2018版高考化学总复习专题十化学实验方案的设计与评价题型冲关

课时4 化学实验方案的设计与评价1．过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)是一种集洗涤、漂白、杀菌于一体的氧系漂白剂，该晶体具有Na2CO3和H2O2的双重性质。

利用图2装置制备过碳酸钠，在冷水浴中充分反应后，按图1流程可获得过碳酸钠产品。

图2(1)恒压滴液漏斗中支管的作用是_________________________________。

(2)制备过碳酸钠的关键是________________________。

(3)如果配制过碳酸钠的水中含有铁离子，不仅会削弱洗涤剂的去污能力，甚至完全失去杀菌作用。

试分析其中的原因_________________________________(写出其中一种即可，用方程式表示)。

(4)某化学学习小组为了定性探究铁离子对这种新型漂白剂的不良影响，取该漂白剂100 mL，加入25 g FeCl3固体，产生大量无色无味气体，用贮气瓶收集气体。

请选用下列试剂和实验用品完成气体成分的探究过程：0.1 mol/L NaOH溶液、8.0 mol/L NaOH溶液、澄清石灰水、0.01 mol/L KMnO4溶液、BaCl2稀溶液、品红溶液、蒸馏水、木条、酒精灯、火柴、洗气瓶。

①提出假设：对该气体成分提出合理假设。

假设1：气体是O2；假设2：气体是________；假设3：气体是CO2。

②设计方案：设计实验方案证明你的假设，在下表中完成实验步骤、预期现象与结论。

顺利流下。

(2)温度高时H 2O 2易分解，故控制好反应温度是关键。

(3)铁离子可以作催化剂，使过氧化氢分解，另外铁离子和碳酸根离子可以发生水解相互促进的反应。

(4)无色无味气体可能是O 2或CO 2或CO 2和O 2二者的混合气体。

检验CO 2用澄清石灰水，检验O 2用带火星的木条。

答案 (1)使液体顺利流下(2)控制反应温度(3)2H 2O 2=====Fe 3＋2H 2O ＋O 2↑或2Fe 3＋＋3CO 2－3＋3H 2O===2Fe(OH)3↓＋3CO 2↑(4)①CO 2和O 2②2242体的方法制取CO 气体，反应方程式为：H 2C 2O 4·x H 2O=====△CO↑＋CO 2↑＋(x ＋1)H 2O 。

下图为分解草酸晶体，用干燥纯净的CO 还原CuO 制取Cu ，并收集CO 的实验装置(略去铁架台、铁夹等支撑夹持装置)，回答下列问题。

(1)C 装置中盛放的试剂是________(填化学式)，E 装置的作用是______________________________。

(2)实验过程中涉及如下操作：①点燃A 处的酒精灯 ②熄灭A 处的酒精灯 ③点燃D 处的酒精灯 ④熄灭D 处的酒精灯，这4步操作由先到后的顺序为________(填序号)。

点燃D 处酒精灯前必须要进行的操作是________。

(3)用酸性高锰酸钾溶液滴定草酸晶体，求x 的值。

实验步骤：准确称取1.17 g 草酸晶体，配成100 mL 溶液；取出20.00 mL 于锥形瓶中，再向瓶中加入足量稀H 2SO 4；用0.050 0 mol/L 酸性高锰酸钾溶液滴定，滴定至终点时消耗高锰酸钾溶液16.00 mL 。

滴定时，所发生的反应为：2MnO －4＋5H 2C 2O 4＋6H ＋===10CO 2↑＋2Mn 2＋＋8H 2O 。

①配制草酸溶液除需要玻璃棒、烧杯，还一定需要的玻璃仪器有______________。

②x ＝________。

(4)为探究催化剂对化学反应速率的影响，在甲、乙试管中分别加入下列物质：则x ____________________________________。

解析 (1)B 中试剂为NaOH 溶液等，目的是除去混合气体中的二氧化碳和草酸蒸气，C 中试剂为浓硫酸，目的是干燥CO 气体；D 中CuO 与CO 反应制取Cu ；E 为安全瓶，起到防倒吸的作用；F 中试剂为澄清石灰水，除去二氧化碳气体。

(2)CO 气体的纯度不足时点燃会发生爆炸现象，所以应该先点燃A 处酒精灯，用生成的CO 将装置中空气排净，然后再点燃D 处的酒精灯；熄灭酒精灯时恰好相反，先熄灭D 处酒精灯，然后再熄灭A 处酒精灯，所以正确的操作顺序为：①③④②；避免发生爆炸现象，所以点燃D 处酒精灯前必须要检验CO 的纯度。

(3)①配制100 mL 草酸溶液除需要玻璃棒、烧杯，还需要选用100 mL 容量瓶，定容时还需要胶头滴管；②16.00 mL 0.050 0 mol/L 高锰酸钾溶液中含有高锰酸钾的物质的量为：0.050 0 mol/L×0.016 L＝0.000 8 mol,100 mL 该草酸溶液能够消耗高锰酸钾的物质的量为：0.000 8 mol×100 mL 20.00 mL＝0.004 mol ，根据反应2MnO －4＋5H 2C 2O 4＋6H ＋===10CO 2↑＋2Mn 2＋＋8H 2O 可知1.17 g 样品中含有草酸的物质的量为：0.004 mol×52＝0.01 mol ，草酸的质量为：90 g/mol×0.01 mol＝0.9 g ，含有结晶水的物质的量为：1.17 g －0.9 g 18 g/mol＝0.015 mol ，则该草酸晶体中x ＝0.015 mol 0.01 mol＝1.5。

(4)为探究催化剂对化学反应速率的影响，除了有催化剂和无催化剂以外，其他条件必须完全相同，则x ＝2、y ＝4；催化剂能够加快反应速率，则加入MnSO 4固体的试管中溶液褪色速率比未加的快。

答案 (1)浓硫酸 安全瓶(或防倒吸)(2)①③④②验纯(3)①100 mL容量瓶、胶头滴管②1.5(4)2 4 加入MnSO4固体的试管中溶液褪色速率比未加的快3．将绿矾(FeSO4·7H2O)在隔绝空气条件下加强热分解。

已知产物全部为氧化物。

为探究绿矾分解的产物，某同学进行了以下实验：【实验一】为探究固体产物中铁元素的价态，该同学将固体产物溶于足量的稀硫酸得到相应溶液，进行以下猜想和实验：(1)实验开始时，点燃B处酒精喷灯之前应先打开A处活塞通CO2，其目的是_____________________________________________。

(2)装置图中C的作用是_______________________________。

(3)该组同学称取了55.6 g绿矾按如图装置进行实验，待绿矾分解完全后，测得D瓶中沉淀的质量为23.3 g，根据这些数据，可以得知，绿矾分解的化学方程式为_________________________________________________。

(4)该组同学设计的装置存在着一个明显的缺陷是_______________________。

解析【实验一】由题意知绿矾分解的产物全为氧化物，则铁元素可能为＋2价，也可能为＋3价，或者既有＋2价又有＋3价。

＋2价铁具有还原性，可使酸性高锰酸钾溶液褪色，＋3价铁遇KSCN溶液生成血红色物质，利用这些性质可以检验铁元素的价态。

【实验二】(1)FeSO 4具有还原性，能够被空气中的氧气氧化，实验开始时先通CO 2的目的是排净装置内的空气防止FeSO 4·7H 2O 被氧化。

(2)本实验有加热装置，反应产生气体，气体与氯化钡溶液反应产生白色沉淀，导气管内压强减小，容易发生倒吸，C 为防倒吸装置。

(3)55.6 g 绿矾的物质的量为55.6 g278 g·mol－1＝0.2 mol ，那么分解前硫元素的物质的量为0.2 mol ，白色沉淀为硫酸钡，其物质的量为23.3 g 233 g·mol－1＝0.1 mol ，所以除了SO 3以外还应有SO 2，其物质的量也为0.1 mol ，因此绿矾分解的化学方程式是2FeSO 4·7H 2O=====△Fe 2O 3＋SO 2↑＋SO 3↑＋14H 2O 。

(4)二氧化硫会污染环境，应添加尾气处理装置。

答案 【实验一】猜想一：＋2 褪色猜想二：＋3 血红 无变化猜想三：血红 褪色【实验二】(1)排净装置内的空气(2)防止产生倒吸(3)2FeSO 4·7H 2O=====△Fe 2O 3＋SO 2↑＋SO 3↑＋14H 2O(4)未进行尾气处理4．已知草酸晶体(H 2C 2O 4·n H 2O)在101 ℃时开始熔化，150 ℃时开始升华，175 ℃时开始分解；草酸钙和草酸氢钙均为白色不溶物。

某研究性学习小组的同学选用下面的某些仪器(夹持装置略去)进行“草酸晶体受热分解的部分产物的验证”的实验：(1)仪器X 的名称是________，实验中X 的作用是____________________，甲同学进行实验时仪器的接口顺序为：________。

①若B 中溶液变浑浊，则证明分解的产物中有________；若F 中的固体由黑色变成红色，则说明分解产物中有________。

②彻底处理掉本实验中的尾气的最好方法是______________________。

③假若上述现象均已发生，则草酸晶体分解的化学方程式为__________________________________________________。

(2)乙同学进行实验时仪器的接口连接顺序为abcdef ，实验过程中发现D 中有黑色固体生成，经查阅资料知此固体为金属单质，则D 中反应的化学方程式为_____________________________________________________________________________________________________________________。

(3)丙同学待甲同学的实验结束后，将烧瓶内的液体与B 中的沉淀混合在一起，结果发现有无色无味的气体及新的固体生成，由此他认为烧瓶中还存在没有分解的草酸且草酸是强酸，请对他的结论进行评价___________。

(4)设计一种方案确定草酸钙中是否含有碳酸钙：______________________________________________________________________________________。

解析 (1)由草酸能升华且与Ca(OH)2反应生成白色沉淀知，草酸对CO 2的检验存在干扰，因此球形冷凝管的作用是冷凝回流，避免汽化的草酸对CO 2的检验产生干扰。

从A 中出来的气体中含有CO 2、CO 及少量的H 2O(g)，应先用澄清的石灰水检验CO 2，再用NaOH 溶液除去CO 2，浓硫酸吸收H 2O ，最后用CuO 检验CO 。

CO 属于可燃性有毒气体，故可采取点燃的方法进行尾气处理。