2020高考化学刷题冲刺含最新模拟题专题二十三实验方案的设计与评价习题含解析

专题二十三　实验方案的设计与评价

考点  实验方案的设计与评价

1.[2020湖北部分重点中学新起点考试]下列实验、实验现象以及由现象推出的结论均正确的是 (　　)

2.[2020甘肃重点中学第一次联考]由下列实验操作所得出的现象及结论均正确的是 (　　)

3.[2020河北石家庄摸底考试]下列实验操作所对应的实验现象和实验结论都正确,且具有因果关系的是 (　　)

4.[2020河北唐山摸底考试]实验室用如图所示装置(图中夹持仪器略去)测定牙膏样品中碳酸钙的质量分数,下列说法错误的是              (　　)

A.实验过程中持续通入空气可起到搅拌B、C中反应物的作用

B.实验过程中滴加盐酸的速率不宜过快

C.依据装置C在反应前后的质量差测定的结果会偏高

D.C中的沉淀经过滤、干燥、称重后可确定牙膏样品中碳酸钙的质量

5.[2020北京朝阳区期中考试]下列实验及现象不能得出所给结论的是 (　　)

6.[新情境]在实验室中,用如图所示装置(尾气处理装置略去)进行下列实验,将①中液体逐滴滴入②中,则预测的现象正确的是              (　　)

7.[2020广东惠州第一次调研考试,14分]某化学兴趣小组用如图所示装置探究苯与液溴的反应原理。

请回答下列问题:

(1)仪器M的名称为　　　　。 

(2)装置Ⅰ中铁丝除作催化剂外,还可控制反应的进行,使反应停止的操作是　　　                                        　。 

(3)装置Ⅰ中生成溴苯的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)冷凝管的进水口为　　　　(填“a”或“b”);其作用是　　　                                      　。 

(5)能验证苯与液溴发生的是取代反应的现象是　　　                                                                      　。 

(6)装置Ⅱ中,若撤去装有苯的小试管,将导管直接插入硝酸银溶液,则对实验目的达成或实验安全会产生什么影响

　　　　　　　　　　　　                  　　　　　(写一条)。 

(7)装置Ⅲ中反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

8.[2019湖北武汉调研测试,14分]一氧化二氯(Cl2O)是次氯酸的酸酐,用作氯化剂,其部分性质如下:

实验室制备原理:2Na2CO3+H2O+2Cl2 2NaCl+2NaHCO3+Cl2O。

现用下列装置设计实验制备少量Cl2O,并探究相关物质的性质。

　A　　　 　B　　　 　C　　　　D　　  　E　　 　F

(1)装置A中仪器X的名称为　　　                          　。 

(2)若气体从左至右流动,装置连接顺序是A、　　　                                                      　(每个装置限用一次)。 

(3)装置F中盛装试剂的名称为　　　                                    　。 

(4)装置A中反应的离子方程式为　　                                                                                                             　　。 

(5)当装置D中收集适量液态物质时停止反应,设计简单实验证明装置B中残留固体中含有NaHCO3:　　　　。 

(6)实验完成后,取装置E中烧杯内溶液滴加品红溶液,发现溶液褪色。该课题组设计实验探究溶液褪色的原因。

①a=　　　　。 

②由上述实验得出的结论是　　                                                                                                                                      　　。 

9.[2019河南郑州第一次质量预测,11分]钴的某些化合物与铁的化合物性质相似,某研究性学习小组为探究钴的化合物的性质,进行了以下实验:

Ⅰ.探究草酸钴的热分解产物

(1)为探究草酸钴的热分解产物,按气体流动方向,各装置的连接顺序为A→E→　　　　　　　　　　。 

A                           B                                 C

D                                E

 (2)能证明分解产物中有CO的实验现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)取3.66 g CoC2O4·2H2O于硬质玻璃管中加热至恒重,冷却、称量,剩余固体的质量为1.5 g,球形干燥管增重0.88 g。则A中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

Ⅱ.探究Co(OH)2的还原性及Co(OH)3的氧化性

取A装置所得固体溶解于稀H2SO4中得到粉红色溶液,备用。

已知试剂颜色:CoSO4溶液(粉红色),Co(OH)2(粉红色),Co(OH)3(棕褐色)。

实验记录如表:

一、选择题

1.[原创]下列实验操作对应的现象和结论均正确的是(　　)

2.[2020安徽江淮十校第二次联考]某实验小组用如图所示装置制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。已知:K2FeO4为紫色固体,微溶于KOH溶液;具有强氧化性,在酸性或中性溶液中快速产生O2,在碱性溶液中较稳定。制取实验完成后,取C中紫色溶液,加入稀盐酸,产生气体。下列说法不正确的是              (　　)

A.B瓶应盛放饱和食盐水除去混有的HCl

B.C瓶中KOH过量更有利于高铁酸钾的生成

C.加盐酸产生气体可说明氧化性:K2FeO4>Cl2

D.高铁酸钾是集氧化、吸附、絮凝、沉淀、灭菌、消毒、脱色、除臭等特点为一体的优良的水处理剂

3.[2020北京朝阳区期中考试]将SO2分别通入无氧、有氧的浓度均为0.1 mol·L-1的BaCl2溶液和Ba(NO3)2溶液中,探究体系中微粒间的相互作用,实验记录如表所示:

下列说法不正确的是 (　　)

A.曲线a所示溶液pH降低的原因:SO2+H2OH2SO3H++HS

B.曲线c所示溶液中发生反应:2Ba2++O2+2SO2+2H2O2BaSO4↓+4H+

C.与曲线a、b、c对比,可知曲线d所表示的过程中N是氧化SO2的主要微粒

D.依据该实验预测0.2 mol·L-1的KNO3溶液(无氧)也可以氧化SO2

二、非选择题(共29分)

4.[2020辽宁六校第一次考试,15分]某实验小组用废铁屑(含少量S等元素)为原料制备三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体[K3Fe(C2O4)3·3H2O]并测定其组成。

实验一　制备硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]

某小组同学设计如图装置(夹持仪器略去),称取一定量废铁屑于锥形瓶中,加入适量稀硫酸,在通风橱中置于50~60 ℃热水浴中加热,充分反应。待锥形瓶中溶液冷却后加入氨水,搅拌使其反应完全,制得浅绿色悬浊液。

(1)实验室保存浓氨水的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)烧杯中高锰酸钾溶液的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)写出锥形瓶中发生中和反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)要确保获得浅绿色悬浊液,实验过程中应注意的是　　　(填序号)。 

a.保持铁屑过量　b.控制溶液呈强酸性　c.持续升高温度

实验二　制备三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体

实验小组用实验一锥形瓶中的悬浊液设计以下实验流程制备三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体。

已知:25 ℃时,[Fe(C2O4)3]3-(aq)+SCN-(aq)[Fe(SCN)]2+(aq)+3C2(aq)　K=10-16.2。

(5)写出步骤Ⅰ生成黄色沉淀(FeC2O4·2H2O)的化学方程式:　。 

(6)步骤Ⅱ水浴加热需控制40 ℃的理由是 　 

。

(7)小组同学欲检验晶体中含有Fe (Ⅲ),取少量晶体加入试管中,用蒸馏水充分溶解,向试管中滴入几滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液。请判断上述实验方案是否可行并说明理由:　。 

实验三　测定三草酸合铁(Ⅲ)酸钾晶体中C2的含量

小组同学准确称取m g晶体配制成250 mL溶液,取25 mL该溶液于锥形瓶中,加入3 mol·L-1硫酸10 mL,滴入二苯胺磺酸钠溶液作指示剂,用c mol·L-1 K2Cr2O7标准液滴定至紫红色,平行实验三次,平均消耗标准液V mL。已知:Cr2在酸性介质中被还原为Cr3+。

(8)晶体中C2质量分数的表达式为　。 

5.[2020安徽高中示范名校联考,14分]锰的化合物在工业、医疗等领域有重要应用。某兴趣小组模拟制备KMnO4及探究锰(Ⅱ)盐能否被氧化为高锰(Ⅶ)酸盐。

Ⅰ.KMnO4的制备:

MnO2K2MnO4KMnO4

反应原理

步骤一:3MnO2+6KOH+KClO33K2MnO4+KCl+3H2O

步骤二:3K2MnO4+2CO22KMnO4+MnO2+2K2CO3

实验操作

步骤一:将一定比例的MnO2、KOH和KClO3固体混合加热,得到墨绿色的固体,冷却后加水溶解得到碱性K2MnO4溶液,加入烧杯C中。

步骤二:连接装置,检查气密性后装药品。打开分液漏斗活塞,当C中溶液完全变为紫红色时,关闭活塞停止反应,分离、提纯获取KMnO4晶体。

实验装置如图所示:

(1)检查装置A的气密性:关闭分液漏斗活塞,在B中加入蒸馏水至液面超过长导管口,用热毛巾捂住圆底烧瓶,若　　　　　　　　　　　　　　　　　,则说明装置气密性良好。 

(2)装置B中盛装的试剂是　　　                  　。 

(3)反应结束后,若未及时分离KMnO4晶体,则会发现C中紫红色溶液变浅,其原因可能是　　　　　　                        　　　。 

Ⅱ.该小组继续探究Mn2+能否被氧化为Mn,进行了下列实验:

已知:MnO2为棕黑色固体,难溶于水;KMnO4在酸性环境下缓慢分解产生MnO2。

(4)实验①中生成棕黑色沉淀的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,a=　　　　。 

(5)对比实验②和③,实验②的作用是　。 

(6)甲同学认为实验③中紫红色消失的原因是在酸性环境下溶液中的Mn2+将Mn还原,请设计实验方案证明此推测成立:

。

探究结果:酸性条件下,某些强氧化剂可以将Mn2+氧化为Mn。

一、选择题

1.[2020江西南昌摸底测试]根据下列实验操作和现象能得出相应结论的是 (　　)

2.[2020山东济南联考]锡为第ⅣA族元素,四碘化锡(SnI4,熔点144.5 ℃,沸点364.5 ℃,易水解)是常用的有机合成试剂。实验室以过量锡箔为原料通过反应Sn+2I2SnI4制备SnI4。下列说法错误的是              (　　)

A.加入碎瓷片的目的是防止暴沸

B.SnI4可溶于CCl4中

C.装置Ⅰ中a为冷凝水进水口

D.装置Ⅱ的主要作用是吸收挥发的I2

3.[2020福建泉州永春一中模拟]实验小组进行如下实验:

已知:Cr2(SO4)3稀溶液呈蓝紫色;Cr(OH)3为灰绿色固体,难溶于水。

下列关于该实验的结论或叙述不正确的是 (　　)

A.①中生成蓝紫色溶液说明K2Cr2O7在反应中表现出氧化性

B.若继续向③中加入稀硫酸,溶液有可能重新变成蓝紫色

C.将①与③溶液等体积混合会产生灰绿色浑浊,该现象与Cr3+的水解平衡移动有关

D.操作Ⅰ中产生的无色气体是CO

二、非选择题(共39分)

4.[新素材][2020安徽淮北第一中学期中考试,10分]S2Cl2是一种重要的有机合成氯化剂,实验室和工业上都可以用纯净干燥的氯气与二硫化碳反应来制取(CS2+3Cl2CCl4+S2Cl2),其装置如图所示:

(1)A装置中反应的离子方程式为　　　　　　　　。 

(2)S2Cl2常温下较为稳定,受热易分解,易被氧化,且遇水即歧化,歧化产物中不仅有淡黄色固体,而且还有两种气体,用NaOH溶液吸收气体可得两种盐Na2SO3和NaCl。 写出S2Cl2与水反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　。 

(3)B装置的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)D装置中冷凝管的进水口为　　　　(填“a”或“b”);实验过程中,需要先点燃A装置处酒精灯,通入氯气一段时间后方可向D装置中水槽里加入热水,这样做的目的是　　　　　　　　　　　　。 

(5)F装置是用来处理未反应完的氯气的,已知该吸收反应的氧化产物不仅有NaClO还有NaClO3,且n(NaClO)∶n(NaClO3)=3∶1,则该反应中被还原的氯原子与被氧化的氯原子的物质的量之比为　　　　。 

5.[2020河北唐山摸底考试,15分]二苯基乙二酮常用作医药中间体及紫外线固化剂,可由二苯基羟乙酮氧化制得,相关物质的物理参数、化学方程式及装置图(加热和夹持装置已略去)如下:

+2FeCl3+2FeCl2+2HCl

　　二苯基羟乙酮　　　　　　　　　　         二苯基乙二酮

在反应装置中,加入10 mL冰醋酸、5.50 g FeCl3固体、10 mL水及少量碎瓷片,加热至沸腾,停止加热,待沸腾平息后加入2.12 g二苯基羟乙酮。继续加热回流使二苯基羟乙酮充分反应。反应结束后加水煮沸,冷却后即有二苯基乙二酮粗产品析出,用70%乙醇水溶液重结晶提纯,得到1.80 g产品。重结晶过程如下:

加热溶解→活性炭脱色→趁热过滤→冷却结晶→抽滤→洗涤→干燥。

请回答以下问题:

(1)装置图中仪器a的名称是　　　　　　　　　　　　,其作用是　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)加入碎瓷片的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。若加热后发现未加碎瓷片,应采取的正确方法是　 

　　　　                                                                                                                            　　　　　　。 

(3)实验中可采用薄层色谱(原理和操作与纸层析类同)跟踪反应进程,通过观察薄层色谱展开后的斑点(在实验条件下,只有二苯基羟乙酮和二苯基乙二酮能够产生斑点)判断样品中的成分。下图分别为加入二苯基羟乙酮后反应开始、回流15 min、30 min、45 min和60 min时,用毛细管取样、点样,薄层色谱展开后的斑点:

该实验条件下加热　　　　后可认为反应结束。 

A.15 min　　B.30 min　　C.45 min　　D.60 min

(4)上述重结晶过程中,　　　　　　　　(填步骤名称)操作除去了不溶性杂质。 

(5)在重结晶过程中,不可选用明火直接加热,原因是　 

　　　　                                                                                                                            　　　　　　。 

 (6)不选择蒸馏的方法提纯二苯基乙二酮粗产品的原因是　　　　　　　　　　　　                   　　　　　　　　　　。 

(7)本实验的产率是　　　　%。(保留3位有效数字) 

6.[新角度][14分]某同学在实验室进行铁盐与亚铁盐相互转化实验。

实验Ⅰ:将Fe3+转化为Fe2+

(1)Fe3+与Cu粉发生反应的离子方程式为　　　　　　。 

(2)为探究白色沉淀产生的原因,设计如下实验。请将此实验方案补充完整。

已知:ⅰ.SCN-的化学性质与I-相似。

ⅱ.2Cu2++4I-2CuI↓+I2。

Cu2+与SCN-反应的离子方程式为　　　　　                                                                                       　　　。 

实验Ⅱ:将Fe2+转化为Fe3+

查阅资料:Fe2++NOFe(NO)2+(棕色)。

探究上述现象出现的原因:

(3)用离子方程式解释NO产生的原因　。 

(4)从化学反应速率与限度的角度对体系中存在的反应进行分析:

反应Ⅰ:Fe2+与足量HNO3反应; 反应Ⅱ:Fe2+与NO反应。

①依据实验现象,可推知反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ　　        　(填“快”或“慢”)。 

②反应Ⅰ是一个不可逆反应,设计实验方案加以证明　　　　　　　                                                          　　　　　　。 

③请用化学平衡移动原理解释溶液由棕色变为黄色的原因　　　　　                                                     　　　　　　。