高考二轮复习专题5化学实验基础第2讲 化学实验方案的设计与评价提能力.docx
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高考二轮复习专题5化学实验基础第2讲化学实验方案的设计与评价提能力
1．[双选题]用以下三种途径来制取相同质量的硝酸铜：
①铜与浓硝酸反应；②铜与稀硝酸反应；③铜与氧气反应生成CuO，CuO再与稀硝酸反应。
下列有关叙述不正确的是（ ）
A．所消耗的硝酸的量：
②>①>③
B．对环境造成的危害，③最小
C．因铜与浓硝酸作用最快，故制取硝酸铜的最佳方案是①
D．三种途径所消耗的铜的质量相等
解析：
法①消耗的HNO3多，且产生的污染性气体也多，最佳方案应是③。
答案：
AC
2．某课外实验小组设计的下列实验不合理的是（ ）
解析：
NO2能与水发生反应，不能用排水法收集，选项C错误。
答案：
C
3．下列化学实验装置或操作正确的是（ ）
解析：
浓H2SO4稀释不能在容量瓶中进行，更不能将浓H2SO4倒入水中，A项错；蒸馏时温度计水银球应在蒸馏烧瓶支管口处，B项错；收集比空气重的NO2气体应长进短出，C项错。
答案：
D
4．用如图装置制取、提纯、收集表中的四种气体（a、b、c表示相应仪器中加入的试剂），其中可行的是（ ）
气体
a
b
c
A
NO2
浓硝酸
铜片
NaOH溶液
B
SO2
浓硫酸
Cu
NaOH溶液
C
NH3
浓氨水
生石灰
碱石灰
D
CO2
稀盐酸
CaCO3
浓硫酸
解析：
A项和B项生成的气体均会被NaOH溶液吸收，C项NH3应用向下排空气法收集．
答案：
D
5．下图表示从固体混合物中分离X的两种方案，请根据方案1和方案2指出下列说法合理的是（ ）
A．可以选用方案1分离碳酸氢钠中含有的氯化铵
B．方案1中残留物应该具有的性质是受热易挥发
C．方案2中加入的试剂一定能够与除X外的物质发生化学反应
D．方案2中加入NaOH溶液可以分离出SiO2和Fe2O3混合物中的Fe2O3
解析：
碳酸氢钠加热分解，A错误；加热后留下的残留物一定是固体或难挥发的液体，B错误；加入的试剂可以是水且不一定发生化学反应，C错误；二氧化硅能与氢氧化钠溶液反应生成溶于水的硅酸钠，进而分离出氧化铁，D正确。
答案：
D
（限时45分钟，满分100分）
一、选择题（本题包括7小题，每小题6分，共42分）
1．[双选题]下列化学实验事实及其解释都正确的是（ ）
A．向KMnO4溶液中滴加盐酸，KMnO4溶液的氧化能力增强。
说明盐酸具有氧化性
B．向澄清的AlCl3稀溶液中加入NaOH浓溶液，振荡，溶液仍为澄清。
说明该两种溶液混合是物理变化
C．向FeCl3溶液中加入过量Cu粉，振荡、静置，溶液由黄色变为绿色。
说明Fe3＋具有氧化性
D．向CaCl2溶液中滴入少量Na2CO3溶液，产生白色沉淀。
说明CaCO3难溶于水
解析：
向KMnO4溶液中滴加盐酸后其氧化能力增强的原因是溶液呈酸性；AlCl3与足量的NaOH溶液反应生成NaAlO2，属于化学变化；向FeCl3溶液中加入过量Cu粉生成绿色的FeCl2和CuCl2的混合溶液。
答案：
CD
2．大胆、科学的假设与猜想是科学探究的先导和价值所在。
在下列假设（猜想）引导下的探究肯定没有意义的是（ ）
A．探究SO2与Na2O2反应可能有Na2SO4生成
B．探究Na与水的反应可能有O2生成
C．探究浓硫酸与铜在一定条件下反应产生的黑色物质中可能有CuS
D．探究向滴有酚酞试液的NaOH溶液中通入Cl2，酚酞红色褪去的现象是溶液的酸碱性改变所致，还是HClO的漂白性所致
解析：
因为H2O中O若变成O2，则氧元素价态升高，水是还原剂，但单质钠只能作还原剂。
答案：
B
3．下列实验方案设计正确的是（ ）
A．分解高锰酸钾制取氧气后，残留在试管内壁上的黑色物质可用稀盐酸洗涤
B．失去标签的AgNO3溶液、稀盐酸、NaOH溶液、AlCl3溶液可选用（NH4）2CO3溶液作鉴别试剂
C．用铜丝代替铂丝做焰色反应
D．在裂化汽油中加入酸性高锰酸钾，振荡后若紫色褪去即可证明其中含甲苯等苯的同系物
解析：
加入（NH4）2CO3溶液时，AgNO3溶液中产生白色沉淀，稀盐酸中产生无色无味气体，NaOH溶液中产生无色有刺激性气味的气体，AlCl3溶液中既有白色沉淀又有无色无味气体产生。
高锰酸钾分解后残留的二氧化锰可以用热的浓盐酸洗涤，不能用稀盐酸来清洗。
做焰色反应实验应选用铂丝，不能选用铜丝，因为铜丝灼烧时会产生明显的绿色火焰。
裂化汽油中含有较多的烯、炔等不饱和烃，能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
答案：
B
4．[双选题]下列实验现象预测正确的是（ ）
A．实验Ⅰ：
振荡后静置，上层溶液颜色保持不变
B．实验Ⅱ：
酸性KMnO4溶液中出现气泡，且颜色逐渐褪去
C．实验Ⅲ：
微热稀HNO3片刻，溶液中有气泡产生，广口瓶内始终保持无色
D．实验Ⅳ：
继续煮沸溶液至红褐色，停止加热，当光束通过体系时可产生丁达尔效应
解析：
本题考查化学实验，意在考查考生对化学实验原理、实验设计和实验结论的运用能力。
实验Ⅰ：
Br2能与NaOH溶液反应，上层溶液颜色褪去，A项错误；实验Ⅱ：
浓硫酸使蔗糖脱水炭化，生成的SO2气体能使酸性KMnO4溶液紫色褪去、CO2从溶液中逸出，B项正确；实验Ⅲ：
铜与稀HNO3微热，反应生成NO，在广口瓶中NO与O2接触生成红棕色的NO2，C项错误；实验Ⅳ：
Fe（OH）3胶体可产生丁达尔效应，D项正确。
答案：
BD
5．下列有关化学实验图像表现的内容错误的是（ ）
A．铜锌原电池 B．转移溶液
C．氨的制取装置D．模拟铁锈蚀装置
解析：
由A项两烧杯中的溶液可推知：
盛放硫酸锌溶液的烧杯中的电极应为锌棒，盛放硫酸铜溶液的烧杯中的电极应为铜棒。
由原电池原理判断：
锌棒应为负极，铜棒应为正极，故A不正确。
答案：
A
6．下列相关实验不能达到预期目的的是（ ）
相关实验
预期目的
A
相同温度下，等质量的大理石块、大理石粉末分别与等体积、等浓度的盐酸反应
探究接触面积对化学反应速率的影响
B
把装有颜色相同的NO2和N2O4混合气的两支试管（密封）分别浸入冷水和热水中
探究温度对化学平衡的影响
C
在蔗糖中加入稀硫酸，水浴加热，再加入新制的氢氧化铜并加热
探究蔗糖水解产物具有还原性
D
两支试管中装有等体积、等浓度H2O2溶液，向其中一支试管中加入CuSO4溶液
探究CuSO4溶液对H2O2分解速率的影响
解析：
C项，蔗糖中加入稀H2SO4，水浴加热后应加入NaOH中和过量的稀H2SO4，再加新制的Cu（OH）2并加热。
答案：
C
7．用下图装置测定水中氢、氧元素的质量比，其方法是分别测定通氢气前后玻璃管的质量差和U形管的质量差，实验测得m（H）∶m（O）>1∶8。
下列对导致这一结果的原因的分析中，一定错误的是（ ）
A．Ⅰ、Ⅱ装置之间缺少干燥装置
B．Ⅲ装置后缺少干燥装置
C．Ⅱ装置中玻璃管内有水冷凝
D．CuO没有全部被还原
解析：
用H2还原CuO时，装置Ⅲ中CaCl2吸收的是生成的水，而装置Ⅱ中玻璃管通H2前后的质量差为反应时消耗CuO中氧的质量，即生成水中氧元素的质量，而m（水）－m（氧）＝m（氢）。
当Zn和稀H2SO4反应产生的H2不干燥[m（水）偏大]，装置Ⅲ后不加干燥装置，使Ⅲ中CaCl2吸收空气中的水分[m（水）偏大]，Ⅱ中玻璃管内有水冷凝[m（氧）偏小]，都会造成测得m（H）∶m（O）>1∶8。
H2O的组成与CuO是否完全反应无关，只与通H2前后玻璃管的质量差和生成的水有关。
答案：
D
二、非选择题（本题包括4小题，共58分）
8．（16分）地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。
文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程，利用Fe粉和KNO3溶液反应，探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响。
（1）实验前：
①先用0.1mol·L－1H2SO4洗涤Fe粉，其目的是________，然后用蒸馏水洗涤至中性；②将KNO3溶液的pH调至2.5；③为防止空气中的O2对脱氮的影响，应向KNO3溶液中通入________（写化学式）。
（2）下图表示足量Fe粉还原上述KNO3溶液过程中，测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系（部分副反应产物曲线略去）。
请根据图中信息写出t1时刻前该反应的离子方程式________________________。
t1时刻后，该反应仍在进行，溶液中NH
的浓度在增大，Fe2＋的浓度却没有增大，可能的原因是________________________。
（3）该课题组对影响脱氮速率的因素提出了如下假设，
请你完成假设二和假设三：
假设一：
溶液的pH；
假设二：
________________；
假设三：
________________；
……
（4）请你设计实验验证上述假设一，写出实验步骤及结论。
（已知：
溶液中的NO
浓度可用离子色谱仪测定）
实验步骤及结论：
解析：
本题主要考查化学实验，意在考查考生对图像的分析能力和实验设计能力。
（1）铁的表面被空气氧化形成氧化膜，需加酸除去；为防止空气中的O2对脱氧的影响，可向溶液中通入N2或稀有气体等。
（2）由图可知，铁和KNO3反应生成Fe2＋和NH
.（4）探究溶液的pH对反应速率的影响，可设计实验，使其他量保持不变，仅改变溶液中c（H＋）即可。
答案：
（1）去除铁粉表面的氧化物等杂质 N2
（2）4Fe＋NO
＋10H＋===4Fe2＋＋NH
＋3H2O 生成的Fe2＋水解（或和溶液中的OH－结合）
（3）温度 铁粉颗粒大小
（4）
实验步骤及结论：
①分别取等体积、等浓度的KNO3溶液于不同的试管中；
②调节溶液呈酸性且pH各不相同，并通入N2；
③分别向上述溶液中加入足量等质量的同种Fe粉；
④用离子色谱仪测定相同反应时间时各溶液中NO
的浓度，若pH不同的KNO3溶液中，测出的NO
浓度不同，表明pH对脱氮速率有影响，否则无影响。
（本题属于开放性试题，合理答案均可）
9．（15分）[问题提出]教材中在检验Cu与稀硝酸反应的还原产物时，实验直接在试管中进行，由于试管中有空气，开始往往看到的是红棕色气体，导致实验现象与实验原理无法吻合。
某校化学活动小组对这一实验进行了研究，并提出改进措施。
[研究目的与要求]
（1）克服教材实验的缺点，并能证明Cu与稀硝酸反应生成的是NO。
NO不溶于水，可以与O2反应产生红棕色的NO2
（2〉改进后的实验必须达到的要求：
节约药品、操作简便、现象明显、减少污染。
[实验过程]
实验方案一：
（1）按图1所示接好仪器检查装置气密性的方法是_____________________________
________________________________________________________________________。
（2）根据你对装置和研究目的的理解，请补充制取NO并验证NO不溶于水的实验操作：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）验证NO和O2生成NO2的实验操作和现象是_________________________________
________________________________________________________________________。
实验方案二：
（4）按图2所示连接装置，检查气密性
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