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

1、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：铜与浓硝酸反应；铜与稀硝酸反应；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：B对环境造成的危害，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D三种途径所消耗的铜的质量相等解析：法消耗的HNO3多，且产生的污染性气体也多，最佳方案应是。答案：AC2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：C3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

2、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：D4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abcANO2浓硝酸铜片NaOH溶液BSO2浓硫酸CuNaOH溶液CNH3浓氨水生石灰碱石灰DCO2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：D5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

3、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Na

4、OH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：CD2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

5、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CuSD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：B3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

6、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：B4双选题下列实验现象预测正确的是()A实验：振荡后静置，上层溶液颜色保持不变B实验：酸性KMnO4溶液中出现气泡，且颜色逐渐褪去C实验：微热稀HNO3 片刻，溶液中有气泡产生，广口瓶内始终保持无

7、色D实验：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：Br2能与NaOH溶液反应，上层溶液颜色褪去，A项错误；实验：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：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：Fe(OH)3胶体可产生丁达尔效应，D项正确。答案：BD5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

8、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：A6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H

9、2O2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：C7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)18。下列对导致这一结果的原因的分析中，一定错误的是()A、装置之间缺少干燥装置B装置后缺少干燥装置C装置中玻璃管内有水冷凝DCuO没有全部被还原解析：用H2还原CuO时，装置中CaCl2吸收的是生成的水，而装置中玻璃管通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H

10、2SO4反应产生的H2不干燥m(水)偏大，装置后不加干燥装置，使中CaCl2吸收空气中的水分m(水)偏大，中玻璃管内有水冷凝m(氧)偏小，都会造成测得m(H)m(O)18。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：先用0.1molL1H2SO4洗涤Fe粉，其目的是_，然后用蒸馏水洗涤至中性；将KNO3溶液的pH调至2.5；

11、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，

12、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)4FeNO10H=4Fe2NH3H2O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： 分别取等体积、等浓度的KNO3溶液于不同的试管中； 调节溶液呈酸性且pH各不相同，并通入N2； 分别向上述溶液中加入足量等质量

13、的同种Fe粉； 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

14、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，检查气密性后，在干燥管内加入3.2g 铜片，在烧杯中加入适量经过预热的稀硝酸。(5)打开止水夹，用注射器快速抽空干燥管内的空气，使稀硝酸充满整个干燥管，然后关闭止水夹。观察到的现象是_。(6)反应停止后，打开止水夹，用注射器将抽取的空气慢慢推入干燥管内，发现干燥管内的气体变成红棕色，且液面缓缓上升，Cu和稀硝酸反应继续进行。不断充入O2，直至加入

15、的3.2 g Cu完全反应，则共消耗的氧气在标准状况下的体积为_L。解析：题干已经指出教材实验的不足，并提出了改进实验方案的要求，要克服教材实验的缺点，必须使反应在无O2的环境中进行。实验方案一：(1)根据实验装置图1可以确定检查装置气密性的方法是关闭活塞，从U形管的右端加水使两边产生液面差，静置一会，观察液面差是否缩小。(2)连接好装置，打开活塞，从U形管的右端快速注入稀硝酸，直到左端完全充满液体，关闭活塞，会发现U形管中液面左降右升，这就证明了生成的NO不溶于水。(3)打开分液漏斗的活塞，在压力作用下，NO会进入分液漏斗内，与分液漏斗中的空气反应生成红棕色气体NO2。因此验证NO和O2反应

16、生成NO2的实验操作和现象是将活塞慢慢打开，观察到分液漏斗内有红棕色气体出现。实验方案二：(5)根据操作和装置知反应时铜片表面有气泡产生，液面下降，溶液变蓝等现象。(6)根据电子守恒：2n(O2)n(Cu)3.2640.05(mol)，V(O2)0.56 L。答案：(1)关闭活塞，从U形管的右端加水，使两边产生液面差，静置一会，观察液面差是否缩小(2)连接好装置，打开活塞，从U形管的右端注入稀硝酸，直到左端完全充满液体，然后关闭活塞，观察现象 (3)将活塞慢慢打开，观察到分液漏斗内有红棕色气体生成(5)干燥管内铜片溶解，表面有气泡产生，干燥管内液面逐渐下降，溶液变成蓝色，当稀硝酸不与铜片接触时

17、，液面停止下降 (6)0.5610(12分)工业上可用下列仪器组装一套装置来测定黄铁矿中硫的质量分数(忽略SO2、H2SO3与氧气的反应)。实验的正确操作步骤如下：A连接好装置，并检查装置的气密性B称取研细的黄铁矿样品C将2.0 g样品小心地放入硬质玻璃管中D以1 L/min的速率鼓入空气E将硬质玻璃管中的黄铁矿样品加热到800850F用300 mL的饱和碘水吸收SO2，发生的反应是：I2SO22H2O=2HIH2SO4G吸收液用CCl4萃取、分离H取20.00 mL G中所得溶液，用0.200 0 molL1的NaOH标准溶液滴定。试回答：(1)步骤G中所用主要仪器是_，应取_(填“上”或“

18、下”)层溶液进行后续实验。(2)装置中的作用是_。(3)装置正确的连接顺序是_(填编号)。(4)步骤H中滴定时应选用_作指示剂，可以根据_现象来判断滴定已经达到终点。(5)假定黄铁矿中的硫在操作E中已全部转化为SO2，并且被饱和碘水完全吸收，滴定得到的数据如下表所示：滴定次数待测液的体积/mLNaOH标准溶液的体积/mL滴定前滴定后第一次20.000.0020.48第二次20.000.2220.20第三次20.000.3620.38则黄铁矿样品中硫元素的质量分数为_(保留小数点后1位)。解析：(1)步骤G是萃取操作，需要用的仪器是分液漏斗，下层为CCl4，应取上层溶液进行后续实验。(2)酸性高

19、锰酸钾是用来除去空气中的SO2和其他还原性气体。(3)先要用酸性高锰酸钾溶液来除去空气中的SO2和其他还原性气体，然后用碱石灰干燥，再连接发生装置，再接玻璃丝，最后吸收SO2。(4) 用碱来滴定G中所得溶液中的酸，用酚酞作指示剂，滴入最后一滴NaOH溶液后，溶液变为浅红色，并在半分钟内不褪色。(5)第一次数据与第二、三次数据相差较大，舍去，取第二、三次数据的平均值可得V(NaOH)20.00 mL，n(NaOH)c(NaOH)V(NaOH)0.200 0 molL120.00103 L4103 mol，SSO24H4NaOH，n(S)n(SO2)n(NaOH)1103 mol,300 mL吸收

20、液中含有的n(S)1103 mol0.015 mol，w(S)100%100%24.0%。 答案：(1)分液漏斗上(2)除去空气中的SO2和其他还原性气体(3)(4)酚酞滴入最后一滴NaOH溶液后，溶液变为浅红色，并在半分钟内不褪色(本问答甲基橙和对应的现象也给分)(5)24.0%11(15分)某中学化学兴趣小组想测定饱和氯水的pH，并进行氯水的氧化性和制漂白剂等实验。他们使用如下图装置制取较多量的饱和氯水。回答：(1)写出仪器的名称：A_，B_。(2)写出甲、丁装置中发生反应的化学方程式，甲：_；丁：_。(3)制取结束时，氯水已饱和的现象是_。(4)漂白粉在溶液中存在下列平衡：ClOH2OH

21、ClOOH，下列措施能提高漂白效果的是_。A加水稀释B通入CO2C加入适量盐酸D加入少量NaOHE加少量白醋(5)为使制取过程简便并保证制得的氯水纯净，有同学提出如下建议：在乙和丙之间增加下图中的a装置，你认为有无必要_(填“有”或“无”)。若撤去乙，直接将甲和丙相连，你认为是否可行？_，理由是_。在丙的长导管下口处，接下图中的b，可以提高氯气的吸收效果，原因是_。解析：(2)甲中是以加热方式制氯气，其方程式为MnO24HCl(浓) MnCl2Cl22H2O，丁中Cl2与Ca(OH)2反应生成Ca(ClO)2和CaCl2。(3)氯水的主要成分是氯气，因此当烧瓶内液体及上方气体为黄绿色时，证明氯气和H2O反应已达平衡，即饱和状态。(4)根据平衡移动原理，加入物质能中和OH，平衡右移，HClO浓度增大，漂白效果增强，故可选B、C、E。(5)因氯气与H2O反应，通入丙前干燥不必要；撤去乙，HCl溶解于丙，影响氯水pH的测定；接b装置增大氯气与水的接触面积，提高了氯气的吸收速率。答案：(1)分液漏斗烧瓶(2)MnO24HCl(浓) MnCl2Cl22H2O 2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O(3)液体及液体上方呈黄绿色(4)B、C、E(5)无否大量的HCl被吸收于丙中，影响氯水pH的测定增大了氯气与水的接触面积，提高了氯气的吸收速率