2022届新教材高考化学一轮四讲化学实验的设计与评价课时跟踪练含解析

课时跟踪练33一、选择题1．下列使用漏斗的几个实验装置中，设计正确且能达到实验目的的是()A．用图1所示装置进行过滤，过滤时不断搅拌B．用图2所示装置吸收NH3制氨水C．用图3所示装置用苯萃取碘水中的碘，并将碘的苯溶液从漏斗下口放出D．用图4所示装置用石灰石与稀盐酸制取CO2气体解析：漏斗的下端应紧靠烧杯内壁，过滤时不能搅拌，否则易损坏滤纸，图中装置不合理，故A项错误；防倒吸装置，倒扣的漏斗稍微接触液面，在液面以下太多不能起到防止倒吸的作用，故B项错误；苯的密度比水小，则碘的苯溶液在上层，应从上口倒出，故C项错误；石灰石与稀盐酸，为固体和液体反应，且不需要加热，图中装置合理，故D项正确。答案：D2．用如图所示装置及表中的药品(装置Ⅰ中的试剂足量)并依据装置Ⅱ中的现象，检验混合气体中的某种成分，方案合理的是()选项实验目的装置Ⅰ中的试剂装置Ⅱ中的试剂A检验CO2中混有的CH4澄清石灰水溴水B检验H2S中混有的SO2酸性KMnO4溶液品红溶液C检验溴蒸气中混有的NO2CCl4石蕊试液D检验HI中混有的HCl饱和食盐水AgNO3溶液解析：CH4不能使溴水褪色，不能达到检验的目的，故A项错误；二者均能被高锰酸钾氧化，Ⅰ中褪色，不能检验二氧化硫，故B项错误；溴易溶于四氯化碳，二氧化氮可使石蕊先变红后褪色，图中装置可检验二氧化氮，故C项正确；HCl和HI均能溶于饱和食盐水中，不能检验HCl，故D项错误。答案：C3．下列化学实验设计正确的是()A．稀HNO3与Cu反应产生的气体可用NaOH溶液完全吸收B．将Cl2通入含有碳酸钙的水中制取较高浓度的次氯酸溶液C．变色硅胶干燥剂含有CoCl2，干燥剂呈蓝色时，表示不具有吸水干燥功能D．探究H2C2O4浓度对化学反应速率的影响：取两支试管，分别加入4mL0.01mol·L－1KClO4酸性溶液，然后向一支试管中加入0.01mol·L－1H2C2O4溶液2mL，向另一支试管中加入0.01mol·L－1H2C2O4溶液4mL，比较两支试管褪色的时间解析：稀HNO3与Cu反应产生的气体为NO，不可用NaOH溶液吸收，故A项错误；将Cl2通入含有碳酸钙的水中：Cl2＋H2OHCl＋HClO，盐酸与碳酸钙反应，平衡正移可制取较高浓度的次氯酸溶液，故B项正确；无水CoCl2呈蓝色具有吸水干燥功能，CoCl2·6H2O呈粉红色，不具吸水干燥功能，故C项错误；探究H2C2O4浓度对化学反应速率的影响，需控制草酸溶液体积相同浓度不同，故D项错误。答案：B4．某研究小组利用如图装置探究SO2和Fe(NO3)3溶液的反应原理。下列说法错误的是()A．装置B中若产生白色沉淀，说明Fe3＋能将SO2氧化成SOeq\o\al(2－,4)B．实验室中配制70%的硫酸需要的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻璃棒C．三颈烧瓶中通入N2的操作应在滴加浓硫酸之前，目的是排尽装置内的空气D．装置C可能发生倒吸，同时还不能完全吸收反应产生的尾气解析：装置A中，70%的硫酸与亚硫酸钠反应放出二氧化硫，二氧化硫的水溶液呈酸性，在酸性条件下，NOeq\o\al(－,3)能够氧化二氧化硫生成SOeq\o\al(2－,4)，从而在B中产生硫酸钡白色沉淀，不能说明Fe3＋能将SO2氧化成SOeq\o\al(2－,4)，故A项错误；配制70%硫酸溶液是浓硫酸加入水中稀释，需要的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻璃棒，故B项正确；为排除空气对实验的干扰，滴加浓硫酸之前应先通入氮气，目的是排尽装置内的空气，故C项正确；导气管直接插入溶液可能会引起装置中的压强变化较大发生倒吸，而且反应生成的气体可能会生成NO，不能被氢氧化钠溶液吸收，故D项正确。答案：A5．(2020·广东中山纪念中学第二次模拟)实验室验证钠能与二氧化碳发生反应，并确定其产物的装置如图所示(已知：PdCl2溶液遇CO能产生黑色的Pd)，下列说法错误的是()A．装置①的仪器还可以制取H2、NH3等气体B．装置⑤中石灰水变浑浊后，再点燃酒精灯C．装置②、③中分别盛装饱和Na2CO3溶液、浓H2SO4D．装置⑥中有黑色沉淀，发生的反应是PdCl2＋CO＋H2O=Pd↓＋CO2＋2HCl解析：固体和液体不加热反应制备气体，锌和稀硫酸反应制氢气，氧化钙和浓氨水反应制备氨气都可以用装置①，A项正确；金属钠与空气中的氧气、水蒸气等发生反应，因此实验之前，用二氧化碳气体排出装置内的空气，当看到装置⑤中石灰水变浑浊后，空气已排净，再点燃酒精灯，B项正确；反应产生的二氧化碳气体含有氯化氢和水蒸气，因此先用饱和碳酸氢钠溶液除去氯化氢(碳酸钠溶液与二氧化碳反应)，再用浓H2SO4吸收水蒸气，C项错误；根据题给信息可知，PdCl2被CO还原为黑色的Pd，反应PdCl2＋CO＋H2O=Pd↓＋CO2＋2HCl，D项正确。答案：C6．(2020·广东深圳中学月考)高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型非氯高效消毒剂，微溶于KOH溶液，热稳定性差。实验室制备高铁酸钾的原理为3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH=2K2FeO4＋6KCl＋8H2O。下列实验设计不能达到实验目的的是()图甲图乙图丙图丁A．用图甲所示装置制备并净化氯气B．用图乙所示装置制备高铁酸钾C．用图丙所示装置分离出高铁酸钾粗品D．用图丁所示装置干燥高铁酸钾解析：可用浓盐酸与二氧化锰在加热的条件下制取氯气，制取的氯气中含有氯化氢气体，可通过饱和食盐水除去氯气中的氯化氢气体，题图甲所示装置能达到实验目的，故A项不符合题意；题图乙所示装置：KOH溶液是过量的，且高铁酸钾微溶于KOH溶液，则可析出高铁酸钾晶体，能达到实验目的，故B项不符合题意；由B项分析可知，高铁酸钾微溶于KOH溶液，析出的高铁酸钾晶体，用过滤的方法即可分离出高铁酸钾粗品，题图丙所示装置能达到实验目的，故C项不符合题意；已知高铁酸钾热稳定性差，因此直接加热会导致高铁酸钾分解，题图丁所示装置不能达到实验目的，故D项符合题意。答案：D7．(2020·广东茂名第二次模拟)某实验小组利用如图装置制备NH3并探究其性质。下列说法正确的是()A．①中固体可换为NH4ClB．②中药品为P2O5C．反应一段时间后，③中黑色固体变为红色D．反应一段时间后，④中锥形瓶中收集到液氨解析：NH4Cl受热分解生成NH3和HCl气体，遇冷重新反应生成NH4Cl，题图所示装置无法制取NH3，故A项错误；P2O5会与H2O、NH3反应生成(NH4)3PO4，不能用P2O5干燥氨气，故B项错误；NH3具有还原性，可将黑色氧化铜还原成红色的铜单质，则反应一段℃，无法在冰中液化，而且氨气与氧化铜反应后生成水，过量的氨气可溶于水，故④中锥形瓶中收集到的是氨水，故D项错误。答案：C8．实验室欲探究CO还原CuO，设计如图所示装置(夹持装置已略去)。下列说法正确的是()A．②、④中均可盛装碱石灰B．加热的顺序为③、①、⑤C．①、③、⑤中均发生氧化还原反应D．可将尾气用导管通入到⑤的酒精灯处灼烧解析：由题中装置图可知，NaHCO3受热分解生成Na2CO3、H2O和CO2，用装置②除去CO2中混有的H2O(g)，CO2与炭粉加热反应生成CO，用装置④除去剩余的CO2，CO与CuO固体加热反应生成CO2和Cu，最后进行尾气处理除去剩余的CO。据此分析解答。②中若盛装碱石灰，会把CO2和H2O(g)一并除去，因此②中应盛装P2O5等干燥剂，装置④的作用是除去剩余的CO2，所以装置④中可盛装碱石灰，故A项错误；因炭粉会和空气中的氧气、水蒸气等在加热时发生反应，所以应先加热装置①，待整个装置中充满CO2时，再加热③和⑤，故B项错误；装置①中发生的是NaHCO3受热分解生成Na2CO3、H2O和CO2的反应，该反应中没有元素化合价发生变化，不是氧化还原反应，③中发生的反应为C＋CO2eq\o(=,\s\up15(△))2CO、⑤中发生的反应为CO＋CuOeq\o(=,\s\up15(△))Cu＋CO2，这两个反应中均有元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，故C项错误；处理尾气CO通常采用点燃的方法，使CO燃烧生成无污染的CO2，故D项正确。答案：D二、非选择题9．(2020·首都师范大学附属中学第三次模拟)某研究小组探究AgCl沉淀向Ag2S转化过程中发生了异常，并进一步探究原因如图1所示：(1)写出试管①中产生白色沉淀的离子方程式：____________________________________________________________。(2)用离子方程式表示试管②中产生黑色沉淀的原因：_____________________________________________________。(3)试管④中加入浓HNO3后反应的离子方程式为_________________________________________________________________。(4)该小组为探究③中乳白色沉淀的原因可能与空气中的氧气有关，设计如图2装置：现象B：一段时间后，无明显变化C：一段时间后，出现乳白色沉淀①E中加入的是__________溶液；②B中盛放的物质是____________；③该小组认为C中产生沉淀的反应如下(请补充完整)：2Ag2S＋__eq\x()＋__eq\x()＋2H2O2S＋__eq\x()＋4eq\x()④请解释B、C现象不同的原因：___________________________________________________________________________。(5)为了避免在AgCl沉淀向Ag2S转化过程中出现异常现象，需要控制的反应条件是___________________________________。解析：氯化钠和硝酸银反应生成氯化银沉淀，根据试剂用量分析，硝酸银完全反应，再滴入硫化钠，反应生成黑色沉淀，即硫化银沉淀，说明氯化银变成硫化银，长时间放置，黑色沉淀变成乳白色沉淀，推测含有氯化银，加入浓硝酸发生氧化还原反应生成红棕色二氧化氮气体，沉淀部分溶解，未溶解部分为氯化银，则被氧化的只能是硫元素，被硝酸氧化生成硫酸根离子。过滤后，滤液中加入硝酸钡，产生白色沉淀是硫酸钡。沉淀中加入碘化钾，沉淀变为黄色，说明氯化银变成碘化银沉淀。根据分析，可能是氧气参与反应，将硫化银氧化生成硫，银离子和氯离子结合生成氯化银白色沉淀，乳白色沉淀为氯化银和硫的混合物。据此分析解答。(1)氯化钠和硝酸银反应生成氯化银白色沉淀，离子方程式为Ag＋＋Cl－=AgCl↓。(2)氯化银和硫化钠反应生成硫化银沉淀，方程式为2AgCl(s)＋S2－(aq)AgS(s)＋2Cl－(aq)。(3)白色沉淀为氯化银，说明硫化银被氧气氧化生成了硫，硫和硝酸反应生成二氧化氮和硫酸根离子和水，离子方程式为S＋4H＋＋6NOeq\o\al(－,3)=SOeq\o\al(2－,4)＋6NO2↑＋2H2O；或认为硫化银被硝酸氧化，离子方程式为8NOeq\o\al(－,3)＋Ag2S＋8H＋=Ag2SO4＋8NO2↑＋4H2O。(4)①实验要探究的是氧气对反应的影响，装置A内产生氧气，因为烧瓶内已有二氧化锰存在，说明E中加入的为过氧化氢溶液；②B中应做对比实验，对比实验应该不含氯化钠溶液，即为Ag2S的悬浊液；③硫化银被氧气氧化生成硫，在氯化钠存在下同时生成氯化银沉淀，产物中钠离子只能以氢氧化钠形式，根据氢元素守恒可知另一种未知反应＋4NaOH。④装置C中O2将Ag2S氧化生成S时有Ag＋游离出来，NaCl中大量的Cl－与游离的Ag＋结合成AgCl沉淀。由于c(Ag＋)减小，有利于③中反应平衡正向移动，装置C中最终出现乳白色沉淀。(5)为了能实现氯化银转变成硫化银，清晰看到实验现象，避免硫化银被氧化，应在氯化钠和硝酸银反应过程中控制氯化钠的用量，即NaCl不过量或者隔绝氧气或者缩短存放时间。答案：(1)Ag＋＋Cl－=AgCl↓(2)2AgCl(s)＋S2－(aq)AgS(s)＋2Cl－(aq)(3)S＋4H＋＋6NOeq\o\al(－,3)=SOeq\o\al(2－,4)＋6NO2↑＋2H2O(或8NOeq\o\al(－,3)＋Ag2S＋8H＋=Ag2SO4＋8NO2↑＋4H2O)(4)①H2O2②Ag2S的悬浊液③2Ag2S＋1eq\x(O2)＋4eq\x(NaCl)＋2H2O2S＋4eq\x(AgCl)＋4eq\x(NaOH)④装置C中O2将Ag2S氧化生成S时有Ag＋游离出来，NaCl中大量的Cl－与游离的Ag＋结合成AgCl沉淀。由于c(Ag＋)减小，有利于③中反应平衡正向移动，装置C中最终出现乳白色沉淀(5)NaCl不过量(或者隔绝氧气或者缩短存放时间)10．(2020·广东深圳第一次模拟)碱式氯化铜为绿色或墨绿色结晶性粉末，难溶于水，溶于稀酸和氨水，在空气中十分稳定。请回答下列问题：Ⅰ.模拟制备碱式氯化铜。向CuCl2溶液中通入NH3和HCl，调节pH至5.0～5.5，控制反应温度于70～80℃，实验装置如图1所示(部分夹持装置已省略)。(1)仪器X的名称是__________，其主要作用有导气、________。(2)实验室利用装置A制NH3，反应的化学方程式为______________________________________________________。(3)反应过程中，在三颈烧瓶内除观察到溶液蓝绿色褪去，还可能观察到的现象是______________________、___________________、______________________。(4)若体系NH3过高会导致碱式氯化铜的产量______(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。(5)反应结束后，将三颈烧瓶中的混合物过滤，从滤液中还可以获得的副产品是____________(填化学式)，经提纯得产品无水碱式氯化铜。Ⅱ.无水碱式氯化铜组成的测定。称取产品4.290g，加硝酸溶解，并加水定容至200mL，得到待测液。－1。则称取的样品中n(Cu2＋)＝______mol。(7)采用沉淀滴定法测定氯：用NH4SCN标准溶液滴定过量的AgNO3，实验如图2：①滴定时，应选用下列哪种物质作为指示剂________(填字母)。A．FeSO4B．Fe(NO3)3C．FeCl3mL。则称取的样品中n(Cl－)＝________mol。(8)根据上述实验结果可推知无水碱式氯化铜的化学式为____________。解析：Ⅰ.(1)仪器X的名称是球形干燥管，其主要作用有导气、防止倒吸。(2)实验室制取氨气的化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up15(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。(3)在三颈烧瓶内，氯化铜、氨气和氯化氢气体反应制取碱式氯化铜，碱式氯化铜为绿色或墨绿色结晶性粉末，难溶于水，故实验现象为①溶液中有大量墨绿色固体产生；由于通入的氯化氢气体和氨气相遇产生氯化铵，故实验现象②为三颈烧瓶中有白烟生成；干燥管中充满了氨气和氯化氢气体，反应后气体的压强迅速减小，故实验现象③为干燥管中有液体上升后下降的现象。(4)若NH3过高，会导致氨水浓度增大，会使碱式氯化铜有损耗，故导致碱式氯化铜的产量偏低。(5)该反应为氯化铜、氨气和氯mL待测液，Cu2＋浓度为0.2000mol·L－1，则铜离子的物质的量为0.2mol·L－1×0.02L＝0.004mol，由于称取的样品中是20mL溶液的10倍，即所得铜离子的物质的量也是20mL溶液的10倍，样品中所含铜离子的物质的量为0.004mol×10＝0.04000mol或0.04mol。(7)①用NH4SCN标准溶液滴定过量的AgNO3，到达滴定终点，用三价铁离子检验硫氰根离子，可以使用硝酸铁，不能使用氯化铁，因为氯mL0.1mol·L－1的NH4SCN的物质的量等于0.1mol·L－1×0.01L＝0.001mol，由NH4SCN～AgNO3可知，未反应的硝酸银的物质的量等于0.001mol，共加入30mL0.1mol·L－1的硝酸银，则与氯离子反mol，Cl－～Ag＋，n(Cl－)＝0.002mol，样品配成的是200mL溶液，滴定只取了20mL，则样品中的氯离子是0.002mol×10＝0.02mol。(8)测定无水碱式氯化铜组成时，称取产品4.290g，已知铜离子的物质的量为0.04mol，氯离子的物质的量为0.02mol，假设无水碱式氯化铜mol，＋35.5g·mol－1＝214.5g·mol－1，解得x＝3，故无水碱式氯化铜的化学式为Cu2(OH)3Cl。答案：Ⅰ.(1)球形干燥管防倒吸(2)2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up15(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O(3)溶液中有大量墨绿色固体产生三颈烧瓶中有白烟生成干燥管中有液体上升后下降的现象(4)偏低(5)NH4ClⅡ.(6)0.04000(或0.04)(7)①B②0.02000(或0.02)(8)Cu2(OH)3Cl11．(2020·北京市海淀区第一次模拟)某研究小组查阅资料发现Fe3＋与I－的反应具有可逆性，推测亚铁盐与饱和碘水的混合液中会存在Fe3＋，并据此设计实验1(如图1所示)，发现溶液未变红。该小组对溶液未变红的原因进行了如下探究。请回答下列问题：Ⅰ.初步探究实验2：用煮沸冷却后的蒸馏水重新配制两种饱和溶液进行实验，实验记录如下表。编号饱和(NH4)2Fe(SO4)2溶液饱和碘水石蜡油操作KSCN溶液现象211滴5mL1mL不加热1滴无明显现象221滴5mL1mL加热一段时间后冷却1滴无明显现象(1)研究小组同学根据所查阅资料写出的Fe3＋与I－反应的离子方程式为_________________________________________________。(2)实验2中，加入石蜡油的目的是______________________________________________________________________________。(3)小组同学做出推断：反应速率不是导致实验1中溶液未变红的主要原因，他们的理由是_________________________________________________________________________________________。Ⅱ.查阅资料，继续探究。(资料)AgSCN为不溶于水的白色固体。实验3：如图2(4)试管a的实验现象说明滤液1中含有________。(5)试管b中，加入KSCN溶液后所产生实验现象的原因是____________________________________________________________________________________________________________。(6)甲同学对实验3提出了质疑，认为其实验现象并不能证明I2氧化了Fe2＋。他提出如下假设：ⅰ.可能是AgNO3氧化了Fe2＋；ⅱ.可能是空气中的O2氧化了Fe2＋。他设计、实施了实验4，实验记录如下表。编号实验操作实验现象4在试管中加入1滴0.2mol·L－1(NH4)2Fe(SO4)2溶液，5mL蒸馏水，1滴试剂a，一段时间后加入1滴KSCN溶液溶液不变红①试剂a是________________________；②依据实验4，甲同学做出判断：_________________________。(7)根据实验1～4所得结论是_____________________________________________________________________________。解析：Ⅰ.(1)Fe3＋具有强氧化性，I－具有还原性。Fe3＋与I－发生氧化还原反应的离子方程式为2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2。(2)实验2中，石蜡密度小不溶于水，加入石蜡油后浮在水面隔绝空气中的O2，防止O2氧化Fe2＋。(3)小组同学做出推断：反应速率不是导致实验1中溶液未变红的主要原因，他们的理由是采取了增大反应物浓度、升高温度的措施增大化学反应速率，但溶液仍未变红。Ⅱ.(4)试管a的加入1滴KSCN溶液变红色说明含有Fe3＋。(5)试管b加入KSCN后，Fe3＋先与SCN－反应生成Fe(SCN)3，溶液变红；Ag＋与SCN－反应生成AgSCN，使平衡：Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3逆向移动，红色褪去，产生白色沉淀。(6)①需要验证是否是AgNO3氧化了Fe2＋，所以试剂a是0.1mol·L－1AgNO3溶液。②依据实验4，甲同学做出判断假设ⅰ、ⅱ均不成立。(7)根据实验1～4所得结论是实验1溶液未变红是因为2Fe2＋＋I22Fe3＋＋2I－的限度很小，溶液中Fe3＋浓度太低，未能检出。答案：Ⅰ.(1)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2(2)隔绝空气中的O2，防止O2氧化Fe2＋(3)实验2中，采取了增大反应物浓度、升高温度的措施增大化学反应速率，但溶液仍未变红Ⅱ.(4)Fe3＋(5)加入KSCN后，Fe3＋先与SCN－反应生成＋3SCN－Fe(SCN)3逆向移动，红色褪去，产生白色沉淀(6)①0.1mol·L－1AgNO3溶液②假设ⅰ、ⅱ均不成立(7)实验1溶液未变红是因为2Fe2＋＋I22Fe3＋＋2I－的限度很小，溶液中Fe3＋浓度太低，未能检出12．(2020·北京市第一五六中学模拟)某小组探究清洗试管(内壁附着银镜)的反应原理，进行下列实验。请回答下列问题：Ⅰ.初步探究。(1)将稀硝酸加入附着银镜的试管中，记录现象如下：实验Ⅰ实验操作实验现象银镜上出现气泡，在液面下方为无色气体，在试管口附近……；试管内壁上的银逐渐溶解①补全反应中的实验现象___________________________；②实验Ⅰ中银镜消失发生反应的化学方程式为____________________________________________________________________。(2)为消除实验Ⅰ中氮氧化物的污染，将过氧化氢溶液加入附着银镜的试管中。实验Ⅱ实验操作实验现象剧烈反应，有大量无色气体产生，该气体可以使带火星的木条复燃；试管内壁上的银逐渐溶解①由现象推测H2O2将Ag氧化为Ag＋，但通过实验排除了这种可能。该实验方案是在反应后的液体中，加入________________；②查阅资料发现：该实验中银镜溶解后最终产物为颗粒很小(直径在1～100nm之间)的Ag，其分散在液体中，肉眼无法识别。该同学通过实验证实了这种可能性。他的操作及现象是____________________________________________________________________；③写出该实验Ⅱ中发生反应的化学方程式_