2020高考化学一轮复习第十一章化学实验课时作业31实验方案的设计与评价（含解析） 练习

课时作业31　实验方案的设计与评价时间：45分钟1．(2019·西安模拟)以下各项中，由实验操作及现象不能推出结论的是(　B　)选项实验操作现象结论A将甲烷与氯气在光照条件下反应后的混合气体通入紫色石蕊试液中紫色石蕊试液变红且不褪色混合气体中含有HClB向久置Na2O2粉末中滴加过量的盐酸产生无色气体Na2O2没有变质C将5滴 0.1mol/LNa2CO3溶液分别滴入2 mL 0.1 mol/L醋酸溶液和2 mL 0.1 mol/L硼酸溶液中醋酸溶液中产生气泡，硼酸溶液中无明显现象酸性：醋酸＞碳酸＞硼酸D向FeCl3溶液中滴入几滴30%H2O2有气体产生，一段时间后溶液颜色加深Fe3＋能催化H2O2分解且该分解反应为放热反应　　解析：A.将甲烷与氯气在光照条件下反应生成甲烷的取代物和氯化氢，氯化氢能够使紫色石蕊试液变红，不褪色说明不是氯气的作用的结果，故A正确；B.久置的Na2O2粉末混有碳酸钠，加盐酸生成无色气体中有氧气和二氧化碳，结论不合理，故B错误；C.醋酸中有气泡产生，硼酸中没有气泡产生，说明醋酸可生成碳酸，酸性比碳酸强，可说明酸性：醋酸>碳酸>硼酸，故C正确；D.FeCl3能够催化H2O2分解放出氧气，一段时间后溶液颜色加深，说明双氧水的分解是放热反应，使铁离子的水解平衡发生了移动，故D正确；故选B。2．(2019·张家界模拟)某浅黄色固体XY和焦炭混合，加强热，发生如下反应：先通入氮气，然后点燃Ⅰ、Ⅲ酒精灯，实验中观察到Ⅰ生成银白色金属，Ⅱ、Ⅳ中溶液变浑浊、Ⅲ中黑色粉末变红色粉末。下列推断不正确的是(　C　)A．开始通入氮气的目的是排尽装置中的空气B．XY与焦炭在高温下反应生成CO2和COC．X可能是钠，Y一定是氧元素D．用燃烧法处理Ⅳ排放的尾气解析：开始通入氮气，排尽装置内空气，避免氧元素干扰实验，A项正确；Ⅱ中溶液变浑浊，说明生成了二氧化碳，Ⅲ中黑色粉末变红色，说明有一氧化碳生成，B项正确；XY不可能是过氧化钠，组成不符，碳不能还原过氧化钠生成钠，可能是氧化铅(浅黄色)粉末，C项错误；尾气中一氧化碳可以用燃烧法、收集法、还原法等处理，D项正确。3．(2019·襄阳调研)某实验小组设计如下实验装置(图中夹持装置省略)测定制备的CaCO3粉末的纯度(样品中杂质不与酸反应，反应前装置中的CO2已全部排出)。下列说法错误的是(　C　)A．通入空气的作用是将反应结束后装置中残留的CO2全部鼓入到C装置中被吸收B．A装置和D装置都是为了防止空气中的CO2气体进入C装置而产生误差C．为了防止B中盐酸挥发产生干扰，必须在B、C装置中间加一个装有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶D．若CaCO3样品的质量为x，从C中取出的沉淀洗净干燥后的质量为y，则CaCO3的纯度为×100%解析：根据实验装置图分析，该测定装置的原理是：CaCO3与HCl反应生成CO2，用足量Ba(OH)2溶液吸收反应生成的CO2，由测量的BaCO3沉淀的质量计算CaCO3的纯度。A.为了确保反应生成的CO2全部被Ba(OH)2溶液吸收，实验结束要通入空气将装置中残留的CO2全部鼓入到C装置中被吸收，A项正确；B.A中的NaOH溶液、D中的碱石灰都能吸收空气中CO2，防止空气中的CO2气体进入C装置中产生误差，B项正确；C.因为测量的是BaCO3的质量，所以不必除去HCl，一方面HCl与Ba(OH)2反应不会形成沉淀，另一方面若用NaHCO3吸收HCl会使测得CO2偏高，产生误差，C项错误；D.根据C守恒，样品中CaCO3的质量＝×M(CaCO3)，则CaCO3的纯度为×100%，D项正确；答案选C。4．(2019·湖北省八市联考)NCl3可用于杀菌、消毒，熔点约为－40 ℃，沸点约为71 ℃，不溶于冷水，在热水中会水解。某学习小组用下列实验装置制备少量NCl3并验证NCl3的部分化学性质。已知：NH4Cl(s)＋3Cl2(g)===NCl3(g)＋4HCl(g)。下列说法错误的是(　D　)A．E装置中冷水的作用是冷却使NCl3液化B．F中装有碱石灰，目的是除去尾气中的Cl2和HCl，防止污染空气C．取少许NCl3与水反应后的溶液于试管中，滴加足量NaOH溶液，微热，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，若红色石蕊试纸变蓝，则说明有NH3生成，从而证明NCl3水解D．试剂b、c、d分别为MnO2、浓硫酸、饱和食盐水解析：A为制取Cl2的装置，B中装有饱和食盐水，除去Cl2中的HCl，C中装有浓硫酸，干燥Cl2，D为反应制取装置，E为冷却收集NCl3的装置，F中装有碱石灰，是尾气处理装置，NCl3水解生成NH3和HClO。故选D项。5．(2019·包头第一次模拟)NiS可用作陶瓷和搪瓷的着色剂。NiS在有水存在时能被氧气氧化成Ni(OH)S。将H2S通入稀硫酸酸化的NiSO4溶液中，经过过滤，制得NiS沉淀，装置如图所示：下列对实验的叙述正确的是(　C　)A．在装置A中滴加蒸馏水前通入N2，是为了将H2S赶入C装置中与NiSO4溶液反应B．装置B中盛放浓硫酸C．装置D中的洗涤液应用煮沸过的蒸馏水D．反应结束后继续通入N2可将C装置中产生的沉淀压入过滤沉淀漏斗中解析：A.NiS在有水存在时能被氧气氧化成Ni(OH)S，在装置A中滴加蒸馏水前通入N2，是为了将除去装置中的空气，故A错误；B.硫化氢能够被浓硫酸氧化，故B错误；C.NiS在有水存在时能被氧气氧化成Ni(OH)S，为了防止被氧化，装置D中的洗涤液应用煮沸过的蒸馏水，故C正确；D.反应结束后继续通入N2可将C装置中产生的H2S赶出吸收，防止污染空气，故D错误；故选C。6．(2019·安徽安庆二模)氨基甲酸铵(NH2COONH4)是一种白色固体，可由两种常见气体制取，其易分解、易水解，可用于医药、氨化剂等。某科研小组利用以下装置制备氨基甲酸铵。回答下列问题：(1)写出a中的固体药品的名称____________，制取氨气的原理为__________________________________________________(结合化学方程式并用简要的文字加以说明)。(2)恒压滴液漏斗的作用是__________________。(3)有同学建议CO2发生装置直接改用如下装置代替，你认为他的改进有何优点(试述一种)：________。(4)反应器C中发生反应的化学方程式为______________。(5)双通玻璃管的作用是________；b中溶液的作用是_______。(6)上述制得的氨基甲酸铵可能含有碳酸氢铵、碳酸铵中的一种或两种。设计方案，进行成分探究，请填写表中空格。限选试剂：蒸馏水、稀硝酸、BaCl2溶液、Ba(OH)2溶液、AgNO3溶液、稀盐酸。实验步骤预期现象和结论步骤1：取少量固体样品于试管中，加入蒸馏水至固体溶解。得到无色溶液步骤2：向试管中加入过量的BaCl2溶液，静置。溶液不变浑浊，则证明固体中不含有________。步骤3：取步骤2的上层清液于试管中加入少量的________。溶液变浑浊，则证明固体中含有________。　　解析：由题意结合实验装置可得，三颈烧瓶中产生氨气，锥形瓶中产生CO2，经除杂、干燥后的氨气和CO2在反应器C中反应生成氨基甲酸铵。(1)恒压滴液漏斗中盛有浓氨水，是利用NH3·H2O受热分解产生氨气，所以a中的固体药品可以是新制生石灰或氢氧化钠固体、碱石灰等。(2)a中产生气体，使压强增大，使用恒压滴液漏斗可以平衡漏斗与三颈烧瓶中的压强，使漏斗内液体顺利滴下。(4)氨气和CO2在反应器C中反应生成氨基甲酸铵，化学方程式为2NH3＋CO2===H2NCOONH4。(5)双通玻璃管的作用是防止倒吸；锥形瓶中用稀盐酸与碳酸钙制取二氧化碳，二氧化碳中会有氯化氢气体，所以b的作用是吸收氯化氢气体。(6)碳酸铵能与BaCl2溶液反应生成BaCO3沉淀，碳酸氢铵与BaCl2溶液不反应，所以步骤2中溶液不变浑浊，则证明固体中不含(NH4)2CO3；碳酸氢铵能与Ba(OH)2溶液反应生成BaCO3沉淀，所以步骤3中加入的试剂可以是Ba(OH)2溶液，溶液变浑浊，则证明固体中含有NH4HCO3。答案：(1)新制生石灰(NaOH、碱石灰均可)　CaO＋NH3·H2O===Ca(OH)2＋NH3↑，CaO吸水且放热促进氨气生成(答案合理即可)(2)平衡压强，使漏斗内液体顺利滴下(3)装置简单，无需干燥；低温环境，提高产率(答其中一点即可)(4)2NH3＋CO2===H2NCOONH4(5)防止倒吸　吸收氯化氢气体(6)(NH4)2CO3　Ba(OH)2溶液　NH4HCO37．(2019·河南洛阳二模)为测定某氟化稀土样品中氟元素的质量分数，某化学兴趣小组进行了如下实验。利用高氯酸(高沸点酸)将样品中的氟元素转化为氟化氢(低沸点酸)蒸出，再滴定测量。实验装置如图所示。(1)a的作用是________，仪器d的名称是________。(2)检查装置气密性：_____________________________________(填操作)，关闭k，微热c，导管e末端有气泡冒出；停止加热，导管e内有一段稳定的水柱，说明装置气密性良好。(3)c中加入一定体积高氯酸和m g氟化稀土样品，f中盛有滴加酚酞的NaOH溶液。加热b、c，使b中产生的水蒸气进入c。①下列物质可代替高氯酸的是________(填序号)。A．硝酸  B．盐酸  C．硫酸  D．磷酸②实验中除有HF气体外，可能还有少量SiF4(易水解)气体生成。若有SiF4生成，实验结果将________(填“偏高”“偏低”或“不受影响”)。③若观察到f中溶液红色褪去，需要向f中及时补加NaOH溶液，否则会使实验结果偏低，原因是________。(4)向馏出液中加入V1mL c1 mol·L－1La(NO3)3溶液，得到LaF3沉淀，再用c2 mol·L－1EDTA标准溶液滴定剩余La3＋(La3＋与EDTA按1∶1配合)，消耗EDTA标准溶液V2 mL，则氟化稀土样品中氟的质量分数为______________________________________。(5)用样品进行实验前，需要用0.084 g氟化钠代替样品进行实验，改变条件(高氯酸用量、反应温度、蒸馏时间)，测量并计算出氟元素质量，重复多次。该操作的目的是_________________________。解析：(1)a的作用是平衡压强，防止圆底烧瓶中压强过大，引起爆炸。仪器d的名称是直形冷凝管。(2)检查装置气密性时在b和f中加水，使水浸没a和e的末端，从而形成密闭体系。(3)①此实验是利用高氯酸(高沸点酸)将样品中的氟元素转化为HF(低沸点酸)蒸出。硝酸和盐酸易挥发，A、B项错误；硫酸和磷酸沸点高，难挥发，C、D项正确。②实验中除有HF气体外，可能还有少量SiF4(易水解)气体生成，若有SiF4生成，不影响实验结果。③若观察到f中溶液红色褪去，需要向f中及时补加NaOH溶液，否则会使实验结果偏低，原因是充分吸收HF气体，防止其挥发损失。(5)用样品进行实验前，需要用0.084 g氟化钠代替样品进行实验，改变条件(高氯酸的用量、反应温度、蒸馏时间)，测量并计算出氟元素质量，重复多次，该操作的目的是通过做对比实验，寻找最佳的实验条件。答案：(1)平衡压强　直形冷凝管(2)在b和f中加水，水浸没导管a和e末端(3)①CD　②不受影响③充分吸收HF气体，防止其挥发损失(4)×100%(5)寻找最佳实验条件8．(2019·北京海淀区一模)某实验小组为探究KI与Cu(NO3)2的反应，进行实验一：注：本实验忽略Cu2＋在此条件下的水解。(1)取棕黄色清液，加入少量________溶液(试剂a)，清液变为________色，说明生成了I2。(2)探究生成I2的原因。①甲同学进行如下实验：向2 mL 1 mol·L－1KI溶液中加入1 mL________溶液(硝酸酸化，pH＝1.5)，再加入少量试剂a，观察到与(1)相同的现象。甲同学由此得出结论：实验一中生成I2的原因是酸性条件下，NO氧化了I－。②乙同学认为仅由甲同学的实验还不能得出相应结论。他的理由是该实验没有排除___________________氧化I－的可能性。③若要证明实验一中是NO氧化了I－，应在实验一的基础上进行检验________的实验。(3)探究棕黑色沉淀的组成。①查阅资料得知：CuI为难溶于水的白色固体。于是对棕黑色沉淀的组成提出两种假设：a．CuI吸附I2；b.________吸附I2。为证明上述假设是否成立，取棕黑色沉淀进行实验二： 已知：CuI难溶于CCl4；I2＋2S2O===2I－＋S4O(无色)；Cu＋＋2S2O===Cu(S2O3)(无色)。由实验二得出结论：棕黑色沉淀是CuI吸附I2形成的。②现象iii为__________________________________________。③用化学平衡移动原理解释产生现象ii的原因：___________________________________________________。④由实验二可推知，Cu(NO3)2与KI反应过程中，一定发生反应的离子方程式为______________________________________。解析：(1)此实验的目的是验证发生氧化还原反应产生了I2，利用淀粉遇碘变蓝进行验证，即试剂a为淀粉溶液，清液变为蓝色，说明生成了I2。 (2)①上述实验中Cu2＋有可能氧化I－得到I2，因此需要排除Cu2＋的干扰，可向2 mL 1 mol·L－1KI溶液中加入1 mL 2 mol·L－1KNO3溶液(硝酸酸化，pH＝1.5)，再加入少量淀粉溶液；②溶液中的Cu2＋和溶液中溶解的一部分氧气都有可能氧化I－；③根据实验目的，需要检验NO的还原产物。(3)①根据假设a，Cu2＋的化合价降低到＋1价形成CuI，则也有可能降低到0价形成Cu，因此假设b为Cu吸附I2；②由已知信息知，I2易溶于有机溶剂，而CuI不溶于CCl4，因此实验iii的现象是棕黑色固体颜色变浅，液体变为紫红色；③CuI在溶液中存在沉淀溶解平衡：CuI(s)Cu＋(aq)＋I－(aq)，加入足量Na2S2O3溶液后，S2O与Cu＋反应生成Cu(S2O3)，使c(Cu＋)减小，平衡正向移动，从而使白色沉淀溶解；④因为不考虑Cu2＋的水解，根据实验二，Cu2＋把I－氧化成I2，自身被还原成＋1价的Cu＋，Cu＋与I－结合形成沉淀，因此反应的离子方程式为2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2。答案：(1)淀粉　蓝(2)①2 mol·L－1NaNO3(或KNO3)　②溶液中的Cu2＋，空气中的O2　③NO的还原产物(或NO、NO2等)(3)①Cu　②棕黑色固体颜色变浅，液体变为紫红色③CuI在溶液中存在沉淀溶解平衡：CuI(s)Cu＋(aq)＋I－(aq)，加入足量Na2S2O3溶液后，S2O与Cu＋反应生成Cu(S2O3)，使c(Cu＋)减小，平衡正向移动，从而使白色沉淀溶解④2Cu2＋＋4I－2CuI↓＋I2