2020版高三化学一轮复习第十章第五节化学实验设计、评价与化学综合实验课时训练（含解析）新人教版.docx

化学实验设计、评价与化学综合实验一、选择题1某同学为探究SO2与Ba2只有在碱性条件下才能形成BaSO3沉淀，设计了如下方案，你认为可行的是()A将SO2通入Ba(OH)2溶液中观察有白色沉淀生成B将SO2通入Ba(NO3)2溶液中观察有白色沉淀生成C将SO2分别通入BaCl2溶液、BaCl2与HCl的混合溶液、Ba(OH)2溶液中，观察到只有Ba(OH)2中有白色沉淀生成D将SO2通入BaCl2与NH3的混合溶液中有白色沉淀生成答案：C解析：选C。A、D项方案不能说明SO2与Ba2在非碱性条件下不能反应生成BaSO3沉淀；B项中SO2溶解后会形成酸性溶液，NO在酸性条件下可将SO氧化成SO，得到的沉淀是BaSO4。2双选题下列实验现象预测正确的是()A实验：振荡后静置，上层溶液颜色保持不变B实验：酸性KMnO4溶液中出现气泡，且颜色逐渐褪去C实验：微热稀HNO3片刻，溶液中有气泡产生，广口瓶内始终保持无色D实验：继续煮沸溶液至红褐色，停止加热，当光束通过体系时可产生丁达尔效应答案：BD解析：选BD。本题考查化学实验，意在考查考生对化学实验原理、实验设计和实验结论的运用能力。实验：Br2能与NaOH溶液反应，上层溶液颜色变浅或消失，A项错误；实验：浓硫酸使蔗糖脱水炭化，生成的SO2气体能使酸性KMnO4溶液紫色褪去、CO2从溶液中逸出，B项正确；实验：铜与稀HNO3微热，反应生成NO，在广口瓶中NO与O2接触生成红棕色的NO2，C项错误；实验：Fe(OH)3胶体可产生丁达尔效应，D项正确。3(2018江苏卷)根据下列实验操作和现象所得出的结论正确的是()选项实验操作和现象结论A向苯酚浊液中滴加Na2CO3溶液，浊液变清苯酚的酸性强于H2CO3的酸性B向碘水中加入等体积CCl4，振荡后静置，上层接近无色，下层显紫红色I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度C向CuSO4溶液中加入铁粉，有红色固体析出Fe2的氧化性强于Cu2的氧化性D向NaCl、NaI的混合稀溶液中滴入少量稀AgNO3溶液，有黄色沉淀生成Ksp(AgCl) Ksp(AgI)A.ABB CCDD答案：B解析：A项，苯酚的酸性弱于碳酸；B项，CCl4将I2从碘水中萃取出来，I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度；C项，Fe从CuSO4溶液中置换出Cu，Cu2的氧化性强于Fe2；D项，向NaCl、NaI的混合液中加入AgNO3溶液产生黄色沉淀，NaCl、NaI的浓度未知，不能说明AgCl、AgI溶度积的大小。4(2018辽宁大连模拟)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：试样溶液白色沉淀沉淀不溶解B除去乙酸乙酯中混有的乙酸：混合液溶液分层得上层液体C证明酸性条件下H2O2氧化性比I2强：NaI溶液溶液变蓝色D鉴定盐A的成分是FeBr3：A答案：B解析：选B。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。5(2017洛阳模拟)同学们在做铜与浓硝酸反应的实验时，发现反应后溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个实验来判断两种看法是否正确，这些方案中不可行的是()A加水稀释该绿色溶液，观察颜色变化B加热该绿色溶液，观察颜色变化C向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化D向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察溶液颜色变化答案：A解析：选A。为验证溶液呈绿色是c(Cu2)大小引起还是因溶有NO2引起，可采取的实验方案应只改变其中的一种影响因素，不能同时改变c(Cu2)大小与NO2的量。A项加入水，c(Cu2)变小，同时水也会与溶液中可能溶有的NO2反应生成HNO3，故不能得出溶液呈绿色的原因；B、C项操作都是赶出溶液中可能溶有的NO2，对c(Cu2)大小无影响，方案可行；D项向无NO2的硝酸铜溶液中通入NO2后，通过观察溶液颜色变化，可得出结论，方案可行。6关于图中各装置的叙述正确的是()A装置可用于验证AgCl沉淀能转化为溶解度更小的Ag2S沉淀B装置选择合适的试剂，可分别用于制取少量的CO2、NO和O2C装置可用于检验混有乙醇的乙烯D装置洗涤沉淀时，向漏斗中加适量水，搅拌并滤干答案：C7下列实验操作、实验现象和实验结论均正确的是()选项实验操作实验现象实验结论A将Fe(NO3)2样品溶于稀硫酸，滴加KSCN溶液溶液变红稀硫酸能氧化Fe2B向KMnO4酸性溶液中滴加乙二酸溶液褪色乙二酸具有还原性C向AgNO3溶液中滴加过量氨水得到澄清溶液Ag与NH3H2O能大量共存D向10 mL 0.1 molL1 Na2S溶液中滴入2 mL 0.1 molL1 ZnSO4溶液，再加入0.1 molL1 CuSO4溶液开始有白色沉淀生成；后有黑色沉淀生成Ksp(CuS)Ksp(ZnS)答案：B解析：在酸性条件下NO能氧化Fe2，A错误。乙二酸使KMnO4酸性溶液褪色，说明乙二酸有还原性，B正确。向AgNO3溶液中滴加过量氨水得到澄清溶液，是生成银氨溶液的缘故，C错误。溶液中Na2S过量，无法得出Ksp(CuS)Na，但两种金属与水反应时，由于Ca与水反应生成的Ca(OH)2微溶于水，附着在Ca的表面，阻止反应的进行，因此Na的反应更剧烈，A说法错误。纤维素水解时用浓硫酸做催化剂，加入的Cu(OH)2溶于硫酸，加热时不能生成Cu2O红色沉淀，无法鉴别出是否含有葡萄糖，B说法错误。乙酸和硝酸均可与乙醇发生酯化反应，C说法错误。FeCl3溶液可与苯酚显紫色，与甲酸不反应，D说法正确。二、非选择题9某学生小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱，按下图装置进行实验(夹持仪器已略去)。实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。可选药品：浓硝酸、3 mol/L稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳。已知：氢氧化钠溶液不与NO反应，能与NO2反应。2NO22NaOHNaNO3NaNO2H2O(1)实验应避免有害气体排放到空气中，装置、中盛放的药品依次是_。(2)滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后_。(3)装置中发生反应的化学方程式是_。(4)装置的作用是 _，发生反应的化学方程式是_。(5)该小组得出的结论所依据的实验现象是_。(6)实验结束后，同学们发现装置中溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个实验来判断两种看法是否正确。这些方案中可行的是 _(选填序号字母)。a加热该绿色溶液，观察颜色变化b加水稀释该绿色溶液，观察颜色变化c向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化d向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化答案：(1)3 molL1稀硝酸、浓硝酸、氢氧化钠溶液(2)通入CO2一段时间后，关闭弹簧夹，将装置中导管末端伸入倒置的烧瓶内(3)Cu4HNO3(浓)Cu(NO3)22NO22H2O(4)将NO2转化为NO3NO2H2O2HNO3NO(5)装置中液面上方气体仍为无色，装置中液面上方气体由无色变为红棕色(6) acd解析：实验题要先看目的，即要验证什么，由此再来理解或设计实验。“目的决定过程”，本题要证明浓HNO3能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO。产生NO2，而非NO，所以中盛水与NO2反应生成NO。而NO极易与O2反应产生NO2，故反应前应用CO2将装置中的空气排尽。(6)做题依据为“甲认为溶液中Cu(NO3)2质量分数高，乙认为是溶解生成的气体”，能证明某一人说法正确的方案为可行方案。a通过加热，降低气体在水中的溶解度；c通过向溶液中通入N2，赶走溶解的气体，这两种做法原理相同，都是立足于乙说法，若溶液由绿蓝，说明乙正确。d则是“反其道而行之”，再向其中通NO2，若乙正确，则溶液颜色会更绿。以上方案均可行。而b看似可行，是针对甲说法，降低浓度，但忽略了3NO2H2O2HNO3NO，不能排除乙说法是否正确。10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：.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K)混合，反应生成MnO(OH)2，实现氧的固定。.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(2S2OI22IS4O5)。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 molL1Na2S2O3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 _mgL1。(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)O22Mn(OH)22MnO(OH)2(3)量筒氧气(4)蓝色刚好褪去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O22Mn(OH)22MnO(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：O22Mn(OH)22I24S2O，由题意知，滴定消耗Na2S2O3的物质的量为ab103 mol，因此0.1 L水样中溶解氧的物质的量103 mol，质量为103 mol32 gmol18ab103 g8ab mg，即溶解氧的含量为80ab mgL1。(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。11某学生设计了一套验证物质化学性质的实验装置，如图所示。回答下列问题：(1)该实验的目的是_。(2)该实验的原理是_(用化学方程式表示)。(3)实验用品：实验仪器除铁架台(带铁夹)、储气瓶(两个)、直管活塞(K1、K2)、止水夹(K3)、橡皮管、橡皮塞以及若干玻璃管连件外，还有 _，实验所用试剂为 _。(4)实验步骤：按如图连接好仪器。扭开活塞K1和K2，一段时间后，关闭活塞K1、K2，主要现象为： _。关闭活塞K1和K2，打开止水夹K3，要使烧瓶中产生喷泉可采用的方法是_。(5)反应停止后，烧瓶内气体及液体(溶质)的成分可能为(用化学式表示)：_。答案：(1)验证NO与O2反应，NO2与H2O反应(2)2NOO22NO2,3NO2H2O2HNO3NO(3)圆底烧瓶、烧杯；NO、O2和H2O(4)试管内气体变红棕色；用手或热毛巾捂热固底烧瓶 (5)NO、HNO3；O2、HNO3；HNO3解析：(1)题干中注明该装置是验证物质化学性质的装置，将此信息与图中物质相结合，可以确定实验目的为：验证NO易被O2氧化和NO2可与水反应的性质。(3)纵观整套装置，除题干所述的仪器外，还剩下的主要仪器有圆底烧瓶和烧杯，所有的试剂也可由图中读出。 (4)从喷泉的原理出发寻找答案。由于连接烧瓶的竖直玻璃管中充满空气，因此烧瓶中的NO2气体不能与烧杯中的水接触，不能形成喷泉。只有利用热胀冷缩的性质，把导管中的空气吸入或排出，才能使NO2与水接触后发生反应，则气体体积减小，形成喷泉。要特别注意“打开K3”这一环节。(5)由于实验中通入圆底烧瓶中的O2量并不确定，根据反应：4NO2O22H2O4HNO3，若烧瓶中NO2与O2物质的量之比为41，则气体完全被吸收，得到HNO3溶液；若气体物质的量之比大于41，除上述反应外NO2过量，过量的NO2与水反应逸出气体NO，溶液为HNO3溶液；若气体物质的量之比小于41，则除得到HNO3外还有过量的O2。12工业上用菱锰矿(MnCO3)含FeCO3、SiO2、Cu2(OH)2CO3等杂质为原料制取二氧化锰，其流程示意图如下：已知生成氢氧化物沉淀的pH：Mn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3Cu(OH)2开始沉淀时8.36.32.74.7完全沉淀时9.88.33.76.7注：金属离子的起始浓度为0.1 molL1回答下列问题：(1)含杂质的菱锰矿使用前需将其粉碎，主要目的是 _；盐酸溶解MnCO3的化学方程式是_。(2)向溶液1中加入双氧水时，反应的离子方程式是_。(3)滤液2中加入稍过量的难溶电解质MnS，以除去Cu2，反应的离子方程式是_。(4)将MnCl2转化为MnO2的一种方法是氧化法。其具体做法是用酸化的NaClO3溶液将MnCl2氧化，该反应的离子方程式：5Mn22ClO _。答案：(1)增大接触面积，提高反应速率MnCO32HCl=MnCl2CO2H2O(2)2Fe2H2O24H2O2=Fe(OH)34H(3)MnSCu2=Mn2CuS(4)4H2OCl25MnO28H解析：菱锰矿用盐酸酸浸后，MnCO3、FeCO3、Cu2(OH)2CO3与盐酸反应，SiO2不与盐酸反应，过滤得到滤渣1为SiO2，滤液1中含有氯化锰、氯化亚铁、氯化铜及剩余的HCl，向滤液中加入生石灰，调节溶液pH4，加入过氧化氢将溶液中Fe2氧化为Fe3，在pH4时氧化得到的Fe3转化为Fe(OH)3沉淀，过滤除去，滤液2中加入MnS，将溶液中Cu2转化为CuS沉淀过滤除去，滤液3中为MnCl2，经一系列转化得到MnO2，据此分析解题。(2)加入过氧化氢将溶液中Fe2氧化为Fe3，在pH4时氧化得到的Fe3转化为Fe(OH)3沉淀，根据电荷守恒有氢离子生成，反应的离子方程式：2Fe2H2O24H2O2Fe(OH)34H。(4)用酸化的NaClO3溶液将MnCl2氧化得到MnO2，Mn元素发生氧化反应，则Cl元素发生还原反应生成Cl2，由于在酸性条件下反应，根据电荷守恒可知，生成物中有H生成，根据H元素守恒，可知反应物中缺项物质为H2O，配平后离子方程式：5Mn22ClO4H2O=Cl25MnO28H。13碘是人类必需的生命元素，在人体的生长发育过程中起着重要作用，实验小组进行碘单质的制备。【查阅资料】碱性条件下，I2会发生歧化反应生成I 和IO，酸性条件下，I 和IO又会发生归中反应生成I2；碘在水中的溶解度为0.029g。【碘的制取】以海带为原料，按照以下步骤进行实验。(1)将海带灼烧成灰后再用水浸取，目的是_。(2)步骤B发生的反应是“氧化”，这一操作中可供选用的试剂： Cl2；Br2；稀硫酸和H2O2，从无污染角度考虑，你认为合适试剂是_(填编号)，反应中I转化为I2 的离子反应方程式为_。(3)步骤C中使用的起到分离作用的仪器是_，使用该仪器时，第一步操作是_。(4)有同学查资料后发现CCl4有毒，提议用乙醇代替，请判断该提议是否可行，原因是_。【碘的分离】得到含I2的CCl4溶液后，利用下图装置进行碘的提取并回收溶剂。(5)图中有两处明显错误，分别是_；_。(6)对实验装置的错误改正之后进行分离操作。预期锥形瓶中得到无色的CCl4，实验结果锥形瓶中得到紫红色液体，请分析出现该实验结果的原因_，为了保证实验成功，请提出改进方案：_。答案：(1) 破坏有机物质，使I充分溶解 (2) 2I2HH2O22H2OI2(3)分液漏斗检漏 (4) 不行，乙醇与溶剂水互溶，不能用于萃取碘水中的碘单质 (5) 温度计水银球插入太深，没有在蒸馏烧瓶的支管处 冷却水进出口接反了 (6) 加热蒸馏过程中碘也会发生挥发(升华) 改进方案一：用水浴加热法进行蒸馏(减压蒸馏)，改进方案二：向含I2的CCl4溶液加入氢氧化钠溶液，反应之后向水层中加入硫酸，将反应得到的固体过滤即得到碘单质。(或者其他的合理答案)解析：(1)将海带灼烧成灰，破坏有机物质，便于用水浸取时使碘离子溶解。(2)步骤B的目的是氧化碘离子生成碘分子，由于Cl2；Br2；都能污染环境，而稀硫酸和H2O2，的还原产物为水，因此从无污染角度考虑，应该选择，反应中I转化为I2的离子反应方程式为2I2HH2O22H2OI2(3)步骤C为萃取和分液，用到的仪器主要是分液漏斗，使用该仪器时，首先需要检查是否漏液。(4) 乙醇与溶剂水互溶，不能用于萃取碘水中的碘单质(5)根据装置图，图中两处明显错误分别是：蒸馏实验中温度计测量的是蒸汽的温度，因此温度计水银球插入太深，没有在蒸馏烧瓶的支管处，为了提高冷却效果，常常采用逆流原理，即冷却水下进上出，因此冷却水进出口接反了(6) 加热蒸馏过程中碘也会发生挥发，使得锥形瓶中得到紫红色液体；为了避免该现象的出现，可以用水浴加热法进行蒸馏。14用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。方法一：用不含Fe3的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入_。(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用_的方法。(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4，溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是_。方法二：应用下列电解实验(如图所示)也可制得白色的纯净Fe(OH)2沉淀。两电极的材料分别为石墨和铁。(1)a电极材料应为_，电极反应方程式为_。(2)电解液c可以是(填编号) _。A纯水BNaCl溶液CNaOH溶液DCuCl2溶液(3)d为苯，其作用为_，在加入苯之前对c应作简单处理_。(4)为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是_(填编号)。A改用稀硫酸作电解液B适当增大电源的电压C适当减小两电极间距离D适当降低电解液的温度(5)若c中用Na2SO4溶液，当电解一段时间看到白色Fe(OH)2沉淀后，再反接电源电解，除了电极上看到气泡外，混合物中另一明显现象为_。答案：方法一：(1)稀H2SO4、铁屑(2)煮沸(3)避免生成的Fe(OH)2接触O2方法二：(1)Fe；Fe2eFe2(2)BC(3)隔绝空气；煮沸除去溶解的O2(4)BC(5)白色沉淀变为红褐色解析：方法一：由于Fe(OH)2极易被空气中的O2氧化，难以观察到白色沉淀，因此该实验中对试剂和操作都有严格要求。(1)配制FeSO4溶液时为抑制Fe2水解，需加入稀硫酸；Fe2易被空气中O2氧化，要加入铁粉，将被氧化成的Fe3还原为Fe2。(2)蒸馏水中溶解的O2可用加热煮沸的方法除去。(3)操作中吸有NaOH溶液的胶头滴管应插入溶液液面以下，再挤出NaOH溶液，形成水封，避免生成的Fe(OH)2沉淀接触空气。方法二：(1)通过电解方法制备Fe(OH)2，则反应中Fe应失去电子变为Fe2，反应为：Fe2eFe2，因此铁为阳极，即a极为铁。(2)电解液c不能使用纯水，因为纯水不导电，A选项错误。CuCl2溶液电解时，Fe溶解，同时析出金属Cu，不能得到Fe(OH)2，D选项错误。电解NaCl溶液时，Fe变为Fe2，溶液中水解离出的H生成H2，剩余OH离子，产生Fe(OH)2沉淀，B选项正确。(4)要缩短观察到白色沉淀的时间，即要尽快反应得到较多Fe2和OH，因此应提高电解的电流强度，可通过增大电压、适当减小两极间距离、升高溶液温度等方法。若用稀