺序为 (填字母)a.关闭漏斗开关 b.熄灭酒精 1 c.熄灭酒精灯 2(4)若试验中称取铜粉样品 5.0g,充分反应后,反应管中剩余固体的质量为 4.8g,则原样高考资源网(),您身边的高考专家 欢迎广大教师踊跃来稿,稿酬丰厚。 品中单质铜的质量分数为 ;(5)从浓硫酸、浓硝酸、蒸馏水、双氧水中选用合适的试剂,设计一个测定样品中金属铜质量分数的方案;设计方案的主要步骤是(不必描述操作过程的细节);写出有关反应的化学方程式 。得 m(CuO)=1g,则样品中 Cu 的质量为 5-1
12、=4g,Cu 的质量分数为%80%10054。(5)将样品溶于 H2SO4,其中 CuO 被溶解,过滤出不溶物,洗涤、干燥、称得的质量即为 Cu 的质量。【考点定位】实验制备 CO 中实验的基本操作与现象,样品中含量的测定,实验方案的设计。(2012重庆)27.(15 分)氯离子插层镁铝水滑石262()Mg Al OHCl xH O是一种新型离子交换材料,其在高温下完全分解为2MgOAlHCl、和水蒸气,现用题 27 图装置进行试验确定其化学式(固定装置略去)。(1)262)Mg Al OHCl xH O(热分解的化学方程式为 。(2)若只通过测定装置 C、D 的增重来确定 x,则装置的连接顺
13、序为 (按气流方向,用接口字母表示),其中 C 的作用是 。装置连接后,首先要进行的操作名称是 。(3)加热前先通2N 排尽装置中的空气,称取 C、D 的初始质量后,再持续通入2N 的作用是 、等.(4)完全分解后测得 C 增重 3.65g、D 增重 9.90g,则 x=.若取消冷却玻管 B后进行试验,测定 x 值将 (填“偏高”或“偏低”)高考资源网(),您身边的高考专家 欢迎广大教师踊跃来稿,稿酬丰厚。(5)上述水滑石在空气中放置时易发生反应生成Mg2Al(OH)6Cl12y(CO3)yzH2O,该生成物能发生类似的热分解反应,现以此物为样品,用(2)中连接的装置和试剂进行实验测定 z,除
14、测定 D 的增重外,至少还需测定 .(2)C 吸收 HCl,D 吸收 H2O,需先吸收水,再吸收 HCl,另外注意导管应长进短出;氢氧化钠溶液可以吸收 HCl 气体,通过与 D 增重的量,共同求得 x 值;该过程有气体生成,连接好装置后需检验气密性(3)该实验目的为通过装置 C、D 增重,来判断化学组成,故需将分解产生的气体全部带入装置 C、D 中完全吸收,同时也防止产生倒吸现象(4)n(HCl):n(H2O)=2:(5+2x)=36.5g/36.5:9.9g/18 可求得 x=3;若去掉冷却玻璃管,使热的空气可以通过 C、D,使结果偏低(5)要求得 x,在方程式中需知两种物质的量,所以可以是
15、装置 C 的增重及样品质量,样品质量及其分解后残余物质量,装置 C 的增重及样品分解后残余物质量,都可以解决。【考点定位】本题考查化学实验设计与评价。(2012浙江)2814 分实验室制备苯乙酮的化学方程式为:+OCH3 C OCH3 C OAlCl3C CH3OOHCCH3O 制备过程中还有+AlCl3COOHCH3+HClCOOAlCl2CH3等副反应。主要实验装置和步骤如下:(I)合成:在三颈瓶中加入 20 g 无水 AlCl3 和 30 mL 无水苯。为避免反应液升温过快,边搅拌边慢慢滴加 6 mL 乙酸酐和 10 mL 无水苯的混合液,控制滴加速率,使反应液缓缓回流。滴加完毕后加热回
16、流 1 小时。高考资源网(),您身边的高考专家 欢迎广大教师踊跃来稿,稿酬丰厚。()分离与提纯:边搅拌边慢慢滴加一定量浓盐酸与冰水混合液,分离得到有机层 水层用苯萃取,分液 将所得有机层合并,洗涤、干燥、蒸去苯,得到苯乙酮粗产品 蒸馏粗产品得到苯乙酮。回答下列问题:(1)仪器 a 的名称:_;装置 b 的作用:_。(2)合成过程中要求无水操作,理由是_。(3)若将乙酸酐和苯的混合液一次性倒入三颈瓶,可能导致_。A反应太剧烈 B液体太多搅不动 C反应变缓慢 D副产物增多(4)分离和提纯操作的目的是_。该操作中是否可改用乙醇萃取?_(填“是”或“否”),原因是_。(5)分液漏斗使用前须_并洗净备用
17、。萃取时,先后加入待萃取液和萃取剂,经振摇并_后,将分液漏斗置于铁架台的铁卷上静置片刻,分层。分离上下层液体时,应先_,然后打开活塞放出下层液体,上层液体从上口倒出。(6)粗产品蒸馏提纯时,下来装置中温度计位置正确的是_,可能会导致收集到的产品中混有低沸点杂质的装置是_。【解析】()仪器 a 为干燥管,装置 b 的作用是吸收反应过程中所产生的 HCl 气体;()由于三氯化铝与乙酸酐均极易水解,所以要求合成过程中应该无水操作;()若将乙酸酐和苯的混合液一次性倒入三颈瓶,可能会导致反应太剧烈及产生更多的副产物;()水层用苯萃取并分液的目的是把溶解在水中的苯乙酮提取出来以减少损失,由于乙醇能与水混溶
18、,所以不能用酒精代替苯进行萃取操作;()分液漏斗使用前须进行检漏,振摇后要进行放气操作,放下层液体时,应该先打开上口玻璃塞(或使塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔),然后再打开下面的活塞;()蒸馏装置中温度计位置正确的是项,、项的装置容易导致低沸点杂质混入收集到的产品中。【考点定位】本题考查实验室制备苯乙酮和实验能力。(2012浙江)2614 分已知:I22223S O 246S O 2I。相关物质的溶度积常数见下表:高考资源网(),您身边的高考专家 欢迎广大教师踊跃来稿,稿酬丰厚。 物质 Cu(OH)2 Fe(OH)3 CuCl CuI Ksp 2.21020 2.61039 1.7107 1.3
19、1012(1)某酸性 CuCl2 溶液中含有少量的 FeCl3,为得到纯净的 CuCl22H2O 晶体,加入 调至 pH4,使溶液中的 Fe3转化为 Fe(OH)3 沉淀,此时溶液中的 c(Fe3)_;过滤后,将所得滤液低温蒸发、浓缩结晶,可得到 CuCl22H2O 晶体。(2)在空气中直接加热 CuCl22H2O 晶体得不到纯的无水 CuCl2,原因是_。(用化学方程式表示)。由 CuCl22H2O 晶体得到纯的无水 CuCl2 的合理方法是_。(3)某学习小组用“间接碘量法”测定含有 CuCl22H2O 晶体的试样(不含能与 I发生反应的氧化性质杂质)的纯度,过程如下:取 0.36 g 试
20、样溶于水,加入过量 KI 固体,充分反应,生成白色沉淀。用 0.1000 mol/L Na2S2O3 标准溶液滴定,到达滴定终点时,消耗 Na2S2O3 标准溶液 20.00 mL。可选用_作滴定指示荆,滴定终点的现象是_。CuCl2 溶液与 KI 反应的离子方程式为_。该试样中 CuCl22H2O 的质量百分数为_。(1)CuO(2)CuCl2+H2O CuO+2HClCuCl22H2O 晶体在 HCl 气流中加热脱水【解析】(1)调节溶液 pH 时不应该带入其它杂质,故可选择 CuO 或 CuCO3 等固体消耗溶液中的 H+,使其 pH 升高;当溶液的 pH=4 时,c(H+)=110-4
21、 mol/L,c(OH)=110-10 mol/L,由 Fe(OH)3 的 Ksp 计算可得 c(Fe3+)=Ksp/c3(OH)=2.610-39/110-30=2.610-9 mol/L。(2)由于CuCl2 在加热过程中水解被促进,且生成的 HCl 又易挥发而脱离体系,造成水解完全,碱式氯化铜或氢氧化铜,以至于得到 CuO 固体,而不是 CuCl2,2CuCl22H2O Cu(OH)2CuCl2+2HCl+2H2O;想得到无水 CuCl2 的合理方法是,让CuCl22H2O 晶体在干燥的 HCl 气流中加热脱水。(3)滴定前的处理过程中将发生下列反应:2Cu2+4I-=2CuI+I2,滴
22、定过程中 I2 消失是滴定的终点,所以可选用淀粉溶液做指示剂,滴定终点为:蓝色褪去,且在半分钟内不恢复颜色;从反应 2Cu2+4I-=2CuI+I2,I2+2S2O32-S4O62-+2I-,可知 Cu2+S2O32,n(Cu2+)=0.100 mol/L0.020 L2103 mol,m(CuCl22H2O)=2103 mol171 g/mol=0.342g,则试样中 CuCl22H2O 的含量为 95%。【考点定位】本题考查 Ksp 计算、滴定和物质制备。(2012安徽)28(13 分)工业上从废铅酸电池的铅膏回收铅的过程中,可用碳酸盐溶液与铅膏(主要成分为 PbSO4)发生反应:PbSO
23、4(s)+CO32(aq)PbCO3(s)+SO42(aq)。某课题组用 PbSO4 为原料模拟该过程,探究上述反应的实验条件及固体产物的成分。高考资源网(),您身边的高考专家 欢迎广大教师踊跃来稿,稿酬丰厚。(1)上述反应的平衡常数表达式:K 。(2)室温时,向两份相同的样品中分别加入同体积、同浓度的 Na2CO3 和 NaHCO3 溶液均可实现上述转化,在 溶液中 PbSO4 转化率较大,理由是 。(3)查阅文献:上述反应还可能生成碱式碳酸铅2PbCO3Pb(OH)2,它和 PbCO3 受热都易分解生成 PbO。该课题组对固体产物(不考虑 PbSO4)的成分提出如下假设,请你完成假设二和假
24、设三:假设一:全部为 PbCO3;假设二:;假设三:。(4)为验证假设一是否成立,课题组进行如下研究。定性研究:请你完成下表中内容。实验步骤(不要求写出具体操作过程)预期的实验现象和结论 取一定量样品充分干燥,定量研究:取 26.7mg 的干燥样品,加热,测的固体质量随温度的变化关系如下图。某同学由图中信息得出结论:假设一不成立。你是否同意该同学的结论,并简述理由:。25.【答案】K=c(SO42)/c(CO32)Na2CO3 Na2CO3 溶液中 c(CO23)大 全部为 2PbCO3Pb(OH)2 PbCO3 与 2PbCO3Pb(OH)2 的混合物 实验步骤 预期的实验现象和结论 充分加
25、热样品分解,将产生的气体通过盛有无水硫酸铜的干燥管。若无水硫酸铜不变蓝色,则假设一成立;若无水硫酸铜变蓝色,则假设一不成立。同意 若全部为 PbCO3,26.7 mg 完全分解后,其固体质量为 22.3m g(其他答案合理均可)21.0 固体质量/mg 26.7 22.4 0 200 400 温度/高考资源网(),您身边的高考专家 欢迎广大教师踊跃来稿,稿酬丰厚。【考点定位】本题属假设型实验题,以铅蓄电池的铅回收为情境,将化学平衡、沉淀的转化、实验探究、计算等内容融合在一起,主要考查学生对化学反应原理的掌握及运用相关知识对实验提出假设和设计实验方案的能力,考查运用文字表达分析解决问题过程并做出
26、合理解释的能力。(2012天津)9(18 分)信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后,得到含 70Cu、25Al、4Fe 及少量 Au、Pt 等金属的混合物,并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线:请回答下列问题:第步 Cu 与酸反应的离子方程为_;得到滤渣 1 的主要成分为_。第步加 H2O2 的作用是_,使用 H2O2的优点是_;调溶液 pH 的目的是使_生成沉淀。用第步所得 CuSO45H2O 制备无水 CuSO4 的方法是_。由滤渣 2 制取 Al2(SO4)318H2O,探究小组设计了三种方案:上述三种方案中,_方案
27、不可行,原因是_;从原子利用率角度考虑,_方案更合理。探究小组用滴定法测定 CuSO45H2O(Mr250)含量。取 a g 试样配成 100 mL 溶液,每次取 20.00 mL,消除干扰离子后,用 c mol L-1 EDTA(H2Y2)标准溶液滴定至终点,平均消耗 EDTA 溶液 b mL。滴定反应如下:Cu2+H2Y2 CuY2+2H+写出计算 CuSO45H2O 质量分数的表达式 _;高考资源网(),您身边的高考专家 欢迎广大教师踊跃来稿,稿酬丰厚。 下列操作会导致 CuSO45H2O 含量的测定结果偏高的是_。a未干燥锥形瓶 b滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡 c未除净可与 EDTA
28、 反应的干扰离子 3Cu2+2NO+4H2O;金属混合物中只有 Au 和 Pt 不溶于硝酸,其是滤渣的主要成分;(2)第步加入过氧化氢的目的是将 Fe2+氧化为 Fe3+;过氧化氢氧化亚铁离子时生成的是铁离子和水,不引入杂质,对环境无污染;调整 pH 值,使溶液中的 Fe3+、Al3+转化为沉淀;(3)用第步中所得的五水硫酸铜制取无水硫酸铜的方法是加热脱水;(4)滤渣 2 的主要成分是氢氧化铁和氢氧化铝,以此为基础分析该探究小组设计的三种方法,其中方案甲中制得产品中一定含有较多的 Fe2(SO4)3 杂质;方案乙和丙中,从原子利用的角度考虑,乙方案最合理;(5)根据探究小组的方案,可知计算五水
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