2020版名师导学高考新课标化学第一轮总复习考点集训(三十三)化学实验方案的设计与评价含解析

考点集训(三十三) 化学实验方案的设计与评价(建议用时：40分钟)(对应考点集训第287页)[A 级 基础达标]1．已知CaO 2在350 ℃迅速分解生成CaO 和O 2。

下图是实验室测定产品中CaO 2含量的装置(夹持装置省略)。

若所取产品质量是m g ，测得气体体积为V mL(已换算成标准状况)，则产品中CaO 2的质量分数为________(用字母表示)。

过氧化钙的含量也可用重量法测定，需要测定的物理量有________________________________________________________________________。

[解析] 已知CaO 2在350 ℃迅速分解生成CaO 和O 2。

反应的方程式是2CaO 2=====350 ℃2CaO ＋O 2↑。

根据方程式可知，每有2 mol CaO 2发生反应，会产生1 mol O 2，在标准状况下体积是22.4 L 。

现在产生标准状况下的氧气体积是VmL ，则氧气的物质的量是n (O 2)＝V ×10－3 L 22.4 L/mol ；则反应的CaO 2的物质的量是n (CaO 2)＝2n (O 2)＝V ×10－311.2 mol ，则产品中CaO 2的质量分数为φ＝[n (CaO 2)M ÷m ]×100%＝[V ×10－311.2 mol ×72 g/mol ÷m ]×100%＝9V 14m %。

过氧化钙的含量也可用重量法测定，需要测定的物理量有灼烧前过氧化钙的质量及物质质量不再发生改变时剩余固体的质量。

[答案] 9V 14m% 加热前过氧化钙及加热后固体质量不再发生改变时试管中固体的质量 2．(2019·西安模拟)某红色固体粉末样品可能含有Fe 2O 3和Cu 2O 中的一种或两种，某化学兴趣小组对其组成进行探究。

完成下列各空格。

①提出假设：假设1：只存在Fe 2O 3；假设2：________；假设3：既存在Fe 2O 3也存在Cu 2O 。

②查找资料：Cu 2O 在酸性溶液中会发生反应：Cu 2O ＋2H ＋===Cu ＋Cu 2＋＋H 2O 。

③实验方案设计与分析：方案一：步骤一：取少量样品于烧杯中，加入过量浓硝酸，产生一种红棕色的气体。

由此可得出假设________不成立，写出产生上述气体的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

步骤二：取少量步骤一溶液置于试管中滴加________________________________________________________________________，振荡，若________，则说明假设3成立。

方案二：取少量样品于烧杯中，加入过量稀硫酸，若固体全部溶解，说明假设________不成立。

方案三：同学们设计了如下实验方案测定该样品中Fe 2O 3的质量分数(装置气密性良好，假设样品完全反应)：步骤一：取样品并称量该样品的质量为m 1；步骤二：测出反应前广口瓶和瓶内物质总质量m 2；步骤三：测出反应后广口瓶和瓶内物质总质量m 3；步骤四：计算得出矿物样品中Fe 2O 3的质量分数。

讨论分析：该实验方案________(填“能”或“不能”)测出矿物中Fe 2O 3的质量分数。

不改变装置和药品，通过计算得出矿物中Fe 2O 3的质量分数，你还可以通过测定________________。

若测得m 1为3.04 g ，m 3＝m 2＋1.76 g ，则原样品中Fe 2O 3的质量分数为________(结果保留4位有效数字)。

[解析] 由于红色物质可能是Fe 2O 3、Cu 2O ，所以可能是一种或两种，所以假设2是只存在Cu 2O ；方案一中，步骤一加入浓硝酸产生红棕色气体即NO 2，即红色物质与硝酸发生氧化还原反应，红色物质中必须含还原性物质即Cu 2O ，所以假设1错误；由于已经证明含Cu 2O ，证明假设3只需证明含Fe 2O 3，所以步骤二中，可先加盐酸溶解，再用KSCN 溶液检验Fe 3＋。

方案二加硫酸固体全部溶解，说明不含Cu 2O ，因为Cu 2O 与稀硫酸反应会生成不溶物质铜。

方案三能准确测出矿物中氧化铁的质量分数，因为氢氧化钙增重即为反应生成CO 2的质量；也可通过测玻璃管反应后的质量和广口瓶中沉淀的质量来计算样品纯度；若测得广口瓶增重1.76 g 即生成CO 2为0.04 mol ，则Cu 2O 、Fe 2O 3中氧原子物质的量为0.04 mol ，设两物质物质的量分别为x 、y ，则144 g·mol －1x ＋160 g·mol －1y ＝3.04 g ，x ＋3y＝0.04 mol ，则y ＝0.01 mol ，x ＝0.01 mol ，所以Fe 2O 3的质量分数为0.01 mol ×160 g·mol －13.04 g ×100%≈52.63%。

[答案] 只存在Cu 2O 1Cu 2O ＋6HNO 3(浓)===2Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋3H 2OKSCN 溶液 溶液显红色 2 能玻璃管反应后固体的质量和广口瓶中沉淀的质量(其他合理答案均可) 52.63%3．(2018·厦门质检)亚硝酰氯(NOCl)的沸点为－5.5 ℃，具有刺鼻恶臭味，在潮湿空气中易水解，溶于浓硫酸，是有机合成中的重要试剂。

某同学用如图装置，由NO 与干燥纯净的Cl 2反应制备NOCl 。

已知：①Cl 2沸点为－34.6 ℃，NO 2Cl 沸点为－15 ℃②2NO ＋Cl 2===2NOCl 2NO 2＋Cl 2===2NO 2Cl回答下列问题：(1)铜与稀硝酸反应的化学方程式为____________________________________________________________________________________________；装置A中设计了可上下移动的铜丝，其优点是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(2)图中实验装置的连接顺序为a―→________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(3)实验时，先制取氯气使其充满除A、B、C外的整套装置，目的是____________________；装置中充满氯气后，下一步是制取NO，具体操作是________________________________________________________________________；E中冰盐水的温度可低至－22 ℃，其作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(4)该同学的实验设计可能的不足之处是________________________(答出一条即可)。

(5)若无C装置，则不利于NOCl的制备，主要原因是__________________________(用化学方程式表示)。

[解析](1)Cu被稀HNO3氧化为Cu2＋，稀HNO3被还原成NO，根据化合价升降守恒配平即可；可上下移动的铜丝设计的目的是节约药品，通过铜丝的拉动，可以控制反应的开始与结束。

(2)Cl2由气体发生装置a出来，连接净化除杂装置，先通过饱和食盐水(d、e)除去HCl气体，再通过浓H2SO4(b、c)除去水蒸气，再连接反应装置(i、j)，再通过干燥管(f、g)防止空气中水蒸气进入导致产物水解，最后通过NaOH溶液除尾气。

(3)由于NO易被氧化，故需先通氯气赶尽装置中的O2；打开止水夹目的是保证装置畅通，使气体顺利通过，将铜丝伸入稀HNO3中即可启动反应产生NO；NOCl的沸点为－5.5 ℃，采取低温冷却的目的是液化NOCl。

(4)该实验中先通Cl2，后通NO，部分NO会被B和C装置上部的O2氧化，导致产物不纯。

(5)题干中提示NOCl在潮湿的空气中易发生水解，故若没有C装置，会发生NOCl的水解反应，得到HNO2和HCl。

[答案](1)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O可控制反应的开始和停止(其他合理答案均可)(2)d、e→b、c→i、j→f、g→h(3)排出装置中的空气打开止水夹，并将铜丝插入稀硝酸中将NOCl冷凝为液态(4)B、C上部的空气会将NO氧化(或E中制得的NOCl产品中可能混有少量NO2Cl)(5)NOCl＋H2O===HNO2＋HCl4．氧化还原滴定实验与中和滴定类似，是用已知浓度的氧化剂溶液滴定未知浓度的还原剂溶液或反之。

现用0.001 mol/L酸性KMnO4溶液滴定未知浓度的NaHSO3溶液，请回答下列问题：(1)完成滴定的离子方程式：________MnO－4＋________HSO－3＋________===________Mn2＋＋________＋________H2O(2)该滴定实验的仪器及用品除了铁架台、滴定管夹外，还需要下列________(填序号)。

A．酸式滴定管B．碱式滴定管C．漏斗D．锥形瓶E．烧杯F．白纸(3)KMnO4溶液不能用________(填“酸”或“碱”)式滴定管盛装，原因是________________________________________________________________________。