题型集训34化学实验方案的设计与评价.docx
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题型集训34化学实验方案的设计与评价
题型集训34 化学实验方案的设计与评价
1.(2015·山东理综,11)下列由实验现象得出的结论正确的是( )
操作及现象
结论
A
向AgCl悬浊液中加入NaI溶液时出现黄色沉淀
Ksp(AgCl) B 向某溶液中滴加氯水后再加入KSCN溶液,溶液呈红色 溶液中一定含有Fe2+ C 向NaBr溶液中滴入少量氯水和苯,振荡、静置,溶液上层呈橙红色 Br-还原性强于Cl- D 加热盛有NH4Cl固体的试管,试管底部固体消失,试管口有晶体凝结 NH4Cl固体可以升华 2.(2015·课标全国Ⅱ)用如图所示装置进行下列实验: 将①中溶液滴入②中,预测的现象与实际相符的是() 选项 ①中物质 ②中物质 预测②中的现象 A 稀盐酸 碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液 立即产生气泡 B 浓硝酸 用砂纸打磨过的铝条 产生红棕色气体 C 氯化铝溶液 浓氢氧化钠溶液 产生大量白色沉淀 D 草酸溶液 高锰酸钾酸性溶液 溶液逐渐褪色 3.(2015·福建理综,8)下列实验操作正确且能达到相应实验目的的是( ) 实验目的 实验操作 A 称取2.0gNaOH固体 先在托盘上各放一张滤纸,然后在右盘上添加2g砝码,左盘上添加NaOH固体 B 配制FeCl3溶液 将FeCl3固体溶于适量蒸馏水 C 检验溶液中是否含NH 取少量试液于试管中,加入NaOH溶液并加热,用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体 D 验证铁的吸氧腐蚀 将铁钉放入试管中,用盐酸浸没 4.(2015·课标全国Ⅰ,10)下列实验中,对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是( ) 选项 实验 现象 结论 A 将稀硝酸加入过量铁粉中,充分反应后滴加KSCN溶液 有气体生成,溶液呈血红色 稀硝酸将Fe氧化为Fe3+ B 将铜粉加入1.0mol·L-1Fe2(SO4)3溶液中 溶液变蓝,有黑色固体出现 金属铁比铜活泼 C 用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热 熔化后的液态铝滴落下来 金属铝的熔点较低 D 将0.1mol·L-1MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生,再滴加0.1mol·L-1CuSO4溶液 先有白色沉淀生成,后变为浅蓝色沉淀 Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小 5.(2015·课标全国Ⅰ,26)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其K1=5.4×10-2,K2=5.4×10-5。 草酸的钠盐和钾盐易溶于水,而其钙盐难溶于水。 草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色,熔点为101℃,易溶于水,受热脱水、升华,170℃以上分解。 回答下列问题: (1)甲组同学按照如图所示的装置,通过实验检验草酸晶体的分解产物。 装置C中可观察到的现象是_______ 由此可知草酸晶体分解的产物中有________。 装置B的主要作用是_______________________。 (2)乙组同学认为草酸晶体分解的产物中还有CO,为进行验证,选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。 ①乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为A、B、_____。 装置H反应管中盛有的物质是________。 ②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是__________________________________________ (3)设计实验证明: ①草酸的酸性比碳酸的强_______________________________。 ②草酸为二元酸_____________________________________。 1.(2014·课标全国Ⅰ,13)利用右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 2.(2014·安徽理综,9)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HNO3 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 3.(2013·山东理综,30)TiO2既是制备其他含钛化合物的原料,又是一种性能优异的白色颜料。 (1)实验室利用反应TiO2(s)+CCl4(g) TiCl4(g)+CO2(g),在无水无氧条件下制备TiCl4,实验装置示意图如下: 有关物质性质如下表: 物质 熔点/℃ 沸点/℃ 其他 CCl4 -23 76 与TiCl4互溶 TiCl4 -25 136 遇潮湿空气产生白雾 仪器A的名称是________。 装置E中的试剂是________。 反应开始前依次进行如下操作: 组装仪器、______、加装药品、通N2一段时间后点燃酒精灯。 反应结束后的操作包括: ①停止通N2 ②熄灭酒精灯 ③冷却至室温。 正确的顺序为_____(填序号)。 欲分离D中的液态混合物,所采用操作的名称是___。 (2)工业上由钛铁矿(FeTiO3)(含Fe2O3、SiO2等杂质)制备TiO2的有关反应包括: 酸溶 FeTiO3(s)+2H2SO4(aq)===FeSO4(aq)+TiOSO4(aq)+2H2O(l) 水解 TiOSO4(aq)+2H2O(l) H2TiO3(s)+H2SO4(aq) 简要工艺流程如下: ①试剂A为____。 钛液Ⅰ需冷却至70℃左右,若温度过高会导致产品TiO2收率降低,原因是___________。 ②取少量酸洗后的H2TiO3,加入盐酸并振荡,滴加KSCN溶液后无明显现象,再加H2O2后出现微红色,说明H2TiO3中存在的杂质离子是________。 这种H2TiO3即使用水充分洗涤,煅烧后获得的TiO2也会发黄,发黄的杂质是_____________(填化学式)。 1.(2014·郑州高三预测)下列有关实验操作或结论的叙述中不正确的是( ) A.除去CO2中的HCl B.溶液变红,待测液中含Fe3+ C.有砖红色沉淀,葡萄糖中含醛基 D.有白烟出现,浓盐酸有挥发性 2.(2015·东北四市模拟)利用下列有关实验装置进行的相应实验,能达到实验目的的是( ) 3.(2015·福州质检)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 4.(2015·成都三诊)下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是( ) 选项 实验操作 现象 解释或结论 A 过量的铁粉中加入稀硝酸,充分反应后,滴入KSCN溶液 溶液呈血红色 稀硝酸将Fe氧化为Fe3+ B AgI沉淀中滴入稀的KCl溶液 有白色沉淀出现 AgCl比AgI更难溶 C 铝箔插入稀硝酸中 无现象 铝箔表面被HNO3氧化,形成致密的氧化膜 D 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 5.(2015·岳阳质检)下列图中的实验方案,能达到实验目的的是( ) A B 实验 方案 实验目的 验证FeCl3对H2O2分解反应有催化作用 制备Fe(OH)2并能较长时间观察其颜色 C D 实验 方案 实验目的 除去CO2气体中混有的SO2 比较HCl、H2CO3和H2SiO3的酸性强弱 6.(2014·昆明高三教学检测)某同学设计了如下实验方案确定铁的含氧化合物X的化学式,同时制取FeSO4·7H2O。 Ⅰ.确定X的化学式 ①称取样品22.8g,加足量稀硫酸使其完全溶解,配成250mL溶液A。 ②取20.00mL溶液A于锥形瓶中,滴加KSCN试液,溶液变红;继续滴加双氧水至过量,溶液红色褪去,同时有气泡产生。 ③待气泡消失后,用1.000mol·L-1KI标准溶液滴定锥形瓶中的Fe3+,消耗KI标准溶液24.00mL。 Ⅱ.制取FeSO4·7H2O ④取剩余溶液A,加入足量铁粉并加热,充分反应、趁热过滤得滤液B。 ⑤加热浓缩滤液B,冷却结晶、操作a、洗涤、操作b,获得FeSO4·7H2O晶体。 回答相关问题: (1)步骤①中“配成250mL溶液A”必需的玻璃仪器为: 玻璃棒、烧杯、量筒、胶头滴管以及________。 (2)由实验Ⅰ计算出该氧化物的化学式是_________________________________________。 (3)步骤④中趁热过滤的目的是___________________________。 (4)步骤⑤中操作a、b的名称分别是________、________。 (5)步骤②中产生的气泡有多种可能,请完成下列猜想。 猜想一: 气泡可能是SCN-的反应产物N2、CO2、SO2或N2、CO2; 猜想二: 气泡还可能有________,理由是____________________________(用化学方程式表示)。 (6)选用下列部分装置,设计一个实验来验证猜想一成立。 必需的装置连接顺序(按产物气流从左至右的方向)是: a→________(选填一个装置编号),若观察到________,即可证明猜想一成立;该设计存在的缺陷是_____。 7.(2015·潍坊检测)四氯化锡(SnCl4)是一种重要的化工产品。 某化学实验小组设计如下装置制备SnCl4。 已知: ①金属锡熔点231℃,化学活泼性与铁相似; ②干燥的氯气与熔融金属锡反应生成SnCl4,SnCl4的沸点114℃; ③SnCl2、SnCl4均易水解,易溶于有机溶剂,且Sn2+易被氧化。 (1)试管Ⅱ中的试剂是_________________________________。 (2)Ⅵ处装置最好选用________(填序号)。 (3)实验结束后,欲回收利用装置Ⅰ中未反应完的MnO2,需要的玻璃仪器有__________________________ (4)甲同学认为Ⅴ中产品可能含有SnCl2,请利用所给试剂设计实验,检测产品中是否存在SnCl2,简要说明实验操作和现象: ________________________________________________________________, 则证明含有SnCl2,否则不含。 已知: KMnO4的氧化性强于氯气 供选择的试剂: FeCl2溶液、酸性KMnO4溶液、稀盐酸、Br2的四氯化碳溶液 (5)实验用锡粒中含有杂质Cu。 乙同学设计下列实验测定锡粒的纯度。 第一步: 称取7.5g锡粒溶入足量稀盐酸中; 第二步: 加入过量FeCl3,将Sn2+氧化成Sn4+; 第三步: 用1mol·L-1K2Cr2O7溶液滴定生成的Fe2+,发生反应的表达式为(未配平): Fe2++Cr2O +H+―→Cr3++Fe3++H2O 第二步中发生反应的离子方程式是____________________________________________________________ 若达到滴定终点时共消耗20mLK2Cr2O7溶液,试计算锡粒中锡的百分含量________。 8.(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。 题型集训34 化学实验方案的设计与评价 【三年高考真题演练】 [2015年高考真题] 1.C [A项,出现黄色沉淀说明AgCl沉淀转化为AgI沉淀,故Ksp(AgCl)>Ksp(AgI),错误;B项,原溶液中可能含有Fe3+或Fe2+或Fe3+、Fe2+,错误;C项,溶液上层呈橙红色,说明发生了反应Cl2+2NaBr===Br2+2NaCl,则Br-还原性强于Cl-,正确;D项,加热时NH4Cl在试管底部分解生成NH3和HCl,在试管口NH3与HCl又重新生成NH4Cl,这不是升华而是发生了两个化学反应,错误。 ] 2.D [A项,发生的反应依次为: NaOH+HCl===NaCl+H2O、Na2CO3+HCl===NaHCO3+NaCl、NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑,由此可知开始时无气泡,最后才有气泡产生,错误;B项,常温下浓硝酸具有强氧化性,可将铝钝化,不生成气体,错误;C项,开始时NaOH过量,发生反应Al3++4OH-===AlO +2H2O,无沉淀生成,错误;D项;草酸(乙二酸)具有还原性,能还原酸性高锰酸钾溶液,使其褪色,正确。 ] 3.C [A项,由于NaOH易吸潮、具有腐蚀性,不能直接在滤纸片上称量,而应该用小烧杯称量,错误;B项,FeCl3属于强酸弱碱盐,易发生水解反应,为抑制FeCl3水解,配制FeCl3溶液时应将FeCl3固体溶解于适量浓盐酸中,然后再加水稀释至所需浓度,错误;C项,将少量试液与NaOH溶液混合并加热,若能产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,该气体一定为氨气,则原溶液中含NH ,否则不含有,正确;D项,铁在碱性、中性或弱酸性条件下发生吸氧腐蚀,在酸性较强的条件下发生析氢腐蚀,故应将铁钉放入试管中,用食盐水部分浸没来验证铁的吸氧腐蚀,错误。 ] 4.D [A项,因铁粉过量,发生的反应为: 3Fe+8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O,溶液中无Fe3+,加入KSCN溶液无血红色出现,错误;B项,发生的反应为: 2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2,无黑色固体出现,且只能说明Fe3+氧化性强于Cu2+,错误;C项,加热时铝箔表面生成致密的氧化膜,由于Al2O3的熔点高不会熔化,包裹着液态铝,所以液态铝不会滴落,错误;D项,先生成Mg(OH)2白色沉淀,加入CuSO4溶液又转化为Cu(OH)2浅蓝色沉淀,说明Cu(OH)2的溶度积更小,正确。 ] 5.解析 (1)装置C中澄清石灰水的作用是检验是否有CO2气体生成,若有CO2气体生成,澄清石灰水变浑浊。 装置B中冰水的作用是降低温度,使生成的水和草酸(题给信息: 受热脱水、升华)冷凝。 若草酸进入装置C,会生成草酸钙沉淀,干扰CO2检验。 (2)检验CO可通过检验CO还原黑色的CuO生成的CO2进行。 因为分解产物中有CO2,所以先要除去CO2,可用浓NaOH溶液吸收CO2,并用澄清石灰水检验CO2是否除尽,再用无水氯化钙干燥CO,然后通过加热的CuO,再用澄清石灰水检验生成的CO2气体,没有反应掉的CO可用排水法收集。 若前面澄清石灰水无现象,H中黑色的CuO变红色,后面的澄清石灰水变浑浊,说明草酸晶体分解产物中有CO。 (3)①证明草酸的酸性比碳酸强,可以利用溶液中较强酸制较弱酸的原理,将草酸与NaHCO3溶液混合,看是否有气体产生。 ②证明草酸是二元酸,可以利用酸碱中和滴定原理,若消耗NaOH的物质的量是草酸的2倍,即可证明草酸是二元酸。 答案 (1)有气泡逸出,澄清石灰水变浑浊 CO2 冷凝(水蒸气、草酸等),防止草酸进入装置C反应生成沉淀,干扰CO2的检验 (2)①F、D、G、H、D、I CuO(氧化铜) ②前面澄清石灰水无现象,H中黑色粉末变红色,其后的D中澄清石灰水变浑浊 (3)①向盛有少量NaHCO3的试管里滴加草酸溶液,有气泡产生 ②用NaOH标准溶液滴定草酸,消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍 [两年经典高考真题] 1.B [A项,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,是H2S与AgNO3反应的结果,不能得出Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2S),错误;B项,将浓H2SO4滴入蔗糖,蔗糖变黑,可以说明浓H2SO4具有脱水性,通过溴水褪色,说明浓H2SO4与生成的碳发生氧化还原反应生成了SO2,由此可以进一步证明浓H2SO4具有强氧化性,正确;C项,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,错误;D项,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溶液中产生白色沉淀,并不能据此证明H2CO3的酸性强于H2SiO3,其原因是浓硝酸具有易挥发性,挥发出的硝酸蒸气与CO2一并进入Na2SiO3溶液,且均能与其发生反应而产生H2SiO3沉淀。 ] 2.B [A项,分离Br2和CCl4混合物应采用蒸馏法,由于Br2易溶于CCl4,难溶于水,故不能用水萃取CCl4中的Br2,不合理;B项,葡萄糖溶液与银氨溶液混合后水浴加热产生银镜,而蔗糖溶液与银氨溶液混合后水浴加热不产生银镜,合理;C项,锌与稀硝酸反应不能生成H2,不合理;D项,试剂中缺少指示剂酚酞,不合理。 ] 3.解析 (1)注意审题,该反应是在无水无氧条件下制备的;安装完装置,首先检查气密性,然后装入药品。 根据反应条件,N2必须进行干燥处理(干燥管)。 然后通过N2排除系统内的空气(O2),点燃酒精灯,使反应发生。 为了防止倒吸,反应结束后,应先熄灭酒精灯,再冷却到室温,最后停止通N2。 在D中冷凝的液体有CCl4和TiCl4,根据沸点不同,可采用分馏的方法分离。 (2)①加入H2SO4,除发生FeTiO3酸溶外,还发生反应Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O,为了使Fe3+转化成Fe2+,所以应加入Fe粉(A),钛液中含有FeSO4和TiOSO4,考虑到温度越高,TiOSO4的水解程度越大,造成TiOSO4提前水解生成H2TiO3沉淀,在过滤时,造成钛损失。 ②由于Fe2+不可能全部结晶生成绿矾,造成H2TiO3中含Fe2+,滴入H2O2发生反应2Fe2++2H++H2O2===2Fe3++2H2O,所以当加入KSCN后,显红色,由于在H2TiO3中含Fe2+,所以煅烧后会发生反应生成Fe2O3,造成TiO2发黄。 答案 (1)干燥管 浓H2SO4 检查气密性 ②③① 分馏(或蒸馏) (2)①Fe 温度过高会导致TiOSO4提前水解,产生H2TiO3沉淀 ②Fe2+ Fe2O3 【两年模拟试题精练】 1.A [A项,试剂应为饱和NaHCO3溶液,气体应从长导管通入溶液中,错误;Fe3+与KSCN反应使溶液变红色,B项正确;醛基可用新制Cu(OH)2进行检验,看是否有砖红色沉淀生成,C项正确;浓盐酸挥发出来的HCl与NH3反应生成NH4Cl固体小颗粒,出现白烟,D项正确。 ] 2.C [A项,NH4Cl受热分解成HCl和NH3,遇冷又化合成NH4Cl,该装置得不到纯净干燥的氨气,错误;B项,装置中应使用蒸馏烧瓶和温度计,才能分离溴苯和苯的混合物,错误;C项,Cl2能与NaOH溶液反应,二者可通过装置完成喷泉实验,正确;D项,Cu与浓硝酸反应生成NO2,而NO2能与水反应,该装置收集到的气体为NO,错误。 ] 3.D [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+3KSCNFe(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。 ] 4.D [过量的铁粉中加入稀硝酸,充分反应后生成Fe2+,滴入KSCN溶液不会出现血红色,A项现象描述错误;AgI的溶解度远小于AgCl的溶解度,AgI沉淀中滴入稀的KCl溶液,沉淀不会变成白色,B项现象描述及结论均错误;Al在稀硝酸中不发生钝化,C项错误。 ] 5.B [A项,右边试管中除加FeCl3溶液外,还在加热,反应速率快,不能证明FeCl3的催化作用,因为加热也能加快反应速率;B项,Fe作阳极,发生反应: Fe-2e-+2OH-===Fe(OH)2,石墨作阴极,发生反应: 2H2O+2e-===H2↑+2OH-,生成的H2可以保持溶液中无氧状态,煤油也可隔绝空气,可以达到实验目的;C项,CO2也可以被Na2CO3溶液吸收: Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3,无法达到实验目的,应选用饱和NaHCO3溶液;D项,因为浓盐酸易挥发,会有部分HCl挥发到Na2SiO3溶液中,烧杯中有沉淀生成无法证明是与CO2反应生成的(也可能是与挥发的HCl反应),无法达到
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