精品高考化学一轮演练：10.4化学实验方案的设计与评价(含答案).pdf

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1、高考化学复习备考精品资料第 4 讲化学实验方案的设计与评价(时间:45 分钟,满分:100 分)一、选择题(本题包括10 小题,每小题 5 分,共 50 分,每小题只有一个正确答案)1.(2013山西长治二中、康杰中学等四校四联)从海带中提取碘的实验过程中,涉及下列操作,其中正确的是()解析:灼烧海带时应选用坩埚作容器,A 项错误;过滤时应用玻璃棒引流,B 项错误;萃取后上层液体应从分液漏斗上口倒出,C 项错误;蒸馏过程中冷凝管中水流方向为下进上出,D 项正确。答案:D 2.下列实验设计能够成功的是()选项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B 检验某盐是否为

2、铵盐试样是否产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体C 证明酸性条件下H2O2的氧化性比 I2强NaI 溶液溶液变蓝色D 除去氯化钠晶体中少量硝酸钾试样重结晶解析:A 项稀硝酸能将生成的亚硫酸钡沉淀氧化,可用氯化钡溶液与稀盐酸来检验;B 项应在试样中加入氢氧化钠溶液,然后加热;C 项生成的碘单质可能是由硝酸氧化I-生成的,该方案不合理。答案:D 3.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选项是()A.探究 SO2和 Na2O2反应可能有Na2SO4生成B.探究 NO2与 Na2O2反应可能有NaNO3生成C.探究浓硫酸与铜在一定条件下反应产生的黑色

3、物质可能是Cu(OH)2D.探究向滴有酚酞溶液的NaOH 溶液中通 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:C 项中 Cu(OH)2为蓝色,并且在酸性环境中不可能生成碱,所以没有探究的意义;A 项中二氧化硫以及B 项中 NO2具有还原性,过氧化钠的氧化性可能将其氧化为高价态的盐;氯气通入滴有酚酞的氢氧化钠溶液后红色褪去,原因可能是碱性消失所致,也可能是氯气与水反应生成的次氯酸所致,所以 D 项的探究也有一定的意义。答案:C 4.下列有关实验原理或实验操作正确的是()A.用甲装置制备并收集少量NO2气体B.通过乙装置实现化学反应:2Cu+O2+4H+2

4、Cu2+2H2O C.装置丙可用于定量测定H2O2的分解速率D.装置丁可用于实验室制取乙酸乙酯解析:NO2可与水反应,不能用排水法收集,A 项错误;乙装置为原电池装置,Cu 作负极被氧化,负 极 反 应 为Cu-2e-Cu2+,C作 正 极,正 极 反 应 为O2+4H+4e-2H2O,故 总 反 应 为2Cu+O2+4H+2Cu2+2H2O,B 项正确;丙装置中没有形成液封,生成的气体会从长颈漏斗中逸出,C 项错误;乙酸乙酯能够与NaOH 溶液反应,D 项错误。答案:B 5.(2013广东梅州总复习检测)在化学分析实验中,常常用到酸碱滴定、沉淀滴定、氧化还原滴定等。下列属于氧化还原滴定的是(

5、)A.用标准盐酸滴定NaOH 溶液B.用标准 KMnO4溶液滴定FeSO4溶液C.用标准 KSCN 溶液滴定FeCl3溶液D.用标准 AgNO3溶液滴定NaCl 溶液解析:A 项属于酸碱中和滴定;B 项属于氧化还原滴定;C 项中 SCN-与 Fe3+发生络合反应,生成红色溶液,滴定过程中没有发生氧化还原反应;D 项属于沉淀滴定。答案:B 6.下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是()选项实验操作现象解释或结论A 将过量的Fe 粉中加入稀硝酸,充分反应后,滴入KSCN 溶液溶液呈红色稀硝酸将 Fe 氧化为 Fe3+B AgI 沉淀中滴入稀KCl 溶液有白色沉淀出现AgCl 比 AgI 更难

6、溶C Al 箔插入稀硝酸中无明显现象Al 箔表面被 HNO3氧化,形成致密的氧化膜D 用玻璃棒蘸取浓氨水点到红色石蕊试纸上试纸变蓝色浓氨水呈碱性解析:将过量的 Fe 粉加入稀硝酸中,充分反应后生成Fe2+,滴入 KSCN 溶液不会出现红色,A 项错误;AgI 的溶解度远小于AgCl 的溶解度,B 项错误;Al 在稀的硝酸中不发生钝化,C 项错误。答案:D 7.下列实验装置及对应的现象、结论正确的是()A B C D 试 管 中 收集 到 黄 绿色气体烧杯中出现白色浑浊下 层 液体 先 变为 紫 红色,然 后上 层 液体 变 为黄色洗气瓶中产生白色沉淀非 金 属 性ClI 非 金 属 性ClCS

7、i 还 原 性I-Fe2+非金属性NS 解析:Cl2不能用向下排空气法收集,A 项错误;不能根据元素氢化物水溶液的酸性强弱来比较元素的非金属性强弱,B 项错误;C 项中现象说明I-首先被氧化,正确;不能根据元素最高价氧化物对应水化物的氧化性强弱来比较元素的非金属性强弱,D 项错误。答案:C 8.下列实验“操作和现象”与“结论”对应关系不合理的是()选项操作和现象结论A 向装有 Fe(NO3)2溶液的试管中加入稀硫酸,在试管口观察到红棕色气体发生反应先生成NO,进而与O2反应生成 NO2B 取皂化反应的混合液滴入盛水的烧杯中,出现油滴皂化反应完全C 在溴乙烷中加入NaOH 的乙醇溶液并加热,将产

8、生的气体依次通过水、酸性KMnO4溶液,KMnO4溶液紫红色褪去使 KMnO4溶液褪色的气体是乙烯D 向漂白粉溶液中通入过量的二氧化硫,溶液变浑浊析出了硫酸钙解析:N 在酸性条件下可与Fe2+发生氧化还原反应,A 项正确;皂化反应的产物为高级脂肪酸钠和甘油,均为可溶物,将皂化反应后的混合液滴入水中有油滴,说明皂化反应不完全,B 项错误;在溴乙烷中加入NaOH的乙醇溶液加热,将产生的气体通过水时,水吸收了挥发出的乙醇,再通过酸性高锰酸钾溶液,能使之褪色的是乙烯,C 项正确;ClO-在酸性条件下与H2SO3可发生氧化还原反应,D 项正确。答案:B 9.(2013广东湛江一中等十校联考)下列实验不能

9、达到预期目的的是()序号实验操作实验目的A 浓、稀硝酸分别与Cu 反应比较浓、稀硝酸的氧化性强弱B 向盛有 1 mL 硝酸银溶液的试管中滴加NaCl 溶液,至不再有沉淀生成,再向其中滴加 Na2S 溶液说明一种沉淀能转化为另一种溶解度更小的沉淀C 测定等浓度的HCl 溶液、HNO3溶液的 pH 比较 Cl、N 的非金属性强弱D 室温下,分别向 2 支试管中加入相同体积、相同浓度的Na2S2O3溶液,再分别加入相同体积不同浓度的稀硫酸研究浓度对反应速率的影响解析:A 项,根据浓、稀硝酸分别与Cu 反应的剧烈程度可比较浓、稀硝酸氧化性的强弱;B 项,白色 AgCl 沉淀转化为黑色Ag2S 沉淀,说

10、明 Ag2S 比 AgCl 更难溶;C 项,比较元素的非金属性强弱不能根据其氢化物水溶液的酸性强弱,而应根据其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱;D 项,对照实验中只有浓度不同,根据实验现象可得出浓度对反应速率的影响情况。答案:C 10.对于实验 的实验现象预测正确的是()A.实验:逐滴滴加盐酸时,试管中立即产生大量气泡B.实验:充分振荡后静置,下层溶液为橙红色,上层无色C.实验:从饱和食盐水中提取NaCl 晶体D.装置:酸性 KMnO4溶液中有气泡出现,且溶液颜色会逐渐变浅乃至褪去解析:实验,逐滴滴加盐酸时,首先发生反应C+H+HC,开始没有气泡产生,A 项错误;实验,充分振荡并静置后,上层为

11、氯化铁溶液的颜色,应为浅黄色,B 项错误;实验,加热蒸发饱和食盐水应用蒸发皿而不是坩埚,C 项错误;实验,将浓硫酸滴入蔗糖中发生反应生成SO2和CO2气体,SO2与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应,使之褪色,D 项正确。答案:D 二、非选择题(本题包括 3 个小题,共 50 分)11.(16 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 2.0 g 样品小心地放入硬质玻璃管中D.以 1 L min-1的速率鼓入空气E.将硬质玻璃管中的黄铁矿样品加热到

12、800850 F.用 300 mL 的饱和碘水吸收SO2,发生的反应是:I2+SO2+2H2O2HI+H2SO4G.吸收液用CCl4萃取、分离H.取 20.00 mL G 中所得溶液,用 0.200 0 molL-1的 NaOH 标准溶液滴定。试回答下列问题。(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/m

13、L 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 I2的 CCl4溶液,应取上层溶液进行后续实验。(2)酸性高锰酸钾溶液是用来除去空气中的SO2和其他还原性气体。(3)先用酸性高锰酸钾溶液除去空气中的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)用碱溶液来滴定G 中所得溶液中的酸,用酚酞作指示剂,滴入最后一滴Na

14、OH 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)=20.00 mL,n(NaOH)=c(NaOH)V(NaOH)=0.200 0 molL-1 20.00 10-3L=4 10-3mol,SSO24H+4NaOH,n(S)=n(SO2)=n(NaOH)=1 10-3mol,300 mL 吸收液中含有的n(S)=1 10-3mol=0.015 mol,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)(4)酚酞滴入最后一滴NaOH 溶液后,溶液变

15、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%12.(2013 安徽六校教育研究会高三测试)(16 分)氯化亚铁溶液中滴加硫氰化钾溶液,再滴加双氧水,立即出现红色,后红色又褪去呈黄色并伴有气泡产生,针对该实验现象,某实验小组的同学进行了探究。一、现象分析假设 A:气泡是 H2O2分解产生的O2;假设 B:气泡是 KSCN 被氧化为N2、SO2、CO2等;假设 C:红色褪去的原因是KSCN 被氧化成了其他物质。二、实验探究探究 1实验操作实验现象结论1 mL 0.1 mol L-1的 FeCl2溶液中加 2 滴KSCN 溶液溶液不变红Fe2+遇 SCN-不变红向的

16、溶液中加3%的 H2O2溶液 1 滴并振荡立即出现红色振荡后不褪色加 入H2O2溶 液 后,溶 液 中 出 现 了(离子符号)向的溶液中继续加H2O2溶液溶液中出现大量气泡,红色褪去用带火星的木条检验中的气体木条复燃则假设成立探究 2实验操作实验现象结论取 2 mL KSCN 溶液向其中加入几滴BaCl2溶液和稀盐酸无明显现象向所得的溶液中滴加3%的 H2O2溶液溶 液 中 出 现 白 色 沉淀并有少量气泡白色沉淀为BaSO4将 6%的 H2O2溶液加入 KSCN 固体中,生成的气体依次通过品红溶液、酸性KMnO4溶液和澄清石灰水KSCN 被 H2O2氧化生成了SO2和 CO2气体三、问题与讨

17、论(1)探究 1 中,H2O2分解速率很快的原因是。(2)探究 1 中,说明还原性Fe2+SCN-。(3)探究2 中,酸性KMnO4溶液的作用是,能证明生成了CO2的现象是。(4)若 SCN-被 H2O2氧化得到 N2、SO2、CO2和 S,且 SO2与 S 的物质的量比为11,试写出该反应的离子方程式:。解析:探究 1:SCN-遇 Fe3+变红色,此反应可以用来检验Fe3+的存在;O2可以使带火星的木条复燃,此反应可以用来检验O2。三、问题与讨论:(1)H2O2本身分解速率很慢,实验中分解速率很快说明有物质加快了H2O2分解的速率,由题意知只能是FeCl3在 H2O2分解反应中起催化作用。(

18、2)由实验探究1 可知,滴加 H2O2溶液后,先将 Fe2+氧化为 Fe3+,然后才将SCN-氧化,可知还原性 Fe2+SCN-。(3)在用澄清石灰水验证CO2气体的存在之前必须保证SO2气体已经完全反应掉,可以使混合气体通过酸性KMnO4溶液来验证,如果溶液不褪色,则 SO2气体已反应完全。(4)由题意可知,反应物为SCN-和 H2O2,生成物为N2、CO2、SO2、S 和 H2O,根据原子守恒可将方程式配平。答案:探究 1Fe3+A 问题与讨论(1)生成的 FeCl3对 H2O2的分解起催化作用(2)(3)吸收 SO2气体酸性 KMnO4溶液不褪色,澄清石灰水变浑浊(4)2SCN-+10H

19、2O2N2+2CO2+SO2+S+10H2O 13.(18 分)某化学兴趣小组的同学进行草酸亚铁晶体(FeC2O4 nH2O)分解的实验探究。设计了如下装置进行实验(夹持装置未画出):A 中盛有饱和NH4Cl 溶液,烧瓶中盛有饱和NaNO2溶液(常用于实验室制N2),干燥管 B、G 中装有碱石灰,试管 F、I 中盛有澄清石灰水。(1)仪器 A 的名称是。(2)装置加入药品后,装置 a、b、c 处加热的先后顺序是;圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为。(3)试 管E 的 作 用 是;要 证 明 分 解 时 有 水 产 生,应 该 如 何 改 进 装置。(4)为确定固体生成物的成分,甲同学将充分反应后

20、的固体残余物投入稀硫酸中(稀硫酸经煮沸后冷却至室温),固体完全溶解且无气体放出,取反应液加入KSCN 溶液无红色出现,根据现象认为固体产物为。(5)乙同学取6.48 g 样品进行实验,测得硬质玻璃管C 中残余固体2.88 g,试管 D、E 的质量共增重 1.76 g,硬质玻璃管H 中固体质量减轻0.64 g,则草酸亚铁晶体(FeC2O4 nH2O)分解的化学方程式为(假定每一步反应进行完全)。解析:为了防止空气中的氧气等对实验的干扰,故加热前应先用氮气排尽装置中的空气,首先应点燃 a 处酒精灯。从装置图看,可知 B 为干燥氮气的作用,D 为检验 CO2,E 为除去 CO2,而 F为检验 CO2已经除尽;H 和 I 为检验 CO 的装置,应在草酸分解前加热氧化铜。(5)n(FeO)=0.04 mol n(CO2)=0.04 mol n(CO)=n(O)=0.04 mol n(H2O)=0.04 mol 故草酸亚铁晶体分解的化学方程式为FeC2O4H2OFeO+CO+CO2+H2O。答案:(1)分液漏斗(2)a、c、bNH4Cl+NaNO2NaCl+N2+2H2O(3)吸收 CO2在 C、D 之间连一个盛有无水CuSO4的装置(4)FeO(5)FeC2O4 H2OFeO+CO+CO2+H2O