2016届高考化学二轮复习分类题库专练考点20《化学实验方案的设计与评价》.doc

考点20化学实验方案的设计与评价一、选择题1.(2015·全国卷Ⅱ·13)用如图所示装置进行下列实验:将①中溶液滴入②中,预测的现象与实际相符的是()选项①中物质②中物质预测②中的现象A稀盐酸碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液立即产生气泡B浓硝酸用砂纸打磨过的铝条产生红棕色气体C氯化铝溶液浓氢氧化钠溶液产生大量白色沉淀D草酸溶液高锰酸钾酸性溶液溶液逐渐褪色【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)注意一种物质加入两种以上物质时反应的先后顺序;(2)由反应本质描述反应现象。【解析】选D。盐酸滴入碳酸钠和氢氧化钠的溶液中,盐酸与氢氧化钠反应生成氯化钠和水,与碳酸钠反应先生成碳酸氢钠和氯化钠,均不立即生成气体,A错误;浓硝酸与铝发生钝化,不能产生气体,B错误;氢氧化钠溶液开始是过量的,因此不可能产生白色沉淀氢氧化铝,C错误;草酸具有还原性,能被酸性高锰酸钾溶液氧化,使其褪色,D正确。2.(2015·浙江高考·13)某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3,不考虑其他杂质)制备七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O),设计了如下流程:下列说法不正确的是()A.溶解烧渣选用足量硫酸,试剂X选用铁粉B.固体1中一定含有SiO2,控制pH是为了使Al3+转化为Al(OH)3,进入固体2C.从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中,须控制条件防止其氧化和分解D.若改变方案,在溶液1中直接加NaOH至过量,得到的沉淀用硫酸溶解,其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·7H2O【解析】选D。烧渣(主要成分Fe2O3、Al2O3、SiO2)用酸溶解后要制取七水合硫酸亚铁,所以加入的酸应为硫酸,溶解后的溶液1中含有Fe3+、Al3+,要把Fe3+转化为Fe2+,应该加入还原性铁粉,A项正确;烧渣用足量硫酸溶解后,SiO2与硫酸不反应,固体1中一定有SiO2,向溶液中加入NaOH溶液控制pH的目的是使Al3+沉淀,而Fe2+不沉淀,B项正确;制取FeSO4·7H2O的过程中,由于Fe2+易被空气中的氧气氧化,并且易水解,所以要控制条件,C项正确;向溶液1中直接加入NaOH溶液,不加铁粉,得到的是Fe(OH)2沉淀,但Fe(OH)2不稳定,很容易被氧化成Fe(OH)3沉淀,导致最后制得的产品不纯,混有较多的杂质Fe2(SO4)3,D项错误。3.(2015·重庆高考·4)下列实验中,所使用的装置(夹持装置略)、试剂和操作方法都正确的是()【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)容量瓶仅仅是配制液体的容器而不是溶解的容器;(2)排水法用来收集不与水发生反应且在水中的溶解度较小的气体。【解析】选A。A.由于Fe(OH)2极易被空气中的氧气氧化,所以用植物油隔绝空气,将长的胶头滴管插入FeSO4溶液中,正确;B.容量瓶不能用于溶解固体,错误;C.NH4Cl受热分解,离开热源又会重新生成NH4Cl,得不到氨气,且氨气极易溶于水,不能用排水法收集,错误;D.实验室制乙烯需要170℃的温度,温度计的水银球应插入反应溶液中,且不能接触烧瓶内壁,错误。【误区提醒】本题容易误选D,乙醇与浓硫酸混合加热时除了产生乙烯之外,浓硫酸能够使乙醇碳化同时在加热条件下生成二氧化碳和二氧化硫,而二氧化硫也能使高锰酸钾酸性溶液褪色,因此即便是装置中的高锰酸钾酸性溶液褪色也不能说明乙烯与酸性高锰酸钾发生了反应,况且温度计水银球的位置不正确。4.(双选)(2015·江苏高考·13)下列设计的实验方案能达到实验目的的是()A.制备Al(OH)3悬浊液:向1mol·L-1AlCl3溶液中加过量的6mol·L-1NaOH溶液B.提纯含有少量乙酸的乙酸乙酯:向含有少量乙酸的乙酸乙酯中加入适量饱和Na2CO3溶液,振荡后静置分液,并除去有机相的水C.检验溶液中是否含有Fe2+:取少量待检验溶液,向其中加入少量新制氯水,再滴加KSCN溶液,观察实验现象D.探究催化剂对H2O2分解速率的影响:在相同条件下,向一支试管中加入2mL5%H2O2和1mLH2O,向另一支试管中加入2mL5%H2O2和1mLFeCl3溶液,观察并比较实验现象【解析】选B、D。Al(OH)3是两性氢氧化物,可以和过量氢氧化钠反应生成偏铝酸钠,故不能制备氢氧化铝悬浊液,A项错误;乙酸的酸性强于碳酸钠,饱和碳酸钠可以除去乙酸,还可以降低乙酸乙酯的溶解度使之析出,然后分液即可,B项正确;检验亚铁离子,在加入氯水之前先加入硫氰化钾溶液,不变红,然后再滴加氯水,溶液变红说明有亚铁离子,避免铁离子的干扰,C项错误;催化剂氯化铁溶液对过氧化氢分解的影响,需要在相同条件下,因此前面加1mL水,后面加1mL氯化铁溶液,D项正确。二、非选择题5.(2015·安徽高考·28)某研究小组将纯净的SO2气体通入0.1mol·L-1的Ba(NO3)2溶液中,得到了BaSO4沉淀,为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的SO2,该小组提出了如下假设:假设一:溶液中的N假设二:溶液中溶解的O2(1)验证假设一该小组设计实验验证了假设一,请在下表空白处填写相关实验现象。实验步骤实验现象结论实验1:在盛有不含O2的25mL0.1mol·L-1BaCl2溶液的烧杯中,缓慢通入纯净的SO2气体假设一成立实验2:在盛有不含O2的25mL0.1mol·L-1Ba(NO3)2溶液的烧杯中,缓慢通入纯净的SO2气体(2)为深入研究该反应,该小组还测得上述两个实验中溶液pH随通入SO2体积的变化曲线如下图:实验1中溶液pH变小的原因是;V1时,实验2中溶液pH小于实验1的原因是(用离子方程式表示)。(3)验证假设二请设计实验验证假设二,写出实验步骤、预期现象和结论。实验步骤、预期现象和结论(不要求写具体操作过程)(4)若假设二成立,请预测:在相同条件下,分别用足量的O2和KNO3氧化相同的H2SO3溶液(溶液体积变化忽略不计),充分反应后两溶液的pH前者(填“大于”或“小于”)后者,理由是。【解题指南】解答本题时应按照以下流程:【解析】(1)假设一的验证即验证N氧化了SO2,因此实验设计需排除装置中氧气的干扰。实验1:盐酸的酸性强于H2SO3,SO2与BaCl2不反应,无明显现象。实验2:结论是假设一成立,则实验2的现象是溶液中产生白色沉淀。(2)分析图象知实验1、2随着二氧化硫的通入,溶液的pH都减小至不变,实验1的pH减小的原因是发生了如下反应:SO2+H2OH2SO3,H2SO3H++HS,实验2的pH小于实验1的原因是生成了强酸,反应的离子方程式为3SO2+2N+2H2O3S+2NO↑+4H+。(3)假设二的验证即验证O2氧化了SO2,因此实验设计可向溶解了氧气的氯化钡溶液中通入二氧化硫,根据有无沉淀产生而判断,此时实验1作为参照实验。实验3:将纯净的二氧化硫气体缓缓通入未经脱氧处理的25mL0.1mol·L-1BaCl2溶液中,若有白色沉淀生成,则假设二成立,否则不成立。(4)氧气与H2SO3的反应方程式为2H2SO3+O22H2SO4,KNO3与H2SO3的反应是2KNO3+3H2SO32NO↑+2H2SO4+K2SO4+H2O,根据方程式可知等物质的量的H2SO3,生成H2SO4的量,前者多些,故前者的pH小些。答案:(1)无明显现象溶液中产生白色沉淀(2)SO2溶于水生成弱酸亚硫酸3SO2+2N+2H2O3S+2NO↑+4H+(3)实验1作为参照实验。实验3:将纯净的二氧化硫气体缓缓通入未经脱氧处理的25mL0.1mol·L-1BaCl2溶液中,若有白色沉淀生成,则假设二成立,否则不成立(4)小于氧气与H2SO3的反应方程式为2H2SO3+O22H2SO4,KNO3与H2SO3的反应是2KNO3+3H2SO32NO↑+2H2SO4+K2SO4+H2O,根据方程式可知等物质的量的H2SO3生成H2SO4的量,前者多些6.(2015·福建高考·25)某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。实验一制取氯酸钾和氯水利用下图所示的实验装置进行实验。(1)制取实验结束后,取出B中试管冷却结晶,过滤,洗涤。该实验操作过程需要的玻璃仪器有。(2)若对调B和C装置的位置,(填“能”或“不能”)提高B中氯酸钾的产率。实验二氯酸钾与碘化钾反应的研究(3)在不同条件下KClO3可将KI氧化为I2或KIO3。该小组设计了系列实验研究反应条件对反应产物的影响,其中系列a实验的记录表如下(实验在室温下进行):试管编号12340.20mol·L-1KI/mL1.01.01.01.0KClO3(s)/g0.100.100.100.106.0mol·L-1H2SO4/mL03.06.09.0蒸馏水/mL9.06.03.00实验现象①系列a实验的实验目的是。②设计1号试管实验的作用是。③若2号试管实验现象为“黄色溶液”,取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色;假设氧化产物唯一,还原产物为KCl,则此反应的离子方程式为。实验三测定饱和氯水中氯元素的总量(4)该小组设计的实验方案为:使用如图装置,加热15.0mL饱和氯水试样,测定产生气体的体积。此方案不可行的主要原因是。(不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因)(5)根据下列资料,为该小组设计一个可行的实验方案(不必描述操作过程的细节):。资料:ⅰ.次氯酸会破坏酸碱指示剂;ⅱ.次氯酸或氯水可被SO2、H2O2和FeCl2等物质还原成Cl-。【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)化学实验装置的识别;(2)化学实验方案设计的分析与评价。【解析】(1)制取实验结束后,取出B中试管冷却结晶、过滤、洗涤。根据进行该实验操作过程使用的仪器可知:在该实验操作过程需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管。(2)Cl2与热的KOH溶液发生反应产生氯酸钾和氯化钾及水,与冷的KOH发生反应产生KCl、KClO和水。因此若对调B和C装置的位置,可以除去Cl2中的杂质HCl气体,故能提高B中氯酸钾的产率。(3)①根据表格数据可知:KI、KClO3的物质的量不变,改变的只有硫酸的体积和水的多少,二者的和相等,可见研究的目的就是研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响。②设计1号试管实验时没有加入硫酸溶液,即硫酸的浓度是0,可以进行对照实验,比较不同浓度的硫酸对反应产物影响。③若2号试管实验现象为“黄色溶液”,取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色,证明产生了I2;假设氧化产物唯一,还原产物为KCl,根据氧化还原反应中电子守恒、电荷守恒及原子守恒,可得该反应的离子方程式为Cl+6I-+6H+Cl-+3I2+3H2O。(4)该小组设计的实验方案为使用题干装置,加热15.0mL饱和氯水试样,测定产生气体的体积。此方案不可行,主要原因是在溶液中存在Cl2的重新溶解及HClO分解产生HCl和氧气等。(5)由于次氯酸会破坏酸碱指示剂,因此实验设计时不用酸碱指示剂,可以利用氯水的强氧化性,向该溶液中加入足量的H2O2溶液,发生氧化还原反应产生Cl-,H2O2被氧化为O2,然后加热除去过量的H2O2,冷却,再加入足量的硝酸银溶液,发生沉淀反应生成AgCl沉淀,称量沉淀质量可根据物质的元素组成确定其中含有的氯元素的质量。答案:(1)烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管(不填“胶头滴管”也可)(2)能(3)①研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响②硫酸浓度为0的对照实验③Cl+6I-+6H+Cl-+3I2+3H2O(4)因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等,此方案无法测算试样含氯总量(或其他合理答案)(5)量取一定量的试样,加入足量的H2O2溶液,加热除去过量的H2O2,冷却,再加入足量的硝酸银溶液,称量沉淀质量(或其他合理答案)7.(2015·全国卷Ⅰ·26)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其K1=5.4×10-2,K2=5.4×10-5。草酸的钠盐和钾盐易溶于水,而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色,熔点为101℃,易溶于水,受热脱水、升华,170℃以上分解。回答下列问题:(1)甲组同学按照如图所示的装置,通过实验检验草酸晶体的分解产