2023高考化學大二輪復習第1部分知識整合專題4化學實驗第14講化學實驗方案的設計與評價

PAGEPAGE2第14講化學實驗方案的設計與評價[限時50分鐘，總分值70分]一、選擇題(包括7個小題，每題5分，共35分)1．(2022·海南高考)以下實驗設計正確的選項是A．將SO2通入溴水中證明SO2具有漂白性B．將鐵屑放入稀HNO3中證明Fe比H2活潑C．將澄清石灰水滴入某溶液證明其中存在COeq\o\al(2－,3)D．將乙烯通入KMnO4酸性溶液證明乙烯具有復原性解析A．SO2使溴水褪色是證明SO2具有復原性，錯誤；B.鐵屑放入稀HNO3中不產(chǎn)生H2，而是產(chǎn)生NO，錯誤；C.澄清石灰水滴入HCOeq\o\al(－,3)溶液中也會產(chǎn)生白色沉淀，錯誤；D.乙烯使酸性KMnO4溶液褪色，是發(fā)生了氧化反響，表達了乙烯的復原性，正確。答案D2．(2022·昌平模擬)某同學為探究SO2與Ba2＋只有在堿性條件下才能形成BaSO3沉淀，設計了如下方案，你認為可行的是A．將SO2通入Ba(OH)2溶液中觀察有白色沉淀生成B．將SO2通入Ba(NO3)2溶液中觀察有白色沉淀生成C．將SO2分別通入BaCl2溶液、BaCl2與HCl的混合溶液、Ba(OH)2溶液中，觀察到只有Ba(OH)2中有白色沉淀生成D．將SO2通入BaCl2與NH3的混合溶液中有白色沉淀生成解析A、D項方案不能說明SO2與Ba2＋在非堿性條件下不能反響生成BaSO3沉淀；B項中SO2溶解后會形成酸性溶液，NOeq\o\al(－,3)在酸性條件下可將SOeq\o\al(2－,3)氧化成SOeq\o\al(2－,4)，得到的沉淀是BaSO4。答案C3．下述實驗設計能夠到達目的的是編號實驗目的實驗設計A證明鹽酸酸性比醋酸強同一電路測等體積鹽酸、醋酸溶液的導電性B證明H2CO3酸性比H2SiO3強將CO2通入Na2SiO3溶液中C證明鈉的金屬活動性比銅強向CuCl2溶液中投入金屬鈉D證明溶液中含有I－向溶液中參加淀粉解析通過導電性比擬鹽酸和醋酸的酸性強弱，必須使用相同濃度的鹽酸和醋酸溶液，A錯誤。金屬鈉投入CuCl2溶液中，鈉與水反響生成NaOH，NaOH與Cu2＋反響生成Cu(OH)2金屬鈉不能從CuCl2溶液中置換出銅，不能比擬金屬活動性的強弱，C錯誤。淀粉只能檢驗出碘單質(zhì)，D錯誤。答案B4．以下圖中的實驗方案，能到達實驗目的的是ABCD實驗方案將NO2球浸泡在冰水和熱水中實驗目的探究溫度對平衡2NO2N2O4的影響比擬HCl、H2CO3和H2SiO3的酸性強弱除去CO2氣體中混有的SO2驗證FeCl3對H2O2分解反響有催化作用解析A．2NO2(g)N2O4(g)ΔH＜0。將兩個NO2平衡球分別放在熱水、冰水中。平衡球放在熱水中顏色加深，放在冰水中顏色變淺。說明升高溫度，化學平衡向逆反響方向移動，降低溫度，化學平衡向正反響方向移動。可見是溫度不同化學反響移動的方向不同，正確。B.在復分解反響中，一般是強酸制取弱酸。發(fā)生反響：2HCl＋Na2CO3=2NaCl＋H2O＋CO2↑，證明：酸性HCl＞H2CO3；H2O＋CO2＋Na2SiO3=Na2CO3＋H2SiO3↓，證明：酸性H2CO3＞H2SiO3。但由于HCl有揮發(fā)性，揮發(fā)出的HCl也會與Na2SiO3發(fā)生反響：2HCl＋Na2SiO3=2NaCl＋H2SiO3↓，故不能證明酸性：HCl＞H2CO3＞H2SiO3，錯誤。C.CO2、SO2都會與溶液中的Na2CO3反響，因此不能到達除去雜質(zhì)的目的，錯誤。D.要驗證FeCl3溶液對H2O2的分解有催化作用，應該是其他外界條件相同，只有一個加催化劑，另一個比照的不加催化劑才可以，不能同時有兩個變量，錯誤。答案A5．以下實驗操作與預期實驗目的或所得實驗結(jié)論一致的是選項實驗操作和現(xiàn)象預期實驗目的或結(jié)論A用潔凈的鉑絲蘸取某食鹽試樣，在酒精燈火焰上灼燒，火焰顯黃色說明該食鹽不是加碘鹽B銀氨溶液中滴入少量組成為C2H4O2的液態(tài)有機物，水浴微熱，有銀鏡出現(xiàn)可確定該有機物一定是甲酸甲酯C向兩支盛有KI3的溶液的試管中，分別滴加淀粉溶液和AgNO3溶液，前者溶液變藍，后者有黃色沉淀KI3溶液中存在平衡：Ieq\o\al(－,3)I2＋I－D室溫下向CuCl2和少量FeCl3的混合溶液中，參加銅屑，充分攪拌，過濾，得藍綠色溶液除去雜質(zhì)FeCl3得純潔CuCl2溶液解析A項，鉀的焰色反響應透過藍色鈷玻璃片，錯誤；B項，也可以是CH2OHCHO，錯誤；C項，I2使淀粉變藍，I－和Ag＋反響生成黃色沉淀；D項，參加銅屑發(fā)生2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋，不能除去生成的FeCl2。答案C6．(2022·孝感模擬)為精確測定工業(yè)純堿中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)(含少量NaCl)，準確稱量W0g樣品進行實驗，以下實驗方法所對應的實驗方案和測量數(shù)據(jù)最合理(除W0外)的是實驗方法實驗方案測量數(shù)據(jù)A滴定法將樣品配成100mL溶液，取10mL，參加甲基橙，用標準鹽酸滴定消耗鹽酸的體積B量氣法將樣品與鹽酸反響，生成的氣體全部被堿石灰吸收堿石灰增重C重量法樣品放入燒瓶中，置于天平上，參加足量鹽酸減輕的質(zhì)量D量氣法將樣品與鹽酸反響，氣體通過排水量氣裝置量氣排水體積解析A、鹽酸滴定Na2CO3，用甲基橙作指示劑，正確；B、堿石灰既可以吸收CO2，也可以吸收水分，無法測定Na2CO3的質(zhì)量分數(shù)，錯誤；C、CO2揮發(fā)能帶出水分，根據(jù)減輕的質(zhì)量測定Na2CO3的質(zhì)量分數(shù)，會產(chǎn)生較大誤差，錯誤；D、CO2能溶于水，那么排水體積不等于CO2的體積，錯誤。答案A7．現(xiàn)有一瓶標簽上注明為葡萄糖酸鹽(鈉、鎂、鈣、鐵)的復合制劑，某同學為了確認其成分，取局部制劑作為試液，設計并完成了如下實驗：：控制溶液pH=4時，F(xiàn)e(OH)3沉淀完全，Ca2＋、Mg2＋不沉淀。該同學得出的結(jié)論正確的選項是A．根據(jù)現(xiàn)象1可推出該試液中含有Na＋B．根據(jù)現(xiàn)象2可推出該試液中并不含有葡萄糖酸根C．根據(jù)現(xiàn)象3和4可推出該試液中含有Ca2＋，但沒有Mg2＋D．根據(jù)現(xiàn)象5可推出該試液中一定含有Fe2＋解析此題考查了物質(zhì)的推斷，意在考查考生的分析推理能力。A項，由于試液中外加了NaOH和Na2CO3溶液，故不能確定原試液中是否含Na＋；B項，試液中有沒有葡萄糖酸根，都無銀鏡產(chǎn)生；C項，濾液加氨水無沉淀，說明無Mg2＋，加Na2CO3有白色沉淀，說明有Ca2＋；D項，試液中有可能含有Fe2＋，也有可能只含有Fe3＋而不含F(xiàn)e2＋。答案C二、非選擇題(包括4個小題，共35分)8．(8分)(2022·全國Ⅰ卷)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。草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水，而其鈣鹽難溶于水。草酸晶體(H2C2O4·2H2O)無色，熔點為101℃，易溶于水，受熱脫水、升華，170℃以上分解。答復以下問題：(1)甲組同學按照如下圖的裝置，通過實驗檢驗草酸晶體的分解產(chǎn)物。裝置C中可觀察到的現(xiàn)象是________________________________，由此可知草酸晶體分解的產(chǎn)物中有______________________。裝置B的主要作用是_____________________________________________________________________。(2)乙組同學認為草酸晶體分解產(chǎn)物中還有CO，為進行驗證，選用甲組實驗中的裝置A、B和以下圖所示的局部裝置(可以重復選用)進行實驗。①乙組同學的實驗裝置中，依次連接的合理順序為A、B、________________。裝置H反響管中盛有的物質(zhì)是____________。②能證明草酸晶體分解產(chǎn)物中有CO的現(xiàn)象是_____________________________________________________________________。(3)設計實驗證明：①草酸的酸性比碳酸的強___________________________________________。②草酸為二元酸___________________________________________________。解析(1)結(jié)合草酸晶體(H2C2O4·2H2O)的組成可知，澄清石灰水應是用來檢驗其分解產(chǎn)物CO2的存在。因草酸晶體易升華，且草酸鈣難溶于水，假設草酸進入C裝置，會干擾CO2的檢驗，故裝置B中冰水的主要作用是冷凝揮發(fā)出來的草酸。(2)①要驗證草酸晶體分解產(chǎn)物中還有CO，只能通過檢驗CO與CuO反響的產(chǎn)物CO2的存在來到達這一目的。因為草酸晶體的分解產(chǎn)物本身含有CO2，會對CO的檢驗造成干擾，所以在檢驗CO前應將分解產(chǎn)物中的CO2除盡，可選用F裝置來除去CO2，D裝置用來檢驗CO2是否除盡。將除去CO2的氣體通過盛有無水氯化鈣的裝置G枯燥，然后通過盛有CuO的裝置H，CuO將CO氧化為CO2，再將氣體通過盛有澄清石灰水的D裝置，用來檢驗CO2的存在。因CO有毒，最后可將尾氣通過排水法收集。②假設前一個裝置D中澄清石灰水不變渾濁，說明草酸晶體分解的產(chǎn)物CO2已除盡；H中黑色CuO變紅，同時其后的裝置D中澄清石灰水變渾濁，說明草酸晶體分解產(chǎn)物中含有CO。(3)①根據(jù)強酸制弱酸的反響原理，可選擇NaHCO3參加草酸溶液的實驗方法來證明草酸的酸性比碳酸的強。②根據(jù)酸堿中和反響原理，可采用中和滴定的方法用NaOH標準溶液來滴定一定物質(zhì)的量濃度的草酸溶液，根據(jù)反響的草酸與NaOH的物質(zhì)的量的比值為1∶2，證明草酸是二元酸。答案(1)有氣泡逸出、澄清石灰水變渾濁CO2冷凝(水蒸氣、草酸等)，防止草酸進入裝置C反響生成沉淀，干擾CO2的檢驗(2)①F、D、G、H、D、ICuO②H中黑色粉末變?yōu)榧t色，其后的D中澄清石灰水變渾濁(3)①向盛有少量NaHCO3的試管里滴加草酸溶液，有氣泡產(chǎn)生②用NaOH標準溶液滴定草酸溶液，消耗NaOH的物質(zhì)的量為草酸的2倍9．(8分)(2022·成都模擬)氨氧化法是工業(yè)生產(chǎn)中制取硝酸的主要途徑，某同學用該原理在實驗室探究硝酸的制備和性質(zhì)，設計了如圖1所示的裝置。(1)假設分液漏斗中氨水的濃度為9.0mol·L－1，配制該濃度的氨水100mL，用到的玻璃儀器有100mL容量瓶、燒杯、量筒、玻璃棒、____________。(2)甲裝置不需要加熱即能同時產(chǎn)生氨氣和氧氣，燒瓶內(nèi)固體X為________________。(3)乙裝置的作用是____________________；寫出受熱時丙裝置發(fā)生反響的化學方程式為___________________________________________________________。(4)當戊中觀察到________________現(xiàn)象，那么說明已制得硝酸。某同學按圖2組裝儀器并檢驗氣密性后進行實驗，沒有觀察到此現(xiàn)象，請分析實驗失敗的可能原因____________________。如何改良裝置________________________________。(5)改良后待反響結(jié)束，將丁裝置倒立在盛水的水槽中，會觀察到的現(xiàn)象是_____________________________________________________________________；為測定試管丁內(nèi)硝酸溶液的濃度，從中取10mL溶液于錐形瓶中，用0.1mol·L－1的NaOH溶液滴定。滴定前發(fā)現(xiàn)滴定管尖嘴處有少量氣泡，請選擇排出氣泡的正確操作是________________。解析(1)量取濃氨水要用量筒，稀釋濃氨水要用燒杯、玻璃棒，配制溶液要用100mL容量瓶，膠頭滴管。(2)甲裝置不需要加熱即能同時產(chǎn)生氨氣和氧氣，說明固體X溶于氨水即放熱又產(chǎn)生氧氣，那么該固體為過氧化鈉。(3)乙裝置為枯燥管，作用是枯燥氧氣和氨氣的混合氣體；丙裝置發(fā)生反響的化學方程式為4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up11(催化劑),\s\do11(△))4NO＋6H2O。(4)因為硝酸具有酸性，能使紫色石蕊試液變紅，所以當戊中觀察到紫色石蕊試液變紅，說明已制得硝酸；沒有觀察到現(xiàn)象說明溶液不呈酸性，那么生成的硝酸與過量的氨氣發(fā)生了反響；在丙和丁之間連接盛有無水氯化鈣的枯燥管或盛有濃硫酸的洗氣瓶除去多余的氨氣確保戊溶液呈酸性。(5)用0.1mol·L－1的NaOH溶液滴定選擇堿式滴定管，圖2中a、c都為酸式滴定管，排出氣泡的正確操作是將橡皮管稍向上彎曲，擠壓玻璃球，氣泡可被流水擠出，即選b。答案(1)膠頭滴管、量筒(2)過氧化鈉(3)枯燥氧氣和氨氣的混合氣體4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up11(催化劑),\s\do11(△))4NO＋6H2O(4)紫色石蕊試液變紅過量的氨氣致使戊中溶液不一定呈酸性在丙和丁之間連接盛有無水氯化鈣的枯燥管或盛有濃硫酸的洗氣瓶(5)燒瓶內(nèi)水面慢慢上升，上升到一定高度不再變化，試管內(nèi)氣體顏色由紅棕色逐漸變至無色b10．(10分)(2022·北京高考)以Na2SO3溶液和不同金屬的硫酸鹽溶液作為實驗對象，探究鹽的性質(zhì)和鹽溶液間反響的多樣性。實驗試劑現(xiàn)象滴管試管0.2mol·L－1Na2SO3溶液飽和Ag2SO4溶液Ⅰ.產(chǎn)生白色沉淀0.2mol·L－1CuSO4溶液Ⅱ.溶液變綠，繼續(xù)滴加產(chǎn)生棕黃色沉淀0.1mol·L－1Al2(SO4)3溶液Ⅲ.開始無明顯變化，繼續(xù)滴加產(chǎn)生白色沉淀(1)經(jīng)檢驗，現(xiàn)象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3。用離子方程式解釋現(xiàn)象Ⅰ：____________________________________________________________________。(2)經(jīng)檢驗，現(xiàn)象Ⅱ的棕黃色沉淀中不含SOeq\o\al(2－,4)，含有Cu＋、Cu2＋和SOeq\o\al(2－,3)。：Cu＋eq\o(→,\s\up11(稀硫酸))Cu＋Cu2＋，Cu2＋eq\o(→,\s\up11(I－))CuI↓(白色)＋I2。①用稀H2SO4證實沉淀中含有Cu＋的實驗現(xiàn)象是____________________。②通過以下實驗證實，沉淀中含有Cu2＋和SOeq\o\al(2－,3)。a．白色沉淀A是BaSO4，試劑1是________________。b．證實沉淀中含有Cu2＋和SOeq\o\al(2－,3)的理由是_____________________________________________________________________。(3)：Al2(SO3)3在水溶液中不存在。經(jīng)檢驗，現(xiàn)象Ⅲ的白色沉淀中無SOeq\o\al(2－,4)，該白色沉淀既能溶于強酸，又能溶于強堿，還可使酸性KMnO4溶液褪色。①推測沉淀中含有亞硫酸根和________________。②對于沉淀中亞硫酸根的存在形式提出兩種假設：ⅰ.被Al(OH)3所吸附；ⅱ.存在于鋁的堿式鹽中。對假設ⅱ設計了比照實驗，證實了假設ⅱ成立。a．將比照實驗方案補充完整。步驟一：步驟二：__________________________(按上圖形式呈現(xiàn))。b．假設ⅱ成立的實驗證據(jù)是_________________________________________。(4)根據(jù)實驗，亞硫酸鹽的性質(zhì)有____________。鹽溶液間反響的多樣性與________________有關(guān)。解析(1)現(xiàn)象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3，故反響的離子方程式為2Ag＋＋SOeq\o\al(2－,3)=Ag2SO3↓。(2)①根據(jù)反響Cu＋eq\o(→,\s\up11(稀硫酸))Cu＋Cu2＋，假設沉淀中含有Cu＋，參加稀硫酸會發(fā)生歧化反響生成單質(zhì)銅，實驗現(xiàn)象是析出紅色固體。②分析實驗流程知實驗原理為2Cu2＋＋4I－=2CuI↓＋I2、I2＋SOeq\o\al(2－,3)＋H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2I－＋2H＋，SOeq\o\al(2－,4)＋Ba2＋=BaSO4↓。a．白色沉淀A是BaSO4，為排除其他離子的干擾，所以試劑1是鹽酸酸化的BaCl2溶液。b．棕黃色沉淀與KI溶液反響生成白色沉淀(CuI)，在I－的作用下Cu2＋轉(zhuǎn)化為白色沉淀CuI，SOeq\o\al(2－,3)轉(zhuǎn)化為SOeq\o\al(2－,4)。(3)①根據(jù)題意知實驗Ⅲ的白色沉淀中無SOeq\o\al(2－,4)，該白色沉淀既能溶于強酸，又能溶于強堿，還可使酸性KMnO4溶液褪色，推測沉淀中含有亞硫酸根和Al3＋、OH－。②步驟二的目的是作比照實驗，如果SOeq\o\al(2－,3)存在于鋁的堿式鹽中，消耗的NaOH的量大。故設計實驗步驟二如下：假設V1明顯大于V2，那么證明假設ⅱ成立。(4)根據(jù)實驗，亞硫酸鹽具有溶解性、氧化復原性、在水溶液中的酸堿性。鹽溶液間反響的多樣性與兩種鹽溶液中陰、陽離子的性質(zhì)和反響條件有關(guān)。答案(1)2Ag＋＋SOeq\o\al(2－,3)=Ag2SO3↓(2)①析出紅色固體②a.HCl和BaCl2溶液b．在I－的作用下，Cu2＋轉(zhuǎn)化為白色沉淀CuI，SOeq\o\al(2－,3)轉(zhuǎn)化為SOeq\o\al(2－,4)(3)①Al3＋、OH－②a：見以下圖b．V1明顯大于V2(4)亞硫酸鹽的溶解性、氧化復原性、在水溶液中的酸堿性兩種鹽溶液中陰、陽離子的性質(zhì)和反響條件11．(9分)(2022·仙游模擬)氮化鋁(AlN)是一種新型無機非金屬材料。某AlN樣品僅含有Al2O3雜質(zhì)，為測定AlN的含量，設計如下三種實驗方案。(：AlN＋NaOH＋H2O=NaAlO2＋NH3↑)【方案1】取一定量的樣品，用以下裝置測定樣品中AlN的純度(夾持裝置已略去)。(1)上圖C裝置中球形枯燥管的作用是________________________________。(2)完成以下實驗步驟：組裝好實驗裝置，首先____________________，再參加實驗藥品，接下來的實驗操作是____________________，翻開分液漏斗活塞，參加NaOH濃溶液，至不再產(chǎn)生氣體。翻開K1，通入氮氣一段時間，測定C裝置反響前后的質(zhì)量變化。通入氮氣的目的是________________________________。(3)由于裝置存在缺陷，導致測定結(jié)果偏高，請?zhí)岢龈牧家庖奯_____________。【方案2】用以下圖裝置測定mg樣品中AlN的純度(局部夾持裝置已略去)。(4)為測定生成氣體的體積，量氣裝置中的X液體可以是________(填選項序號)。a．CCl4 b．C6H6c．NH4Cl溶液 d．H2O(5)假設mg樣品完全反響，測得生成氣體的體積為VmL(已轉(zhuǎn)換為標準狀況)，那么AlN的質(zhì)量分數(shù)是________(用含m、V的數(shù)學表達式表示)?！痉桨?】按以下步驟測定樣品中AlN的純度：(6)步驟②生成沉淀的離子方程式為____________________________