2020高考化学一轮复习第十一章化学实验课时作业31实验方案的设计与评价（含解析） 练习

课时作业31　实验方案的设计与评价

时间：45分钟

1．(2019·西安模拟)以下各项中，由实验操作及现象不能推出结论的是(　B　)

　　解析：A.将甲烷与氯气在光照条件下反应生成甲烷的取代物和氯化氢，氯化氢能够使紫色石蕊试液变红，不褪色说明不是氯气的作用的结果，故A正确；B.久置的Na2O2粉末混有碳酸钠，加盐酸生成无色气体中有氧气和二氧化碳，结论不合理，故B错误；C.醋酸中有气泡产生，硼酸中没有气泡产生，说明醋酸可生成碳酸，酸性比碳酸强，可说明酸性：醋酸>碳酸>硼酸，故C正确；D.FeCl3能够催化H2O2分解放出氧气，一段时间后溶液颜色加深，说明双氧水的分解是放热反应，使铁离子的水解平衡发生了移动，故D正确；故选B。

2．(2019·张家界模拟)某浅黄色固体XY和焦炭混合，加强热，发生如下反应：

先通入氮气，然后点燃Ⅰ、Ⅲ酒精灯，实验中观察到Ⅰ生成银白色金属，Ⅱ、Ⅳ中溶液变浑浊、Ⅲ中黑色粉末变红色粉末。下列推断不正确的是(　C　)

A．开始通入氮气的目的是排尽装置中的空气

B．XY与焦炭在高温下反应生成CO2和CO

C．X可能是钠，Y一定是氧元素

D．用燃烧法处理Ⅳ排放的尾气

解析：开始通入氮气，排尽装置内空气，避免氧元素干扰实验，A项正确；Ⅱ中溶液变浑浊，说明生成了二氧化碳，Ⅲ中黑色粉末变红色，说明有一氧化碳生成，B项正确；XY不可能是过氧化钠，组成不符，碳不能还原过氧化钠生成钠，可能是氧化铅(浅黄色)粉末，C项错误；尾气中一氧化碳可以用燃烧法、收集法、还原法等处理，D项正确。

3．(2019·襄阳调研)某实验小组设计如下实验装置(图中夹持装置省略)测定制备的CaCO3粉末的纯度(样品中杂质不与酸反应，反应前装置中的CO2已全部排出)。下列说法错误的是(　C　)

A．通入空气的作用是将反应结束后装置中残留的CO2全部鼓入到C装置中被吸收

B．A装置和D装置都是为了防止空气中的CO2气体进入C装置而产生误差

C．为了防止B中盐酸挥发产生干扰，必须在B、C装置中间加一个装有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶

D．若CaCO3样品的质量为x，从C中取出的沉淀洗净干燥后的质量为y，则CaCO3的纯度为×100%

解析：根据实验装置图分析，该测定装置的原理是：CaCO3与HCl反应生成CO2，用足量Ba(OH)2溶液吸收反应生成的CO2，由测量的BaCO3沉淀的质量计算CaCO3的纯度。A.为了确保反应生成的CO2全部被Ba(OH)2溶液吸收，实验结束要通入空气将装置中残留的CO2全部鼓入到C装置中被吸收，A项正确；B.A中的NaOH溶液、D中的碱石灰都能吸收空气中CO2，防止空气中的CO2气体进入C装置中产生误差，B项正确；C.因为测量的是BaCO3的质量，所以不必除去HCl，一方面HCl与Ba(OH)2反应不会形成沉淀，另一方面若用NaHCO3吸收HCl会使测得CO2偏高，产生误差，C项错误；D.根据C守恒，样品中CaCO3的质量＝×M(CaCO3)，则CaCO3的纯度为×100%，D项正确；答案选C。

4．(2019·湖北省八市联考)NCl3可用于杀菌、消毒，熔点约为－40 ℃，沸点约为71 ℃，不溶于冷水，在热水中会水解。某学习小组用下列实验装置制备少量NCl3并验证NCl3的部分化学性质。已知：NH4Cl(s)＋3Cl2(g)===NCl3(g)＋4HCl(g)。下列说法错误的是(　D　)

A．E装置中冷水的作用是冷却使NCl3液化

B．F中装有碱石灰，目的是除去尾气中的Cl2和HCl，防止污染空气

C．取少许NCl3与水反应后的溶液于试管中，滴加足量NaOH溶液，微热，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，若红色石蕊试纸变蓝，则说明有NH3生成，从而证明NCl3水解

D．试剂b、c、d分别为MnO2、浓硫酸、饱和食盐水

解析：A为制取Cl2的装置，B中装有饱和食盐水，除去Cl2中的HCl，C中装有浓硫酸，干燥Cl2，D为反应制取装置，E为冷却收集NCl3的装置，F中装有碱石灰，是尾气处理装置，NCl3水解生成NH3和HClO。故选D项。

5．(2019·包头第一次模拟)NiS可用作陶瓷和搪瓷的着色剂。NiS在有水存在时能被氧气氧化成Ni(OH)S。将H2S通入稀硫酸酸化的NiSO4溶液中，经过过滤，制得NiS沉淀，装置如图所示：

下列对实验的叙述正确的是(　C　)

A．在装置A中滴加蒸馏水前通入N2，是为了将H2S赶入C装置中与NiSO4溶液反应

B．装置B中盛放浓硫酸

C．装置D中的洗涤液应用煮沸过的蒸馏水

D．反应结束后继续通入N2可将C装置中产生的沉淀压入过滤沉淀漏斗中

解析：A.NiS在有水存在时能被氧气氧化成Ni(OH)S，在装置A中滴加蒸馏水前通入N2，是为了将除去装置中的空气，故A错误；B.硫化氢能够被浓硫酸氧化，故B错误；C.NiS在有水存在时能被氧气氧化成Ni(OH)S，为了防止被氧化，装置D中的洗涤液应用煮沸过的蒸馏水，故C正确；D.反应结束后继续通入N2可将C装置中产生的H2S赶出吸收，防止污染空气，故D错误；故选C。

6．(2019·安徽安庆二模)氨基甲酸铵(NH2COONH4)是一种白色固体，可由两种常见气体制取，其易分解、易水解，可用于医药、氨化剂等。某科研小组利用以下装置制备氨基甲酸铵。回答下列问题：

(1)写出a中的固体药品的名称____________，制取氨气的原理为__________________________________________________

(结合化学方程式并用简要的文字加以说明)。

(2)恒压滴液漏斗的作用是__________________。

(3)有同学建议CO2发生装置直接改用如下装置代替，你认为他的改进有何优点(试述一种)：________。

(4)反应器C中发生反应的化学方程式为______________。

(5)双通玻璃管的作用是________；b中溶液的作用是_______。

(6)上述制得的氨基甲酸铵可能含有碳酸氢铵、碳酸铵中的一种或两种。设计方案，进行成分探究，请填写表中空格。限选试剂：蒸馏水、稀硝酸、BaCl2溶液、Ba(OH)2溶液、AgNO3溶液、稀盐酸。

　　解析：由题意结合实验装置可得，三颈烧瓶中产生氨气，锥形瓶中产生CO2，经除杂、干燥后的氨气和CO2在反应器C中反应生成氨基甲酸铵。(1)恒压滴液漏斗中盛有浓氨水，是利用NH3·H2O受热分解产生氨气，所以a中的固体药品可以是新制生石灰或氢氧化钠固体、碱石灰等。(2)a中产生气体，使压强增大，使用恒压滴液漏斗可以平衡漏斗与三颈烧瓶中的压强，使漏斗内液体顺利滴下。(4)氨气和CO2在反应器C中反应生成氨基甲酸铵，化学方程式为2NH3＋CO2===H2NCOONH4。(5)双通玻璃管的作用是防止倒吸；锥形瓶中用稀盐酸与碳酸钙制取二氧化碳，二氧化碳中会有氯化氢气体，所以b的作用是吸收氯化氢气体。(6)碳酸铵能与BaCl2溶液反应生成BaCO3沉淀，碳酸氢铵与BaCl2溶液不反应，所以步骤2中溶液不变浑浊，则证明固体中不含(NH4)2CO3；碳酸氢铵能与Ba(OH)2溶液反应生成BaCO3沉淀，所以步骤3中加入的试剂可以是Ba(OH)2溶液，溶液变浑浊，则证明固体中含有NH4HCO3。

答案：(1)新制生石灰(NaOH、碱石灰均可)　CaO＋NH3·H2O===Ca(OH)2＋NH3↑，CaO吸水且放热促进氨气生成(答案合理即可)

(2)平衡压强，使漏斗内液体顺利滴下

(3)装置简单，无需干燥；低温环境，提高产率(答其中一点即可)

(4)2NH3＋CO2===H2NCOONH4

(5)防止倒吸　吸收氯化氢气体

(6)(NH4)2CO3　Ba(OH)2溶液　NH4HCO3

7．(2019·河南洛阳二模)为测定某氟化稀土样品中氟元素的质量分数，某化学兴趣小组进行了如下实验。利用高氯酸(高沸点酸)将样品中的氟元素转化为氟化氢(低沸点酸)蒸出，再滴定测量。实验装置如图所示。

(1)a的作用是________，仪器d的名称是________。

(2)检查装置气密性：_____________________________________

(填操作)，关闭k，微热c，导管e末端有气泡冒出；停止加热，导管e内有一段稳定的水柱，说明装置气密性良好。

(3)c中加入一定体积高氯酸和m g氟化稀土样品，f中盛有滴加酚酞的NaOH溶液。加热b、c，使b中产生的水蒸气进入c。

①下列物质可代替高氯酸的是________(填序号)。

A．硝酸  B．盐酸  C．硫酸  D．磷酸

②实验中除有HF气体外，可能还有少量SiF4(易水解)气体生成。若有SiF4生成，实验结果将________(填“偏高”“偏低”或“不受影响”)。

③若观察到f中溶液红色褪去，需要向f中及时补加NaOH溶液，否则会使实验结果偏低，原因是________。

(4)向馏出液中加入V1mL c1 mol·L－1La(NO3)3溶液，得到LaF3沉淀，再用c2 mol·L－1EDTA标准溶液滴定剩余La3＋(La3＋与EDTA按1∶1配合)，消耗EDTA标准溶液V2 mL，则氟化稀土样品中氟的质量分数为______________________________________。

(5)用样品进行实验前，需要用0.084 g氟化钠代替样品进行实验，改变条件(高氯酸用量、反应温度、蒸馏时间)，测量并计算出氟元素质量，重复多次。该操作的目的是_________________________。

解析：(1)a的作用是平衡压强，防止圆底烧瓶中压强过大，引起爆炸。仪器d的名称是直形冷凝管。(2)检查装置气密性时在b和f中加水，使水浸没a和e的末端，从而形成密闭体系。(3)①此实验是利用高氯酸(高沸点酸)将样品中的氟元素转化为HF(低沸点酸)蒸出。硝酸和盐酸易挥发，A、B项错误；硫酸和磷酸沸点高，难挥发，C、D项正确。②实验中除有HF气体外，可能还有少量SiF4(易水解)气体生成，若有SiF4生成，不影响实验结果。③若观察到f中溶液红色褪去，需要向f中及时补加NaOH溶液，否则会使实验结果偏低，原因是充分吸收HF气体，防止其挥发损失。(5)用样品进行实验前，需要用0.084 g氟化钠代替样品进行实验，改变条件(高氯酸的用量、反应温度、蒸馏时间)，测量并计算出氟元素质量，重复多次，该操作的目的是通过做对比实验，寻找最佳的实验条件。

答案：(1)平衡压强　直形冷凝管

(2)在b和f中加水，水浸没导管a和e末端

(3)①CD　②不受影响

③充分吸收HF气体，防止其挥发损失

(4)×100%

(5)寻找最佳实验条件

8．(2019·北京海淀区一模)某实验小组为探究KI与Cu(NO3)2的反应，进行实验一：

注：本实验忽略Cu2＋在此条件下的水解。

(1)取棕黄色清液，加入少量________溶液(试剂a)，清液变为________色，说明生成了I2。

(2)探究生成I2的原因。

①甲同学进行如下实验：向2 mL 1 mol·L－1KI溶液中加入1 mL________溶液(硝酸酸化，pH＝1.5)，再加入少量试剂a，观察到与(1)相同的现象。甲同学由此得出结论：实验一中生成I2的原因是酸性条件下，NO氧化了I－。②乙同学认为仅由甲同学的实验还不能得出相应结论。他的理由是该实验没有排除___________________

氧化I－的可能性。

③若要证明实验一中是NO氧化了I－，应在实验一的基础上进行检验________的实验。

(3)探究棕黑色沉淀的组成。

①查阅资料得知：CuI为难溶于水的白色固体。于是对棕黑色沉淀的组成提出两种假设：

a．CuI吸附I2；b.________吸附I2。

为证明上述假设是否成立，取棕黑色沉淀进行实验二：

已知：CuI难溶于CCl4；I2＋2S2O===2I－＋S4O(无色)；Cu＋＋2S2O===Cu(S2O3)(无色)。

由实验二得出结论：棕黑色沉淀是CuI吸附I2形成的。

②现象iii为__________________________________________。

③用化学平衡移动原理解释产生现象ii的原因：

___________________________________________________。

④由实验二可推知，Cu(NO3)2与KI反应过程中，一定发生反应的离子方程式为______________________________________。

解析：(1)此实验的目的是验证发生氧化还原反应产生了I2，利用淀粉遇碘变蓝进行验证，即试剂a为淀粉溶液，清液变为蓝色，说明生成了I2。 (2)①上述实验中Cu2＋有可能氧化I－得到I2，因此需要排除Cu2＋的干扰，可向2 mL 1 mol·L－1KI溶液中加入1 mL 2 mol·L－1KNO3溶液(硝酸酸化，pH＝1.5)，再加入少量淀粉溶液；②溶液中的Cu2＋和溶液中溶解的一部分氧气都有可能氧化I－；③根据实验目的，需要检验NO的还原产物。(3)①根据假设a，Cu2＋的化合价降低到＋1价形成CuI，则也有可能降低到0价形成Cu，因此假设b为Cu吸附I2；②由已知信息知，I2易溶于有机溶剂，而CuI不溶于CCl4，因此实验iii的现象是棕黑色固体颜色变浅，液体变为紫红色；③CuI在溶液中存在沉淀溶解平衡：CuI(s)Cu＋(aq)＋I－(aq)，加入足量Na2S2O3溶液后，S2O与Cu＋反应生成Cu(S2O3)，使c(Cu＋)减小，平衡正向移动，从而使白色沉淀溶解；④因为不考虑Cu2＋的水解，根据实验二，Cu2＋把I－氧化成I2，自身被还原成＋1价的Cu＋，Cu＋与I－结合形成沉淀，因此反应的离子方程式为2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2。

答案：(1)淀粉　蓝

(2)①2 mol·L－1NaNO3(或KNO3)　②溶液中的Cu2＋，空气中的O2　③NO的还原产物(或NO、NO2等)

(3)①Cu　②棕黑色固体颜色变浅，液体变为紫红色

③CuI在溶液中存在沉淀溶解平衡：CuI(s)Cu＋(aq)＋I－(aq)，加入足量Na2S2O3溶液后，S2O与Cu＋反应生成Cu(S2O3)，使c(Cu＋)减小，平衡正向移动，从而使白色沉淀溶解

④2Cu2＋＋4I－2CuI↓＋I2