高考化学二轮复习专题突破课时冲关练十六 专题五 化学实验基础 第2讲 化学实验方案与设计.docx
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高考化学二轮复习专题突破课时冲关练十六专题五化学实验基础第2讲化学实验方案与设计
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课时冲关练（十六）
化学实验方案与设计
（45分钟,100分）
一、选择题（本题包括6小题,每小题7分,共42分）
1.（2014·马鞍山一模）下列有关实验装置进行的相应实验,能达到实验目的的是
（ ）
A.图1装置可用于定量测定H2O2的分解速率
B.图2装置制备Fe（OH）2并能较长时间观察其颜色
C.图3装置测量Cu与浓硝酸反应产生气体的体积
D.图4装置可用于蒸干NH4Cl饱和溶液制备NH4Cl晶体
【解析】选B。
图1生成的气体从长颈漏斗逸出,应该换为分液漏斗,A不能达到实验目的;B可以;铜与浓硝酸反应生成NO2,而NO2可与水反应,C不能达到实验目的;氯化铵受热分解,因此不能采取蒸干溶液的方法制备氯化铵晶体,D不能达到实验目的。
2.（2014·长沙模拟）下图所示的实验,能达到实验目的的是 （ ）
A
B
C
D
验证化学能转化为电能
验证温度对平衡移动的影响
验证铁发生析氢腐蚀
验证非金属性:
Cl>C>Si
【解析】选B。
由图可知,没有形成闭合回路,应使用盐桥,故A错误;二氧化氮为红棕色气体,利用颜色的深浅,可说明温度对2NO2
N2O4的化学平衡的影响,故B正确;验证铁的析氢腐蚀应该在酸性条件下,食盐水浸过的铁钉是在中性的条件下,C错误;稀盐酸不是氯的最高价含氧酸,所以无法验证,D错误。
3.用下图所示装置进行实验,将少量液体甲逐滴加入固体乙中,试管中试剂为丙,则下表中现象与结论均正确的是 （ ）
选项
甲
乙
丙
试管中现象
A
浓盐酸
二氧化锰
石蕊溶液
先变红后褪色
B
浓氨水
生石灰
AlCl3溶液
先沉淀后消失
C
醋酸
碳酸钙
BaCl2
溶液
变浑浊
D
浓硝酸
铜
水
试管口出现红棕色
【解析】选D。
用二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气需加热,A错误;氨气与氯化铝反应生成氢氧化铝沉淀,但氢氧化铝不会溶于过量的氨水,B错误;醋酸与碳酸钙反应生成的二氧化碳不会与氯化钡反应生成沉淀,C错误;浓硝酸与铜反应生成的二氧化氮与水反应生成NO,而NO与氧气反应生成红棕色的NO2,D正确。
【易错提醒】本题的B项学生容易认为氢氧化铝会溶于氨水;C项容易想当然:
二氧化碳与氯化钡反应生成碳酸钡沉淀。
【加固训练】（2014·铜陵模拟）下列各图所示实验设计能达到相应实验目的的是 （ ）
A.用图①装置验证氯、碳、硅元素的非金属性
B.用图②装置能收集CO2和H2
C.用图③装置电解精炼铝
D.用图④装置验证NaHCO3和Na2CO3的热稳定性
【解析】选B。
非金属性比较需用最高价含氧酸比较酸性,A错误;根据密度不同选择进气口能收集CO2和H2,B正确;铝离子在溶液中得电子能力小于氢离子,不可能放电,C错误;碳酸氢钠在内管温度低才能比较,D错误。
4.（2014·六安模拟）CuSO4是一种重要的化工原料,其有关制备途径及性质如图所示。
下列说法不正确的是 （ ）
A.相对于途径①,途径②更好地体现了绿色化学思想
B.Y可以是葡萄糖溶液
C.利用途径②制备16g硫酸铜,被还原的硫酸的物质的量为0.1mol
D.途径①所用混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比最好为3∶2
【解析】选C。
途径①会生成氮氧化合物污染,而途径②的反应是2Cu+O2+2H2SO4====2CuSO4+2H2O,途径②更能体现绿色化学思想,A正确;途径②中的硫酸只是起酸的作用,不是氧化剂,C错误;Y是含醛基的物质,可以是葡萄糖,B正确;本题的目的是制备CuSO4,因此途径①的硝酸只作氧化剂,被还原为NO,反应为3Cu+3H2SO4+2HNO3====3CuSO4+2NO↑+4H2O,H2SO4与HNO3的物质的量之比为3∶2,D正确。
5.分析硫铁矿中FeS2的含量（不考虑杂质的反应,所加试剂均足量）,某研究性小组设计了如下四种实验方案,不正确的是 （ ）
【解析】选D。
A项,通过一系列的变化,最终得到BaSO4沉淀的质量,根据硫原子守恒,进而得到FeS2的质量,最后得到FeS2的含量;B项,保持溶液在强酸性条件下,通过一系列的变化,最终得到BaSO4沉淀的质量,根据硫原子守恒,进而得到FeS2的质量,最后得到FeS2的含量;C项,通过一系列的变化,最终得到Fe2O3的质量,根据铁原子守恒,进而得到FeS2的质量,最后得到FeS2的含量;D项,用标准KMnO4溶液滴定可得到溶液中Fe2+的物质的量,由于不能确定参加反应的单质铁的物质的量,也就不能确定FeS2的物质的量,进而不能确定FeS2的含量,故选D项。
6.（2014·合肥模拟）向四支试管中分别加入少量不同的无色溶液进行如下操作,结论正确的是 （ ）
操 作
现象
结论
A
滴加氯水和CCl4,振荡、静置
下层溶液显紫色
原溶液中有I-
B
向溶液X中先滴加稀硝酸,再滴加Ba（NO3）2溶液
出现白色沉淀
溶液X中一定含有S
C
用洁净铂丝蘸取溶液进行焰色反应
火焰呈黄色
原溶液中有Na+、
无K+
D
滴加稀NaOH溶液,将湿润红色石蕊试纸置于试管口
试纸不变蓝
原溶液中无N
【解析】选A。
I2易溶于CCl4且溶液显紫色,而且CCl4密度比水大,在下层,A正确;若溶液中含有S
也可以被HNO3氧化为S
而产生白色沉淀,B错误;未通过蓝色钴玻璃观察不能判断K+是否存在,C错误;NH3易溶于水,选用稀NaOH溶液不利于NH3的放出,D错误。
二、非选择题（本题包括4小题,共58分）
7.（14分）（2014·杭州一模）高锰酸钾是常用的氧化剂。
工业上以软锰矿（主要成分是MnO2）为原料制备高锰酸钾晶体。
下图是实验室制备高锰酸钾的操作流程:
上述反应②的化学方程式:
3K2MnO4+2CO2====2KMnO4+MnO2+2K2CO3
已知:
物质
K2CO3
KHCO3
K2SO4
CH3COOK
293K溶解度（g）
111
33.7
11.1
217
（1）加热软锰矿、KClO3和KOH固体时,不采用瓷坩埚而选用铁坩埚的理由是
;
反应①的化学方程式为
。
（2）从滤液中得到KMnO4晶体的实验操作依次是 （选填字母代号,下同）。
A.蒸馏 B.蒸发 C.灼烧 D.过滤 E.冷却结晶
（3）制备过程中需要用到纯净的CO2气体,制取纯净的CO2最好选择下列试剂中 。
A.石灰石 B.浓盐酸 C.稀硫酸 D.纯碱
（4）实验时,若CO2过量会生成KHCO3,导致得到的KMnO4产品的纯度降低,原因是
。
（5）由于CO2的通入量很难控制,因此对上述实验方案进行了改进,即把实验中通CO2改为加其他的酸。
从理论上分析,选用下列酸中的 ,得到的产品纯度更高。
A.醋酸 B.浓盐酸 C.稀硫酸
【解析】
（1）瓷坩埚中的二氧化硅和强碱反应,坩埚被腐蚀,故加热软锰矿、KClO3和KOH固体时,不采用瓷坩埚而选用铁坩埚;加热条件下,二氧化锰、氢氧化钾和氯酸钾反应生成锰酸钾、氯化钾和水,反应方程式为
3MnO2+6KOH+KClO3
3K2MnO4+KCl+3H2O;
（2）从滤液中得到KMnO4晶体的实验操作是蒸发浓缩,冷却结晶,过滤得到晶体;
（3）若要在实验室制备较纯净的CO2,不能采用盐酸,因为盐酸有挥发性,硫酸与碳酸钙制取二氧化碳生成的硫酸钙微溶物阻止反应进行,不可取,所以选择碳酸钠与硫酸;
（4）由工艺流程可知,Mn
发生歧化反应,生成Mn
和MnO2,根据元素守恒可知,加入CO2会生成K2CO3,若通入CO2太多,会生成KHCO3,滤液中含有KHCO3、KMnO4,在加热浓缩时,会有KHCO3晶体和KMnO4晶体一起析出;
（5）因为盐酸具有还原性,易被高锰酸钾氧化,醋酸钾的溶解度比硫酸钾大得多,蒸发浓缩时基本上都会留在母液中,硫酸加入后生成的硫酸钾溶解度小,会随KMnO4一起结晶析出,得到的高锰酸钾中含有杂质。
答案:
（1）高温下强碱会和瓷坩埚中的二氧化硅反应腐蚀坩埚
3MnO2+6KOH+KClO3
3K2MnO4+KCl+3H2O
（2）B、E、D （3）C、D
（4）KHCO3的溶解度比K2CO3小得多,滤液蒸发浓缩时KHCO3会随KMnO4一起结晶析出
（5）A
【讲评建议】教师在讲解时,请提醒学生注意以下几点:
解答第
（1）小题时,要严密答题,规范描述,一定要有“强碱和二氧化硅反应”这样必要的文字叙述。
解答第
（2）小题时,要注意审题,题目“实验操作依次是”要按顺序填写选项。
解答第（4）、（5）两小题时,要考虑全面,合理利用题目给的溶解度信息,KHCO3的溶解度比K2CO3小得多,滤液蒸发浓缩时KHCO3会随KMnO4一起结晶析出;醋酸钾的溶解度比硫酸钾大得多,蒸发浓缩时基本上都会留在母液中,会提高高锰酸钾晶体的纯度。
8.（14分）某校学生用如图所示装置进行实验,以探究苯与溴发生反应的原理并分离提纯反应的产物。
请回答下列问题:
（1）冷凝管所起的作用为冷凝回流和 ,冷凝水从 口进入（填“a”或“b”）。
（2）实验开始时,关闭K2、开启K1和分液漏斗活塞,滴加苯和液溴的混合液,反应开始。
Ⅲ中小试管内苯的作用是 。
（3）能说明苯与液溴发生了取代反应的现象是
。
（4）反应结束后,要让装置Ⅰ中的水倒吸入装置Ⅱ中。
这样操作的目的是
,
简述这一操作的方法 。
（5）将三颈烧瓶内反应后的液体依次进行下列实验操作就可得到较纯净的溴苯。
①用蒸馏水洗涤,振荡,分液;
②用5%的NaOH溶液洗涤,振荡,分液;
③再用蒸馏水洗涤,振荡,分液;
④加入无水CaCl2粉末干燥;
⑤ （填操作名称）。
【解析】
（1）主要考查蒸馏仪器的使用,冷凝管水流方向始终为下进上出。
（2）溴极易挥发、有剧毒,易溶于有机溶剂,用装置Ⅲ是为了减少反应过程中溴的外逸,减少对空气的污染。
（3）苯与液溴发生了取代反应则应有HBr生成,可通过检验Br-证明。
（4）实验操作考虑反应后环保问题,充分利用HBr极易溶于水这一性质来设计实验操作。
（5）操作第⑤步为分离苯和溴苯两种互溶的液体。
答案:
（1）导气 a
（2）吸收溴蒸气
（3）Ⅲ中硝酸银溶液内出现淡黄色沉淀（或测反应后Ⅲ中硝酸银溶液的pH,其pH变小）
（4）反应结束后装置Ⅱ中存在大量的溴化氢,使Ⅰ中的水倒吸入Ⅱ中可以除去溴化氢气体,以免逸出污染空气 关闭K1和分液漏斗活塞,开启K2
（5）分馏（或蒸馏）
【方法规律】解答实验综合题时应抓住以下四点:
（1）原料的选择与处理。
如果选择的原料中含有其他杂质,应将原料进行处理。
（2）反应原理和途径的确定。
制备途径一般包括:
中间产物的制取→目标产品的制得→粗产品的制得→粗产品的精制。
（3）反应装置的设计。
在有机化学反应中,由于部分原料的沸点较低,副反应比较多,在选择反应装置时常使用温度计和水浴加热,在反应装置中有冷凝回流装置。
（4）产品的分离提纯。
要根据产品的性质特点选择合适的分离提纯方案。
9.（14分）（2014·六安模拟）某校研究性学习小组的同学进行了以下化学实验:
将金属钙置于空气中燃烧,然后向所得固体产物中加入一定量蒸馏水,此过程中反应放出大量的热,并且放出有臭味的气体。
（1）甲同学提出:
运用类比学习的思想,Ca与Mg是同一主族元素,化学性质具有一定的相似性。
请写出Ca在空气中燃烧发生反应的化学方程式:
。
（2）乙同学提出:
Ca的性质比Na活泼,在空气中燃烧还应有CaO2生成,请写出燃烧后固体产物与水反应放出气体的化学方程式:
。
丙同学提出用实验的方法探究放出的臭味气体的成分:
【查阅资料】
1:
CaO2遇水反应生成H2O2,H2O2可能会分解产生一定量的O3。
2:
碘量法是最常用的臭氧测定方法,其原理为强氧化剂臭氧（O3）与碘化钾（KI）水溶液反应生成游离碘（I2）。
臭氧被还原为氧气。
反应式为O3+2KI+H2O====O2+I2+
2KOH。
【提出假设】假设1:
该臭味气体只有NH3;
假设2:
该臭味气体只有 ;
假设3:
该臭味气体含有 。
【设计方案进行实验探究】
（3）基于假设1,该小组同学设计了如下实验方案,并进行实验。
请在下表完成相关的实验操作步骤、预期现象和结论（仪器自选）。
【限选实验试剂】红色石蕊试纸、蓝色石蕊试纸、pH试纸、淀粉KI溶液、蒸馏水。
设计实验方案证明你的假设,并按下表格式写出实验操作步骤、预期现象和结论。
实验操作步骤
预期现象和结论
取少量反应后的固体于试管中,
【解析】
（1）Ca与Mg是同一主族元素,化学性质具有一定的相似性,已知Mg与空气中的氧气、二氧化碳及氮气均反应,则Ca也可以,所以Ca在空气中燃烧发生反应的化学方程式为2Ca+O2
2CaO,3Ca+N2
Ca3N2,2Ca+CO2
2CaO+C。
（2）CaO2与水反应生成氧气和氢氧化钙,其反应方程式为2CaO2+2H2O====2Ca（OH）2
+O2↑,Ca3N2与水反应生成氨气和氢氧化钙,其反应方程式为Ca3N2+6H2O====3Ca（OH）2+2NH3↑。
【提出假设】只含有一种或两种都有,即假设该臭味气体只含有O3或含有NH3和O3。
（3）已知氨气溶于水显碱性,所以可用湿润的红色石蕊试纸来检验是否含有氨气,臭氧的强氧化性能使淀粉KI溶液变蓝色,所以可以用淀粉KI溶液检验是否含有臭氧,其实验操作为
实验操作
预期现象和结论
取少量反应后的固体于试管中,向试管中加入少量水,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口;
另取少量反应后的固体于试管中,向试管中加入少量水,将产生的气体通入淀粉KI溶液中
若红色石蕊试纸显蓝色,且淀粉KI溶液不变色,则假设1成立;
若红色石蕊试纸不显蓝色,且淀粉KI溶液变蓝色,则假设2成立;
若红色石蕊试纸显蓝色,且淀粉KI溶液变蓝色,则假设3成立
答案:
（1）2Ca+O2
2CaO,3Ca+N2
Ca3N2,
2Ca+CO2
2CaO+C
（2）2CaO2+2H2O====2Ca（OH）2+O2↑,
Ca3N2+6H2O====3Ca（OH）2+2NH3↑
【提出假设】假设2:
O3 假设3:
O3和NH3
（3）
实验操作
预期现象和结论
取少量反应后的固体于试管中,向试管中加入少量水,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口;
另取少量反应后的固体于试管中,向试管中加入少量水,将产生的气体通入淀粉KI溶液中
若红色石蕊试纸显蓝色,且淀粉KI溶液不变色,则假设1成立;
若红色石蕊试纸不显蓝色,且淀粉KI溶液变蓝色,则假设2成立;
若红色石蕊试纸显蓝色,且淀粉KI溶液变蓝色,则假设3成立
10.（16分）（2014·宝鸡二模）纳米级碳酸钙广泛应用于橡胶、塑料、造纸、化学建材、油墨、涂料、密封胶与胶粘剂等行业。
在浓CaCl2溶液中通入NH3和CO2可以制得纳米级碳酸钙。
某校学生实验小组设计下图所示装置制取该产品。
D中装有蘸稀硫酸的脱脂棉,图中夹持装置已略去。
可选用的药品有:
a.石灰石 b.饱和氯化钙溶液 c.6mol·L-1盐酸 d.氯化铵 e.氢氧化钙
（1）A中制备气体时,所需药品是（选填字母序号）
。
（2）B中盛有饱和碳酸氢钠溶液,其作用是
。
（3）写出制取氨气的化学方程式
。
（4）在实验过程中,向C中通入气体是有先后顺序的,应先通入的气体化学式是 。
（5）检验D出口处是否有氨气逸出的方法是
。
（6）写出制纳米级碳酸钙的化学方程式
。
（7）若实验过程中有氨气逸出,应选用下列 装置回收（填代号）。
【解析】
（1）装置A为碳酸钙与盐酸反应制二氧化碳,所需药品是石灰石和
6mol·L-1盐酸,故答案为a、c;
（2）饱和NaHCO3溶液可除掉挥发出来的氯化氢;
（3）实验室制取氨气采用氯化铵和氢氧化钙加热生成氯化钙、氨气和水的方法,方程式为
2NH4Cl+Ca（OH）2
CaCl2+2NH3↑+2H2O;
（4）氨气极易溶于水,有利于二氧化碳的吸收,所以应先通入氨气;
（5）氨气是碱性气体,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝;氨气能和浓盐酸反应生成白烟,故可将湿润的红色石蕊试纸放到D出口处,如果试纸变蓝,则有氨气逸出,反之则没有氨气逸出;或用玻璃棒蘸取浓盐酸靠近D出口处,若观察到有白烟,则有氨气逸出,反之则没有氨气逸出;
（6）氨气溶于水生成氨水,溶液呈碱性,二氧化碳是酸性气体,能和碱反应生成碳酸铵,碳酸铵和氯化钙发生复分解反应生成碳酸钙和氯化铵:
CaCl2+CO2+2NH3+H2O====CaCO3↓+2NH4Cl;
（7）氨气极易溶于水,要防止倒吸,故答案为b。
答案:
（1）a、c
（2）除去CO2中的HCl
（3）2NH4Cl+Ca（OH）2
CaCl2+2NH3↑+2H2O
（4）NH3 （5）将湿润的红色石蕊试纸放在D出口处,若试纸变蓝,则证明有氨气逸出;若试纸不变蓝,则证明没有氨气逸出（或用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近D出口处,若有白烟,则证明有氨气逸出;若没有白烟,则证明没有氨气逸出）
（6）CaCl2+H2O+CO2+2NH3====CaCO3↓+2NH4Cl
（7）b
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