专题18 实验方案的设计与评价-【全频累积】2023-2024学年中考化学考点全频累积专题精讲册

专题精讲 18 专题十八　实验方案的设计与评价 课题探究 1 　实验方案的设计 1 -   (2022·山东菏泽)某学校在做铁和 硫酸铜溶液反应实验时,产生大量的含硫酸 铜和硫酸亚铁的废液,Cu2+对水体和土壤危 害很大,查阅资料知难溶性碱加热分解生成 金属氧化物。某化学兴趣小组在探索铜离子 转化路径时,有两种转化为氧化铜的方案。 流程如下: 方案一: 方案二: (1)操作Ⅰ的名称是 。 (2)液体C中的溶质是 , 用化学方程式表示反应②中滴加稀硫酸的目 的: 。 (3)请你表明对两个方案的观点并说明理由: 。 解析：(1)经过操作Ⅰ能得到固体和液体,分 离固体和液体的方法是过滤。(2)废液中含 有硫酸铜和硫酸亚铁,能与加入的氢氧化钠 发生复分解反应,生成氢氧化铜固体、氢氧化 亚铁固体和硫酸钠溶液,因为氢氧化钠是过 量的,会有剩余,液体C是硫酸钠和氢氧化钠 的混合溶液,液体C中含有氢氧化钠,也会使 溶液呈碱性,导致污染,加入稀硫酸能将氢氧 化钠 反 应 成 硫 酸 钠 和 水,使 溶 液 呈 中 性。 (3)方案一是将硫酸铜转化为固体铜,再与铁 分离后对铜加热转化为氧化铜;方案二是将 硫酸铜转化为氢氧化铜,利用氢氧化铜分解 得到氧化铜。但方案二中过量的氢氧化钠会 与硫酸亚铁反应生成对应的氢氧化亚铁,加 热时也会分解生成金属氧化物,会导致氧化 铜中混有氧化铁。 答案：(1)过滤。(2)硫 酸 钠 和 氢 氧 化 钠; 2NaOH+H2SO4􀪅􀪅Na2SO4+2H2O。 (3)方案一较好,最终能得到纯净的氧化铜, 方案二得到的氧化铜中会混有氧化铁,不纯 净(合理即可)。 B* 本题主要考查化学实验方案的设计与评价, 充分利用相关的知识,学会用实验探究物质 的性质或变化规律的方法和技巧是最大的 收获。   (2020·山东青岛)回收利用废旧金 属具有重要意义。某机械厂金属废料的成分 是Zn、Cu、ZnO和CuO,某化学小组利用该金 属废料回收铜并制取氧化锌和硫酸钠。请回 答下列问题: 【活动一】回收铜并制取氧化锌,实验方案如图: (1)步骤Ⅰ所得滤液a中溶质的成分是 (填化学式)。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 111 5M5%  M 2 / 化学 (2)步骤Ⅲ加入试剂甲的名称是 。 (3)步骤Ⅳ加入适量 NaOH 溶液的目的是 。 【活动二】利用活动一回收的铜制取硫酸铜, 设计方案如下: 方案A:Cu O2 △ →CuO 稀硫酸 →CuSO4 方案B:Cu 浓硫酸 △ →CuSO4 【信息】Cu+2H2SO4(浓) △ 􀪅􀪅CuSO4+SO2↑ +2H2O (4)方案A中氧化铜与稀硫酸反应的化学方 程式为 。 (5)小组同学从绿色化学的视角分析方案B 不合理,理由是 (写出一条即可)。 解析：(1)废料中有锌、铜、氧化铜和氧化锌, 铜不与硫酸反应,锌与硫酸反应生成硫酸锌和 氢气,氧化铜和氧化锌与硫酸反应生成硫酸 铜、硫酸锌和水,硫酸过量,所以滤液a中有生 成的硫酸铜、硫酸锌,还有剩余的硫酸。(2)滤 渣为锌和铜,在步骤Ⅲ后得到铜和溶液,说明铜 不与甲反应,而锌被消耗,得到滤液c与氢氧化 钠反应生成硫酸钠和氢氧化锌沉淀,符合复分 解反应的特点,所以滤液c中含有硫酸根和锌 离子,因此滤液c为硫酸锌溶液,而硫酸与锌反 应生成硫酸锌,且不与铜反应,所以试剂甲为 稀硫酸。(3)滤液c中有生成的硫酸锌,还有过 量的硫酸,为了得到氢氧化锌,加入氢氧化钠 中和稀硫酸,然后再将硫酸锌转化为氢氧化 锌。(4)氧化铜与硫酸反应生成硫酸铜和水, 化学 方 程 式 为 CuO+H2SO4 􀪅􀪅CuSO4+ H2O。(5)方案B中生成了二氧化硫,二氧化 硫是造成酸雨的重要污染物,所以方案B造成 环境污染。 答案：(1)ZnSO4、CuSO4、H2SO4;(2)稀硫酸; (3)中和过量的硫酸,并将硫酸锌全部转化为 氢氧 化 锌;(4)CuO+H2SO4 􀪅􀪅CuSO4+ H2O;(5)生成的二氧化硫气体污染环境。 B