【状元之路】2022届高考化学 二轮热点专题专练钻石卷 5-18综合性实验的设计与评价 新人教版

高考专题训练(十八)　综合性实验的设计与评价一、选择题1．(2022·安徽理综)下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是(　　)项选实验操作现象解释或结论A过量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反应后，滴入KSCN溶液　溶液呈红色稀HNO3将Fe氧化为Fe3＋BAgI沉淀中滴入稀KCl溶液有白色沉淀出现AgCl比AgI更难溶　CAl箔插入稀HNO3中无现象Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜D用玻璃棒蘸取浓氨水点到红色石蕊试纸上试纸变蓝色浓氨水呈碱性解析　A项中过量的铁粉会与反应生成的Fe3＋反应，生成Fe2＋，加入KSCN溶液不会呈红色；B项中AgI比AgCl更难溶，向AgI沉淀中滴入稀KCl溶液不会有白色沉淀出现；C项中Al遇浓硝酸时发生钝化，Al与稀硝酸发生反应；浓氨水呈碱性，能使红色石蕊试纸变成蓝色，D项正确。答案　D2．为证明SO2与Ba2＋只有在碱性条件下才能形成BaSO3沉淀，可设计如下实验方案，其中可行的是(　　)A．将SO2通入Ba(OH)2溶液中，有白色沉淀生成B．将SO2通入Ba(NO3)2溶液中，有白色沉淀生成C．将SO2分别通入BaCl2溶液、BaCl2和HCl的混合溶液、Ba(OH)2溶液中，只有Ba(OH)2溶液中有白色沉淀生成D．将SO2通入BaCl2与NH3的混合溶液中，有白色沉淀生成解析　A、D项实验可证明在碱性条件下SO2能与Ba2＋作用形成沉淀，但不能排除在非碱性条件下也能形成沉淀；B项中则是在酸性(SO2溶解后生成H2SO3使溶液呈酸性)条件下，NO将SO氧化成SO，从而形成BaSO4沉淀；C项中分别在中性、酸性和碱性条件下进行实验，从而能得出结论。答案　C3．(2022·郑州质量预测)下列实验方案中，不能测定CuO和FeO混合物中FeO质量分数的是(　　)8\nA．取ag混合物在高温下与足量H2充分反应，将反应后的气体通过碱石灰，碱石灰增重cgB．取ag混合物在高温下通入足量CO气体充分反应，冷却后称得固体质量为cgC．取ag混合物完全溶于稀硝酸中，加入足量铁粉，充分反应后，过滤、洗涤、烘干，固体比加入的铁粉增重bgD．取ag混合物用稀硫酸充分溶解后，加入足量Na2O2粉末，过滤、洗涤、烘干、灼烧，所得固体质量为bg解析　混合物与稀硝酸反应，得到Cu(NO3)2、Fe(NO3)3，溶液中还可能有硝酸剩余。加入足量铁粉，则最终所得固体中一定含有铜，但铁粉的剩余量与硝酸的剩余情况有关，不是固定数值，所以不能测定混合物中FeO的质量分数。答案　C4．(2022·江苏)下列根据实验操作和现象所得出的结论正确的是(　　)选项实验操作实验现象结论A向两份蛋白质溶液中分别滴加饱和NaCl溶液和CuSO4溶液均有固体析出蛋白质均发生变性B向溶液X中先滴加稀硝酸，再滴加Ba(NO3)2溶液出现白色沉淀溶液X中一定含有SOC向一定浓度的Na2SiO3溶液中通入适量CO2气体出现白色沉淀H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性强D向浓度均为0.1mol·L－1NaCl和NaI混合溶液中滴加少量AgNO3溶液出现黄色沉淀Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)解析　A项，向蛋白质溶液中滴加饱和氯化钠溶液，析出固体是蛋白质的盐析，不是变性，A项错误；B项，原溶液中可能存在SO，不一定是SO，B项错误；C项，根据强酸制弱酸的原理，应该是碳酸酸性大于硅酸，C项错误；D项，Ksp越小越易形成沉淀，D项正确。答案　D二、非选择题5．(2022·孝感统考)现有铁、碳两种元素组成的合金，某实验小组为了研究该合金的性质并测定该合金中碳的质量分数，设计了如图实验装置和实验方案。8\nⅠ.探究该合金的某些性质(1)取ag合金粉末放入蒸馏烧瓶中，并加入足量浓H2SO4，A、B中均无明显现象，原因是_____________________________________________________________________________________________。(2)点燃酒精灯一段时间后，A中剧烈反应，请写出A中反应的化学方程式_______________、_______________________。(3)反应一段时间后，B中的现象为____________________。Ⅱ.测定样品中碳的质量分数(4)装置C的作用________________，装置D的作用________。(5)反应结束后，若U形管E增重mg，则合金中碳的质量分数为________(用含m和a的式子表示)。解析　(1)铁在冷的浓硫酸中发生钝化，碳与浓硫酸反应需要加热。(2)在加热条件下，铁、碳均可与浓硫酸发生反应。(3)由于铁、碳与浓硫酸反应时有二氧化硫生成，所以B中品红溶液褪色。(4)该实验测定二氧化碳的质量，进而计算合金中碳的质量分数。因此用酸性高锰酸钾溶液除去二氧化硫，用浓硫酸除去水蒸气。(5)U形管增加的质量即为二氧化碳的质量，根据碳元素守恒，合金中碳的质量为×12g/mol＝g，所以合金中碳的质量分数为×100%。答案　(1)Fe在冷的浓H2SO4中钝化，碳在常温下不与浓H2SO4反应(2)2Fe＋6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2OC＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O(3)品红溶液逐渐褪色(4)除去SO2　除去水蒸气8\n(5)×100%6．(2022·安徽)亚硫酸盐是一种常见食品添加剂。为检测某食品中亚硫酸盐含量(通常以1kg样品中含SO2的质量计)，某研究小组设计了如下两种实验流程：(1)气体A的主要成分是________。为防止煮沸时发生暴沸，必须先向烧瓶中加入________；通入N2的目的是________。(2)写出甲方案第①步反应的离子方程式：_______________________________________________________________________。(3)甲方案第②步滴定前，滴定管需用NaOH标准溶液润洗，其操作方法是________________________。(4)若用盐酸代替稀硫酸处理样品，则按乙方案实验测定的结果________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。(5)若取样品wg，按乙方案测得消耗0.01000mol·L－1I2溶液VmL，则1kg样品中含SO2的质量是________g(用含w、V的代数式表示)。解析　(1)样品中亚硫酸盐与稀硫酸作用生成SO2，通入N2可将生成的SO2全部赶出，因此气体A的主要成分为SO2、N2；为防止暴沸，可向烧瓶中加入沸石或碎瓷片。(2)H2O2与SO2发生氧化还原反应得到H2SO4，因此反应的离子方程式为H2O2＋SO2===2H＋＋SO。(3)润洗滴定管的方法是倾斜转动滴定管，用少量待装液体润洗滴定管全部内壁，然后从滴定管尖嘴放出液体，重复操作2～3次。(4)若用盐酸代替稀硫酸，不会影响SO2的吸收，对测定结果无影响。(5)在方案乙中用I2滴定的过程中发生的反应为SO＋I2＋H2O===SO＋2I－＋2H＋，由“S”守恒知wg样品中，m(SO2)＝6.4×10－4Vg，故1kg样品中含有SO2的质量为6.4×10－4Vg÷wg×1000g＝g。答案　(1)SO2和N2　碎瓷片(或沸石)　使产生的SO2全部逸出8\n(2)H2O2＋SO2===2H＋＋SO(3)向滴定管中注入少量标准液，倾斜转动滴定管润洗全部内壁后从尖嘴放出液体，重复操作2～3次(4)无影响(5)7．(2022·重庆)氯离子插层镁铝水滑石[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]是一种新型离子交换材料，其在高温下完全分解为MgO、Al2O3、HCl和水蒸气。现用如图装置进行实验确定其化学式(固定装置略去)。(1)Mg2Al(OH)6Cl·xH2O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，首先要进行的操作的名称是________。(3)加热前先通N2排尽装置中的空气，称取C、D的初始质量后，再持续通入N2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后进行实验，测定的x值将________(填“偏高”或“偏低”)。(5)上述水滑石在空气中放置时易发生反应生成[Mg2Al(OH)6Cl1－2x(CO3)y·zH2O]，该生成物能发生类似的热分解反应。现以此物质为样品，用(2)中连接的装置和试剂进行实验测定z，除测定D的增重外，至少还需测定________________。解析　(1)根据题目信息，Mg2Al(OH)6Cl·xH2O热分解得到MgO、Al2O3、HCl、H2O(g)，根据原子守恒即可写出反应方程式。(2)装置D用于吸收Mg2Al(OH)6Cl·xH2O分解产生的H28\nO(g)，装置C用于吸收Mg2Al(OH)6Cl·xH2O分解产生的HCl。根据装置D的增重可得H2O(g)的质量，根据装置C的增重可得HCl的质量，根据HCl的物质的量可得样品的物质的量，结合H2O(g)的质量即可得出x。连接装置时应该首先用浓硫酸吸收H2O(g)，然后用NaOH溶液吸收HCl。(3)该实验是定量实验，Mg2Al(OH)6Cl·xH2O分解产生的HCl、H2O(g)要完全被C、D装置中的药品吸收，这样实验结果才准确，同时要防止装置内空气中的CO2被NaOH溶液吸收。所以实验前需通入N2赶走装置中的空气，反应后也需持续通入N2，将装置中产生的HCl、H2O(g)全部赶入装置C、D中，从而减小实验误差。停止加热后，H2O(g)、HCl被浓H2SO4、NaOH溶液吸收过程中可导致装置压力迅速减小，可能发生倒吸现象，所以反应后持续通入N2也可防止倒吸现象发生。(4)反应生成HCl3.65g(0.1mol)，生成H2O9.90g(0.55mol)，根据2molHCl～(5＋2x)molH2O可得2:(5＋2x)＝0.1:0.55，解得x＝3。若取消冷却玻管B，导致气体温度过高，流速快，H2O(g)可能不能被浓H2SO4完全吸收，导致所测x偏低。(5)Mg2Al(OH)6Cl1－2x(CO3)y·zH2O分解产生的气体除HCl、H2O(g)外，还有CO2，而C装置质量增加包含CO2、HCl的质量，所以需要测定装置C的增重、D的增重及样品质量。答案　(1)2[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]4MgO＋Al2O3＋2HCl↑＋(5＋2x)H2O↑(2)a－e－d－b　吸收HCl气体　检查气密性(3)将分解产生的气体全部带入装置C、D中完全吸收　防止产生倒吸(合理答案均可)(4)3　偏低(5)装置C的增重及样品质量(样品质量及样品分解后残余物质量或装置C的增重及样品分解后残余物质量)8．(2022·广东)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：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。8\n已知：苯甲酸分子量122，溶点122.4℃，在25℃和95℃时溶解度分别为0.3g和6.9g；纯净固体有机物一般都有固定熔点。(1)操作Ⅰ为________，操作Ⅱ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。请完成表中内容。序号实验方案实验现象结论①将白色固体B加入水中，加热溶解，_____得到白色晶体和无色滤液②取少量滤液于试管中，________生成白色沉淀滤液含Cl－③干燥白色晶体，________________白色晶体是苯甲酸(4)纯度测定：称取1.220g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2.40×10－3mol。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)。解析　首先通读流程。反应混合物过滤后的滤液中有未反应的甲苯及产品苯甲酸盐。过滤后将滤液分离为有机相和水相的操作应为分液。有机相经无水硫酸钠干燥后蒸馏即可回收甲苯。水相经浓盐酸酸化后再用结晶法分离获取苯甲酸。将这一流程理清楚后再开始针对题设问题作答。答案　(1)分液　蒸馏(2)甲苯　酸性KMnO4溶液　溶液颜色褪去(3)①冷却结晶，过滤②滴入稀HNO3和AgNO3溶液③测定熔点　白色晶体在122.4℃左右完全熔化8\n(4)×100%＝96%8