届高考化学二轮复习真题精选训练三年模拟 专题23 化学实验方案的设计与评价doc.docx
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届高考化学二轮复习真题精选训练三年模拟专题23化学实验方案的设计与评价doc
A组 专项基础训练
一、选择题
1.(2015·湖北八校联考)下列选项中,有关实验操作、现象和结论都正确的是( )
选项
实验操作
现象
结论
A
将过量的CO2通入CaCl2溶液中
无白色沉淀出现
生成的Ca(HCO3)2可溶于水
B
常温下将Al片插入浓硫酸中
无明显现象
Al片和浓硫酸不反应
C
用玻璃棒蘸取浓氨水点到红色石蕊试纸上
试纸变蓝色
浓氨水呈碱性
D
将SO2通入溴水中
溶液褪色
SO2具有漂白性
解析 CO2不能与CaCl2反应,A项错误;Al遇常温下的浓H2SO4会发生钝化,B项错误;SO2使溴水褪色是因为发生了氧化还原反应,与SO2的漂白性无关,D项错误。
答案 C
2.(2015·哈尔滨期末,13)化学中常借助于图像这一表现手段以清晰地突出实验装置的要点,形象地阐述化学过程的原理。
下列有关化学图像表现的内容正确的是( )
解析 A项,通过测量一段时间内生成的H2的体积,来测定一定时间内生成H2的反应速率,正确;B项,分液漏斗下端应紧贴烧杯内壁,错误;C项,火柴端的导管应为长管并插入液面以下,抽气管端的导管应为短管,错误;D项,比较非金属性时,应使用该元素的最高价氧化物对应的水化物,故不应该用稀盐酸,错误。
答案 A
3.(2015·黄冈调研,10)某研究性学习小组讨论甲、乙、丙、丁四种实验装置的有关用法,其中正确的是( )
A.甲装置:
可用来除去CO气体中的CO2气体
B.乙装置:
可用来验证NaHCO3和Na2CO3的热稳定性
C.丙装置:
可用来实验室制备乙酸乙酯
D.丁装置:
可用来比较HCl、H2CO3和H2SiO3的酸性强弱
解析 A项,洗气应长进短出,错误;B项,小试管中应装NaHCO3,外面大试管装Na2CO3,里面的NaHCO3分解,而外面的Na2CO3不分解,说明Na2CO3稳定性强,原装置错误;D项,生成CO2中有HCl气体,最终烧杯中生成H2SiO3沉淀,可能是盐酸与Na2SiO3反应,无法证明是CO2反应。
答案 C
4.(2014·郴州质检)下列各组中的实验步骤及现象,能达到相应实验目的的是( )
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
沉淀不溶解
B
制取氯气并探究氯气是否具有漂白性
MnO2和浓盐酸
气体
褪色
C
证明酸性条件下H2O2氧化性比I2强
碘化钠溶液
溶液变蓝色
D
探究浓度对化学平衡的影响
FeCl3和KSCN混合溶液
红色变深
解析 A项,Na2SO3也能与Ba(NO3)2反应生成白色沉淀BaSO3,加稀硝酸,BaSO3被氧化为BaSO4,白色沉淀也不溶解,不能检验Na2SO3试样是否变质,错误;B项,MnO2和浓盐酸在加热的条件下生成的氯气中含有水蒸气,氯气与水蒸气反应生成的HClO也能使干燥的有色布条褪色,不能达到检验氯气是否具有漂白性的目的,错误;C项,稀硝酸也能把碘离子氧化为I2,不能证明酸性条件下H2O2的氧化性比I2强,错误;D项,对于化学平衡FeCl3+3KSCN
Fe(SCN)3+3KCl,加入FeCl3固体增大了反应物的浓度,平衡正向移动,生成更多的Fe(SCN)3,溶液红色变深,能够达到探究浓度对化学平衡的影响,正确。
答案 D
5.(2013·东北三校联考)关于下列各实验装置的叙述中,不正确的是( )
A.装置①可用于分离C2H5OH和H2O的混合物
B.装置②可用于收集NO、O2、H2等
C.装置③中X若为CCl4,可用于吸收NH3或HCl,并防止倒吸
D.装置④可用于制取、收集NH3
解析 乙醇和水互溶,因此二者不能用分液漏斗分离,A错;NO、O2、H2等不溶于水的气体可用排水法收集,B正确;NH3和HCl在CCl4中不溶解,且CCl4的密度比水大,能吸收NH3或HCl,且能防止倒吸,故C正确;加热固体制备气体,用试管、酒精灯等仪器,D正确。
答案 A
二、非选择题
6.(2015·葫芦岛调研,19)某化学兴趣小组为研究生铁(含碳)与浓硫酸的反应情况及产物性质,设计如下实验。
请回答下列问题:
(1)按上图所示装置进行实验(夹持装置及尾气处理装置未画出)。
仪器b的名称为________;实验过程中,装置B中观察的现象是______________________。
(2)装置C中有白色沉淀生成,该反应化学方程式为_______________________。
(3)装置A中还会产生CO2气体,请写出产生CO2的化学方程式:
__________________________________________________________________。
(4)为了验证装置A中产生的气体中含有CO2,应先从下列①~④中选出必要的装置连接A装置中c处管口,从左到右的顺序为________(填序号);然后再进行的操作是从a处多次鼓入N2,其目的是___________________________。
(5)某同学通过验证实验后期装置A中产生的气体中还含有H2,反应的离子方程式是___________________________________________________________。
解析 该实验的原理为
,利用CO2和SO2的性质进行检验,
(1)根据仪器的结构特点,b的名称为分液漏斗;结合SO2的化学性质,装置B中湿润的品红试纸褪色,湿润的蓝色石蕊试纸变红;
(2)装置C中有白色沉淀的原因是SO2与水反应生成H2SO3,遇到Ba(NO3)2溶液被NO
氧化为SO
,SO
+Ba2+===BaSO4↓,该反应的化学方程式为Ba(NO3)2+3SO2+2H2O===BaSO4↓+2NO+2H2SO4;(3)生铁中的炭与浓硫酸反应会产生CO2,其化学方程式为C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O;(4)检验CO2通常用澄清的石灰水,检验前要排除SO2的干扰,并保证除净,要用到KMnO4溶液和品红溶液,从左到右的顺序为③②④;由于装置中有空气,而空气中的CO2对实验有影响,应从a处多次鼓入N2,赶尽装置中的空气;(5)反应后期浓硫酸会变稀,Fe与稀H2SO4反应会产生H2,反应的离子方程式是Fe+2H+===Fe2++H2↑。
答案
(1)分液漏斗 品红试纸褪色,石蕊试纸变红
(2)Ba(NO3)2+3SO2+2H2O===BaSO4↓+2NO+2H2SO4(书写2个方程式也可)
(3)C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O
(4)③②④ 赶尽装置中的空气,防止空气的CO2影响实验
(5)Fe+2H+===Fe2++H2↑
7.(2014·山东潍坊联考,18)工业上常用含少量SiO2、Al2O3的铬铁矿(FeO·Cr2O3)冶炼铬,简要流程如下:
(1)完成下列化学方程式(在横线上填写物质的化学式及系数):
2FeO·Cr2O3+4Na2CO3+7NaNO3
4Na2CrO4+Fe2O3+4CO2↑+________。
(2)操作①包括过滤与洗涤,在实验中进行洗涤沉淀的操作是____________________________________________________________________________________________________________________________________;
操作②可选用的装置(部分夹持装置略去)是________(填序号)。
(3)写出能够完成操作③的相关反应的化学方程式____________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)化学需氧量(COD)可度量水遭受有机物污染的程度。
在强酸并加热的条件下,用K2Cr2O7作强氧化剂处理水样,并测定消耗的K2Cr2O7的量,然后换算成相当于O2的含量称为化学需氧量(以mg·L-1计)。
化学兴趣小组测定某水样的化学需氧量(COD)过程如下:
Ⅰ.取amL水样置于锥形瓶中,加入10.00mL0.2500mol·L-1的K2Cr2O7溶液。
Ⅱ.……
Ⅲ.加指示剂,用cmol·L-1的硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]溶液滴定,终点时消耗bmL(此步骤的目的是用Fe2+把多余的Cr2O
转化为Cr3+)。
①Ⅰ中量取K2Cr2O7溶液的仪器是____________________________________。
②计算该水样的化学需氧量时需用到下列关系:
要除去1molCr2O
需消耗________molFe2+,1molCr2O
相当于________molO2。
解析
(1)根据化学方程式中的元素守恒和原子个数守恒可知需要补充“7NaNO2”。
(2)向漏斗中的沉淀上加蒸馏水,至浸没沉淀,待液体流下,重复该操作2~3次即可。
操作②是加热煅烧,故选用装置D。
(3)操作③前后的物质分别为Cr2O3和Cr,可以采用铝热反应,使Cr2O3还原为Cr,也可以采用电解的方法。
(4)①K2Cr2O7具有强氧化性,故选用酸式滴定管或移液管。
②Fe2+与Cr2O
发生氧化还原反应生成Fe3+和Cr3+,根据得失电子守恒可知,1molCr2O
需消耗6molFe2+;根据Cr2O
~2Cr3+转移6e-,O2~2H2O转移4e-可知,1molCr2O
相当于1.5molO2。
答案
(1)7NaNO2
(2)向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀,待液体流下,重复操作2~3次 D
(3)2Cr2O3
4Cr+3O2↑或2Al+Cr2O3
2Cr+Al2O3
(4)①酸式滴定管或移液管 ②6 1.5
B组 专项能力训练
一、选择题
1.(2015·石家庄模拟)为证明稀硝酸与铜反应产物中的气体为
NO,设计如图所示实验(实验过程中,玻璃塞2为打开状态),
下列说法中不正确的是( )
A.关闭活塞1,加入稀硝酸至液面达到a处
B.在装置左侧稍加热可以加快稀硝酸与铜的反应速率
C.通过开启或关闭活塞1可以验证NO的生成
D.反应开始后,胶塞下方有无色气体生成,还不能证明该气体为NO
解析 本题主要考查对化学实验方案的设计能力。
关闭活塞1时,装置左端密闭,U形管内有空气,不可能加稀硝酸至液面a处,应打开活塞1才能做到。
答案 A
2.(2015·湖南衡阳质检)根据下列实验现象,所得结论不正确的是( )
实验
装置
实验现象
结论
A
左边棉球变为橙色,右边棉球变为蓝色
氧化性:
Cl2>Br2>I2
B
左边烧杯中铁表面有气泡,右边烧杯中铜表面有气泡
活动性:
Al>Fe>Cu
C
白色固体先变为淡黄色,后变又黑色(Ag2S)
溶解性:
AgCl>AgBr>Ag2S
D
锥形瓶中有气体产生,烧杯中液体变浑浊
酸性:
HCl>H2CO3>H2SiO3
解析 A项,在氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性,左边棉球变为橙色说明氯气置换出溴单质,右边棉球变为蓝色说明有碘单质生成,可能是氯气氧化碘离子,也可能是溴单质氧化碘离子,故不能证明氧化性:
Cl2>Br2>I2;B项,左边烧杯中铁表面有气泡说明铝作负极,铁作正极,右边烧杯中铜表面有气泡说明铁作负极,铜作正极,即活动性:
Al>Fe>Cu;C项,白色固体先变为淡黄色,说明AgCl变成了AgBr,后变为黑色Ag2S,即溶解性:
AgCl>AgBr>Ag2S;D项,依据强酸制弱酸的原理,锥形瓶中有气体产生,说明盐酸的酸性比碳酸强,二氧化碳通入硅酸钠溶液中产生浑浊,说明碳酸的酸性比硅酸强。
答案 A
3.(2014·河北质量监测,10)有气体产生的化学实验中,某段时间内气流速率可能过快,这极有可能导致实验不能顺利进行,甚至会引起危险。
下列实验装置可使反应顺利进行或能有效保证实验安全的是( )
A.①②④B.①②③
C.②③④D.①③④
解析 ①中的橡胶管能够平衡分液漏斗和烧瓶中的气压,保证分液漏斗中的液体顺利滴下,可使反应顺利进行;②中气流速率过快时,压强增大,液体被压入长颈漏斗中存储起来,保证实验安全;③中气流速率过快时,压强增大,部分气体存储在气球中,保证实验安全;④中随着反应的进行,烧瓶中压强逐渐增大,液体不能顺利滴下,实验不能顺利进行。
综上所述,B项正确。
答案 B
4.(2014·湖南四校联考,16)用如图所示装置进行实验,将少量液体甲逐滴加入到固体乙中,试管中试剂为丙,则下列中现象与结论均正确的是( )
选项
甲
乙
丙
试管中现象
结论
A
稀硫酸
亚硫酸钠
溴水
橙色褪去
SO2具有漂白性
B
饱和食盐水
电石
酸性KMnO4溶液
紫色褪去
乙炔可发生氧化反应
C
醋酸
碳酸钠
BaCl2溶液
变浑浊
醋酸酸性强于碳酸
D
浓氨水
生石灰
AgNO3溶液
无明显现象
NH3与AgNO3溶液不反应
解析 稀硫酸和亚硫酸钠反应生成SO2,SO2与溴水发生氧化还原反应,溴水橙色褪去,SO2表现出还原性,而不是漂白性,A项错误;饱和食盐水与电石反应生成乙炔,乙炔具有还原性,可使酸性KMnO4溶液褪色,B项正确;醋酸与碳酸钠反应生成CO2,CO2与BaCl2溶液不反应,C项错误;浓氨水与生石灰反应生成NH3,将NH3通入AgNO3溶液中首先出现白色沉淀(AgOH),一段时间后白色沉淀溶解(银氨溶液),D项错误。
答案 B
5.(2013·洛阳期末,13)下列实验能达到目的的是( )
实验
目的
证明铁生锈过程中空气参与反应
证明非金属性:
Cl>C>Si
选项
A
B
实验
目的
制取BaSO3,并吸收尾气
从碘水中分离出碘
选项
C
D
解析 铁生锈实验中发生吸氧腐蚀,U形管中的液体左高右低,A项正确;最高价氧化物对水化物的酸性强弱反映元素非金属性的强弱,盐酸不是氯元素最高价氧化物对应水化物,B项错误;二氧化硫通入硝酸钡溶液中,有硫酸钡和一氧化氮生成,C项错误;碘水中分离出碘,应用萃取的方法进行,D项错误。
答案 A
二、非选择题
6.(2015·河南豫东、豫北十所名校联考)硝基苯是重要的精细化工原料,是医药和染料的中间体,还可作有机溶剂。
制备硝基苯的过程如下:
①组装如下图反应装置。
配制混酸,取100mL烧杯,用20mL浓硫酸与18mL浓硝酸配制混酸,加入漏斗中,把18mL苯加入三颈烧瓶中。
②向室温下的苯中逐滴加入混酸,边滴边搅拌,混合均匀。
③在50~60℃下发生反应,直至反应结束。
④除去混酸后,粗产品依次用蒸馏水和10%Na2CO3溶液洗涤,最后再用蒸馏水洗涤得到粗产品。
已知
(1)+
HNO3(浓)
+H2O
+HNO3(浓)
+
(2)可能用到的有关数据列表如下
物质
熔点/℃
沸点/℃
密度(20℃)
/
溶解性
苯
5.5
80
0.88
微溶于水
硝基苯
5.7
210.9
1.205
难溶于水
1,3二硝基苯
89
301
1.57
微溶于水
浓硝酸
—
83
1.4
易溶于水
浓硫酸
—
338
1.84
易溶于水
请回答下列问题:
(1)配制混酸应在烧杯中先加入________。
(2)恒压滴液漏斗的优点是_________________________________________。
(3)实验装置中长玻璃管可用________代替(填仪器名称)。
(4)反应结束后产品在液体的________层(填“上”或者“下”),分离混酸和产品的操作方法为_________________________________________________。
(5)用10%Na2CO3溶液洗涤之后再用蒸馏水洗涤时,怎样验证液体已洗净?
__________________________________________________________________。
(6)为了得到更纯净的硝基苯,还需先向液体中加入________除去水,然后蒸馏。
解析
(1)由于浓硫酸的密度比浓HNO3的大,故配制浓硫酸和浓硝酸混酸时应先在烧杯中加入浓硝酸,然后沿烧杯内壁加入浓硫酸,边加边搅拌。
(2)恒压滴液漏斗内压强与发生器内压强相等,使漏斗内液体能顺利流下。
(3)长玻璃管的作用是冷凝回流苯和浓硝酸,故可用冷凝管代替。
(4)硝基苯难溶于水且密度比浓硝酸、浓硫酸的小,在反应后的液体中,硝基苯在上层,可用分液的方法分离混酸和产品。
(5)验证液体已洗净,只需检验液体中不存在CO
即可,故可加入CaCl2或BaCl2溶液检验。
(6)为了得到更纯净的硝基苯,还需向液体中加入无水氯化钙除去水,然后蒸馏。
答案
(1)浓硝酸
(2)可以保持漏斗内压强与发生器内压强相等,使漏斗内液体能顺利流下
(3)冷凝管(球形冷凝管或直行冷凝管均可)
(4)上 分液
(5)取最后一次洗涤液,向溶液中加入氯化钙,若无沉淀生成,说明已洗净
(6)氯化钙
7.(2015·广州摸底)三草酸合铁酸钾晶体K3[Fe(C2O4)3]·3H2O可用于摄影和蓝色印刷,它受热易分解,为了验证其气态产物,某同学设计了如下实验装置:
(1)若实验中,观察到B、E中的溶液均变浑浊,则D中的现象是__________________________________________________________________;
说明其气态产物是________、________;为验证另一种气态产物,应在A、B之间增加的装置为____________。
(2)为了使实验更安全、更严密,你认为该实验设计需要如何改进?
①_______________________________________________________________;
②_______________________________________________________________。
(3)固体产物中铁元素不可能以+3价形式存在,理由是_________________
__________________________________________________________________。
现设计实验,探究固体产物中铁元素的存在形式。
①提出合理假设。
假设1:
_________________________________________________________;
假设2:
__________________________________________________________;
假设3:
____________________________________________________________。
②某学生设计实验探究上述假设,除3%H2O2、蒸馏水外,还需要下列试剂中的________________________________________________________________。
限选试剂:
浓硫酸、1.0mol·L-1HNO3、1.0mol·L-1盐酸、1.0mol·L-1NaOH溶液、0.1mol·L-1KI溶液、0.1mol·L-1CuSO4溶液、20%KSCN溶液。
解析
(1)B中溶液变浑浊说明气态产物中有CO2,E中溶液变浑浊说明CO被酸性高锰酸钾溶液氧化为CO2,故D中的现象是溶液褪色或变浅,从而可说明气态产物有CO;另一种气态产物是H2O,其验证方法是将A中产生的气体通过盛有无水CuSO4的干燥管。
(2)从安全角度考虑应在B装置前加一个防倒吸装置,从严密性角度考虑,要在C装置后增加一个检验CO2是否除尽的装置。
(3)①由于反应过程中有CO生成,能还原三价的铁,故固体产物中无三价铁,其成分可能有三种情况:
Fe、FeO、Fe和FeO。
②探究固体产物中铁元素的存在形式;可以将固体产物放入足量的0.1mol·L-1的CuSO4溶液中搅拌使其充分反应,然后过滤洗涤沉淀,再加入足量的1.0mol·L-1的盐酸,若溶液中有不溶的红色物质,则说明固体产物中含有Fe(发生反应为Fe+CuSO4===FeSO4+Cu),向溶液中加入20%KSCN溶液,不变红色,然后再向溶液中滴加双氧水,若变红色,则说明固体产物中含有FeO。
答案
(1)溶液褪色或变浅 CO2 CO 盛有无水CuSO4的干燥管
(2)①在B装置之前加一个防倒吸装置 ②在C装置后增加一个检验二氧化碳是否除尽的装置(或盛有澄清石灰水的试管)
(3)有还原性气体CO生成,能将三价铁还原,故不可能有三价铁存在
①铁元素的存在形式为Fe单质 铁元素的存在形式为FeO 铁元素的存在形式为Fe与FeO的混合物
②1.0mol·L-1盐酸、20%KSCN溶液、0.1mol·L-1CuSO4溶液
热点一 气体制备实验方案的设计与评价(2014·课标Ⅰ36,2014·浙江理综28,2013·安徽理综8,2013·大纲卷28)
【演练1】
实验室制取气体的装置如图所示,其中发生装置相同,干燥和集气装置有两套,分别用图1和图2表示。
下列选项正确的是( )
发生装置中的药品
干燥和集气装置
A
过氧化钠和水
图2
B
大理石和稀盐酸
图1
C
铜和稀硝酸
图2
D
氯化铵和消石灰
图1
解析 A项,过氧化钠和水反应生成O2,可用向上排空气法收集,正确;B项,产生的CO2不能用碱石灰干燥,也不能用向下排空气法收集;C项,生成的NO不能用排空气法收集;D项,氯化铵和消石灰在不加热的条件下不能发生反应生成NH3。
答案 A
热点二 探究物质组成、性质的实验方案的设计与评价(2014·课标Ⅰ13,2014·北京理综11,2014·广东理综22,2013·课标Ⅱ27,2012·福建理综25,2013·重庆理综9)
【演练2】探究物质性质的实验方案设计与评价
某校研究性学习小组的同学学习完氮的有关性质之后,对氮元素的氢化物和氧化物的性质进行了更深入的研究。
Ⅰ.NH3的性质探究
(1)实验室制取氨气的化学方程式为___________________________________。
(2)某同学模仿排饱和食盐水收集氯气的方法,想用排饱和氯化铵溶液的方法收集氨气。
你认为他能否达到目的?
________(填“能”或“否”),理由是__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(3)该小组的同学设计了如下图所示的实验装置(夹持及尾气处理装置未画出),探究氨气的还原性。
①该装置在设计上有一定缺陷,为保证实验结果的准确性,对该装置的改进措施是_____
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