2013-2014学年高考化学二轮复习四川配套训练 第13讲实验方案的设计练习卷（解析版）

固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂。某学习小组以Mg(NO3)2为研究对象，拟通过实验探究其热分解的产物，提出如下4种猜想：

甲：Mg(NO2)2、NO2、O2

乙：MgO、NO2、O2

丙：Mg3N2、O2

丁：MgO、NO2、N2

(1)实验小组成员经讨论认定猜想丁不成立，理由是

_______________________________________________________________。

查阅资料得知：2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O

针对甲、乙、丙猜想，设计如下图所示的实验装置(图中加热、夹持仪器等均省略)：

(2)实验过程

①仪器连接后，放入固体试剂之前，关闭k，微热硬质玻璃管(A)，观察到E中有气泡连续放出，表明__________。

②称取Mg(NO3)2固体3.7 g置于A中，加热前通入N2以驱尽装置内的空气，其目的是________；关闭k，用酒精灯加热时，正确操作是先________，然后固定在管中固体部位下加热。

③观察到A中有红棕色气体出现，C、D中未见明显变化。

④待样品完全分解，A装置冷却至室温、称量，测得剩余固体的质量为1.0 g。

⑤取少量剩余固体于试管中，加入适量水，未见明显现象。

(3)实验结果分析讨论

①根据实验现象和剩余固体的质量经分析可初步确认猜想______是正确的。

②根据D中无明显现象，一位同学认为不能确认分解产物中有O2，因为若有O2，D中将发生氧化还原反应：______________(填写化学方程式)，溶液颜色会褪去；小组讨论认定分解产物中有O2存在，未检测到的原因是___________________________________________

③小组讨论后达成的共识是上述实验设计仍不完善，需改进装置进一步探究。

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硼位于ⅢA族，三卤化硼是物质结构化学的研究热点，也是重要的化工原料。三氯化硼(BCl3)可用于制取乙硼烷(B2H6)，也可作有机合成的催化剂。

【查阅资料】 ①BCl3的沸点为12.5 ℃，熔点为－107.3 ℃；②2B＋6HCl2BCl3↑＋3H2↑；③硼与铝的性质相似，也能与氢氧化钠溶液反应。

【设计实验】　某同学设计如图所示装置制备三氯化硼：

请回答下列问题：

(1)常温下，高锰酸钾固体粉末与浓盐酸发生的反应可替代A装置中的反应，两个反应的产物中锰的价态相同。写出高锰酸钾固体粉末与浓盐酸反应的离子方程式：_______________________。

(2)E装置的作用是_______________________________________。

如果拆去B装置，可能的后果是_______________________________________

_________________________。

(3)写出D装置中发生反应的化学方程式：_____________________________

实验中可以用一个盛装________(填试剂名称)的干燥管代替F＋G装置，使实验更简便。

(4)三氯化硼遇水剧烈反应生成硼酸(H3BO3)和白雾，写出该反应的化学方程式：______________________________；

实验室保存三氯化硼的注意事项是__________________________________。

(5)为了顺利完成实验，正确的操作是________(填序号)，并解释原因：________。

①先点燃A处酒精灯，后点燃D处酒精灯

②先点燃D处酒精灯，后点燃A处酒精灯

③同时点燃A、D处酒精灯

(6)请你设计一个简易实验，验证制得的产品中是否含有硼粉：

________________________________________________________________。

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某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O72—转化为Cr3＋。某课题组研究发现，少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：

(1)在25 ℃下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量，做对比实验，完成以下实验设计表(表中不要留空格)。

测得实验①和②溶液中的Cr2O72—浓度随时间变化关系如图所示。

(2)上述反应后草酸被氧化为________(填化学式)。

(3)实验①和②的结果表明________；实验①中0～t1时间段反应速率v(Cr3＋)＝________mol·L－1·min－1(用代数式表示)。

(4)该课题组对铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三：

假设一：Fe2＋起催化作用：

假设二：________；

假设三：________；

……

(5)请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容。

(除了上述实验提供的试剂外，可供选择的药品有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2O72—的浓度可用仪器测定)

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某化学课外活动小组通过实验探究NO2的性质。已知：2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2O。

任务1：利用如图所示装置探究NO2能否被NH3还原(K1、K2均为止水夹，夹持装置已略去)。

(1)E装置中制取NO2的化学反应方程式是____________________________

____________________________________________。

(2)若NO2能够被NH3还原，预期在C装置中观察到的现象是________________________________________________________________。

(3)实验过程中，未能观察到C装置中的预期现象。该小组同学从反应原理的角度分析了原因，认为有以下三种可能：

①NH3还原性较弱，不能将NO2还原；

②在此条件下，NO2的转化率极低；

③______________________________________________________________。

(4)此实验装置中一个明显的缺陷是__________________________________。

任务2：探究NO2能否与Na2O2发生氧化还原反应。

(5)实验前，该小组同学提出三种假设。

假设1：二者不反应；

假设2：NO2能被Na2O2氧化；

假设3：________________________________________________________。

(6)为了验证假设2，该小组同学选用任务1中的B、D、E装置，将B中的药品更换成Na2O2，另选F装置(如图所示)，重新组装进行实验。

①装置的合理连接顺序是(某些装置可以重复使用)________。

②实验过程中，B装置中的粉末由淡黄色逐渐变成白色。经检验，该白色物质为纯净物，且无其他物质生成。推测B装置中发生反应的化学方程式为__________________________________

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某研究性学习小组在网上收集到信息：钾、钙、钠、镁等活泼金属都能在CO2气体中燃烧。他们对钠在CO2气体中燃烧后的产物中的白色物质进行了如下探究：

【实验】 将燃烧的钠迅速伸入盛满CO2的集气瓶中，钠在　 其中继续燃烧，反应后冷却，瓶底附着黑色颗粒，瓶壁上粘　 附着白色物质。

(1)通过钠在CO2气体中燃烧的实验，你认为燃烧的条件是：

_________________________________________________________________。

(2)燃烧的本质是：_____________________________________________。

(3)2010年8月初发生的俄罗斯森林大火着火面积比伦敦市的面积还要大。控制森林火灾是世界性难题。根据燃烧的条件，请你解释为什么设置森林防火隔离带能有效阻止森林火灾的蔓延：_____________________________________________________________。

【提出假设】

假设1：白色物质是Na2O

假设2：白色物质是Na2CO3。

假设3：白色物质是Na2O和Na2CO3的混合物

【设计实验方案·验证假设】 该小组对燃烧后的白色产物进行如下探究：

【思考与交流】

(4)甲同学认为方案1得到的结论不正确，其理由是：___________________________________

(5)乙同学认为方案2得到的结论正确，白色物质为：________。

(6)通过方案1和方案2的实验，你认为上述三个假设中，________成立。你的理由是：_____________________________________________________。

(7)钠在二氧化碳中燃烧的化学方程式为：____________________________

(8)丙同学认为白色物质有可能是氢氧化钠。你是否同意丙同学的观点，并简述理由：

________________________________________________________

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TiO2既是制备其他含钛化合物的原料，又是一种性能优异的白色颜料。

(1)实验室利用反应TiO2(s)＋CCl4(g) TiCl4(g)＋CO2(g)，在无水无氧条件下制备TiCl4，实验装置示意图如下：

有关物质性质如下表：

仪器A的名称是________。装置E中的试剂是________。反应开始前依次进行如下操作：组装仪器、________、加装药品、通N2一段时间后点燃酒精灯。反应结束后的操作包括：①停止通N2　②熄灭酒精灯　③冷却至室温。正确的顺序为________(填序号)。欲分离D中的液态混合物，所采用操作的名称是________。

(2)工业上由钛铁矿(FeTiO3)(含Fe2O3、SiO2等杂质)制备TiO2的有关反应包括：

酸溶　FeTiO3(s)＋2H2SO4(aq)=FeSO4(aq)＋TiOSO4(aq)＋2H2O(l)

水解　TiOSO4(aq)＋2H2O(l)H2TiO3(s)＋H2SO4(aq)

简要工艺流程如下：

①试剂A为________。钛液Ⅰ需冷却至70 ℃左右，若温度过高会导致产品TiO2产率降低，原因是__________________________________________

②取少量酸洗后的H2TiO3，加入盐酸并振荡，滴加KSCN溶液后无明显现象，再加H2O2后出现微红色，说明H2TiO3中存在的杂质离子是________。这种H2TiO3即使用水充分洗涤，煅烧后获得的TiO2也会发黄，发黄的杂质是____________________(填化学式)。

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