(新課改省份專版)2022高考化學一輪復習 跟蹤檢測(六十三)大題考法(1)定性實驗的設計與評價
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1、(新課改省份專版)2022高考化學一輪復習 跟蹤檢測(六十三)大題考法(1)定性實驗的設計與評價 1.實驗室以綠礬(FeSO4·7H2O)制備補血劑甘氨酸亞鐵[(NH2CH2COO)2Fe] 有關物質性質如下: 甘氨酸 (NH2CH2COOH) 檸檬酸 甘氨酸亞鐵 易溶于水,微溶于乙醇,兩性化合物 易溶于水和乙醇,有強酸性和還原性 易溶于水,難溶于乙醇 實驗過程: Ⅰ.配制含0.10 mol FeSO4的綠礬溶液。 Ⅱ.制備FeCO3:向配制好的綠礬溶液中,緩慢加入200 mL 1.1 mol·L-1 NH4HCO3溶液,邊加邊攪拌,反應結束后過濾并洗滌沉淀。 Ⅲ.
2、制備(NH2CH2COO)2Fe:實驗裝置如下圖(夾持和加熱儀器略去),將實驗Ⅱ得到的沉淀和含0.20 mol甘氨酸的水溶液混合后加入C中,然后利用A中的反應將C中空氣排凈,接著滴入檸檬酸溶液并加熱。反應結束后過濾,濾液經蒸發(fā)結晶、過濾、洗滌、干燥得到產品。 回答下列問題: (1)實驗Ⅰ中:實驗室配制綠礬溶液時,為防止FeSO4被氧化變質,應加入的試劑為________(寫化學式)。再滴加少量稀硫酸的作用是_______________________________。 (2)實驗Ⅱ中:生成沉淀的離子方程式為_____________________________________
3、 ________________________________________________________________________。 (3)實驗Ⅲ中:①C中盛檸檬酸溶液的儀器名稱為______________________________ ________________________________________________________________________。 ②裝置A中所盛放的試劑是________。(填字母) A.Na2CO3和稀H2SO4 B.CaCO3和稀H2SO4 C.CaCO3和稀鹽酸 ③確認C中空氣排盡的實驗現象是___
4、_______________________________________。 ④加入檸檬酸溶液一方面可調節(jié)溶液的pH促進FeCO3溶解,另一個作用是 ________________。 ⑤洗滌實驗Ⅲ中得到的沉淀,所選用的最佳洗滌試劑是________。(填字母) A.熱水 B.乙醇溶液 C.檸檬酸溶液 ⑥若產品的質量為17.34 g,則產率為________%。 解析:(1)Fe2+具有還原性,能被空氣中氧氣氧化,因此需要加入Fe粉,防止Fe2+被氧化;Fe2+能發(fā)生水解,加入稀硫酸的目的是抑制Fe2+的水解;(2)實驗Ⅱ制備的是FeCO3,所用試劑為FeSO4
5、和NH4HCO3,利用HCO的電離HCOCO+H+,Fe2+結合CO,促使平衡向正反應方向移動,H+濃度增大,H+與HCO反應生成CO2,因此離子方程式為Fe2++2HCO===FeCO3↓+CO2↑+H2O;(3)①根據儀器的特點,盛放檸檬酸溶液的儀器是滴液漏斗;②裝置A制備CO2,裝置A為啟普發(fā)生器的簡易裝置,因此盛放的試劑是CaCO3和鹽酸,故C正確;③空氣排盡,CO2充滿裝置,即裝置D中澄清石灰水變渾濁;④根據信息,檸檬酸具有還原性和強酸性,能夠促進FeCO3的溶解,防止Fe2+被氧化;⑤甘氨酸亞鐵易溶于水,難溶于乙醇,因此用乙醇溶液洗滌,故選項B正確;⑥根據原子守恒,FeCO3和
6、甘氨酸恰好完全反應,因此甘氨酸亞鐵的物質的量為0.1 mol,質量為20.4 g,產率為×100%=85%。 答案: (1)Fe 防止Fe2+水解 (2)Fe2++2HCO===FeCO3↓+CO2↑+H2O (3)①滴液漏斗?、贑?、跠中澄清石灰水變渾濁 ④防止二價鐵被氧化?、軧?、?5 2.水合草酸亞鐵(FeC2O4·xH2O)是生產鋰電池的原料,難溶于水,受熱易分解。某化學興趣小組對草酸亞鐵的一些性質進行探究?;卮鹣铝袉栴}: (1)實驗室用硫酸亞鐵溶液和草酸制備水合草酸亞鐵,反應的化學方程式是 ________________________________________
7、________________________________。 (2)將水合草酸亞鐵溶于適量鹽酸。分別取2 mL此溶液于3支試管中,進行實驗: ①第一支試管中加入幾滴KSCN溶液,溶液不變紅; ②第二支試管中加入幾滴K3[Fe(CN)6]溶液,生成藍色沉淀; ③第三支試管中加入幾滴酸性KMnO4溶液,溶液紫紅色褪去。 上述實驗能證明水合草酸亞鐵中存在Fe2+的是________(填編號)。 (3)為測定水合草酸亞鐵中結晶水含量,將石英玻璃管(帶兩端開關K1和K2)(設為裝置A)稱重,記為m1 g。將樣品裝入石英玻璃管中,再次將裝置A稱重,記為m2 g。按如圖連接好裝置進行實驗。
8、 實驗步驟如下: A.打開K1和K2,緩緩通入N2 B.加熱裝置A一段時間 C.停止加熱,冷卻到室溫 D.關閉K1和K2,稱量A E.重復上述步驟,直至A恒重,記為m3 g ①步驟B至步驟C繼續(xù)通入N2的目的是________________________________________。 ②根據實驗數據記錄,計算水合草酸亞鐵化學式中結晶水數目x=________(列式表示)。 (4)為探究草酸亞鐵的分解產物,將(3)中已恒重的裝置A接入下列圖所示部分的裝置(可重復選用)進行實驗。打開K1和K2,緩緩通入N2,充分加熱。實驗后石英玻璃管中固體僅殘留一種有磁性的黑色化合物。
9、 ①寫出草酸亞鐵受熱分解的化學方程式:____________________________________。 ②實驗裝置中,依次連接的合理順序為A____________________________________。 解析:(1)硫酸亞鐵溶液和草酸反應的化學方程式是FeSO4+H2C2O4+xH2O===FeC2O4·xH2O↓+H2SO4;(2)①向試管中加入幾滴KSCN溶液,溶液不變紅,不能說明肯定存在Fe2+;向試管中加入幾滴K3[Fe(CN)6]溶液,生成藍色沉淀,說明肯定存在Fe2+;草酸根離子、Fe2+均能與紫紅色酸性KMnO4溶液反應,不能說明肯定存在Fe2+;故
10、答案選②。(3)①在無氧環(huán)境中進行反應,防止FeC2O4冷卻時被氧化,同時將裝置A中的水蒸氣轉移出裝置A;②m(H2O)=(m2-m3)g,m(FeC2O4)=(m3-m1)g, FeC2O4·xH2O===FeC2O4 +xH2O 144 18x (m3-m1)g (m2-m3)g 得到x=。(4)①由于分解后有磁性的黑色化合物生成,該化合物為Fe3O4,鐵元素化合價有變化,說明分解過程中發(fā)生了氧化還原反應,化學方程式為3FeC2O4===Fe3O4+4CO↑+2CO2↑;②生成的氣體先通過澄清石灰水來證明二氧化碳的存在,再通過濃的氫氧化鈉吸收
11、二氧化碳,再通過澄清石灰水來證明二氧化碳已吸收完全,氣體經干燥再經過灼熱的氧化銅,將反應后的氣體通過澄清石灰水來證明又生成了二氧化碳,最后進行尾氣處理;依次連接的合理順序為ACE(C)FGCH。 答案:(1)FeSO4+H2C2O4+xH2O===FeC2O4·xH2O↓+H2SO4 (2)② (3)①將裝置A中的水蒸氣帶走;同時防止FeC2O4冷卻時被氧化?、? (4)①3FeC2O4===Fe3O4+4CO↑+2CO2↑ ②CE(C)FGCH 3.某實驗小組利用如下裝置(部分固定裝置略)進行氮氣與鈣的反應,并探究其產物的性質及化學式。請回答下列問題。 (1)儀器B的名稱是__
12、______,B中固體物質為________。 (2)反應過程中末端導管必須插入試管C的水中,目的是________。(填字母) A.吸收反應剩余的氮氣 B.控制通入氣體的流速 C.防止空氣中的氧氣倒流進入反應裝置,干擾反應 (3)將下列操作步驟補充完整: ①打開活塞K并通入N2; ②點燃酒精燈,進行反應; ③反應結束后,______________________________。 (4)該小組同學認為根據相應的質量關系可以求出生成物的化學式,數據記錄如下: A的質量m0/g A與鈣的質量m1/g A與產物的質量m2/g 14.80 15.08 15.15
13、 ①通過計算得到化學式CaxN2,其中x=________。 ②小組同學查閱資料得知產物為Ca3N2,能與水強烈反應,請寫出Ca3N2與水反應的化學方程式:______________________________,設計實驗檢驗Ca3N2與水反應的產物(寫出必要的操作及現象):_________________________________________________________ ________________________________________________________________________ __________________________
14、______________________________________________。 解析:(1)儀器B為干燥管,其作用是防止外界水蒸氣進入A中,可選用堿石灰等固態(tài)干燥劑。 (2)可以在實驗過程中通過觀察末端導管口氣泡產生的速度,控制與調整N2的流速,同時可防止空氣進入A中,避免生成CaO。 (4)①參加反應的鈣的質量=15.08 g-14.80 g=0.28 g 參加反應的N2的質量=15.15 g-15.08 g=0.07 g 則:xCa?。2CaxN2 40x g 28 g 0.28 g 0.07 g x=2.8。 ②Ca3N2與水反應屬
15、于非氧化還原反應,生成Ca(OH)2和NH3;用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗NH3,用Na2CO3溶液檢驗Ca(OH)2,要注意敘述的完整性。 答案:(1)干燥管 堿石灰(或無水氯化鈣,其他合理答案均可) (2)BC (3)熄滅酒精燈,待A冷卻至室溫后,再停止通入氮氣 (4)①2.8?、贑a3N2+6H2O===3Ca(OH)2+2NH3↑ 取少量氮化鈣于一潔凈試管中,加入適量水,將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口,若變藍,則證明有氨氣生成,反應一段時間后,再向試管中滴加碳酸鈉溶液,若有白色沉淀出現則證明有氫氧化鈣生成(或其他合理答案均可) 4.鎂及其化合物是實驗設計的熱點載體,查閱資料可知:
16、 ⅰ 2NO2+2NaOH===NaNO2+NaNO3+H2O ⅱ Mg3N2與水反應 ⅲ 常溫下,NH3·H2O、CH3COOH的電離常數都等于1.8×10-5 Ⅰ.探究鎂的性質。 某學習小組設計實驗探究鎂與二氧化氮反應的產物,實驗裝置如圖所示。 (1)裝置B中試劑是____________;裝置D的作用是_____________________________ ________________________________________________________________________。 (2)實驗時,先啟動裝置A中的反應,當裝置C中充滿紅
17、棕色氣體時再點燃酒精燈,這樣操作的目的是____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)確定有N2生成的實驗現象是___________________________________________。 (4)實驗完畢后,設計實驗確認產物中有Mg3N2,取少量裝置C中殘留固體于試管中,滴加蒸餾水,__________________________,則產物中有Mg
18、3N2。 (5)經測定,Mg與NO2反應生成MgO、Mg3N2和N2,其中Mg3N2和N2的物質的量相等。C中發(fā)生反應的化學方程式為__________________________________________________。 Ⅱ.探究Mg(OH)2在氯化銨溶液中溶解的原因。供選試劑:氫氧化鎂、蒸餾水、硝酸銨溶液、鹽酸、醋酸銨溶液。取少量氫氧化鎂粉末投入氯化銨溶液中,振蕩,白色粉末全部溶解。為了探究其原因,他們提出兩種假設。 假設1:氯化銨溶液呈酸性,H++OH-===H2O,促進Mg(OH)2溶解; 假設2:NH+OH-===NH3·H2O,促進Mg(OH)2溶解。 (6)
19、請你幫助他們設計實驗探究哪一種假設正確: ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:(1)裝置B中試劑用于干燥二氧化氮,由于二氧化氮與水反應生成酸,故不能用堿性干燥劑,應選擇酸性或中性干燥劑,可以是P2O5等;裝置D的作用是吸收裝置E中揮發(fā)出來的水蒸氣,防止水蒸氣進入裝置C的玻璃管中干擾實驗。(3)依據題中信息,過量的二氧化氮可以被N
20、aOH溶液吸收,而N2與NaOH溶液不反應,所以確定有N2生成的實驗現象是裝置E中產生氣泡,氣球緩慢鼓起。(4)Mg3N2能與水反應生成NH3,所以檢驗NH3即可。(6)由題中信息可知,常溫下,NH3·H2O、CH3COOH的電離常數相等,所以CH3COONH4溶液顯中性,若氫氧化鎂溶于CH3COONH4溶液,則假設2正確。 答案:(1)P2O5(或其他合理答案也可) 吸收裝置E中揮發(fā)出來的水蒸氣 (2)排盡裝置內空氣,避免O2、CO2、N2等與鎂反應 (3)裝置E中產生氣泡,氣球緩慢鼓起 (4)有刺激性氣味的氣體逸出(或產生的氣體能使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍) (5)11Mg+4NO2
21、8MgO+Mg3N2+N2 (6)取少量氫氧化鎂于試管中,加入足量 CH3COONH4溶液,若白色固體溶解,則假設2正確;若白色固體不溶解,則假設1正確 5.某實驗小組為探究KI與Cu(NO3)2的反應,進行實驗一: 注:本實驗忽略Cu2+在此條件下的水解。 (1)取棕黃色清液,加入少量________溶液(試劑a),清液變?yōu)開_______色,說明生成了I2。 (2)探究生成I2的原因。 ①甲同學進行如下實驗:向2 mL 1 mol·L-1KI溶液中加入1 mL________溶液(硝酸酸化,pH=1.5),再加入少量試劑a,觀察到與(1)相同的現象。甲同學由此得出結論:實驗
22、一中生成I2的原因是酸性條件下,NO氧化了I-。 ②乙同學認為僅由甲同學的實驗還不能得出相應結論。他的理由是該實驗沒有排除________________________氧化I-的可能性。 ③若要證明實驗一中是NO氧化了I-,應在實驗一的基礎上進行檢驗___________的實驗。 (3)探究棕黑色沉淀的組成。 ①查閱資料得知:CuI為難溶于水的白色固體。于是對棕黑色沉淀的組成提出兩種假設: a.CuI吸附I2; b.________吸附I2。 為證明上述假設是否成立,取棕黑色沉淀進行實驗二: 已知:CuI難溶于CCl4;I2+2S2O===2I-+S4O(無色); Cu
23、++2S2O===Cu(S2O3)(無色)。 由實驗二得出結論:棕黑色沉淀是CuI吸附I2形成的。 ②現象ⅲ為___________________________________________________________。 ③用化學平衡移動原理解釋產生現象ⅱ的原因:______________________________ ________________________________________________________________________ ______________________________________________________
24、__________________ ________________________________________________________________________。 ④由實驗二可推知,Cu(NO3)2與KI反應過程中,一定發(fā)生反應的離子方程式為________________________________________________________________________。 解析:(1)此實驗的目的是驗證發(fā)生氧化還原反應產生了I2,利用淀粉遇碘變藍進行驗證,即試劑a為淀粉溶液,清液變?yōu)樗{色,說明生成了I2。(2)①實驗一中Cu2+有可能氧化I-得到I2,
25、因此需要排除Cu2+的干擾,可向2 mL 1 mol·L-1KI溶液中加入1 mL 2 mol·L-1KNO3溶液(硝酸酸化,pH=1.5),再加入少量淀粉溶液;②溶液中的Cu2+和溶液中溶解的一部分氧氣都有可能氧化I-;③根據實驗目的,需要檢驗NO的還原產物。(3)①根據假設a,Cu2+的化合價降低到+1價形成CuI,則也有可能降低到0價形成Cu,因此假設b為Cu吸附I2;②由已知信息知,I2易溶于有機溶劑,而CuI不溶于CCl4,因此實驗ⅲ的現象是棕黑色固體顏色變淺,液體變?yōu)樽霞t色;③CuI在溶液中存在沉淀溶解平衡:CuI(s)Cu+(aq)+I-(aq),加入足量Na2S2O3溶液后
26、,S2O與Cu+反應生成Cu(S2O3),使c(Cu+)減小,平衡正向移動,從而使白色沉淀溶解;④因為不考慮Cu2+的水解,根據實驗二,Cu2+把I-氧化成I2,自身被還原成+1價的Cu+,Cu+與I-結合形成沉淀,因此反應的離子方程式為2Cu2++4I-===2CuI↓+I2。 答案:(1)淀粉 藍 (2)①2 mol·L-1 KNO3 ②溶液中的Cu2+,空氣中的O2 ③NO的還原產物(或NO、NO2等) (3)①Cu ②棕黑色固體顏色變淺,液體變?yōu)樽霞t色 ③CuI在溶液中存在沉淀溶解平衡:CuI(s)Cu+(aq)+I-(aq),加入足量Na2S2O3溶液后,S2O與Cu+反
27、應生成Cu(S2O3),使c(Cu+)減小,平衡正向移動,從而使白色沉淀溶解?、?Cu2++4I-2CuI↓+I2 6.(2019·漳州調研)某校同學在實驗室中對一氧化碳與硫酸鈣反應進行了探究。回答下列問題: (1)甲組同學利用CaSO4·2H2O在400~500 ℃脫水制取無水CaSO4。實驗中需用到的加熱裝置中的硅酸鹽質的儀器除玻璃棒外,還用到__________________。 (2)乙組同學利用H2C2O4·2H2O在濃硫酸作用下脫水生成CO、CO2并制備純凈的CO氣體,實驗裝置如下: B、C中盛放的試劑依次為_____________、_____________。
28、 (3)丙組同學利用甲組制得的無水CaSO4和乙組制得的CO并利用下列裝置驗證反應并檢驗氣態(tài)產物中有SO2和CO2產生。 ①上述裝置(部分裝置可重復使用)的連接順序為 C→____________________。 ②若E中溶液褪色,則發(fā)生反應的離子方程式為______________________________ ________________________________________________________________________。 ③能證明有CO2生成的實驗依據是___________________________________________
29、 ________________________________________________________________________。 ④若G中產物為CaO,則G中發(fā)生反應的化學方程式為_________________________________________________。 (4)丁組的同學取丙組實驗后G裝置中的固體產物加入試管中,然后加入足量稀鹽酸,固體完全溶解且產生少量氣體,通入CuSO4溶液有黑色沉淀??沈炞CCO與CaSO4在高溫下還發(fā)生了一個副反應,該反應為______________________________________________(用化
30、學方程式表示)。 解析:(1)甲組同學利用CaSO4·2H2O在400~500 ℃脫水制取無水CaSO4,所用到的坩堝、泥三角都屬于硅酸鹽質的儀器。(2)H2C2O4·2H2O在濃硫酸作用下脫水生成CO、CO2,要制得純凈的CO氣體,必須先除去CO2和水,由實驗裝置知B除去CO2,C除去水,所以B中加NaOH溶液,C中加濃硫酸。(3)無水CaSO4和CO反應會產生SO2和CO2,檢驗SO2和CO2的順序為檢驗SO2→除去SO2→驗證SO2是否除凈→檢驗CO2。裝置的連接順序為C→G→D→E→D→F→H。(4)由題意可知產生的少量氣體是H2S,則固體物質中含有硫化物,故CO與CaSO4在高溫下發(fā)生的副反應為CaSO4+4COCaS+4CO2 答案:(1)坩堝和泥三角 (2)NaOH溶液 濃硫酸 (3)①G→D→E→D→F→H?、?SO2+2MnO+2H2O===2Mn2++5SO+4H+ ③連接在E后面的D中品紅溶液不褪色,F中的澄清石灰水變渾濁 ④CaSO4+COCaO+SO2+CO2 (4)CaSO4+4COCaS+4CO2
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