第47讲 实验方案的设计与评价

考点27 化学实验方案的设计与评价一、选择题1.(2024·湖北选择考·10)碱金属的液氨溶液含有的蓝色溶剂化电子[e(NH3)n]-是强还原剂。

锂与液氨反应的装置如图(夹持装置略)。

下列说法错误的是( )A.碱石灰有利于NH3逸出B.锂片必须打磨出新鲜表面C.干燥管中均可选用P2O5D.双口烧瓶中发生的变化是Li+n NH3Li++[e(NH3)n]-【解析】选C。

本题利用Li和液氨反应:Li+n NH3Li++[e(NH3)n]-制备[e(NH3)n]-;碱石灰可以吸收浓氨水中的水分,同时吸水过程大量放热,使浓氨水受热分解产生氨气,生成的氨气进入干燥装置后进入反应装置进行反应;最后的球形干燥管中可装P2O5,除掉过量的氨气,同时防止空气的水进入双口烧瓶中引起副反应。

碱石灰为生石灰和氢氧化钠的混合物,可以吸收浓氨水中的水分,同时吸水过程大量放热,有利于NH3逸出,A正确;金属锂活性较大,容易与空气中的氧气反应在表面形成一层氧化物薄膜,从而会阻碍Li和液氨的接触,所以必须打磨出新鲜表面,B正确;采用浓氨水制取的氨气中含有水蒸气,而H2O能与Li反应,因此第一个干燥管目的是干燥氨气,盛放的是碱石灰等碱性干燥剂,P2O5为酸性干燥剂,能与氨气反应,不能用P2O5干燥,而装置末端的干燥管的作用是防止外界的水分进入双口烧瓶中,且要吸收过量的氨气防止污染空气,可以盛放P2O5,C错误;进入双口烧瓶中的NH3冷却为液氨与金属锂发生反应生成[e(NH3)n]-,反应为Li+n NH3 Li++[e(NH3)n]-,D正确。

2.(2024·黑、吉、辽选择考·8)下列实验方法或试剂使用合理的是( )选项实验目的实验方法或试剂A 检验NaBr溶液中是否含有Fe2+K3[Fe(CN)6]溶液B 测定KHS溶液中c(S2-) 用AgNO3溶液滴定C 除去乙醇中少量的水加入金属Na,过滤D 测定KClO溶液的pH 使用pH试纸【解析】选A。

高考化学二轮专项训练——实验方案的设计与评价1．（2021·江苏省海头高级中学高三模拟）次氯酸钠是家用消毒剂的有效成分。

实验室制备次氯酸钠的装置如下图所示。

(1)制得的Cl2通过盛有饱和食盐水的装置，目的是_______。

(2)三颈烧瓶中生成各物质的物质的量和溶液的温度随时间的变化如图所示。

t1分钟前所发生主要反应的化学方程式为_______。

(3)在不改变三颈烧瓶中NaOH溶液的浓度和体积的条件下，保持反应时间、反应物的量不变，可提高NaClO产率的操作为_______。

(4)Cl2常用于饮用水消毒。

Cl2溶于水得到氯水，氯水中HClO的浓度越大杀菌能力越强。

已知25℃时，氯水中Cl2(溶于水的氯气分子)、HClO、ClO-三种微粒所占百分数与pH的关系如图。

则用Cl2处理饮用水时，溶液的pH最佳．．控制范围是_______。

2．（2021·山东省莱西市第一中学高三模拟）某研究小组用如图装置进行SO2与FeCl3溶液反应的相关实验(夹持装置已略去)。

(1)通入足量SO2时C中观察到的现象为_______。

(2)根据以上现象，该小组同学认为SO2与FeCl3溶液发生氧化还原反应。

℃写出SO2与FeCl3溶液反应的离子方程式：_______。

℃设计实验证明C中通入足量SO2后有Fe2+生成：_______。

℃该小组同学向C试管反应后的溶液中加入硝酸酸化的BaCl2溶液，若出现白色沉淀，即可证明反应生成 。

该做法_______(填“合理”或“不合理”)，理由是_______。

了SO24(3)装置B的作用是_______。

(4)为了验证SO2具有还原性，实验中可以代替FeCl3的试剂有_______(填序号)。

A．浓硫酸B．酸性KMnO4溶液C．NaCl溶液D．氯水 E.品红溶液3．（2021·陕西·咸阳市实验中学高三模拟）某探究性学习小组同学进行“铁与水蒸气反应所得固体物质的成分、性质及再利用”实验探究，请你参与其中。

第47讲实验方案的设计与评价1.下列实验操作不可行的是( )A.为除去MgCl2酸性溶液中的Fe3+,在加热搅拌的条件下加入MgCO3,过滤B.用50 mL酸式滴定管量取25.00 mL的高锰酸钾溶液C.配制5.0 mol/L的NaOH溶液,可将20.0 g NaOH固体直接放入100 mL的容量瓶中,然后加水至刻度线D.可用水来鉴别食盐､氢氧化钠和硝酸铵三种固体物质解析:除去MgCl2酸性溶液中的Fe3+,在加热搅拌的条件下加入MgCO3后,MgCO3与溶液中的H+作用,降低溶液的酸性,使Fe3+水解成Fe(OH)3沉淀,最后通过过滤除去Fe(OH)3沉淀和剩余的MgCO3,从而达到目的;滴定管是准确量取液体的仪器,其精确度为0.01 mL,所以B选项也可行;食盐､氢氧化钠和硝酸铵三种固体物质溶于水时热效应不同,氢氧化钠放热､硝酸铵吸热､食盐溶于水溶液温度不变,所以可用水来鉴别食盐､氢氧化钠和硝酸铵三种固体物质;而用容量瓶配制一定浓度的溶液时,必须先在烧杯中将NaOH溶解,待冷却后再转入容量瓶中进行定容,所以选项C不可行｡答案:C2.下列实验中,所加物质的浓度不会影响实验现象的是( )A.向Fe(OH)3胶体中滴加HCl,先出现沉淀,后沉淀溶解B.向少量苯酚溶液中滴入溴水,有白色沉淀产生C.向盛有少量MnO2的烧瓶中加入盐酸,加热,有黄绿色气体产生D.向盛有少量铜片的试管中加入H2SO4,加热,有气体放出解析:选项A,向Fe(OH)3胶体中加入盐酸时,首先是HCl中和Fe(OH)3胶粒所带的电荷导致胶体聚沉而生成Fe(OH)3沉淀,然后Fe(OH)3溶解在盐酸中,沉淀消失｡选项B,苯酚溶液中加入稀溴水时不会产生白色沉淀｡选项C,稀盐酸不能与MnO2反应生成Cl2｡选项D,稀硫酸不能与Cu反应产生气体｡答案:A3.(2010·北京卷)用下图所示实验装置(夹持仪器已略去)探究铜丝与过量浓硫酸的反应｡下列实验不合理的是( )A.上下移动①中铜丝可控制SO2的量B.②中选用品红溶液验证SO2的生成C.③中选用NaOH溶液吸收多余的SO2D.为确认CuSO4生成,向①中加水,观察颜色解析:本题考查铜和浓硫酸反应的实验,意在考查考生对化学实验原理的分析能力｡上下移动铜丝可以控制铜与浓硫酸的接触面积的大小,从而可以控制反应生成SO2的量,A项正确;SO2可使品红溶液褪色,因此B项正确;SO2有毒,能与NaOH溶液反应,因此C项正确;铜与浓硫酸反应后①中溶液显蓝色即可证明有CuSO4生成,无需向其中加水,D项错误｡答案:D4.下列实验设计和结论相符的是( )A.将碘水倒入分液漏斗,加适量乙醇,振荡后静置,可将碘萃取到乙醇中B.某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,该气体水溶液一定显碱性C.某无色溶液中加Ba(NO3)2溶液,再加稀盐酸,沉淀不溶解,则原溶液中一定有SO2-4D.在含FeCl2杂质的FeCl3溶液中通足量Cl2后,充分加热,除去过量的Cl2,即可得到较纯净的FeCl3溶液解析:乙醇溶于水,不能作萃取剂,A不正确;B能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体是NH3,其水溶液显碱性,B正确;加入盐酸后,NO^-_3有强氧化性,若生成的是BaSO3沉淀,NO^-_3能将其氧化为BaSO4,C不正确;加热FeCl3溶液,Fe3+水解程度增大,生成Fe(OH)3,不能得到纯净的FeCl3溶液,D不正确｡答案:B5.(2010·广东卷)对实验Ⅰ~Ⅳ的实验现象预测正确的是( )A.实验Ⅰ:液体分层,下层呈无色B.实验Ⅱ:烧杯中先出现白色沉淀,后溶解C.实验Ⅲ:试管中溶液颜色变为红色D.实验Ⅳ:放置一段时间后,饱和CuSO4溶液中出现蓝色晶体解析:本题考查化学实验,意在考查考生对化学实验的操作和分析能力｡实验Ⅰ中振荡静置,由于碘在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度,又CCl4的密度大于水的密度且二者互不相溶,故上层为水,几乎无色,下层为碘的四氯化碳溶液,显紫红色,A项错误;实验Ⅱ中NH4Cl 和Ca(OH)2共热时生成NH3,NH3通入AlCl3溶液中产生Al(OH)3白色沉淀,但沉淀不溶于氨水,B 项错误;实验Ⅲ中Fe3+遇到SCN-显红色,C项正确;实验Ⅳ中右边试管中CaO能够吸收左边试管中的水汽并与水反应,因此左边试管中饱和硫酸铜溶液中有蓝色晶体析出,D项正确｡答案:CD6.(2010·安徽卷)某研究性学习小组在网上收集到如下信息:Fe(NO3)3溶液可以蚀刻银,制作美丽的银饰｡他们对蚀刻银的原因进行了如下探究:实验:制备银镜,并与Fe(NO3)3溶液反应,发现银镜溶解｡(1)下列有关制备银镜过程的说法正确的是________｡a.边振荡盛有2%的AgNO3溶液的试管,边滴入2%的氨水,至最初的沉淀恰好溶解为止b.将几滴银氨溶液滴入2 mL乙醛中c.制备银镜时,用酒精灯的外焰给试管底部加热d.银氨溶液具有较弱的氧化性e.在银氨溶液配制过程中,溶液的pH增大提出假设假设1:Fe3+具有氧化性,能氧化Ag｡假设2:Fe(NO3)3溶液显酸性,在此酸性条件下NO^-_3能氧化Ag｡设计实验方案,验证假设(2)甲同学从上述实验的生成物中检验出Fe2+,验证了假设1成立｡请写出Fe3+氧化Ag的离子方程式:____________________ ｡(3)乙同学设计实验验证假设2,请帮他完成下表中内容(提示:NO^-_3在不同条件下的还原产物较复杂,有时难以观察到气体产生)｡思考与交流(4)甲同学验证了假设1成立,若乙同学验证了假设2也成立,则丙同学由此得出结论:Fe(NO 3)3溶液中的Fe 3+和3NO -都氧化了Ag ｡ 你是否同意丙同学的结论,并简述理由:________________________________________________________________________________ ｡解析:主要考查Fe 3+､硝酸的氧化性和盐类水解等知识,意在考查考生的实验探究能力｡(1)制备银镜时,应在银氨溶液中滴入几滴乙醛,水浴加热｡(2)Fe 3+有较强的氧化性,能氧化Ag:Fe 3++Ag ＝Fe 2++Ag +｡答案:(1)a 、d 、e(2)Ag+Fe 3+＝Ag ++Fe 2+3NO -能氧化Ag,但在硝酸铁溶液氧化Ag 时,由于没有检验3NO -的还原产物,因此不能确定3NO -是否氧化了Ag7.某学习小组探究浓､稀硝酸氧化性的相对强弱,按下图装置进行实验(夹持仪器已略去)｡实验表明浓硝酸能将NO 氧化成NO 2,而稀硝酸不能氧化NO ｡由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸｡可选药品:浓硝酸､3 mol/L 稀硝酸､蒸馏水､浓硫酸､氢氧化钠溶液及二氧化碳已知:氢氧化钠溶液不与NO 反应,能与NO 2反应｡2NO 2+2NaOH ＝NaNO 3+NaNO 2+H 2O(1)实验应避免有害气体排放到空气中｡装置③､④､⑥中盛放的药品依次是____________________ ｡(2)滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性,加入药品,打开弹簧夹后____________________ ｡(3)装置①中发生反应的化学方程式是______________________________｡(4)装置②的作用是________,发生反应的化学方程式是____________________｡(5)该小组得出的结论所依据的实验现象是____________________________｡(6)实验结束后,同学们发现装置①中溶液呈绿色,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｡这些方案中可行的是(选填序号字母)________｡a.加热该绿色溶液,观察颜色变化b.加水稀释该绿色溶液,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,观察颜色变化解析:本题实验目的是证明浓硝酸能将NO氧化成NO2,而稀硝酸不能氧化NO,实验关键是避免装置中的氧气氧化NO,实验设计思路是:先制备NO,然后分别通入浓硝酸､稀硝酸中观察现象｡(1)分析装置图知,⑤装置用于排水法收集气体,⑥装置用于吸收尾气｡根据题目提示:NO不与氢氧化钠溶液反应,NO2与氢氧化钠溶液反应,说明⑥装置盛放的药品是氢氧化钠溶液,逆推④装置盛放浓硝酸;⑤装置盛放水,逆推③装置应盛放稀硝酸,②装置用于提供NO,装有蒸馏水｡(2)通入二氧化碳排尽装置里的空气,装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内,收集NO｡(3)铜与浓硝酸反应生成硝酸铜､二氧化氮和水,写出产生二氧化氮的化学方程式｡(4)②装置作用是通过NO2与水反应得到NO｡(5)实验中③装置上方气体仍为无色,证明稀硝酸不能氧化一氧化氮;④装置上方产生红棕色气体,证明浓硝酸能将一氧化氮氧化成二氧化氮｡(6)装置①里溶液呈绿色,可能原因是硝酸铜溶液浓度较大,也可能是溶有二氧化氮,设计实验思路有两种途径:一种是除去该浓溶液中溶有的气体,如通入惰性气体排出二氧化氮或加热使二氧化氮逸出;另一种是向饱和硝酸铜溶液中通入二氧化氮｡值得注意的是:向该绿色溶液中加水稀释,一方面硝酸铜溶液的浓度变小,另一方面二氧化氮溶于水,即两个因素同时存在,无法判断哪个因素导致该溶液颜色发生变化｡答案:(1)3 mol·L-1稀硝酸､浓硝酸､氢氧化钠溶液(2)通入CO2一段时间,关闭弹簧夹,将装置⑤中导管末端伸入倒置的烧瓶内(3)Cu+4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O(4)将NO2转化为NO 3NO2+H2O＝2HNO3+NO(5)装置③中液面上方气体仍为无色,装置④中液面上方气体由无色变为红综色(6)acd8.(2010·山东卷)聚合硫酸铁又称聚铁,化学式为[Fe2(OH)n(SO4)3-0.5n]m,广泛用于污水处理｡实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁和绿矾(FeSO4·7H2O),过程如下:(1)验证固体W焙烧后产生的气体含有SO2的方法是____________________ ｡(2)实验室制备､收集干燥的SO2,所需仪器如下｡装置A产生SO2,按气流方向连接各仪器接口,顺序为a→______→______→______→______→f｡装置D的作用是__________________,装置E中NaOH溶液的作用是____________________ ｡(3)制备绿矾时,向溶液X中加入过量________,充分反应后,经________操作得到溶液Y,再经浓缩､结晶等步骤得到绿矾｡(4)溶液Z的pH影响聚铁中铁的质量分数,用pH试纸测定溶液pH的操作方法为______________________｡若溶液Z的pH偏小,将导致聚铁中铁的质量分数偏________｡解析:本题以元素化合物为载体,意在考查考生的综合实验能力｡(1)检验SO2气体可选用品红试液､溴水或酸性KMnO4溶液｡(2)生成的SO2先通过C装置干燥,然后经B装置用排空气法收集,最后连接装置D,显然装置D作安全瓶,防倒吸,而E中NaOH溶液用于吸收尾气｡(3)根据聚铁的化学式可知铁元素的化合价为+3,由此可推知溶液X中主要含Fe3+,因此在制绿矾时,应向溶液X中加入过量的铁屑,经过滤操作即得FeSO4溶液｡(4)若pH太小,酸性太强,则Fe3+不易沉淀生成聚铁,故铁的质量分数偏小｡答案:(1)将气体通入品红溶液,溶液褪色,加热恢复原色(2)d e c b 防止倒吸吸收多余的SO2(3)铁屑过滤(4)将小片pH试纸放在点滴板(或表面皿)上,用玻璃棒蘸取少量待测液点在试纸上,与标准比色卡对照低(小)9.(2010·福建卷)工业上常用铁质溶器盛装冷浓硫酸｡为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,某学习小组进行了以下探究活动:探究一(1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中,10分钟后移入硫酸铜溶液中,片刻后取出观察,铁钉表面无明显变化,其原因是____________________ ｡(2)另称取铁钉6.0 g放入15.0 mL浓硫酸中,加热,充分反应后得到溶液X并收集到气体Y｡①甲同学认为X中除Fe3+外还可能含有Fe2+｡若要确认其中的Fe2+,应选用________(选填序号)｡a.KSCN溶液和氯水b.铁粉和KSCN溶液c.浓氨水d.酸性KMnO4溶液②乙同学取336 mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中,发生反应:SO2+Br2+2H2O＝2HBr+H2SO4然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体2.33 g｡由此推知气体Y中SO2的体积分数为________｡探究二分析上述实验中SO2体积分数的结果,丙同学认为气体Y中还可能含有H2和Q气体｡为此设计了下列探究实验装置(图中夹持仪器省略)｡(3)装置B 中试剂的作用是____________________ ｡(4)认为气体Y 中还含有Q 的理由是______________________(用化学方程式表示)｡(5)为确认Q 的存在,需在装置中添加M 于________(选填序号)｡a.A 之前b.A-B 间c.B-C 间d.C-D 间(6)如果气体Y 中含有H 2,预计实验现象应是________________________________________ ｡(7)若要测定限定体积气体Y 中H 2的含量(标准状况下约有28 mL H 2),除可用测量H 2体积的方法外,可否选用质量称量的方法?做出判断并说明理由:____________________ ｡解析:本题考查化学实验,意在考查考生化学实验的设计和分析能力｡探究一:(1)铁钉遇冷的浓硫酸钝化,因此放入硫酸铜溶液中无明显变化｡(2)①检验Fe3+中含有Fe 2+,可以利用Fe 2+的还原性,其能使酸性高锰酸钾溶液褪色｡②根据SO 2~H 2SO 4~BaSO 4,则气体Y 中SO 2的物质的量n(SO 2)=n(BaSO 4)= 2.33233/g g mol=0.01 mol,则SO 2的体积分数为0.0122.4/0.336mol L mol L⨯×100%=66.7%｡ 探究二:(3)装置A 用于除去混合气体中的SO 2,装置B 用于检验SO 2是否除尽｡(4)因为铁钉由碳素钢制成,因此将其溶于浓硫酸中加热,必然发生C 和浓硫酸的反应,因此气体Y 中还含有CO 2｡(5)为确认CO 2的存在,可以在除尽SO 2后即B-C 间添加M(内盛装澄清石灰水)｡(6)如果气体Y 中含有H 2,则通过D 装置时,D 中黑色CuO 被还原为红色Cu,生成的H 2O 能使E 中白色的无水硫酸铜变为蓝色｡答案:(1)铁钉表面被钝化(2)①d ②66.7%(3)检验SO 2是否除尽(4)C+2H 2SO 4(浓)∆ CO 2↑+2SO 2↑+2H 2O(5)c(6)D 中固体由黑变红和E 中固体由白变蓝(7)否,用托盘天平无法称量D 或E 的差量(或可用分析天平称量D 或E 的差量)[LM]。

实验方案的设计与评价
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命题点 实验方案的评价（10年9考） 1.(2021·河北6题,2分)下列实验方案能够达到目的的是( C ) A.用点燃的方法除去二氧化碳中的少量一氧化碳 B.用溶解、过滤、蒸发的方法从粗盐中提取纯净的氯化钠 C.分别加入熟石灰研磨、闻气味,鉴别化肥氯化钾和氯化铵 D.分别将镁片、锌片放入硝酸银溶液中,验证镁、锌、银的金属活 动性顺序
例2
1
2
3
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2.(2022·广东广州)由下列实验及现象可推出相应结论的是( C )
发生了化学反应。
( √)
10.用铜片向黄铜片上刻画,无明显变化,铜片比黄铜片硬度大。
( ×)
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【解析】气球的作用是调节气压,燃烧时气球胀大不会影响实验,因为气
球冷却后会变小,A说法正确；图中实验,滴入呼出气体中的石灰水变浑
浊,滴入空气中的石灰水无明显现象,可证明呼出气体中二氧化碳含量比
空气中的高,B说法正确；检查装置气密性的方法：把导管的一端浸没在