化學實驗方案的設(shè)計與評價(A) 專題訓練及答案

1、化學實驗方案的設(shè)計與評價 (a) 專題訓練及答案一、選擇題(本題包括 6 小題,每題 7 分,共 42 分)1.(2018銀川模擬)下列“試劑”和“試管中的物質(zhì)”不能完成“實驗?zāi)康摹钡氖?( )實驗?zāi)康脑噭┰嚬苤械奈镔|(zhì)a 羥基對苯環(huán)的活性有影響 飽和溴水b 甲基對苯環(huán)的活性有影響 酸性 kmno 溶液4苯 苯酚溶液1 苯2 甲苯c苯分子中沒有碳碳雙鍵 br 的 ccl 溶液2 41 苯2 乙烯d碳酸的酸性比苯酚強 石蕊溶液 苯酚溶液碳酸溶液【解析】選 b。a 選項,飽和溴水與苯進行萃取、與苯酚生成三溴苯酚沉淀,驗證了羥基對苯環(huán)活性的影響。b 選項,酸性 高錳酸鉀與甲苯反應(yīng)生成苯甲酸,溶液褪色,

2、驗證苯環(huán)對甲基活性的影響。c 選項,乙烯能使溴的四氯化碳溶液褪色,而苯 不能,證明苯中無碳碳雙鍵。d 選項,碳酸能使石蕊變色,苯酚不能使石蕊變色,證明碳酸的酸性強于苯酚的酸性。 2.為落實“五水共治”,某工廠擬綜合處理含 n 錯誤！未找到引用源。廢水和工業(yè)廢氣(主要含 n 、co 、so 、no、co,2 2 2不考慮其他成分),設(shè)計了如下流程:下列說法不正確的是 ( )a.固體 1 中主要含有 ca(oh) 、caco 、caso2 3 3b. x 可以是空氣,且需過量c. 捕獲劑所捕獲的氣體主要是 cod. 處理含 n 錯誤！未找到引用源。廢水時,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 n 錯誤！未找到引

3、用源。+n 錯誤！未找到引用源。 n +2h o2 2【解析】選 b。廢氣中 co 、so 能與石灰乳反應(yīng)生成 caco 、caso ,故 a 項正確;氣體 1 是不能被過量石灰乳吸收的 no、2 2 3 3co 和氮氣,no 和 no 按 11 的體積比能與 naoh 溶液反應(yīng)生成亞硝酸鈉,所以 x 可以是空氣,但不能過量,過量會使 no2 2的量增加,從而有 nano 生成,故 b 項錯誤;氣體 2 的成分為 n 和 co,因此捕獲劑所捕獲的氣體主要是 co,故 c 項正確;含3 2n 錯誤！未找到引用源。廢水用 nano 溶液處理后得到無污染的氣體,因此會生成 n ,其反應(yīng)的離子方程式為

4、 n 錯誤！未2 2找到引用源。+n 錯誤！未找到引用源。 n +2h o,故 d 項正確。2 23.(2018撫順模擬)下列有關(guān)化學實驗的設(shè)計合理的是 ( )a. 向氯化亞鐵溶液中滴加酸性高錳酸鉀溶液,證明溶液中含有 fe2+b. 采用蒸餾的方法分離碘的四氯化碳溶液c. 用鹽酸與碳酸鈣反應(yīng),比較氯和碳的非金屬性d. h s 氣體通入 cuso 溶液,比較氫硫酸和硫酸的酸性2 4【解析】選b。a.向氯化亞鐵溶液中滴加酸性高錳酸鉀溶液,氯離子也能被氧化而使溶液褪色,不能證明溶液中含有 fe2+,a 錯誤;b.碘和四氯化碳的沸點相差較大,采用蒸餾的方法分離碘的四氯化碳溶液,b 正確;c.鹽酸不是最

5、高價含氧酸,不能 比較氯和碳的非金屬性,c 錯誤;d.h s 氣體通入 cuso 溶液生成硫化銅和硫酸,不能據(jù)此說明氫硫酸比硫酸的酸性強,硫2 4酸的酸性強于 h s,d 錯誤。2【加固訓練】下列實驗現(xiàn)象和結(jié)論相對應(yīng)且正確的是 ( )選項 實驗現(xiàn)象結(jié)論- 1 -24a向某鈉鹽中滴加鹽酸 ,產(chǎn)生氣 體再通入品紅溶液品紅溶液褪色 該鈉鹽為 na so 或 nahso2 3 3bc向 febr 溶液中加入少量氯 ccl 層無色 , 水層變?yōu)樽卣f明 fe2+的還原性強于 br-水,再加 ccl 振蕩,靜置 黃色4鋁熱劑溶于足量稀鹽酸再滴出現(xiàn)紅色 鋁熱劑中一定含有氧化鐵加 kscn 溶液用濃鹽酸和石灰石

6、反應(yīng)產(chǎn)生d 的氣體直接通入 na sio 溶液 na sio 溶液變渾濁2 3 2 3中證明碳元素的非金屬性大于硅元素【解析】選 b。a 選項中除了 na so 或 nahso ,可能還有硫代硫酸鹽等,a 錯誤;b.向 febr 溶液中加入少量氯水,再加 ccl2 3 3 2 4振蕩,ccl 層無色,水層變?yōu)樽攸S色,說明加入少量氯水,只有亞鐵離子被氧化,則說明 fe2+的還原性強于 br-,b 正確; c. 4鋁熱劑溶于足量稀鹽酸再滴加 kscn 溶液出現(xiàn)紅色,說明存在 fe3+,不一定是氧化鐵,c 錯誤;d.用 濃鹽酸和石灰石反應(yīng)產(chǎn) 生的氣體直接通入 na sio 溶液中, na sio 溶

7、液變渾濁,也可能是濃鹽酸揮發(fā)的氯化氫與 na sio 溶液形成的,故 d 錯誤。2 3 2 3 2 34.用下圖所示實驗裝置進行相應(yīng)實驗,不能達到實驗?zāi)康牡氖?( )a. 圖所示裝置用于 cu 和濃硝酸可制取 nob. 裝置可用于實驗室制備 cl2c.用圖所示裝置,分離 ccl 萃取碘水中的 i 后的有機層和水層4 2d.用圖所示裝置,可以證明氧化性:cl br i2 2 2【解析】選 d。cu 和濃硝酸反應(yīng)生成 no ,no 可以與水反應(yīng)生成 no,故可以用此裝置制取 no,a 正確;高錳酸鉀具有強氧2 2化性,在常溫下就可以把濃鹽酸氧化為氯氣,故可用于實驗室制備 cl ,b 正確;d 項,

8、cl 也能將 ki 氧化,無法證明氧化性2 2br i 。2 25.通過實驗、觀察、類比、推理等方法得出正確的結(jié)論是化學學習的方法之一。對下列反應(yīng)實驗現(xiàn)象的推斷或解釋正 確的是 ( )選項操作實驗現(xiàn)象解釋a向某鉀鹽中滴加濃鹽酸,產(chǎn)生氣體再通 入品紅溶液品紅溶液褪色 該鉀鹽為 k so 或 khso2 3 3b鋁熱劑溶于足量稀鹽酸再滴加 kscn 溶 液出現(xiàn)紅色鋁熱劑中一定含有氧 化鐵cd將少量溴水加入 ki 溶液中,再加入 ccl ,振蕩,靜置4將足量過氧化鈉固體投入紫色石蕊試液 中下層液體呈紫色 氧化性:br i2 2過氧化鈉與水反應(yīng)生溶液變成藍色 成氫氧化鈉,溶液呈堿性【解析】選 c。向高

9、錳酸鉀中滴加濃鹽酸能生成氯氣,氯氣漂白品紅溶液,鉀鹽不一定是亞硫酸鹽,故 a 錯誤;鋁熱劑中可 能含有四氧化三鐵,故 b 錯誤;下層液體呈紫色說明溴置換出碘化鉀中的碘單質(zhì),故 c 正確;由于過氧化鈉具有強氧化性, 將足量過氧化鈉固體投入紫色石蕊試液中,溶液先變成藍色再褪色,故 d 錯誤。6.(能力挑戰(zhàn)題)某學習小組設(shè)計實驗探究 no 與銅粉的反應(yīng)并檢驗 no,實驗裝置如圖所示(夾持裝置略)。實驗開始前, 向裝置中通入一段時間的 n ,排盡裝置內(nèi)的空氣。2- 2 -已知:在溶液中 feso +no fe(no)so (棕色),該反應(yīng)可用于檢驗 no。下列說法不正確的是( )4 4a. 裝置 f、

10、i 中的試劑依次為水、硫酸亞鐵溶液b. 若觀察到裝置 h 中紅色粉末變黑色,則 no 與 cu 發(fā)生了反應(yīng)c. 實驗結(jié)束后,先熄滅酒精燈,再關(guān)閉分液漏斗的活塞d. 裝置 j 收集的氣體中一定不含 no【解析】選 d。稀硝酸與銅反應(yīng)生成一氧化氮,能夠被氧氣氧化,因此實驗前需要通入氮氣,排盡裝置中的空氣,硝酸具有 揮發(fā)性,生成的一氧化氮中混有少量硝酸蒸氣,可以通過水吸收后再干燥,探究干燥的一氧化氮加熱時與銅的反應(yīng),未反 應(yīng)的 no 可以利用硫酸亞鐵溶液檢驗。根據(jù)上述分析,裝置 f、i 中的試劑依次為水、硫酸亞鐵溶液,故 a 正確;若觀察到 裝置 h 中紅色粉末變黑色,說明 no 與 cu 發(fā)生了反

11、應(yīng),故 b 正確;實驗結(jié)束后,為了防止倒吸,需要先熄滅酒精燈,再關(guān)閉 分液漏斗的活塞,停止通入 no,故 c 正確;由于 feso +no fe(no)so (棕色)為可逆反應(yīng),裝置 j 收集的氣體中可能含4 4有 no,故 d 錯誤。二、非選擇題(本題包括 3 小題,共 58 分)7.(19 分)新型材料納米級鐵粉與普通鐵粉具有不同的性質(zhì)。已知:在不同溫度下,納米級鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的固體產(chǎn)物 不同:溫度低于 570 時生成 feo,高于570 時生成 fe o 。某實驗小組利用如圖所示裝置對納米級鐵粉與水蒸氣的反應(yīng)進行了探究。回答下列問題:3 4實驗一:納米級鐵粉與水蒸氣的反應(yīng)(1)裝置 c

12、 的作用是_。實驗過程中,應(yīng)先點燃_(填“酒精燈”或“酒精噴燈”)。 (2)不能撤除收集氣體產(chǎn)物裝置 b 的原因是 _。實驗二:固體產(chǎn)物的定性探究為探究實驗結(jié)束后試管內(nèi)的固體物質(zhì)成分,進行了下列實驗:實驗步驟實驗操作實驗現(xiàn)象將反應(yīng)后的黑色粉末 x(假定成分分布均 勻)取出少量 ,放入另一試管中 ,加入足量鹽酸,微熱黑色粉末逐漸溶解 , 溶液呈淺綠色 ;有少量 氣泡產(chǎn)生向?qū)嶒炛械玫降娜芤旱渭訋椎?kscn 溶 液,振蕩溶液沒有出現(xiàn)紅色(3) 甲同學認為該條件下反應(yīng)的固體產(chǎn)物為 feo。則納米級鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的化學方程式是 _。(4) 乙同學認為該結(jié)論不正確,他的理由是_(用離子方程式表示)。實

13、驗三:固體產(chǎn)物的定量分析(5)丙同學認為該條件下反應(yīng)的固體產(chǎn)物為 feo 和 fe o 。并將一定量上述實驗中得到的溶液 b 進行實驗,對生成的黑3 4色粉末 x 中的 feo 和 fe o 的質(zhì)量進行測定,實驗流程如下圖3 4- 3 -1 溶液 b 中的陽離子有_。2 黑色粉末 x 中鐵的氧化物的質(zhì)量分別是 m(feo)=_g,m(fe o )=_g。3 4【解析】(1)反應(yīng)物為鐵和水蒸氣,則裝置 c 用于制備水蒸氣。反應(yīng)時,應(yīng)先點燃酒精燈,為反應(yīng)體系提供穩(wěn)定的水蒸氣 氣流。(2) 水蒸氣與鐵粉在酒精噴燈加強熱下生成四氧化三鐵和氫氣;因為氫氣在空氣中比重達到一定程度,遇明火就會發(fā)生 爆炸,所

14、以用裝置 b 收集氫氣。(3) 已知本實驗中產(chǎn)物為 feo 和氫氣,則反應(yīng)的化學方程式為 fe+h o(g)2feo+h 。2(4)有氣泡冒出,說明鐵有剩余,故可能是剩余的鐵將三價鐵離子還原為亞鐵離子,所以不能證明產(chǎn)物為氧化亞鐵,反應(yīng) 的離子方程式為 fe+2h+ 2fe2+h ,2fe3+fe 3fe2+。2(5)由流程圖可知,溶液 b 含有生成的 fe2+、fe3+;加氯水把 fe2+氧化為 fe3+,再加氫氧化鈉生成氫氧化鐵,灼燒得到 d(氧化 鐵);若加銅粉,溶液 f 中含有 fe2+、cu2+,加氯水把 fe2+氧化為 fe3+,再加氫氧化鈉生成氫氧化鐵、氫氧化銅沉淀,灼燒得 到固體

15、 g(fe o 和 cuo 混合物)。2 3溶液 b 中的陽離子有 feo 和 fe o 分別與鹽酸反應(yīng)生成的 fe2+、fe3+以及過量鹽酸中的 h+。3 4紅棕色固體 d 為 fe o ,其物質(zhì)的量 n(fe o )=0.025 mol,由此可知 feo 和 fe o 中 n(fe2+)+n(fe3+)=2n(fe o )=0.05 mol,2 3 2 3 3 4 2 3固體 g 為 fe o 和 cuo 混合物,則 cuo 的質(zhì)量 m(cuo)=5.2 g-4.0 g=1.2 g,n(cuo)=0.015 mol,根據(jù) 2fe3+cu2 3cu2+2fe2+,n(fe3+)=0.015

16、mol2=0.03 mol,則 n(fe2+)=0.05 mol-0.03 mol=0.02 mol,設(shè) feo 的物質(zhì)的量為 x mol,fe o 的物質(zhì)的量為 y mol,則有錯誤！未找到引用源。求得錯誤！未找到引用源。3 4因此 m(feo)=0.005 mol80 gmol-1=0.4 g,m(fe o )=0.015 mol232 gmol-1=3.48 g。3 4答案:(1)制取水蒸氣 酒精燈(2) 氫氣遇明火可能發(fā)生爆炸(3) fe+h o(g) feo+h2 2(4)fe+2h+ 2fe2+h ,2fe3+fe 3fe2+2(5)fe3+、fe2+、h+ 0.4 3.488.(

17、19 分)下圖 5 個裝置都是中學化學中常見的實驗裝置,某學習小組的同學欲用這些裝置進行常見物質(zhì)的制取并探究 其性質(zhì)(圖中 a、b、c 表示止水夾),請對其進行完善或評價,試回答下列問題:(1)將 a、c、e 相連后,以濃鹽酸和_(填寫名稱)為原料制取 cl ,儀器乙的名稱是_。寫出裝置 e 發(fā)生反應(yīng)2的離子方程式_。(2)將 b、d、e 裝置相連接(打開止水夾 a 和止水夾 b,關(guān)閉止水夾 c),在 b 中盛裝濃硝酸和銅片(將銅片放在有孔塑料板 上),可制得 no 。一段時間后,欲用 d 裝置探究 no 與水的反應(yīng),其操作步驟為先_,再2 2_以使燒杯中的水進入試管丁,觀察現(xiàn)象。(3)利用(

18、1)中裝置和藥品,在丙中加入適量水,即可制得氯水。將所得氯水分為兩份,進行、兩個實驗,實驗操作、 現(xiàn)象、結(jié)論如下:實驗序號實驗操作現(xiàn)象結(jié)論 將所得氯水滴入品紅溶液 品紅溶液褪色 氯氣與水反應(yīng)的產(chǎn)物有漂白性 向所得氯水中加入碳酸氫 有無色氣泡產(chǎn)生 氯氣與水反應(yīng)至少產(chǎn)生一種酸性強于碳酸- 4 -鈉粉末的物質(zhì)實驗獲得結(jié)論是否合理?_(填“合理”或“不合理”)。若選“不合理”,請說明理由(若選“合理”,則無需 填寫理由):_。實驗獲得結(jié)論是否合理_(填“合理”或“不合理”)。若選“不合理”,請說明理由(若選“合理”,則無需填 寫理由):_。(4)利用(1)中裝置還可設(shè)計一個簡單的實驗比較 cl-和 s

19、2-的還原性強弱。則 c 中所加試劑及現(xiàn)象是 _。【解析】(1)實驗室用濃鹽酸與二氧化錳加熱反應(yīng)制取氯氣;儀器乙的名稱是圓底燒瓶;裝置 e 發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 cl +2oh- cl-+clo-+h o。2 2(2)使燒杯中的水進入試管丁,需要丁中的壓強減小,所以關(guān)閉 a、b,打開 c;雙手緊握(或微熱)試管丁,丁中的壓強先增 大,使 no 逸出與水接觸后,丁內(nèi)的壓強減小,燒杯中的水進入試管丁中。2(3) 實驗獲得結(jié)論不合理,氯水中含有氯氣,未證明干燥氯氣是否有漂白性的前提下判斷氯氣與水反應(yīng)的產(chǎn)物有漂白 性,是不合理的;實驗獲得結(jié)論是不合理的,因為制取的氯氣中含有 hcl,未經(jīng)除雜得到的氯

20、水中含有 hcl,與碳酸氫鈉 反應(yīng)有氣泡產(chǎn)生,不能判斷氯氣與水反應(yīng)至少產(chǎn)生一種酸性強于碳酸的物質(zhì)。(4) 利用(1)中裝置還可設(shè)計一個簡單的實驗比較 cl-和 s2-的還原性強弱,裝置 c 中的試劑是 na s 溶液,氯氣與 na s 反應(yīng)2 2生成淡黃色的 s 單質(zhì),所以若 c 中有淡黃色沉淀產(chǎn)生,證明 s2-的還原性大于 cl-的還原性。答案:(1)二氧化錳 圓底燒瓶 cl +2oh- cl-+clo-+h o2 2(2)關(guān)閉 a、b,打開 c 雙手緊握(或微熱)試管丁,使 no 逸出與水接觸(或其他合理答案)2(3) 不合理 沒有事先證明干燥的氯氣無漂白性 不合理 制取的氯氣中含有 hc

21、l 氣體,hcl 溶于水后能與碳酸氫鈉反 應(yīng)產(chǎn)生氣泡(4) na s 溶液(或其他合理答案);產(chǎn)生淡黃色沉淀29.(20 分)(能力挑戰(zhàn)題)工業(yè)制得的氮化鋁(aln)產(chǎn)品中常含有少量 al c 、al o 、c 等雜質(zhì)。某同學設(shè)計了如下實驗分4 3 2 3別測定氮化鋁(aln)樣品中 aln 和 al c 的質(zhì)量分數(shù)(忽略 nh 在強堿性溶液中的溶解)。4 3 3(1)實驗原理al c 與硫酸反應(yīng)可生成 ch 。4 3 4aln 溶于強酸產(chǎn)生銨鹽,溶于強堿生成氨氣,請寫出 aln 與過量 naoh 溶液反應(yīng)的化學方程式: _。(2)實驗裝置(如圖所示)(3)實驗過程1 連接實驗裝置,檢查裝置的

22、氣密性。稱得 d 裝置的質(zhì)量為 y g,滴定管的讀數(shù)為 a ml。2 稱取 x g aln樣品置于 b 瓶中;塞好膠塞,關(guān)閉活塞_,打開活塞_,通過分液漏斗加入稀硫酸,與 b 瓶內(nèi) 物質(zhì)充分反應(yīng)。3 待反應(yīng)進行完全后,關(guān)閉活塞_,打開活塞_,通過分液漏斗加入過量_(填化學式),與 b 瓶內(nèi)物 質(zhì)充分反應(yīng)。4 _(填入該步驟應(yīng)進行的操作)。5 記錄滴定管的讀數(shù)為 b ml,稱得 d 裝置的質(zhì)量為 z g。(4)數(shù)據(jù)分析(已知:該實驗條件下的氣體摩爾體積為 v l mol-1)mal c 的質(zhì)量分數(shù)為_。4 3若讀取滴定管中氣體的體積時,液面左高右低,則所測氣體的體積_ (填“偏大”“偏小”或“無影響”)。 aln 的質(zhì)量分數(shù)為_。【解析】從實驗裝置和實驗步驟上看,本實驗的原理是用足量硫酸與樣品中 al c 完全反應(yīng),量取生成的甲烷氣體的體積,4 3從而可得出 al c 的質(zhì)量分數(shù);用足量 naoh 溶液與樣品中 aln 完全反應(yīng),充分吸收生成的氨氣,并稱量其質(zhì)量,從而求得4 3aln 的質(zhì)