高考化学备考章节试题详解第10章第4节化学实验方案的设计与评价.docx
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高考化学备考章节试题详解第10章第4节化学实验方案的设计与评价
第十章 第四节
一、选择题
1．下列图示实验设计能实现相应的实验目的的是（ ）
）
【答案】B
2．（2017·湖南长沙一模）按如图所示装置进行实验，下列推断正确的是（ ）
选项
Ⅰ中试剂
Ⅱ中试剂及现象
推断
A
氯化铵
酚酞溶液不变红色
氯化铵稳定
B
硫酸亚铁
品红溶液褪色
FeSO4分解生成FeO和SO2
C
涂有石蜡油的碎瓷片
酸性高锰酸钾溶液褪色
石蜡油发生了化学变化
D
铁粉与水蒸气
肥皂水冒泡
铁粉与水蒸气发生了反应
【答案】C
3．（2019·湖北八校第一次联考）下列根据实验操作和现象所得出的结论合理的是（ ）
选项
实验操作
实验现象
结论
A
将硫酸酸化的H2O2滴入Fe（NO3）2溶液
溶液变黄色
H2O2的氧化性比Fe3＋强
B
先向盛有FeSO4溶液的试管中加入氯水，然后滴加KSCN溶液
溶液变为红色
原FeSO4溶液已被空气中的O2氧化变质
C
向试管底部有少量铜的Cu（NO3）2溶液中加入稀硫酸
铜粉逐渐溶解
铜可与稀硫酸反应
D
向NaHCO3溶液中加入NaAlO2溶液
有白色沉淀生成
AlO
结合H＋的能力比CO
强
【答案】D
4．（2017·湖北荆州模拟）下列实验设计能够成功的是（ ）
选项
实验目的
实验步骤及现象
A
检验亚硫酸钠试样是否变质
试样
白色沉淀
沉淀不溶
B
检验某盐是否为铵盐
试样
是否产生使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体
C
证明酸性条件H2O2氧化性
比I2强
NaI溶液
溶液变蓝色
D
除去氯化钠晶体中少量硝酸钾
试样
重结晶
【答案】D
【解析】生成的亚硫酸钡可被硝酸氧化成硫酸钡，A项错误；铵盐溶液只有与碱作用并且加热时才能产生NH3，B项错误；稀硝酸也能将I―氧化成I2，C项错误；KNO3的溶解度随着温度的变化较大，而NaCl溶解度变化较小，D项正确。
5．已知CuS和Cu2S都能溶于硝酸且它们高温灼烧的产物相同，为区别此两种黑色粉末，某学生设计了如下几种方案，其中合理的是（ ）
A．将两种样品分别溶于硝酸，根据所产生的气体差异进行区别
B．将两种样品分别溶于硝酸，根据所得溶液颜色差异进行区别
C．取两种等质量的样品分别进行高温灼烧，区别残留固体的质量
D．取两种等质量的样品分别进行高温灼烧，区别残留固体的颜色
【答案】C
【解析】溶解在硝酸中时，产生气体与所得溶液颜色一样，燃烧时产物相同也无法区别。
由铜元素守恒知，等质量的CuS、Cu2S高温灼烧后前者生成的氧化铜较少。
6．（2019·湖北武汉调研）利用如图所示装置进行下列实验，能得出相应实验结论的是（ ）
选项
①
②
③
实验结论
A
浓盐酸
酸性高锰酸钾
NaHCO3溶液
Cl2与水反应生成酸性物质
B
浓硫酸
蔗糖
澄清石灰水
浓硫酸具有脱水性、氧化性
C
浓硝酸
铁片
NaOH溶液
铁和浓硝酸反应可生成NO
D
稀盐酸
Na2CO3
Na2SiO3溶液
非金属性：
Cl>C>Si
【答案】B
【解析】浓盐酸易挥发，③中产生气泡，不能证明Cl2与水反应生成酸性物质，A项错误；浓硝酸与铁片发生钝化不能产生NO，C项错误；②产生气泡不能证明非金属性：
Cl>C，因HCl不属于Cl元素的最高价态氧化物的含氧酸，D项错误。
7．某同学为探究SO2与Ba2＋只有在碱性条件下才能形成BaSO3沉淀，设计了如下方案，你认为可行的是（ ）
A．将SO2通入Ba（OH）2溶液中观察有白色沉淀生成
B．将SO2通入Ba（NO3）2溶液中观察有白色沉淀生成
C．将SO2分别通入BaCl2溶液、BaCl2与HCl的混合溶液、Ba（OH）2溶液中，观察到只有Ba（OH）2中有白色沉淀生成
D．将SO2通入BaCl2与NH3的混合溶液中有白色沉淀生成
【答案】C
【解析】A、D项方案均只能说明SO2与Ba2＋在碱性条件下才能反应生成BaSO3沉淀；B项中SO2溶于水后会形成酸性溶液，NO
在酸性条件下可将SO
氧化成SO
，得到的沉淀是BaSO4。
8．（2017·湖南益阳检测）下列实验装置设计不恰当的是（ ）
A．钾燃烧实验 B．用强碱滴定强酸
C．铁与H2O（g）反应 D．探究Na与水反应的热效应
【答案】A
【解析】金属钾燃烧应在坩埚中进行，故A项错误；B、C、D项均正确，C项利用铁粉与水蒸气高温反应产生氢气进入肥皂液，产生氢气泡；D项Na与水反应放出热量，使大试管中气体膨胀，U形管中红墨水左低右高。
9．下列关于各实验装置的叙述，不正确的是（ ）
A．图①可用于实验室制取少量NH3或O2
B．可用从a处加水的方法检验图②装置的气密性
C．实验室可用图③的方法收集Cl2或NH3
D．利用图④装置制硫酸和氢氧化钠，其中b为阴离子交换膜，c为阳离子交换膜
【答案】C
【解析】图①可以利用碱石灰（或生石灰）与浓氨水制取氨气，用MnO2和双氧水（或Na2O2与水）反应制取氧气，A项正确；图②关闭止水夹，从a处加水，U形管中产生液面差，静置一段时间，若液面差不变则气密性好，若不能形成液面差（或液面差发生变化），说明气密性不好，B项正确；氯气密度比空气的大，收集时应从长导管通入，而氨气的密度比空气的小，收集时应从短导管通入，C项错误；以Pt作电极电解Na2SO4溶液，电解时阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，故SO
通过阴离子交换膜b移到阳极产生硫酸，同理Na＋通过阳离子交换膜c移到阴极形成NaOH，D项正确。
10．（2017·四川乐山二模）下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是（ ）
选项
实验操作
现象
解释或结论
A
用玻璃棒蘸取溶液X进行焰色反应实验
火焰呈黄色
溶液X中含有Na＋
B
向装有Fe（NO3）2溶液的试管中加入稀H2SO4
在管口观察到红棕色气体
HNO3分解生成了NO2
C
在新生成的AgCl沉淀中滴入稀KI溶液，振荡
白色沉淀转化为黄色沉淀
Ksp（AgCl）>Ksp（AgI）
D
向饱和碳酸钠溶液中通入过量的CO2
溶液变浑浊
析出了Na2CO3
【答案】C
二、非选择题
11．（2017·湖北七校联考）碱式碳酸镁可用于牙膏、医药和化妆品等工业，化学式为4MgCO3·Mg（OH）2·5H2O，某碱式碳酸镁中含有SiO2杂质，为测定其纯度，某兴趣小组设计了如下几个方案：
方案Ⅰ 取一定质量的样品，与硫酸充分反应，通过测定生成CO2的质量计算纯度。
甲 乙 丙 丁
（1）乙中发生反应的方程式为__________________________________________。
（2）仪器接口的连接顺序为（装置可以重复使用）a____________，丁的作用是________________________________________________________________________。
（3）当样品充分反应完后，缓慢通入空气的目的是
________________________________________________________________________。
方案Ⅱ ①称取碱式碳酸镁样品mg；②将样品充分高温煅烧，冷却后称量；③重复操作②，测得剩余固体质量为m1g。
（4）下列仪器中，该方案不会用到的是__________。
A B C D E F
（5）判断样品完全分解的方法是________________________________；本实验至少需要称量______次。
（6）有同学认为方案Ⅱ高温煅烧的过程中会发生MgCO3＋SiO2
MgSiO3＋CO2↑，会导致测定结果有误，你认为这位同学的观点正确吗？
______（填“正确”或“错误”），请说明你的理由：
____________________________________________。
【答案】
（1）4MgCO3·Mg（OH）2·5H2O＋5H2SO4===5MgSO4＋11H2O＋4CO2↑
（2）debcb（c） 除去CO2中的水蒸气
（3）将装置中残留的CO2全部赶出被完全吸收
（4）E
（5）样品连续两次高温煅烧，冷却称量质量相差0.1g以内 4
（6）错误 该反应的发生不影响生成CO2和水蒸气的量
12．（2017·山东泰安一模）过氧化钙是一种温和的氧化剂，常温下为白色固体，易溶于酸，难溶于水、乙醇等溶剂。
某实验小组拟选用如下装置（部分固定装置略）制备过氧化钙。
A B C D E
（1）请选择必要的装置，按气流方向连接顺序为________________（填仪器接口的字母编号，装置可重复使用）。
（2）根据完整的实验装置进行实验，实验步骤如下：
①检验装置的气密性后，装入药品；②打开分液漏斗活塞，通入一段时间气体，加热药品；③反应结束后，__________________________________（填操作）；④拆除装置，取出产物。
（3）若钙在空气中燃烧生成氮化钙（Ca3N2），同时可]能生成过氧化钙。
请利用下列试剂，设计实验检验钙的燃烧产物中是否含有过氧化钙_________________________________。
（简要说明实验步骤、现象和结论）
限选试剂：
酸化的FeCl2溶液、NaOH溶液、KSCN溶液、稀硝酸
（4）利用反应Ca2＋＋H2O2＋2NH3＋8H2O===CaO2·8H2O↓＋2NH
，在碱性环境下制取CaO2·8H2O的装置如下：
C中沉淀反应时常用冰水浴控制温度在0℃左右，其可能的原因分析：
该反应是放热反应，温度低有利于提高CaO2·8H2O产率；___________________________________。
（5）测定产品中CaO2含量的实验步骤如下：
步骤一：
准确称取ag产品于有塞锥形瓶中，加入适量蒸馏水和过量的KI晶体（bg），再滴入少量2mol·L－1的硫酸，充分反应。
步骤二：
向上述锥形瓶中加入几滴________（作指示剂）。
步骤三：
逐滴加入浓度为cmol·L－1的Na2S2O3溶液至反应完全，滴定至终点，记录数据，再重复上述操作2次，得出三次平均消耗Na2S2O3溶液体积为VmL。
CaO2的质量分数为____________（用字母表示）。
[已知：
I2＋2S2O
===2I－＋S4O
]
【答案】
（1）dfebcf或dfecbf（答“dfebc”或“dfecb”也可）
（2）熄灭酒精灯，待反应管冷至室温，停止通入氧气，并关闭分液漏斗的活塞（答出“先熄灭酒精灯，后停止通入氧气”即可）
（3）取样品少许于试管中，加入酸化的FeCl2溶解后，滴加KSCN溶液，若溶液变红色，则说明样品中含有过氧化钙；若溶液不变红色，则说明样品中不含有过氧化钙
（4）温度低可减少过氧化氢的分解，提高过氧化氢的利用率
（5）淀粉
（或
%）
13．（2018·福建龙岩高三下学期质检）
（1）请从Cl2、H2、CO2、NO、NH3气体中选择一种气体，该气体在实验室可以用如图装置制取、净化、收集（可以含水蒸气），制取该气体的化学反应方程式为_________________________________。
（2）已知：
ClCH2CH2POOHOH＋4NaOH―→NaCl＋
（乙烯利）
CH2—CH2↑＋Na3PO4＋3H2O
可用下述装置制取1,2二溴乙烷（无色液体，密度2.18g·cm－3，熔、沸点分别为9.79℃、131.4℃，不溶于水）；试管d中装有液溴（表面覆盖少量水）。
①e装置的作用是____________；当观察到_________现象时，试管d中反应基本结束。
②若用冰水代替烧杯中的冷水，可能引起的不安全后果是______________。
③实验结束后，要精制试管d中的粗产品，操作先后顺序是________________（填标号）。
A．蒸镏 B．水洗
C．用干燥剂干燥D．10%NaOH溶液洗
E．水洗
④实验消耗40%乙烯利（摩尔质量为M）溶液50g，制得产品mg，则乙烯利合成1,2二溴乙烷的产率为_____________（用含M，m的代数式表示）。
⑤设计实验证明，反应后烧瓶中的混合溶液含有Cl－、PO
，简述实验方案。
已知：
氯化银、磷酸银（黄色）、磷酸钡（白色）的Ksp分别为1.77×10－10、8.88×10－17和3.4×10－23。
__________________________________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】
（1）CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O
（2）①吸收溴蒸气 试管内溶液褪为无色 ②d中长导管堵塞 ③BDECA（或EDBCA） ④
×100% ⑤取适量混合溶液，加入过量的Ba（NO3）2溶液，产生白色沉淀，证明溶液中存在PO
；静置，取上层清液于试管中，加入过量稀硝酸和AgNO3溶液，产生白色沉淀，证明溶液中存在Cl－
【解析】
（1）按题给装置，收集的气体的密度必须大于空气，H2、NH3的密度小于空气，不能用此装置收集；NO与空气中的氧气反应，不能用此装置收集；Cl2的制备需要加热装置；所以此装置只能用来制备和收集CO2，实验室制取CO2用稀盐酸和碳酸钙反应，制取该气体的化学反应方程式为CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O。
（2）①d中的液溴易挥发，会污染大气，应该进行尾气吸收，所以装置e中氢氧化钠溶液的作用是吸收Br2蒸气，防止大气污染；d中乙烯与溴发生加成反应使液溴褪色，生成的1,2二溴乙烷为无色，当观察到试管内溶液褪为无色时说明d中反应基本结束。
②冰水的温度低于冷水，温度过低会使1,2二溴乙烷凝结为固体，导致d中长导管堵塞，发生危险。
③实验结束后，要精制试管d中的粗产品，将粗产品先用水洗涤，再用10%NaOH溶液和水洗涤，分离后加入无水氯化钙干燥，待溶液澄清后进行蒸馏，可以得到纯净的1,2二溴乙烷。
④乙烯利合成1,2二溴乙烷的产率＝
×100%＝
×100%。
⑤由已知条件可知氯化银、磷酸银（黄色）、磷酸钡（白色）都是沉淀，且磷酸钡比氯化银更难溶，所以应该先检验PO
再检验Cl－，可设计实验如下：
取适量混合溶液于试管中，加入过量的Ba（NO3）2溶液，产生白色沉淀，证明溶液中存在PO
；静置一段时间，取上层清液少量于试管中，加入过量稀硝酸和AgNO3溶液，产生白色沉淀，证明溶液中存在Cl－。
14．“摩尔盐”化学式为（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O，是分析化学中的重要试剂。
查阅文献得知：
“摩尔盐”隔绝空气加热至500℃时可完全分解，但产物复杂。
某学习小组欲探究其分解产物。
Ⅰ.提出猜想。
“摩尔盐”受热分解，小组同学认为分解产物可能有以下几种情况：
a．Fe2O3、SO3、NH3、H2Ob．FeO、NH3、SO3、H2O
c．FeO、SO2、NH3、H2Od．Fe2O3、NH3、SO2、SO3、H2O
经认真分析，通过推理即可确定，猜想______不成立（填字母）。
Ⅱ.实验探究。
为检验分解产物，甲同学设计了如下实验装置。
请回答下列问题：
（1）B装置的容器名称是________。
（2）取一定量“摩尔盐”置于加热管A中，加热至分解完后打开K，再通入N2，目的是__________________________________________________。
（3）观察到A中固体逐渐变为红棕色，B、C中均产生白色沉淀。
C中发生反应的离子方程式为___________________________________________________________。
（4）待A中剩余固体冷却至室温后，取少量置于试管中，加入稀硫酸溶解，再滴几滴KSCN溶液，可以观察到的现象是____________________________________。
（5）乙同学设计实验验证A中残留物不含FeO，操作方法及实验现象是取少量A中残留物放入试管中，________________________________。
Ⅲ.实验反思。
乙同学认为装置B中产生白色沉淀不能证明分解产物中一定含SO3，原因是_______________________________________________。
【答案】Ⅰ.a、c
Ⅱ.
（1）锥形瓶
（2）将分解产生的气体全部排到B、C装置中，使其全部被吸收
（3）SO2＋H2O2＋Ba2＋===BaSO4↓＋2H＋
（4）溶液变为红色
（5）加入稀硫酸（盐酸）溶解，再滴加K3[Fe（CN）6]溶液，不产生蓝色沉淀（或加入稀硫酸溶解，再滴入少量KMnO4稀溶液，不褪色）
Ⅲ.分解产生的氨气消耗完B装置中HCl后，过量的NH3存在时SO2也可与BaCl2溶液反应生成白色沉淀
【解析】Ⅰ.摩尔盐[（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O]中N为－3价，Fe为＋2价，S为＋6价。
a项产物中只有Fe元素的化合价升高，不符合化合价升降守恒规律，错误；由b项产物FeO、NH3、SO3、H2O化合价分析可知，反应中没有元素化合价的变化，只是发生分解反应，正确；c项产物中只有S元素的化合价降低，不符合化合价升降守恒规律，错误；d项产物中Fe的化合价升高，S的化合价降低，符合氧化还原反应规律，正确。
Ⅱ.
（2）由于A中固体加热至分解完后，产生气体会有一部分残留在装置中，通入氮气可以将分解产生的气体全部排到B、C装置中使其全部被吸收。
（3）C中有白色沉淀生成，是因为SO2被双氧水氧化成SO
，SO
再与Ba2＋结合生成沉淀BaSO4。
（4）由问题（3）信息提示，A中固体逐渐变为红棕色，说明反应中有氧化铁生成，用硫酸溶解，溶液中存在Fe3＋故滴加KSCN可以观察到溶液变红色。
（5）取少量A中残留物放入试管中，加入稀硫酸（盐酸）溶解，再滴加K3[Fe（CN）6]溶液，不产生蓝色沉淀（或加入稀硫酸溶解，再滴入少量KMnO4稀溶液，不褪色），则说明没有Fe2＋。
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