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1、版高考化学一轮总复习分类题库 新课标版 考点18 化学实验方案的设计与评价温馨提示： 此题库为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，点击右上角的关闭按钮可返回目录。 考点18 化学实验方案的设计与评价一、选择题1.(2011浙江高考13)海水中含有丰富的镁资源。某同学设计了从模拟海水中制备MgO的实验方案：模拟海水中的离子浓度(mol/L)Na+Mg2+Ca2+ClHCO30.4390.0500.0110.5600.001注：溶液中某种离子的浓度小于1.0105 mol/L，可认为该离子不存在；实验过程中，假设溶液体积不变。已知：Ksp(CaCO3)4.96109；Ks

2、p(MgCO3)6.82106；Ksp4.68106；Ksp5.611012。下列说法正确的是A.沉淀物X为CaCO3 B.滤液M中存在Mg2，不存在Ca2C.滤液N中存在Mg2、Ca2 D.步骤中若改为加入4.2 g NaOH固体，沉淀物Y为Ca(OH)2和Mg(OH)2的混合物【思路点拨】解题时要结合溶度积计算，分析推断沉淀是否产生【精讲精析】选A。步骤发生反应Ca2OHHCO3CaCO3H2O，步骤：Qc(Mg2)(103)25.0108 Ksp=5.611012，有Mg(OH)2沉淀析出，Qc(Ca2)(103)2108Ksp=4.68106，无Ca(OH)2沉淀析出，Kspc(Mg2

3、)(103)25.611012，c(Mg2)5.61106 molL-1。A项正确，生成0.001 mol CaCO3；B项错误，剩余c(Ca2)0.010 mol/L；C项错误，滤液N中c(Mg2)5.61106 molL-11105 molL-1，认为Mg2已不存在；D项错误，生成0.050 mol Mg(OH)2，余0.005 mol OH，Q0.01(0.005)22.5107Ksp，无Ca(OH)2沉淀析出。二、非选择题2.(2011江苏高考19)高氯酸铵(NHClO)是复合火箭推进剂的重要成分，实验室可通过下列反应制取NaClO4 (aq)+NH4Cl(aq)NH4ClO4 (aq

4、)+NaCl(aq)(1)若NH4Cl用氨气和浓盐酸代替，上述反应不需要外界供热就能进行，其原因是 。(2)反应得到的混合溶液中NH4ClO4和NaCl的质量分数分别为0.30和0.l5(相关物质的溶解度曲线如图)。从混合溶液中获得较多NH4ClO4晶体的实验操作依次为(填操作名称) 、干燥。(3)样品中NH4ClO4的含量可用蒸馏法进行测定，蒸馏装置如图所示(加热和仪器固定装置已略去)，实验步骤如下：步骤1：按如图所示组装仪器，检查装置气密性。步骤2：准确称取样品a g(约0.5g)于蒸馏烧瓶中，加入约150mL水溶解。步骤3：准确量取40.00mL约0.1molL-1 H2SO4 溶解于锥

5、形瓶中。步骤4：经分液漏斗向蒸馏烧瓶中加入20mL 3molL-NaOH 溶液。步骤5：加热蒸馏至蒸馏烧瓶中剩余约100mL溶液。步骤6：用新煮沸过的水冲洗冷凝装置23次，洗涤液并入锥形瓶中。步骤7：向锥形瓶中加入酸碱指示剂，用c molL-1 NaOH标准溶液滴定至终点，消耗NaOH标准溶液步骤8.将实验步骤17重复2次步骤3中，准确量取40.00ml H2SO4 溶液的玻璃仪器是_.步骤17中确保生成的氨被稀硫酸完全吸收的实验步骤是_(填步骤序号)。为获得样品中NH4ClO4 的含量，还需补充的实验是 _【思路点拨】解答本题时应注意题目提供的信息，结合相关化学原理，分析解决具体问题。【精讲

6、精析】(1)NaClO4(aq)与NH4Cl(aq)的反应需要保持90，NH4Cl用氨气和浓盐酸代替，上述反应不需要外界供热就能进行，说明氨气与浓盐酸反应放热，起到了加热的作用；(2)NH4ClO4的溶解度随温度变化大，NaCl的溶解度随温度变化小，且二者的浓度不太大，题目要求获得较多NH4ClO4，应先浓缩，再冷却结晶，过滤洗涤，用冰水洗涤可减少 NH4ClO4的溶解损失，获得较多NH4ClO4；(3)根据数据的精度要求及硫酸为酸性溶液，应选用酸式滴定管；步骤1检查气密性，防止氨气外逸，步骤5加热蒸馏至剩余约100mL溶液，使氨气挥发出被硫酸吸收，步骤6洗涤，将冷凝装置中可能存在的氨气转入锥

7、形瓶，用新煮沸的水冲洗不带入其他气体，更精确；题给硫酸浓度为“约0.1molL-1”所以要测定硫酸的浓度，或不加高氯酸铵样品进行蒸馏、滴定，对比加高氯酸铵样品进行蒸馏、滴定的结果，计算高氯酸铵的含量。答案：(1)氨气与浓盐酸反应放出热量(2)蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，冰水洗涤(3)酸式滴定管 1,5,6 用NaOH标准溶液标定H2SO4 溶液的浓度(或不加高氯酸铵样品，保持其他条件相同，进行蒸馏和滴定实验)3.(2011安徽高考28)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。(

8、1)实验前：先用0.1molL-1 H2SO4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；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)如图表示足量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N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

9、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：【思路点拨】本题要紧紧抓住Fe与NO3-在酸性环境下发生的氧化还原反应，注意Fe2+稳定存在的条件和NO3-的还原产物。【精讲精析】本题将元素化合物知识、化学实验以及化学反应速率等相关知识放在一起进行探究。第(1)问为实验前的准备：用稀H2SO4除去Fe粉表面的铁锈，用N2赶走空气防止Fe2+被氧化；第(2)问为实验过程：在反应过程中，浓度减小的H+和NO3-是反应物，浓度增大的Fe2+和NH4+是生成物，即有Fe被氧化为Fe2+，NO3-被还原为NH4+，有H+参加反应，生成H2O；第(3)问探

10、究影响化学反应速率的因素：如温度、浓度、催化剂、pH和固体表面积等；第(4)问为设计实验方案：如何探究溶液的pH是否影响其反应速率，控制变量至关重要，该小问为开放性试题，灵活且难度较大。答案：4.(2011北京高考27)甲、乙两同学为探究SO2与可溶性钡的强酸盐能否反应生成白色BaSO3沉淀，用如图所示装置进行实验(夹持装置和A中加热装置已略，气密性已检验)实验操作和现象：操作现象关闭弹簧夹，滴加一定量浓硫酸，加热A中有白雾生成，铜片表面产生气泡B中有气泡冒出，产生大量白色沉淀C中产生白色沉淀，液面上方略显浅棕色并逐渐消失打开弹簧夹，通入N2,停止加热，一段时间后关闭 _从B、C中分别取少量白

11、色沉淀，加稀盐酸均未发现白色沉淀溶解(1)A中反应的化学方程式是_。(2)C中白色沉淀是_，该沉淀的生成表明SO2具有_性。(3)C中液面上方生成浅棕色气体的化学方程式是_。(4)分析B中不溶于稀盐酸的沉淀产生的原因，甲认为是空气参与反应，乙认为是白雾参与反应。为证实各自的观点，在原实验基础上：甲在原有操作之前增加一步操作，该操作是_；乙在A、B间增加洗气瓶D，D中盛放的试剂是_。进行实验，B中现象：甲大量白色沉淀乙少量白色沉淀检验白色沉淀，发现均不溶于稀盐酸。结合离子方程式解释实验现象异同的原因：_。(5)合并(4)中两同学的方案进行实验。B中无沉淀生成，而C中产生白色沉淀，由此得出的结论是

12、_。【思路点拨】(1)熟悉相关物质的化学性质，结合实验目的大胆推测各装置及药品的作用(2)通过实验现象的对比进行实验评价。【精讲精析】(1)在加热条件下Cu与浓硫酸发生反应2H2SO4(浓)+CuCuSO4+SO2+2H2O，故A装置中铜片表面产生的气泡为SO2，白雾可能为受热挥发的硫酸。(2)由装置A产生的SO2气体最终进入装置C中，发生反应SO2+H2O=H2SO3，H2SO3电离产生的H+与NO3-共存相当于HNO3存在，将SO2、SO32-氧化为SO42-，与Ba2+结合生成BaSO4沉淀，总反应为3SO2+2H2O+3Ba(NO3)2=3 BaSO4+2NO+4HNO3，该过程中SO

13、2被氧化，具有还原性。(3)反应生成的NO与空气中的氧气反应：2NO+O2=2NO2，NO2是红棕色气体，浓度小时呈棕色。(4)由于BaSO3易溶于稀盐酸，分析B中不溶于稀盐酸的沉淀，应为BaSO4；甲认为空气中的O2参与反应将SO2氧化为SO42-，乙认为白雾成分参与反应生成含有SO42-的物质。甲为证实自己的观点，就要排除装置中的O2，从而使SO2不被氧化为SO42-，B装置中不产生白色沉淀，应进行的操作是打开弹簧夹，通N2一段时间，排除装置中的空气；乙为证实自己的观点，就需要将白雾排除，在装置A、B间增加洗气瓶D，可选用饱和NaHSO3溶液，发生反应2NaHSO3+ H2SO4= Na2

14、SO4+2SO2+2H2O(不能选用Na2SO3溶液，因为会发生反应Na2SO3+ SO2+H2O=2NaHSO3而使SO2被吸收)。按照改进装置进行实验时，甲方案中产生大量白色沉淀，乙方案中产生少量白色沉淀，说明白雾和空气对反应均有影响，白雾的存在对反应的影响大，空气中的氧气对反应影响不太大。甲的装置中发生的反应为SO42- + Ba2+= BaSO4，乙的装置中发生的反应为2Ba2+ 2SO2 + O2 +2H2O =2BaSO4+4H+，因为白雾的量远远多于装置中O2的量，故甲的实验中产生大量白色沉淀，乙的实验中产生少量白色沉淀。(5)当把甲、乙两同学的方案合并后，不论是装置中的O2还是

15、白雾均被处理，B装置中通入气体SO2 和少量的水蒸气，此时不产生沉淀，说明SO2 和BaCl2溶液不反应，即SO2 与可溶性钡的强酸盐不能反应生成BaSO3沉淀。答案：(1)Cu + 2H2SO4(浓) CuSO4+SO2+2H2O(2)BaSO4 还原(3)2NO+O2=2NO2(4)通N2一段时间，排除装置中的空气 饱和NaHSO3溶液甲：SO42- + Ba2+= BaSO4，乙：2Ba2+ 2SO2 + O2 +2H2O=2BaSO4+4 H+，白雾的量远多于装置中O2的量。(5)SO2 与可溶性钡的强酸盐不能反应生成BaSO3沉淀。5.(2011福建高考25)化学兴趣小组对某品牌牙膏

16、中的摩擦剂成分及其含量进行以下探究：查得资料：该牙膏摩擦剂由碳酸钙、氢氧化铝组成；牙膏中其它成分遇到盐酸时无气体产生。.摩擦剂中氢氧化铝的定性检验取适量牙膏样品，加水充分搅拌、过滤。(1)往滤渣中加入过量 NaOH溶液，过滤。氢氧化铝与NaOH溶液反应的离子方程式是 。(2)往(1)所得滤液中先通入过量二氧化碳，再加入过量稀盐酸。观察到的现象是 。.牙膏样品中碳酸钙的定量测定 利用下图所示装置(图中夹持仪器略去)进行实验，充分反应后，测定C中生成的BaCO沉淀质量，以确定碳酸钙的质量分数。依据实验过程回答下列问题：(3)实验过程中需持续缓缓通入空气。其作用除了可搅拌B、C中的反应物外，还有：_

17、(4)C中反应生成BaCO3的化学方程式是_。(5)下列各项措施中，不能提高测定准确度的是_(填标号)。a.在加入盐酸之前，应排净装置内的CO2气体b.滴加盐酸不宜过快c.在AB之间增添盛有浓硫酸的洗气装置d.在BC之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置(6)实验中准确称取8.00 g样品三份，进行三次测定，测得BaCO3平均质量为3.94 g。则样品中碳酸钙的质量分数为_。(7)有人认为不必测定C中生成的BaCO3质量，只要测定装置C在吸收CO2前后的质量差，一样可以确定碳酸钙的质量分数。实验证明按此方法测定的结果明显偏高，原因是_.【思路点拨】解答本题要明确如下两点：(1)各装置的作用。

18、(2)定量实验产生误差的可能原因及消除方法。【精讲精析】(1)Al(OH)3是两性氢氧化物，能够和强碱反应生成Al(OH)4(或AlO2)；(2)滤液中含有Al(OH)4(或AlO2)，通入过量的二氧化碳，发生如下反应：Al(OH)4+CO2=Al(OH)3+HCO3或AlO2+2H2O+CO2Al (OH)3+HCO3，生成白色的Al(OH)3沉淀。再加入过量的盐酸发生如下两个反应：Al(OH)3+3H+Al3+3H2O和HCO3+H+CO2+H2O，所以产生的现象是：通入CO2气体有白色沉淀生成；加入稀盐酸有气体产生、沉淀溶解。(3)反应后由于装置内会残留CO2，会使测量结果偏低，所以持续

19、通入空气的目的之一是把生成的CO2全部排入C中，使之完全被Ba(OH)2溶液吸收，减少实验误差。(5)加入盐酸产生CO2前，装置内空气中少量的CO2的存在，会使测量结果偏高，所以必须先将装置内的CO2排尽才能加入盐酸；若加入盐酸速率过快，则产生CO2的速率也会过快，CO2不容易被Ba(OH)2溶液完全吸收，会使测量结果偏低，所以加入盐酸速率不能太快；水蒸气不会对产生的BaCO3的量产生影响，所以没有必要除去；若在BC之间盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶，则挥发出的HCl气体能够和NaHCO3反应产生CO2，会使测量结果偏高。(6)根据碳元素守恒可知，n(BaCO3)n(CaCO3)0.02mol，

20、m(CaCO3)0.02mol100g/mol2.00g，w(CaCO3)10025。(7)若测定C装置吸收CO2前后的质量差，则由于水蒸气和HCl气体的存在，都会使溶液的质量增大，测量结果偏高。答案：(1)Al(OH)3+OHAlO2+2H2O或Al(OH)3+OHAl(OH)4(2)通入CO2气体有白色沉淀生成；加入盐酸有气体产生、沉淀溶解(3)把生成的CO2全部排入C中，使之完全被Ba(OH)2溶液吸收(4)CO2+Ba(OH)2BaCO3+H2O (5)c、d (6)25%(7)B中的水蒸气、氯化氢气体等进入装置C中(或其他合理答案)6.(2011广东高考33)某同学进行实验研究时，欲

21、配制1.0molL-1Ba(OH)2溶液，但只找到在空气中暴露已久的Ba(OH)28H2O试剂(化学式量：315)。在室温下配制溶液时发现所取试剂在水中仅部分溶解，烧杯中存在大量未溶物。为探究原因，该同学查得Ba(OH)28H2O在283K、293K和303K时的溶解度(g/100g H2O)分别为2.5、3.9和5.6。(1)烧杯中未溶物仅为BaCO3，理由是 。(2)假设试剂由大量Ba(OH)28H2O和少量BaCO3组成，设计实验方案，进行成分检验。在答题卡上写出实验步骤、预期现象和结论。(不考虑结晶水的检验；室温时BaCO3饱和溶液的pH=9.6)限选试剂及仪器：稀盐酸、稀硫酸、NaO

22、H溶液、澄清石灰水、pH计、烧杯、试管、带塞导气管、滴管实验步骤预期现象和结论步骤1：取适量试剂于洁净烧杯中，加入足量蒸馏水，充分搅拌，静置，过滤，得滤液和沉淀。步骤2：取适量滤液于试管中，滴加稀硫酸。步骤3：取适量步骤1中的沉淀于试管中， 。 步骤4：(3)将试剂初步提纯后，准确测定其中Ba(OH)28H2O的含量。实验如下：配制250mL约0.1molL-1Ba(OH)28H2O溶液：准确称取w克试样，置于烧杯中，加适量蒸馏水， ，将溶液转入 ，洗涤，定容，摇匀。滴定：准确量取25.00mL所配制Ba(OH)2溶液于锥形瓶中，滴加指示剂，将 _(填“0.020”、“0.05”、“0.198

23、0”或“1.5”)molL-1盐酸装入50ml酸式滴定管，滴定至终点，记录数据。重复滴定2次。平均消耗盐酸VmL。 计算Ba(OH)28H2O的质量分数= (只列出算式，不做运算)。(4)室温下， (填“能”或“不能”) 配制1.0 molL-1Ba(OH)2溶液。【思路点拨】解答本题时注意弄清实验目的，检验碳酸钡要结合盐酸溶解和产生的气体能使澄清石灰水变浑浊两个方面。对(4)题，需通过溶解度进行有关判断。【精讲精析】(1)Ba(OH)28H2O能溶于水，且在空气中放置能与空气中的CO2反应生成BaCO3， BaCO3不溶于水，所以不溶物只能是 BaCO3。(2)Ba(OH)28H2O能溶于水

24、，加入稀硫酸可以产生白色沉淀，证明滤液中有Ba2+存在，说明试剂中有Ba(OH)28H2O；沉淀加入稀盐酸溶解，产生的气体要用澄清石灰水检验，以此证明 BaCO3的存在。(3)配制溶液时，需要将溶质放于烧杯中，加适量水用玻璃棒搅拌溶解，然后移入250mL容量瓶。 滴定25.00 mL 0.1molL-1Ba(OH)28H2O溶液，最好消耗盐酸溶液体积也为25mL左右，标准溶液的浓度需精确到小数点以后4位，所以选用0.1980molL-1盐酸。Ba(OH)28H2O的质量分数=(0.1980molL-1VmL10-3L/mL1/2315g/mol)10wg100%(4)1L 1mol/L的Ba(

25、OH)28H2O溶液中，溶解Ba(OH)28H2O的质量为315g。该溶液的密度接近水。若Ba(OH)28H2O的溶解度为S，则有(100-31.5)g:31.5 g=100 g: S S=46 g 比在303K时的溶解度还大得多，所以不能配制1.0 mol/L的Ba(OH)28H2O溶液。答案：(1)Ba(OH)28H2O能溶于水，且在空气中放置能与空气中的CO2反应生成BaCO3， BaCO3不溶于水，所以不溶物只能是 BaCO3。(2)实验步骤预期现象和结论有白色沉淀，说明溶液中有Ba2+。结论：试剂中有Ba(OH)28H2O步骤3：取适量步骤1中的沉淀于试管中，滴加稀盐酸，连接带塞导气

26、管将产生的气体导入澄清石灰水中 。 澄清石灰水变浑浊，说明该试剂中含BaCO3步骤4：取步骤1中的滤液于烧杯中，用pH计测定其pH。pH明显大于9.6，说明该试剂中含有Ba(OH)2(3)搅拌溶解 250 mL容量瓶 0.1980 (0.1980molL-1Vml10-3L/mL1/2315g/mol)10wg100%(4)不能7.(2011海南高考17)硫酸亚铁铵(NH4)2SO4FeSO46H2O为浅绿色晶体，实验室中常以废铁屑为原料来制备，其步骤如下：步骤1：将废铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸除油污，分离出液体，用水洗净铁屑。步骤2：向处理过的铁屑中加入过量的3molL1 H2SO4溶液，在6

27、0左右使其反应到不再产生气体，趁热过滤，得FeSO4溶液。步骤3：向所得FeSO4溶液中加入饱和(NH4)2SO4溶液，经过“一系列操作”后得到硫酸亚铁铵晶体。请回答下列问题：(1)在步骤1的操作中，下列仪器中不必用到的有_(填仪器编号). 铁架台 燃烧匙 锥形瓶 广口瓶 研钵 玻璃棒 酒精灯(2)在步骤2中所加的硫酸必须过量，其原因是_；(3)在步骤3中，“一系列操作”依次为_、_和过滤；(4)本实验制得的硫酸亚铁铵晶体常含有Fe3+杂质。检验Fe3+常用的试剂是_，可以观察到的现象是_。【精讲精析】(1)在步骤1中，称取一定质量的铁屑，放入小烧杯中，加入碳酸钠溶液。用酒精灯加热,并用玻璃棒

28、搅拌煮沸后，倾倒出碳酸钠碱性溶液，用自来水冲洗后，再用蒸馏水将铁屑冲洗洁净。(2)亚铁盐在水溶液中容易发生水解反应：Fe2+2H2OFe(OH)2+2H+，过量的硫酸可以抑制Fe2+的水解，防止生成Fe(OH)2或Fe(OH)3沉淀；(3)利用FeSO4和(NH4)2SO4的溶解度随温度变化大的原理，采用加热浓缩的方法制成热的饱和溶液，然后降温析出晶体，过滤、洗涤、干燥即得纯净的硫酸亚铁铵晶体。(4)Fe3+遇KSCN溶液，溶液变红色答案：(1) (2)抑制Fe2+的水解，防止生成Fe(OH)2或Fe(OH)3沉淀(3)加热浓缩，降温结晶(4)KSCN溶液 溶液变红色8.(2011天津高考9)

29、某研究性学习小组为合成1-丁醇，查阅资料得知一条合成路线：CH3CH=CH2+CO+H2CH3CH2CH2CHO CH3CH2CH2CH2OH；CO的制备原理：HCOOHCO+H2O，并设计出原料气的制备装置(如图)。请填写下列空白：实验室现有锌粒、稀硝酸、稀盐酸、浓硫酸、2-丙醇，从中选择合适的试剂制备氢气、丙烯，写出化学反应方程式： ， 。若用以上装置制备干燥纯净的CO，装置中a和b的作用分别是 ， 。c和d中盛装的试剂分别是 ， 。若用以上装置制备H2，气体发生装置中必需的玻璃仪器名称是 ；在虚线框内画出收集干燥H2的装置图。制丙烯时，还产生少量SO2、CO2及水蒸气，该小组用以下试剂检验这四种气体，混合气体通过试剂的顺序是 (填序号)。饱和Na2SO3溶液 酸性KMnO4溶液 石灰水 无水CuSO4 品红溶液合成正丁醛的反应为正向放热的可逆反应，为增大反应速率和提高原料气的转化率，你认为应该采用的适宜反应条件是 。a.低温、高压、催化剂 b.适当的温度、高压、催化剂c.常温、常压、催化剂 d.适当的温度、常压、催化剂正丁醛经