高考化学总复习 考点核心突破 10.4 化学实验方案的设计与评价

【导学教程】（教师用书）届高考化学总复习考点核心突破10.4化学实验方案的设计与评价[热点集训]1．工业上用洗净的废铜屑作原料来制备硝酸铜。为了节约原料和防止污染环境，宜采取的方法是A．Cu＋HNO3(浓)→Cu(NO3)2B．Cueq\o(→,\s\up7(空气),\s\do5(△))CuOeq\o(→,\s\up7(稀硝酸))Cu(NO3)2C．Cu＋HNO3(稀)→Cu(NO3)2D．Cueq\o(→,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(△))CuSO4eq\o(→,\s\up7(Ba（NO3）2))Cu(NO3)2解析A、C生成氮氧化物，浪费原料且污染环境，D项生成二氧化硫、BaSO4，浪费原料且污染环境。答案B2．下列实验方案设计中，可行的是A．在水中加入氯化铁晶体，加热至沸腾，可得到氢氧化铁胶体B．氢氧化铁胶体中的H＋、Cl－可用过滤的方法除去C．用蒸发的方法使NaCl从溶液中析出时，将蒸发皿中NaCl溶液全部加热蒸干D．鉴别氯化铁溶液与氢氧化铁胶体较简便的方法是用激光束照射解析A项实验操作不会制得胶体，会得到沉淀；胶体粒子也能通过滤纸，B项错误；C项，蒸发溶液到溶液快要蒸干时用余热蒸干即可。答案D3．(·天门模拟)实验室制氯气有如下几步操作：①在烧瓶内装入MnO2粉末；②塞好带导管和分液漏斗的双孔塞；③由分液漏斗向烧瓶中注入浓盐酸；④用铁夹固定圆底烧瓶；⑤检查气密性；⑥放好酒精灯；⑦点燃酒精灯；⑧放好铁圈和石棉网，正确的操作顺序是A．①②③④⑧⑤⑥⑦ B．⑤①②③⑧④⑥⑦C．⑤⑥⑧①②③④⑦ D．⑥⑧⑤①②④③⑦解析根据酒精灯的位置固定铁圈，检验装置气密性后，先加固体试剂，固定好烧瓶后再加液体试剂，最后加热。答案D4．(·龙岩质检)下述实验设计能够达到目的的是编号实验目的实验设计A证明盐酸酸性比醋酸强用同一电路测等体积盐酸、醋酸溶液的导电性B证明H2CO3酸性比H2SiO3强将CO2通入Na2SiO3溶液中C证明钠的金属活动性比铜强向CuCl2溶液中投入金属钠D证明溶液中含有I－向溶液中加入淀粉解析通过导电性比较盐酸和醋酸的酸性强弱，必须使用相同浓度的盐酸和醋酸，故A错误。钠投入CuCl2溶液中，会与水反应生成NaOH，进而生成Cu(OH)2而不能置换出铜，故C错误。淀粉只能检验出碘单质，故D错误。答案B5．(·潍坊模拟)某化学兴趣小组设计了下列四个实验装置，试图通过观察实验现象说明CO2与NaOH溶液发生了反应。其中无法达到实验目的的是解析D中的b容器因为与外界大气不通，不能达到实验目的。答案D6．(·成都高三摸底)某研究性学习小组探究铁粉与水蒸气反应后的固体的组成，铁粉与水蒸气反应的化学方程式为______________________________________________。基于上述反应所得黑色固体粉末，研究性学习小组提出下列假设并欲做实验分析。假设一：固体全部是Fe3O4假设二：固体全部是Fe假设三：固体是____________________取铁粉与水蒸气反应后的固体作为样品，进行如下实验探究。探究1：取少量样品投入硫酸铜稀溶液中，若现象为_______________________________________________________________________________，则假设一成立。探究2：取1.68g样品在纯氧中灼烧后，若质量为______________________________g，则假设二成立。经过实验探究，假设一、二都不成立。探究3：取样品4.00g进行如下实验。B中的溶液是____________________________；实验后经测定样品完全反应，D中剩余固体质量为3.36g，且测得E中沉淀质量为6.0g，则样品中Fe3O4的质量分数为________；实验装置中有一明显缺陷是___________________________________________________。答案3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(△))Fe3O4＋4H2假设三：Fe3O4和Fe的混合物探究1：若溶液无颜色变化探究2：2.32探究3：饱和碳酸氢钠溶液58%没有处理尾气装置，尾气中的CO将污染空气[能力提升][限时45分钟满分100分]一、选择题(每小题5分，共60分)1．下列相关家庭实验设计能达到预期目的的是相关实验预期目的A在少量食用碱中滴加食醋探究食用碱是碳酸钠还是碳酸氢钠B在食用盐中滴加少量淀粉液探究食用盐是否为加碘盐C用激光笔照射淀粉液探究淀粉液是胶体还是溶液D将鸡蛋白溶于水后，滴加AgNO3溶液验证蛋白质中含有氯元素解析碳酸钠、碳酸氢钠均能与乙酸反应生成二氧化碳，A不能达到预期目的；食用盐中加入的是化合态的碘，不能用淀粉检验，B不能达到预期目的；蛋白质不是电解质，不能电离出氯离子，D不能达到预期目的。答案C2．化学实验中常将某些溶液或试剂进行酸化或碱化。下列处理中正确的是A．检验KClO3中的氯元素，可加入AgNO3和稀硝酸B．为提高KMnO4溶液的氧化能力，用浓盐酸将KMnO4溶液酸化C．检验蔗糖在稀硫酸中水解产生的葡萄糖，应先用NaOH溶液碱化后才能进一步检验D．检验溶液中是否含有SOeq\o\al(2－,4)时，先加氯化钡溶液后，再加稀盐酸酸化答案C3．(·广州模拟)某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，下列操作正确且能达到目的的是A．将铜丝插入浓硫酸中加热，反应后把水加入反应器中，观察硫酸铜溶液的颜色B．常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，观察CuCl2的生成C．将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体D．将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿解析A项，正确操作应该是：将铜丝插入浓硫酸中加热，反应后取一定量的反应液加入盛有水的烧杯中，A错误；B中应该用红热的铜丝；Cu2＋水解，加热CuCl2溶液得不到CuCl2固体，C错误；铜绿溶于盐酸而铜不溶于盐酸，故可用盐酸除去铜绿，D正确。答案D4．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A．Ceq\o(→,\s\up7(在空气中点燃))COeq\o(→,\s\up7(CuO),\s\do5(△))CO2eq\o(→,\s\up7(NaOH溶液))Na2CO3B．Cueq\o(→,\s\up7(AgNO3溶液))Cu(NO3)2溶液eq\o(→,\s\up7(NaOH溶液))Cu(OH)2C．CaOeq\o(→,\s\up7(H2O))Ca(OH)2溶液eq\o(→,\s\up7(Na2D．Feeq\o(→,\s\up7(点燃))Fe2O3eq\o(→,\s\up7(H2SO4溶液))Fe2(SO4)3溶液解析A项，在空气中点燃单质碳来制备CO的方法，在操作上是不可行的；B项，用硝酸银溶液与铜反应来制备Cu(NO3)2是不经济的；D项，用点燃铁燃烧制备氧化铁在理论上不正确、操作上不可行；只有C符合要求。答案C5．(·扬州模拟)下列有关实验原理、方法和结论都正确的是A．已知Cu2O＋2H＋=Cu2＋＋Cu＋H2O，氢气还原氧化铜后所得红色固体能完全溶于稀硝酸，说明还原产物是铜B．用蒸馏水、酚酞、BaCl2溶液和已知浓度盐酸标准液作试剂，可测定NaOH固体(杂质仅为Na2CO3)的纯度C．实验室中的CCl4含有少量溴，加适量的苯，振荡、静置后分液，可除去CCl4中的溴D．取一定量水垢加盐酸，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体，说明水垢的主要成分为CaCO3、MgCO3解析Cu和Cu2O都能溶于稀HNO3，A项错误，应改为稀H2SO4，BaCl2与Na2CO3反应生成BaCO3，反应方程式为：BaCl2＋Na2CO3=BaCO3↓＋2NaCl，过滤后，用标准浓度的盐酸可滴定测出溶液中NaOH的量，B正确；CCl4也能溶于苯，无法用苯萃取CCl4中的Br2，C错误；D项中结论错误，只能说明水垢中含有COeq\o\al(2－,3)但不能说明一定有MgCO3。答案B6．以下几种实验设计正确且能达到实验目的的有A．1种 B．2种C．3种 D．4种解析加热SiO2与NH4Cl的混合物时，NH4Cl受热分解生成NH3、HCl，NH3、HCl在盛有冷水的烧瓶底部重新结合生成NH4Cl，从而实现二者的分离。浓盐酸与KMnO4溶液反应生成Cl2，说明KMnO4的氧化性大于Cl2，Cl2与Na2S溶液反应析出S，从而说明Cl2的氧化性大于S，能达到实验目的。不能用酸式滴定管盛装NaOH溶液；石油分馏需要温度计。答案B7．以下进行性质比较的实验设计，不合理的是A．比较镁、铝金属性：镁、铝(除氧化膜)分别放入4mol·L－1NaOH溶液中B．比较氯、溴非金属性：氯气通入溴化钠溶液中C．比较Cu、Fe2＋的还原性：Cu加入FeCl3溶液中D．比较高锰酸钾、氯气的氧化性：高锰酸钾中加入浓盐酸解析由于铝与氢氧化钠溶液反应的特殊性，不能根据能否与氢氧化钠溶液反应说明镁、铝的金属性强弱，A项不合理。B、C、D项均合理。答案A8．(·洛阳模拟)同学们在做铜与浓硝酸反应的实验时，发现反应后溶液呈绿色，而不显蓝色。甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高所致，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体。同学们分别设计了以下4个实验来判断两种看法是否正确，这些方案中不可行的是A．加水稀释该绿色溶液，观察颜色变化B．加热该绿色溶液，观察颜色变化C．向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化D．向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察溶液颜色变化解析为验证溶液呈绿色是c(Cu2＋)大小引起还是因溶有NO2引起，可采取的实验方案应只改变其中的一种影响因素，不能同时改变c(Cu2＋)大小与NO2的量。A项加入水，c(Cu2＋)变小，同时水也会与溶液中可能溶有的NO2反应生成HNO3，故不能得出溶液呈绿色的原因；B、C项操作都是赶出溶液中可能溶有的NO2，对c(Cu2＋)大小无影响，方案可行；D项向无NO2的硝酸铜溶液中通入NO2后，通过观察溶液颜色变化，可得出结论，方案可行。答案A9．某同学为探究SO2与Ba2＋只有在碱性条件下才能形成BaSO3沉淀，设计了如下方案，你认为可行的是A．将SO2通入Ba(OH)2溶液中观察有白色沉淀生成B．将SO2通入Ba(NO3)2溶液中观察有白色沉淀生成C．将SO2分别通入BaCl2溶液、BaCl2与HCl的混合溶液、Ba(OH)2溶液中，观察到只有Ba(OH)2中有白色沉淀生成D．将SO2通入BaCl2与NH3的混合溶液中有白色沉淀生成解析A、D项方案不能说明SO2与Ba2＋在非碱性条件下不能反应生成BaSO3沉淀；B项中SO2溶解后会形成酸性溶液，NOeq\o\al(－,3)在酸性条件下可将SOeq\o\al(2－,3)氧化成SOeq\o\al(2－,4)，得到的沉淀是BaSO4。答案C10．下列实验方案能达到预期目的的是①实验室保存FeCl3溶液应加少量稀盐酸，并且放入少量的铁粉②氢氧化钠溶液保存在配有橡胶塞的细口瓶中③向溶液中滴入氯化钡溶液，再加稀硝酸能检验溶液中是否含有SOeq\o\al(2－,4)④用丁达尔效应可以区分食盐水和淀粉溶液⑤工业上可用金属铝与V2O5在高温下冶炼矾，铝作还原剂A．①②④ B．①②⑤C．②④⑤ D．②③④解析FeCl3溶液加入铁粉会被还原为FeCl2，故①不正确；向溶液中滴入氯化钡溶液，再加稀硝酸生成白色沉淀，不能检验溶液中是否含有SOeq\o\al(2－,4)，因为有Ag＋、SOeq\o\al(2－,3)的干扰，故③不正确。其余各项均可行。答案C11．(·温州模拟)某兴趣小组探究SO2气体还原Fe3＋，他们使用的药品和装置如图所示：下列说法不合理的是A．能表明I－的还原性弱于SO2的现象是B中蓝色溶液褪色B．装置C的作用是吸收SO2尾气，防止污染空气C．为了验证A中发生了氧化还原反应，加入用稀盐酸酸化的BaCl2，产生白色沉淀D．为了验证A中发生了氧化还原反应，加入KMnO4溶液，紫红色褪去解析B中蓝色溶液褪色，说明SO2的还原性大于I－，选项A正确；NaOH溶液吸收SO2尾气，防止污染空气，选项B正确；若A中发生了氧化还原反应，SO2被氧化生成硫酸，FeCl3被还原成FeCl2，检验硫酸根离子加入用稀盐酸酸化的BaCl2，产生白色沉淀，C正确；选项D欲用KMnO4溶液检验FeCl2，但是SO2也能与KMnO4溶液反应，紫红色褪去，D项错误。答案D12．下列实验设计能够成功的是实验目的实验步骤及现象A检验亚硫酸钠试样是否变质试样eq\o(→,\s\up7(溶解))eq\o(→,\s\up7(硝酸钡溶液))白色沉淀eq\o(→,\s\up7(稀硫酸))沉淀不溶B检验淀粉是否水解试样eq\o(→,\s\up7(稀H2SO4),\s\do5(加热))冷却eq\o(→,\s\up7(新制Cu（OH）2悬浊液),\s\do5(加热煮沸))无砖红色沉淀C证明酸性条件下H2O2氧化性比I2强NaI溶液eq\o(→,\s\up7(30%H2O2))eq\o(→,\s\up7(稀硝酸及淀粉))溶液变蓝色D除去氯化钠晶体中少量硝酸钾试样eq\o(→,\s\up7(加适量水溶解))eq\o(→,\s\up7(蒸发到剩少量液体))eq\o(→,\s\up7(趁热过滤))eq\o(→,\s\up7(洗涤晶体))再重结晶解析A中加入稀硝酸能将BaSO3氧化成BaSO4，B中需加入NaOH溶液中和硫酸后才能检验葡萄糖，C中加入硝酸有强氧化性，不能说明H2O2氧化性比I2强。由于氯化钠的溶解度随温度的变化不大，而硝酸钾的溶解度随温度变化较大，趁热过滤可以除去大部分硝酸钾，然后再重结晶。答案D二、非选择题(共40分)13．(12分)(·成都七中高三综合测试)某化学学习小组为了解硫酸及其盐的某些性质和用途，进行了如下实验探究。[实验一]探究浓硫酸的氧化性：(1)写出烧瓶中反应的化学方程式：____________________________________。(2)B装置可用于探究SO2的还原性，则B中所用的试剂为：________________(任写一种即可)；若B装置是品红溶液，则B中的现象是_______________________________。[实验二]检验(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O中的金属离子：(3)请结合化学用语和必要的文字说明如何检验出其中的金属离子(试剂、原理、现象等)：______________________________________________________________________。[实验三]用KHSO4制取H2O2并测其质量分数：查阅资料得知：工业上用如下原理制取H2O2：现用此法制取一定浓度的H2O2，并测定H2O2的质量分数。已知：2MnOeq\o\al(－,4)＋5H2O2＋6H＋=2Mn2＋＋8H2O＋5O2↑①取10.00mLH2O2溶液(密度为1.00g·mL－1)置于锥形瓶中加水稀释，并加稀硫酸酸化；②用0.2000mol·L－1KMnO4溶液滴定；③用同样方法滴定四次，消耗KMnO4溶液的体积分别为：40.00mL、39.98mL、42.02mL、40.02mL。(4)用该原理制取H2O2的阳极电极反应式为_______________________________。(5)进行操作②时，滴入第一滴KMnO4溶液，溶液的紫红色消失很慢，随着滴定的进行，溶液的紫红色消失速率加快，推测其原因可能是_____________________________。(6)此H2O2溶液中溶质的质量分数为________。答案(1)Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O(2)高锰酸钾溶液、氯水、溴水、氯化铁溶液品红溶液褪色(3)滴加K3[Fe(CN)6]溶液，发生反应：3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－=Fe3[Fe(CN)6]2↓，有蓝色沉淀生成[或滴加KSCN溶液无明显现象，再滴加新制的氯水，变为红色，反应为：2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－，Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3；或滴加NaOH溶液产生白色沉淀：Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓，并迅速变为灰绿色，最终变为红褐色：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3](4)2SOeq\o\al(2－,4)－2e－=S2Oeq\o\al(2－,8)(或2HSOeq\o\al(－,4)－2e－=2H＋＋S2Oeq\o\al(2－,8))(5)Mn2＋作催化剂(Mn2＋加快反应速率)(6)6.8%14．(14分)(·达州一模)达州市渠县境内含有丰富的深层地下食盐资源，食盐是日常生活中的必需品，也是重要的化工原料。(1)经测定该县深层地下粗盐中含有少量K＋、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等杂质离子，某研究性学习小组在实验室提纯NaCl的流程如下：所提供的试剂：饱和Na2CO3溶液、饱和K2CO3溶液、NaOH溶液、BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液、75%乙醇溶液、CCl4，仪器及用品自选。①欲除去溶液中的Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SOeq\o\al(2－,4)，选出a操作中所代表的试剂，按滴加顺序依次为_________________________________________________________(只填化学式)，b步操作的名称是____________。②洗涤除去NaCl晶体表面附带的少量KCl，应选用试剂是____________，用pH试纸测定滤液ⅡpH值的方法是______________________________________________。(2)用提纯的NaCl配制500mL，2.5mol·L－1的NaCl溶液，所需仪器除烧杯，托盘天平(砝码和镊子)，药匙，玻璃棒外，还需要____________________________________(填仪器名称)，应称取NaCl________g。(3)下列操作会导致所配NaCl溶液浓度偏高的是___________________________。A．定容完毕后，盖塞，摇匀，再将容量瓶置于实验台上，发现液面低于刻度线，再添加蒸馏水至刻度线B．未将洗涤烧杯内壁的溶液转入容量瓶C．定容时，俯视刻度线D．转移溶液之前，容量瓶内有少量蒸馏水E．称量时，天平指针指向左盘解析(1)①要除去SOeq\o\al(2－,4)，只有选BaCl2溶液，若选用Ba(NO3)2，会引入新的离子NOeq\o\al(－,3)，再选用NaOH溶液除去Mg2＋和Fe3＋溶液，最后选用Na2CO3溶液除去Ba2＋、Ca2＋，此处不能选用K2CO3溶液，否则会引入新的K＋，再用HCl除去过量的COeq\o\al(2－,3)，Na2CO3溶液不能加在BaCl2溶液前，否则会引入Ba2＋；浓溶液冷却结晶、过滤可得晶体，所以b步操作的名称是冷却结晶、过滤。②除去NaCl晶体表面的少量的KCl，应选用75%的乙醇，因为CCl4有毒，同时KCl也不会溶解在CCl4中；用pH试纸测定溶液pH的方法为：用玻璃棒蘸取少许滤液Ⅱ滴在pH试纸上，然后把试纸显示的颜色与标准比色卡对照，即可确定滤液Ⅱ的酸碱度。(2)溶液配制步骤为：一般用托盘天平称量，用药匙取用药品，在烧杯中溶解(可用量筒量取水)，用玻璃棒搅拌，冷却后转移到500mL容量瓶中，并用玻璃棒引流，洗涤并将洗涤液移入容量瓶中，当加水至液面距离刻度线1～2cm时，改用胶头滴管滴加至溶液凹面与刻度线水平相切，盖好瓶塞，摇匀，所以需要的仪器为：托盘天平、药匙、烧杯、量筒(可用、也可不用)、玻璃棒、500mL容量瓶、胶头滴管，需要NaCl的质量为2.5mol·L－1×0.5L×58.5g·mol－1＝73.1g。(3)A项，定容完毕后，盖塞，摇匀，再将容量瓶置于实验台上，发现液面低于刻度线，再添加蒸馏水至刻度线，溶液的体积偏大，使所配溶液的浓度偏低，故A错误。B项，未将洗涤烧杯内壁的溶液转入容量瓶，溶质的质量偏小，使所配溶液的浓度偏低，故B项错误。C项，定容时，俯视刻度线，溶液的体积偏小，使所配溶液的浓度偏大，故C正确。D项，转移溶液之前，容量瓶内有少量蒸馏水，对溶液的体积无影响，所配溶液的浓度不变，故D错误。E项，称量时，天平指针指向左盘，溶质的质量偏大，使所配溶液的浓度偏大，故E正确。答案(1)①BaCl2、NaOH、Na2CO3冷却结晶、过滤②75%乙醇用玻璃棒蘸取少许滤液Ⅱ滴在pH试纸上，然后把试纸显示的颜色与标准比色卡对照，即可确定滤液Ⅱ的酸碱度(2)500mL容量瓶、胶头滴管73.1(3)CE15．(14分)(·江苏)氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO3，含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下：(1)MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为__________________________________。(2)加入H2O2氧化时，发生反应的化学方程式为____________________________。(3)滤渣2的成分是________(填化学式)。(4)煅烧过程存在以下反应：2MgSO4＋C