高考化学二轮复习专题5化学实验基础第2讲 化学实验方案的设计与评价提能力.docx

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高考化学二轮复习专题5化学实验基础第2讲化学实验方案的设计与评价提能力

1.[双选题]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：

②>①>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：

AC

2.某课外实验小组设计的下列实验不合理的是（　　）

解析：

NO2能与水发生反应，不能用排水法收集，选项C错误。

答案：

C

3.下列化学实验装置或操作正确的是（　　）

解析：

浓H2SO4稀释不能在容量瓶中进行，更不能将浓H2SO4倒入水中，A项错；蒸馏时温度计水银球应在蒸馏烧瓶支管口处，B项错；收集比空气重的NO2气体应长进短出，C项错。

答案：

D

4.用如图装置制取、提纯、收集表中的四种气体（a、b、c表示相应仪器中加入的试剂），其中可行的是（　　）

气体

a

b

c

A

NO2

浓硝酸

铜片

NaOH溶液

B

SO2

浓硫酸

Cu

NaOH溶液

C

NH3

浓氨水

生石灰

碱石灰

D

CO2

稀盐酸

CaCO3

浓硫酸

解析：

A项和B项生成的气体均会被NaOH溶液吸收，C项NH3应用向下排空气法收集.

答案：

D

5.下图表示从固体混合物中分离X的两种方案，请根据方案1和方案2指出下列说法合理的是（　　）

A.可以选用方案1分离碳酸氢钠中含有的氯化铵

B.方案1中残留物应该具有的性质是受热易挥发

C.方案2中加入的试剂一定能够与除X外的物质发生化学反应

D.方案2中加入NaOH溶液可以分离出SiO2和Fe2O3混合物中的Fe2O3

解析：

碳酸氢钠加热分解，A错误；加热后留下的残留物一定是固体或难挥发的液体，B错误；加入的试剂可以是水且不一定发生化学反应，C错误；二氧化硅能与氢氧化钠溶液反应生成溶于水的硅酸钠，进而分离出氧化铁，D正确。

答案：

D

（限时45分钟，满分100分）

一、选择题（本题包括7小题，每小题6分，共42分）

1.[双选题]下列化学实验事实及其解释都正确的是（　　）

A.向KMnO4溶液中滴加盐酸，KMnO4溶液的氧化能力增强。

说明盐酸具有氧化性

B.向澄清的AlCl3稀溶液中加入NaOH浓溶液，振荡，溶液仍为澄清。

说明该两种溶液混合是物理变化

C.向FeCl3溶液中加入过量Cu粉，振荡、静置，溶液由黄色变为绿色。

说明Fe3＋具有氧化性

D.向CaCl2溶液中滴入少量Na2CO3溶液，产生白色沉淀。

说明CaCO3难溶于水

解析：

向KMnO4溶液中滴加盐酸后其氧化能力增强的原因是溶液呈酸性；AlCl3与足量的NaOH溶液反应生成NaAlO2，属于化学变化；向FeCl3溶液中加入过量Cu粉生成绿色的FeCl2和CuCl2的混合溶液。

答案：

CD

2.大胆、科学的假设与猜想是科学探究的先导和价值所在。

在下列假设（猜想）引导下的探究肯定没有意义的是（　　）

A.探究SO2与Na2O2反应可能有Na2SO4生成

B.探究Na与水的反应可能有O2生成

C.探究浓硫酸与铜在一定条件下反应产生的黑色物质中可能有CuS

D.探究向滴有酚酞试液的NaOH溶液中通入Cl2，酚酞红色褪去的现象是溶液的酸碱性改变所致，还是HClO的漂白性所致

解析：

因为H2O中O若变成O2，则氧元素价态升高，水是还原剂，但单质钠只能作还原剂。

答案：

B

3.下列实验方案设计正确的是（　　）

A.分解高锰酸钾制取氧气后，残留在试管内壁上的黑色物质可用稀盐酸洗涤

B.失去标签的AgNO3溶液、稀盐酸、NaOH溶液、AlCl3溶液可选用（NH4）2CO3溶液作鉴别试剂

C.用铜丝代替铂丝做焰色反应

D.在裂化汽油中加入酸性高锰酸钾，振荡后若紫色褪去即可证明其中含甲苯等苯的同系物

解析：

加入（NH4）2CO3溶液时，AgNO3溶液中产生白色沉淀，稀盐酸中产生无色无味气体，NaOH溶液中产生无色有刺激性气味的气体，AlCl3溶液中既有白色沉淀又有无色无味气体产生。

高锰酸钾分解后残留的二氧化锰可以用热的浓盐酸洗涤，不能用稀盐酸来清洗。

做焰色反应实验应选用铂丝，不能选用铜丝，因为铜丝灼烧时会产生明显的绿色火焰。

裂化汽油中含有较多的烯、炔等不饱和烃，能使酸性高锰酸钾溶液褪色。

答案：

B

4.[双选题]下列实验现象预测正确的是（　　）

A.实验Ⅰ：

振荡后静置，上层溶液颜色保持不变

B.实验Ⅱ：

酸性KMnO4溶液中出现气泡，且颜色逐渐褪去

C.实验Ⅲ：

微热稀HNO3片刻，溶液中有气泡产生，广口瓶内始终保持无色

D.实验Ⅳ：

继续煮沸溶液至红褐色，停止加热，当光束通过体系时可产生丁达尔效应

解析：

本题考查化学实验，意在考查考生对化学实验原理、实验设计和实验结论的运用能力。

实验Ⅰ：

Br2能与NaOH溶液反应，上层溶液颜色褪去，A项错误；实验Ⅱ：

浓硫酸使蔗糖脱水炭化，生成的SO2气体能使酸性KMnO4溶液紫色褪去、CO2从溶液中逸出，B项正确；实验Ⅲ：

铜与稀HNO3微热，反应生成NO，在广口瓶中NO与O2接触生成红棕色的NO2，C项错误；实验Ⅳ：

Fe（OH）3胶体可产生丁达尔效应，D项正确。

答案：

BD

5.下列有关化学实验图像表现的内容错误的是（　　）

A.铜锌原电池　　　　　B.转移溶液

C.氨的制取装置D.模拟铁锈蚀装置

解析：

由A项两烧杯中的溶液可推知：

盛放硫酸锌溶液的烧杯中的电极应为锌棒，盛放硫酸铜溶液的烧杯中的电极应为铜棒。

由原电池原理判断：

锌棒应为负极，铜棒应为正极，故A不正确。

答案：

A

6.下列相关实验不能达到预期目的的是（　　）

相关实验

预期目的

A

相同温度下，等质量的大理石块、大理石粉末分别与等体积、等浓度的盐酸反应

探究接触面积对化学反应速率的影响

B

把装有颜色相同的NO2和N2O4混合气的两支试管（密封）分别浸入冷水和热水中

探究温度对化学平衡的影响

C

在蔗糖中加入稀硫酸，水浴加热，再加入新制的氢氧化铜并加热

探究蔗糖水解产物具有还原性

D

两支试管中装有等体积、等浓度H2O2溶液，向其中一支试管中加入CuSO4溶液

探究CuSO4溶液对H2O2分解速率的影响

解析：

C项，蔗糖中加入稀H2SO4，水浴加热后应加入NaOH中和过量的稀H2SO4，再加新制的Cu（OH）2并加热。

答案：

C

7.用下图装置测定水中氢、氧元素的质量比，其方法是分别测定通氢气前后玻璃管的质量差和U形管的质量差，实验测得m（H）∶m（O）>1∶8。

下列对导致这一结果的原因的分析中，一定错误的是（　　）

A.Ⅰ、Ⅱ装置之间缺少干燥装置

B.Ⅲ装置后缺少干燥装置

C.Ⅱ装置中玻璃管内有水冷凝

D.CuO没有全部被还原

解析：

用H2还原CuO时，装置Ⅲ中CaCl2吸收的是生成的水，而装置Ⅱ中玻璃管通H2前后的质量差为反应时消耗CuO中氧的质量，即生成水中氧元素的质量，而m（水）－m（氧）＝m（氢）。

当Zn和稀H2SO4反应产生的H2不干燥[m（水）偏大]，装置Ⅲ后不加干燥装置，使Ⅲ中CaCl2吸收空气中的水分[m（水）偏大]，Ⅱ中玻璃管内有水冷凝[m（氧）偏小]，都会造成测得m（H）∶m（O）>1∶8。

H2O的组成与CuO是否完全反应无关，只与通H2前后玻璃管的质量差和生成的水有关。

答案：

D

二、非选择题（本题包括4小题，共58分）

8.（16分）地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。

文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程，利用Fe粉和KNO3溶液反应，探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响。

（1）实验前：

①先用0.1mol·L－1H2SO4洗涤Fe粉，其目的是________，然后用蒸馏水洗涤至中性；②将KNO3溶液的pH调至2.5；③为防止空气中的O2对脱氮的影响，应向KNO3溶液中通入________（写化学式）。

（2）下图表示足量Fe粉还原上述KNO3溶液过程中，测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系（部分副反应产物曲线略去）。

请根据图中信息写出t1时刻前该反应的离子方程式________________________。

t1时刻后，该反应仍在进行，溶液中NH

的浓度在增大，Fe2＋的浓度却没有增大，可能的原因是________________________。

（3）该课题组对影响脱氮速率的因素提出了如下假设，

请你完成假设二和假设三：

假设一：

溶液的pH；

假设二：

________________；

假设三：

________________；

……

（4）请你设计实验验证上述假设一，写出实验步骤及结论。

（已知：

溶液中的NO

浓度可用离子色谱仪测定）

实验步骤及结论：

解析：

本题主要考查化学实验，意在考查考生对图像的分析能力和实验设计能力。

（1）铁的表面被空气氧化形成氧化膜，需加酸除去；为防止空气中的O2对脱氧的影响，可向溶液中通入N2或稀有气体等。

（2）由图可知，铁和KNO3反应生成Fe2＋和NH

.（4）探究溶液的pH对反应速率的影响，可设计实验，使其他量保持不变，仅改变溶液中c（H＋）即可。

答案：

（1）去除铁粉表面的氧化物等杂质　　N2

（2）4Fe＋NO

＋10H＋===4Fe2＋＋NH

＋3H2O　　生成的Fe2＋水解（或和溶液中的OH－结合）

（3）温度　　铁粉颗粒大小

（4）　

实验步骤及结论：

①分别取等体积、等浓度的KNO3溶液于不同的试管中；

②调节溶液呈酸性且pH各不相同，并通入N2；

③分别向上述溶液中加入足量等质量的同种Fe粉；

④用离子色谱仪测定相同反应时间时各溶液中NO

的浓度，若pH不同的KNO3溶液中，测出的NO

浓度不同，表明pH对脱氮速率有影响，否则无影响。

（本题属于开放性试题，合理答案均可）

9.（15分）[问题提出]教材中在检验Cu与稀硝酸反应的还原产物时，实验直接在试管中进行，由于试管中有空气，开始往往看到的是红棕色气体，导致实验现象与实验原理无法吻合。

某校化学活动小组对这一实验进行了研究，并提出改进措施。

[研究目的与要求]

（1）克服教材实验的缺点，并能证明Cu与稀硝酸反应生成的是NO。

NO不溶于水，可以与O2反应产生红棕色的NO2

（2〉改进后的实验必须达到的要求：

节约药品、操作简便、现象明显、减少污染。

[实验过程]

实验方案一：

（1）按图1所示接好仪器检查装置气密性的方法是_____________________________

________________________________________________________________________。

（2）根据你对装置和研究目的的理解，请补充制取NO并验证NO不溶于水的实验操作：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）验证NO和O2生成NO2的实验操作和现象是_________________________________

________________________________________________________________________。

实验方案二：

（4）按图2所示连接装置，检查气密性后，在干燥管内加入3.2g铜片，在烧杯中加入适量经过预热的稀硝酸。

（5）打开止水夹，用注射器快速抽空干燥管内的空气，使稀硝酸充满整个干燥管，然后关闭止水夹。

观察到的现象是__________________________________________________

________________________________________________________________________。

（6）反应停止后，打开止水夹，用注射器将抽取的空气慢慢推入干燥管内，发现干燥管内的气体变成红棕色，且液面缓缓上升，Cu和稀硝酸反应继续进行。

不断充入O2，直至加入的3.2gCu完全反应，则共消耗的氧气在标准状况下的体积为________L。

解析：

题干已经指出教材实验的不足，并提出了改进实验方案的要求，要克服教材实验的缺点，必须使反应在无O2的环境中进行。

实验方案一：

（1）根据实验装置图1可以确定检查装置气密性的方法是关闭活塞，从U形管的右端加水使两边产生液面差，静置一会，观察液面差是否缩小。

（2）连接好装置，打开活塞，从U形管的右端快速注入稀硝酸，直到左端完全充满液体，关闭活塞，会发现U形管中液面左降右升，这就证明了生成的NO不溶于水。

（3）打开分液漏斗的活塞，在压力作用下，NO会进入分液漏斗内，与分液漏斗中的空气反应生成红棕色气体NO2。

因此验证NO和O2反应生成NO2的实验操作和现象是将活塞慢慢打开，观察到分液漏斗内有红棕色气体出现。

实验方案二：

（5）根据操作和装置知反应时铜片表面有气泡产生，液面下降，溶液变蓝等现象。

（6）根据电子守恒：

2n（O2）＝n（Cu）＝3.2÷64＝0.05（mol），

V（O2）＝0.56L。

答案：

（1）关闭活塞，从U形管的右端加水，使两边产生液面差，静置一会，观察液面差是否缩小

（2）连接好装置，打开活塞，从U形管的右端注入稀硝酸，直到左端完全充满液体，然后关闭活塞，观察现象

（3）将活塞慢慢打开，观察到分液漏斗内有红棕色气体生成

（5）干燥管内铜片溶解，表面有气泡产生，干燥管内液面逐渐下降，溶液变成蓝色，当稀硝酸不与铜片接触时，液面停止下降

（6）0.56

10.（12分）工业上可用下列仪器组装一套装置来测定黄铁矿中硫的质量分数（忽略SO2、H2SO3与氧气的反应）。

实验的正确操作步骤如下：

A.连接好装置，并检查装置的气密性

B.称取研细的黄铁矿样品

C.将2.0g样品小心地放入硬质玻璃管中

D.以1L/min的速率鼓入空气

E.将硬质玻璃管中的黄铁矿样品加热到800℃～850℃

F.用300mL的饱和碘水吸收SO2，发生的反应是：

I2＋SO2＋2H2O===2HI＋H2SO4

G.吸收液用CCl4萃取、分离

H.取20.00mLG中所得溶液，用0.2000mol·L－1的NaOH标准溶液滴定。

试回答：

（1）步骤G中所用主要仪器是________，应取________（填“上”或“下”）层溶液进行后续实验。

（2）装置⑤中的作用是_________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）装置正确的连接顺序是________（填编号）。

（4）步骤H中滴定时应选用________作指示剂，可以根据

________________________________________现象来判断滴定已经达到终点。

（5）假定黄铁矿中的硫在操作E中已全部转化为SO2，并且被饱和碘水完全吸收，滴定得到的数据如下表所示：

滴定

次数

待测液的

体积/mL

NaOH标准溶液的体积/mL

滴定前

滴定后

第一次

20.00

0.00

20.48

第二次

20.00

0.22

20.20

第三次

20.00

0.36

20.38

则黄铁矿样品中硫元素的质量分数为________（保留小数点后1位）。

解析：

（1）步骤G是萃取操作，需要用的仪器是分液漏斗，下层为CCl4，应取上层溶液进行后续实验。

（2）酸性高锰酸钾是用来除去空气中的SO2和其他还原性气体。

（3）先要用酸性高锰酸钾溶液来除去空气中的SO2和其他还原性气体，然后用碱石灰干燥，再连接发生装置，再接玻璃丝，最后吸收SO2。

（4）用碱来滴定G中所得溶液中的酸，用酚酞作指示剂，滴入最后一滴NaOH溶液后，溶液变为浅红色，并在半分钟内不褪色。

（5）第一次数据与第二、三次数据相差较大，舍去，取第二、三次数据的平均值可得V（NaOH）＝20.00mL，n（NaOH）＝c（NaOH）·V（NaOH）＝0.2000mol·L－1×20.00×10－3L＝4×10－3mol，S～SO2～4H＋4NaOH，n（S）＝n（SO2）＝

n（NaOH）＝1×10－3mol,300mL吸收液中含有的n（S）＝1×10－3mol×

＝0.015mol，w（S）＝

×100%＝

×100%＝24.0%。

答案：

（1）分液漏斗　上

（2）除去空气中的SO2和其他还原性气体

（3）⑤③②④①

（4）酚酞　滴入最后一滴NaOH溶液后，溶液变为浅红色，并在半分钟内不褪色（本问答甲基橙和对应的现象也给分）

（5）24.0%

11.（15分）某中学化学兴趣小组想测定饱和氯水的pH，并进行氯水的氧化性和制漂白剂等实验。

他们使用如下图装置制取较多量的饱和氯水。

回答：

（1）写出仪器的名称：

A________，B________。

（2）写出甲、丁装置中发生反应的化学方程式，

甲：

________________________________________________________________；

丁：

_________________________________________________________________。

（3）制取结束时，氯水已饱和的现象是_____________________________________

________________________________________________________________________。

（4）漂白粉在溶液中存在下列平衡：

ClO－＋H2O

HClO＋OH－，下列措施能提高漂白效果的是________。

A.加水稀释　B.通入CO2　C.加入适量盐酸

D.加入少量NaOH　E.加少量白醋

（5）为使制取过程简便并保证制得的氯水纯净，有同学提出如下建议：

①在乙和丙之间增加下图中的a装置，你认为有无必要________（填“有”或“无”）。

②若撤去乙，直接将甲和丙相连，你认为是否可行？

________，理由是_____________________________________________________。

③在丙的长导管下口处，接下图中的b，可以提高氯气的吸收效果，原因是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

（2）甲中是以加热方式制氯气，其方程式为MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，丁中Cl2与Ca（OH）2反应生成Ca（ClO）2和CaCl2。

（3）氯水的主要成分是氯气，因此当烧瓶内液体及上方气体为黄绿色时，证明氯气和H2O反应已达平衡，即饱和状态。

（4）根据平衡移动原理，加入物质能中和OH－，平衡右移，HClO浓度增大，漂白效果增强，故可选B、C、E。

（5）因氯气与H2O反应，通入丙前干燥不必要；撤去乙，HCl溶解于丙，影响氯水pH的测定；接b装置增大氯气与水的接触面积，提高了氯气的吸收速率。

答案：

（1）分液漏斗　烧瓶

（2）MnO2＋4HCl（浓）

MnCl2＋Cl2↑＋2H2O　

2Cl2＋2Ca（OH）2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O

（3）液体及液体上方呈黄绿色　（4）B、C、E

（5）①无　②否　大量的HCl被吸收于丙中，影响氯水pH的测定　③增大了氯气与水的接触面积，提高了氯气的吸收速率