实验方案的设计与评价高考真题汇编1.[2018·全国卷Ⅰ]醋酸亚铬[(CH3COO)2Cr·2H2O]为砖红色晶体，难溶于冷水，易溶于酸，在气体分析中用作氧气吸收剂。
一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂，将三价铬还原为二价铬；二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。
实验装置如图所示。
回答下列问题：(1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却，目的是______________，仪器a的名称是______________。
(2)将过量锌粒和氯化铬固体置于c中，加入少量蒸馏水，按图连接好装置。
打开K1、K2，关闭K3。
①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，该反应的离子方程式为__________________________。
②同时c中有气体产生，该气体的作用是________________________。
(3)打开K3，关闭K1和K2，c中亮蓝色溶液流入d，其原因是______________________；d中析出砖红色沉淀，为使沉淀充分析出并分离，需采用的操作是________、________、洗涤、干燥。
(4)指出装置d可能存在的缺点________________________。
答案(1)去除水中溶解氧分液漏斗(2)①Zn＋2Cr3＋===Zn2＋＋2Cr2＋②排除c中空气(3)c中产生H2使压强大于大气压冷却过滤(4)敞开体系，可能使醋酸亚铬与空气接触解析(1)由于醋酸亚铬易被氧化，所以需要尽可能避免与氧气接触，因此实验中所用蒸馏水均需煮沸后迅速冷却，目的是去除水中溶解氧；根据仪器构造可知仪器a是分液漏斗。
(2)①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，说明Cr3＋被锌还原为Cr2＋，反应的离子方程式为Zn＋2Cr3＋===Zn2＋＋2Cr2＋。
②锌还能与盐酸反应生成氢气，由于装置中含有空气，能氧化Cr2＋，所以氢气的作用是排除c中空气。
(3)打开K3，关闭K1和K2，由于锌继续与盐酸反应生成氢气，导致c中压强增大，所以c中亮蓝色溶液流入d装置，与醋酸钠反应；根据题干信息可知醋酸亚铬难溶于冷水，所以为使沉淀充分析出并分离，需要采取的操作是冷却、过滤、洗涤、干燥。
(4)由于d装置是敞开体系，因此装置的缺点是可能使醋酸亚铬与空气接触被氧化而使产品不纯。
2.[2018·全国卷Ⅰ节选]焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。
回答下列问题：(1)生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。
写出该过程的化学方程式：__________________________________。
(2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为：①pH＝4.1时，Ⅰ中为________溶液(写化学式)。
②工艺中加入Na2CO3固体，并再次充入SO2的目的是______________________________。
(4)Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。
在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时，取50.00 mL葡萄酒样品，用0.01000 mol·L－1的碘标准液滴定至终点，消耗10.00 mL。
滴定反应的离子方程式为________________________________，该样品中Na2S2O5的残留量为__________ g·L－1(以SO2计)。
答案(1)2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O(2)①NaHSO3②得到NaHSO3过饱和溶液(4)S2O2－5＋2I2＋3H2O===2SO2－4＋4I－＋6H＋0.128解析(1)亚硫酸氢钠过饱和溶液经结晶脱水生成焦亚硫酸钠，根据原子守恒可知反应的方程式为2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O。
(2)①碳酸钠饱和溶液吸收SO2后的溶液显酸性，说明生成物是酸式盐，即Ⅰ中为NaHSO3溶液。
②要制备焦亚硫酸钠，需要制备亚硫酸氢钠过饱和溶液，因此工艺中加入碳酸钠固体、并再次充入二氧化硫的目的是得到NaHSO3过饱和溶液。
(4)单质碘具有氧化性，能把焦亚硫酸钠氧化为硫酸钠，反应的方程式为S2O2－5＋2I2＋3H2O===2SO2－4＋4I－＋6H＋；消耗碘的物质的量是0.0001 mol，所以焦亚硫酸钠的残留量(以SO2计)是0.0001 mol×64 g·mol－1＝0.128 g·L－1。
0.05 L3．[2018·全国卷Ⅱ]我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家，一种以闪锌矿(ZnS，含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示：相关金属离子[c 0(M n ＋)＝0.1 mol·L －1]形成氢氧化物沉淀的pH 范围如下：金属离子Fe 3＋ Fe 2＋ Zn 2＋ Cd 2＋ 开始沉淀的pH1.5 6.3 6.2 7.4 沉淀完全的pH2.8 8.3 8.2 9.4回答下列问题：(1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为________________________。
(2)滤渣1的主要成分除SiO 2外还有__________；氧化除杂工序中ZnO 的作用是______________，若不通入氧气，其后果是______________。
(3)溶液中的Cd 2＋可用锌粉除去，还原除杂工序中反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为______________________________；沉积锌后的电解液可返回__________工序继续使用。
答案 (1)2ZnS ＋3O 2=====焙烧2ZnO ＋2SO 2(2)PbSO 4 调节溶液的pH 无法除去杂质Fe 2＋(3)Zn ＋Cd 2＋===Zn 2＋＋Cd(4)Zn 2＋＋2e －===Zn 溶浸解析 (1)由于闪锌矿的主要成分是ZnS ，因此焙烧过程中主要反应的化学方程式为2ZnS ＋3O 2=====焙烧2ZnO ＋2SO 2。
(2)由于硫酸铅不溶于水，因此滤渣1的主要成分除SiO 2外还有PbSO 4；要沉淀铁离子，需要调节溶液的pH ，又因为不能引入新杂质，所以需要利用氧化锌调节pH ，即氧化除杂工序中ZnO 的作用是调节溶液的pH 。
根据表中数据可知沉淀亚铁离子的pH 较大，所以若不通入氧气，其后果是无法除去杂质Fe 2＋。
(3)溶液中的Cd 2＋可用锌粉除去，反应的离子方程式为Zn ＋Cd 2＋===Zn 2＋＋Cd 。
(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极发生得到电子的还原反应，因此阴极是锌离子放电，则阴极的电极反应式为Zn 2＋＋2e －===Zn ；阳极是氢氧根离子放电，破坏了水的电离平衡，产生氢离子，所以电解后还有硫酸产生，因此沉积锌后的电解液可返回溶浸工序继续使用。
4．[2018·全国卷Ⅱ]K 3[Fe(C 2O 4)3]·3H 2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体，可用于晒制蓝图。
回答下列问题：(1)晒制蓝图时，用K 3[Fe(C 2O 4)3]·3H 2O 作感光剂，以K 3[Fe(CN)6]溶液为显色剂。
其光解反应的化学方程式为：2K 3[Fe(C 2O 4)3]=====光照 2FeC 2O 4＋3K 2C 2O 4＋2CO 2↑；显色反应的化学方程式为__________________________。
(2)某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物，按下图所示装置进行实验。
①通入氮气的目的是__________________________________。
②实验中观察到装置B 、F 中澄清石灰水均变浑浊，装置E 中固体变为红色，由此判断热分解产物中一定含有________、________。
③为防止倒吸，停止实验时应进行的操作是__________________________________________________。
④样品完全分解后，装置A 中的残留物含有FeO 和Fe 2O 3，检验Fe 2O 3存在的方法是______________________________________________。
(3)测定三草酸合铁酸钾中铁的含量。
①称量m g 样品于锥形瓶中，溶解后加稀H 2SO 4酸化，用c mol·L －1 KMnO 4溶液滴定至终点。
滴定终点的现象是________________________。
②向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后，过滤、洗涤，将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。
加稀H 2SO 4酸化，用c mol·L －1 KMnO 4溶液滴定至终点，消耗KMnO 4溶液V mL 。
该晶体中铁的质量分数的表达式为______________。
答案 (1)3FeC 2O 4＋2K 3[Fe(CN)6]===Fe 3[Fe(CN)6]2＋3K 2C 2O 4(2)①隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置②CO 2 CO ③先熄灭装置A 、E 的酒精灯，冷却后停止通入氮气 ④取少许固体粉末于试管中，加稀硫酸溶解，滴入1～2滴KSCN 溶液，溶液变红色，证明含有Fe 2O 3(3)①溶液变紫色 ②5cV ×561000m ×100%解析 (1)光解反应的化学方程式为2K 3[Fe(C 2O 4)3]=====光照2FeC 2O 4＋3K 2C 2O 4＋2CO 2↑，反应后有草酸亚铁产生，所以显色反应的化学方程式为3FeC 2O 4＋2K 3[Fe(CN)6]===Fe 3[Fe(CN)6]2＋3K 2C 2O 4。
(2)①装置中的空气在加热条件下能氧化金属铜，能影响E 中的反应，所以反应前通入氮气的目的是排尽装置中的空气；同时使反应生成的气体全部进入后续装置。
②实验中观察到装置B 中澄清石灰水均变浑浊，说明反应中一定产生了二氧化碳。
装置E 中固体变为红色，F 中澄清石灰水变浑浊，说明氧化铜被还原为铜，即有还原性气体CO 生成，由此判断热分解产物中一定含有CO 2、CO 。
③为防止倒吸，必须保证装置中保持一定的压力，所以停止实验时应进行的操作是先熄灭装置A 、E 的酒精灯，冷却后再停止通入氮气。
④要检验Fe 2O 3存在，首先要转化为可溶性铁盐，因此方法是取少许固体粉末于试管中，加稀硫酸溶解，滴入1～2滴KSCN 溶液，溶液变红色，证明含有Fe 2O 3。
(3)①高锰酸钾氧化草酸根离子而自身被还原，达到滴定终点时高锰酸钾不再被还原，故溶液变紫色。
