2022年高考化學(xué)分類(lèi)題庫(kù) 考點(diǎn)20 化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)

2022年高考化學(xué)分類(lèi)題庫(kù) 考點(diǎn)20 化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià) ．(xx·全國(guó)卷Ⅱ·13)用如圖所示裝置進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn):將①中溶液滴入②中,預(yù)測(cè)的現(xiàn)象與實(shí)際相符的是 ( ) 選項(xiàng) ①中物質(zhì) ②中物質(zhì) 預(yù)測(cè)②中的現(xiàn)象 A 稀鹽酸 碳酸鈉與氫氧化鈉 的混合溶液 立即產(chǎn)生氣泡 B 濃硝酸 用砂紙打 磨過(guò)的鋁條 產(chǎn)生紅棕色氣體 C 氯化鋁溶液 濃氫氧化鈉溶液 產(chǎn)生大量白色沉淀 D 草酸溶液 高錳酸鉀酸性溶液 溶液逐漸褪色 【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn): (1)注意一種物質(zhì)加入兩種以上物質(zhì)時(shí)反應(yīng)的先后順序; (2)由反應(yīng)本質(zhì)描述反應(yīng)現(xiàn)象。 【解析】選D。鹽酸滴入碳酸鈉和氫氧化鈉的溶液中,鹽酸與氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉和水,與碳酸鈉反應(yīng)先生成碳酸氫鈉和氯化鈉,均不立即生成氣體,A錯(cuò)誤;濃硝酸與鋁發(fā)生鈍化,不能產(chǎn)生氣體,B錯(cuò)誤;氫氧化鈉溶液開(kāi)始是過(guò)量的,因此不可能產(chǎn)生白色沉淀氫氧化鋁,C錯(cuò)誤;草酸具有還原性,能被酸性高錳酸鉀溶液氧化,使其褪色,D正確。 ．(xx·浙江高考·13)某同學(xué)采用硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3,不考慮其他雜質(zhì))制備七水合硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O),設(shè)計(jì)了如下流程: 下列說(shuō)法不正確的是 ( ) A．溶解燒渣選用足量硫酸,試劑X選用鐵粉 B．固體1中一定含有SiO2,控制pH是為了使Al3＋轉(zhuǎn)化為Al(OH)3,進(jìn)入固體2 C．從溶液2得到FeSO4·7H2O產(chǎn)品的過(guò)程中,須控制條件防止其氧化和分解 D．若改變方案,在溶液1中直接加NaOH至過(guò)量,得到的沉淀用硫酸溶解,其溶液經(jīng)結(jié)晶分離也可得到FeSO4·7H2O 【解析】選D。燒渣(主要成分Fe2O3、Al2O3、SiO2)用酸溶解后要制取七水合硫酸亞鐵,所以加入的酸應(yīng)為硫酸,溶解后的溶液1中含有Fe3＋、Al3＋,要把Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe2＋,應(yīng)該加入還原性鐵粉,A項(xiàng)正確;燒渣用足量硫酸溶解后,SiO2與硫酸不反應(yīng),固體1中一定有SiO2,向溶液中加入NaOH溶液控制pH的目的是使Al3＋沉淀,而Fe2＋不沉淀,B項(xiàng)正確;制取FeSO4·7H2O的過(guò)程中,由于Fe2＋易被空氣中的氧氣氧化,并且易水解,所以要控制條件,C項(xiàng)正確;向溶液1中直接加入NaOH溶液,不加鐵粉,得到的是Fe(OH)2沉淀,但Fe(OH)2不穩(wěn)定,很容易被氧化成Fe(OH)3沉淀,導(dǎo)致最后制得的產(chǎn)品不純,混有較多的雜質(zhì)Fe2(SO4)3,D項(xiàng)錯(cuò)誤。 ．(xx·重慶高考·4)下列實(shí)驗(yàn)中,所使用的裝置(夾持裝置略)、試劑和操作方法都正確的是 【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn): (1)容量瓶?jī)H僅是配制液體的容器而不是溶解的容器; (2)排水法用來(lái)收集不與水發(fā)生反應(yīng)且在水中的溶解度較小的氣體。 【解析】選A。A.由于Fe(OH)2極易被空氣中的氧氣氧化,所以用植物油隔絕空氣,將長(zhǎng)的膠頭滴管插入FeSO4溶液中,正確;B.容量瓶不能用于溶解固體,錯(cuò)誤;C.NH4Cl受熱分解,離開(kāi)熱源又會(huì)重新生成NH4Cl,得不到氨氣,且氨氣極易溶于水,不能用排水法收集,錯(cuò)誤;D.實(shí)驗(yàn)室制乙烯需要170℃的溫度,溫度計(jì)的水銀球應(yīng)插入反應(yīng)溶液中,且不能接觸燒瓶?jī)?nèi)壁,錯(cuò)誤。 【誤區(qū)提醒】本題容易誤選D,乙醇與濃硫酸混合加熱時(shí)除了產(chǎn)生乙烯之外,濃硫酸能夠使乙醇碳化同時(shí)在加熱條件下生成二氧化碳和二氧化硫,而二氧化硫也能使高錳酸鉀酸性溶液褪色,因此即便是裝置中的高錳酸鉀酸性溶液褪色也不能說(shuō)明乙烯與酸性高錳酸鉀發(fā)生了反應(yīng),況且溫度計(jì)水銀球的位置不正確。 ．(雙選)(xx·江蘇高考·13)下列設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?( ) A．制備Al(OH)3懸濁液:向1 mol·L－1AlCl3溶液中加過(guò)量的6 mol·L－1NaOH溶液 B．提純含有少量乙酸的乙酸乙酯:向含有少量乙酸的乙酸乙酯中加入適量飽和Na2CO3溶液,振蕩后靜置分液,并除去有機(jī)相的水 C．檢驗(yàn)溶液中是否含有Fe2＋:取少量待檢驗(yàn)溶液,向其中加入少量新制氯水,再滴加KSCN溶液,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 D．探究催化劑對(duì)H2O2分解速率的影響:在相同條件下,向一支試管中加入2 mL 5% H2O2和1 mL H2O,向另一支試管中加入2 mL 5% H2O2和1 mL FeCl3溶液,觀察并比較實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 【解析】選B、D。Al(OH)3是兩性氫氧化物,可以和過(guò)量氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉,故不能制備氫氧化鋁懸濁液,A項(xiàng)錯(cuò)誤;乙酸的酸性強(qiáng)于碳酸鈉,飽和碳酸鈉可以除去乙酸,還可以降低乙酸乙酯的溶解度使之析出,然后分液即可,B項(xiàng)正確;檢驗(yàn)亞鐵離子,在加入氯水之前先加入硫氰化鉀溶液,不變紅,然后再滴加氯水,溶液變紅說(shuō)明有亞鐵離子,避免鐵離子的干擾,C項(xiàng)錯(cuò)誤;催化劑氯化鐵溶液對(duì)過(guò)氧化氫分解的影響,需要在相同條件下,因此前面加1 mL水,后面加1 mL氯化鐵溶液,D項(xiàng)正確。 ．(xx·安徽高考·28)某研究小組將純凈的SO2氣體通入0.1 mol·L－1的Ba(NO3)2溶液中,得到了BaSO4沉淀,為探究上述溶液中何種微粒能氧化通入的SO2,該小組提出了如下假設(shè): 假設(shè)一:溶液中的N 假設(shè)二:溶液中溶解的O2 (1)驗(yàn)證假設(shè)一 該小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了假設(shè)一,請(qǐng)?jiān)谙卤砜瞻滋幪顚?xiě)相關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 結(jié)論 實(shí)驗(yàn)1:在盛有不含O2的25 mL 0.1 mol·L－1BaCl2 溶液的燒杯中,緩慢通入純凈的SO2氣體 　　　 　　 　　 假設(shè) 一 成立 實(shí)驗(yàn)2:在盛有不含O2的25 mL 0.1 mol·L－1Ba(NO3)2 溶液的燒杯中,緩慢通入純凈的SO2氣體 　　　   (2)為深入研究該反應(yīng),該小組還測(cè)得上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中溶液pH隨通入SO2體積的變化曲線如下圖: 實(shí)驗(yàn)1中溶液pH變小的原因是　 ; V1時(shí),實(shí)驗(yàn)2中溶液pH小于實(shí)驗(yàn)1的原因是(用離子方程式表示)　 。 (3)驗(yàn)證假設(shè)二 請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)二,寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。 實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論(不要求寫(xiě)具體操作過(guò)程) (4)若假設(shè)二成立,請(qǐng)預(yù)測(cè):在相同條件下,分別用足量的O2和KNO3氧化相同的H2SO3溶液(溶液體積變化忽略不計(jì)),充分反應(yīng)后兩溶液的pH前者　　　　(填“大于”或“小于”)后者,理由是 。 【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)按照以下流程: 【解析】(1)假設(shè)一的驗(yàn)證即驗(yàn)證N氧化了SO2,因此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需排除裝置中氧氣的干擾。實(shí)驗(yàn)1:鹽酸的酸性強(qiáng)于H2SO3,SO2與BaCl2不反應(yīng),無(wú)明顯現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)2:結(jié)論是假設(shè)一成立,則實(shí)驗(yàn)2的現(xiàn)象是溶液中產(chǎn)生白色沉淀。 (2)分析圖象知實(shí)驗(yàn)1、2隨著二氧化硫的通入,溶液的pH都減小至不變,實(shí)驗(yàn)1的pH減小的原因是發(fā)生了如下反應(yīng):SO2＋H2OH2SO3,H2SO3H＋＋HS,實(shí)驗(yàn)2的pH小于實(shí)驗(yàn)1的原因是生成了強(qiáng)酸,反應(yīng)的離子方程式為3SO2＋2N＋2H2O3S＋2NO↑＋4H＋。 (3)假設(shè)二的驗(yàn)證即驗(yàn)證O2氧化了SO2,因此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可向溶解了氧氣的氯化鋇溶液中通入二氧化硫,根據(jù)有無(wú)沉淀產(chǎn)生而判斷,此時(shí)實(shí)驗(yàn)1作為參照實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)3:將純凈的二氧化硫氣體緩緩?fù)ㄈ胛唇?jīng)脫氧處理的25 mL 0.1 mol·L－1BaCl2溶液中,若有白色沉淀生成,則假設(shè)二成立,否則不成立。 (4)氧氣與H2SO3的反應(yīng)方程式為2H2SO3＋O22H2SO4,KNO3與H2SO3的反應(yīng)是2KNO3＋3H2SO32NO↑＋2H2SO4＋K2SO4＋H2O,根據(jù)方程式可知等物質(zhì)的量的H2SO3,生成H2SO4的量,前者多些,故前者的pH小些。 答案:(1)無(wú)明顯現(xiàn)象　溶液中產(chǎn)生白色沉淀 (2)SO2溶于水生成弱酸亞硫酸 3SO2＋2N＋2H2O3S＋2NO↑＋4H＋ (3)實(shí)驗(yàn)1作為參照實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)3:將純凈的二氧化硫氣體緩緩?fù)ㄈ胛唇?jīng)脫氧處理的25 mL 0.1 mol·L－1BaCl2溶液中,若有白色沉淀生成,則假設(shè)二成立,否則不成立 (4)小于　氧氣與H2SO3的反應(yīng)方程式為2H2SO3＋O22H2SO4,KNO3與H2SO3的反應(yīng)是2KNO3＋3H2SO32NO↑＋2H2SO4＋K2SO4＋H2O,根據(jù)方程式可知等物質(zhì)的量的H2SO3生成H2SO4的量,前者多些 ．(xx·福建高考·25)某化學(xué)興趣小組制取氯酸鉀和氯水并進(jìn)行有關(guān)探究實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)一　制取氯酸鉀和氯水 利用下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 (1)制取實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,取出B中試管冷卻結(jié)晶,過(guò)濾,洗滌。該實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程需要的玻璃儀器有　　　　。 (2)若對(duì)調(diào)B和C裝置的位置,　　　　(填“能”或“不能”)提高B中氯酸鉀的產(chǎn)率。 實(shí)驗(yàn)二　氯酸鉀與碘化鉀反應(yīng)的研究 (3)在不同條件下KClO3可將KI氧化為I2或KIO3。該小組設(shè)計(jì)了系列實(shí)驗(yàn)研究反應(yīng)條件對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響,其中系列a實(shí)驗(yàn)的記錄表如下(實(shí)驗(yàn)在室溫下進(jìn)行): 試管編號(hào) 1 2 3 4 0.20 mol·L－1KI/mL 1.0 1.0 1.0 1.0 KClO3(s)/g 0.10 0.10 0.10 0.10 6.0 mol·L－1H2SO4/mL 0 3.0 6.0 9.0 蒸餾水/mL 9.0 6.0 3.0 0 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 ①系列a實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖恰? 。 ②設(shè)計(jì)1號(hào)試管實(shí)驗(yàn)的作用是　 。 ③若2號(hào)試管實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為“黃色溶液”,取少量該溶液加入淀粉溶液顯藍(lán)色;假設(shè)氧化產(chǎn)物唯一,還原產(chǎn)物為KCl,則此反應(yīng)的離子方程式為　 。 實(shí)驗(yàn)三　測(cè)定飽和氯水中氯元素的總量 (4)該小組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案為:使用如圖裝置,加熱15.0 mL飽和氯水試樣,測(cè)定產(chǎn)生氣體的體積。此方案不可行的主要原因是  。(不考慮實(shí)驗(yàn)裝置及操作失誤導(dǎo)致不可行的原因) (5)根據(jù)下列資料,為該小組設(shè)計(jì)一個(gè)可行的實(shí)驗(yàn)方案(不必描述操作過(guò)程的細(xì)節(jié)):   。 資料:ⅰ.次氯酸會(huì)破壞酸堿指示劑; ⅱ.次氯酸或氯水可被SO2、H2O2和FeCl2等物質(zhì)還原成Cl－。 【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn): (1)化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的識(shí)別; (2)化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的分析與評(píng)價(jià)。 【解析】(1)制取實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,取出B中試管冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌。根據(jù)進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程使用的儀器可知:在該實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程需要的玻璃儀器有燒杯、漏斗、玻璃棒、膠頭滴管。 (2)Cl2與熱的KOH溶液發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氯酸鉀和氯化鉀及水,與冷的KOH發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生KCl、KClO和水。因此若對(duì)調(diào)B和C裝置的位置,可以除去Cl2中的雜質(zhì)HCl氣體,故能提高B中氯酸鉀的產(chǎn)率。 (3)①根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知:KI、KClO3的物質(zhì)的量不變,改變的只有硫酸的體積和水的多少,二者的和相等,可見(jiàn)研究的目的就是研究反應(yīng)體系中硫酸濃度對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響。 ②設(shè)計(jì)1號(hào)試管實(shí)驗(yàn)時(shí)沒(méi)有加入硫酸溶液,即硫酸的濃度是0,可以進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn),比較不同濃度的硫酸對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物影響。 ③若2號(hào)試管實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為“黃色溶液”,取少量該溶液加入淀粉溶液顯藍(lán)色,證明產(chǎn)生了I2;假設(shè)氧化產(chǎn)物唯一,還原產(chǎn)物為KCl,根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子守恒、電荷守恒及原子守恒,可得該反應(yīng)的離子方程式為Cl＋6I－＋6H＋Cl－＋3I2＋3H2O。 (4)該小組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案為使用題干裝置,加熱15.0 mL飽和氯水試樣,測(cè)定產(chǎn)生氣體的體積。此方案不可行,主要原因是在溶液中存在Cl2的重新溶解及HClO分解產(chǎn)生HCl和氧氣等。 (5)由于次氯酸會(huì)破壞酸堿指示劑,因此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)不用酸堿指示劑,可以利用氯水的強(qiáng)氧化性,向該溶液中加入足量的H2O2溶液,發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生Cl－,H2O2被氧化為O2,然后加熱除去過(guò)量的H2O2,冷卻,再加入足量的硝酸銀溶液,發(fā)生沉淀反應(yīng)生成AgCl沉淀,稱(chēng)量沉淀質(zhì)量可根據(jù)物質(zhì)的元素組成確定其中含有的氯元素的質(zhì)量。 答案:(1)燒杯、漏斗、玻璃棒、膠頭滴管(不填“膠頭滴管”也可) (2)能 (3)①研究反應(yīng)體系中硫酸濃度對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響 ②硫酸濃度為0的對(duì)照實(shí)驗(yàn) ③Cl＋6I－＋6H＋Cl－＋3I2＋3H2O (4)因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等,此方案無(wú)法測(cè)算試樣含氯總量(或其他合理答案) (5)量取一定量的試樣,加入足量的H2O2溶液,加熱除去過(guò)量的H2O2,冷卻,再加入足量的硝酸銀溶液,稱(chēng)量沉淀質(zhì)量(或其他合理答案) ．(xx·全國(guó)卷Ⅰ·26)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其K1=5.4×10－2,K2=5.4×10－5。草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水,而其鈣鹽難溶于水。草酸晶體(H2C2O4·2H2O)無(wú)色,熔點(diǎn)為101℃,易溶于水,受熱脫水、升華,170℃以上分解?；卮鹣铝袉?wèn)題: (1)甲組同學(xué)按照如圖所示的裝置,通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)草酸晶體的分解產(chǎn)物。裝置C中可觀察到的現(xiàn)象是　 ,由此可知草酸晶體分解的產(chǎn)物中有　　　　。裝置B的主要作用是　 。 (2)乙組同學(xué)認(rèn)為草酸晶體分解產(chǎn)物中還有CO,為進(jìn)行驗(yàn)證,選用甲組實(shí)驗(yàn)中的裝置A、B和下圖所示的部分裝置(可以重復(fù)選用)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 ①乙組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)裝置中,依次連接的合理順序?yàn)锳、B、　　　　。裝置H反應(yīng)管中盛有的物質(zhì)是　　　　。 ②能證明草酸晶體分解產(chǎn)物中有CO的現(xiàn)象是　 。 (3)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明: ①草酸的酸性比碳酸的強(qiáng)　 。 ②草酸為二元酸　 。 【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn): (1)檢驗(yàn)一氧化碳之前應(yīng)該把二氧化碳除去; (2)比較酸性強(qiáng)弱,一般用較強(qiáng)的酸和弱酸鹽反應(yīng)制取較弱的酸。 【解析】(1)草酸中只有碳、氫、氧三種元素,生成的可能產(chǎn)物中能用澄清石灰水檢驗(yàn)的只能是二氧化碳,現(xiàn)象是有氣泡產(chǎn)生,石灰水變渾濁,添加冷凝裝置是防止草酸進(jìn)入石灰水和其反應(yīng)生成沉淀。 (2)檢驗(yàn)一氧化碳時(shí)應(yīng)先除去二氧化碳并檢驗(yàn)是否除凈,所以先通入氫氧化鈉和石灰水溶液,再除去水蒸氣(通過(guò)無(wú)水氯化鈣),最后通過(guò)灼熱氧化銅和石灰水溶液并檢驗(yàn)產(chǎn)物,如果前面二氧化碳除凈,后面有二氧化碳生成,則證明有一氧化碳。 (3)①證明草酸的酸性比碳酸強(qiáng),只要驗(yàn)證草酸和碳酸氫鈉或碳酸鈉反應(yīng)生成二氧化碳即可,即向盛有少量NaHCO3(或Na2CO3)的試管中滴加草酸溶液,有氣泡產(chǎn)生。 ②驗(yàn)證草酸是二元酸,只要證明1 mol草酸需要2 mol氫氧化鈉即可,即用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定草酸溶液,消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量為草酸的兩倍。 答案:(1)有氣泡產(chǎn)生,澄清石灰水變渾濁　CO2　冷凝(水蒸氣、草酸等),防止草酸進(jìn)入裝置C反應(yīng)生成沉淀,干擾二氧化碳的檢驗(yàn) (2)①F、D、G、H、D、I　CuO(或氧化銅) ②H中黑色粉末變?yōu)榧t色,其后的D中澄清石灰水變渾濁 (3)①向盛有少量NaHCO3(或Na2CO3)的試管中滴加草酸溶液,有氣泡產(chǎn)生 ②用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定草酸溶液,消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量為草酸的兩倍 ．(xx·全國(guó)卷Ⅱ·26)酸性鋅錳干電池是一種一次性電池,外殼為金屬鋅,中間是碳棒,其周?chē)怯商挤?、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物。該電池放電過(guò)程產(chǎn)生MnOOH?；厥仗幚碓搹U電池可以得到多種化工原料。有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示: 溶解度/(g/100 g水) 　　　溫度/℃ 化合物　　 0 20 40 60 80 100 NH4Cl 29.3 37.2 45.8 55.3 65.6 77.3 ZnCl2 343 395 452 488 541 614 化合物 Zn(OH)2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Ksp近似值 10－17 10－17 10－39 回答下列問(wèn)題: (1)該電池的正極反應(yīng)式為　 , 電池反應(yīng)的離子方程式為　 。 (2)維持電流強(qiáng)度為0.5 A,電池工作5分鐘,理論上消耗鋅　　　　g。(已知F=96 500 C·mol－1) (3)廢電池糊狀填充物加水處理后,過(guò)濾,濾液中主要有ZnCl2和NH4Cl,二者可通過(guò)　　　　分離回收;濾渣的主要成分是MnO2、　　　　和　　　　,欲從中得到較純的MnO2,最簡(jiǎn)便的方法是　　　　　　　　　　　　,其原理是  　。 (4)用廢電池的鋅皮制備ZnSO4·7H2O的過(guò)程中,需除去鋅皮中的少量雜質(zhì)鐵,其方法是:加稀H2SO4和H2O2溶解,鐵變?yōu)椤　　　?加堿調(diào)節(jié)至pH為　　　　　　時(shí),鐵剛好沉淀完全(離子濃度小于1×10－5mol·L－1時(shí),即可認(rèn)為該離子沉淀完全);繼續(xù)加堿至pH為　　　　時(shí),鋅開(kāi)始沉淀(假定Zn2＋濃度為0.1 mol·L－1)。若上述過(guò)程不加H2O2后果是　 , 原因是　 。 【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn): (1)熟悉常見(jiàn)鋅錳干電池的電極反應(yīng)和電池反應(yīng); (2)除去亞鐵離子時(shí)一般先將其氧化為鐵離子。 【解析】(1)酸性鋅錳干電池外殼為金屬鋅,鋅是負(fù)極,電極反應(yīng)式為Zn－2e－Zn2＋。中間是碳棒,碳棒是正極,二氧化錳得到電子,則正極電極反應(yīng)式為MnO2＋e－＋H＋MnOOH,總反應(yīng)式為Zn＋2MnO2＋2H＋Zn2＋＋2MnOOH。 (2)維持電流強(qiáng)度為0.5 A,電池工作5分鐘,則通過(guò)的電量是150 C,因此通過(guò)電子的物質(zhì)的量是=1.554×10－3mol,鋅在反應(yīng)中失去2個(gè)電子,則理論消耗Zn的質(zhì)量是×65 g·mol－1=0.05 g。 (3)廢電池糊狀填充物加水處理后過(guò)濾,濾液中主要有氯化銨和氯化鋅,根據(jù)溶解度表可知氯化鋅的溶解度受溫度影響變化較大,所以二者可以通過(guò)結(jié)晶分離獲得,即通過(guò)蒸發(fā)結(jié)晶、冷卻結(jié)晶實(shí)現(xiàn)分離。濾渣的主要成分是二氧化錳、碳粉、MnOOH,在空氣中加熱,碳燃燒生成二氧化碳,MnOOH被氧化為二氧化錳。所以欲從中得到較純的二氧化錳,最簡(jiǎn)便的方法是灼燒。 (4)雙氧水具有強(qiáng)氧化性,能把鐵氧化為鐵離子,因此加入稀硫酸和雙氧水,溶解后鐵變?yōu)榱蛩徼F。根據(jù)氫氧化鐵的溶度積常數(shù)可知,當(dāng)鐵離子完全沉淀時(shí)溶液中氫氧根的濃度為mol·L－1≈5×10－12mol·L－1,所以氫離子濃度是2×10－3mol·L－1,因此加堿調(diào)節(jié)pH為2.7,Fe3＋剛好完全沉淀。Zn2＋濃度為0.1 mol·L－1,根據(jù)氫氧化鋅的溶度積常數(shù)可知開(kāi)始沉淀時(shí)的氫氧根濃度為10－8mol·L－1,則pH=6,即繼續(xù)加堿調(diào)節(jié)pH為6,鋅開(kāi)始沉淀。如果不加雙氧水,則在沉淀鋅離子的同時(shí)亞鐵離子也沉淀,導(dǎo)致生成的氫氧化鋅不純,無(wú)法分離開(kāi)Zn2＋和Fe2＋。 答案:(1)MnO2＋e－＋H＋MnOOH Zn＋2MnO2＋2H＋Zn2＋＋2MnOOH [注:式中Zn2＋可寫(xiě)為Zn(NH3,Zn(NH3)2Cl2等,H＋可寫(xiě)為N] (2)0.05 (3)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶　碳粉　MnOOH　在空氣中加熱　碳粉轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2,MnOOH被氧化為MnO2 (4)Fe3＋　2.7　6　Zn2＋和Fe2＋分離不開(kāi) Fe(OH)2和Zn(OH)2的Ksp相近 ．(xx·廣東高考·33)NH3及其鹽都是重要的化工原料。 (1)用NH4Cl和Ca(OH)2制備N(xiāo)H3,反應(yīng)發(fā)生、氣體收集和尾氣處理裝置依次為　　　　　　 　　。 (2)按圖裝置進(jìn)行NH3性質(zhì)實(shí)驗(yàn)。 ①先打開(kāi)旋塞1,B瓶中的現(xiàn)象是　　　　　　　　,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　,穩(wěn)定后,關(guān)閉旋塞1。 ②再打開(kāi)旋塞2,B瓶中的現(xiàn)象是　　　　　　　　　　　　　 　。 (3)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),探究某一種因素對(duì)溶液中NH4Cl水解程度的影響。 限選試劑與儀器:固體NH4Cl、蒸餾水、100 mL容量瓶、燒杯、膠頭滴管、玻璃棒、藥匙、天平、pH計(jì)、溫度計(jì)、恒溫水浴槽(可調(diào)控溫度) ①實(shí)驗(yàn)?zāi)康?探究　　　　　　　對(duì)溶液中NH4Cl水解程度的影響。 ②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,擬定實(shí)驗(yàn)表格,完整體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方案(列出能直接讀取數(shù)據(jù)的相關(guān)物理量及需擬定的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)用字母表示;表中“V(溶液)”表示所配制溶液的體積)。 　　物理量 實(shí)驗(yàn)序號(hào)　　 V(溶液) /mL …… 1 100 …… 2 100 …… ③按實(shí)驗(yàn)序號(hào)1所擬數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),若讀取的待測(cè)物理量的數(shù)值為Y,則NH4Cl水解反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率為　　　　(只列出算式,忽略水自身電離的影響)。 【解題指南】解答本題注意以下兩點(diǎn): (1)掌握氨氣實(shí)驗(yàn)室制法中所需要的主要儀器; (2)掌握探究實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)思路和方法。 【解析】(1)氨氣的實(shí)驗(yàn)室制取采用的是固固加熱裝置,氨氣密度比空氣小且極易溶于水,所以選A、C、G。 (2)由于A中壓強(qiáng)比B中大,所以當(dāng)打開(kāi)旋塞1,A中的HCl會(huì)進(jìn)入B中與NH3反應(yīng)生成氯化銨,產(chǎn)生大量的白煙;再打開(kāi)旋塞2,由于氯化氫和氨氣反應(yīng)生成了固體氯化銨,所以會(huì)導(dǎo)致燒瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)減小,燒杯中的石蕊溶液會(huì)倒流進(jìn)入B瓶。 (3)由所給的實(shí)驗(yàn)儀器可知該實(shí)驗(yàn)應(yīng)該是探究溫度對(duì)溶液中NH4Cl水解程度的影響。根據(jù)題中所給的數(shù)據(jù),NH4Cl水解反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率為c(H＋)/c(NH4Cl),其中c(H＋)=10－Ymol·L－1,c(NH4Cl)=(m/53.5)/0.1 mol·L－1,將兩個(gè)數(shù)值代入公式即可得到轉(zhuǎn)化率為(10－Y×5.35)/m。 答案:(1)A、C、G　(2)①產(chǎn)生白煙　氯化氫與氨氣反應(yīng)生成了氯化銨小顆粒,氯化銨小顆粒形成白煙?、跓械氖锶芤簳?huì)流入B瓶 (3)①溫度 ② 　　物理量 實(shí)驗(yàn)序號(hào)　　 V(溶液) /mL m(NH4Cl) /g pH 溫度 (℃) …… 1 100 m Y T1 …… 2 100 m Z T2 …… ③(10－Y×5.35)/m