2023版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

PAGEPAGE2化学实验设计与评价[选题细目表]考查知识点根底题中档题较难题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(此题包括7个小题，每题6分，共42分，每题仅有一个选项符合题意)1．以下实验方案正确且能到达相应实验目的的是()eq\a\vs4\al(A.制取少量蒸馏水)eq\a\vs4\al(B.用铜和浓硝酸,制取少量NO2)eq\a\vs4\al(C.比拟MnO2、Cl2,I2的氧化性)eq\a\vs4\al(D.探究NaHCO3,的热稳定性)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可与水反响，不能用排水法收集，B项错；浓盐酸与二氧化锰反响制取氯气需要加热，C项错；D项中试管口应向下倾斜，D项错。答案：A2．以下实验方案可行的是()A．用1mol·L－1的盐酸与MnO2反响制取氯气B．用湿润的淀粉碘化钾试纸鉴别二氧化氮和溴蒸气C．用10mL量筒量取8.50mL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1mol·L－1的盐酸是稀盐酸，A项错误；二氧化氮与水反响生成的硝酸、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，根据图示判断以下结论不正确的选项是()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，与之发生氧化复原反响生成单质S，A项和B项正确；烧杯中的NaOH溶液与逸出的酸性气体反响，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．(2022·大连模拟)以下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反响生成的BaSO3可被HNO3氧化生成BaSO4，A错误；乙酸能与Na2CO3反响，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项中假设盐A是FeBr2，也会出现同样的现象，故D错误。答案：B5．以下实验装置设计正确，且能到达目的的是()eq\a\vs4\al(A.测定乙醇与钠反响,生成氢气的体积)eq\a\vs4\al(B.滴定法测定硫酸,的物质的量浓度)eq\a\vs4\al(C.合成氨并检验,氨的生成)eq\a\vs4\al(D.碘的CCl4溶液中,别离I2并回收CCl4)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选项氨气不能使枯燥的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MnOeq\o\al(－,4)的颜色，而不是K＋的颜色，他设计了以下实验方案。请你判断以下方案与本实验目的无关的是()A．观察氯化钾溶液没有颜色，说明溶液中的K＋无色B．在氯化钾溶液中参加适量锌粉，振荡、静置后未见明显变化，说明锌与K＋不反响C．在高锰酸钾溶液中参加适量锌粉，振荡、静置后紫红色褪去，说明MnOeq\o\al(－,4)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MnOeq\o\al(－,4)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，与其他物质反响后再观察颜色，只有选项D与本实验目的无关。答案：D7．(2022·威海质检)以下图中的实验方案，能到达实验目的的是()选项实验方案实验目的A验证FeCl3对H2O2分解反响有催化作用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比拟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反响：Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3；D项，浓盐酸具有挥发性，干扰H2CO3和H2SiO3酸性强弱的比拟。答案：B二、非选择题(此题包括4个小题，共58分)8．(2022·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响的多样性。实验试剂现象滴管试管0.2mol·L－1Na2SO3溶液饱和Ag2SO4溶液Ⅰ.产生白色沉淀0.2mol·L－1CuSO4Ⅱ.溶液变绿，继续滴加产生棕黄色沉淀0.1mol·L－1Al2(SO4)3Ⅲ.开始无明显变化，继续滴加产生白色沉淀(1)经检验，现象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3。用离子方程式解释现象Ⅰ：__________________________________________________。(2)经检验，现象Ⅱ的棕黄色沉淀中不含SOeq\o\al(2－,4)，含有Cu＋、Cu2＋和SOeq\o\al(2－,3)。：Cu＋eq\o(→,\s\up15(稀硫酸))Cu＋Cu2＋，Cu2＋eq\o(→,\s\up15(I－))CuI↓(白色)＋I2。①用稀硫酸证实沉淀中含有Cu＋的实验现象是___________________________________________________________________。②通过以下实验证实，沉淀中含有Cu2＋和SOeq\o\al(2－,3)。a．白色沉淀A是BaSO4，试剂1是________________________。b．证实沉淀中含有Cu＋和SOeq\o\al(2－,3)的理由是_________________________________________________________________________。(3)：Al2(SO3)3在水溶液中不存在。经检验，现象Ⅲ的白色沉淀中无SOeq\o\al(2－,4)，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。①推测沉淀中含有亚硫酸根和________。②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设计了比照实验，证实了假设ii成立。a．将比照实验方案补充完整。步骤一：步骤二：______________________________________________(按上图形式呈现)。b．假设ⅱ成立的实验证据是__________________________。(4)根据实验，亚硫酸盐的性质有_________________________。盐溶液间反响的多样性与____________________有关。解析：(1)实验Ⅰ中0.2mol·L－1Na2SO3溶液饱和Ag2SO4溶液发生反响生成白色沉淀Ag2SO3，离子方程式为2Ag＋＋SOeq\o\al(2－,3)=Ag2SO3↓。(2)①根据反响：Cu＋eq\o(→,\s\up15(稀硫酸))Cu＋Cu2＋可知假设沉淀中含有Cu＋，参加稀硫酸会发生歧化反响生成铜单质，实验现象是有红色固体生成；②分析实验流程知实验原理为2Cu2＋＋4I－=2CuI＋I2、I2＋SOeq\o\al(2－,3)＋H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2I－＋2H＋，SOeq\o\al(2－,4)＋Ba2＋=BaSO4↓，那么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SOeq\o\al(2－,3)的理由是棕黄色沉淀与KI溶液反响生成白色沉淀(CuI)，证明含有Cu＋，白色沉淀A为硫酸钡，证明含有SOeq\o\al(2－,3)。(3)①根据题意可知实验Ⅲ的白色沉淀中无SOeq\o\al(2－,4)，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，那么①推测沉淀中含有亚硫酸根和氢氧化铝。②a.铝的酸式盐与氢氧化钠反响消耗的氢氧化钠的含量大于氢氧化铝，所以反响应该设计一个定量比照试验，根据白色固体消耗氢氧化钠的量不同来证实假设ⅱ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，说明亚硫酸盐具有复原性，另外亚硫酸根水解呈碱性。根据实验现象考点盐溶液间反响的多样性与盐的性质和溶液的酸碱性有关。答案：(1)2Ag＋＋SOeq\o\al(2－,3)=Ag2SO3↓(2)①参加稀硫酸后，有红色固体生成②a.HCl和BaCl2溶液b．在I－的作用下，Cu2＋转化为白色沉淀CuI，SOeq\o\al(2－,3)转化为SOeq\o\al(2－,4)(3)①Al3＋、OH－②a.b．V1明显大于V2(4)复原性、水解溶液显碱性；两种盐溶液中阴阳离子的性质和反响条件9．(2022·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)。半水煤气经过以下步骤转化为合成氨的原料。eq\x(\a\al(H2、N2、CO,CO2、H2O))eq\o(→,\s\up15(CO变换),\s\do5())eq\x(\a\al(H2、N2,CO2))eq\o(→,\s\up15(脱除CO2),\s\do5())eq\x(H2、N2)完成以下填空：(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：CO＋H2Oeq\o(→,\s\up15(Cu),\s\do5(△))CO2＋H2假设半水煤气中V(H2)∶V(CO)∶V(N2)＝38∶28∶22，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。：工程Na2CO3K2CO320℃碱液最高浓度/(mol·L－12.08.0碱的价格/(元·kg－1)1.259.80假设选择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本钱？_______________________________________________________写出这种方法涉及的化学反响方程式。_______________________________________________________(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，经过以下实验步骤测定其中H2以及CO的体积分数。eq\a\vs4\al(半水,煤气)→eq\x()→eq\x()→eq\x(CuO)→eq\x()→eq\x()ⅠⅡⅢⅣⅤ①选用适宜的无机试剂分别填入Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ方框中。②该实验方案中，步骤Ⅰ、Ⅱ的目的是：___________________________________________________________________________。③该实验方案中，步骤________(选填“Ⅳ〞或“Ⅴ〞)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)假设半水煤气中V(H2)∶V(CO)∶V(N2)＝38∶28∶22，经CO变换后CO转化为氢气，那么根据方程式可知所得的气体中：V(H2)∶V(N2)＝(38＋28)∶22＝3∶1。(3)根据表中数据可知假设选择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本钱，反响的化学方程式为2KHCO3eq\o(=,\s\up15(△))K2CO3＋CO2↑＋H2O。(4)①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，枯燥后再通过氧化铜反响，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eq\a\vs4\al(半水,煤气)→eq\x(KOH)→eq\x(浓硫酸)→eq\x(CuO)→eq\x(浓硫酸)→eq\x(KOH)ⅠⅡⅢⅣⅤ②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，枯燥后再通过氧化铜反响。③氢气复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Ⅳ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)3∶1(3)价廉吸收CO2能力差碱液循环使用2KHCO3eq\o(=,\s\up15(△))K2CO3＋CO2↑＋H2O(4)①eq\a\vs4\al(半水,煤气)→eq\x(KOH)→eq\x(浓硫酸)→eq\x(CuO)→eq\x(浓硫酸)→eq\x(KOH)ⅠⅡⅢⅣⅤ②除去半水煤气中的CO2(包括H2S)和H2O③Ⅳ10．(14分)某课外活动小组为了验证铜与稀硝酸反响产生NO气体，设计了如下图装置，取得了满意效果。以下是该小组的实验步骤：Ⅰ.按如下图开始组装仪器，检查装置气密性。Ⅱ.将分液漏斗活塞及瓶塞翻开，从右侧枯燥管口小心注入1∶3的稀硝酸直至液面与活塞处相平。Ⅲ.关闭活塞。请答复以下问题：(1)写出Cu与稀硝酸反响的化学方程式：________________________________________________________________________。(2)上述第Ⅱ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反响生成了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)3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(2)排除装置中的空气(3)Cu与稀HNO3反响不断生成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，反响停止11．(2022·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，控制反响温度在40℃左右，向Na2CO3过饱和溶液中通入SO2，实验装置如以下图所示。当溶液pH约为4时，停止反响，在20℃左右静置结晶。生成Na2S2O5的化学方程式为2NaHSO3=Na2S2O5＋H2O(1)SO2与Na2CO3溶液反响生成NaHSO3和CO2，其离子方程式为_______________________________________________________。(2)装置Y的作用是___________________________________。(3)析出固体的反响液经减压抽滤、洗涤、25～30℃枯燥，可获得Na2S2O5固体。①组成减压抽滤装置的主要仪器是布氏漏斗、________________和抽气泵。②依次用饱和SO2水溶液、无水乙醇洗涤Na2S2O5固