化学实验的设计与评价.docx
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化学实验的设计与评价
高考化学分类解析（二十六）——化学实验的设计与评价
●考点阐释
掌握化学实验的记录方法和运用化学知识设计一些基本实验：
1.根据实验现象，观察、记录、分析或处理数据，得出正确结论。
2.根据实验试题要求，设计基本实验方案。
能绘制和识别典型的实验仪器装置图。
●试题类编
（一）选择题
1.（2002年上海理综，21）某同学想用实验证明高锰酸钾溶液的紫红色是MnO
离子的颜色，而不是K＋离子的颜色，他设计的下列实验步骤中没有意义的是
A.将高锰酸钾晶体加热分解，所得固体质量减少
B.观察氯化钾溶液没有颜色，表明溶液中K＋无色
C.在氯化钾溶液中加入适量锌粉振荡，静置后未见明显变化，表明锌与K＋不反应
D.在高锰酸钾溶液中加入适量锌粉振荡，静置后见紫红色褪去，表明MnO
离子为紫红色
2.（2000年广东，23）如图，该装置可用于
A.加热无水醋酸钠和碱石灰混合物，制取甲烷
B.加热硝酸铅制取二氧化氮
C.加热氯酸钾和少量二氧化锰，制取氧气
D.加热氯化铵和消石灰混合物，制取氨气
3.（1999年全国，5）如图，该装置可用于
A.加热NaHCO3制CO2
Ｂ.用Cu与稀HNO3反应制NO
C.用NH4Cl与浓NaOH溶液反应制NH3
Ｄ.用NaCl与浓H2SO4反应制HCl
4.（1998年全国，3）按下述实验方法制备气体，合理又实用的是
A.锌粒与稀HNO3反应制备H2
B.向饱和NaCl溶液中滴加浓H2SO4制备HCl
C.亚硫酸钠与浓H2SO4反应制备SO2
D.大理石与浓H2SO4反应制备CO2
5.（1994年全国，9）下列反应适用于实验室制备氧气的是
①高锰酸钾热分解2KMnO4
K2MnO4＋MnO2＋O2↑
②硝酸铵热分解2NH4NO3
4H2O＋2N2↑+O2↑
③过氧化氢催化分解2H2O2
2H2O＋O2↑
④二氧化氮热分解2NO2
2NO+O2
A.只有①B.①和②C.①和③D.①③④
6.（1994年上海，9）实验室利用氧化还原反应制取的气体是
①HCl②H2S③O2④CO2⑤Cl2⑥NO
A.①③⑤B.②⑤⑥C.③④⑤D.③⑤⑥
（二）笔答题
7.（2003年春北京，26）为了检验Pb（NO3）2热分解的产物，有人用示意图中的装置进行实验。
（图中铁架台、铁夹和加热设备均略去）
实验时在试管中放入研细的Pb（NO3）2晶体；实验结束后，试管中得到黄色粉末（PbO），U型管下部有少量液体X，集气瓶中收集到无色气体Y。
（如图）
回答下面问题：
（1）在装置中试管和U型管上的橡皮塞最好用锡箔包住，用橡皮管连接的两玻璃管口要相互紧靠，原因是。
（2）液体X可能是；气体Y可能是。
（3）导管口不再有气泡冒出时，停止反应，这时在操作上应注意，理由是。
（4）用简单的实验证实
（2）中的判断
①对X的判断②对Y的判断
（要求：
怎样从水槽中取出集气瓶、实验方法、现象、结论）
8.（2002年上海,26）为探究乙炔与溴的加成反应，甲同学设计并进行了如下实验：
先取一定量工业用电石与水反应，将生成的气体通入溴水中，发现溶液褪色，即证明乙炔与溴水发生了加成反应。
乙同学发现甲同学实验中，褪色后的溶液里有少许淡黄色浑浊，推测在制得的乙炔中还有可能含有少量还原性的杂质气体，由此他提出必须先除去之，再与溴水反应。
请回答问题：
（1）写出甲同学实验中两个主要的化学方程式。
（2）甲同学设计的实验（填能或不能）验证乙炔与溴发生加成反应，其理由是。
（a）使溴水褪色的反应，未必是加成反应
（b）使溴水褪色的反应，就是加成反应
（c）使溴水褪色的物质，未必是乙炔
（d）使溴水褪色的物质，就是乙炔
（3）乙同学推测此乙炔中必定含有的一种杂质气体是，它与溴水反应的化学方程式是。
验证过程中必须全部除去。
（4）请你选用上列四个装置（可重复使用）来实现乙同学的实验方案，将它们的编号填入方框，并写出装置内所放的化学药品。
（5）为验证这一反应是加成而不是取代，丙同学提出可用pH试纸来测试反应后溶液的酸性，理由是。
9.（2002年上海,27）Ag/α－Al2O3是石油化学工业的一种重要催化剂，其中Ag起催化作用，α－Al2O3是载体且不溶于硝酸，该催化剂的回收实验如下图所示。
其中的转化反应为：
6AgCl+Fe2O3
3Ag2O+2FeCl3
阅读上述实验流程，完成下列填空：
（1）Ag/α－Al2O3加酸溶解应该选用装置（选填a、b、c）。
（2）在实验操作（Ⅱ），如果用自来水代替蒸馏水进行洗涤，将会发生化学反应的离子方程式为。
（3）实验操作（Ⅳ）所需玻璃仪器为（填写三种）。
（4）实验操作（Ⅶ）从AgNO3溶液获得AgNO3晶体需要进行的实验操作依次为：
（多选扣分）。
（a）蒸馏（b）蒸发（c）灼烧（d）过滤（e）冷却结晶
（5）已知：
NO+NO2+2NaOH
2NaNO2+H2O；
2NO2+2NaOH
NaNO3+NaNO2+H2O
NO和NO2的混合气体的组成可表示为NOx。
该混合气体通入NaOH溶液被完全吸收时，x的值为。
（a）x≤1.5（b）x=1.2（c）x≥1.5
（6）已知Ag/α—Al2O3中Ag的质量分数，若计算Ag的回收率，还必须知道的实验数据为和。
10.（2002年上海理综，47）甲、乙两位同学分别做“中和滴定”的实验，甲同学认真地做了一次实验，就取得了实验数据。
乙同学认真地做了两次实验，取两次数据的平均值作为实验的测定数据。
你认为哪一位同学的方法合理，请简述理由。
11.（2002年广东、河南、广西）根据右图回答问题：
（1）上述装置中，在反应前用手掌紧贴烧瓶外壁检查装置的气密性，如观察不到明显的现象，还可以用什么简单的方法证明该装置不漏气。
答：
。
（2）写出浓硫酸和木炭粉在加热条件下发生反应的化学方程式：
。
（3）如果用图中的装置检验上述反应的全部产物，写出下面标号所表示的仪器中应加入的试剂的名称及其作用：
D中加入的试剂是_______________作用是_______________。
B中加入的试剂是_______________作用是_______________。
C中加入的试剂是_______________作用是除尽_______________气体。
A中加入的试剂是_______________作用是_______________。
（4）实验时，C中应观察到的现象是_______________。
12.（2002年春季，26）从固体物质A开始，可以发生如下框图所示的一系列变化：
回答下面问题：
（1）在实验室中收集气体B的方法是。
（2）操作①的名称是_______________。
在操作①中所使用的玻璃仪器的名称是_______________。
（3）写出反应②和反应③的化学方程式：
反应②
反应③
（4）A的化学式是_______________。
（5）在实验室中，如要获得干燥纯净的气体D，可以将它通过如右图所示的装置，其中瓶Ⅰ中盛放的试剂是_______________。
瓶Ⅱ中盛放的试剂是_______________。
收集干燥气体D的方法是。
13.（2001年春季，20）如图虚线框中的装置可用来检验浓硫酸与木炭粉在加热条件下反应产生的所有气体产物，填写下列空白。
（1）如图将装置中①、②、③三部分仪器的连接顺序转变为②、①、③，则可以检出的物质是_______________；不能检出的物质是_______________。
（2）如果将仪器的连接顺序变为①、③、②，则可以检出的物质是_______________，不能检出的物质是_______________。
（3）如果将仪器的连接顺序变为②、③、①，则可以检出的物质是_______________；不能检出的物质是_______________。
14.（2001年上海,26）用实验确定某酸HA是弱电解质。
两同学的方案是：
甲：
①称取一定质量的HA配制0.1mol·L－1的溶液100mL；
②用pH试纸测出该溶液的pH，即可证明HA是弱电解质。
乙：
①用已知物质的量浓度的HA溶液、盐酸，分别配制pH=1的两种酸溶液各100mL；
②分别取这两种溶液各10mL，加水稀释为100mL；
③各取相同体积的两种稀释液装入两个试管，同时加入纯度相同的锌粒，观察现象，即可证明HA是弱电解质。
（1）在两个方案的第①步中，都要用到的定量仪器是_______________。
（2）甲方案中，说明HA是弱电解质的理由是测得溶液的pH_______________1（选填“＞”“＜”“=”），乙方案中，说明HA是弱电解质的现象是_______________。
a.装HCl溶液的试管中放出H2的速率快
b.装HA溶液的试管中放出H2的速率快
c.两个试管中产生气体速率一样快
（3）请你评价：
乙方案中难以实现之处和不妥之处_______________、_______________。
（4）请你再提出一个合理而比较容易进行的方案（药品可任取），作简明扼要表述。
15.（2000年全国,24）实验室可用氯气与金属铁反应制备无水三氯化铁，该化合物是棕红色，易潮解，100℃左右时升华。
下图是两个学生设计的实验装置，左边的反应装置相同，而右边的产品收集装置则不同，分别如（Ⅰ）和（Ⅱ）所示。
试回答：
（1）B中反应的化学方程式为：
。
（2）D中的反应开始前，需排除装置中的空气，应采取的方法是：
_______________。
（3）D中反应化学方程式为：
。
（4）装置（Ⅰ）的主要缺点是：
。
（5）装置（Ⅱ）的主要缺点是：
。
如果选用此装置来完成实验，则必须采取的改进措施是：
。
16.（2000年上海，28）某课外活动小组加热炭粉（过量）和氧化铜的混合物，再用右图所示装置，对获得的铜粉（含炭）样品进行实验。
图中铁架台等装置已略去。
请你帮助他们完成下列实验报告。
（一）实验目的：
。
（二）实验用品：
仪器：
天平、分液漏斗、锥形瓶、硬质玻璃管、干燥管、酒精灯、洗气瓶等。
药品：
红褐色（含炭）样品、过氧化氢溶液、二氧化锰、碱石灰、浓硫酸等。
（三）实验内容：
（四）计算：
样品中铜的质量分数＝（用含Ｗ、m1、m2的代数式表示）
（五）问题和讨论：
实验完成后，老师评议说：
按上述实验设计，即使C中反应完全，D中吸收完全，也不会得出正确的结果。
经讨论，有同学提出在B与C之间加入一个装置。
再次实验后，得到了较正确的结果。
那么，原来实验所测得的铜的质量分数偏小的原因可能是。
在B与C之间加入的装置可以是，其中盛放的药品是。
17.（2000年广东,23）某液态卤代烃RX（R是烷基，X是某种卤素原子）的密度是ag·cm－3。
该RX可以跟稀碱发生水解反应生成ROH（能跟水互溶）和HX。
为了测定RX的相对分子质量，拟定的实验步骤如下：
①准确量取该卤代烷bmL，放入锥形瓶中。
②在锥形瓶中加入过量稀NaOH溶液，塞上带有长导管的塞子，加热，发生反应。
③反应完成后，冷却溶液，加稀HNO3酸化，滴加过量AgNO3溶液得到白色沉淀。
④过滤、洗涤、干燥后称重，得到固体cg。
回答下面问题：
（1）装置中长导管的作用是。
（2）步骤④中，洗涤的目的是为了除去沉淀上吸附的离子。
（3）该卤代烷中所含卤素的名称是，判断的依据是。
（4）该卤代烷的相对分子质量是（列出算式）。
（5）如果在步骤③中，加HNO3的量不足，没有将溶液酸化，则步骤④中测得的c值（填下列选项代码）___________。
A.偏大B.偏小C.不变D.大小不定
18.（1999年全国，27）为了测定人体新陈代谢呼出气体中CO2的体积分数，某学生课外小组设计了如右图所示的实验装置。
实验中用过量NaOH溶液吸收气体中的CO2，准确测量瓶Ⅰ中溶液吸收CO2后的增重及剩余气体的体积（实验时只用嘴吸气和呼气），请填空。
（1）图中瓶Ⅱ的作用是。
（2）对实验装置尚有如下A、B、C、D四种建议，你认为合理的是（填代号）。
A.在E处增加CaCl2干燥管
B.在F处增加CaCl2干燥管
C.在E和F两处增加CaCl2干燥管
D.不必增加干燥管
（3）将插入溶液的管子下端改成具有多孔的球泡（图中的Ⅲ），有利于提高实验的准确度，其理由是。
（4）实验时先缓缓吸气，再缓缓呼气，反复若干次，得如下数据：
瓶Ⅰ溶液增重ag,收集到的气体体积（标准状况）为bL，该呼出气体中CO2的体积分数是（列出算式）：
。
（5）实验中若猛吸猛呼，会造成不安全后果，猛吸时会,猛呼时会。
19.（1999年上海，28）某学生试图用电解法根据电极上析出物质的质量来验证阿伏加德罗常数值，其实验方案的要点为：
①用直流电电解氯化铜溶液，所用仪器如下图：
②在电流强度为IA，通电时间为ts后，精确测得电极上析出的铜的质量为mg。
试回答：
（1）连接这些仪器的正确顺序为（用图中标注仪器接线柱的英文字母表示。
下同）E接_______________，C接_______________，_______________接F。
实验线路中的电流方向为
_______________
_______________
C
_______________
_______________。
（2）写出B电极上发生反应的离子方程式。
G试管中淀粉KI溶液变化的现象为，相应的离子方程式是。
（3）为精确测定电极上析出铜的质量，所必需的实验步骤的先后顺序是_______________。
（选填下列操作步骤的编号）
①称量电解前电极质量②刮下电解后电极上的铜并清洗③用蒸馏水清洗电解后电极④低温烘干电极后称量⑤低温烘干刮下的铜后称量⑥再次低温烘干后称量至恒重
（4）已知电子的电量为1.6×10－19C。
试列出阿伏加德罗常数的计算表达式：
NA_______________。
20.（1998年全国，27）测量一定质量的铝锌合金与强酸溶液反应产生的氢气的体积，可以求得合金中铝和锌的质量分数。
现有下列实验用品：
中学化学实验常用仪器、800mL烧杯、100mL量筒、短颈玻璃漏斗、铜网、铝锌合金样品、浓盐酸（密度1.19g·cm－3）、水。
按右图所示装置进行实验，回答下列问题。
（设合金样品全部反应，产生的气体不超过100mL）
（1）补充下列实验步骤，直到反应开始进行（铁架台和铁夹安装可省略）：
①将称量后的合金样品用铜网小心包裹好，放在800mL烧杯底部，把短颈漏斗倒扣在样品上面。
（2）合金样品用铜网包裹的目的是：
。
21.（1998年上海，30）用下列仪器、药品验证由铜和适量浓硝酸反应产生的气体中含NO（仪器可选择使用，N2和O2的用量可自由控制）。
已知：
①NO+NO2+2OH－
2NO
+H2O，②气体液化温度：
NO2—21℃，NO—152℃。
试回答：
（1）仪器的连接顺序（按左
右连接，填各接口的编号）为。
（2）反应前先通入N2，目的是。
（3）确认气体中含有NO的现象是。
（4）装置F的作用是。
（5）如果O2过量，则装置B中发生反应的化学方程式为。
22.（1997年全国，28）1，2—二溴乙烷可做汽油抗爆剂的添加剂，常温下它是无色液体，密度是2.18g/cm3，沸点131.4℃，熔点9.79℃，不溶于水，易溶于醇、醚、丙酮等有机溶剂。
在实验中可以用下图所示装置制备1，2—二溴乙烷。
其中分液漏斗和烧瓶a中装有乙醇和浓硫酸的混合液，试管d中装有浓溴（表面覆盖少量水）。
填写下列空白。
（1）写出本题中制备1，2—二溴乙烷的两个化学反应方程式。
（2）安全瓶b可以防止倒吸，并可以检查实验进行时试管d是否发生堵塞。
请写出发生堵塞时瓶b中的现象。
（3）容器c中NaOH溶液的作用是：
。
（4）某学生做此实验时，使用一定量的液溴，当溴全部褪色时，所消耗乙醇和浓硫酸混合液的量比正常情况下超出许多，如果装置的气密性没有问题，试分析其可能的原因。
23.（1997年上海，28）某课外活动小组学生模拟呼吸面具中的原理（过氧化钠与潮湿二氧化碳反应），设计用如下图所示的仪器来制取氧气并测得氧气的体积。
图中量气装置E是由甲、乙两根玻璃管组成，它们用橡皮管连通，并装入适量水。
甲管有刻度（0～50mL），供量气用；乙管可上下移动，以调节液面高低。
实验室可选用的药品还有：
稀硫酸、盐酸、过氧化钠、碳酸钠、大理石、水。
试回答：
（1）图中装置的连接顺序是（填各接口的编号，其中连接胶管及夹持装置均省略）：
。
（2）装置C中放入的反应物是_______________和_______________。
（3）装置A的作用是_______________。
装置B的作用是_______________。
（4）为了较准确地测量氧气的体积，除了必须检查整个装置的气密性之外，在读反应前后甲管中液面的读数求其差值的过程中，应注意_______________和_______________（填写字母编号）。
A.视线与凹液面最低处相平
B.等待片刻，待乙管中液面不再上升时，立刻读数
C.读数时应上下移动乙管，使甲乙两管液面相平
D.读数时不一定使甲、乙两液面相平
24.（1996年全国,28）在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物。
该氧化物又可以经过此反应的逆反应，生成颗粒很细的铁粉。
这种铁粉具有很高的反应活性，在空气中受撞击或受热时会燃烧，所以俗称“引火铁”。
请分别用下图中示意的两套仪器装置，制取上述铁的氧化物和“引火铁”。
实验中必须使用普通铁粉和6mol·L－1盐酸，其他试剂自选（装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去）。
填写下列空白：
（1）实验进行时试管A中应加入的试剂是_______________，烧瓶B的作用是_______________，烧瓶C的作用是_______________，在试管D中收集得到的是_______________。
（2）实验时，U型管G中应加入的试剂是_______________，长颈漏斗H中应加入_______________。
（3）两套装置中，在实验时需要加热的仪器是（填该仪器对应的字母）_______________。
（4）烧瓶Ⅰ中发生的反应有时要加入少量硫酸铜溶液，其目的是_______________。
（5）试管E中发生反应的化学方程式是。
（6）为了安全，在E管中的反应发生前，在F出口处必须_______________；E管中的反应开始后，在F出口处应_______________。
25.（1996年上海,32）实验室用氨气还原氧化铜的方法测定铜的近似相对原子质量，反应的化学方程式为：
2NH3+3CuO
N2+3Cu+3H2O。
试回答：
（1）如果选用测定反应物CuO和生成物H2O的质量［m（CuO）、m（H2O）］时，请用下列仪器设计一个简单的实验方案。
①仪器连接的顺序（用字母编号表示，仪器可重复使用）_______________，d中浓硫酸的作用是_______________、_______________。
实验完毕时观察到a中的现象是_______________。
②列出计算铜相对原子质量的表达式_______________；
③下列情况将使测定结果偏大的是_______________（以下选择填空不限一个正确答案，均用字母编号填写）
（a）CuO未全部还原为铜（b）CuO受潮（c）CuO中混有Cu
（2）如果仍采用上述仪器装置，其他方案可选用测定的物理量有_______________。
（a）m（Cu）和m（CuO）（b）m（N2）和m（H2O）
（c）m（Cu）和m（H2O）（d）m（NH3）和m（CuO）
26.（1995年全国,27）图（Ⅰ）中瓶a内放入20mL6mol·L－1盐酸，b是未充气的气球，里边放有4g碳酸钙粉末，将它紧紧套在瓶a口上，胶管c套在瓶的侧口，并用弹簧夹d夹紧（瓶口和侧口都不漏气）。
将图（Ⅰ）的装置在托盘天平上称量，质量为W1g。
根据实验现象填写下列空白：
（1）把气球b中的碳酸钙粉末小心地倒入瓶中，立即产生许多气泡，气球逐渐胀大（图Ⅱ）。
反应结束后，再次称量，质量为W2g。
则W2和W1的关系是_______________。
（2）取25mL6mol·L－1NaOH溶液，先用滴管取少量NaOH溶液，滴管插入胶管c口（为便于操作，可以适当倾斜瓶a，注意防止漏气。
打开d，将溶液挤入瓶中，立即夹紧d。
可以看到瓶内产生少量白色沉淀，轻轻摇动瓶a，沉淀随即消失。
用同样方法再加入少量NaOH溶液，又产生白色沉淀，轻摇，沉淀又消失。
使沉淀消失的反应的化学方程式是。
（3）将全部NaOH溶液很快加入瓶中，夹紧d，瓶内产生大量白色沉淀，不再溶解。
此时瓶内温度_______________（填“不变”“降低”或“升高”）。
（4）继续轻摇瓶a，气球逐渐缩小，直至恢复反应前的下垂状。
写出这时发生的反应的化学方程式。
27.（1995年上海，32）
（1）实验室常用饱和NaNO2与NH4Cl溶液反应制取纯净氮气，反应式为：
NaNO2+NH4Cl===NaCl+N2↑+2H2O↑+Q
实验装置如下图所示，试回答：
①装置中A部分的分液漏斗与蒸馏烧瓶之间连接的导管所起的作用是___________（填写编号）
a.防止NaNO2饱和溶液蒸发
b.保证实验装置不漏气
c.使NaNO2饱和溶液容易滴下
②B部分的作用是
a.冷凝b.冷却氮气c.缓冲氮气流
③加热前必须进行的一个操作步骤是___________，加热片刻后，即应移去酒精灯以防反应物冲出，其原因是。
④收集N2前，必须进行的步骤是（用文字说明），收集N2最适宜的方法是（填写编号）。
a.用排气法收集在集气瓶中
b.用排水法收集在集气瓶中
c.直接收集在球胆或塑料袋中
（2）实验室合成氨装置如右图所示，试回答
装置甲的作用是：
①，
②。
从乙处导出的气体是，检验产物的简单化学方法。
28.（1994年全国，28）氨跟氧化铜反应可以制备氮气（2NH3+3CuO
3Cu+3H2O+N2），而氮气跟镁在高温下反应可得到氮化镁，但氮化镁遇水即反应生成Mg（OH）2和NH3。
下面是甲、乙两位学生提出的制备氮化镁的两种实验方案示意框图（实验前系统内的空气已排除；图中箭头表示气体的流向）：
填空和回答问题：
（1）甲、乙两生提出的实验方案是否能制得氮化镁？
（填“能”或“不能”）
甲_______________，乙_______________。
（2）具体说明不能制得氮化镁的原因（如两个方案都能制得氮化镁，此小题不用回答）。
●答案解析
（一）选择题
1.答案：
A
解析：
首先高锰酸钾溶液中存在两种离子：
K＋和MnO
，选项B、C表明K＋无色且不与锌反应，再由选项D进一步说明MnO
能与锌反应，静置后见紫红色褪去，表明MnO
为紫红色。
2.答案：
AC
解析：
解此题关键是观察装置特点，该装置可用于固体加热制气体，且产生的气体能用排水法收集，NO2能与水反应，NH3极易溶于水，均不能用排水法收集。
3.答案：
B
解析：
反应装置不能加热，排除了A，产生的气体不能用排水法收集，排除C、D。
4.答案：
C
解
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