第1页共43页专题十七实验方案的设计与评价考点一制备实验方案的设计与评价1.(2022海南,15,10分)胆矾(CuSO4·5H2O)是一种重要化工原料。某研究小组以生锈的铜屑为原料[主要成分是Cu,含有少量的油污、CuO、CuCO3、Cu(OH)2]制备胆矾。流程如下。回答问题:(1)步骤①的目的是。(2)步骤②中,若仅用浓H2SO4溶解固体B,将生成(填化学式)污染环境。(3)步骤②中,在H2O2存在下Cu溶于稀H2SO4,反应的化学方程式为。(4)经步骤④得到的胆矾,不能用水洗涤的主要原因是。(5)实验证明,滤液D能将I-氧化为I2。ⅰ.甲同学认为不可能是步骤②中过量H2O2将I-氧化为I2,理由是。ⅱ.乙同学通过实验证实,只能是Cu2+将I-氧化为I2,写出乙同学的实验方案及结果(不要求写具体操作过程)。答案(1)除油污(2)SO2(3)Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O(4)胆矾晶体易溶于水(5)ⅰ.溶液C经步骤③加热浓缩后H2O2已完全分解ⅱ.取滤液,向其中加入适量硫化钠,使铜离子恰好完全沉淀,再加入I-,不能被氧化解析步骤①中Na2CO3溶液促进原料中油脂的水解,步骤②用于溶解固体B中的Cu、CuO、CuCO3、Cu(OH)2生成CuSO4,步骤③中析出胆矾。(1)油脂的主要成分为高级脂肪酸甘油酯,在碱性条件下能够完全水解,故步骤①中Na2CO3溶液的作用是除油污。(2)步骤②中若使用浓硫酸,则发生反应Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。(3)步骤②中,H2O2在酸性环境下能把Cu氧化成Cu2+,根据得失电子守恒和原子守恒可得反应的化学方程式。(4)胆矾属于易溶性盐(易溶于水),故步骤④中不能用水洗涤胆矾。(5)步骤③中加热浓缩操作可使H2O2分解,故滤液D中不含有H2O2;验证是否为Cu2+氧化I-,须除尽滤液中的Cu2+进行对照实验。名师点睛验证是否为Cu2+氧化I-,须做对照实验。可用含有Cu2+的溶液(滤液D中含有Cu2+)和不含有Cu2+的溶液分别与I-反应,进行实验现象对比。第2页共43页2.(2022海南,17,12分)磷酸氢二铵[(NH4)2HPO4]常用于干粉灭火剂。某研究小组用磷酸吸收氨气制备(NH4)2HPO4,装置如图所示(夹持和搅拌装置已省略)。回答问题:(1)实验室用NH4Cl(s)和Ca(OH)2(s)制备氨气的化学方程式为。(2)现有浓H3PO4质量分数为85%,密度为1.7g·mL-1。若实验需100mL1.7mol·L-1的H3PO4溶液,则需浓H3PO4mL(保留一位小数)。(3)装置中活塞K2的作用为。实验过程中,当出现现象时,应及时关闭K1,打开K2。(4)当溶液pH为8.0~9.0时,停止通NH3,即可制得(NH4)2HPO4溶液。若继续通入NH3,当pH>10.0时,溶液中OH-、和(填离子符号)浓度明显增加。(5)若本实验不选用pH传感器,还可选用作指示剂,当溶液颜色由变为时,停止通NH3。答案(1)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑(2)11.5(3)平衡气压防倒吸倒吸(4)NH4+PO43−(5)酚酞无色浅红色解析(2)设需浓H3PO4的体积为V,则1000×85%×1.798mol·L-1×V=1.7mol·L-1×0.1L,解得V≈0.0115L,即11.5mL。(3)NH3极易溶于水而导致液体倒吸,倒吸时关闭K1,打开K2,使装置内压强增大,即可防止倒吸。(4)当pH>10.0时,溶液碱性增强,可生成(NH4)3PO4,故浓度增大的离子还有NH4+和PO43−。(5)(NH4)2HPO4溶液显碱性,故可选用酚酞作指示剂,由酚酞的变色范围可知,终点时的颜色变化是由无色变成浅红色。3.(2022湖北,16,14分)高技术领域常使用高纯试剂。纯磷酸(熔点为42℃,易吸潮)可通过市售85%磷酸溶液减压蒸馏除水、结晶除杂得到,纯化过程需要严格控制温度和水分,温度低于21℃易形成2H3PO4·H2O(熔点为30℃),高于100℃则发生分子间脱水生成焦磷酸等。某兴趣小组为制备磷酸晶体设计的实验装置如下(夹持装置略):回答下列问题:(1)A的名称是。B的进水口为(填“a”或“b”)。(2)P2O5的作用是。第3页共43页(3)空气流入毛细管的主要作用是防止,还具有搅拌和加速水逸出的作用。(4)升高温度能提高除水速度,实验选用水浴加热的目的是。(5)磷酸易形成过饱和溶液,难以结晶,可向过饱和溶液中加入促进其结晶。(6)过滤磷酸晶体时,除了需要干燥的环境外,还需要控制温度为(填标号)。A.<20℃B.30~35℃C.42~100℃(7)磷酸中少量的水极难除去的原因是。答案(1)圆底烧瓶b(2)干燥空气(3)暴沸(4)便于控温,防止温度过高生成焦磷酸(5)磷酸晶种(6)B(7)磷酸分子与水分子间存在氢键解析(2)纯化过程需要严格控制水分,P2O5可作干燥剂...
