2018年高考化学真题分类汇编专题13：化学实验方案的设计与评价

试卷更新日期：2018-08-01 类型：二轮复习

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一、单选题

1. 根据下列实验操作和现象所得出的结论正确的是（）

选项	实验操作和现象	结论
A	向苯酚浊液中滴加Na₂CO₃溶液，浊液变清	苯酚的酸性强于H₂CO₃的酸性
B	向碘水中加入等体积CCl₄ ，振荡后静置，上层接近无色，下层显紫红色	I₂在CCl₄中的溶解度大于在水中的溶解度
C	向CuSO₄溶液中加入铁粉，有红色固体析出	Fe²⁺的氧化性强于Cu²⁺的氧化性
D	向NaCl、NaI的混合稀溶液中滴入少量稀AgNO₃溶液，有黄色沉淀生成	K_sp(AgCl) >K_sp(AgI)

A、A B、B C、C D、D

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二、实验探究题

2. 某小组在实验室中探究金属钠与二氧化碳的反应。回答下列问题：

(1)、选用如图所示装置及药品制取CO₂。打开弹簧夹，制取CO₂。为了得到干燥、纯净的CO₂ ，产生的气流应依次通过盛有、的洗气瓶(填试剂名称)。反应结束后，关闭弹簧夹，可观察到的现象是。不能用稀硫酸代替稀盐酸，其原因是。

(2)、金属钠与二氧化碳反应的实验步骤及现象如下表：

步骤	现象
将一小块金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入盛有CO₂的集气瓶中。充分反应，放置冷却	产生大量白烟，集气瓶底部有黑色固体产生，瓶壁上有白色物质产生
在集气瓶中加入适量蒸馏水，振荡、过滤	滤纸上留下黑色固体，滤液为无色溶液

①为检验集气瓶瓶壁上白色物质的成分，取适量滤液于2支试管中，向一支试管中滴加1滴酚酞溶液，溶液变红：向第二支试管中滴加澄清石灰水，溶液变浑浊。据此推断，白色物质的主要成分是(填标号)。

A.Na₂O B．Na₂O₂ C．NaOH D．Na₂CO₃

②为检验黑色固体的成分，将其与浓硫酸反应，生成的气体具有刺激性气味。据此推断黑色固体是。

③本实验中金属钠与二氧化碳反应的化学方程式为。

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3. 以Cl₂、NaOH、(NH₂)₂CO（尿素）和SO₂为原料可制备N₂H₄·H₂O（水合肼）和无水Na₂SO₃ ，其主要实验流程如下：
已知：①Cl₂+2OH⁻=ClO⁻+Cl⁻+H₂O是放热反应。
②N₂H₄·H₂O沸点约118 ℃，具有强还原性，能与NaClO剧烈反应生成N₂。

(1)、步骤Ⅰ制备NaClO溶液时，若温度超过40 ℃，Cl₂与NaOH溶液反应生成NaClO₃和NaCl，其离子方程式为；实验中控制温度除用冰水浴外，还需采取的措施是。

(2)、步骤Ⅱ合成N₂H₄·H₂O的装置如题19图−1所示。NaClO碱性溶液与尿素水溶液在40 ℃以下反应一段时间后，再迅速升温至110 ℃继续反应。实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是；使用冷凝管的目的是。

(3)、步骤Ⅳ用步骤Ⅲ得到的副产品Na₂CO₃制备无水Na₂SO₃（水溶液中H₂SO₃、 ${HSO}_{3}^{-}$ 、 ${SO}_{3}^{2 -}$ 随pH的分布如题19图−2所示，Na₂SO₃的溶解度曲线如题19图−3所示）。
①边搅拌边向Na₂CO₃溶液中通入SO₂制备NaHSO₃溶液。实验中确定何时停止通SO₂的实验操作为。
②请补充完整由NaHSO₃溶液制备无水Na₂SO₃的实验方案：，用少量无水乙醇洗涤，干燥，密封包装。

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4. 烟道气中的NO_x是主要的大气污染物之一，为了监测其含量，选用如下采样和检测方法。回答下列问题：
Ⅰ.采样

采样步骤：
①检验系统气密性；②加热器将烟道气加热至140℃；③打开抽气泵置换系统内空气；④采集无尘、干燥的气样；⑤关闭系统，停止采样。

(1)、A中装有无碱玻璃棉，其作用是。

(2)、C中填充的干燥剂是（填序号）。
a.碱石灰
b.无水CuSO₄
c.P₂O₅

(3)、用实验室常用仪器组装一套装置，其作用是与D（装有碱液）相同，在虚线框中画出该装置的示意图，标明气体的流向及试剂。

(4)、采样步骤②加热烟道气的目的是。

(5)、Ⅱ.NO_x含量的测定
将v L气样通入适量酸化的H₂O₂溶液中，使NO_x完全被氧化为NO₃⁻ ，加水稀释至100.00 mL。量取20.00 mL该溶液，加入v₁ mL c₁ mol·L⁻¹ FeSO₄标准溶液（过量），充分反应后，用c₂ mol·L⁻¹ K₂Cr₂O₇标准溶液滴定剩余的Fe²⁺ ，终点时消耗v₂ mL。
NO被H₂O₂氧化为NO₃⁻的离子方程式是。

(6)、滴定操作使用的玻璃仪器主要有。

(7)、滴定过程中发生下列反应：
3Fe²⁺+NO₃⁻+4H⁺=NO↑+3Fe³⁺+2H₂O
Cr₂O₇²⁻+ 6Fe²⁺ +14H⁺=2Cr³⁺ +6Fe³⁺+7H₂O
则气样中NO_x折合成NO₂的含量为mg·m⁻³。

(8)、判断下列情况对NO_x含量测定结果的影响（填“偏高” 、“偏低”或“无影响 ”）
若缺少采样步骤③，会使测试结果。
若FeSO₄标准溶液部分变质，会使测定结果。

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5. 实验小组制备高铁酸钾(K₂F_eO₄)并探究其性质。
资料：K₂FeO₄为紫色固体，微溶于KOH溶液：具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生O₂，在碱性溶液中较稳定。

(1)、制备K₂FeO₄(夹持装置略)
①A为氯气发生装置。A中反应方程式是(锰被还原为Mn²⁺)。
②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。
③C中得到紫色固体和溶液。C中Cl₂发生的反应有3Cl₂+2Fe(OH)₃+10KOH=2K₂FeO₄+6KCl+8H₂O，另外还有。

(2)、探究K₂FeO₄的性质
①取C中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液a，经检验气体中含有Cl₂ ，为证明是否K₂FeO₄氧化了Cl^-而产生Cl₂ ，设计以下方案：
Ⅰ.由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有离子，但该离子的产生不能判断一定是K₂FeO₄将Cl^-氧化，还可能由产生(用方程式表示)。
Ⅱ.方案Ⅱ可证明K₂FeO₄氧化了Cl^- ，用KOH溶液洗涤的目的是。
②根据K₂FeO₄的制备实验得出：氧化性Cl₂ $FeO {}_{4}^{2 -}$ (填“>”或“<”)，而方案Ⅱ实验表明，Cl₂和 $FeO {}_{4}^{2 -}$ 的氧化性强弱关系相反，原因是。
③资料表明，酸性溶液中的氧化性 $FeO {}_{4}^{2 -}$ >MnO₄^- ，验证实验如下：将溶液b滴入MnSO₄和足量H₂SO₄的混合溶液中，振荡后溶液呈浅紫色，该现象能否证明氧化性 $FeO {}_{4}^{2 -}$ > MnO₄^- ，若能，请说明理由；若不能，进一步设计实验方案。理由或方案：。

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三、综合题

6. 硫代硫酸钠晶体（Na₂S₂O₃·5H₂O，M=248 g·mol⁻¹）可用作定影剂、还原剂。回答下列问题：

(1)、已知：K_sp(BaSO₄)=1.1×10⁻¹⁰ ， K_sp(BaS₂O₃)=4.1×10⁻⁵。市售硫代硫酸钠中常含有硫酸根杂质，选用下列试剂设计实验方案进行检验：
试剂：稀盐酸、稀H₂SO₄、BaCl₂溶液、Na₂CO₃溶液、H₂O₂溶液
实验步骤
现象
①取少量样品，加入除氧蒸馏水
②固体完全溶解得无色澄清溶液
③
④ ，有刺激性气体产生
⑤静置，
⑥

(2)、利用K₂Cr₂O₇标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测定步骤如下：
①溶液配制：称取1.2000 g某硫代硫酸钠晶体样品，用新煮沸并冷却的蒸馏水在中溶解，完全溶解后，全部转移至100 mL的中，加蒸馏水至。
②滴定：取0.00950 mol·L⁻¹的K₂Cr₂O₇标准溶液20.00 mL，硫酸酸化后加入过量KI，发生反应： Cr₂O₇²⁻+6I⁻+14H⁺=3I₂+2Cr³⁺+7H₂O。然后用硫代硫酸钠样品溶液滴定至淡黄绿色，发生反应：I₂+2S₂O₃²⁻=S₄O₆²⁻+2I⁻。加入淀粉溶液作为指示剂，继续滴定，当溶液，即为终点。平行滴定3次，样品溶液的平均用量为24.80 mL，则样品纯度为%（保留1位小数）。

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7. NO_x（主要指NO和NO₂）是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NO_x是环境保护的重要课题。

(1)、用水吸收NO_x的相关热化学方程式如下：
2NO₂（g）+H₂O（l）=HNO₃（aq）+HNO₂（aq） ΔH=−116.1 kJ·mol⁻¹
3HNO₂（aq）=HNO₃（aq）+2NO（g）+H₂O（l） ΔH=75.9 kJ·mol⁻¹
反应3NO₂（g）+H₂O（l）=2HNO₃（aq）+NO（g）的ΔH=kJ·mol⁻¹。

(2)、用稀硝酸吸收NO_x ，得到HNO₃和HNO₂的混合溶液，电解该混合溶液可获得较浓的硝酸。写出电解时阳极的电极反应式：。

(3)、用酸性(NH₂)₂CO水溶液吸收NO_x ，吸收过程中存在HNO₂与(NH₂)₂CO生成N₂和CO₂的反应。写出该反应的化学方程式：。

(4)、在有氧条件下，新型催化剂M能催化NH₃与NO_x反应生成N₂。
①NH₃与NO₂生成N₂的反应中，当生成1 mol N₂时，转移的电子数为mol。
②将一定比例的O₂、NH₃和NO_x的混合气体，匀速通入装有催化剂M的反应器中反应（装置见题20图−1）。
反应相同时间NO_x的去除率随反应温度的变化曲线如题20图−2所示，在50～250 ℃范围内随着温度的升高，NO_x的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是；当反应温度高于380 ℃时，NO_x的去除率迅速下降的原因可能是。

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8. 我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿（ZnS，含有 $S i O_{2}$ 和少量FeS、CdS、PbS杂质）为原料制备金属锌的流程如图所示：

相关金属离子 $[C_{o} (M^{m}) = 0.1 m o l \cdot L^{- 1}]$ 形成氢氧化物沉淀的pH范围如下：

金属离子 $F e^{3 +}$ $F e^{2 +}$ $Z n^{2 +}$ $C d^{2 +}$

开始沉淀的pH 1.5 6.3 6.2 7.4

沉淀完全的pH 2.8 8.3 8.2 9.4

回答下列问题：

(1)、焙烧过程中主要反应的化学方程式为。

(2)、滤渣1的主要成分出 $S i O_{2}$ 外还有；氧化除杂工序中ZnO的作用是.若不通入氧气，其后果是。

(3)、溶液中的 $C d^{2 +}$ 可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为。

(4)、电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为；沉积锌后的电解液可返回工序继续使用。

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9. 碱式硫酸铝溶液可用于烟气脱硫。室温下向一定浓度的硫酸铝溶液中加入一定量的碳酸钙粉末，反应后经过滤得到碱式硫酸铝溶液，反应方程式为
（2−x）Al₂(SO₄)₃+3xCaCO₃+3xH₂O=2[（1−x）Al₂(SO₄)₃·xAl(OH)₃]+3xCaSO₄↓+3xCO₂↑
生成物（1−x）Al₂(SO₄)₃·xAl(OH)₃中x值的大小影响碱式硫酸铝溶液的脱硫效率。

(1)、制备碱式硫酸铝溶液时，维持反应温度和反应时间不变，提高x值的方法有。

(2)、碱式硫酸铝溶液吸收SO₂过程中，溶液的pH（填“增大”、“减小”、“不变”）。

(3)、通过测定碱式硫酸铝溶液中相关离子的浓度确定x的值，测定方法如下：
①取碱式硫酸铝溶液25.00 mL，加入盐酸酸化的过量BaCl₂溶液充分反应，静置后过滤、洗涤，干燥至恒重，得固体2.3300 g。
②取碱式硫酸铝溶液2.50 mL，稀释至25 mL，加入0.1000 mol·L⁻¹EDTA标准溶液25.00 mL，调节溶液pH约为4.2，煮沸，冷却后用0.08000 mol·L⁻¹CuSO₄标准溶液滴定过量的EDTA至终点，消耗CuSO₄标准溶液20.00 mL（已知Al³⁺、Cu²⁺与EDTA反应的化学计量比均为1∶1）。
计算（1−x）Al₂(SO₄)₃·xAl(OH)₃中的x值（写出计算过程）。

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实验步骤	现象
①取少量样品，加入除氧蒸馏水	②固体完全溶解得无色澄清溶液
③	④ ，有刺激性气体产生
⑤静置，	⑥

金属离子	$F e^{3 +}$	$F e^{2 +}$	$Z n^{2 +}$	$C d^{2 +}$
开始沉淀的pH	1.5	6.3	6.2	7.4
沉淀完全的pH	2.8	8.3	8.2	9.4