2022版高考化学一轮复习训练：第11章 第4节 化学实验方案的设计与评价

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第十一章　第四节[A组·基础练习]1．(2020·江苏南京五校联考)下列图示实验设计能实现相应实验目的的是(　　)　　　　　 　　　　　　【答案】B2．(2020·山西祁县第二中学校期末)下列设计的实验方案正确且能达到实验目的的是(　　)A．验证碳、硅的非金属性强弱：将CO2气体通入水玻璃中，观察现象B．检验淀粉水解是否生成葡萄糖：取少量淀粉水解液于试管中，直接加入新制的银氨溶液，水浴加热，观察现象C．探究NaCl是否属于离子化合物：将两个电极插入NaCl溶液中，进行导电性试验D．提纯含有少量乙酸的乙酸乙酯：向含有少量乙酸的乙酸乙酯中加入过量NaOH溶液，振荡后静置分液，并除去有机相中的水【答案】A3．下列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】D4．设计下列有关实验，其操作、现象和结论的叙述不相符的是(　　)选项实验现象结论A加热铝箔液滴不滴落Al2O3的熔点高于Al的熔点B通入品红溶液中，品红溶液褪色SO2具有还原性C加入氯化铁溶液的试管产生气泡更快Fe3＋的催化效果比Cu2＋的催化效果强D白色沉淀转化成黄色沉淀AgI的溶解度比AgCl的溶解度小 【答案】B【解析】二氧化硫与品红化合生成无色物质，与二氧化硫的漂白性有关，B错误。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．(2021·广东佛山调研)利用如下图所示装置进行下列实验，能得出相应实验结论的是(　　)选项①②③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NOD稀盐酸Na2CO3Na2SiO3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错误； 浓硝酸与铁片发生钝化不能产生NO，C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方案均只能说明SO2与Ba2＋在碱性条件下反应生成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。[B组·提高练习]8．(2020·湖南长沙七校联考)通过实验、观察、类比、推理等方法得出正确的结论是化学学习的方法之一。下列实验操作、现象和解释或结论不正确的有(　　)序号实验操作实验现象解释或结论①用大理石和稀硝酸反应制取CO2气体，将制得的气体立即通入一定浓度的Na2SiO3溶液中出现白色沉淀H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性强②向某溶液中加入浓NaOH溶液后微热，用蓝色石蕊试纸检验产生的气体放出刺激性气味气体且试纸变红原溶液中一定含有NH③少量铝热剂(只有一种金属氧化物)溶于足量稀盐酸后，分两份，再分别滴加铁氰化钾和KSCN溶液出现蓝色沉淀和血红色铝热剂中可能含有Fe3O4④向某钾盐中滴加浓盐酸，产生的气体再通入品红溶液品红溶液褪色该钾盐为K2SO3与KHSO3至少有一种⑤用pH试纸测量饱和新制氯水的pHpH试纸先变为红色后褪色饱和新制氯水呈酸性且Cl2具有漂白性 A．①②④⑤　 B．②③④⑤　C．①②④　　 D．①②③⑤【答案】A【解析】硝酸易挥发，生成的CO2气体中含有一定量的硝酸，无法证明H2CO3的酸性比H2SiO3的酸性强，①错误；应用红色石蕊试纸检验产生的气体，试纸变蓝，②错误；能使品红溶液褪色，说明该气体的水溶液有漂白性，但是不能确定是二氧化硫还是氯气，④错误；pH试纸先变为红色后褪色，说明饱和新制氯水有酸性和漂白性，Cl2不具有漂白性，⑤错误。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O2B．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NH3D．利用图④装置制取硫酸和氢氧化钠，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正确。10．下列有关实验，其操作、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NO2C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】C11．碱式碳酸镁可用于牙膏、医药和化妆品等工业，其化学式为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两个方案。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m g；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m1 g。(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反应：MgCO3＋SiO2MgSiO3＋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0.1 g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．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，通入气体一段时间，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a g产品于有塞锥形瓶中，加入适量蒸馏水和过量的KI晶体(b g)，再滴入少量2 mol·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c mol·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V mL。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，待反应管冷却至室温，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)取少许样品于试管中，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)淀粉溶液　(或%)13．已知：ClCH2CH2POOHOH＋4NaOH―→NaCl＋3H2O＋(乙烯利)CH2—CH2↑＋Na3PO4可用如下图装置制取1,2－二溴乙烷(无色液体，密度为2.18 g·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)。(1)e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水(20 ℃)，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．蒸馏　　  B．水洗　　　　C．用干燥剂干燥 D．用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50 g，制得产品m g，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)吸收溴蒸气　试管内溶液褪为无色　(2)d中长导管堵塞　(3)BDECA(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)d中的液溴易挥发，会污染大气，应该进行尾气吸收，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)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为×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－。14．硝酸亚铁可用作媒染剂、分析试剂、催化剂等。(1)硝酸亚铁可用铁屑在低温下溶于稀硝酸制得，还原产物为NO。反应的化学方程式为______________________________。(2)某小组为探究硝酸亚铁晶体的热分解产物，按下图所示装置进行实验。①仪器B的名称是________，实验中无水CuSO4变蓝，由此可知硝酸亚铁晶体含有______________________。②实验中观察到A装置的试管中有红棕色气体生成，检验热分解后固体为氧化铁的实验方案为：实验步骤 现　象取少量固体加适量稀硫酸，振荡，将溶液分成两份固体溶解后得黄色溶液一份滴入________溶液变成红色另一份滴入1～2滴K3 [Fe(CN)6]溶液 ________ A中硝酸亚铁晶体[Fe(NO3)2·xH2O]分解的化学方程式为________________。(3)继续探究m g硝酸亚铁晶体中铁元素的质量分数。①取A中热分解后的固体放入锥形瓶，用稀硫酸溶解，加入过量的KI溶液，滴入2滴__________作指示剂。②用a mol/L Na2S2O3标准溶液滴定锥形瓶中的溶液(已知：I2＋2S2O==2I－＋S4O)，滴定至终点时用去b mL Na2S2O3溶液，则硝酸亚铁晶体中铁的质量分数为______________________。【答案】(1)3Fe＋8HNO3(稀)==3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(2)①干燥管(或球形干燥管)　结晶水②1～2滴KSCN溶液　无蓝色沉淀生成4Fe(NO3)2·xH2O 2Fe2O3＋8NO2↑＋O2↑＋4xH2O(3)①淀粉溶液　②%