高中化学——化学实验方案设计与评价例题和解答

1、课时作业50化学实验方案设计与评价时间：45分钟满分：100分一、选择题(145分70分)1某同学想用实验证明高锰酸钾溶液的紫红色是MnO的颜色，而不是K的颜色，他设计的下列实验步骤中没有意义的是()A将高锰酸钾晶体加热分解，所得固体质量减少B观察氯化钾溶液没有颜色，表明溶液中K无色C在氯化钾溶液中加入适量锌粉振荡，静置后未见明显变化，表明锌与K不反应D在高锰酸钾溶液中加入适量锌粉振荡、静置后见紫红色褪去，表明MnO为紫红色【解析】首先高锰酸钾溶液中存在两种离子：K和MnO，选项BC表明K无色且不与锌反应，再由选项D进一步说明MnO能与锌反应，静置后紫红色褪去，表明MnO为紫红色。【答案】A2

2、某研究性学习小组为了探究镁粉与FeCl3溶液反应的机理，做了如下两组实验：将镁粉投入冷水中，未见明显现象；将镁粉投入FeCl3溶液中，观察到有气泡产生，溶液颜色逐渐变浅，同时逐渐产生红褐色沉淀。则下列有关镁与FeCl3溶液反应的叙述中正确的是()A镁只与FeCl3溶液中的Fe3直接反应B气泡是由镁与FeCl3溶液中的水直接反应产生的C红褐色沉淀是由镁与水反应生成的Mg(OH)2与Fe3反应所得D气泡是由镁与FeCl3水解生成的盐酸反应产生的【解析】根据实验现象和物质的性质进行分析推论。FeCl3水溶液呈弱酸性是因为FeCl3水解产生盐酸；FeCl33H2OFe(OH)33HCl，加入镁粉，Mg

3、与盐酸反应产生H2，故有气泡产生，上述平衡正向移动，c(Fe3)减少，溶液颜色变浅，同时得到Fe(OH)3红褐色沉淀。【答案】D3某同学设计实验证明NaOH溶液能使酚酞试液变红是OH的性质，其中没有意义的是()A取KOH、Ba(OH)2、Ca(OH)2溶液分别与酚酞试液作用，观察溶液颜色B取NaOH、NaCl、HCl溶液分别与酚酞试液作用，观察溶液颜色C向滴有酚酞的25.0 mL 0.10 molL1盐酸中，逐滴加入20.0 mL 0.10 molL1NaOH溶液，观察溶液颜色的变化D向滴有酚酞的20.0 mL 0.10 molL1NaOH溶液中，逐滴加入25.0 mL 0.10 molL1盐

4、酸，观察溶液颜色的变化【解析】A是应用的归纳法，即三种物质的共性是都有OH；B由NaCl不能使酚酞变色可知，Na不能使酚酞变红，而NaOH使酚酞变红是因为OH；从C、D的比较中可知，D中颜色发生改变，则是由于OH的浓度引起的，而C中未变化不能说明OH能使酚酞变红。【答案】C4.实验室常采用点滴板来完成部分实验，既可节约药品，又便于观察实验现象。图中所示的实验现象描述正确的是()装有铜片的孔穴中溶液呈蓝色装有胆矾的孔穴中固体的颜色变浅装有铁片的孔穴中溶液呈浅绿色装有蛋清的孔穴中溶液呈浅黄色ABC D【解析】铜与浓硫酸在加热的条件下才反应，常温下不反应，错；浓硫酸具有脱水性。能将胆矾中的水脱去，使

5、蓝色胆矾变成白色固体，正确；铁片在常温下遇浓硝酸发生钝化，错；蛋白质遇浓硝酸发生颜色反应而变黄，正确。【答案】D5在实验室进行物质制备，下列从原料及有关试剂分别制取相应的最终产物的设计中，理论上正确、操作上可行、经济上合理的是()ACCOCO2Na2CO3BCuCu(NO3)2溶液Cu(OH)2CFeFe2O3Fe2(SO4)3溶液DCaOCa(OH)2溶液NaOH溶液【解析】碳在空气中燃烧直接可得CO2，A方案中设计CO还原CuO没有必要；B方案制取Cu(OH)2需消耗大量贵重药品AgNO3，不经济；点燃Fe得不到Fe2O3，而是得到Fe3O4，其中含有Fe2，故此方案制得的Fe2(SO4)

6、3不纯；D方案制取NaOH溶液的方法是合理的。【答案】D6如图装置进行实验，将液体A逐滴加入到固体B中，下列叙述正确的是()A若A为浓盐酸，B为MnO2，C中盛品红溶液，则C中溶液褪色B若A为醋酸，B为贝壳，C中盛澄清石灰水，则C中溶液变浑浊C若A为浓氨水，B为生石灰，C中盛AlCl3溶液，则C中先产生白色沉淀后沉淀又溶解D实验仪器D可以起到防止溶液倒吸的作用【解析】MnO2与浓HCl不加热不发生反应，不能产生Cl2，C中品红溶液不褪色；NH3与AlCl3溶液反应生成Al(OH)3沉淀，但Al(OH)3不会溶解到氨水中。【答案】BD7下列各项装置中间的试管收集浓硝酸和铜反应所生成的气体，最终可

7、使收集到的气体中空气的含量最少的是()【解析】收集NO2气体是用向上排空气法收集，要求收集的气体中空气的含量最少，则必须长进短出。【答案】C8某工厂在生产中以氯化钙为原料制取硝酸钙，下列方案最可取的是()A将氯化钙溶于水，加入硝酸银溶液至反应完全，滤出沉淀后把滤液蒸发结晶B将氯化钙溶于水，加入硝酸，然后蒸发浓缩，使氯化氢挥发，硝酸钙呈晶体析出C晶体氯化钙直接跟浓硝酸共热，使氯化氢挥发，剩下的晶体就是硝酸钙D将氯化钙溶于水，加入碳酸钠溶液至反应完全，滤出沉淀后，把沉淀用硝酸处理至酸性，蒸发结晶【解析】工业上制备物质要考虑以下因素：反应原理的可行性；原料的来源；生产设备的承受能力；生产的成本；对环

8、境是否造成污染等因素。A选项原理可行，但硝酸银的价格过高，且重金属易造成污染；B选项不仅反应原理存在一定问题，同时对环境也有污染；C选项会造成环境的污染；D选项反应原理正确，原料经济，且生产中也便于操作。【答案】D9利用右图装置进行实验，下列实验结果能说明结论的是()A甲：盐酸，乙：石灰石，丙：苯酚钠溶液证明酸性：盐酸H2CO3C6H5OHB甲：盐酸，乙：硫化亚铁，丙：溴水证明还原性：S2BrClC甲：水，乙：电石，丙：溴水证明稳定性：H2OC2H2Br2D甲：浓盐酸，乙：高锰酸钾，丙：溴化钾溶液证明氧化性：KMnO4Cl2Br2【解析】B项中，盐酸与硫化亚铁反应是非氧化还原反应，产生的气体硫

9、化氢与溴水作用，是氧化还原反应但只能证明还原性：S2Br；C项中比较某些物质的稳定性不能用制取这些物质的相互反应来证明。【答案】AD10在一定条件下，萘可以被硝酸和硫酸的混合酸硝化生成二硝基物，它是1,5二硝基萘和1,8二硝基萘的混合物，后者可溶于质量分数大于98%的硫酸，而前者不能。利用这一性质可以将这两种液体分离。将上述硝化产物加入适量的98.3%的硫酸，充分搅拌，用耐酸漏斗过滤，欲从滤液中得到固体1,8二硝基萘，应采有的方法是()A对所得的滤液蒸发浓缩、冷却、结晶B向滤液中缓缓加入水后过滤C向滤液中缓缓加入Na2CO3溶液后过滤D将滤液缓缓加入水中后过滤【解析】1,8二硝基萘可溶于98.

10、3%的浓硫酸中，1,5二硝基萘不溶，用耐酸漏斗分离即可。继续将1,8二硝基萘从浓硫酸中分离出来，需要降低硫酸的浓度。如何降低浓硫酸的浓度，则要注意加入水或碱性溶液的方式(与浓H2SO4的稀释相似)。【答案】D11在下列实验中，能达到目的的是()A用石墨做电极电解氯化铵浓溶液，最多只能得到2种气体12某同学设计下列方法对A盐的水溶液进行鉴定：B标准状况下，将2 g铝片投入到20mL 18 molL1的硫酸中制取氢气C向某无色溶液中滴加Ba(NO3)2溶液，若生成白色沉淀，再加稀盐酸沉淀不消失，则可确定该溶液中一定含有SOD不用其他试剂，只利用液体间的两两混合就能鉴别酒精、四氯化碳、甲苯、溴水和N

11、aHCO3溶液【答案】D由此得出的以下结论中，不正确的是()AD溶液中有Fe(SCN)2B滤液中有Fe3C浅黄色沉淀B为AgBr DA一定为FeBr3【解析】A可能为FeBr2或FeBr3或FeBr2和FeBr3的混合物，因为向A中加酸化的AgNO3时，Fe2可被氧化成Fe3。【答案】D13铜铝合金广泛用于制造建筑材料和化工管道。某化学小组为测定一定质量的某铜铝合金中铜的质量分数，设计了如下实验方案：方案：铜铝合金测定生成气体的体积方案：铜铝合金测定剩余固体的质量下列有关判断中不正确的是()A溶液A和B均可以是盐酸或NaOH溶液B若溶液B选用浓硝酸，则测得铜的质量分数偏小C溶液A和B均可选用稀

12、硝酸D实验室中方案更便于实施【解析】铜铝合金中只有Al与盐酸或NaOH溶液反应，测定生成气体的体积，即可得出Al的质量，继而求出其质量分数，故A正确；因Al被浓HNO3钝化，使剩余固体的质量增重，测出铜的质量分数偏小，故B正确；Cu、Al均能与稀HNO3反应而无法测出其质量分数，故C错误；测定剩余固体质量比测定气体体积简单，测定的数据相对较少，故D正确。【答案】C14某同学设计了如下图所示的装置：用细铁丝把米粒大小的红磷送入玻璃管中，加热红磷，开始时红磷与玻璃管内的空气发生燃烧，不久在两侧约2厘米远处内壁各有一薄层白磷(部分带黄色)析出，待红磷剩不多时停止加热。有关该实验的说法中不正确的是()

13、A内壁有一薄层白磷出现是因为红磷升华成蒸气后冷凝所致B过一会连续而缓慢地送入空气，玻璃管内会发光，烧瓶内产生大量白烟C试管中的蓝色石蕊溶液会变红色D待烧瓶中的白烟消失后，烧瓶中会出现红色喷泉【解析】红磷在加热后发生升华，冷却后得到白磷，而白磷在空气中会发生自燃，生成P2O5白色固体，溶于水生成磷酸而使指示剂变色，但由于用导管与空气相连，所以不会形成喷泉。【答案】D二、简答题(30分)15某无色混合气体中可能含有乙烯、二氧化碳、二氧化硫和氧气，为确定其中一定含有二氧化碳、二氧化硫，有甲、乙、丙3位同学分别设计下述实验方案，并都认为：如果观察到的现象与自己设计的方案一样，就可确认无色气体中一定含有

14、二氧化碳和二氧化硫。试用简要语言评价上述实验各方案是否严密？并说明原因。(1)方案甲_。(2)方案乙_。(3)方案丙_。【解析】因混合气体中可能含C2H4、CO2、SO2、O2，当混合气体通过酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色时，可能是C2H4，也可能是SO2反应引起的，无法确定一定含SO2，因此甲、乙方案设计不严密。而上述混合气体中能使品红溶液褪色的只有SO2，且品红溶液颜色变浅而不是褪色，说明SO2完全被吸收，再通过石灰水变浑浊，说明一定含有CO2。【答案】(1)不严密。有乙烯的干扰(2)不严密。有乙烯的干扰(3)严密。上述气体中只有SO2能使品红溶液褪色，通过足量品红溶液后，除去二氧化硫，若剩余

15、气体能使澄清石灰水变浑浊，则一定有CO2存在16.浓H2SO4和木炭在加热时发生反应的化学方程式是2H2SO4(浓)CCO22H2O2SO2请从下图中选用所需的仪器(可重复选用)组成一套进行该反应并检出反应产物的装置。现提供浓H2SO4、木炭和酸性KMnO4溶液，其他固、液试剂自选。(连接和固定仪器用的玻璃管、胶管、铁夹、铁架台及加热装置等均略去)将所选的仪器按连接顺序由上至下依次填入下表，并写出该仪器中应加试剂的名称及其作用。选用的仪器(填字母)加入的试剂作用【解析】先根据实验目的，再结合化学反应，确定需要检验的产物有哪几种：然后，根据产物性质及检验时的干扰情况，确定检验产物成分的先后顺序；

16、最后，根据A、B、C装置及所装试剂状态，选择合适的试剂和装置。木炭与浓H2SO4反应有三种产物：水蒸气、二氧化硫、二氧化碳，一般用品红溶液检验二氧化硫，用澄清石灰水检验二氧化碳，而二氧化硫也能使澄清石灰水变浑浊，故应先检验二氧化硫，并除尽二氧化硫之后，再检验二氧化碳；因为检验二氧化硫、二氧化碳都要用到水溶液试剂，气体从水溶液中导出必带有水蒸气，故水蒸气应最先检验。即实验设计思路：木炭与浓H2SO4反应制气体检验水蒸气检验二氧化硫除去二氧化硫检验二氧化硫是否除尽检验二氧化碳。【答案】选用的仪器(填字母)加入的试剂作用C浓H2SO4与木炭反应器(或发生气体)B无水CuSO4检出H2OA品红溶液检出

17、SO2A酸性KMnO4溶液吸收余下的SO2A澄清石灰水检出CO217.某校化学研究性学习小组的同学在学习了金属的知识后，为了解Cu的常见化合物性质，运用类比学习的思想提出如下的问题，进行探究。请你协助该小组的同学完成下列研究。【提出问题】Cu的金属活泼性小于Al，Al(OH)3具有两性，Cu(OH)2也具有两性吗？通常情况下2价Fe的稳定性小于3价Fe，1价Cu的稳定性也小于2价Cu吗？CuO能被H2、CO等还原，也能被NH3还原吗？【实验方案】(1)解决问题需用到的药品有CuSO4溶液、_(填试剂)，同时进行相关实验。(2)解决问题的实验步骤和现象如下：取98 gCu(OH)2固体，加热至8

18、0100 时，得到黑色固体粉末，继续加热到1000 以上，黑色粉末全部变成红色粉末A。冷却后称量，A的质量为72 g。向A中加入适量的稀硫酸，得到蓝色溶液，同时观察到容器中还有红色固体存在。据此可推得，A的化学式为_。(3)为解决问题，设计的实验装置为(夹持及尾气处理装置未画出)：实验中观察到CuO变为红色物质，无水CuSO4变蓝色。同时生成一种无污染的气体。【实验结论】(1)Cu(OH)2具有两性。证明Cu(OH)2具有两性的实验现象是_。(2)根据“实验方案(2)”，得出的1价Cu和2价Cu稳定性大小的结论是_；_。(3)CuO能被NH3还原。该反应的化学方程式为_ _。【问题讨论】有同学认为NH3与CuO反应中生成的红色物质是Cu，也有同学认为NH3与CuO反应中生成