2022高三化学（全国版）一轮复习试题：专题二十三　实验方案的设计与评价 2 Word版

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考点 实验方案的设计与评价
1.[2021广东七校联考]根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是( )
2.[2020甘肃重点中学第一次联考]由下列实验操作所得出的现象及结论均正确的是( )
3.[2020河北石家庄摸底考试]下列实验操作所对应的实验现象和实验结论都正确,且具有因果关系的是( )
4.[2021四川成都摸底测试]实验室利用如图所示装置测定水中氢氧元素之比。下列说法错误的是( )
A.①、③、④中依次盛装无水CaCl2、碱石灰、碱石灰
B.需测定实验前后装置②和装置③的质量差
C.结束反应时,应先移走酒精灯,待装置②的玻璃管冷至室温,再关闭活塞K
D.实验后装置②的玻璃管中CuO未全部变红,对实验结果无影响
5.[2020北京朝阳区期中考试]下列实验及现象不能得出所给结论的是( )
6.[新情境]在实验室中,用如图所示装置(尾气处理装置略去)进行下列实验,将①中液体逐滴滴入②中,则预测的现象正确的是( )
7.[2021贵州贵阳期中改编,14分]某化学兴趣小组用如图所示装置探究苯与液溴的反应原理。
请回答下列问题:
(1)仪器M的名称为 。
(2)装置Ⅰ中铁丝除作催化剂外,还可控制反应的进行,使反应停止的操作是 。
(3)装置Ⅰ中生成溴苯的化学方程式为 。
(4)冷凝管的进水口为 (填“a”或“b”);其作用是 。
(5)能验证苯与液溴发生的是取代反应的现象是 。
(6)装置Ⅱ中,若撤去装有苯的小试管,将导管直接插入硝酸银溶液,则对实验目的达成或实验安全会产生什么影响 (写一条)。
(7)装置Ⅲ中反应的离子方程式为 。
8.[13分]一氧化二氯(Cl2O)是次氯酸的酸酐,用作氯化剂,其部分性质如下:
实验室制备原理:2Na2CO3+H2O+2Cl2 2NaCl+2NaHCO3+Cl2O。
现用下列装置设计实验制备少量Cl2O,并探究相关物质的性质。
A B C D E F
(1)若气体从左至右流动,装置连接顺序是A、 (每个装置限用一次)。
(2)装置F中盛装试剂的名称为 。
(3)装置A中反应的离子方程式为 。
(4)当装置D中收集适量液态物质时停止反应,设计简单实验证明装置B中残留固体中含有NaHCO3: 。
(5)实验完成后,取装置E中烧杯内溶液滴加品红溶液,发现溶液褪色。该课题组设计实验探究溶液褪色的原因。
①a= 。
②由上述实验得出的结论是 。
9.[2021广东佛山摸底测试,14分]氢氧化镁是环境友好型的无机阻燃剂。有学者以精制硼镁肥后所得的硫酸镁溶液为原料,通过氨气法制备氢氧化镁。回答下列问题:
(1)请从下列装置中选择一套适于实验室制取氨气的发生装置: 。
根据你的选择,写出装置内发生的制取氨气的化学反应方程式: 。
(2)硼镁肥原料液中含有Fe3+、Fe2+、 Al3+和BO33-等杂质离子,与氨气混合前需先精制。精制过程中需滴入足量的H2O2溶液并调节pH,使Fe2+、H2O2、Mg(OH)2三者互相作用,将Fe2+转化为Fe(OH)3而除去。写出此过程的离子反应方程式: 。
为检验滴入 H2O2溶液后的处理效果,可取处理后的试样液,滴入下列试剂中的 。
A.NaSCN溶液 B.K3[Fe(CN)6]溶液
C.酸性高锰酸钾溶液 D.NaOH溶液
所选择试剂滴入后,若溶液处理被判为不合格,则实验现象为 。
(3)如图为制备实验装置图:
①仪器A的名称是 。
②装置图中的明显错误是 。
③过滤所得氢氧化镁经充分洗涤后,验证其已经洗涤干净的实验操作与现象是 。
(4)已知精制后的MgSO4溶液的浓度为1.0 ml·L-1,取2.0 L该溶液参与反应,所得氢氧化镁质量为87 g,则本次制备产率为 %(保留小数点后1位数字)。
一、选择题(每小题6分,共18分)
1.[原创]下列实验操作对应的现象和结论均正确的是( )
2.[2021辽宁大连名校模拟]某实验小组用如图所示装置制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。已知:K2FeO4为紫色固体,微溶于KOH溶液;具有强氧化性,在酸性或中性溶液中快速产生O2,在碱性溶液中较稳定。制取实验完成后,取C中紫色溶液,加入稀盐酸,产生气体。下列说法不正确的是( )
A.B瓶应盛放饱和食盐水除去Cl2中混有的HCl
B.C瓶中KOH过量更有利于高铁酸钾的生成
C.加盐酸产生气体可说明氧化性:K2FeO4>Cl2
D.高铁酸钾是集氧化、吸附、絮凝、沉淀、灭菌、消毒等特点为一体的优良的水处理剂
3.[2021湖北襄阳五校期中]将SO2分别通入无氧、有氧的浓度均为0.1 ml·L-1的BaCl2溶液和Ba(NO3)2溶液中,探究体系中微粒间的相互作用,实验记录如表所示:
下列说法不正确的是( )
A.曲线a所示溶液pH降低的原因:SO2+H2OH2SO3H++HSO3-
B.曲线c所示溶液中发生反应:2Ba2++O2+2SO2+2H2O2BaSO4↓+4H+
C.与曲线a、b、c对比,可知曲线d所表示的过程中NO3-是氧化+4价硫的主要微粒
D.依据该实验预测0.2 ml·L-1的KNO3溶液(无氧)也可以氧化+4价硫
二、非选择题(共27分)
4.[2021安徽示范高中联考,13分]高纯MnCO3广泛用于电子行业。MnCO3为白色粉末,不溶于水和乙醇(沸点为78.5 ℃),在潮湿环境下易被氧化。
Ⅰ.实验室以MnO2为原料制备MnCO3
(1)制备MnSO4溶液
①主要反应装置如图1所示,缓缓通入经N2稀释的SO2气体,发生反应H2SO3+MnO2MnSO4+H2O。
图1
下列措施中,目的是加快化学反应速率的是 (填字母)。
A.MnO2加入前先研磨
B.搅拌
C.提高混合气中N2比例
②已知实验室制取SO2的原理是Na2SO3+2H2SO4(浓)2NaHSO4+SO2↑+H2O。选择图2所示部分装置与图1装置相连制备MnSO4溶液,应选择的装置的接口连接顺序为 (用箭头连接字母表示)。
图2
③若用空气代替N2进行实验,缺点是 。(酸性环境下Mn2+不易被氧化)
(2)制备MnCO3固体
实验步骤:①边搅拌边向MnSO4溶液中加入饱和NH4HCO3溶液生成MnCO3沉淀,反应结束后过滤;
②……
③在70~80 ℃下烘干得到纯净干燥的MnCO3固体。
步骤②为 , 需要用到的试剂有 、 、 。
Ⅱ.设计实验方案
(3)利用沉淀转化的方法证明Ksp(MnCO3)Fe2+知,被氧化的为碘离子,无法比较氯气与铁离子的氧化性强弱,D项错误。
3.C 将一小块金属钠放入CuSO4溶液中,发生反应:2Na+2H2O2NaOH+H2↑、2NaOH+CuSO4Cu(OH)2↓+Na2SO4,溶液中产生蓝色沉淀而不是红色沉淀,且不能说明Na比Cu活泼,A项错误。向淀粉粉末中加入适量浓硫酸,浓硫酸按照水分子的组成脱去淀粉中的H、O元素,体现了浓硫酸的脱水性,B项错误。向AlCl3溶液中逐滴滴入NaOH溶液,依次发生反应:Al3++3OH-Al(OH)3↓、Al(OH)3+OH-AlO2-+2H2O,故先出现白色沉淀,后沉淀溶解,然后通入CO2气体,依次发生反应:2AlO2-+CO2+3H2O2Al(OH)3↓+CO32-、CO32-+CO2+H2O2HCO3-,故又产生白色沉淀,说明氢氧化铝为两性氢氧化物,但不能溶于碳酸等弱酸中,C项正确。将装满氯水的圆底烧瓶倒置在装有氯水的水槽中,发生反应2HClO2HCl+O2↑,烧瓶中产生的气泡为O2,D项错误。
4.A 盐酸易挥发,且HCl与CuO能反应,装置①中盛装无水CaCl2时不能吸收挥发出的HCl,A项错误;装置②中发生反应H2+CuOCu+H2O,装置③吸收反应生成的水,实验前后装置②的质量差为生成的水中氧元素的质量,实验前后装置③的质量差为生成的水的质量,根据水和氧元素的质量即可计算出生成的水中氢元素的质量,B项正确;为防止生成的Cu再被氧化,实验结束需先移走酒精灯,再停止通氢气,C项正确;由B项分析知,装置②中CuO是否被完全还原对实验结果无影响,D项正确。
5.B 氯水滴入溴化钠溶液中,NaBr溶液变为橙色,说明氧化性Cl2>Br2;溴水滴入NaI溶液中,NaI溶液变为棕黄色,说明氧化性Br2>I2,所以氧化性Cl2>Br2>I2,A项正确。Mg表面有气泡产生,说明镁是正极,不能得出还原性Mg>Al的结论,B项错误。把二氧化碳通入硅酸钠溶液中,有白色沉淀硅酸生成,证明碳酸的酸性强于硅酸,最高价含氧酸的酸性越强,其对应元素的非金属性越强,所以非金属性C>Si,C项正确。金属性越强,金属单质越易与水反应,钾与水反应比钠与水反应更剧烈,证明金属性K>Na,D项正确。
6.D 由于氯水中含有HCl和HClO,故将氯水滴入紫色石蕊溶液中,溶液先变红后褪色,A项错误。NO3-在酸性条件下具有强氧化性,能与Fe2+发生反应:3Fe2++NO3-+4H+3Fe3++NO↑+2H2O,溶液颜色由浅绿色变为黄色,同时有气泡产生,B项错误。常温下铝遇到浓硝酸会发生钝化,不会产生红棕色气体,C项错误。氢硫酸与硫酸铜溶液发生反应:H2S+CuSO4CuS↓+H2SO4,生成黑色不溶于水的CuS沉淀,D项正确。
7.(1)分液漏斗(1分) (2)将铁丝拔出液面(1分) (3)+Br2(2分) (4)a(2分) 冷凝回流苯和液溴,减少原料损失(2分) (5)AgNO3溶液中有淡黄色沉淀生成(2分) (6)没有苯,溴蒸气进入溶液也会出现淡黄色沉淀,无法确认HBr存在(2分) (7)H++ OH-H2O(2分)
【解析】 (1)由题图知,仪器M是分液漏斗。(2)装置Ⅰ中,要使反应停止,让Fe和苯与液溴的混合溶液分离即可,故需将铁丝拔出液面。(3)苯和液溴在Fe作催化剂的条件下发生取代反应:+Br2。(4)冷凝管中冷凝水的流向是自下而上,故冷凝管的进水口为 a;苯和液溴都是易挥发物质,用冷凝管冷凝回流苯和液溴,可减少原料损失。(5)要证明苯与液溴发生了取代反应,只需证明反应生成了HBr即可,HBr气体不溶于苯,能与硝酸银溶液反应生成AgBr沉淀,因此能说明苯与液溴发生了取代反应的现象是装置Ⅱ中AgNO3溶液内出现淡黄色沉淀。(6)若将导管直接插入AgNO3溶液,则挥发出来的Br2也会进入溶液和AgNO3发生反应生成淡黄色沉淀AgBr,无法确认HBr存在,使用装有苯的小试管的目的就是吸收挥发出的Br2,排除实验干扰。(7)装置Ⅲ为尾气处理装置,主要作用是吸收装置Ⅱ中未被完全吸收的HBr,故HBr和NaOH反应的离子方程式为H++OH- H2O。
8.(1)F、B、C、D、E(2分) (2)饱和食盐水(2分) (3)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O(2分) (4)取装置B中残留固体少许于试管中,加蒸馏水溶解,滴加过量BaCl2溶液,振荡静置,取上层清液于另一试管中,再滴加Ba(OH)2溶液,若有白色沉淀生成,则证明装置B中残留固体中含有NaHCO3(合理即可)(3分) (5)①5.0(2分) ②其他条件相同,碱性越强,次氯酸钠溶液的漂白能力越弱(或次氯酸钠溶液中起漂白作用的是HClO)(2分)
【解析】 (1)根据题图分析可知装置的连接顺序为A、F、B、C、D、E。(2)装置F中盛装饱和食盐水,其作用是除去氯气中的HCl气体。(3)装置A中浓盐酸与MnO2在加热条件下反应生成氯气,其离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。(4)装置B中氯气与潮湿的碳酸钠在加热条件下反应生成氯化钠、碳酸氢钠和一氧化二氯,为证明残留固体中含有碳酸氢钠,需先将装置B中残留固体溶于蒸馏水,滴加过量的BaCl2溶液,排除碳酸钠的干扰,然后取上层清液再滴加Ba(OH)2溶液,观察是否有白色沉淀生成,若有白色沉淀生成,则证明装置B中残留固体中含有碳酸氢钠。(5)①实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液的总体积应相同,均为10.0 mL,故a为5.0。②由表中数据分析知,在其他条件相同时,溶液的碱性越强,次氯酸钠溶液的漂白能力越弱。
9.(1)A(1分) NH3·H2O+CaO Ca(OH)2+NH3↑(2分) 或D(1分) Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O(2分) (2)2Mg(OH)2+2Fe2++H2O22Fe(OH)3+2Mg2+(2分) B(1分) 生成蓝色沉淀(2分) (3)①三颈烧瓶(1分) ②导管末端插入烧杯溶液液面以下(1分) ③取少量最后一次洗涤液于试管中,滴入足量的稀盐酸,再滴入1~2滴BaCl2溶液,振荡,静置,没有明显变化,则证明已洗涤干净(或取少量最后一次洗涤液于试管中,滴入足量的NaOH溶液,微热,试管口湿润的红色石蕊试纸无变化,则证明已洗涤干净)(2分) (4)75.0(2分)
【解析】 (1)实验室制取氨气可以用浓氨水与氧化钙反应,发生装置可以选择A,对应反应的化学方程式为NH3·H2O+CaOCa(OH)2+NH3↑,也可用氯化铵与氢氧化钙反应,发生装置可选用D,对应反应的化学方程式为Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O。(2)H2O2先将Fe2+氧化为Fe3+,然后加入Mg(OH)2调节溶液的pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,反应的离子方程式为2Mg(OH)2+2Fe2++H2O22Fe(OH)3+2Mg2+;如果用H2O2溶液处理不合格,则溶液中仍有Fe2+,检验Fe2+可用K3[Fe(CN)6]溶液,实验现象是生成蓝色沉淀。(3)①仪器A为三颈烧瓶。②由于NH3极易溶于水,处理尾气时应注意防倒吸。③验证氢氧化镁是否洗涤干净可以检验最后一次洗涤液中是否存在SO42-或NH4+,方法为取少量最后一次洗涤液于试管中,滴入足量的稀盐酸,再滴入1~2滴BaCl2溶液,振荡,静置,若没有明显变化,则证明已洗涤干净,或取少量最后一次洗涤液于试管中,滴入足量的NaOH溶液,微热,试管口湿润的红色石蕊试纸无变化,则证明已洗涤干净。(4)根据Mg元素守恒,可得理论上2 ml MgSO4可生成116 g 氢氧化镁,实际上生成氢氧化镁的质量为87 g,则其产率为87116×100%=75.0%。
1.D 溴乙烷与氢氧化钠的乙醇溶液共热,挥发出来的乙醇蒸气能使酸性高锰酸钾溶液褪色,所以不能根据溶液褪色得出溴乙烷与乙醇溶液共热生成了乙烯,选项A错误;向蔗糖中加入浓硫酸,蔗糖被炭化,生成的C与浓硫酸反应产生的酸性气体为SO2和CO2,SO2具有漂白性但不能使红色石蕊试液褪色,选项B错误;向饱和Na2CO3溶液中加少量BaSO4粉末,溶液中c(CO32-)>c(SO42-),当c(CO32-)·c(Ba2+)>Ksp(BaCO3),就会有BaCO3沉淀产生,但不能根据BaCO3的生成判断出Ksp(BaSO4)>Ksp(BaCO3),选项C错误;取少量酸催化后的淀粉水解液于试管中,先加入过量NaOH溶液中和酸,再加少量碘水,因为碘可以与过量的NaOH溶液反应,若碘反应后没有剩余,即使有淀粉存在,溶液也不会变蓝,故不能判断淀粉是否完全水解,选项D正确。
2.C 盐酸易挥发,制得的氯气中含有氯化氢气体,B瓶应盛放饱和食盐水除去Cl2中混有的HCl,选项A正确;高铁酸钾在碱性溶液中较稳定,故KOH过量有利于其生成,选项B正确;根据题给信息可知,加盐酸产生的气体也可能是氧气,选项C不正确;高铁酸钾是集氧化、吸附、絮凝、沉淀、灭菌、消毒等特点为一体的优良的水处理剂,选项D正确。
3.C 曲线a表示在无氧环境下,氯化钡溶液pH变化较小,说明二氧化硫转化为亚硫酸,溶液pH降低的原因是SO2+H2OH2SO3H++HSO3-,A项正确;曲线c所示溶液pH明显降低,且有白色沉淀生成,说明溶液中O2将+4价硫氧化为+6价硫,反应的离子方程式是2Ba2++O2+2SO2+2H2O2BaSO4↓+4H+,B项正确;氯化钡溶液和硝酸钡溶液在有氧环境下,pH变化几乎相同,所以不能说明曲线d所表示的过程中NO3-是氧化SO2的主要微粒,C项错误;0.1 ml·L-1的Ba(NO3)2溶液在无氧环境下可以氧化二氧化硫,依据该实验预测0.2 ml·L-1的KNO3溶液(无氧环境)也可以氧化SO2,D项正确。
4.(1)①AB(2分) ②(也可以是a→h,c→f)(2分) ③空气中的O2能氧化H2SO3,使SO2利用率下降(2分) (2)洗涤(2分) 水(1分) 盐酸酸化的BaCl2溶液(1分) 乙醇(1分) (3)向NiSO4溶液中滴加几滴Na2CO3溶液,生成浅绿色沉淀,再滴加MnSO4溶液,沉淀变成白色(其他合理答案也可)(2分)
【解析】 (1)①研磨MnO2、搅拌均可以增大反应接触面积,加快反应速率,提高混合气中N2比例,会造成二氧化硫的浓度减小,从而使反应速率减小,故选AB。②由反应原理知,制备二氧化硫的装置不需要加热,氮气与二氧化硫混合后在三颈烧瓶中充分反应,最后进行尾气处理,防止尾气中二氧化硫污染空气,故装置接口的连接顺序为(也可以是a→h,c→f)。③制备MnSO4的原理为H2SO3+MnO2MnSO4+H2O,若用空气代替N2进行实验,则空气中的氧气能与亚硫酸反应生成硫酸,二氧化硫利用率降低。(2)步骤②为洗涤,根据MnCO3为白色粉末,不溶于水和乙醇,在潮湿环境下易被氧化,知应先用水洗涤再用乙醇洗涤,为检验洗涤是否干净,可取最后一次用水洗涤的洗涤液,加入盐酸酸化的氯化钡溶液,看是否生成BaSO4白色沉淀,若无沉淀生成,则证明洗涤干净。(3)先向少量NiSO4溶液中滴加几滴Na2CO3溶液,生成浅绿色沉淀,再滴加MnSO4溶液,沉淀变成白色,则可证明Ksp(MnCO3)Br2>I2
还原性:Mg>Al
非金属性:C>Si
金属性:K>Na
选项
①中的物质
②中的物质
预测②中的现象
A
氯水
紫色石蕊溶液
溶液变成红色
B
盐酸
硝酸亚铁溶液
无明显现象
C
浓硝酸
用砂纸打磨过的铝条
产生红棕色气体
D
氢硫酸
硫酸铜溶液
有黑色沉淀产生
物理性质
化学性质
常温下是棕黄色有刺激性气味的气体。
熔点:-120.6 ℃。沸点:2.0 ℃
不稳定,接触一般有机物易爆炸;易溶于水,同时反应生成次氯酸
序
号
0.1 ml·L-1
NaClO
溶液体积/mL
0.1 ml·L-1
NaCl
溶液体积/mL
0.1 ml·L-1
NaOH
溶液体积/mL
H2O的
体积/mL
品红
溶液
现象
Ⅰ
5.0
0
0
5.0
3滴
较快
褪色
Ⅱ
0
5.0
a
0
3滴
不褪色
Ⅲ
5.0
0
5.0
0
3滴
缓慢
褪色
选项
实验操作
现象
结论
A
将溴乙烷与氢氧化钠的乙醇溶液共热产生的气体通入酸性高锰酸钾溶液
溶液褪色
溴乙烷与氢氧化钠的乙醇溶液共热生成了乙烯
B
向蔗糖中加入浓硫酸,并将所得气体通入紫色石蕊试液
紫色石蕊试液先变红后褪色
蔗糖与浓硫酸反应产生了具有漂白性的酸性气体
C
室温下,向饱和Na2CO3溶液中加少量BaSO4粉末,过滤、洗涤,向洗净的沉淀中加稀盐酸
沉淀部分溶解且有无色无味气体产生
Ksp(BaCO3)