2020届高考化学一轮复习化学实验方案的设计与评价作业 10页

课时达标作业32　化学实验方案的设计与评价 基础题 ‎1.用下图装置制取、提纯并收集下表中的四种气体(a、b、c表示相应仪器中加入的试剂)，其中可行的是(　　)‎ 气体 a b c A NO2‎ 浓硝酸 铜片 NaOH溶液 B CO2‎ 稀硫酸 石灰石 饱和NaHCO3溶液 C O2‎ 双氧水 二氧化锰 浓硫酸 D NH3‎ 浓氨水 生石灰 碱石灰 解析：NO2能被NaOH溶液吸收：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O，A项错误；稀H2SO4和CaCO3反应生成微溶的CaSO4覆盖在CaCO3表面，阻止反应进一步进行，B项错误；在MnO2催化作用下H2O2分解产生O2，C项正确；NH3密度小于空气，不能用向上排空气法收集，D项错误。‎ 答案：C ‎2．某兴趣小组用下图装置制备气体(酒精灯可以根据需要选择)，对应说法正确的是(　　)‎ 选项 ‎①中药品 ‎②中药品 ‎③中药品 ‎④中药品 ‎⑤制备气体 ‎⑥中药品及作用 A 浓盐酸 MnO2‎ 饱和食盐水 浓硫酸 Cl2‎ NaOH溶液，尾气吸收 B 稀硝酸 Cu 烧碱溶液 浓硫酸 NO NaOH溶液，尾气吸收 C 浓盐酸 大理石 饱和Na2CO3溶液 浓硫酸 CO2‎ 澄清石灰水，检验 D 浓盐酸 Zn 水 浓硫酸 H2‎ 撤去 解析：MnO2和浓盐酸在加热条件下生成Cl2，用饱和食盐水除去Cl2中的HCl，用浓硫酸干燥，用NaOH溶液尾气吸收，A项正确；NO不能用排空气法收集，B项错误；CO2中的HCl不能用饱和Na2CO3溶液除去，因为CO2也能被Na2CO3溶液吸收，C项错误；H2的密度小于空气，收集应“短进长出”，D项错误。‎ 答案：A ‎3．用下列装置制取并收集NO2气体，其中最合理的是(　　)‎ 解析：铜与浓硝酸反应的产物是NO2，其密度比空气的大，因此应利用向上排空气法收集NO2气体，导气管应长进短出，这样才能将装置中的空气排尽，且能防止倒吸，只有C项符合。‎ 答案：C ‎4．如图所示的装置常用于制取气体并检验气体的性质。下列有关说法正确的是(　　)‎ A．关闭分液漏斗的活塞，将干燥管末端放入水中，微热烧瓶，有气泡从水中冒出，停止加热后，干燥管内有一段稳定的水柱形成，表明装置不漏气 B．若装置用于制取氯气并验证其具有漂白性，则A中所用试剂为稀盐酸，B中所用药品为KMnO4固体，C中为品红溶液 C．若装置用于制取SO2并验证其具有漂白性，则A中所用试剂为浓硫酸，B中所用药品为Na2SO3固体，C中为酸性KMnO4溶液 D．若实验时B中盛放固体NaOH，A中为浓氨水，C中为稀AgNO3溶液，则实验过程中，C试管中看不到明显的实验现象 解析：A项，由于装置的体积较大，可用酒精灯微热烧瓶，加热时干燥管口有气泡冒出，冷却后干燥管口有水柱形成，说明装置的气密性良好，正确；B项，制氯气时应用浓盐酸，错误；C项，SO2使酸性KMnO4溶液褪色的原因是SO2能将KMnO4还原，表现还原性，不表现漂白性，错误；D项，实验过程中C试管中有沉淀出现，若NH3过量，则可观察到沉淀溶解，错误。‎ 答案：A ‎5．以下气体发生装置中，不易控制反应产生气体的量的是(　　)‎ 解析：A项可通过控制加入液体的量来控制产生气体的量；C、D两项中装置类似于启普发生器，可通过活塞的开关调节反应器的压强，控制反应与否，来控制产生气体的量。‎ 答案：B ‎6．下列各组中的实验步骤及现象，能达到相应实验目的是(　　)‎ 实验目的 实验步骤及现象 A 检验亚硫酸钠试样是否变质 试样白色沉淀沉淀不溶解 B 制取氯气并探究氯气是否具有漂白性 MnO2和浓盐酸气体褪色 C 证明酸性条件下H2O2氧化性比I2强 碘化钠溶液溶液变蓝色 D 探究浓度对化学平衡的影响 FeCl3和KSCN混合溶液红色变深 解析：A项，Na2SO3也能与Ba(NO3)2反应生成白色沉淀BaSO3‎ ‎，加稀硝酸，BaSO3被氧化为BaSO4，白色沉淀也不溶解，不能检验Na2SO3试样是否变质，错误；B项，MnO2和浓盐酸在加热的条件下生成的氯气中含有水蒸气，氯气与水蒸气反应生成的HClO也能使干燥的有色布条褪色，不能达到检验氯气是否具有漂白性的目的，错误；C项，稀硝酸也能把碘离子氧化为I2，不能证明酸性条件下H2O2的氧化性比I2强，错误；D项，对于化学平衡FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl，加入FeCl3固体增大了反应物的浓度，平衡正向移动，生成更多的Fe(SCN)3，溶液红色变深，能够达到探究浓度对化学平衡的影响，正确。‎ 答案：D ‎7．根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是(　　)‎ 选项 实验操作和现象 实验结论 A 向苯酚溶液中滴加少量浓溴水、振荡，无白色沉淀 苯酚浓度小 B 向久置的Na2SO3溶液中加入足量BaCl2溶液，出现白色沉淀；再加入足量稀盐酸，部分沉淀溶解 部分Na2SO3被氧化 C 向20%蔗糖溶液中加入少量稀H2SO4，加热；再加入银氨溶液，未出现银镜 蔗糖未水解 D 向某黄色溶液中加入淀粉KI溶液，溶液呈蓝色 溶液中含Br2‎ 解析：A错：向苯酚溶液中滴加少量浓溴水、振荡，无白色沉淀，可能的原因是溴水的量太少。B对：向久置的Na2SO3溶液中加入足量BaCl2溶液，出现白色沉淀；再加入足量稀盐酸，部分沉淀溶解，说明白色沉淀中含有硫酸钡，证明部分Na2SO3被氧化。C错：银镜反应需要在碱性环境中进行。操作中未出现银镜，不能说明蔗糖未水解。D错：向某黄色溶液中加入淀粉KI溶液，溶液呈蓝色，该溶液中也可能含有Fe3＋，Fe3＋也能将I－氧化为单质碘。‎ 答案：B ‎8．下列实验操作能达到实验目的的是(　　)‎ 实验目的 实验操作 A 制备Fe(OH)3胶体 将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中 B 由MgCl2溶液制备无水MgCl2‎ 将MgCl2溶液加热蒸干 C 除去Cu粉中混有的CuO 加入稀硝酸溶解，过滤、洗涤、干燥 D 比较水与乙醇中氢的活泼性 分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中 解析：A项，NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中生成Fe(OH)3沉淀，而Fe(OH)3胶体的制备是向沸水中滴入饱和氯化铁溶液，加热至溶液出现红褐色，错误；B项，氯化镁是强酸弱碱盐，MgCl2水解产生的HCl易挥发，将MgCl2溶液加热蒸干生成Mg(OH)2，故由MgCl2溶液制备无水MgCl2要在HCl气流中加热蒸干，错误；C项，铜与稀硝酸反应，应该用稀盐酸或稀硫酸除去Cu粉中混有的CuO，错误；D项，分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中，利用反应的现象：反应剧烈的是水，反应平缓的是乙醇，可比较水和乙醇中氢的活泼性，正确。‎ 答案：D 能力题 ‎9.某研究小组将纯净的SO2气体通入0.1 mol·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NO 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25 mL 0.1 mol·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25 mL 0.1 mol·L－1 Ba(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。‎ ‎(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__________________。‎ 解析：(1)实验1中，在没有O2的条件下，SO2与BaCl2溶液不反应，所以无沉淀生成；实验2中SO2被NO氧化成SO，进一步与Ba2＋结合生成BaSO4沉淀。‎ ‎(2)实验1，SO2溶于水后生成H2SO3，H2SO3电离出H＋(H2SO3HSO＋H＋)，使溶液显酸性，随SO2的不断通入，pH值减小；SO2通入Ba(NO3)2溶液中，发生反应：3SO2＋2NO＋2H2O===3SO＋2NO＋4H＋生成强酸，则通V1体积的SO2时，实验2中溶液pH小于实验1。‎ ‎(3)通过对比假设一的验证过程，可设计如下实验步骤：‎ ‎(4)2H2SO3＋O2===4H＋＋2SO；3H2SO3＋2NO===2NO↑＋4H＋＋H2O＋3SO，由此可知氧化相同的亚硫酸，用O2氧化比用KNO3氧化产生的H＋浓度大。‎ 答案：(1)无明显现象　有白色沉淀 ‎(2)溶解的SO2气体与水发生反应生成H2SO3　3SO2＋2NO＋2H2O===3SO＋2NO＋4H＋(或3H2SO3＋2NO===4H＋＋ 3SO＋2NO↑＋H2O)‎ ‎(3)‎ ‎(4)小于　反应的离子方程式表明，足量的O2和NO分别氧化相同的H2SO3，生成的H＋的物质的量前者多于后者(本题部分小题属开放性试题，合理即可)‎ ‎10．四氯化钛是生产金属钛及其化合物的重要中间体。某校化学课外活动小组准备利用下图装置制备四氯化钛(部分夹持仪器已略去)。‎ 资料表明：室温下，四氯化钛为无色液体，熔点：－‎25 ℃‎，沸点：‎136.4 ℃‎。在空气中发烟生成二氧化钛固体。在650～850 ℃下，将氯气通过二氧化钛和炭粉的混合物可得到四氯化钛和一种有毒气体。回答下列问题：‎ ‎(1)检查该装置气密性的方法是_______________________________________________________‎ ‎____________________________________________________。‎ ‎(2)A处分液漏斗上方的胶皮管的作用是_______________________________________________________‎ ‎______________________________________________________。‎ ‎(3)实验中B装置中选用的试剂为________，该装置的作用是________________________________________________________。‎ ‎(4)写出D中物质制备的化学方程式____________________________________________________‎ ‎____________________________________________________；‎ 写出四氯化钛在空气中发烟的化学方程式____________________________________________________‎ ‎____________________________________________________。‎ ‎(5)E处球形冷凝管的作用是____________________________________________________‎ ‎____________________________________________________，‎ 该装置冷却水应从________(填“c”或“d”)口通入。‎ ‎(6)仪器F中盛装的物质是________。‎ ‎(7)该实验设计略有缺陷，请指出其不足之处________________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________。‎ 解析：(1)检查装置气密性时可以在B中加入蒸馏水至浸没玻璃导管a的下端，关闭活塞b，微热A装置中的烧瓶，若导管a中的液面上升一定的高度，则气密性良好。‎ ‎(2)A处分液漏斗上方的胶皮管的作用是平衡气压，有利于液体顺利滴下。‎ ‎(3)装置B中选用的试剂为饱和食盐水，其作用是洗去Cl2中的HCl气体，并用作安全瓶。‎ ‎(4)在D中制备TiCl4，反应的化学方程式为TiO2＋2Cl2＋‎2CTiCl4＋2CO。四氯化钛在空气中发烟生成二氧化钛，化学方程式为TiCl4＋2H2O===TiO2＋4HCl↑。‎ ‎(5)冷凝管的作用是冷凝回流，冷却水从c口通入。‎ ‎(6)F的作用是避免空气中的水蒸气进入反应装置，所盛装的物质是碱石灰。‎ ‎(7)该实验设计的不足之处为没有对CO进行尾气处理。‎ 答案：(1)在B中加入蒸馏水至浸没玻璃导管a的下端，关闭活塞b，微热A装置中的烧瓶，若导管a中的液面上升一定的高度，则气密性良好(或在B中加入蒸馏水至浸没玻璃导管a的下端，F处连接导气管并将尾端放在水槽中，微热A装置中的烧瓶，水槽中导气管的尾端有气泡冒出，停止加热，倒吸一段水柱，则气密性良好)‎ ‎(2)平衡气压，有利于液体顺利滴下 ‎(3)饱和食盐水　洗去Cl2中的HCl气体，并用作安全瓶(或用作平衡气压的安全装置，或用作防堵塞的安全装置)‎ ‎(4)TiO2＋2Cl2＋‎2CTiCl4＋2CO　TiCl4＋2H2O===TiO2＋4HCl↑‎ ‎(5)冷凝回流　c ‎(6)碱石灰 ‎(7)没有对CO进行尾气处理 ‎11．保护环境是全球关注的问题。‎ Ⅰ.某环保部门处理含CN－电镀废水的方法如图(CN－和CNO－中N的化合价均为－3价)：‎ 某学习小组依据上述方法，用下图实验装置进行该电镀废水处理的研究。‎ 操作步骤：‎ ⅰ.先关闭装置甲的开关，再将含CN－废水与过量NaClO溶液混合，取200 mL混合液[其中c(CN－)为0.200 mol·L－1]加入装置甲中，塞上橡皮塞。‎ ⅱ.待装置甲中充分反应后，打开开关，使溶液全部流入装置乙中，关闭开关。‎ ‎(1)写出装置乙中反应的离子方程式：_____________________________________________________‎ ‎______________________________________________________。‎ ‎(2)装置丙中的试剂是________，装置丁的作用是 ‎_______________________________________________________‎ ‎___________________________________________________。‎ ‎(3)假定上述实验中的气体都被充分吸收。若干燥管Ⅰ增重‎1.408 g。则CN－被处理的百分率为________。‎ ‎(4)你认为用此装置进行实验，与(3)对比，CN－被处理的百分率将________(填“偏高”、“偏低”、“无法确定”或“无影响”)，简述你的理由：________________________。‎ Ⅱ.防治空气污染，燃煤脱硫很重要。目前，科学家对Fe3＋溶液脱硫技术的研究已取得新成果。‎ ‎(5)某学习小组为了探究“SO2与Fe3＋反应的产物”，将过量的SO2通入FeCl3溶液中后，各取10 mL反应液分别加入编号为A、B、C的试管中，并设计以下3种实验方案：‎ 方案①：A中加入少量KMnO4溶液，溶液紫红色褪去。‎ 方案②：B中加入KSCN溶液，溶液不变血红色，再加入新制的氯水，溶液变血红。‎ 方案③：C中加入稀盐酸酸化的BaCl2溶液，产生白色沉淀。上述实验方案中不合理的是_______________________。‎ 解析：(1)根据图示，乙中CNO－和ClO－在酸性条件下发生氧化还原反应，最终CNO－被氧化为N2，ClO－被还原为Cl2，根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平离子方程式。‎ ‎(2)装置丙的作用是吸收混合气中的H2O，应选择浓硫酸，装置丁的作用是吸收混合气中的Cl2。‎ ‎(3)干燥管Ⅰ增加的质量为反应产生的CO2的质量，根据CN－‎ ‎～CO2，则被处理的n(CN－)＝＝0.032 mol，CN－被处理的百分率为×100%＝80.0%。‎ ‎(4)若Cl2在丁中没有被完全吸收，则结果偏高，若CO2残留在装置中，则结果偏低。‎ ‎(5)方案①不合理，因为SO2、Fe2＋均具有还原性，均能与KMnO4发生氧化还原反应而使溶液褪色。‎ 答案：(1)2CNO－＋6ClO－＋8H＋===N2↑＋2CO2↑＋3Cl2↑＋4H2O ‎(2)浓硫酸　吸收混合气中的Cl2‎ ‎(3)80.0%‎ ‎(4)偏高　部分Cl2在装置丁中没有被吸收而在干燥管Ⅰ中被吸收(或偏低　部分CO2残留在装置内没有在干燥管Ⅰ中被完全吸收　或无法确定　部分Cl2在干燥管Ⅰ中被吸收，部分CO2没有在干燥管Ⅰ中被吸收)‎ ‎(5)方案①‎