2013高考化學 必考題型早知道 專題二十一 實驗方案的設計與評價 新人教版

專題二十一實驗方案的設計與評價1.2012·安徽理綜，28工業(yè)上從廢鉛蓄電池的鉛膏回收鉛的過程中，可用碳酸鹽溶液與處理后的鉛膏(主要成分為PbSO4)發(fā)生反應：PbSO4(s)CO(aq)=PbCO3(s)SO(aq)。某課題組用PbSO4為原料模擬該過程，探究上述反應的實驗條件及固體產(chǎn)物的成分。(1)上述反應的平衡常數(shù)表達式：K_。(2)室溫時，向兩份相同的PbSO4樣品中分別加入同體積、同濃度的Na2CO3和NaHCO3溶液均可實現(xiàn)上述轉化，在_溶液中PbSO4轉化率較大，理由是_。(3)查閱文獻：上述反應還可能生成堿式碳酸鉛2PbCO3·Pb(OH)2，它和PbCO3受熱都易分解生成PbO。該課題組對固體產(chǎn)物(不考慮PbSO4)的成分提出如下假設。請你完成假設二和假設三。假設一：全部為PbCO3；假設二：_假設三：_。(4)為驗證假設一是否成立，課題組進行如下研究。定性研究：請你完成下表中內容。實驗步驟(不要求寫出具體操作過程)預期的實驗現(xiàn)象和結論取一定量樣品充分干燥，定量研究：取26.7 mg的干燥樣品，加熱，測得固體質量隨溫度的變化關系如下圖。某同學由圖中信息得出結論：假設一不成立。你是否同意該同學的結論，并簡述理由：_。22012·北京理綜，27有文獻記載：在強堿性條件下，加熱銀氨溶液可能析出銀鏡。某同學進行如下驗證和對比實驗。裝置實驗序號試管中的藥品現(xiàn)象實驗2 mL銀氨溶液和數(shù)滴較濃NaOH溶液有氣泡產(chǎn)生；一段時間后，溶液逐漸變黑；試管壁附著有銀鏡實驗2 mL銀氨溶液和數(shù)滴濃氨水有氣泡產(chǎn)生；一段時間后，溶液無明顯變化該同學欲分析實驗和實驗的差異，查閱資料：aAg(NH3)2H2OAg2NH3·H2ObAgOH不穩(wěn)定，極易分解為黑色Ag2O(1)配制銀氨溶液所需的藥品是_。(2)經(jīng)檢驗，實驗的氣體中有NH3，黑色物質中有Ag2O。用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗NH3，產(chǎn)生的現(xiàn)象是_。 產(chǎn)生Ag2O的原因是_。(3)該同學對產(chǎn)生銀鏡的原因提出假設：可能是NaOH還原Ag2O。實驗及現(xiàn)象：向AgNO3溶液中加入_，出現(xiàn)黑色沉淀；水浴加熱，未出現(xiàn)銀鏡。(4)重新假設：在NaOH存在下，可能是NH3還原Ag2O。用下圖所示裝置進行實驗?，F(xiàn)象：出現(xiàn)銀鏡。在虛線框內畫出用生石灰和濃氨水制取NH3的裝置簡圖(夾持儀器略)。(5)該同學認為在(4)的實驗中會有Ag(NH3)2OH生成。由此又提出假設：在NaOH存在下，可能是Ag(NH3)2OH也參與了NH3還原Ag2O的反應。進行如下實驗：有部分Ag2O溶解在氨水中，該反應的化學方程式是_。實驗結果證實假設成立，依據(jù)的現(xiàn)象是_。(6)用HNO3清洗試管壁上的Ag，該反應的化學方程式是_。32012·重慶理綜，27氯離子插層鎂鋁水滑石Mg2Al(OH)6Cl·xH2O是一種新型離子交換材料，其在高溫下完全分解為MgO、Al2O3、HCl和水蒸氣?，F(xiàn)用如圖裝置進行實驗確定其化學式(固定裝置略去)。(1)Mg2Al(OH)6Cl·xH2O熱分解的化學方程式為_。(2)若只通過測定裝置C、D的增重來確定x，則裝置的連接順序為_(按氣流方向，用接口字母表示)，其中C的作用是_。裝置連接后，首先要進行的操作的名稱是_。(3)加熱前先通N2排盡裝置中的空氣，稱取C、D的初始質量后，再持續(xù)通入N2的作用是_、_等。(4)完全分解后測得C增重3.65 g、D增重9.90 g，則x_。若取消冷卻玻管B后進行實驗，測定的x值將_(填“偏高”或“偏低”)。(5)上述水滑石在空氣中放置時易發(fā)生反應生成Mg2Al(OH)6Cl12x(CO3)y·zH2O，該生成物能發(fā)生類似的熱分解反應?，F(xiàn)以此物質為樣品，用(2)中連接的裝置和試劑進行實驗測定z，除測定D的增重外，至少還需測定_。 專題二十一實驗方案的設計與評價 解析1答案：(1)(2)Na2CO3Na2CO3溶液中的c(CO)大(3)全部為2PbCO3·Pb(OH)2PbCO3與2PbCO3·Pb(OH)2(4)實驗步驟(不要求寫具體操作過程)預期的實驗現(xiàn)象和結論充分加熱樣品，將產(chǎn)生的氣體通入盛有無水硫酸銅的干燥管若無水硫酸銅不變藍色，則假設一成立；若無水硫酸銅變藍，則假設一不成立。同意，若全部為PbCO3時，26.7 mg完全分解后最終固體質量應為22.3 mg(或：不同意，實驗最終得到固體的質量與全部為PbCO3分解所得固體質量相差不大，可能是實驗過程中產(chǎn)生的誤差引起的)(本題屬于開放性試題，合理答案均可)解析：(1)根據(jù)反應方程式容易寫出反應的平衡常數(shù)表達式：K。(2)HCO難電離，相同濃度時，Na2CO3溶液中CO濃度遠大于NaHCO3溶液中CO的濃度，CO濃度越大，越有利于PbSO4的轉化。(3)根據(jù)信息及假設一，不難得出假設二和假設三分別為：全部為2PbCO3·Pb(OH)2、PbCO3與2PbCO3·Pb(OH)2的混合物。(4)若全部為PbCO3，則根據(jù)PbCO3PbOCO2，26.7 mg全部分解得到的m(PbO)×223 g·mol122.3 mg，而實際質量為22.4 mg，因此假設一不成立。若考慮實驗過程中產(chǎn)生的誤差，22.3 mg與22.4 mg相差不大，所以也可認為假設一成立。2. 答案：(1)AgNO3溶液和氨水(2)試紙變藍在NaOH存在下，加熱促進NH3·H2O分解，逸出NH3，促使Ag(NH3)2H2OAg2NH3·H2O平衡正向移動，c(Ag)增大，Ag與OH反應立即轉化為Ag2O：2OH2Ag=Ag2OH2O(3)過量NaOH溶液(4)(5)Ag2O4NH3·H2O=2Ag(NH3)2OH3H2O與溶液接觸的試管壁上析出銀鏡(6)Ag2HNO3(濃)=AgNO3NO2H2O解析：(1)實驗室是用AgNO3溶液和氨水配制銀氨溶液。(2)由信息b可知Ag2O是由AgOH分解得到的，結合實驗條件加熱、NaOH溶液分析信息a中化學平衡移動。(3)既然假設NaOH還原Ag2O，那么溶液中必然要存在NaOH，所以向AgNO3溶液中應該加入過量的NaOH溶液，才可能驗證假設是否成立。(4)實驗室用生石灰和濃氨水制取NH3的裝置應該是固液不加熱的裝置。(5)依據(jù)題意Ag2O溶解在氨水中應該形成Ag(NH3)2OH；假設成立必然會在試管上形成銀鏡。3答案：(1)2Mg2Al(OH)6Cl·xH2O4MgOAl2O32HCl(52x)H2O(2)aedb 吸收HCl氣體 檢查裝置的氣密性(3)將分解產(chǎn)生的氣體全部帶入裝置C、D中完全吸收防止產(chǎn)生倒吸(合理答案均給分)(4)3 偏低(5)裝置C的增重及樣品質量(或樣品質量及樣品分解后殘余物質量或裝置C的增重及樣品分解后殘余物質量)解析：(1)根據(jù)題給信息：高溫下完全分解為MgO、Al2O3、HCl和水蒸氣，可寫出其化學方程式：2Mg2Al(OH)6Cl·xH2O4MgOAl2O32HCl(52x)H2O；(2)裝置C的作用是吸收反應生成的HCl氣體，裝置D的作用是吸收水蒸氣，應該首先通過D裝置吸收水蒸氣，后通過C裝置吸收HCl；將氣體通過洗氣瓶進行洗氣時，應該從長導管一側通入氣體，故其連接順序是aedb；連接好裝置后首先應該檢查裝置的氣密性；(3)因為加熱后的裝置中含有殘留的HCl和水蒸氣，為了避免引起實驗誤差，保證反應產(chǎn)生的氣體全部被裝置C、D吸收，所以要通入N2排出裝置內殘留的氣體，同時也是為了防止產(chǎn)生倒吸；(4)2Mg2Al(OH)6Cl·xH2O4MgOAl2O32HCl(52x)H2O 73 18×(52x) 3.65 g 9.9 g解得：x3若沒有冷卻玻璃管，由于氣體濕度高，裝置D不能將水蒸氣充分吸收從而造成結果偏低。(5)由于化學式中出現(xiàn)了兩個未知數(shù)，所以必須要測量3個數(shù)據(jù)，列二元一次方程組進行求解，所以除測定D的增重外，至少還需測定兩個數(shù)據(jù)：裝置C的增重及樣品質量(或樣品質量及樣品分解后殘余物質量或裝置C的增重及樣品分解后殘余物質量)。