【魯科版】高考化學一輪復習課時作業(yè)34探究物質組成性質實驗方案的設計與評價（含解析）-試卷下載-教習網

1．(2019·河南洛陽統(tǒng)考)一氯甲烷是一種重要的化工原料，常溫下它是無色有毒氣體，微溶于水，易溶于乙醇、CCl4等。
(1)甲組同學在實驗室用如圖甲所示裝置模擬催化法制備和收集一氯甲烷。①以無水ZnCl2為催化劑，a瓶中發(fā)生反應的化學方程式為
________________________________________________________________________，
如果實驗時a瓶加熱時間過長，最終在瓶底得到一種白色物質，該物質的化學式是________。
②裝置B的主要作用是________。
(2)乙組同學選用甲組裝置A、B和如圖乙所示的部分裝置檢驗CH3Cl中的氯元素。(已知：CH3Cl＋NaOH―→CH3OH＋NaCl)
①乙組同學的實驗裝置中，依次連接的合理順序為A、B、____________。
②通入一段時間的CH3Cl氣體，打開裝置D中分液漏斗的活塞觀察實驗現(xiàn)象。分液漏斗中盛放的試劑是________。
③能證明CH3Cl中含有氯元素的實驗現(xiàn)象是________________________________。
解析： (1)①甲醇與濃鹽酸在ZnCl2作催化劑、加熱的條件下發(fā)生取代反應生成CH3Cl和H2O，反應的化學方程式為CH3OH＋HCleq \(――→,\s\up7(ZnCl2),\s\d5(△))CH3Cl＋H2O；ZnCl2加熱時間過長會水解生成Zn(OH)2或高溫分解生成ZnO。②濃鹽酸和甲醇均易揮發(fā)，所以裝置B的主要作用是除去氯化氫氣體和甲醇。
(2)A裝置為制取一氯甲烷的裝置，B裝置用于除去HCl，F(xiàn)裝置用于檢驗HCl是否被除盡，D裝置中CH3Cl和熱NaOH溶液反應，G裝置為尾氣處理裝置。①根據上述分析可知，裝置依次連接的合理順序為A、B、F、D、G。
②根據上述分析可知，分液漏斗中盛放的試劑是硝酸酸化的硝酸銀溶液。③能證明CH3Cl中含有氯元素的實驗現(xiàn)象是F中無白色沉淀生成，D中有白色沉淀生成。
答案： (1)①CH3OH＋HCleq \(――→,\s\up7(ZnCl2),\s\d5(△))CH3Cl＋H2O
Zn(OH)2或ZnO
②除去氯化氫氣體和甲醇
(2)①F、D、G ②硝酸酸化的硝酸銀溶液 ③F中無白色沉淀生成，D中有白色沉淀生成
2．乙同學探究Na2SO3溶液是否發(fā)生變質，設計如下實驗測定1.0 ml·L－1Na2SO3溶液的實際濃度。
(1)分液漏斗中應加入足量的下列哪種試劑？____(填字母)。
a．濃硝酸 b．65%硫酸 c．濃鹽酸
(2)實驗前后測得C裝置增重3.2 g，則Na2SO3溶液實際的物質的量濃度為________。
(3)該實驗裝置還存在一個明顯的缺陷是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
如何改進？
________________________________________________________________________。
解析：制備二氧化硫氣體選用硫酸。C裝置增重3.2 g，產生的n(SO2)＝0.05 ml，所以n(Na2SO3)＝0.05 ml，c(Na2SO3)＝0.05 ml÷0.06 L≈0.83 ml·L－1。該實驗裝置中一個明顯的缺陷是缺少一個驅趕殘留二氧化硫氣體的裝置。
答案： (1)b (2)0.83 ml·L－1
(3)缺少一個驅趕殘留二氧化硫氣體的裝置(或其他合理答案) 在A裝置中加引一個帶活塞的導氣管
3．NH4NO3熱分解十分復雜。在一定條件下：3NH4NO3eq \(=====,\s\up7(一定條件))2NH3↑＋2NO↑＋2NO2↑＋3H2O(不考慮2NO2?N2O4)，現(xiàn)要選用下列裝置(部分夾持裝置省略)，通過實驗驗證反應產物：
已知：①液化溫度：NO2(21 ℃)、NO(－152 ℃)；
②NH3與灼熱的氧化銅反應得到N2和Cu；
③在無催化劑的條件下NOx不能與灼熱的銅反應；
④NO2能使?jié)駶櫟牡矸?碘化鉀試紙變藍。
(1)所選擇裝置的連接順序(按左→右連接，填各裝置數字)為______________。
(2)實驗開始應先向裝置⑧中通入
________________________________________________________________________，
再
________________________________________________________________________。
(3)為驗證NO，可在③中通入
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)裝置⑤的作用是
________________________________________________________________________。
(5)填表：
解析： ⑧為加熱裝置，由題意3NH4NO3eq \(=====,\s\up7(一定條件))2NH3↑＋2NO↑＋2NO2↑＋3H2O，為了更好地檢驗產物中是否含有NO，在加熱前先通入一定量的N2，排凈裝置中空氣(或O2)。加熱得到NH3、NO、NO2和H2O，利用裝置⑦中無水硫酸銅檢驗生成的水，裝置⑥吸收水蒸氣，裝置①檢驗NO2，裝置④使二氧化氮液化，二氧化氮氣體變成液態(tài)；裝置③中通入一定量的氧氣，無色氣體變成紅棕色，說明含有NO氣體，裝置②中NH3與CuO在加熱的條件下反應得到N2、Cu和H2O，裝置⑤尾氣處理，防止污染空氣，所以裝置的連接順序為⑧→⑦→⑥→①→④→③→②→⑤。
答案： (1)⑧→⑦→⑥→①→④→③→②→⑤
(2)一定量的N2 點燃酒精燈(或加熱)
(3)一定量的氧氣
(4)尾氣處理，防止污染空氣
(5)
4.(2019·山東青島二中月考)常溫常壓下，一氧化二氯(Cl2O)為棕黃色氣體，沸點為3.8 ℃，42 ℃以上會分解生成Cl2和O2，Cl2O易溶于水并與水反應生成HClO。
Ⅰ.制備產品
將氯氣和空氣(不參與反應)按體積比1∶3混合通入含水8%的碳酸鈉中制備Cl2O，并用水吸收Cl2O(不含Cl2)制備次氯酸溶液。
(1)各裝置的連接順序為________→________→________→________→________。
(2)裝置B中多孔球泡和攪拌棒的作用是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
裝置C的作用是
________________________________________________________________________。
(3)制備Cl2O的化學方程式為
________________________________________________________________________。
(4)反應過程中，裝置B需放在冷水中，其目的是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)此方法相對于用氯氣直接溶于水制備次氯酸溶液有兩個主要優(yōu)點，分別是
________________________________________________________________________。
Ⅱ.測定濃度
(6)已知次氯酸可被FeSO4等物質還原。用下列實驗方案測定裝置E所得溶液中次氯酸的物質的量濃度：量取10 mL上述次氯酸溶液，并稀釋至100 mL，再從其中取出10.00 mL于錐形瓶中，并加入10.00 mL 0.80 ml·L－1的FeSO4溶液，充分反應后，用0.050 00 ml·L－1的酸性KMnO4溶液滴定至終點，消耗KMnO4溶液24.00 mL，則原次氯酸溶液的濃度為________。
解析：本題主要考查一氧化二氯(Cl2O)的制備及含量測定，涉及的知識點有儀器連接、化學方程式的書寫、實驗評價、濃度計算。(1)裝置A制備Cl2；裝置D用于吸收Cl2中的HCl氣體；Cl2與空氣按體積比1∶3混合通入盛有含水8%的碳酸鈉的裝置B，充分反應制備Cl2O；裝置C用于除去Cl2O中的Cl2；裝置E中用水吸收Cl2O制備次氯酸溶液，故裝置的連接順序為A→D→B→C→E。(2)多孔球泡可增大氣體與溶液的接觸面積，攪拌棒也是為了使氣體與溶液充分接觸，故兩者的作用都是加快反應速率，使反應充分進行；裝置C盛有足量的四氯化碳溶液，Cl2易溶于CCl4中，其作用是除去Cl2O中的Cl2。(3)制備Cl2O是將體積比為1∶3的氯氣和空氣的混合氣體通入含水8%的碳酸鈉中，根據得失電子守恒及原子守恒可得反應的化學方程式為2Cl2＋Na2CO3===Cl2O＋2NaCl＋CO2或2Cl2＋2Na2CO3＋H2O===Cl2O＋2NaCl＋2NaHCO3。(4)由題中信息知，Cl2O在42 ℃以上會分解生成Cl2和O2，故為防止反應放熱溫度過高導致Cl2O分解，裝置B需放在冷水中。 (5)氯氣直接溶于水除了生成HClO，還有HCl生成，純度較低，且反應可逆，而Cl2O溶于水制備的次氯酸純度較高，溶液濃度較大。(6)根據得失電子守恒可得關系式：HClO～2Fe2＋、MnOeq \\al(－,4)～5Fe2＋，n(KMnO4)＝0.05 ml·L－1×24×10－3L＝1.2×10－3ml，則與次氯酸反應后剩余的n(Fe2＋)＝5n(KMnO4)＝5×1.2×10－3ml＝6×10－3ml，則與次氯酸反應的n(Fe2＋)＝0.8 ml·L－1×10×10－3L－6×10－3ml＝2×10－3ml，可得n(HClO)＝eq \f(1,2)n(Fe2＋)＝1×10－3ml，則原溶液中次氯酸的濃度為eq \f(1×10－3ml×\f(100 mL,10 mL),10×10－3L)＝1.000 ml·L－1。
答案： (1)A D B C E
(2)加快反應速率，使反應充分進行除去Cl2O中的Cl2
(3)2Cl2＋Na2CO3===Cl2O＋2NaCl＋CO2(或2Cl2＋2Na2CO3＋H2O===Cl2O＋2NaCl＋2NaHCO3)
(4)防止反應放熱溫度過高導致Cl2O分解
(5)制得的次氯酸純度較高，溶液濃度較大
(6)1.000 ml·L－1
5．某興趣小組的同學發(fā)現(xiàn)，將CuSO4溶液與K2CO3溶液混合會產生藍綠色沉淀。他們對沉淀的組成很感興趣，決定采用實驗的方法進行探究。
(1)[提出假設]
假設1：所得沉淀為Cu(OH)2；
假設2：所得沉淀為________(填化學式)；
假設3：所得沉淀為堿式碳酸銅[化學式可表示為mCu(OH)2·nCuCO3]。
[查閱資料]無論是哪一種沉淀受熱均易分解(假設沉淀均不含結晶水)。
[實驗探究]
步驟1：將所得懸濁液過濾，先用蒸餾水洗滌，再用無水乙醇洗滌，風干；
步驟2：甲同學取一定量固體，用氣密性良好的裝置如圖(夾持儀器未畫)進行實驗。
(2)若反應后A中藍綠色固體變黑，C中無明顯現(xiàn)象，證明假設________成立。
(3)乙同學認為只要將圖中B裝置的試劑改用下列某試劑后，便可驗證上述所有假設，該試劑是________(填編號)。
A．濃硫酸 B．無水CuSO4
C．堿石灰 D．P2O5
(4)乙同學驗證假設3成立的實驗現(xiàn)象是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)D裝置的作用是________。
(6)乙同學進一步探究假設3中固體的組成。他將C中的澄清石灰水改為Ba(OH)2溶液，其原因可能是________________、____________________________。若所取藍綠色固體質量為27.1 g，實驗結束后，裝置B的質量增加2.7 g，C中產生沉淀的質量為19.7 g。則該藍綠色固體的化學式為
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
A中發(fā)生反應的化學方程式為
________________________________________________________________________。
解析： (1)CuSO4還有可能與K2CO3直接發(fā)生復分解反應生成CuCO3。(2)藍綠色固體變黑說明生成了CuO，C中無明顯現(xiàn)象說明沒有CO2生成，所以該沉淀中無CuCO3，則假設1成立。(3)由于生成的水無法檢測，所以將B中CaCl2改為無水CuSO4則可檢驗生成的H2O。(4)假設3中固體的成分是堿式碳酸銅，受熱分解后得到的產物是CuO、H2O和CO2，所以現(xiàn)象是A中藍綠色固體變黑，B中無水CuSO4變藍、C中澄清石灰水變渾濁。(5)若沒有D裝置，空氣中的CO2會進入C中而使C中澄清石灰水變渾濁。(6)由于B中增加的是生成水的質量，C中生成的沉淀是BaCO3，所以n(CO2)＝n(BaCO3)＝eq \f(19.7 g,197 g·ml－1)＝0.1 ml，則由質量守恒可知m(CuO)＝27.1 g－2.7 g－0.1 ml×44 g/ml＝20 g，則n(CuO)＝eq \f(20 g,80 g·ml－1)＝0.25 ml，而n(H2O)＝eq \f(2.7 g,18 g·ml－1)＝0.15 ml，所以固體中：n(OH－)＝0.3 ml、n(COeq \\al(2－,3))＝0.1 ml、n(Cu2＋)＝0.25 ml，則該藍綠色固體的化學式為Cu5(OH)6(CO3)2，也可以寫成2CuCO3·3Cu(OH)2或3Cu(OH)2·2CuCO3的形式。
答案： (1)CuCO3
(2)1
(3)B
(4)A中藍綠色固體變黑，B中無水CuSO4固體變藍，C中有白色沉淀產生
(5)吸收空氣中的CO2
(6)Ba(OH)2溶解度大，能充分吸收CO2 BaCO3的式量大于CaCO3，測量誤差小 2CuCO3·3Cu(OH)2或3Cu(OH)2·2CuCO3或Cu5(OH)6(CO3)2
2CuCO3·3Cu(OH)2eq \(=====,\s\up7(△))5CuO＋3H2O↑＋2CO2↑
6.
某同學在實驗室進行鐵鹽與亞鐵鹽相互轉化實驗。
實驗Ⅰ.將Fe3＋轉化為Fe2＋
(1)Fe3＋與Cu粉發(fā)生反應的離子方程式為
________________________________________________________________________。
(2)探究白色沉淀產生的原因，請?zhí)顚憣嶒灧桨福?br>查閱資料：
已知：①SCN－的化學性質與I－相似
②2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2
Cu2＋與SCN－反應的離子方程式為
________________________________________________________________________。
實驗Ⅱ.將Fe2＋轉化為Fe3＋
探究上述現(xiàn)象出現(xiàn)的原因：
查閱資料：Fe2＋＋NO?Fe(NO)2＋(棕色)
(3)用離子方程式解釋NO產生的原因：
________________________________________________________________________。
(4)從化學反應速率與限度的角度對體系中存在的反應進行分析：
反應Ⅰ：Fe2＋與HNO3反應；
反應Ⅱ：Fe2＋與NO反應
①依據實驗現(xiàn)象，可推知反應Ⅰ的速率比反應Ⅱ________(填“快”或“慢”)。
②反應Ⅰ是一個不可逆反應，設計實驗方案加以證明：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③請用化學平衡移動原理解釋溶液由棕色變?yōu)辄S色的原因：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析： (1)Fe3＋與Cu粉發(fā)生反應生成亞鐵鹽和銅鹽，反應的離子方程式為2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。(2)由反應2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，可知圖中得到溶液中Fe2＋的濃度為0.2 ml/L，Cu2＋的濃度為0.1 ml/L，分別取相同濃度的硫酸銅溶液、硫酸亞鐵溶液，滴入KSCN溶液進行對照實驗，步驟1：取4 mL 0.1 ml/L CuSO4溶液，向其中滴加3滴0.1 ml/L KSCN溶液；步驟2：取4 mL 0.2 ml/L FeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1 ml/L KSCN溶液。由題目信息②可知，Cu2＋與SCN－反應生成CuSCN沉淀，同時生成(SCN)2，反應離子方程式為2Cu2＋＋4SCN－===2CuSCN↓＋(SCN)2。(3)亞鐵離子具有還原性，酸性條件下硝酸根具有強氧化性，反應生成鐵離子、NO與水，反應離子方程式為3Fe2＋＋4H＋＋NOeq \\al(－,3)===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。(4)①溶液先變?yōu)樽厣?，放置一段時間后，棕色消
失，溶液變?yōu)辄S色，反應速率快的反應現(xiàn)象最先表現(xiàn)，則反應Ⅰ的速率比反應Ⅱ的慢。②反應中硝酸過量，若存在平衡，溶液中含有Fe2＋，否則沒有Fe2＋，具體的實驗方案是取少量反應后的黃色溶液于試管中，向其中加入幾滴K3[Fe(CN)6]溶液，溶液無明顯變化，說明反應Ⅰ是不可逆反應。③Fe2＋被硝酸氧化為Fe3＋，溶液中Fe2＋濃度降低，導致平衡Fe2＋＋NO?Fe(NO)2＋逆向移動，最終Fe(NO)2＋完全轉化為Fe3＋，溶液由棕色變?yōu)辄S色。
答案： (1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
(2)0.1 4 mL 0.2 ml/L FeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1 ml/L KSCN溶液 2Cu2＋＋4SCN－===2CuSCN↓＋(SCN)2
(3)3Fe2＋＋4H＋＋NOeq \\al(－,3)===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
(4)①慢 ②取少量反應Ⅰ的溶液于試管中，向其中加入幾滴K3[Fe(CN)6]溶液，溶液無明顯變化，說明反應Ⅰ是一個不可逆反應(合理即可) ③Fe2＋被硝酸氧化為Fe3＋，溶液中Fe2＋濃度降低，導致平衡Fe2＋＋NO?Fe(NO)2＋逆向移動，最終Fe(NO)2＋完全轉化為Fe3＋，溶液由棕色變?yōu)辄S色驗證產物
裝置代號
相應裝置中的現(xiàn)象
NH3
NO
NO2
H2O
驗證產物
裝置代號
相應裝置中的現(xiàn)象
NH3
②
黑色粉末變成紅色
NO
③
無色氣體變成紅棕色
NO2
①④
①中淀粉-碘化鉀試紙變藍，④中紅棕色氣體變無色且瓶內有液體
H2O
⑦
無水硫酸銅變藍
實驗方案
現(xiàn)象
結論
步驟1：取4 mL________ml/L CuSO4溶液，向其中滴加3滴0.1 ml/L KSCN溶液
產生白色沉淀
CuSO4溶液與KSCN溶液反應產生了白色沉淀
步驟2：取________
無明顯現(xiàn)象
實驗方案
現(xiàn)象
向3 mL 0.1 ml/L FeSO4溶液中加入稍過量稀硝酸
溶液變?yōu)樽厣?，放置一段時間后，棕色消失，溶液變?yōu)辄S色

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