2014年中考化学专题训练：实验方案的设计与评价（含2013试题，含详解） 12页

1 实验方案的设计与评价 1．为了验证 Zn、Fe、Cu 三种金属的活动顺序为：Zn＞Fe＞Cu 这一结论，下面实验设 计合理的是（ ） A．将 Zn、Cu 两金属片分别放入稀硫酸 B．将 Fe、Cu 两金属片分别放入稀硫酸 C．将 Zn、Fe 两金属片分别放入 CuSO4溶液中 D．将 Zn、Cu 两金属片分别放入 FeSO4溶液中 2．（2013 河南）为了探究溶质在水中溶解速率的影响因素，某学习小组设计了如下实 验： 下列说法中正确的是 ( ) A．对比实验①和②，可探究水的温度对溶质在水中溶解速率的影响。 B．对比实验②和③，可探究水的温度对溶质在水中溶解速率的影响。 C．对比实验②和③，可搽究固体溶质的形态对溶质在水中溶解速率的影响。 D．对比实验①和③，可探究固体溶质的形态对溶质在水中溶解速率的影响。 3．下列实验的实验现象与实验结论都正确的是 实验操作 实验现象 实验结论 A 将一根未打磨的铝条放入 硫酸铜溶液中 无紫红色固体析出 铝不如铜活泼 B 将带火星的木条伸入氧气中 木条复燃 氧气能支持燃烧 C 将 CO 通过灼热的氧化铜 黑色氧化铜变成红色 CO 具有可燃性 D 将氢氧化钠固体加入水中 溶液温度升高 该反应放热 4．（2012•赤峰）实验室里有稀硫酸、氧化铜、铁粉三种物质，请你设计两种方案制取 铜（用化学方程式表示）． 方案一： _________ ； 方案二： _________ ． 2 5．（2013 上海）某学习小组的同学在做碳酸钠溶液和澄清石灰水反应的实验后，将反 应后的浑浊液进行过滤，得到澄清的滤液，对于滤液的组成同学们做出如下猜想： 【猜想与假设】大家一致认为滤液中一定有氢氧化钠，生成氢氧化钠的化学方程式是 _________ ；小明猜想还可能有氢氧化钙，小丽猜想还可能有氢氧化钙和碳酸钠，你还能 做出的猜想是 _________ ． 【活动与探究】请你设计一个实验方案验证你的猜想． 实验步骤 实验现象 实验结论 （1） _________ ； （2） _________ ． 6．请根据下列实验回答问题： （1）A 中为了防止生成物扩散到空气中污染空气，集气瓶中最好放入 溶 液； （2）B 试验通过量筒中 变化测出氧气的体 积； （3）写出 C 实验发生反应的方程式 ； （4）D 实验烧杯中水的作用是 、 。 7．（2012 安微）某石灰厂需要测定石灰石样品中 CaC03的质量分数。小刚设计了下图所 示装置来完成实验(杂质不与酸反应)： (1)仪器①的名称是_______。A 装置中反应的化学方程式是________________ (2)c 装置应当选择 I、Ⅱ中的_________(填“I”或“Ⅱ”)，其作用是______________。 3 (3)小华提出，要使测定结果更准确，应把 A 装置改成右图所示装置，并在反应前、后 通入空气，其目的是_____________________。 8．（2013 潍坊）某化学兴趣小组的同学用下图所示装置进行实验（装置气密性良好）， 先关闭止水夹，将足量的氢氧化钠溶液滴入烧瓶中，充分吸收掉二氧化碳后，再打开止水夹。 （1）烧瓶中观察到的现象是__________________________________________。 （2）根据上述现象能否得出“二氧化碳与氢氧化钠发生了反应”的结论？原因是 _____________________。 （3）实验结束后，兴趣小组提出新问题：烧瓶内液体的溶质可能是什么？ 【猜想】猜想①：溶质只有氢氧化钠； 猜想②：溶质是氢氧化钠和氢氧化钙； 你还需补充的猜想：溶质是________________。 【设计实验】请你为这三种猜想设计实验验证方案 实验操作 预期现象及结论 9．（2013 广东揭阳）某兴趣小组的同学在老师的指导下，对一瓶没有塞橡皮塞的氢氧 化钙溶液进行探究，请你一起参与． 【提出问题】该氢氧化钙溶液是否全部变质？ 4 【猜想与假设】猜想①：氢氧化钙溶液可能全部变质，变成碳酸钙． 猜想②：氢氧化钙溶液可能部分变质，其成分是 。 实验步骤 实验现象 实验结论 （1）取样于试管中，滴加稀盐酸 有 生成 原溶液里一定有碳酸钙 （2）另取样于试管中，滴加酚酞试液 溶液成红色 原溶液一定有 【反思拓展】（1）氢氧化钙露置于空气中容易变质，原因是 （用化学 方程式表示）。 （2）在分析化学反应的物质成分时，除了考虑生成物外，还需考虑的是 。 10．（2012 兰州）下列是初中化学常见的四个实验，回答下列问题： A B C D （1）A 实验中集气瓶内预先装少量水的目的是 。 （2）B 实验中导致实验结果偏小的原因是 （只写一个）。 （3）C 实验中该操作将导致所配溶液溶质质量分数 （填“偏大”、 “偏小”或“不变”）。 （4）D 实验中待 时，应停止加热。 11.（2012.淮安市）某同学为验证炭在氧气中不完全燃烧的产物既有 CO 又有 CO2，设计 如图所示流程进行实验，根据所学知识回答相关问题． （1）按上面连接好装置，在装入药品之前，必须进行的操作是 ； （2）B 装置中 NaOH 浓溶液的作用是 ； 5 （3）实验开始时，必须先通入混合气体一段时间再点燃酒精喷灯加热，目的 是 ； （4）根据设计意图，观察到 （填写实验现象） 时，证明混合气体中既有 CO 又有 CO2； （5）从环保角度分析，该流程设计中的一处明显不足是 ． 12．（2012·扬州）丙同学准备用如图一所示的装置和药品，制取二瓶氧气。请回答下 列问题 ： （1）在组装反应装置时，发现没有圆底烧瓶，则如图二所示仪器中可以用来替代圆底 烧瓶的有 （填序号）。 （2）丙同学在检验气体是否集满时，用点燃的细木条放在集气瓶口 ，若观察到木条的 现象，可证明瓶中已集满氧气。 （3）请你设计一种回收二氧化锰的简单方案，其主要操作步骤是 ： 。 13．（2012 山东泰安）某兴趣小组的同学从实验室收集到一桶含有 FeSO4、CuSO4的废 液，他们想从中回收金属铜和硫酸亚铁晶体，设计了如下实验方案。结合实验方案回答下列 问题： (1) 步 骤 ① 中 ， 金 属 X 是 ， 该 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ； (2)步骤②中，加入过量稀硫酸的目的 是 ； (3)从滤液中获得硫酸亚铁晶体采用的方法是 。 6 14．（2012•济宁）（1）水煤气是将水蒸气通过灼热的焦炭而生成的气体，主要成分是一 氧化碳、氢气及少量的二氧化碳和水蒸气． 某课题组同学为验证水煤气的成分，做了以下准备： （一）资料收集：①H2+CuO Cu+H2O ②CO+CuO Cu+CO2 ③无水硫酸铜 遇水由白色变为蓝色 （二）设计实验装置 请分析上面信息后回答： ①你认为验证水煤气中各成分的顺序依次是 ； ②装置 C 的目的是 ，装置 D 的作用是 ； ③装置 E 内观察到的现象是 ； ④实验中两次用到装置 A，其目的分别 是 ， ； 请你设计一种尾气处理方案： (2)不少家庭养观赏鱼,有时会在鱼缸里放点“鱼浮灵”,可使水中的含氧量迅速增加, “鱼浮灵”的化学名称是过氧碳酸钠(俗称固体双氧水,化学式 2Na2CO3·3 H2O2).常温下, 过 氧碳酸钠易溶于水并迅速放出氧气,能有效地提高水生动物的成活率. ①请设计实验验证“鱼浮灵”的供氧原理: 实验操作 现象 结论 ②为证明“鱼浮灵”供氧后所得溶液的主要成分,还应补充实验: 15．（2012 扬州）某化工厂为综合利用 FeSO4，设计了以下工艺流程： 7 煅烧炉 1 中发生的部分化学反应有： （1）煤粉、H2既是重要的化工原料又是重要的能源，氢氧燃料电池可以将 能 转化为电能，煤燃烧主要讲化学能转化为 能。 （2）煅烧炉 1中还会发生 FeO 和 CO 反应，其方程式为 ， X 气体 的化学式是 ；循环利用 X 的优点是 。 （3）下列金属能从 FeSO4溶液中置换出 Fe 的是 （填字母） a、Al b、Cu c、Ag （4）实验室模拟操作 a 的过程是蒸发浓缩、 、过滤干燥。 （5）请设计实验证明（NH4）SO4是铵态氮肥 实验步骤 实验现象 实验结论 样品为铵态氮肥 8 参考答案 1.D 解析：利用金属活动顺序表设计实验，去验证金属的活动性强弱．氢前边的金属会与酸 反应放出氢气，但氢后边的金属不会与酸反应，前边的金属会把后边的金属从其盐溶液中置 换出来。该方案根据锌能与盐酸反应而铜不能，只能说明金属 Zn 的活动性比 Cu 强，不能确 定 Fe 与金属 Zn、Cu 的活动性强弱；A错；B 方案根据铁能与硫酸反应而铜不能，只能说明 Fe 的活动性比 Cu 强，不能确定 Zn 与金属 Fe、Cu 的活动性强弱；C方案根据 Zn、Fe 两金属 能置换铜，只能说明 Zn、Fe 两金属活动性比 Cu 强，但不能判断 Zn、Fe 两金属活动性强弱 关系，不能确定 Zn、Fe、Cu 三种金属的活动性顺序；D方案中 Zn 能置换硫酸亚铁中的铁， 说明 Zn 活动性比 Fe 强；Cu 不能置换硫酸亚铁中的铁，说明 Cu 活动性不如比 Fe 强；则活 动性顺序为 Zn＞Fe＞Cu。 2.A 解析：实验①和②中都是将 0.5g 块状的硫酸铜放入 100mL 水中，变量是温度，一个是 冷水，一个是热水，所以符合对照实验，探究了水的温度对溶质在水中溶解速率的影响，故 A正确；对比实验②和③有两个变量：实验②是块状硫酸铜，实验③是粉末状硫酸铜；实验 ②是 100mL 热水，实验③是 50mL热水，所以不符合对照实验的设计方法，并且温度都是相 同的热水，故 B 错；由于实验②是块状硫酸铜，实验③是粉末状硫酸铜；实验②是 100mL 热水，实验③是 50mL 热水，有两个变量，所以不符合对照实验的设计方法，无法探究固体 溶质的形态对溶质在水中溶解速率的影响，故 C 错；实验①和③有三个变量：硫酸铜的形态 不同、水的体积不同、水的温度不同，所以不符合对照实验的设计方法，无法探究固体溶质 的形态对溶质在水中溶解速率的影响，故 D 错。 3.B 解析：A 中未打磨的铝条表面有氧化铝，因为氧化铝与硫酸铜溶液不反应，因此无变化， 不能证明铝不如铜活泼；B中将带火星的木条伸入氧气中，木条复燃，说明氧气能支持燃烧， 即氧气具有助燃性，B选项正确；C 中将 CO 通过灼热的氧化铜，黑色氧化铜变成红色，说明 CO 具有还原性，不是可燃性；D中将氢氧化钠固体加入水中，溶液温度升高，说明氢氧化钠 溶于水放热，但是没有发生化学变化。 4.方案一：Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑；H2+CuO Cu+H2O；方案二：CuO+H2SO4═CuSO4+H2O； CuSO4+Fe═FeSO4+Cu； 9 解析：可以使用氢气还原氧化铜的方法获取铜，要获得氢气可以使锌与硫酸反应的方法， 可以使用活泼金属与铜盐溶液反应的方法获取铜，铜盐溶液可以由氧化铜与硫酸反应生成。 5.Na2CO3+Ca（OH）2═CaCO3↓+2NaOH；可能有碳酸钠 实验步骤 实验现象 实验结论 取样于试管中，滴入足量稀盐 酸 有气体产生 猜想成立 （1）碳酸钠溶液显碱性能使酚酞试液变红色； （2）能与酸反应生成二氧化碳气体。 解析：根据碳酸钠溶液与澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠；反应的化学方程 式 Na2CO3+Ca（OH）2═CaCO3↓+2NaOH，反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，氢氧化钠溶解在反 应后的溶液中，因此所得滤液中一定含有生成的氢氧化钠；碳酸钠溶液与澄清石灰水反应会 出现三种情况：其一，两溶液恰好完全反应，反应后的溶液中只含有氢氧化钠；其二，碳酸 钠溶液过量，反应后的溶液中除生成的氢氧化钠外还含有未反应的碳酸钠；其三，澄清石灰 水过量，反应后的溶液中除生成的氢氧化钠外还含有未反应的氢氧化钙 6.（1）氢氧化钠或氢氧化钾或氢氧化钡等（用化学式表示也可以）（其他答案合理均可）； （2）水的体积（或水量的减少）（其他答案合理均可）；（3）3Fe+2O2 Fe3O4； （4）提高温度（提供热量）；隔绝空气（氧气）。 解析：（1）根据生成的二氧化硫有毒，是有害气体，二氧化硫能与碱发生反应，从而被 吸收，防止污染空气．因此硫粉在氧气中燃烧的实验中在集气瓶的底部氢氧化钠或氢氧化钾 或氢氧化钡等溶液；（2）B 实验通过量筒中水的体积变化测出氧气的体积；（4）D 实验烧杯 中水的作用是提高温度，同时为水中的白磷创造了一个无氧环境，即隔绝空气。 7.（1）锥形瓶 CaCl2+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑ (2) Ⅰ 充分吸收生成的 CO2. (3)排除空气中 CO2的干扰；使生成的 CO2能被充分吸收 解析：（1）仪器①的名称是：锥形瓶；盐酸和碳酸钙反应生成氯化钙、水、二氧化碳， 反应的化学方程式是 CaCl2+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑；（2）吸收二氧化碳应当伸入液面以下， 这样可以充分吸收二氧化碳，故选Ⅰ装置；（3）空气中有二氧化碳，在反应前、后通入空气， 其目的是：排除空气中二氧化碳的干扰；使生成的二氧化碳能被充分吸收。 8.（1）澄清石灰水倒吸入烧瓶，烧瓶中溶液变浑浊 （2）不能，也可能是二氧化碳溶于水造成的 10 （3）氢氧化钠和碳酸钠 实验操作 预期现象及结论 从烧瓶内取少量反应后的澄清溶液（或液体） 两份，一份加入少量澄清石灰石，另一份加 入碳酸钠溶液（共 2 分） 若加入澄清石灰水后有沉淀生成，则溶质是 氢氧化钠和碳酸钠；若加入碳酸钠后有沉淀 生成，则溶质是氢氧化钠和氢氧化钙；若加 入二者后均无明显现象，则溶质是氢氧化钠。 解析：（1）二氧化碳可以和氢氧化钠反应，所以将氢氧化钠溶液滴入二氧化碳中，由于 消耗了二氧化碳而使锥形瓶中气体压强变小，从而使试管中的石灰水进入锥形瓶，氢氧化钙 溶液可以和二氧化碳或是碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀，所以锥形瓶中的溶液要变浑浊；（2） 仅凭（1）中的现象不足以说明氢氧化钠溶液和二氧化碳发生了反应，因为氢氧化钠溶液中 的溶剂为水，二氧化碳可以溶于水也会使锥形瓶中压强变小，且二氧化碳也能够使石灰水变 浑浊，而产生（1）中现象；（3）根据二氧化碳、氢氧化钠和氢氧化钙的化学性质，同时由 于加入的氢氧化钠是足量的，所以可以判断在该溶液中溶质一定有氢氧化钠，可能存在的溶 质为碳酸钠、氢氧化钙中的一种，注意碳酸钠和氢氧化钙不可能同时存在，因为碳酸钠可以 和氢氧化钙发生反应生成碳酸钙和氢氧化钠，故可以根据它们的性质来设计实验加以验证。 9.猜想②碳酸钙和氢氧化钙 【实验探究】（1）气泡（2）氢氧化钙 【反思拓展】（1）CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O（2）反应物是否有剩余 解析：【猜想与假设】猜想②：氢氧化钙变质后，生成碳酸钙，部分变质就含有碳酸钙 和氢氧化钙；【实验探究】（1）碳酸钙能与盐酸反应生成二氧化碳气体，所以产生的现象为： 有大量气泡产生；（2）使酚酞试液变红的是碱性物质，所以根据混合物的组成，可以判断含 有氢氧化钙，故填：氢氧化钙；【实验结论】综合上述实验（1）、（2）可知混合物里面含有 氢氧化钙和碳酸钙，所以猜想②成立；【反思拓展】（1）氢氧化钙露置于空气中容易变质是 因为氢氧化钙和空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙和水，反应的化学方程式为：CO2+Ca（OH） 2=CaCO3↓+H2O；（2）在分析化学反应的物质成分时，除了考虑生成物外，还需考虑的是反应 物是否有剩余或反应物是否反应完全等。 10.（1）防止高温生成物溅到烧瓶底将瓶底炸裂（2）导管未先注满水（或红磷量少， 氧气未完全燃烧、或装置气密性不好、或装置未冷却到常温就打开弹簧夹）（3）偏大（4） 蒸发皿中出现加大量固体 11 解析：在做燃烧实验时，防止集气瓶底被高温反应生成物炸裂，要在瓶底放入一定量水 或者铺上一层细沙。 B装置中，导致实验结果偏小的原因有导管中为注满水，气体冷却后， 进入瓶里的水有一部分存在导管中，导致测得数据偏小。红磷量少，集气瓶中氧气燃烧不完 全，导致测得氧气含量偏小。装置气密性不好，燃烧完全后，部分空气漏到集气瓶中，导致 流进集气瓶中的水的质量减小。装置微冷却即打开开关，此时集气瓶中的气体压力比常温时 高，导致流入集气瓶内的水量较少。 眼睛在水平面以上读数，会使所称得的溶剂量偏小， 所配得的溶液质量分数偏大。蒸发实验，等到蒸发皿中有较多固体析出时，即停止加热，用 蒸发皿的余热将剩余的溶剂蒸干。若等到蒸干后再停止加热，会因为有许多物质受热分解， 导致所得物质变质。 11.（1）检查装置的气密性 ； （2）除去混合气体中的二氧化碳； （3）排净试管中 的空气以防止爆炸事故 ； （4）A中出现浑浊，D 中黑色粉末变为银白色；（5）没有尾气处 理（吸收）装置。 解析：（1）装置连接好之后，装药品之前必须检查装置的气密性；（2）氢氧化钠能吸收 空气中的二氧化碳气体；（3）一氧化碳具有可燃性，所以加热四氧化三铁之前需先通一氧化 碳，目的是排净试管中的空气以防止爆炸事故；（4）因二氧化碳遇澄清石灰水变浑浊，一氧 化碳可以还原四氧化三铁，所以确认混合气体中存在 CO、CO2；（5）因为一氧化碳有毒，不 能直接排放到空气中，要对尾气进行点燃处理。 12.⑴①②④；⑵燃烧更旺；⑶过滤、干燥 解析：（1）锥形瓶、平底烧瓶、广口瓶和大试管等都可以做反应的容器，因此都可以用 来替代圆底烧瓶；（2）在检验气体是否集满时，用点燃的细木条放在集气瓶口，若观察到木 条燃烧更旺，可证明瓶中已集满氧气；（3）二氧化锰不溶于水，因此回收二氧化锰的简单方 案是：过滤、干燥。 13.（1）铁，Fe+CuSO4 ═FeSO4 +Cu；（2）除去铜中的铁；（3）蒸发 解析：由题意可知，由于需要将铜离子转化为铜单质，而溶液还必须为硫酸亚铁，即不 能引入新的杂质，所以可以加入铁将铜离子转化为铜单质。 14.①H2O、CO2、H2、CO ② 吸收二氧化碳 除去水蒸气 ③黑色变成红色 ④验证水煤气含有二氧化碳气体 通过验证生成物中有二氧化碳来证明水煤气中含 有一氧化碳 将玻璃管改成尖嘴点燃或用气球收集 (2) 12 实验操作 现象 结论 取“鱼浮灵”的颗粒放入试 管,加水,然后将带有火星的 木条放入试管中. 有大量气泡生成,木条复燃. “鱼浮灵”能与水反应得到 氧气 ②在上面试管中滴加稀盐酸,有气泡产生,说明溶液的成分中含有碳酸钠(其他合理答案 也可) 解析：①由题意可知，无水硫酸铜由白色变为蓝色、澄清的石灰水变浑浊、黑色的氧化 铜转变成红色的铜及无水硫酸铜由白色变为蓝色、澄清的石灰水变浑浊，分别验证水煤气中 各成分的顺序依次是：H2O、CO2、H2、CO；②装置 C 的目的是吸收二氧化碳，装置 D 的作用 是 除去水蒸气；③装置 E 内观察到的现象是黑色变成红色；④实验中两次用到装置 A，其 目的分别是验证水煤气含有水蒸气，通过验证生成物中有水蒸气来证明水煤气中含有氢气， 尾气一般要收集火、点燃，所以尾气处理方案：将玻璃管改成尖嘴点燃。 15.（1）化学,热。（2） 2COFeCOFeO  高温 , 2CO ,减少温室气体排放（或降低 生产成本）（3）a（4）降温结晶（5）实验步骤：把一定量（NH4）SO4溶解与试管中，滴入 NaOH 溶液后，加热溶液，然后将产生的气体通入酚酞试液。现象：酚酞试液变红。或者实 验步骤：取少量（NH4）SO4样品放入坩埚中，加入消石灰与其混合后，用研杵研磨。现象： 闻到刺激性气味。 解析：第（4）问当中，先蒸发浓缩，不能蒸发结晶，因为（NH4）SO4热稳定性差，温 度过高会分解。所以待浓度增高后，需要通过降温结晶得到（NH4）SO4晶体，然后再从液 体中过滤出来，常温或者低温条件下干燥。第（5）问设计实验，主要考察氨气的性质。