届高考化学一轮复习浙江 化学实验方案的设计和反应条件的控制学案.docx
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届高考化学一轮复习浙江化学实验方案的设计和反应条件的控制学案
专题二十一 化学实验方案的设计和反应条件的控制
挖命题
【考情探究】
考点
考纲内容
考试
要求
考试
均分
考题示例
考试热度
物质性质的探究和化学实验方案的设计
(1)铝片(条)燃烧的方法
b
☆☆☆☆☆
(2)铝表面氧化膜的作用
b
☆☆☆☆☆
(3)观察有机物颜色、状态以及辨别有机物气味的方法
a
☆☆☆☆☆
(4)用乙醇和浓硫酸制取乙烯的原理、方法和操作
b
☆☆☆☆☆
(5)乙醇、苯酚分子中羟基的化学活性比较
b
☆☆☆☆☆
(6)盐酸、碳酸、苯酚酸性的比较
b
☆☆☆☆☆
(7)用铁离子检验酚类物质
a
☆☆☆☆☆
(8)物质检验的方案设计
c
2分
2018浙江4月选考,28(3),2分
★★★★☆
化学反应条件的控制
(1)硫代硫酸钠和强酸反应的原理及实验现象
b
☆☆☆☆☆
(2)浓度、温度对硫代硫酸钠与酸反应速率的影响
c
☆☆☆☆☆
(3)不同的催化剂对同一反应的催化效果
c
☆☆☆☆☆
(4)变量控制在实验研究中的应用
c
2分
2017浙江11月选考,21,2分
★★★☆☆
(5)氯化钴溶液的变色原理
b
☆☆☆☆☆
(6)浓度、温度变化对氯化钴溶液平衡体系的影响
b
☆☆☆☆☆
(7)不同条件下(酸、碱性)乙酸乙酯水解的速率和程度
b
☆☆☆☆☆
分析解读 本专题通常涉及以下两个考查点:
一是实验方案的设计和评价,实验方案的设计主要包括物质性质实验方案的设计、物质制备实验方案的设计和物质检验实验方案的设计三个方面,实验方案的评价主要是评判题给实验方案的优劣;二是反应条件的控制,包括化学反应条件的控制和化学工艺条件的控制两个方面,前者出现在实验探究题中,后者出现在工艺流程题中。
试题综合程度高,难度较大。
【真题典例】
破考点
【考点集训】
考点一 物质性质的探究和化学实验方案的设计
1.(2019届浙江嘉兴海宁中学高三复习检测,8)有相同的三块铝片,进行如下实验。
实验一:
取第一块铝片,直接放入硫酸铜溶液中观察现象;
实验二:
取第二块铝片,用砂纸擦拭其表面后,放入硫酸铜溶液中观察现象;
实验三:
将实验一中铝片从硫酸铜溶液中取出,洗净后放入氢氧化钠溶液中,片刻后取出铝片,洗净后再放入硫酸铜溶液中观察现象;
实验四:
取第三块铝片,用砂纸擦拭表面后,置于浓硝酸中,片刻后取出,洗净,再放入硫酸铜溶液中观察现象。
综合以上四个实验,其主要目的是试图说明( )
A.铝片能和硫酸铜溶液反应
B.铝片能和氢氧化钠溶液反应
C.铝片不能和浓硝酸反应
D.铝片表面能形成具有保护作用的氧化膜
答案 D
2.(2019届浙江台州黄岩中学月考,5)下列实验方案正确,能达到相应实验预期目的且安全的是( )
答案 A
3.(2017浙江温州高三3月选考模拟)某研究性学习小组为了探究镁粉与溴水反应的机理,做了如下四组实验:
①将镁粉投入冷水中,未见任何现象;
②将镁粉放入溴水中,观察到只是开始时产生极少量的气泡,但溴水的颜色逐渐褪去;
③将镁粉放入液溴中,未观察到任何明显现象;
④向含足量镁粉的液溴中滴加几滴水,观察到溴的红棕色很快褪去。
则下列关于镁与溴水的反应机理的说法中正确的是( )
A.镁粉只直接与溴水中的溴反应
B.镁粉只与溴水中的酸反应
C.产生的极少量的气泡是镁粉与水反应得到的
D.镁粉在水的催化下与Br2发生反应
答案 D
4.(2019届浙江常山一中单元检测,25)某同学欲在实验室中对Fe3+与I-的反应进行探究,实现Fe2+与Fe3+的相互转化。
(1)该同学最初的实验操作和现象如下:
实验编号
操作
现象
Ⅰ
先向2mL0.1mol·L-1FeCl2溶液中滴加KSCN溶液,再滴加新制氯水
Ⅱ
先向2mL0.1mol·L-1FeCl3溶液中滴加KSCN溶液,再滴加0.1mol·L-1KI溶液
滴加KSCN溶液后,溶液变成血红色;滴加KI溶液无明显变化
①实验Ⅰ的现象为 。
②FeCl2溶液与新制氯水反应的离子方程式为 。
(2)该同学分析了导致实验Ⅱ现象的可能原因,并对实验方案进行了改进。
改进后的实验操作和现象如下:
实验编号
操作
现象
Ⅲ
向2mL0.1mol·L-1KI溶液中滴加1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液,再滴加KSCN溶液
滴加FeCl3溶液后,溶液变成黄色;滴加KSCN溶液后,溶液变成血红色
根据实验Ⅲ,该同学认为Fe3+有可能与I-发生氧化还原反应,请结合实验现象用简明的文字说明他得出上述结论的理由:
。
(3)该同学认为需要进一步设计实验,证明根据实验Ⅲ中现象得出的结论。
请补全下表中的实验方案:
实验
编号
操作
预期现象
实验结论
Ⅳ
向2mL0.1mol·L-1KI溶液中滴加1mL0.1mol·L-1FeCl3溶液,
(4)上述实验结果表明,Fe3+与I-发生氧化还原反应。
进一步查阅资料知,参加反应的Fe3+与I-的物质的量相同。
该同学结合上述实验结论,分析了实验Ⅲ中加入KSCN溶液后溶液变血红色的原因,认为Fe3+与I-反应的离子方程式应写为 。
答案
(1)①滴加KSCN溶液后,溶液无明显变化;滴加新制氯水后,溶液变成血红色 ②2Fe2++Cl2
2Fe3++2Cl-
(2)滴加FeCl3溶液后,溶液变成黄色,推测生成了I2(其他合理答案也可)
(3)
实验
编号
操作
预期现象
实验结论
Ⅳ
再滴加淀粉溶液(或CCl4;或铁氰化钾溶液)
溶液变蓝(或溶液分层,下层溶液为紫色;或生成蓝色沉淀)
Fe3+能与I-发生氧化还原反应,生成I2和Fe2+
(其他合理答案也可)
(4)2Fe3++2I-
2Fe2++I2
考点二 化学反应条件的控制
1.(2019届浙江绍兴一中单元检测,4)已知FeCl3溶液和MnO2都可作H2O2分解制O2的催化剂,为了探究温度对化学反应速率的影响,下列实验方案可行的是( )
答案 D
2.(2017浙江宁波镇海中学选考模拟三,21)为了探究温度、不活泼金属形成的盐对锌与稀硫酸反应速率的影响,设计如下方案:
实验
编号
纯锌粉质量
0.2mol·L-1硫
酸溶液体积
温度
硫酸铜
固体质量
Ⅰ
2.0g
10.0mL
25℃
0
Ⅱ
2.0g
10.0mL
t℃
0
Ⅲ
2.0g
10.0mL
35℃
0.2g
Ⅳ
2.0g
10.0mL
35℃
4.0g
下列推断合理的是( )
A.选择Ⅱ和Ⅲ实验探究硫酸铜对反应速率的影响,必须控制t=25
B.待测物理量是收集等体积气体所需要的时间,时间越长,反应速率越大
C.根据该方案,可以探究浓度、温度、固体接触面积对反应速率的影响
D.根据该实验方案得出反应速率的大小顺序可能是Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ>Ⅳ
答案 D
3.(2018浙江温州六校协作体高三期末联考,22)一定条件下,用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气进行回收,使SO2转化为S。
催化剂不同,其他条件相同情况下,相同时间内SO2的转化率随反应温度的变化如下图所示。
下列说法不正确的是 ( )
A.不考虑催化剂价格因素,选择Fe2O3作催化剂可以节约能源
B.其他条件相同下,选择Cr2O3作催化剂,SO2的平衡转化率最小
C.a点后SO2的转化率减小的原因可能是温度升高催化剂活性降低
D.选择Fe2O3作催化剂,最适宜温度范围为340~380℃
答案 B
4.(2019届浙江宁波鄞州高级中学高三复习检测,22)
(1)已知Na2S2O3+H2SO4
Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O。
甲同学通过测定该反应发生时溶液变浑浊的时间,研究外界条件对化学反应速率的影响。
设计实验如下(所取溶液体积均为10mL):
实验
编号
实验
温度/℃
c(Na2S2O3)/
mol·L-1
c(H2SO4)/
mol·L-1
①
25
0.1
0.1
②
25
0.2
0.1
③
25
0.1
0.2
④
50
0.2
0.1
⑤
50
0.1
0.1
其他条件不变时,探究温度对化学反应速率的影响,应选择 (填实验编号);探究浓度对化学反应速率的影响,应选择 (填实验编号);若同时选择①②③,则探究 对化学反应速率的影响。
(2)已知Na2S2O3溶液与Cl2反应时,1molNa2S2O3转移8mol电子。
该反应的离子方程式是 ,甲同学设计如下实验流程探究Na2S2O3的化学性质:
①甲同学设计实验流程的目的是证明Na2S2O3溶液具有碱性和 性。
②加入BaCl2溶液生成白色沉淀B的离子方程式是 。
③乙同学认为应将上述流程中②③所加试剂顺序颠倒,你认为甲、乙两同学的设计更合理的是 (填“甲”或“乙”),理由是 。
答案
(1)①⑤(或②④) ①②(或①③或④⑤) 改变不同反应物的浓度
(2)S2
+4Cl2+5H2O
2S
+8Cl-+10H+ ①还原 ②S
+Ba2+
BaSO4↓ ③乙 可以排除BaS2O3对实验的干扰
炼技法
【方法集训】
方法 化学实验的设计方法和原则
1.(2019届浙江绍兴高级中学单元检测,5)在实验室进行下列有关物质的制备流程中,理论上正确、操作上可行且经济上合理的是( )
A.C
CO
CO2
Na2CO3
B.Cu
Cu(NO3)2溶液
Cu(OH)2
C.CaO
Ca(OH)2溶液
NaOH溶液
D.Fe
Fe2O3
Fe2(SO4)3溶液
答案 C
2.(2017浙江杭州高三3月选考模拟)为探究溴乙烷与NaOH的醇溶液共热发生的是水解反应还是消去反应,甲、乙、丙三名同学分别设计了如下三个实验方案:
甲:
向反应后的混合液中滴入溴水,若溶液颜色很快褪去,则可证明发生了消去反应。
乙:
向反应后的混合液中滴入稀硝酸中和NaOH,然后再滴入AgNO3溶液,若有浅黄色沉淀生成,则可证明发生了消去反应。
丙:
向反应后的混合液中滴入酸性KMnO4溶液,若溶液颜色变浅,则证明发生了消去反应。
则有关上述实验方案的叙述( )
A.甲正确 B.乙正确 C.丙正确 D.都不正确
答案 D
3.(2019届浙江宁波镇海中学高二期中,10)下列实验“操作和现象”与“结论”对应且正确的是( )
选项
操作和现象
结论
A
将少量溴水加入KI溶液中,充分反应后再加入CCl4,振荡,静置,下层液体呈紫色
氧化性:
Br2>I2
B
常温下,打磨后的铝片放入浓硝酸中,无明显反应现象
常温下,铝不与浓硝酸反应
C
强酸性溶液中加入Ba(NO3)2溶液,有白色沉淀生成,静置后加入KSCN溶液,溶液变红
溶液中一定含有S
和Fe3+
D
用pH计测定NaF溶液和CH3COONa溶液pH可知:
pH(NaF) 酸性: HF>CH3COOH 答案 A 4.(2018北京理综,28,16分)实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。 资料: K2FeO4为紫色固体,微溶于KOH溶液;具有强氧化性,在酸性或中性溶液中快速产生O2,在碱性溶液中较稳定。 (1)制备K2FeO4(夹持装置略) ①A为氯气发生装置。 A中反应方程式是 (锰被还原为Mn2+)。 ②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。 ③C中得到紫色固体和溶液。 C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH 2K2FeO4+6KCl+8H2O,另外还有 。 (2)探究K2FeO4的性质 ①取C中紫色溶液,加入稀硫酸,产生黄绿色气体,得溶液a,经检验气体中含有Cl2。 为证明是否K2FeO4氧化了Cl-而产生Cl2,设计以下方案: 方案Ⅰ 取少量a,滴加KSCN溶液至过量,溶液呈红色 方案Ⅱ 用KOH溶液充分洗涤C中所得固体,再用KOH溶液将K2FeO4溶出,得到紫色溶液b。 取少量b,滴加盐酸,有Cl2产生 ⅰ.由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有 离子,但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl-氧化,还可能由 产生(用方程式表示)。 ⅱ.方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl-。 用KOH溶液洗涤的目的是 。 ②根据K2FeO4的制备实验得出: 氧化性Cl2 Fe (填“>”或“<”),而方案Ⅱ实验表明,Cl2和Fe 的氧化性强弱关系相反,原因是 。 ③资料表明,酸性溶液中的氧化性Fe >Mn 验证实验如下: 将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中,振荡后溶液呈浅紫色。 该现象能否证明氧化性Fe >Mn 。 若能,请说明理由;若不能,进一步设计实验方案。 理由或方案: 。 答案 (16分) (1)①2KMnO4+16HCl 2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O ② ③Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O (2)①ⅰ.Fe3+ 4Fe +20H+ 4Fe3++3O2↑+10H2O ⅱ.排除ClO-的干扰 ②> 溶液酸碱性不同 ③理由: Fe 在过量酸的作用下完全转化为Fe3+和O2,溶液浅紫色一定是Mn 的颜色 方案: 向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4,观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色 过专题 【五年高考】 A组 自主命题·浙江卷题组 考点一 物质性质的探究和化学实验方案的设计 1.(2015浙江7月学考,29,3分)某同学为探究FeCl3与KI反应是否存在反应限度,设计了如下实验方案(FeCl3溶液、KI溶液浓度均为0.1mol·L-1): 最合理的方案是( ) A.方案1B.方案2C.方案3D.方案4 答案 D 2.(2018浙江11月选考,24,2分)已知草酸(H2C2O4)是一种弱酸,157℃升华,170℃以上分解可放出CO2和CO;可与酸性KMnO4溶液反应;其钠盐易溶于水,钙盐难溶于水。 下列说法正确的是( ) A.草酸受热产生的气体,用足量的NaOH溶液充分吸收后,可收集得到纯净的CO B.草酸受热产生的气体通过灼热的氧化铜,若出现黑色变红色现象,则说明产生的气体中一定有CO C.草酸受热产生的气体直接通入足量的澄清石灰水中,若能产生白色浑浊现象,则说明产生的气体中一定有CO2 D.H2C2O4与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式为: 5H2C2O4+2Mn +6H+ 2Mn2++10CO2↑+8H2O 答案 D 3.(2017浙江11月选考,24,2分)某兴趣小组查阅资料得知: 连苯三酚的碱性溶液能定量吸收O2;CuCl的盐酸溶液能定量吸收CO,且易被O2氧化。 拟设计实验方案,采用上述两种溶液和KOH溶液逐一吸收混合气体(由CO2、CO、N2和O2组成)的相应组分。 有关该方案设计,下列说法不正确的是( ) A.采用上述3种吸收剂,气体被逐一吸收的顺序应该是CO2、O2和CO B.其他两种吸收剂不变,O2的吸收剂可以用灼热的铜网替代 C.CO的吸收必须在吸收O2后进行,因为CuCl的盐酸溶液会被O2氧化 D.在3种气体被逐一吸收后,导出的气体中可能含有HCl 答案 B 4.(2017浙江4月选考,28,4分)FeSO4受热分解的化学方程式为: 2FeSO4 Fe2O3+SO2↑+SO3↑ 请回答: (1)将FeSO4受热产生的气体按图示装置进行实验,证实含有SO3和SO2。 能说明SO2存在的实验现象是 ;为测定BaSO4沉淀的质量,后续的操作步骤依次为 、洗涤、干燥、称量。 (2)设计一个实验方案,用化学方法验证FeSO4受热后固体的成分(不考虑其他反应) 。 答案 (4分) (1)品红溶液褪色 过滤 (2)取适量固体,加足量稀盐酸溶解。 取一份试液滴加KSCN溶液,若显血红色,则有Fe3+(含Fe2O3);另取一份试液滴加BaCl2溶液,若有白色沉淀,则有S (含有未分解的FeSO4) 考点二 化学反应条件的控制 5.(2017浙江11月选考,21,2分)在催化剂作用下,用乙醇制乙烯,乙醇转化率和乙烯选择性(生成乙烯的物质的量与乙醇转化的物质的量的比值)随温度、乙醇进料量(单位: mL·min-1)的关系如图所示(保持其他条件相同)。 在410~440℃温度范围内,下列说法不正确的是( ) A.当乙醇进料量一定,随乙醇转化率增大,乙烯选择性升高 B.当乙醇进料量一定,随温度的升高,乙烯选择性不一定增大 C.当温度一定,随乙醇进料量增大,乙醇转化率减小 D.当温度一定,随乙醇进料量增大,乙烯选择性增大 答案 A B组 统一命题、省(区、市)卷题组 考点一 物质性质的探究和化学实验方案的设计 1.(2018课标Ⅱ,13,6分)下列实验过程可以达到实验目的的是 ( ) 编号 实验目的 实验过程 A 配制0.4000mol·L-1的NaOH溶液 称取4.0g固体NaOH于烧杯中,加入少量蒸馏水溶解,转移至250mL容量瓶中定容 B 探究维生素C的还原性 向盛有2mL黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液,观察颜色变化 C 制取并纯化氢气 向稀盐酸中加入锌粒,将生成的气体依次通过NaOH溶液、浓硫酸和KMnO4溶液 D 探究浓度对反应速率的影响 向2支盛有5mL不同浓度NaHSO3溶液的试管中同时加入2mL5%H2O2溶液,观察实验现象 答案 B 2.(2017江苏单科,4,2分)下列制取SO2、验证其漂白性、收集并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是( ) 答案 B 3.(2016江苏单科,6,2分)根据侯氏制碱原理制备少量NaHCO3的实验,经过制取氨气、制取NaHCO3、分离NaHCO3、干燥NaHCO3四个步骤。 下列图示装置和原理能达到实验目的的是( ) 答案 C 4.(2018课标Ⅱ,28,15分)K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(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K3[Fe(C2O4)3]·3H2O作感光剂,以K3[Fe(CN)6]溶液为显色剂。 其光解反应的化学方程式为: 2K3[Fe(C2O4)3] 2FeC2O4+3K2C2O4+2CO2↑;显色反应的化学方程式为 。 (2)某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物,按下图所示装置进行实验。 ①通入氮气的目的是 。 ②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 、 。 ③为防止倒吸,停止实验时应进行的操作是 。 ④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: 。 (3)测定三草酸合铁酸钾中铁的含量。 ①称量mg样品于锥形瓶中,溶解后加稀H2SO4酸化,用cmol·L-1KMnO4溶液滴定至终点。 滴定终点的现象是 。 ②向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后,过滤、洗涤,将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。 加稀H2SO4酸化,用cmol·L-1KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液VmL。 该晶体中铁的质量分数的表达式为 。 答案 (15分) (1)3FeC2O4+2K3[Fe(CN)6] Fe3[Fe(CN)6]2+3K2C2O4 (2)①隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置 ②CO2 CO ③先熄灭装置A、E的酒精灯,冷却后停止通入氮气 ④取少许固体粉末于试管中,加稀硫酸溶解,滴入1~2滴KSCN溶液,溶液变红色,证明含有Fe2O3 (3)①粉红色出现 ② ×100% 5.(2017江苏单科,19,15分)某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低,对实验的影响可忽略)。 已知: ①NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解,如: 3NaClO 2NaCl+NaClO3 ②AgCl可溶于氨水: AgCl+2NH3·H2O Ag(NH3 +Cl-+2H2O ③常温时N2H4·H2O(水合肼)在碱性条件下能还原Ag(NH3 : 4Ag(NH3 +N2H4·H2O 4Ag↓+N2↑+4N +4NH3↑+H2O (1)“氧化”阶段需在80℃条件下进行,适宜的加热方式为 。 (2)NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2,该反应的化学方程式为 。 HNO3也能氧化Ag,从反应产物的角度分析,以HNO3代替NaClO的缺点是 。 (3)为提高Ag的回收率,需对“过滤Ⅱ”的滤渣进行洗涤,并 。 (4)若省略“过滤Ⅰ”,直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水,则需要增加氨水的用量,除因过量NaClO与NH3·H2O反应外(该条件下NaClO3与NH3·H2O不反应),还因为 。 (5)请设计从“过滤Ⅱ”后的滤液中获取单质Ag的实验方案: (实验中 的试剂有: 2mol·L-1水合肼溶液,1mol·L-1H2SO4溶液)。 答案 (15分) (1)水浴加热 (2)4Ag+4NaClO+2H2O 4AgCl+4NaOH+O2↑ 会释放出氮氧化物(或NO、NO2),造成环境污染 (3)将洗涤后的滤液合并入过滤Ⅱ的滤液中 (4)未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水,且其中含有一定浓度的Cl-,不利于AgCl与氨水反应 (5)向滤液中滴加2mol·L-1水合肼溶液,搅拌使其充分反应,同时用1mol·L-1H2SO4溶液吸收反应中放出的NH3,待溶液中无气泡产生,停止滴加,静置,过滤、洗涤,干燥 考点二 化学反应条件的控制 6.(2015江苏单科,13,4分)(双选)下列设计
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