金版教程高考化学一轮复习实验方案的设计与评价限时规范特训 7页

‎【金版教程】2015届高考化学一轮复习 第十二章第4节 实验方案的设计与评价限时规范特训 新人教版 ‎1.[2012·广东高考]下列实验能达到目的的是(　　)‎ A．用溴水鉴别苯和正己烷 B．用BaCl2溶液鉴别SO42－与SO32－‎ C．用浓HNO3与Cu反应制备NO2‎ D．将混有HCl的Cl2通入饱和NaHCO3溶液中除去HCl 答案：C 解析：A项中苯和正己烷都能萃取溴水中的溴，两者的密度都比水小，故不能鉴别；B项中BaSO4和BaSO3都是难溶于水的白色沉淀，故不能鉴别；C项中Cu和浓HNO3在常温下剧烈反应生成NO2，能达到目的；D项中饱和NaHCO3溶液既能除去HCl也能吸收Cl2，应把混合气体通入饱和食盐水中，D项错误。‎ ‎2. [2013·江西盟校二联]下列实验对应的结论不正确的是 ( 　　 )‎ A. ①能组成Zn－Cu原电池 B. ②能证明非金属性Cl>C>Si C. ③说明反应2NO2(g)N2O4(g)　 ΔH<0‎ D. ④白色沉淀为BaSO4‎ 答案：B 解析： A项，可形成原电池。B项，HCl不是氯元素最高价氧化物的水化物，不能通过其酸性强弱来比较非金属性强弱。C项，热水中颜色加深，则升高温度时，平衡2NO2(g)N2O4(g)向逆反应方向移动，则正反应是放热反应，即ΔH<0。D项，SO2溶于水生成H2SO3，H＋、NO3－把SO32－氧化成SO42－，从而生成BaSO4沉淀。‎ ‎3. 下列方案无法达到预期目的的是(　　)‎ A. 用KMnO4溶液证明甲酸乙酯具有还原性 B. 用CaCO3、盐酸、苯酚钠溶液证明酸性：HCl>碳酸>苯酚 C. 用BaCl2溶液、酚酞试液证明Na2CO3溶液因水解而呈碱性 D. 用铁片、铜片、浓硝酸、导线构成原电池证明铁比铜活泼 答案：D 解析：本题主要考查了实验方案的设计，意在考查考生的分析能力。根据KMnO4能褪色可判断甲酸乙酯具有还原性，A项可达到预期目的；盐酸与CaCO3反应产生CO2，CO2通入到苯酚钠溶液中产生苯酚，B项可达到预期目的；加酚酞后Na2CO3溶液呈红色，再加入足量的BaCl2溶液后颜色消失，C项可达到预期目的；常温下铁在浓硝酸中钝化，D项无法达到预期目的。‎ ‎4. 某同学设计了从工业上制作电路铜板后的腐蚀废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程，如下：‎ 则下列说法正确的是(　　)‎ A. 废液中的溶质为CuCl2，W是铁粉 B. V是氯气，反应方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋‎ C. 流程中共发生了两个氧化还原反应 D. 向适量溶液U中加入酸性KMnO4溶液可判断U中是否有Fe2＋‎ 答案：B 解析：本题主要考查了物质的制备，意在考查考生解决问题的能力。废液中的溶质为CuCl2、FeCl2、FeCl3，A错；流程中发生的氧化还原反应有Fe与Fe3＋、Fe与Cu2＋、Cl2与Fe2＋的反应，C错；酸性KMnO4溶液能氧化Cl－，D错。‎ ‎5. 下列有关说法正确的是(　　)‎ A. 分离Fe2O3、Al2O3的操作方法依次为溶解、过滤、灼烧 B. 蒸馏、过滤、分液、洗气四种分离物质的方法均不可能发生化学变化 C. 除去AgI中AgCl的方法是将混合物置于浓KI溶液中，一段时间后过滤并洗涤固体 D. 除去Fe粉中混有的I2：加热使I‎2升华 答案：C 解析： 本题主要考查了几种基本操作在实验中的应用，意在考查考生运用所学知识解决实际问题的能力。若用NaOH溶液溶解Fe2O3、Al2O3的混合物，过滤后可得到Fe2O3固体和NaAlO2溶液，灼烧NaAlO2溶液时无法得到Al2O3，用酸溶解上述混合物也无法经三步操作得到两种氧化物，A错；洗气可能会发生化学变化，B错；C项，因AgI比AgCl更难溶，故置于浓KI溶液中后，AgCl会慢慢转化为AgI，C对；加热时铁与I2反应生成FeI2，D错。‎ ‎6. [2013·潍坊高三期末联考]某同学想用实验证明FeCl3溶液显黄色不是氯离子造成的，下列实验无意义的是 ( 　　 )‎ A. 观察KCl溶液没有颜色 B. 向FeCl3溶液中滴加适量NaOH溶液，振荡静置，过滤后所得滤液黄色消失 C. 向FeCl3溶液中滴加适量AgNO3溶液，振荡静置，过滤后所得滤液黄色未消失 D. 加水稀释后FeCl3溶液黄色变浅 答案：D 解析： 加水稀释后，FeCl3溶液中Fe3＋、Cl－两种离子浓度都减小，不能说明黄色变浅的原因。‎ ‎7. [2014·浙江温州模拟]下列关于实验原理或操作的叙述中，不正确的是(　　)‎ A. 判断皂化反应是否完全，可取反应后的混合液滴入热水中 B. 减压过滤不宜过滤胶状沉淀或颗粒太小的沉淀 C. 制备硫酸亚铁铵晶体，需加热至大量晶体析出并剩余少量液体即停止加热 D. 易燃试剂与强氧化性试剂需分开放置，并远离火源；金属着火时，可用细沙覆盖灭火 答案：C 解析：制备硫酸亚铁铵晶体时，加热至出现晶膜即停止加热，C错。‎ ‎8. 某硫酸厂用氨水吸收尾气中的二氧化硫，防止其污染环境并综合利用。某课题组模拟该生产工艺，进行如下实验探究活动。‎ ‎【探究二氧化硫的性质并吸收二氧化硫】设计如图实验装置。‎ ‎(1)B用于探究二氧化硫的漂白性，则所盛试剂为________；C、D分别探究的是二氧化硫的________性、________性。‎ ‎(2)从实验安全性角度考虑，可以代替上图中E装置的是________。‎ ‎【探究E中吸收液的成分】‎ ‎(3)该课题组对吸收液中可能存在的含硫阴离子提出如下假设，请你完成假设二：‎ 假设一：吸收液中存在SO32－、SO42－；‎ 假设二：吸收液中存在SO32－、SO42－、________。‎ ‎(4)请你设计实验验证假设一，写出实验步骤和结论：‎ 实验步骤 实验结论 答案：(1)品红溶液　 还原　氧化 ‎(2)ac ‎(3)HSO3－‎ ‎(4)实验步骤：取适量吸收液于试管中，滴加BaCl2溶液至过量，过滤，向沉淀中加入过量稀盐酸　结论：若沉淀部分溶解且有无色刺激性气味的气体放出，则证明假设一成立(其他合理答案均可)‎ 解析： 本题考查了二氧化硫的有关实验探究，意在考查考生的假设推理、实验设计及分析能力。(1)二氧化硫能将品红溶液漂白褪色。C中溴水将二氧化硫氧化，D中二氧化硫将H2S氧化。(2)二氧化硫难溶于四氯化碳，a正确。b装置中导管插入氨水中，不能防止倒吸。c中干燥管可防倒吸。d中漏斗插入液体内部，不能防倒吸。(3)如果二氧化硫过量，则吸收液中会含有HSO3－。(4)根据BaSO3能溶于盐酸但BaSO4不溶于盐酸这一差异性来设计实验方案。注意要加入过量的稀盐酸。‎ ‎9. 草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)呈淡黄色。某课题组为探究草酸亚铁晶体的化学性质，进行了一系列实验探究。‎ ‎(1)向盛有草酸亚铁晶体的试管中滴入几滴硫酸酸化的KMnO4溶液，振荡，发现溶液颜色逐渐变为棕黄色，并检测到有二氧化碳气体生成。这说明草酸亚铁晶体具有________(填“氧化性”、“还原性”或“碱性”)。若反应中消耗1 mol FeC2O4·2H2O，则参加反应的KMnO4为________mol。‎ ‎(2)资料表明：在密闭容器中加热到一定温度时，草酸亚铁晶体可完全分解，生成四种氧化物，残留物是一种黑色固体。课题组根据课本上所介绍的铁的氧化物的性质，对黑色固体的组成提出如下假设，请你完成假设二和假设三：‎ ‎ 假设一：全部是FeO；‎ ‎ 假设二： ______________________________________________________；‎ ‎ 假设三： _____________________________________________________。‎ ‎(3)为验证上述假设一是否成立，课题组进行如下研究。‎ ‎ 【定性研究】请你完成下表中内容。‎ 实验步骤(不要求写出具体操作过程)‎ 预期实验现象和结论 取少量黑色固体，__________________________‎ ‎______________________________________‎ ‎【定量研究】课题组在文献中查阅到FeC2O4·2H2O受热分解时，固体质量随温度变化的曲线如图所示，则FeC2O4·2H2O晶体受热分解的化学方程式为______________________________。‎ 根据图象，如有‎1.0 g草酸亚铁晶体在坩埚中充分加热，最终残留黑色固体的质量大于‎0.4 g。某同学由此得出结论：假设一不成立。你是否同意该同学的结论，并简述理由：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案：(1)还原性　 0.6‎ ‎(2)全部是Fe3O4　是FeO和Fe3O4的混合物 ‎(3)【定性研究】加入适量稀盐酸(或稀硫酸)溶解，在溶液中加入KSCN溶液　若溶液不变红色，则假设一成立；若溶液变红色，则假设一不成立 ‎【定量研究】FeC2O4·2H2OFeO＋CO↑＋CO2↑＋2H2O　 不同意，实验未在密闭容器中进行，FeO会被空气中的氧气进一步氧化，生成铁的其他氧化物 解析：本题考查草酸亚铁晶体性质的实验探究，意在考查考生的假设推理、实验设计及分析能力。 (1)根据题中信息可知，FeC2O4·2H2O被酸性高锰酸钾溶液氧化为Fe3＋和CO2，表明FeC2O4具有还原性。分析有关元素化合价的变化可知，反应过程中1 mol FeC2O4·2H2O参与反应失去3 mol电子，而1 mol KMnO4被还原为Mn2＋可得到5 mol电子。根据得失电子数相等的原则，反应中FeC2O4·2H2O与KMnO4的物质的量之比为5∶3。因此，若反应中消耗1 mol FeC2O4·2H2O，则参加反应的KMnO4为0.6 mol。(2)铁的氧化物中，呈黑色的有FeO和Fe3O4。(3)【定性研究】FeO与稀盐酸(或稀硫酸)反应生成Fe2＋，Fe2＋与KSCN溶液不反应。但Fe3O4或FeO和Fe3O4的混合物溶于稀盐酸(或稀硫酸)生成Fe3＋，遇KSCN溶液变红色。据此可设计方案进行验证。【定量研究】草酸亚铁晶体受热首先失去结晶水，得到FeC2O4(即A点对应物质)。随后固体质量减少，应该是FeC2O4发生分解，生成铁的氧化物(即B点对应物质)。根据图象可知‎1.0 g晶体分解生成的铁的氧化物的质量为‎0.4 g。设此铁的氧化物的化学式为FeaOb，根据Fe守恒可知‎0.4 g此氧化物中铁元素的质量为‎1.0 g×，氧元素的质量为‎0.4 g－‎1.0 g×，故：‎56a∶16b＝(‎1.0 g×)∶(‎0.4 g－‎1.0 g×)，解得a∶b＝1∶1，即晶体分解所得铁的氧化物为FeO。草酸亚铁晶体分解的化学方程式为FeC2O4·2H2O FeO＋CO↑＋CO2↑＋2H2O。此后，残留固体的质量逐渐增大，是被空气中的氧气所氧化，生成了铁的其他氧化物。‎ ‎10. [2013·湖南师大附中模拟]莫尔法是实验室和工业生产中常用的一种测定氯离子含量的滴定分析手段，以AgNO3标准溶液为滴定剂、K2CrO4为指示剂，于中性或弱碱性溶液中测定Cl－的分析方法。它的原理是加入的银离子能先与氯离子反应产生沉淀，当氯离子完全反应时(化学上一般认为离子浓度小于10－5 mol/L时，沉淀就达完全)，会与指示剂反应，产生有色沉淀，表明此时已达到滴定终点。某化学兴趣小组同学用该法测定工业盐中NaCl含量的实验如下。(通过查阅资料，同学们知道了3种物质的溶度积：AgNO2(淡黄色)　Ksp＝6.0×10－4；AgCl(白色)　 Ksp＝2.0×10－10；Ag2CrO4(砖红色)　 Ksp＝2.0×10－12。)‎ 实验步骤如下：‎ ‎①取m g样品溶于约50 mL的蒸馏水，定容至250 mL；‎ ‎②准确移取25.00 mL溶液于锥形瓶中，加入适量稀硝酸酸化；‎ ‎③选用合适的氧化剂进行适当处理；‎ ‎④除去过量的氧化剂；‎ ‎⑤_________________________________________________________________；‎ ‎⑥用c mol/L的AgNO3标准溶液滴定，记下消耗的AgNO3体积；‎ ‎⑦平行测定3次，得平均消耗AgNO3标准溶液V mL。‎ 请根据以上描述，回答下列问题：‎ ‎(1)依次写出滴定过程中发生反应的离子方程式：‎ ‎________________________________________________________________________；‎ ‎(2)滴定前为什么要用氧化剂做预处理？ ___________________________________________________________________。‎ ‎(3)用氧化剂处理时，可以选用的氧化剂有________。‎ ‎ A. KMnO4　 B. K2Cr2O‎7 C. H2O2 D. KClO3‎ ‎(4)写出实验步骤⑤：________________________________________________________________________。‎ ‎(5)滴定时指示剂的浓度会影响测定结果，试利用所学知识，计算锥形瓶中K2CrO4的浓度应该不大于________mol/L为宜。‎ ‎(6)写出样品中NaCl含量的计算式________________。‎ ‎(7)测定工业盐中氯化钠含量的方法还有很多，请简述一种不同的测定方法________(只需答出简要方法，详细的实验步骤不作要求)。 ‎ 答案：(1)Ag＋＋Cl－===AgCl↓，2Ag＋＋CrO42－===Ag2CrO4↓‎ ‎(2)工业盐中含有的NaNO2也可以和Ag＋产生沉淀，从而会影响实验结果，故需用氧化剂将其氧化为硝酸盐，从而消除其对实验的影响 ‎(3)C ‎(4)用适量的碱将溶液调成中性或弱碱性，并滴入适量的K2CrO4作指示剂 ‎(5)5×10－3‎ ‎(6)×100%‎ ‎ (7)取m g样品溶于水，加入足量H2O2充分反应后，加入硝酸使溶液酸化，再加入足量AgNO3溶液，沉淀完全后，过滤，洗涤沉淀，烘干后称重，通过AgCl的质量计算出NaCl的含量 解析： (1)根据提供信息，滴定过程中依次发生的离子反应为Ag＋＋Cl－===AgCl↓、2Ag＋＋CrO42－===Ag2CrO4↓。(2)工业盐中含有NaNO2，NO2－可以和Ag＋产生AgNO2沉淀，用氧化剂将NaNO2氧化为硝酸盐，从而消除NaNO2对实验的影响。(3)因为H2O2‎ 为绿色氧化剂，其还原产物为H2O，不会引入杂质，故选用H2O2作氧化剂。(4)步骤⑤为将溶液调节成中性或弱碱性，并滴入适量的K2CrO4作指示剂。(5)根据Ksp(AgCl)可得Cl－完全反应时溶液中的c(Ag＋)＝＝＝2.0×10－5(mol/L)，结合Ksp(Ag2CrO4)，可得c(K2CrO4)＝＝＝5×10－3(mol/L)。(6)根据NaCl～AgNO3，可得样品中NaCl的含量为×100%。(7)还可以加入足量AgNO3溶液，完全沉淀出Cl－，过滤后洗涤、干燥沉淀，称量沉淀的质量，根据AgCl的质量计算出NaCl的含量。‎ ‎11．[2013·福建高考]固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂。某学习小组以Mg(NO3)2为研究对象，拟通过实验探究其热分解的产物，提出如下4种猜想：‎ 甲：Mg(NO2)2、NO2、O2　 乙：MgO、NO2、O2‎ 丙：Mg3N2、O2　丁：MgO、NO2、N2‎ ‎(1)实验前，小组成员经讨论认定猜想丁不成立，理由是 ‎________________________________________________________________________。‎ 查阅资料得知：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O 针对甲、乙、丙猜想，设计如下图所示的实验装置(图中加热、夹持仪器等均省略)：‎ ‎(2)实验过程 ‎①仪器连接后，放入固体试剂之前，关闭k，微热硬质玻璃管(A)，观察到E中有气泡连续放出，表明_______________________________________________________。‎ ‎②称取Mg(NO3)2固体‎3.7 g置于A中，加热前通入N2以驱尽装置内的空气，其目的是____________________；关闭k，用酒精灯加热时，正确操作是先________________，然后固定在管中固体部位下加热。‎ ‎③观察到A中有红棕色气体出现，C、D中未见明显变化。‎ ‎④待样品完全分解，A装置冷却至室温、称量，测得剩余固体的质量为‎1.0 g。‎ ‎⑤取少量剩余固体于试管中，加入适量水，未见明显现象。‎ ‎(3)实验结果分析讨论 ‎①根据实验现象和剩余固体的质量经分析可初步确认猜想________是正确的。‎ ‎②根据D中无明显现象，一位同学认为不能确认分解产物中有O2，因为若有O2，D中将发生氧化还原反应：____________________(填写化学方程式)，溶液颜色会退去；小组讨论认定分解产物中有O2存在，未检测到的原因是__________________________。‎ ‎③小组讨论后达成的共识是上述实验设计仍不完善，需改进装置进一步研究。‎ 答案：(1)不符合氧化还原反应原理(或其他合理答案)　(2)①装置气密性良好　②避免对产物O2的检验产生干扰(或其他合理答案)　移动酒精灯均匀地预热硬质玻璃管　(3)①乙　②2Na2SO3＋O2===2Na2SO4　O2在通过装置B时已参与反应(或其他合理答案)‎ 解析：本题考查了化学实验基本操作、实验的设计等，重在考查学生的实验能力和数据处理能力。(1)Mg(NO3)2中Mg、N、O的化合价分别为＋2、＋5、－2价，NO2、N2、Mg3N2中氮的化合价分别为＋4、0、－3价，O2中氧的化合价是0价。故甲、乙、丙中元素的化合价“有升有降”，符合氧化还原反应特点。而丁猜想只有化合价的降低，没有化合价的升高，该猜测不成立。(3)①Mg(NO2)2易溶于水，Mg3N2能够与水反应：Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑，MgO难溶于水。由于将固体溶于水，未见明显现象，故乙猜想正确。②Na2SO3为弱酸强碱盐，SO32－水解溶液呈碱性：SO32－＋H2OHSO3－＋OH－；溶液颜色褪去，说明氧气能够将Na2SO3氧化为Na2SO4：2Na2SO3＋O2===2Na2SO4。未检验到氧气，则是由于NO2、O2与水共同作用可以产生HNO3，被NaOH吸收，导致无法检验到O2的存在。‎