专题15 化学实验方案设计与评价-2017年高考化学备考学

1．利用如图所示装置进行下列实验，能得出相应实验结论的是()选项①②③选项①②③实验结论A稀硫酸Na2SAgNO3与AgCl的浊液B浓硫酸蔗糖溴水浓硫酸具有脱水性、氧化性C稀盐酸NaSO.23Ba(NO3)2溶液SO2与可溶性钡盐均可生成白色沉淀D浓硝酸NaCO.23NazSQ溶液酸性：硝酸〉碳酸〉硅酸③,根据相关现象得到A.NajS与稀硫醜发生反忌NaiS-t-HsSOi—MtoSOt+ftSf,角呂汽偽I过导菅进人③，产生AgjS黑色沉淀，可能是囲与AgNd反应的结果，不能得出心径更1)，J®A卑齐B漆硫酸使蔗At岌生脱水炭化「井与生成的碳发生氧:化还原反应，生成ccm◎和圧6混合弓体適过导管进入③，苴中血与漠水发生反应上SO2+Br2+21^0=^501+2HBr?该过探中浓硫釀体观脱水性和怪氧化性。匚稀盐釀与血◎发生反应：血沁十2HC1=2Nad+SOst+压6SOj為曲①落濟港生氧化还原反应生成BsSO^沉淀，若③中为BMh等可滁性飙盐，则不議生成沉淀。D一派硝酸芍MaaCOm发生反应：NaaOOj4-^HNOs—2NaNO3+C02T+H20,说明HN6的酸性强于Ha8w③中Na汹5渚液产生白鱼沉淀‘但不能擔此证明比!C6的酸世矍于HiSiO^眞原因是浓硝釀具育陳挥发性"拝发出的HN6輒俸与Q6—幷进入&曲心请冰且均能与茸发生反应而产生迅常g沉淀「答案：B2．利用下列实验装置可以达到实验目的的是()此装置可以实现Cl2的制取、收集、尾气吸收此装置可以实现乙酸乙酯的制取和收集此装置可以形成Cu-Zn原电池D.此装置可证明H2CO3的酸性大于H2SiO3解析：制取Cl2需要加热，且收集Cl2时导管应"长进短出”，A项不能达到实验目的；收集乙酸乙酯时导管口应置于饱和碳酸钠溶液的液面上，以防倒吸，B项不能达到实验目的；D装置没有排除挥发出的硝酸的干扰，D项不能达到实验目的。答案：C3．Y形管是一种特殊的仪器，与其他仪器组合可以进行某些实验探究。利用下图装置可以探究SO2与BaCl2反应生成BaSO3沉淀的条件。下列判断正确的是()A•玻璃管的作用是连通大气，使空气中的氧气进入广口瓶，参与反应c、d两根导管都必须插入BaCl2溶液中，保证气体与Ba2书充分接触Y形管乙中产生的为氧化性气体，将BaSO3氧化为BaSO4沉淀e、f两管中的试剂可以分别是浓氨水和NaOH固体解析：玻璃管起到平衡内外犬气压的作用，选项A错误’要使$6与BaCk溶液反应生成BaSO3,故应通过H管向溶液中通人碱性气体阻，辻管不能完全插入溶液中，否则生成的氨气溶解于水时，易造成倒吸,选项E错误，实验目的喺究……生成Ba迅沉淀的条件二不是探究生成BaSS沉淀的条件，选项C错误,Y形管乙用于制备碱性气体，使广口瓶内滚液为碱性或中性，从而促进BaSd沉淀的生成，选项D正确。答案：D实验室常用苯甲醛制备苯甲醇，其反应原理为：2CHCHO+KOH一-HcCHOH+CHCOOK6565265可能用到的有关数据及实验装置图如下：分子式相对分子质量沸点(°C)苯甲醛C7H6O106179苯甲醇C7H8O108205乙醚C4H10O7434.6实验步骤如下：向三颈烧瓶中加入适量KOH、水和2.12g苯甲醛，按如图连接好装置，搅拌，加热，使反应充分进行。向三颈烧瓶中加入冷水，混匀，冷却。将混合溶液倒入分液漏斗，用乙醚萃取、分液。将乙醚层依次用10%碳酸钾溶液、水洗涤。将②中得到的乙醚层倒入盛有少量无水硫酸镁的锥形瓶中，振荡、静置后将其转入蒸馏装置，先缓慢均匀加热，然后收集205°C左右的馏分，最后得苯甲醇0.78g回答下列问题：⑴实验时，搅拌的目的是。冷凝管中的水应口进入(选填“a”或"b”)。步骤②中，最后用水洗涤的作用。将分液漏斗中两层液体分离开的实验操作方法TOC\o"1-5"\h\z是：先，后。步骤③中无水硫酸镁的作用是。步骤③中先缓慢均匀加热的原因是。本实验中苯甲醇的产率为%(保留一位小数)。解析：搅拌可使苯甲醛和氢氧化钾濬液充分混合「使反应充分进行,为保证冷擬效果'冷嫌水应下迸上出召⑵ZU层中有杂质，水洗可除去苯甲酸钾和碳酸钾尊杂质。⑶无水硫酸镁的作用是吸收札防止楚IS餉得产物中混有水。梓)乙醛的沸点为缓慢均匀加熱可除去低舷的ZBJ.(5)2,12g苯甲醛理论上可以制得苯甲醇的质量为號如£=1皿劭赠甲酢的产率为需睿100%=72宓。答案：(1)使苯甲醛和氢氧化钾溶液混合均匀、加快反应速率a⑵除去KOH、苯甲酸钾和碳酸钾等杂质把下层液体从下口放出把上层液体从上口倒出作干燥剂(或吸收水)除去苯甲醇中混有的乙醚(5)72.2黄铜矿的主要成分是CuFeS2(硫元素显一2价、铁元素显+2价)。实验室用黄铜矿为原料制取单质铜和铁红(Fe2O3)的流程如下：氧气6mol•L-'的盐酸cijNH3黄铜矿粉末—|焙烧|T酸溶—|过滤—滤LA—溶J®BfI操作a|—Fe2O3I；I(铁红)SO2HjS铜高温已知：CuFeS2+O2=====Cu+FeS+SO2FeS+2HCl===FeC2+H2S个在实验室中，应将黄铜矿粉末放在(填仪器名称)中焙烧。将反应过程中产生的SO2和H2S通入如图所示装置中检验它们的性质。该实验证明SO2具有性和性。欲选用下列部分装置在实验室中以MnO2和浓盐酸为原料制取纯净、干燥的氯气。b溶液代盐水b溶液代盐水浓硫酸圆底烧瓶中发生反应的离子方程式为按气流方向由左到右，导管口连接顺序为aT。装置连接好后，在装药品前，需检验装置的气密性，具体方法是向滤液A中通入Cl2,某同学取通入Cl2后的溶液滴加KSCN溶液，用来证明Cl2的氧化性比Fe3+强的结论。该实验设计是否合理（填"是"或“否”），请用简要文字解释你的理由⑷若使用20g黄铜矿粉末可制得8gFe2O3（铁红），则该黄铜矿中含CuFeS2的质量分数是（假设各步反应均完全进行且过程中无额外物质损耗）。解析：（1）实殓室焙烧固体物质应在坦握中进行，不能使用蒸发01。<2）SO2能使品红溶液褪色，证明其有漂白性朋◎与HiS相遇有烟生成，且试剂瓶壁有淡黄色固体生成抿卩生成单质硫，证明S6具有氧化性。0）②A装羞用于制取氯气，要得到干燥纯净的氯气，应使产生的氯气先通过饱和食盐水以除去其中的HC1气体，再通过浓硫酸以■除去其中的水蒸气，然后用向上排空气法收集氯气，最后用氢氧化钠濬液处理尾气。③检查装羞气密性要首先关闭活塞，且将导管末端浸入水中，以■形成封闭系统，微热较大容积的容器，利用压强差原理来检瓠QCuF鈕中铁的质量分数++32x2><100%=30.43%o故该黄铜矿中CuFeS2的质量分数为20^43%X100%=92%°答案：（1）坩埚（2）漂白氧化（3）①MnO2+4H++2C卜=====4说++Cl2个+2也0bTcTgThTd③关闭分液漏斗的活塞，将导气管插入水中，微热圆底烧瓶，若导管末端产生气泡，停止加热，导管中有一段水柱形成，说明装置不漏气④否在通氯气前滤液A中就可能含有Fe3+,无法确定Fe3+—定是Fe2+被Cl2氧化得来的（4）92%某小组同学用下图装置进行实验研究（a、b、c表示止水夹）。请评价或完善其方案:

⑴将装置A、C、E相连接，用MnO2和浓盐酸制取氯气，请回答:①氯元素在周期表中的位置为。A中反应的离子方程式为E中氢氧化钠溶液的作用是.在C中加入适量的水可制得氯水。将所得氯水分成两份进行实验，其操作、现象和结论如下:实验序号实验操作现象结论I将氯水滴入品红溶液中品红溶液褪色氯气有漂白性II向氯水中加入碳酸氢钠粉末有无色气泡产生氯气与水反应的产物具有酸性④实验I推出的相应结论是否合理？若不合理，请说明理由（若合理，无需填写）:实验II推出的相应结论是否合理？。若不合理，请说明理由（若合理，无需填写）:（2）将B、D、E相连，在B中装浓硝酸和铜片，可制得NO2。B中反应的化学方程式为解析：氯水中有漂白作用的不是6,而是HClOoA、GE相连接，制得的Ch中含有HC1气体，HCI落于水也能与NaHCOz粉末反应产生气泡。答案:（1〕①第三周期第VHA族+2CT+4H+^^=Mh2++僦0+CbT吸收多余的Cl2（尾气处理）不合理没有事先证明干燥的氯气有无漂白性不合理制取的氯气中含HCl气体，其溶于水也能与NaHCO3粉末反应产生气泡⑵Cu+4HNO3（浓）===Cu（Nq）2+2NO2f+2电0易错起源1、实验方案的设计易错起源1、实验方案的设计例1．NH3及其盐都是重要的化工原料。.⑴用NH4C1和Ca（0H）2制备NH3，反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为（2）按下图装置进行NH3性质实验。先打开旋塞1，B瓶中的现象是，原因是，稳定后，关闭旋塞1。再打开旋塞2，B瓶中的现象是（3）设计实验，探究某一种因素对溶液中NH4Cl水解程度的影响。限选试剂与仪器：固体NH4Cl、蒸馏水、100mL容量瓶、烧杯、胶头滴管、玻璃棒、药匙、天平、pH计、温度计、恒温水浴槽（可控制温度）实验目的：探究对溶液中NH4Cl水解程度的影响。设计实验方案，拟定实验表格，完整体现实验方案（列出能直接读取数据的相关物理量及需拟定的数据，数据用字母表示；表中“V（溶液）”表示所配制溶液的体积）。物理量实验序号'、、、V（溶液）/mL11002100按实验序号1所拟数据进行实验，若读取的待测物理量的数值为Y,则NH4Cl水解反应的平衡转化率为（只列出算式，忽略水自身电离的影响）。解析(1)用隔Cl和Ca(OH)2固体制备NH3,因反应物中有曲。生成，反应发生装墨为“固体+固体一一”气体■"的装置A,由于陀的密度小于空气的密度，且极易濬于水，故只能用向下排空气法收集，采用装蚤C收集；由于陀极易溶于水，所以尾气处理装蚤要防止倒吸，其装蚤应用倒扣漏斗，且漏斗的边缘与水面相切，选用装置缶⑵①由于A瓶中HC1的压强犬于E瓶中陋的压强，当打幵旋塞1,A瓶中HC1的进入E瓶中，与E瓶中的氨气反应生成氯化谡固体小颗粒，形成白烟。②稳定后，再打开能塞2,由于E瓶中压强减小，在外界大气压的作用下，会将烧杯中的石蕊溶液倒吸入E瓶中，其中的剩余的HC1潯于其中显红色。(3)①根据所给的仪器：lOOmL容量瓶是配制一定物质的量浓度的隔。溶液，閃计用来测量溶液的pH,从而判断NHiCl的水解程度，温度计用来测定恒温水浴槽何控制温度〕的温度，因此此实验的目的是探究温度对溶液中盹口水解程度的影响。②实殓时，只需改变温度这一变量，控制其他量相同，故所配制隔。溶液的浓度应相同，用天平准确称取两份均为阳gNH^d固体分别放蛊于烧杯中溶解，然后利用100mL容量瓶准确配制一定浓度的NH4C1滚液，将所配制的两份NH^Cl滚酒放蚤于不同温度的恒温水浴槽中一段时间后，用pH计测两份NH4C1溶液的pH,并填写在相应的表格中，表格见答案所示。®按实殓序号1所拟数据进行实验，若读取的待测物理量的数值为几璇N创Cl)=专十mol,则水解的＜NH^C1)=n(H+)=c(H+)•i/=10_rmolL_1X0.1L=0.1X10_rmobNHt水解反应的平衡转化率为：。以"5.35X1O_Km答案(1)ACG(2)①产生白色的烟氯化氢与氨气反应生成了氯化铵小颗粒，氯化铵小颗粒形成白烟②烧杯中的石蕊溶液会倒流进入到B瓶中且呈红色①温度②、物理量实验序号、V(溶液)/mLNH4CI质量(g)pH温度(°C)1100mYT12100mZT2—5.35X10-Y③m【变式探究】某研究小组用MnO2和浓盐酸制备Cl2时，利用刚吸收过少量SO2的NaOH溶液对其尾气进行吸收处理。(1)请完成SO2与过量NaOH溶液反应的化学方程式:SO＋2NaOH===。2(2)反应Cl2＋Na2SO3＋2NaOH===2NaCl＋Na2SO4＋H2O中的还原剂为(3)吸收尾气一段时间后，吸收液(强碱性)中肯定存在C卜、OH-和SO42-。请设计实验，探究该吸收液中可能存在的其他阴离子(不考虑空气中CO2的影响)。提出合理假设。假设1：只存在SO32－；假设2：既不存在SO32-，也不存在CIO-；假设3：。设计实验方案，进行实验。请写出实验步骤以及预期现象和结论。限选实验试剂：3mol・L-iH2SO4、1mol・L-iNaOH、0.01mol・L-iKMnO4、淀粉一KI溶液、紫色石蕊试液。实验步骤预期现象和结论步骤1：取少量吸收液于试管中，滴加3mol^L-1H2SO4至溶液呈酸性，然后将所得溶液分置于A、B试管中。步骤2：步骤3：【解析】本題主要是对实卷方案设计的考查*⑵由元素化含价的变化可知阻迥是还原剂。⑶由②小题中化学反应方程式可知，当6少量时厂滚液中还可能有so?-;当Cb与阴g恰好完全反应瀋液中既无SO产与无CKT；当6过量时，诸滿中可能有Cior故假设3是只存在ClO-o探究SO31-.C1O-是否存在时，可剎用SO2的还原，性及HGO的氧化性逬行卖益检验。【答案】(1)Na2SO3＋H2ONa2SO3⑶①只存在ClO-②步骤2：向A试管中滴加1〜2滴0.01moLL-1KMnO4溶液(1)若溶液褪色，则假设1成立；(2)若溶液不褪色，则假设2或3成立步骤3：向B试管中滴加1〜2滴淀粉一KI溶液若溶液变蓝色，则假设3成立；若溶液不变蓝色，结合步骤2中的(2),则假设2成立【名师点睛】设计实验方案有关顺序的选择（1）仪器连接的顺序所用仪器是否恰当，所给仪器是全用还是选用。仪器是否齐全。例如制有毒气体或涉及有毒气体的实验是否有尾气的吸收装置。安装顺序是否合理。例如是否遵循“自下而上，从左到右"的原则；气体净化装置中不应干燥后再经水溶液洗气。仪器间连接顺序是否正确。例如洗气时"进气管长，出气管短"；干燥管除杂质时“大口进，小口出”等。（2）实验操作的顺序连接仪器。按气体发生装置T除杂质装置T干燥装置T主体实验装置T尾气处理装置顺序连接好实验仪器。检查气密性。在整套仪器连接完毕后，应先检查装置的气密性，然后装入药品。检查气密性的方法要依装置而定。【锦囊妙计，战胜自我】设计实验方案时应注意的问题（1）实验方面：净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止倒吸。进行某些易燃易爆实验时要防爆炸（如H2还原CuO应先通H2,气体点燃前先验纯等）。防氧化（如H2还原CuO后要"先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中进行等）。防吸水（如实验中取用、制取易吸水、易潮解、易水解的物质时，需采取必要措施防止其吸水，以保证达到实验目的）。冷凝回流（有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置，如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等）。易挥发液体产物（导出时为蒸气）的及时冷却。仪器拆卸的科学性与安全性（从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑）。（2）细节方面药品和仪器是部分或刚好给出还是有剩余若药品和仪器只部分给出，则应作必要的补充，若有剩余，则应进行筛选和淘汰。题目条件有无特殊要求如采用最简单或最合理的实验步骤，这些要求对我们考虑反应原理，选择药品和装置，确定操作步骤都作了限定，必须高度重视。实验过程中的隐蔽性操作如某些必要的干燥、除杂、冷凝等，这些都是实验中必不可少的，但容易被忽略。药品的规格有些题目要求指出药品的名称，这类问题学生最难答准确，如有些药品的准确描述为：硫酸铜粉末、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸、饱和NaHCO3溶液、NaOH溶液等。此外也应注意某些仪器的规格。会画简单的实验装置图考纲要求能够绘制和识别典型的实验仪器装置图，可用“示意装置图”表示。易错起源2、实验方案的评价例2.某研究小组将纯净的SO2气体通入0.1mol・L-1的Ba(NO3)2溶液中，得到了BaSO4沉淀。为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的SO2，该小组提出了如下假设：假设一：溶液中的NO亍假设二：溶液中溶解的o2(1)验证假设该小组设计实验验证了假设一，请在下表空白处填写相关实验现象实验步骤实验现象结论实验1:在盛有不含O2的25mL0.1mol/LBaC,溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的so2气体实验2：在盛有不含O2的25mL0.1mol/LBa(NO3)2溶液的烧杯中，缓慢通入纯净的so2气体假设一成立(2)为深入研究该反应，该小组还测得上述两个实验中溶液的pH随通入SO2体积的变化曲线如实验1中溶液pH变小的原因是；V1时，实验2中溶液pH小于实验1的原因是(用离子方程式表示)。(3)验证假设二请设计实验验证假设二，写出实验步骤、预期现象和结论。⑷若假设二成立，请预测：在相同条件下，分别用足量的O2和KNO3，氧化相同的H2SO3溶液(溶液体积变化忽略不计)，充分反应后两溶液的pH前者(填“大于”或“小于”)后者，理由是。解析(1〕实殓1中，在没有6的条件下，与BaCh滚滋不反应，所以无沉淀产生、实殓2中被NQ■氧化成SO*,进一步与Ba"结合生成E曲5沉淀；⑺实验1,S5溶于水后生成lkSOi?氐£5电离出H+(H2SO3^^HSO7+H+),使滚液显酸性，随的不断通入，pH值减小；S5通入Ba(NO莎滚液中，发生反应：3SQ2+2NO7+2H2C^=3SC«-+2NO+4IT生成强酸，则通內体积的£6时，实殓2中滚液pH小于实殓1。(3)通过对比假设一的殓证过程，可设计如下实殓步骡：实殓步賤、预期现象和结论环要求写具体操作过程)：实殓1：作为参照实殓实殓3：将纯净的E5气体缓慢通入未经脱6处理的25mLO.lmol■L1BaCh濬液中，若有白色沉淀，表明假设二成立，否则不成立2H2SO3+IH++2E3：3H2SO3+2NO?—2NOf+4H-+Ih.O+3S^-,由此可知氧化相同的亚硫酸，用6氧化比用KNOs氧化产生的H+浓度丈•答案(1)无明显现象有白色沉淀⑵SO2溶于水后生成H2SO33SO2+2Ny+2H2O===3SO2-+2NO+4H+(或S^Sq+ZNO亍===2N0f+3S°4-+4H++H2O)(3)实验步骤、预期现象和结论(不要求写具体操作过程)：实验1：作为参照实验实验3：将纯净的SO2气体缓慢通入未经脱02处理的25mL0.1mol・L-1BaCl2溶液中，若有白色沉淀，表明假设二成立，否则不成立⑷小于反应的离子方程式表明，足量的O2和NO-分别氧化相同量的H2SO3，生成H+的物质依据合理方案计算得依据合理方案计算得x=(用含a、b的代数式表示)。的量前者多于后者(本题部分小题属于开放性试题，合理答案均给分)【变式探究】氯化铜晶体(CuCl2・xH2O)是重要的化工原料，可用作反应的催化剂、消毒剂等。用孔雀石主要含Cu2(OH)2CO3，还含少量Fe、Si的化合物］制备氯化铜晶体，方案如下：沉淀D溶石£酸溶CuCl2沉淀D溶石£酸溶CuCl2・益El?。厂气体E溶L溶液a裁已知：I.Cu(0H)2、CuO开始分解的温度分别为80°C和900°C。II•有关金属离子从开始沉淀到沉淀完全时溶液的pH如下表所示:金属离子开始沉淀的pH沉淀完全的pHFe3+2.73.7Cu2+5.26.4Fe2+7.69.6(1)若溶液A含有的金属离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+,则试剂①最好为(填字母)。a．(NH4)2Sb．H2O2c．NaClOd．Cl2⑵加试剂②的目的是,由溶液C获得CuC12・xH2O，需要经过加热浓缩、、过滤等操作。⑶为了测定制得的氯化铜晶体(CuC12・xH2O)中x值，有如下两种实验方案：方案一：称取ag晶体灼烧至质量不再减轻为止，冷却、称量所得无水CuC12的质量为bgo方案二：称取ag晶体，加入足量氢氧化钠溶液，过滤、洗涤、加热沉淀:控制温度约为120C)至质量不再减轻为止，称量所得固体的质量为bgo则上述两种实验方案中，不合理的是，原因是【解析】根掘已知信息II提倶的金属离子沉淀时的濬液pH,要將CU”从诲液A中分离出来，需要将F专壤化成W,并控制港液的pH在3.7-52,⑴试剂①拘将F右氧化成F护的试剂，可以选择氐6、%因为二者的还原产物分别为HjO,CT,［冊会引入杂质。⑺试剂②的目的是调节濬港的pH,使F尹沉淀出来，从而得到CuCh漆液。由CuCh瀋液获得GiChxHaO,需要经过加熱液缩、冷却结晶、过滤等操作。⑶方素一不合崑因为CuCbBftmW会部分水解「得到的不衆纯净的根倨方案二的原理，盘gCuCb诳O经过慕列反应最终得到胞66则66的悔的量为磊mobH幻的物质的量为士晋^hU-77X135mol,则1：x=^：—>解得”_80a-B5i1甜【答案】(1)bd调节溶液的pH在3.7〜5.2，使Fe34全部转化为Fe(OH)3沉淀冷却结晶方案一晶体加热时会部分水解80a^b35b【名师点睛】1．选择：包括仪器的选择、药品的选择、连接方式的选择等。仪器的选择包括发生装置(几种基本类型)、净化装置(除杂质的试剂和顺序)、反应装置、收集装置、尾气处理装置等；药品的选择，包括种类、浓度、物质聚集状态等；连接方式的选择，包括仪器的先后顺序、导管接口的连接等。2．评价：对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确作出判断。要考虑是否合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境有无污染等。3．最佳方案的选择：所谓最佳，无非是装置最简单、药品容易取得且价格低廉、现象明显、无干扰物质以及无污染等。【锦囊妙计，战胜自我】实验方案设计与评价的常见题型,(1)利用给出的一些装好药品的单个实验装置，要求根据实验目的连接仪器，叙述现象并说明理由。(2)利用给出的实验装置和反应条件，要求根据实验现象和物质的性质判断物质并书写化学反应方程式。(3)利用限定的仪器装置、药品，融气体制备、除杂、集气及设计操作程序、仪器连接、定量计算于一体，考查学生实验设计、实验操作和数据处理的能力。(4)给出部分实验环节，根据实验要求设计完整的实验或补充部分实验步骤。(5)根据实验目的、实验进行的条件，选取适当药品、仪器(或应用所指定的药品、仪器)完成某次指定的实验操作。(6)对给出的实验方案做出科学的评估，依据“仪器简单、操作方便、药品易得、节省试剂、现象明显、安全防污”选择最佳方案。(7)新情境实验题，运用已有知识解决新情境中的新问题，考查学生灵活运用知识的迁移能力、自学能力、观察能力、实验能力和思维能力。易错起源3、定量实验的设计例3•草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其K]=5.4X10-2,K2=5.4x10-5。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O4・2H2O)无色，熔点为101°C,易溶于水,受热脱水、升华，170C以上分解。回答下列问题：AB草酸晶体冰水一需]澄清石灰水AB草酸晶体冰水一需]澄清石灰水甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是由此可知草酸晶体分解的产物中有。装置B的主要作用是乙组同学认为草酸晶体分解的产物中还有CO,为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。u无水氯化钙=T|fF=C>水澄清石灰水u无水氯化钙=T|fF=C>水澄清石灰水排水咛装置浓氢氧化钠溶液乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、。装置H反应管中盛有的物质是。能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是设计实验证明：草酸的酸性比碳酸的强草酸为二元酸

解析（1）装墨C中澄清石灰水的作用是检殓是否有C02气体生成,若有CO1气体生成,澄清石灰水变洱浊o装蛊B中冰水的作用是降低温度，使生成的水和草酸I：题给信息：受热脱水、升华〕冷瀧。若草酸进人装墨C,会生成草酸钙沉淀，干扰g检验。卩）检验CO可通过检验CO还原黑色的CuO生成的C6进行。因为分解产物中有CO1,所以先要除去5可用浓N3OH滚液吸收C6,并用澄清石灰水检验C6是否除尽，再用无水氯化钙干燥CO,然后通过加熱的CuO,再用澄清石灰水检殓生成的g气体，没有反应掉的CO可用排水法收集。若前面澧清石灰水无现象，H中黑色的CuO变红色，后面的澧清石灰水变洱浊，说明草酸晶体井解产物中有CO。⑶①证明草酸的酸性比碳酸强，可以利用溶液中较强酸制较弱酸的原理，将草酸与NaHCG溶液混合，看是否有气体产生。②证明草酸是二元酸，可以_利用酸碱中和滴定原理，若消耗NaOH的物质的量是草酸的2倍,即可证明草酸是二元酸。答案（1）有气泡逸出，澄清石灰水变浑浊CO2冷凝（水蒸气、草酸等），防止草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰CO2的检验（2）①F、D、G、H、D、ICuO（氧化铜）②前面澄清石灰水无现象，H中黑色粉末变红色，其后的D中澄清石灰水变浑浊（3）①向盛有少量NaHCO3的试管里滴加草酸溶液，有气泡产生②用NaOH标准溶液滴定草酸，消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍【变式探究】CaCO3广泛存在于自然界，是一种重要的化工原料。大理石主要成分为CaCO3,另外有少量的含硫化合物。实验室用大理石和稀盐酸反应制备co2气体。下列装置可用于co2气体的提纯和干燥。co2_（含杂质）A一諸壬諸芟——NaHCO.TOC\o"1-5"\h\zm完成下列填空：（1）用浓盐酸配制1：1（体积比）的稀盐酸（约6mol・Lp,应选用的仪器是。a.烧杯b.玻璃棒c.量筒d.容量瓶（2）上述装置中，A是溶液，NaHCO3溶液可以吸收。（3）上述装置中，B物质是。用这个实验得到的气体测定CO2的分子量，如果B物质失效，测定结果（填“偏高”、“偏低”或“不受影响”）。（4）一次性饭盒中石蜡（高级烷烃）和CaCO3在食物中的溶出量是评价饭盒质量的指标之一，测定溶出量的主要实验步骤设计如下：剪碎、称重一浸泡溶解一过滤一残渣烘干一冷却、称重一恒重为了将石蜡和碳酸钙溶出，应选用的试剂是。a.氯化钠溶液b.稀醋酸c.稀硫酸d.正己烷在溶出量测定实验中，为了获得石蜡和碳酸钙的最大溶出量，应先溶出，后溶出上述测定实验中，连续，说明样品已经恒重。【解析】(1)因配制的稀盐酸为体积比浓度，所以■应用量筒量取浓盐酸体积，配制过程中必然用到烧杯、玻璃棒。因B中NaHCd溶滋除去8中的HC1杂质，所以A中盛装的是除去H裁的除杂剂。0)若CaCh失敷，不能完全吸收水蒸气，则CS｛分子量斗4)中混有较轻的水蒸气份子量18),测定结果偏低。若先用稀酸滚出CaCO3,过滤时石蜡会混在滤渣中，滤渣烘干时，石蜡会燃烧，影响最大滚出量。【答案】(l)abc(2)CuSO4溶液或酸性KMnO4溶液HC1气体或酸性气体无水CaCl2偏低(4)bd⑸石蜡CaCO3(6)两次称量的结果相差不超过(或小于)0.001g【名师点睛】1.设计定量实验的基本思路2.中学化学实验测定可测量的基本方法

简洁精确地测得可测量法I前后称量托盘］①转化为沉淀(过滤、洗涤、烘干、称量)天平②反应掉某种物质(镀锌铁皮锌厚度测定)称量［③转化为可吸收的气体(NH3、C()2.H2简洁精确地测得可测量法I前后称量＜量筒量(转化为难吸收的气体(N2、C0、N0田2),气法［短进长出，压水量水滴定管(酸、碱中和滴定；氧化、还原滴定；滴定法(没有明显现象要外加指示剂I温度计测温法冲和热的测定3．以“中和热的测定”为例具体运用目的量酸碱稀溶液中和反应生成1molH2O时，放出的热量AH化学反应原理酸碱中和放出的热量可由公式求出：△H=(m+m一tj'酸碱''21可测量m酸、m碱、中和前酸和碱的温度、中和反应时的最高温度酸碱仪器和装置大小烧杯、温度计、量筒、泡沫塑料等求得最终的目的量△H【锦囊妙计，战胜自我】在选择仪器和试剂时，一定要考虑实验室中常见的试剂和仪器；,(2)测定“可测量”的方法一定要常规、可行；,(3)误差分析时先分析“可测量”偏大还是偏小，再根据实验原理分析目的量的偏差结果。1．某课外实验小组设计的下列实验合理的是(1．某课外实验小组设计的下列实验合理的是()A.A.①②④B.②③④A.制备少量氨气B.吸收HC1C.配制一定浓度硫酸溶液D.制备并收集少量NO2气体解析：选A。A中氨气制备装置正确；HC1极易溶于水，导管直接通入水中会发生倒吸现象，B错；不能在容量瓶中进行溶液的稀释，C错；NO2气体能与水反应，不能用排水法收集，D错。2．用下列装置(加热及夹持仪器已略去)进行的实验，不能达到相应实验目的的是()h2oA．B．Na_2°2酸性A．B．Na_2°2酸性KMnO4溶液H2(J①②③利用装置①可以验证Na2O2与水的反应是放热反应装置②可用于收集H2、C02、Cl2、HC1、NO26、小孔

•亘/浓硫酸

S-Cuc.利用装置③制取so2,并验证其还原性D.利用装置④验证khco3和K2CO3的热稳定性，X中应放的物质是K2CO3解析：选D。①中若右边烧杯中有气泡产生，则说明N出5与水的反应为放热反应，A项能达到实殓目的;中收集气体时若气体密度大于空气密度，则b口进3口出，若气体密度小于空气密度，则a口进b口出,E项能达到实殓目的；③中犬试管中与浓硫酸反应生成55气体，若小试管中酸性KMhOr濬滋褪色，则证明具有还原性，C项能达到实殓目的；④中X中应放的物质是KHC6,D项不能达到实殓目的。下列方法或操作正确且能达到预期目的的是()序号实验目的方法及操作①比较水和乙醇中羟基氢的活泼性强弱用金属钠分别与水和乙醇反应②证明SO2具有漂白性将SO2通入酸性KMnO4溶液中③比较铜和镁的金属活动性强弱用石墨作电极电解同浓度的Mg(NO3)2、Cu(NO3)2的混合液④比较碳和硅两兀素非金属性强弱测同温同浓度Na2CO3和Na2SiO3水溶液的pH⑤判断不同反应的反应速率的快慢比较不同反应的反应热数据的大小CC.①③④D.②③⑤解析：选①通过钠分别与水、乙酹反应生成氢气的速率犬小可以比较疑基氢的活泼性强弱，符合题目要求，②二氧化硫使釀性高猛釀钾滚液褪色是因为二氧化硫具有还原性，不是漂白性，不符合题目要求，®通过Cu和岭的析出情况可以.比较铜和镁的活动性强弱，符合题目要求，④碳酸钠、硅酸钠分别为GSi最高价氧化物的水化物形成的盐，比较同温同浓度碳酸钠、硅酸钠的水解程度可以确定GSi的非金属性强弱，符合题目要求：⑤反应热与反应速率无关，不符合题目要求。故C项正确。Y形管是一种特殊的仪器，与其他仪器组合可以进行某些实验探究。利用如图装置可以探究SO2与BaCl2反应生成BaSO3沉淀的条件。下列判断正确的是（）A•玻璃管的作用是连通大气，使空气中的氧气进入广口瓶，参与反应c、d两根导管都必须插入BaCl2溶液中，保证气体与Ba2书充分接触Y形管乙中产生的为氧化性气体，将BaSO3氧化为BaSO4沉淀e、f两管中的试剂可以分别是浓氨水和NaOH固体解析：选Do玻璃管起到平衡內外大气压的作用"选顶A错误丫要使S6与溶港反应生成故应通过心售向涪濾中逋入喊性％休E<1营不能亮全播入濬建中，否则生成的氨气：谱解于水时，易遣成倒吸，选项E错误孑实峻目fit探究……生成E需6沉淀的条件3不是探究生成E盛d沉淀的条件，选项匚错和Y形養乙用于制备蹴性弓体，使广□瓶内濬禅碱性或中性，从而促ig氐£6沉淀的生臨选顶D正确*欲测定含少量氯化钠的小苏打固态样品中NaHCO3的质量分数可采用以下四种方法。方法一：方法三：样品浓硫酸TOC\o"1-5"\h\zAB方法四：不使用化学试剂，使用实验室常用仪器。按要求回答下列问题：（1）方法一：加入足量的试剂A（填写A的化学式）可将HCO;离子转化为沉淀并称重。操作1、2、3、4的名称依次是溶解、、洗涤和。（2）方法二：在操作1所用到的玻璃仪器中，除了烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还需要用到的是，在操作2中应选择的指示剂是。（3）在方法二中计算该样品中NaHCO3的质量分数为用流程图中的数据m、V（HCl）填写有关的表达式］。（4）在方法三中：根据所用的实验装置，除了称量试样质量外，还需测定的实验数据是。（5）仔细分析方法三中的实验装置，若由此测得的数据来计算实验结果，则有可能偏高也有可能偏低，偏高的原因可能是，偏低的原因可能是（均用文字简述）。（6）方法四的实验原理是（用化学方程式表示）。解析：（1）与Hg反应产生沉淀的试剂有或二者选其一即可，操作1、2、又4的名称依次是溶解、过滤、洗涤、干燥。⑵方法二中还需1就汕的容量瓶；酚酎的变色范围是8-10,未滴定完已变色，不可用；滴定终点时滚液偏酸性，应使用甲基橙作指示剂，滚液由黄色变为橙色。（3）由所用盐酸的体积可计算出20niL的待测液中碳酸氢钠的物质的量，原液是待测液的3倍，所以.，样品中NaHCOs的质量分数为r（HCl）xlO-^0.100x5x^xlOO%=^^—xl00%o侶）方法三利用产生二氧化碳的质量来计算碳酸氢钠的质量分数，不需要称量装有碱石灰的干燥管在实验前后的质量。（另偏高的原因是碱石灰还会吸收空气中的二氧化碳和水使质量増大：偏低的原因是装置中会有残留的二氧化碳未被吸收。3）不用其他化学试剂，只能利用碳酸氢钠的受热分解，利用固体反应前后的质量差，计算碳酸氢钠的质量分数，化学方程式是2N3HCOj^^=N32COj+CO2T+H2OO答案：（1）Ca（OH）2或Ba（OH）2］过滤干燥（或烘干）(2)100mL容量瓶甲基橙42VHC1⑶42VHC1⑶1000mx100%装有碱石灰的干燥管在实验前后的质量装有碱石灰的干燥管在实验前后的质量碱石灰可能还会吸收空气中的水蒸气和CO2气体装置内会留存部分CO2气体△2NaHCO3=====^a2CO3+CO2个+也06.黄铜矿的主要成分是6.黄铜矿的主要成分是CuFeS2(硫元素显一2价、铁元素显+2价)。实验室用黄铜矿为原料制取单质铜和铁红(Fe2O3)的流程如下：已知：已知：CuFeS2+O2====£u+FeS+SO2FeS+2HCl===FeC2+H2S个在实验室中，应将黄铜矿粉末放在(填仪器名称)中焙烧。将反应过程中产生的SO2和H2S通入如图所示装置中检验它们的性质。该实验证明SO2具有性和性。欲选用下列部分装置在实验室中以欲选用下列部分装置在实验室中以MnO2和浓盐酸为原料制取纯净、干燥的氯气。/\茅癸NaOH/\茅癸NaOHy溶液AB圆底烧瓶中发生反应的离子方程式为按气流方向由左到右，导管口连接顺序为aT。装置连接好后，在装药品前，需检验装置的气密性，具体方法是向滤液A中通入Cl2,某同学取通入Cl2后的溶液滴加KSCN溶液，用来证明Cl2的氧化性比Fe3+强的结论。该实验设计是否合理（填"是"或“否”），请用简要文字解释你的理由⑷若使用20g黄铜矿粉末可制得8gFe2O3（铁红），则该黄铜矿中含CuFeS2的质量分数是（假设各步反应均完全进行且过程中无额外物质损耗）。解析：（1〕实殓室焙烧固体物质应在坦竭中进行，不能使用蒸发mu（2）302能使品红滚液褪色，证明其有淳白性；SQ与HiS相遇试剂瓶壁有淡黄色固体生成，即生成单质硫，证明S6具有氧化性。⑶②A装羞用于制取氯气，要得到干燥纯净的氯气，应使产生的氯气先通过饱和育盐水以■除去其中的HC1气体，再通过浓硫酸以除去其中的水蒸气，然后用向上排空气法收集氯气，最后用氢氧化钠溶液处理屋气。③检查装蚤气密性要首先关闭活塞，且将导管末端浸人水中，以形成封闭系统，徽热较大容积的容器，利用压强差原理来检（4）CuFeS2中铁的质量分数为市誅五乂100%=30一斗3%,故该黄铜矿中CuFeSa的质量分数为△答案：⑴坩埚（2）漂白氧化⑶①MnO2+4H++2C1-=====Mn2++Cl2个+2也0bTcTgThTd关闭分液漏斗的活塞，将导气管插入水中，微热圆底烧瓶，若导管末端产生气泡，停止加热,导管中有一段水柱形成，说明装置不漏气④否在通氯气前滤液A中就可能含有Fe3+,无法确定Fe3+—定是Fe2+被Cl2氧化得来的(4)92%7.某研究性学习小组对还原铁粉与水蒸气的反应产物进行科学探究。已知Ca(OH)2的分解温度为580°C,铁粉与水蒸气反应的温度为900°C。根据如图所示实验装置，进行了还原铁粉与水蒸气的反应实验，实验中观察到肥皂液中产生了大量的气泡。⑴实验中Ca(OH)2的作用是。实验中产生的气体产物是。为进一步探究还原铁粉与水蒸气反应固体产物的成分，研究性学习小组将反应后的固体经处理后得到黑色氧化物固体，针对黑色氧化物固体，该小组提出如下的假设并进行了相关的实验：假设一：固体为FeO；假设二：固体为Fe3O4；TOC\o"1-5"\h\z假设三：。①限选用下列试剂：盐酸、KSCN溶液、K3Fe(CN)6］溶液、氯水，证明假设一不成立。操作现象结论假设一不成立②为了进一步确定产物的成分，用黑色固体进行了下列实验:黑色固①盐酸丁②氯水j③N已0乜悬浊过谑洗逢红褐色体5.8g溶液4»液固体TOC\o"1-5"\h\z红棕色＜灼烧

粉末r—加入足量氯水所发生反应的离子方程式是；检验红褐色固体是否洗涤干净的操作是；灼烧时盛放固体的仪器是；若假设二成立，黑色固体最终全部转化成的红棕色粉末的质量是g。解析：(l)Fe与水蒸气反应得到的是铁的氧化物和股。因此，反应物水蒸气可以.由580匕以上高温分解Ca(OH)2得到O(2〕因为氧化铁是红色,而产物是黑色,故产物固体为FeO或F创6或二者的混合物三种情况。当实殓证明固体产物有+3价铁时，假设一不成立。②固体产物用盐酸濬解后，加入氯水可将F专+氧化为Fe^+(2Fe=++Ch—2F^++2d)o红褐色固体Fe(OH)沖吸附了少tNad,用水洗涤2〜3况取最后一次洗涤液少许于试管中，再用稀硝酸酸化，再扣入AgN6滚液，若没有薛浊，则洗涤干净。灼烧固体的仪器是軸。由Fg〜和6,5.8gFejO4产生6g血6。答案：(1)提供反应所需的水蒸气h2⑵固体为Fe3O4和FeO①取适量固体于试管中，加入盐酸加热溶解，再加入KSCN溶液，振荡溶液出现红色2Fe2++Cl2===2Fe^++2C1-取最后一次洗涤液少许于试管中，再用稀硝酸酸化，再加入AgNO3溶液，若没有浑浊，则洗涤干净坩埚68.碱式碳酸盐A可用作胃药，其组成可表示为Al2Mg6(OHUCO3)y^zH2Oo某校化学兴趣小组欲测定其化学式，实验设计如下：实验I：称取一定质量的A,加热分解至恒重。实验II：称取一定质量的A,与足量的酸反应，测量生成CO2气体的质量。可供选择的仪器和药品如图所示(酸溶液限选6mol・L-1盐酸或6mol・L-1硫酸，其他试剂任选)。碱石灰浓硫酸碱石灰浓硫酸回答下列问题：(1)仪器乙的名称为(2)请选择必要的装置完成实验II,正确的连接顺序为(按气流方向，用接口字母表示)；选用的酸溶液是o有人提出不采用实验I,可在实验II结束后，在A完全反应后所得溶液中滴加足量的氨水,用滤纸过滤，用蒸馏水洗涤反应容器2〜3次，将洗涤液过滤，洗涤沉淀2〜3次，将附着沉淀的滤纸放到坩埚中加热分解至恒重。判断沉淀已洗涤干净的方法是实际上未采用该方案的原因是不符合实验设计的。A.科学性B.安全性C.可行性D.简约性(4)x与y的关系式是(用等式表示)。⑸通过实验I的相关数据，经计算可得A的摩尔质量为602.0g・mo卜1。实验II中称得样品A的质量为9.030g，与足量酸完全反应后，CO2吸收装置增重0.660g，则A的化学式为。解析：(习实殓的目的是测量生成的C02,故需要解决的问题是首先要排除装蚤中空气含有的g的影响，最后还需要将装気中生成的g全部驱赶入吸收装置中被吸收，吸收g前需要先将g气体干燥，除去水蒸气，最后还要防止空气中的0和水蒸气进入吸收装蛊，故最后需要加盛碱石灰的干燥装蛊,为了防止挥发出的HC1气体的干扰，选用稀硫