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1、新教材適用·高考化學 課時沖關練(十六) 化學實驗方案與設計 (45分鐘,100分) 一、選擇題(本題包括6小題,每小題7分,共42分) 1.(2014·馬鞍山一模)下列有關實驗裝置進行的相應實驗,能達到實驗目的的是　 (　　) A.圖1裝置可用于定量測定H2O2的分解速率 B.圖2裝置制備Fe(OH)2并能較長時間觀察其顏色 C.圖3裝置測量Cu與濃硝酸反應產(chǎn)生氣體的體積 D.圖4裝置可用于蒸干NH4Cl飽和溶液制備NH4Cl晶體 【解析】選B。圖1生成的氣體從長頸漏斗逸出,應該換為分液漏斗,A不能達到實驗目的;B可以;銅與濃硝酸反應生成NO2,而NO2可與

2、水反應,C不能達到實驗目的;氯化銨受熱分解,因此不能采取蒸干溶液的方法制備氯化銨晶體,D不能達到實驗目的。 2.(2014·長沙模擬)下圖所示的實驗,能達到實驗目的的是　(　　) A B C D 驗證化學能轉化為電能 驗證溫度對平衡移動的影響 驗證鐵發(fā)生析氫腐蝕 驗證非金屬性:Cl>C>Si 【解析】選B。由圖可知,沒有形成閉合回路,應使用鹽橋,故A錯誤;二氧化氮為紅棕色氣體,利用顏色的深淺,可說明溫度對2NO2N2O4的化學平衡的影響,故B正確;驗證鐵的析氫腐蝕應該在酸性條件下,食鹽水浸過的鐵釘是在中性的條件下,C錯誤;稀鹽酸不是氯的最高價含氧酸,所以無法

3、驗證,D錯誤。 3.用下圖所示裝置進行實驗,將少量液體甲逐滴加入固體乙中,試管中試劑為丙,則下表中現(xiàn)象與結論均正確的是　(　　) 選項 甲 乙 丙 試管中現(xiàn)象 A 濃鹽酸 二氧化錳 石蕊溶液 先變紅后褪色 B 濃氨水 生石灰 AlCl3溶液 先沉淀后消失 C 醋酸 碳酸鈣 BaCl2 溶液 變渾濁 D 濃硝酸 銅 水 試管口出現(xiàn)紅棕色 【解析】選D。用二氧化錳與濃鹽酸反應制取氯氣需加熱,A錯誤;氨氣與氯化鋁反應生成氫氧化鋁沉淀,但氫氧化鋁不會溶于過量的氨水,B錯誤;醋酸與碳酸鈣反應生成的二氧化碳不會與氯化鋇反應生成沉淀,C錯誤;濃硝酸

4、與銅反應生成的二氧化氮與水反應生成NO,而NO與氧氣反應生成紅棕色的NO2,D正確。 【易錯提醒】本題的B項學生容易認為氫氧化鋁會溶于氨水;C項容易想當然:二氧化碳與氯化鋇反應生成碳酸鋇沉淀。 【加固訓練】(2014·銅陵模擬)下列各圖所示實驗設計能達到相應實驗目的的是　(　　) A.用圖①裝置驗證氯、碳、硅元素的非金屬性 B.用圖②裝置能收集CO2和H2 C.用圖③裝置電解精煉鋁 D.用圖④裝置驗證NaHCO3和Na2CO3的熱穩(wěn)定性 【解析】選B。非金屬性比較需用最高價含氧酸比較酸性,A錯誤;根據(jù)密度不同選擇進氣口能收集CO2和H2,B正確;鋁離子在溶液中得電子能力小于氫

5、離子,不可能放電,C錯誤;碳酸氫鈉在內(nèi)管溫度低才能比較,D錯誤。 4.(2014·六安模擬)CuSO4是一種重要的化工原料,其有關制備途徑及性質如圖所示。下列說法不正確的是　(　　) A.相對于途徑①,途徑②更好地體現(xiàn)了綠色化學思想 B.Y可以是葡萄糖溶液 C.利用途徑②制備16 g硫酸銅,被還原的硫酸的物質的量為0.1 mol D.途徑①所用混酸中H2SO4與HNO3物質的量之比最好為3∶2 【解析】選C。途徑①會生成氮氧化合物污染,而途徑②的反應是2Cu+O2+2H2SO4====2CuSO4+2H2O,途徑②更能體現(xiàn)綠色化學思想,A正確;途徑②中的硫酸只是起酸的作用,不是

6、氧化劑,C錯誤;Y是含醛基的物質,可以是葡萄糖,B正確;本題的目的是制備CuSO4,因此途徑①的硝酸只作氧化劑,被還原為NO,反應為3Cu+3H2SO4+2HNO3====3CuSO4+2NO↑+4H2O,H2SO4與HNO3的物質的量之比為3∶2,D正確。 5.分析硫鐵礦中FeS2的含量(不考慮雜質的反應,所加試劑均足量),某研究性小組設計了如下四種實驗方案,不正確的是　(　　) 【解析】選D。A項,通過一系列的變化,最終得到BaSO4沉淀的質量,根據(jù)硫原子守恒,進而得到FeS2的質量,最后得到FeS2的含量;B項,保持溶液在強酸性條件下,通過一系列的變化,最終得到BaSO4沉淀的質

7、量,根據(jù)硫原子守恒,進而得到FeS2的質量,最后得到FeS2的含量;C項,通過一系列的變化,最終得到Fe2O3的質量,根據(jù)鐵原子守恒,進而得到FeS2的質量,最后得到FeS2的含量;D項,用標準KMnO4溶液滴定可得到溶液中Fe2+的物質的量,由于不能確定參加反應的單質鐵的物質的量,也就不能確定FeS2的物質的量,進而不能確定FeS2的含量,故選D項。 6.(2014·合肥模擬)向四支試管中分別加入少量不同的無色溶液進行如下操作,結論正確的是　(　　) 操　　作 現(xiàn)象 結論 A 滴加氯水和CCl4,振蕩、靜置 下層溶液顯紫色 原溶液中有I- B 向溶液X中先滴加稀硝酸,

8、再滴加Ba(NO3)2溶液 出現(xiàn)白色沉淀 溶液X中一定含有S C 用潔凈鉑絲蘸取溶液進行焰色反應 火焰呈黃色 原溶液中有Na+、 無K+ D 滴加稀NaOH溶液,將濕潤紅色石蕊試紙置于試管口 試紙不變藍 原溶液中無N 【解析】選A。I2易溶于CCl4且溶液顯紫色,而且CCl4密度比水大,在下層,A正確;若溶液中含有S也可以被HNO3氧化為S而產(chǎn)生白色沉淀,B錯誤;未通過藍色鈷玻璃觀察不能判斷K+是否存在,C錯誤;NH3易溶于水,選用稀NaOH溶液不利于NH3的放出,D錯誤。 二、非選擇題(本題包括4小題,共58分) 7.(14分)(2014·杭州一模)高錳酸鉀是常用

9、的氧化劑。工業(yè)上以軟錳礦(主要成分是MnO2)為原料制備高錳酸鉀晶體。下圖是實驗室制備高錳酸鉀的操作流程: 上述反應②的化學方程式:3K2MnO4+2CO2====2KMnO4+MnO2+2K2CO3 已知: 物質 K2CO3 KHCO3 K2SO4 CH3COOK 293 K溶解度(g) 111 33.7 11.1 217 (1)加熱軟錳礦、KClO3和KOH固體時,不采用瓷坩堝而選用鐵坩堝的理由是 　 ; 反應①的化學方程式為?

10、 　 。 (2)從濾液中得到KMnO4晶體的實驗操作依次是　　　　(選填字母代號,下同)。 A.蒸餾　 B.蒸發(fā)　 C.灼燒　 D.過濾　 E.冷卻結晶 (3)制備過程中需要用到純凈的CO2氣體,制取純凈的CO2最好選擇下列試劑中　　　　。 A.石灰石　　 B.濃鹽酸　　 C.稀硫酸　　 D.純堿 (4)實驗時,若CO2過量會生成KHCO3,導致得到的KMnO4產(chǎn)

11、品的純度降低,原因是 　 。 (5)由于CO2的通入量很難控制,因此對上述實驗方案進行了改進,即把實驗中通CO2改為加其他的酸。從理論上分析,選用下列酸中的　　　　,得到的產(chǎn)品純度更高。 A.醋酸　　　 B.濃鹽酸　　　 C.稀硫酸 【解析】(1)瓷坩堝中的二氧化硅和強堿反應,坩堝被腐蝕,故加熱軟錳礦、KClO3和KOH固體時,不采用瓷坩堝而選用鐵坩堝;加熱條件下,二氧化錳、氫氧化鉀和氯酸鉀反應生成錳酸鉀、氯化鉀和水,反應方程式為 3MnO2+6KOH+KCl

12、O33K2MnO4+KCl+3H2O; (2)從濾液中得到KMnO4晶體的實驗操作是蒸發(fā)濃縮,冷卻結晶,過濾得到晶體; (3)若要在實驗室制備較純凈的CO2,不能采用鹽酸,因為鹽酸有揮發(fā)性,硫酸與碳酸鈣制取二氧化碳生成的硫酸鈣微溶物阻止反應進行,不可取,所以選擇碳酸鈉與硫酸; (4)由工藝流程可知,Mn發(fā)生歧化反應,生成Mn和MnO2,根據(jù)元素守恒可知,加入CO2會生成K2CO3,若通入CO2太多,會生成KHCO3,濾液中含有KHCO3、KMnO4,在加熱濃縮時,會有KHCO3晶體和KMnO4晶體一起析出; (5)因為鹽酸具有還原性,易被高錳酸鉀氧化,醋酸鉀的溶解度比硫酸鉀大得多,蒸發(fā)

13、濃縮時基本上都會留在母液中,硫酸加入后生成的硫酸鉀溶解度小,會隨KMnO4一起結晶析出,得到的高錳酸鉀中含有雜質。 答案:(1)高溫下強堿會和瓷坩堝中的二氧化硅反應腐蝕坩堝 3MnO2+6KOH+KClO33K2MnO4+KCl+3H2O (2)B、E、D　(3)C、D (4)KHCO3的溶解度比K2CO3小得多,濾液蒸發(fā)濃縮時KHCO3會隨KMnO4一起結晶析出 (5)A 【講評建議】教師在講解時,請?zhí)嵝褜W生注意以下幾點: 解答第(1)小題時,要嚴密答題,規(guī)范描述,一定要有“強堿和二氧化硅反應”這樣必要的文字敘述。 解答第(2)小題時,要注意審題,題目“實驗操作依次是”要按順

14、序填寫選項。 解答第(4)、(5)兩小題時,要考慮全面,合理利用題目給的溶解度信息,KHCO3的溶解度比K2CO3小得多,濾液蒸發(fā)濃縮時KHCO3會隨KMnO4一起結晶析出;醋酸鉀的溶解度比硫酸鉀大得多,蒸發(fā)濃縮時基本上都會留在母液中,會提高高錳酸鉀晶體的純度。 8.(14分)某校學生用如圖所示裝置進行實驗,以探究苯與溴發(fā)生反應的原理并分離提純反應的產(chǎn)物。 請回答下列問題: (1)冷凝管所起的作用為冷凝回流和　　　　,冷凝水從　　　　口進入(填“a”或“b”)。 (2)實驗開始時,關閉K2、開啟K1和分液漏斗活塞,滴加苯和液溴的混合液,反應開始。Ⅲ中小試管內(nèi)苯的作用是　

15、 。 (3)能說明苯與液溴發(fā)生了取代反應的現(xiàn)象是? 　 。 (4)反應結束后,要讓裝置Ⅰ中的水倒吸入裝置Ⅱ中。這樣操作的目的是? 　 , 簡述這一操作的方法　

16、 。 (5)將三頸燒瓶內(nèi)反應后的液體依次進行下列實驗操作就可得到較純凈的溴苯。 ①用蒸餾水洗滌,振蕩,分液; ②用5%的NaOH溶液洗滌,振蕩,分液; ③再用蒸餾水洗滌,振蕩,分液; ④加入無水CaCl2粉末干燥; ⑤　　　　　　　　(填操作名稱)。 【解析】(1)主要考查蒸餾儀器的使用,冷凝管水流方向始終為下進上出。 (2)溴極易揮發(fā)、有劇毒,易溶于有機溶劑,用裝置Ⅲ是為了減少反應過程中溴的外逸,減少對空氣的污染。 (3)苯與液溴發(fā)生了取代反應則應有HBr生成,可通過檢驗Br-證明。 (4)實驗操作考慮反應后環(huán)保問題,充分利用HBr極易溶于水這一

17、性質來設計實驗操作。 (5)操作第⑤步為分離苯和溴苯兩種互溶的液體。 答案:(1)導氣　a　(2)吸收溴蒸氣 (3)Ⅲ中硝酸銀溶液內(nèi)出現(xiàn)淡黃色沉淀(或測反應后Ⅲ中硝酸銀溶液的pH,其pH變小) (4)反應結束后裝置Ⅱ中存在大量的溴化氫,使Ⅰ中的水倒吸入Ⅱ中可以除去溴化氫氣體,以免逸出污染空氣　關閉K1和分液漏斗活塞,開啟K2 (5)分餾(或蒸餾) 【方法規(guī)律】解答實驗綜合題時應抓住以下四點: (1)原料的選擇與處理。如果選擇的原料中含有其他雜質,應將原料進行處理。 (2)反應原理和途徑的確定。制備途徑一般包括:中間產(chǎn)物的制取→目標產(chǎn)品的制得→粗產(chǎn)品的制得→粗產(chǎn)品的精制。 (3

18、)反應裝置的設計。在有機化學反應中,由于部分原料的沸點較低,副反應比較多,在選擇反應裝置時常使用溫度計和水浴加熱,在反應裝置中有冷凝回流裝置。 (4)產(chǎn)品的分離提純。要根據(jù)產(chǎn)品的性質特點選擇合適的分離提純方案。 9.(14分)(2014·六安模擬)某校研究性學習小組的同學進行了以下化學實驗:將金屬鈣置于空氣中燃燒,然后向所得固體產(chǎn)物中加入一定量蒸餾水,此過程中反應放出大量的熱,并且放出有臭味的氣體。 (1)甲同學提出:運用類比學習的思想,Ca與Mg是同一主族元素,化學性質具有一定的相似性。 請寫出Ca在空氣中燃燒發(fā)生反應的化學方程式:?

19、　 。 (2)乙同學提出:Ca的性質比Na活潑,在空氣中燃燒還應有CaO2生成,請寫出燃燒后固體產(chǎn)物與水反應放出氣體的化學方程式:　 。 丙同學提出用實驗的方法探究放出的臭味氣體的成分: 【查閱資料】 1:CaO2遇水反應生成H2O2,H2O2可能會分解產(chǎn)生一定量的O3。 2:碘量法是最常用的臭氧測定方法,其原理為強氧化劑臭氧(O3)與碘化鉀(KI)水溶液反應生成游離碘(I2)。臭氧被還原為氧氣。反應式為O3+2K

20、I+H2O====O2+I2+ 2KOH。 【提出假設】假設1:該臭味氣體只有NH3; 假設2:該臭味氣體只有　 ; 假設3:該臭味氣體含有　 。 【設計方案進行實驗探究】 (3)基于假設1,該小組同學設計了如下實驗方案,并進行實驗。請在下表完成相關的實驗操作步驟、預期現(xiàn)象和結論(儀器自選)。 【限選實驗試劑】紅色石蕊試紙、藍色石蕊試紙、pH試紙、淀粉KI溶液、蒸餾水。 設計實驗方案證明你的假設,并按下表格式寫出

21、實驗操作步驟、預期現(xiàn)象和結論。 實驗操作步驟 預期現(xiàn)象和結論 取少量反應后的固體于試管中, ? ? 【解析】(1)Ca與Mg是同一主族元素,化學性質具有一定的相似性,已知Mg與空氣中的氧氣、二氧化碳及氮氣均反應,則Ca也可以,所以Ca在空氣中燃燒發(fā)生反應的化學方程式為2Ca+O22CaO,3Ca+N2Ca3N2,2Ca+CO22CaO+C。 (2)CaO2與水反應生成氧氣和氫氧化鈣,其反應方程式為2CaO2+2H2O====2Ca(OH)2 +O2↑,Ca3N2與水反應生成氨

22、氣和氫氧化鈣,其反應方程式為Ca3N2+6H2O====3Ca(OH)2+2NH3↑。 【提出假設】只含有一種或兩種都有,即假設該臭味氣體只含有O3或含有NH3和O3。 (3)已知氨氣溶于水顯堿性,所以可用濕潤的紅色石蕊試紙來檢驗是否含有氨氣,臭氧的強氧化性能使淀粉KI溶液變藍色,所以可以用淀粉KI溶液檢驗是否含有臭氧,其實驗操作為 實驗操作 預期現(xiàn)象和結論 取少量反應后的固體于試管中,向試管中加入少量水,將濕潤的紅色石蕊試紙置于試管口; 另取少量反應后的固體于試管中,向試管中加入少量水,將產(chǎn)生的氣體通入淀粉KI溶液中 若紅色石蕊試紙顯藍色,且淀粉KI溶液不變色,則假設1成立;

23、 若紅色石蕊試紙不顯藍色,且淀粉KI溶液變藍色,則假設2成立; 若紅色石蕊試紙顯藍色,且淀粉KI溶液變藍色,則假設3成立 答案:(1)2Ca+O22CaO,3Ca+N2Ca3N2, 2Ca+CO22CaO+C (2)2CaO2+2H2O====2Ca(OH)2+O2↑, Ca3N2+6H2O====3Ca(OH)2+2NH3↑ 【提出假設】假設2:O3　假設3:O3和NH3 (3) 實驗操作 預期現(xiàn)象和結論 取少量反應后的固體于試管中,向試管中加入少量水,將濕潤的紅色石蕊試紙置于試管口; 另取少量反應后的固體于試管中,向試管中加入少量水,將產(chǎn)生的氣體通入淀粉KI溶液中

24、若紅色石蕊試紙顯藍色,且淀粉KI溶液不變色,則假設1成立; 若紅色石蕊試紙不顯藍色,且淀粉KI溶液變藍色,則假設2成立; 若紅色石蕊試紙顯藍色,且淀粉KI溶液變藍色,則假設3成立 10.(16分)(2014·寶雞二模)納米級碳酸鈣廣泛應用于橡膠、塑料、造紙、化學建材、油墨、涂料、密封膠與膠粘劑等行業(yè)。在濃CaCl2溶液中通入NH3和CO2可以制得納米級碳酸鈣。某校學生實驗小組設計下圖所示裝置制取該產(chǎn)品。D中裝有蘸稀硫酸的脫脂棉,圖中夾持裝置已略去。 可選用的藥品有: a.石灰石　b.飽和氯化鈣溶液　c.6 mol·L-1鹽酸　d.氯化銨　e.氫氧化鈣 (1)A中制備氣體時,所需

25、藥品是(選填字母序號)? 　　　　 。 (2)B中盛有飽和碳酸氫鈉溶液,其作用是? 　 。 (3)寫出制取氨氣的化學方程式? 　

26、 。 (4)在實驗過程中,向C中通入氣體是有先后順序的,應先通入的氣體化學式是　　　　。 (5)檢驗D出口處是否有氨氣逸出的方法是? 　 。 (6)寫出制納米級碳酸鈣的化學方程式? 　

27、 。 (7)若實驗過程中有氨氣逸出,應選用下列　　　　裝置回收(填代號)。 【解析】(1)裝置A為碳酸鈣與鹽酸反應制二氧化碳,所需藥品是石灰石和 6 mol·L-1鹽酸,故答案為a、c; (2)飽和NaHCO3溶液可除掉揮發(fā)出來的氯化氫; (3)實驗室制取氨氣采用氯化銨和氫氧化鈣加熱生成氯化鈣、氨氣和水的方法,方程式為 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O; (4)氨氣極易溶于水,有利于二氧化碳的吸收,所以應先通入氨氣; (5)氨氣是堿性氣體,能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍;氨氣能和濃鹽酸反應生成白煙,故可將濕潤的

28、紅色石蕊試紙放到D出口處,如果試紙變藍,則有氨氣逸出,反之則沒有氨氣逸出;或用玻璃棒蘸取濃鹽酸靠近D出口處,若觀察到有白煙,則有氨氣逸出,反之則沒有氨氣逸出; (6)氨氣溶于水生成氨水,溶液呈堿性,二氧化碳是酸性氣體,能和堿反應生成碳酸銨,碳酸銨和氯化鈣發(fā)生復分解反應生成碳酸鈣和氯化銨:CaCl2+CO2+2NH3+H2O====CaCO3↓+2NH4Cl; (7)氨氣極易溶于水,要防止倒吸,故答案為b。 答案:(1)a、c　(2)除去CO2中的HCl (3)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O (4)NH3　(5)將濕潤的紅色石蕊試紙放在D出口處,若試紙變藍,則證明有氨氣逸出;若試紙不變藍,則證明沒有氨氣逸出(或用蘸有濃鹽酸的玻璃棒靠近D出口處,若有白煙,則證明有氨氣逸出;若沒有白煙,則證明沒有氨氣逸出) (6)CaCl2+H2O+CO2+2NH3====CaCO3↓+2NH4Cl (7)b