高考化学试题《探究性实验的设计与评价》高频考点特训(2020年练习版)(八)
2020-08-23 06:31:53
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1、实验题
 稀薄燃烧是指汽油在较大空气/燃比(空气与燃油气的体积比)条件 下的燃烧。随着全球能源危机的加剧,稀薄燃烧技术的研究受到了人们的 重视,但稀薄燃烧时,常用的汽车尾气净化装置不能有效地将NOx转化为 N2。不同空/燃比时汽车尾气中主要污染物的含量变化如图所示。 (1)稀薄燃烧技术除能节约能源外,还具有的优点是?(填一项)。排放到大气中的NOx会导致酸雨、?等环境问题(填一项)。 (2)某校化学研究性学习小组的同学在技术人员的指导下,按下列流程探究不同催化剂对NH3还原NO反应的催化性能。
        若控制其他实验条件均相同,在催化反应器中装载不同的催化剂,将经催化反应后的混合气体通入滴有酚酞的稀硫酸溶液(溶液的体积、浓度均相同)。为比较不同催化剂的催化性能, 需要测量并记录的数据是?。 (3)若某一催化剂能同时催化NH3等还原性气体与NOx的反应。将该催化剂分别用于催化还原含等物质的量NOx的两种气体:①纯NO气体,②汽车尾气。消耗NH3的物质的量较多的可能是?(填字母),原因是?。 A.①? B.②? C.都有可能
参考答案:(1)减少CO和碳氢化合物的污染?光化学烟雾或破坏臭氧层 (2)溶液显色所需要的时间 (3)A?汽车尾气中含有一定量的CO和碳氢化合物,少消耗NH3或B?汽车尾气中含有一定量的NO2,多消耗NH3或C?汽车尾气中同时含有CO、碳氢化合物等还原性气体和NO2等氧化性气体,二者相对含量的不同可导致消耗NH3的增多或减少 解析:
本题解析:本题以燃油气燃烧过程产生污染这一社会关注问题为背景,考查了环保知识和探究催化剂性能的过程及问题分析,这是一道开放性、探究性很好的试题,侧重考查了学生的自学能力、分析探究问题的能力,要求学生平日要善于思考和分析,关注社会热点,善于运用所学知识解释和解决生活中遇到的实际问题、做到理论联系实际。 (1)因燃油气燃烧过程中可产生对空气有污染的CO、NOx、碳氢化合物等大气污染物,结合“空/燃比”的含义和题图可以推知,增大“空/燃比”可以减少CO、碳氢化合物的排放从而减少污染,根据课本知识可推出排放到大气中的NOx可导致酸雨及光化学烟雾(或破坏臭氧层)而引起环境污染。 (2)因实验的目的是探究催化剂的催化性,而从所给的探究步骤中,有滴有酚酞的稀硫酸(该溶液为无色),所以肯定是利用NH3与硫酸的酚酞溶液作用显红色的快慢来检测催化性能。只要记录显色所需时间即可。 (3)根据氧化还原反应中电子得失守恒原则可推知,若汽车尾气中会有一定量的CO和碳氢化合物,因它们也可以还原NOx,则所消耗氨气就少,若汽车尾气中含NO2,则因NO2也可氧化NH3,则消耗的氨气就多。
本题难度:一般
2、实验题 (7分)某研究小组为了探究甲烷和氯气反应情况,设计了几个实验。请填写下列空白:
 【实验一】用如图所示装置,排水法收集一试管甲烷和氯气的混合气体,光照后观察到量筒内形成一段水柱,认为有氯化氢生成。 (1)该反应的化学方程式为?(只写第一步);该反应属于?(填反应类型) (2)水槽中盛放的液体最好为?;(填标号) A.水 B.饱和石灰水 C.饱和食盐水 D.饱和NaHCO3溶液
| 【实验二】用排蒸馏水法收集一试管甲烷和氯气的混合气体,光照反应后,滴加AgNO3溶液,看到有白色沉淀生成,认为有氯化氢生成。 (3)该实验设计的错误之处? __________________________________?;(用反应方程式和必要的文字加以说明)
参考答案:(6分)(1)CH4+Cl2? CH3Cl+HCl (2分)取代反应(1分) (2)C?(1分) (3)氯水中加入AgNO3溶液也会产生白色沉淀, Cl2 + H2O="=HClO" + HCl(3分)
本题解析:(1)甲烷在光照的条件下能和氯气反应取代反应,生成氯代烃和氯化氢,一氯取代的方程式为CH4+Cl2? CH3Cl+HCl。 (2)水槽中的液体,应该尽量避免氯气的溶解而损失,所以应选择饱和食盐水,答案选C。 (3)由于没有反应的氯气溶于水,也能和硝酸银反应产生白色沉淀氯化银,方程式为Cl2 + H2O="=HClO" + HCl、HCl+AgNO3=AgCl↓+HNO3。
本题难度:一般
3、实验题 (12分)某研究性学习小组对过量炭粉与氧化铁反应的气体产物成分进行研究。 (1)提出假设: ①该反应的气体产物是CO2; ②该反应的气体产物是CO; ③该反应的气体产物是?。 (2)计方案?如图所示,将一定量的氧化铁在隔绝空气的条件下与过量炭粉完全反应,测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比。
 (3)查阅资料: 氮气不与碳、氧化铁发生反应。实验室可以用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠(NaNO2)饱和溶液混合加热反应制得氮气。请写出该反应的离子方程式:?。 (4)实验步骤: ①按上图连接装置,并检查装置的气密性,称取3.20g氧化铁、2.00g碳粉混合均匀,放入48.48g的硬质玻璃管中; ②加热前,先通一段时间纯净干燥的氮气; ③停止通入N2后,夹紧弹簧夹,加热一段时间,澄清石灰水(足量)变浑浊; ④待反应结束,再缓缓通入一段时间的氮气。冷却至室温,称得硬质玻璃管和固体总质量为52.24g; ⑤过滤出石灰水中的沉淀,洗涤、烘干后称得质量为2.00g。 步骤②、④中都分别通入N2,其作用分别为?。 (5)数据处理: 试根据实验数据分析,写出该实验中氧化铁与碳发生反应的化学方程式: ?。 (6)实验优化: 学习小组有同学认为应对实验装置进一步完善。 ①甲同学认为:应将澄清石灰水换成Ba(OH)2溶液,其理由是?。 ②从环境保护的角度,请你再提出一个优化方案将此实验装置进一步完善: ?。
参考答案:⑴CO2、CO的混合物 ⑶NH4++NO2— N2↑+2H2O ⑷步骤②中是为了排除空气中的CO2,步骤④是为了赶出所有的CO2,确保完全吸收 ⑸2C+Fe2O3 2Fe+CO↑+CO2↑ ⑹①Ba(OH)2溶解度大,浓度大,使CO2被吸收的更完全;M (BaCO3)>M(CaCO3),称量时相对误差小。②在尾气出口处加一点燃的酒精灯或增加一尾气处理装置
本题解 析:(1)根据极端假设可知还有一种情况就是两者的混合物,即CO2、CO的混合物。 (3)用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠(NaNO2)饱和溶液制氮气反应的离子方程式为:NH4++NO2— N2↑+2H2O。 (4)步骤②通入氮气的目的是排除装置中的CO2。步骤④通入氮气的目的是将生成的CO2全部通入澄清石灰水中。 (5)由题意可知碳粉过量,产生的CO2为0.02mol,剩余的固体为3.76g,所以固体中有单质铁2.24g,则剩余的碳粉为3.76-2.24=1.52g,所以参加反应的碳粉为2-1.52=0.48g=0.04mol,则可以确定生成CO为0.02mol,因此方程式为:2C+Fe2O3 2Fe+CO↑+CO2↑。 (6)①应将澄清石灰水换成Ba(OH)2溶液的原因是Ba(OH)2溶解度大,浓度大,使CO2被吸收的更完全,M (BaCO3)>M(CaCO3),称量时相对误差小。②从环保的角度来看生成的CO也要处理掉,因此应该在尾气出口处加一点燃的酒精灯或增加一尾气处理装置 点评:本题综合性较强,难度较大,主要考查学生分析问题和解决问题的能力。
本题难度:一般
4、实验题 .(16分)某学生利用以下装置探究氯气与氨气之间的反应。其中A、F分别为氨气和氯气的发生装置,C为纯净干燥的氯气与氨气反应的装置。 请回答下列问题: (1)装置F中发生反应的离子方程式为________________________________________。 (2)装置A的烧瓶中可装试剂_______________________________________________。 (3)B装置的名称是________________________________________________________; E装置的作用__________________________________________________________。 (4)通入C装置的两根导管左边较长、右边较短,目的是_________________________。 (5)装置C内出现浓厚的白烟并在容器内壁凝结,另一生成物是空气的主要成分之一。请写出反应的化学方程式:_________________________________________________。 当有a mol氯气参加反应时,转移的电子总数为b个,则阿伏加德罗常数为(用含a、b的代数式表示)_________________。 (6)从装置C的G处逸出的尾气中可能含有黄绿色的有毒气体,如何处理?____________________________________________________________________________。
参考答案:(每空2分共16分) (1)MnO2+4H++2Cl-=====△Mn2++Cl2↑+2H2O (2)生石灰或固体氢氧化钠 (3)干燥管?除去氯气中的氯化氢 (4)使密度大的氯气与密度小的氨气较快地均匀混合 (5)3Cl2+8NH3===N2+6NH4Cl? b/2a mol-1 (6)在G连接导管直接通入盛有烧碱的烧杯中
本题解析::(1)浓盐酸和二氧化锰在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水,MnO2+4H++2C1-? Mn2++C12↑+2H2O. (2)利用物质溶解时放出的热量促进氨水的挥发来制取氨气,且该物质和氨气不反应,氨气是碱性气体,所以溶解的物质必须是碱性物质,A.碱石灰、C.生石灰、E.烧碱都是碱性物质,且溶解于水时放出热量,D.五氧化二磷 、B.浓硫酸虽然溶于水时放热,但是酸性物质. 故选A、C、D. (3)氨气中混有水蒸气,氨气是碱性气体,要除去水蒸气只能用碱性物质,故选Ⅱ;制取的氯气中混有氯化氢气体和水蒸气,氯化氢极易溶于水,氯气也能溶于水,所以不能用水除去氯化氢气体;氯气和水反应生成盐酸和次氯酸,食盐水中含有氯离子,能抑制氯气的溶解,所以要想除去氯气中的氯化氢E应选Ⅰ;水蒸气常用浓硫酸除去,故D选Ⅲ. 故答案为:Ⅱ、Ⅲ、Ⅰ. (4)氯气和氨气在常温下混合就能发生反应生成氯化铵和氮气8NH3+3C12=6NH4C1+N2; 氯化铵中含有氯离子和铵根离子,氯离子用硝酸酸化的硝酸银溶液检验;氨气用紫色石蕊试纸检验;检验方法为:将固体在烧杯中溶解,用试管取少量溶液,然后滴加少量硝酸酸化的AgNO3溶液,有白色沉淀产生,证明有C1-;用试管取少量溶液,加入浓烧碱溶液,加热,再将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,红色石蕊试纸变蓝证明有NH4+. 故答案为:8NH3+3C12=6NH4C1+N2;将固体在烧杯中溶解,用试管取少量溶液,然后滴加少量硝酸酸化的AgNO3溶液,有白色沉淀产生,证明有C1-;用试管取少量溶液,加入浓烧碱溶液,加热,再将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,红色石蕊试纸变蓝证明有NH4+. (5)氯气有毒,所以不能直接排空,但氯气能和水反应生成盐酸和次氯酸,盐酸和次氯酸都能和氢氧化钠反应生成盐,所以除去氯气应选用氢氧化钠溶液吸收,方法为:将导气管与G口连接,另一端插入盛有NaOH溶液的烧杯中. 故答案为:将导气管与G口连接,另一端插入盛有NaOH溶液的烧杯中.
本题难度:一般
5、实验题 (12分)某研究性学习小组为了制取氨气和探究氨气的有关性质,进行了下列实验。
 (1)根据图A氨气的制备装置制取氨气,试回答:收集氨气的方法是________________:装置中棉花的作用是_______________。 (2)甲、乙两组同学用干燥的圆底烧瓶各收集一瓶氨气,根据图B喷泉实验的装置进行实验,都观察到美丽的红色喷泉。
 根据实验现象说明氨气具有的性质是____________________________________。 (3)甲、乙两组同学完成喷泉实验后,圆底烧瓶中所得溶液如图C所示。请通过分析确认:甲组同学所得氨水的物质的量浓度_______(填“大于”、“小于”或“等于”)乙组同学所得氨水的物质的量浓度。
参考答案:⑴向下排空气法(2分);防止管内气体与空气对流,减少氨气对大气的污染,便于收集纯氨气(3分)。 ⑵极易容于水(2分)、溶于水后溶液呈碱性(2分)。 ⑶等于(3分)。
本题解析:考查氨气的制取及性质 (1)由于氨气的密度小于空气,故采用的是向下排空气法;在收集氨气的试管口部塞少许棉花,可防止防止管内气体与空气对流,减少氨气对大气的污染,便于收集纯氨气 (2)喷泉实验的本质是由于在烧杯与烧瓶之间产生了压强差,主要是由于氨气极易溶解于水,烧瓶内压强迅速减小所致; 酚酞在碱性情况下才呈红色,说明氨水呈碱性; (3)原烧杯中氨气全部溶于水,形成喷泉,溶液的体积也就是原氨气的体积,根据阿伏加德罗定律可知,氨气的体积比等于所得溶液的溶质的物质的量比,也等于溶液的体积比,由物质的量浓度的概念可知,两溶液的浓度相等
本题难度:简单
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