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2022高考化学 必考题型早知道 专题二十一 实验方案的设计与评价 新人教版

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专题二十一 实验方案的设计与评价1.[2022·安徽理综,28]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(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)上述反应的平衡常数表达式:K=________。(2)室温时,向两份相同的PbSO4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[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:______________________________________________。(4)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:________________________。2.[2022·北京理综,27]有文献记载:在强碱性条件下,加热银氨溶液可能析出银镜。某同学进行如下验证和对比实验。装置实验序号试管中的药品现象实验Ⅰ2mL银氨溶液和数滴较浓NaOH溶液有气泡产生;一段时间后,溶液逐渐变黑;试管壁附着有银镜实验Ⅱ2mL银氨溶液和数滴浓氨水5\n有气泡产生;一段时间后,溶液无明显变化该同学欲分析实验Ⅰ和实验Ⅱ的差异,查阅资料:a.Ag(NH3)+2H2OAg++2NH3·H2Ob.AgOH不稳定,极易分解为黑色Ag2O(1)配制银氨溶液所需的药品是________。(2)经检验,实验Ⅰ的气体中有NH3,黑色物质中有Ag2O。①用湿润的红色石蕊试纸检验NH3,产生的现象是_____________________________________________________________________。②产生Ag2O的原因是____________________________________________________________________________________________。(3)该同学对产生银镜的原因提出假设:可能是NaOH还原Ag2O。实验及现象:向AgNO3溶液中加入________,出现黑色沉淀;水浴加热,未出现银镜。(4)重新假设:在NaOH存在下,可能是NH3还原Ag2O。用下图所示装置进行实验。现象:出现银镜。在虚线框内画出用生石灰和浓氨水制取NH3的装置简图(夹持仪器略)。(5)该同学认为在(4)的实验中会有Ag(NH3)2OH生成。由此又提出假设:在NaOH存在下,可能是Ag(NH3)2OH也参与了NH3还原Ag2O的反应。进行如下实验:①有部分Ag2O溶解在氨水中,该反应的化学方程式是__________________________________________________________。②实验结果证实假设成立,依据的现象是_____________________________________________________________________________。(6)用HNO3清洗试管壁上的Ag,该反应的化学方程式是_________________________________________________________________。3.[2022·重庆理综,27]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)。5\n(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________________________________________________________________________________________________________。专题二十一 实验方案的设计与评价解析1.答案:(1)(2)Na2CO3 Na2CO3溶液中的c(CO)大(3)全部为2PbCO3·Pb(OH)2 PbCO3与2PbCO3·Pb(OH)2(4)①实验步骤(不要求写具体操作过程)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色,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,合理答案均可)解析:(1)根据反应方程式容易写出反应的平衡常数表达式:K=。(2)HCO难电离,相同浓度时,Na2CO3溶液中CO浓度远大于NaHCO3溶液中CO的浓度,CO浓度越大,越有利于PbSO4的转化。(3)根据信息及假设一,不难得出假设二和假设三分别为:全部为2PbCO3·Pb(OH)2、PbCO3与2PbCO3·Pb(OH)2的混合物。(4)若全部为PbCO3,则根据PbCO3PbO+CO2↑,26.7mg全部分解得到的m(PbO)5\n=×223g·mol-1=22.3mg,而实际质量为22.4mg,因此假设一不成立。若考虑实验过程中产生的误差,22.3mg与22.4mg相差不大,所以也可认为假设一成立。2.答案:(1)AgNO3溶液和氨水(2)①试纸变蓝②在NaOH存在下,加热促进NH3·H2O分解,逸出NH3,促使Ag(NH3)+2H2OAg++2NH3·H2O平衡正向移动,c(Ag+)增大,Ag+与OH-反应立即转化为Ag2O:2OH-+2Ag+===Ag2O↓+H2O(3)过量NaOH溶液(4)(5)①Ag2O+4NH3·H2O===2Ag(NH3)2OH+3H2O②与溶液接触的试管壁上析出银镜(6)Ag+2HNO3(浓)===AgNO3+NO2↑+H2O解析:(1)实验室是用AgNO3溶液和氨水配制银氨溶液。(2)由信息b可知Ag2O是由AgOH分解得到的,结合实验条件加热、NaOH溶液分析信息a中化学平衡移动。(3)既然假设NaOH还原Ag2O,那么溶液中必然要存在NaOH,所以向AgNO3溶液中应该加入过量的NaOH溶液,才可能验证假设是否成立。(4)实验室用生石灰和浓氨水制取NH3的装置应该是固液不加热的装置。(5)依据题意Ag2O溶解在氨水中应该形成Ag(NH3)2OH;假设成立必然会在试管上形成银镜。3.答案:(1)2[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]4MgO+Al2O3+2HCl↑+(5+2x)H2O↑(2)a→e→d→b吸收HCl气体检查装置的气密性(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(合理答案均给分)(4)3偏低(5)装置C的增重及样品质量(或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)解析:(1)根据题给信息:高温下完全分解为MgO、Al2O3、HCl和水蒸气,可写出其化学方程式:2[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]4MgO+Al2O3+2HCl↑+(5+2x)H2O↑;(2)装置C的作用是吸收反应生成的HCl气体,装置D的作用是吸收水蒸气,应该首先通过D装置吸收水蒸气,后通过C装置吸收HCl;将气体通过洗气瓶进行洗气时,应该从长导管一侧通入气体,故其连接顺序是a→e→d→b;连接好装置后首先应该检查装置的气密性;(3)因为加热后的装置中含有残留的HCl和水蒸气,为了避免引起实验误差,保证反应产生的气体全部被装置C、D吸收,所以要通入N2排出装置内残留的气体,同时也是为了防止产生倒吸;(4)2[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]4MgO+Al2O3+5\n2HCl↑+(5+2x)H2O↑7318×(5+2x)3.65g9.9g=解得:x=3若没有冷却玻璃管,由于气体湿度高,装置D不能将水蒸气充分吸收从而造成结果偏低。(5)由于化学式中出现了两个未知数,所以必须要测量3个数据,列二元一次方程组进行求解,所以除测定D的增重外,至少还需测定两个数据:装置C的增重及样品质量(或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)。5

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发布时间:2022-08-25 14:47:27 页数:5
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文章作者:U-336598

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