精修版高考化学二轮非选择题规范增分专练：综合实验设计题（含答案）.doc

精品文档高考化学综合实验设计题1(2013·郑州模拟)某化学学习小组设计下图实验装置(夹持装置略去)制备Cl2，并探究氯气的相关性质。(1)若A装置中固体药品为KClO3，则反应中每生成1 mol Cl2时转移电子的物质的量为_mol。(2)装置B既能除去氯气中的氯化氢，还能检测实验过程中装置C是否发生堵塞。若C中发生堵塞，则B中将观察到的现象是_。(3)装置C的作用是验证氯气是否具有漂白性，处是湿润的有色布条，则、处应加入的物质分别是_、_。来源:www.shulihua.net(4)设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘的非金属性。请简述能说明氯、溴、碘非金属性强弱的实验操作及现象：_。(5)请用化学方程式说明装置F的作用：_。(6)甲同学提出，装置F中的试剂可改用足量的Na2SO3溶液，乙同学认真思考后认为此法不可行。请用离子方程式解释乙认为不可行的原因：_。解析：(1)A装置中发生反应的化学方程式为KClO36HCl(浓)=KCl3Cl23H2O，由化学方程式可知，反应中每生成1 mol Cl2时转移 mol电子。(2)当装置C中发生堵塞时，将导致B装置的锥形瓶中气体压强增大，从而使B中长颈漏斗中液面上升，形成液柱。(3)氯气能使湿润的有色布条褪色，故处应加入干燥的有色布条，和处湿润的有色布条作对比，处应加固体干燥剂。(4)利用卤素单质之间的置换反应比较元素非金属性的强弱。(5)F为尾气吸收装置，发生反应的化学方程式为Cl22NaOH=NaClNaClOH2O。(6)若将F中的试剂换为Na2SO3溶液，则会产生污染环境的SO2气体。答案：(1)(2)B中长颈漏斗中液面上升，形成液柱(3)无水氯化钙(或硅胶、P2O5)干燥的有色布条(4)打开A中分液漏斗的活塞，一段时间后，D中的无色溶液变为橙色(橙红色或黄色)，说明氯的非金属性强于溴；打开D中活塞，将D中少量溶液放入装置E中，振荡，下层为紫红色，说明溴的非金属性强于碘(5)Cl22NaOH=NaClNaClOH2O(6)SOCl2H2O=SO2Cl2H、SO2H=SO2H2O2(2013·石家庄模拟)无水FeCl3呈棕红色，极易潮解，100左右时升华，工业上常用作有机合成催化剂。实验室可用下列装置(夹持仪器略去)制备并收集无水FeCl3。请回答：(1)装置A中反应的离子方程式为_。(2)装置F中所加的试剂为_。(3)导管b的作用为_；装置B的作用为_。(4)实验时应先点燃A处的酒精灯，反应一会儿后，再点燃D处的酒精灯，原因为_。(5)反应结束后，拆卸装置前，必须进行的操作是_。(6)为检验所得产品中是否含有FeCl2，可进行如下实验：取E中收集的产物少许，加水溶解，向所得溶液中加入一种试剂，该试剂为_(填序号)。Fe粉KSCN溶液酸性KMnO4溶液NaOH溶液解析：(1)MnO2与浓盐酸反应的离子方程式为MnO24H2ClMn2Cl22H2O。(2)F装置用于防止产物水解，所以F中盛放浓硫酸。(3)导管b的作用是平衡压强，使浓盐酸顺利流下；装置B的作用是除去Cl2中的HCl气体，同时判断实验过程中导管是否被产品堵塞。(4)装置中的空气会影响产品的纯度，所以点燃D处的酒精灯前必须排尽实验装置中的空气。(5)氯气有毒，在拆卸装置前必须被完全吸收。(6)可用酸性高锰酸钾溶液检验亚铁离子。答案：(1)MnO24H2ClMn2Cl22H2O(2)浓硫酸或浓H2SO4(3)平衡压强(或使浓盐酸顺利流下)除去Cl2中的HCl气体，判断实验过程中导管是否被产品堵塞(4)排尽实验装置中的空气(5)打开活塞a，通入空气，排出装置内残留的Cl2，保证吸收更彻底(其他合理答案均可)(6)3(2013·荆州质检)实验室用铜制取硫酸铜，将适量硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中，加热使之反应完全，通过蒸发、结晶得到硫酸铜晶体。(1)为了节约原料，硫酸和硝酸的最佳物质的量之比为_ ；为了吸收该反应中产生的尾气，可选择的最佳装置是_(填序号)。(2)为符合绿色化学的要求，某研究性学习小组进行如下 设计。方案1：以空气为氧化剂。将铜粉在仪器N中反复灼烧，使铜与空气充分反应生成氧化铜，再使氧化铜与稀硫酸反应。方案2：将空气或氧气直接通入到铜粉与烯硫酸的混合物中，发现在常温下几乎不反应。向反应液中加少量FeSO4，再通入空气或氧气，即发生反应，生成硫酸铜。反应完全后，加入物质甲调节pH，铁元素全部转化为Fe(OH)3沉淀(一般当铁离子的浓度下降到105mol·L1时，就认为沉淀完全)，然后过滤、浓缩、结晶。(已知：常温下，KspCu(OH)21022，KspFe(OH)31038)请回答下列问题：方案1中仪器N的名称是_。方案2中为了使铁元素全部沉淀，应调节pH至少为_。方案2中甲物质可选用_(填序号)。ACaOBNaOHCCuCO3 DCu2(OH)2CO3EFe2(SO4)3方案2反应中加入少量FeSO4可加速铜的氧化，用离子方程式解释其原因：_。解析：(1)3Cu3H2SO42HNO3=3CuSO42NO4H2O，因此硫酸和硝酸的最佳物质的量之比为32。NO与氢氧化钠溶液不反应，必须先使其与氧气反应生成NO2才能被氢氧化钠溶液吸收，故A错误，C、D的吸收效果不佳，最佳装置为B。(2)c3(OH)1033，解得c(OH)1011(mol·L1)，故pH3.0。根据Fe33H2OFe(OH)33H，可加入 CuCO3、Cu2(OH)2CO3等促使平衡正向移动，从而生成氢氧化铁沉淀而除去Fe3，并且不引入新杂质。答案：(1)32B(2)坩埚3.0CD4Fe2O24H=4Fe32H2O、2Fe3Cu=2Fe2Cu24(2013·唐山一模)正三价铁元素有一定的氧化性，FeCl3溶液吸收一定量SO2后溶液颜色发生变化。(1)反应的离子方程式为_。(2)除H，OH，H2O外，溶液中一定含有的微粒有_。AFe2BFe3CClDSOEH2SO3(3)对还不能确定的微粒存在情况提出合理的假设：假设1：只存在Fe3；假设2：只存在_；假设3：_。(4)设计实验方案，进行实验。写出实验步骤以及预期现象和结论。限选实验试剂：3 mol·L1H2SO4,1 mol·L1NaOH,0.01 mol·L1KMnO4,20%KSCN,3%H2O2，淀粉­KI溶液、紫色石蕊试液、品红溶液。实验步骤预期现象和结论步骤1：步骤2：解析：氧化剂(Fe3)与还原剂(SO2)反应，得到的氧化产物为SO，还原产物为Fe2，而原溶液中的Cl未参加反应。当氧化剂和还原剂恰好完全反应时，则没有Fe3和H2SO3；若氧化剂过量，则无H2SO3，而含有Fe3；若还原剂过量，则没有Fe3，而含有H2SO3。通常用KSCN溶液来检验Fe3，用品红溶液来检验H2SO3。答案：(1)2Fe3SO22H2O=2Fe24HSO(2)ACD(3)H2SO3既不存在Fe3，也不存在H2SO3(4)实验步骤来源:www.shulihua.net预期现象和结论步骤1：取少量溶液于试管A中，滴加23滴20%KSCN溶液(1)若溶液变血红色，则假设1成立(2)若溶液不变血红色，则假设2或3成立步骤2：另取少量溶液于试管B中，滴加23滴品红溶液(1)若溶液红色褪去，则假设2成立(2)若溶液呈红色，结合步骤1中(2)，则假设3成立或实验步骤预期现象和结论步骤1：取少量溶液于试管A中，滴加23滴淀粉­KI溶液(1)若溶液变蓝色，则假设1成立(2)若溶液不变蓝色，则假设2或3成立步骤2：另取少量溶液于试管B中，滴加23滴品红溶液(1)若溶液红色褪去，则假设2成立(2)若溶液呈红色，结合步骤1中(2)，则假设3成立5(2013·重庆高考)某研究小组利用如图装置探究温度对CO还原Fe2O3的影响(固定装置略)。(1)MgCO3的分解产物为_。(2)装置C的作用是_，处理尾气的方法为_。(3)将研究小组分为两组，按如图装置进行对比实验，甲组用酒精灯、乙组用酒精喷灯对装置D加热，反应产物均为黑色粉末(纯净物)。两组分别用产物进行以下实验：(已知：Fe2与K3Fe(CN)6反应产生蓝色沉淀)。步骤操作甲组现象乙组现象来源:www.shulihua.net1取黑色粉末加入稀盐酸溶解，无气泡溶解，有气泡2取步骤1中溶液，滴加K3Fe(CN)6溶液蓝色沉淀蓝色沉淀3取步骤1中溶液，滴加KSCN溶液变红无现象4向步骤3溶液中滴加新制氯水红色褪去先变红，后褪色乙组得到的黑色粉末是_。甲组步骤1中反应的离子方程式为_。乙组步骤4中，溶液变红的原因为_，溶液褪色可能的原因及其验证方法为_。从实验安全考虑，题图装置还可采取的改进措施是_。解析：本题考查CO与氧化铁反应的探究实验，意在考查考生对化学实验的设计与评价能力。(1)MgCO3的分解类似于CaCO3。(2)Zn粉与CO2反应制备CO时，CO2可能过量，C中氢氧化钠溶液可将过量的CO2除去。尾气中的CO会污染空气，可用点燃的方法除去。(3)根据表格中的信息可知，甲、乙两组实验所得黑色固体分别是Fe3O4、Fe。Fe3O4可视为FeO·Fe2O3。FeO、Fe2O3与盐酸反应的化学方程式分别为FeO2HCl=FeCl2H2O、Fe2O36HCl=2FeCl33H2O，叠加得Fe3O48HCl=FeCl22FeCl34H2O，改写成离子方程式为Fe3O48H=2Fe3Fe24H2O。乙组实验步骤3得到的溶液中含有Fe2而无Fe3，滴加新制氯水变红是由于Fe2被氧化为Fe3，溶液随后褪色，可能是由于Cl2将SCN氧化，欲验证此结论是否正确，可向溶液中重新滴加KSCN溶液，观察是否重新出现红色。若出现红色，则假设成立，否则不成立。B装置温度较高，若发生倒吸，则会造成玻璃管炸裂，因此可在装置BC之间增加防倒吸装置。答案：(1)MgO、CO2(2)除CO2点燃(3)FeFe3O48H=2Fe3Fe24H2OFe2被氧化为Fe3，Fe3遇SCN显红色假设SCN被Cl2氧化，向溶液中加入KSCN溶液，若出现红色，则假设成立(其他合理答案即可)在装置BC之间添加装置E防倒吸(其他合理答案均可)6(2013·西城模拟)某小组取一定质量的FeSO4固体，利用下图装置进行实验。实验实验过程实现现象通入一段时间N2，加热A中固体变为红棕色，B中有白色沉淀，D试管中有无色液体用带有火星的木条靠近装置D的导管口木条复燃充分反应，停止加热，冷却后，取A中固体，加盐酸固体溶解，溶液呈黄色将所得溶液滴入D试管中溶液变为浅绿色已知：SO2熔点72，沸点10；SO3熔点16.8，沸点44.8 。(1)实验反应的离子方程式是_。(2)分解过程除产生使木条复燃的气体外，仅由A中固体颜色变化推测，还一定有_气体，依据是_。(3)实验反应的离子方程式是_。(4)某同学依据B中的现象，认为FeSO4分解一定有SO3生成。你认为是否正确，并说明原因：_(用必要的文字和化学方程式解释)。解析：加热FeSO4固体，根据实验现象及氧化还原反应知识，FeSO4分解生成Fe2O3和O2外，还有SO2生成。因为FeSO4分解生成的O2和SO2在水溶液中发生反应生成H2SO4，故无论FeSO4分解时是否有SO3产生，B中都有白色沉淀；若有SO3产生，C中的浓硫酸可吸收SO3。O2和SO2进入D中，在冰盐水混合物作用下，SO2变为无色液体，将FeCl3溶液滴入D试管中，发生反应：2Fe3SO22H2O=2Fe2SO4H。答案：(1)Fe2O36H=2Fe33H2O(2)SO2有Fe2O3生成，在FeSO4中只有6价S有氧化性(能被还原)，因此一定有SO2生成(3)2Fe3SO22H2O=2Fe2SO4H(4)不正确，因为分解反应有O2和SO2生成，水溶液中发生反应：2SO2O22H2O=2H2SO4，故无论分解反应是否有SO3生成，都会有此现象7(2013·海淀模拟)资料显示：镁与饱和碳酸氢钠溶液反应产生大量气体和白色不溶物。某同学设计了如下实验方案探究反应原理并验证产物。(1)提出假设实验：用砂纸擦去镁条表面氧化膜，将其放入盛有适量滴有酚酞的饱和碳酸氢钠溶液的试管中，迅速反应，产生大量气泡和白色不溶物，溶液由浅红变红。该同学对反应中产生的白色不溶物做出如下猜测：猜测1：白色不溶物可能为_；猜测2：白色不溶物可能为MgCO3；来源:www.shulihua.net猜测3：白色不溶物可能是碱式碳酸镁xMgCO3·yMg(OH)2。(2)设计定性实验确定产物并验证猜测：实验序号实验实验现象结论实验将实验 中收集到的气体点燃能安静燃烧、产生淡蓝色火焰气体成分为_实验取实验 中的白来源:www.shulihua.net数理化网色不溶物，洗涤，加入足量_白色不溶物可能含有MgCO3实验取实验 中的澄清液，向其中加入少量CaCl2稀溶液产生白色沉淀溶液中存在_(3)为进一步确定实验的产物，设计定量实验方案，如图所示：称取实验中所得干燥、纯净的白色不溶物22.6 g，充分加热至不再产生气体为止，并使分解产生的气体全部进入装置A和B中。实验前后装置A增重1.8 g，装置B增重8.8 g，试确定白色不溶物的化学式为_。(4)请结合化学用语和化学平衡移动原理解释Mg和饱和NaHCO3溶液反应产生大量气泡的原因：_。解析：(3)装置A增重1.8 g，吸收的是H2O，装置B增重8.8 g，吸收的是CO2，则白色不溶物为碱式碳酸镁，充分加热后得到的固体为MgO。n(H2O)0.1 mol，n(CO2)0.2 mol，故n(MgO)0.3 mol，根据元素守恒，可写出该白色不溶物的化学式。答案：(1)Mg(OH)2(2)氢气稀盐酸(合理均可)产生气泡，沉淀全部溶解CO(3)2MgCO3·Mg(OH)2或Mg(OH2)·2MgCO3或Mg3(OH)2(CO3)2(4)NaHCO3溶液中存在平衡：HCOHCO、H2OHOH。Mg和H反应生成H2和Mg2，Mg2跟OH、CO生成难溶物Mg(OH)2·2MgCO3，则H、OH、CO的浓度均降低，促使上述两平衡均向右移动，故Mg和饱和NaHCO3溶液反应产生大量气体H2