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2019届高考化学二轮复习【人教版】化学实验方案的设计与评价模拟训练(学生版)

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高中化学审核员

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                  化学实验方案的设计与评价模拟训练

                           (时间:45   分钟 分值:100      分)


1.(16 分)某化学课外活动小组通过实验探究               NO2 的性质。已知:2NO2+2NaOH===NaNO3+

   NaNO2+H2O。


   任务   1:利用如图所示装置探究           NO2 能否被   NH3 还原(K1、K2   均为止水夹,夹持装置已
   略去)。


   (1)E 装置中制取     NO2 的化学反应方程式是____________________。


   (2)若 NO2 能够被   NH3 还原,预期在      C 装置中观察到的现象是
   ____________________________。

   (3)实验过程中,未能观察到           C 装置中的预期现象。该小组同学从反应原理的角度分析
   了原因,认为有以下三种可能:


   ①NH3  还原性较弱,不能将         NO2 还原;


   ②在此条件下,NO2        的转化率极低;

   ③_________________________。

   (4)此实验装置中一个明显的缺陷是____________________。


   任务   2:探究   NO2 能否与   Na2O2 发生氧化还原反应。

   (5)实验前,该小组同学提出三种假设。

   假设   1:二者不反应;


   假设   2:NO2  能被  Na2O2 氧化;

   假设   3:____________________。
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   (6)为了验证假设      2,该小组同学选用任务          1 中的  B、D、E   装置,将    B 中的药品更换成

   Na2O2,另选    F 装置(如图所示),重新组装进行实验。


   ①装置的合理连接顺序是(某些装置可以重复使用)________。

   ②实验过程中,B        装置中的粉末由淡黄色逐渐变成白色。经检验,该白色物质为纯净
   物,且无其他物质生成。推测             B 装置中发生反应的化学方程式为___。


2.(18 分)TiO2 既是制备其他含钛化合物的原料,又是一种性能优异的白色颜料。

   (1)实验室利用反应       TiO (s)+CCl (g)   △     TiCl (g)+CO (g),在无水无氧条件下制
                       2       4  = = = = =    4       2

   备  TiCl4,实验装置示意图如下:


   有关物质性质如下表:

         物质          熔点/℃          沸点/℃                  其他


         CCl4         -23            76              与  TiCl4 互溶


         TiCl4        -25            136          遇潮湿空气产生白雾

   仪器   A 的名称是________。装置       E 中的试剂是________。反应开始前依次进行如下操

   作:组装仪器、________、加装药品、通              N2 一段时间后点燃酒精灯。反应结束后的操

   作包括:①停止通         N2 ②熄灭酒精灯 ③冷却至室温。正确的顺序为________(填序号)。
   欲分离    D 中的液态混合物,所采用操作的名称是________。


   (2)工业上由钛铁矿(FeTiO3)(含      Fe2O3、SiO2 等杂质)制备     TiO2 的有关反应包括:
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   酸溶 FeTiO3(s)+2H2SO4(aq)===  FeSO4(aq)+TiOSO4(aq)+2H2O(l)

                              90 ℃
   水解 TiOSO4(aq)+2H2O(l)   = = = = = H2TiO3(s)+H2SO4(aq)

   简要工艺流程如下:


   ①试剂    A 为________。钛液Ⅰ需冷却至        70  ℃左右,若温度过高会导致产品              TiO2 产率
   降低,原因是__________________________。


   ②取少量酸洗后的         H2TiO3,加入盐酸并振荡,滴加          KSCN  溶液后无明显现象,再加

   H2O2 后出现微红色,说明         H2TiO3 中存在的杂质离子是________。这种           H2TiO3 即使用

   水充分洗涤,煅烧后获得的            TiO2 也会发黄,发黄的杂质是____________________(填化
   学式)。


3.(16 分)固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂。某学习小组以                       Mg(NO3)2 为研究对象,拟
   通过实验探究其热分解的产物,提出如下                  4 种猜想:


   甲:Mg(NO2)2、NO2、O2


   乙:MgO、NO2、O2


   丙:Mg3N2、O2


   丁:MgO、NO2、N2

   (1)实验小组成员经讨论认定猜想丁不成立,理由是________________。


   查阅资料得知:2NO2+2NaOH===        NaNO3+NaNO2+H2O

   针对甲、乙、丙猜想,设计如下图所示的实验装置(图中加热、夹持仪器等均省略):
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   (2)实验过程

   ①仪器连接后,放入固体试剂之前,关闭                  k,微热硬质玻璃管(A),观察到           E 中有气泡
   连续放出,表明__________。


   ②称取    Mg(NO3)2 固体  3.7 g 置于 A 中,加热前通入      N2 以驱尽装置内的空气,其目的是
   ________;关闭    k,用酒精灯加热时,正确操作是先________,然后固定在管中固体部
   位下加热。

   ③观察到     A 中有红棕色气体出现,C、D           中未见明显变化。

   ④待样品完全分解,A          装置冷却至室温、称量,测得剩余固体的质量为                    1.0 g。

   ⑤取少量剩余固体于试管中,加入适量水,未见明显现象。

   (3)实验结果分析讨论

   ①根据实验现象和剩余固体的质量经分析可初步确认猜想______是正确的。


   ②根据    D 中无明显现象,一位同学认为不能确认分解产物中有                      O2,因为若有     O2,D  中
   将发生氧化还原反应:______________(填写化学方程式),溶液颜色会褪去;小组讨论

   认定分解产物中有         O2 存在,未检测到的原因是___________________。

   ③小组讨论后达成的共识是上述实验设计仍不完善,需改进装置进一步探究。

4.(16 分)硼位于ⅢA     族,三卤化硼是物质结构化学的研究热点,也是重要的化工原料。三

   氯化硼(BCl3)可用于制取乙硼烷(B2H6),也可作有机合成的催化剂。


   【查阅资料】            ①BCl3 的沸点为     12.5     ℃,熔点为-107.3           ℃;②2B+

   6HCl     △     2BCl ↑+3H  ↑;③硼与铝的性质相似,也能与氢氧化钠溶液反应。
        = = = = =     3      2

   【设计实验】 某同学设计如图所示装置制备三氯化硼:
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   请回答下列问题:

   (1)常温下,高锰酸钾固体粉末与浓盐酸发生的反应可替代                       A 装置中的反应,两个反应
   的产物中锰的价态相同。写出高锰酸钾固体粉末与浓盐酸反应的离子方程式:

   ___________________。

   (2)E 装置的作用是__________________________。

   如果拆去     B 装置,可能的后果是_____________________。

   (3)写出  D 装置中发生反应的化学方程式:______________________;

   实验中可以用一个盛装________(填试剂名称)的干燥管代替                    F+G  装置,使实验更简便。


   (4)三氯化硼遇水剧烈反应生成硼酸(H3BO3)和白雾,写出该反应的化学方程式:
   ____________________;

   实验室保存三氯化硼的注意事项是__________________________。

   (5)为了顺利完成实验,正确的操作是________(填序号),并解释原因:________。

   ①先点燃     A 处酒精灯,后点燃        D 处酒精灯

   ②先点燃     D 处酒精灯,后点燃        A 处酒精灯

   ③同时点燃      A、D  处酒精灯

   (6)请你设计一个简易实验,验证制得的产品中是否含有硼粉:
   ____________________。

                                                                       2-
5.(16 分)某酸性工业废水中含有           K2Cr2O7。光照下,草酸(H2C2O4)能将其中的           Cr2O 7 转

         3+
   化为  Cr  。某课题组研究发现,少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可对该反应起催化作
   用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响,探究如下:

   (1)在 25 ℃下,控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同,调节不同的初始
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pH 和一定浓度草酸溶液用量,做对比实验,完成以下实验设计表(表中不要留空格)。

                                                     蒸馏水
          实验      初始      废水样品体         草酸溶液
          编号                积           体积
                   pH         /mL           /mL     体积/mL

           ①        4         60           10          30

           ②        5         60           10          30

           ③        5         60


                          2-
测得实验①和②溶液中的           Cr2O 7 浓度随时间变化关系如图所示。

(2)上述反应后草酸被氧化为________(填化学式)。

                                                              3+
(3)实验①和②的结果表明________;实验①中              0~t1 时间段反应速率       v(Cr )=
________mol·L-1·min-1(用代数式表示)。


(4)该课题组对铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假设,请你完
成假设二和假设三:

假设一:Fe2+起催化作用:

假设二:________;

假设三:________;

……

(5)请你设计实验验证上述假设一,完成下表中内容。


(除了上述实验提供的试剂外,可供选择的药品有                    K2SO4、FeSO4、
                                            2-
K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3 等。溶液中   Cr2O 7 的浓度可用仪器测定)
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                                                  预期实验结果和结
               实验方案(不要求写具体操作过程)
                                                         论


6.(18 分)某研究性学习小组在网上收集到信息:钾、钙、钠、镁等活泼金属都能在

   CO2 气体中燃烧。他们对钠在           CO2 气体中燃烧后的产物中的白色物质进行了如下探究:


   【实验】     将燃烧的钠迅速伸入盛满           CO2 的集气瓶中,钠在          其中继续燃烧,反应后冷
   却,瓶底附着黑色颗粒,瓶壁上粘                 附着白色物质。


   (1)通过钠在    CO2 气体中燃烧的实验,你认为燃烧的条件是:
   ______________________。

   (2)燃烧的本质是:______________________。

   (3)2010 年 8 月初发生的俄罗斯森林大火着火面积比伦敦市的面积还要大。控制森林火
   灾是世界性难题。根据燃烧的条件,请你解释为什么设置森林防火隔离带能有效阻止

   森林火灾的蔓延:____________________________。

   【提出假设】


   假设   1:白色物质是      Na2O


   假设   2:白色物质是      Na2CO3。


   假设   3:白色物质是      Na2O 和 Na2CO3 的混合物

   【设计实验方案·验证假设】            该小组对燃烧后的白色产物进行如下探究:

  实验方案                    实验操作                      实验现象             结论

             取少量白色物质于试管中,加入适量水,
                                                                  白色物质为
   方案  1      振荡,样品全部溶于水,向其中加入无                    溶液变成红色
                                                                     Na2O
                         色酚酞试液
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          ①取少量白色物质于试管中,加入适量
          水,振荡,样品全部溶于水,向其中加                     出现白色沉淀
          入过量的         溶液
方案  2             CaCl2

          ②静置片刻,取上层清液于试管中,滴
                                                无明显现象
          加无色酚酞试液

【思考与交流】

(4)甲同学认为方案       1 得到的结论不正确,其理由是:_______________。

(5)乙同学认为方案       2 得到的结论正确,白色物质为:________。

(6)通过方案    1 和方案   2 的实验,你认为上述三个假设中,________成立。你的理由是:
_________________________。

(7)钠在二氧化碳中燃烧的化学方程式为:___________________________。

(8)丙同学认为白色物质有可能是氢氧化钠。你是否同意丙同学的观点,并简述理由:
_____________________________。
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