2017化学一轮规范特训:11-4 实验方案的设计与评价含解析
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第4讲 化学实验方案的设计与评价随堂演练巩固1.(2012湖北黄冈中学期中测试)绿色环保也是我们的生活理念,下列实验符合“绿色环保”思想的是()【解析】 A 项吸收不完全的氯气会逸出,造成污染;C 项多余的氯化氢会逸散到空气中,造成污染;D 项有CO 逸散到大气中,造成污染。
【答案】 B2.(2012浙江衢州一中期中)科学的假设与猜想是科学探究的先导和价值所在。
在下列假设(猜想)引导下的探究肯定没有意义的选项是( )A.探究2SO 和22Na O 反应可能有24Na SO 生成B.探究镁条表面灰黑色的物质可能只是氧化镁C.探究浓硫酸与铜在一定条件下反应产生的黑色物质可能是2()Cu OHD.探究向滴有酚酞试液的NaOH 溶液中通2Cl 酚酞红色褪去的现象是溶液的酸碱性改变所致,还是HClO 的漂白性所致【解析】 2()Cu OH 为蓝色,C 项探究没有意义。
【答案】 C3.下列实验操作与预期目的或结论一致的是( )在有镀层的铁片上,用刀刻一槽,在槽上滴入少量0.1 1mol L -⋅盐酸, 2 h 后滴入KSCN 溶液,无红色出现【解析】 A 项不能排除酸雨中的24SO -,盐酸与铁反应生成2Fe +,且铁是过量的,防止了2Fe+被氧化,滴入KSCN 溶液不会出现血红色,B 项结论错误;只要含有醛基的物质就能发生银镜反应,含有醛基的物质不一定属于醛类,如葡萄糖含醛基,属于糖类,D 项错误。
【答案】 C4.(2012陕西西安八校期中联考)某学生要做检验23Na CO 粉末中含有少量的NaOH 和NaCl 的实验.他的实验设计分为7个步骤,其中的5个步骤所用的试剂及实验操作均已写明,见下表:试将表里空缺的(1)、(2)两个步骤所用的试剂(自选)及实验操作补写完整,然后按实验步骤的顺序以①②③④⑤⑥⑦分别填入相应的”实验步骤”栏里。
【答案】实验步骤 所用实验试剂及操作(1)取少量样品放入试管甲里 (6)再向溶液里滴加几滴3AgNO 溶液 (4)过滤,取少量滤液盛在试管乙里 (2)向试管里加入适量的蒸馏水,振荡 (5)滴入几滴酚酞溶液 (3) (1)向试管甲中加入过量的32()Ba NO 溶液(7)(2)向试管乙中加入适量的稀硝酸5.(2012山东鱼台一中高三第三次月考)已知2SiO 、2SO 和2CO 都是酸性氧化物,化学性质具有一定的相似性;Mg 和Na 的化学性质也具有一定的相似性。
板块四 限时·规范·特训时间:45分钟满分:100分 一、选择题(每题6分,共48分)1.[2015·山东高考]下列由实验现象得出的结论正确的是( )解析 向AgCl悬浊液中加入NaI 溶液时出现黄色沉淀,说明K sp (AgCl)>K sp (AgI),A 项错误;没有排除原溶液中只含有Fe 3+的可能,B 项错误;向NaBr 溶液中加入少量氯水和苯,振荡、静置后溶液分层,且上层呈橙红色,说明Cl 2置换出了Br 2,能说明Br -的还原性强于Cl -,C 项正确;加热NH 4Cl 固体时发生分解反应,生成NH 3和HCl ,NH 3和HCl 在试管口处遇冷又发生化合反应生成NH 4Cl ,不是升华,D 项错误。
2.[2015·安徽高考]下列有关实验的选项正确的是( )解析A项错误,应先在烧杯里溶解NaOH(s);B项正确,CO2可被NaOH溶液吸收;C项错误,含I2的苯溶液应在水层之上,应从分液漏斗上口倒出;D项错误,实际读数应为11.80 mL。
3.[2016·厦门质检]为测定石灰石样品中碳酸钙(含SiO2杂质)的含量。
现利用如图所示装置进行实验,充分反应后,测定装置C中生成的BaCO3沉淀的质量。
下列说法正确的是()A.装置A中药品应为浓硫酸B.在B~C之间应增添盛有饱和NaHCO3溶液的洗气装置,以除去氯化氢气体C.为了测得C中生成的沉淀的质量,需经过过滤、洗涤、干燥、称量等操作D.只要测定装置C在吸收CO2前后的质量差,也可以确定碳酸钙的质量分数答案 C解析装置A的作用是吸收空气中的二氧化碳,故装置A中药品应为NaOH溶液,A项错误;在B~C之间增添除去氯化氢气体的装置,可用水溶液,但不能用饱和NaHCO3溶液,否则会产生CO2气体,干扰实验,B项错误;C项正确;装置C中增加的质量除CO2之外,还有水蒸气,D项错误。
4.[2016·宝鸡质检]用如图所示装置进行下列实验,能得出相应实验现象或结论的是()答案 D解析A项,SO2通入溴水中,溴水褪色,是因为发生了氧化还原反应:Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4,说明SO2具有还原性,不能说明SO2具有漂白性;B项,Al(OH)3不溶于氨水;C项,MnO2在H2O2的分解反应中作催化剂,而不是氧化剂。
2017年高考化学实验方案的设计与评价命题猜想(含答案和解释)【考向解读】1.了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。
2.能根据实验试题要求,做到:(1)设计、评价或改进实验方案;(2)了解控制实验条的方法;(3)分析或处理实验数据,得出合理结论;(4)绘制和识别典型的实验仪器装置图。
3.各部分实验基础知识与技能的综合应用。
【命题热点突破一】化学实验方案的设计与探究1.实验方案的设计(1)基本要求(2)基本步骤①认真审题,明确实验目的,确定实验原理。
②根据实验原理选择仪器和药品,并设计出合理的实验装置和操作步骤。
③准确地记录实验过程中的现象和数据,并运用分析、计算、图表、推理等方法处理有关实验现象和数据,得出正确的结论。
2.实验方案的评价(1)评价原则①实验原理科学合理;②操作和装置简单可行;③符合绿色化学理念;④药品和操作安全可靠。
(2)评价类型①评价实验原理;②评价实验方案;③评价药品和仪器;④评价实验现象和结论。
3.探究型实验的基本程序解答探究型实验题的基本程序可用以下流程图表示:(1)提出问题要提出问题,首先得发现问题,对题给信息进行对比、质疑,通过思考提出值得探究的问题。
此外,实验中出现的特殊现象也是发现问题、提出问题的重要契机。
(2)提出猜想所谓猜想就是根据已有知识对问题的解决提出的几种可能的情况。
有一些问题,结论有多种可能(这就是猜想),只能通过实验进行验证。
(3)设计验证方案提出猜想后,就要结合题给条,设计出科学、合理、安全的实验方案,对可能的情况进行探究。
实验设计中,关键点是对试剂的选择和实验条的调控。
(4)观察实验现象,得出结论根据设计的实验方案,根据实验现象进行推理分析或计算分析得出结论。
例1.(2016•北京,27,12分)以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、Pb、Pb2、PbS4及炭黑等)和H2S4为原料,制备高纯Pb,实现铅的再生利用。
其工作流程如下:(1)过程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb和Pb2反应生成PbS4的化学方程式是________ ___________________________________________________________ _。
2017年高考化学实验方案的设计与评价命题猜想(含答案和解释)【考向解读】1.了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。
2.能根据实验试题要求,做到:(1)设计、评价或改进实验方案;(2)了解控制实验条的方法;(3)分析或处理实验数据,得出合理结论;(4)绘制和识别典型的实验仪器装置图。
3.各部分实验基础知识与技能的综合应用。
【命题热点突破一】化学实验方案的设计与探究1.实验方案的设计(1)基本要求(2)基本步骤①认真审题,明确实验目的,确定实验原理。
②根据实验原理选择仪器和药品,并设计出合理的实验装置和操作步骤。
③准确地记录实验过程中的现象和数据,并运用分析、计算、图表、推理等方法处理有关实验现象和数据,得出正确的结论。
2.实验方案的评价(1)评价原则①实验原理科学合理;②操作和装置简单可行;③符合绿色化学理念;④药品和操作安全可靠。
(2)评价类型①评价实验原理;②评价实验方案;③评价药品和仪器;④评价实验现象和结论。
3.探究型实验的基本程序解答探究型实验题的基本程序可用以下流程图表示:(1)提出问题要提出问题,首先得发现问题,对题给信息进行对比、质疑,通过思考提出值得探究的问题。
此外,实验中出现的特殊现象也是发现问题、提出问题的重要契机。
(2)提出猜想所谓猜想就是根据已有知识对问题的解决提出的几种可能的情况。
有一些问题,结论有多种可能(这就是猜想),只能通过实验进行验证。
(3)设计验证方案提出猜想后,就要结合题给条,设计出科学、合理、安全的实验方案,对可能的情况进行探究。
实验设计中,关键点是对试剂的选择和实验条的调控。
(4)观察实验现象,得出结论根据设计的实验方案,根据实验现象进行推理分析或计算分析得出结论。
例1.(2016•北京,27,12分)以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、Pb、Pb2、PbS4及炭黑等)和H2S4为原料,制备高纯Pb,实现铅的再生利用。
其工作流程如下:(1)过程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb和Pb2反应生成PbS4的化学方程式是________ ___________________________________________________________ _。
板块四限时·规范·特训 时间:45分钟 满分:100分一、选择题(每题6分,共60分)1.下列实验方案最合理的是( )答案 B解析 A项,Cl2的密度比空气大,收集时应用向上排空气法;B项浓氨水滴入CaO中,CaO与水反应放热,氨气受热挥发,可以制取氨气;C项,NO2能与水反应,不能用排水法收集;D项,Na2O2为粉末状固体,不能用启普发生器的简易装置制取氧气。
2.[2015·衡阳月考]下图是一套实验室制取气体的装置,用于发生、干燥、收集和吸收有毒气体,下列各组物质能利用这套装置进行实验的是( )A.MnO2和浓盐酸B.Na2SO3(s)和浓H2SO4C.Cu片和稀HNO3D.浓氨水和生石灰答案 B解析 本题考查气体装置的设计。
难度较小。
MnO2和浓盐酸制氯气需加热,不符合题意;Cu片和稀HNO3生成的NO不能用排空气法收集;浓氨水和生石灰生成的NH3不能用浓硫酸干燥。
3.[2015·南昌零模]下列有关各实验的叙述中正确的是( )A.①利用氯仿(CHCl3)密度大于乙醇,进行氯仿与乙醇混合物的分离B.②进行H2、NH3、CO2、Cl2、HCl、NO2等气体收集,但不能用于NO气体收集C.③当X选用苯时可进行NH3和HCl的吸收,并防止倒吸D.④可用于SO2气体的干燥,收集并吸收多余SO2气体,防止SO2逸出污染空气并防止倒吸答案 B解析 氯仿和乙醇互溶,不能用分液漏斗分离,A项错误;密度大于空气的气体(如CO2、Cl2、HCl、NO2),可长进短出来收集气体,密度小于空气的气体(如H2、NH3),可短进长出来收集气体,NO能与O2反应,不能用排空气法收集NO,B项正确;苯的密度小于水的密度,应在上层,不能防止倒吸,C项错误;SO2气体不能用碱石灰干燥,D项错误。
4. [2015·武汉模拟]如图装置,将溶液A逐滴加入固体B中,下列叙述中不正确的是( )A.若A为浓盐酸,B为MnO2,C中盛品红溶液,则C中溶液不褪色B.若A为醋酸溶液,B为贝壳,C中盛过量澄清石灰水,则C中溶液变浑浊C.若A为浓硫酸,B为Na2SO3固体,C中盛石蕊溶液,则C中溶液先变红后褪色D.若A为浓氨水,B为生石灰,C中盛AlCl3溶液,则C中产生白色沉淀答案 C解析 二氧化锰(MnO 2)与浓盐酸混合加热可得到氯气,反应方程式为MnO 2+4HCl(浓)MnCl 2+Cl 2↑+2H 2O ,而题目=====△ 中的装置制取气体没有加热,所以无法制取氯气,C 中溶液无法褪色,A 正确;贝壳的主要成分为碳酸钙,醋酸和碳酸钙反应CaCO 3+2CH 3COOH===(CH 3COO)2Ca +H 2O +CO 2↑,生成二氧化碳无需加热,二氧化碳和澄清石灰水发生反应:CO 2+Ca(OH)2===CaCO 3↓+H 2O ,生成不溶于水的碳酸钙,所以试管中溶液变浑浊,B 正确;亚硫酸是弱酸,硫酸是强酸,利用强酸制弱酸的原理,强酸硫酸和亚硫酸钠反应生成弱酸亚硫酸,亚硫酸分解生成二氧化硫和水,Na 2SO 3+H 2SO 4===Na 2SO 4+SO 2↑+H 2O ,所以能用图中制取装置制备SO 2,二氧化硫溶于水生成亚硫酸,能使C 中的石蕊溶液变红,但不能漂白,所以不褪色,C 错误;实验室制备NH 3,可用浓氨水和CaO 固体反应,NH 3·H 2O +CaO===Ca(OH)2+NH 3↑,浓氨水易挥发,CaO 固体与水反应放出大量的热,导致温度升高,使得氨气在水中的溶解度进一步减少,以气体的形式逸出,可选择图中制取装置制得氨气,C 中盛AlCl 3溶液,氨气和水反应生成氨水,氨水和AlCl 3溶液反应生成氢氧化铝沉淀,但氨水是弱碱,不能溶解氢氧化铝,D 正确。
板块四 限时·规范·特训时间:45分钟满分:100分 一、选择题(每题6分,共48分)1.[2015·山东高考]下列由实验现象得出的结论正确的是( )解析 向AgCl 悬浊液中加入NaI 溶液时出现黄色沉淀,说明K sp (AgCl)>K sp (AgI),A 项错误;没有排除原溶液中只含有Fe 3+的可能,B 项错误;向NaBr 溶液中加入少量氯水和苯,振荡、静置后溶液分层,且上层呈橙红色,说明Cl 2置换出了Br 2,能说明Br -的还原性强于Cl -,C 项正确;加热NH 4Cl 固体时发生分解反应,生成NH 3和HCl ,NH 3和HCl 在试管口处遇冷又发生化合反应生成NH 4Cl ,不是升华,D 项错误。
2.[2015·安徽高考]下列有关实验的选项正确的是( )答案 B解析A项错误,应先在烧杯里溶解NaOH(s);B项正确,CO2可被NaOH溶液吸收;C项错误,含I2的苯溶液应在水层之上,应从分液漏斗上口倒出;D项错误,实际读数应为11.80 mL。
3.[2016·厦门质检]为测定石灰石样品中碳酸钙(含SiO2杂质)的含量。
现利用如图所示装置进行实验,充分反应后,测定装置C中生成的BaCO3沉淀的质量。
下列说法正确的是()A.装置A中药品应为浓硫酸B.在B~C之间应增添盛有饱和NaHCO3溶液的洗气装置,以除去氯化氢气体C.为了测得C中生成的沉淀的质量,需经过过滤、洗涤、干燥、称量等操作D.只要测定装置C在吸收CO2前后的质量差,也可以确定碳酸钙的质量分数答案 C解析装置A的作用是吸收空气中的二氧化碳,故装置A中药品应为NaOH溶液,A项错误;在B~C之间增添除去氯化氢气体的装置,可用水溶液,但不能用饱和NaHCO3溶液,否则会产生CO2气体,干扰实验,B项错误;C项正确;装置C中增加的质量除CO2之外,还有水蒸气,D项错误。
4.[2016·宝鸡质检]用如图所示装置进行下列实验,能得出相应实验现象或结论的是()答案 D解析A项,SO2通入溴水中,溴水褪色,是因为发生了氧化还原反应:Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4,说明SO2具有还原性,不能说明SO2具有漂白性;B项,Al(OH)3不溶于氨水;C项,MnO2在H2O2的分解反应中作催化剂,而不是氧化剂。
5.[2016·福建模拟]下列实验方案中,不能达到实验目的的是()解析A项,NO2通入硝酸银溶液,有气体生成,而溴蒸气通入硝酸银溶液中生成AgBr浅黄色沉淀,现象不同,能鉴别;B项,溶液混合后,酸性条件下,NO-3也具有氧化性,对实验造成干扰;C项,醋酸钠溶液中滴入酚酞试液,若加热后红色加深,则升高温度促进醋酸钠水解,即盐类水解为吸热反应;D项,上层清液中加入NaI固体产生黄色PbI2沉淀,说明难溶物PbI2在水溶液中存在沉淀溶解平衡。
6.[2016·廊坊质检]下列实验操作与预期实验目的或所得实验结论一致的是()答案 B解析产生的无色无味气体为CO2,该钾盐可能为K2CO3或KHCO3,A项错误;Fe(OH)3的K sp远小于Mg(OH)2的K sp,故向含少量FeCl3的MgCl2溶液中加入Mg(OH)2调节pH,可使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀而被除去,B项正确;在高浓度CO2-3存在的条件下,BaSO4可以转化为BaCO3,这只能说明在该条件下c(Ba2+)·c(CO2-3)>K sp(BaCO3),不能说明K sp(BaCO3)<K sp(BaSO4),实际上,K sp(BaCO3)>K sp(BaSO4),C项错误;乙醇与浓硫酸共热制取的乙烯中可能含有SO2、乙醇蒸气,故制得的气体能使酸性高锰酸钾溶液褪色不能证明制得的气体为乙烯,D项错误。
7.[2016·日照质检]下列根据实验操作和现象所得出的结论,正确的是()解析A项不能排除SO2-3和HSO-3的干扰,A项错误;B项溶液变蓝,说明KIO3将HI氧化为I2,B项正确;HCl、H2S不是Cl、S的最高价含氧酸,Na2S溶液中加入盐酸发生反应不能证明Cl、S 的非金属性强弱,C项错误;当固体中含有少量Fe3O4时,Fe3O4与盐酸反应生成的Fe3+会被Fe还原为Fe2+,故溶液不显红色不能说明固体中不含Fe3O4,D项错误。
8.[2016·江西模拟]下列实验对应的结论不正确的是()A.①能组成Zn-Cu原电池B.②能证明非金属性Cl>C>SiC.③说明反应2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0D.④白色沉淀为BaSO4答案 B解析A项,可形成原电池;B项,HCl不是氯元素最高价氧化物的水化物,不能通过其酸性强弱来比较非金属性强弱;C项,热水中颜色加深,则升高温度时,平衡2NO2(g)N2O4(g)向逆反应方向移动,则正反应是放热反应,即ΔH<0;D项,SO2溶于水生成H2SO3,H+、NO-3把SO2-3氧化成SO2-4,从而生成BaSO4沉淀。
二、非选择题(共52分)9.[2016·辽宁五校联考](16分)银氨溶液可用于检测CO气体,实验室研究的装置如图:(1)装置A中软管的作用是___________________ _____________________________________________________。
(2)为验证上层清液中产物的成分,进行如下实验:a.测得上层清液pH为10。
b.向上层清液中滴加几滴Ba(OH)2溶液,发现有白色浑浊出现,同时产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。
c.取新制的银氨溶液滴加几滴Ba(OH)2溶液,无明显现象。
①实验c的目的是_______________________________ ___________________________________________________________ ______________________________________________________。
②根据上述实验现象判断,上层清液中产物成分为________________(填化学符号)。
(3)探究对废液的回收处理:银氨溶液放久后会变成氮化银而引起爆炸,直接排放会污染环境,且造成银资源浪费。
通过查找资料,发现从银氨溶液中提取银的一种实验流程为:①操作Ⅳ的方法是:把Ag2S和铁粉放到烧杯中加浓盐酸搅拌煮沸,使Ag2S变成银粉。
反应的化学方程式为________________________________。
②若获得的银粉中含有少量没有反应完的铁粉,除去铁的反应的离子方程式为____________________________________________ ___________________________________________________________ _________________________________________。
分离出银粉需要用到的玻璃仪器有______________________(填编号)。
③操作Ⅳ应在(填实验室设备名称)________中进行。
④要洗去某试管壁上的银镜,采用的试剂是______________________(填名称)。
答案 (1)保持恒压,使甲酸溶液能顺利滴下(2)①对比实验,排除银氨溶液对产物检验的干扰②(NH 4)2CO 3(或NH +4、CO 2-3)(3)①Ag 2S +Fe +2HCl=====△2Ag +FeCl 2+H 2S ↑②Fe +2H +===Fe 2++H 2↑ (其他合理答案也可,如Fe +2Fe 3+===3Fe 2+)'bef'③通风橱' ④稀硝酸解析 本题考查物质的检验实验方案的设计与实验探究,意在考查考生的分析能力及实验能力。
(1)A 中软管的作用为保持恒压,使甲酸溶液能顺利滴下。
(2)①取新制的银氨溶液滴加几滴Ba(OH)2溶液,无明显现象,与实验b 作对比,排除银氨溶液对产物检验的干扰。
②由a 可知溶液显碱性,由b 、c 可知b 中生成的白色沉淀为碳酸钡,生成的气体为氨气,推知在试管C 中CO 与银氨溶液反应生成了碳酸铵,所以上层清液中产物成分为(NH 4)2CO 3或NH +4、CO 2-3。
(3)①根据题给反应物及生成物,可写出反应的化学方程式:Ag 2S+Fe +2HCl=====△2Ag +FeCl 2+H 2S ↑。
②加入稀盐酸可除去Fe ,反应的离子方程式为Fe +2H +===Fe 2++H 2↑,Ag 不参加反应而沉淀出来,可以用过滤操作分离出银粉,选择的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒。
③操作Ⅳ中会产生有毒气体H 2S ,故应在通风橱中进行。
④Ag可以与稀硝酸发生反应,故要洗去试管壁上的银镜,采用的试剂是稀硝酸。
10.[2015·成都质检](16分)某学习小组利用如图实验装置制备Cu(NH3)x SO4·H2O,并测量x值。
【Cu(NH3)x SO4·H2O的制备】见图1(1)A中发生反应的化学方程式为________________________;B 中观察到的现象是______________________。
(2)C中CCl4的作用是_____________________________________________________________________。
(3)欲从Cu(NH3)x SO4溶液中析出Cu(NH3)x SO4·H2O晶体,可加入试剂_____________________________________________________ ___________________。
【x值的测量】见图2步骤一:检查装置气密性,称取0.4690 g晶体[M=(178+17x) g/mol]于锥形瓶a中步骤二:通过分液漏斗向锥形瓶a中滴加10% NaOH溶液步骤三:用0.5000 mol/L 的NaOH 标液滴定b 中剩余HCl ,消耗标液16.00 mL(4)步骤二的反应可理解为Cu(NH 3)x SO 4与NaOH 在溶液中反应,其离子方程式为_________________________ _______________________________________________。
【x 值的计算与论证】(5)计算:x =________;该学习小组针对上述实验步骤,提出测量值(x )比理论值偏小的原因如下:假设1:步骤一中用于称量的天平砝码腐蚀缺损;假设2:步骤二中____________________________(任写两点); 假设3:步骤三中测定结束读数时,体积读数偏小。