实验方案的评价与改进——高考一轮复习化学探究类实验专练

这是一份实验方案的评价与改进——高考一轮复习化学探究类实验专练，共14页。试卷主要包含了1ml/L的溶液等内容，欢迎下载使用。

查阅资料如下：①紫色固体，可溶于水、微溶于KOH溶液，不溶于乙醚、醇和氯仿等有机溶剂。②在0~5℃的强碱性溶液中比较稳定。③在酸性至弱碱性条件下，能与水反应生成和。④KOH溶于醇，做溶于乙醚。
回答下列问题：
(1)装置A为氯气发生装置，体现的性质是___________，玻璃管的作用是___________。
(2)装置B中盛放的试剂是___________。
(3)装置C中KOH溶液过量的目的是___________。搅拌操作，除了防止因局部溶液碱性减弱，使与水反应产生和，另外的作用是___________。
(4)装置C中生成的离子方程式为___________。该反应放热，不利于固体析出，写出一条实验改进措施___________。
(5)反应结束后过滤装置C中浊液，得到粗产品，用冷的溶液洗涤粗产品后，再用___________除水。(填标号)
a.苯b.浓硫酸c.异丙醇
(6)装置D的作用是___________。
2.亚硝酸钠主要用于医药、食品保鲜、染料等行业。某小组拟利用氮氧化物（可用表示）制备亚硝酸钠，实验装置如图。
已知：，
(1)利用饱和溶液和饱和液在加热条件下反应可制得，该反应的化学方程式为_________________；实验时装置B中应间断性通入适量的，其目的是_________________。
(2)装置C中盛装饱和溶液的仪器的名称是_________________；不能单独被纯碱溶液吸收，为了使全被纯碱溶液吸收且产品纯度最高，x=_________________。
(3)装置D的作用是_________________，采用“倒置漏斗”措施的目的是_________________
(4)设计实验探究的性质。制备实验完毕后，从装置C中分离出固体粗产品（不含杂质），取少量粗产品配制成溶液，分成三份分别进行甲、乙、丙三组实验，实验操作及现象、结论如下表。
上述实验_________（填标号）的结论不严谨；你判断的依据是：_____________________________________________。
3.某兴趣小组研究溶液与溶液反应过程中的物质变化。
（1）小组实验
向新制溶液中滴加少量溶液，生成白色沉淀，迅速变为灰绿色，颜色逐渐加深。充分振荡，静置一段时间后变为红褐色。写出由白色沉淀变为红褐色沉淀反应的化学方程式：________________。
（2）探究灰绿色沉淀的成因
猜想1：白色沉淀吸附，呈现灰绿色。
猜想2：铁元素部分被氧化后，（Ⅱ）、（Ⅲ）形成的共沉淀物为灰绿色。
①将试剂ⅰ补充完整________________。
②根据实验现象得出结论，猜想________正确。
（3）探究灰绿色沉淀的结构和组成
资料：
ⅰ.层状结构示意图如图，位于八面体的顶点，占据八面体的中心。当部分（Ⅱ）被氧化为（Ⅲ）时，层状结构不被破坏。
ⅱ.在强酸条件下不易被空气氧化；低浓度的难以体现还原性。
ⅲ.。
称取一定量灰绿色沉淀，用稀盐酸完全溶解后，定容至得样品液。
①小组同学根据资料推测：灰绿色沉淀的层间可能嵌入了，理由是________________,通过实验证实了该推测正确，实验操作和现象是________。
②取样品液，测得其中的物质的量为。
③取样品液，用酸性溶液滴定至终点，消耗溶液。写出该滴定过程中反应的离子方程式：________。
④取样品液，加适量水及固体静置后，立即以溶液滴定至浅黄色，再加入淀粉溶液滴定至蓝色恰好消失，消耗溶液。
结论：用表示灰绿色沉淀的组成，则此样品中________（取最简整数比）。
（4）实验反思与改进
有文献指出：表面吸附的可与沉淀中已有溶解的（Ⅲ）快速发生电子转移，使沉淀呈现灰绿色。原理如图所示。
①利用同位素示踪法证明电子转移过程的存在：将固体与溶液混合得到悬浊液，一段时间后_______（将实验测定结果补充完整）。
②小组同学根据文献观点改进了（1）中的实验方案，在试管中获得了可较长时间存在的白色沉淀，写出合理的实验操作：______________。
4.亚硝酸钙是白色粉末，易潮解，易溶于水，微溶于乙醇、乙醚。实验室用NO和(淡黄色固体)制备无水亚硝酸钙的装置(夹持装置略)如图所示。
回答下列问题：
(1)实验开始先通，一段时间后，向三颈烧瓶中滴加稀硝酸制取NO，B中产生大量气泡时，D处开始加热。仪器a的名称为______________，A中主要反应的化学方程式为______________。
(2)为了除去NO中可能混有的杂质和，B中盛放的试剂是______________。
(3)D装置中与NO发生反应，氧化剂与还原剂的物质的量之比是______________。
(4)装置E中，酸性可将剩余的NO氧化为，溶液逐渐由橙色变为绿色()，该反应的离子方程式为______________。
(5)上述装置存在一处缺陷，会导致亚硝酸钙产率降低，改进的方法是______________。
(6)过氧化钙晶体的晶胞结构如下图所示，已知晶胞参数为a pm，键的键长为b pm。
则晶体的密度为______________(表示阿伏加德罗常数的值)，若A原子的分数坐标为，则B原子的分数坐标为______________。
5.某同学做“被氧化”的实验，发现溶液变深棕色。猜想可能是生成的或NO与或反应，使溶液变为深棕色，设计下列装置探究。回答下列问题
（1）检查气密性，加入药品后关闭c打开a、b，通一段时间的目的是___________。
（2）反应开始时装置甲中发生反应的离子方程式是___________。
（3）关闭___________(选填“a”“b”“c”)，打开___________(选填“a”“b”“c”)及分液漏斗活塞，反应后丙中溶液变为深棕色，丁中溶液无明显变化，证明NO与反应；
（4）完成(3)中实验后，关闭分液漏斗活塞，打开a通一段时间，更新丙、丁中试剂，关闭a和b，打开c及分液漏斗活塞。反应后丙中溶液变为深棕色，丁中溶液无明显变化，证明也可与反应。对此你认为这个结论___________(填“合理”“不合理”)，理由是___________(若你认为合理此空不用填)
（5）这个装置的一个缺陷是___________。
（6）实验结束后，同学们发现装置甲中溶液呈绿色，而不显蓝色。A同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而B同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个实验方案来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是___________(填字母)。
a．加热该绿色溶液，观察颜色变化
b．加水稀释该绿色溶液，观察颜色变化
c．向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化
d．向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化
答案以及解析
1.答案：(1)氧化性；平衡压强，使液体顺利滴下
(2)饱和食盐水
(3)在酸性或中性环境下不稳定，在碱性环境中能稳定存在；使反应物充分接触，加快反应速率
(4)；将装置C放入冰水浴中
(5)c
(6)吸收过量氯气，防止污染环境
解析：(1)由分析可知，A中发生反应的离子方程式，反应中，作氧化剂，玻璃管将分液漏斗与蒸馏烧瓶连通平衡体系的压强，平衡压强，使液体顺利滴下，故答案为：氧化性；平衡压强，使液体顺利滴下；
(2)由分析可知，B中饱和食盐水可除去挥发的HCl，故答案为:饱和食盐水；
（3）由题目信息可知在酸性或中性环境下不稳定，在碱性环境中能稳定存在，可知装置C需要确保碱性环境，即需KOH溶液过量，搅拌操作，除了防止因局部溶液碱性减弱，使与水反应产生和，另外的作用是使反应物充分接触，加快反应速率，故答案为：在酸性或中性环境下不稳定，在碱性环境中能稳定存在；使反应物充分接触，加快反应速率；
（4）装置C在碱性条件下用将氧化生成，则发生反应的离子方程式为，该反应放热，不利于固体析出，可将装置C放入冰水浴中，故答案为：；将装置C放入冰水浴中；
（5）由题干信息可知，可溶于水、微溶于KOH溶液，不溶于乙醚、醇和氯仿等有机溶剂，且苯与水不互溶，异丙醇能与水任意比互溶，而浓硫酸使溶液呈酸性，不稳定，故反应结束后过滤装置C中浊液，得到粗产品，用冷的溶液洗涤粗产品后，再用异丙醇除水，故答案为：c；
(6)由分析可知，装置D的作用是吸收过量氯气，防止污染环境，故答案为：吸收过量氯气，防止污染环境。
2.答案：(1)；使部分NO转化为
(2)三颈烧瓶；1.5
(3)吸收尾气；防止倒吸
(4)乙；产品可能混有硝酸根离子，将碘离子氧化为碘单质，使淀粉溶液变蓝
解析：（1）利用饱和溶液和饱和溶液在加热条件下反应生成、氯化钠和水，其反应的化学方程式为；因为反应物有，所以间断性通入适量的的目的是的使部分NO转化为；
（2）根据图中信息得到装置C中盛装饱和溶液的仪器的名称是三颈烧瓶；NO不能单独被纯碱溶液吸收，若只有二氧化氮，则纯碱与二氧化氮的反应为，若是一氧化氮和二氧化氮混合物，则混合物与纯碱反应为，为了使完全被碱液吸收且产品纯度高，可以理解为即，则；
（3）由于氮氧化物会污染环境，可能碳酸钠溶液没有完全吸收，则装置D的作用是吸收尾气，采用“倒置漏斗”措施的目的是防倒吸；
（4）由于二氧化氮与纯碱反应生成硝酸钠、亚硝酸钠和水，硝酸根在酸性条件下会氧化碘离子变为单质碘，因此上述实验乙的结论不可靠，理由是产品可能混有硝酸根离子，将碘离子氧化为碘单质，使淀粉溶液变蓝。
3.答案：（1）
（2）2滴溶液和1滴蒸馏水 ；2
（3） 层状结构不被破坏，故根据电荷守恒可知，当部分（Ⅱ）被氧化为（Ⅲ）时，层间会引入阴离子平衡电荷；取少量灰绿色沉淀加入足量的盐酸溶解，再加溶液，生成白色沉淀，说明灰绿色沉淀的层间嵌入了（或取少量样品溶液于试管中，滴加氯化钡溶液生成白色沉淀）；；4:2:12:1
（4） 溶液中检测到；将长滴管插入浓氢氧化钠溶液中，缓慢挤入少量的0.1ml/L的溶液
解析：（1）向新制溶液中滴加少量溶液，生成白色沉淀，迅速被氧化变为灰绿色，最终变成红褐色沉淀，反应为和氧气、水共同作用生成氢氧化铁，化学方程式为：。
（2）①由实验操作可知，实验Ⅱ验证猜想2，实验Ⅰ验证猜想1，实验Ⅰ需要使用过量且需要保证硫酸亚铁溶液的浓度与实验Ⅱ相同，则需要向两片玻璃片中心分别滴加2滴溶液和1滴蒸馏水，然后再2滴溶液，面对面快速夹紧；
②实验Ⅰ、实验Ⅱ变量为是否存在三价铁，实验Ⅱ现象为玻璃片夹缝中立即有灰绿色浑浊，实验Ⅰ现象为玻璃片夹缝中有白色浑浊，分开玻璃片，白色浑浊迅速变为灰绿色；说明呈现灰绿色的原因是存在三价铁，故猜想2正确。
（3）①共沉淀物为灰绿色的原因是铁元素部分被氧化后，（Ⅱ）、（Ⅲ）形成的；层状结构中位于八面体的顶点，占据八面体的中心，两层间有空隙，当部分（Ⅱ）被氧化为（Ⅲ）时，层状结构不被破坏，故根据电荷守恒可知，当部分（Ⅱ）被氧化为（Ⅲ）时，层间会引入阴离子平衡电荷；硫酸根离子能和钡离子生成不溶于酸的硫酸钡沉淀，则证明的实验操作和现象是：取少量灰绿色沉淀加入足量的盐酸溶解，再加溶液，生成白色沉淀，说明灰绿色沉淀的层间嵌入了；
③滴定过程中被高锰酸钾氧化为，高锰酸根离子被还原为锰离子同时生成水，离子方程式为：；
④取样品液，加适量水及固体静置后，发生反应，立即以溶液滴定至浅黄色，再加入淀粉溶液滴定至蓝色恰好消失，发生反应，则存在关系式：，则25mL溶液中；
25mL溶液中；
25mL溶液中，则中x：y：m=4:2:1，由化合价代数和为0可知z=12，则此样品中x：y：z：m=4:2:12:1；
（4）①由图可知，在固体表面失去电子得到，中得电子得到，故一段时间后，溶液中检测到；
②由上述实验结果和文献观点可知，白色沉淀吸附，或吸附的可与沉淀中已有溶解的（Ⅲ）快速发生电子转移，都会使沉淀变成灰绿色，为了得到可较长时间存在的白色沉淀，应该隔绝氧气或减少亚铁离子的吸附，实验设计可为：将长滴管插入浓氢氧化钠溶液中，缓慢挤入少量的0.1ml/L的溶液。
4.答案：(1)恒压滴液漏斗；
(2)蒸馏水
(3)1:2
(4)
(5)在装置D、E之间加装盛有浓硫酸的洗气瓶(答案合理即可)
(6)；
解析：（1）装置A三颈烧瓶中制备NO，反应的方程式为，由于压强的作用要使仪器a中的液体能顺利流下，则仪器a为恒压滴液漏斗；
（2）装置A在制备过程中会产生少量的气体，装置B为除杂所盛放的液体为蒸馏水，吸收气体的化学方程式为；
（3）D装置中与NO发生反应生成，氧化剂为，O元素化合价由-1降低为-2，还原剂为NO，N化合价由+2升高为+3，由得失电子守恒，氧化剂与还原剂的物质的量之比是1:2；
（4）装置E中，酸性可将剩余的NO氧化为，溶液逐渐由橙色变为绿色()，结合化合价变化和得失电子守恒，该反应的离子方程式为；
（5）由于装置E盛放的为溶液，装置D生成的亚硝酸钙极易潮解，E中会有水蒸气回流导致产率降低，改进的方法为在装置D、E之间加装盛有浓硫酸的洗气瓶(答案合理即可)；
（6）该晶胞含个数为，为，则该晶胞含有4个，则晶体的密度为=，若A原子的分数坐标为，则B原子的x轴对应分数坐标为0，y轴对应的分数坐标为，z轴对应的分数坐标为，则B原子的分数坐标为。
5.答案：（1）赶走装置中空气，防止氧化NO干扰实验结果
（2）
（3）①.ac②.b
（4）①.不合理②.因为反应到后来硝酸变稀，有NO产生，丙中红棕色可能是NO与反应的结果(或是与溶液中的水反应生成NO与反应的结果)
（5）无尾气处理装置
（6）acd
解析：（1）加入药品后关闭c打开a、b，通一段时间赶走装置中空气，防止氧化NO干扰实验结果；
（2）反应开始时，装置甲中铜和浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮、水，发生反应的离子方程式是；
（3）证明NO与反应，需要把甲中生成的转化为NO，所以气体要先通入水中，所以关闭ac，打开b及分液漏斗活塞，反应后丙中溶液变为深棕色，丁中溶液无明显变化，证明NO与反应；
（4）反应到后来硝酸变稀，有NO产生，丙中红棕色可能是NO与反应的结果，所以不合理。
（5）氮氧化合物有毒，该装置的一个缺陷是无尾气处理装置；
（6）a．加热该绿色溶液，二氧化氮气体挥发，可通过颜色的变化证明，故a正确；
b．加水稀释绿色溶液，浓度降低同时二氧化氮和水反应，不能证明溶液颜色的变化原因，故b错误；
c．向该绿色溶液中通入氮气，可将二氧化氮气体排出，通过颜色变化可证明，故c正确；
d．向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，如颜色变为绿色可证明，故d正确；选b。
实验
实验操作及现象
结论
甲
滴入无色酚酞溶液中，无色酚酞溶液变红
是弱酸
乙
滴入少量酸性淀粉溶液中，振荡，酸性淀粉溶液变蓝
酸性条件下，具有氧化性
丙
滴入少量酸性溶液中，振荡，酸性溶液褪色
酸性条件下，有还原性
实验
操作
试剂（均为）
实验现象
Ⅰ
向两片玻璃片中心分别滴加试剂ⅰ和ⅱ，面对面快速夹紧。
ⅰ.___________
ⅱ.2滴溶液
玻璃片夹缝中有白色浑浊。分开玻璃片，白色浑浊迅速变为灰绿色。
Ⅱ
ⅰ.2滴溶液
1滴溶液
ⅱ.2滴溶液
玻璃片夹缝中立即有灰绿色浑浊。