2021届高考化学一轮复习实验方案的设计与评价作业(1) 16页

考点35　实验方案的设计与评价 ‎[题组一　基础小题]‎ ‎1．下列实验操作、实验现象和结论均正确的是(　　)‎ 选项 实验操作 实验现象 结论 A 向AgNO3溶液中加入过量氨水 有白色沉淀生成　‎ Ag＋与NH3·H2O不能共存 B 向2 mL 2%的CuSO4溶液中加入0.5 mL 1%的NaOH溶液，振荡后滴加几滴M溶液，加热 未出现砖红色沉淀 M不属于醛类物质 C 向NaAlO2溶液中滴加饱和NaHCO3溶液 有白色沉淀生成 验证两者都发生了水解反应，且相互促进 D 向草酸溶液中滴加几滴紫色酸性KMnO4溶液，振荡 溶液紫色褪去 草酸具有还原性 答案　D 解析　向AgNO3溶液中加入过量氨水，先产生白色沉淀：Ag＋＋NH3·H2O===AgOH↓＋NH，后沉淀溶解：AgOH＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋OH－＋2H2O，A项错误；配制与醛反应的Cu(OH)2时，NaOH溶液要过量，B项错误；AlO和HCO的水解反应相互抑制，C项错误；溶液紫色褪去，说明草酸将KMnO4还原，D项正确。‎ ‎2．对实验Ⅰ～Ⅳ的实验现象预测错误的是(　　)‎ A．实验Ⅰ：液体分层，下层呈无色 B．实验Ⅱ：烧杯中先出现白色沉淀，后溶解 C．实验Ⅲ：试管中溶液变血红色 D．实验Ⅳ：放置一段时间后，饱和CuSO4溶液中出现蓝色晶体 答案　B 解析　苯的密度比水的密度小，振荡后静置，溶液分层，上层为I2的苯溶液，呈紫色，下层为水层，呈无色，A项正确；NH3通入AlCl3溶液产生Al(OH)3 沉淀，而Al(OH)3 沉淀不溶于氨水，B项错误；Fe3＋遇SCN－变血红色，C项正确；CaO吸收水，饱和CuSO4溶液中溶剂水减少，溶液中有晶体析出，D项正确。‎ ‎3．安全是顺利进行实验及避免伤害的保障。下列实验操作正确且不是从实验安全角度考虑的是(　　)‎ A．操作①：使用稍浸入液面下的倒扣漏斗检验氢气的纯度 B．操作②：使用CCl4萃取溴水中的溴时，振荡后需打开活塞使分液漏斗内气体放出 C．操作③：吸收氨气或氯化氢气体并防止倒吸 D．操作④：用食指顶住瓶塞，另一只手托住瓶底，把瓶倒立，检查容量瓶是否漏水 答案　D 解析　A项，该装置可以防止点燃不纯氢气时发生爆炸，该操作是从安全角度考虑的；B项，打开活塞使分液漏斗内气体放出以防止分液漏斗内压强过大引起危险，该操作是从安全角度考虑的；C项，水层在下层不能防止倒吸，应该使用四氯化碳和水，该操作不正确；D项，检查容量瓶是否漏水操作正确，但这不是从实验安全角度考虑的。本题选D。‎ ‎4．下列实验的试剂、装置选用不合理的是(　　)‎ 选项 实验目的 试剂 装置 A 除去Cl2中少量的HCl、H2O 试剂a为饱和氯化钠溶液 甲 B 除去NH3中少量H2O 试剂b为无水氯化钙 乙 C 除去H2中少量的CO2、H2O 试剂b为碱石灰 乙 D 除去N2中少量的O2‎ 足量的铜网 丙 答案　B 解析　明确“被提纯气体”与“杂质气体”→分析“被提纯气体”与“杂质气体”的化学性质异同→根据“除杂必尽”“被提纯气体不消耗”“不引入新杂质”的原则，选择合适的除杂试剂→依据除杂试剂的状态及反应条件选择合适的装置。A项正确，甲装置中饱和氯化钠溶液可除去HCl，浓硫酸可除去H2O；B项错误，干燥管中的无水氯化钙在除去水的同时也会吸收NH3生成络合物；C项正确，干燥管中碱石灰的主要成分为生石灰与氢氧化钠，可除去CO2和H2O；D项正确，丙装置中的铜网可除去O2。‎ ‎5．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 证明氧化性：H2O2比Fe3＋强 用硫酸酸化的H2O2溶液滴入Fe(NO3)2溶液中，溶液变黄色 B 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 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 往黄色固体难溶物PbI2中加水，振荡，静置。取上层清液，然后加入NaI固体，产生黄色沉淀 答案　A 解析　在酸性条件下，NO表现强氧化性，也会把Fe2＋氧化为Fe3＋，所以不能证明H2O2的氧化性比Fe3＋强。‎ ‎[题组二　高考小题]‎ ‎6．(2017·全国卷Ⅰ)实验室用H2还原WO3制备金属W的装置如图所示(Zn粒中往往含有硫等杂质，焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气)。下列说法正确的是(　　)‎ A．①、②、③中依次盛装KMnO4溶液、浓H2SO4、焦性没食子酸溶液 B．管式炉加热前，用试管在④处收集气体并点燃，通过声音判断气体纯度 C．结束反应时，先关闭活塞K，再停止加热 D．装置Q(启普发生器)也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气 答案　B 解析　若③中为焦性没食子酸溶液，则进入④中的气体还会有水蒸气，A错误；若在④处收集气体点燃，发出“噗”声，则证明制取的氢气较纯，可以加热管式炉，B正确；为了防止生成的W被氧化，反应结束时应先停止加热，待管式炉冷却后再关闭活塞K，C错误；二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气需要加热，而启普发生器不能加热，D错误。‎ ‎7．(2016·北京高考)K2Cr2O7溶液中存在平衡：Cr2O(橙色)＋H2O2CrO(黄色)＋2H＋。用K2Cr2O7溶液进行下列实验：‎ 结合实验，下列说法不正确的是(　　)‎ A．①中溶液橙色加深，③中溶液变黄 B．②中Cr2O被C2H5OH还原 C．对比②和④可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强 D．若向④中加入70% H2SO4溶液至过量，溶液变为橙色 答案　D 解析　④中存在C2H5OH，溶液变为酸性后，K2Cr2O7的氧化性增强，会将C2H5OH氧化，溶液变成绿色。‎ ‎8．(2015·安徽高考)某同学将光亮的镁条放入盛有NH4Cl溶液的试管中，有大量气泡产生。为探究该反应原理，该同学做了以下实验并观察到相关现象，由此得出的结论不合理的是(　　)‎ 选项 实验及现象 结论 A 将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，试纸变蓝 反应中有NH3产生 B 收集产生的气体并点燃，火焰呈淡蓝色 反应中有H2产生 C 收集气体的同时测得溶液的pH为8.6‎ 弱碱性溶液中Mg也可被氧化 D 将光亮的镁条放入pH为8.6的NaHCO3溶液中，有气泡产生 弱碱性溶液中OH－氧化了Mg 答案　D 解析　NH4Cl溶液中存在平衡：NH＋H2ONH3·H2O＋H＋，镁条与H＋反应生成H2，同时平衡正向移动，溶液由弱酸性逐渐变为弱碱性，NH3·H2O浓度变大，分解产生NH3，A、B、C项均合理；pH＝8.6的NaHCO3溶液中存在HCOCO＋H＋，Mg与H＋仍可反应产生H2，D项不合理。‎ ‎[题组三　模拟小题]‎ ‎9．(2018·广州综合测试)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 浓盐酸 MnO2‎ 产生黄绿色气体 B 浓硝酸 用砂纸打磨过的铝条 产生红棕色气体 C 酸化的FeCl2溶液 H2O2溶液 溶液变成棕黄色，有气泡产生 D Fe2(SO4)3溶液 铜粉 溶液变蓝色、有黑色固体产生 答案　C 解析　制氯气需要加热，A错误；铝条会在浓硝酸中钝化，不能生成红棕色气体，B错误；FeCl2被H2O2氧化成FeCl3后溶液呈棕黄色，FeCl3又成为H2O2分解的催化剂，分解出氧气从而出现气泡，C正确；Fe2(SO4)3氧化铜粉后生成的铜离子使溶液呈现蓝色，但是铜无法将铁离子还原为铁单质，所以不会出现黑色粉末，D错误。‎ ‎10．(2018·太原期末)下列根据实验操作和现象所得出的结论正确的是(　　)‎ 选项 实验操作 实验现象 结论 A 将硫的酒精溶液滴入一定量的热水中得微蓝色透明液体，用激光笔照射 有丁达尔效应 微蓝色液体为胶体 B 将FeSO4高温强热，得红色固体，产生的气体通入BaCl2溶液 产生白色沉淀　‎ 白色沉淀为BaSO4和BaSO3‎ C 将气体X分别通入品红溶液和酸性高锰酸钾溶液 两溶液均褪色 X可能是乙烯 D 向溶液Y中滴加稀硝酸，再滴加BaCl2溶液 有白色沉淀生成　‎ Y中一定含有SO 答案　A 解析　A项，只有胶体具有丁达尔效应，正确；B项，将FeSO4高温强热，可生成二氧化硫和三氧化硫气体，二氧化硫与氯化钡不反应，得到的沉淀只有硫酸钡，错误；C项，乙烯不能使品红溶液褪色，气体可能为二氧化硫，错误；D项，生成的沉淀也可能是AgCl，如检验是否含有SO，应先加入盐酸，再加入氯化钡进行检验，错误。‎ ‎11．(2018·合肥质检)利用下列实验装置及药品能完成相应实验的是(　　)‎ A．甲用于证明非金属性强弱：Cl>C>Si B．乙用于分离I2和NH4Cl C．丙用于测定某NaOH溶液的浓度 D．丁装置能组成CuZn原电池 答案　D 解析　A项，该装置可证明氯化氢的酸性大于碳酸的酸性，但氯化氢不是氯的最高价含氧酸，所以不能证明非金属性：Cl>C，且氯化氢可挥发，挥发的氯化氢也可与硅酸钠溶液反应生成硅酸沉淀，不能证明碳酸的酸性大于硅酸，错误。B项，氯化铵加热可分解成氯化氢和氨气，遇冷又重新结合为氯化铵，碘加热升华，遇冷又会变为固体，所以不能分离碘和氯化铵的混合物，错误。C项，氢氧化钠溶液中没有加指示剂，无法判断滴定终点，错误。D项，该原电池中，锌为负极，锌失电子变为锌离子，铜为正极，氢离子得电子转化为氢气，正确。‎ ‎[题组一　基础大题]‎ ‎12．天然大理石通常含有Fe2O3等杂质，工业上用大理石作原料时需要提纯，某研究性学习小组在老师的指导下，对大理石进行了提纯，设计了如下的实验步骤：‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)溶解大理石时，用硝酸而不用硫酸的原因是___________________________________________________________________。‎ ‎(2)使用试剂A(溶质是共价化合物)调节pH的目的是让溶液中Fe3＋沉淀完全，则试剂A是________，试剂C为铵的正盐，则C是________。‎ ‎(3)操作Ⅰ的名称是________，该操作中用到玻璃棒，玻璃棒在该实验中的作用是________。‎ ‎(4)检验溶液B中是否含铁离子的操作方法是_‎ ‎______________________________________________________________。‎ ‎(5)为了分析大理石中铁元素的含量，准确称取大理石，然后再将不溶物E预处理，使铁元素转化为Fe2＋，再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定，反应的离子方程式是5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。‎ ‎①滴定前是否要滴加指示剂？________(填“是”或“否”)，请说明理由： ‎ ‎_____________________________________________。‎ ‎②滴定时用________(填仪器编号)盛装KMnO4标准溶液。若滴定前滴定管尖嘴中有气泡，滴定后气泡消失，则测定结果________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。‎ 答案　‎ ‎(1)硫酸钙微溶于水，会覆盖在大理石表面，阻止反应持续进行　(2)氨水　碳酸铵　‎ ‎(3)过滤　引流 ‎(4)取少量溶液B，向其中加入硫氰化钾溶液，溶液不变红，说明溶液B中不含Fe3＋，溶液变红，说明溶液B中含Fe3＋　‎ ‎(5)①否　KMnO4溶液的紫色可指示反应终点　②a　偏高 解析　(1)大理石的主要成分为碳酸钙，硝酸和碳酸钙反应生成的硝酸钙易溶于水，硫酸和碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水，不利于实验进行。‎ ‎(2)使用试剂A调节pH的目的是让溶液中Fe3＋沉淀完全，可以分析得出试剂A应该是引入了OH－，生成了氢氧化铁沉淀，又由于试剂A溶质是共价化合物，便可以分析得出为氨水。‎ ‎(3)固液分离用到的最常见的方法是过滤，溶液过滤要用玻璃棒进行引流。‎ ‎(4)Fe3＋遇到KSCN溶液生成红色络合物，溶液显红色。‎ ‎(5)MnO的紫色可指示反应终点，当滴定到终点时不再有Fe2＋与MnO反应，溶液显浅紫色。酸性KMnO4具有强氧化性，应该用酸式滴定管。气泡消失，测量的体积变大，所以得到的数值会偏高。‎ ‎[题组二　高考大题]‎ ‎13．(2018·浙江4月选考)某学习小组欲从含有 ‎[Cu(NH3)4]SO4、乙醇和氨水的实验室废液中分离乙醇并制备硫酸铜铵[CuSO4·(NH4)2SO4]固体，完成了如下实验：‎ 已知：[Cu(NH3)4]2＋＋4H＋===Cu2＋＋4NH 请回答：‎ ‎(1)步骤①中，试剂X应采用________。‎ ‎(2)甲、乙两同学取相同量的溶液Y分别进行蒸馏，收集到的馏出液体积相近，经检测，甲同学的馏出液中乙醇的含量明显偏低，可能的原因是______________________________________。‎ ‎(3)设计实验方案验证硫酸铜铵固体中的NH ‎______________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)硫酸 ‎(2)加热温度偏高，馏出速度太快，冷却效果不好，造成乙醇损失 ‎(3)取少量硫酸铜铵固体于试管中，加水溶解，再滴加足量的NaOH浓溶液，振荡、加热，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，若观察到试纸变蓝，表明该固体中存在NH 解析　(1)根据题意，由含[Cu(NH3)4]SO4、乙醇和氨水的废液制备CuSO4·(NH4)2SO4固体，需要加入硫酸，发生反应[Cu(NH3)4]2＋＋4H＋===Cu2＋＋4NH、NH3·H2O＋H＋===NH＋H2O。‎ ‎14．(2017·全国卷Ⅱ)水中的溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件。某课外小组采用碘量法测定学校周边河水中的溶解氧。实验步骤及测定原理如下：‎ Ⅰ.取样、氧的固定 用溶解氧瓶采集水样。记录大气压及水体温度。将水样与Mn(OH)2碱性悬浊液(含有KI)混合，反应生成MnO(OH)2，实现氧的固定。‎ Ⅱ.酸化、滴定 将固氧后的水样酸化，MnO(OH)2被I－还原为Mn2＋，在暗处静置5 min，然后用标准Na2S2O3溶液滴定生成的I2(2S2O2－3＋I2===2I－＋ S4O2－6)。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)取水样时应尽量避免扰动水体表面，这样操作的主要目的是___________________________________________________________________。‎ ‎(2)“氧的固定”中发生反应的化学方程式为__________________________。‎ ‎(3)Na2S2O3溶液不稳定，使用前需标定。配制该溶液时需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、试剂瓶和__________；蒸馏水必须经过煮沸、冷却后才能使用，其目的是杀菌、除________及二氧化碳。‎ ‎(4)取100.00 mL水样经固氧、酸化后，用a mol·L－1 Na2S2O3溶液滴定，以淀粉溶液作指示剂，终点现象为____________________________________________；若消耗Na2S2O3溶液的体积为b mL，则水样中溶解氧的含量为________mg·L－1。‎ ‎(5)上述滴定完成时，若滴定管尖嘴处留有气泡会导致测定结果偏________(填“高”或“低”)。‎ 答案　(1)使测定值与水体中的实际值保持一致，避免产生误差 ‎(2)O2＋2Mn(OH)2===2MnO(OH)2‎ ‎(3)量筒　氧气 ‎(4)蓝色刚好褪去且半分钟内不恢复原色　80ab ‎(5)低 解析　(1)本实验为测定水样中的溶解氧，如果扰动水体表面，会增大水体与空气的接触面积，增大氧气在水中的溶解量。避免扰动水体表面是为了使测定值与水体中的实际值保持一致，避免产生误差。‎ ‎(2)由题意知，反应物为O2和Mn(OH)2，生成物为MnO(OH)2，因此该反应的化学方程式为O2＋2Mn(OH)2===2MnO(OH)2。‎ ‎(3)配制溶液时还需要量筒量取液体体积；煮沸可以使蒸馏水中的氧气挥发，达到除去氧气的目的。‎ ‎(4)由于混合液中含有碘单质，加入淀粉时，溶液为蓝色；滴定时，Na2S2O3与碘反应，当碘恰好完全反应时，溶液蓝色刚好褪去，且半分钟内颜色不恢复。由各反应关系可建立如下关系式：O2～2Mn(OH)2～2I2～4S2O2－3，由题意知，滴定消耗Na2S2O3的物质的量为ab×10－3 mol，因此‎0.1 L水样中溶解氧的物质的量＝×10－3 mol，质量为×10－3 mol×‎32 g·mol－1＝8ab×10－‎3 g＝8ab mg，即溶解氧的含量为80ab mg·L－1。‎ ‎(5)滴定完成时，滴定管尖嘴处留有气泡，会使最后的读数偏小，测得消耗Na2S2O3的体积偏小，所以测量结果偏低。‎ ‎[题组三　模拟大题]‎ ‎15．(2018·合肥三次质检)某学习小组通过下列装置探究MnO2与FeCl3·6H2O能否反应产生Cl2。‎ 实验操作和现象如表：‎ 实验编号 操作 现象 实验1‎ 按如图所示加热MnO2与FeCl3·6H2O混合物 ‎①试管A中部分固体溶解，上方出现白雾；②稍后，产生黄色气体，管壁附着黄色液滴；③试管B中溶液变蓝 实验2‎ 把A中的混合物换为FeCl3·6H2O，B中溶液换为KSCN溶液，加热 A中部分固体溶解，产生白雾和黄色气体，B中KSCN溶液变红 回答下列问题：‎ ‎(1)上述实验中的白雾是________；试管A管口向上倾斜的原因是____________________________________。‎ ‎(2)实验2说明黄色气体中含有FeCl3，写出FeCl3使KI淀粉溶液变蓝的离子方程式：________________________。‎ ‎(3)为进一步确认黄色气体中含有Cl2，该学习小组对实验1提出两种改进方案：‎ 方案1：在A、B间增加盛有某种试剂的洗气瓶C，结果B中溶液仍变为蓝色。‎ 方案2：将B中KI淀粉溶液替换为NaBr溶液，结果B中溶液呈橙红色，且未检出Fe2＋。‎ 则方案‎1 C中盛放的试剂是____________，方案2中检验Fe2＋的试剂是________________，选择NaBr溶液的依据是______________________________________。‎ ‎(4)实验1充分加热后，若反应中被氧化与未被氧化的氯元素质量之比为1∶‎ ‎2，则A中发生反应的化学方程式为________________________________________；其尾气处理的方法是________________________。‎ ‎(5)该学习小组认为实验1 B中溶液变蓝，可能还有另外一种原因是________________________________。请你设计实验方案验证此猜想：____________________________________________________________。‎ 答案　(1)盐酸小液滴　使试管A中部分固体溶解在FeCl3·6H2O分解生成的水中形成溶液 ‎(2)2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2‎ ‎(3)饱和NaCl溶液　铁氰化钾溶液　Br－可以被Cl2氧化成Br2，但不会被Fe3＋氧化为Br2‎ ‎(4)MnO2＋2FeCl3·6H2OFe2O3＋MnCl2＋Cl2↑＋2HCl＋11H2O　将尾气通入到氢氧化钠溶液中 ‎(5)实验未先赶出空气，其中的O2在此条件下可能氧化I－　向一试管中加入KI淀粉溶液，再滴入几滴稀盐酸，在空气中放置，观察一段时间后溶液是否变蓝 解析　(1)FeCl3·6H2O在加热时部分固体溶解在FeCl3·6H2O分解生成的水中形成溶液，所以试管口应向上倾斜；溶解的FeCl3水解生成HCl气体，HCl气体与水蒸气形成盐酸小液滴，造成白雾现象。‎ ‎(2)Fe3＋有氧化性，I－具有还原性，发生氧化还原反应：2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2。‎ ‎(3)为进一步确认气体中含有Cl2，方案1中则需把HCl、FeCl3除去且不消耗Cl2，所以加一个饱和食盐水洗气瓶；方案2检验Fe2＋的试剂是铁氰化钾溶液，选择溴化钠的依据为氧化性：Cl2>Br2>Fe3＋，Cl2能氧化Br－而Fe3＋不能氧化Br－。‎ ‎(4)对比实验1和2，没有MnO2参加反应，就没有Cl2生成，所以Fe3＋没有参加氧化还原反应，涉及的化学反应方程式为MnO2＋2FeCl3·6H2OFe2O3＋MnCl2＋Cl2↑＋2HCl＋11H2O(根据得失电子守恒和原子守恒配平)，尾气Cl2和HCl均与NaOH溶液反应，故选NaOH溶液处理尾气。‎ ‎(5)实验1中KI淀粉溶液变蓝除了Fe3＋和Cl2的性质外，那么考虑另一种氧化剂可能为O2，在酸性条件下O2能将I－氧化，即设计实验方案为在KI淀粉溶液中加入盐酸放置在空气中，观察溶液颜色是否变蓝。‎