高考化学一轮总复习 第十章 化学实验基础 第33讲 化学实验设计与评价限时训练

“讲忠诚、严纪律、立政德”三者相互贯通、相互联系。忠诚是共产党人的底色，纪律是不能触碰的底线，政德是必须修炼的素养。永葆底色、不碰底线化学实验设计与评价选题细目表考查知识点基础题中档题较难题1.实验方案的设计1、589、102. 实验方案的评价2、3、64、711一、选择题(本题包括7个小题，每小题6分，共42分，每小题仅有一个选项符合题意)1下列实验方案正确且能达到相应实验目的的是()解析：烧杯中的水冷却试管中的水蒸气，收集蒸馏水，A项正确；NO2可与水反应，不能用排水法收集，B项错；浓盐酸与二氧化锰反应制取氯气需要加热，C项错；D项中试管口应向下倾斜，D项错。答案：A2下列实验方案可行的是()A用1 molL1的盐酸与MnO2反应制取氯气B用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别二氧化氮和溴蒸气C用10 mL量筒量取8.50 mL浓硫酸用于配制一定物质的量浓度的稀硫酸D用湿润的有色纸条鉴别氯化氢和氯气解析：制取氯气需要浓盐酸，而1 molL1的盐酸是稀盐酸，A项错误；二氧化氮与水反应生成的硝酸、溴蒸气都具有氧化性，都能氧化碘离子，B项错误；量筒属于粗量仪器，不能精确到小数点后两位数，C项错误。答案：D3某同学设计了如图实验装置探究硝酸的性质，根据图示判断下列结论不正确的是()A试管内壁上的“黄霜”的成分是硫B该实验既说明了浓硝酸具有氧化性，又说明了浓硝酸具有挥发性C烧杯内氢氧化钠溶液的作用是除去尾气，防止尾气污染环境D试管中浓硝酸可以用浓盐酸代替解析：试管中浓硝酸易挥发，遇H2S气体，与之发生氧化还原反应生成单质S，A项和B项正确；烧杯中的NaOH溶液与逸出的酸性气体反应，防止污染环境，C项正确；浓盐酸无强氧化性，不能代替浓硝酸完成该实验，D项错误。答案：D4(2015大连模拟)下列实验设计能够成功的是()A检验亚硫酸钠试样是否变质：B除去乙酸乙酯中混有的乙酸：C证明酸性条件下H2O2氧化性比I2强：D鉴定盐A的成分是FeBr3：解析：Na2SO3与Ba(NO3)2反应生成的BaSO3可被HNO3氧化生成BaSO4，A错误；乙酸能与Na2CO3反应，上层是乙酸乙酯，B正确；在NaI溶液中加HNO3酸化，HNO3可氧化I，C错误；D项中若盐A是FeBr2，也会出现同样的现象，故D错误。答案：B5下列实验装置设计正确，且能达到目的的是()解析：A选项可以根据右边玻璃管中的刻度读数得到气体体积，正确；B选项应该用碱式滴定管，错误；C选项氨气不能使干燥的pH试纸显色；D选项温度计的水银球应在与蒸馏烧瓶支管口相平位置，错误。答案：A6某同学想用实验证明高锰酸钾的紫红色是MnO的颜色，而不是K的颜色，他设计了以下实验方案。请你判断下列方案与本实验目的无关的是()A观察氯化钾溶液没有颜色，表明溶液中的K无色B在氯化钾溶液中加入适量锌粉，振荡、静置后未见明显变化，表明锌与K不反应C在高锰酸钾溶液中加入适量锌粉，振荡、静置后紫红色褪去，表明MnO为紫红色D将高锰酸钾晶体加热分解，所得的固体质量减轻解析：证明高锰酸钾的紫红色是MnO的颜色，而不是K的颜色，可选择其他离子的钾盐溶液，观察颜色，与其他物质反应后再观察颜色，只有选项D与本实验目的无关。答案：D7(2016威海质检)下列图中的实验方案，能达到实验目的的是()选项实验方案实验目的A验证FeCl3对H2O2分解反应有催化作用B将NO2球浸泡在冰水和热水中探究温度对平衡2NO2N2O4的影响C除去CO2气体中混有的SO2D比较HCl、H2CO3和H2SiO3的酸性强弱解析：A项，验证FeCl3的催化作用时须保证其他条件(如温度)不变；C项，Na2CO3溶液也与CO2反应：Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3；D项，浓盐酸具有挥发性，干扰H2CO3和H2SiO3酸性强弱的比较。答案：B二、非选择题(本题包括4个小题，共58分)8(2016北京卷)(15分)以Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象，探究盐的性质和盐溶液间反应的多样性。实验试剂现象滴管试管0.2 molL1 Na2SO3溶液饱和Ag2SO4溶液.产生白色沉淀0.2 molL1 CuSO4.溶液变绿，继续滴加产生棕黄色沉淀0.1 molL1Al2(SO4)3.开始无明显变化，继续滴加产生白色沉淀(1)经检验，现象中的白色沉淀是Ag2SO3。用离子方程式解释现象：_。(2)经检验，现象的棕黄色沉淀中不含SO，含有Cu、Cu2和SO。已知：CuCuCu2，Cu2CuI(白色)I2。用稀硫酸证实沉淀中含有Cu的实验现象是_。通过下列实验证实，沉淀中含有Cu2和SO。a白色沉淀A是BaSO4，试剂1是_。b证实沉淀中含有Cu和SO的理由是_。(3)已知：Al2(SO3)3在水溶液中不存在。经检验，现象的白色沉淀中无SO，该白色沉淀既能溶于强酸，又能溶于强碱，还可使酸性KMnO4溶液褪色。推测沉淀中含有亚硫酸根和_。对于沉淀中亚硫酸根的存在形式提出两种假设：i被Al(OH)3所吸附；ii.存在于铝的碱式盐中。对假设ii设计了对比实验，证实了假设ii成立。a将对比实验方案补充完整。步骤一：步骤二：_(按上图形式呈现)。b假设成立的实验证据是_。(4)根据实验，亚硫酸盐的性质有_。盐溶液间反应的多样性与_有关。解析：(1)实验中0.2 molL1 Na2SO3溶液饱和Ag2SO4溶液发生反应生成白色沉淀Ag2SO3，离子方程式为2AgSO=Ag2SO3。(2)根据反应：CuCuCu2可知若沉淀中含有Cu，加入稀硫酸会发生歧化反应生成铜单质，实验现象是有红色固体生成；分析实验流程知实验原理为2Cu24I=2CuII2、I2SOH2O=SO2I2H，SOBa2=BaSO4，则a白色沉淀A是BaSO4，试剂1是盐酸酸化的BaCl2溶液。b证实沉淀中含有Cu和SO的理由是棕黄色沉淀与KI溶液反应生成白色沉淀(CuI)，证明含有Cu，白色沉淀A为硫酸钡，证明含有SO。(3)根据题意可知实验的白色沉淀中无SO，该白色沉淀既能溶于强酸，又能溶于强碱，还可使酸性KMnO4溶液褪色，则推测沉淀中含有亚硫酸根和氢氧化铝。a.铝的酸式盐与氢氧化钠反应消耗的氢氧化钠的含量大于氢氧化铝，所以反应应该设计一个定量对比试验，根据白色固体消耗氢氧化钠的量不同来证实假设成立，即实验方案设计步骤二为：(4)根据实验白色沉淀能使酸性高锰酸钾溶液褪色，说明亚硫酸盐具有还原性，另外亚硫酸根水解呈碱性。根据实验现象考点盐溶液间反应的多样性与盐的性质和溶液的酸碱性有关。答案：(1)2AgSO=Ag2SO3(2)加入稀硫酸后，有红色固体生成a. HCl和BaCl2溶液b在I的作用下，Cu2转化为白色沉淀CuI，SO转化为SO(3)Al3、OHa.bV1明显大于V2(4)还原性、水解溶液显碱性；两种盐溶液中阴阳离子的性质和反应条件9(2016上海卷)(15分)半水煤气是工业合成氨的原料气，其主要成分是H2、CO、CO2、N2和H2O(g)。半水煤气经过下列步骤转化为合成氨的原料。完成下列填空：(1)半水煤气含有少量硫化氢。将半水煤气样品通入_溶液中(填写试剂名称)，出现_，可以证明有硫化氢存在。(2)半水煤气在铜催化下实现CO变换：COH2OCO2H2若半水煤气中V(H2)V(CO)V(N2)382822，经CO变换后的气体中：V(H2)V(N2)_。(3)碱液吸收法是脱除二氧化碳的方法之一。已知：项目Na2CO3K2CO320 碱液最高浓度/(molL1)2.08.0碱的价格/(元kg1)1.259.80若选择Na2CO3碱液作吸收液，其优点是_；缺点是_。如果选择K2CO3碱液作吸收液，用什么方法可以降低成本？_写出这种方法涉及的化学反应方程式。_(4)以下是测定半水煤气中H2以及CO的体积分数的实验方案。取一定体积(标准状况)的半水煤气，经过下列实验步骤测定其中H2以及CO的体积分数。 选用合适的无机试剂分别填入、方框中。该实验方案中，步骤、的目的是：_。该实验方案中，步骤_(选填“”或“”)可以确定半水煤气中H2的体积分数。解析：(1)硫化氢能与重金属生成沉淀，所以将半水煤气样品通入硝酸铅(或硫酸铜)溶液中，出现黑色沉淀可以证明有硫化氢存在。(2)若半水煤气中V(H2)V(CO)V(N2)382822，经CO变换后CO转化为氢气，则根据方程式可知所得的气体中：V(H2)V(N2)(3828)2231。(3)根据表中数据可知若选择Na2CO3碱液作吸收液，其优点是价廉，而缺点是吸收CO2能力差。由于生成的碳酸氢钾受热易分解产生碳酸钾，所以使碱液循环使用可以降低成本，反应的化学方程式为2KHCO3K2CO3CO2H2O。(4)由于半水煤气中含有二氧化碳，所以首先利用碱液除去二氧化碳，干燥后再通过氧化铜反应，利用浓硫酸吸收产生的水蒸气，利用碱液吸收产生的二氧化碳，进而计算体积分数。所以流程为 由于半水煤气中含有二氧化碳，所以首先利用碱液除去二氧化碳，干燥后再通过氧化铜反应。氢气还原氧化铜生成水蒸气，浓硫酸吸收水蒸气，所以该实验方案中，步骤可以确定半水煤气中H2的体积分数。答案：(1)硝酸铅(或硫酸铜)黑色沉淀(2)31(3)价廉吸收CO2能力差碱液循环使用2KHCO3K2CO3CO2H2O(4) 除去半水煤气中的CO2(包括H2S)和H2O10(14分)某课外活动小组为了验证铜与稀硝酸反应产生NO气体，设计了如图所示装置，取得了满意效果。以下是该小组的实验步骤：.按如图所示开始组装仪器，检查装置气密性。.将分液漏斗活塞及瓶塞打开，从右侧干燥管口小心注入13的稀硝酸直至液面与活塞处相平。.关闭活塞。请回答下列问题：(1)写出Cu与稀硝酸反应的化学方程式：_。(2)上述第步操作的目的是_。(3)整套装置操作较方便，请简述原理：_。解析：要验证Cu与稀HNO3反应生成了NO，就必须排除空气对NO的干扰，只有开始生成无色气体(NO)，遇空气变成红棕色(NO2)，进而才能说明有NO生成。答案：(1)3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O(2)排除装置中的空气(3)Cu与稀HNO3反应不断生成NO气体，使左侧气体压强增大，从而使左侧液面下降，右侧液面上升，当铜丝不再与稀HNO3接触时，反应停止11(2016江苏卷)(14分)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的抗氧化剂，在空气中、受热时均易分解。实验室制备少量Na2S2O5的方法：在不断搅拌下，控制反应温度在40 左右，向Na2CO3过饱和溶液中通入SO2，实验装置如下图所示。当溶液pH约为4时，停止反应，在20左右静置结晶。生成Na2S2O5的化学方程式为2NaHSO3=Na2S2O5H2O(1)SO2与Na2CO3溶液反应生成NaHSO3和CO2，其离子方程式为_。(2)装置Y的作用是_。(3)析出固体的反应液经减压抽滤、洗涤、2530 干燥，可获得Na2S2O5固体。组成减压抽滤装置的主要仪器是布氏漏斗、_和抽气泵。依次用饱和SO2水溶液、无水乙醇洗涤Na2S2O5固体。用饱和SO2水溶液洗涤的目的是_。(4)实验制得的Na2S2O5固体中含有一定量的Na2SO3和Na2SO4，其可能的原因是_。解析：(1)SO2与Na2CO3溶液反应生成NaHSO3和CO2，根据原子守恒、电荷守恒，可得反应的离子方程式为2SO2COH2O=2HSOCO2。(2)在装置X中用来发生反应制取Na2S2O5；由于SO2是大气污染物，因此最后的Z装置的NaOH溶液是尾气处理装置，防止SO2造成大气污染。由于二氧化硫易溶于水，因此装置Y的作用防止倒吸。(3)制取得到的Na2S2O5固体依次用饱和SO2水溶液、无水乙醇洗涤Na2S2O5固体，用饱和SO2水溶液洗涤的目的是减少Na2S2O5在水中的溶解。(4