高考化学 考点必练 专题24 实验方案的设计和评价拔高专练.docx
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高考化学考点必练专题24实验方案的设计和评价拔高专练
考点二十四实验方案的设计和评价拔高专练
1．（2019届宁夏长庆高级中学高三年级第一次月考）Ⅰ．化学课上老师演示了如下图的实验：
实验时，将两气球内的NaHCO3和Na2CO3同时倒入试管中。
已知盐酸是足量的，且整套装置气密性良好，回答下列问题：
（1）实验过程中观察到的现象是：
________________．
（2）实验结束后，两试管的气球大小有差异，大小气球（包含试管）体积之比约为（填最简单整数比）__________．
Ⅱ．当甲同学用手触摸上述试管时，意外发现A试管变冷，而B试管发热，他把这个发现告诉了同桌乙同学，并由此得出结论：
NaHCO3和HCl反应为吸热反应，而Na2CO3和HCl反应为放热反应．乙同学却对此结论却持怀疑的态度．为此，两位同学在课外活动中继续进行了下列实验（每次实验各做3次平行实验，取平均值）：
序号
试剂1
试剂2
混合前温度
混合后温度
①
35mL水
2.5gNaHCO3固体
20℃
18.5℃
②
35mL水
3.2gNa2CO3固体
20℃
24.3℃
③
35mL稀盐酸
含2.5gNaHCO3的饱和溶液32.5mL
20℃
19℃
④
35mL稀盐酸
含3.2gNa2CO3的饱和溶液23.1mL+10mL水
20℃
24.2℃
⑤
35mL稀盐酸
2.5gNaHCO3固体
20℃
16.2℃
⑥
35mL稀盐酸
3.2gNa2CO3固体
20℃
25.1℃
请你帮助填写相关内容：
（1）该研究报告的题目是《___________________________》．
（2）该实验中所用的仪器除试管、药匙（或V型纸槽）、气球、玻璃棒、烧杯、量筒、保温瓶外，还需要的仪器名称是______________________．
（3）实验①和②的目的是_________________________________________________．
（4）通过上述实验可得出的结论是：
___________________________________（写出两条即可）．
【答案】两支试管中都产生大量气泡，气球膨胀，A试管中产生气体的反应速率要快得多53：
42NaHCO3、Na2CO3和盐酸反应过程中热效应的研究温度计、天平研究NaHCO3固体、Na2CO3固体与盐酸反应时温度的变化是否是由于固体溶于水引起的NaHCO3固体与盐酸反应时，温度降低，原因是NaHCO3固体溶于水时吸热，NaHCO3与盐酸的反应也是吸热反应；Na2CO3固体与盐酸反应时，温度升高，原因是Na2CO3固体溶于水时放热，Na2CO3与盐酸的反应也是放热反应
（2）盐酸与碳酸钠反应的化学方程式为：
Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3，盐酸与碳酸氢钠反应的化学方程为：
NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑，根据二者与盐酸反应的化学方程式可知，Na2CO3的相对分子质量比的大NaHCO3的大，故相同质量的Na2CO3与NaHCO3中，NaHCO3含有的分子多一些，即NaHCO3与盐酸反应生成的CO2气体多一些，所以A试管的气球大，
NaHCO3～～～～CO2，
1mol 1mol
，
Na2CO3～～～～CO2，
1mol 1mol
则0.3gNaHCO3或Na2CO3粉末与足量盐酸发生反应产生的气体体积之比为：
：
=53：
42，故答案为：
53：
42；
（1）根据本实验的数据与实验结论知，该实验的课题是《NaHCO3、Na2CO3和盐酸反应过程中热效应的研究》；故答案为：
NaHCO3、Na2CO3 和盐酸反应过程中热效应的研究；
（2）由图表知，该实验中缺少测量温度的仪器-温度计和测量固体质量的仪器-天平，故答案为：
温度计；天平；
（3）实验①和②分别为碳酸氢钠、碳酸钠固体溶于水的热效应，其目的是研究NaHCO3固体、Na2CO3固体与盐酸反应时温度的变化是否是由于固体溶于水引起的，故答案为：
研究NaHCO3固体、Na2CO3固体与盐酸反应时温度的变化是否是由于固体溶于水引起的；
（4）根据以上实验可知：
①NaHCO3固体与盐酸反应时，温度降低，原因是NaHCO3固体溶于水时吸热，NaHCO3与盐酸的反应也是吸热反应；②Na2CO3固体与盐酸反应时，温度升高，原因是Na2CO3固体溶于水时放热，Na2CO3与盐酸的反应也是放热反应，故答案为：
①NaHCO3固体与盐酸反应时，温度降低，原因是NaHCO3固体溶于水时吸热，NaHCO3与盐酸的反应也是吸热反应；②Na2CO3固体与盐酸反应时，温度升高，原因是Na2CO3固体溶于水时放热，Na2CO3与盐酸的反应也是放热反应．
2．（2018-2019学年西宁市沛西中学高三年级第一次月考）氯气用于自来水的杀菌消毒，但在消毒时会产生一些负面影响，因此人们开始研究一些新型自来水消毒剂。
某学习小组查阅资料发现NCl3可作为杀菌消毒剂，该小组利用如图所示的装置制备NCl3，并探究NCl3的漂白性。
NCl3的相关性质如下：
物理性质
制备原理
化学性质
黄色油状液体，熔点为－40℃，沸点为71℃，不溶于冷水，易溶于有机溶剂，密度为1.65g·mL－1
Cl2与NH4Cl水溶液在低温下反应
95℃爆炸，热水中发生水解
回答下列问题：
（1）根据实验目的，接口连接的顺序为1－________－________－2－3－6－7－________－________－____。
（2）C装置中盛放的试剂为饱和食盐水，E装置中盛放的试剂为____________________。
（3）A装置中发生反应的离子方程式为_________________________________________。
（4）B装置中发生反应的化学方程式为___________________________________，当B装置蒸馏烧瓶中出现较多油状液体后，关闭接口2处的活塞，控制水浴加热的温度为__________________。
（5）当E装置的锥形瓶内有黄色油状液体出现时，用干燥、洁净的玻璃棒蘸取该液体滴到干燥的红色石蕊试纸上，不褪色；若取该液体滴入热水中，片刻后取该热水再滴到干燥的红色石蕊试纸上，先变蓝后褪色，结合反应方程式解释该现象：
________________。
【答案】451098NaOH溶液MnO2＋4H＋＋2Cl－
Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O3Cl2＋NH4Cl===NCl3＋4HCl71～95℃NCl3＋3H2O
3HClO＋NH3，NCl3本身无漂白性；NCl3在热水中水解生成的NH3·H2O使红色石蕊试纸变蓝，生成的HClO又使其漂白褪色
（3）A装置中利用二氧化锰与浓盐酸在加热条件下制备氯气,反应生成氯化锰、氯气与水,反应离子方程式为：
MnO2＋4H＋＋2Cl－
Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O，
因此，本题正确答案是：
MnO2＋4H＋＋2Cl－
Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O；
（4）B装置中Cl2与NH4Cl水溶液在低温下反应得到NCl3，还生成HCl，反应方程式为：
3Cl2＋NH4Cl===NCl3＋4HCl；加热蒸馏出NCl3，NCl3的沸点为71℃，在95℃爆炸，可以知道控制蒸馏温度为71～95℃，
因此，本题正确答案是：
3Cl2＋NH4Cl===NCl3＋4HCl；71～95℃；
（5）E装置的锥形瓶内有黄色油状液体为NCl3，用干燥、洁净的玻璃棒蘸取该液体滴到干燥的红色石蕊试纸上，不褪色，说明NCl3没有漂白性，若取该液体滴入热水中，NCl3发生水解，片刻后取该热水再滴到干燥的红色石蕊试纸上，先变蓝后褪色，说明有碱性物质与强氧化性物质生成，水解应生成氨气与HClO。
即发生反应为：
NCl3＋3H2O
3HClO＋NH3，
因此，本题正确答案是：
NCl3＋3H2O
3HClO＋NH3，NCl3本身无漂白性；NCl3在热水中水解生成的NH3·H2O使红色石蕊试纸变蓝，生成的HClO又使其漂白褪色。
3．（2018届贵州省长顺县民族高级中学高三下学期第一次月考）Ⅰ.空白实验分析是化学实验中常用的一种方法，是指在不加样品的情况下，用与测定样品相同的方法、步骤进行定量分析，把所得结果作为空白值，从样品的分析结果中扣除，这样可以消除由于试剂不纯或试剂干扰等所造成的系统误差。
“凯氏定氮法”是经典的测定化合物或混合物中总氮量的一种方法。
某化学实验小组成员想通过“凯氏定氮法”实验测定某品牌化肥中的氮含量。
实验流程如下：
步骤：
①取10.00g化肥样品溶于水，定容至100mL；
②在烧杯中加入10.00mL步骤①中得到化肥水溶液和辅助试剂，加热使其充分反应；
③反应完毕，将反应液转移到大试管中；
④按如下装置用水蒸气将NH3吹出，并用H3BO3溶液吸收（加热装置未画出）；
⑤取下锥形瓶，滴加指示剂，用0.2500mol·L－1盐酸标准液滴定；
⑥重复实验操作。
数据记录如下：
实验编号
样品和辅助试剂
消耗盐酸体积（mL）
1
10.00mL溶液、0.1g催化剂、20mL浓硫酸
33.18
2
10.00mL溶液、0.1g催化剂、20mL浓硫酸
33.70
3
10.00mL溶液、0.1g催化剂、20mL浓硫酸
33.22
4
x
请回答下列问题：
（1）滴定时（NH4）2B4O7重新转化为H3BO3，反应的化学方程式为______________；H3BO3为一元弱酸，在水中发生反应H3BO3＋H2O
[B（OH）4]－＋H＋。
室温下，pH相同的硼酸溶液、盐酸中，水的电离程度__________（填“前者大”、“后者大”或“相同”）；
（2）步骤④的实验装置中需要加热的仪器是___________（填仪器名称），长导管的作用是______________；
（3）编号为4的实验应加入的样品和辅助试剂为__________________________；
（4）计算该化肥中的氮含量为____克/每千克化肥（含x代数式表示，要求化简）。
Ⅱ.假设实验分析法也是化学实验常用的方法，以下实验研究影响化学反应速率的因素。
（1）已知KHSO3与KIO3反应的离子方程式为IO3-+3HSO3-==3SO42-+I-+3H+；一定量的KHSO3溶液与KIO3溶液在恒温条件下混合，用速率检测仪检测出起始阶段速率突然增大。
对其原因提出如下假设，请完成假设2。
假设1：
生成的SO42-对反应起催化作用；
假设2：
___________________________；
（2）请设计实验验证上述假设1，完成下表中内容。
实验步骤
预期实验现象和结论
在烧杯甲中将一定量的KHSO3溶液与KIO3溶液混合，用速率检测仪测定起始阶段速率v（甲）；
在烧杯乙中先加入少量______（填试剂），其他条件与甲完全相同，用速率检测仪测定起始阶段速率v（乙）。
若v（甲）<（乙），则假设1成立
【答案】（NH4）2B4O7 +2HCl+5H2O=4H3BO3+2NH4Cl前者大圆底烧瓶作为安全管，平衡气压10.00mL蒸馏水、0.1g催化剂、20mL浓硫酸116.2-3.5x生成的I−对反应起催化作用；或生成的H+对反应起催化作用K2SO4粉末或K2SO4固体
（3）依据编号1、2、3分析可知编号为4的实验应加入的样品和辅助试剂为10.00mL蒸馏水、0.1g催化剂、20mL浓硫酸，空白、等量对照使用目的是消除其他试剂、实验操作等因素引起的误差；
（4）第2组实验数据偏差较大，为离群值，应舍弃，则盐酸的体积为（
-x）ml=（33.20-x）ml，由反应过程中的氮元素质量守恒可得关系式：
2N～（NH4）2B4O7～2HCl，化肥样品中含氮元素的质量：
（33.20-x）×10-3× 0.2500×14×
g，则该化肥中的氮含量为（33.20-x）×10-3× 0.2500×14×
×
g/Kg=116.2-3.5xg/Kg。
Ⅱ.
（1）根据影响反应速率的外界因素有浓度、温度、催化剂等加以假设，而在本实验中可能的原因为反应生成的I-对反应起催化作用，I-浓度越大反应速率越快或者反应生成的H+对反应起催化作用，H+浓度越大反应速率越快或者是反应放热，随着反应的进行，温度升高，反应速率加快；
（2）设计实验是为了验证上述假设1，则应控制甲、乙两烧杯中的SO42-浓度不同，故需要在乙烧杯中加入少量K2SO4粉末。
4．（2019届吉林省桦甸市第八高级中学高三第一次阶段性考试）某校化学小组学生利用下图所列装置进行“铁与水反应”的实验，并利用产物进一步制取FeCl3·6H2O晶体。
（图中夹持及尾气处理装置均已略去）
（1）装置B中发生反应的化学方程式是________________________________________。
（2）装置E中的现象是：
_________________________________________。
（3）停止反应，待B管冷却后，取其中的固体，加入过量稀盐酸充分反应，过滤。
简述检验滤液中Fe3+的操作方法：
________________________________________。
（4）该小组学生利用上述滤液制取FeCl3·6H2O晶体，设计流程如下：
步骤I中通入Cl2的作用是____________________________。
该流程中需保持盐酸过量，主要原因是（结合离子方程式简要说明）______________。
【答案】3Fe+4H2O（g）
Fe3O4+4H2黑色固体变为红色，管壁有水珠取少量滤液，滴入几滴KSCN溶液，观察溶液是否变红色将滤液中含有的Fe2+氧化成Fe3+FeCI3会发生水解反应，即 3Fe3++3H2O
Fe（OH）3+3H+，过量盐酸能抑制FeCl3的水解
5．（2019届吉林省桦甸市第八高级中学高三第一次阶段性考试）按以下装置图进行实验，填写有关现象及化学方程式。
（1）A中现象是____________________，
（2）B中浓硫酸的作用是_______________，
（3）C中发生反应的化学方程式为______________，
（4）D中现象是_______________；反应的离子方程式是__________________________，
E中收集的气体是____________。
【答案】固体质量减轻、试管内壁有无色液滴除去二氧化碳中水蒸气或干燥气体或吸收水蒸汽2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2澄清石灰水变浑浊CO2+Ca2++2OH-=CaCO3↓+H2O氧气/O2
6．（广东省中山一中、仲元中学等七校2019届高三第一次联考）叠氮化钠（NaN3）是汽车安全气囊最理想的气体发生剂原料。
下面是工业水合肼法制备叠氮化钠的工艺流程；
已知NaN3能与AgNO3反应生成白色难溶于水的AgN3；有关物质的物理性质如下表：
熔点℃
沸点℃
溶解性
CH3OH
—9
64.7
与水互溶
水合肼（N2H4•H2O）
2
113.5
与水、醇互溶，
不溶于乙醚和氯仿
亚硝酸甲酯（CH3ONO）
—17
—12
溶于乙醇、乙醚
请回答：
（1）步骤Ⅰ中NaNO2与稀硫酸发生副反应生成两种气体（其中一种气体在空气中可以转化为另一种气体）的离子方程式为___________；步骤Ⅱ中生成NaN3的化学方程式为_______。
（2）实验室模拟步骤Ⅱ实验装置如下图（装置中冷却水省略，下同）：
①仪器a的名称__________________，作用是________________________________。
②根据实验发现温度在20℃左右反应的选择性和转化率最高，但是该反应属于放热反应，因此可以采取的措施是______________________________。
③图中X处连接的最合适装置应为下图中的_________。
ABCD
（3）步骤Ⅱ、Ⅲ中制备叠氮化钠并对溶液A进行蒸馏的合理操作顺序是__________。
①打开K1、K2，关闭K3②打开K3③加热④关闭K1、K2
（4）步骤Ⅳ对溶液B加热蒸发至溶液体积的1/3，NaN3结晶析出。
①步骤Ⅴ可以用______________洗涤晶体。
A．水B．乙醇C．乙醇水溶液D．乙醚
②沉淀滴定法测定产品纯度，是以淡黄色K2CrO4溶液作指示剂，将AgNO3标准溶液滴入样品溶液，至少量Ag2CrO4出现，即溶液呈淡红色为终点。
AgNO3溶液要装在棕色的酸式滴定管里进行滴定，理由是_____________。
下列操作合理的是______。
A．滴定管和移液管管尖不可接触锥形瓶内壁
B．滴定时滴液速度应先快后慢，接近终点时一滴一摇
C．滴定过程中可用蒸馏水将锥形瓶壁上粘附的溶液冲下
D．若未等滴定管液面稳定就读数会导致测定结果偏高
E．若发现滴液过量，可回滴样品溶液，至红色褪去
【答案】2NO2-+2H+==NO↑+NO2↑+H2ON2H4+CH3ONO+NaOH==NaN3+CH3OH+3H2O球形冷凝管冷凝回流，平衡气压冷水浴或缓慢通入气体等C①④②③或①②④③CAgNO3溶液溶液显酸性，且AgNO3易见光分解，浓度下降，使测定不准BCD
（3）根据亚硝酸甲酯（CH3ONO）的溶沸点很低，所以在通入亚硝酸甲酯时应打开K1、K2，关闭K3,充分反应后，需对混合溶液进行蒸馏提纯，即关闭K1、K2，打开K3，加热进行蒸馏；
（4）①根据反应可知，NaN3结晶中可能含有未反应的水合肼（与水、醇互溶，不溶于乙醚和氯仿）和氢氧化钠，产物CH3OH，可采用乙醇水溶液去除杂质；②AgNO3中的银离子易水解，因此用酸式滴定管，且AgNO3易见光分解，所以酸式滴定管应为棕色，减少AgNO3分解；A．滴定管在滴半滴时需要使溶液悬而不滴，让其沿容器壁流入容器，再用少量水冲洗内壁，故A错误；B．滴定时滴液速度应先快后慢，接近终点时一滴一滴加入并不停摇动，故B正确；C．滴定管在滴半滴时需要使溶液悬而不滴，让其沿容器壁流入容器，再用少量水冲洗内壁,故C正确；D．若未等滴定管液面稳定，滴定关内可能含有气泡，就读数会导致测定结果偏高，故D正确；E．若发现滴液过量，应重新滴定，故E错误；故选BCD。
7．（2019届甘肃省甘谷县第一中学高三上学期第一次检测考试）某小组同学为探究H2O2、H2SO3、Br2氧化性强弱，设计如下实验（夹持仪器已略去，装置的气密性已检验）。
实验记录如下：
实验操作
实验现象
①
打开活塞a，滴加氯水，关闭活塞a
_____________________________________________
②
吹入热空气一段时间后停止
A中溶液颜色明显变浅；B中有气泡，产生大量白色沉淀，沉降后上层清液为无色
③
打开活塞b，逐滴加入H2O2溶液
开始时溶液颜色无明显变化；继续滴加H2O2溶液，一段时间后，混合液逐渐变成橙红色。
完成下列填空：
（1）在进行操作①时，A中的实验现象是___________，有关反应的离子方程式是______。
（2）操作②吹入热空气的目的是____________。
B中产生白色沉淀的化学式是___________。
（3）装置C的作用是____________________。
（4）由上述实验可知，在此实验条件下，H2O2、H2SO3、Br2氧化性强弱顺序为____________。
（5）操作③开始时颜色无明显变化可能原因是（写出一条即可）：
_____________。
【答案】A中溶液变为橙红色Cl2+2Br-===Br2+2Cl-吹出单质Br2BaSO4吸收尾气H2O2＞Br2＞H2SO3H2SO3有剩余（H2O2浓度小或Br-与H2O2反应慢等因素）
化氢，溶液开始颜色无明显变化，可能是因为B装置中还有硫酸剩余，过氧化氢先与亚硫酸反应，再与溴离子反应，也可能是因为过氧化氢浓度小于溴离子或溴离子与过氧化氢反应慢等因素。
8．（2019届湖南师大附中高三上学期月考试卷一）常温常压下，一氧化二氯（Cl2O）为棕黄色气体，沸点为3.8℃，42℃以上会分解生成Cl2和O2，Cl2O易溶于水并与水反应生成HClO。
（制备产品）
将氯气和空气（不参与反应）按体积比1∶3混合通入含水8%的碳酸钠中制备Cl2O，并用水吸收Cl2O（不含Cl2）制备次氯酸溶液。
（1）各装置的连接顺序为___→___→___→________→____。
___________
（2）装置B中多孔球泡和搅拌棒的作用是_；装置C的作用是__。
（3）制备Cl2O的化学方程式为___。
（4）反应过程中，装置B需放在冷水中，其目的是___。
（5）此方法相对于用氯气直接溶于水制备次氯酸溶液有两个主要优点，分别是____。
（测定浓度）
（6）已知次氯酸可被FeSO4等物质还原。
用下列实验方案测定装置E所得溶液中次氯酸的物质的量浓度：
量取10mL上述次氯酸溶液，并稀释至100mL，再从其中取出10.00mL于锥形瓶中，并加入10.00mL0.80mol·L－1的FeSO4溶液，充分反应后，用0.05000mol·L－1的酸性KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液24.00mL，则原次氯酸溶液的浓度为___。
【答案】ADBCE加快反应速率，使反应充分进行除去Cl2O中的Cl22Cl2＋Na2CO3===Cl2O＋2NaCl＋CO2（或2Cl2＋Na2CO3＋H2O===Cl2O＋2NaCl＋2NaHCO3）防止反应放热后温度过高导致Cl2O分解制得的次氯酸溶液纯度较高，浓度较大1.000mol·L－1
参与反应）按体积比1：
3混合通入含水8%的碳酸钠中制备Cl2O，反应为：
2Cl2+Na2CO3═Cl2O+2NaCl+CO2或2Cl2+Na2CO3+H2O═Cl2O+2NaCl+2NaCO3；（４）由题可知：
Cl2O42℃以上会分解生成Cl2和O2，故为防止反应放热后温度过高导致Cl2O分解，装置B需放在冷水中；（5）此方法相对于用氯气直接溶于水制备次氯酸溶液有两个主要优点，分别是制得的次氯酸溶液纯度较高，浓度较大；（6）根据反应H2O+ClO-+2Fe2+=Cl-+2Fe3++2OH-、MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，则原次氯酸溶液的浓度为
=1.000mol·L－1。
9．（2019届上海市鲁迅中学高三上学期第一次阶段性测试）甲烷、乙烯、乙炔是几类常见烃的代表物。
将如图装置放置在光亮的地方，随后观察到如下实验现象：
大试管内壁上有油状液滴生成、饱和食盐水中有少量固体析出、黄绿色气体颜色变浅、试管内液面有所上升。
（1）油状液滴的成分可能是CCl4和________________________________（填物质）。
（2）水槽中盛放饱和食盐水而不是蒸馏水是为了抑制_________（填物质）与水的反应。
（3）饱和食盐水中有少量固体析出，请用溶解平衡移动原理解释__________________。
从下图中选择制取气体的合适装置：
（4）装置C的名称为__________________，实验
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