高考化学二轮专题复习与测试专题四第14讲化学实验方案的设计与评价.docx
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高考化学二轮专题复习与测试专题四第14讲化学实验方案的设计与评价
专题四化学实验
第14讲化学实验方案的设计与评价
1．（2016·海南卷）下列实验设计正确的是（ ）
A．将SO2通入溴水中证明SO2具有漂白性
B．将铁屑放入稀硝酸中证明Fe比H2活泼
C．将澄清石灰水滴入某溶液证明其中存在CO
D．将乙烯通入KMnO4酸性溶液证明乙烯具有还原性
解析：
A.SO2使溴水褪色是证明SO2具有还原性，错误；B.铁屑放入稀硝酸中不产生H2，而是产生NO，错误；C.澄清石灰水滴入含HCO
的溶液中也会产生白色沉淀，错误；D.乙烯使酸性KMnO4溶液褪色，是发生了氧化反应，体现了乙烯的还原性，正确。
答案：
D
2．（2016·江西模拟）下列制备和收集气体的实验装置合理的是（ ）
A B
C D
A．用氯化铵和氢氧化钙固体制NH3
B．用铜片和稀硝酸制NO
C．用锌粒和稀硫酸制H2
D．用双氧水和二氧化锰制O2
解析：
A．氯化铵和氢氧化钙固体加热制取氨气，试管口应略向下倾斜，收集氨气的小试管口应放置棉花，错误；B.铜和稀硝酸反应生成一氧化氮，一氧化氮容易和氧气反应生成二氧化氮，所以不能用排空气法收集，错误；C.锌和稀硫酸反应制取氢气，氢气密度比空气小，应该用向下排气法收集，错误；D.双氧水和二氧化锰制取氧气，可以用排水法收集，正确。
答案：
D
3．（2016·云南师大附中模拟）下列对图中所示的实验操作评价合理的是（ ）（导学号58870073）
甲 乙
丙 丁
A．图甲可以证明非金属性强弱：
Cl＞C＞Si
B．图乙装置可用来制备少量氧气，并且控制反应的发生与停止
C．图丙中配制一定物质的量浓度的硫酸溶液不能直接在容量瓶中进行
D．图丁可制备并收集少量NO2气体
解析：
非金属性与最高价氧化物对应的水化物的酸性有对应关系，实验中使用的是盐酸，不是最高价氧化物对应的水化物，不能比较非金属性，且反应产生的二氧化碳中含有氯化氢气体，反应生成硅酸，不能说明是碳酸反应生成的还是氯化氢反应生成的，错误；B.过氧化钠能溶于水，不能使用隔板，不能控制反应的发生和停止，错误；C.浓硫酸需要在烧杯中进行稀释，冷却后转移，正确；D.铜和浓硝酸反应生成二氧化氮气体，二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮，错误。
答案：
C
4．（2016·威海模拟）关于下列各实验装置的叙述中，错误的是（ ）
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H2、NH3、CO2、Cl2、HCl、NO2等气体
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可用于干燥、收集NH3，并吸收多余的NH3
解析：
C2H5OH和H2O互溶，不能用分液的方法分离。
答案：
A
5．（2016·昌平模拟）某同学为探究SO2与Ba2＋只有在碱性条件下才能形成BaSO3沉淀，设计了如下方案，你认为可行的是（ ）
A．将SO2通入Ba（OH）2溶液中观察有白色沉淀生成
B．将SO2通入Ba（NO3）2溶液中观察有白色沉淀生成
C．将SO2分别通入BaCl2溶液、BaCl2与HCl的混合溶液、Ba（OH）2溶液中，观察到只有Ba（OH）2中有白色沉淀生成
D．将SO2通入BaCl2与NH3的混合溶液中有白色沉淀生成
解析：
A、D项方案不能说明SO2与Ba2＋在非碱性条件下不能反应生成BaSO3沉淀；B项中SO2溶解后会形成酸性溶液，NO
在酸性条件下可将SO
氧化成SO
，得到的沉淀是BaSO4。
答案：
C
6．（2016·孝感模拟）为精确测定工业纯碱中碳酸钠的质量分数（含少量NaCl），准确称量W0g样品进行实验，下列实验方法所对应的实验方案和测量数据最合理（除W0外）的是（ ）
选项
实验方法
实验方案
测量数据
A
滴定法
将样品配成100mL溶液，取10mL，加入甲基橙，用标准盐酸滴定
消耗盐酸的体积
B
量气法
将样品与盐酸反应，生成的气体全部被碱石灰吸收
碱石灰增重
C
重量法
样品放入烧瓶中，置于天平上，加入足量盐酸
减轻的质量
D
量气法
将样品与盐酸反应，气体通过排水量气装置量气
排水体积
解析：
A.盐酸滴定Na2CO3，用甲基橙作指示剂，正确；B.碱石灰既可以吸收CO2，也可以吸收水分，无法测定Na2CO3的质量分数，错误；C.CO2挥发能带出水分，根据减轻的质量测定Na2CO3的质量分数，会产生较大误差，错误；D.CO2能溶于水，则排出水的体积不等于CO2的体积，错误。
答案：
A
【考纲再现】
【错题记录】
1.掌握常见气体的实验室制法（包括所用试剂、仪器，反应原理和收集方法）。
2．能根据实验试题要求，做到：
（1）设计、评价或改进实验方案；
（2）了解控制实验条件的方法；
（3）分析或处理实验数据，得出合理结论；
（4）绘制和识别典型的实验仪器装置图。
3．以上各部分知识与技能的综合应用。
1．下述实验设计能够达到目的的是（ ）
选项
实验目的
实验设计
A
证明盐酸酸性比醋酸强
同一电路测等体积盐酸、醋酸溶液的导电性
B
证明H2CO3酸性比H2SiO3强
将CO2通入Na2SiO3溶液中
C
证明钠的金属活动性比铜强
向CuCl2溶液中投入金属钠
D
证明溶液中含有I－
向溶液中加入淀粉
解析：
通过导电性比较盐酸和醋酸的酸性强弱，必须使用相同浓度的盐酸和醋酸溶液，A错误。
金属钠投入CuCl2溶液中，钠与水反应生成NaOH，NaOH与Cu2＋反应生成Cu（OH）2，金属钠不能从CuCl2溶液中置换出铜，不能比较金属活动性的强弱，C错误。
淀粉只能检验出碘单质，D错误。
答案：
B
2．（2016·黑龙江模拟）用下列实验装置进行相应实验，设计正确且能达到实验目的的是（ ）（导学号58870164）
图1 图2
图3 图4
A．用图1所示装置制取少量H2
B．用图2所示装置分离Na2CO3溶液和CH3COOC2H5的混合物
C．用图3所示装置验证Na和水反应的热效应
D．用图4所示装置蒸干A1Cl3溶液制备无水AlC13
解析：
A.图1长颈漏斗的下端导管口必须伸入到液面以下，否则气体会从长颈漏斗逸出，A错；B.Na2CO3溶液和CH3COOC2H5互不相溶，用分液的方法分离，B错；C.左侧试管密封，Na和水的反应放热，气体体积膨胀，则U形管左侧液面下降，右侧液面上升，C正确；D.蒸干AlCl3溶液时，促进AlCl3水解，得到的是Al（OH）3或Al2O3，无法得到AlCl3晶体，D错。
答案：
C
3．下图中的实验方案，能达到实验目的的是（ ）
选项
A
B
C
D
实验方案
将NO2球浸泡在冰水和热水中
实验目的
探究温度对平衡
2NO2N2O4的影响
比较HCl、H2CO3和H2SiO3的酸性强弱
除去CO2气体中混有的SO2
验证FeCl3对H2O2分解反应有催化作用
解析：
A.2NO2（g）
N2O4（g） ΔH＜O，将两个NO2平衡球分别放在热水、冰水中，放在热水中的平衡球颜色加深，放在冰水中的颜色变浅，说明升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，降低温度，化学平衡向正反应方向移动，正确。
B.在复分解反应中，一般是强酸制取弱酸，相关反应：
2HCl＋Na2CO3===2NaCl＋H2O＋CO2↑证明：
酸性HCl＞H2CO3；H2O＋CO2＋Na2SiO3===Na2CO3＋H2SiO3↓证明：
酸性H2CO3＞H2SiO3；但由于HCl有挥发性，挥发出的HCl也会与Na2SiO3发生反应：
2HCl＋Na2SiO3===2NaCl＋H2SiO3↓，故不能证明酸性：
HCl＞H2CO3＞H2SiO3，错误。
C.CO2、SO2都会与溶液中的Na2CO3反应，因此不能达到除去杂质的目的，错误。
D.要验证FeCl3溶液对H2O2的分解有催化作用，应该是其它外界条件相同，只有一个加催化剂，另一个对比的不加催化剂才可以，不能同时有两个变量，错误。
答案：
A
4．（2015·安徽卷）某同学将光亮的镁条放入盛有NH4Cl溶液的试管中，有大量气泡产生。
为探究该反应原理，该同学做了以下实验并观察到相关现象，由此得出的结论不合理的是（ ）
选项
实验及现象
结论
A
将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，试纸变蓝
反应中有NH3产生
B
收集产生的气体并点燃，火焰呈淡蓝色
反应中有H2产生
C
收集气体的同时测得溶液的pH为8.6
弱碱性溶液中Mg也可被氧化
D
将光亮的镁条放入pH为8.6的NaHCO3溶液中有气泡产生
弱碱性溶液中OH－氧化了Mg
解析：
A.能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体只有NH3。
B.由于NH4Cl溶液水解后显酸性，故产生的气体中含有H2。
C.pH＝8.6的溶液显碱性，故弱碱性溶液中Mg可被氧化。
D.溶液中有气泡产生，生成的气体是H2，是H＋将Mg氧化而不是OH－将其氧化。
答案：
D
5．（2016·启东模拟）下列实验设计能够成功的是（ ）
A．检验亚硫酸钠试样是否变质：
试样
白色沉淀
沉淀不溶解→说明试样已变质
B．除去粗盐中含有的硫酸钙杂质：
粗盐
精盐
C．检验某溶液中是否含有Fe2＋：
试样
溶液颜色无变化
溶液变红色→溶液中含有Fe2＋
D．证明酸性条件H2O2的氧化性比I2强：
NaI溶液
溶液变紫色→氧化性：
H2O2>I2
解析：
A.亚硫酸钠变质是指SO
被氧气氧化成硫酸根离子，试样溶解后加入硝酸钡再加盐酸，相当于引入硝酸，硝酸能将亚硫酸钠氧化成硫酸钠，进而产生硫酸钡白色沉淀，所以不能确定是否变质，错误；B.除去粗盐中的硫酸钙杂质，加入足量的碳酸钠溶液后再加入足量的氯化钡溶液，会引入钡离子新杂质，错误；C.试样中加入硫氰化钾溶液，不变色，说明没有铁离子，再加入氯水，溶液变红，说明反应生成了铁离子，原溶液中肯定有亚铁离子，正确；D.过程中加入硝酸强氧化剂，不能证明是过氧化氢做氧化剂。
答案：
C
6．现有一瓶标签上注明为葡萄糖酸盐（钠、镁、钙、铁）的复合制剂，某同学为了确认其成分，取部分制剂作为试液，设计并完成了如下实验：
已知：
控制溶液pH＝4时，Fe（OH）3沉淀完全，Ca2＋、Mg2＋不沉淀。
该同学得出的结论正确的是（ ）（导学号58870165）
A．根据现象1可推出该试液中含有Na＋
B．根据现象2可推出该试液中并不含有葡萄糖酸根
C．根据现象3和4可推出该试液中含有Ca2＋，但没有Mg2＋
D．根据现象5可推出该试液中一定含有Fe2＋
解析：
本题考查了物质的推断，意在考查考生的分析推理能力。
A项，由于试液中外加了NaOH和Na2CO3溶液，故不能确定原试液中是否含Na＋；B项，试液中有没有葡萄糖酸根，都无银镜产生；C项，滤液加氨水无沉淀，说明无Mg2＋，加Na2CO3有白色沉淀，说明有Ca2＋；D项，试液中有可能含有Fe2＋，也有可能只含有Fe3＋而不含Fe2＋。
答案：
C
7．（2016·哈尔滨模拟）用如图所示的实验装置进行实验X及Y时，每隔半分钟分别测定放出气体的体积。
下列选项中正确表示实验X及Y的结果的是（ ）
实验
所用的酸
X
25mL0.2mol/L
Y
50mL0.1mol/L
A B
C D
解析：
n（HCl）＝0.025L×0.2mol/L＝0.05L×0.1mol/L＝0.005mol，n（Mg）＝2g÷24g/mol＝
mol，根据Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑知，Mg如果完全反应故实验中HCl的物质的量为
mol＞0.005mol，故实验中HCl完全反应，Mg剩余。
两实验中HCl的物质的量相等，根据H原子守恒知，生成氢气的体积相等；反应物的浓度越大，其反应速率越大，反应完全所用时间越短，X浓度大于Y，所以反应时间X小于Y，答案选A。
答案：
A
8．（2015·课标全国Ⅰ卷）草酸（乙二酸）存在于自然界的植物中，其K1＝5.4×10－2，K2＝5.4×10－5。
草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。
草酸晶体（H2C2O4·2H2O）无色，熔点为101℃，易溶于水，受热脱水、升华，170℃以上分解。
回答下列问题：
（导学号58870166）
（1）甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。
装置C中可观察到的现象是________________，由此可知草酸晶体分解的产物中有__________。
装置B的主要作用是_______。
（2）乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置（可以重复选用）进行实验。
①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、
______________________________________________________。
装置H反应管中盛有的物质是________。
②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是_____________
______________________________________________________。
（3）设计实验证明：
①草酸的酸性比碳酸的强________________________________
______________________________________________________。
②草酸为二元酸_________________________________________
______________________________________________________。
解析：
（1）结合草酸晶体（H2C2O4·2H2O）的组成可知，澄清石灰水应是用来检验其分解产物中的CO2。
因草酸晶体易升华，且草酸钙难溶于水，若草酸进入C装置，会干扰CO2的检验，故装置B中冰水的主要作用是冷凝挥发出来的草酸。
（2）①要验证草酸晶体分解产物中还有CO，可通过检验CO与CuO反应的产物中有CO2来达到这一目的。
因为草酸晶体的分解产物本身含有CO2，会对CO的检验造成干扰，所以在检验CO前应将分解产物中的CO2除尽，可选用F装置来除去CO2，D装置用来检验CO2是否除尽。
将除去CO2的气体通过盛有无水氯化钙的装置G干燥，然后通过盛有CuO的装置H，CuO将CO氧化为CO2，再将气体通过盛有澄清石灰水的D装置，以检验CO2的存在。
因CO有毒，最后可将尾气通过排水法收集。
②若前一个装置D中澄清石灰水不变浑浊，说明草酸晶体分解产生的CO2已除尽；H中黑色CuO变红，同时其后装置D中澄清石灰水变浑浊，说明草酸晶体分解产物中含有CO。
（3）①根据强酸制弱酸的反应原理，可选择NaHCO3加入草酸溶液的实验方法来证明草酸的酸性比碳酸的强。
②根据酸碱中和反应原理，可采用中和滴定的方法用NaOH标准溶液来滴定一定物质的量浓度的草酸溶液，根据反应中草酸与NaOH的物质的量的比值为1∶2，证明草酸是二元酸。
答案：
（1）有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊 CO2 冷凝（水蒸气、草酸等），防止草酸干扰CO2的检验
（2）①F、D、G、H、D、I CuO
②H中黑色粉末变为红色，其后D中澄清石灰水变浑浊
（3）①向盛有少量NaHCO3的试管里滴加草酸溶液，有气泡产生 ②用NaOH标准溶液滴定草酸溶液，消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍
9．（2016·成都模拟）氨氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径，某同学用该原理在实验室探究硝酸的制备和性质，设计了如图1所示的装置。
（导学号58870167）
图1
图2
（1）若分液漏斗中氨水的浓度为9.0mol/L，配制该浓度的氨水100mL，用到的玻璃仪器有100mL容量瓶、烧杯、量筒、玻璃棒、______________。
（2）甲装置不需要加热即能同时产生氨气和氧气，烧瓶内固体X为______________________________________________________。
（3）乙装置的作用是______________________；写出受热时丙装置发生反应的化学方程式为___________________________________
______________________________________________________。
（4）当戊中观察到__________________现象，则说明已制得硝酸。
某同学按图1组装仪器并检验气密性后进行实验，没有观察到此现象，请分析实验失败的可能原因____________________。
如何改进装置______________________________。
（5）为测定试管丁内硝酸溶液的浓度，从中取10mL溶液于锥形瓶中，用0.1mol/L的NaOH溶液滴定。
滴定前发现滴定管尖嘴处有少量气泡，图2中排出气泡的正确操作是__________。
解析：
（1）量取浓氨水要用量筒，稀释浓氨水要用烧杯、玻璃棒，配制溶液要用100mL容量瓶，胶头滴管。
（2）甲装置不需要加热即能同时产生氨气和氧气，说明固体X溶于氨水即放热又产生氧气，则该固体为过氧化钠，
（3）乙装置为干燥管，作用是干燥氧气和氨气的混合气体；丙装置发生反应的化学方程式为：
4NH3＋5O2
4NO＋6H2O。
（4）因为硝酸能使紫色石蕊试液变红，所以当戊中观察到紫色石蕊试液变红，说明已制得硝酸；没有观察到该现象说明溶液不呈酸性，原因是生成的硝酸与过量的氨气发生了反应；在丙和丁之间连接盛有浓硫酸的洗气瓶除去多余的氨气可确保戊溶液呈酸性，
（5）用0.1mol/L的NaOH溶液滴定应选择碱式滴定管，图2中a都为酸式滴定管；从碱式滴定管中排出气泡的正确操作是将橡皮管稍向上弯曲，挤压玻璃球，气泡可被流水挤出，即选b。
答案：
（1）胶头滴管
（2）过氧化钠
（3）干燥氧气和氨气的混合气体 4NH3＋5O2
4NO＋6H2O
（4）紫色石蕊试液变红 过量的氨气致使戊中溶液不一定呈酸性 在丙和丁之间连接盛有浓硫酸的洗气瓶 （5）b
10．（2016·北京卷）以Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象，探究盐的性质和盐溶液间反应的多样性。
实验
试剂
现象
滴管
试管
0.2mol/LNa2SO3溶液
饱和Ag2SO4溶液
Ⅰ.产生白色沉淀
0.2mol/LCuSO4溶液
Ⅱ.溶液变绿，继续滴加产生棕黄色沉淀
0.1mol/LAl2（SO4）3溶液
Ⅲ.开始无明显变化，继续滴加产生白色沉淀
（1）经检验，现象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3。
用离子方程式解释现象Ⅰ：
______________________________________________________。
（2）经检验，现象Ⅱ的棕黄色沉淀中不含SO
，含有Cu＋、Cu2＋和SO
。
已知：
Cu＋
Cu＋Cu2＋，Cu2＋
CuI↓（白色）＋I2。
①用稀H2SO4证实沉淀中含有Cu＋的实验现象是___________。
②通过下列实验证实，沉淀中含有Cu2＋和SO
。
a．白色沉淀A是BaSO4，试剂1是________。
b．证实沉淀中含有Cu2＋和SO
的理由是________。
（3）已知：
Al2（SO3）3在水溶液中不存在。
经检验，现象Ⅲ的白色沉淀中无SO
，该白色沉淀既能溶于强酸，又能溶于强碱，还可使酸性KMnO4溶液褪色。
①推测沉淀中含有亚硫酸根和__________。
②对于沉淀中亚硫酸根的存在形式提出两种假设：
ⅰ.被Al（OH）3所吸附；ⅱ.存在于铝的碱式盐中。
对假设ⅱ设计了对比实验，证实了假设ⅱ成立。
a．将对比实验方案补充完整。
步骤一：
步骤二：
__________________________________________（按上图形式呈现）。
b．假设ⅱ成立的实验证据是_____________________________。
（4）根据实验，亚硫酸盐的性质有_________________________。
盐溶液间反应的多样性与___________________________有关。
解析：
（1）现象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3，故反应的离子方程式为2Ag＋＋SO
===Ag2SO3↓。
（2）①根据反应2Cu＋
Cu＋Cu2＋，若沉淀中含有Cu＋，加入稀硫酸会发生歧化反应生成单质铜，实验现象是析出红色固体。
②分析实验流程知实验原理为：
2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2、I2＋SO
＋H2O===SO
＋2I－＋2H＋，SO
＋Ba2＋===BaSO4↓。
a．白色沉淀A是BaSO4，为排除其他离子的干扰，所以试剂1是盐酸酸化的BaCl2溶液。
b．棕黄色沉淀与KI溶液反应生成白色沉淀（CuI），在I－的作用下Cu2＋转化为白色沉淀CuI，SO
转化为SO
。
（3）①根据题意知实验Ⅲ的白色沉淀中无SO
，该白色沉淀既能溶于强酸，又能溶于强碱，还可使酸性KMnO4溶液褪色，推测沉淀中含有亚硫酸根和Al3＋、OH－。
②步骤二的目的是作对比实验，如果SO
存在于铝的碱式盐中，消耗的NaOH的量大。
故设计实验步骤二如下：
若V1明显大于V2，则证明假设ⅱ成立。
（4）根据实验，亚硫酸盐具有溶解性、氧化还原性、在水溶液中的酸碱性。
盐溶液间反应的多样性与两种盐溶液中阴、阳离子的性质和反应条件有关。
答案：
（1）2Ag＋＋SO
===Ag2SO3↓
（2）①析出红色固体 ②a.盐酸和BaCl2溶液 b．在I－的作用下，Cu2＋转化为白色沉淀CuI，SO
转化为SO
（3）①Al3＋、OH－
②a.
b．V1明显大于V2
（4）溶解性、氧化还原性、在水溶液中的酸碱性 两种盐溶液中阴、阳离子的性质和反应条件
11．（2016·仙游模拟）氮化铝（AlN）是一种新型无机非金属材料。
某AlN样品仅含有Al2O3杂质，为测定AlN的含量，设计如下三种实验方案（已知：
AlN＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋NH3↑）。
（导学号58870168）
图1
图2
【方案1】 取一定量的样品，用图1所示装置测定样品中AlN的纯度（夹持装置已略去）。
（1）图1 C装置中球形干燥管的作用是___________________。
（2）完成以下实验步骤：
组装好实验装置，首先______________，再加入实验药品，接下来的实验操作是________，打开分液漏斗活塞，加入NaOH浓溶液，至不再产生气体。
打开K1，通入氮气一段时间，测定C装置反应前后的质量变化。
通入氮气的目的是_____________
______________________________________________________。
（3）由于装置存在缺陷，导致测定结果偏高，请提出改进意见__________________________________________________________。
【方案2】 用图2装置测定mg样品中AlN的纯度（部分夹持装置已略去）。
（4）为测定生成
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