考点24 实验方案的设计和评价 备战2020高考化学优选名校好题分项版汇编2(解析版)
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1、1(2019届宁夏长庆高级中学高三年级第一次月考)化学课上老师演示了如下图的实验:实验时,将两气球内的NaHCO3和Na2CO3同时倒入试管中。已知盐酸是足量的,且整套装置气密性良好,回答下列问题:(1)实验过程中观察到的现象是:_(2)实验结束后,两试管的气球大小有差异,大小气球(包含试管)体积之比约为(填最简单整数比)_当甲同学用手触摸上述试管时,意外发现A试管变冷,而B试管发热,他把这个发现告诉了同桌乙同并由此得出结论:NaHCO3和HCl反应为吸热反应,而Na2CO3和HCl反应为放热反应乙同学却对此结论却持怀疑的态度为此,两位同学在课外活动中继续进行了下列实验(每次实验各做3次平行实
2、验,取平均值):序号试剂1试剂2混合前温度混合后温度35mL水来源:2.5g NaHCO3固体2018.535mL水3.2g Na2CO3固体2024.335mL稀盐酸含2.5g NaHCO3的饱和溶液32.5mL201935mL稀盐酸含3.2g Na2CO3的饱和溶液23.1mL+10mL水2024.235mL稀盐酸2.5g NaHCO3固体2016.235mL稀盐酸3.2g Na2CO3固体2025.1请你帮助填写相关内容:(1)该研究报告的题目是_(2)该实验中所用的仪器除试管、药匙(或V型纸槽)、气球、玻璃棒、烧杯、量筒、保温瓶外,还需要的仪器名称是_(3)实验和的目的是_(4)通过上
3、述实验可得出的结论是:_(写出两条即可)【答案】两支试管中都产生大量气泡,气球膨胀,A试管中产生气体的反应速率要快得多53:42NaHCO3、Na2CO3和盐酸反应过程中热效应的研究温度计、天平研究NaHCO3固体、Na2CO3固体与盐酸反应时温度的变化是否是由于固体溶于水引起的NaHCO3固体与盐酸反应时,温度降低,原因是NaHCO3固体溶于水时吸热,NaHCO3与盐酸的反应也是吸热反应;Na2CO3固体与盐酸反应时,温度升高,原因是Na2CO3固体溶于水时放热,Na2CO3与盐酸的反应也是放热反应来源:Z|X|X|K(2)盐酸与碳酸钠反应的化学方程式为:Na2CO3+HCl=NaCl+Na
4、HCO3,盐酸与碳酸氢钠反应的化学方程为:NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2,根据二者与盐酸反应的化学方程式可知,Na2CO3的相对分子质量比的大NaHCO3的大,故相同质量的Na2CO3与NaHCO3中,NaHCO3含有的分子多一些,即NaHCO3与盐酸反应生成的CO2气体多一些,所以A试管的气球大,NaHCO3 CO2,1mol 1mol ,Na2CO3 CO2,1mol 1mol 则0.3gNaHCO3或Na2CO3粉末与足量盐酸发生反应产生的气体体积之比为:=53:42,故答案为:53:42;(1)根据本实验的数据与实验结论知,该实验的课题是NaHCO3、Na2CO3和盐酸
5、反应过程中热效应的研究;故答案为:NaHCO3、Na2CO3和盐酸反应过程中热效应的研究;(2)由图表知,该实验中缺少测量温度的仪器-温度计和测量固体质量的仪器-天平,故答案为:温度计;天平;(3)实验和分别为碳酸氢钠、碳酸钠固体溶于水的热效应,其目的是研究NaHCO3固体、Na2CO3固体与盐酸反应时温度的变化是否是由于固体溶于水引起的,故答案为:研究NaHCO3固体、Na2CO3固体与盐酸反应时温度的变化是否是由于固体溶于水引起的;(4)根据以上实验可知:NaHCO3固体与盐酸反应时,温度降低,原因是NaHCO3固体溶于水时吸热,NaHCO3与盐酸的反应也是吸热反应;Na2CO3固体与盐酸
6、反应时,温度升高,原因是Na2CO3固体溶于水时放热,Na2CO3与盐酸的反应也是放热反应,故答案为:NaHCO3固体与盐酸反应时,温度降低,原因是NaHCO3固体溶于水时吸热,NaHCO3与盐酸的反应也是吸热反应;Na2CO3固体与盐酸反应时,温度升高,原因是Na2CO3固体溶于水时放热,Na2CO3与盐酸的反应也是放热反应2(2018-2019学年西宁市沛西中学高三年级第一次月考)氯气用于自来水的杀菌消毒,但在消毒时会产生一些负面影响,因此人们开始研究一些新型自来水消毒剂。某学习小组查阅资料发现NCl3可作为杀菌消毒剂,该小组利用如图所示的装置制备NCl3,并探究NCl3的漂白性。NCl3
7、的相关性质如下:物理性质制备原理化学性质黄色油状液体,熔点为40 ,沸点为 71 ,不溶于冷水,易溶于有机溶剂,密度为 1.65 gmL1来源:ZXXKCl2与NH4Cl水溶液在低温下反应95 爆炸,热水中发生水解回答下列问题:(1)根据实验目的,接口连接的顺序为1_2367_。(2)C装置中盛放的试剂为饱和食盐水,E装置中盛放的试剂为_。(3)A装置中发生反应的离子方程式为_。(4)B装置中发生反应的化学方程式为_,当B装置蒸馏烧瓶中出现较多油状液体后,关闭接口2处的活塞,控制水浴加热的温度为 _。(5)当E装置的锥形瓶内有黄色油状液体出现时,用干燥、洁净的玻璃棒蘸取该液体滴到干燥的红色石蕊
8、试纸上,不褪色;若取该液体滴入热水中,片刻后取该热水再滴到干燥的红色石蕊试纸上,先变蓝后褪色,结合反应方程式解释该现象: _。【答案】451098NaOH溶液MnO24H2ClMn2Cl22H2O3Cl2NH4Cl=NCl34HCl7195 NCl33H2O3HClONH3,NCl3本身无漂白性;NCl3在热水中水解生成的NH3H2O使红色石蕊试纸变蓝,生成的HClO又使其漂白褪色 (3)A装置中利用二氧化锰与浓盐酸在加热条件下制备氯气,反应生成氯化锰、氯气与水,反应离子方程式为:MnO24H2ClMn2Cl22H2O,因此,本题正确答案是:MnO24H2ClMn2Cl22H2O;(4) B装
9、置中Cl2与NH4Cl水溶液在低温下反应得到NCl3,还生成HCl,反应方程式为:3Cl2NH4Cl=NCl34HCl;加热蒸馏出NCl3,NCl3的沸点为71,在95爆炸,可以知道控制蒸馏温度为7195 ,因此,本题正确答案是:3Cl2NH4Cl=NCl34HCl ;7195 ;(5) E装置的锥形瓶内有黄色油状液体为NCl3,用干燥、洁净的玻璃棒蘸取该液体滴到干燥的红色石蕊试纸上,不褪色,说明NCl3没有漂白性,若取该液体滴入热水中,NCl3发生水解,片刻后取该热水再滴到干燥的红色石蕊试纸上,先变蓝后褪色,说明有碱性物质与强氧化性物质生成,水解应生成氨气与HClO。即发生反应为:NCl33
10、H2O3HClONH3,因此,本题正确答案是:NCl33H2O3HClONH3,NCl3本身无漂白性;NCl3在热水中水解生成的NH3H2O使红色石蕊试纸变蓝,生成的HClO又使其漂白褪色。3(2018届贵州省长顺县民族高级中学高三下学期第一次月考).空白实验分析是化学实验中常用的一种方法,是指在不加样品的情况下,用与测定样品相同的方法、步骤进行定量分析,把所得结果作为空白值,从样品的分析结果中扣除,这样可以消除由于试剂不纯或试剂干扰等所造成的系统误差。“凯氏定氮法”是经典的测定化合物或混合物中总氮量的一种方法。某化学实验小组成员想通过“凯氏定氮法”实验测定某品牌化肥中的氮含量。实验流程如下:
11、步骤:取10.00g化肥样品溶于水,定容至100mL;在烧杯中加入10.00mL步骤中得到化肥水溶液和辅助试剂,加热使其充分反应;反应完毕,将反应液转移到大试管中;按如下装置用水蒸气将NH3吹出,并用H3BO3溶液吸收(加热装置未画出);取下锥形瓶,滴加指示剂,用0.2500molL1盐酸标准液滴定;重复实验操作。数据记录如下:实验编号样品和辅助试剂消耗盐酸体积(mL)110.00mL溶液、0.1g催化剂、20mL浓硫酸33.18210.00mL溶液、0.1g催化剂、20mL浓硫酸33.70310.00mL溶液、0.1g催化剂、20mL浓硫酸33.224x请回答下列问题:(1)滴定时(NH4)
12、2B4O7重新转化为H3BO3,反应的化学方程式为_;H3BO3为一元弱酸,在水中发生反应H3BO3H2OB(OH)4H。室温下,pH相同的硼酸溶液、盐酸中,水的电离程度_(填“前者大”、“后者大”或“相同”);(2)步骤的实验装置中需要加热的仪器是_(填仪器名称),长导管的作用是_;(3)编号为4的实验应加入的样品和辅助试剂为_;(4)计算该化肥中的氮含量为_克/每千克化肥(含x代数式表示,要求化简)。.假设实验分析法也是化学实验常用的方法,以下实验研究影响化学反应速率的因素。(1)已知KHSO3与KIO3反应的离子方程式为IO3-+3HSO3-=3SO42-+I-+3H+;一定量的KHSO
13、3溶液与KIO3溶液在恒温条件下混合,用速率检测仪检测出起始阶段速率突然增大。对其原因提出如下假设,请完成假设2。假设1:生成的SO42-对反应起催化作用;假设2:_;(2)请设计实验验证上述假设1,完成下表中内容。实验步骤预期实验现象和结论在烧杯甲中将一定量的KHSO3溶液与KIO3溶液混合,用速率检测仪测定起始阶段速率v(甲);在烧杯乙中先加入少量_(填试剂),其他条件与甲完全相同,用速率检测仪测定起始阶段速率v(乙)。若v(甲) (乙),则假设1成立【答案】(NH4)2B4O7+2HCl+5H2O=4H3BO3+2NH4Cl前者大圆底烧瓶作为安全管,平衡气压10.00mL蒸馏水、0.1g
14、催化剂、20mL浓硫酸116.2-3.5x生成的I对反应起催化作用;或生成的H+对反应起催化作用K2SO4粉末或K2SO4固体(3)依据编号1、2、3分析可知编号为4的实验应加入的样品和辅助试剂为10.00mL蒸馏水、0.1g催化剂、20mL浓硫酸,空白、等量对照使用目的是消除其他试剂、实验操作等因素引起的误差;(4)第2组实验数据偏差较大,为离群值,应舍弃,则盐酸的体积为(-x)ml=(33.20-x)ml,由反应过程中的氮元素质量守恒可得关系式:2N(NH4)2B4O72HCl,化肥样品中含氮元素的质量:(33.20-x)10-30.250014g,则该化肥中的氮含量为(33.20-x)1
15、0-30.250014g/Kg=116.2-3.5x g/Kg。. (1)根据影响反应速率的外界因素有浓度、温度、催化剂等加以假设,而在本实验中可能的原因为反应生成的I-对反应起催化作用,I-浓度越大反应速率越快或者反应生成的H+对反应起催化作用,H+浓度越大反应速率越快或者是反应放热,随着反应的进行,温度升高,反应速率加快;(2)设计实验是为了验证上述假设1,则应控制甲、乙两烧杯中的SO42-浓度不同,故需要在乙烧杯中加入少量K2SO4粉末。4(2019届吉林省桦甸市第八高级中学高三第一次阶段性考试)某校化学小组学生利用下图所列装置进行 “铁与水反应”的实验,并利用产物进一步制取FeCl36
16、H2O晶体。(图中夹持及尾气处理装置均已略去)(1)装置B中发生反应的化学方程式是_。(2)装置E中的现象是:_。(3)停止反应,待B管冷却后,取其中的固体,加入过量稀盐酸充分反应,过滤。简述检验滤液中 Fe3+的操作方法:_。(4)该小组学生利用上述滤液制取FeCl36H2O晶体,设计流程如下: 步骤I中通入Cl2的作用是_。该流程中需保持盐酸过量,主要原因是(结合离子方程式简要说明)_。【答案】3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2黑色固体变为红色,管壁有水珠取少量滤液,滴入几滴KSCN溶液,观察溶液是否变红色将滤液中含有的Fe2+氧化成Fe3+FeCI3会发生水解反应,即3Fe3+3H
17、2OFe(OH)3+3H+,过量盐酸能抑制FeCl3的水解5(2019届吉林省桦甸市第八高级中学高三第一次阶段性考试)按以下装置图进行实验,填写有关现象及化学方程式。(1)A中现象是_,(2)B中浓硫酸的作用是_,(3)C中发生反应的化学方程式为_,(4)D中现象是_;反应的离子方程式是_,E中收集的气体是_。【答案】固体质量减轻、试管内壁有无色液滴除去二氧化碳中水蒸气或干燥气体或吸收水蒸汽2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2澄清石灰水变浑浊CO2 + Ca2+ +2OH-=CaCO3 + H2O氧气/O26(广东省中山一中、仲元中学等七校2019届高三第一次联考)叠氮化钠(NaN3)
18、是汽车安全气囊最理想的气体发生剂原料。下面是工业水合肼法制备叠氮化钠的工艺流程;已知NaN3能与AgNO3反应生成白色难溶于水的AgN3;有关物质的物理性质如下表:熔点沸点溶解性CH3OH964.7与水互溶水合肼(N2H4H2O)2113.5与水、醇互溶,不溶于乙醚和氯仿亚硝酸甲酯(CH3ONO)1712溶于乙醇、乙醚请回答:(1)步骤中NaNO2与稀硫酸发生副反应生成两种气体(其中一种气体在空气中可以转化为另一种气体)的离子方程式为_;步骤中生成NaN3的化学方程式为_。(2)实验室模拟步骤实验装置如下图(装置中冷却水省略,下同):仪器a的名称_,作用是_。根据实验发现温度在20左右反应的选
19、择性和转化率最高,但是该反应属于放热反应,因此可以采取的措施是_。图中X处连接的最合适装置应为下图中的_。 A B C D(3)步骤、中制备叠氮化钠并对溶液A进行蒸馏的合理操作顺序是_。打开K1、K2,关闭K3 打开K3 加热 关闭K1、K2(4)步骤对溶液B加热蒸发至溶液体积的1/3,NaN3结晶析出。步骤可以用_洗涤晶体。A水 B乙醇 C乙醇水溶液 D乙醚沉淀滴定法测定产品纯度,是以淡黄色K2CrO4溶液作指示剂,将AgNO3标准溶液滴入样品溶液,至少量Ag2CrO4出现,即溶液呈淡红色为终点。AgNO3溶液要装在棕色的酸式滴定管里进行滴定,理由是_。下列操作合理的是_。A滴定管和移液管管
20、尖不可接触锥形瓶内壁B滴定时滴液速度应先快后慢,接近终点时一滴一摇C滴定过程中可用蒸馏水将锥形瓶壁上粘附的溶液冲下D若未等滴定管液面稳定就读数会导致测定结果偏高E若发现滴液过量,可回滴样品溶液,至红色褪去【答案】2NO2-+2H+=NO+NO2+H2O N2H4+CH3ONO+NaOH=NaN3+CH3OH+3H2O球形冷凝管冷凝回流,平衡气压冷水浴或缓慢通入气体等C或CAgNO3溶液溶液显酸性,且AgNO3易见光分解,浓度下降,使测定不准BCD(3)根据亚硝酸甲酯(CH3ONO)的溶沸点很低,所以在通入亚硝酸甲酯时应打开K1、K2,关闭K3,充分反应后,需对混合溶液进行蒸馏提纯,即关闭K1、
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