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1、1 11.4 化学实验方案的设计与评价一、选择题(本题共 10 个小题，每小题5 分，共 50 分)1现给你提供以下试剂：蒸馏水；铁粉；浓硫酸；浓盐酸；烧碱；浓氨水；Cl2。请你设计一个实验：从电子工业上用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板后的废液中回收并制取纯净的FeCl3溶液。在方案中需选用上述试剂中的()ABCD解析：电子工业上用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板后的废液中含有FeCl3、FeCl2、CuCl2，先用过量的铁粉将Cu2还原为 Cu，过滤，得到FeCl2溶液，滤渣用盐酸溶解后过滤，将两次滤液合并，再向滤液中通入Cl2即制得纯净的FeCl3溶液。答案：A 2下列实验能达到预期目的的是()
2、用 HNO3酸化的硝酸钡溶液鉴别硫酸根离子与亚硫酸根离子；用溴水检验汽油中是否含有不饱和链烃；用乙醇从碘水中萃取碘；用盐析的方法分离提纯蛋白质；用加热的方法提纯含有少量碳酸氢钠的碳酸钠固体；用氨水清洗试管壁附着的银镜ABCD3用铁制备较纯净的三氧化二铁，下列实验方案最好的是()A使铁在潮湿的空气中缓慢氧化B铁在氯气中燃烧，加水溶解，加入足量NaOH 溶液，过滤、洗涤、然后充分加热分解C使铁溶解于稀硫酸，然后加入足量NaOH 溶液，过滤、洗涤，然后充分加热分解D使铁与足量稀硝酸反应，然后加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤，然后充分加热分解解析：A项，最终生成铁锈(氧化铁水合物)；B项，FeCl2F
3、eCl3 NaOHFe(OH)3Fe2O3，方案合理；C项，FeH2SO4FeSO4 NaOHFe(OH)2，Fe(OH)2在空气中加热时部分氧化为Fe(OH)3，分解产物中既有FeO，又 Fe2O3等；D项，Fe与 HNO3反应产生大气污染物NO。2 答案：B 4为证明稀硝酸与铜反应产物中气体为NO，设计如图所示的实验(实验过程中活塞2为打开状态)，下列说法中不正确的是()A关闭活塞1，加入稀硝酸至液面a 处B在装置左侧稍加热可以加快稀硝酸与铜的反应速率C通过开启或关闭活塞1 可以控制反应的进行D反应开始后，胶塞下方有无色气体生成，还不能证明该气体为NO 5近年来，冠以“绿色”的新概念不断产
4、生，如绿色食品、绿色材料、绿色能源、绿色化学等，这里的“绿色”是对人类社会可持续发展战略的形象表述。“绿色化学”要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应。据此，由单质镁制硝酸镁的下列4个方案中，你认为可行而且符合“绿色化学”要求的方案是()AMg HNO3Mg(NO3)2BMg Cl2MgCl2NaOH 溶液Mg(OH)2 稀HNO3Mg(NO3)2CMg O2MgO 稀HNO3Mg(NO3)2DMg 浓 H2SO4MgSO4 BaNO32溶液Mg(NO3)2解析：金属与硝酸反应有NOx的释放，污染环境，A 选项错误；金属与Cl2反应时，Cl2用量稍过量，就会对环境造成污染，B 选项错误；金
5、属与浓硫酸反应有SO2的释放，污染环境，D选项错误。3 答案：C 6为测定碳酸钠的质量分数(设含杂质碳酸氢钠)，某学生 设计了如下实验方案，下列对实验方案的叙述正确的是()A称量所需要的仪器是托盘天平B样品放在蒸发皿中灼烧C样品中碳酸钠的质量分数为0.76 D如果灼烧后的样品放在空气中冷却，会造成实验结果偏大解析：托盘天平不可能精确到小数点后三位；灼烧应放在坩埚中，而不是蒸发皿中，碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠，根据化学反应方程式计算，求出碳酸钠的质量分数为0.892；灼烧后的样品放在空气中冷却，碳酸钠吸水，会造成实验结果偏大。答案：D 7下列实验设计能够成功的是()A检验亚硫酸钠试样是否变质：试
6、样溶解溶液 硝酸钡溶液白色沉淀 稀硝酸沉淀不溶解B除去乙酸乙酯中混有的乙酸：混合液 饱和碳酸钠溶液振荡溶液分层 分液得上层液体C证明酸性条件下H2O2氧化性比I2强：NaI 溶液 30%H2O2溶液、稀硝酸及淀粉溶液变蓝色D鉴定盐A的成分是FeBr3：解析：Na2SO3溶液中加HNO3能将 SO23氧化生成SO24，A错误；乙酸能与Na2CO3反应，故上层是乙酸乙酯，B正确；在 NaI 溶液中加HNO3酸化，可认为是HNO3氧化 I，C错误；同样，向 FeBr2溶液中加HNO3酸化的AgNO3溶液时，Fe2可被氧化为Fe3，不能说明盐A溶液中含有 Fe3，故 D错误。答案：B 8下列实验的设计
7、不可行的是()4 A在浓氨水中加入生石灰可以制取少量的NH3B用水就能一次性鉴别溴苯、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、SO24，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气体体积的测量方法。C项，不能用稀硝酸，应该用盐酸，装置中集气瓶应该短管进气，长管出水。答案：C 9(2012江苏高考)下列根据实验操作和现象所得出的结论正确的是()选项实验操作实验现象结论A 向两份蛋白质溶液中分别滴加饱和NaCl 溶液和 CuSO4溶液均有固体析出蛋白质均发生变性B 向溶
8、液 X中先滴加稀硝酸，再滴加Ba(NO3)2溶液出现白色沉淀溶液 X中一定含有SO24C 向一定浓度的Na2SiO3溶液中通入适量CO2气体出现白色沉淀H2SiO3的酸性比H2CO3的酸性强D 向浓度均为0.1 mol L1 NaCl 和 NaI混合溶液中滴加少量AgNO3溶液出现黄色沉淀Ksp(AgCl)Ksp(AgI)解析：本题考查实验过程的现象及结论分析。A 项，蛋白质中加入NaCl 发生盐析，加入 CuSO4发生变性，错；B项，若溶液X中含有 SO23，加入稀HNO3，则会被氧化成SO24，而与 Ba2生成沉淀，错；C 项，反应方程式为：CO2H2O Na2SiO3=H2SiO3 Na
9、2CO3，该反应发生的原理为强酸制弱酸，即酸性：H2CO3H2SiO3，错；D项，反应总是向着生成更难溶的物质的方向进行，由于AgI 的溶度积比AgCl 小，所以优先生成AgI，正确。答案：D 5 10为比较铁和铜金属活动性强弱，某研究小组的同学设计了如下一些方案，并将实验结果记录如下：方案现象或产物将铁片置于CuSO4溶液中铁片上有亮红色物质析出将铁丝和铜丝分别在氯气中燃烧产物分别为FeCl3和 CuCl2将铁片和铜片分别放入热浓硫酸中产物分别为Fe2(SO4)3和 CuSO4将铁片和铜片分别置于稀硫酸溶液中铁片上有气泡，铜片上不产生气泡将铁片和铜片同时插入盛有稀硫酸的烧杯中，并用导线连接铁
10、片溶解，铜片上有气泡产生能根据以上各种现象或产物证明铁的金属活动性比铜强的方案一共有()A2 种B 3 种C4 种D 5 种解析：铁能置换铜，证明铁比铜活泼；不能说明；不能说明；铁置换出稀硫酸中的氢，铜不能，证明铁比铜活泼；铁与铜形成原电池，铁作负极，铜作正极，证明铁比铜活泼。共有3 种方案能证明。答案：B 二、非选择题(本题共 5 个小题，共50 分)11(10 分)(2 013福州模拟)小明同学在学习“硫酸及其盐的某些性质与用途”的过程中，进行如下实验探究。实验一 探究浓硫酸的氧化性，将实验室常用的药品放入如图所示的实验装置后，加热装置甲。(夹持和加热装置省略)(1)该装置设计上存在明显缺
11、陷，请指出：_。(2)写出装置甲中反应的化学方程式：_ 6 _。装置乙中的试剂是：_。实验二 探究某硫酸亚铁盐固体是否变质(3)请你帮助小明同学完成如下实验方案：实验操作预期现象和结论解析：(1)制气装置不能在封闭体系中进行，否则易引起爆炸，因此尾气吸收装置乙中的广口瓶不能加瓶塞。(2)根据品红溶液可推测发生装置中生成了SO2气体，因此可选用Cu与浓硫酸反应或C与浓硫酸反应。(3)检验硫酸亚铁盐固体是否变质即检验样品中有无Fe3，检验 Fe3最灵敏的试剂是KSCN溶液。答案：(1)装置乙中的广口瓶不应加瓶塞(2)Cu 2H2SO4(浓)=CuSO4SO2 2H2O或 C2H2SO4(浓)=CO
12、2 2SO2 2H2O，(或其他合理答案也可)NaOH 溶液(3)实验操作：往一支试管中加入少量固体样品，加水溶解，再滴加几滴KSCN溶液预期现象和结论：若溶液变为红色，说明该固体已变质；若溶液未变为红色，说明该固体没有变质12(10 分)MnO2在酸性溶液中具有强氧化性，可被还原为Mn2，它还对H2O2的分解具有良好的催化效果。某兴趣小组通过实验研究MnO2的性质。(1)该小组设计了如下4 个方案以验证MnO2的氧化性，可行的是_。A把 MnO2固体加入到FeSO4溶液中，再加入KSCN 溶液，观察溶液是否变红B把 MnO2固体加入到FeCl3溶液中，再加入KSCN 溶液，观察溶液是否变红C
13、把 MnO2固体加入到Na2SO3溶液中，再加入BaCl2溶液，观察是否有白色沉淀生成D把 MnO2固体加入到稀盐酸中，观察是否有黄绿色气体生成(2)该小组为研究在不同酸碱性的溶液中MnO2的氧化能力，他们控制KI 溶液的浓度和MnO2固体的质量相同，恒定实验温度在298 K，设计如下对比实验。实验酸或碱现象A 1 滴 0.2 mol/L NaOH溶液不变色B 1 滴水缓慢变浅棕褐色C 1 滴 0.1 mol/L硫酸迅速变棕褐色该小组从上述对比实验中，可以得出的结论是_ _。写出在酸性条件下，MnO2氧化 I的离子方程式_ _。(3)为了探究MnO2的催化效果，需要用30%的 H2O2溶液(密
14、度近似为1 g/cm3)配制浓度约7 为 3%的 H2O2溶液(密度近似为1 g/cm3)100 mL。其配制方法是：用量筒量取_mL 30%H2O2溶液放入 _(填仪器名称)中，再加入一定量的水，搅拌均匀。(4)在实验时，某同学把1 滴 KI 溶液误滴入到过量的5 mL 3%的 H2O2溶液中，发现产生了大量气泡。该小组查阅到KI 与 H2O2可发生如下反应：2KIH2O2=2KOH I2，认为有可能是反应产物I2起了催化H2O2分解的作用。请设计一个简单实验证明该假设是否正确_。(5)实验室用二氧化锰和浓盐酸共热制取氯气，下列仪器可作为该反应的反应容器的是_(填序号)。(6)二氧化锰可用于
15、制作干电池，电池总反应为：Zn2MnO22NH4=Zn2Mn2O3 2NH3H2O，则其正极的电极反应式为_。解析：(1)根据提供信息，要验证MnO2的氧化性，应选择在酸性条件下与具有还原性的物质反应。B 项中 FeCl3没有还原性，C 项中 Na2SO3溶液水解显碱性，不能来验证MnO2在酸性条件下的氧化性，D 项中 MnO2不与稀盐酸反应。(2)根据表格中信息，溶液的酸性越强，MnO2的氧化性越强，酸性条件下，MnO2氧化 I的离子方程式为：MnO24H2I=Mn2I22H2O。(3)需要量取30%的 H2O2的体积为1 g/cm3100 mL 3%30%1 g/cm310.0 mL，稀释
16、时可以直接在烧杯中进行。(4)可以向H2O2溶液中滴入碘水，观察是否有大量气泡产生，若有则假设正确，若无则假设错误。(5)实验室利用MnO2氧化浓盐酸制取氯气，需要在加热条件下才能发生，应选择圆底烧瓶作为反应容器。(6)干电池的正极为MnO2放电，负极为Zn 放电，负极的电极反应式为Zn2e=Zn2，电池总反应式减去负极电极反应式可得正极电极反应式为：2MnO22e2NH4=Mn2O3 2NH3H2O。答案：(1)A(2)酸性越强MnO2的氧化性越强MnO22I4H=Mn2 I22H2O 8(3)10.0 烧杯(4)取 5 mL 3%的 H2O2溶液于试管中，滴入1 滴碘水，观察是否有大量气泡
17、产生，若有说明假设正确，反之假设不正确。(5)A(6)2MnO22NH4 2e=Mn2O32NH3H2O 13(10 分)已知 SO2和 CO2都是酸性氧化物，其化学性质具有一定的相似性；镁和钠的化学性质也有一定的相似性。氧化铜和氧化铁都是碱性氧化物，其化学性质也有一定的相似性。三个研究性学习小组分别根据不同的课题进行研究，其方案如下：.第一个研究性学习小组用如图所示的装置进行镁粉与二氧化硫反应的实验。(1)实验室制取二氧化硫类似于制取二氧化碳，在下列物质中选择合适的试剂制取二氧化硫：_。A10%的硫酸B 80%的硫酸C浓盐酸D稀硝酸E亚硫酸钠固体F亚硫酸钙固体G饱和亚硫酸钠溶液(2)反应后，
18、发现 B管壁中有固体粉末产生，取反应后B管中的固体粉末溶于稀盐酸中，产 生 具 有 臭 鸡 蛋 气 味 的 气 体，写 出B管 中 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式：_。(3)你 认 为 该 装 置 是 否 有 不 足 之 处？_。如 果 有，请 写 出 改 进 方 法：_，_ _。(如果无，此空不答).第二个研究性学习小组利用图所示装置来探究氨气的还原性。(4)分别注明所用试剂：甲：_，乙：_，丙：氧化铜，丁：_。确定反应已发生的实验现象：_ _。解析：.(1)浓盐酸易挥发，稀硝酸具有氧化性会将SO2氧化，故均不能用作制取二氧9 化硫的试剂；因为 SO2在水中的溶解度较大，故应选用 8
19、0%的硫酸；因 CaSO4微溶于水，若选用 CaSO3固体，则生成的CaSO4附在固体的表面阻止反应进行，故实验室制取SO2应选用试剂B和试剂 E。(2)镁能在二氧化碳中燃烧，SO2与 CO2的化学性质具有一定的相似性，可以推知镁也能与 SO2发生类似的反应。所不同的是S 的非金属性比C 的强，加热时，生成的S 还能与 Mg进一步化合生成MgS。(3)图吸收尾气的试管C 是密封的，且导气管插入到NaOH溶液下面，一是会造成C中压强增大，可能会发生爆炸；二是水蒸气会进入B中。故可以将C试管的塞子换成双孔塞，另一孔插入一根直导管或直接将C试管的塞子拿走；在B、C之间加一个干燥管。.(4)实验目的是
20、探究氨气的还原性，A装置用来制取氨气，可用浓氨水与生石灰、固体氢氧化钠或碱石灰反应制得；丁是用来吸收未反应的氨气，可以用水作吸收剂；B中发生的反应为2NH3 3CuO=3CuN23H2O，所以观察到黑色粉末变成红色粉末，试管内壁有水珠生成，即能确定反应已发生。答案：.(1)BE(2)2Mg SO2=2MgO S，MgS=MgS(3)有将 C试管的塞子换成双孔塞，另一孔插入一根直导管或直接将C试管的塞子拿走在 B、C之间加一个干燥管.(4)浓氨水生石灰(或固体氢氧化钠或碱石灰)水B中黑色粉末变成红色粉末，试管内壁有水珠生成14(10 分)某校化学研究性学习小组在学习了金属的知识后，探究Cu的常见
21、化合物的性质。过程如下：提出问题：在周期表中，Cu、Al 位置接近，Cu不如 Al 活泼，Al(OH)3具有两性，Cu(OH)2也具有两性吗？通常情况下，Fe2的稳定性小于Fe3的，Cu的稳定性也小于Cu2的吗？CuO有氧化性，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、_(填试剂名称)，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 g Cu(OH)2固体，加热至80100时，得到 80 g黑色固体粉末，继续加热到1 000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，A的化学式为 _。向 A中加入适量的稀
22、硫酸，得到蓝色溶液，同时观察到容器中还有红色固体存在，则反应的离子方程式为_。(3)为解决问题，设计的实验装置如图所示(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。查资料可知，同时生成一种无污染的气体，该气体的化学式为10 _。实验结论：(4)Cu(OH)2具有两性。证明Cu(OH)2具有两性的实验现象是_。(5)根据实验方案(2)，得出的 Cu和 Cu2稳定性大小的结论：高温时_；在酸性溶液中 _。(6)CuO 能被 NH3还原。问题讨论：有同学认为NH3与 CuO反应后生成的红色物质是Cu，也有同学认为NH3与 CuO反应后生成的红色物质是Cu和 A 的混合物。请你设计一
23、个简单的实验方案验证NH3与 CuO反应后生成的红色物质中是否含有A：_。解析：(1)要探究Cu(OH)2是否具有两性，则需用NaOH与 CuSO4反应生成Cu(OH)2，若Cu(OH)2能溶解在NaOH 溶液中，说明Cu(OH)2具有酸性；若Cu(OH)2能溶解在稀硫酸(或稀盐酸)中，说明Cu(OH)2具有碱性，所以需要的试剂为NaOH溶液和稀 H2SO4溶液(或稀盐酸)。(2)98 g Cu(OH)2加热到80100时发生分解反应生成80 g 黑色的 CuO，继续加热到1 000，80 g CuO变为 72 g A，所以减少的8 g 为氧元素的质量，所以 72 g A中n(Cu)n(O)6
24、4 g64 g/mol8 g16 g/mol21，所以 A 的化学式为Cu2O。Cu2O在稀 H2SO4溶液中发生反应生成 Cu、Cu2Cu2O 2H=Cu Cu2H2O。(3)CuO 与 NH3在加热条件下发生反应生成Cu、N2、H2O，所以无污染的气体为N2。(4)Cu(OH)2既能溶解在稀H2SO4溶液(或稀盐酸)中，也能溶解在NaOH溶液中，证明Cu(OH)2具有两性。(5)高温时，CuO能转化为Cu2O，说明高温时Cu2O比 CuO稳定，则Cu比 Cu2稳定。在酸性溶液中，Cu2O能转化为 Cu2，说明 Cu2比 Cu稳定。11(6)根据(2)中所述 A与稀 H2SO4溶液反应的相关
25、现象，则可设计出检验A的实验方案。答案：(1)稀 H2SO4溶液(或稀盐酸)、NaOH 溶液(2)Cu2O Cu2O2H=Cu Cu2H2O(3)N2(4)Cu(OH)2既能溶于稀H2SO4溶液(或稀盐酸)，又能溶于 NaOH溶液(5)Cu比 Cu2稳定Cu2比 Cu稳定(6)取 NH3与 CuO反应后生成的红色物质少许，加入稀H2SO4溶液中，若溶液变为蓝色，说明红色物质中含有A，反之则无A 15(10 分)(2012 浙江高考)实验室制备苯乙酮的化学方程式为：(CH3CO)2O AlCl3CH3COOH 制备过程中还有CH3COOH AlCl3CH3COOAlCl2HCl等副反应。主要实验
26、装置和步骤如下：()合成：在三颈瓶中加入20 g 无水 AlCl3和 30 mL 无水苯。为避免反应液升温过快，边搅拌边慢慢滴加6 mL 乙酸酐和10 mL 无水苯的混合液，控制滴加速率，使反应液缓缓回流。滴加完毕后加热回流1 小时。()分离与提纯：边搅拌边慢慢滴加一定量的浓盐酸与冰水混合液，分离得到有机层。水层用苯萃取，分液。将所得有机层合并，洗涤、干燥、蒸去苯，得到苯乙酮粗产品。蒸馏粗产品得到苯乙酮。回答下列问题：(1)仪器 a 的名称：_；装置 b 的作用：_。(2)合成过程中要求无水操作，理由是_。(3)若将乙酸酐和苯的混合液一次性倒入三颈瓶，可能导致_。A反应太剧烈B液体太多搅不动C反应变缓慢D副产物增多(4)分离与提纯操作的目的是_，12 该 操 作 中 是 否 可 改 用 乙 醇 萃 取？_(填“是”或“否”)，原 因 是_。(5)分液漏斗使用前须_并洗净备用。萃取时，先后加入待萃取液和萃取剂，经振摇并 _后，将分液漏斗置于铁架台的铁圈上静置片刻，分层。分离上下层液体时，应先 _，然后打开活塞放出下层液体，上层液体从上口倒出。(6)粗产品蒸馏提纯时，下列装置中温度计位置正确的是_，可能会导致收集到的产品中混有低沸点杂质的装置是_。