2022版高考化学一轮复习第11章化学实验基础第4节化学实验方案的设计与评价训练含解析

第4节 化学实验方案的设计与评价

[A组·基础练习]

1．(2020·江苏南京五校联考)下列图示实验设计能实现相应实验目的的是(　　)

【答案】B

2．(2020·山西祁县第二中学校期末)下列设计的实验方案正确且能达到实验目的的是(　　)

A．验证碳、硅的非金属性强弱：将CO2气体通入水玻璃中，观察现象

B．检验淀粉水解是否生成葡萄糖：取少量淀粉水解液于试管中，直接加入新制的银氨溶液，水浴加热，观察现象

C．探究NaCl是否属于离子化合物：将两个电极插入NaCl溶液中，进行导电性试验

D．提纯含有少量乙酸的乙酸乙酯：向含有少量乙酸的乙酸乙酯中加入过量NaOH溶液，振荡后静置分液，并除去有机相中的水

【答案】A

3．下列实验操作和现象所得出的结论合理的是(　　)

【答案】D

4．设计下列有关实验，其操作、现象和结论的叙述不相符的是(　　)

【答案】B

【解析】二氧化硫与品红化合生成无色物质，与二氧化硫的漂白性有关，B错误。

5．已知CuS和Cu2S都能溶于硝酸且它们高温灼烧的产物相同，为区别此两种黑色粉末，某学生设计了如下几种方案，其中合理的是(　　)

A．将两种样品分别溶于硝酸，根据所产生的气体差异进行区别

B．将两种样品分别溶于硝酸，根据所得溶液颜色差异进行区别

C．取两种等质量的样品分别进行高温灼烧，区别残留固体的质量

D．取两种等质量的样品分别进行高温灼烧，区别残留固体的颜色

【答案】C

【解析】溶解在硝酸中时，产生气体与所得溶液颜色一样，燃烧时产物相同也无法区别。由铜元素守恒知，等质量的CuS、Cu2S高温灼烧后前者生成的氧化铜较少。

6．(2021·广东佛山调研)利用如下图所示装置进行下列实验，能得出相应实验结论的是(　　)

【答案】B

【解析】浓盐酸易挥发，③中产生气泡，不能证明Cl2与水反应生成酸性物质，A错误； 浓硝酸与铁片发生钝化不能产生NO，C错误； ②产生气泡不能证明非金属性：Cl＞C，因HCl不属于Cl元素的最高价态氧化物的含氧酸，D错误。

7．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

【答案】C

【解析】A、D方案均只能说明SO2与Ba2＋在碱性条件下反应生成BaSO3沉淀；B项中SO2溶于水后会形成酸性溶液，NO在酸性条件下可将SO氧化成SO，得到的沉淀是BaSO4。

[B组·提高练习]

8．(2020·湖南长沙七校联考)通过实验、观察、类比、推理等方法得出正确的结论是化学学习的方法之一。下列实验操作、现象和解释或结论不正确的有(　　)

A．①②④⑤　 B．②③④⑤　

C．①②④　　 D．①②③⑤

【答案】A

【解析】硝酸易挥发，生成的CO2气体中含有一定量的硝酸，无法证明H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性强，①错误；应用红色石蕊试纸检验产生的气体，试纸变蓝，②错误；能使品红溶液褪色，说明该气体的水溶液有漂白性，但是不能确定是二氧化硫还是氯气，④错误；pH试纸先变为红色后褪色，说明饱和新制氯水有酸性和漂白性，Cl2不具有漂白性，⑤错误。

9．下列关于各实验装置的叙述，不正确的是(　　)

A．图①可用于实验室制取少量NH3或O2

B．可用从a处加水的方法检验图②装置的气密性

C．实验室可用图③的方法收集Cl2或NH3

D．利用图④装置制取硫酸和氢氧化钠，其中b为阴离子交换膜，c为阳离子交换膜

【答案】C

【解析】图①可以利用碱石灰(或生石灰)与浓氨水制取氨气，用MnO2和双氧水(或Na2O2与水)反应制取氧气，A正确；图②关闭止水夹，从a处加水，U形管中产生液面差，静置一段时间，若液面差不变则气密性好，若不能形成液面差(或液面差发生变化)，说明气密性不好，B正确；氯气密度比空气的大，收集时应从长导管通入，而氨气的密度比空气的小，收集时应从短导管通入，C错误；以Pt作电极电解Na2SO4溶液，电解时阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，故SO通过阴离子交换膜b移到阳极产生硫酸，同理Na＋通过阳离子交换膜c移到阴极形成NaOH，D正确。

10．下列有关实验，其操作、现象和解释或结论都正确的是(　　)

【答案】C

11．碱式碳酸镁可用于牙膏、医药和化妆品等工业，其化学式为4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O。某碱式碳酸镁中含有SiO2杂质，为测定其纯度，某兴趣小组设计了如下两个方案。

方案Ⅰ：取一定质量的样品，与硫酸充分反应，通过测定生成CO2的质量计算纯度。

甲　　　　乙　　　　　　丙　　　　　丁

(1)乙中发生反应的方程式为____________________________________________。

(2)仪器接口的连接顺序为(装置可以重复使用)a____________，丁的作用是________________。

(3)当样品充分反应完后，缓慢通入空气的目的是________________。

方案Ⅱ：①称取碱式碳酸镁样品m g；②将样品充分高温煅烧，冷却后称量；③重复操作②，测得剩余固体质量为m1 g。

(4)下列仪器中，该方案不会用到的是________________________。

A　　　B　　 C　　　D　　　 E　　　　　F

(5)判断样品完全分解的方法是________________________________；本实验至少需要称量______次。

(6)有同学认为方案Ⅱ高温煅烧的过程中会发生反应：MgCO3＋SiO2MgSiO3＋CO2↑，会导致测定结果有误，你认为这位同学的观点正确吗？______(填“正确”或“错误”)，请说明你的理由：______________________________。

【答案】(1)4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O＋5H2SO4==5MgSO4＋11H2O＋4CO2↑

(2)debcb(c)　除去CO2中的水蒸气

(3)将装置中残留的CO2全部赶出被完全吸收

(4)E

(5)样品连续两次高温煅烧，冷却称量质量相差0.1 g以内　4

(6)错误　该反应的发生不影响生成CO2和水蒸气的量

12．过氧化钙是一种温和的氧化剂，常温下为白色固体，易溶于酸，难溶于水、乙醇等溶剂。某实验小组拟选用如下装置(部分固定装置略)制备过氧化钙。

　A　　　　B　　　　 C　　　 D　　　 E

(1)请选择必要的装置，按气流方向连接顺序为________________(填仪器接口的字母编号，装置可重复使用)。

(2)根据完整的实验装置进行实验，实验步骤如下：①检验装置的气密性后，装入药品；②打开分液漏斗活塞，通入气体一段时间，加热药品；③反应结束后，__________________________________(填操作)；④拆除装置，取出产物。

(3)若钙在空气中燃烧生成氮化钙(Ca3N2)，同时可能生成过氧化钙。请利用下列试剂，设计实验检验钙的燃烧产物中是否含有过氧化钙______________________________。

(简要说明实验步骤、现象和结论；限选试剂：酸化的FeCl2溶液、NaOH溶液、KSCN溶液、稀硝酸)

(4)利用反应Ca2＋＋H2O2＋2NH3＋8H2O==CaO2·8H2O↓＋2NH，在碱性环境制取CaO2·8H2O的装置如下：

C中沉淀反应时常用冰水浴控制温度在0 ℃左右，其可能的原因分析：该反应是放热反应，温度低有利于提高CaO2·8H2O产率；________________。

(5)测定产品中CaO2含量的实验步骤如下：

步骤一：准确称取a g产品于有塞锥形瓶中，加入适量蒸馏水和过量的KI晶体(b g)，再滴入少量2 mol·L－1的硫酸，充分反应。

步骤二：向上述锥形瓶中加入几滴__(作指示剂)。

步骤三：逐滴加入浓度为c mol·L－1的Na2S2O3溶液至反应完全，滴定至终点，记录数据，再重复上述操作2次，得出三次平均消耗Na2S2O3溶液体积为V mL。

CaO2的质量分数为____________(用字母表示)。[已知：I2＋2S2O==2I－＋S4O]

【答案】(1)dfebcf或dfecbf(答“dfebc”或“dfecb”也可)

(2)熄灭酒精灯，待反应管冷却至室温，停止通入氧气，并关闭分液漏斗的活塞(答出“先熄灭酒精灯，后停止通入氧气”即可)

(3)取少许样品于试管中，加入酸化的FeCl2溶解后，滴加KSCN溶液，若溶液变红色，则说明样品中含有过氧化钙；若溶液不变红色，则说明样品中不含有过氧化钙

(4)温度低可减少过氧化氢的分解，提高过氧化氢的利用率

(5)淀粉溶液　(或%)

13．已知：ClCH2CH2POOHOH＋4NaOH―→NaCl＋3H2O＋

(乙烯利)

CH2—CH2↑＋Na3PO4

可用如下图装置制取1,2－二溴乙烷(无色液体，密度为2.18 g·cm－3，熔、沸点分别为9.79 ℃、131.4 ℃，不溶于水)；试管d中装有液溴(表面覆盖少量水)。

(1)e装置的作用是____________；当观察到___________________现象时，试管d中反应基本结束。

(2)若用冰水代替烧杯中的水(20 ℃)，可能引起的不安全后果是________________。

(3)实验结束后，要精制试管d中的粗产品，操作先后顺序是________________(填标号)。

A．蒸馏　　  B．水洗　　　　

C．用干燥剂干燥 D．用10%NaOH溶液洗　　

E．水洗

(4)实验消耗40%乙烯利(摩尔质量为M)溶液50 g，制得产品m g，则乙烯利合成1,2－二溴乙烷的产率为_____________(用含M，m的代数式表示)。

(5)设计实验证明，反应后烧瓶中的混合溶液含有Cl－、PO，简述实验方案。已知：氯化银、磷酸银(黄色)、磷酸钡(白色)的Ksp分别为1.77×10－10、8.88×10－17 和3.4×10－23。______________________________。

【答案】(1)吸收溴蒸气　试管内溶液褪为无色　

(2)d中长导管堵塞　

(3)BDECA(或EDBCA)　

(4)×100%

(5)取适量混合溶液，加入过量的Ba(NO3)2溶液，产生白色沉淀，证明溶液中存在PO；静置，取上层清液于试管中，加入过量稀硝酸和AgNO3溶液，产生白色沉淀，证明溶液中存在Cl－

【解析】(1)d中的液溴易挥发，会污染大气，应该进行尾气吸收，d中乙烯与溴发生加成反应使液溴褪色，生成的1,2－二溴乙烷为无色，当观察到试管内溶液褪为无色时说明d中反应基本结束。(2)温度过低会使1,2－二溴乙烷凝结为固体，导致d中长导管堵塞，发生危险。(3)实验结束后，要精制试管d中的粗产品，将粗产品先用水洗涤，再用10% NaOH溶液和水洗涤，分离后加入无水氯化钙干燥，待溶液澄清后进行蒸馏，可以得到纯净的1,2－二溴乙烷。(4)乙烯利合成1,2－二溴乙烷的产率为×100%＝×100%。(5)由已知条件可知氯化银、磷酸银(黄色)、磷酸钡(白色)都是沉淀，且磷酸钡比氯化银更难溶，所以应该先检验PO再检验Cl－。

14．硝酸亚铁可用作媒染剂、分析试剂、催化剂等。

(1)硝酸亚铁可用铁屑在低温下溶于稀硝酸制得，还原产物为NO。反应的化学方程式为______________________________。

(2)某小组为探究硝酸亚铁晶体的热分解产物，按下图所示装置进行实验。

①仪器B的名称是________，实验中无水CuSO4变蓝，由此可知硝酸亚铁晶体含有______________________。

②实验中观察到A装置的试管中有红棕色气体生成，检验热分解后固体为氧化铁的实验方案为：

A中硝酸亚铁晶体[Fe(NO3)2·xH2O]分解的化学方程式为________________。

(3)继续探究m g硝酸亚铁晶体中铁元素的质量分数。

①取A中热分解后的固体放入锥形瓶，用稀硫酸溶解，加入过量的KI溶液，滴入2滴__________作指示剂。

②用a mol/L Na2S2O3标准溶液滴定锥形瓶中的溶液(已知：I2＋2S2O==2I－＋S4O)，滴定至终点时用去b mL Na2S2O3溶液，则硝酸亚铁晶体中铁的质量分数为______________________。

【答案】(1)3Fe＋8HNO3(稀)==3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O

(2)①干燥管(或球形干燥管)　结晶水

②1～2滴KSCN溶液　无蓝色沉淀生成

4Fe(NO3)2·xH2O 2Fe2O3＋8NO2↑＋O2↑＋4xH2O

(3)①淀粉溶液　②%