【名師伴你行】2021屆高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)專題突破提能專訓(xùn)14-實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)

提能專訓(xùn)(十四)試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)(時(shí)間60分鐘滿分100分)一、選擇題(共5小題，每題4分，共20分)1．下列試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)或結(jié)論不正確的是()A．用潤(rùn)濕的pH試紙測(cè)量飽和Na2CO3溶液的pHB．通過(guò)觀看右圖導(dǎo)管中水柱的變化，驗(yàn)證鐵釘生銹的緣由主要是吸氧腐蝕C．向Mg(OH)2懸濁液中滴加FeCl3溶液，消滅紅褐色沉淀，說(shuō)明溶解度：Fe(OH)3<Mg(OH)2D．向同pH、同體積的醋酸和鹽酸中加入足量Zn粒，通過(guò)完全反應(yīng)后收集到的H2的體積比較兩種酸的電離程度：醋酸<鹽酸答案：A解析：本題考查了化學(xué)試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，意在考查考生規(guī)范操作化學(xué)試驗(yàn)以及分析試驗(yàn)現(xiàn)象的力量。A項(xiàng)，測(cè)量溶液的pH時(shí)，pH試紙不能用蒸餾水潤(rùn)濕；B項(xiàng)，小試管中導(dǎo)管內(nèi)液面上升，證明大試管中消耗了氧氣，發(fā)生了吸氧腐蝕；C項(xiàng)犯難溶電解質(zhì)的轉(zhuǎn)化，溶解度較大的難溶電解質(zhì)可轉(zhuǎn)化為溶解度較小的難溶電解質(zhì)；pH相同的醋酸和鹽酸，醋酸的物質(zhì)的量濃度大，等體積兩種酸分別與足量Zn粒反應(yīng)時(shí)，前者放出H2多，可比較兩種酸的電離程度。2．(2022·河北保定調(diào)研)下述試驗(yàn)設(shè)計(jì)能夠達(dá)到目的的是()編號(hào)試驗(yàn)?zāi)康脑囼?yàn)設(shè)計(jì)A證明鹽酸的酸性比醋酸強(qiáng)用同一電路測(cè)等體積鹽酸、醋酸溶液的導(dǎo)電性B證明H2CO3酸性比H2SiO3強(qiáng)將CO2通入Na2SiO3溶液中C證明鈉的金屬活動(dòng)性比銅強(qiáng)向CuCl2溶液中投入金屬鈉D證明溶液中含有I－向溶液中加入淀粉溶液答案：B解析：本題考查了試驗(yàn)設(shè)計(jì)學(xué)問(wèn)，意在考查考生對(duì)試驗(yàn)學(xué)問(wèn)的把握狀況。溶液的導(dǎo)電力量與溶液中的離子濃度有關(guān)，離子濃度越大導(dǎo)電力量越強(qiáng)，鹽酸和醋酸的濃度不肯定相同，所以二者的強(qiáng)弱不能通過(guò)此試驗(yàn)確定，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；將CO2通入Na2SiO3溶液中，發(fā)生反應(yīng)CO2＋Na2SiO3＋H2O=Na2CO3＋H2SiO3↓，利用了“強(qiáng)酸制弱酸”原理，所以H2CO3的酸性強(qiáng)于H2SiO3，B選項(xiàng)正確；將鈉投入氯化銅溶液中，鈉與水先反應(yīng)，所以不能置換出銅，不能證明鈉的金屬性比銅強(qiáng)，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；能使淀粉變藍(lán)的是單質(zhì)碘，碘離子不能使淀粉變藍(lán)，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。3．(2022·山東仿真沖刺)“綠色化學(xué)試驗(yàn)”已走進(jìn)課堂，下列做法符合“綠色化學(xué)”的是()①試驗(yàn)室收集氨氣接受圖1所示裝置②試驗(yàn)室中做氯氣與鈉的反應(yīng)試驗(yàn)時(shí)接受圖2所示裝置③試驗(yàn)室中用玻璃棒分別蘸取濃鹽酸和濃氨水做氨氣與鹽酸反應(yīng)生成銨鹽的試驗(yàn)④試驗(yàn)室中接受圖3所示裝置進(jìn)行銅與稀硝酸的反應(yīng)A．②③④ B．①②③C．①②④ D．①③④答案：C解析：在③中分別蘸取濃鹽酸、濃氨水做試驗(yàn)，會(huì)揮發(fā)HCl、NH3，不符合綠色化學(xué)。4．(2022·邯鄲一模)利用下列試驗(yàn)裝置進(jìn)行的相應(yīng)試驗(yàn)，不能達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康牡氖?)A．圖1所示裝置可制取氨氣B．圖2所示裝置可分別CH3CH2OH和CH3COOC2H5混合液C．圖3所示裝置可制取乙烯并驗(yàn)證其易被氧化D．圖4所示裝置可說(shuō)明濃H2SO4具有脫水性、強(qiáng)氧化性，SO2具有漂白性、還原性答案：B解析：CH3CH2OH、CH3COOC2H5二者互溶，不能用分液漏斗分別。5．(2022·重慶聯(lián)考)下列裝置能達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康牡氖?)A．用圖①所示裝置測(cè)定NaOH的濃度B．用圖②所示裝置分餾少量石油C．用圖③所示裝置在試驗(yàn)室制備收集氨氣D．用圖④所示裝置鑒別碳酸鈉和碳酸氫鈉答案：D解析：本題考查化學(xué)試驗(yàn)裝置及其應(yīng)用，意在考查考生分析試驗(yàn)和設(shè)計(jì)試驗(yàn)的力量。圖①中NaOH溶液應(yīng)盛放在堿式滴定管中，圖示為酸式滴定管，A項(xiàng)錯(cuò)誤；圖②中溫度計(jì)水銀球應(yīng)置于蒸餾燒瓶支管口處，B項(xiàng)錯(cuò)誤；圖③中收集氨氣的試管中的導(dǎo)管應(yīng)通到試管底部，C項(xiàng)錯(cuò)誤；圖④中加熱時(shí)澄清石灰水變渾濁，則被加熱的物質(zhì)為NaHCO3，加熱時(shí)澄清石灰水無(wú)明顯現(xiàn)象，則被加熱的物質(zhì)為Na2CO3，D項(xiàng)正確。二、非選擇題(共4小題，共80分)6．(20分)(2022·河南開(kāi)封一模)二氧化硫是重要的工業(yè)原料，探究其制備方法和性質(zhì)具有格外重要的意義。(1)工業(yè)上用黃鐵礦(FeS2)在高溫下和氧氣反應(yīng)制備SO2：4FeS2＋11O2eq\o(=,\s\up7(高溫))8SO2＋2Fe2O3，該反應(yīng)中被氧化的元素是________(填元素符號(hào))。當(dāng)該反應(yīng)轉(zhuǎn)移2.75mol電子時(shí)，生成的二氧化硫在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_(kāi)_______L。(2)試驗(yàn)室中用下列裝置測(cè)定SO2催化氧化為SO3的轉(zhuǎn)化率(已知SO3熔點(diǎn)為16.8℃，假設(shè)氣體進(jìn)入裝置時(shí)分別被完全吸取，且忽視空氣中CO2①簡(jiǎn)述使用分液漏斗向圓底燒瓶中滴加濃硫酸的操作是________________________________________________________________________。②當(dāng)停止通入SO2，熄滅酒精燈后，需要連續(xù)通一段時(shí)間的氧氣，其目的是________________________________________________________________________。③試驗(yàn)結(jié)束后，若裝置D增加的質(zhì)量為mg，裝置E中產(chǎn)生白色沉淀的質(zhì)量為ng，則此條件下二氧化硫的轉(zhuǎn)化率是____________________(用含字母的代數(shù)式表示，不用化簡(jiǎn))。(3)某愛(ài)好小組欲在綠色環(huán)保的條件下探究SO2的性質(zhì)，設(shè)計(jì)如圖試驗(yàn)裝置。B、C、D分別用于檢驗(yàn)SO2的漂白性、還原性和氧化性，則B中所盛試劑為_(kāi)_______；C中反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_____________________；D中的試驗(yàn)現(xiàn)象為_(kāi)___________________________；E裝置的作用是________________________________________________________________________。答案：(1)S、Fe11.2(2)①打開(kāi)分液漏斗上的活塞，旋開(kāi)分液漏斗的旋塞，緩慢滴加②使殘留在裝置中的二氧化硫和三氧化硫被充分吸取③eq\f(\f(m,80),\f(m,80)＋\f(n,233))×100%(3)品紅溶液SO2＋I(xiàn)2＋2H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2I－＋4H＋試管中有淡黃色沉淀生成吸取尾氣，防止倒吸解析：本題考查化學(xué)試驗(yàn)學(xué)問(wèn)，意在考查考生利用化學(xué)原理分析問(wèn)題的力量。(1)元素化合價(jià)上升，發(fā)生氧化反應(yīng)，由反應(yīng)方程式可知，被氧化的元素為S和Fe；當(dāng)反應(yīng)中轉(zhuǎn)移2.75mol電子時(shí)，有0.5molSO2生成，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，其體積為11.2L。(2)①通過(guò)分液漏斗滴加濃硫酸時(shí)，可先打開(kāi)分液漏斗上的活塞，然后旋開(kāi)分液漏斗的旋塞，緩慢滴加即可。②為使殘留在裝置中的二氧化硫和三氧化硫被完全吸取，在熄滅酒精燈后應(yīng)連續(xù)通入一段時(shí)間的氧氣。③由于三氧化硫熔點(diǎn)較低，故D裝置中增加的mg為SO3的質(zhì)量，可計(jì)算出轉(zhuǎn)化的SO2的物質(zhì)的量為eq\f(m,80)mol,SO2通入E裝置后與Ba(NO3)2溶液反應(yīng)生成BaSO4，其質(zhì)量為ng，由BaSO4的質(zhì)量可計(jì)算出未轉(zhuǎn)化的SO2的物質(zhì)的量為eq\f(n,233)mol，最終計(jì)算出二氧化硫的轉(zhuǎn)化率為eq\f(\f(m,80),\f(m,80)＋\f(n,233))×100%。(3)檢驗(yàn)SO2的漂白性常用品紅溶液；碘水具有氧化性，可將SO2氧化，其反應(yīng)的離子方程式為SO2＋I(xiàn)2＋2H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2I－＋4H＋；H2S具有還原性，可與SO2發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成S，即2H2S＋SO2=3S↓＋2H2O，使D裝置的試管中消滅淡黃色沉淀；為避開(kāi)SO2污染空氣，可用氨水進(jìn)行吸取，并用倒置漏斗防止倒吸。7．(20分)(2022·安徽皖南八校聯(lián)考)某校爭(zhēng)辯性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)進(jìn)行了以下化學(xué)試驗(yàn)：將金屬鈣置于空氣中燃燒，然后向所得固體產(chǎn)物中加入肯定量蒸餾水，此過(guò)程中反應(yīng)放出大量的熱，并且放出有臭味的氣體。(1)甲同學(xué)提出：運(yùn)用類比學(xué)習(xí)的思想，Ca與Mg是同一主族元素，化學(xué)性質(zhì)具有肯定的相像性，依據(jù)甲同學(xué)的觀點(diǎn)寫(xiě)出Ca在空氣中燃燒時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)乙同學(xué)提出：Ca的性質(zhì)比Na活潑，在空氣中燃燒還應(yīng)有CaO2生成，CaO2與Na2O2性質(zhì)相像，綜合甲、乙同學(xué)的觀點(diǎn)寫(xiě)出Ca燃燒后的固體產(chǎn)物與水反應(yīng)放出氣體的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)丙同學(xué)提出用試驗(yàn)的方法探究放出的有臭味氣體的成分：【查閱資料】①CaO2遇水反應(yīng)生成H2O2，H2O2會(huì)分解產(chǎn)生肯定量的O3。②碘量法是最常用的臭氧測(cè)定方法，其原理為O3＋2KI＋H2O=O2＋I(xiàn)2＋2KOH?！咎岢黾僭O(shè)】假設(shè)1：該有臭味氣體只含NH3；假設(shè)2：該有臭味氣體只含____________；假設(shè)3：該有臭味氣體含有____________?！驹O(shè)計(jì)方案進(jìn)行試驗(yàn)探究】限選試驗(yàn)試劑：紅色石蕊試紙、藍(lán)色石蕊試紙、pH試紙、淀粉-KI溶液、蒸餾水。設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案證明假設(shè)，請(qǐng)?jiān)谙卤碇袑?xiě)出試驗(yàn)操作步驟、預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論。答案：(1)2Ca＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2CaO、3Ca＋N2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))Ca3N2、2Ca＋CO2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2CaO＋C(2)2CaO2＋2H2O=2Ca(OH)2＋O2↑、Ca3N2＋6H2O=3Ca(OH)2＋2NH3↑(3)O3O3和NH3試驗(yàn)操作步驟預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論向試管中加入少量水，將潮濕的紅色石蕊試紙置于試管口；另取少量Ca燃燒后的固體產(chǎn)物于另一支試管中，向試管中加入少量水，將產(chǎn)生的氣體通入淀粉-KI溶液中若紅色石蕊試紙顯藍(lán)色，而淀粉-KI溶液不變色，則假設(shè)1成立；若紅色石蕊試紙不顯藍(lán)色，而淀粉-KI溶液變藍(lán)色，則假設(shè)2成立；若紅色石蕊試紙顯藍(lán)色，且淀粉-KI溶液變藍(lán)色，則假設(shè)3成立【命題立意】本題考查綜合試驗(yàn)探究，意在考查考生對(duì)化學(xué)試驗(yàn)基本方法和技能的把握狀況。解析：(1)依據(jù)甲同學(xué)的觀點(diǎn)，Ca與Mg的化學(xué)性質(zhì)具有肯定的相像性，Mg在空氣中燃燒，可與O2、N2、CO2反應(yīng)，所以Ca也能與O2、N2、CO2反應(yīng)，由此可寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式。(2)綜合甲、乙同學(xué)的觀點(diǎn)，Ca在空氣中燃燒的固體產(chǎn)物有CaO、Ca3N2和CaO2，其中CaO2、Ca3N2與水反應(yīng)均會(huì)產(chǎn)生氣體，留意Ca3N2與水的反應(yīng)相當(dāng)于Ca2＋與N3－發(fā)生的相互促進(jìn)的水解反應(yīng)，N3－與水中的氫離子結(jié)合生成NH3。8．(20分)(2022·四川眉山市診斷性考試)依據(jù)Mg能在CO2中燃燒，某愛(ài)好小組推想Na應(yīng)當(dāng)也能在CO2中燃燒，且固體產(chǎn)物可能為C、Na2O和Na2CO3中的兩種或三種。該小組用如圖裝置進(jìn)行了試驗(yàn)探究。已知PdCl2能被CO還原得到黑色的Pd?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)為了使反應(yīng)隨開(kāi)隨用，隨關(guān)隨停，上圖虛線方框內(nèi)應(yīng)選用________裝置(填下圖字母代號(hào))，如何檢驗(yàn)所選裝置的氣密性________。(2)裝置2中所盛試劑為_(kāi)_______。A．NaOH溶液B．飽和NaHCO3溶液C．飽和Na2CO3溶液D．飽和NaCl溶液(3)檢測(cè)裝置的氣密性完好并裝好藥品后，在點(diǎn)燃酒精燈前應(yīng)先進(jìn)行裝置1中的反應(yīng)操作，待觀看到現(xiàn)象時(shí)，再點(diǎn)燃酒精燈，這步操作的目的是________________________________________________________________________。(4)由試驗(yàn)現(xiàn)象和進(jìn)一步的探究得出反應(yīng)機(jī)理。A．裝置6中有黑色沉淀生成；B．取反應(yīng)后盛Na的玻璃管中固體物質(zhì)23.0g溶于足量的水中，無(wú)氣泡產(chǎn)生且得到澄清的溶液；將溶液加水稀釋配成250mL的溶液；C．取25.00mL步驟B的溶液，滴加足量BaCl2溶液，將生成的白色沉淀過(guò)濾、洗滌、干燥，稱量得固體質(zhì)量為1.97g。①步驟C中不溶物干燥前必需經(jīng)過(guò)洗滌，如何檢驗(yàn)該沉淀是否洗滌潔凈________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②該探究得出鈉與二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。答案：(1)C'關(guān)閉彈簧夾，向長(zhǎng)頸漏斗中加水，一段時(shí)間后靜置液面保持不變，說(shuō)明氣密性良好(2)B(3)裝置5中消滅大量渾濁；排盡裝置中的空氣(4)①取最終一次洗滌液加入稀H2SO4，不消滅渾濁說(shuō)明沉淀洗滌潔凈②6Na＋4CO2eq\o(=,\s\up7(△))2Na2O＋Na2CO3＋3CO解析：(1)C裝置是接受固液分開(kāi)的設(shè)計(jì)，打開(kāi)彈簧夾，加入液體反應(yīng)開(kāi)頭，關(guān)閉彈簧夾，氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)使固液分開(kāi)，反應(yīng)停止，檢驗(yàn)有多個(gè)出口的試驗(yàn)裝置的氣密性，一般只保留一個(gè)出口，封住其他出口進(jìn)行試驗(yàn)，關(guān)閉彈簧夾，向長(zhǎng)頸漏斗中加水，一段時(shí)間后靜置液面保持不變，說(shuō)明氣密性良好。(2)CaCO3與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的CO2中會(huì)混有HCl雜質(zhì)，故應(yīng)用飽和NaHCO3溶液除去HCl，NaOH、Na2CO3都會(huì)消耗CO2。(3)CO易燃，混有空氣可能會(huì)發(fā)生爆炸，反應(yīng)前需用CO2排盡裝置中的空氣，當(dāng)觀看到5中澄清石灰水變渾濁時(shí)，認(rèn)為裝置中布滿CO2，空氣已排盡。(4)①檢驗(yàn)洗滌是否潔凈，一般是要取最終一次的洗滌液，進(jìn)行檢驗(yàn)可能存在的雜質(zhì)離子，鑒于洗滌液中離子濃度較低，一般檢驗(yàn)易消滅現(xiàn)象的離子如Ba2＋或Cl－等，取最終一次洗滌液加入稀H2SO4，不消滅渾濁說(shuō)明沉淀已洗滌潔凈。(5)據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象知產(chǎn)物中無(wú)C單質(zhì)，無(wú)Na剩余，據(jù)BaCO3的質(zhì)量計(jì)算出n(Na2CO3)＝n(BaCO3)＝1.97g÷197g·mol－1×10＝0.1mol，m(Na2CO3)＝0.1mol×106g·mol－1＝10.6g。所以固體中含有Na2O，n(Na2O)＝(23g－10.6g)÷62g·mol－1＝0.2mol，依據(jù)氧化還原反應(yīng)原理，反應(yīng)中CO2中C化合價(jià)下降為＋2價(jià)的CO，故反應(yīng)方程式為6Na＋4CO2eq\o(=,\s\up7(△))2Na2O＋Na2CO3＋3CO。9．(20分)(2022·安徽省省級(jí)示范校聯(lián)考)NaHSO3可被過(guò)量KIO3氧化，當(dāng)NaHSO3完全消耗時(shí)即有I2析出。某課題組用淀粉作指示劑，通過(guò)測(cè)定溶液變藍(lán)所用時(shí)間來(lái)探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素。(1)寫(xiě)出NaHSO3溶液與過(guò)量KIO3溶液反應(yīng)生成I2的離子方程式：________________________________________________________________________。(2)調(diào)整反應(yīng)物濃度和溫度進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，記錄結(jié)果如下：試驗(yàn)編號(hào)0.02mol/LNaHSO3溶液/mL0.02mol/LKIO3溶液/mLH2O/mL反應(yīng)溫度/℃溶液變藍(lán)的時(shí)間t/s①1015a10t1②1030010t2③10b020t3表中a＝________，b＝________。(3)轉(zhuǎn)變反應(yīng)溫度，重復(fù)試驗(yàn)③，得到溫度(T)與溶液變藍(lán)所需時(shí)間(t)的關(guān)系如圖所示(“×××”表示超過(guò)50℃①在30℃下，若溶液變藍(lán)時(shí)，I2的物質(zhì)的量為nmol，則從反應(yīng)開(kāi)頭至溶液變藍(lán)，IO－3的平均反應(yīng)速率為_(kāi)___________mol·L－1·s－1②依據(jù)圖像，請(qǐng)你分析溫度低于50℃時(shí)，溶液變藍(lán)所需時(shí)間與反應(yīng)溫度的關(guān)系：____________________________(4)將NaHSO3溶液與KIO3溶液混合(預(yù)先加入可溶性淀粉為指示劑)，用速率檢測(cè)儀檢測(cè)出起始階段反應(yīng)速率漸漸增大，一段時(shí)間后反應(yīng)速率又漸漸減小。課題組對(duì)起始階段反應(yīng)速率漸漸增大的緣由提出如下假設(shè)，請(qǐng)你完成假設(shè)二和假設(shè)三：假設(shè)一：反應(yīng)生成的SOeq\o\al(2－,4)對(duì)反應(yīng)起催化作用，SOeq\o\al(2－,4)濃度越大反應(yīng)速率越快；假設(shè)二：_______________________________________________________________________；假設(shè)三：_______________________________________________________________________；……(5)請(qǐng)你設(shè)計(jì)試驗(yàn)驗(yàn)證上述假設(shè)一，完成下表中內(nèi)容(反應(yīng)速率可用測(cè)速儀測(cè)定)。試驗(yàn)方案(不要求寫(xiě)出具體操作過(guò)程)預(yù)期試驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論答案：(1)2IOeq\o\al(－,3)＋5HSOeq\o\al(－,3)=5SOeq\o\al(2－,4)＋I(xiàn)2＋3H＋＋H2O(2)1530(3)①eq\f(2n,40×10－3×65)②溫度低于30℃時(shí)，溫度越高，溶液變藍(lán)所需時(shí)間越短；溫度高于30℃時(shí)，溫度越高，溶液變藍(lán)所需時(shí)間越長(zhǎng)(本小題具有開(kāi)放性，答案合理即可)(4)反應(yīng)生成的H＋對(duì)反應(yīng)起催化作用，H＋濃度越大反應(yīng)速率越快'反應(yīng)生成的I2對(duì)反應(yīng)起催化作用，I2濃度越大反應(yīng)速率越快(或該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度上升導(dǎo)致反應(yīng)速率加快)(本小題具有開(kāi)放性，答案合理即可)(5)試驗(yàn)方案(不要求寫(xiě)出具體操作過(guò)程)預(yù)期試驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論在燒杯甲中將NaHSO3溶液與過(guò)量KIO3溶液混合，用測(cè)速儀測(cè)定其起始時(shí)的反應(yīng)速率v(甲)；在燒杯乙中進(jìn)行同一反應(yīng)(不同的是乙燒杯中預(yù)先加入少量Na2SO4或K2SO4粉末，其他反應(yīng)條件均完全相同)，測(cè)定其起始階段的相同時(shí)間內(nèi)的反應(yīng)速率v(乙)若v(甲)＝v(乙)，則假設(shè)一不成