高考化学二轮复习专题跟踪训练12 专题4 化学实验基础 第12讲 化学实验方案与设计含答案解析.docx

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高考化学二轮复习专题跟踪训练12专题4化学实验基础第12讲化学实验方案与设计含答案解析

专题跟踪训练（十二）

一、选择题

1．在实验室进行有关物质的制备流程中，理论上正确、操作上可行、经济上合理的是（　　）

A．C

CO

CO2

Na2CO3溶液

B．Cu

Cu（NO3）2溶液

Cu（OH）2

C．CaO

Ca（OH）2溶液

NaOH溶液

D．Fe

Fe2O3

Fe2（SO4）3溶液

[解析]　A项中实验室里用在空气中点燃单质碳来制备CO的方法，在操作上是不可行的。

B项中用硝酸银溶液与铜反应来制备Cu（NO3）2是不经济的。

D项中用点燃铁制备氧化铁在理论上不正确、操作上不可行。

[答案]　C

2．下列制取物质的方案中，最合理的是（　　）

A．用过量的铁与稀硫酸反应制绿矾（FeSO4·7H2O）

B．铜与浓硫酸反应制CuSO4

C．过量的Fe与Cl2反应制FeCl2

D．MnO2与稀盐酸反应制Cl2

[解析]　A中Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑；B中Cu＋2H2SO4（浓）

CuSO4＋SO2↑＋2H2O，产生污染性气体SO2；C中2Fe＋3Cl2

2FeCl3，无法制得FeCl2；D中MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，MnO2与稀盐酸不反应。

[答案]　A

3．下列装置能达到实验目的的是（　　）

A．用图①所示装置测定NaOH的浓度

B．用图②所示装置分馏少量石油

C．用图③所示装置在实验室制备收集氨气

D．用图④所示装置鉴别碳酸钠和碳酸氢钠

[解析]　图①中NaOH溶液应盛放在碱式滴定管中，图示为酸式滴定管，A项错误；图②中温度计应置于蒸馏烧瓶支管口处，B项错误；图③中收集氨气的试管中的导管应通到试管底部，C项错误；图④中加热时澄清石灰水变浑浊，则被加热的物质为NaHCO3，加热时澄清石灰水无明显现象，则被加热的物质为Na2CO3，D项正确。

[答案]　D

4．用以下三种途径来制取相同质量的硝酸铜：

①铜与浓硝酸反应；②铜与稀硝酸反应；③铜与氧气反应生成CuO，CuO再与稀硝酸反应。

下列有关叙述不正确的是（　　）

A．所消耗的硝酸的量：

①>②>③

B．对环境造成的危害，③最小

C．因铜与浓硝酸作用最快，故制取硝酸铜的最佳方案是①

D．三种途径所消耗的铜的质量相等

[解析]　法①消耗的HNO3多，且产生的污染性气体也多，最佳方案应是③。

[答案]　C

5．（2014·安徽卷）为实现下列实验目的，依据下表提供的主要仪器，所用试剂合理的是（　　）

选项

实验目的

主要仪器

试剂

A

分离Br2和CCl4混合物

分液漏斗、烧杯

Br2和CCl4混合物、蒸馏水

B

鉴别葡萄糖和蔗糖

试管、烧杯、酒精灯

葡萄糖溶液、蔗糖溶液、银氨溶液

C

实验室制取H2

试管、带导管的橡皮塞

锌粒、稀硝酸

D

测定NaOH溶液浓度

滴定管、锥形瓶、烧杯

NaOH溶液、0.1000mol·L－1盐酸

[解析]　分液漏斗用于分离两种互不相溶的液体，而Br2和CCl4相互溶解，A项不合理；葡萄糖与银氨溶液在水浴加热条件下产生光亮的银镜，而蔗糖与银氨溶液无此现象，故B项正确；锌与稀硝酸反应生成的是氮的低价氧化物——NO，甚至生成N2或NH4NO3，不生成H2，故C项错误；D项中缺少指示酸碱恰好反应的指示剂，故D项不能达到目的。

[答案]　B

6．（2014·新课标全国卷Ⅰ）利用如图所示装置进行下列实验，能得出相应实验结论的是（　　）

选项

①

②

③

实验结论

A

稀硫酸

Na2S

AgNO3与

AgCl的浊液

Ksp（AgCl）>

Ksp（Ag2S）

B

浓硫酸

蔗糖

溴水

浓硫酸具有脱

水性、氧化性

C

稀盐酸

Na2SO3

Ba（NO3）2

溶液

SO2与可溶性

钡盐均可生成

白色沉淀

D

浓硝酸

Na2CO3

Na2SiO3

溶液

酸性：

硝酸>

碳酸>硅酸

[解析]　分析①和②中物质发生的反应以及所产生的气体与③中物质的反应，根据相关现象得出实验结论。

A．Na2S与稀硫酸发生反应：

Na2S＋H2SO4===Na2SO4＋H2S↑，H2S气体通过导管进入③，产生Ag2S黑色沉淀，可能是H2S与AgNO3反应的结果，不能得出Ksp（AgCl）>Ksp（Ag2S）。

B．浓硫酸使蔗糖发生脱水炭化，并与生成的碳发生氧化还原反应，生成CO2、SO2和H2O，混合气体通过导管进入③，其中SO2与溴水发生反应：

SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr，该过程中浓硫酸体现脱水性和强氧化性。

C．稀盐酸与Na2SO3发生反应：

Na2SO3＋2HCl===2NaCl＋SO2↑＋H2O，SO2与Ba（NO3）2溶液发生氧化还原反应生成BaSO4沉淀，若③中为BaCl2等可溶性钡盐，则不能生成沉淀。

D．浓硝酸与Na2CO3发生反应：

Na2CO3＋2HNO3===2NaNO3＋CO2↑＋H2O，说明HNO3的酸性强于H2CO3。

③中Na2SiO3溶液产生白色沉淀，但不能据此证明H2CO3的酸性强于H2SiO3，其原因是浓硝酸具有强挥发性，挥发出的HNO3气体与CO2一并进入Na2SiO3溶液，且均能与其发生反应而产生H2SiO3沉淀。

[答案]　B

7．下述实验设计能够达到目的的是（　　）

编号

实验目的

实验设计

A

证明盐酸的酸性

比醋酸强

用同一电路测等体积盐酸、醋酸溶液的导电性

B

证明H2CO3酸

性比H2SiO3强

将CO2通入Na2SiO3溶液中

C

证明钠的金属活动性比铜强

向CuCl2溶液中投入金属钠

D

证明溶液中含有I－

向溶液中加入淀粉溶液

[解析]　溶液的导电能力与溶液中的离子浓度有关，离子浓度越大导电能力越强，盐酸和醋酸的浓度不一定相同，所以二者的强弱不能通过此实验确定，A选项错误；将CO2通入Na2SiO3溶液中，发生反应CO2＋Na2SiO3＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓，利用了“强酸制弱酸”原理，所以H2CO3的酸性强于H2SiO3，B选项正确；将钠投入氯化铜溶液中，钠与水先反应，所以不能置换出铜，不能证明钠的金属性比铜强，C选项错误；能使淀粉变蓝的是单质碘，碘离子不能使淀粉变蓝，D选项错误。

[答案]　B

8．下列实验方案中，不能测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数的是（　　）

A．取a克混合物充分加热，减重b克

B．取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b克固体

C．取a克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b克

D．取a克混合物与足量Ba（OH）2溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得b克固体

[解析]　生成的CO2气体没有干燥，把H2O的质量也当成CO2的质量，导致CO2的质量偏大。

[答案]　C

9．（2014·浙江嘉兴一模）某溶液可能含有Cl－、SO

、CO

、NH

、Fe3＋、Fe2＋、Al3＋和Na＋。

某同学为了确认其成分，取部分试液，设计并完成了如下实验：

由此可知原溶液中（　　）

A．c（Fe3＋）＝0.2mol·L－1

B．溶液中至少有4种离子存在，其中Cl－一定存在，且c（Cl－）≥0.2mol·L－1

C．SO

、NH

、Na＋一定存在，CO

、Al3＋一定不存在

D．要确定原溶液中是否含有Fe2＋，其操作为：

取少量原溶液于试管中，加入适量氯水，无现象，再加KSCN溶液，溶液成血红色，则含有Fe2＋

[解析]　加入过量NaOH溶液，加热，得到0.02mol气体，说明有NH

，而且为0.02mol；同时产生红褐色沉淀，说明有Fe3＋，但由于Fe2＋极易被氧化为Fe3＋，所以Fe3＋与Fe2＋至少存在一种，又由于Fe3＋（或Fe2＋）不能与CO

共存，所以原溶液中没有CO

；根据过滤、洗涤、灼烧后得1.6g固体（Fe2O3）可知，铁元素为0.02mol；滤液焰色反应呈黄色，说明有Na＋，但不能说明原溶液中一定有Na＋，因为在加入过量NaOH溶液时，引入了Na＋；通入足量CO2无现象，说明无Al3＋；产生不溶于盐酸的4.66g沉淀，说明有SO

，且为0.02mol；根据电荷守恒可知一定有Cl－，且至少为0.02mol；由此可知，原溶液中NH

、SO

、Cl－一定存在，Fe3＋与Fe2＋至少有一种存在；Na＋可能存在也可能不存在；CO

、Al3＋一定不存在。

[答案]　B

10．（2015·河北衡水中学调研）化合物SOI2、SOBr2、SOCl2、SOClF、SF4、SBrF3、SOBrCl在水中容易水解，但不发生氧化还原反应，所有产物都是可溶的。

现将其中的一种化合物A配成溶液，稀释后分成几份，分别加入一系列0.1mol·L－1的试剂（已知氟化钙难溶于水）。

列表如下：

加入试剂

测出结果

实验

结论

硝酸和硝酸银

产生淡黄色沉淀

（a）

氯化镁

无沉淀

溶液微热后，再用NH3将pH调到7，然后加入硝酸钙

无明显反应

（b）

向该物质的酸性溶液中加入高锰酸钾，然后加入硝酸钡

高锰酸钾的特征颜色消失，加入硝酸钡后产生白色沉淀

氯化铁、四氧化碳

四氧化碳层不显紫色

（c）

根据实验结果，下列实验结论不正确的是（　　）

A．实验结论（a）一定含有Br－，可能含有Cl－

B．实验结论（b）排除F－

C．实验结论（c）排除I－

D．该化合物的化学式是SOBr2

[解析]　A项，溶液中加硝酸银生成淡黄色沉淀，说明溶液中含溴离子，可能有氯离子；B项，根据氟化钙难溶于水，无明显现象说明溶液中无氟离子；C项，假设溶液中有碘离子，遇到氯化铁会生成碘单质，而四氯化碳层不显紫色，说明溶液中不含碘离子；D项，综合上述分析该化合物的化学式可能是SOBr2或SOBrCl。

[答案]　D

11．（2014·浙江名校联考）下列实验操作、现象和原因解释不合理的是（　　）

选

项

实验操作

实验现象

原因解释

A

将一片较薄的铝片放在酒精灯火焰上灼烧

铝片慢慢

熔化呈液

滴状　　

铝表面的氧化膜致密且熔点很高，阻碍铝与氧气的接触，同时铝的熔点较低

B

将等表面积的镁条、铝片（均除去氧化膜）分别放入装有等浓度、等体积盐酸的两支试管中

都产生气

泡，镁条

表面产生

气泡更快

镁的金属性比铝的金属性强，镁更易失去电子，所以反应更快

C

在打磨过的铁片上先滴一滴饱和食盐水，再滴一滴酚酞

液滴的外

圈先出现

红色　　

铁片不纯含有碳元素，铁、碳与食盐水形成原电池，溶液外圈发生吸氧腐蚀，导致c（OH－）增大，溶液呈碱性

D

取少量淀粉和稀硫酸，加热几分钟，冷却后加入新制氢氧化铜，加热至沸腾

未见砖

红色沉

淀生成

淀粉水解后没有葡萄糖生成

[解析]　检验淀粉的水解产物，需要先加NaOH溶液中和硫酸，然后再加新制Cu（OH）2悬浊液，D错。

[答案]　D

12．某同学为检验溶液中是否含有常见的几种无机离子，进行了如图所示的实验操作。

其中检验过程中产生的气体能使温润的红色石蕊试纸变蓝。

由该实验能得到的正确结论是（　　）

A．原溶液中一定含有SO

B．原溶液中一定含有NH

C．原溶液中一定含有Cl－

D．原溶液中一定含有Fe3＋

[解析]　原溶液中加入硝酸钡和盐酸生成白色沉淀，则原溶液中可能存在SO

、SO

或Ag＋，A项错误；加硝酸银溶液产生白色沉淀，可能是加入的盐酸引起的，C项错误；因检验过程中产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，说明原溶液中一定含有NH

，B项正确；加入KSCN得到红色溶液，Fe3＋可能是由原溶液中的Fe2＋被NO

氧化而来的，故原溶液中不一定含有Fe3＋，D项错误。

[答案]　B

二、非选择题

13．（2015·江苏卷）实验室用下图所示装置制备KClO溶液，并通过KClO溶液与Fe（NO3）3溶液的反应制备高效水处理剂K2FeO4。

已知K2FeO4具有下列性质：

①可溶于水、微溶于浓KOH溶液，②在0℃～5℃、强碱性溶液中比较稳定，③在Fe3＋和Fe（OH）3催化作用下发生分解，④在酸性至弱碱性条件下，能与水反应生成Fe（OH）3和O2。

（1）装置A中KMnO4与盐酸反应生成MnCl2和Cl2，其离子方程式为__________________________，将制备的Cl2通过装置B可除去________（填化学式）。

（2）Cl2与KOH在较高温度下反应生成KClO3。

在不改变KOH溶液的浓度和体积的条件下，控制反应在0℃～5℃进行，实验中可采取的措施是__________、____________。

（3）制备K2FeO4时，KClO饱和溶液与Fe（NO3）3饱和溶液的混合方式为________________________________________________。

（4）提纯K2FeO4粗产品[含有Fe（OH）3、KCl等杂质]的实验方案为：

将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3mol·L－1KOH溶液中，

______________________________________________________。

（实验中须使用的试剂有：

饱和KOH溶液，乙醇；除常用仪器外须使用的仪器有：

砂芯漏斗，真空干燥箱）。

[解析]　

（1）用饱和食盐水可除去Cl2中的HCl。

（2）为防止Cl2与KOH在较高温度下反应生成KClO3，应缓慢加入盐酸以控制Cl2与KOH反应的速率，同时应将C装置置于冰水浴中。

（3）因K2FeO4在Fe3＋和Fe（OH）3催化作用下发生分解，为防止Fe3＋过量，应在不断搅拌的条件下，将Fe（NO3）3饱和溶液缓慢滴加到KClO饱和溶液中。

（4）先用砂芯漏斗过滤除去Fe（OH）3，滤液中含K2FeO4、KOH、KCl，利用K2FeO4微溶于浓KOH溶液的性质，将盛有滤液的烧杯置于冰水浴中，然后加入饱和KOH溶液，搅拌、静置后用砂芯漏斗过滤，析出的K2FeO4晶体用适量乙醇洗涤2～3次后，用真空干燥箱干燥即得产品。

[答案]　

（1）2MnO

＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O　HCl

（2）缓慢滴加盐酸　装置C加冰水浴

（3）在搅拌下，将Fe（NO3）3饱和溶液缓慢滴加到KClO饱和溶液中

（4）用砂芯漏斗过滤，将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和KOH溶液，搅拌、静置，再用砂芯漏斗过滤，晶体用适量乙醇洗涤2～3次后，在真空干燥箱中干燥

14．（2015·江苏卷）实验室以苯甲醛为原料制备间溴苯甲醛（实验装置见下图，相关物质的沸点见附表）。

附表　相关物质的沸点（101kPa）

物质

沸点/℃

物质

沸点/℃

溴

58.8

1,2二氯乙烷

83.5

苯甲醛

179

间溴苯甲醛

229

其实验步骤为：

步骤1：

将三颈瓶中的一定配比的无水AlCl3、1,2二氯乙烷和苯甲醛充分混合后，升温至60℃，缓慢滴加经浓H2SO4干燥过的液溴，保温反应一段时间，冷却。

步骤2：

将反应混合物缓慢加入一定量的稀盐酸中，搅拌、静置、分液。

有机相用10%NaHCO3溶液洗涤。

步骤3：

经洗涤的有机相加入适量无水MgSO4固体，放置一段时间后过滤。

步骤4：

减压蒸馏有机相，收集相应馏分。

（1）实验装置中冷凝管的主要作用是________，锥形瓶中的溶液应为________。

（2）步骤1所加入的物质中，有一种物质是催化剂，其化学式为__________。

（3）步骤2中用10%NaHCO3溶液洗涤有机相，是为了除去溶于有机相的__________（填化学式）。

（4）步骤3中加入无水MgSO4固体的作用是__________。

（5）步骤4中采用减压蒸馏技术，是为了防止_____________。

[解析]　

（1）锥形瓶中可用NaOH溶液吸收沸点低的溴。

（2）苯甲醛和溴是反应物，1,2二氯乙烷是溶剂，无水AlCl3是催化剂。

（3）有机物中混有HCl和Br2，可用NaHCO3溶液将其除去。

（4）无水MgSO4有吸水性。

（5）减压蒸馏可降低馏出物的沸点，因此可以在较低温度下分离它们，而低温下间溴苯甲醛难被氧化。

[答案]　

（1）冷凝回流　NaOH

（2）AlCl3

（3）Br2、HCl

（4）除去有机相的水

（5）间溴苯甲醛被氧化

15．实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2（发生装置如下图所示）。

（1）制备实验开始时，先检查装置气密性，接下来的操作依次是__________（填序号）。

A．往烧瓶中加入MnO2粉末

B．加热

C．往烧瓶中加入浓盐酸

（2）制备反应会因盐酸浓度下降而停止。

为测定反应残余液中盐酸的浓度，探究小组同学提出下列实验方案：

甲方案：

与足量AgNO3溶液反应，称量生成的AgCl质量。

乙方案：

采用酸碱中和滴定法测定。

丙方案：

与已知量CaCO3（过量）反应，称量剩余的CaCO3质量。

丁方案：

与足量Zn反应，测量生成的H2体积。

继而进行下列判断和实验：

①判定甲方案不可行，理由是________________________。

②进行乙方案实验：

准确量取残余清液稀释一定倍数后作为试样。

a．量取试样20.00mL，用0.1000mol·L－1NaOH标准溶液滴定，消耗22.00mL，该次滴定测得试样中盐酸浓度为__________mol·L－1；

b．平行滴定后获得实验结果。

③判断丙方案的实验结果__________（填“偏大”、“偏小”或“准确”）。

[已知：

Ksp（CaCO3）＝2.8×10－9、Ksp（MnCO3）＝2.3×10－11]

④进行丁方案实验：

装置如下图所示（夹持器具已略去）。

（ⅰ）使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将_______转移到__________中。

（ⅱ）反应完毕，每间隔1分钟读取气体体积，气体体积逐次减小，直至不变。

气体体积逐次减小的原因是__________（排除仪器和实验操作的影响因素）。

[解析]　

（1）注意加药品时先加入固体MnO2，再通过分液漏斗加入浓盐酸，最后才能加热。

（2）①根据反应的离子方程式：

MnO2＋4H＋＋2Cl－

Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O，可以看出反应残余溶液中c（Cl－）>c（H＋），用甲方案测得的是c（Cl－），而不是c（H＋）。

②根据c（盐酸）·V（盐酸）＝c（氢氧化钠）·V（氢氧化钠），c（盐酸）＝c（氢氧化钠）·V（氢氧化钠）/V（盐酸）＝22.00mL×0.1000mol·L－1/20.00mL＝0.1100mol·L－1。

③由于Ksp（MnCO3）M（CaCO3），故最终剩余的固体质量增加，导致测得的c（H＋）偏小。

④如果把残余清液转移到Zn粒中，则Y形管内壁就会附着一些清液；Zn与盐酸反应放热，因此，冷却后气体的体积将缩小。

[答案]　

（1）ACB　

（2）①残余清液中n（Cl－）>n（H＋）（或其他合理答案）　②0.1100　③偏小　④（ⅰ）Zn粒　残余清液

（ⅱ）装置内气体尚未冷至室温

16．Ⅰ.实验室有一瓶失去标签的某白色固体X，已知某成分可能是碳酸或亚硫酸的钠盐或钾盐，且成分单一。

现某化学小组通过如下步骤来确定其成分：

（1）阳离子的确定

实验方法及现象：

_______________。

结论：

此白色固体是钠盐。

（2）阴离子的确定

①取少量白色固体于试管中，然后向试管中加入稀盐酸，白色固体全部溶解，产生无色气体，此气体能使溴水褪色。

②要进一步确定其成分，需继续进行如下实验：

取适量白色固体配成溶液，取少许该溶液于试管中，加入BaCl2溶液，出现白色沉淀。

Ⅱ.确认其成分后，由于某些原因，该白色固体部分被空气氧化，该化学小组想用已知浓度的酸性KMnO4溶液来确定变质固体中X的含量，具体步骤如下：

步骤①：

称取样品1.000g。

步骤②：

将样品溶解后，完全转移到250mL容量瓶中，定容，充分摇匀。

步骤③：

移取25.00mL样品溶液于250mL锥形瓶中，用0.01mol·L－1KMnO4标准溶液滴定至终点。

按上述操作方法再重复2次。

（1）写出步骤③所发生反应的离子方程式：

_______________。

（2）在配制0.01mol·L－1KMnO4溶液定容时若仰视，则最终测得变质固体中X的含量__________（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。

（3）滴定结果如表所示：

滴定

次数

待测溶液的

体积/mL

标准溶液的体积

滴定前刻度/mL

滴定后刻度/mL

1

25.00

1.02

21.03

2

25.00

2.00

21.99

3

25.00

2.00

20.20

则该变质固体中X的质量分数为__________。

[解析]　Ⅰ.

（1）题干中的一个关键信息是白色固体成分单一，由阳离子检验的结论可知该盐是钠盐，检验Na＋，要通过焰色反应。

（2）由实验①②可知该盐是Na2SO3，Na2SO3在空气中易被氧化成Na2SO4。

Ⅱ.

（1）酸性KMnO4作强氧化剂，氧化SO

。

（2）配制0.01mol·L－1KMnO4溶液定容时若仰视，使c（KMnO4）减小，则在进行滴定操作时消耗V（KMnO4）会变大，导致测得变质固体中Na2SO3的含量偏大。

（3）分析滴定数据，第3次滴定数据明显偏小，滴定中误差较大，计算时应舍去。

由第1、2次滴定数据可知平均消耗V（KMnO4）＝20.00mL，n（KMnO4）/n（Na2SO3）＝2/5，n（Na2SO3）＝5×10－13mol，m（Na2SO3）＝0.63g。

[答案]　Ⅰ.

（1）取固体少许，进行焰色反应实验，焰色为黄色

Ⅱ.

（1）2MnO

＋5SO

＋6H＋===2Mn2＋＋5SO

＋3H2O　

（2）偏大　（3）63%