广东省2022高考化学一轮复习课时跟踪检测三十六设计与评价类实验

设计与评价类实验1．某铁矿石样品除含SiO2外，主要成分是铁的氧化物。某化学兴趣小组对铁矿石进行探究。(1)探究铁矿石中铁的价态①某学生将适量稀硝酸加入少许样品中，加热溶解；取少许溶液，滴加KSCN溶液后出现红色。由此得出该铁矿石中铁元素价态为＋3的结论。你认为此结论________(填“合理”或“不合理”)，理由是____________________________________________________。②请完成下表对铁元素价态的探究实验：限选试剂：3mol·L－1H2SO4溶液、3%H2O2溶液、6mol·L－1HNO3溶液、0.01mol·L－1KMnO4溶液、稀NaOH溶液、0.1mol·L－1KI溶液、20%KSCN溶液、蒸馏水。实验操作步骤预期现象与结论步骤1：用药匙取少许样品于试管中，用滴管滴加适量的3mol·L－1H2SO4溶液，加热，充分反应后得到A溶液步骤2：_____________________________________________________________________________若________，样品中含＋3价的铁元素步骤3：_____________________________________________________________________________若________，样品中含＋2价的铁元素(2)探究铁矿石中铁的含量将2.25g铁矿石样品经一系列化学处理，制得铁元素全部为Fe2＋的待测液250mL，利用反应5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O对铁矿石中铁元素的含量进行测定。①取25.00mL待测液进行滴定，平均消耗0.02mol·L－1KMnO4溶液的体积为25.00mL，求铁矿石中铁元素的质量分数(写出计算过程，并保留3位有效数字)。②下列滴定方式中，最合理的是(夹持部分略去)___________________________。③在滴定过程中，________(填“需要”或“不需要”)指示剂来确定滴定终点。2．过氧化钙是一种新型的多功能无机化工产品，常温下是无色或淡黄色粉末，易溶于酸，难溶于水、乙醇等溶剂。某实验小组在实验室用钙盐制取CaO2·8H2O沉淀(该反应是一个放热反应)。\n(1)仪器X的名称是________。(2)仪器B的作用是________。(3)A为实验室制取氨气的装置，写出A中发生反应的化学方程式：________________________________________________________________________。(4)制取CaO2·8H2O一般在0～5℃的低温下进行，原因是________________________________________________________________________，生成CaO2·8H2O的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)2.76gCaO2·8H2O样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线，140℃时完全脱水，杂质受热不分解)如图所示。①试确定60℃时CaO2·xH2O中x＝________。②该样品中CaO2的质量分数为________。3．实验室用浓盐酸与MnO2反应制Cl2，再用Cl2和Ca(OH)2反应制少量漂白粉，已知用Cl2和Ca(OH)2制漂白粉的反应是放热反应，温度稍高时发生副反应：6Cl2＋6Ca(OH)2===Ca(ClO3)2＋5CaCl2＋6H2O现有三位同学设计的三套装置如图所示(U形管中放有玻璃纤维，可使气体顺利通过)：(1)请对上述丙装置的优缺点进行评价：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。\n(2)请从甲、乙、丙各套装置中选取合理的部分，按气体从左至右的流向组成一套较合理的装置________(填各部分仪器的字母编号)。(3)部分学生认为上述组装装置仍存在缺点，他们指出在前两个仪器之间应增加如图所示装置，你认为H洗气瓶中所盛液体是________，其作用是________________，若无此装置，对制漂白粉的不利影响是______________。洗气瓶Ⅰ________(填“有”或“无”)必要，理由是________________。(4)为了研究所制得的漂白粉的化学性质，某同学把少量漂白粉投入到淡绿色的FeCl2溶液中，溶液变成棕黄色，且有红褐色沉淀。反应的离子方程式为________________。4．某小组同学以碳棒为电极电解CuCl2溶液时，发现阴极碳棒上除了有红色物质析出外，还有少量白色物质析出。为探究阴极碳棒上的产物，同学们设计了如下实验过程。(1)对比实验(以碳棒为电极电解下列溶液)电解质溶液阴极析出物质实验1CuSO4溶液红色固体实验2CuSO4和NaCl的混合溶液红色固体和少量白色固体(2)提出假设①红色物质一定有铜，还可能有Cu2O；②白色物质为铜的化合物，其化学式可能为________。(3)实验验证取电解CuCl2溶液后的阴极碳棒，洗涤、干燥。连接下列装置进行实验，验证阴极产物。仪器a的名称为________，各装置从左至右的连接顺序为_________________________。(4)观察现象，得出结论实验结束后，碳棒上的白色物质变为红色，F中物质不变色，D中出现白色沉淀。根据现象写出装置B中发生反应的化学方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)问题讨论①欲洗去碳棒上的红色和白色物质，可将碳棒插入稀硝酸中，则红色物质消失的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。\n白色物质消失的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②实验过程中，若装置B中的空气没有排净就开始加热，可能对实验造成的影响是________________________________________________________________________。5．某学习小组在通过反应Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O研究反应速率的影响因素后，对Na2S2O3产生了兴趣，查资料知Na2S2O3的名称为硫代硫酸钠，可视为一个S原子取代了Na2SO4中的一个O原子。该实验小组运用类比学习的思想预测了Na2S2O3的某些性质，并通过实验验证了自己的预测。[提出假设](1)部分学生认为Na2S2O3与Na2SO4结构相似，化学性质也相似，因此室温时Na2S2O3溶液的pH________7(填“>”“<”或“＝”)。(2)部分学生由S元素化合价推测Na2S2O3与SO2性质相似，均具有较强的________。[实验探究]取适量Na2S2O3晶体，溶于水中制成Na2S2O3溶液，进行如下探究(填写表中空格)。实验操作实验现象现象解释(用离子方程式表示)探究①(3)________溶液pH＝8(4)________探究②向新制氯水(pH<2)中滴加少量Na2S2O3溶液氯水颜色变浅(5)________[实验结论](6)探究①：_____________________________________________________________。(7)探究②：________________________________________________________________。[问题讨论](8)甲同学向“探究②”反应后的溶液中滴加硝酸银溶液，观察到有白色沉淀产生，并据此认为氯水可将Na2S2O3氧化。你认为该方案是否正确并说明理由________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(9)请你重新设计一个实验方案，证明Na2S2O3被氯水氧化。你的方案是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。6．(2022·安徽高考)工业上从废铅蓄电池的铅膏回收铅的过程中，可用碳酸盐溶液与处理后的铅膏(主要成分为PbSO4)发生反应：PbSO4(s)＋CO(aq)PbCO3(s)＋SO\n(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。(1)查阅文献：上述反应还可能生成碱式碳酸铅[2PbCO3·Pb(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设三：假设一：全部为PbCO3；假设二：________________；假设三：________________。(2)为验证假设一是否成立，课题组进行如下研究。①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，……②定量研究：取26.7mg的干燥样品，加热，测得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：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案1．解析：(1)①稀HNO3具有强氧化性，能将样品中＋2价的铁元素氧化为＋3价，因此该结论不合理。②利用Fe3＋遇SCN－变红色，选择KSCN溶液检验Fe3＋；利用Fe2＋的还原性，能使紫色高锰酸钾溶液变为无色，选择KMnO4溶液检验Fe2＋。(2)②KMnO4溶液盛装在酸式滴定管中，试样盛装在锥形瓶中，选择b。答案：(1)①不合理　稀HNO3具有强氧化性，能将样品中＋2价的铁元素氧化为＋3价②实验操作步骤预期现象与结论取2mLA溶液于试管中，用胶头滴管滴加1～2滴20%KSCN溶液，振荡试管溶液变红色另取2mLA溶液于试管中，用胶头滴管滴加1～2滴0.01mol·L溶液的紫红色褪去\n－1KMnO4溶液，振荡试管(2)①n(Fe2＋)＝5n(MnO)＝0.02mol·L－1×25.00×10－3L×5＝0.0025mol，m(Fe2＋)＝0.0025mol×(250mL÷25.00mL)×56g·mol－1＝1.4g，铁矿石中铁元素的质量分数为×100%＝62.2%。②b　③不需要2．解析：由图可以看出A为实验室制备氨气：Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O，由于NH3极易溶于水，为了防止倒吸，用干燥管代替导管。双氧水通过分液漏斗(X)进入低温的三颈烧瓶，发生化学反应CaCl2＋H2O2＋2NH3＋8H2O===CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl。由于CaO2·8H2O带结晶水，若温度太高，则CaO2·8H2O会失去部分结晶水，温度太低，液体易冻结，反应困难。140℃后结晶水全部失去，其质量为2.76g－1.32g＝1.44g，物质的量为0.08mol，则CaO2·8H2O的物质的量为0.01mol，由CaO2·8H2O样品受热脱水过程的热重曲线可以看出60～140℃失去的结晶水的质量为1.68g－1.32g＝0.36g，物质的量为0.02mol，则n(CaO2)∶n(H2O)＝0.01∶0.02＝1∶x，x＝2。CaO2质量为72g·mol－1×0.01mol＝0.72g，则该样品中CaO2的质量分数＝×100%＝26.09%。答案：(1)分液漏斗(2)防倒吸(3)Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O(4)低于0℃，液体易冻结，反应困难，温度过高，过氧化氢分解速率加快　CaCl2＋H2O2＋2NH3＋8H2O2Cu＋2HCl(5)①3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O3CuCl＋4H＋＋NO===3Cu2＋＋3Cl－＋NO↑＋2H2O②氢气和氧气混合加热可能发生爆炸；空气中的水蒸气会干扰Cu2O是否存在的判断5．解析：(5)向氯水(具有强氧化性)中滴加Na2S2O3溶液，目的是验证Na2S2O3是否具有还原性，由实验现象可知Cl2被还原，说明Na2S2O3具有还原性，利用得失电子守恒可得反应的离子方程式为S2O＋4Cl2＋5H2O===2SO＋8Cl－＋10H＋。答案：(1)＝　(2)还原性(3)用玻璃棒蘸取Na2S2O3溶液点在pH试纸中部，将试纸颜色与标准比色卡对照(4)S2O＋H2OHS2O＋OH－(5)S2O＋4Cl2＋5H2O===2SO＋8Cl－＋10H＋(6)Na2S2O3溶液呈碱性(7)Na2S2O3具有还原性\n(8)不正确，因氯水过量，氯水中含有Cl－，会生成AgCl沉淀(9)取少量反应后的溶液，向其中滴入氯化钡溶液，若观察到有白色沉淀产生，则说明Na2S2O3能被氯水氧化6．解析：(1)结合信息可知得到两种固体，可形成三种情况：①PbCO3、②2PbCO3·Pb(OH)2、③PbCO3与2PbCO3·Pb(OH)2。答案：(1)全部为2PbCO3·Pb(OH)2PbCO3与2PbCO3·Pb(OH)2(2)①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充分加热样品，将产生的气体通入盛有无水硫酸铜的干燥管。若无水硫酸铜不变蓝，则假设一成立；若无水硫酸铜变蓝，则假设一不成立。②同意，若全部为PbCO3时，26.7mg完全分解后最终固体质量应为22.3mg(或：不同意，实验最终得到固体的质量与全部为PbCO3分解所得固体质量相差不大，可能是实验过程中产生的误差引起的)(本题属于开放性试题，合理答案即可)