2020年高中化学 必修考点专题研究精讲精练 第三节 实验方案的设计与评价（教师用）

第三节 实验方案的设计与评价一、选择题(每小题4分，共28分)1(2020山东调研)下列实验的设计不可行的是 ()A在浓氨水中加入生石灰可以制取少量的NH3B用水就可以一次性鉴别溴苯、苯、乙酸三种物质C用如图所示的装置测定黄铜(Cu、Zn合金)中Zn的含量D除去粗盐中的Ca2、Mg2、SO，依次加入的物质是H2O、Ba(OH)2、Na2CO3、HCl解析：本题主要考查学生对课本实验的掌握以及对气体体积的测量方法的运用。Cu、Zn都与稀硝酸反应产生气体且集气瓶内应短进长出，故C方案错误。答案：2(2020广州模拟)某混合气体可能有CO、CO2、NH3、HCl、H2和水蒸气中的一种或几种，当依次通过澄清石灰水(无浑浊现象)、氢氧化钡溶液(有浑浊现象)、浓硫酸、灼热的氧化铜(变红)和无水硫酸铜(变蓝)时，则可断定该混合气体中一定有 ()ACO2、HCl、H2 BCO、H2、H2OCCO、NH3、H2 DCO、HCl、H2O解析：结合气体通入各试剂对应的现象：先通入澄清的石灰水，无浑浊，再通入Ba(OH)2溶液出现浑浊，故一定有CO2、HCl，不含有NH3，干燥后的气体通入灼热的CuO(变红)、无水CuSO4(变蓝)，故一定含有H2，CO、水蒸气不能确定是否存在。答案：3(2020江门模拟)为了除去粗盐中的Ca2、Mg2、SO及泥沙，可将粗盐溶于水，然后进行下列五项操作：过滤，加过量NaOH溶液，加适量盐酸，加过量Na2CO3溶液，加过量BaCl2溶液。正确的操作顺序是 ()A BC D解析：除去NaCl中的Ca2、Mg2、SO时可先除去Mg2，也可先除SO，由于加入的每种除杂试剂均过量，应确保过量的除杂剂能除去，故Na2CO3必须在BaCl2之后加入，过滤除去所有难溶物质后再加稀盐酸除去CO。答案：4(2020宿迁调研)某研究性学习小组在整理实验室化学试剂时，发现一盛有无色溶液的试剂瓶，标签破损，如图。某同学根据中学化学知识，对该试剂可能是什么物质的溶液进行了如下猜想和验证，选择你认为错误(包括猜想物质的化学式、检验需要的试剂、操作、现象及结论)的选项 ()选项猜想物质的化学式检验需要的试剂操作、现象及结论ANa2SO4稀盐酸、氯化钡溶液取少量该溶液于试管中，滴入稀盐酸，若无明显现象，再滴入氯化钡溶液，如果产生白色沉淀，则原溶液是Na2SO4溶液BNa2CO3稀盐酸、澄清的石灰水取少量该溶液于试管中，滴入稀盐酸，如果产生的无色气体能使澄清的石灰水变浑浊，则原溶液一定是Na2CO3溶液CNa2SO3稀盐酸、澄清的石灰水、品红溶液取少量该溶液于试管中，滴入稀盐酸，如果产生的无色气体既能使澄清的石灰水变浑浊，还能使品红溶液褪色，则原溶液是Na2SO3溶液DNa2SiO3过量稀盐酸取少量该溶液于试管中，滴入稀盐酸，产生白色胶状沉淀，盐酸过量时沉淀不溶解，则原溶液是Na2SiO3溶液解析：B项的猜想和结论不相符，Na2SO3与稀盐酸产生的SO2也可使澄清的石灰水变浑浊。答案：5(2020丽水质检)根据下列实验事实得出的结论正确的是 ()结论：原气体一定是SO2结论：原气体一定是烃结论：原溶液一定是浓盐酸结论：原溶液中一定含有Fe3解析：A项中O3、Cl2、NO2等都能使品红溶液褪色；B项中H2S、CxHy、HCHO、CO都可出现此现象；C项中浓HNO3等也有此现象。答案：6(2020模拟精选，浙江杭州二模)右图为实验室制氢气的简易装置。若在加稀硫酸时，发现锌粒与稀硫酸没有接触而稀硫酸又不够了，为使该反应顺利进行，则可以从长颈漏斗中加入的试剂是 ()食盐水KNO3溶液适量稀硫酸铜溶液Na2CO3溶液CCl4浓氨水A B C D解析：加入KNO3溶液后不再产生H2，会产生NO气体。Na2CO3溶液会与H2SO4反应生成CO2，既消耗H2SO4又会使H2不纯净。CCl4在下层，使稀H2SO4与锌粒接触。浓氨水会与H2SO4反应。答案：7(2020试题调研，江苏南通3月)用下图所示实验装置进行的实验中，不能达到相应实验目的的是 ()解析：乙中酸性高锰酸钾溶液与乙烯和乙炔都反应。答案：二、非选择题(本题包括7个大题，共72分)8(10分)(2020试题调研，广东梅州4月)某化学研究小组，通过网上查找资料发现，Cl2的制取有下列不同方案：a方案：加热条件下二氧化锰与浓盐酸反应制得Cl2b方案：浓盐酸与氯酸钾固体反应制得Cl2c方案：电解饱和食盐水法制得Cl2现实验室有供选择的如下几种仪器来制取Cl2(3)若要设计联合实验探究氯气的漂白原理，从制备装置中产生氯气后应连接的装置是(画出装置图并注明所使用的试剂或用品)_。解析：(1)c方案中需要电解装置。a方案中需要酒精灯加热。(2)利用排饱和食盐水法。(3)Cl2本身无漂白性，与水反应生成的HClO才有漂白性，所以先用浓硫酸干燥Cl2，然后证明干燥Cl2无漂白性，最后再证明湿润的Cl2有漂白性，最后用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气。答案：=(3)=的生成速度(即气泡从溶液中释放的速度)来判断H2O2分解反应的速度。请用所给的实验材料和用具设计实验，使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。(1)实验步骤：_；_；_。(2)实验结果预测及结论：整个实验中，不同处理的试管中O2的释放速率从快到慢依次是_。由此可得出的结论是_。(3)如果仅将实验中的恒温水浴改为80，重做上述实验，O2释放的速率最快的是_，原因是_。解析：(1)酶的高效性是指与无机催化剂相比而言，所以该实验应分为三步：第一步，取三支试管，各加入等量的过氧化氢溶液，置于37恒温水浴中。第二步，向三支试管中分别加入3.5%的FeCl3溶液、等量的0.01%的过氧化氢酶溶液、等量的蒸馏水，最后观察气泡的释放速率。(2)三支试管中氧气的释放速率由快到慢依次为加酶溶液的试管、加FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管，所以酶的催化效率最高。(3)若将37的恒温水浴改为80后，过氧化氢酶因高温变性失去生理活性，而FeCl3催化活性受热增强，所以加FeCl3溶液的试管内氧气释放速率最快。答案：(2)加酶溶液的试管、加FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管酶具有催化作用和高效性10(10分)(2020梅县东山中学)某化学兴趣小组用含铝、铁、铜的合金制取纯净的氯化铝溶试回答下列问题：(1)滤渣B的成分有_。(2)与胆矾晶体的应用无关的是_(填字母)。a游泳池水的消毒剂b饮用水的净化剂c糖尿的检验试剂(3)写出滤液A转化为沉淀D的离子方程式_。(4)由滤液A制AlCl3溶液的途径有和两条，合理的途径及理由是_(填字母)。a；按途径得到的AlCl3溶液中含有大量的氯化钠杂质b；按途径过程复杂，浪费原料且难以实现(5)从滤液E中得到绿矾晶体的实验操作是(不考虑E中的溶质被氧化这一因素)：_。(6)H2O2是一种绿色氧化剂，应用十分广泛，在滤渣F中加入稀硫酸和H2O2来制备胆矾晶体是一种绿色工艺，该反应的总反应方程式为_。解析：(2)CuSO4中Cu2可使蛋白质变性而使细菌死亡，所以a正确，但Cu2有毒不能用于饮用水消毒，b错误。检验糖尿病的试剂是Cu(OH)2悬浊液，可用CuSO4溶液制取。答案：=(4)a(5)蒸发浓缩、冷却结晶=11(10分)(2020佛山一中)某实验小组欲制取氧化铜并证明氧化铜能加快氯酸钾的分解，进行如下实验：(一)制取氧化铜称取2 g CuSO45H2O研细后倒入烧杯，加10 mL蒸馏水溶解；将步骤所得混合物过滤、洗涤，晾干后研细备用。回答下列问题：(1)上述实验步骤中需要使用玻璃棒的是_(填实验序号)。(2)步骤中洗涤沉淀的操作是_。(二)证明氧化铜能加快氯酸钾的分解并与二氧化锰的催化效果进行比较实验序号KClO3质量其他物质质量待测数据1.2 g无其他物质1.2 gCuO 0.5 g1.2 gMnO2 0.5 g回答下列问题：(3)上述实验中的“待测数据”指_。(5)若要证明实验中干燥管内收集的气体是O2，可待气体收集结束后，用弹簧夹夹住B中乳胶管，拔去干燥管上单孔橡皮塞，_。(6)为探究CuO在实验中是否起催化作用，需补做如下实验(无需写出具体操作)：a_；bCuO的化学性质有没有改变。解析：(1)中溶解过程搅拌需要玻璃棒，加热时要用玻璃棒搅拌，过滤中需用玻璃棒引流；(3)酸式滴定管下端有玻璃活塞，故不能选用；(6)催化剂在反应前后质量和化学性质均不变。答案：(2)沿玻璃棒向过滤器中的沉淀上加蒸馏水至浸没沉淀，静置使其全部滤出，重复23次(3)时间(4)碱式(5)取一根带火星的木条，伸入干燥管内，看木条是否复燃(6)CuO的质量有没有改变12(10分)(2001广州市番禺区)有一种无色的待测溶液W，可能是硫酸钠或硝酸银。请你设计实验鉴别。实验用品：(1)实验药品：一瓶无色的待测溶液W、1 mol/L盐酸溶液、1 mol/L氯化钡溶液。(2)实验仪器：试管若干。(3)实验方案设计：操作预期的实验现象结论和离子方程式解析：该题实际考查的是硫酸根与银离子的检验，在答题时不能选用氯化钡溶液，氯化钡与两者均有白色沉淀。答案：操作预期的实验现象结论的离子方程式取无色的待测溶液W约23 mL放入试管中加入足量盐酸，观察现象若没有出现白色沉淀若出现白色沉淀说明待测溶液W是硫酸钠说明待测溶液W是硝酸银=13(10分)(2020济南5月模拟)某化学小组拟采用如下装置(夹持和加热仪器已略去)来电解饱和食盐水，并用电解产生的H2还原CuO粉末来测定Cu的相对原子质量，同时检验氯气的氧化性。(1)为完成上述实验，正确的连接顺序为A连_；B连_(填写字母)。(2)对硬质玻璃管里的氧化铜粉末加热前，需要进行的操作为_。(3)若检验氯气的氧化性，则乙装置的a瓶中溶液可以是_，对应的现象为_。(4)丙装置的c瓶中盛放的试剂为_，作用是_。(5)为测定Cu的相对原子质量，设计了如下甲、乙两个实验方案。abcd请你分析并回答：_方案所测结果更准确。你认为不合理的方案的不足之处是_。若按甲方案测定的数据计算，Cu的相对原子质量为_。解析：(1)A是阴极，阴极产生H2，B是阳极，阳极产生Cl2，故A连E；干燥H2后用H2还原氧化铜，B连C。(2)加热氧化铜前，需先检验氢气的纯度，否则加热易引起爆炸。(3)检验氯气的氧化性，则a瓶中溶液应具有还原性，可以是淀粉KI溶液，实验现象为溶液变蓝。(4)丙装置的c瓶中盛浓硫酸，用于干燥氢气。(5)按照甲方案，CuOCuAr(Cu)16Ar(Cu)baca解得Ar(Cu)。答案：(2)检验氢气的纯度(3)淀粉KI溶液溶液变为蓝色(4)浓硫酸吸收H2中的H2O，防止硬质玻璃管炸裂cabc14(12分)(2020湖南四市九校联考)三氧化二铁和氧化亚铜都是红色粉末，常用作颜料。某查阅资料：Cu2O是一种碱性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4，在空气中加热生成CuO。提出假设：假设1：红色粉末是Fe2O3假设2：红色粉末是Cu2O假设3：红色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物设计探究实验：取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加KSCN试剂。_、_。探究延伸：经实验分析，确定红色粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物。abba(3)实验小组欲利用该红色粉末制取较纯净的胆矾(CuSO45H2O)。经查阅资料得知，在溶液中通过调节溶液的酸碱性而使Cu2、Fe2、Fe3分别生成沉淀的pH如下：物质Cu(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3开始沉淀pH6.07.51.4沉淀完全pH13143.7实验室有下列试剂可供选择：A氯水；B.H2O2；C.NaOH；D.Cu2(OH)2CO3。实验小组设计如下实验方案：试回答：用试剂编号表示：试剂1为_，试剂2为_。固体X的化学式为_。操作为_。解析：(1)滴加KSCN试剂时溶液不变为血红色，则表明溶液中不存在Fe3，但如果原来是Cu2O，则加稀H2SO4后应该有Cu生成，而题中粉末完全溶解后无固体存在，则表明应该是Fe2O3和Cu2O的混合物，反应生成的Fe3与Cu进一步反应生成Fe2和Cu2；反应的离子方程式有：Fe2O36H=2Fe33H2O、Cu2O2H=CuCu2H2O、2Fe3Cu=2Fe2Cu2。(2)固体粉末在空气中加热时，Cu2O被空气中的氧