第33讲化学实验方案的设计与评价基础题组1.(2017广东惠州第三次调研)下列实验设计能够成功的是()A.检验亚硫酸钠试样是否变质:试样白色沉淀沉淀不溶解说明试样已变质B.除去粗盐中含有的硫酸钙杂质:粗盐精盐C.检验某溶液中是否含有Fe2+:试样溶液颜色无变化溶液变为血红色溶液中含有Fe2+D.证明酸性条件下H2O2的氧化性比I2强:NaI溶液溶液变蓝色氧化性:H2O2>I22.下列气体的制备和性质实验中,由现象得出的结论错误的是()选项试剂试纸或试液现象结论A浓氨水、生石灰湿润红色石蕊试纸变蓝NH3为碱性气体B浓盐酸、浓硫酸pH试纸变红HCl为酸性气体C浓盐酸、二氧化锰淀粉碘化钾试液变蓝Cl2具有氧化性D 亚硫酸钠、品红溶液褪SO2具有还原性硫酸色3.下列实验中,对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是() 选项实验现象结论A 将稀硝酸加入过量铁粉中,充分反应后滴加KSCN溶液有气体生成,溶液呈血红色稀硝酸将Fe氧化为Fe3+B 将铜粉加入1.0mol·L-1Fe2(SO4)3溶液中溶液变蓝、有黑色固体出现金属铁比铜活泼C 用坩埚钳夹住一小块熔化后的液态铝滴落下来金属铝的熔点较低用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热D 往含有等浓度MgSO4溶液与CuSO4溶液的混合溶液中,逐滴加入NaOH溶液至不再有沉淀产生先有蓝色沉淀生成,后有白色沉淀生成Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小4.(2017安徽江南十校3月联考)根据下列操作和现象所得到的结论正确的是()选项操作和现象结论A 分别向盛有1g Na2CO3、NaHCO3固体的试管中加入几滴水,前者试管外壁变热,后者无明显变化Na2CO3固体溶于水放热,NaHCO3固体溶于水热效应不明显B 室温下,用pH试纸测得0.1mol·L-1NaHSO3溶液的pH约为5HS O3-在水溶液中水解程度大于其电离程度C 电解精炼铜时,粗铜作阳极,CuSO4溶液作电解液,纯铜作阴极电解液中铜离子浓度保持不变D向饱和NaHCO3溶液溶液中c(Ca2+)·c(C O32-)<K sp(CaCO3)中加入CaCl 2溶液,溶液变浑浊5.(2017湖南郴州第三次质检)下列装置和试剂(尾气处理装置略去)能达到实验目的的是( ) 选项 AB装置 和试剂实验目的 检验NO 2中混有溴蒸气 分离潮湿的NaOH 和I 2选项 CD装置 和试剂实验目的验证NH 4NO 3溶解吸热制备和收集SO 2提升题组6.(2017安徽马鞍山质检)下列实验装置或操作设计正确且能达到目的的是()A.用甲装置制取氨气B.用乙装置测定醋酸溶液浓度C.用丙装置采集到的压强数据判断铁钉发生电化学腐蚀类型D.用丁装置验证酸性:硝酸>碳酸>苯酚7.(2017江西南昌一模)二氯二氢硅(SiH2Cl2)常用于外延法工艺中重要的硅源。
易燃、有毒,与水接触易水解,沸点为8.2 ℃。
在铜催化作用下,HCl与硅在250~260 ℃反应可以制得SiH2Cl2。
(1)以浓硫酸、浓盐酸为原料,选用A装置制取HCl,利用了浓硫酸的性。
(2)D装置中生成二氯二氢硅的化学方程式为。
(3)按照气体从左到右的方向,制取SiH2Cl2的装置(h 处用止水夹夹好)连接次序为a→() →()→()→()→()→()→()(填仪器接口的字母,其中装置C用到2次)。
(4)按从左到右的顺序,前面装置C中装的药品为,后面装置C的作用为。
(5)反应除生成二氯二氢硅之外,还会生成H2和、等。
(6)新的制取SiH2Cl2的方法是:往硅粉中先通入Cl2,在300~350 ℃反应生成SiCl4,然后再与HCl在250~260 ℃反应,可以大大提高产率。
如果通入气体次序相反,可能发生的反应为(用化学方程式表示)。
8.某小组以CoCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料,在活性炭催化下,合成了橙黄色晶体X。
为确定其组成,进行如下实验。
①氨的测定:精确称取w g X,加适量水溶解,注入如图所示的三颈瓶中,然后逐滴加入足量10%NaOH溶液,通入水蒸气,将样品液中的氨全部蒸出,用V1 mL c1 mol·L-1的盐酸标准溶液吸收。
蒸氨结束后取下接收瓶,用c2 mol·L-1NaOH标准溶液滴定过剩的HCl,到终点时消耗V2 mL NaOH溶液。
②氯的测定:准确称取样品X,配成溶液后用AgNO3标准溶液滴定,K2CrO4溶液为指示剂,至出现淡红色沉淀不再消失为终点(Ag2CrO4为砖红色)。
回答下列问题:(1)装置中安全管的作用原理是。
(2)用NaOH标准溶液滴定过剩的HCl时,应使用式滴定管,可使用的指示剂为。
(3)样品中氨的质量分数表达式为。
(4)测定氨前应该对装置进行气密性检验,若气密性不好测定结果将(填“偏高”或“偏低”)。
(5)测定氯的过程中,使用棕色滴定管的原因是;滴定终点时,若溶液中c(Ag+)=2.0×10-5 mol·L-1,c(Cr O42-)为mol·L-1。
[已知:K sp(Ag2CrO4)=1.12×10-12](6)经测定,样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为1∶6∶3,钴的化合价为。
制备X的化学方程式为;X的制备过程中温度不能过高的原因是。
答案精解精析基础题组1.C A项,加入Ba(NO3)2溶液和盐酸,相当于溶液中有HNO3,可将BaSO3氧化成BaSO4,无法证明试样是否变质,应使用BaCl2溶液和盐酸;B项,加入的过量的BaCl2未除去,得到的“精盐”中混有BaCl2杂质;D项,稀硝酸也能将I-氧化为I2,无法证明是H2O2将I-氧化,应使用稀盐酸或稀硫酸。
2.D A项,NH3可以用浓氨水和生石灰制取,可用湿润红色石蕊试纸检验,试纸变蓝说明NH3为碱性气体,正确;B项,浓硫酸与浓盐酸混合可以制取HCl气体,pH试纸变红,说明HCl气体为酸性气体,正确;C项,浓盐酸和二氧化锰加热可以制取Cl2,Cl2可以用淀粉碘化钾试液检验,试液变蓝,说明KI转化为I2,则说明Cl2有氧化性,正确;D项,SO2使品红溶液褪色体现的是SO2的漂白性,不是还原性,错误。
3.D A项,铁粉过量,应生成Fe2+,溶液不呈血红色,错误;B项,生成Cu2+和Fe2+,无黑色固体出现,错误;C项,铝箔受热表面生成Al2O3,Al2O3熔点高,包着熔化后的液态铝,使其不能滴下,错误;D项,Cu(OH)2和Mg(OH)2组成相似,溶度积小的优先生成,正确。
4.A B项,溶液显酸性,说明HS O3-的电离程度大于其水解程度,错误;C项,粗铜中含有的Zn、Fe等杂质也会放电生成Zn2+、Fe2+等进入电解液中,导致电解液中的Cu2+浓度减小,错误;D项,溶液变浑浊,说明c(Ca2+)·c(C O32-)>K sp(CaCO3),错误。
5.C二氧化氮和Br2都能氧化碘化钾生成碘单质,故A错误;潮湿的氢氧化钠能够与碘反应,不能通过升华法分离,故B错误;NH4NO3溶解吸热,温度降低,烧瓶中气体的压强减小,若看到瘪气球鼓起,则可证明NH4NO3溶解吸热,故C正确;浓硫酸与铜反应需要加热,故D错误。
提升题组6.C A项,装置正确但选用的药品不正确,不应使用NH4NO3,因为NH4NO3受热会分解生成N2O或N2等气体,使制得的氨气不纯,应使用NH4Cl和Ca(OH)2;B 项,NaOH溶液不应装在酸式滴定管中;D项,浓硝酸有挥发性,挥发出的HNO3蒸气也能与苯酚钠溶液反应生成苯酚,无法验证碳酸的酸性比苯酚强;铁钉在NaCl溶液中若发生析氢腐蚀,瓶内的气体压强会增大,若发生吸氧腐蚀,瓶内的气体压强会减小,故C项正确。
7.答案(1)吸水(2)Si+2HCl SiH2Cl2(3)d e f g b c d(4)P2O5或CaCl2尾气处理和防止空气中的水蒸气进入B中(5)SiCl4SiHCl3(6)SiH2Cl2+2Cl2SiCl4+2HCl(或SiH2Cl2+Cl2SiHCl3+HCl)解析(1)浓硫酸有吸水性,使浓盐酸更易挥发出HCl。
(2)根据原子守恒配平。
(3)A装置制取HCl,连接C装置干燥,从f进入D中反应,SiH2Cl2从g处挥发出来,在B装置中收集,SiH2Cl2的密度比空气大,导气管应长进短出,为防止空气中的水蒸气进入B中,应在B后接C装置。
(4)前面的装置C是用来干燥氯化氢气体的,应选用P2O5或CaCl2,后面装置C的作用为尾气处理和防止空气中的水蒸气进入B中,应选碱石灰。
(6)如果通入气体次序相反,SiH2Cl2会与Cl2继续反应,生成SiCl4、SiHCl3。
8.答案(1)当A中压力过大时,安全管中液面上升,使A瓶中压力稳定(2)碱酚酞(或甲基红)×100%(3)(c1V1-c2V2)×10-3×17w(4)偏低(5)防止硝酸银见光分解 2.8×10-3(6)+32CoCl2+2NH4Cl+10NH3+H2O22[Co(NH3)6]Cl3+2H2O温度过高过氧化氢分解、氨气逸出解析(1)安全管的作用主要是平衡装置内的压强,当装置内压力过大时,安全管中液面上升,使装置中压力稳定。
(2)装NaOH标准溶液应使用碱式滴定管,指示剂可选择酚酞或甲基红等。
(3)样品中氨的含量根据NH3消耗的盐酸标准溶液的量计算:ω=(c 1V1-c2V2)×10-3mol×17g·mol-1wg×100%。
(4)若装置气密性不好,则氨可能泄漏,消耗的盐酸标准溶液减少,则测定结果偏低。
(5)由于AgNO3见光易分解,故装AgNO3溶液选用棕色滴定管。
滴定终点时:c(Cr O42-)=K sp(Ag2CrO4)c2(Ag+)=1.12×10-12(2.0×10-5)2mol·L-1=2.8×10-3 mol·L-1。
(6)样品中钴、氨和氯的物质的量之比为1∶6∶3,故X的化学式为[Co(NH3)6]Cl3,Co的化合价为+3;制备X的化学方程式为2CoCl2+2NH4Cl+10NH3+H2O22[Co(NH3)6]Cl3+2H2O;由于反应物中含有H2O2和NH3,温度过高H2O2分解,氨气逸出,故制备过程中温度不能过高。
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