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1、化学实验的设计与评价一、选择题1下列使用漏斗的几个实验装置中，设计正确且能达到实验目的的是()A用图1所示装置进行过滤，过滤时不断搅拌B用图2所示装置吸收NH3制氨水C用图3所示装置用苯萃取碘水中的碘，并将碘的苯溶液从漏斗下口放出D用图4所示装置用石灰石与稀盐酸制取CO2气体解析：漏斗的下端应紧靠烧杯内壁，过滤时不能搅拌，否则易损坏滤纸，图中装置不合理，故A项错误；防倒吸装置，倒扣的漏斗稍微接触液面，在液面以下太多不能起到防止倒吸的作用，故B项错误；苯的密度比水小，则碘的苯溶液在上层，应从上口倒出，故C项错误；石灰石与稀盐酸，为固体和液体反应，且不需要加热，图中装置合理，故D项正确。答案：D2
2、用如图所示装置及表中的药品(装置中的试剂足量)并依据装置中的现象，检验混合气体中的某种成分，方案合理的是()选项实验目的装置中的试剂装置中的试剂A检验CO2中混有的CH4澄清石灰水溴水B检验H2S中混有的SO2酸性KMnO4溶液品红溶液C检验溴蒸气中混有的NO2CCl4石蕊试液D检验HI中混有的HCl饱和食盐水AgNO3溶液解析：CH4不能使溴水褪色，不能达到检验的目的，故A项错误；二者均能被高锰酸钾氧化，中褪色，不能检验二氧化硫，故B项错误；溴易溶于四氯化碳，二氧化氮可使石蕊先变红后褪色，图中装置可检验二氧化氮，故C项正确；HCl和HI均能溶于饱和食盐水中，不能检验HCl，故D项错误。答案：
3、C3下列化学实验设计正确的是()A稀HNO3与Cu反应产生的气体可用NaOH溶液完全吸收B将Cl2通入含有碳酸钙的水中制取较高浓度的次氯酸溶液C变色硅胶干燥剂含有CoCl2，干燥剂呈蓝色时，表示不具有吸水干燥功能D探究H2C2O4浓度对化学反应速率的影响：取两支试管，分别加入4 mL 0.01 molL1 KClO4酸性溶液，然后向一支试管中加入0.01 molL1H2C2O4溶液2 mL，向另一支试管中加入0.01 molL1 H2C2O4溶液4 mL，比较两支试管褪色的时间解析：稀HNO3与Cu反应产生的气体为NO，不可用NaOH溶液吸收，故A项错误；将Cl2通入含有碳酸钙的水中：Cl2H
4、2O HClHClO，盐酸与碳酸钙反应，平衡正移可制取较高浓度的次氯酸溶液，故B项正确；无水CoCl2呈蓝色具有吸水干燥功能，CoCl26H2O呈粉红色，不具吸水干燥功能，故C项错误；探究H2C2O4浓度对化学反应速率的影响，需控制草酸溶液体积相同浓度不同，故D项错误。答案：B4某研究小组利用如图装置探究SO2和Fe(NO3)3溶液的反应原理。下列说法错误的是()A装置B中若产生白色沉淀，说明Fe3能将SO2氧化成SOB实验室中配制70%的硫酸需要的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻璃棒C三颈烧瓶中通入N2的操作应在滴加浓硫酸之前，目的是排尽装置内的空气D装置C可能发生倒吸，同时还不能完全吸收反应产生的
5、尾气解析：装置A中，70%的硫酸与亚硫酸钠反应放出二氧化硫，二氧化硫的水溶液呈酸性，在酸性条件下，NO能够氧化二氧化硫生成SO，从而在B中产生硫酸钡白色沉淀，不能说明Fe3能将SO2氧化成SO，故A项错误；配制70%硫酸溶液是浓硫酸加入水中稀释，需要的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻璃棒，故B项正确；为排除空气对实验的干扰，滴加浓硫酸之前应先通入氮气，目的是排尽装置内的空气，故C项正确；导气管直接插入溶液可能会引起装置中的压强变化较大发生倒吸，而且反应生成的气体可能会生成NO，不能被氢氧化钠溶液吸收，故D项正确。答案：A5实验室验证钠能与二氧化碳发生反应，并确定其产物的装置如图所示(已知：PdCl2溶
6、液遇CO能产生黑色的Pd)，下列说法错误的是()A装置的仪器还可以制取H2、NH3等气体B装置中石灰水变浑浊后，再点燃酒精灯C装置、中分别盛装饱和Na2CO3溶液、浓H2SO4D装置中有黑色沉淀，发生的反应是PdCl2COH2O=PdCO22HCl解析：固体和液体不加热反应制备气体，锌和稀硫酸反应制氢气，氧化钙和浓氨水反应制备氨气都可以用装置，A项正确；金属钠与空气中的氧气、水蒸气等发生反应，因此实验之前，用二氧化碳气体排出装置内的空气，当看到装置中石灰水变浑浊后，空气已排净，再点燃酒精灯，B项正确；反应产生的二氧化碳气体含有氯化氢和水蒸气，因此先用饱和碳酸氢钠溶液除去氯化氢(碳酸钠溶液与二氧
7、化碳反应)，再用浓H2SO4吸收水蒸气，C项错误；根据题给信息可知，PdCl2被CO还原为黑色的Pd，反应PdCl2COH2O=PdCO22HCl，D项正确。答案：C6高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型非氯高效消毒剂，微溶于KOH溶液，热稳定性差。实验室制备高铁酸钾的原理为3Cl22Fe(OH)310KOH=2K2FeO46KCl8H2O。下列实验设计不能达到实验目的的是()图甲图乙图丙图丁A用图甲所示装置制备并净化氯气B用图乙所示装置制备高铁酸钾C用图丙所示装置分离出高铁酸钾粗品D用图丁所示装置干燥高铁酸钾解析：可用浓盐酸与二氧化锰在加热的条件下制取氯气，制取的氯气中含有氯化氢气体，可通过饱
8、和食盐水除去氯气中的氯化氢气体，题图甲所示装置能达到实验目的，故A项不符合题意；题图乙所示装置：KOH溶液是过量的，且高铁酸钾微溶于KOH溶液，则可析出高铁酸钾晶体，能达到实验目的，故B项不符合题意；由B项分析可知，高铁酸钾微溶于KOH溶液，析出的高铁酸钾晶体，用过滤的方法即可分离出高铁酸钾粗品，题图丙所示装置能达到实验目的，故C项不符合题意；已知高铁酸钾热稳定性差，因此直接加热会导致高铁酸钾分解，题图丁所示装置不能达到实验目的，故D项符合题意。答案：D7某实验小组利用如图装置制备NH3并探究其性质。下列说法正确的是()A中固体可换为NH4ClB中药品为P2O5C反应一段时间后，中黑色固体变为
9、红色D反应一段时间后，中锥形瓶中收集到液氨解析：NH4Cl受热分解生成NH3和HCl气体，遇冷重新反应生成NH4Cl，题图所示装置无法制取NH3，故A项错误；P2O5会与H2O、NH3反应生成(NH4)3PO4，不能用P2O5干燥氨气，故B项错误；NH3具有还原性，可将黑色氧化铜还原成红色的铜单质，则反应一段时间后，中黑色固体变为红色，故C项正确；液氨的沸点为33.5 ，无法在冰中液化，而且氨气与氧化铜反应后生成水，过量的氨气可溶于水，故中锥形瓶中收集到的是氨水，故D项错误。答案：C8实验室欲探究CO还原CuO，设计如图所示装置(夹持装置已略去)。下列说法正确的是()A、中均可盛装碱石灰B加热
10、的顺序为、C、中均发生氧化还原反应D可将尾气用导管通入到的酒精灯处灼烧解析：由题中装置图可知，NaHCO3受热分解生成Na2CO3、H2O和CO2，用装置除去CO2中混有的H2O(g)，CO2与炭粉加热反应生成CO，用装置除去剩余的CO2，CO与CuO固体加热反应生成CO2和Cu，最后进行尾气处理除去剩余的CO。据此分析解答。中若盛装碱石灰，会把CO2和H2O(g)一并除去，因此中应盛装P2O5等干燥剂，装置的作用是除去剩余的CO2，所以装置中可盛装碱石灰，故A项错误；因炭粉会和空气中的氧气、水蒸气等在加热时发生反应，所以应先加热装置，待整个装置中充满CO2时，再加热和，故B项错误；装置中发生
11、的是NaHCO3受热分解生成Na2CO3、H2O和CO2的反应，该反应中没有元素化合价发生变化，不是氧化还原反应，中发生的反应为CCO22CO、中发生的反应为COCuOCuCO2，这两个反应中均有元素化合价发生变化，属于氧化还原反应，故C项错误；处理尾气CO通常采用点燃的方法，使CO燃烧生成无污染的CO2，故D项正确。答案：D二、非选择题9某研究小组探究AgCl沉淀向Ag2S转化过程中发生了异常，并进一步探究原因如图1所示：(1)写出试管中产生白色沉淀的离子方程式：_ _。(2)用离子方程式表示试管中产生黑色沉淀的原因：_。(3)试管中加入浓HNO3后反应的离子方程式为_ _。(4)该小组为探
12、究中乳白色沉淀的原因可能与空气中的氧气有关，设计如图2装置：现象B：一段时间后，无明显变化C：一段时间后，出现乳白色沉淀E中加入的是_溶液；B中盛放的物质是_；该小组认为C中产生沉淀的反应如下(请补充完整)：2Ag2S_2H2O2S_4请解释B、C现象不同的原因：_。(5)为了避免在AgCl沉淀向Ag2S转化过程中出现异常现象，需要控制的反应条件是_。解析：氯化钠和硝酸银反应生成氯化银沉淀，根据试剂用量分析，硝酸银完全反应，再滴入硫化钠，反应生成黑色沉淀，即硫化银沉淀，说明氯化银变成硫化银，长时间放置，黑色沉淀变成乳白色沉淀，推测含有氯化银，加入浓硝酸发生氧化还原反应生成红棕色二氧化氮气体，沉
13、淀部分溶解，未溶解部分为氯化银，则被氧化的只能是硫元素，被硝酸氧化生成硫酸根离子。过滤后，滤液中加入硝酸钡，产生白色沉淀是硫酸钡。沉淀中加入碘化钾，沉淀变为黄色，说明氯化银变成碘化银沉淀。根据分析，可能是氧气参与反应，将硫化银氧化生成硫，银离子和氯离子结合生成氯化银白色沉淀，乳白色沉淀为氯化银和硫的混合物。据此分析解答。(1)氯化钠和硝酸银反应生成氯化银白色沉淀，离子方程式为AgCl=AgCl。(2)氯化银和硫化钠反应生成硫化银沉淀，方程式为2AgCl(s)S2(aq)AgS(s)2Cl(aq)。(3)白色沉淀为氯化银，说明硫化银被氧气氧化生成了硫，硫和硝酸反应生成二氧化氮和硫酸根离子和水，离
14、子方程式为S4H6NO=SO6NO22H2O；或认为硫化银被硝酸氧化，离子方程式为8NOAg2S8H=Ag2SO48NO24H2O。(4)实验要探究的是氧气对反应的影响，装置A内产生氧气，因为烧瓶内已有二氧化锰存在，说明E中加入的为过氧化氢溶液；B中应做对比实验，对比实验应该不含氯化钠溶液，即为Ag2S的悬浊液；硫化银被氧气氧化生成硫，在氯化钠存在下同时生成氯化银沉淀，产物中钠离子只能以氢氧化钠形式，根据氢元素守恒可知另一种未知反应物为水，化学方程式为2Ag2SO24NaCl2H2O4AgCl2S4NaOH。装置C中O2将Ag2S氧化生成S时有Ag游离出来，NaCl中大量的Cl与游离的Ag结合
15、成AgCl沉淀。由于c(Ag)减小，有利于中反应平衡正向移动，装置C中最终出现乳白色沉淀。(5)为了能实现氯化银转变成硫化银，清晰看到实验现象，避免硫化银被氧化，应在氯化钠和硝酸银反应过程中控制氯化钠的用量，即NaCl不过量或者隔绝氧气或者缩短存放时间。答案：(1)AgCl=AgCl(2)2AgCl(s)S2(aq) AgS(s)2Cl(aq)(3)S4H6NO=SO6NO22H2O(或8NOAg2S8H=Ag2SO48NO24H2O)(4)H2O2Ag2S的悬浊液2Ag2S142H2O2S44装置C中O2将Ag2S氧化生成S时有Ag游离出来，NaCl中大量的Cl与游离的Ag结合成AgCl沉淀
16、。由于c(Ag)减小，有利于中反应平衡正向移动，装置C中最终出现乳白色沉淀(5)NaCl不过量(或者隔绝氧气或者缩短存放时间)10碱式氯化铜为绿色或墨绿色结晶性粉末，难溶于水，溶于稀酸和氨水，在空气中十分稳定。请回答下列问题：.模拟制备碱式氯化铜。向CuCl2溶液中通入NH3和HCl，调节pH至5.05.5，控制反应温度于7080 ，实验装置如图1所示(部分夹持装置已省略)。(1)仪器X的名称是_，其主要作用有导气、_。(2)实验室利用装置A制NH3，反应的化学方程式为_。(3)反应过程中，在三颈烧瓶内除观察到溶液蓝绿色褪去，还可能观察到的现象是_、_、_。(4)若体系NH3过高会导致碱式氯化
17、铜的产量_(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。(5)反应结束后，将三颈烧瓶中的混合物过滤，从滤液中还可以获得的副产品是_(填化学式)，经提纯得产品无水碱式氯化铜。.无水碱式氯化铜组成的测定。称取产品4.290 g，加硝酸溶解，并加水定容至200 mL，得到待测液。(6)铜的测定：取20.00 mL测液，经测定，Cu2浓为0.200 0 molL1。则称取的样品中n(Cu2)_mol。(7)采用沉淀滴定法测定氯：用NH4SCN标准溶液滴定过量的AgNO3，实验如图2：滴定时，应选用下列哪种物质作为指示剂_(填字母)。AFeSO4BFe(NO3)3CFeCl3重复实验操作三次，消耗NH4SCN溶液
18、的体积平均为10.00 mL。则称取的样品中n(Cl)_mol。(8)根据上述实验结果可推知无水碱式氯化铜的化学式为_。解析：.(1)仪器X的名称是球形干燥管，其主要作用有导气、防止倒吸。(2)实验室制取氨气的化学方程式为2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O。(3)在三颈烧瓶内，氯化铜、氨气和氯化氢气体反应制取碱式氯化铜，碱式氯化铜为绿色或墨绿色结晶性粉末，难溶于水，故实验现象为溶液中有大量墨绿色固体产生；由于通入的氯化氢气体和氨气相遇产生氯化铵，故实验现象为三颈烧瓶中有白烟生成；干燥管中充满了氨气和氯化氢气体，反应后气体的压强迅速减小，故实验现象为干燥管中有液体上升后下降的现
19、象。(4)若NH3过高，会导致氨水浓度增大，会使碱式氯化铜有损耗，故导致碱式氯化铜的产量偏低。(5)该反应为氯化铜、氨气和氯化氢反应，氨气会和氯化氢反应生成氯化铵，作为副产物。.(6)20.00 mL待测液，Cu2浓度为0.200 0 molL1，则铜离子的物质的量为0.2 molL10.02 L0.004 mol，由于称取的样品中是20 mL溶液的10倍，即所得铜离子的物质的量也是20 mL溶液的10倍，样品中所含铜离子的物质的量为0.004 mol100.040 00 mol或0.04 mol。(7)用NH4SCN标准溶液滴定过量的AgNO3，到达滴定终点，用三价铁离子检验硫氰根离子，可以
20、使用硝酸铁，不能使用氯化铁，因为氯化铁会和硝酸银反应生成氯化银沉淀，影响滴定终点的判断；10.00 mL 0.1 molL1的NH4SCN的物质的量等于0.1 molL10.01 L0.001 mol，由NH4SCNAgNO3可知，未反应的硝酸银的物质的量等于0.001 mol，共加入30 mL 0.1 molL1的硝酸银，则与氯离子反应的硝酸银的物质的量等于0.03 L0.1 molL10.001 mol0.002 mol，ClAg，n(Cl)0.002 mol，样品配成的是200 mL溶液，滴定只取了20 mL，则样品中的氯离子是0.002 mol100.02 mol。(8)测定无水碱式氯
21、化铜组成时，称取产品4.290 g，已知铜离子的物质的量为0.04 mol，氯离子的物质的量为0.02 mol，假设无水碱式氯化铜的化学式为Cu2(OH)xCl，可知无水碱式氯化铜的物质的量为0.02 mol，摩尔质量为214.5 gmol1，即642 gmol117x gmol135.5 gmol1214.5 gmol1，解得x3，故无水碱式氯化铜的化学式为Cu2(OH)3Cl。答案：.(1)球形干燥管防倒吸(2)2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O(3)溶液中有大量墨绿色固体产生三颈烧瓶中有白烟生成干燥管中有液体上升后下降的现象(4)偏低(5)NH4Cl.(6)0.040
22、00(或0.04)(7)B0.020 00(或0.02)(8)Cu2(OH)3Cl11某研究小组查阅资料发现Fe3与I的反应具有可逆性，推测亚铁盐与饱和碘水的混合液中会存在Fe3，并据此设计实验1(如图1所示)，发现溶液未变红。该小组对溶液未变红的原因进行了如下探究。请回答下列问题：.初步探究实验2：用煮沸冷却后的蒸馏水重新配制两种饱和溶液进行实验，实验记录如下表。编号饱和(NH4)2Fe(SO4)2溶液饱和碘水石蜡油操作KSCN溶液现象211滴5 mL1 mL不加热1滴无明显现象221滴5 mL1 mL加热一段时间后冷却1滴无明显现象(1)研究小组同学根据所查阅资料写出的Fe3与I反应的离子
23、方程式为_。(2)实验2中，加入石蜡油的目的是_ _。(3)小组同学做出推断：反应速率不是导致实验1中溶液未变红的主要原因，他们的理由是_ _。.查阅资料，继续探究。(资料)AgSCN为不溶于水的白色固体。实验3：如图2(4)试管a的实验现象说明滤液1中含有_。(5)试管b中，加入KSCN溶液后所产生实验现象的原因是_。(6)甲同学对实验3提出了质疑，认为其实验现象并不能证明I2氧化了Fe2。他提出如下假设：.可能是AgNO3氧化了Fe2；.可能是空气中的O2氧化了Fe2。他设计、实施了实验4，实验记录如下表。编号实验操作实验现象4在试管中加入1滴0.2 molL1(NH4)2Fe(SO4)2
24、溶液，5 mL蒸馏水，1滴试剂a，一段时间后加入1滴KSCN溶液溶液不变红试剂a是_；依据实验4，甲同学做出判断：_。(7)根据实验14所得结论是_。解析：.(1)Fe3具有强氧化性，I具有还原性。Fe3与I发生氧化还原反应的离子方程式为2Fe32I2Fe2I2。(2)实验2中，石蜡密度小不溶于水，加入石蜡油后浮在水面隔绝空气中的O2，防止O2氧化Fe2。(3)小组同学做出推断：反应速率不是导致实验1中溶液未变红的主要原因，他们的理由是采取了增大反应物浓度、升高温度的措施增大化学反应速率，但溶液仍未变红。.(4)试管a的加入1滴KSCN溶液变红色说明含有Fe3。(5)试管b加入KSCN后，Fe
25、3先与SCN反应生成Fe(SCN)3，溶液变红；Ag与SCN反应生成AgSCN，使平衡：Fe33SCNFe(SCN)3逆向移动，红色褪去，产生白色沉淀。(6)需要验证是否是AgNO3氧化了Fe2，所以试剂a是0.1 molL1 AgNO3溶液。依据实验4，甲同学做出判断假设、均不成立。(7)根据实验14所得结论是实验1溶液未变红是因为2Fe2I22Fe32I的限度很小，溶液中Fe3浓度太低，未能检出。答案：.(1)2Fe32I2Fe2I2(2)隔绝空气中的O2，防止O2氧化Fe2(3)实验2中，采取了增大反应物浓度、升高温度的措施增大化学反应速率，但溶液仍未变红.(4)Fe3(5)加入KSCN
26、后，Fe3先与SCN反应生成Fe(SCN)3，溶液变红；Ag与SCN反应生成AgSCN，使平衡Fe33SCNFe(SCN)3逆向移动，红色褪去，产生白色沉淀(6)0.1 molL1 AgNO3溶液假设、均不成立(7)实验1溶液未变红是因为2Fe2I22Fe32I的限度很小，溶液中Fe3浓度太低，未能检出12某小组探究清洗试管(内壁附着银镜)的反应原理，进行下列实验。请回答下列问题：.初步探究。(1)将稀硝酸加入附着银镜的试管中，记录现象如下：实验实验操作实验现象银镜上出现气泡，在液面下方为无色气体，在试管口附近；试管内壁上的银逐渐溶解补全反应中的实验现象_；实验中银镜消失发生反应的化学方程式为
27、_。(2)为消除实验中氮氧化物的污染，将过氧化氢溶液加入附着银镜的试管中。实验实验操作实验现象剧烈反应，有大量无色气体产生，该气体可以使带火星的木条复燃；试管内壁上的银逐渐溶解由现象推测H2O2将Ag氧化为Ag，但通过实验排除了这种可能。该实验方案是在反应后的液体中，加入_；查阅资料发现：该实验中银镜溶解后最终产物为颗粒很小(直径在1100 nm之间)的Ag，其分散在液体中，肉眼无法识别。该同学通过实验证实了这种可能性。他的操作及现象是_；写出该实验中发生反应的化学方程式_ _。.查阅资料，继续探究。查阅文献：Ag2O4NH3H2O=2Ag(NH3)22OH3H2O(3)探究Ag2O在H2O2
28、分解反应中的作用，进行如下实验。实验实验操作实验现象剧烈反应，产生大量的无色气体，同时在试管底部仍有少量黑色固体根据实验的现象猜想：Ag2O在反应中作氧化剂。继续实验，在实验反应后的试管中加入足量的溶液X后，固体仍有剩余。由此验证了该猜想的正确。在实验中加入足量的溶液X是_；实验中发生反应的化学方程式为_。解析：本题综合考查实验的设计与评价，通过对新旧信息的加工开发，实现指定的实验设计。本题中以银镜试管的清洗为载体，考查了一系列和银有关的知识点，重在培养学生的分析、总结能力。(1)将稀硝酸加入附着银镜的试管中，银和硝酸发生氧化还原反应：3Ag4HNO3=3AgNO3NO2H2O，所以银镜上出现
29、气泡，在液面下方为无色气体，在试管口附近出现红棕色气体；试管内壁上的银逐渐溶解。(2)排除H2O2将Ag氧化为Ag的可能，如果加入稀盐酸(或NaCl溶液)后振荡，没有产生白色沉淀，证明不含有Ag，排除了H2O2将Ag氧化为Ag的可能；反应后的分散系中存在直径在1100 nm间的颗粒，属于胶体，利用丁达尔现象检验，所以用一束光照射液体a，产生丁达尔效应，故答案为用一束光照射液体，产生丁达尔效应；根据实验现象描述可知实验中是过氧化氢在银催化下，发生分解，产生了氧气，化学方程式：2H2O2O22H2O。(3)根据Ag2O可溶于足量氨水中，转化为银氨溶液，而银不溶于氨水，故可加入足量氨水验证猜想。若猜想成立，则充分反应后得到银单质，加入足量氨水后，固体不溶解；实验中是过氧化氢和氧化银发生反应生成银单质、氧气和水，其化学方程式为H2O2Ag2O=2AgO2H2O。答案：.(1)出现红棕色气体3Ag4HNO3=3AgNO3NO2H2O(2)稀盐酸(或NaCl溶液)用一束光照射液体，产生丁达尔效应2H2O2O22H2O.(3)氨水H2O2Ag2O=2AgO2H2O