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高考化学实验专题热点突破专题跟踪演练：第6章 第5节 化学实验方案的设计与评价

1.某工业废水中仅含下表离子中的5种(不考虑水的电离及离子的水解)，且各种离子的物质的量浓度相等，均为0.1mol/L。

阳离子K+ Cu2+ Fe3+ Al3+ Fe2+阴离子Cl- CO32- NO3- SO42- SiO32-甲同学欲探究废水的组成，进行了如下实验：

Ⅰ.用铂丝蘸取少量溶液，在火焰上灼烧，无紫色火焰(透过蓝色钴玻璃观察)。

Ⅱ.取少量溶液，加入KSCN溶液无明显变化。

Ⅲ.另取溶液加入少量盐酸，有无色气体生成，该无色气体遇空气变成红棕色，此时溶液依然澄清，且溶液中阴离子种类不变。

Ⅳ. 向Ⅲ中所得的溶液中加入BaCl2溶液，有白色沉淀生成。

请推断：

(1)由Ⅰ、Ⅱ判断，溶液中一定不含有的阳离子是 (写离子符号)。

(2)Ⅲ中加入少量盐酸生成无色气体的的离子方程式是_________________________。

(3)将Ⅲ中所得红棕色气体通入水中，气体变无色，所发生的化学方程式为

_______________________________________________________________

(4)甲同学最终确定原溶液中所含阳离子是 ，阴离子是 。(写离子符号)

(5)另取100mL原溶液，加入足量的NaOH溶液，充分反应后过滤，洗涤，灼烧至恒重，得到的固体质量为 g。

(6)工业废水中常含有不同类型的污染物，可采用不同的方法处理。以下是乙同学针对含不同污染物的废水提出的处理措施和方法，其中正确的是( )

选项污染物处理措施方法类别A废酸加生石灰中和物理法BCu2+等重金属离子加硫酸盐沉降化学法C含废水物理法D碱的废水化学法2.可利用下图中的实验装置测定足量铜与适量一定浓度的浓硝酸反应生成的NO气体和NO2气体的物质的量之比(用m表示)，其中装置C由广口瓶和量气管组成，量气管由甲、乙两根玻璃管组成，用橡皮管连通，并装入适量水，甲管有刻度(0mL～50mL)，乙管可上下移动。回答下列问题：

(1)实验中气体(NO和NO2)发生装置应选择 (填装置序号)。

(2)实验中的气体(NO和NO2)通入C装置，请在下图的广口瓶中将导气管画出。

⑴首先根据上图所示，组装实验装置，并在加入试剂前先进行 操作。

⑵烧杯中用NaOH溶液的物质是： ，利用倒置的漏斗而不是将导气管直接深入烧杯中的目的是： 。

⑶加热20分钟，待烧瓶中反应基本结束，撤去酒精灯，利用烧瓶中的余热使反应进行完全。然后以确保烧瓶中的SO2气体全部进入烧杯中。

⑷将充分反应后的烧杯取下，向其中加入足量的酸化的双氧水，再加入足量的BaCl2溶液，再进行 、 、 后称量硫酸钡的质量为13.98g，请计算能与铜反应的硫酸的浓度最低是 。

⑸有的同学提出在上面⑷中可以不必加入酸化的双氧水，直接进行后面的实验，也能得到准确的数据，请结合你的理解分析是否需要加入双氧水及原因：

。

4. 某研究性学习小组对过量炭粉与氧化铁反应的气体产物成分进行研究。

提出假设 ①该反应的气体产物是CO2。

②该反应的气体产物是CO。

③该反应的气体产物是 。 (3)设计方案 如图所示，将一定量的氧化铁在隔绝空气的条件下与过量炭粉完全反应，测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比。

查阅资料

氮气不与碳、氧化铁发生反应。实验室可以用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠(NaNO2)

饱和溶液混合加热反应制得氮气。

请写出该反应的离子方程式： 。

实验步骤

①按上图连接装置，并检查装置的气密性，称取3.20g氧化铁、2.00g碳粉混合均匀，放入48.48g的硬质玻璃管中;

②加热前，先通一段时间纯净干燥的氮气;

③停止通入N2后，夹紧弹簧夹，加热一段时间，澄清石灰水(足量)变浑浊;

④待反应结束，再缓缓通入一段时间的氮气。冷却至室温，称得硬质玻璃管和固体总质量为52.24g;

⑤过滤出石灰水中的沉淀，洗涤、烘干后称得质量为2.00g。

步骤②、④中都分别通入N2，其作用分别为 。

数据处理

试根据实验数据分析，写出该实验中氧化铁与碳发生反应的化学方程式：

。

实验优化 学习小组有同学认为应对实验装置进一步完善。

①甲同学认为：应将澄清石灰水换成Ba(OH)2溶液，其理由是 。

②从环境保护的角度，请你再提出一个优化方案将此实验装置进一步完善： 。

⑴ m克铁碳合金中加入过量浓硫酸，未点燃酒精灯前，A、B均无明显现象，其原因是待A中不再逸出气体时，停止加热，拆下E并称重E增重bg。铁碳合金中铁的质量分数为 (写表达式) 海水蕴含着丰富的资源。化学实验室模拟从海水中提取重要的工业原料，设计了以下操作流程：(1)在所提供的试剂中选择：试剂是

①Na2CO3 ②BaCl2 ③稀盐酸

(2)操作b中用到的主要仪器为酒精灯、 、三脚架和玻璃棒。()利用得氯化钠氯气检验氯气的氧化性和测定氢气的体积。试图仪器仪器接口的连接：

A接，接B接，接()()电解氯化钠溶液时的离子方程式为[

若装入的饱和食盐水为75mL停止通电测得氢气为8.4mL(标准状况)。U形管内溶液，其pH约为_______ 。(假设电解前后溶液体积变化忽略，产生的气体全部逸出)

我国制碱工业的先驱侯德榜先生，1939年发明了著名的侯氏制碱法，其核心反应原理可用如下化学方程式表示： NH3+CO2+NaCl+H2O NH4Cl+NaHCO3(晶体), 依据此原理，欲制得碳酸氢钠晶体，某校学生设计了如下实验装置，其中B装置中的试管内是溶有氨和氯化钠的溶液，且二者均已达到饱和

(1)A装置中所发生反应的离子方程式为________________________。

C装置中稀硫酸的作用为___________________________________________。

下表中所列出的是相关物质在不同温度下的溶解度数据(g/100g水)

温度

溶

解

盐 度0℃10℃20℃30℃40℃50℃NaCl35.735.836.036.336.637.0NaHCO36.98.19.611.112.714.5NH4Cl29.433.337.241.445.850.4参照表中数据，请分析B装置中使用冰水。该校学生在检查完此套装置气密性后进行实验，结果没有得到碳酸氢钠晶体，指导教师指出应在装置之间(填写字母)连接一个盛有的洗气装置，其作用是。

若该校学生进行实验时，所用饱和食盐水中含NaCl的质量为5.85g，实验后得到干燥的NaHCO3晶体的质量为5.04g，则NaHCO3的产率为 。

(1)配制物质的量浓度为0.375 mol/LNaOH溶液时，主要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒和 。

(2)浓硫酸的作用是 。

(3)装置E中发生化学反应的离子方程式为 。

(4)装置B中饱和NaCl溶液可用于除去Cl2中的HCl气体，已知氯气与水的反应是一个可逆反应，请简述饱和NaCl溶液除去Cl2中HCl气体的原理(用离子方程式表示和文字说明) 。

(5)实验时装置D中湿润的红色纸条褪色，干燥部分没有褪色，放置一段时间后，纸条全部褪色。该同学认为Cl2的密度比空气大，可能是试管下部Cl2的浓度大于试管上部Cl2的浓度所导致的。请判断该解释是否合理，并分析产生上述实验现象的原因 ;如需改进，请简述设计方案 (若认为合理。则此问可不作答)。

(6)氯元素含量为10%的漂水溶液355g，其中含NaClO的物质的量为 mol。

9. 某化学学习小组对铝与酸和碱的反应进行探究，过程如下。

实验I：

(1)取形状、大小均相同的铝丝分别与等体积的、PH相同的盐酸、稀硫酸反应，随反应进行，盐酸中生成气体的速率明显比硫酸中生成气体的速率快，对此原因，你认为合理的猜测是下列的 (填写相应的字母);

a. 盐酸的物质的量浓度大于硫酸的物质的量浓度

b. Cl能促进此反应的进行

c. SO42-能抑制此反应的进行

d.硫酸使铝发生钝化

(2)为了探究反应速率不同的原因，请你根据所提供的药品，填写实验方案中的空白部分。

药品：氯化钠固体、硫酸钠固体、硫酸铜固体、氯化铜固体、6mol/L盐酸、3mol/L硫酸、18.4mol/L硫酸、5mol/L硝酸。

方案：取两支试管，分别加入形状、大小均相同的铝丝和等体积的 (填写相应的试剂，下同)，再向其中的一支试管中加入适量的 固体并振荡使固体溶解，观察实验现象。

实验探究：略。

实验II：

取足量的形状、质量均相同的铝丝分别与等体积的6mol/L的盐酸、6mol/L氢氧化钠溶液反应，待反应停止后取出剩余的铝丝洗净、干燥、称量，剩余铝丝的质量关系是前者 后者(填“大于”或“小于”或“等于”);观察反应后的液体，发现铝与盐酸反应后所得的液体是黑色浑浊的，试管底部有少量黑色沉淀，对此现象，同学们进行了如下探究：

(1)提出猜想

同学们查找资料后获得如下信息：工业上用电解法冶炼铝所用的原料氧化铝是从铝土矿中提取的，所以得到的氧化铝中可能还含有微量的氧化铁和二氧化硅两种杂质，据此，同学们提出如下猜想：

猜想1：此黑色固体是铁单质，可是电解得到的铝与杂质反应生成的，相应的化学反应方程式为 ;

猜想2：此黑色固体是硅单质，是电解得到的铝与二氧化硅反应生成的。

猜想3：此黑色固体是铝单质，是铝与盐酸反应时因反应过快而变成粉末分散到溶液中;

猜想4：此黑色固体可能是上述若干种单质组成的混合物。

(2)设计实验方案并完成相关实验：

将反应后所得的液体进行过滤、洗涤，分别取少量固体置于两支试管中，完成下列实验：

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