2021高考化學一輪復習 10.4 實驗設(shè)計與評價題組訓練過關(guān)1（含解析）蘇教版

實驗設(shè)計與評價客觀題中的定性實驗方案的評價1.(原創(chuàng))下列由實驗得出的結(jié)論正確的是()選項實驗結(jié)論a向nahco3溶液中滴加稀鹽酸,產(chǎn)生的氣體能使澄清石灰水變渾濁非金屬性:clcb向蔗糖中加入濃硫酸,有機物變黑、體積膨脹,放出有刺激性氣味的氣體濃硫酸具有脫水性和強氧化性c向fecl3溶液中加入銅粉,溶液變藍金屬性:fecud將石蠟油在碎瓷片上加熱,產(chǎn)生的氣體通過溴的四氯化碳溶液,溶液褪色產(chǎn)生的氣體是乙烯【解析】選b。通過最高價氧化物的水化物的酸性來比較非金屬性強弱,該實驗證明酸性hclh2co3,不能比較非金屬性強弱,a錯誤;濃硫酸使蔗糖脫水碳化,再與c反應(yīng)生成co2和so2,說明濃硫酸具有脫水性和強氧化性,b正確;cu與fe3+的反應(yīng)不能比較鐵和銅的金屬性,c錯誤;石蠟油分解產(chǎn)生的使溴的四氯化碳溶液褪色的氣體是烯烴,d錯誤。2.(2020年山東等級考模擬)下列操作能達到相應(yīng)實驗?zāi)康牡氖?)實驗?zāi)康牟僮鱝檢驗綠茶中是否含有酚類物質(zhì)向茶水中滴加fecl3溶液b測定“84”消毒液的ph用潔凈的玻璃棒蘸取少許“84”消毒液滴在ph試紙上c除去苯中混有的少量苯酚向苯和苯酚的混合物中滴加溴水,過濾后分液d實驗室制備乙酸乙酯向試管中依次加入濃硫酸、乙醇、乙酸和碎瓷片,加熱【解析】選a。a選項,酚羥基遇fe3+發(fā)生顯色反應(yīng)。b選項,“84”消毒液的主要成分是次氯酸鈉,是一種強堿弱酸鹽,水解顯堿性,但水解產(chǎn)物具有漂白性,對ph 試紙有漂白作用,可以使用數(shù)字ph計測量。c選項,溴水與苯酚生成的三溴苯酚也可溶于苯中,一般加入氫氧化鈉溶液再進行分液。d選項,正確順序為依次加入碎瓷片、乙醇、濃硫酸、乙酸,再加熱?！練w納提升】表格分析型實驗題的思維模型主觀題中的定性實驗3.(2019黃岡模擬)三硫代碳酸鈉(na2cs3)常用作殺菌劑、沉淀劑。某小組設(shè)計實驗探究三硫代碳酸鈉的性質(zhì)并測定其溶液的濃度。實驗1:探究na2cs3的性質(zhì)步驟操作及現(xiàn)象取少量na2cs3 固體溶于蒸餾水配制成溶液并分成兩等份向其中一份溶液中滴加幾滴酚酞試液,溶液變紅色向另一份溶液中滴加酸性kmno4溶液,紫色褪去(1)h2cs3是_酸(填“強”或“弱”)。(2)已知步驟的氧化產(chǎn)物是so42-,寫出該反應(yīng)的離子方程式_。(3)實驗2:測定na2cs3溶液的濃度,按如圖所示連接好裝置,取100 ml na2cs3溶液置于三頸燒瓶中,打開儀器d的活塞,滴入足量2.0 moll-1稀h2so4,關(guān)閉活塞。已知:na2cs3+ h2so4na2so4+cs2+h2s。cs2和h2s均有毒。cs2不溶于水,沸點46,與co2某些性質(zhì)相似,與naoh作用生成na2cos2和h2o。盛放無水cacl2的儀器的名稱是_。(4)反應(yīng)結(jié)束后打開活塞k,再緩慢通入熱n2一段時間,其目的是_。(5)為了計算na2cs3溶液的濃度,對b中混合物進行過濾、洗滌、干燥、稱重,得19.2 g固體,則a中na2cs3的物質(zhì)的量濃度為_。(6)分析上述實驗方案,還可以通過測定c中溶液質(zhì)量的增加值來計算na2cs3溶液的濃度,若反應(yīng)結(jié)束后將通熱n2改為通熱空氣,計算值_(填“偏高”“偏低”或“無影響”)?！窘馕觥?1)向na2cs3溶液中加入酚酞后,溶液顯紅色,說明溶液中存在cs32-的水解,因此h2cs3為弱酸;(2)由題干信息可知,該反應(yīng)中反應(yīng)物為mno4-和cs32-, 生成物為so42-、mn2+和co2;反應(yīng)過程中,碳元素的化合價不變,mn由+7變?yōu)?2價,得到5個電子,cs32-中s由-2價變?yōu)?6價,失去24個電子,根據(jù)得失電子守恒可得,mno4-和mn2+的系數(shù)為24,cs32-的系數(shù)為5,so42-的系數(shù)為15;由電荷守恒可得,反應(yīng)物中含有h+, 且其系數(shù)為52;由碳原子守恒可得,co2的系數(shù)為5;由h原子守恒可得,生成物中含有h2o,且其系數(shù)為26;據(jù)此可得該反應(yīng)的化學方程式為 5cs32-+24mno4-+52h+5co2+15so42-+24mn2+26h2o;(3)盛放無水cacl2的儀器名稱為干燥管;(4)反應(yīng)結(jié)束后,繼續(xù)通入熱n2的目的是將裝置中殘留的h2s、cs2全部排入后續(xù)裝置中,使其被完全吸收;(5)裝置b中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為cuso4+h2sh2so4+cus,因此b中混合物經(jīng)過濾、洗滌、干燥、稱量后,得到19.2 g固體為cus,其物質(zhì)的量n(cus)=mm=19.2 g96 gmol-1=0.2 mol, 由反應(yīng)的化學方程式可知,n(na2cs3)=n(cus)=0.2 mol,因此na2cs3溶液的濃度c=nv=0.2mol0.1 l=2 moll-1;(6)若將熱n2改為熱空氣,由于空氣中的co2也能被naoh溶液吸收,因此會導致測得cs2的質(zhì)量偏大,由cs2計算所得的n(na2cs3)偏大,最終計算所得溶液的濃度偏高。答案:(1)弱(2)5cs32-+24mno4-+52h+5co2+15so42-+24mn2+26h2o(3)干燥管(4)將裝置中殘留的h2s、cs2全部排入后續(xù)裝置中,使其被完全吸收(5)2.0 moll-1(6)偏高4.(2020廣州模擬)宇宙飛船可用高氯酸銨(nh4clo4)與鋁粉固體混合物做燃料,點燃時,鋁粉被氧化放熱引發(fā)高氯酸銨分解產(chǎn)生多種氣體。某化學興趣小組同學利用下列裝置,對nh4clo4的分解產(chǎn)物進行探究(假設(shè)裝置內(nèi)藥品均足量,部分夾持裝置已省略)。回答下列問題:(1)在實驗過程中發(fā)現(xiàn)裝置c中銅粉由紅色變?yōu)楹谏?說明分解產(chǎn)物中有_(填化學式)。(2)實驗完畢后,取裝置d硬質(zhì)玻璃管內(nèi)的固體物質(zhì)于試管中,滴加蒸餾水,產(chǎn)生能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍色的氣體。判斷實驗過程中裝置d中鎂粉的作用_。(3)通過上述實驗現(xiàn)象的分析,某同學認為產(chǎn)物還應(yīng)有h2o,可能有cl2。該同學認為可能有cl2的理由是_。(4)為了證明h2o和cl2的存在,選擇上述裝置a和下列提供的裝置,進行實驗:按氣流從左至右,裝置的連接順序為a_。物質(zhì)x為_(填化學式)。(5)實驗結(jié)論:高氯酸銨分解產(chǎn)生了上述幾種物質(zhì),則1 mol高氯酸銨完全分解,在200 時生成所有氣體的物質(zhì)的量之和為_mol。(6)實驗開始時,某同學先點燃裝置c、d中的酒精燈,再點燃裝置a中的酒精燈,實驗結(jié)束后,通過稱量裝置d反應(yīng)前后固體質(zhì)量的變化計算高氯酸銨的分解率,計算結(jié)果將_(填“偏大”或“偏小”)?！窘馕觥?1)nh4clo4受熱分解產(chǎn)生的氣體,經(jīng)堿石灰干燥后,能使銅粉由紅色變?yōu)楹谏?說明生成了cuo,所以分解產(chǎn)物中含有o2;(2)產(chǎn)生的能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍色的氣體為氨氣,發(fā)生反應(yīng)為mg3n2+6h2o3mg(oh)3+2nh3,說明d中固體為mg3n2,據(jù)此可判斷nh4clo4受熱分解產(chǎn)物中有n2生成;(3)根據(jù)分析可知,nh4clo4分解產(chǎn)物中含有o2和n2,o2和n2都是氧化產(chǎn)物,根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律,還應(yīng)存在還原產(chǎn)物,從而判斷出氯元素的化合價降低,可能生成氯氣;(4)檢驗水蒸氣和氯氣,應(yīng)該先用h中的物質(zhì)x檢驗水的存在,因此物質(zhì)x為無水硫酸銅;然后再用溴化鉀檢驗氯氣,現(xiàn)象是水溶液變?yōu)槌赛S色;為了防止多余的氯氣污染環(huán)境,還需要使用尾氣吸收裝置,所以按氣流從左至右,裝置的連接順序為ahgf;根據(jù)分析可知,物質(zhì)x為cuso4;(5)根據(jù)以上分析可知,nh4clo4分解生成氮氣、氧氣、氯氣和水,結(jié)合電子守恒、原子守恒配平可得:2nh4clo4n2+4h2o+cl2+2o2,則1 mol高氯酸銨完全分解,在200 時生成所有氣體的物質(zhì)的量之和為12(1 mol+4 mol+1 mol+2 mol)=4 mol;(6)先點燃裝置c、d中的酒精燈,再點燃裝置a中的酒精燈,會使鎂粉與裝置中的氧氣、氮氣反應(yīng),造成產(chǎn)物質(zhì)量偏大,導致計算出的高氯酸銨的分解率偏大。答案:(1)o2(2)證明nh4clo4的分解產(chǎn)物中有n2生成(3)o2和n2都是氧化產(chǎn)物,根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律,還應(yīng)存在還原產(chǎn)物,從而判斷出氯元素的化合價降低,可能生成氯氣(4)hgfcuso4(5)4(6)偏大【歸納提升】定性實驗設(shè)計時需要注意的問題有水蒸氣生成時,先檢驗水蒸氣。涉及易燃氣體時要防爆炸,如h2還原cuo時應(yīng)先通h2排盡裝置中空氣再加熱。制取易吸水、易潮解或易水解的物質(zhì)時,應(yīng)采取措施隔離水蒸氣,防止發(fā)生副反應(yīng)。如制備無水氯化鐵固體時,應(yīng)在制備裝置前后加上防止水蒸氣進入的裝置,營造干燥環(huán)境。易揮發(fā)的液體產(chǎn)物應(yīng)及時冷卻,防止逸出造成損失。對于需要進行轉(zhuǎn)化才能檢測的成分要注意排除干擾。如檢驗co時,應(yīng)先排除co中可能混有的co2,再將co氧化,防止co2的存在干擾后續(xù)檢測。若試題只給出部分藥品和裝置,則應(yīng)給出必要的補充;若給出多余的試劑品種,則應(yīng)進行篩選。注重答題的規(guī)范性,有些題目要求指出試劑的名稱。如無水硫酸銅、澄清石灰水、酸性高錳酸鉀溶液、飽和nahco3溶液等。探究性實驗5.(2019北京高考)化學小組實驗探究so2與agno3溶液的反應(yīng)。(1)實驗一:用如下裝置(夾持、加熱儀器略)制備so2,將足量so2通入agno3溶液中,迅速反應(yīng),得到無色溶液a和白色沉淀b。濃h2so4與cu反應(yīng)的化學方程式是_。試劑a是_。(2)對體系中有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)分析得出:沉淀b可能為ag2so3、ag2so4或二者混合物。(資料:ag2so4微溶于水;ag2so3難溶于水)實驗二:驗證b的成分寫出ag2so3溶于氨水的離子方程式:_。加入鹽酸后沉淀d大部分溶解,剩余少量沉淀f。推斷d中主要是baso3,進而推斷b中含有ag2so3。向濾液e中加入一種試劑,可進一步證實b中含有ag2so3。所用試劑及現(xiàn)象是_。(3)根據(jù)沉淀f的存在,推測so42-的產(chǎn)生有兩個途徑:途徑1:實驗一中,so2在agno3溶液中被氧化生成ag2so4,隨沉淀b進入d。途徑2:實驗二中,so32-被氧化為so42-進入d。實驗三:探究so42-的產(chǎn)生途徑向溶液a中滴入過量鹽酸,產(chǎn)生白色沉淀,證明溶液中含有_;取上層清液繼續(xù)滴加bacl2溶液,未出現(xiàn)白色沉淀,可判斷b中不含ag2so4。做出判斷的理由:_。實驗三的結(jié)論:_。(4)實驗一中so2與agno3溶液反應(yīng)的離子方程式是_。(5)根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)分析,so2與agno3溶液應(yīng)該可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)。將實驗一所得混合物放置一段時間,有ag和so42-生成。(6)根據(jù)上述實驗所得結(jié)論: _?！窘馕觥?1)銅和濃硫酸在加熱的條件下反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水,反應(yīng)的化學方程式為:cu+2h2so4(濃)cuso4+so2+2h2o。由于反應(yīng)時逸出的so2氣體可能帶出少量硫酸,所以試劑a應(yīng)為除雜試劑,可用飽和nahso3溶液。(2)ag2so3溶于氨水得到ag(nh3)2+,離子方程式為:ag2so3+4nh3h2o2ag(nh3)2+so32-+4h2o。推測沉淀d為baso3,加過量稀鹽酸溶解得濾液e和少量沉淀f,則e中可能含有溶解的so2,可加入雙氧水溶液,若加入雙氧水溶液,可以將亞硫酸(或亞硫酸根離子)氧化為硫酸根離子,從而生成白色的硫酸鋇沉淀,則證明b中含有ag2so3。(3)加入過量鹽酸產(chǎn)生白色沉淀,說明含有ag+;ag2so4微溶于水,若產(chǎn)生ag2so4,則溶液中會有微量so42-,加入bacl2產(chǎn)生硫酸鋇沉淀,與實驗現(xiàn)象不符。由實驗三可以得出:實驗一中so2未被氧化;實驗二中so32-被氧化為so42-進入d。(4)根據(jù)以上分析,二氧化硫與硝酸銀溶液反應(yīng)生成亞硫酸銀沉淀,離子方程式為:2ag+so2+h2o ag2so3+2h+。(6)該實驗的結(jié)論為:二氧化硫與硝酸銀溶液既能發(fā)生沉淀反應(yīng)生成亞硫酸銀,又能發(fā)生氧化還原反應(yīng),沉淀反應(yīng)的速率大于氧化還原反應(yīng)的速率。答案:(1)cu+2h2so4(濃)cuso4+so2+2h2o飽和nahso3溶液(2)ag2so3+4nh3h2o2ag(nh3)2+so32-+4h2oh2o2溶液,產(chǎn)生白色沉淀(3)ag+ag2so4溶解度大于baso4,沒有baso4沉淀時,必定沒有ag2so4途徑1不產(chǎn)生so42-,途徑2產(chǎn)生so42-(4)2ag+so2+h2o ag2so3+2h+(6)實驗條件下:so2與agno3溶液生成ag2so3的速率大于生成ag和so42-的速率(或堿性溶液中so32-更易被氧化為so42-)6.(2020石家莊模擬)向硝酸酸化的2 ml 0.1 moll-1 agno3溶液(ph=2)中加入過量鐵粉,振蕩后靜置,溶液先呈淺綠色,后逐漸呈棕黃色,試管底部仍存有黑色固體,過程中無氣體生成。實驗小組同學針對該實驗現(xiàn)象進行如下探究。.探究fe2+產(chǎn)生的原因(1)提出猜想:fe2+可能是fe與_或_反應(yīng)的產(chǎn)物。(2)實驗探究:在兩支試管中分別加入與上述實驗等量的鐵粉,再加入不同的液體試劑,5 min后取上層清液,分別加入相同體積和濃度的鐵氰化鉀溶液液體試劑加入鐵氰化鉀溶液1號試管2 ml 0.1 moll-1agno3溶液無藍色沉淀2號試管_藍色沉淀2號試管中所用的試劑為_。資料顯示:該溫度下,0.1 moll-1的agno3溶液可以將fe氧化為fe2+。但1號試管中未觀察到藍色沉淀的原因可能為_。小組同學繼續(xù)進行實驗,證明了2號試管得出的結(jié)論正確。實驗如下:取100 ml 0.1 moll-1硝酸酸化的agno3溶液(ph=2),加入鐵粉并攪拌,分別插入ph傳感器和no3-傳感器(傳感器可檢測離子濃度),得到如圖圖示,其中ph傳感器測得的圖示為_(填“圖甲”或“圖乙”)。實驗測得2號試管中有nh4+生成,則2號試管中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_。.探究fe3+產(chǎn)生的原因查閱資料可知,反應(yīng)中溶液逐漸變棕黃色是因為fe2+被ag+氧化。小組同學設(shè)計不同實驗方案對此進行驗證。(3)方案一;取出少量黑色固體,洗滌后_(填操作和現(xiàn)象),證明黑色固體中有ag。(4)方案二:按圖連接裝置,一段時間后取出左側(cè)燒杯溶液,加入kscn溶液,溶液變紅。該實驗現(xiàn)象_(填“能“或“不能“)證明fe2+可被ag+氧化,理由為_?！窘馕觥?1)提出猜想:fe2+可能是fe與hno3或agno3反應(yīng)的產(chǎn)物;(2)2號試管中所用的試劑為硝酸酸化的2 ml 0.1 moll-1 agno3的溶液(ph=2),與1為對比實驗;資料顯示:該溫度下,0.1 moll-1的agno3溶液可以將fe氧化為fe2+。但1號試管中未觀察到藍色沉淀的原因可能為該反應(yīng)速率很小或反應(yīng)的活化能較大;反應(yīng)中消耗氫離子,ph變大,則ph傳感器測得的圖示為圖乙;實驗測得2號試管中有nh4+生成,則2號試管中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為no3-+4fe+10h+nh4+4fe2+3h2o;(3)方案一:取出少量黑色固體,洗滌后加入足量稀硝酸加熱將固體全部溶解,再向所得溶液中加入稀鹽酸,產(chǎn)生白色沉淀(或加入足量鹽酸,有黑色固體剩余),證明黑色固體中有ag;(4)方案二:一段時間后取出左側(cè)燒杯溶液,加入kscn溶液,溶液變紅,該實驗現(xiàn)象不能證明fe2+可被ag+氧化,理由為fe2+可能被硝酸氧化或被氧氣氧化。答案:(1)hno3agno3(2)硝酸酸化的2 ml 0.1 moll-1 agno3的溶液(ph=2)該反應(yīng)速率很小或反應(yīng)的活化能較大圖乙no3-+4fe+10h+nh4+4fe2+3h2o(3)加入足量稀硝酸加熱將固體全部溶解,再向所得溶液中加入稀鹽酸,產(chǎn)生白色沉淀(4)不能fe2+可能被硝酸氧化或被氧氣氧化【加固訓練】1.(2020遼寧一模)下列實驗現(xiàn)象與對應(yīng)結(jié)論均正確的是()操作現(xiàn)象結(jié)論akno3和koh混合溶液中加入鋁粉并加熱,試管口放濕潤的紅色石蕊試紙試紙變?yōu)樗{色no3-被還原為nh3b向硅酸鈉溶液中滴加鹽酸溶液變渾濁氯的非金屬性強于硅,故鹽酸能制得硅酸c向體積為100 ml濃度均為0.01 moll-1的nacl和na2cro4的混合溶液中滴加0.01 moll-1的agno3溶液先產(chǎn)生白色沉淀,后產(chǎn)生紅色沉淀(ag2cro4)同溫下,溶度積常數(shù):ksp(agcl)ksp(ag2cro4)d將過量過氧化鈉固體投入紫色石蕊試液中溶液變成藍色過氧化鈉與水反應(yīng)生成氫氧化鈉,溶液呈堿性【解析】選a。kno3和koh混合溶液中加入鋁粉并加熱,發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氨氣,氨氣可使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍,故a正確;鹽酸不是最高價含氧酸,不能由鹽酸、硅酸的酸性比較非金屬性,故b錯誤;沉淀類型不同,不能由現(xiàn)象直接比較ksp,需要計算后比較,故c錯誤;過氧化鈉具有漂白性,可使紫色石蕊試液先變藍后褪色,故d錯誤。2.(2020保定模擬)為了探究no2與過氧化鈉反應(yīng)的情況,甲、乙兩位同學設(shè)計了如下實驗,其裝置如圖。已知:2no2+2naohnano3+nano2+h2o試回答下列問題:(1)儀器a的名稱是_,儀器b的作用是_。(2)裝入藥品前必須檢查裝置的氣密性,具體操作方法是_。(3)試管中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_。(4)實驗過程中,兩