专题02-实验的基本操作与方案设计(湖南专用)(解析版)

专题02实验的基本操作与方案设计【母题来源】2021年高考湖南卷第3题【母题题文】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【试题解析】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。【命题意图】2021年湖南卷的第3题考查了实验设计方案的评价，把实验的基本操作、实验的反应原理和现象、混合物的分离与提纯等知识点结合到一起，侧重分析与实验能力的考查。【命题方向】高考仍然会以常见仪器的选用、实验基本操作为中心，围绕是什么、为什么和怎么做来重点考查实验基本操作的规范性和准确性；预计2022湖南高考会保持对传统知识点的考查，如常见气体实验室制法的反应原理，气体的净化、干燥、收集、尾气吸收，气密性检查等，仍然会注重对萃取、分液、过滤、蒸发等基本操作要领和容量瓶、滴定管等重要仪器用法的考查。将会以元素化合物的性质为基础，依托化学实验基本操作，如过滤、重结晶、萃取分液、蒸馏、洗气、干燥等，考查对离子、气体、有机物等的检验，要牢记物理及化学提纯方法，注意答题细节。【得分要点】实验题的答题基本流程：原理→反应物质→仪器装置→现象→结论→作用意义→联想。具体分析为：①实验是根据什么性质和原理设计的？实验的目的是什么？②所用各物质名称、状态、代替物(根据实验目的和相关的化学反应原理，进行全面的分析比较和推理，并合理选择)。③有关装置：性能、使用方法、适用范围、注意问题、是否有替代装置可用、仪器规格等。④有关操作：技能、操作顺序、注意事项或操作错误的后果。⑤实验现象：自下而上，自左而右全面观察。⑥实验结论：直接结论或导出结论。对实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确的判断。主要从以下几个方面考虑：①实验原理是否正确、可行；②实验操作是否完全、合理；③实验步骤是否简单、方便；④实验效果是否明显等。⑤反应原料是否易得、安全、无毒；⑥反应速率较快；⑦原料利用率以及合成物质的产率是否较高；⑧合成过程是否造成环境污染。⑨有无化学安全隐患，如倒吸、爆炸、吸水、泄漏、着火、溅液、破损等。常见易错的实验操作题举例分析如下：实验操作及现象结论判断解释（1）用铂丝蘸取某溶液进行焰色反应，火焰呈黄色一定是钠盐，该溶液中一定不含有K+错结论混淆了范围：NaOH焰色反应火焰也是黄色，检验钾要透过蓝色钴玻璃，透过蓝色钴玻璃呈现紫色说明含有钾元素，否则不含有（2）向乙醇中加入浓硫酸，加热，溶液变黑，将产生的气体通入酸性KMnO4溶液，溶液褪色该气体是乙烯错挥发的乙醇、乙烯、副反应生成的SO2都能使酸性KMnO4溶液褪色（3）向溶液X中滴加NaOH稀溶液，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸不变蓝溶液X中无N错NH3极易溶于水，在溶液中加入稀NaOH溶液，生成的氨水浓度小，不加热NH3不会挥发出来（4）用湿润的淀粉−碘化钾试纸检验气体Y，试纸变蓝该气体是Cl2错淀粉−碘化钾试纸检验的是具有强氧化性的气体，Y可能是Cl2，也可能是O3、NO2等气体（5）将某气体通入品红溶液中，品红褪色该气体一定是SO2错O3、Cl2也能使品红褪色（6）向溶液Y中滴加硝酸，再滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成Y中一定含有错溶液Y中可能含有Ag+；②若溶液Y中含有，滴加硝酸时能被氧化成，加入BaCl2也会有白色沉淀产生（7）向CH2CHCHO中滴入KMnO4酸性溶液，溶液褪色该有机物中含有碳碳双键错碳碳双键和醛基都能使酸性高锰酸钾褪色，故用KMnO4溶液无法证明分子中含有碳碳双键（8）蘸有浓氨水的玻璃棒靠近溶液X，有白烟产生X一定是浓盐酸错只要是挥发性的浓酸遇蘸有浓氨水的玻璃棒都能产生白烟，浓盐酸、浓硝酸都符合（9）在淀粉溶液中加入适量稀硫酸微热，向水解后的溶液中加入新制Cu(OH)2并加热，无砖红色沉淀说明淀粉未水解错稀硫酸在淀粉水解中作催化剂，在未中和硫酸的情况下加入的新制Cu(OH)2会与硫酸反应生成CuSO4，在加热时得不到沉淀，应该先加氢氧化钠中和硫酸后再加新制Cu(OH)2（10）向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色该溶液中一定含Fe2+正确Fe2+的检验方法正确（11）溴乙烷与NaOH溶液共热后，滴加AgNO3溶液，未出现淡黄色沉淀溴乙烷未发生水解错NaOH与AgNO3溶液反应生成的AgOH极不稳定，分解生成黄褐色的氧化银，干扰溴离子的检验（12）在硫酸钡沉淀中加入浓碳酸钠溶液充分搅拌后，取沉淀(洗净)放入盐酸中有气泡产生说明Ksp(BaCO3)<Ksp(BaSO4)错溶解度大的容易向溶解度小的物质转化；但Ksp相近时，溶解度小的也能向溶解度大的物质转化1．（2021·湖南高三其他模拟）下列实验装置能够达到相应实验目的的是A．装置甲制备Fe(OH)2B．装置乙检验乙醇与浓硫酸混合加热的产物中含有乙烯C．装置丙蒸发氯化铁溶液制备氯化铁晶体D．装置丁用苯萃取碘水中的碘单质，从下口放出有机层【答案】A【详解】A．反应开始时，打开止水夹，Fe与稀硫酸反应产生，通过导气管进入试管b，把NaOH溶液中溶解的空气及溶液上方的空气都由试管b的支管排出，待反应较缓时，夹住止水夹，试管a中继续产生，产生的压力将含的溶液由试管a压入试管b中的NaOH溶液中，产生白色的沉淀，故A正确；B．乙醇与浓硫酸混合加热，会发生副反应产生气体，与挥发出的乙醇均能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故B错误；C．氯化铁是挥发性酸对应的盐，加热过程中氯化铁会发生水解形成和HCl，HCl会不断挥发，促进氯化铁水解，则最终得不到氯化铁晶体，故C错误；D．碘单质在苯中的溶解度大于在水中的溶解度，可以用苯萃取碘水中的碘单质，但是苯的密度小于水，应将水层从下口放出，有机层从上口倒出，故D错误；故选A。2．（2021·湖南永州市·高三其他模拟）实验室以碳化铝(含少量C和)和盐酸为原料在室温下反应制取甲烷并获得，下列图示装置不能达到相应实验目的的是已知：。A．制取B．收集C．滤去不溶物D．制得【答案】D【详解】A．碳化铝和盐酸为原料在室温下反应制取甲烷，装置符合要求，选项A能达到实验目的；B．甲烷的密度小于空气，不与空气中的成分反应且不造成污染，可以用向下排空气法收集，选项B能达到实验目的；C．滤去不溶物时可通过过滤完成，实验操作正确，选项C能达到实验目的；D．含的滤液在蒸发结晶过程中不断水解并挥发出HCl，最终得到碱式氯化铝、或其分解产物，应在HCl气流中加热，选项D不能达到实验目的。答案选D。3．（2021·湖南高三其他模拟）下列实验能达到预期目的的是选项实验内容实验目的A向1mL0.2NaOH溶液中滴入2滴0.1溶液，产生白色沉淀后，再滴加2滴0.1溶液，又生成红褐色沉淀证明在相同条件下，溶解度B向溶液中滴入稀盐酸，边滴加，边振荡制备硅酸胶体CpH相等的两种一元碱溶液混合后，pH不变证明两种碱均为强碱D用玻璃棒蘸取浓氨水点到红色石蕊试纸上，试纸变蓝色证明氨水显碱性【答案】D【详解】A．向1mL0.2NaOH溶液中滴入2滴0.1溶液，NaOH过量，再滴加2滴0.1溶液，又生成红褐色沉淀，不能得出此结论，选项A错误；B．制备硅酸胶体应用酚酞作指示剂，然后将盐酸加入到溶液中，边加边振荡，至溶液红色变浅并接近消失时停止，静置，选项B错误；C．根据弱碱的电离常数的表达式，pH相同的两种一元碱溶液混合后，不变化，pH不变，不能证明两种碱均为强碱，选项C错误；D．能使红色石蕊试纸变蓝色的溶液显碱性，选项D正确。答案选D。4．（2021·湖南永州市·高三三模）下列实验操作正确的是A．将MgCl2溶液加热蒸干以制备无水MgCl2B．金属钠可保存在煤油、四氯化碳等有机溶剂中C．常压蒸馏时，加入液体的体积不超过蒸馏烧瓶容积的三分之二D．用标准HCl溶液滴定NaHCO3溶液来测定其浓度，选择酚酞为指示剂【答案】C【详解】A．MgCl2溶液加热蒸干生成Mg(OH)2，故A错误；B．金属钠的密度比四氯化碳小，钠不能保存在四氯化碳中，故B错误；C．常压蒸馏时，加入液体的体积不超过蒸馏烧瓶容积的三分之二，故C正确；D．NaHCO3溶液本身呈碱性，滴定终点因溶有碳酸呈弱酸性，选择甲基橙为指示剂，故D错误；选C。5．（2021·湖南长沙市·长沙一中）下列实验操作或实验仪器使用错误的是A．实验室所用的FeSO4溶液、氯水一般需现用现配B．酸碱中和滴定接近终点时，用蒸馏水冲洗锥形瓶内壁C．常压蒸馏时，加入液体的体积要控制在蒸馏烧瓶容积的~之间D．制备硝基苯和制备乙酸乙酯均需使用温度计控制温度【答案】D【详解】A．FeSO4中Fe2＋溶液被氧气氧化，氯水中的HClO见光容易分解，故易发生变质，所以实验室使用时一般现用现配，A正确；B．中和滴定振荡锥形瓶时，部分液体会沾在锥形瓶内壁，用水冲洗可将未反应的溶液冲入锥形瓶中，B正确；C．为保证液体沸腾时，不会冲出，蒸馏时液体体积一般控制在~之间，C正确；D．制备乙酸乙酯不需要温度计，D错误；答案选D。6．（2021·湖南高三二模）用下列装置能达到有关实验目的的是A．用甲图装置比较NaHCO3和Na2CO3的热稳定性B．用乙图装置制取金属锰C．用丙图装置可以除去淀粉溶液中的少量NaClD．用丁图装置从氯化钠溶液中获得氯化钠晶体【答案】B【详解】A应将NaHCO3和Na2CO3盛放的位置对调，选项A错误；B.通过铝热反应可以制取铁、锰等金属，选项B正确；C.淀粉溶液是胶体，所以除去淀粉溶液中的少量NaCl应用渗析的方法，而不能用分液的方法，选项C错误；D.从氯化钠溶液中获得氯化钠晶体用的方法是蒸发结晶，应用蒸发皿，而不是坩埚，选项D错误。答案选B。7．（2021·湖南怀化市·高三一模）下列实验能达到实验目的的是选项ABCD实验实验目的证明非金属性分离溴苯测定中和热证明【答案】B【详解】A．盐酸具有挥发性，烧杯中可能是挥发出来的氯化氢与硅酸钠发生反应设工程硅酸，故无法证明碳与硅的非金属性，故A错误；B．溴苯的密度比水大且与水不互溶，故可以用分液的方法分离，故B正确；C．缺少环形玻璃搅拌棒，其作用是使酸碱完全反应，故C错误；D．因加入的硝酸银是足量的，若有银离子剩余，可能银离子和碘离子直接结合生成碘化银沉淀，故无法证明，故D错误；故选B。8．（2021·湖南岳阳市·高三二模）下列图示的实验或操作正确的是ABCD分离甲苯和水浓硫酸的稀释除去CO中的CO2萃取振荡时放气【答案】C【详解】A.分离甲苯和水，采用蒸馏的方法，但温度计应插在蒸馏烧瓶支管口，A项错误；B.容量瓶不能用来直接稀释硫酸，B项错误；C.除去CO中的CO2，可采用NaOH溶液洗气的方法，C项正确；D.萃取振荡时倒转漏斗，漏斗颈斜向上，D项错误；答案选C。9．（2021·湖南高三其他模拟）用下列实验装置进行相应实验(夹持装置未画出)，说法不正确的是A．图1装置检验出有CO生成，能证明焦炭与二氧化硅发生了反应B．图2可用作少量氨气的尾气吸收装置C．图3装置可以除去SO2中的少量HClD．图4关闭活塞K，从a处加水可检验装置气密性【答案】A【详解】A．在空气不足的情况下，焦炭和空气中的氧气也能反应生成一氧化碳，A错误；B．氨气极易溶于水，吸收时需要防止倒吸，B正确；C．亚硫酸氢钠能与氯化氢反应生成二氧化硫，不能与二氧化硫反应，C正确；D．关闭活塞后加入水形成了封闭体系，若右侧水面比左侧高，且一段时间不改变则可说明气密性良好，D正确；故选A。10．（2021·湖南永州市·高三二模）下列实验操作和现象与实验结论一定正确的是实验操作和现象实验结论A加入少量硫酸铜可加快锌与稀硫酸的反应速率Cu2＋是该反应的催化剂B向溶液X中滴加NaOH稀溶液，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸不变蓝无法证明溶液X中是否存在NHC将苯加入到橙色的溴水中，充分振荡后静置，下层液体几乎无色苯与Br2发生了取代反应D向淀粉水解后的溶液中加入碘水，溶液变蓝色淀粉没有水解【答案】B【详解】A．在锌与稀硫酸反应时加入少量硫酸铜可加快反应速率，是因为锌与Cu2+发生置换反应生成Cu，Zn-Cu与硫酸形成微型原电池加快了反应速率，A正确；B．检验时，应取少量溶液于试管中，向溶液加入NaOH溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝则证明有，选项中的操作无加热，B错误；C．苯是常用的萃取剂，可以将溴水中的溴萃取出来，使下层水层颜色变浅或无色，而不是发生了取代反应，C错误；D．淀粉水解后的溶液中，淀粉含量减少，并非没有淀粉，D错误；故选B。11．（2021·湖南高三零模）下列实验操作规范且能达到目的的是ABCD溶液的配制氯气的净化氨气的收集沉淀的过滤【答案】C【详解】A．配制一定物质的量浓度溶液转移溶液时需要玻璃棒引流，故A不选；B．除去氯气中的氯化氢和水杂质，先通入饱和食盐水，除去氯化氢，再通入浓硫酸，除去水，得到干燥纯净的氯气，故B不选；C．氨气的密度小于空气的密度，用向上排空气法收集气体，试管口塞一团棉花，防止氨气与空气对流，故C选；D．沉淀过滤时漏斗的下端要紧靠烧杯的内壁，故D不选；故选：C。12．（2021·河南新乡市·新乡县一中高三其他模拟）下列实验装置或操作与实验目的相符的是A．除去工业乙醇中的杂质B．分离乙酸乙酯和饱和碳酸钠溶液C．制备氢氧化铁胶体D．证明溶解度：AgCl>AgBr>AgI【答案】B【详解】A．蒸馏装置温度计水银球要在蒸馏烧瓶支管口附近，A错误。B．乙酸乙酯和饱和Na2CO3溶液不互溶，可用分液的方法分离，B正确；C．制备氢氧化铁胶体，应将几滴饱和FeCl，溶液滴入沸水中，C错误；D．向AgCl悬浊液中加入NaBr若生成淡黄色沉淀，可以证明溶解度：AgCl＞AgBr。由于氯化银悬浊液中不确定氯化银的量，溴化钠和碘化钠的物质的量浓度也没有确定，无法判断第一步中氯化银是否完全转化为溴化银，也无法判断第二步哪种物质与碘化钠反应，由此溶解度AgCl与AgI、AgBr与AgI，不能比较大小，D错误；综上所述答案为B。13．（2021·阜新市第二高级中学高三其他模拟）下列实验方案能达到实验目的的是选项实验方案实验目的A甲烷与氯气在光照下反应后的混合气体能使湿润的蓝色石蕊试纸变红验证一氯甲烷具有酸性B将纯净的SO2通入紫色石蕊试液中，观察颜色变化验证SO2的漂白性C向硫酸酸化的H2O2溶液中滴入Fe(NO3)2溶液，溶液变黄验证氧化性：H2O2>Fe3+D向蔗糖溶液中加入几滴稀硫酸，水浴加热几分钟，冷却后向其中加入足量稀NaOH溶液，再加入新制的银氨溶液，并水浴加热，产生了银镜蔗糖水解产物具有还原性【答案】D【详解】A．甲烷与氯气光照条件下生成含有一氯甲烷和HCl等的混合物，使湿润的蓝色石蕊试纸变红不是一氯甲烷，是HCl，A错误；B．SO2的漂白性应用品红溶液验证，使酸性高锰酸钾褪色是它的还原性，B错误；C．硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性，对实验有干扰，无法判断H2O2、Fe3+的氧化性强弱，C错误；D．题给实验操作可以产生银镜，利用银镜反应可以检验蔗糖水解产物的还原性，D正确；故选D。14．（2021·天津高三三模）用下列实验装置进行相关实验，能达到实验目的的是A．用甲装置接收石油分馏实验中所得的馏分B．用乙装置测量H2O2的分解速率C．用丙装置制取并观察Fe(OH)2沉淀D．用丁装置测量用MnO2和浓盐酸共热制得Cl2的体积【答案】D【详解】A．甲装置为密闭装置，蒸馏时气体压强增大，可能引起爆炸等事故，故A错误；B．用乙装置进行实验时，反应产生的氧气会从长颈漏斗中逸出，故B错误；C．丙装置无法使生成的硫酸亚铁溶液与氢氧化钠溶液混合，不能制取氢氧化亚铁，故C错误；D．氯气在饱和食盐水中溶解度小，丁装置可以根据排出水的量测量生成氯气的体积，故D正确；故选：D。15．（2021·广东佛山市·石门中学高三其他模拟）下列实验操作能达到实验目的的是实验操作实验结论A向NaBr溶液中滴入少量氯水和CCl4，振荡、静置，溶液下层呈橙红色Cl2氧化性强于Br2B向某溶液中加入硝酸酸化的BaCl2溶液，生成白色沉淀该溶液中含SOC向Na2S溶液中滴加盐酸产生臭鸡蛋气味的气体，Cl的非金属性比S强D常温下，测得Mg(OH)2饱和溶液pH大于Al(OH)3饱和溶液pH碱性：Mg(OH)2>Al(OH)3，金属性：Mg>Al【答案】A【详解】A．发生的反应为2Br-+Cl2=2Cl-+Br2，可推出Cl2氧化性强于Br2，故A正确；B．加入硝酸酸化的BaCl2溶液，生成白色沉淀，也可能含有SO，故B错误；C．反应生成硫化氢，且酸为无氧酸，不能比较非金属性，故C错误；D．溶解度不同，饱和溶液的浓度不同，不能测定饱和溶液的pH比价碱性及金属性，故D错误；答案选A。16．（2021·天津高三三模）以下实验设计能达到实验目的的是实验目的实验设计A．检验火柴头中氯元素的存在将火柴头浸于水中，片刻后取少量溶液于试管中，只需加AgNO3溶液、稀硝酸B．制备无水AlCl3蒸发Al与稀盐酸反应后的溶液C．重结晶提纯苯甲酸将粗品水溶、过滤、蒸发、结晶D．鉴别NaBr和KI溶液分别加新制氯水后，用CCl4萃取【答案】D【详解】A．火柴头中含有氯酸钾，无法用硝酸酸化的硝酸银检验氯酸根离子，故A不能达到实验目的；B．直接蒸发Al与稀盐酸反应生成的AlCl3溶液，铝离子发生水解，最终得到的是Al(OH)3，不能达到实验目的；C．重结晶法提纯苯甲酸的方法是：将粗品水溶，趁热过滤，滤液冷却结晶即可；故C无法达到实验目；D．NaBr和NaI都能与氯水反应生成对应的单质，再用四氯化碳萃取，颜色层不同，NaBr的为橙红色，KI的为紫红色，故D能达到实验目。故选D。17．（2021·天津南开区·南开中学高三三模）下列实验操作能达到预期实验目的的是选项目的操作A比较S与Cl元素非金属性强弱测定等浓度Na2S、NaCl溶液的pHB制取硅酸胶体向饱和硅酸钠溶液中加入过量浓盐酸C检验某溶液中是否含有Fe2+取少量溶液于试管中，滴加K3[Fe(CN)6]溶液D除去Na2CO3溶液中的NaHCO3向溶液中通入足量CO2【答案】C【详解】A．测定等浓度Na2S、NaCl溶液的pH，可比较氢化物的酸性，但不能比较元素非金属性强弱，应该通过比较元素的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱判断，A错误；B．饱和硅酸钠溶液中加入过量浓盐酸，会生成硅酸沉淀，但不能制备胶体，B错误；C．Fe2+与K3[Fe(CN)6]溶液反应生成蓝沉淀，因此该操作可检验溶液中是否含有Fe2+，C正确；D．碳酸钠与二氧化碳反应产生碳酸氢钠，不能除杂，应加适量NaOH溶液，D错误；故选C。18．（2021·湖南长沙市·长沙一中）下列实验操作、实验现象及解释或结论都正确且有因果关系的是选项实验操作实验现象解释或结论A工业上用SiO2与焦炭在高温条件制备粗硅生成可燃性气体，得到黑色固体粗硅非金属性：C>SiB常温下，用pH计分别测定等体积1mol·L-1CH3COONH4溶液和0.1mol·L-1CH3COONH4溶液的pH测得pH都等于7同温下，不同浓度的CH3COONH4溶液中水的电离程度相同C将金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸