2021高考化学考点突破训练：10-4实验方案的设计与评价-无机化工流程.docx

重 点 突 破锁定高考热点探究规律方法考点1 化学试验方案的设计1.设计思路2试验设计的原则(1)科学性。(2)平安性。(3)可行性。 (4)简约性。3试验设计的方法(1)明确试验目的、原理。(2)选择合适的仪器和药品。(3)设计装置步骤。(4)记录试验现象和数据。(5)分析得出结论。4化学试验方案设计的类型试验设计5气体的制备(性质)试验方案设计的基本方法6性质试验方案的设计思路(1)分析物质组成或找出所属种类。(2)推想物质可能具有的一些物理性质。(3)设计出合理、具体的试验方案，探究或验证其所具有的化学性质。(4)完成试验、记录和分析试验结果，总结得出试验结论。7试验方案设计时的几个操作1)试验装置的组装挨次。气体发生除杂质干燥主体试验尾气处理。(2)接口的连接挨次。总体上遵循装置的排列挨次，但对于吸取装置应“长”进“短”出(或“深”入“浅”出)；量气装置应“短”进“长”出；洗气装置应“长”进“短”出；干燥管应“粗”进“细”出。(3)试验操作挨次。气体发生一般按：装置选择与连接气密性检验装固体药品加液体药品开头试验(按程序)拆卸仪器其他处理等。(4)加热操作留意事项。主体试验加热前一般应先用原料气赶走空气后再点燃酒精灯，其目的一是防止爆炸，如H2还原CuO、CO还原Fe2O3；二是保证产品纯度，如制备Mg3N2、CuCl2等。反应结束时，应先熄灭酒精灯，连续通原料气直到冷却为止。(5)尾气处理。有毒气体常接受溶液(或固体)吸取或将之点燃，无毒气体直接排放。题组训练1氢化镁(化学式为MgH2)是一种常用的焰火剂，遇水易发生反应。某爱好小组拟选用如下装置制备氢化镁。请回答下列问题：(1)请选择必要的装置，按气体流向的连接挨次为_(填仪器接口处的字母编号)。(2)用连接好的试验装置进行试验，试验步骤如下：检查装置气密性后，装入药品；打开分液漏斗活塞，_(请按正确的挨次排列下列步骤)。A加热反应一段时间B收集气体并检验纯度C关闭分液漏斗活塞D停止加热，充分冷却(3)试验结束后，某同学取少量产物，当心加入热水中，观看到有气泡冒出，该反应的化学方程式为_。(4)氢化钠也是一种金属氢化物，常用作缩合剂、烷化剂。请你设计一个试验，用化学方法区分氢化钠与氢化镁，写出简要的试验步骤及观看到的现象：_。解析(1)制备氢化镁的原料是镁粉和氢气，氢气中混有HCl和水蒸气，先通过氢氧化钠溶液除去HCl，再通过浓硫酸除去水蒸气，即可得到纯洁的氢气。为防止空气中的水蒸气进入反应装置，应在最终加一个干燥管。(2)试验步骤：制备氢气、收集气体并检验纯度，假如氢气已经纯洁，则可开头制备氢化镁。试验结束，还要再通入一段时间的氢气，直至试管冷却至室温。(3)所生成的气体确定是氢气，另一种产物是氢氧化镁。(4)最简洁的方法是，观看与水反应时是否有沉淀毁灭。由于氢氧化镁难溶于水，而氢氧化钠易溶于水。答案(1)idcghjka(jk可颠倒)(2)BADC(3)MgH22H2O=Mg(OH)22H2(4)将少许固体放入适量水中，假如毁灭浑浊，则为MgH2，假如不毁灭浑浊，则为NaH2(2021北京)某同学对SO2与漂粉精的反应进行试验探究：操作现象取4 g漂粉精固体，加入100 mL水部分固体溶解，溶液略有颜色过滤，测漂粉精溶液的pHpH试纸先变蓝(约为12)，后褪色.液面上方毁灭白雾；.稍后，毁灭浑浊，溶液变为黄绿色；.稍后，产生大量白色沉淀，黄绿色退去(1)Cl2和Ca(OH)2制取漂粉精的化学方程式是_。(2)pH试纸颜色的变化说明漂粉精溶液具有的性质是_。(3)向水中持续通入SO2，未观看到白雾。推想现象的白雾由HCl小液滴形成，进行如下试验：a用潮湿的碘化钾淀粉试纸检验白雾，无变化；b用酸化的AgNO3溶液检验白雾，产生白色沉淀。试验a的目的是_。由试验a、b不能推断白雾中含有HCl，理由是_。(4)现象中溶液变为黄绿色的可能缘由：随溶液酸性的增加，漂粉精的有效成分和Cl发生反应。通过进一步试验确认了这种可能性，其试验方案是_。(5)将A瓶中混合物过滤、洗涤，得到沉淀X。向沉淀X中加入稀HCl，无明显变化。取上层清液，加入BaCl2溶液，产生白色沉淀。则沉淀X中含有的物质是_。用离子方程式解释现象中黄绿色褪去的缘由：_。解析(1)Cl2和Ca(OH)2制取漂粉精的化学方程式：2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O。(2)由pH试纸先变蓝后褪色可知，漂粉精溶液具有碱性和漂白性。(3)向水中通入过量SO2不能形成白雾，说明二氧化硫不能形成白雾；用潮湿的碘化钾淀粉试纸检验白雾，无变化，说明白雾中不含氯气；依据试验a、b不能推断白雾中含有HCl，由于白雾中混有SO2时也能满足试验a、b的现象，最终生成硫酸银白色沉淀。(4)现象中溶液变为黄绿色，说明有氯气生成，即发生反应：ClClO2H=Cl2H2O，为确认这种可能性，可向漂粉精溶液中逐滴加入硫酸，观看溶液是否变为黄绿色。(5)向沉淀X中加入稀HCl，无明显变化。取上层清液，加入BaCl2溶液，产生白色沉淀，说明上层清液中含有SO，则沉淀X中含有CaSO4。答案(1)2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O(2)碱性、漂白性(3)检验白雾中是否含有Cl2，排解Cl2干扰白雾中混有SO2，SO2可与酸性的AgNO3反应生成白色沉淀(4)向漂粉精溶液中逐滴加入硫酸，观看溶液是否变为黄绿色(5)CaSO4SO2Cl22H2O=SO2Cl4H考点2 化学试验方案的评价对给出的试验方案做出选择、评价或找出最佳方案，包含的学问点很多，能考查同学分析问题和解决问题的力气。1选择包括仪器的选择、药品的选择、连接方式的选择等。仪器的选择包括发生装置(几种基本类型)、净扮装置(除杂质的试剂和挨次)、反应装置、收集装置、尾气处理装置等；药品的选择，包括种类、浓度、物质的聚集状态等；连接方式的选择，包括仪器的连接挨次、导管接口的连接挨次等。2评价对几个试验方案的正确与错误、严密与不严密、精确与不精确作出推断。要考虑是否合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境有无污染等。3最佳方案的选择所谓最佳，无非是装置最简洁、药品简洁取得并价格低廉、现象明显、无干扰物质以及无污染等。题组训练3.(2021四川)为了探究AgNO3的氧化性和热稳定性，某化学爱好小组设计了如下试验。.AgNO3的氧化性将光亮的铁丝伸入AgNO3溶液中，一段时间后将铁丝取出。为检验溶液中Fe的氧化产物，将溶液中的Ag除尽后，进行了如下试验。可选用的试剂：KSCN溶液、K3Fe(CN)6溶液、氯水。(1)请完成下表：操作现象结论取少量除尽Ag后的溶液于试管中，加入KSCN溶液，振荡_存在Fe3取少量除尽Ag后的溶液于试管中，加入_，振荡_存在Fe2【试验结论】Fe的氧化产物为Fe2和Fe3。.AgNO3的热稳定性用如图所示的试验装置A加热AgNO3固体，产生红棕色气体，在装置D中收集到无色气体。当反应结束后，试管中残留固体为黑色。(2)装置B的作用是_。(3)经小组争辩并验证该无色气体为O2，其验证方法是_。(4)【查阅资料】Ag2O和粉末状的Ag均为黑色；Ag2O可溶于氨水。【提出设想】试管中残留的黑色固体可能是：.Ag；.Ag2O；.Ag和Ag2O。【试验验证】该小组为验证上述设想，分别取少量黑色固体放入试管中，进行了如下试验。试验编号操作现象a加入足量氨水，振荡黑色固体不溶解b加入足量稀硝酸，振荡黑色固体溶解，并有气体产生【试验评价】依据上述试验，不能确定固体产物成分的试验是_(填试验编号)。【试验结论】依据上述试验结果，该小组得出AgNO3固体热分解的产物有_。解析(1)Fe3与KSCN溶液反应生成红色溶液，Fe2与K3Fe(CN)6溶液反应生成蓝色沉淀。(2)B装置起平安瓶作用，可防止装置C中的溶液进入加热的试管中。(3)氧气可使带火星的木条复燃，据此可进行试验设计。(4)结合题干信息，氨水能溶解Ag2O，因此a试验可确定产物只含Ag，而b试验只能确定含有Ag，不能推断是否含有Ag2O。答案(1)溶液呈红色K3Fe(CN)6溶液产生蓝色沉淀(2)防倒吸(3)用带火星的木条伸入集气瓶内，木条复燃，证明无色气体为O2(4)bAg、NO2、O24(2022唐山一模)某课外活动小组依据Mg与CO2的反应原理，探究Mg与NO2的反应及固体产物。该小组通过试验确认Mg能在NO2中燃烧，并对固体产物提出三种假设：.固体产物为MgO。._。._。请回答下列问题：资料信息：2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O(1)如图连接好仪器，装药品前如何检验装置的气密性：_。(2)装置B中盛装的干燥剂可以是(填序号)_。浓硫酸无水CaCl2碱石灰五氧化二磷(3)开头打开活塞K，让A中反应进行一段时间，待C中布满红棕色气体后，关闭活塞K，再点燃C处酒精灯，同时D中碱液盛得很满，这样做的目的都是_。(4)E中收集到的气体对氢气的相对密度是14，该气体是_。(5)试验得到固体残留物的质量是试验前Mg粉质量的1.5倍，则假设_成立。C中发生反应的化学方程式为_。(6)本试验中存在明显缺陷，改进措施是_。解析镁与二氧化碳反应生成的固体为氧化镁和单质碳，则镁与二氧化氮反应生成的固体为氧化镁或氮化镁或二者的混合物。(1)有气体制备的反应，试验前都要检查装置的气密性，然后再加入药品进行试验。(2)装置B中应盛装固体干燥剂，而NO2与碱石灰反应，所以干燥剂可以是无水氯化钙或五氧化二磷。(3)开头打开活塞K，让A中反应一段时间，待C中布满红棕色气体后，关闭活塞K，再点燃C处酒精灯，同时D中盛满碱液，目的都是排净装置中的空气，防止空气干扰试验。(4)E中气体对氢气的相对密度是14，则E是N2。(5)试验得到固体残留物的质量是试验前Mg粉质量的1.5倍，假如生成的全是MgO，则大于1.5倍，假如生成的全是Mg3N2，则小于1.5倍，所以生成的是二者的混合物，假设成立。反应的化学方程式为4Mg2NO24MgON2、3MgN2Mg3N2。(6)试验的缺陷是活塞K处没有尾气吸取装置、简洁倒吸等。答案.固体产物为Mg3N2.固体产物为MgO和Mg3N2(1)关闭分液漏斗活塞和活塞K，将导气管末端插入水中，对锥形瓶(或C处反应管)微热，若导气管口有气泡，停止加热，导气管中进入一段水柱，表示气密性良好(2)(3)排净装置中空气，防止空气干扰试验(4)N2(5)4Mg2NO24MgON23MgN2Mg3N2(6)活塞K处的导气管插入NaOH溶液中，进行尾气吸取考点3 化学工艺流程题的解题策略化工流程题目在流程上一般分为3个过程：1原料处理常用的方法(1)加快反应速率。(2)溶解：通常用酸溶。如用硫酸、盐酸、浓硫酸等。水浸：与水接触反应或溶解。酸浸：在酸溶液中反应使可溶性金属离子进入溶液不溶物通过过滤除去的溶解过程。(3)灼烧、焙烧、煅烧：转变结构，使一些物质能溶解，并使一些杂质高温下氧化、分解。(4)把握反应条件的方法。2分别提纯阶段的常见考点(1)调pH值除杂。把握溶液的酸碱性使其某些金属离子形成氢氧化物沉淀。调整pH所需的物质一般应满足两点：能与H反应，使溶液pH值增大；不引入新杂质。(2)试剂除杂。(3)加热：加快反应速率或促进平衡向某个方向移动，假如在制备过程中毁灭一些受热易分解的物质或产物，则要留意对温度的把握。(4)降温：防止某物质在高温时会溶解(或分解)、为使化学平衡向着题目要求的方向移动。(5)萃取。3获得产品阶段的常用方法(1)洗涤(冰水、热水)洗去晶体表面的杂质离子，并削减晶体在洗涤过程中的溶解损耗。(2)蒸发、反应时的气体氛围抑制水解：如从溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶质时，应在HCl的气流中加热，以防其水解。(3)蒸发浓缩、冷却结晶：如除去KNO3中的少量NaCl。(4)蒸发结晶、趁热过滤：如除去NaCl中的少量KNO3。(5)重结晶。题组训练5(2021新课标全国)锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6CxLixe=LixC6。现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源(部分条件未给出)。回答下列问题1)LiCoO2中，Co元素的化合价为_。(2)写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式_。(3)“酸浸”一般在80 下进行，写出该步骤中发生的全部氧化还原反应的化学方程式_；可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是_。(4)写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式_。(5)充放电过程中，发生LiCoO2与Li1xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式_。(6)上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其缘由是_。在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有_(填化学式)。解析(1)因锂在化合物中通常为1价，故LiCoO2中Co为3价。(2)由碱浸后经一系列处理可得到Al(OH)3及正极材料中含有铝箔知，碱浸时单质铝与NaOH溶液反应，由此可写出对应的离子方程式。(3)由流程图知，钴元素最终变成2价，故酸浸时发生的是LiCoO2氧化H2O2的反应：LiCoO2H2SO4H2O2Li2SO4CoSO4H2OO2，配平即可。另外还存在H2O2受热分解生成水与O2的反应。用盐酸代替硫酸与H2O2的混合液时，会得到有毒的氧化产物Cl2，造成环境污染。(4)由流程图知，加入NH4HCO3后硫酸钴转化为碳酸钴，HCO在转化为CoCO3的过程中，电离出的H会与另外一部分HCO作用生成CO2与水，NH、SO结合为(NH4)2SO4，由此可写出对应的化学方程式。(5)由充电时阴极(题目中锂离子电池的负极)的电极反应式知，放电时LixC6是反应物，Li是生成物，锂的价态上升，故另一反应物中钴的价态降低，由此知该反应物是Li1xCoO2，相应的反应方程式为LixC6Li1xCoO2=LiCoO26C。(6)放电时，负极上的锂失去电子变成Li，进入溶液后再向正极移动并进入正极材料中，相当于在正极上富集了锂。由流程图知，能回收的金属化合物有三种。答案(1)3(2)2Al2OH6H2O=2Al(OH)3H2(或2Al2OH2H2O=2AlO3H2)(3)2LiCoO23H2SO4H2O2Li2SO42CoSO4O24H2O、2H2O22H2OO2有氯气生成，污染较大(4)CoSO42NH4HCO3=CoCO3(NH4)2SO4H2OCO2(5)Li1xCoO2LixC6=LiCoO26C(6)Li从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中Al(OH)3、CoCO3、Li2SO46(2021新课标全国)氧化锌为白色粉末，可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌(含有Fe()、Mn()、Ni()等杂质)的流程如下：提示：在本试验条件下，Ni()不能被氧化；高锰酸钾的还原产物是MnO2。回答下列问题：(1)反应中除掉的杂质离子是_，发生反应的离子方程式为_；在加高锰酸钾溶液前，若pH较低，对除杂的影响是_。(2)反应的反类类型为_，过滤得到的滤渣中，除了过量的锌外还有_。(3)反应形成的沉淀要用水洗，检验沉淀是否洗涤洁净的方法是_。(4)反应中产物的成分可能是ZnCO3xZn(OH)2。取干燥后的滤饼11.2 g，煅烧后可得到产品8.1 g，则x等于_。解析第步酸浸，得到Zn2、Fe2、Mn2、Ni2；第步氧化，MnO将Fe2氧化为Fe3而易于形成Fe(OH)3沉淀，同时MnO与Mn2发生归中反应生成MnO2沉淀；第步加Zn，Zn与滤液中的Ni2、H发生置换反应，Ni经过滤而除去；第步加碳酸钠沉淀Zn2；第步煅烧ZnCO3。(4)11.2 g ZnCO3xZn(OH)2煅烧后得到8.1 g ZnO，可求得x1。答案(1)Fe2和Mn2MnO3Fe27H2O=3Fe(OH)3MnO25H、2MnO3Mn22H2O=5MnO24H铁离子和锰离子不能生成沉淀，从而无法除去铁和锰杂质(2)置换反应镍(3)取少量水洗液于试管中，滴入12滴稀硝酸，再滴入硝酸钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗涤洁净(4)1