高考化学一轮复习第11章化学综合实验第54讲“微”实验方案的设计与评价学案

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第54讲 “微”实验方案的设计与评价
1．通过对“微”实验方案的分析，进一步加深对元素化合物、化学反应原理等知识的理解。
2．能依据“微”实验目的、现象，对实验装置、操作、设计进行正确的评价。
考点一 仪器组装与创新使用
1．广口瓶的多种用途
(1)用装置A收集气体，若用排空气法收集CO2，则应从 eq \(□,\s\up1(1)) ______口进气；若瓶中装满饱和食盐水，收集Cl2，则应从 eq \(□,\s\up1(2)) ______口进气；若用装置A除去Cl2中的少量HCl，则广口瓶中应盛放 eq \(□,\s\up1(3)) __________________，且从 eq \(□,\s\up1(4)) ______口进气。
(2)装置E可用于贮存少量气体，若E中收集了少量H2，则排出H2的方法是 eq \(□,\s\up1(5)) ___________________________________________。
(3)上述装置中可用于测量气体体积的是装置 eq \(□,\s\up1(6)) ________(填装置字母，下同)，可用作安全瓶的是装置 eq \(□,\s\up1(7)) ________，可接在气体制备的连续实验装置中间，用于控制气流平稳的是装置 eq \(□,\s\up1(8)) ________。
(4)用装置F监控气体流速，应从 eq \(□,\s\up1(9)) ______口通入气体，根据液体中产生气泡的速率来监控通入气体的流速。
2．球形干燥管的多种用途
(1)在整套实验装置的中间横放——干燥、吸收及检验装置
①球形干燥管内装有固体干燥剂，可用于干燥气体。无机实验中常用的固体干燥剂有 eq \(□,\s\up1(10)) __________________________________________等。
②球形干燥管内盛有 eq \(□,\s\up1(11)) __________________(填写试剂名称)时，可用于水蒸气的检验。
③可用于定量测定气体的质量。
(2)在整套实验装置的最后横放——“左吸右挡”：既可以吸收多余的尾气，防止污染空气，又可以阻挡外界空气中的干扰气体(如CO2、水蒸气等)进入装置中。
(3)球形干燥管的创新使用
A．该装置中的球形干燥管可用于 eq \(□,\s\up1(12)) ______，原理类似于倒置在水中的 eq \(□,\s\up1(13)) ______。
B．简易的 eq \(□,\s\up1(14)) ________装置，如净化天然水。
C．简易的启普发生器，其优点为 eq \(□,\s\up1(15)) ________________________。
[答案自填] eq \(□,\s\up1(1)) b eq \(□,\s\up1(2)) a eq \(□,\s\up1(3)) 饱和食盐水 eq \(□,\s\up1(4)) b eq \(□,\s\up1(5)) 打开止水夹，向长颈漏斗中注入适量蒸馏水 eq \(□,\s\up1(6)) C eq \(□,\s\up1(7)) D eq \(□,\s\up1(8)) B eq \(□,\s\up1(9)) a
eq \(□,\s\up1(10)) 碱石灰、无水氯化钙、五氧化二磷 eq \(□,\s\up1(11)) 无水硫酸铜 eq \(□,\s\up1(12)) 防倒吸 eq \(□,\s\up1(13)) 漏斗 eq \(□,\s\up1(14)) 过滤 eq \(□,\s\up1(15)) 可控制反应的发生和停止
1.用如图所示装置进行下列实验，其中能达到实验目的的是( )
A．瓶中盛有适量浓硫酸，从A口进气来干燥NH3
B．从B口进气，用排空气法收集CO2
C．瓶中装满水，从B口进气，用排水法收集NO2
D．瓶中装满水，A口连接导管并伸入量筒中，从B口进气，用排水法测量生成H2的体积
解析：选D。A项，NH3能与浓硫酸反应，不能用浓硫酸干燥NH3；B项，用向上排空气法收集CO2时，应从A口进气；C项，NO2能与H2O反应生成NO，不能用排水法收集NO2；D项，H2难溶于水，从B口通入H2，能将瓶中的水压入量筒中，进入量筒中水的体积即为H2的体积。
2．下图给出了球形干燥管的不同应用，请回答下列问题：
(1)图甲所示的球形干燥管可作为气体干燥装置，下列组合中气体a和固体R均正确的是________(填字母)。
(2)甲装置还可以作为特殊情况下的气体发生装置。例如，在常温下可用此装置来制备空气中的某种单质气体，此时气体a为________，固体R为__________。
(3)若按图乙来组装，可用于NaOH浓溶液吸收Cl2制“84”消毒液，此时球形干燥管的作用是______________________________________________。
答案：(1)A (2)CO2 Na2O2 (3)防止倒吸
考点二 “微”实验方案的设计与评价
1．实验装置、操作的目的性评价
对比各种装置、操作，从设计方案的可行性、操作的规范性、安全性等方面进行分析，选出最佳方案。
2.实验操作、现象、结论的逻辑性评价
紧扣实验目的，对各方案的原理综合考虑，从原理是否科学、原料是否节约、误差是否较小等方面进行全面分析，选出最佳方案。
(1)物质检验类。
①检验试剂选择及用量是否正确。检验试剂不能对其他物质的检验有干扰，且宏观现象要明显。
②实验操作是否简单可行。
③操作顺序是否正确，注意排除干扰因素。
(2)原理或性质探究类。
①理论依据是否正确(物质的性质、化学原理等)。
②是否控制变量。
③实验操作是否规范。
④实验现象与结论是否具有因果关系。
1．(2024·广州执信中学统考)利用下列装置(夹持装置已略去)进行实验，能达到实验目的的是( )
A．用装置①制备Fe(OH)3胶体
B．用装置②加热蒸干MgCl2溶液制备MgCl2固体
C．装置③可用于浓盐酸与MnO2反应制备Cl2
D．用装置④检验溴乙烷的消去产物为乙烯
解析：选D。A．Fe2(SO4)3和NaOH溶液反应生成氢氧化铁沉淀，应选饱和FeCl3溶液在沸水中水解制备Fe(OH)3胶体，故A不能达到实验目的；B．直接蒸发MgCl2溶液时，生成的HCl易挥发，最终得到氢氧化镁，应该在HCl气流中蒸发MgCl2溶液制备无水MgCl2，故B不能达到实验目的；C．用浓盐酸和二氧化锰反应制备氯气需加热，故C不能达到实验目的；D．水可除去挥发的乙醇，乙烯可被酸性高锰酸钾溶液氧化而使其褪色，可检验溴乙烷的消去产物为乙烯，故D能达到实验目的。
2．(2024·广州越秀区测试)下列实验操作及现象、结论均正确的是( )
解析：选C。A．次氯酸漂白pH试纸后，加热不能恢复为原来的颜色，故A错误；B．取一定量 Na2SO3样品，溶解后加入Ba(NO3)2 溶液，产生BaSO3白色沉淀，加入浓盐酸，NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 在酸性条件下会将SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 氧化为SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，产生BaSO4白色沉淀，不能说明此样品中含有SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，故B错误；C．向溴水中加入苯，振荡后静置，苯的密度比水的小，萃取后，下层溶液颜色变浅，故C正确；D．常温下，Na在空气中生成Na2O，故D错误。
1．(2023·新高考山东卷)实验室中使用盐酸、硫酸和硝酸时，对应关系错误的是( )
A．稀盐酸：配制AlCl3溶液
B．稀硫酸：蔗糖和淀粉的水解
C．稀硝酸：清洗附有银镜的试管
D．浓硫酸和浓硝酸的混合溶液：苯的磺化
解析：选D。AlCl3为强酸弱碱盐，在溶液中会发生水解：AlCl3＋3H2O⇌Al(OH)3＋3HCl，配制AlCl3溶液时，为抑制其水解，常加入稀盐酸，A正确；蔗糖和淀粉在H2SO4作为催化剂、加热条件下会发生水解，B正确；稀硝酸具有强氧化性，能与不活泼的金属银发生反应，故附有银镜的试管常用稀硝酸进行清洗，C正确；苯与浓硫酸和浓硝酸的混合溶液反应生成硝基苯，属于苯的硝化，D错误。
2．(2023·高考全国乙卷)下列装置可以用于相应实验的是( )
答案：D
3．(2022·新高考湖北卷)下列实验装置(部分夹持装置略)或现象错误的是( )
解析：选C。A．碳酸钠和碳酸氢钠都会因水解而使溶液显碱性，CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 的水解程度大于HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 的水解程度，故等浓度时碳酸钠溶液的碱性强于碳酸氢钠溶液，滴入酚酞溶液，碳酸钠溶液呈红色，碳酸氢钠溶液呈浅红色，A正确；B．食盐水为中性，铁钉发生吸氧腐蚀，试管中的气体减少，导管中形成一段水柱，B正确；C．钠燃烧温度在400 ℃以上，玻璃表面皿不耐高温，故钠燃烧通常在坩埚或燃烧匙中进行，C错误；D．石蜡油的热分解实验装置正确，D正确。
4．(2023·高考新课标卷)根据实验操作及现象，下列结论正确的是( )
解析：选C。铁遇浓硝酸发生钝化，故不能据此判断浓硝酸和稀硝酸的氧化性强弱，A错误；SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 会与Ba2＋反应生成BaSO3沉淀，加入浓硝酸，BaSO3会被氧化成BaSO4，沉淀不溶解，故不能判断原样品中是否含有SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，B错误；由实验现象可知，该原电池中，Cu为负极，失去电子生成Cu2＋，Ag为正极，溶液中的Ag＋在正极得电子生成Ag，故可得出Cu的金属性比Ag的强，C正确；苯可以萃取出溴水中的Br2，溴水中的Br2进入苯中，水层颜色变浅，未发生化学变化，D错误。
课时跟踪练
[基础巩固]
1．(2024·佛山顺德区高三质检)实践是检验真理的唯一标准。下列实验操作或装置能达到实验目的的是( )
解析：选B。A．过滤时，漏斗下端管口要紧靠烧杯内壁，A不能达到实验目的；B．CO2能和NaOH溶液反应，可用NaOH溶液除去CO中的CO2，B能达到实验目的；C．收集NH3时，导管应伸入试管底部，C不能达到实验目的；D．实验室制取乙炔应使用分液漏斗，水应改成饱和食盐水，以防止反应过于剧烈，D不能达到实验目的。
2．(2024·江门调研)利用下列装置(夹持装置略)进行实验，能达到实验目的的是( )
A．用甲装置制备并收集CO2
B．用乙装置制备溴苯并验证有HBr产生
C．用丙装置制备无水MgCl2
D．用丁装置精炼铜
解析：选C。A．二氧化碳的密度比空气的大，应用向上排空气法收集，故A不能达到实验目的；B．溴易挥发，挥发的溴溶于水后也会生成HBr，与硝酸银反应生成淡黄色沉淀，应用四氯化碳除去挥发的溴，再用硝酸银溶液检验制备溴苯的另一产物HBr，故B不能达到实验目的；C．HCl可抑制镁离子水解，无水氯化钙可吸收水，故丙装置可制备无水MgCl2，故C能达到实验目的；D．粗铜应与电源正极相连，作为阳极，故D不能达到实验目的。
3．(2024·广州第65中学月考)对于下列实验，不能达到实验目的的是( )
A．用甲装置验证二氧化硫的氧化性
B．用乙装置验证氧化性：Cl2>Fe3＋>I2
C．用丙装置验证稀硝酸的还原产物为NO
D．用丁装置检验SO2中是否混有CO2
解析：选B。A．二氧化硫和硫化钠反应生成硫单质，二氧化硫体现氧化性，A能达到实验目的；B．乙装置中右侧试管中四氯化碳呈现紫红色，说明有碘单质生成，但可能是氯气和碘化钾反应生成了碘单质，不能证明Fe3＋和I2的氧化性强弱，B不能达到实验目的；C．稀硝酸与碳酸钙反应生成硝酸钙、二氧化碳和水，二氧化碳可以排出装置中的氧气，再将铜丝伸入，让铜与稀硝酸反应，即可验证稀硝酸的还原产物为一氧化氮，C能达到实验目的；D．先用酸性高锰酸钾溶液除去二氧化硫，之后用品红溶液检验二氧化硫是否除净，此时若澄清石灰水变浑浊，则可以证明混有二氧化碳，D能达到实验目的。
4．(2024·广州第65中学开学考试)化学是以实验为基础的科学。下列实验操作或做法正确且能达到目的的是( )
解析：选B。A．钠和水反应生成H2，H2容易燃烧，泡沫灭火器不能用于燃着的钠灭火，故A不能达到目的；B．液溴在水中的溶解度不大，且密度比水的大，故保存液溴时加入适量水可防止其挥发，故B能达到目的；C．AgCl与Ag2CrO4的阴、阳离子个数比不同，不能通过现象直接比较Ksp(AgCl)与Ksp(Ag2CrO4) 的大小，故C不能达到目的；D．用焰色试验检验溶液中是否含有钾离子，需透过蓝色钴玻璃观察，故D不能达到目的。
5．(2024·广州大学附属中学高三月考)下列实验操作、现象和结论均正确的是( )
解析：选D。A．常温下，铁遇浓硝酸发生钝化，所以将铜、铁用导线连接后插入浓硝酸中，铜片为负极，失电子，现象为铜片逐渐溶解，铁片上持续产生大量气泡，A错误；B．该反应的实质是Fe3＋＋3SCN－⇌Fe(SCN)3，KCl没有参与反应，加入氯化钾固体，对平衡无影响，溶液颜色不变，B错误；C．常温下，用pH计测得1 ml/L CH3COONH4溶液的pH＝7，说明醋酸根离子和铵根离子的水解程度相同，促进水的电离，C错误；D．Na2CO3溶液中存在水解平衡：CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋H2O⇌HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋OH－，使酚酞溶液变红，加入氯化钡，Ba2＋与CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 结合生成BaCO3使上述水解平衡逆向移动，碱性减弱，溶液红色变浅，D正确。
6．下列实验操作和现象及实验结论均正确的是( )
答案：C
[素养提升]
7．(2024·广东河源中学调研)实验室常利用点滴板来完成部分实验，这样既可以减少药品的用量，又便于观察实验现象。图中所示的实验点滴板上描述的实验现象或推论正确的是( )
A．新制氯水滴加到pH试纸以及淀粉KI溶液孔穴中，都体现新制氯水的漂白性
B．生锈铁屑加入过量稀硫酸反应后，若加入酸性KMnO4溶液褪色，说明该溶液中有Fe2＋存在
C．Na2O2固体中滴加FeCl2溶液后最终为白色沉淀
D．生锈铁屑加入足量稀硫酸后，若加入KSCN溶液，溶液一定变为红色
解析：选B。A．新制氯水滴加到pH试纸上，试纸先变红后褪色，体现新制氯水的漂白性，滴入淀粉KI溶液中，Cl2与I－反应生成Cl－和I2，体现新制氯水的氧化性，A错误；B．亚铁离子具有还原性，酸性高锰酸钾溶液具有氧化性，生锈铁屑加入过量稀硫酸反应后，若加入酸性KMnO4溶液褪色，则说明一定有Fe2＋存在，B正确；C．过氧化钠具有强氧化性，Na2O2固体中滴加FeCl2溶液后，生成红褐色沉淀，C错误；D．生锈铁屑加入足量稀硫酸后生成铁离子，铁离子可与未生锈的铁屑反应生成亚铁离子，若铁过量，加入KSCN溶液，则溶液不变红色，D错误。
8．(2024·广州天河区高三测试)根据实验操作及现象，得到的下列结论正确的是( )
解析：选B。A．蔗糖水解后要先加入氢氧化钠溶液中和至碱性，再加入新制氢氧化铜才会出现砖红色沉淀，A错误；C．向CuSO4溶液中逐滴加入氨水，得到蓝色沉淀，继续加入氨水，沉淀溶解是因为生成了[Cu(NH3)4]2＋，C错误；D．盐酸中的氯离子具有还原性，也能被酸性高锰酸钾溶液氧化，所以不能确定补铁剂中含有Fe2＋，D错误。
9．(2024·华南师范大学附中月考)下列实验装置或操作不正确的是( )
解析：选C。制备乙烯时，应该控制温度为170 ℃，温度计应该放到液面下，故C错误。
10．(2024·广州执信中学月考)下列实验操作、现象或结论均正确的是( )
解析：选B。A．玻璃棒含有钠元素，做焰色试验时，不能用玻璃棒，A错误；B．25 ℃，NaClO溶液的pH>7，说明NaClO为强碱弱酸盐，即HClO为弱酸，B正确；C．NO2与水发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，NO不溶于水，将收集满NO2的试管倒扣在盛有足量水的水槽中，试管顶部的少量气体中必定含有NO，不能证明收集的NO2气体中含有不溶于水的杂质气体，C错误；D．当溶液中含有SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 时，也能与酸化的Ba(NO3)2反应生成BaSO4白色沉淀，D错误。选项
A
B
C
D
气体a
NH3
SO2
C2H4
Cl2
固体R
碱石灰
浓硫酸
高锰酸钾
碱石灰
可行性
①实验原理(如试剂的选择)是否正确、可行；
②实验操作(如仪器的选择、连接)是否安全、合理；
③实验现象是否明显，实验结论是否正确
规范性
①仪器的查漏、气密性检验；
②加热方式；
③温度计的规范使用、水银球的位置；
④冷却、冷凝的方法等
安全性
①从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸等角度考虑；
②实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等
选项
实验操作及现象
结论
A
在pH试纸上滴几滴新制氯水，试纸变白，然后在酒精灯上微热，试纸恢复为原来的颜色
氯水中次氯酸的漂白性是可逆的
B
取一定量 Na2SO3样品，溶解后加入Ba(NO3)2溶液，产生白色沉淀，加入浓盐酸，仍有白色沉淀
此样品中含有 SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4))
C
向溴水中加入苯，振荡后静置，下层溶液颜色变浅
溴水中的溴被苯萃取
D
切开金属钠，钠表面的银白色逐渐变暗
常温下，Na在空气中会生成Na2O2
A
B
C
D
制备CO2
分离乙醇和乙酸
验证SO2酸性
测量O2体积
A．滴入酚酞溶液
B．吸氧腐蚀
C．钠的燃烧
D．石蜡油的热分解
选项
实验操作及现象
结论
A
常温下将铁片分别插入稀硝酸和浓硝酸中，前者产生无色气体，后者无明显现象
稀硝酸的氧化性比浓硝酸的强
B
取一定量Na2SO3样品，溶解后加入BaCl2溶液，产生白色沉淀。加入浓硝酸，仍有沉淀
此样品中含有SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4))
C
将银和AgNO3溶液与铜和Na2SO4溶液组成原电池。连通后银表面有银白色金属沉积，铜电极附近溶液逐渐变蓝
Cu的金属性比Ag的强
D
向溴水中加入苯，振荡后静置，水层颜色变浅
溴与苯发生了加成反应
A．过滤
B．除去CO中的CO2
C．制取并收集NH3
D．实验室制取乙炔
选项
操作或做法
目的
A
用泡沫灭火器熄灭燃着的钠
隔绝空气、降低着火温度
B
向盛放液溴的试剂瓶中加入适量水
防止液溴挥发
C
分别向0.1 ml·L－1的NaCl溶液和Na2CrO4溶液中逐滴滴加0.01 ml·L－1AgNO3溶液
比较Ksp(AgCl)与Ksp(Ag2CrO4)
的大小
D
用洁净铂丝蘸取某溶液在酒精灯火焰上灼烧，观察火焰颜色
检验溶液中是否含有K＋
选项
操作
现象
结论
A
常温下，将铜、铁用导线连接后插入浓硝酸中
铜片上持续产生大量气泡
铁的金属性强于铜的
B
在FeCl3＋3KSCN⇌Fe(SCN)3＋3KCl平衡体系中加入KCl固体
溶液颜色变浅
加入生成物可使该化学平衡向逆反应方向移动
C
常温下，用pH计测定1 ml/L CH3COONH4溶液的pH
测得pH＝7
CH3COONH4溶液对水的电离无影响
D
向含有酚酞的Na2CO3溶液中加入BaCl2固体
溶液红色变浅
Na2CO3溶液中存在水解平衡
选项
实验操作和现象
实验结论
A
向盛有氨水的烧杯中插入两个石墨电极，接通电源，电流表指针发生较大偏转
氨水是电解质
B
向某溶液中滴加稀盐酸，产生的气体通入品红溶液，品红溶液褪色
该溶液中一定含有SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3))
C
取久置的氯水于试管中，加入几滴紫色石蕊溶液，溶液变为红色，且一段时间内不褪色
氯水已经完全变质
D
向蔗糖晶体中加入浓硫酸，轻轻搅拌，有海绵状的碳生成
浓硫酸具有吸水性
选项
实验操作及现象
结论
A
向蔗糖溶液中滴加稀硫酸，水浴加热，再加入新制Cu(OH)2，无砖红色沉淀生成
蔗糖未发生水解
B
取少量待测液于试管中，加入浓NaOH溶液并加热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体
待测液中含有铵根离子
C
向CuSO4溶液中逐滴加入氨水，得到蓝色沉淀，继续加入氨水，沉淀溶解
Cu(OH)2属于两性氢氧化物
D
将补铁剂溶于盐酸，过滤，将滤液加入酸性KMnO4溶液中，溶液紫色褪去
补铁剂中含有Fe2＋
A．测定锌与稀硫酸反应速率
B．测定中和反应的反应热
C．制备乙烯
D．探究铁的吸氧腐蚀
选项
实验操作
现象或结论
A
做焰色试验时，用玻璃棒蘸取试样在酒精灯外焰上灼烧
火焰呈黄色，说明试样中一定含有Na元素
B
25 ℃，用pH计测量0.1 ml/L NaClO溶液的pH
溶液pH大于7，说明HClO是弱酸
C
将收集满NO2的试管倒扣在盛有足量水的水槽中，试管中液面上升，试管顶部仍有少量气体
收集的NO2气体中含有不溶于水的杂质气体
D
向某溶液中滴加酸化的Ba(NO3)2溶液
出现白色沉淀，说明该溶液中一定有SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4))