2012高考化学实验专题8：实验设计评价

2012高考化学实验专题8：实验设计评价

‎2013高考化学实验专题8：实验设计评价 ‎1.下列实验设计和结论相符的是 A.将碘水倒入分液漏斗，加适量乙醇，振荡后静置，可将碘萃取到乙醇中 B.某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，该气体水溶液一定显碱性 C.某无色溶液中加Ba(NO3)2溶液，再加入稀盐酸，沉淀不溶解，则原溶液中一定有SO42-‎ D.在含FeCl2杂质的FeCl3溶液中通足量Cl2后，充分加热，除去过量的Cl2，即可得到较纯净的FeCl3溶液 ‎2.用右图所示实验装置(夹持仪器已略去)探究铜丝与过量浓硫酸的反应。下列实验不合理的是 A.上下移动①中铜丝可控制SO2的量 B.②中选用品红溶液验证SO2的生成 C.③中选用NaOH溶液吸收多余的SO2‎ D.为确认CuSO4生成,向①中加水，观察颜色 ‎3.某钠盐溶液中可能含有NO2-、SO42-、SO32-、CO32-、Cl-、I-等阴离子。某同学取5份此溶液样品，分别进行了如下实验：‎ ‎①用pH计测得溶液pH大于7‎ ‎②加入盐酸，产生有色刺激性气体 ‎③加入硝酸酸化的AgNO3溶液产生白色沉淀，且放出有色刺激性气体 ‎④加足量BaCl2溶液,产生白色沉淀,该沉淀溶于稀硝酸且放出气体,将气体通入品红溶液,溶液不褪色.‎ ‎⑤加足量BaCl2溶液,产生白色沉淀,在滤液中加入酸化的(NH4)2Fe(SO4)溶液,再滴加KSCN溶液,显红色 该同学最终确定在上述六种离子中公含NO2-、CO32-、Cl-三种阴离子。请分析，该同学只需要完成上述哪几个实验，即可得出此结论。‎ A. ①②④⑤ B. ③④ C. ③④⑤ D. ②③⑤‎ ‎4. Cu+在酸性溶液中不稳定，可发生自身氧化-还原反应生成Cu2+和Cu。现有浓硫酸、浓硝酸、稀硫酸、稀硝酸、FeCl3稀溶液及pH试纸，而没有其它试剂。简述如何用最简便的实验方法来检验CuO经氢气还原所得到的红色产物中是否含有碱性氧化物Cu2O。 ‎ ‎ ‎ ‎5.实验室可用氯气与金属铁反应制备无水三氯化铁，该化合物是棕红色、易潮解，‎100℃‎左右时升华。下图是两个学生设计的实验装置、左边的反应装置相同，而右边的产品收集装置则不同，分别如(I)和(II)所示。试回答：‎ ‎(1).B中反应的化学方程式为： ;‎ ‎(2).D中的反应开始前，需排除装置中的空气，应采取的方法是: 。‎ ‎(3).D中反应化学方程式为： 。‎ ‎(4).装置(I)的主要缺点是： 。‎ ‎(5).装置(II)的主要缺点是： 。‎ 如果选用此装置来完成实验，则必须采取的改进措施是： 。‎ ‎6.某学生课外活动小组利用右图所示装置分别做如下实验：‎ ‎(1).在试管中注入某红色溶液，加热试管，溶液颜色逐渐变浅，冷却后恢复红色，则原溶液可能是 溶液：加热时溶液由红色逐渐变浅的原因是： 。‎ ‎(2).在试管中注入某无色溶液，加热试管，溶液变为红色，冷却后恢复无色，则此溶液可能是 溶液；加热时溶液由无色变为红色的原因是： 。‎ ‎7.用下列仪器、药品验证由铜和适量浓硝酸反应产生的气体中含NO(仪器可选择使用，N2和O2的用量可自由控制)。 ‎ 已知：①NO+NO2+2OH-→2NO+H2O②气体液化温度：NO2：‎21℃‎，NO：‎‎-152℃‎ 试回答：(1)仪器的连接顺序(按左→右连接，填各接口的编号)为 ‎ ‎(2)反应前先通入N2目的是 ‎ ‎(3)确认气体中含NO的现象是 ‎ ‎(4)装置F的作用是 ‎ ‎(5)如果O2过量，则装置B中发生反应的化学方程式为： ‎ ‎8.用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。‎ 方法一：用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。‎ ‎(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入 。‎ ‎(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用 的方法。‎ ‎(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是 。‎ 方法二：在如图装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。‎ ‎(1)在试管Ⅰ里加入的试剂是 。‎ ‎(2)在试管Ⅱ里加入的试剂是 。‎ ‎(3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是 。‎ 水，重结晶 ‎(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是 。‎ ‎9.海水的综合利用可以制备金属镁，其流和如下图所示：‎ 海水 粗盐 母液 精盐 Mg(OH)2‎ MgCl2•6H2O MgCl2‎ Mg 贝壳 CaO 石灰乳 蒸发 盐酸 浓缩 脱水 电解 ‎ 煅烧 水 ‎(1)若在空气中加热MgCl2•6H2O，生成的是Mg(OH)Cl或MgO，写出相应反应的化学方程式 ‎ ‎ 用电解法制取金属镁时，需要无水氧化镁。在干燥的HCl气流中加热MgCl2•6H2O时，能得到无水MgCl2，其原因是 ‎ ‎(2)Mg(OH)2沉淀中混有的Ca(OH)2应怎样除去？写出实验步骤。‎ ‎ ‎ ‎(3)实验室时将粗盐制成精盐的过程中，在溶解.过滤.蒸发三个步骤的操作中都要用到玻璃棒，分别说明在这三种情况下使用玻璃棒的目的：‎ 溶解时： ‎ 过滤时： ‎ 蒸发时： ‎ ‎10.有两个实验小组的同学为探究过氧化钠与二氧化硫的反应，都用如下图所示的装置进行实验。通入SO2气体，将带余烬的木条插入试管C中，木条复燃。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)第1小组同学认为Na2O2与SO2反应生成了Na2SO3和O2，该反应的化学方程式是： ‎ ‎(2)请设计一种实验方案证明Na2O2与SO2反应生成的白色固体中含有Na2SO3。 ‎ ‎(3)第2小组同学认为Na2O2与SO2反应除了生成Na2SO3和O2外，还有Na2SO4生成。为检验是否有Na2SO4生成，他们设计了如下方案：‎ 白色 沉淀 将B中反应后的固体溶解于水 BaCl2溶液 ‎ 稀硝酸 仍有部分白色沉淀不溶解，证明有Na2SO4生成 ‎ 上述方案是否合理? 。请简要说明两点理由： ① ；② 。‎ ‎11.某兴趣小组设计出如右图所示装置来改进教材中“铜与硝酸反应”实验，以探究化学实验的绿色化。‎ ‎(1)实验前，关闭活塞b，试管d中加水至浸没长导管口，塞紧试管c和d的胶塞，加热c。其目的是 。‎ 方案 反应物 甲 Cu、浓HNO3‎ 乙 Cu、稀HNO3‎ 丙 Cu、O2、稀HNO3‎ ‎(2)在d中加适量NaOH溶液，c中放一小块铜片，由分液漏斗a向c中加入2 mL浓硝酸。c中反应的化学方程式是 。再由a向e中加2 mL蒸馏水，c中的实验现象是 。‎ ‎(3)题27表是制取硝酸铜的三种方案，能体现绿色化学理念的最佳方案是 。理由是 。‎ ‎(4)该小组还用上述装置进行实验证明氧化性KMnO4＞Cl2＞Br2‎ ‎。操作步骤为 ，实验现象为 ；但此实验的不足之处是 。‎ ‎12.某实验小组利用如下装置(部分固定装置略)制备氮化钙(Ca3N2)，并探究其实验式。‎ ‎(1)按图连接好实验装置。检查装置的气密性，方法是 。‎ ‎(2)反应过程中末端导管必须插入试管A的水中，目的是 。‎ ‎(3)制备氮化钙的操作步骤是：①打开活塞K并通入N2；②点燃酒精灯，进行反应；③反应结束后， ；④拆除装置，取出产物。‎ ‎(4)数据记录如下：‎ 空瓷舟质量m0/g 瓷舟与钙的质量m1/g 瓷舟与产物的质量m2/g ‎14.80‎ ‎15.08‎ ‎15.15‎ ‎① 计算得到实验式CaxN2，其中x= 。‎ ‎② 若通入的N2中混有少量O2，请比较x与3的大小，并给出判断依据： 。‎ ‎13.已知氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜，用示意图中的装置可以实现该反应。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)A中加入的物质是______________________________________.‎ 发生反应的化学方程式是______________________________________;‎ ‎(2)B中加入的物质是____________，其作用是________________________；‎ ‎(3)实验时在C中观察到得现象是______________________________，‎ 发生反应的化学方程式是_____________________________________；‎ ‎(4)实验时在D中观察到得现象是 ，‎ D中收集到的物质是_____________，检验该物质的方法和现象是____________________.‎ ‎14.某研究性学习小组在网上收集到如下信息：Fe(NO3)3溶液可以蚀刻银，制作美丽的银饰。他们对蚀刻银的原因进行了如下探究：‎ ‎【实验】制作银镜，并与Fe(NO3)3溶液反应，发现银镜溶解。‎ ‎(1)下列有关制备银镜过程的说法正确的是 。‎ a. 边振荡盛有2%的AgNO3溶液的试管，边滴入2%的氨水，至最初的沉淀恰好溶解为止 ‎ b．将几滴银氨溶液滴入2ml乙醛中 ‎ c．制备银镜时，用酒精灯的外焰给试管底部加热 ‎ d．银氨溶液具有较弱的氧化性 ‎ e．在银氨溶液配置过程中，溶液的pH增大 ‎【提出假设】‎ 假设1：Fe3+具有氧化性，能氧化Ag。‎ 假设2：Fe(NO3)3溶液显酸性，在此酸性条件下NO3-能氧化Ag。‎ ‎【设计实验方案，验证假设】‎ ‎(2)甲同学从上述实验的生成物中检验出Fe2+，验证了假设1的成立。请写出Fe3+氧化Ag的离子方程式：‎ ‎ 。‎ ‎(3)乙同学设计实验验证假设2，请帮他完成下表中内容（提示：NO3-在不同条件下的还原产物较复杂，有时难以观察到气体产生）。‎ 实验步骤(不要求写具体操作过程)‎ 预期现象和结论 ‎①‎ ‎②‎ 若银镜消失，假设2成立。‎ 若银不镜消失，假设2不成立。‎ ‎【思考与交流】‎ ‎(4)甲同学验证了假设1成立，若乙同学验证了假设2也成立，则丙同学由此得出结论：Fe(NO3)3溶液中的Fe3+和NO3-都氧化了Ag。你是否同意丙同学的结论，并简述理由： 。‎ ‎15.工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：K^S*5U.C#O%‎ ‎[探究一]‎ ‎(1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中，10分钟后移人硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原因是 。K^S*5U.C#O%‎ ‎(2)另称取铁钉‎6.0g放入15.0ml．浓硫酸中，加热，充分应后得到溶液X并收集到气体Y。‎ ‎①甲同学认为X中除Fe3+外还可能含有Fe2+。若要确认其中的Fe2+，应先用 选填序号）。K^S*5U.C#O%‎ a．KSCN溶液和氯水 b．铁粉和KSCN溶液 c．浓氨水 d．酸性KMnO4溶液 ‎②乙同学取336ml（标准状况）气体Y通入足量溴水中，发生反应：Br2+SO2 +2H2O＝H2SO4 +2HBr然后加入足量BaCl2溶液，经适当操作后得干燥固体‎2.33g。由于此推知气体Y中SO2的体积分数为 。K^S*5U.C#O%‎ ‎[探究二]‎ 分析上述实验中SO2体积分数的结果，丙同学认为气体Y中还可能含量有H2和Q气体。为此设计了下列探究实验状置（图中夹持仪器省略）。‎ ‎(3)装置B中试剂的作用是 。‎ ‎(4)认为气体Y中还含有Q的理由是 （用化学方程式表示）。‎ ‎(5)为确认Q的存在，需在装置中添加M于 （选填序号）。‎ ‎ a． A之前 b．A-B间 c．B-C间 d．C-D间 ‎(6)如果气体Y中含有H2，预计实验现象应是 。‎ ‎(7)若要测定限定体积气体Y中H2的含量（标准状况下约有28ml H2），除可用测量H2体积的方法外，可否选用质量称量的方法？做出判断并说明理由 。‎ ‎16.实验室以含有Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、Br-等离子的卤水为主要原料制备无水CaCl2和Br2，流程如下：‎ 卤水 CaO 无水CaCl2‎ 上层溶液X 溶液W Cl2‎ 操作Ⅰ 下层溶液V 溶液Z 溶液Y 过滤 煅烧 酸化、结晶 高温脱水 过滤 贝壳 Br2‎ ‎(1)操作Ⅰ使用的试剂是______，所用的主要仪器名称是_______。‎ ‎(2)加入溶液W的目的是______。用CaO调节溶液Y的pH，可以除去Mg2+。由表中数据可知，理论上可选择的pH最大范围是_______。酸化溶液Z时，使用的试剂为_____。‎ 开始沉淀时的pH 沉淀完全时的pH Mg2+‎ ‎9.6‎ ‎11.0‎ Ca2+‎ ‎12.2‎ c(OH-) =1.8mol·L-1‎ ‎(3)实验室用贝壳与稀盐酸反应制备并收集气体，下列装置中合理的是______。‎ ‎(4)常温下，H2SO3的电离常数Ka1=1.2×10-2，Ka2=6.3×10-8；H2CO3的电离常数Ka1=4.5×10-7，Ka2=4.7×10-11。某同学设计实验验证H2SO3酸性强于H2CO3：将SO2和CO2气体分别通入水中至饱和，立即用酸度计测量溶液的pH，若前者的pH小于后者，则H2SO3酸性强于H2CO3。该实验设计不正确，错误在于________。‎ 设计合理实验验证H2SO3酸性强于H2CO3（简要说明实验步骤、现象和结论）。_______。‎ 仪器自选。‎ 供选择的试剂：CO2、SO2、Na2CO3、NaHCO3、Na2SO3、NaHSO3、蒸馏水、饱和石灰水、酸性KMnO4溶液、品红溶液、pH试纸。‎ 参考答案 ‎1—3 B D B ‎4取少量该红色产物放入稀硫酸，(振荡)若溶液变为蓝色，说明产物中有Cu2O；若溶液不变色，说明产物中无Cu2O。‎ ‎5（1）4HCl(浓)+MnO2MnCl2+Cl2+2H2O ；　或16HCl+2KMnO4＝2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O ‎（2）B中的反应进行一段时间后，看到共绿色气体充满装置，再开始加热D ‎ ‎（3）3Cl2 +2Fe2FeCl3 （2分）‎ ‎（4）导管易被产品堵塞，尾气排入空气，易造成环境污染 ‎ ‎（5）产品易受潮解 ；在瓶E和F之间连接装有干燥剂的装置；　　‎ ‎6（1）稀氨水和酚酞 ；　　稀氨水中的NH3气逸出，所以溶液的颜色变浅 ‎（2）溶有SO2的品红；　SO2气体逸出，品红溶液恢复红色 ‎ ‎7（1）1 5 4 10 11 6 7 2 （10和11可颠倒）[说明：错一个即不给分] ‎ ‎（2）驱赶装置中空气，防止反应产生的NO被氧化 ‎ ‎（3）通入O2后装置（D）中有红棕色气体生成 ‎ ‎（4）分离NO和NO2（或使NO2液化）[说明：其它合理回答都给分] ‎ ‎（5）4NO2+O2+4NaOH→4NaNO3+2H2O ‎8方法一 （1）稀H2SO4 铁屑；（2）煮沸；（3）避免生成的 Fe(OH)2沉淀接触O2‎ 方法二 （1）稀 H2SO4 铁屑；（2）NaOH溶液 ‎ （3）检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度。当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹。‎ ‎ （4）试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入。‎ ‎9（1）MgCl2•6H2O Mg(OH)Cl + HCl↑ + 5H2O↑‎ ‎ MgCl2•6H2O MgO + 2HCl↑ + 5H2O↑‎ ‎ 或 Mg(OH)Cl MgO + HCl↑‎ 在干燥的HCl气流中，抑制了MgCl2水解，且带走MgCl2•6H2O受热产生的水气，故能得到无水MgCl2‎ ‎（2）加入MgCl2溶液，充分搅拌，过滤，沉淀用水洗涤 ‎（3）搅拌，加速溶解；使待滤液体沿玻璃棒流入漏斗，防止外洒；搅拌，防止因局部过热液滴或晶体飞溅 ‎10(1)2Na2O2+2SO2=2Na2SO3+O2‎ ‎ (2)取白色固体，加稀硫酸，产生能使晶红溶液褪色的气体。‎ ‎ (3)不合理；稀硝酸能将亚硫酸钡氧化为硫酸钡；如果反应后的固体中还残留Na2O2，它溶于水后能将亚硫酸根氧化成硫酸根 ‎11(1)检查装置气密性。‎ ‎(2)Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O；反应变缓，气体颜色变淡。‎ ‎(3)丙；耗酸量最少，无污染。‎ ‎(4)向d中加入KBr溶液，c中加入固体KMnO4，由a向c中加入浓盐酸；c中有黄绿色气体产生，d中溶液变为黄棕色；没有处理尾气。‎ ‎12（1）关闭活塞K，微热反应管，试管A中有气泡冒出，停止加热。冷却后若末端导管中水柱上升且高度保持不变，则说明装置气密性良好。‎ ‎（2）防止反应过程中空气进入反应管；便于观察N2的流速 ‎（3）熄灭酒精灯，待反应管冷却至室温，停止通入N2，并关闭活塞K。‎ ‎（4）①2.80 ②O2和N2分别与等量的Ca反应，生成CaO的质量高于Ca3N2。若通入的N2中混有少量的O2，会导致计算出n(N)偏大，所以n(Ca)/n(N)<3/2，即x<3。‎ ‎13(1)固体NH4Cl 和 Ca(OH)2；2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+NH3↑+ H2O(合理答案给分)‎ ‎(2)碱石灰；干燥氨气或除去氨气中的水蒸汽。‎ ‎(3)黑色粉末逐渐变红；2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O ‎(4) 出现无色液体 氨水 ‎ 用红色石蕊试纸检验氨气，试纸变蓝 用无水硫酸铜检验水，无水硫酸铜变蓝 ‎14(1)ade (2)Fe3++Ag= Fe2++Ag+ (3)①将银镜在硝酸铜溶液中 实验步骤(不要求写具体操作过程)‎ 预期现象和结论 ‎①测定上述实验使用的Fe(NO3)3的PH ‎②配制相同PH的稀硝酸溶液并加入有银镜的试管内 若银镜消失，假设2成立。‎ 若银不镜消失，假设2不成立。‎ ‎(4)不同意，甲同学从上述实验的生成物中检验出Fe2+，说明Fe3+氧化了Ag，乙同学虽然验证了此条件下NO3-能氧化Ag，但在Fe(NO3)3氧化Ag时没有检验NO3-的还原产物。因此，不能确定NO3-是否氧化了Ag。‎ ‎15（1）铁钉表面被钝化（或其它合理答案）;（2）①d ②66.7%（或其它合理答案）;K^S*5U.C#O%‎ ‎（3）检验SO2是否除尽;（4）C+2H2SO4(浓) CO2↑+2SO2↑+2H2O;‎ ‎（5）c;（6）D中固体由黑变红和E中固体由白变蓝 ‎（7）否，用托盘天平无法称量D或E的差量；可，用分析天平称量D或E的差量 ‎16(1)四氯化碳；分液漏斗（2）除去溶液中SO42-；11.0≤pH≤12.2；盐酸（3）b、d ‎(4)用于比较pH的两种酸的物质的量浓度不相等 ‎ 三种参考方案如下：‎ ‎ 方案一：配制相同物质的量浓度的NaHSO3和NaHCO3溶液。用酸度计（或pH试纸）测两溶液的pH。前者的pH小于后者，证明H2SO3酸性强于H2CO3。‎ 方案二：将SO2气体依次通过NaHCO3（或Na2CO3）溶液、酸性KMnO4溶液、品红溶液、澄清石灰水。品红溶液不褪色，且澄清石灰水变浑浊，证明H2SO3酸性强于H2CO3。‎ 方案三：将CO2气体依次通过NaHSO3（或Na2SO3）溶液、品红溶液。品红溶液不褪色，证明H2SO3酸性强于H2CO3。‎