2018——2019学年北京高三化学一轮复习化学实验探究 实验方案的设计与评价(综合训练)

2018——2019学年北京高三化学一轮复习化学实验探究 实验方案
的设计与评价（综合训练）
1、某学习小组利用下图装置探究铜与浓H 2SO 4的反应（夹持装置和A 中加热装置已略，气
密性已检验）。

资料：微量Cu 2+与过量NaOH 溶液发生反应：Cu 2++4OH − =[Cu(OH)4]2−，[Cu(OH)4]2−
溶于甘油形成特征的绛蓝色溶液。

（1）A 中反应的化学方程式是。

（2）将装置C 补充完整并标明所用试剂。

（3）实验I 中，铜片表面的黑色沉淀可能含CuO 、Cu 2S 或CuS 。

为探究黑色沉淀的成分，
取出反应后的铜片，用水小心冲洗后，进行下列操作：
①甲认为通过上述两个实验证明黑色沉淀不含CuO ，理由是。

②乙同学认为仅通过颜色判断不能得出上述结论，理由是。

需要增加实验iii ，说明黑色沉淀不含CuO ，实验iii 的操作和现象是。

（4）甲同学对黑色沉淀成分继续探究，补全实验方案： （5）用仪器分析黑色沉淀的成分，数据如下：
浓H 2C
230℃时黑色沉淀的成分是。

（6）为探究黑色沉淀消失的原因，取230℃时的黑色沉淀，加入浓H 2SO 4，加热至250℃时，
黑色沉淀溶解，有刺激性气味的气体生成，试管底部出现淡黄色固体，溶液变蓝。

用化学方程式解释原因。

（7）综合上述实验过程，说明Cu 和浓H 2SO 4除发生主反应外，还发生着其他副反应，为了
避免副反应的发生，Cu 和浓H 2SO 4反应的实验方案是。

答案（1） （2
NaOH 溶液
（3）①实验i 和ii 对比，上层溶液颜色不同，说明CuO 与稀H 2SO 4反应生成Cu 2+，i 中上层
溶液无色，说明不含Cu 2+，因此黑色沉淀不含CuO 。

②溶液中Cu 2+浓度过低，无法呈明显的蓝色。

取实验i 的上层清液，加入过量NaOH 溶液，再加入一定量甘油，振荡，未观察到绛蓝色。

（4）HNO 3 （5）CuS
（6）CuS + 2H 2SO 4 S↓+ CuSO 4 + SO 2↑ + 2H 2O
（7）将烧瓶中10mL 15mol/L 的浓H 2SO 4加热至250℃以上，其后加入适量铜片。

2、过氧化尿素是一种无毒无味的白色粉末，是一种新型的漂白剂与消毒剂。

它的合成方式如下：
原理：CO(NH 2)2＋H 2O 2――→30 ℃
CO(NH 2)2·H 2O 2 流程(见图1)
250℃
图2
请回答下列问题：
(1)实际生产中需控制n(H2O2)∶n[CO(NH2)2]＝1.2∶1，并控制合成温度25 ℃～30 ℃，其主要原因是_____________________________________
___________________________________________________________。

(2)若欲从母液中分离出H2O2和尿素，可采用的操作是(填序号)________。

A.盐析、过滤
B.分液、过滤
C.减压蒸馏、结晶
D.减压蒸馏、萃取
(3)为测定产品中活性氧的含量(活性氧16%相当于H2O234%)，称取干燥样品
4.00 0 g，溶解，在250 mL容量瓶中定容。

准确量取25 mL于锥形瓶中，加入2 mL 6.0 mol·L－1的硫酸，然后用0.100 0 mol·L－1KMnO4标准溶液滴定，三次滴定平均消耗KMnO4溶液16.00 mL(已知KMnO4溶液与尿素不反应)。

①完成并配平方程式：
MnO－4＋H2O2＋H＋===Mn2＋＋H2O＋________
②若滴定前仰视读数，会使测得的活性氧含量__________(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。

滴定过程中判断终点的依据是____________________。

本实验KMnO4溶液滴定过程中操作滴定管的图示正确的是(填编号)__________。

③根据滴定结果，可确定产品中活性氧的质量百分数为________。

答案(1)提高尿素的转化率和过氧化尿素的纯度，防止H2O2因温度过高而分解
(2)C(3)①2、5、6、2、8、5O2↑
②偏低溶液从无色突变为粉红色，且半分钟不褪色 A
③16%
3、某小组研究AgCl的溶解平衡：向10 mL 1mol/L KCl 溶液中加入1 mL 0.2 mol/L
已知：AgOH不稳定，立即分解为Ag2O（棕褐色或棕黑色），Ag粉为黑色
AgCl、Ag2O可溶于浓氨水生成Ag(NH3)2＋
（1）滤液所属分散系为。

（2）现象ii中无色气泡产生的原因是（写出化学方程式）。

（3）现象iii中，导致产生气泡的速率下降的主要影响因素
．．．．是。

（4）甲认为Mg条表面的棕褐色物质中一定有Ag和Ag2O，其中生成Ag的离子方程式为。

（5）甲设计实验检验Ag：取实验I中表面变为棕褐色的Mg条于试管中，向其中加入足量试剂a，反应结束后，继续向其中加入浓硝酸，产生棕色气体，溶液中有白
色不溶物。

①白色不溶物为（填化学式），棕色气体产生的原因是（写离子方程式）。

②试剂a为，加入试剂a的目的是。

③该实验能证明棕褐色物质中一定有Ag的实验现象是。

（6）甲进一步设计实验验证了Mg条表面的棕褐色物质中有Ag2O，实验方案是：取实验I中表面变为棕褐色的Mg条。

（7）综合上述实验，能说明存在AgCl(s) Ag+(aq) + Cl－(aq)的证据及理由有。

答案（1）胶体（1分）
（2）Mg +2H2O== Mg(OH)2 + H2↑（1分）
（3）固体表面积（1分）
（4）Mg + 2Ag+== Mg2+ + 2 Ag（1分）
（5）①AgCl （1分）Ag + 2H+ + NO3-== A g++ NO2 ↑+ H2O（2分）
②盐酸（2分）将镁除去，避免硝酸与镁反应，干扰检验Ag（2分）
③加入浓硝酸后产生棕色气体（2分）
（6）用蒸馏水洗涤后，加浓氨水浸泡，取上层清液于试管中，加入适量乙醛，水浴加热，有黑色Ag生成（2分，洗涤1分，试剂和现象1分）
（7）在Cl－过量的情况下实验Ⅰ的滤液中存在Ag+说明Ag＋与Cl－的反应存在限度，说明Ag＋与Cl－在生成沉淀的同时存在沉淀的溶解；结合实验2中棕褐色沉淀量比实验1多，进一步说明平衡发生了移动。

（2分
4、某同学在实验室进行铁盐与亚铁盐相互转化实验。

实验Ⅰ：将Fe3＋转化为Fe2＋
(1)Fe3＋与Cu粉发生反应的离子方程式为______________________。

(2)探究白色沉淀产生的原因，请填写实验方案：
查阅资料：
已知：①SCN－的化学性质与I－相似。

②2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2。

Cu2＋与SCN－反应的离子方程式为____________________________________。

实验Ⅱ：将Fe2＋转化为Fe3＋
探究上述现象出现的原因：
查阅资料：Fe2＋＋2＋(棕色)
(3)用离子方程式解释NO产生的原因_______________________________。

(4)从化学反应速率与限度的角度对体系中存在的反应进行分析：反应Ⅰ：Fe2＋与HNO3反应；反应Ⅱ：Fe2＋与NO反应。

①依据实验现象，可推知反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ________(填“快”或“慢”)。

②反应Ⅰ是一个不可逆反应，设计实验方案加以证明
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。

③请用化学平衡移动原理解释溶液由棕色变为黄色的原因__________________。

【答案】(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
(2)0.1 4 mL 0.2 mol·L－1FeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1 mol·L－1KSCN溶液2Cu2＋＋4SCN－===2CuSCN↓＋(SCN)
2
(3)3Fe2＋＋4H＋＋NO－3===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
(4)①慢②取少量反应Ⅰ的溶液于试管中，向其中加入几滴K3[Fe(CN)6]溶液，溶液无明显变化，说明反应Ⅰ是一个不可逆反应③Fe2＋被硝酸氧化为Fe3＋，溶液中Fe2＋浓度降低，导致平衡Fe2＋＋2＋逆向移动，最终Fe(NO)2＋完全转化为Fe3＋，溶液由棕色变为黄色
5、焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化剂之一。

某研究小组采用下图装置制取焦亚硫酸钠。

装置Ⅱ中有Na2S2O5晶体析出，发生的反应为：Na2SO3＋SO2===Na2S2O5。

(1)装置Ⅰ中产生气体的化学方程式为___________________________
___________________________________________________________。

(2)装置Ⅲ用于处理尾气，可选用的最合理装置(夹持仪器已略去)为________(填序号)。

(3)实验前需用N2排尽装置中的空气，理由是_____________________
___________________________________________________________。

答案(1)Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋H2O
或Na2SO3＋2H2SO4===2NaHSO4＋SO2↑＋H2O
(2)d
(3)防止空气中的氧气氧化焦亚硫酸钠生成硫酸钠
6某兴趣小组利用电解装置，探究“铁作阳极”时发生反应的多样
性，实验过程如下。

（1）实验1：用KCl作电解质
一定电压下，按图1装置电解，现象如下：石墨电极上迅速
产生无色气体，铁电极上无气体生成，铁逐渐溶解。

5 min后U型管下部出现灰绿色固体，之后铁电极附近也出现
灰绿色固体，10 min后断开K。

按图2进行实验。

①石墨电极上的电极反应式是。

②确认灰绿色固体中含有Fe2+的实验现象是。

③灼烧晶体X，透过蓝色钴玻璃观察到火焰呈紫色。

结合平衡移动原理，解释“试管i
中析出白色晶体”的原因是。

（2）实验2：其他条件不变时，用图3装置重复实验，10 min后铁电极附近溶液依然澄清，断开K。

按图4进行实验
①结合图1和图2装置中现象的差异说明盐桥的作用是。

②对比图2和图4的现象，解释实验1和2中阳极附近实验现象不同的原因
是：。

（3）实验3：用KOH作电解质
用图1装置电解浓KOH溶液，观察到铁电极上立即有气体生成，附近溶液逐渐变为淡紫色（2
FeO-），没有沉淀产生。

4
①铁电极上OH－能够放电的原因是。

②阳极生成2
FeO-的总电极反应式是。

4
③某同学推测生成的必要条件是浓碱环境，将图5中的实验方案补充完整，证实
推测成立。

试剂a：、现象b：。

（4）根据上述实验，“铁作阳极”时发生反应的多样性与有关。

答案
（1）①2H＋＋2e－＝H2↑（或2H2O＋2e－＝2OH－＋H2↑）
②试管iii中生成蓝色沉淀，试管v中没有蓝色沉淀
③试管i中存在溶解平衡：KCl(s)K＋(aq)＋Cl－(aq)，滴加12 mol/L的盐酸，
增大c(Cl－)，平衡逆向移动，析出KCl晶体
（2）①阻碍OH－向阳极迁移，避免灰绿色固体生成
②铁在阳极区产生Fe2+，Fe2+在碱性条件下更容易被氧化为Fe3+
（3）①c(OH－)增大，反应速率加快（更容易放电）
FeO ＋4H2O
②Fe－6e－＋8OH－＝2
4
③水；紫色消失
（4）OH-的浓度
7、工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3•5H2O，实验室可用如下装置（略去部分加持仪器）模拟生成过程。

烧瓶C中发生反应如下：
Na2S（aq）+H2O（l）+SO2（g）=Na2SO3（aq）+H2S（aq）（I）
2H2S（aq）+SO2（g）=3S（s）+2H2O（l）（II）
S（s）+Na2SO3（aq）Na2S2O3（aq）（III）
（1）仪器组装完成后，关闭两端活塞，向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液注，若，则整个装置气密性良好。

装置D的作用是。

装置E中为溶液。

（2）为提高产品纯度，应使烧瓶C中Na2S和Na2SO3恰好完全反应，则烧瓶C中Na2S和Na2SO3物质的量之比为。

（3）装置B的作用之一是观察SO2的生成速率，其中的液体最好选择。

a．蒸馏水b．饱和Na2SO3溶液
c．饱和NaHSO3溶液d．饱和NaHCO3溶液
实验中，为使SO2缓慢进入烧瓶C，采用的操作是。

已知反应（III）相对较慢，则烧瓶C中反应达到终点的现象是。

反应后期可用酒精灯适当加热烧瓶A，实验室用酒精灯加热时必须使用石棉网的仪器含有。

a .烧杯
b .蒸发皿 c.试管 d .锥形瓶
（4）反应终止后，烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩即可析出Na2S2O3•5H2O，其中可能含有Na2SO3、Na2SO4等杂质。

利用所给试剂设计实验，检测产品中是否存在Na2SO4，简要说明实验操作，现象和结论：。

已知Na2S2O3•5H2O遇酸易分解：S2O32‾+2H+=S↓+SO2↑+H2O
供选择的试剂：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液
【答案】（20分）
（1）液柱高度保持不变；防止倒吸；NaOH（合理即得分）
（2）2:1
（3）c 控制滴加硫酸的速度（合理即得分）溶液变澄清（或混浊消失）；a、d
（4）取少量产品溶于足量稀盐酸，静置，取上层清液（或过滤，取滤液），滴加BaCl2溶液，若出现沉淀则说明含有Na2SO4杂质。

（合理即得分）。