高考化学实验设计和评价.doc

化学实验设计和评价1复习要点：掌握化学实验的记录方法和运用化学知识设计一些基本实验。（1）根据实验现象，观察、记录、分析或处理数据，得出正确结论。（2）根据实验试题要求，设计基本实验方案。（3）能绘制和识别典型的实验仪器装置图2、实验知识与技能的综合应用。3例题精讲例1四氯化锡常温下是无色液体，在空气中极易水解，熔点36，沸点114，金属锡的熔点为231，拟利用图中的仪器，设计组装一套实验装置，用熔融的金属锡跟干燥的氯气直接作用制取无水四氯化锡（此反应过程放出大量的热）。请回答下列各问题。（1） 用玻管（未画出）连接上述装置，正确的顺序是（填各接口的代码字母）_接_、_接_、_接_、_接_、_接_。（2）装置的作用是_；装置的作用是_。（3）冷凝管理冷却水的流向是从_进入，从_流出。（4）实验时应先点燃_处酒精灯，加热温度应大于_，待_即可停止加热。（5）已知四氯化锡遇水强烈水解，产物之一是固态二氧化锡，那么四氯化锡水解的化学方程式为 。（6）如果将制取的四氯化锡少许暴露于空气中，预期可看到的现象是_。（7）为了防止污染空气，在装置的最后应_。解析：这是一个制备实验。实验目的是：制备无水SnCl4实验原理是：Sn+2Cl2 SnCl4先制备Cl2：2H2SO4(浓)+2NaCl+MnO2 Na2SO4+MnSO4+Cl2+2H2O实验的干扰因素是：SnCl4遇水强烈水解，因此，除去实验中水蒸气的干扰，是实验成败的关键。这里要分析水蒸气的来源以及除去水蒸气的措施。水蒸气的来自于制Cl2和空气中的水蒸气。题目中提供的信息：SnCl4的性质在设计方案时要充分利用这些信息。以上问题清楚了，实验方案就基本确定了。答案：（1）B接J，I接K，A接C，D接G，H接E（或F） （2）除去Cl2中混有的HCl和水蒸气，在制Cl2时发生的副反应2NaCl+H2SO4 2HCl+Na2SO4，产生了HCl；防止空气中的水蒸气进入锥形瓶中使SnCl4发生水解。（3）a、p （4）I 231 Sn粒熔化（5）SnCl4+2H2O=SnO2+4HCl （6）出现白色烟雾（7）通入NaOH溶液中，吸收多余Cl2 例2为了测定工业纯碱中碳酸钠的质量分数（纯碱中常含少量NaCl），某学生设计了实验装置如图（1）准确称取盛有碱石灰的干燥管的质量（设为W1） （2）准确称取一定量纯碱样品（设为W0），并放入烧瓶中。从分液漏斗缓缓滴入稀硫酸，待不再发生气体后。称干燥管的总质量（设为W2）。设学生导出的计算公式为：Na2CO3的质量分数 试回答：W2W1表示什么？如果不计称量误差，该生的实验结果有无明显误差？如有，是偏大还是偏小？请简要说明根据并提出补救措施。解析：这是一道定量实验题实验目的是：测定纯碱中 Na2CO3的质量分析实验原理：稀H2SO4与Na2CO3反应生成CO2，测出CO2的质量即可求出Na2CO3的质量，继而求出Na2CO3的质量分数。CO2的质量为（W2W1）g，样品质量为W0gNa2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2 106 44x W2-W153(W2-W1) 22106(W2-W1) 44 x= = 53(W2-W1)22 W0Na2CO3%= 100%产生误差的原因（即干扰因素）有:(1)烧瓶的CO2不能都被碱石灰吸收，实验值偏低。(2)CO2气体混有的水蒸气和空气中的水蒸气被碱石灰吸收，使实验值偏高，两个因素综合考虑，CO2的影响是主要的，所以 实验值偏低。补救的办法：如图 将蒸馏烧瓶改为集气瓶，利于排出CO2。向集气瓶中通入（已除去CO2）空气，用空气将烧瓶中CO2尽量排出去。在干燥管前连接盛有浓H2SO4的试管，以除去水蒸气；在U型管中装有碱石灰，以吸收空气中的CO2气体和水蒸汽，经过这些补救措施，实验误差可以降低。 例3实验室中用浓盐酸与MnO2制Cl2，再用Cl2和Ca(OH)2反应制少量漂白粉，已知Cl2和Ca(OH)2制漂白粉是放热反应，温度稍高即发生副反应：6Cl2+6Ca(OH)2=Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O，现有三位同学设计的三套装置如图（U形管中放有玻璃纤维，可使气体顺利通过）：（1）请从以下六方面对上述甲、乙、丙三套装置的优缺点进行评价，将适当的选项序号填于下表内（错选、漏选、多选均倒扣分）a不易控制反应速率 b容易控制反应速率c有副反应发生 d可防止副反应发生e容易污染环境 f可防止污染环境 优点缺点甲装置乙装置丙装置（2）请从甲、乙、丙三装置中，选取合理的组成部分（A、B、C、D、E、F、G），组装一套你认为更完善的实验装置，连接顺序（按气流左到右方向）为_，在此装置及甲、乙、丙三装置中，你认为是否还缺少必要的装置，说明原因_。 解析：这是一道评价实验方案的题。该题从是否有副反应发生，是否易控制反应速率，是否防止污染，是否干扰反应产物等方面进行评价。 答案： （1）优点 缺点 甲装置d a、e 乙装置f a、c 丙装置b e、c （2）FBE 在Cl2中混有HCl，应在烧瓶和U型管之间连接一个盛有饱和食盐水的试管，以除去HCl气体。仪器连接的顺序（填编号；一起可重复使用）是。中浓硫酸的作用是。实验完毕时，观察到中的现象是。列出计算的原子量的表达式：。下列情况将使测定结果偏大的是。（）未全部还原为； （）受潮； （）中混有。（）如果仍采用上图所示的仪器装置，涉及其他方案，还可测定的物理量有。（）（）和（）；（）（）和（）；（）（）和（）；（）（）和（）例4 实验室里临时需要用溶液和来制取纯CO溶液。已知气体在通入溶液过程中极易过量生成，且无明显现象。实验室有下列试剂：未知浓度的、的盐酸、的硫酸、的盐酸、大理石、固体（）。实验室有下列仪器：铁架台、启普发生器、量筒、烧杯、橡皮管、玻璃导管、分液漏斗。已知下表中各物质在常温时的溶解度（）。（）本实验应选用的仪器除启普发生器、橡皮管、玻璃导管外，还需要.（）为保证制得的溶液尽量纯，应选用的药品（填编号）除外，还需要。（）简要叙述实验步骤，直到制得纯溶液（仪器安装可省略）。（）根据给出的溶解度表，求出当溶液中溶质的质量分数大于多少时，在配置过程中会有晶体析出（写出计算步骤和必要的文字说明）？解析 本题的难点在第（）问。设计依据是依下列反应原理： 利用定量关系及化学反应制得溶液，因题型新颖，思路新巧，故难度较大。答：（）烧杯、量筒。（）、。（）量取一定量的溶液，分成两等分；制取，向其中一份溶液中通入过量的气体；将两份溶液混匀，摇匀。（）从表中可知，常温下溶解度为。设常温下水中溶解的质量为时，达到饱和。x。故溶液中的质量分数偌大于时，在步骤中会有晶体析出。 例6某学生根据高中课本中硝酸钾受热分解的实验操作来判断硝酸铅的分解产物之一是氧气；将试管中的硝酸铅加热到熔融，把带有火星的细木条伸进试管口，检验放出的气体，当发现木条复燃时该学生即断言，硝酸铅受热分解有氧气放出。请你对上述实验及结论的合理性作出评价。如有必要，可提出改进的实验方案。解析有关反应的方程式为： 2KNO32KN02+O2 2Pb(NO3)22PbO+4NO2+02比较反应式和,其不同之处是中除生成02外,还生成了NO2.这一不同又产生了两个结果。一方面NO2稀释了O2，O2仅占混合气体的20%，而这与空气中O2的含量相近，因而此处O2不可能使带火星的木条复燃；另一方面NO2本身也能使带火星的木条复燃。因为NO2受热能放出02：2NO22NO+O2。分析到此，问题便一清二楚。答案上述实验及结论在科学上是错误的。由于NO2干扰了O2的检验，因此应选用NaOH溶液除掉NO2后再检验之。 例7研究某一化学反应的实验装置如下图所示：A-F属于下列物质中的六种物质：浓硫酸、浓盐酸、浓氨水、稀硫酸、稀盐酸、稀氮水、水、锌粒、铜片、食盐、高锰酸钾、氯化钙、氧化钙、四氧化三铁、氧化铜、氢气、二氧化氮、一氧化碳、氯气、氯气、氯化氢、氨气、氮气、氧气。实验现象：（1）D物质由黑色变为红色（2）无水硫酸铜粉末放入无色透明的E中得到蓝色溶液（3）点燃的镁条伸入无色无味的F中。镁条表面生成一种灰黄色因体物质。将该灰黄色物质放入水中，有气体放出，该气体具有刺激性气味。并能使润湿的红色石蕊试纸变蓝。通过分析回答：1、写出A-F的物质名称：A_,B_,C_D_,E_,F_.2、写出有关的化学方程式：A与B_; C与D_; E与无水硫酸铜_;F与Mg_;F与Mg的反应产物与水_.解析“该气体具有刺激性气味，并能使润湿的红色石蕊试纸变蓝”是解答此题的突破口，此气体只能是NH3，结合题意，F就是N2。因此，从限定的反应物中，只能设法从氨水中获取，然后结合发生装置特点（固、液、不加热）及其他实验现象，便可推断其他的物质。解答1、A 浓氨水； B、氧化钙； C、氨气； D、氧化铜； E、水； F、氨气。2、略。例8Cu+在酸性溶液中不稳定，可发生自身氧化还原反应生成Cu2+和Cu。现有浓硝酸、稀硫酸、稀硝酸、FeCl3稀溶液及pH试纸，而没有其它试剂。简述如何用最简便的实验方法来检验CuO经氢气还原所得到的红色产物中是否含有碱性氧化物Cu2O.解析 Cu2O是碱性氧化物，一定可以跟稀硫酸反应，Cu+进入溶液后又可自发生成Cu2+和Cu+，Cu2+在水溶液中呈蓝色，而Cu不跟稀硫酸反应。因此可以设想，若CuO被H2还原的产物全部是Cu，将其放入稀H2SO4中，无变化；若红色产物中含有Cu2O，将其放入稀H2SO4中，溶液会变成蓝色。运用已学过的知识分析其它试剂是否可用，如浓H2SO4、浓HNO3、稀HNO3，因为它们都有较强的氧化性，不论红色产物是Cu还是Cu和Cu2O的混合物，将其分别放入这3种酸中均被氧化为Cu2+，也无法检验。而pH试纸则不能用。所以检验方法是取少量该红色物质放入稀H2SO4中，振荡，若溶液变为蓝色，说明产物中有Cu2O；若溶液不变色，说明产物中无Cu2O。4实战演练1.用pH试纸测定某无色溶液的pH时，规范的操作是( )A.将pH试纸放入溶液中观察其颜色的变化，跟标准比色卡比较B.将溶液倒在pH试纸上，跟标准比色卡比较C.用干燥的洁净玻璃棒蘸取溶液，滴到pH试纸上，跟标准比色卡比较D.在试管内放入少量溶液，煮沸，把pH试纸放在管口，观察颜色变化，跟标准比色卡比较2.实验室保存下列药品的方法，正确的是( )A.氢氟酸贮存在特制的塑料瓶里B.盛放浓硫酸的广口瓶应当用磨口玻璃塞，不能用橡皮塞C.盛溴的试剂瓶里加一些水来防止溴挥发D.在同一层药品橱里存放浓氨水和浓盐酸3.今有下列实验：为加快细铜丝和硫蒸气的反应，先将铜丝进行灼烧；将0.01 mol/L1KI溶液810滴，滴入10 mL相同浓度的硝酸银溶液中，可制取碘化银胶体；2%氢氧化钠溶液46滴，滴入10%CuSO4溶液2 mL中制取Cu(OH)2悬浊液，可直接用于检验醛基；将等体积乙醇和浓硫酸混合共热制乙烯。上述实验方法中( )A.正确 B.正确 C.都正确 D.都不正确4.关于某溶液中所含离子的鉴别，下列判断正确的是( )A.加入AgNO3溶液生成白色沉淀，加稀盐酸沉淀不消失，则一定有Cl存在B.加入NaOH溶液能生成白色沉淀，NaOH过量时沉淀又消失，则原溶液一定有Al3C.加入NaOH并加热有能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体生成，则原溶液一定有D.加入盐酸有能使澄清石灰水浑浊的气体生成，则原溶液一定有大量5.按下列过程，最终目的能实现的是( )A.B.C.镀锌铁皮刻痕上几秒后刻痕处显红色D.醋酸溶液中加入烧碱溶液至pH7醋酸钠晶体6加热时试管中盛液量不超过1/3容积；制溴苯时圆底烧瓶上方要安装一根长玻璃导管；加热时烧杯内盛液量不超过容积；用高锰酸钾制氧气时试管中靠近试管口处要塞一团棉花；制乙烯时要在烧瓶里放些碎瓷片在这五种实验操作中，主要是为了保证不使液体喷出的是（）A B C D7下列操作，不妥的是（）A用托盘天平称量氢氧化钠时，需在左、右托盘上各放一块质量相等的滤纸B用25 mL滴定管量取25 mL的氢氧化钠溶液时，需将调好零点的滴定管内所有液体放出C用10 mL移液管量取10 mL氢氧化钠溶液时，不必把残留尖嘴部分的液体用吸球吹出D用量筒量取一定量体积的液体配制一定物质的量浓度的溶液时，不用将量筒用蒸馏水洗涤后再移入容量瓶8酒精灯不易点燃或燃烧不好，可能的原因有：酒精灯不用时没盖上灯帽灯芯外露部分已烧焦炭化灯内的酒精只占灯容积的1/2叙述正确的是（）A B只有 C D只有9下列实验操作中，主要不是从安全因素考虑的是（）A酒精灯在不使用时，必须盖上灯帽B给试管里的固体加热时，试管口应略向下倾斜，外壁干燥后再预热C给试管里的液体加热时，试管口应略向上倾斜（约45角），外壁干燥后再预热D用氢气还原氧化铜时，应先通一会儿氢气，再加热氧化铜10下列各组溶液，只用组内溶液互相混合的方法就可鉴别的是（）ANaOH、 B、NaClCNaCl、HCl D、HCl11下列有关使用托盘天平的叙述，不正确的是（）A称量前先调节托盘天平的零点；B称量时左盘放被称量物，右盘放砝码；C潮湿的或具有腐蚀性的药品，必须放在玻璃皿里称量，其他固体药品可直接放在天平托盘上称量；D用托盘天平可以准确称量至0.01 g；E称量完毕，应把砝码放回砝码盒中12有些固体药品长期存放时，若因密封不严，则瓶内会逐渐积聚一定量液体，以下各组中的每种药品都有可能出现这种现象的一组是（）A无水硫酸铜，生石灰，烧碱 B红磷，烧碱，无水氯化钙C纯碱，芒硝，熟石灰 D氯化镁，明矾，氯化钠13下列实验操作，正确的是（）中和滴定时，用标准液润洗滴定管，用待测液润洗移液管和锥形瓶，并在锥形瓶内滴入l mL指示剂配制物质的量溶液时，将称量好的溶质溶于盛有适量水的烧杯中，待溶解后立即倾入容量瓶中，继续进行洗涤和定容用NaOH溶液和可溶性铝盐溶液大量制取制取时，吸取NaOH溶液的胶头滴管的末端应插入溶液中，再逐渐注入NaOH溶液蔗糖加稀硫酸水解后，将水解液滴入银氨溶液，水浴加热后即可见银镜A B C D以上都不正确14为了区别五瓶无色溶液：HCl、NaCl、，四位学生都没有用酒精灯，三位学生另用了试剂，一位学生没有另用任何试剂其中操作步骤一定最少的是（）A甲另用了酚酞试剂 B乙另用了NaOH溶液C丙另用了石蕊试液 D丁不另用任何试剂15将溶到100mL水中，要求计算溶液的物质的量浓度（O、Na的原子量已知）（）A以上所给条件已经足够 B还必须再给出放出气体的体积C还必须再给出生成溶液的体积 D还必须已知的密度16在实验室欲用托盘天平称量某物质的质量，称量前发现天平指针偏向左侧（托盘内无任何其他物质），这时可考虑进行的操作有：使游码移至标尺的零刻度处；旋转螺母，调节天平至平衡；将左右托盘对调；其正确的是（）A或 B C D或17现有磷酸钠、盐酸、碳酸钾和氯化钡4种溶液，分别盛于14号的4个试剂瓶中，但不知道哪一个试剂瓶盛何种溶液若取2号和3号的溶液混合时，则有气体产生；将1号和3号的溶液混合时，则有沉淀产生由此可知盛磷酸钠溶液的试剂瓶的编号是（）A1号 B2号 C3号 D4号18下列物质的制备过程中，要经过5个步骤的是（）A以黄铁矿、空气、水、磷灰石为原料，制取过磷酸钙B以海水、盐酸、石灰石为原料，提炼金属镁C以电石、食盐、水为原料制聚氯乙烯D以氨、空气、水为原料制硝铵19下列实验操作会导致实验结果偏低的是（）（1）配制100 g 10的溶液，称取晶体溶于90 g水中（2）测定晶体中结晶水的百分含量时，所用的晶体已经受潮（3）配制一定摩尔浓度的溶液，定容时仰视容量瓶的刻度线（4）用98的浓配制15稀时，把14 g98的浓溶于54 g水中A只有（1） B只有（2） C（2）（3）（4） D（1）（3）（4）20根据以下叙述制备氯化铜先将浓盐酸用蒸气加热至80左右，慢慢加入含有FeO杂质的CuO粉，充分反应，使其溶解，发生以下反应 已知pH9.6时，可析出pH6.4时，可析出pH34时，可析出 在除去溶液中的时，可采用的方法是（）A可直接加碱，调整溶液的pH9.6 B加入纯铜粉，将还原为Fe C先将氧化成，再调整溶液pH至34 D通入使直接沉淀21在一定条件下，萘可以被硝硫混酸硝化生成二硝基物，它是1，5二硝基萘和1，8-二硝基萘的混合物，后者可溶于质量分数大于98的硫酸，而前者不能利用这一性质可以将这两种异构体分离将上述硝化产物加入适量的98硫酸，充分搅拌，用耐酸漏斗过滤，欲从滤液中得到固体1，8-二硝基萘，应采用的方法是（）A蒸发浓缩结晶 B向滤液中加水后过滤 C用溶液处理滤液 D将滤液缓缓加入水中22某溶液含有较多的和少量的，若用该溶液制取芒硝，可供选择的操作有加适量溶液，加金属钠，结晶，加过量NaOH，加强热脱结晶水，过滤正确的操作步骤是（）A B C D23（6分）设计最佳方案，用24 g KCl和一定量的制取（不同温度下KCl、NaCl、在水中的溶解度请查溶解度表）24（6分）实验室制备少量碘乙烷：将红磷粉末放入乙醇里，在不断振荡下逐次加入细粒的，则有反应：待反应缓和后用下图装置进行水浴加热约半小时，反应可基本完成，这时反应液中已无固体颗粒和红磷，然后要加入一些物质X，并拔出直立冷凝管，装上附有60弯玻璃管的瓶塞；将导管接于横放的冷凝管上，水浴加热蒸馏出粗制的碘乙烷，此粗产品中混有乙醇并溶有（纯碘乙烷为无色难溶于水的液体，沸点72.3）（1）应是哪一类有机物?写出其结构简式（2）物质X可能是什么?为什么要用它?（3）装置中竖直冷凝管有何作用?冷凝水从_口进，_口出（4）怎样除去粗制品中的乙醇和碘?（指出加入的试剂和操作名称）25（9分）某化学课外小组用海带为原料制取了少量碘水现用从碘水中萃取碘并用分液漏斗分离两种溶液其实验操作可分解如下几步：A把盛有溶液的分液漏斗放在铁架台的铁圈中；B把50 mL碘水和加入分液漏斗中，并盖好玻璃塞；C检验分液漏斗活塞和上口的玻璃塞是否漏液；D倒转漏斗用力振荡，并不时施开活塞放气，最后关闭活塞，把分液漏斗放正；E旋开活塞，用烧杯接收溶液；F从分液漏斗上口倒出上层水溶液；G将漏斗上口的玻璃塞打开或使塞上的凹槽或小孔对准漏斗口上的小孔；H静置、分层就此实验，完成下列填空：（1）正确操作步骤的顺序是：（用上述各操作的编号字母填写）_AG_EF（2）上述E步骤的操作中应注意_上述G步骤操作的目的是_（3）能选用从碘水中萃取碘的原因是_（4）下列物质，不能作为从溴水中萃取溴的溶剂的是_A热裂汽油 B苯C酒精D正庚烷26（9分）有常用玻璃仪器组成的下列六种实验装置（根据需要可在其中加入液体或固体）（1）能用做干燥二氧化硫气体的装置有_（填代号，下同）（2）既能用于收集氯气又能用于收集一氧化氮气体的装置有_（3）在氯气和铁反应实验中，能添加在制气和化合反应装置之间以除去氯气中氯化氢等杂质气体的装置有_（4）在乙烯与溴水反应制二溴乙烷的实验中，能添加在制乙烯装置和加成反应装置之间，达到控制气流使其平衡目的的是_（5）若用C装置做二氧化硫与烧杯中氢氧化钠溶液反应实验，则其中广口瓶的作用是_27（7分）有机物的C、H含量常用燃烧和与CuO灼烧等方法使之生成和水，测它们的质量求得有机物中碳和氢的百分含量，现有某固态有机物在加热情况下鼓入足量的氧气使其完全燃烧，今有如下仪器（1）为确定某固体有机物的最简式（实验式）下述仪器中最少需要的种类有_种，它们是_，其中要一前一后用两次的是_，（填仪器编号）其作用前者为_；后者为_但为完成测定还缺少的一种重要仪器名称是_（2）为确定固体有机物是烃还是其含氧衍生物，实验依据是_（3）为确定其分子式还需知道下述中的A熔、沸点 B定温、定压下蒸气密度 C固定有机物的体积 D重要的化学性质28（10分）某化学课外小组设计了如下图所示的实验装置，进行气体性质实验图中箭头表示气体流向A表示一种纯净、干燥的气体，B是另一种气体，反应进行一段时间后，装置乙中有红棕色气体生成实验中所用的药品和干燥剂只能从下列物质中选取：、NaCl、无水、碱石灰等固体和、蒸馏水根据图中装置和反应现象请回答：（1）丙中发生反应的化学方程式为_（2）丁中的干燥剂应选 _，不选另一种干燥剂的理由是_（3）甲中发生反应的化学方程式为_（4）戊中发生的主要反应的化学方程式为_，此反应是（吸热、放热）_反应，可能发生的什么现象可以证明你的判断_（5）当乙中充满红棕色气体后，停止给丙加热，并关闭a、b两个活塞，若将已浸入冰水中，则乙中会出现的现象是_，简述产生此现象的原因_29（8分）实验室常用燃烧分析法来测定有机物中碳和氢的质量分数，这种方法是用氧化铜作催化剂，在750时，用氧气流将样品氧化成和，再根据和的质量求出有机物中碳和氢的质量分数现用下列各仪器装置来确定乙炔分子中碳、氢两种元素的质量比回答下列问题：（1）若产生的气体由左向右流向，各装置导管的连接顺序是：_接_、_接_、_接_、_接_、_接_（2）装置的作用是_；装置的作用是_；装置的作用是_（3）装置中的化学方程式_；装置中的化学方程式_（4）实验前称得、两装置的质量分别变为和，实验完毕，称得、两装置的质量分别变为和，则乙炔分子中碳原子和氢原子的原子个数比为_（列出算式）30（12分）某工厂排出的废水中含有少量的、及一些悬浮的泥沙等不溶物请你设计一个既经济又合理的方法回收Ag和（晶体），要求按先后次序写出实验步骤，并说明每一个步骤