中考化学实验方案的设计和评价专题导练含解析

中考化学实验方案的设计和评价专题导练含解析

‎2019年中考化学《实验方案的设计和评价》专题导练 ‎【巩固练习】‎ 一、选择题 (每小题只有一个选项符合题意)‎ ‎1.下列装置能达到对应实验目的是（　　）‎ A． B． 比较MnO 2和Fe 2O3的催化效果 制取并收集CO 2气体 C． D． 确认CO 2和NaOH已发生反应 形成蓝色喷泉 ‎2.从石灰浆抹的墙壁上掉下的一块白色固体，为探究其成分，进行如下实验：由此得出的结论正确是（　　）‎ 实验步骤 实验现象 ‎①将固体研磨成粉末状，加水搅拌，静置 固体没有全部溶解 ‎②取上层清液，滴加酚酞试液 溶液呈红色 ‎③取不溶物，滴加稀盐酸 有气泡产生 A．一定有CaCO3和Ca（OH）2‎ B．一定有Ca（OH）2，可能有CaCO3‎ C．只有CaCO3‎ D．一定有CaCO3，可能有Ca（OH）2‎ ‎3.下列是某化学兴趣小组设计的4个实验方案，其中方案一、方案二都合理的是（ ）‎ 选项 A B C D 实验目的 证明醋酸溶液呈酸性 检验氯离子 除去氯化钠溶液中的硫酸钠 检验长期露置的氧氧化钠溶液是否变质 方案一 加稀盐酸 滴加几滴酚酞试液观察是否变红 先加硝酸银溶液，再滴加稀硝酸 加入适量的硝酸钡溶液，过滤 方案二 用pH试纸检验溶液的pH 先加硝酸银溶液，再滴加稀盐酸 加入适量的氯化钡溶液，过滤 加澄清石灰水 二、填空题 ‎4.为了除去一氧化碳中混有的少量氧气，某同学设计了下图所示的这套装置（装置气密性良好）。‎ ‎ （1）他想用这套装置除去氧气的化学方程式是 。‎ ‎（2）老师认为他的实验设计不科学，请你指出存在的错误（任写一点） 。‎ ‎5.小丽同学欲通过实验证明“二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂”这一命题。她设计并完成了下表所示的探究实验：‎ 实验操作 实验现象 实验结论或总结 结论 总结 实验一 取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，伸入带火星的木条 有气泡产生，木条不复燃 过氧化氢分解产生氧气，但是 。‎ 反应的化学方程式为：‎ ‎ 。‎ 二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂 实验二 向盛水的试管中加入二氧化锰，伸入带火星的木条 没有明显现象 ‎ ‎ 实验三 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 二氧化锰能加快过氧化氢的分解 ‎ （1）请你帮小丽同学填写上表中未填完的空格。‎ ‎ （2）在小丽的探究实验中，“实验一”和“实验二”起的作用是　　　　　　 。‎ ‎（3）小英同学认为仅由上述实验还不能完全得出表内的“总结”，她利用“实验三”反应后试管内的剩余物继续实验最终完成了对“命题”的实验证明。‎ 小英接下来的实验操作、现象和结论是：倾倒掉反应后的液体，向剩余的固体中重新加人过氧化氢溶液，有 ，说明MnO2仍然能加快过氧化氢的分解速率(化学性质没变) 。‎ ‎6.已知某金属X有下列相关信息：①它的主要矿物的化学成分是X2O3；②它主要通过热还原法冶炼而成；③它的年产量位于金属之首。‎ ‎（1）据此推断X是 (填选项字母)。‎ ‎ A．钛 B．铁 C．铝 D．铜 ‎（2）在高炉中用含X2O3的矿物冶炼该金属的原理是 ‎ ‎ (用化学方程式表示)。‎ ‎（3）同学们设计了如下实验方案测定该矿物中X2O3的质量分数(如下图，装置气密性良好；矿物中的杂质不参加反应；假设矿物样品中的X2O3完全反应)：‎ ‎①取矿物样品并称量该样品的质量；‎ ‎②测出反应前广口瓶和瓶内物质总质量；‎ ‎③测出反应后广口瓶和瓶内物质总质量；‎ ‎④计算得出矿物样品中x2O3的质量分数。你认为，该实验方案 (填“一定”或“不一定”)能准确测出矿物中X2O3的质量分数，理由是 。‎ 不改变装置和药品，你还可以通过测定哪些数据，再通过计算得出矿物中X2O3的质量分数：‎ 从环保角度看，该装置的不足之处是 。‎ ‎7.某化学实验小组为了除去混在N2中的O2，将混合气体通过红热的铜丝网后，发现铜丝网变黑。在研究如何除去黑色物质，回收再利用铜丝网的讨论中，制定了下列方案。‎ ‎ 请根据以上方案回答：‎ ‎ （1）乙方案的烧杯中发生反应的化学方程式是（其中B为H2SO4） 。两种方案相比较，甲方案明显的不足之处是 。‎ ‎ （2）实验小组的同学发现，在乙方案实验中，反应后烧杯内的液体有腐蚀性，应加以适当的处理。他们采取加入铁粉的方案处理废液。加入足量的铁粉充分搅拌，最后得到的溶液中溶质为________。‎ ‎8.（2016•石景山区一模）雯雯在自学碳酸钠性质时，查到了以下资料： ①CO2+Na2CO3+H2O═2NaHCO3，CO2通入饱和碳酸钠溶液会产生白色沉淀，CO2不溶于饱和碳酸氢钠溶液。 ②碳酸钠、碳酸氢钠在不同温度下的溶解度 ‎0℃‎ ‎10℃‎ ‎20℃‎ ‎30℃‎ Na2CO3‎ ‎7.1‎ ‎12.2‎ ‎21.8‎ ‎39.7‎ NaHCO3‎ ‎6.9‎ ‎8.1‎ ‎9.6‎ ‎11.1‎ ‎【进行实验1】验证CO2通入饱和碳酸钠溶液会产生白色沉淀 ①配制碳酸钠溶液：取100g 20℃的水，加入35g碳酸钠固体，搅拌后，静置，取上层清液。 ②利用装置一进行实验，连续5分钟向新制得的碳酸钠溶液中通入CO2。 【发现问题】实验中，始终没有看到沉淀现象，原因是什么呢？雯雯进行了以下实验探究。 ‎ ‎【进行实验2】‎ 实验操作 实验现象 ‎①取100g 20℃的水，加入35g碳酸钠固体，搅拌后，静置，取上层清液 ②利用装置二进行实验，连续5分钟向新制得的碳酸钠溶液中通入CO2‎ 没有出现白色沉淀 ‎（1）在0℃～30℃，Na2CO3和NaHCO3的溶解度受温度变化影响较大的是 ‎ ‎（2）大理石与稀盐酸反应的化学方程式为 （3）装置二中饱和碳酸氢钠溶液的作用是 ‎ ·【进行实验3】‎ 实验操作 实验现象 ‎①取100g热开水，加入35g碳酸钠固体，完全溶解，再降温至20℃，取上层清液 ②利用装置一和装置二分别进行实验，连续3分钟向新制得的碳酸钠溶液中通入CO2‎ 装置一和装置二中的碳酸钠溶液中均出现白色沉淀 ‎（4）雯雯在最初的实验中没有看到沉淀现象的原因是 ‎ ‎（5）CO2通入饱和碳酸钠溶液会产生白色沉淀的原因是 ‎ ‎（6）请你依据题中信息，写出一种能够区分碳酸钠和碳酸氢钠固体的实验方案 ‎ ‎9.工业上用天然气和水蒸气在高温条件下发生反应（化学方程式为CH4+H2OCO+3H2）， 得到的CO和H2的混合气被称为合成气。合成气在工业上可用于合成一系列化工原料和新型燃料，还可用于冶炼某些金属。某化学兴趣小组的同学在实验室模拟了合成气的制备，并设计实验验证合成气的还原性。‎ ‎ （1）用甲烷和水蒸气在高温条件下反应得到合成气。根据化学方程式CH4+H2OCO+3H2，合成气中CO和H2的质量比为________。‎ ‎ （2）用合成气还原足量氧化铜。实验装置如下图所示：‎ ‎ 【设计实验步骤】‎ ‎ ①连接好装置并检查气密性。‎ ‎ ②装入药品，通入一段时间合成气。‎ ‎ ③分别称量装置D、E的质量。‎ ‎ ④缓缓通入合成气，加热装置C，使其充分反应。‎ ‎ ⑤停止加热，继续通入合成气至恢复到室温。‎ ‎ ⑥再次分别称量装置D、E的质量。‎ ‎ 【完善实验设计】经过讨论同学们认为，装置E后还应添加一个酒精灯，并在实验步骤________（填实验步骤的序号）中点燃（点燃前应对气体验纯）。‎ ‎ 【进行实验】该小组的同学按上述步骤进行实验，并记录了实验现象和数据：‎ 装置D的质量 装置E的质量 反应前 ‎292.4 g ‎198.2 g 反应后 ‎296.0 g ‎201.5 g ‎ ①装置C中出现________色物质。‎ ‎ ②称量数据如上表所示。‎ ‎ 【现象分析和数据处理】‎ ‎ ①甲同学根据装置C中的现象，认为是合成气中的CO和H2还原了CuO。‎ ‎ ②乙同学通过对上表数据的分析，推测除了CO和H2以外，制得的合成气中可能还有未反应的CH4，且CH4也还原了CuO。试通过计算说明他的推测依据 。‎ ‎【拓展探究】该小组同学对于CH4是否真的能够还原氧化铜提出了质疑并进行探究。查阅资料：甲 烷具有还原性，可以还原氧化铜，生成CO2和H2O；白色的无水硫酸铜遇水会变成蓝色。‎ ‎ 【实验设计】该小组同学拟用纯净的甲烷气体如下图所示装置进行实验。‎ ‎ ①上图装置F中盛放的试剂名称是________。‎ ‎ ②上图装置的正确连接顺序是________（填字母，且每套装置限用一次）。‎ ‎10.叠氮化钠（NaN3）被广泛应用于汽车安全气囊，某兴趣小组对其进行下列研究。‎ ‎ 【应用研究】‎ ‎ （1）汽车经撞击后，30毫秒内引发NaN3，迅速分解为Na、N2，反应的化学方程式为________。‎ ‎ 【制备研究】‎ ‎ （2）将金属钠与液态氨反应得NaNH2，再将NaNH2与N2O反应可生成NaN3、NaOH和气体X，该反应的化学方程式为2NaNH2+N2O==NaN3+NaOH+X，实验室检验X气体使用的试纸是湿润的________。‎ ‎ 【Na2CO3质量分数测定】‎ ‎ 工业级NaN3中常含有少量的Na2CO3，为测定样品中Na2CO3的质量分数设计如下图装置（已知H2SO4溶液与NaN3反应不生成气体）。‎ ‎ （3）装置A的作用是 。设计的实验步骤为：‎ ‎ ①精确称量样品，检查装置气密性；②打开弹簧夹，鼓入空气，称量装置C；③关闭弹簧夹，打开分液漏斗活塞，④再打开弹簧夹， ；⑤再次称量装置C。‎ ‎ 计算碳酸钠含量至少需要测定________（填数字）个数据。根据制备反应，分析工业级NaN3中含有Na2CO3的可能原因 。‎ ‎ 【NaN3纯度测定】‎ ‎ 精确称量0.140 g NaN3样品，设计如下图装置，测定其纯度。已知2NaN33N2（NaN3中的N全部转化为N2，其他产物略），反应中放出大量的热。‎ ‎ （4）检查该装置气密性的方法是连接好装置，从水准瓶注水，量气管中液面与右边液面形成高度差，做好标记，一段时间后，两边高度差________（填“变大”“变小”或“不变”），说明气密性良好。‎ ‎ （5）使小试管中的NaN3样品与M溶液接触的操作是 。‎ ‎ （6）使用冷水冷凝的目的是 。反应前应将液面调节到量气管的“0”刻度，并使两边液面相平，反应后读数时，还需要进行的操作是 ‎ ‎ （7）常温下测得量气管读数为67.2 mL（N2的密度为1.25 g／L），则实验中选用的量气管规格合适的是________（填字母序号）。‎ ‎ A．100 mL B．1 L C．2 L ‎ （8）NaN3样品的纯度是 。‎ ‎【答案与解析】‎ ‎1．【答案】C ‎ ‎【解析】A. 比较二氧化锰和氧化铁的催化作用，但所选取的双氧水溶液的质量、二氧化锰和氧化铁的质量是否相同没有说明，因此没有可比性。所以错误； B. 二氧化碳的密度比空气密度大，所以不能用向下排空气法来收集。所以错误； C. 首先滴入氢氧化钠溶液，二氧化碳和氢氧化钠反应，瓶内压强减小，气球膨胀，然后滴入盐酸，会看到溶液中能生成气泡，证明氢氧化钠和二氧化碳发生了反应，此项正确； D. 氨气溶于水得到氨水，氨水呈碱性，会使酚酞变红，不会变蓝，此项错误。‎ ‎2.【答案】A ‎ 【解析】根据实验②，溶液能使酚酞试液变红色，说明显碱性，可判断白色固体中必然有氢氧化钙；根据实验③，滴加稀盐酸有气泡产生，说明成分中含碳酸根离子，则可判断不溶物中一定含有CaCO3，即白色固体中一定含有碳酸钙和氢氧化钙。‎ ‎3.【答案】D ‎ 【解析】A中方案一，酸不能使酚酞变色，不能利用酚酞来证明醋酸显酸性；B中方案二，滴加稀盐酸时使溶液中混进了Cl－，则不能检验原溶液中的Cl－；C中方案一，会产生新的杂质硝酸钠。‎ ‎4．【答案】（1）2Cu+O22CuO （2）CO和O2混合加热会发生反应，甚至爆炸 ‎5．【答案】（1）‎ 实验一 反应慢 2H2O2=2H2O + O2↑‎ 实验二 二氧化锰加入水中不产生氧气 实验三 向盛有5mL5%过氧化氢溶液的试管中加入二氧化锰，伸入带火星的木条 有大量气泡产生，带火星的木条迅速复燃 ‎（2）对比(或对照) （3）大量气泡产生 ‎6.【答案】‎ ‎（1）B （2）3CO+Fe2O32Fe+3CO2‎ ‎ （3）不一定 生成的二氧化碳气体不一定被石灰水完全吸收(或石灰水可能吸收空气中的二氧化碳)‎ ‎ 分别测出反应前玻璃管和矿物样品的总质量、反应后玻璃管和剩余固体总质量 无尾气处理装置 ‎7．【答案】‎ ‎（1）CuO+H2SO4CuSO4+H2O 需要制取CO且CO有毒；尾气CO未处理；实验装置复杂等 ‎ （2）大于 （3）FeSO4‎ ‎8．【答案】‎ ‎（1）碳酸钠。 （2）CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。 （3）吸收氯化氢气体，从而排除氯化氢气体对实验的干扰。 （4）配制的碳酸钠溶液没有达到饱和。 （5）碳酸氢钠溶解度小于碳酸钠，随着反应的进行，水的质量减小，生成的碳酸氢钠的质量大于反应的碳酸钠。 （6）方法一：取其中一种固体12g，加入100g热开水，充分溶解后，降温至20℃。若有固体析出，为碳酸氢钠，否则为碳酸钠； 方法二：取其中一种固体12g，加入100g20℃的水，充分溶解后，若有白色固体剩余，为碳酸氢钠，否则为碳酸钠。‎ ‎【解析】‎ ‎（1）在0℃～30℃，Na2CO3和NaHCO3的溶解度受温度变化影响较大的是碳酸钠。 （2）大理石与稀盐酸反应的化学方程式为：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。 （3）装置二中饱和碳酸氢钠溶液的作用是吸收氯化氢气体，从而排除氯化氢气体对实验的干扰。 （4）雯雯在最初的实验中没有看到沉淀现象的原因是配制的碳酸钠溶液没有达到饱和。 （5）CO2通入饱和碳酸钠溶液会产生白色沉淀的原因是：碳酸氢钠溶解度小于碳酸钠，随着反应的进行，水的质量减小，生成的碳酸氢钠的质量大于反应的碳酸钠。 （6）区分碳酸钠和碳酸氢钠固体的实验方案是：方法一：取其中一种固体12g，加入100g热开水，充分溶解后，降温至20℃．若有固体析出，为碳酸氢钠，否则为碳酸钠； 方法二：取其中一种固体12g，加入100g20℃的水，充分溶解后，若有白色固体剩余，为碳酸氢钠，否则为碳酸钠。‎ ‎9. 【答案】‎ ‎（1）14∶3‎ ‎ （2）【完善实验设计】②‎ ‎ 【进行实验】红 ‎ 【现象分析和数据处理】如果只有CO和H2，还原足量CuO，合成气中CO与H2的分子个数比为1∶3，生成物中碳元素与氢元素的质量比为2∶1；如果只有CH4还原足量CuO，生成物中碳元素与氢元素的质量比为3∶1；现测得CO2的质量：201.5 g－198.2 g=3.3 g，H2O的质量：296.0 g－292.4 g=3.6‎ ‎ g。生成物中碳元素与氢元素的质量比：，9∶4介于2∶1和3∶1之间。由此可推测出，除了CO和H2以外，制得的合成气中可能还有未反应的CH4，且CH4也还原了CuO。‎ ‎ 【实验设计】澄清石灰水 HGFI ‎【解析】‎ ‎（1）根据化学方程式知合成气中CO和H2的质量比为28∶6=14∶3。‎ ‎（2）为了检验合成气是否纯净应在步骤②中对气体验纯；装置C中黑色粉末变红色；根据表中数据可以确定生成物中碳元素与氢元素的质量比，根据质量比与反应物中只有CO和H2或只有CH4时碳元素与氢元素的质量比较，从而找出推测的依据。利用澄清的石灰水可以检验是否有CO2生成；连接仪器时应先通过H，再通过G，利用无水CuSO4是否变蓝确定是否有水生成，利用澄清的石灰水是否变浑浊来确定是否有CO2生成，最后将剩余的气体通过点燃除掉。‎ ‎10．【答案】‎ ‎（1）2NaN32Na+3N2↑ （2）红色石蕊试纸 ‎（3）除去空气中的二氧化碳 缓缓鼓入空气 3 ‎ ‎ 生成NaN3的同时有NaOH生成；NaOH吸收空气中的CO2，生成了Na2CO3‎ ‎（4）不变 （5）将锥形瓶倾斜，使样品与M溶液接触 ‎（6）降低气体温度（防止量气管中水喷出） 调节两边液面相平 （7）A ‎ （8）m (N2)=67.2 mL×10－3 L／mL×1.25 g／L=0.084 g ‎ 设样品中NaN3的质量为x。‎ ‎ 2NaN3 ～ 3N2‎ ‎ 130 84‎ ‎ x 0.084 g ‎，x=0.13 g ‎ 【解析】（1）写方程式时不要忘记条件是撞击。（2）根据质量守恒定律，推知X为NH3，NH3使湿润红色石蕊试纸变蓝。（3）为防止空气中的CO2，被C装置吸收，影响实验结果，用A装置中的碱石灰除去空气中的CO2；为了使反应后产生的CO2全部被NaOH溶液吸收，应鼓入空气排出圆底烧瓶内的CO2；首先称量样品质量，然后称量装置C反应前和反应后的质量，两次质量差就是生成CO2的质量，根据CO2的质量计算出样品中Na2CO3的质量，从而计算样品中Na2CO3的质量分数，所以至少称量三次，测得三个数据。（4）若装置漏气则量气管液面与右边液面不可能形成高度差。（5）将锥形瓶倾斜使M溶液进入小试管中。（6）因反应放出大量的热，以防热的气流速率太快，将量气管中的水喷出，所以用冷水冷却气体；调节水准瓶的高度，使两边液面相平，在两边压强相同的条件下读得的数据更准确。（7）根据实验测67.2 mL M，用量程是100 mL的量气管，若用较大量程的量气管，导致误差偏大；（8）根据m=·V，可计算出氮气的质量，由氮气质量计算出样品中NaN3的质量，从而确定样品中NaN3的纯度。‎