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

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。

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：
________________________________________________________________。

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)。

某酸性工业废水中含有K₂Cr₂O₇。光照下，草酸(H₂C₂O₄)能将其中的Cr₂O₇^2—转化为Cr^3＋。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Cr₂O₇^2—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(Cr^3＋)＝________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：Fe^2＋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Cr₂O₇^2—的浓度可用仪器测定)

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__________________________________

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：
________________________________________________________