届高三化学二轮复习 第十三讲 实验方案的设计与评价 习题分析.docx
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届高三化学二轮复习第十三讲实验方案的设计与评价习题分析
(时间:
45分钟分值:
100分)
一、选择题(本题包括7小题,每小题6分,共42分)
1.“封管实验”具有简易、方便、节约、绿色等优点,观察下面四个“封管实验”(夹持装置未画出),判断下列说法正确的是()
A.加热时,①上部汇聚了固体碘,说明碘的热稳定性较差
B.加热时,②、③中的溶液均变红,冷却后又都变为无色
C.④中,浸泡在热水中的容器内气体颜色变深,浸泡在冰水中的容器内气体颜色变浅
D.四个“封管实验”中都有可逆反应发生
答案C
解析①上部汇聚了固体碘,是因为碘容易升华,A项错误;②中冷却后溶液仍为红色,B项错误;2NO2N2O4为放热反应,升高温度平衡逆向移动,故热水中的容器内气体颜色变深,冰水中的容器内气体颜色变浅,C项正确;“封管实验”①中没有可逆反应发生,D项错误。
2.下列实验方案中,不能达到实验目的的是()
选项
实验目的
实验方案
A
鉴别溴蒸气和NO2
分别通入硝酸银溶液中,产生淡黄色沉淀的是溴蒸气
B
证明氧化性:
H2O2比Fe3+强
将硫酸酸化的H2O2溶液滴入Fe(NO3)2溶液中,溶液变黄色
C
证明盐类水解是吸热反应
在醋酸钠溶液中滴入酚酞试液,加热后红色加深
D
证明难溶物存在沉淀溶解平衡
黄色固体难溶物PbI2加水,振荡,静置,取上层清液加入NaI固体,产生黄色沉淀
答案B
解析A项,NO2通入硝酸银溶液,有气体生成,而溴蒸气通入硝酸银溶液中生成AgBr浅黄色沉淀,现象不同,能鉴别;B项,溶液混合后,酸性条件下,NO
也具有氧化性,对实验造成干扰;C项,醋酸钠溶液中滴入酚酞试液,若加热后红色加深,则升高温度促进醋酸钠水解,即盐类水解为吸热反应;D项,上层清液中加入NaI固体产生黄色PbI2沉淀,说明难溶物PbI2在水溶液中存在沉淀溶解平衡。
3.为测定石灰石样品中碳酸钙(含SiO2杂质)的含量。
现利用如图所示装置进行实验,充分反应后,测定装置C中生成的BaCO3沉淀的质量。
下列说法正确的是()
A.装置A中药品应为浓硫酸
B.在B~C之间应增添盛有饱和NaHCO3溶液的洗气装置,以除去氯化氢气体
C.为了测得C中生成的沉淀的质量,需经过过滤、洗涤、干燥、称量等操作
D.只要测定装置C在吸收CO2前后的质量差,也可以确定碳酸钙的质量分数
答案C
解析装置A的作用是吸收空气中的二氧化碳,故装置A中药品应为NaOH溶液,A项错误;在B~C之间增添除去氯化氢气体的装置,可用水溶液,但不能用饱和NaHCO3溶液,否则会产生CO2气体,干扰实验,B项错误;C项正确;装置C中增加的质量除CO2之外,还有水蒸气,D项错误。
4.下列实验能达到预期实验目的的是()
选项
实验
实验目的
A
乙醇、乙酸与浓硫酸混合共热一段时间,对混合液直接蒸馏
制备纯净的乙酸乙酯
B
将某无色气体通入品红溶液,溶液褪色
检验气体中的SO2
C
测定等物质的量浓度的HCOOK和K2S溶液的pH
比较Ka(HCOOH)和Ka2(H2S)的大小
D
向等体积等浓度的H2O2溶液中分别加入5滴等浓度的CuSO4和KMnO4溶液,观察气体产生的速度
比较CuSO4和
KMnO4的催化效果
答案C
解析乙醇、乙酸与浓硫酸混合共热一段时间后直接蒸馏,获得的乙酸乙酯中会含有乙酸和乙醇等杂质,A项不能达到实验目的;能使品红溶液褪色的无色气体不仅仅有SO2,如O3也可使品红溶液褪色,B项不能达到实验目的;根据“越弱越水解”,通过测等物质的量浓度的HCOOK和K2S溶液的pH可比较出HCOOH和HS-的酸性,进而可得出Ka(HCOOH)和Ka2(H2S)的大小,C项可以达到实验目的;KMnO4溶液具有强氧化性,能氧化H2O2而生成O2,此时KMnO4不起催化作用,D项不能达到实验目的。
5.下列各项中实验的设计或操作能达到预期实验目的的是()
选项
实验目的
实验的设计或操作
A
比较Cl与S元素的非金属性强弱
相同条件下,测定相同浓度的NaCl溶液和Na2S溶液的pH
B
比较Ksp(AgCl)与Ksp(AgI)的大小
向AgCl浊液中滴入少量的KI溶液,振荡
C
欲除去苯中混有的苯酚
向混合液中加入浓溴水,充分反应后,过滤
D
证明氧化性H2O2比Fe3+强
将硫酸酸化的H2O2溶液滴入Fe(NO3)2溶液中
答案B
解析比较两种元素的非金属性强弱可以通过比较其最高价氧化物对应水化物的酸根离子的水解程度来实现,但不能通过比较其形成的简单离子的水解程度来实现,A项不能达到预期实验目的;溶度积较大的物质易转化为溶度积较小的物质,故B项能达到预期实验目的;三溴苯酚能溶解在苯中,C项不能达到预期实验目的;酸性条件下NO
具有强氧化性,对验证实验产生干扰,D项不能达到预期实验目的。
6.用下列装置(加热及夹持仪器已略去)进行的实验,不能达到相应实验目的的是()
A.利用装置①可以验证Na2O2与水的反应是放热反应
B.装置②可用于收集H2、CO2、Cl2、HCl、NO2
C.利用装置③制取SO2,并验证其还原性
D.利用装置④验证KHCO3和K2CO3的热稳定性,X中应放的物质是K2CO3
答案D
解析若右边烧杯中有气泡产生,则说明Na2O2与水的反应为放热反应,A项能达到实验目的;收集气体时若气体密度大于空气密度,则b口进a口出,若气体密度小于空气密度,则a口进b口出,B项能达到实验目的;大试管中Cu与浓硫酸反应生成SO2气体,若小试管中酸性KMnO4溶液褪色,则证明SO2具有还原性,C项能达到实验目的;X中应放的物质是KHCO3,D项不能达到实验目的。
7.下列实验操作不能达到预期目的的是()
选项
实验目的
操作
A
从溴水中提纯单质溴
先用CCl4萃取分液后,再蒸馏
B
证明Mg(OH)2沉淀
可以转化为Fe(OH)3沉淀
向2mL1mol·L-1NaOH溶液中先加入3滴1mol·L-1MgCl2溶液,再加入3滴1mol·L-1FeCl3溶液
C
验证蔗糖是否水解
生成葡萄糖
向蔗糖溶液中加入少量稀硫酸加热,再加入少量NaOH溶液,调至碱性,然后加银氨溶液水浴加热
D
证明碳的非金属性强于硅
向Na2SiO3溶液中通入适量CO2气体,有白色胶状沉淀生成
答案B
解析用CCl4将溴从溴水中萃取出来,再利用蒸馏的方法分离溴与CCl4,A项可达到预期目的;B项中NaOH溶液过量,生成了Mg(OH)2和Fe(OH)3两种沉淀,不存在沉淀的转化,不能达到预期目的;蔗糖不能发生银镜反应,而葡萄糖能发生银镜反应,C项可达到预期目的;向Na2SiO3溶液中通入CO2有白色胶状沉淀生成,说明碳酸的酸性强于硅酸的酸性,而碳酸和硅酸分别为碳元素和硅元素的最高价氧化物对应的水化物,可以证明碳的非金属性强于硅的非金属性,D项可达到预期目的。
二、非选择题(本题包括4小题,共58分)
8.(15分)为探究铜与稀硝酸反应的产物及影响反应速率的主要因素,进行如下实验。
实验一探究铜和稀硝酸反应的产物
实验装置如图所示,气密性已检查。
已知:
FeSO4+NO===SO4,该反应较缓慢,待生成一定量2+时突显棕色。
(1)实验开始时先将Y形试管向盛有碳酸钙的支管倾斜,缓慢滴入稀硝酸,该实验操作的目的是___________________。
(2)铜片和稀硝酸反应的化学方程式为___________________。
(3)本实验A生成的气体中,若有NO2,则B的实验现象为______;若只有NO生成,则B的实验现象是_____________。
实验二探究化学反应产物对反应速率的影响
设计了如下实验,利用上图装置测定溶液突显棕色的时间。
实验序号
温度
铜片/g
硝酸/mL
硝酸铜/g
1
25℃
①
②
③
2
25℃
5
20
0.5
3
25℃
5
20
1.0
(4)请将上表中实验1的实验条件填写完整。
①________,②________,③________。
(5)通过实验发现实验1、2、3的反应速率并无明显变化,为达到实验目的还需要继续进行的实验是____________________________。
答案
(1)利用生成的CO2将整个装置内的空气赶尽,避免NO和O2反应生成NO2对气体产物的观察产生干扰
(2)3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(3)B瓶溶液出现血红色B瓶溶液出现棕色
(4)5200
(5)研究NO对反应速率的影响
解析
(1)实验开始时先将Y形试管向盛有碳酸钙的支管倾斜,使碳酸钙与稀硝酸反应产生CO2,利用生成的CO2将整个装置内的空气赶尽,避免NO和O2反应生成NO2对气体产物的观察产生干扰。
(2)铜片和稀硝酸发生氧化还原反应生成硝酸铜、NO和H2O,反应的化学方程式为3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。
(3)若生成的气体中有NO2,NO2溶于水生成的硝酸能将Fe2+氧化为Fe3+,B瓶溶液出现血红色;若生成的气体中只有NO,则B瓶溶液出现棕色。
(4)探究化学反应产物对反应速率的影响,应保持其他条件不变,只改变反应产物的量,由于产物为硝酸铜和NO,故铜片和硝酸的量不变,本题中实验1为对照实验,不加硝酸铜。
实验2、3分别改变硝酸铜的量。
(5)由于硝酸铜的量几乎不影响反应速率,故还需研究另一反应产物NO对反应速率的影响。
9.(14分)某化学兴趣小组为研究过氧化钠与SO2的反应情况,进行如下探究。
(1)
向一定量的过氧化钠固体中通入足量的SO2,对反应后的固体产物成分及反应原理提出如下假设:
假设一:
反应后固体中只有Na2SO3,证明SO2未被氧化;
假设二:
反应后固体中只有Na2SO4,证明SO2完全被氧化;
假设三:
反应后固体_____________,
证明SO2部分被氧化。
(2)
为验证假设三,该小组进行如下研究,请你完成下表中内容。
实验步骤(不要求写出具体操作过程)
预期的实验现象和结论
取适量反应后的固体放入试管中,……
(3)
通过测量气体的体积判断发生的化学反应,实验装置如下:
①B中所盛装试剂的名称为________。
②装置D的作用是____________________。
③请画出实验装置E。
④实验测得装置C中过氧化钠质量增加了m1g,装置D质量增加了m2g,装置E中收集到的气体为VL(已换算成标准状况下),用上述有关测量数据进行填表判断。
SO2被氧化的程度
V与m1或m2的关系
未被氧化
—
完全被氧化
V=0
部分被氧化
答案
(1)为Na2SO3和Na2SO4的混合物
(2)
实验步骤(不要求写出具体操作过程)
预期的实验现象和结论
加少量水溶解,加入BaCl2溶液,再加入稀盐酸
加入BaCl2溶液有白色沉淀产生,加入盐酸沉淀部分溶解,证明原固体中既有亚硫酸钠也有硫酸钠
(其他合理答案均可。
如先加足量盐酸,再加BaCl2溶液)
(3)①浓硫酸②吸收未反应的SO2
③如图(其他合理答案也可)
④0<V<
或m1>
解析
(1)SO2具有较强的还原性,而Na2O2具有较强的氧化性,两者反应时有SO2全部被氧化、部分被氧化和没有被氧化三种合理假设。
根据假设可以预测出反应后固体的成分。
(2)SO2被氧化的产物为Na2SO4,只要证明所得固体中既含有Na2SO4,又含有Na2SO3,即可确定SO2部分被氧化,可根据BaSO4不溶于盐酸而BaSO3溶于盐酸来验证。
(3)实验原理为:
使干燥纯净的SO2与Na2O2反应,用碱石灰吸收没反应的SO2后,通过测量生成气体(O2)的体积,并称量装置C中固体的质量变化来判断SO2被氧化的程度。
若SO2完全被氧化,则发生反应SO2+Na2O2===Na2SO4,无O2生成;若SO2未被氧化,则发生反应:
2SO2+2Na2O2===2Na2SO3+O2Δm(固体质量差)
22.4L96g
VLm1g
有V=
=
;若SO2部分被氧化,则固体增加的质量偏大,生成O2的体积偏小,即V<
。
10.(14分)为提高氯化铵的经济价值,我国化学家设计了利用氢氧化镁热分解氯化铵制氨气并得到碱式氯化镁的工艺。
某同学根据该原理设计的实验装置如图:
请回答下列问题:
(1)装置A中发生反应生成碱式氯化镁的化学方程式为_________
____________;装置B中碱石灰的作用是______________________。
(2)反应过程中持续通入N2的作用有两点:
一是使反应产生的氨气完全导出并被稀硫酸充分吸收;二是____________________。
(3)装置C的试管中产生的现象是______________,反应的离子方程式为___________________________________________________。
答案
(1)Mg(OH)2+NH4Cl
Mg(OH)Cl+NH3↑+H2O干燥氨气
(2)防止装置C中的溶液倒吸入装置B
(3)产生白色沉淀Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH
解析
(1)由题给信息可知Mg(OH)2与NH4Cl加热反应会生成Mg(OH)Cl和NH3,再根据原子守恒确定其他生成物配平即可。
(2)持续通入N2可保证装置内压强不变,而导管插入C中液面以下,可能会引起倒吸。
(3)将生成的NH3通过AlCl3溶液中,发生反应AlCl3+3NH2·H2O===Al(OH)3↓+3NH4Cl。
11.(15分)Ⅰ.
(1)某兴趣小组甲设计了以下装置和方法测定空气中SO2含量。
你认为可行的操作是________(填序号)。
序号
A
B
C
装置
原理
通入VL空气,测定生成沉淀的质量
当KMnO4溶液刚好褪色时,测定通入空气的体积V
通入VL空气,测定U形管增加的质量
(2)兴趣小组乙取336mL(标准状况)由SO2和N2组成的混合气体Y,将其通入足量溴水中,然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体2.33g。
由此推知气体Y中SO2的体积分数为________。
Ⅱ.某化学兴趣小组丙为探究Fe3+是否能氧化SO2,设计了如下实验装置。
(1)如上图连接好装置。
实验前应进行________操作。
(2)观察到装置C中产生了白色沉淀,同学们提出了以下猜想(每个猜想只考虑一种物质的氧化性)。
猜想1:
_________________________________________
猜想2:
SO2被Fe3+氧化了
猜想3:
SO2被NO
氧化了
(3)甲同学认为猜想1正确,并利用上述装置A进行了排除干扰的探究实验。
(4)乙同学认为猜想2正确,则装置C中反应的离子方程式是
_______________________________________________________。
(5)丙同学认为猜想3正确,他利用甲同学的实验装置,设计实验验证猜想。
请写出实验步骤以及预期现象和结论。
限选实验试剂:
NaNO3溶液、KSCN溶液、FeCl3溶液、BaCl2溶液、Fe(NO3)3溶液
实验步骤
预期现象和结论
答案Ⅰ.
(1)B
(2)66.7%
Ⅱ.
(1)检查装置的气密性
(2)空气与SO2进入H2O中,生成了H2SO4
(4)SO2+2Fe3++Ba2++2H2O===BaSO4↓+2Fe2++4H+
(5)
实验步骤
预期现象和结论
将装置C中的溶液换为NaNO3和BaCl2的混合溶液,然后打开分液漏斗活塞进行反应
反应一段时间后,若C中出现白色沉淀,则证明猜想3正确
解析Ⅰ.
(1)A中通入二氧化硫气体不会生成沉淀,故错误。
B中二氧化硫和高锰酸钾反应生成了硫酸根离子,紫色褪去,可以检测,正确;空气中含有二氧化碳也会与碱石灰反应,错误。
(2)兴趣小组乙取336mL(标准状况)由SO2和N2组成的混合气体Y,将其通入足量溴水中,然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体2.33g。
由此推知气体Y中SO2具有还原性,通入足量溴水中,发生反应SO2+Br2+2H2O===2HBr+H2SO4,生成的硫酸遇到氯化钡产生白色沉淀,可以先洗涤然后再过滤来获得纯净的硫酸钡沉淀,则n(混合气体)=0.336L/22.4L·mol-1=0.015mol,
SO2~BaSO4
1mol233g
n2.33g
解得:
n=0.01mol
则SO2的体积分数:
×100%=66.7%。
Ⅱ.
(1)实验前应检查装置的气密性。
(2)根据可以把SO2氧化为+6价的硫,很有可能是空气中的氧气,故猜想1:
空气与SO2进入H2O中,生成了H2SO4。
(4)根据氧化还原反应原理,由于铁离子有强氧化性,能把二氧化硫转化为硫酸根离子,则装置C中反应的离子方程式是SO2+2Fe3++Ba2++2H2O===BaSO4↓+2Fe2++4H+。
(5)只要不引入铁离子,就会避免干扰,故可选实验试剂:
NaNO3溶液、BaCl2溶液进行实验,将装置C中的溶液换为NaNO3和BaCl2的混合溶液,然后打开分液漏斗活塞进行反应。
反应一段时间后,若C中出现白色沉淀,则证明猜想3正确。
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