113 物质的制备及实验方案的设计与评价.docx
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113物质的制备及实验方案的设计与评价
第三讲物质的制备及实验方案的设计与评价
一、选择题
1.用下列实验装置完成对应的实验(部分仪器已省略,能达到实验目的的是(
解析 A中稀释浓H2SO4不能在量筒中进行;B中称量NaOH固体应在干燥的小烧杯中
称量;C中冷却水的流向不对,温度计水银球的位置不对。
答案 D
2.下列实验数据记录和实验方法正确的是(
A.用天平称取4.0gNaOH固体,用100mL量筒配制1.00mol·L-1的NaOH溶液
B.用25mL的滴定管(内装有标准NaOH溶液滴定未知浓度的盐酸用去NaOH溶液22.32
mL
C.用pH试纸测得新制氯水的pH为4
D.常温下,用气球收集500mLNO2气体,求得NO2气体的物质的量为mol
解析 实验数据和实验方法是中学化学的重点内容,对这两个方面都有较高的要求。
配
制溶液不能在量筒中进行,所以A是错误的;滴定管的精确度达到0.01mL,所以B是
正确的;氯水具有漂白性,所以不能用pH试纸来测定pH,C错;常温下气体的摩尔体
积不是22.4L·mol-1,所以500mLNO2气体的物质的量不是mol,D错。
本题易错选
D,22.4L·mol-1是标准状况下的气体摩尔体积,只有在标准状况下才适用。
答案 B
3.下列有关实验原理或操作正确的是(
A.选择合适的试剂,用图1所示装置可分别制取少量CO2、NO和O2
B.制备乙酸乙酯时,向乙醇中缓慢加入浓硫酸和冰醋酸
C.洗涤沉淀时(见图2,向漏斗中加适量水,搅拌并滤干
D.用广泛pH试纸测得0.10mol·L-1NH4Cl溶液的pH=5.2
解析 A项,无法用排空气法收集NO;B项正确;C项,洗涤沉淀时向漏斗中加适量水
后要让水自然滤出,不能搅拌;D项,pH试纸测出的pH无法精确到0.1,只能是整数。
答案 B
4.可用如下图所示装置干燥、收集及尾气处理的气体是(
①H2S ②HCl ③NH3 ④Cl2 ⑤SO2 ⑥C2H4
A.①和②B.②和⑤C.③和④D.⑤和⑥
解析 ①③中气体不能用浓H2SO4干燥;④不能用水吸收Cl2;⑥不能用向上排空气法
收集尾气处理应用溴水;HCl、SO2必须用防倒吸装置进行尾气处理。
答案 B
5.设计学生实验要注意安全、无污染、现象明显。
根据启普发生器原理,
可用底部有小孔的试管制简易的气体发生器(见右图。
若关闭K,不能
使反应停止,可将试管从烧杯中取出(会有部分气体逸散。
下列气体的
制取宜使用该装置的是(
A.用二氧化锰(粉末与双氧水制氧气
B.用锌粒与稀硫酸制氢气
C.用硫化亚铁(块状与盐酸制硫化氢
D.用碳酸钙(块状与稀硫酸制二氧化碳
解析 A项,粉末会从孔中漏出提出试管,反应也无法停止;C项,H2S逸出污染空气;
D项,反应生成的微溶性的CaSO4附着在CaCO3的表面,使反应不能继续,制气量有限。
答案 B
6.利用下列实验装置能完成相应实验的是(
A.装置①测定化学反应速率
B.装置②制取并吸收HCl
C.装置③制备纯净的NH3
D.装置④模拟铁的腐蚀
解析 ①中稀盐酸不与MnO2反应,②HCl极易溶于水,吸收时要防止倒吸,③中不能
除去CO2且不能用CaCl2干燥氨,所以A、B、C均不正确。
答案 D
7.下列实验装置设计正确且能达到目的的是(
解析 干燥气体时,应“长进短出”,A项错误;浓硫酸稀释时,应将浓硫酸加入水中,
B项错误;NaOH溶液应置于碱式滴定管中,D项错误。
答案 C
8.下列实验设计能够成功的是(
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
除去乙酸乙酯中混有的乙酸
混合液溶液分层得上层液体
C
证明酸性条件下H2O2氧化性比I2强
NaI溶液
溶液变蓝色
D
鉴定盐A的成分是FeBr2
A
解析 A项中亚硫酸钠变质应被氧化成硫酸钠,检验时应使用氯化钡溶液和稀盐酸作检
验试剂,而不应该使用硝酸钡和稀硝酸,因为在酸性条件下硝酸根(硝酸能将亚硫酸盐(亚
硫酸根氧化成硫酸盐,干扰实验现象,A错误;B项中由于乙酸能和碳酸钠溶液反应生
成可溶性的乙酸钠,且乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中的溶解度小,故可通过分液分离,
B正确;C项中后续操作用到了具有强氧化性的稀硝酸,稀硝酸也能将I-氧化成I2,干
扰实验现象,应改用稀盐酸,C错误;D项中并没有检验出Fe2+,因为硝酸具有强氧化
性,将Fe2+氧化成了Fe3+,D错误。
答案 B
二、非选择题
9.氢化钙固体是登山运动员常用的能源提供剂。
某兴趣小组拟选用如图装置制备氢化钙。
请回答下列问题:
(1请选择必要的装置,按气流方向连接顺序为________(填仪器接口的字母编号。
(2根据完整的实验装置进行实验,实验步骤如下:
检查装置气密性后,装入药品;打开
分液漏斗活塞;________(请按正确的顺序填入下列步骤的标号。
A.加热反应一段时间
B.收集气体并检验其纯度
C.关闭分液漏斗活塞
D.停止加热,充分冷却
(3实验结束后,某同学取少量产物,小心加入水中,观察到有气泡冒出,溶液中加入酚
酞后显红色。
该同学据此判断,上述实验确有CaH2生成。
①写出CaH2与水反应的化学方程式____________________________________________;
②该同学的判断不准确,原因是______________________________________________。
(4请你设计一个实验,用化学方法区分钙与氢化钙,写出实验简要步骤及观察到的现象
____________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________。
(5登山运动员常用氢化钙作为能源提供剂,与氢气相比,其优点是___________________
___________________________________________________________________________。
解析 本题主要考查制取氢化钙的实验步骤、实验装置的连接以及氢化钙的鉴别与用途,
意在考查考生的实验操作、探究能力。
(1首先用盐酸和锌粒反应制取氢气,再与钙反应
制得氢化钙,其中氢气通入装有钙的硬质玻璃管前要除去杂质HCl,再用浓硫酸干燥除
去水蒸气,制取氢化钙的装置要与盛有无水氯化钙的干燥管连接,从而防止空气中的水
蒸气与其反应。
(2首先收集氢气并验纯,然后加热反应,停止加热,充分冷却,最后关
闭活塞。
(3氢化钙与水反应生成氢氧化钙和氢气,方程式:
CaH2+2H2O===Ca(OH2+
2H2↑,金属钙与水反应也生成氢氧化钙和氢气。
(4区别金属钙和氢化钙,可根据氢化
钙中含有氢元素,让其与氧气反应生成水,并用无水硫酸铜来检验。
答案 (1i→e,f→d,c→j,k(或k,j→a
(2B、A、D、C
(3①CaH2+2H2O===Ca(OH2+2H2↑
②金属钙与水反应也有类似现象
(4取适量氢化钙,在加热条件下与干燥氧气反应,将反应气体产物通过装有无水硫酸铜
的干燥管,观察到白色变为蓝色;取钙做类似实验,观察不到白色变为蓝色
(5氢化钙是固体,携带方便
10.化学兴趣小组对某品牌牙膏中摩擦剂成分及其含量进行以下探究:
查得资料:
该牙膏摩擦剂由碳酸钙、氢氧化铝组成;牙膏中其它成分遇到盐酸时无气体
产生。
Ⅰ.摩擦剂中氢氧化铝的定性检验。
取适量牙膏样品,加水充分搅拌、过滤。
(1往滤渣中加入过量NaOH溶液,过滤。
氢氧化铝与NaOH溶液反应的离子方程式是
___________________________________________________________________________。
(2往(1所得滤液中先通入过量二氧化碳,再加入过量稀盐酸。
观察到的现象是_________
___________________________________________________________________________。
Ⅱ.牙膏样品中碳酸钙的定量测定
利用下图所示装置(图中夹持仪器略去进行实验,充分反应后,测定C中生成的BaCO3
沉淀质量,以确定碳酸钙的质量分数。
依据实验过程回答下列问题:
(3实验过程中需持续缓缓通入空气。
其作用除了可搅拌B、C中的反应物外,还有:
___________________________________________________________________________。
(4C中反应生成BaCO3的化学方程式是__________________________________________
___________________________________________________________________________。
(5下列各项措施中,不能提高测定准确度的是________(填标号。
a.在加入盐酸之前,应排净装置内的CO2气体
b.滴加盐酸不宜过快
c.在A~B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置
d.在B~C之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置
(6实验中准确称取8.00g样品三份,进行三次测定,测得BaCO3平均质量为3.94g。
则
样品中碳酸钙的质量分数为________。
(7有人认为不必测定C中生成的BaCO3质量,只要测定装置C在吸收CO2前后的质量
差,一样可以确定碳酸钙的质量分数。
实验证明按此方法测定的结果明显偏高,原因是_
_____________________________。
解析 (2(1中所得滤液中成分为Na[Al(OH4],通入CO2时,发生反应为[Al(OH4]-+
CO2===Al(OH3↓+HCO(CO2过量,故有白色沉淀生成。
再加入过量稀盐酸,发生反
应为H++HCO===CO2↑+H2O,Al(OH3+3H+===Al3++3H2O,故有气体产生,且沉
淀逐渐溶解。
(3牙膏样品中CaCO3的定量测定原理是:
使牙膏样品与盐酸反应释放出CO2,用Ba(OH2
溶液来吸收CO2,通过测定C中生成的BaCO3沉淀的质量,以确定CaCO3的质量分数。
因此,实验的关键是必须使B中产生的CO2全部被Ba(OH2溶液吸收。
所以,实验过程
中需持续缓缓通入空气。
(5a.装置内空气中的CO2,也会随气流进入Ba(OH2溶液,被之吸收,这样会使测定结
果偏大。
因此,为减小实验误差,在加入盐酸之前,应排净装置内的CO2。
b.若滴加盐酸过快,样品与盐酸反应释放CO2的速度也快,这样会造成CO2进入Ba(OH2
溶液的速度过快,会使一部分CO2没被Ba(OH2溶液吸收就从Ba(OH2溶液中逸出,造
成误差。
因此,滴加盐酸不宜过快。
c.根据测定原理可知,A、B之间没有必要增添干燥装置。
d.从B中出来的CO2含有HCl气体杂质,若在B~C之间增添盛有饱和NaHCO3溶液
的洗气装置,杂质HCl气体被NaHCO3溶液吸收后,也会产生CO2,和B中产生的CO2
同时进入Ba(OH2溶液,会使测定结果偏高,不能提高测定准确度。
(6由关系式:
BaCO3 ~ CaCO3
=0.02mol n(CaCO3
可得n(CaCO3=0.02mol,碳酸钙的质量分数为×100%=25%。
(7从B中出来的CO2气体,含有H2O(g及HCl气体杂质,也会被C中的Ba(OH2溶液
吸收。
因此,测定装置C在吸收CO2前后的质量差,测定结果会偏高。
技巧点拨 解决实验题的关键是首先要明确实验的目的,其次是要弄清实验的原理,最
后要分析装置仪器,试剂药品的作用。
答案 (1Al(OH3+OH-===[Al(OH4]-或Al(OH3+OH-===AlO+2H2O
(2通入CO2气体有白色沉淀生成;加入盐酸有气体产生、沉淀溶解
(3把生成的CO2全部排入C中,使之完全被Ba(OH2溶液吸收
(4Ba(OH2+CO2===BaCO3↓+H2O
(5c、d
(625%
(7B中的水蒸气、氯化氢气体等进入装置C中(或其他合理答案
11.某同学在用稀硫酸与锌反应制取氢气的实验中,发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。
请回答下列问题:
(1上述实验中发生反应的化学方程式有________________________________________
__________________________________________________________________________;
(2硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是__________________________________
_________________________________________________________________________;
(3实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4种溶液,可与上述实验中CuSO4
溶液起相似作用的是________。
(4要加快上述实验中气体产生的速率,还可采取的措施有____________________(答两
种;
(5为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响,该同学设计了如下一系列实验。
将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中,收集产生的气体,
记录获得相同体积的气体所需时间。
实验
混合溶液
A
B
C
D
E
F
4mol·L-1
H2SO4/mL
30
V1
V2
V3
V4
V5
饱和CuSO4
溶液/mL
0
0.5
2.5
5
V6
20
H2O/mL
V7
V8
V9
V10
10
0
①请完成此实验设计,其中:
V1=________,V6=________,V9=________;
②反应一段时间后,实验A中的金属呈________色,实验E中的金属呈________色;
③该同学最后得出的结论为:
当加入少量CuSO4溶液时,生成氢气的速率会大大提高,
但当加入的CuSO4溶液超过一定量时,生成氢气的速率反而会下降。
请分析氢气生成速
率下降的主要原因:
________________。
解析 (1在稀硫酸中加入硫酸后发生了两个反应:
CuSO4+Zn===ZnSO4+Cu、Zn+
H2SO4===ZnSO4+H2↑。
(2由于Zn与反应生成的Cu及硫酸溶液组成了Cu—Zn微电池,
大大加快了生成氢气的反应速率。
(3只要是比锌的金属性差的金属都可以与锌组成原电
池,都可以加快生成氢气的反应速率,故在所给的物质中只有Ag2SO4符合题意。
(4要
加快生成氢气的反应速率,还可以采取如下措施:
升高温度、适当增大硫酸的浓度、增
加锌粒的比表面积等。
(5因为要研究硫酸铜的量对反应速率的影响,故应保持硫酸的浓
度在各组实验中相同,则硫酸溶液的体积均取30mL,根据F中加入的水与硫酸铜溶液
的体积之和为20mL,可以求得各组实验中加入水的体积分别为V6=10mL,V8=19.5
mL,V9=17.5mL,V10=15mL。
A中没加CuSO4反应一段时间后剩余的锌为灰黑色,E
中析出较多的铜,则显示出了铜晶体的颜色:
暗红色。
由于析出的铜的量较多,会覆盖
在锌的表面,使得锌与稀硫酸接触面积大大减小,故反应速率反而会减慢了。
答案 (1Zn+CuSO4===ZnSO4+Cu Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
(2CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成Cu—Zn微电池,加快了氢气产生的速率
(3Ag2SO4
(4升高反应温度、适当增加硫酸的浓度、增加锌粒的比表面积等(任写两种即可
(5①30 10 17.5 ②灰黑 暗红 ③当加入一定量的CuSO4后,生成的单质Cu会沉
积在Zn的表面,降低了Zn与溶液的接触面积
12.实验室以含有Ca2+、Mg2+、Cl-、SO、Br-等离子的卤水为主要原料制备无水CaCl2和Br2,流程如下:
(1操作Ⅰ使用的试剂是________,所用主要仪器的名称是________。
(2加入溶液W的目的是________。
用CaO调节溶液Y的pH,可以除去Mg2+。
由表中
数据可知,理论上可选择的pH最大范围是________。
酸化溶液Z时,使用的试剂为
________。
开始沉淀时的pH
沉淀完全时的pH
Mg2+
9.6
11.0
Ca2+
12.2
c(OH-=1.8mol·L-1
(3实验室用贝壳与稀盐酸反应制备并收集CO2气体,下列装置中合理的是________。
(4常温下,H2SO3的电离常数Ka1=1.2×10-2,Ka2=6.3×10-8;H2CO3的电离常数Ka1
=4.5×10-7,Ka2=4.7×10-11。
某同学设计实验验证H2SO3酸性强于H2CO3;将SO2和
CO2气体分别通入水中至饱和,立即用酸度计测两溶液的pH,若前者的pH小于后者,
则H2SO3酸性强于H2CO3。
该实验设计不正确,错误在于________。
设计合理实验验证H2SO3酸性强于H2CO3(简要说明实验步骤、现象和结论。
____________________________。
仪器自选。
供选择的试剂:
CO2、SO2、Na2CO3、NaHCO3、Na2SO3、NaHSO3、蒸馏水、饱和石灰
水、酸性KMnO4溶液、品红溶液、pH试纸。
解析 (1操作Ⅰ是萃取和分液,需要的仪器主要是分液漏斗,用到的试剂是四氯化碳。
(2加入溶液W的目的是除去溶液中的硫酸根离子,用CaO调节溶液Y的pH,可以除
去Mg2+,而不除去Ca2+,故pH的范围是11.0≤pH<12.2。
(3收集二氧化碳用向上排气
法,故a不对;使用长颈漏斗需要液封,c错误。
答案 (1四氯化碳 分液漏斗
(2除去溶液中的SO 11.0≤pH<12.2 盐酸
(3b、d
(4用于比较pH的两种酸的物质的量浓度不相等;
三种参考方案如下:
方案一:
配制相同物质的量浓度的NaHSO3和NaHCO3溶液,用酸度计(或pH试纸测两
溶液的pH。
前者的pH小于后者,证明H2SO3酸性强于H2CO3。
方案二:
将SO2气体依次通过NaHCO3(或Na2CO3溶液、酸性KMnO4溶液、品红溶液、
澄清石灰水。
品红溶液不褪色、且澄清石灰水变浑浊,证明H2SO3酸性强于H2CO3。
方案三:
将CO2气体依次通过NaHSO3(或Na2SO3溶液、品红溶液。
品红溶液不褪色,
证明H2SO3酸性强于H2CO3。
知识拓展 在物质检验的实验设计中,应注意以下几个方面:
(1注意样品的物理性质,如颜色、状态、气味等,使之成为方案设计和成分推断的重要
参考。
(2注意操作过程的细节。
如配制的样品溶液每次均取少量,以保证整个检验过程有足够
的样品用;再如,滴加试剂的方式要逐滴滴入,以保证观察过程及现象的完整性;此外
还要注意样品的浓度和试剂的浓度,以确保可以观察到明显的实验现象。
(3注意离子(物质间的干扰。
预料到可能出现的实验干扰,通过试剂的选择和操作方法
的设计,来消除这种干扰。
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- 113 物质的制备及实验方案的设计与评价 物质 制备 实验 方案 设计 评价