届高考化学全国通用二轮复习练习三年模拟精选专题二十三化学实验方案的设计与评价Word版含答案.docx
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届高考化学全国通用二轮复习练习三年模拟精选专题二十三化学实验方案的设计与评价Word版含答案
A组 专项基础训练
一、选择题
1．（2015·湖北八校联考）下列选项中，有关实验操作、现象和结论都正确的是（ ）
选项
实验操作
现象
结论
A
将过量的CO2通入CaCl2溶液中
无白色沉淀出现
生成的Ca（HCO3）2可溶于水
B
常温下将Al片插入浓硫酸中
无明显现象
Al片和浓硫酸不反应
C
用玻璃棒蘸取浓氨水点到红色石蕊试纸上
试纸变蓝色
浓氨水呈碱性
D
将SO2通入溴水中
溶液褪色
SO2具有漂白性
解析 CO2不能与CaCl2反应，A项错误；Al遇常温下的浓H2SO4会发生钝化，B项错误；SO2使溴水褪色是因为发生了氧化还原反应，与SO2的漂白性无关，D项错误。
答案 C
2．（2015·哈尔滨期末，13）化学中常借助于图像这一表现手段以清晰地突出实验装置的要点，形象地阐述化学过程的原理。
下列有关化学图像表现的内容正确的是（ ）
解析 A项，通过测量一段时间内生成的H2的体积，来测定一定时间内生成H2的反应速率，正确；B项，分液漏斗下端应紧贴烧杯内壁，错误；C项，火柴端的导管应为长管并插入液面以下，抽气管端的导管应为短管，错误；D项，比较非金属性时，应使用该元素的最高价氧化物对应的水化物，故不应该用稀盐酸，错误。
答案 A
3．（2015·黄冈调研，10）某研究性学习小组讨论甲、乙、丙、丁四种实验装置的有关用法，其中正确的是（ ）
A．甲装置：
可用来除去CO气体中的CO2气体
B．乙装置：
可用来验证NaHCO3和Na2CO3的热稳定性
C．丙装置：
可用来实验室制备乙酸乙酯
D．丁装置：
可用来比较HCl、H2CO3和H2SiO3的酸性强弱
解析 A项，洗气应长进短出，错误；B项，小试管中应装NaHCO3，外面大试管装Na2CO3，里面的NaHCO3分解，而外面的Na2CO3不分解，说明Na2CO3稳定性强，原装置错误；D项，生成CO2中有HCl气体，最终烧杯中生成H2SiO3沉淀，可能是盐酸与Na2SiO3反应，无法证明是CO2反应。
答案 C
4．（2014·郴州质检）下列各组中的实验步骤及现象，能达到相应实验目的的是（ ）
实验目的
实验步骤及现象
A
检验亚硫酸钠试样是否变质
试样白色沉淀沉淀不溶解
B
制取氯气并探究氯气是否具有漂白性
MnO2和浓盐酸气体褪色
C
证明酸性条件下H2O2氧化性比I2强
碘化钠溶液溶液变蓝色
D
探究浓度对化学平衡的影响
FeCl3和KSCN混合溶液红色变深
解析 A项，Na2SO3也能与Ba（NO3）2反应生成白色沉淀BaSO3，加稀硝酸，BaSO3被氧化为BaSO4，白色沉淀也不溶解，不能检验Na2SO3试样是否变质，错误；B项，MnO2和浓盐酸在加热的条件下生成的氯气中含有水蒸气，氯气与水蒸气反应生成的HClO也能使干燥的有色布条褪色，不能达到检验氯气是否具有漂白性的目的，错误；C项，稀硝酸也能把碘离子氧化为I2，不能证明酸性条件下H2O2的氧化性比I2强，错误；D项，对于化学平衡FeCl3＋3KSCN
Fe（SCN）3＋3KCl，加入FeCl3固体增大了反应物的浓度，平衡正向移动，生成更多的Fe（SCN）3，溶液红色变深，能够达到探究浓度对化学平衡的影响，正确。
答案 D
5．（2013·东北三校联考）关于下列各实验装置的叙述中，不正确的是（ ）
A．装置①可用于分离C2H5OH和H2O的混合物
B．装置②可用于收集NO、O2、H2等
C．装置③中X若为CCl4，可用于吸收NH3或HCl，并防止倒吸
D．装置④可用于制取、收集NH3
解析 乙醇和水互溶，因此二者不能用分液漏斗分离，A错；NO、O2、H2等不溶于水的气体可用排水法收集，B正确；NH3和HCl在CCl4中不溶解，且CCl4的密度比水大，能吸收NH3或HCl，且能防止倒吸，故C正确；加热固体制备气体，用试管、酒精灯等仪器，D正确。
答案 A
二、非选择题
6．（2015·葫芦岛调研，19）某化学兴趣小组为研究生铁（含碳）与浓硫酸的反应情况及产物性质，设计如下实验。
请回答下列问题：
（1）按上图所示装置进行实验（夹持装置及尾气处理装置未画出）。
仪器b的名称为________；实验过程中，装置B中观察的现象是______________________。
（2）装置C中有白色沉淀生成，该反应化学方程式为_______________________。
（3）装置A中还会产生CO2气体，请写出产生CO2的化学方程式：
__________________________________________________________________。
（4）为了验证装置A中产生的气体中含有CO2，应先从下列①～④中选出必要的装置连接A装置中c处管口，从左到右的顺序为________（填序号）；然后再进行的操作是从a处多次鼓入N2，其目的是___________________________。
（5）某同学通过验证实验后期装置A中产生的气体中还含有H2，反应的离子方程式是___________________________________________________________。
解析 该实验的原理为
，利用CO2和SO2的性质进行检验，
（1）根据仪器的结构特点，b的名称为分液漏斗；结合SO2的化学性质，装置B中湿润的品红试纸褪色，湿润的蓝色石蕊试纸变红；
（2）装置C中有白色沉淀的原因是SO2与水反应生成H2SO3，遇到Ba（NO3）2溶液被NO氧化为SO，SO＋Ba2＋===BaSO4↓，该反应的化学方程式为Ba（NO3）2＋3SO2＋2H2O===BaSO4↓＋2NO＋2H2SO4；（3）生铁中的炭与浓硫酸反应会产生CO2，其化学方程式为C＋2H2SO4（浓）CO2↑＋2SO2↑＋2H2O；（4）检验CO2通常用澄清的石灰水，检验前要排除SO2的干扰，并保证除净，要用到KMnO4溶液和品红溶液，从左到右的顺序为③②④；由于装置中有空气，而空气中的CO2对实验有影响，应从a处多次鼓入N2，赶尽装置中的空气；（5）反应后期浓硫酸会变稀，Fe与稀H2SO4反应会产生H2，反应的离子方程式是Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
答案
（1）分液漏斗 品红试纸褪色，石蕊试纸变红
（2）Ba（NO3）2＋3SO2＋2H2O===BaSO4↓＋2NO＋2H2SO4（书写2个方程式也可）
（3）C＋2H2SO4（浓）CO2↑＋2SO2↑＋2H2O
（4）③②④ 赶尽装置中的空气，防止空气的CO2影响实验
（5）Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
7．（2014·山东潍坊联考，18）工业上常用含少量SiO2、Al2O3的铬铁矿（FeO·Cr2O3）冶炼铬，简要流程如下：
（1）完成下列化学方程式（在横线上填写物质的化学式及系数）：
2FeO·Cr2O3＋4Na2CO3＋7NaNO34Na2CrO4＋Fe2O3＋4CO2↑＋________。
（2）操作①包括过滤与洗涤，在实验中进行洗涤沉淀的操作是____________________________________________________________________________________________________________________________________；
操作②可选用的装置（部分夹持装置略去）是________（填序号）。
（3）写出能够完成操作③的相关反应的化学方程式____________________________________________________________________________________________________________________________________。
（4）化学需氧量（COD）可度量水遭受有机物污染的程度。
在强酸并加热的条件下，用K2Cr2O7作强氧化剂处理水样，并测定消耗的K2Cr2O7的量，然后换算成相当于O2的含量称为化学需氧量（以mg·L－1计）。
化学兴趣小组测定某水样的化学需氧量（COD）过程如下：
Ⅰ.取amL水样置于锥形瓶中，加入10.00mL0.2500mol·L－1的K2Cr2O7溶液。
Ⅱ.……
Ⅲ.加指示剂，用cmol·L－1的硫酸亚铁铵[（NH4）2Fe（SO4）2]溶液滴定，终点时消耗bmL（此步骤的目的是用Fe2＋把多余的Cr2O转化为Cr3＋）。
①Ⅰ中量取K2Cr2O7溶液的仪器是____________________________________。
②计算该水样的化学需氧量时需用到下列关系：
要除去1molCr2O需消耗________molFe2＋，1molCr2O相当于________molO2。
解析
（1）根据化学方程式中的元素守恒和原子个数守恒可知需要补充“7NaNO2”。
（2）向漏斗中的沉淀上加蒸馏水，至浸没沉淀，待液体流下，重复该操作2～3次即可。
操作②是加热煅烧，故选用装置D。
（3）操作③前后的物质分别为Cr2O3和Cr，可以采用铝热反应，使Cr2O3还原为Cr，也可以采用电解的方法。
（4）①K2Cr2O7具有强氧化性，故选用酸式滴定管或移液管。
②Fe2＋与Cr2O发生氧化还原反应生成Fe3＋和Cr3＋，根据得失电子守恒可知，1molCr2O需消耗6molFe2＋；根据Cr2O～2Cr3＋转移6e－，O2～2H2O转移4e－可知，1molCr2O相当于1.5molO2。
答案
（1）7NaNO2
（2）向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀，待液体流下，重复操作2～3次 D
（3）2Cr2O34Cr＋3O2↑或2Al＋Cr2O32Cr＋Al2O3
（4）①酸式滴定管或移液管 ②6 1.5
B组 专项能力训练
一、选择题
1．（2015·石家庄模拟）为证明稀硝酸与铜反应产物中的气体为
NO，设计如图所示实验（实验过程中，玻璃塞2为打开状态），
下列说法中不正确的是（ ）
A．关闭活塞1，加入稀硝酸至液面达到a处
B．在装置左侧稍加热可以加快稀硝酸与铜的反应速率
C．通过开启或关闭活塞1可以验证NO的生成
D．反应开始后，胶塞下方有无色气体生成，还不能证明该气体为NO
解析 本题主要考查对化学实验方案的设计能力。
关闭活塞1时，装置左端密闭，U形管内有空气，不可能加稀硝酸至液面a处，应打开活塞1才能做到。
答案 A
2．（2015·湖南衡阳质检）根据下列实验现象，所得结论不正确的是（ ）
实验
装置
实验现象
结论
A
左边棉球变为橙色，右边棉球变为蓝色
氧化性：
Cl2>Br2>I2
B
左边烧杯中铁表面有气泡，右边烧杯中铜表面有气泡
活动性：
Al>Fe>Cu
C
白色固体先变为淡黄色，后变又黑色（Ag2S）
溶解性：
AgCl>AgBr>Ag2S
D
锥形瓶中有气体产生，烧杯中液体变浑浊
酸性：
HCl>H2CO3>H2SiO3
解析 A项，在氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性，左边棉球变为橙色说明氯气置换出溴单质，右边棉球变为蓝色说明有碘单质生成，可能是氯气氧化碘离子，也可能是溴单质氧化碘离子，故不能证明氧化性：
Cl2>Br2>I2；B项，左边烧杯中铁表面有气泡说明铝作负极，铁作正极，右边烧杯中铜表面有气泡说明铁作负极，铜作正极，即活动性：
Al>Fe>Cu；C项，白色固体先变为淡黄色，说明AgCl变成了AgBr，后变为黑色Ag2S，即溶解性：
AgCl>AgBr>Ag2S；D项，依据强酸制弱酸的原理，锥形瓶中有气体产生，说明盐酸的酸性比碳酸强，二氧化碳通入硅酸钠溶液中产生浑浊，说明碳酸的酸性比硅酸强。
答案 A
3．（2014·河北质量监测，10）有气体产生的化学实验中，某段时间内气流速率可能过快，这极有可能导致实验不能顺利进行，甚至会引起危险。
下列实验装置可使反应顺利进行或能有效保证实验安全的是（ ）
A．①②④B．①②③
C．②③④D．①③④
解析 ①中的橡胶管能够平衡分液漏斗和烧瓶中的气压，保证分液漏斗中的液体顺利滴下，可使反应顺利进行；②中气流速率过快时，压强增大，液体被压入长颈漏斗中存储起来，保证实验安全；③中气流速率过快时，压强增大，部分气体存储在气球中，保证实验安全；④中随着反应的进行，烧瓶中压强逐渐增大，液体不能顺利滴下，实验不能顺利进行。
综上所述，B项正确。
答案 B
4．（2014·湖南四校联考，16）用如图所示装置进行实验，将少量液体甲逐滴加入到固体乙中，试管中试剂为丙，则下列中现象与结论均正确的是（ ）
选项
甲
乙
丙
试管中现象
结论
A
稀硫酸
亚硫酸钠
溴水
橙色褪去
SO2具有漂白性
B
饱和食盐水
电石
酸性KMnO4溶液
紫色褪去
乙炔可发生氧化反应
C
醋酸
碳酸钠
BaCl2溶液
变浑浊
醋酸酸性强于碳酸
D
浓氨水
生石灰
AgNO3溶液
无明显现象
NH3与AgNO3溶液不反应
解析 稀硫酸和亚硫酸钠反应生成SO2，SO2与溴水发生氧化还原反应，溴水橙色褪去，SO2表现出还原性，而不是漂白性，A项错误；饱和食盐水与电石反应生成乙炔，乙炔具有还原性，可使酸性KMnO4溶液褪色，B项正确；醋酸与碳酸钠反应生成CO2，CO2与BaCl2溶液不反应，C项错误；浓氨水与生石灰反应生成NH3，将NH3通入AgNO3溶液中首先出现白色沉淀（AgOH），一段时间后白色沉淀溶解（银氨溶液），D项错误。
答案 B
5．（2013·洛阳期末，13）下列实验能达到目的的是（ ）
实验
目的
证明铁生锈过程中空气参与反应
证明非金属性：
Cl＞C＞Si
选项
A
B
实验
目的
制取BaSO3，并吸收尾气
从碘水中分离出碘
选项
C
D
解析 铁生锈实验中发生吸氧腐蚀，U形管中的液体左高右低，A项正确；最高价氧化物对水化物的酸性强弱反映元素非金属性的强弱，盐酸不是氯元素最高价氧化物对应水化物，B项错误；二氧化硫通入硝酸钡溶液中，有硫酸钡和一氧化氮生成，C项错误；碘水中分离出碘，应用萃取的方法进行，D项错误。
答案 A
二、非选择题
6．（2015·河南豫东、豫北十所名校联考）硝基苯是重要的精细化工原料，是医药和染料的中间体，还可作有机溶剂。
制备硝基苯的过程如下：
①组装如下图反应装置。
配制混酸，取100mL烧杯，用20mL浓硫酸与18mL浓硝酸配制混酸，加入漏斗中，把18mL苯加入三颈烧瓶中。
②向室温下的苯中逐滴加入混酸，边滴边搅拌，混合均匀。
③在50～60℃下发生反应，直至反应结束。
④除去混酸后，粗产品依次用蒸馏水和10%Na2CO3溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤得到粗产品。
已知
（1）＋
HNO3（浓）
＋H2O
＋HNO3（浓）
＋
（2）可能用到的有关数据列表如下
物质
熔点/℃
沸点/℃
密度（20℃）
/
溶解性
苯
5.5
80
0.88
微溶于水
硝基苯
5.7
210.9
1.205
难溶于水
1，3 二硝基苯
89
301
1.57
微溶于水
浓硝酸
—
83
1.4
易溶于水
浓硫酸
—
338
1.84
易溶于水
请回答下列问题：
（1）配制混酸应在烧杯中先加入________。
（2）恒压滴液漏斗的优点是_________________________________________。
（3）实验装置中长玻璃管可用________代替（填仪器名称）。
（4）反应结束后产品在液体的________层（填“上”或者“下”），分离混酸和产品的操作方法为_________________________________________________。
（5）用10%Na2CO3溶液洗涤之后再用蒸馏水洗涤时，怎样验证液体已洗净？
__________________________________________________________________。
（6）为了得到更纯净的硝基苯，还需先向液体中加入________除去水，然后蒸馏。
解析
（1）由于浓硫酸的密度比浓HNO3的大，故配制浓硫酸和浓硝酸混酸时应先在烧杯中加入浓硝酸，然后沿烧杯内壁加入浓硫酸，边加边搅拌。
（2）恒压滴液漏斗内压强与发生器内压强相等，使漏斗内液体能顺利流下。
（3）长玻璃管的作用是冷凝回流苯和浓硝酸，故可用冷凝管代替。
（4）硝基苯难溶于水且密度比浓硝酸、浓硫酸的小，在反应后的液体中，硝基苯在上层，可用分液的方法分离混酸和产品。
（5）验证液体已洗净，只需检验液体中不存在CO即可，故可加入CaCl2或BaCl2溶液检验。
（6）为了得到更纯净的硝基苯，还需向液体中加入无水氯化钙除去水，然后蒸馏。
答案
（1）浓硝酸
（2）可以保持漏斗内压强与发生器内压强相等，使漏斗内液体能顺利流下
（3）冷凝管（球形冷凝管或直行冷凝管均可）
（4）上 分液
（5）取最后一次洗涤液，向溶液中加入氯化钙，若无沉淀生成，说明已洗净
（6）氯化钙
7．（2015·广州摸底）三草酸合铁酸钾晶体K3[Fe（C2O4）3]·3H2O可用于摄影和蓝色印刷，它受热易分解，为了验证其气态产物，某同学设计了如下实验装置：
（1）若实验中，观察到B、E中的溶液均变浑浊，则D中的现象是__________________________________________________________________；
说明其气态产物是________、________；为验证另一种气态产物，应在A、B之间增加的装置为____________。
（2）为了使实验更安全、更严密，你认为该实验设计需要如何改进？
①_______________________________________________________________；
②_______________________________________________________________。
（3）固体产物中铁元素不可能以＋3价形式存在，理由是_________________
__________________________________________________________________。
现设计实验，探究固体产物中铁元素的存在形式。
①提出合理假设。
假设1：
_________________________________________________________；
假设2：
__________________________________________________________；
假设3：
____________________________________________________________。
②某学生设计实验探究上述假设，除3%H2O2、蒸馏水外，还需要下列试剂中的________________________________________________________________。
限选试剂：
浓硫酸、1.0mol·L－1HNO3、1.0mol·L－1盐酸、1.0mol·L－1NaOH溶液、0.1mol·L－1KI溶液、0.1mol·L－1CuSO4溶液、20%KSCN溶液。
解析
（1）B中溶液变浑浊说明气态产物中有CO2，E中溶液变浑浊说明CO被酸性高锰酸钾溶液氧化为CO2，故D中的现象是溶液褪色或变浅，从而可说明气态产物有CO；另一种气态产物是H2O，其验证方法是将A中产生的气体通过盛有无水CuSO4的干燥管。
（2）从安全角度考虑应在B装置前加一个防倒吸装置，从严密性角度考虑，要在C装置后增加一个检验CO2是否除尽的装置。
（3）①由于反应过程中有CO生成，能还原三价的铁，故固体产物中无三价铁，其成分可能有三种情况：
Fe、FeO、Fe和FeO。
②探究固体产物中铁元素的存在形式；可以将固体产物放入足量的0.1mol·L－1的CuSO4溶液中搅拌使其充分反应，然后过滤洗涤沉淀，再加入足量的1.0mol·L－1的盐酸，若溶液中有不溶的红色物质，则说明固体产物中含有Fe（发生反应为Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu），向溶液中加入20%KSCN溶液，不变红色，然后再向溶液中滴加双氧水，若变红色，则说明固体产物中含有FeO。
答案
（1）溶液褪色或变浅 CO2 CO 盛有无水CuSO4的干燥管
（2）①在B装置之前加一个防倒吸装置 ②在C装置后增加一个检验二氧化碳是否除尽的装置（或盛有澄清石灰水的试管）
（3）有还原性气体CO生成，能将三价铁还原，故不可能有三价铁存在
①铁元素的存在形式为Fe单质 铁元素的存在形式为FeO 铁元素的存在形式为Fe与FeO的混合物
②1.0mol·L－1盐酸、20%KSCN溶液、0.1mol·L－1CuSO4溶液
热点一 气体制备实验方案的设计与评价（2014·课标Ⅰ36，2014·浙江理综28，2013·安徽理综8，2013·大纲卷28）
【演练1】
实验室制取气体的装置如图所示，其中发生装置相同，干燥和集气装置有两套，分别用图1和图2表示。
下列选项正确的是（ ）
发生装置中的药品
干燥和集气装置
A
过氧化钠和水
图2
B
大理石和稀盐酸
图1
C
铜和稀硝酸
图2
D
氯化铵和消石灰
图1
解析 A项，过氧化钠和水反应生成O2，可用向上排空气法收集，正确；B项，产生的CO2不能用碱石灰干燥，也不能用向下排空气法收集；C项，生成的NO不能用排空气法收集；D项，氯化铵和消石灰在不加热的条件下不能发生反应生成NH3。
答案 A
热点二 探究物质组成、性质的实验方案的设计与评价（2014·课标Ⅰ13，2014·北京理综11，2014·广东理综22，2013·课标Ⅱ27，2012·福建理综25，2013·重庆理综9）
【演练2】探究物质性质的实验方案设计与评价
某校研究性学习小组的同学学习完氮的有关性质之后，对氮元素的氢化物和氧化物的性质进行了更深入的研究。
Ⅰ.NH3的性质探究
（1）实验室制取氨气的化学方程式为___________________________________。
（2）某同学模仿排饱和食盐水收集氯气的方法，想用排饱和氯化铵溶液的方法收集氨气。
你认为他能否达到目的？
________（填“能”或“否”），理由是__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
（3）该小组的同学设计了如下图所示的实验装置（夹持及尾气处理装置未画出），探究氨气的还原性。
①该装置在设计上有一定缺陷，为保证实验结果的准确性，对该装置的改进措施是___________________________________
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