1、化学实验方案的设计与评价(建议用时：40分钟)1下表中的实验方案，能达到实验目的的是()选项ABCD实验方案将盛有NO2的圆底烧瓶浸泡在冰水和热水中实验目的探究温度对平衡2NO2N2O4的影响比较HCl、H2CO3和H2SiO3的酸性强弱除去CO2气体中混有的SO2验证FeCl3对H2O2的分解反应有催化作用A将盛有NO2的圆底烧瓶浸泡在冰水和热水中，通过观察气体颜色变化，可以判断平衡移动的方向，从而探究温度对平衡的影响，A项正确；浓盐酸与Na2CO3反应生成的CO2中含有HCl，利用CO2与Na2SiO3溶液的反应比较碳酸和硅酸的酸性强弱时，要先将混合气体通过饱和NaHCO3溶液除去HCl，
2、B项错误；除去CO2中混有的SO2，应将混合气体通过饱和NaHCO3溶液，C项错误；设计对照实验验证FeCl3对H2O2分解有催化作用时，H2O2溶液所处的温度应相同，D项错误。2某黑色粉末可能是Fe3O4或Fe3O4与FeO的混合物，为进一步确认该黑色粉末的成分，下列实验方案不可行的是()A准确称量一定质量的黑色粉末，用H2充分还原，并用干燥剂收集所得水，获得水的准确质量，进行计算B准确称量一定质量的黑色粉末，溶解于足量盐酸中，加热蒸干溶液并在空气中灼烧至质量不变，称量所得粉末质量，进行计算C准确称量一定质量的黑色粉末，用CO充分还原，在CO气流中冷却后准确称量剩余固体的质量，进行计算D准确
3、称量一定质量的黑色粉末，与一定量铝粉混合后点燃，充分反应后冷却，准确称量剩余固体质量，进行计算D反应物与生成物均为固体，反应前后质量守恒，质量没有改变，无法确定黑色粉末的成分，D不可行。3(2020广东模拟)MnSO4H2O是一种易溶于水的微红色斜方晶体，某同学设计下列装置制备硫酸锰：下列说法错误的是()A装置烧瓶中放入的药品X为铜屑B装置中用“多孔球泡”可增大SO2的吸收速率C装置用于吸收未反应的SO2D用装置反应后的溶液制备MnSO4H2O需经历蒸发、结晶、过滤、洗涤及干燥的过程A由实验装置可知，X为亚硫酸钠，与浓硫酸反应生成二氧化硫，而Cu与浓硫酸常温下不反应，中“多孔球泡”可增大SO2
4、的吸收速率，二氧化硫与二氧化锰反应生成MnSO4，蒸发浓缩、冷却结晶可得到晶体，中NaOH溶液可吸收尾气。4(2020济南二中高三线上检测)实验室为探究铁与浓硫酸(足量)的反应，并验证SO2的性质，设计如图所示装置进行实验，下列说法不正确的是()A装置B中酸性KMnO4溶液逐渐退色，体现了二氧化硫的还原性B实验结束后可向装置A的溶液中滴加KSCN溶液以检验生成的Fe2C装置D中品红溶液退色可以验证SO2的漂白性D实验时将导管a插入浓硫酸中，可防止装置B中的溶液倒吸BSO2通入酸性KMnO4溶液中发生氧化还原反应生成硫酸锰、硫酸钾和硫酸，可使酸性高锰酸钾溶液退色，体现SO2的还原性，故A正确；K
5、SCN溶液用于检验Fe3，故B错误；SO2能使品红溶液退色体现了二氧化硫的漂白性，故C正确；B中的溶液发生倒吸，是因为A装置试管中气体压强减小，实验时A中导管a插入浓硫酸中，A装置试管中气体压强减小时，空气从导管a进入A装置，a导管可以起平衡气压的作用，故D正确。 5亚硝酸钠(NaNO2)是一种肉制品生产中常见的食品添加剂，使用时必须严格控制其用量。某兴趣小组设计了如图所示的装置制备NaNO2(A中加热装置已略去，NO可与过氧化钠粉末发生化合反应，也能被酸性KMnO4氧化成NO)。(1)仪器a的名称是_。(2)A中实验现象为_。(3)为保证制得的亚硝酸钠的纯度，C装置中盛放的试剂可能是_(填字
6、母序号)。AP2O5B无水CaCl2C碱石灰 D浓硫酸(4)E中发生反应的离子方程式为_。(5)从提高氮原子利用率的角度出发，其中B装置设计存在一定缺陷，如何改进？_。解析由实验装置可知，A中发生C4HNO3(浓)CO24NO22H2O，B中稀释挥发的硝酸和将生成的二氧化氮与水反应转化为NO，C中固体干燥剂干燥NO，并除去可能混有的酸雾，D中发生2NONa2O2=2NaNO2，E中酸性高锰酸钾吸收尾气NO，结合氮及其化合物的性质分析解答。(5)浓硝酸易挥发，A中生成的二氧化氮中一定有少量硝酸蒸气逸出，二氧化氮与水反应也会生成硝酸，B中铜与硝酸反应仍有硝酸根离子剩余，从提高氮原子利用率的角度出发
7、，可以在B装置中加入一定的稀硫酸，使NO2全部转化为NO。答案(1)分液漏斗(2)剧烈反应，产生大量红棕色气体(3)C(4)3MnO4H5NO=3Mn25NO2H2O(5)在B装置中加入一定的稀硫酸，使NO2全部转化为NO6某研究性学习小组用如图实验装置探究CO和Fe2O3的实验(加热及夹持仪器省略)。AB CDF(1)向草酸(H2C2O4)中滴入浓硫酸，草酸分解为3种常见氧化物，写出装置A中反应的化学方程式：_。(2)当_时，表明装置E中一定发生了化学反应。该套装置有一处明显的不当之处，请指出：_；如何改进？_。(3)为确定反应后装置E中得到的固体中是否只有Fe，该小组的同学提出了如下两种方
8、案。取适量装置E中剩余固体溶于稀硫酸，然后加入几滴KSCN溶液，根据所得溶液是否显红色判断。判断能否达到目的并给出相应的理由：_。称量剩余固体的质量，当其质量等于_g时，表明反应后得到的固体只有Fe。(4)若装置E中反应不充分，共得到固体12.16 g，则Fe2O3的转化率为_。解析(1)由向草酸中滴加浓硫酸时，草酸分解为3种常见氧化物，可知草酸分解生成CO、CO2和H2O。(2)装置E中红棕色固体变成黑色或装置C中澄清石灰水不变浑浊而装置F中澄清石灰水变浑浊，均能表明装置E中一定发生了化学反应。CO是有毒气体，需进行尾气处理，故该实验装置中缺少尾气处理装置。为了处理未反应完全的CO，可在G处
9、导管末端连接气球，用气球收集CO气体。(3)若装置E中所得固体中混有少量的Fe2O3，Fe2O3溶于稀硫酸后转化成Fe3，Fe3能和Fe反应生成Fe2，导致无法检测到Fe3，故题中方案不能达到目的。根据Fe2O32Fe可求出16.0 g Fe2O3完全被CO还原后所得固体的质量为11.2 g，即当剩余固体质量等于11.2 g时，表明装置E中所得固体只有Fe。(4)设转化的Fe2O3的质量为m(Fe2O3)，生成铁的质量为m(Fe)，根据差量法有如下关系：Fe2O3 2Fem160 g112 g48 gm(Fe2O3)m(Fe)(16.012.16)g由解得m(Fe2O3)12.8 g，即Fe2
10、O3的转化率为100%80%。答案(1)H2C2O4H2OCOCO2(2)装置E中的红棕色固体变成黑色(或装置C中澄清石灰水不变浑浊而装置F中澄清石灰水变浑浊)缺少尾气处理装置将G处的气体用气球收集(合理即可)(3)无法达到目的，因为固体中若含有少量Fe2O3，溶于稀硫酸后，Fe3可被Fe还原为Fe2，导致无法检测到Fe311.2(4)80%7为研究铜与浓硫酸的反应，某化学兴趣小组进行如下实验。实验：一组同学按如图所示装置(固定装置已略去)进行实验。A B CDEF(1)A装置中反应的化学方程式为_。(2)实验过程中，能证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素的现象是_。(3)为探究浓硫酸中的水是
11、否影响B装置中现象的判断，还需进行一次实验。实验方案为_。实验：另一组同学对铜与浓硫酸反应产生的黑色沉淀的成分进行探究，实验步骤如下：.将光亮铜丝插入浓硫酸中，加热；.待产生黑色沉淀和气体时，抽出铜丝，停止加热；.冷却后，从反应后的混合物中分离出黑色沉淀，洗净、干燥备用。查阅文献：检验Cu2的方法是向试液中滴加K4Fe(CN)6溶液，若产生红棕色沉淀，证明试液中含有Cu2。(4)该组同学假设黑色沉淀是CuO。检验过程如下：将CuO放入稀硫酸中，一段时间后，再滴加K4Fe(CN)6溶液，产生红棕色沉淀。将黑色沉淀放入稀硫酸中，一段时间后，再滴加K4Fe(CN)6溶液，未见红棕色沉淀。由该检验过程
12、所得结论是_。(5)该组同学再次假设黑色沉淀是铜的硫化物。实验如下：实验装置现象ABa.A装置中试管内黑色沉淀逐渐溶解；bA装置中试管内上方出现红棕色气体；cB装置中试管内出现白色沉淀现象b说明黑色沉淀具有_性。能确认黑色沉淀中含有硫元素的现象是_(填“a”“b”或“c”)，相应的离子方程式是_。为确认黑色沉淀是铜的硫化物，还需进行的实验操作是_。解析实验：(1)A装置中的反应是浓硫酸和铜加热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，反应的化学方程式为Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O。(2)证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素，利用元素化合价变化生成的产物分析判断，若生成氢气，D装置中黑色固
13、体变为红色，若生成二氧化硫，E装置中溶液会退色，所以证明浓硫酸中硫元素的氧化性强于氢元素的实验现象是D装置中黑色固体不变化，E装置中溶液退色。(3)利用装置中铜不与浓硫酸接触反应，即不放入铜丝进行实验，观察B装置中固体是否变蓝，若不变蓝说明浓硫酸中的水不影响实验，若变蓝，说明浓硫酸中的水会影响实验。实验：(4)向试液中滴加K4Fe(CN)6溶液，若产生红棕色沉淀，证明试液中含有Cu2，根据将黑色沉淀放入稀硫酸中，一段时间后，滴加K4Fe(CN)6溶液，未见红棕色沉淀可知，黑色沉淀中一定不含CuO。(5)A装置中试管内上方出现红棕色气体，说明反应中有一氧化氮生成，证明了黑色沉淀具有还原性，在反应
14、中被氧化。根据B装置中试管中出现白色沉淀可知，白色沉淀为硫酸钡，说明黑色沉淀中含有硫元素；发生反应的离子方程式为2NO3SO23Ba22H2O=3BaSO42NO4H(或NO2SO2Ba2H2O=BaSO4NO2H)。为确认黑色沉淀是铜的硫化物，还需检验黑色沉淀中含有铜离子，方法为取少量冷却后A装置试管中的溶液，滴加K4Fe(CN)6溶液，若产生红棕色沉淀，证明溶液中含有Cu2，说明黑色沉淀是铜的硫化物。答案(1)Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O(2)D装置中黑色固体颜色无变化，E装置中溶液退色(3)使用题述装置，不放入铜丝进行实验，观察B装置中固体是否变蓝(4)黑色沉淀中不含有
15、CuO(5)还原c2NO3SO23Ba22H2O=3BaSO42NO4H(或NO2SO2Ba2H2O=BaSO4NO2H)取少量冷却后A装置试管中的溶液，滴加K4Fe(CN)6溶液，若产生红棕色沉淀，证明溶液中含有Cu2，说明黑色沉淀是铜的硫化物8(2018全国卷，节选)K3Fe(C2O4)33H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体，可用于晒制蓝图。回答下列问题：(1)晒制蓝图时，用K3Fe(C2O4)33H2O作感光剂，以K3Fe(CN)6溶液为显色剂。其光解反应的化学方程式为2K3Fe(C2O4)32FeC2O43K2C2O42CO2；显色反应的化学方程式为_。(2)某小组为探究三草酸合铁酸
16、钾的热分解产物，按如图所示装置进行实验。通入氮气的目的是_。实验中观察到装置B、F中澄清石灰水均变浑浊，装置E中固体变为红色，由此判断热分解产物中一定含有_、_。为防止倒吸，停止实验时应进行的操作是_。样品完全分解后，装置A中的残留物含有FeO和Fe2O3，检验Fe2O3存在的方法是_。解析(1)发生的显色反应是溶液中Fe2与K3Fe(CN)6生成Fe3Fe(CN)62，其化学方程式为3FeC2O42K3Fe(CN)6=Fe3Fe(CN)623K2C2O4。(2)实验时通入N2，不仅能隔绝空气，排除空气的干扰，还能使反应产生的气体全部进入后续装置。实验中装置B中澄清石灰水变浑浊，说明三草酸合铁
17、酸钾的热分解产物中含有CO2，经NaOH溶液可除去CO2，气体经浓硫酸干燥后，与灼热的CuO反应，得到单质Cu，且由装置F中现象可知装置E中又生成CO2，由此可判断热分解产物中还含有CO。为防止倒吸，实验结束后，应先熄灭装置A、E两处的酒精灯，冷却后停止通入氮气。要检验A中残留固体中含有Fe2O3，可取少量A中残留固体，加入足量稀硫酸或稀盐酸溶解，再滴入少许KSCN溶液，溶液中出现红色，即可确定残留固体中含有Fe2O3。答案(1)3FeC2O42K3Fe(CN)6=Fe3Fe(CN)623K2C2O4(2)隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置CO2CO先熄灭装置A、E的酒精灯，冷却后停止通入氮气取少许固体粉末于试管中，加稀硫酸溶解，滴入12滴KSCN溶液，溶液变红色，证明含有Fe2O3