化學(xué)實驗方案的設(shè)計與評價一、選擇題1.(2019長春模擬)下列實驗設(shè)計能完成或?qū)嶒灲Y(jié)論合理的是()A.證明一瓶紅棕色氣體是溴蒸氣還是二氧化氮,可用濕潤的碘化鉀-淀粉試紙檢驗,觀察試紙顏色的變化B.鋁熱劑溶于足量稀鹽酸再滴加KSCN溶液,未出現(xiàn)紅色,鋁熱劑中一定不含鐵的氧化物C.檢驗硫酸根離子,加鹽酸酸化的氯化鋇,生成白色沉淀,則有硫酸根離子D.用飽和碳酸氫鈉溶液吸收二氧化碳中混有的少量SO2氣體【解析】選D。A、因溴能氧化KI,二氧化氮與水反應(yīng)生成的硝酸也能氧化KI,則證明紅棕色氣體是溴蒸氣還是二氧化氮,不能用濕潤的碘化鉀-淀粉試紙檢驗,可選用水,A錯誤;B、因Fe與鹽酸反應(yīng)生成亞鐵離子,遇KSCN溶液不變色,則鋁熱劑溶于足量稀鹽酸再滴加KSCN溶液,未出現(xiàn)紅色,鋁熱劑中可含鐵的氧化物,B錯誤;C、白色沉淀也可能是氯化銀,C錯誤;D、用飽和碳酸氫鈉溶液吸收二氧化碳中混有的少量SO2氣體,D正確。2.(2019洛陽模擬)下列有關(guān)實驗原理、現(xiàn)象、結(jié)論等均正確的是()A.a圖示裝置,滴加乙醇試管中橙色溶液變?yōu)榫G色,乙醇發(fā)生消去反應(yīng)生成乙酸B.b圖示裝置,右邊試管中產(chǎn)生氣泡迅速,說明氯化鐵的催化效果比二氧化錳好C.c圖示裝置,根據(jù)試管中收集到無色氣體,驗證銅與稀硝酸的反應(yīng)產(chǎn)物是NOD.d圖示裝置,試管中先有白色沉淀、后有黑色沉淀,不能驗證Ksp(AgCl) Ksp(Ag2S)【解析】選D。A項,乙醇具有還原性,能被重鉻酸鉀氧化為乙酸,不發(fā)生消去反應(yīng);B項,雙氧水的濃度應(yīng)相同,濃度影響反應(yīng)速率,無法比較;C項,因為紅棕色的二氧化氮可與水反應(yīng)生成無色的NO,故根據(jù)排水集氣法收集的無色氣體不能證明銅與稀硝酸反應(yīng)生成NO;D項,由于硝酸銀過量,故沉淀中既有氯化銀又有硫化銀,不能據(jù)此比較氯化銀、硫化銀溶度積的大小?！炯庸逃?xùn)練】 (2019濟南模擬)下列所設(shè)計的鑒定方案或者結(jié)論正確的是()A.檢驗KClO3中的氯元素時,將KClO3溶于水,加入硝酸酸化的硝酸銀溶液檢驗B.向溶液中加入鹽酸,有無色氣體逸出,此氣體能使澄清石灰水變渾濁,則該溶液中可能不含有C和HCC.向某溶液中加入少量NaOH溶液,有白色沉淀產(chǎn)生,若加入過量的NaOH溶液,沉淀消失,則原溶液中可能含有AlD.向上圖所示燒杯中滴入KSCN溶液,溶液不變紅色,說明Fe在電極上失去電子生成Fe2+而不是Fe3+【解析】選B。選項A,KClO3中不含Cl-,故加入硝酸酸化的AgNO3溶液,不會生成AgCl沉淀,故不正確;選項B,加入鹽酸后產(chǎn)生的無色氣體可使澄清石灰水變渾濁,可能是二氧化碳,也可能是二氧化硫。若為二氧化碳,則原溶液中可能有C,也可能有HC,若為二氧化硫,則原溶液中可能有S,也可能有HS,故選項B正確;加少量氫氧化鈉產(chǎn)生白色沉淀,氫氧化鈉過量后沉淀消失,則原溶液中可能含有Al3+,選項C不正確;圖示裝置中Zn為負(fù)極,Fe被保護不被氧化,D項錯誤。二、非選擇題3.四氯化鈦是生產(chǎn)金屬鈦及其化合物的重要中間體。某?；瘜W(xué)課外活動小組準(zhǔn)備利用如圖裝置制備四氯化鈦(部分夾持儀器已略去)。資料表明:室溫下,四氯化鈦為無色液體,熔點:-25 ,沸點:136.4 。在空氣中發(fā)煙生成二氧化鈦固體。在650850 下,將氯氣通過二氧化鈦和炭粉的混合物可得到四氯化鈦和一種有毒氣體?；卮鹣铝袉栴}:(1)檢查該裝置氣密性的方法是_。(2)實驗中B裝置的作用是_。(3)寫出D裝置中物質(zhì)制備的化學(xué)方程式:_;寫出四氯化鈦在空氣中發(fā)煙的化學(xué)方程式:_。(4)E處球形冷凝管的冷卻水應(yīng)從_(填“c”或“d”)口通入。(5)F裝置中盛裝的物質(zhì)是_。(6)該實驗設(shè)計略有缺陷,請指出其不足之處:_?！窘馕觥?1)檢查裝置氣密性的方法是整個裝置要形成密閉體系,通過液柱的升降來判斷裝置的氣密性;檢查該裝置氣密性的方法是在B裝置中加入蒸餾水至浸沒玻璃導(dǎo)管a的下端,關(guān)閉活塞b,微熱A裝置中的燒瓶,若導(dǎo)管a中的液面上升一定的高度,則氣密性良好(或在B裝置中加入蒸餾水至浸沒玻璃導(dǎo)管a的下端,F裝置處連接導(dǎo)氣管并將尾端放到水槽中,微熱A裝置中的燒瓶,水槽中導(dǎo)氣管的尾端有氣泡冒出,停止加熱,倒吸一段水柱,則氣密性良好等合理即可)。(2)氯氣中含有氯化氫雜質(zhì)氣體,可以用飽和食鹽水除去氯化氫,同時,一旦氣體發(fā)生堵塞,還能起到安全瓶的作用。(3)D裝置中,氯氣通過二氧化鈦和炭粉的混合物可得到四氯化鈦和有毒氣體一氧化碳;反應(yīng)的化學(xué)方程式:TiO2+2Cl2+2CTiCl4+2CO;根據(jù)信息可知,四氯化鈦在空氣中和水蒸氣反應(yīng)生成二氧化鈦固體和氯化氫,看到發(fā)煙現(xiàn)象;化學(xué)方程式:TiCl4+2H2OTiO2+4HCl。(4)為保證冷凝效果,采用逆流原理,冷凝效果好;E處球形冷凝管的冷卻水應(yīng)從c口通入。(5)TiCl4與水易發(fā)生水解,反應(yīng)剩余的氯氣不能直接排放到空氣中,污染環(huán)境;因此F裝置中盛裝的物質(zhì)既能吸水,又能吸收氯氣,因此該試劑為堿石灰。(6)在制備TiCl4過程中,會產(chǎn)生有毒氣體CO,不能被堿石灰吸收,直接排放到空氣中,污染空氣。答案:(1)在B裝置中加入蒸餾水至浸沒玻璃導(dǎo)管a的下端,關(guān)閉活塞b,微熱A裝置中的燒瓶,若導(dǎo)管a中的液面上升一定的高度,則氣密性良好(或在B裝置中加入蒸餾水至浸沒玻璃導(dǎo)管a的下端,F裝置處連接導(dǎo)氣管并將尾端放到水槽中,微熱A裝置中的燒瓶,水槽中導(dǎo)氣管的尾端有氣泡冒出,停止加熱,倒吸一段水柱,則氣密性良好等合理即可)(2)洗去Cl2中的HCl氣體;用作安全瓶(或用作平衡氣壓的安全裝置,或用作防堵塞的安全裝置)(3)TiO2+2Cl2+2CTiCl4+2COTiCl4+2H2OTiO2+4HCl(4)c(5)堿石灰(6)沒有對CO進行尾氣處理4.(新題預(yù)測)我國化工專家侯德榜的“侯氏制堿法”曾為世界制堿工業(yè)做出了突出貢獻,他以飽和食鹽水、NH3、CO2為原料先制得NaHCO3,進而生產(chǎn)出純堿。回答下列問題:某探究活動小組根據(jù)上述制堿原理,進行碳酸氫鈉的制備實驗,同學(xué)們按各自設(shè)計方案實驗。一位同學(xué)將二氧化碳氣體通入含氨的飽和食鹽水中制備碳酸氫鈉,實驗裝置如圖所示(圖中夾持、固定用的儀器未畫出)。(1)裝置甲中用稀鹽酸與CaCO3反應(yīng)制備CO2,發(fā)現(xiàn)CaCO3與試管內(nèi)的稀鹽酸不能接觸,在加稀鹽酸時,發(fā)現(xiàn)試劑瓶中的稀鹽酸已用完,為使反應(yīng)能順利進行,可向長頸漏斗中加入的試劑是_。A.硫酸溶液B.CCl4C.苯D.稀硝酸(2)乙裝置中的試劑是_;丁裝置中稀硫酸的作用是_。(3)另一位同學(xué)用圖中戊裝置(其他裝置未畫出)進行實驗。實驗時,須先從_管通入_氣體。(4)有同學(xué)建議在戊裝置的b管下端連接己裝置,理由是_。(5)下表中所列出的是相關(guān)物質(zhì)在不同溫度下的溶解度數(shù)據(jù)(g/100 g水):0 10 20 30 40 50 NaCl35.735.836.036.336.637.0NaHCO36.98.19.611.112.714.5NH4Cl29.433.337.241.445.850.4參照表中數(shù)據(jù),請分析丙、戊裝置中使用冷卻水或者冰水的原因:_?！窘馕觥?1)CaCO3與硫酸反應(yīng)生成硫酸鈣微溶,阻止反應(yīng)進行;苯的密度比水小,不溶于水,在鹽酸溶液的上層,鹽酸仍然不能與碳酸鈣接觸,起不到作用;四氯化碳密度比水大,不溶于水,鹽酸在四氯化碳溶液上層,能夠與碳酸鈣接觸;增加了硝酸的量,硝酸也能和碳酸鈣反應(yīng)生成二氧化碳;據(jù)以上分析解答。(2)A中制得的CO2中混有HCl,需要利用B裝置除去CO2中的HCl;硫酸可以吸收多余的氨氣。(3)氨氣極易溶解于水,易產(chǎn)生倒吸。(4)多孔球泡的使用,增大氣體與溶液接觸面積,提高CO2吸收率。(5)溫度越低,碳酸氫鈉的溶解度越小,易于析出。答案:(1)B、D(2)飽和NaHCO3溶液吸收未反應(yīng)揮發(fā)出的NH3(3)aNH3(4)增大氣體與溶液接觸面積,提高CO2吸收率(5)溫度越低碳酸氫鈉的溶解度越小,便于析出一、選擇題1.下列實驗設(shè)計方案中,可行的是()A.用加入適量銅粉的方法除去Cu(NO3)2溶液中混有的AgNO3B.用洗氣瓶中的NaOH溶液除去CO2中混有的HCl氣體C.向某無色未知溶液中僅加入BaCl2溶液,以檢驗未知溶液中的SD.用加熱的方法提純含有少量碳酸鈉的碳酸氫鈉【解析】選A。A項,銅比銀活潑,可置換出銀,可以達到除去Cu(NO3)2溶液中混有的AgNO3的目的;B項,CO2和HCl都能與NaOH反應(yīng),應(yīng)用飽和碳酸氫鈉溶液除雜;C項,僅加入BaCl2溶液,不能排除Cl-或S的影響,可能生成AgCl或BaSO3、BaSO4等沉淀;D項,碳酸氫鈉加熱分解生成碳酸鈉,則用加熱的方法可以提純含有少量碳酸氫鈉的碳酸鈉。2.(2019臨沂模擬)四氯化錫(SnCl4)用作媒染劑和有機合成上的氯化催化劑。實驗室制備四氯化錫的裝置如圖(部分夾持裝置已略去)。已知:金屬錫熔融時通入干燥氯氣反應(yīng)可生成四氯化錫;無水四氯化錫熔點:-33 ,沸點:114.1 ;無水四氯化錫遇水蒸氣生成白色煙霧。下列說法不正確的是()A.、的試管中依次盛裝MnO2、飽和食鹽水、濃硫酸、NaOH溶液B.實驗時滴加濃鹽酸反應(yīng)一段時間,然后再點燃處的酒精燈C.裝置用于收集SnCl4,浸泡在冷水浴中效果更好D.、兩個試管可以用一個裝有堿石灰的干燥管來代替【解析】選A。A項,二氧化錳常溫下不與濃鹽酸反應(yīng),常溫下高錳酸鉀可與濃鹽酸反應(yīng)生成氯氣,故、的試管中依次盛裝KMnO4、飽和食鹽水、濃硫酸NaOH溶液;B項,實驗時滴加濃鹽酸反應(yīng)一段時間使裝置充滿氯氣(排出空氣),然后再點燃處的酒精燈;C項,裝置用于收集SnCl4,浸泡在冷水浴中使其液化,效果更好;D項,、兩個試管可以用一個裝有堿石灰的干燥管來代替,起到干燥和除去多余的氯氣的作用。3.用下列實驗裝置進行相應(yīng)實驗,裝置正確且能達到實驗?zāi)康牡氖?)A.用圖a所示裝置驗證H2在Cl2中燃燒的實驗現(xiàn)象B.用圖b所示裝置從飽和食鹽水中提取氯化鈉C.用圖c所示裝置探究氧化性:KMnO4Cl2I2D.用圖d所示裝置分解MgCl26H2O獲取MgCl2【解析】選C。A項,氯氣的密度大于空氣密度,盛有氯氣的集氣瓶應(yīng)該正放;B項,蒸發(fā)氯化鈉溶液應(yīng)該用蒸發(fā)皿而不是坩堝;C項,高錳酸鉀氧化氯離子變?yōu)槁葰?氯氣氧化碘離子變?yōu)榈鈫钨|(zhì);D項,MgCl26H2O受熱發(fā)生分解。4.下列說法中,正確的是()A.向溴乙烷中加入NaOH溶液,加熱,充分反應(yīng),再加入AgNO3溶液,產(chǎn)生淡黃色沉淀,證明溴乙烷中含有溴元素B.實驗室制備乙烯時,溫度計水銀球應(yīng)該插入濃硫酸和無水乙醇的混合液液面以下C.溴乙烷和NaOH醇溶液共熱,產(chǎn)生的氣體通入酸性KMnO4溶液,發(fā)現(xiàn)溶液褪色,證明溴乙烷發(fā)生了消去反應(yīng)D.制備新制Cu(OH)2懸濁液時,將46滴2%的NaOH溶液滴入2 mL 2%的CuSO4溶液中,邊滴邊振蕩【解析】選B。A項,溴乙烷與NaOH溶液混合共熱,發(fā)生水解反應(yīng)生成溴離子,檢驗溴離子先加硝酸酸化,再滴加AgNO3溶液,生成淺黃色沉淀可證明;B項,實驗室制備乙烯時,溫度計水銀球應(yīng)該插入濃硫酸和無水乙醇的混合液液面以下,以測定反應(yīng)物的溫度,迅速加熱至170 ;C項,乙醇易揮發(fā),乙醇與乙烯均能被酸性高錳酸鉀溶液氧化,則不能證明溴乙烷發(fā)生了消去反應(yīng)生成乙烯;D項,制備新制Cu(OH)2懸濁液時,將46滴2%的NaOH溶液滴入2 mL 2%的CuSO4溶液中,氫氧化鈉不足,得不到氫氧化銅懸濁液。二、非選擇題5.(新題預(yù)測)硫代硫酸鈉是一種重要的化工產(chǎn)品。某興趣小組擬制備硫代硫酸鈉晶體(Na2S2O35H2O)。.查閱資料(1)Na2S2O35H2O是無色透明晶體,易溶于水,其稀溶液與BaCl2溶液混合無沉淀生成。(2)向Na2CO3和Na2S混合溶液中通入SO2可制得Na2S2O3,所得產(chǎn)品常含有少量Na2SO3和Na2SO4。(3)Na2SO3易被氧化;BaSO3難溶于水,可溶于稀鹽酸。.制備產(chǎn)品實驗裝置如圖所示(省略夾持裝置):實驗步驟:(1)檢查裝置氣密性,按圖示加入試劑。儀器a的名稱是_;E中的試劑是_(選填下列字母編號)。A.稀硫酸B.NaOH溶液C.飽和NaHSO3溶液(2)先向C中燒瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液,再向A中燒瓶滴加濃硫酸。(3)待Na2S和Na2CO3完全消耗后,結(jié)束反應(yīng)。過濾C中混合物,濾液經(jīng)_(填寫操作名稱)、結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥,得到產(chǎn)品。.探究與反思(1)為驗證產(chǎn)品中含有Na2SO3和Na2SO4,該小組設(shè)計了以下實驗方案,請將方案補充完整。(所需試劑從稀硝酸、稀硫酸、稀鹽酸、蒸餾水中選擇)取適量產(chǎn)品配成稀溶液,滴加足量BaCl2溶液,有白色沉淀生成,_,若沉淀未完全溶解,并有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生,則可確定產(chǎn)品中含有Na2SO3和Na2SO4。(2)為減少裝置C中生成Na2SO4的量,在不改變原有裝置的基礎(chǔ)上對實驗步驟(2)進行了改進,改進后的操作是_。(3)Na2S2O35H2O的溶解度隨溫度升高顯著增大,所得產(chǎn)品通過_方法提純?！窘馕觥?(1)儀器a有活塞,故a為分液漏斗;在A裝置中產(chǎn)生污染環(huán)境的氣體SO2,故E裝置用于處理未反應(yīng)的SO2,在給定的三種溶液中,只有NaOH溶液能吸收SO2。(3)從溶液中得到晶體的操作包括蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥這五步。.(1)根據(jù)中(3)可知BaSO3可溶于鹽酸,而BaSO4難溶于鹽酸,則在配制的稀溶液中加入BaCl2溶液后,將生成的沉淀過濾、洗滌后,向沉淀中加入鹽酸,沉淀未完全溶解,說明溶液中含有S,沉淀溶解的部分生成了刺激性氣味的氣體為SO2,則沉淀中含有BaSO3,故原溶液中含有S。(2)由(3)可知Na2SO3易被氧化,故裝置中的氧氣能將Na2SO3氧化,為了減少Na2SO4的生成量,應(yīng)先將裝置中的空氣排盡,可先用A裝置中生成的SO2將裝置中的空氣排盡。(3)因為硫代硫酸鈉的溶解度隨溫度升高而顯著增大,故可采用重結(jié)晶法將其提純。答案:.(1)分液漏斗B(3)蒸發(fā).(1)用蒸餾水洗滌沉淀,向沉淀中加入足量稀鹽酸(2)先向A中燒瓶滴加濃硫酸,產(chǎn)生的氣體將裝置中空氣排盡后,再向C中燒瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液(3)重結(jié)晶【加固訓(xùn)練】1.已知某氣態(tài)化石燃料X中只含有碳、氫兩種元素,為探究該氣體中碳和氫兩種元素的質(zhì)量比,某同學(xué)設(shè)計了燃燒法測量的實驗方案,通過測量裝置C和D的增重即可求得碳和氫兩種元素的質(zhì)量比。實驗裝置如圖所示(已知CuO可以作為碳氫化合物燃燒的催化劑):(1)若A裝置中所盛放的藥品是濃NaOH溶液,裝置A的作用有:_(2)C裝置中所盛放的藥品是無水CaCl2或P2O5,作用是_。(3)D裝置中所盛放的藥品是濃NaOH溶液,作用是_。(4)E裝置中所盛放的藥品是_,作用是_。(5)上述裝置中有一處錯誤,請按要求填寫下表(不考慮酒精燈和加熱方法可能存在的錯誤;若增加儀器和藥品,請指明儀器、藥品名稱和位置):錯誤原因_改正方法_(6)若實驗裝置經(jīng)過改正后,得到的實驗數(shù)據(jù)如下:質(zhì)量實驗前實驗后藥品+U形管的質(zhì)量/g101.1102.9藥品+廣口瓶D的質(zhì)量/g312.0314.2則該氣體中碳和氫兩種元素的質(zhì)量比為_。【解析】(1)由于空氣中含有CO2,會干擾燃燒產(chǎn)物CO2的吸收,所以必須利用氫氧化鈉除去空氣中的CO2。其次還可以利用A中氣泡產(chǎn)生的快慢來判斷X和空氣的通入速率,以保證O2過量;(2)根據(jù)燃燒產(chǎn)物水和CO2可知,首先應(yīng)該先吸收水,然后再吸收CO2,由于C是吸收水蒸氣的,而C是U形管,所以盛放的試劑是無水CaCl2或P2O5;(3)D是吸收CO2的,所以盛放的試劑是濃NaOH溶液;(4)由于空氣中也含有水蒸氣和CO2,所以E裝置是吸收空氣中的水和CO2的,因此試劑是堿石灰或固體NaOH;(5)由于從A中出來的氣體中一定含有水蒸氣,會對后續(xù)的實驗產(chǎn)生影響,所以需要在A和B之間加一個盛濃硫酸的洗氣瓶或盛無水CaCl2(或P2O5、堿石灰、固體NaOH等)的干燥管;(6)藥品+U形管的質(zhì)量增加1.8 g為生成水的質(zhì)量,廣口瓶D質(zhì)量增加2.2 g為燃燒生成二氧化碳氣體的質(zhì)量,物質(zhì)的量分別是0.1 mol水和0.05 mol二氧化碳,計算得到碳和氫元素的質(zhì)量之比。答案:(1)除去空氣中的CO2氣體調(diào)節(jié)X和空氣的通入速率,保證O2過量(2)吸收混合氣體中的水蒸氣(3)吸收燃燒生成的二氧化碳氣體(4)堿石灰或固體NaOH防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入裝置D,對結(jié)果產(chǎn)生影響(5)加熱前沒有除去對本實驗有影響的水蒸氣在A、B之間加一個盛濃硫酸的洗氣瓶或盛無水CaCl2(或P2O5、堿石灰、固體NaOH等)的干燥管(6)312.(2019重慶模擬)無水AlCl3可用作有機合成的催化劑、食品膨松劑等。已知:AlCl3、FeCl3分別在183 、315 時升華;無水AlCl3遇潮濕空氣變質(zhì)。.實驗室可用下列裝置制備無水AlCl3。(1)組裝好儀器后,首先應(yīng)_,具體操作為_。(2)裝置B中盛放飽和NaCl溶液,該裝置的主要作用是_。裝置C中盛放的試劑是_。裝置F中試劑的作用是_。若用一件儀器裝填適當(dāng)試劑后也可起到F和G的作用,所裝填的試劑為_。(3)將所制得的無水AlCl3配制溶液時需加入鹽酸的目的是_。.工業(yè)上可由鋁土礦(主要成分是Al2O3和Fe2O3)和焦炭制備,流程如下: (1)氯化爐中Al2O3、Cl2和焦炭在高溫下發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(2)700 時,升華器中物質(zhì)充分反應(yīng)后降溫實現(xiàn)FeCl3和AlCl3的分離。溫度范圍應(yīng)為_a.低于183 b.介于183 和315 之間c.高于315 (3)樣品(含少量FeCl3)中AlCl3含量可通過下列操作測得(部分物