全国通用版2022版高考化学一轮复习第9章无机实验1化学实验的基本操作课时作业含解析

化学实验的基本操作

(45分钟　100分)

一、选择题(本题包括12小题,每题5分,共60分)

1.从海带灰中提取单质碘过程的操作①中不会用到的玻璃仪器是 (　　)

A.烧杯　　　　　　 B.玻璃棒

C.漏斗     D.蒸馏烧瓶

【解析】选D。由从海带灰中提取单质碘的实验流程可知,操作①是将难溶物和含碘离子的溶液分离,即过滤,用到的玻璃仪器有:烧杯、玻璃棒、漏斗,所以不会用到的玻璃仪器是蒸馏烧瓶,故选D。

【加固训练】

　　下列有关仪器用途的说法正确的是 (　　)

A.试管、烧杯均可用于给液体、固体加热

B.使食盐水中NaCl结晶析出时,用到的仪器有坩埚、酒精灯、玻璃棒、泥三角

C.区别NaCl、Na2SO4时常用到胶头滴管、试管

D.漏斗可用于过滤及向滴定管中添加溶液

【解析】选C。试管可以给液体、固体加热,而烧杯只能用于给液体加热,A错误;使食盐水中NaCl晶体析出的方法通常是蒸发浓缩、冷却结晶,使用的仪器应是蒸发皿而不是坩埚,B错误;由于物质鉴别所用试剂量较少,故应使用试管作反应容器,通过胶头滴管滴加试剂,C正确;向滴定管中添加溶液的方法是直接将试剂瓶中的液体转移到滴定管中,不使用漏斗,D错误。

2.下列关于仪器“0”刻度位置叙述正确的是 (　　)

A.在量筒的上端

B.在滴定管上端

C.在托盘天平刻度尺的正中

D.在托盘天平刻度尺的右边

【解析】选B。实验中的计量仪器都有一定的刻度,要了解这些刻度的变化情况。量筒从下而上的刻度是从小到大,它没有0刻度,A项错误;滴定管从上而下的刻度是从小到大,它的0刻度在上面,B项正确;托盘天平游码标尺的刻度从左到右是从小到大,它的0刻度在左边,C、D项错误。

3.下表中所列出的物质,属于贴错了包装标签的是 (　　)

【解析】选B。四氯化碳不具有可燃性,故选B。

4.下列试剂贮存方法不正确的是 (　　)

A.金属钠保存在煤油中

B.漂白粉密封保存

C.氢氟酸保存在塑料瓶中

D.氢氧化钠溶液保存在带磨口玻璃塞的玻璃瓶中

【解析】选D。A.钠的密度比煤油的大,金属钠保存在煤油中,选项A正确;B.漂白粉中有Ca(ClO)2,与空气中的CO2、H2O(g)作用生成HClO,HClO易分解,最终导致漂白粉失效,故应密封保存,选项B正确;C.氢氟酸可以腐蚀玻璃,所以应保存在塑料瓶中,选项C正确;D.若氢氧化钠溶液保存在带磨口玻璃塞的玻璃瓶中,氢氧化钠会与玻璃中的二氧化硅反应生成硅酸钠,粘连而使瓶盖打不开,选项D不正确。

【方法规律】常见的试剂保存方法

(1)氢氟酸应保存于塑料瓶中,其他试剂一般都用玻璃瓶;

(2)氢氧化钠等碱性物质应用橡胶塞,不宜用玻璃塞。主要是因为玻璃中含有二氧化硅,容易和以上碱性物质反应。SiO2不溶于水,但它是硅酸的酸酐。加热可使其溶于强碱的水溶液或与 Na2CO3共熔融, 形成可溶性硅酸盐,如硅酸钠。

SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑, SiO2和HF有特殊反应。SiO2+4HFSiF4↑+2H2O。所以HF 不能用玻璃瓶保存;

(3)固体一般用广口瓶,液体一般用细口瓶;

(4)见光易分解或变质的试剂一般盛于棕色瓶,

如硝酸、硝酸银、氯水等,置于冷暗处,其他一般用无色瓶;

(5)易被氧化而变质的试剂:①活泼金属钾、钠、钙等保存在煤油中。②碘化钾、硫化亚铁、硫酸钠等平时保存固体而不保存溶液。使用硫酸亚铁或氯化亚铁溶

液时,放少量铁粉或铁钉;

(6)因吸收二氧化碳或水蒸气而变质的试剂应密封保存(如NaOH、石灰水、漂白粉、水玻璃,Na2O2等),石灰水最好现用现配;

(7)白磷少量保存在水中;

(8)液溴保存于细口瓶中,液面上加水,使之“水封”,瓶口并用蜡封好;

(9)浓盐酸、氨水、碘及苯、甲苯、乙醚等低沸点有机物均保存在瓶内加塑料盖密封,置于冷暗处。

5.下列实验操作正确的是 (　　)

【解析】选B。A项有两处错误,一是称量时应左物右码,二是NaOH应放在玻璃容器中称量,多放在烧杯中称量;B项配制100 mL盐酸正确;C错,缺少酒精灯;D错,用CaCO3和稀盐酸反应制取CO2,CO2不用排水法收集。

6.化学实验设计和操作中必须十分重视安全和环境保护问题。下列实验问题处理方法不正确的是              (　　)

A.在制取氧气时用排水法收集氧气后出现倒吸现象,立即松开试管上的橡胶塞

B.在气体发生装置上直接点燃一氧化碳气体时,必须先检验一氧化碳气体的纯度

C.实验结束后将所有的废液倒入下水道排出实验室,以免污染实验室

D.给试管中的液体加热时不时移动试管或加入碎瓷片,以免暴沸伤人

【解析】选C。A.反应器中液体倒吸是因为内部气压与外界气压存在较高压强差所导致,松开试管上的橡胶塞使内外气压相等倒吸现象就会停止;B.点燃可燃性气体之前必须验纯;C.实验结束后将废液根据情况回收或倒入废液缸,进行统一处理,不能直接倒入下水道,以免污染地下水。

7.下列除杂试剂或方法有错误的是 (　　)

【解析】选A。硫酸与氯化钡反应生成硫酸钡和盐酸,引入新杂质,A项错误;二氧化硫与高锰酸钾发生反应,而二氧化碳不能,则利用酸性KMnO4溶液、浓硫酸试剂洗气、干燥可除杂,B项正确;氧化铝与盐酸反应,而二氧化硅不能,则加足量稀盐酸过滤可除杂,C项正确;乙酸与CaO反应后生成醋酸钙,增大与乙醇沸点差异,则加CaO后蒸馏可除去C2H5OH中的CH3COOH,D项正确。

【加固训练】

　　为提纯下列物质(括号内的物质为杂质),所选用的除杂试剂和分离方法都正确的是 (　　)

【解析】选D。A中加入溴水将NaI转化为I2后,应用CCl4萃取,分液除去碘,A错误;B中加入的氢氧化钠在除去铁离子的同时会与N反应,且引入了钠离子杂质,很难除去,B错误;C中少量杂质CO难以燃烧,且易引入杂质O2,C错误;D中淀粉属于胶体,不能通过半透膜而留在袋中,KCl则可以通过半透膜被洗去,D正确。

8.某学生设计了如下方法对X盐进行鉴定:

由此分析,下列结论中正确的是 (　　)

A.X中一定有Fe3+

B.X一定为FeBr2溶液

C.Y为AgI沉淀

D.Z中一定有Fe3+

【解析】选D。加入AgNO3溶液产生浅黄色沉淀,说明Y为AgBr,Z溶液中加入KSCN溶液,生成红色溶液W,说明Z中一定含有Fe3+,C项错误,D项正确;X中加入适量酸化的AgNO3溶液,得到的Z中含有Fe3+,说明X中可能含有Fe3+,也可能含有Fe2+,也可能同时含有Fe2+和Fe3+,可推知X为FeBr2或FeBr3或FeBr2和FeBr3的混合溶液,A、B项错误。

【加固训练】

　某混合气体可能含有H2、CO、CO2、HCl、NH3和水蒸气中的两种或多种,当混合气体依次通过:①少量澄清石灰水(无浑浊现象);②氢氧化钡溶液(有浑浊现象);③浓硫酸(无明显现象);④灼热氧化铜(变红);⑤无水硫酸铜(变蓝)(假设每一次吸收均完全)。对该混合气体成分判断正确的是

(　　)

A.一定没有CO2,肯定有H2

B.一定有CO、CO2和水蒸气

C.可能有CO2、NH3和水蒸气

D.一定有H2、CO2和HCl

【解析】选D。由②可知,混合气体中一定有CO2,结合①知,一定有HCl,则一定无NH3,由④⑤知一定有H2,而无法判定是否一定有CO和水蒸气。

9.已知:S+I2+H2O→S+2I-+2H+。某溶液中可能含有Na+、N、Fe2+、K+、I-、

S、S,且所有离子物质的量浓度相等。向该无色溶液中滴加少量溴水,溶

液仍呈无色。下列关于该溶液的判断正确的是 (　　)

A.肯定不含I-   B.肯定含有S

C.肯定含有S   D.肯定含有N

【解析】选B。溶液为无色溶液,说明没有Fe2+。加入溴水仍然无色,说明溴水发生了反应,且产物无色,I-和S均可与溴水反应使溴水褪色,此时反应后溶液无色,说明没有生成I2,则原溶液中一定有S。由于S的还原性比I-强且加入的是少量溴水,故I-是否存在无法判断。因所有离子浓度相等,则根据电荷守恒可判断 S肯定没有,否则负电荷总数一定大于正电荷总数,若含有碘离子和亚硫酸根离子,则可以同时含有钠离子、钾离子、铵根离子,若只有亚硫酸根离子,则同时含有其中的两种离子,综上可得,溶液中一定含有亚硫酸根离子,一定不含亚铁离子和硫酸根离子,其他离子无法确定。

10.如图是某同学设计的储气装置(固定装置已略去),下列说法中,不正确的是   (　　)

A.打开止水夹a、b,气体从d管导入,储存在下面的集气瓶里

B.气体被储存在下面的集气瓶里时,c导管也必须安装止水夹

C.取用储存在下面集气瓶里的气体时,通过控制止水夹a、b,可将气体顺利排出

D.该装置(另取药品)也可作为制取二氧化碳气体的发生装置

【解析】选B。打开止水夹a、b,气体从d管导入,水被压入上面的集气瓶,气体储存在下面的集气瓶里,故A正确;气体被储存在下面的集气瓶里时,液面低于上面的导管口,所以c导管不必安装止水夹,故B不正确;取用储存在下面集气瓶里的气体时,打开止水夹a、b,可将气体顺利排出,故C正确;将石灰石或大理石块置于下面集气瓶,将稀盐酸置于上面集气瓶,该装置也可作为制取二氧化碳气体的发生装置,故D正确。

11.下列除杂操作可行的是 (　　)

A.通过浓硫酸除去HCl中的H2O

B.通过灼热的CuO除去H2中的CO

C.通过灼热的镁粉除去N2中的O2

D.通过水除去CO中的CO2

【解析】选A。除去氯化氢中的水可以使用酸性干燥剂,如浓硫酸、五氧化二磷等,A操作可行;氢气与一氧化碳均与氧化铜发生氧化还原反应而消耗掉,B操作不可行;镁既能与氧气反应生成氧化镁又能与氮气反应生成氮化镁,C操作不可行;二氧化碳在水中溶解度不大,不能除去一氧化碳中的二氧化碳,可以通过碱石灰,D操作不可行。

【互动探究】

(1)H2和CO均可还原灼热的CuO,如何区分二者?

提示:将生成的气体分别通入硫酸铜和澄清石灰水,若白色硫酸铜变蓝色,为H2;若澄清的石灰水变浑浊,为CO。

(2)如何除去N2中的O2?

提示:通过与氧气反应,而与氮气不反应的物质,如通过灼热的Cu。

12.(能力挑战题)在某澄清、透明的浅黄色溶液中,可能含有:H+、N、Fe3+、Ba2+、Al3+、S、HC、I-八种离子中的几种,在检验方案设计时初步分析其溶液中最多可含的离子(不包括OH-)有               (　　)

A.5种    B.6种

C.7种    D.8种

【解析】选A。溶液呈浅黄色,说明溶液中含有Fe3+,HC、I-与Fe3+反应,不能共存,可判断溶液中不含I-、HC,根据电荷守恒溶液中含有S,则溶液中不含Ba2+,可以含有H+、N、Al3+,故溶液中最多可含有5种离子。

【加固训练】

　某固体粉末甲中可能含有K2CO3、KNO3、K2SO3、Na2SO4、FeO、Fe2O3中的若干种,某同学为确定该固体粉末的成分,取甲进行连续实验,实验过程及现象如下:

该同学得出的结论正确的是 (　　)

A.根据现象1可推出该固体粉末中含有钠元素,但不含有钾元素

B.根据现象2可推出该固体粉末中可能含KNO3

C.根据现象3可推出该固体粉末中一定含有Na2SO4

D.根据现象4和现象5可推出该固体粉末中一定含有FeO和Fe2O3

【解析】选D。钠的焰色反应为黄色,故一定含钠元素,观察钾的焰色反应必须透过蓝色钴玻璃,避免钠的干扰,故无法确定是否含钾元素,故A错误;红棕色气体为NO2,则原混合物中一定含有硝酸钾,故B错误;K2SO3在酸性条件下与KNO3发生氧化还原反应生成S,加入氯化钡生成硫酸钡沉淀,则不一定含硫酸钠,一定含有K2SO3,故C错误;溶液B加KSCN溶液呈红色,说明含有Fe3+,加铁氰化钾生成蓝色沉淀,证明含亚铁离子,所以该固体粉末中含有FeO和Fe2O3,故D正确。

二、非选择题(本题包括2小题,共40分)

13.(18分)某无色溶液X,由Na+、Ag+、Ba2+、Al3+、Al、Mn、C、S中的若干种离子组成,取溶液进行如下连续实验:

(1)气体A的成分是(填化学式,下同)________,气体B的成分是________。 

(2)X溶液中一定存在的离子是_______________________。 

(3)写出步骤①中发生反应的所有离子方程式:_______________________

                                                        __。 

(4)写出步骤②中形成白色沉淀的离子方程式:___________________________

                                                      __。 

(5)通过上述实验,溶液X中不能确定是否存在的离子是________;只要设计一个简单的后续实验就可以确定该离子是否存在,该方法是__ _________________

_______________________________________________________。 

【解析】溶液X是无色的,Mn不存在。溶液中加入过量盐酸有气体生成,说明溶液中含有C,生成的气体A为CO2。溶液X中含有C,排除Ag+、Ba2+、Al3+的存在。第②步继续向反应后的溶液中加入过量碳酸氢铵溶液,反应既生成气体,又生成沉淀,说明溶液X中含有Al,Al在第①步加入过量盐酸时发生反应Al+4H+Al3++2H2O,生成的Al3+和HC发生双水解反应:Al3++3HC

Al(OH)3↓+3CO2↑。第③步继续加入过量Ba(OH)2溶液,生成的气体B为NH3,白色沉淀乙中含有BaCO3,还可能含有BaSO4。

答案:(1)CO2　NH3　(2)C、Al、Na+

(3)C+2H+H2O+CO2↑、Al+4H+Al3++2H2O

(4)Al3++3HCAl(OH)3↓+3CO2↑

(5)S　在沉淀乙中加入足量盐酸,若白色沉淀能完全溶解,则X中不存在S;若不完全溶解,则X中存在S

【加固训练】

　　电解法制碱的主要原料是饱和食盐水,由于粗盐水中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、S等杂质,不符合电解要求,因此必须经过精制。某同学设计了一种制备精盐的实验方案,步骤如下(用于沉淀的试剂稍过量):

步骤1:取一定量的粗盐,置于烧杯中,加入足量的水,配成粗盐水;

步骤2:向粗盐水中加入除杂试剂,然后进行过滤,滤去不溶物,再向滤液中加入盐酸调节盐水的pH;

步骤3:将得到的溶液蒸发浓缩、冷却、结晶、过滤、烘干即得精盐。

请回答以下问题:

(1)上述实验中的过滤操作需要烧杯、__________、 ________等玻璃仪器。

(2)步骤2中常用Na2CO3、NaOH、BaCl2作为除杂试剂,则加入除杂试剂的顺序为______________________。 

(3)步骤2中,判断加入BaCl2已过量的方法是 _________________。 

(4)步骤2中,若先用盐酸调节pH再过滤,将会对实验结果产生影响,其原因是_________________________。 

(5)为检验精盐纯度,需配制240 mL 0.2 mol·L-1 NaCl(精盐)溶液,如图是该同学转移溶液的示意图,图中的两处错误是 _____________________。 

若在定容时仰视,则所配溶液的浓度__________0.2 mol·L-1(填“大于”或“小于”);若定容不慎超过刻度线,应采用的处理方法是__ _________。 

【解析】(1)过滤装置由铁架台(含铁圈)、玻璃棒、漏斗、烧杯、滤纸等组成。

(2)本着“除杂不掺杂”的原则,应使杂质变为沉淀或气体或本体物质,故应使Ca2+、Mg2+、Fe3+、S等离子变为沉淀,Ca2+常以碳酸钙形式沉淀,Mg2+可以以氢氧化镁或碳酸镁形式沉淀,Fe3+常以氢氧化铁形式沉淀,S常以硫酸钡形式沉淀。还应注意加入的过量Ba2+要通过加入的Na2CO3除去,过量的C和OH-,可通过过滤后加入盐酸除去,因此Na2CO3、NaOH、BaCl2三种物质的加入顺序,只要满足BaCl2在Na2CO3之前即可。

(3)判断加入BaCl2已过量应先取少量液体,检验其中是否含有Ba2+,可通过加入稀硫酸进行确定。

(4)步骤2中,若先用盐酸调节pH再过滤,则会使难溶碳酸盐CaCO3、BaCO3以及难溶碱Mg(OH)2、Fe(OH)3再发生溶解,故应过滤后再加盐酸。

(5)向容量瓶中转移液体应用玻璃棒引流;图中容量瓶型号不对。

答案:(1)玻璃棒　漏斗

(2)NaOHBaCl2Na2CO3(或BaCl2 NaOHNa2CO3或BaCl2Na2CO3NaOH)

(3)取所得溶液的上层清液少量于试管中,再滴入1～2滴稀硫酸,若溶液变浑浊,则表明BaCl2已过量(或者取所得溶液的上层清液,再滴入1～2滴BaCl2溶液,若溶液未变浑浊,则表明BaCl2已过量)

(4)先加入盐酸,在酸性条件下,会有部分沉淀溶解,从而影响制得的精盐的纯度

　(5)未用玻璃棒引流;未采用250 mL容量瓶　小于　重新配制

14.(22分)(能力挑战题)氢溴酸在医药和石化工业上有广泛用途。下图是模拟工业制备氢溴酸粗品并精制流程:

根据上述流程回答下列问题:

(1)混合①中发生反应的化学方程式为_______________。 

(2)混合①中使用冰水的目的是____________________。 

(3)操作Ⅱ和操作Ⅲ的名称分别是________。操作Ⅲ一般适用于分离________混合物。(选填编号) 

a.固体和液体    b.固体和固体

c.互不相溶的液体   d.互溶的液体

(4)混合②中加入Na2SO3的目的是_____________________。 

(5)纯净的氢溴酸应为无色液体,但实际工业生产中制得的氢溴酸(工业氢溴酸)带有淡淡的黄色。于是甲乙两同学设计了简单实验加以探究:

甲同学假设工业氢溴酸呈淡黄色是因为含Fe3+,则用于证明该假设所用的试剂为______________,若假设成立可观察到的现象为________________________。 

乙同学假设工业氢溴酸呈淡黄色是因为____________________,其用于证明该假设所用的试剂为________。 

【解析】(1)Br2具有强氧化性,在溶液中将SO2氧化为H2SO4,自身被还原为HBr,反应方程式为SO2+Br2+2H2O2HBr+H2SO4。

(2)Br2氧化SO2放出很多热量,溴易挥发,使用冰水,降低体系温度,防止溴蒸发,使反应完全。

(3)由工艺流程可知,操作Ⅱ分离固体与液体,应是过滤;操作Ⅲ为互溶的溶液组分的分离,应是蒸馏。蒸馏一般适用于互溶的液体的分离。

(4)粗品中可能含有未反应的Br2,加入Na2SO3,除去粗品中未反应完的溴。

(5)用KSCN溶液检验Fe3+,取少许溶液滴加KSCN溶液,溶液变成血红色,说明氢溴酸呈淡黄色是因为含Fe3+。由工艺流程可知,溶液中可能含有Br2,可以用CCl4萃取方法检验,取少许溶液加少量CCl4振荡、静置分层,下层呈橙红色,说明氢溴酸呈淡黄色是因为含Br2。

答案:(1)SO2+Br2+2H2O2HBr+H2SO4

(2)降低体系温度,防止溴蒸发,使反应完全

(3)过滤、蒸馏　d

(4)除去粗品中未反应完的溴

(5)KSCN溶液　溶液变成血红色　含有Br2　CCl4