2021版高考化学一轮复习10.4实验设计与评价题组训练过关2含解析新人教版

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1、实验设计与评价 物质组成的测定 1.(2019全国卷27)硫酸铁铵NH4Fe(SO4)2xH2O是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：回答下列问题：(1)步骤的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是 _。(2)步骤需要加热的目的是_ ，温度保持8095 ，采用的合适加热方式是_。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为_(填标号)。(3)步骤中选用足量的H2O2，理由是_ 。分批加入H2O2，同时为了_，溶液要保持pH小于0.5。(4)步骤的具体实验操作有_ ，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。(5)采用热重分析法测定硫酸铁

2、铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150 时失掉1.5个结晶水，失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为_。【解析】(1)铁屑表面的油污主要是油脂类的物质，所以可以加入热碱液使其水解除去。(2)步骤需要加热的目的是加快反应速率，加速铁与稀硫酸的反应；温度保持8095 ，在100 以下，所以主要采取的是热水浴的方式进行加热；因硫化物主要产生的是二氧化硫，二氧化硫易溶于水且与碱发生反应，所以应用防止倒吸的装置。(3)步骤中得到的滤液的主要成分是硫酸亚铁，而步骤之后溶液的主要成分是硫酸铁，所以加入足量的H2O2的目的是将溶液中的Fe2+转换成Fe3+；当pH过大时，Fe3+会产生沉淀，所以溶液要保持p

3、H小于0.5。(4)步骤主要是将溶液中的固体进行结晶，所以具体实验操作是加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。(5)设硫酸铁铵的化学式为NH4Fe(SO4)2xH2O，其相对分子质量为266+18x，1.5个水分子的相对分子质量为1.518=27，则100%=5.6%，解得x=12，则硫酸铁铵的化学式为NH4Fe(SO4)212H2O。答案：(1)碱煮水洗(2)加快反应热水浴C(3)将Fe2+全部氧化为Fe3+，不引入杂质防止Fe3+水解(4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)(5)NH4Fe(SO4)212H2O【加固训练】(2020怀化模拟)某研究性学习小组利用如图装

4、置探究草酸钙晶体(CaC2O4xH2O)的热分解。已知：CO能与PdCl2溶液反应生成黑色的钯粉。(1)A的作用是_ _；D中可观察到的现象是 _ _。(2)B中长玻璃管的作用是_ _。(3)E、F位置_(填“能”或“不能”)互换，理由是_ _。(4)写出PdCl2溶液与CO反应的化学方程式 _。(5)为探究草酸钙晶体加热分解产物的成分并计算x，进行如下实验：按题图连接好仪器，_ _(填实验操作名称)。将29.2 g草酸钙晶体放入C中，从a处通入一段时间空气。加热草酸钙晶体直到质量不再减少，从a处一直通空气直至冷却。测得C中残留固体质量11.2 g，D增重3.6 g，E增重8.8 g(澄清石灰

5、水足量)。数据处理：计算可得x=_；写出上述实验中草酸钙晶体受热分解的化学方程式_ _。【解析】(1)空气中含有二氧化碳，利用氢氧化钠吸收二氧化碳，除去空气中的CO2，防止对分解产物的检验产生干扰；装置D中的无水硫酸铜遇水变蓝，可用于检验H2O的存在；(2)装置B中长玻璃管与外界相通，其作用是平衡气压；(3)若互换则原F中可能产生CO2，对原E中CO2的检验会造成干扰，所以不能互换；(4)由题目提供的信息可知CO能与PdCl2溶液反应生成黑色的钯粉，可知PdCl2把CO氧化为CO2，反应的方程式为PdCl2+CO+H2OPd+CO2+2HCl；(5)连接好仪器，需要检查装置气密性；残留固体质量

6、11.2 g，说明生成CaO 11.2 g，n(CaO)=0.2 mol，D增重3.6 g，说明生成H2O 3.6 g，n(H2O)=0.2 mol，E增重8.8 g(澄清石灰水足量)，说明生成CO2 8.8 g，n(CO2)=0.2 mol，m(CO)=29.2 g-11.2 g-3.6 g-8.8 g=5.6 g，n(CO)=0.2 mol，生成CaO、CO2、CO、H2O物质的量之比为1111，所以x为1。根据以上分析可知反应的方程式为CaC2O4H2OCaO+CO2+CO+H2O。答案： (1) 除去空气中的CO2 ，防止对分解产物的检验产生干扰无水CuSO4变蓝(2)平衡气压(合理答

7、案均可)(3)不能若互换则原F中可能产生CO2 对原E中CO2 的检验会造成干扰(4)PdCl2+CO+H2OPd+CO2+2HCl(5)检查装置气密性1CaC2O4H2OCaO+CO2+CO+H2O【归纳提升】组成类定量实验的解题思路确定待求物求算各组分物质的量求x确定化学式产物含量的测定2.(2020怀化模拟)亚硝酸钠(NaNO2)是一种重要的化工原料，某学习小组通过以下实验制备亚硝酸钠并测定产品的纯度。.制备NaNO2已知：2NO+Na2O22NaNO2NO和N均能被酸性高锰酸钾氧化为N(1)A中m管的作用是_。(2)选择上述装置完成实验，其连接顺序为_(按气流方向，用小写字母表示)。(

8、3)C中所装干燥剂可以为_(填字母序号)A.浓硫酸B.碱石灰C.无水CaCl2(4)B中反应的离子方程式为_。(5)A中反应不直接用稀硝酸制NO的主要原因是_。.测定产品的纯度(杂质不参与滴定反应)称取产品a g配制成200 mL溶液，取20.00 mL于锥形瓶中，用c molL-1的酸性高锰酸钾溶液滴定到终点：重复上述滴定三次，测得消耗酸性高锰酸钾溶液的平均体积为V mL(6)判断滴定终点的方法是_。(7)该产品的纯度为_(用含a、c、V的关系式表示)。【解析】.(1)装置A中m管使蒸馏烧瓶内部和分液漏斗液面上方相通，可达到平衡压强，使浓硝酸顺利滴下的作用；(2)利用装置A中Cu和浓硝酸反应

9、生成NO2，生成的NO2溶于E装置中水生成NO，再利用C装置无水CaCl2干燥NO，再将NO通过D装置与Na2O2反应生成NaNO2，最后的尾气用酸性高锰酸钾溶液吸收，结合气流方向，装置的连接顺序为ahidefg(gf)c；(3)用于干燥气体，干燥管中用固体干燥剂，可用碱石灰或无水CaCl2；(4)装置B中酸性高锰酸钾溶液吸收NO气体生成N，发生反应的离子方程式为5NO+3Mn+4H+5N+3Mn2+2H2O；(5)A中反应不直接用稀硝酸制NO的主要原因是稀硝酸反应速率慢，一氧化氮易被空气中氧气氧化为二氧化氮；.(6)向溶液中滴加高锰酸钾，高锰酸钾显紫红色，因此滴定到终点：最后一滴滴入，溶液由

10、无色变为浅紫色，且30 s不变色；(7)称取产品a g配制成200 mL溶液，取20.00 mL于锥形瓶中，用c molL-1的酸性高锰酸钾溶液滴定到终点：重复上述滴定三次，测得消耗酸性高锰酸钾溶液的平均体积为V mL，结合化学反应的定量关系计算：5N+2Mn+6H+5N+2Mn2+3H2O5 2n c molL-1V10-3Ln=0.025cV mol，该产品的纯度=100%=100%。答案：(1)平衡压强，使浓硝酸顺利滴下(2)ahidefg(gf)c(3)BC(4)5NO+3Mn+4H+5N+3Mn2+2H2O(5)稀硝酸反应速率慢，一氧化氮易被空气中氧气氧化为二氧化氮(6)最后一滴滴入

11、，溶液由无色变为浅紫色，且30 s不变色(7)100%3.青蒿素为无色针状晶体，易溶于丙酮、氯仿和苯中，在水中几乎不溶，熔点为156157 ，青蒿素是有效的抗疟药。从青蒿中提取青蒿素的方法之一是以萃取原理为基础的，乙醚浸取法制取青蒿素的主要工艺为请回答下列问题：(1)对青蒿进行干燥粉碎的目的是_。(2)操作的名称是_，操作的名称是_。(3)用下列实验装置测定青蒿素的分子式，将28.2 g青蒿素放在硬质玻璃管C中充分燃烧：装置E中盛放的物质是_，装置F中盛放的物质是_。该实验装置可能产生误差，造成测定含氧量偏低，改进方法是_。已知青蒿素是烃的含氧衍生物，用合理改进后的装置进行实验，称得：装置实验

12、前/g实验后/gE22.642.4F80.2146.2青蒿素的最简式是_。(4)某学生对青蒿素的性质进行探究。将青蒿素加入含有酚酞的NaOH溶液中，青蒿素的溶解量较小，加热并搅拌，青蒿素的溶解量增大，且溶液红色变浅，说明青蒿素与_(填字母)具有相似的性质。A.乙醇B.乙酸C.乙酸乙酯D.葡萄糖【解析】(1)为了加快反应速率和增大青蒿素的浸取率，可以对青蒿进行干燥粉碎以增大青蒿素与乙醚的接触面积；(2)根据流程图，经过操作得到了残渣，故操作为过滤；乙醚和青蒿素是互溶的液体，可以通过蒸馏分离；(3)实验测定青蒿素的分子式，需要测定其中的碳、氢、氧的含量，燃烧后生成二氧化碳和水，因此需要测定二氧化碳

13、和水的质量，因此装置E中盛放无水CaCl2或P2O5吸收生成的水，装置F中盛放碱石灰或固体氢氧化钠，吸收二氧化碳；装置左右两侧都可能使得空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置，造成误差，改进方法是除去装置左侧通入的空气中的CO2和水蒸气，在装置F后加一个防止空气中的CO2和水蒸气进入装置F的装置；装置E质量增加42.4 g-22.6 g=19.8 g，则m(H)=19.8 g100%=2.2 g，装置F质量增加146.2 g-80.2 g=66 g，则m(C)=66 g100%=18 g，从而可推出含氧元素的质量为28.2 g-2.2 g-18 g=8 g，最简式为CxHyOz，则12xy16z=1

14、82.28，故xyz=15225，故该有机物的最简式为C15H22O5。(4)乙醇易溶于水，A错误；乙酸易溶于水，B错误；乙酸乙酯在水中的溶解度不大，加入含有NaOH、酚酞的水溶液后水解消耗NaOH，溶液的碱性减弱，溶液红色变浅，C正确；葡萄糖易溶于水，D错误。答案：(1)增大青蒿素与乙醚的接触面积，使反应速率加快，提高青蒿素的浸取率(2)过滤蒸馏(3)无水CaCl2或P2O5碱石灰(或其他合理答案)除去装置左侧通入的空气中的CO2和水蒸气，在装置F后加一个防止空气中的CO2和水蒸气进入装置F的装置C15H22O5(4)C【加固训练】(2020湖北模拟)工业废弃物的资源化回收再利用，可以更大限

15、度地发挥原材料的价值。某教师在指导学生做研究性学习时，拟利用废铁屑在实验室制备FeSO4溶液，再与等物质的量的(NH4)2SO4反应，制备补血剂硫酸亚铁铵晶体(NH4)2Fe(SO4)26H2O，相对分子质量为392。硫酸亚铁铵晶体比一般亚铁盐稳定，在空气中不易被氧化，易溶于水，不溶于乙醇。(1)废铁屑的净化：将废铁屑投入10%的碳酸钠溶液中并加热510 min，通过倾析法弃去纯碱溶液，并用蒸馏水洗净废铁屑，待用。(2)酸浸净化后的废铁屑：将2 g Fe粉、10 mL 3 molL-1的H2SO4溶液加入烧瓶中反应，用如图所示装置制备FeSO4溶液。保持温度7080 ，适当添加水以补充被蒸发掉

16、的水分，并控制溶液的pH，至反应无明显气泡产生，停止加热，过滤，称量残留固体质量。反应过程中会产生少量H2S、PH3等气体，需使用封闭装置。写出用CuSO4溶液吸收H2S气体的化学反应方程式： _。反应过程中使用过量铁粉的目的是_ _。(3)制备(NH4)2Fe(SO4)26H2O：向FeSO4溶液中加入一定质量的(NH4)2SO4固体，7080 条件下溶解后，趁热倒入50 mL乙醇中，析出晶体。实验中，需对过滤出产品的母液(pH1)进行处理。室温下，分别取母液并向其中加入指定物质，反应后的溶液中主要存在的一组离子正确的是_(填序号)。A.通入过量Cl2：Fe2+、H+、N、Cl-、SB.加入

17、过量KSCN溶液：K+、N、Fe3+、S、SCN-C.加入过量NaOH溶液：Na+、Fe2+、N、S、OH-D.加入过量NaClO和NaOH的混合溶液：Na+、S、Cl-、ClO-、OH-(4)产品纯度测定：称取a g产品溶于水，配制成500 mL溶液，取25.00 mL待测液，用浓度为c molL-1的酸性KMnO4溶液滴定。重复上述操作2次实验结果如下：实验次数第一次第二次第三次消耗高锰酸钾溶液的体积/mL25.5225.0224.98该产品的纯度为_(用含a、c的代数式表示)。有同学提出，测定产品中S的含量也可测定产品的纯度，请补充完整实验方案：称取约0.4 g样品，溶于70 mL水，_

18、，将沉淀移入坩埚，灼烧至恒重，记录数据(实验中必须使用的试剂有2 molL-1的HCl溶液、BaCl2溶液、AgNO3溶液)。【解析】(2)实验室用CuSO4溶液吸收H2S气体，生成硫酸和硫化铜，化学反应方程式为CuSO4+H2SCuS+H2SO4；铁粉具有还原性，反应过程中使用过量铁粉的目的是避免Fe2+被氧化为Fe3+。(3)据已知信息可知，母液中主要存在的离子有Fe2+、H+、N、S，通入过量Cl2，溶液中的Fe2+不能大量共存，且主要存在的离子应包括ClO-，故A错误；B.加入过量KSCN溶液，溶液中的Fe3+与SCN-不能大量共存，故B错误；加入过量NaOH溶液，溶液中的Fe2+与N

19、均不能大量存在，故C错误；加入过量NaClO和NaOH的混合溶液，H+与OH-发生中和反应生成水，N以NH3的形式逸出，Fe2+先转化为Fe3+，(2Fe2+ClO-+H2O2Fe3+Cl-+2OH-)，再以Fe(OH)3的形式除去，则反应后的溶液中主要存在的离子为Na+、S、Cl-、ClO-、OH-，故D正确。(4)因为第一次与第二次、第三次相差较大，忽略不计，消耗高锰酸钾溶液的体积为 mL=25 mL，根据离子反应方程式，得出：n(NH4)2SO4FeSO46H2O=5n(KMnO4)=2510-3c5 mol，则500 mL溶液中含有n(NH4)2SO4FeSO46H2O= mol=2.

20、5c mol，所以该产品的质量分数=100%=100%，测定产品中S的含量也可测定产品的纯度，具体实验方案为：称取约0.4 g样品，溶于70 mL水，加入2 molL-1 HCl溶液酸化，滴加BaCl2溶液至沉淀完全，过滤，洗涤沉淀，直至滤液滴加AgNO3溶液不出现浑浊，将沉淀移入坩埚，灼烧至恒重，记录数据。答案：(2) CuSO4+H2SCuS+H2SO4避免Fe2+被氧化为Fe3+(3) D(4)100%加入2 molL-1 HCl溶液酸化，滴加BaCl2溶液至沉淀完全，过滤，洗涤沉淀，直至滤液滴加AgNO3溶液不出现浑浊【归纳提升】含量类定量实验的解题思路确定待求物与已知量找关系式利用已知数据求算