高三化学一轮复习 限时集训（39）实验方案的设计与评价　无机化工实验题

限时集训(三十九)实验方案的设计与评价无机化工实验题(限时：60分钟满分：100分)一、选择题(本题包括9小题，每小题5分，共45分)1．现给你提供以下试剂：①蒸馏水；②铁粉；③浓硫酸；④浓盐酸；⑤烧碱；⑥浓氨水；⑦Cl2。请你设计一个实验：从电子工业上用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板后的废液中回收并制取纯净的FeCl3溶液。在方案中需选用上述试剂中的A．①②④⑦ B．①③④⑥C．②④⑥⑦ D．①④⑥⑦2．某课外实验小组设计的下列实验不合理的是()3．(2013·福建名校样本分析)某同学用下列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“黄霜”的成分是硫B．该实验探究即说明浓硝酸具有氧化性，又说明浓硝酸具有挥发性C．烧杯内的氢氧化钠溶液的作用是除去尾气，防止尾气污染环境D．试管中浓硝酸用浓盐酸代替发生相同现象4．(2012·蚌埠模拟)科学的假设与猜想是科学探究的先导和价值所在。在下列假设引导下的实验探究肯定没有意义的选项是()A．探究SO2与Na2O2反应可能有Na2SO4生成B．探究向滴有酚酞试液的NaOH溶液中通入Cl2，溶液的红色褪去是溶液的酸碱性改变所致，还是HClO的漂白性所致C．探究浓硫酸与铜在一定条件下反应产生的黑色物质可能是CuOD．探究Na与水反应可能有O2生成5．某同学利用锌、氧化铜和稀硫酸制取铜，他设计了两套方案，方案Ⅰ：利用锌与足量稀硫酸反应制氢气，氢气还原氧化铜；方案Ⅱ：氧化铜溶于稀硫酸生成硫酸铜，然后用锌与硫酸铜反应制备铜。下列关于方案Ⅰ和Ⅱ的评价不正确的是()A．方案Ⅱ比方案Ⅰ操作简便B．等质量的锌，相同条件下在方案Ⅰ和方案Ⅱ中制得的铜的质量相同C．等质量的H2SO4参加反应，方案Ⅰ制取铜的质量比方案Ⅱ的少D．为了加快锌与稀硫酸反应，可以在溶液中加入少量氧化铜6．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eq\o(→,\s\up7(溶解))eq\o(→,\s\up7(硝酸钡溶液))白色沉淀eq\o(→,\s\up7(稀硝酸))沉淀不溶解B．除去乙酸乙酯中混有的乙酸：混合液eq\o(→,\s\up7(饱和碳酸钠溶液))eq\o(→,\s\up7(振荡))溶液分层eq\o(→,\s\up7(分液))得上层液体C．证明酸性条件下H2O2氧化性比I2强：NaI溶液eq\o(→,\s\up7(30%H2O2溶液))eq\o(→,\s\up7(稀硝酸及淀粉))溶液变蓝色D．鉴定盐A的成分是FeBr3：7．做完铜与浓硝酸反应的实验后，同学们发现圆底烧瓶中溶液呈绿色，而不显示蓝色，甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高导致的，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．加热该绿色溶液，观察颜色变化B．加水稀释绿色溶液，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8．(2012·宝鸡模拟)某同学想用实验证明高锰酸钾溶液的紫红色是MnOeq\o\al(－,4)的颜色，而不是K＋的颜色，他设计的下列实验步骤中没有意义的是()A．将高锰酸钾晶体加热分解，所得固体质量减少B．观察氯化钾溶液没有颜色，表明溶液中K＋无色C．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D．在高锰酸钾溶液中加入适量锌粉振荡，静置后见紫红色褪去，表明MnOeq\o\al(－,4)为紫红色9．中学化学课本中有大量的数据材料，下面是某学生对数据的利用情况，其中不正确的是()A．利用液体的密度可以判断液体物质挥发性的大小B．利用固体溶解度数据可判断煮沸Mg(HCO3)2溶液时，得到的产物是Mg(OH)2，而不是MgCO3C．由原子(或离子)半径数据可推断某些原子(或离子)的氧化性或还原性强弱D．利用沸点数据可推测将一些液体混合物分离开来的可能性二、非选择题(本题包括4小题，共55分)10．(14分)(2012·重庆高考)氯离子插层镁铝水滑石[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]是一种新型离子交换材料，其在高温下完全分解为MgO、Al2O3、HCl和水蒸气。现用如图装置进行实验确定其化学式(固定装置略去)。(1)Mg2Al(OH)6Cl·xH2O热分解的化学方程式为_______________________________________________________________________________________________________。(2)若只通过测定装置C、D的增重来确定x，则装置的连接顺序为________(按气流方向，用接口字母表示)，其中C的作用是________。装置连接后，首先要进行的操作的名称是________。(3)加热前先通N2排尽装置中的空气，称取C、D的初始质量后，再持续通入N2的作用是______、______等。(4)完全分解后测得C增重3.65g、D增重9.90g，则x＝________。若取消冷却玻管B后进行实验，测定的x值将________(填“偏高”或“偏低”)。(5)上述水滑石在空气中放置时易发生反应生成[Mg2Al(OH)6Cl1－2y(CO3)y·zH2O]，该生成物能发生类似的热分解反应。现以此物质为样品，用(2)中连接的装置和试剂进行实验测定z，除测定D的增重外，至少还需测定________。11．(14分)(2013·青岛模考)某研究性学习小组拟取盐湖苦卤的浓缩液(富含K＋、Mg2＋、Br－、SOeq\o\al(2－,4)、Cl－等)来制取较纯净的氯化钾晶体及液溴，他们设计了如下流程。回答以下问题。(1)操作Ⅰ的名称为________；要从橙色液体中分离出溴，所采取的操作需要的主要玻璃仪器除酒精灯和温度计外，还有________。(2)试剂z的化学式为________；检验SOeq\o\al(2－,4)已除尽的方法是_______________________。(3)写出操作Ⅲ的具体操作步骤________________________________________________________________________________________________________________。(4)某同学用如图所示的实验装置制取氧化剂并将其通入盐湖苦卤中，装置b在实验中的作用是________；若把上述装置中的a、b作为气体的发生、收集装置，装置c可任意改进，则根据下列提供的药品，用这套装置还可以制取的气体是________(填序号)；若用上述装置中的a、b制取并收集NO，应将装置b如何改进？________________________________________________________________________。①制NH3：浓氨水和碱石灰②制SO2：Cu片和浓硫酸③制NO：Cu片和稀硝酸④制O2：MnO2和双氧水12．(12分)(2010·广东高考)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：SO2＋2NaOH=________________________________________________________________________。(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Cl－、OH－和SOeq\o\al(2－,4)，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)。①提出合理假设。假设1：只存在SOeq\o\al(2－,3)；假设2：既不存在SOeq\o\al(2－,3)，也不存在ClO－；假设3：_________________________________________________________________。②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－1H2SO4、1mol·L－1NaOH、0.01mol·L－1KMnO4、淀粉­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3：13．(15分)化学兴趣小组设计以下实验方案，测定某已部分变质的小苏打样品中Na2CO3的质量分数。[方案一]称取一定质量样品，置于坩埚中加热至恒重后，冷却，称量剩余固体质量，计算。(1)坩埚中发生反应的化学方程式为：_________________________________________。(2)实验中，需加热至恒重的目的是_____________________________________________。(3)实验中确定加热至恒重的方法是：___________________________________________。(4)若加热过程中坩埚内有晶体迸溅出来，则测得的结果是________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。[方案二]称取一定质量样品，置于小烧杯中，加适量水溶解；向小烧杯中加入足量Ba(OH)2溶液，过滤，洗涤、干燥沉淀，称量固体质量，计算。(已知：Ba2＋＋OH－＋HCOeq\o\al(－,3)=BaCO3↓＋H2O)(1)过滤操作中，除了烧杯、漏斗外，还要用到的玻璃仪器为____________。(2)实验中判断沉淀是否完全的方法是_________________________________________________________________________________________________________________。(3)实验中洗涤沉淀的操作是__________________。(4)实验中判断沉淀是否洗涤干净的方法是_____________________________________________________________________________________________________________。[方案三]按如下图所示装置进行实验：(1)B装置内所盛试剂是________；D装置的作用是________________________________________________________。分液漏斗中__________(填“能”或“不能”)用盐酸代替稀硫酸进行实验。(2)实验前称取17.90g样品，实验后测得C装置增重8.80g，则样品中Na2CO3的质量分数为__________。(3)根据此实验测得的数据，测定结果有误差，因为实验装置还存在一个明显缺陷，该缺陷是：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案限时集训(三十九)实验方案的设计与评价无机化工实验题1．A2.C3.D4.D5.B6.B7.B8.A9.A10．解析：(1)根据题目信息，Mg2Al(OH)6Cl·xH2O热分解得到MgO、Al2O3、HCl、H2O(g)，根据原子守恒即可写出反应方程式。(2)装置D用于吸收Mg2Al(OH)6Cl·xH2O分解产生的H2O(g)，装置C用于吸收Mg2Al(OH)6Cl·xH2O分解产生的HCl。根据装置D的增重可得H2O(g)的质量，根据装置C的增重可得HCl的质量，根据HCl的物质的量可得样品的物质的量，结合H2O(g)的质量即可得出x。连接装置时应该首先用浓硫酸吸收H2O(g)，然后用NaOH溶液吸收HCl。(3)该实验是定量实验，Mg2Al(OH)6Cl·xH2O分解产生的HCl、H2O(g)要完全被C、D装置中的药品吸收，这样实验结果才准确，同时要防止装置内空气中的CO2被NaOH溶液吸收。所以实验前需通入N2赶走装置中的空气，反应后也需持续通入N2，将装置中产生的HCl、H2O(g)全部赶入装置C、D中，从而减小实验误差。停止加热后，H2O(g)、HCl被浓H2SO4、NaOH溶液吸收过程中可导致装置压力迅速减小，可能发生倒吸现象，所以反应后持续通入N2也可防止倒吸现象发生。(4)反应生成HCl3.65g(0.1mol)，生成H2O9.90g(0.55mol)，根据2molHCl～(5＋2x)molH2O可得2∶(5＋2x)＝0.1∶0.55，解得x＝3。若取消冷却玻管B，导致气体温度过高，流速快，H2O(g)可能不能被浓H2SO4完全吸收，导致所测x值偏低。(5)Mg2Al(OH)6Cl1－2y(CO3)y·zH2O分解产生的气体除HCl、H2O(g)外，还有CO2，而C装置质量增加包含CO2、HCl的质量，所以需要测定装置C的增重、D的增重及样品质量。答案：(1)2[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]高温,4MgO＋Al2O3＋2HCl↑(2)aedb吸收HCl气体检查气密性(3)将分解产生的气体全部带入装置C、D中完全吸收防止产生倒吸(合理答案均给分)(4)3偏低(5)装置C的增重及样品质量(样品质量及样品分解后残余物质的质量或装置C的增重及样品分解后残余物质质量)11．解析：(1)加入氧化剂，能够将苦卤中的Br－氧化为Br2，加入CCl4萃取、分液可分离出溶液中的Br2。橙色溶液为溴的CCl4溶液，可以用蒸馏的方法分离出溴，还需用到蒸馏烧瓶、冷凝管、牛角管、锥形瓶等仪器。(2)溶液A中的离子为K＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)、Cl－分别加入KOH、BaCl2、K2CO3，除去其中的Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)，则z必须为K2CO3。检验SOeq\o\al(2－,4)已除尽，可以取无色溶液D，加入BaCl2溶液，观察是否有白色沉淀产生，需要注意的是，不能取无色溶液B，因为B中含有COeq\o\al(2－,3)，会对SOeq\o\al(2－,4)的检验产生干扰。(3)操作Ⅲ是由KCl溶液得到KCl晶体，实验操作为蒸发结晶。(4)装置b的作用是防止倒吸。该装置可以制取的气体特点是固液或液液混合不需加热，且可以用向下排空气法收集，因此密度比空气小，该气体只能为NH3。若用该装置中的a、b制取并收集NO，由于NO能与空气中的O2反应，因此需要将b中装满水，利用排水法收集。答案：(1)萃取、分液蒸馏烧瓶、冷凝管、牛角管、锥形瓶(2)K2CO3取无色溶液D，加入BaCl2溶液，若没有白色沉淀生成，则SOeq\o\al(2－,4)已除尽(3)将溶液倒入蒸发皿中并置于三脚架上，加热并用玻璃棒不断搅拌蒸发皿中的液体，直到溶液表现出现晶膜时，停止加热(4)安全瓶(或防止倒吸)①将b中装满水12．解析：本题主要考查实验设计与评价能力，背景知识为氧化还原反应，意在考查考生的实验设计能力，分析与解决问题的能力，本题在对考生实验评价能力的考查上具有特别的价值，是一个既具有新颖性，又不失经典性的好题。(1)SO2与过量NaOH反应的产物