2021版高考化學一輪復習課時分層提升練三十三化學實驗方案的設計與評價含解析新人教版

PAGE10-化學實驗方案的設計與評價一、選擇題1.(2019·長春模擬)下列實驗設計能完成或實驗結論合理的是 ()A.證明一瓶紅棕色氣體是溴蒸氣還是二氧化氮,可用濕潤的碘化鉀-淀粉試紙檢驗,觀察試紙顏色的變化B.鋁熱劑溶于足量稀鹽酸再滴加KSCN溶液,未出現(xiàn)紅色,鋁熱劑中一定不含鐵的氧化物C.檢驗硫酸根離子,加鹽酸酸化的氯化鋇,生成白色沉淀,則有硫酸根離子D.用飽和碳酸氫鈉溶液吸收二氧化碳中混有的少量SO2氣體【解析】選D。A、因溴能氧化KI,二氧化氮與水反應生成的硝酸也能氧化KI,則證明紅棕色氣體是溴蒸氣還是二氧化氮,不能用濕潤的碘化鉀-淀粉試紙檢驗,可選用水,A錯誤;B、因Fe與Fe3+反應生成亞鐵離子,遇KSCN溶液不變色,則鋁熱劑溶于足量稀鹽酸再滴加KSCN溶液,未出現(xiàn)紅色,鋁熱劑中可含鐵的氧化物,B錯誤;C、白色沉淀也可能是氯化銀,C錯誤;D、用飽和碳酸氫鈉溶液吸收二氧化碳中混有的少量SO2氣體,D正確。2.(2019·武漢模擬)下列實驗方案能達到實驗目的的是 ()選項實驗目的實驗方案A驗證海帶中含有碘元素將海帶剪碎,加蒸餾水浸泡,取濾液滴加幾滴稀硫酸和1mLH2O2,再加入幾滴淀粉溶液,觀察溶液顏色的變化B探究化學反應的限度取5mL0.1mol·L-1的KI溶液,滴加0.1mol·L-1FeCl3溶液5～6滴,充分反應,可根據(jù)溶液中既含I2又含I-的實驗事實判斷該反應是可逆反應C檢驗淀粉是否水解向淀粉溶液中加入稀H2SO4,加熱一段時間,冷卻后加入新制Cu(OH)2,煮沸,觀察是否有磚紅色沉淀生成D比較Cu(OH)2、Mg(OH)2的Ksp相對大小向2mL0.1mol·L-1的MgSO4溶液中加入2mL0.1mol·L-1NaOH溶液,再滴加5～6滴0.1mol·L-1CuSO4溶液,觀察沉淀的生成及其顏色的變化【解析】選D。驗證海帶中含有碘元素實驗中,將海帶剪碎后用酒精潤濕,在坩堝中灼燒成灰后,加蒸餾水在燒杯中浸泡,A項錯誤;根據(jù)2I-+2Fe3+I2+2Fe2+,向5mL0.1mol·L-1的KI溶液中滴加5～6滴0.1mol·L-1的FeCl3溶液,I-有剩余,要證明該反應為可逆反應,應該證明溶液中含有Fe3+,B項錯誤;淀粉水解時,稀硫酸作催化劑,檢驗水解產生葡萄糖時,在加入新制Cu(OH)2之前要先加入NaOH溶液中和用作催化劑的稀硫酸,C項錯誤;向2mL0.1mol·L-1的MgSO4溶液中加入2mL0.1mol·L-1的NaOH溶液,OH-完全反應,而Mg2+有剩余,再滴加CuSO4溶液,觀察到白色沉淀轉化為藍色沉淀時,可說明Ksp[Cu(OH)2]<Ksp[Mg(OH)2],D項正確?！炯庸逃柧殹?2019·濟南模擬)下列所設計的鑒定方案或者結論正確的是 ()A.檢驗KClO3中的氯元素時,將KClO3溶于水,加入硝酸酸化的硝酸銀溶液檢驗B.向溶液中加入鹽酸,有無色氣體逸出,此氣體能使澄清石灰水變渾濁,則該溶液中可能不含有CO32-C.向某溶液中加入少量NaOH溶液,有白色沉淀產生,若加入過量的NaOH溶液,沉淀消失,則原溶液中可能含有AlOD.向如圖所示燒杯中滴入KSCN溶液,溶液不變紅色,說明Fe在電極上失去電子生成Fe2+而不是Fe3+【解析】選B。選項A,KClO3中不含Cl-,故加入硝酸酸化的AgNO3溶液,不會生成AgCl沉淀,故不正確;選項B,加入鹽酸后產生的無色氣體可使澄清石灰水變渾濁,可能是二氧化碳,也可能是二氧化硫。若為二氧化碳,則原溶液中可能有CO32-,也可能有HCO3-,若為二氧化硫,則原溶液中可能有SO32-,也可能有HSO3-,故選項B正確;加少量氫氧化鈉產生白色沉淀,氫氧化鈉過量后沉淀消失,則原溶液中可能含有Al3+,選項二、非選擇題3.四氯化鈦是生產金屬鈦及其化合物的重要中間體。某?；瘜W課外活動小組準備利用如圖裝置制備四氯化鈦(部分夾持儀器已略去)。資料表明:室溫下,四氯化鈦為無色液體,熔點:-25℃,沸點:136.4℃。在空氣中發(fā)煙生成二氧化鈦固體。在650～850℃下,將氯氣通過二氧化鈦和炭粉的混合物可得到四氯化鈦和一種有毒氣體?；卮鹣铝袉栴}:(1)檢查該裝置氣密性的方法是__________________________________。

(2)實驗中B裝置的作用是________________________________________。

(3)寫出D裝置中物質制備的化學方程式:__________________________;寫出四氯化鈦在空氣中發(fā)煙的化學方程式:__________________________。

(4)E處球形冷凝管的冷卻水應從________(填“c”或“d”)口通入。

(5)F裝置中盛裝的物質是________。

(6)該實驗設計略有缺陷,請指出其不足之處:_______________。

【解析】(1)檢查裝置氣密性的方法是整個裝置要形成密閉體系,通過液柱的升降來判斷裝置的氣密性;檢查該裝置氣密性的方法是在B裝置中加入蒸餾水至浸沒玻璃導管a的下端,關閉活塞b,微熱A裝置中的燒瓶,若導管a中的液面上升一定的高度,則氣密性良好(或在B裝置中加入蒸餾水至浸沒玻璃導管a的下端,F裝置處連接導氣管并將尾端放到水槽中,微熱A裝置中的燒瓶,水槽中導氣管的尾端有氣泡冒出,停止加熱,倒吸一段水柱,則氣密性良好等合理即可)。(2)氯氣中含有氯化氫雜質氣體,可以用飽和食鹽水除去氯化氫,同時,一旦氣體發(fā)生堵塞,還能起到安全瓶的作用。(3)D裝置中,氯氣通過二氧化鈦和炭粉的混合物可得到四氯化鈦和有毒氣體一氧化碳;反應的化學方程式:TiO2+2Cl2+2CTiCl4+2CO;根據(jù)信息可知,四氯化鈦在空氣中和水蒸氣反應生成二氧化鈦固體和氯化氫,看到發(fā)煙現(xiàn)象;化學方程式:TiCl4+2H2OTiO2+4HCl↑。(4)為保證冷凝效果,采用逆流原理,冷凝效果好;E處球形冷凝管的冷卻水應從c口通入。(5)TiCl4與水易發(fā)生水解,反應剩余的氯氣不能直接排放到空氣中,污染環(huán)境;因此F裝置中盛裝的物質既能吸水,又能吸收氯氣,因此該試劑為堿石灰。(6)在制備TiCl4過程中,會產生有毒氣體CO,不能被堿石灰吸收,直接排放到空氣中,污染空氣。答案:(1)在B裝置中加入蒸餾水至浸沒玻璃導管a的下端,關閉活塞b,微熱A裝置中的燒瓶,若導管a中的液面上升一定的高度,則氣密性良好(或在B裝置中加入蒸餾水至浸沒玻璃導管a的下端,F裝置處連接導氣管并將尾端放到水槽中,微熱A裝置中的燒瓶,水槽中導氣管的尾端有氣泡冒出,停止加熱,倒吸一段水柱,則氣密性良好等合理即可)(2)洗去Cl2中的HCl氣體;用作安全瓶(或用作平衡氣壓的安全裝置,或用作防堵塞的安全裝置)(3)TiO2+2Cl2+2CTiCl4+2COTiCl4+2H2OTiO2+4HCl↑(4)c(5)堿石灰(6)沒有對CO進行尾氣處理4.已知某氣態(tài)化石燃料X中只含有碳、氫兩種元素,為探究該氣體中碳和氫兩種元素的質量比,某同學設計了燃燒法測量的實驗方案,通過測量裝置C和D的增重即可求得碳和氫兩種元素的質量比。實驗裝置如圖所示(已知CuO可以作為碳氫化合物燃燒的催化劑):(1)若A裝置中所盛放的藥品是濃NaOH溶液,裝置A的作用有:①

_________________________________________________________________②

________________________________________________________________(2)C裝置中所盛放的藥品是無水CaCl2或P2O5,作用是__________________________________________。

(3)D裝置中所盛放的藥品是濃NaOH溶液,作用是__________________________________________。

(4)E裝置中所盛放的藥品是________,作用是______________________。

(5)上述裝置中有一處錯誤,請按要求填寫下表(不考慮酒精燈和加熱方法可能存在的錯誤;若增加儀器和藥品,請指明儀器、藥品名稱和位置):錯誤原因______________________________

改正方法______________________________

(6)若實驗裝置經過改正后,得到的實驗數(shù)據(jù)如下:質量實驗前實驗后藥品+U形管的質量/g101.1102.9藥品+廣口瓶D的質量/g312.0314.2則該氣體中碳和氫兩種元素的質量比為________。

【解析】(1)由于空氣中含有CO2,會干擾燃燒產物CO2的吸收,所以必須利用氫氧化鈉除去空氣中的CO2。其次還可以利用A中氣泡產生的快慢來判斷X和空氣的通入速率,以保證O2過量;(2)根據(jù)燃燒產物水和CO2可知,首先應該先吸收水,然后再吸收CO2,由于C是吸收水蒸氣的,而C是U形管,所以盛放的試劑是無水CaCl2或P2O5;(3)D是吸收CO2的,所以盛放的試劑是濃NaOH溶液;(4)由于空氣中也含有水蒸氣和CO2,所以E裝置是吸收空氣中的水和CO2的,因此試劑是堿石灰或固體NaOH;(5)由于從A中出來的氣體中一定含有水蒸氣,會對后續(xù)的實驗產生影響,所以需要在A和B之間加一個盛濃硫酸的洗氣瓶或盛無水CaCl2(或P2O5、堿石灰、固體NaOH等)的干燥管;(6)藥品+U形管的質量增加1.8g為生成水的質量,廣口瓶D質量增加2.2g為燃燒生成二氧化碳氣體的質量,物質的量分別是0.1mol水和0.05mol二氧化碳,計算得到碳和氫元素的質量之比。答案:(1)①除去空氣中的CO2氣體②調節(jié)X和空氣的通入速率,保證O2過量(2)吸收混合氣體中的水蒸氣(3)吸收燃燒生成的二氧化碳氣體(4)堿石灰或固體NaOH防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入裝置D,對結果產生影響(5)加熱前沒有除去對本實驗有影響的水蒸氣在A、B之間加一個盛濃硫酸的洗氣瓶或盛無水CaCl2(或P2O5、堿石灰、固體NaOH等)的干燥管(6)3∶1一、選擇題1.(2019·貴州模擬)下列實驗操作、實驗現(xiàn)象及目的均正確的是 ()選項實驗操作實驗現(xiàn)象及目的A向淀粉溶液中滴入硫酸,加熱一段時間后,滴入銀氨溶液,水浴加熱有銀鏡現(xiàn)象出現(xiàn),驗證酸性條件下淀粉水解B向Fe(NO3)2溶液中加入稀硫酸溶液綠色加深,驗證Fe2+水解平衡受外界影響C用托盤天平、燒杯、量筒、膠頭滴管、玻璃棒配制溶液配制一定質量分數(shù)的溶液D將適量Cl2通入NaBr溶液中,再加入裂化汽油,振蕩,靜置上層溶液呈橙紅色,Cl2的氧化性大于Br2【解析】選C。A.銀鏡反應要在堿性環(huán)境下進行,加入稀硫酸后并沒有加入堿中和酸,A項錯誤;B.NO3-和H+在同一溶液中即為硝酸溶液,能夠將Fe2+氧化成Fe2.(2019·臨沂模擬)四氯化錫(SnCl4)用作媒染劑和有機合成上的氯化催化劑。實驗室制備四氯化錫的裝置如圖(部分夾持裝置已略去)。已知:①金屬錫熔融時通入干燥氯氣反應可生成四氯化錫;②無水四氯化錫熔點:-33℃,沸點:114.1℃;③無水四氯化錫遇水蒸氣生成白色煙霧。下列說法不正確的是 ()A.①、②、⑥、⑦的試管中依次盛裝MnO2、飽和食鹽水、濃硫酸、NaOH溶液B.實驗時滴加濃鹽酸反應一段時間,然后再點燃④處的酒精燈C.⑤裝置用于收集SnCl4,浸泡在冷水浴中效果更好D.⑥、⑦兩個試管可以用一個裝有堿石灰的干燥管來代替【解析】選A。A項,二氧化錳常溫下不與濃鹽酸反應,常溫下高錳酸鉀可與濃鹽酸反應生成氯氣,故①、②、⑥、⑦的試管中依次盛裝KMnO4、飽和食鹽水、濃硫酸NaOH溶液;B項,實驗時滴加濃鹽酸反應一段時間使裝置④充滿氯氣(排出空氣),然后再點燃④處的酒精燈;C項,⑤裝置用于收集SnCl4,浸泡在冷水浴中使其液化,效果更好;D項,⑥、⑦兩個試管可以用一個裝有堿石灰的干燥管來代替,起到干燥和除去多余的氯氣的作用。3.下列實驗中,對應的現(xiàn)象以及結論都正確的是 ()實驗現(xiàn)象結論A常溫下,將MnO2和稀鹽酸混合有黃綠色氣體生成氧化性:MnO2>Cl2B乙醇、乙酸、濃硫酸在加熱條件下反應,將反應后的所得混合物加入到飽和NaHCO3溶液中有無色氣體生成反應后所得混合物中含有乙酸C常溫下,用pH試紙測定KHC2O4溶液的pHpH試紙變紅草酸(H2C2O4)是二元酸D向0.1mol·L-1AgNO3溶液中滴加NaCl溶液至不再有沉淀產生,再滴加0.1mol·L-1KI溶液先有白色沉淀生成后變?yōu)辄S色沉淀相同溫度下,AgCl的溶度積比AgI的小【解析】選C。常溫下,MnO2和稀鹽酸不反應,現(xiàn)象錯誤,A項錯誤;反應體系中存在作催化劑的濃硫酸,濃硫酸也可以與飽和NaHCO3溶液反應生成氣體,無法證明反應后所得混合物中含有乙酸,結論錯誤,B項錯誤;KHC2O4溶液顯酸性,說明一定存在HC2O4-的電離,結論正確,C項正確;加NaCl溶液至不再有沉淀產生,再滴加0.1mol·L4.(2019·南昌模擬)下列實驗方案中,能達到實驗目的的是 ()選項實驗目的實驗方案及現(xiàn)象A比較CH3COOH和HClO的酸性強弱分別測定等體積等物質的量濃度的CH3COOH和HClO溶液消耗NaOH的物質的量B驗證Na2S2O3是否氧化變質在Na2S2O3溶液中滴加稀鹽酸,然后滴加BaCl2溶液觀察是否產生白色沉淀C證明Fe2+有還原性向較濃的FeCl2溶液中滴入少量酸性KMnO4溶液,觀察KMnO4溶液紫色褪去D比較Ksp(AgBr)<Ksp(AgCl)在1L濃度均為0.1mol·L-1的NaCl和NaBr的混合溶液中滴加AgNO3溶液,先出現(xiàn)淡黃色沉淀【解析】選D。A.等體積等物質的量濃度的CH3COOH和HClO溶液消耗NaOH的物質的量相等,不能比較CH3COOH和HClO的酸性強弱,A錯誤;B.在Na2S2O3溶液中滴加鹽酸會發(fā)生反應:Na2S2O3+2HCl2NaCl+SO2↑+S↓+H2O,產生了大量的淺黃色渾濁,會對后續(xù)白色沉淀的觀察產生影響,B錯誤;C.濃鹽酸能與KMnO4反應,向較濃的FeCl2溶液加少量酸性KMnO4溶液,KMnO4溶液紫色褪去可能是與Cl-反應導致,無法證明Fe2+有還原性,C錯誤;D.向1L濃度均為0.1mol·L-1NaCl和NaBr混合溶液中滴加AgNO3溶液,先出現(xiàn)淡黃色沉淀,說明先生成了AgBr沉淀,即在濃度相同的前提下,溴離子優(yōu)先于氯離子沉淀,所以Ksp(AgCl)>Ksp(AgBr),D正確。二、非選擇題5.(2019·銀川模擬)(NH4)2Cr2O7可用作有機合成催化劑、媒染劑、顯影液等。某化學興趣小組對(NH4)2Cr2O7的部分性質及組成進行探究。已知:Cr2O72-(橙色)+H2O2CrO42-((1)在試管中加入少量(NH4)2Cr2O7固體,滴加足量濃KOH溶液,振蕩、微熱,觀察到的主要現(xiàn)象是___________________________________________________。

(2)為探究(NH4)2Cr2O7(摩爾質量為252g·mol-1)的分解產物,按圖連接好裝置,在A中加入5.040g樣品進行實驗。①儀器C的名稱是________。

②連接好裝置,點燃酒精燈之前,需進行的必要操作是________________。

③反應結束后,依然要通一段時間的氮氣的原因是

________________。

④加熱A至恒重,觀察到D中溶液不變色,同時測得A中殘留物為Cr2O3、B中質量的變化為1.44g,寫出重鉻酸銨加熱分解反應的化學方程式:_________。

(3)實驗室常用甲醛法測定含(NH4)2Cr2O7的樣品中氮的質量分數(shù)(雜質不發(fā)生反應),其反應原理為2Ba2++Cr2O72-+H2O2BaCrO4↓+2H+、4NH4++6HCHO3H++6H2O+(CH2)6N4H+[滴定時,1mol(CH2)6N4H+與1mo1H+相當],實驗步驟:稱取樣品5.600g,配成500mL溶液,移取25.00mL樣品溶液于250mL錐形瓶中,用氯化鋇溶液與其反應使Cr2O72-完全沉淀后,加入10mL20.00mol·L-1的