重点05-化学实验方案的设计与评价专练(解析版)

重点5重点5化学实验方案的设计与评价根据化学实验的目的和要求，能做到：设计实验方案；正确选用实验装置；掌握控制实验条件的方法；预测或描述实验现象、分析或处理实验数据，得出合理结论；评价或改进实验方案；以上各部分知识与技能的综合应用。重点关注实验设计、评价或改进实验方案；控制变量的实验探究；实验数据的处理等。1．（2021年高考全国甲卷化学试题）实验室制备下列气体的方法可行的是气体方法A氨气加热氯化铵固体B二氧化氮将铝片加到冷浓硝酸中C硫化氢向硫化钠固体滴加浓硫酸D氧气加热氯酸钾和二氧化锰的混合物【答案】D【详解】A．氯化铵不稳定，加热易分解生成氨气和氯化氢，但两者遇冷又会化合生成氯化铵固体，所以不能用于制备氨气，A不可行；B．将铝片加到冷浓硝酸中会发生钝化现象，不能用于制备二氧化氮，B不可行；C．硫化氢为还原性气体，浓硫酸具有强氧化性，不能用浓硫酸与硫化钠固体反应制备该硫化氢气体，因为该气体会与浓硫酸发生氧化还原反应，C不可行；D．实验室加热氯酸钾和二氧化锰的混合物，生成氯化钾和氧气，二氧化锰作催化剂，可用此方法制备氧气，D可行；故选D。2．（2021年高考全国乙卷化学试题）在实验室采用如图装置制备气体，合理的是化学试剂制备的气体AB(浓)CD(浓)【答案】C【分析】由实验装置图可知，制备气体的装置为固固加热装置，收集气体的装置为向上排空气法，说明该气体的密度大于空气的密度；【详解】A．氨气的密度比空气小，不能用向上排空法收集，故A错误；B．二氧化锰与浓盐酸共热制备氯气为固液加热反应，需要选用固液加热装置，不能选用固固加热装置，故B错误；C．二氧化锰和氯酸钾共热制备氧气为固固加热的反应，能选用固固加热装置，氧气的密度大于空气，可选用向上排空气法收集，故C正确；D．氯化钠与浓硫酸共热制备为固液加热反应，需要选用固液加热装置，不能选用固固加热装置，故D错误；故选C。3．（北京市2021年高考化学试题）实验室制备下列气体所选试剂、制备装置及收集方法均正确的是气体试剂制备装置收集方法AO2KMnO4adBH2Zn+稀H2SO4beCNOCu+稀HNO3bcDCO2CaCO3+稀H2SO4bc【答案】B【详解】A．KMnO4是固体物质，加热分解产生O2，由于O2难溶于水，因此可以用排水方法或向上排空气的方法收集，故不可以使用a、d装置制取和收集O2，A错误；B．Zn与H2SO4发生置换反应产生H2，块状固体与液体反应制取气体，产生的H2难溶于水，因此可以用排水方法收集，故可以使用装置b、e制取H2，B正确；C．Cu与稀HNO3反应产生NO气体，NO能够与O2发生反应产生NO2气体，因此不能使用排空气的方法收集，C错误；D．CaCO3与稀硫酸反应产生的CaSO4、CO2气体，CaSO4微溶于水，使制取CO2气体不能持续发生，因此不能使用该方法制取CO2气体，D错误；故合理选项是B。4．（2021年湖南省普通高中学业水平选择性考试化学试题（湖南卷））下列实验设计不能达到实验目的的是实验目的实验设计A检验溶液中是否被氧化取少量待测液，滴加溶液，观察溶液颜色变化B净化实验室制备的气体依次通过盛有饱和溶液、浓的洗气瓶C测定溶液的pH将待测液滴在湿润的pH试纸上，与标准比色卡对照D工业酒精制备无水乙醇工业酒精中加生石灰，蒸馏【答案】C【详解】A.若Fe2+被氧化为Fe3+，Fe3+能与SCN-生成Fe(SCN)3，溶液变成血红色，能达到实验目的，故A不符合题意；B．实验室用浓盐酸和二氧化锰加热制氯气，先用饱和食盐水除去混有的氯化氢，再通过浓硫酸的洗气瓶干燥，能达到实验目的，故B不符合题意；C．用pH试纸测定NaOH溶液的pH不能润湿pH试纸，否则会因浓度减小，而影响测定结果，不能达到实验目的，故C符合题意；D．制取无水酒精时，通常把工业酒精跟新制的生石灰混合，加热蒸馏，能达到实验目的，故D不符合题意。答案选C。5．（2021·广西玉林·高三阶段练习）下列实验操作、现象与结论均正确的是选项实验操作实验现象实验结论A将稀硫酸与亚硫酸钠混合反应产生的气体通入品红溶液品红溶液褪色SO2能氧化品红B向碘水中加入CCl4，振荡、静置上层褪色，下层变紫碘在CCl4中的溶解度大于它在水中的溶解度C浓盐酸与石灰石反应放出的气体通入硅酸钠溶液产生白色沉淀酸性：H2CO3>H2SiO3D将NaOH溶液逐滴滴加到AlCl3溶液中至过量先产生白色胶状沉淀，后沉淀溶解Al(OH)3是两性氢氧化物【答案】B【详解】A．稀硫酸与Na2SO3反应生成SO2，SO2使品红褪色体现其漂白性，实验结论错误，A不符合题意；B．碘水中加入CCl4可萃取碘单质，由于CCl4密度比水大，故萃取后上层为水，无色，下层为碘的CCl4溶液，显紫色，B符合题意；C．浓盐酸与石灰石反应产生的CO2中混有挥发的HCl，HCl、H2CO3均可制备H2SiO3，故无法说明酸性：H2CO3＞H2SiO3，C不符合题意；D．AlCl3与NaOH反应生成Al(OH)3沉淀，Al(OH)3沉淀溶于NaOH溶液，但该实验并未验证Al(OH)3沉淀是否溶于酸，故不能说明Al(OH)3一定是两性氢氧化物，D不符合题意；故答案选B。6．（2021·广东·高三阶段练习）实验探究是化学发展的必要路径，下列为达到实验目的所用实验操作或原理解释存在错误的是实验目的实验操作原理解释A探究CO2有氧化性钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入盛满CO2的集气瓶中CO2被还原成碳单质B探究硫的酒精溶液属于胶体用激光笔照射硫的酒精溶液硫的酒精溶液中分散质粒子的直径在1～100nm之间C除去MgCl2酸性溶液中的Fe3+在加热搅拌的条件下向溶液中加入足量的MgCO3固体，过滤后，再向滤液中加入适量的稀盐酸Ksp：Mg(OH)2＞Fe(OH)3D探究温度对CH3COONa水解程度的影响用pH计测0.5mol/LCH3COONa溶液的pH随温度变化随温度升高，溶液中CH3COONa水解程度增大【答案】D【详解】A．该反应中，二氧化碳被还原为C单质，二氧化碳作氧化剂，说明二氧化碳具有氧化性，A不符合题意；B．用激光笔照射硫的酒精溶液，若产生丁达尔效应，说明硫的酒精溶液属于胶体，则硫的酒精溶液中分散质粒子的直径在1～100nm之间，B不符合题意；C．在加热搅拌的条件下加入碳酸镁除去三价铁离子，发生反应2Fe3++3MgCO3+3H2O=2Fe(OH)3+3Mg2++3CO2↑，说明氢氧化铁的溶解度小于碳酸镁，没有生成氢氧化镁，说明Ksp：Mg(OH)2＞Fe(OH)3，C不符合题意；D．随温度升高，溶液中CH3COONa水解程度增大，说明温度升高，CH3COONa的水解平衡正向移动，同时水的电离程度也增大，Kw增大，pH变化不能能探究温度对CH3COONa水解程度的影响，D符合题意；故选D。7．（2022·黑龙江·哈尔滨三中高三阶段练习）下列实验中，对应的实验以及结论都正确且两者具有因果关系的是选项实验A向2mL0.1mol/LNaOH溶液中滴加3滴0.1mol/LMgSO4溶液，再滴加0.1mol/LCuSO4溶液，先生成白色沉淀，后生成浅蓝色沉淀Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小B向某溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀原溶液中有Fe2+C向盛有高锰酸钾酸性溶液的试管中通入足量的乙烯后静置，溶液的紫色逐渐褪去，溶液分层乙烯发生了氧化反应D探究浓度对反应速率的影响，向2支盛有5mL不同浓度NaHSO3溶液的试管中同时加入2mL5%H2O2溶液，观察实验现象反应物浓度越大，反应速率越快【答案】B【详解】A．MgSO4不足量，CuSO4能与溶液中的NaOH直接反应生成Cu(OH)2，不能体现两种沉淀的转化，无法得出结论，描述错误，A不符题意；B．Fe2+遇[Fe(CN)6]3-会生成特有的蓝色沉淀，故K3[Fe(CN)6]溶液是鉴别Fe2+的专有试剂，描述正确，B符合题意；C．乙烯被酸性高锰酸钾溶液氧化，生成物是CO2，无难溶于水的有机物生成，液体不会分层，描述错误，C不符题意；D．该反应无明显现象，无法清晰分辨反应速率快慢，描述错误，D不符题意；综上，本题选B。8．（2021·广东茂名·高三阶段练习）由下列实验操作及现象不能得出相应结论的是实验操作现象结论A向KBr、KI混合溶液中依次加入少量氯水和，振荡，静置溶液分层，下层呈紫红色氧化性：B在火焰上灼烧搅拌过某无色溶液的铁丝火焰出现黄色溶液中含元素C用pH计测定pH：①溶液②溶液pH：①＞②酸性弱于D将一块未经打磨的铝片剪成相同的两小片，相同温度下分别投入5.0mL浓度均为2.0mol/L的溶液和溶液中溶液中无明显现象；溶液中反应剧烈，铝片表面有红色物质生成则能加速破坏铝片表面的氧化膜【答案】C【详解】A．向、混合溶液中依次加入少量氯水和，振荡，静置，溶液分层，下层呈紫红色，则是氯水将碘离子氧化得到碘单质，能得出氧化性：，故A不符合题意；B．在火焰上灼烧搅拌过某无色溶液的铁丝，火焰出现黄色，能推出溶液中含有钠元素，故B不符合题意；C．溶液与溶液浓度未知，不能通过的大小来分析与的酸性强弱，只有同浓度的两种溶液才能比较，故C符合题意；D．根据题意说明，两溶液的单一变量是阴离子的种类，从现象可说明能加速破坏铝片表面的氧化膜，故D不符合题意；故选C。9．（2021·辽宁·高三阶段练习）“侯氏制碱法”制备的原理为，实验室制备装置如图。下列说法错误的是A．装置a中仪器x的名称为蒸馏烧瓶B．装置b中球形干燥管的作用是防止倒吸C．装置c中橡胶管y的作用是平衡压强D．实验时应先打开，一段时间后再打开【答案】D【分析】由实验装置图可知，装置A中稀硫酸与碳酸钠反应制备二氧化碳气体，装置c中碱石灰与浓氨水反应制备氨气，装置b中二氧化碳与氨气、饱和食盐水反应制备碳酸氢钠，实验时，应先打开K2向饱和食盐水中通入氨气，形成氨化的饱和食盐水，增大二氧化碳的溶解度，再打开K1通入二氧化碳，利于碳酸氢钠的生成。【详解】A．由实验装置图可知，装置a中仪器x为蒸馏烧瓶，故A正确；B．氨气极易溶于水，为防止氨气溶于饱和食盐水时产生倒吸，应从球形干燥管中通入氨气，故B正确；C．由实验装置图可知，装置c中橡胶管y的作用是平衡压强，便于浓氨水顺利滴下，故C正确；D．由分析可知，实验时，应先打开K2向饱和食盐水中通入氨气，形成氨化的饱和食盐水，增大二氧化碳的溶解度，再打开K1通入二氧化碳，利于碳酸氢钠的生成，故D错误；故选D。10．（2021·江苏海门·模拟预测）氯化法制取FeCl3流程：以废铁屑和氯气为原料，在立式反应炉里反应，生成的氯化铁蒸气和尾气由炉的顶部排出，进入捕集器冷凝为固体结晶，实验室模拟该方法的装置如下图所示，下列说法不正确的是A．装置I反应的离子方程式为B．装置II洗气瓶中加入饱和氯化钠溶液除去Cl2中的少量HClC．装置IV洗气瓶中盛放的液体为浓盐酸D．装置V的作用是收集FeCl3【答案】C【分析】由实验装置可知，本实验用二氧化锰和浓盐酸反应制氯气，氯气经饱和食盐水和浓硫酸除杂后通入装有铁粉的硬质玻璃管中，在加热的条件下氯气和铁粉发生反应生成氯化铁蒸气，氯化铁蒸气随气流进入装置Ⅴ冷凝为固体；装置Ⅳ中装有浓硫酸，防止氯化铁发生潮解和水解；最后是尾气处理装置，防止污染空气。【详解】A．装置I中是浓盐酸和二氧化锰共同受热制取氯气，反应的离子方程式为，A正确；B．浓盐酸易挥发，制得的氯气含有杂质氯化氢，装置II洗气瓶中加入饱和氯化钠溶液除去Cl2中的少量HCl，B正确；C．装置IV洗气瓶的作用是防止水蒸气进入装置Ⅴ导致氯化铁发生潮解和水解，故其中应盛放浓硫酸，浓盐酸中的水蒸气可以逸出，达不到保护氯化铁的目的，C错误；D．装置V相当于捕集器，氯化铁蒸气在此冷凝为固体，故其作用是收集FeCl3，D正确；故选C。11．（2021·四川成都·一模）下列实验设计正确的是A．装置甲铝热反应 B．装置乙随关随停制氨C．装置丁形成喷泉且充满烧瓶 D．装置丁比较醋酸与硼酸酸性【答案】D【详解】A．装置甲铝热反应中还缺少氯酸钾，A错误；B．碱石灰易溶于水，因此不能达到随开随用、随关随停制氨气的目的，B错误；C．二氧化氮溶于水生成硝酸和NO，因此装置丁形成喷泉但不能充满烧瓶，C错误；D．醋酸与碳酸氢钠反应生成气体，而硼酸不能，由强酸制取弱酸的原理可知醋酸和硼酸的酸性强弱，D正确；答案选D。12．（2021·陕西汉中·一模）依据下列实验现象，得出的结论正确的是操作实验现象结论A向NaBr溶液中加入过量氯水，再加入淀粉—KI溶液溶液变蓝非金属性：Cl＞Br＞IBB向某无色溶液中滴加浓盐酸产生气体能使品红溶液褪色原溶液中不一定含有SO或HSOC向酸性KMnO4溶液中滴加较浓FeCl2溶液溶液紫色褪去Fe2+有还原性D在相同温度下，向1mL0.2mol·L-1NaOH溶液中滴入2滴0.1mol·L-1MgCl2溶液，再滴加2滴0.1mol·L-1CuSO4溶液先产生白色沉淀后出现蓝色沉淀Ksp[Mg(OH)2]＞Ksp[Cu(OH)2]【答案】B【详解】A．过量氯水会与KI反应，故产生的I2不一定是Br2与KI反应生成的，不能得到非属性：Br＞I，A错误；B．与盐酸反应生成能使品红溶液褪色的气体可能为氯气或二氧化硫，则原溶液中还可能含ClO-，B正确；C．较浓FeCl2溶液，酸性条件下，Cl-会与反应，使之褪色，所以KMnO4溶液褪色不一定是Fe2+与反应，C错误；D．NaOH溶液过量，MgCl2溶液，CuSO4溶液都是少量，所以先滴MgCl2溶液，后滴CuSO4溶液，先产生白色沉淀后产生蓝色沉淀，不能得出Ksp[Mg(OH)2]＞Ksp[Cu(OH)2]的结论，D错误；故答案选B。13．（2021·重庆·模拟预测）下列设计的实验装置或方案不能达到相应实验目的的是A．利用图装置探究乙醇的还原性B．利用图装置比较的催化效果好于C．利用图装置从溶液中提取晶体D．利用图装置量取的稀盐酸【答案】B【详解】A．Cu与氧气反应生成CuO，CuO氧化乙醇生成乙醛，观察固体颜色的变化可探究乙醇的还原性，A正确；

B．过氧化氢的浓度不同，且催化剂不同，两个变量，不能比较的催化效果好于，B错误；

C．为可溶性固体，且不水解，图中蒸发可从溶液中提取晶体，C正确；

D．滴定管的感量为，图中酸式滴定管可量取的稀盐酸，D正确；

故答案为：。14．（2021·四川达州·一模）除去下列物质中的杂质，所选的试剂与分离方法不能达到目的的是物质除杂试剂分离方法ANaCl溶液(I2)CCl4分液BCH3CH2OH(CH3COOH)NaOH溶液蒸馏CHCl(Cl2)饱和食盐水洗气DCaCO3(CaSO4)Na2CO3溶液过滤【答案】C【详解】A．碘微溶于水，易溶于四氯化碳，则向含有碘单质的氯化钠溶液中加入四氯化碳萃取后，分液可除去氯化钠溶液中混有的碘单质，故A不符合题意；B．向混有乙酸的乙醇溶液中加入氢氧化钠溶液，乙酸与氢氧化钠溶液反应生成沸点高的乙酸钠，蒸馏收集可以得到不含有乙酸的乙醇，故B不符合题意；C．氯化氢极易溶于水，氯气不溶于饱和食盐水，将含有氯气的氯化氢气体通入饱和食盐水会除去氯化氢气体，得到氯气，故C符合题意；D．硫酸钙微溶于水，碳酸钙难溶于水，则向含有硫酸钙的碳酸钙固体中加入碳酸钠溶液可以将溶度积大的硫酸钙转化为碳酸钙可以除去硫酸钙，故D不符合题意；故选C。15．（2021·新疆昌吉·三模）已知：普通铁＋水蒸气铁的氧化物＋氢气，铁的氧化物＋氢气“引火铁”＋水蒸气，其中“引火铁”为颗粒很细、反应活性很高的铁粉。某实验小组使用普通铁粉、20％的盐酸及其他试剂制备“引火铁”，装置图(铁架台、铁夹、铁网、石棉网、加热仪器等略去)如下：下列关于上述装置和实验的分析错误的是A．A、Ⅰ中加入普通铁粉，G中可加入碱石灰B．A中生成磁性氧化铁，E中生成“引火铁”C．需要加热的仪器只有A、ED．D用于收集氢气，F处的尾气中有氢气与水蒸气【答案】C【详解】A．I中加入普通铁粉，G是U形管，需要通过气体，不能用液体进行除杂干燥，可用碱石灰，A正确；B．磁性氧化铁是四氧化三铁，E中四氧化三铁与氢气生成“引火铁”，B正确；C．本实验中B装置也是需要加热的，目的是产生水蒸气，C错误；D．D用排水法收集氢气，F处的尾气中含有和水蒸气，D正确；故答案选C。16．（2021·浙江嘉兴·模拟预测）下列实验方案设计、现象与结论都正确的是实验目的方案设计现象和结论A检验火柴头上氯元素的存在摘下几根火柴头，将火柴头浸于水中，片刻后取少量溶液于试管中，加入稀酸化的溶液，充分振荡若产生白色沉淀，说明火柴头上含有氯元素B检验粉中是否含有取少量固体于试管中，加足量的硫酸铜溶液充分反应，过滤，取滤渣用稀硫酸溶解，将溶液分成两份：一份滴加几滴溶液，另一份滴加少量溶液若前者溶液变血红色，后者溶液紫色褪去，则固体中铁元素有、两种价态，说明固体中含有C检验淀粉水解程度淀粉溶液中加入稀硫酸，加热，冷却后再加入碘水向若溶液不变蓝，说明淀粉已完全水解D探究与的反应粉加入稀中，加热，再加入少量固体未加固体前，无明显现象；加入固体后，产生大量气泡，则说明起催化作用【答案】C【详解】A．氯酸钾与硝酸银不反应，应先灼烧后溶解，再加AgNO3、稀HNO3检验氯元素，故A错误；B．Fe与水蒸气高温反应生成铁的氧化物，且Fe可能过量，由操作和现象可知，溶于硫酸后溶液含铁离子、亚铁离子，但不能证明固体产物中铁元素有+2、+3两种价态，故B错误；C．淀粉遇碘变蓝，若溶液不变蓝，说明淀粉已完全水解，故C正确；D．Cu与稀硫酸不反应，且酸性溶液中硝酸根离子可氧化Cu，则加入KNO3固体后，产生大量气泡，与催化作用无关，故D错误；

故选：C。17．（2021·吉林·东北师大附中一模）过氧化钠与水反应后滴加酚酞，酚酞先变红后褪色。某小组欲探究其原因，进行如图所示实验。实验①取反应后溶液加入二氧化锰，立即产生大量气体；实验②③中红色均不褪色。下列分析错误的是A．实验①中产生的气体为O2B．实验①中MnO2为反应物C．实验②③可证明使酚酞褪色的不是氢氧化钠和氧气D．上述实验可说明过氧化钠与水反应可能生成了H2O2【答案】B【详解】A