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第4節(jié)　實驗方案的設計與評價 一、選擇題 1．(2018屆廣東揭陽一中期中)下列實驗操作不能達到預期目的的是(　　)。 選項 實驗目的 操作 A 證明CH2==CHCHO中含有碳碳雙鍵 滴入溴的四氯化碳溶液 B 除去苯中混有的苯酚 向混合液中加入過量NaOH溶液，然后分液 C 證明久置的Na2O2沒有變質 滴加過量稀鹽酸，產生無色無味氣體 D 比較鹽酸與醋酸的酸性強弱 分別測定同溫同濃度NaCl溶液與CH3COONa溶液的pH 2.(2018屆四川成都樹德中學月考)根據下列實驗，所得實驗現象和實驗結論正確的是(　　)。 選項 實驗 現象 實驗結論 A 將SO2氣體通入紫色石蕊試液中 溶液先變紅后褪色 二氧化硫具有酸性和漂白性 B 將小蘇打和硫酸反應生成的氣體，通入一定濃度的Na2SiO3溶液中 出現白色膠狀沉淀 酸性： H2SO4>H2CO3>H2SiO3　 C 將光亮的鎂條放入盛有NH4Cl溶液的試管中 有大量氣泡產生 反應中有NH3產生 D 試管a出現白色沉淀，試管b出現黃色沉淀 溶度積：Ksp(AgCl)>Ksp(AgI) 3.(2018屆湖南郴州質檢)下列實驗對應的現象及結論均正確且兩者具有因果關系的是(　　)。 選項 實驗 現象 結論 A 將SO2通入BaCl2溶液，然后滴入稀硝酸 白色沉淀，白色沉淀不溶于稀硝酸 所得沉淀為BaSO3，后轉化BaSO4 B 濃硫酸滴入蔗糖中，并攪拌 得黑色蓬松的固體并有刺激性氣味氣體 該過程中濃硫酸僅體現吸水性和脫水性 C 向FeCl2溶液中加入足量Na2O2 出現紅褐色沉淀和無色氣體 FeCl2溶液部分變質 D 向足量含淀粉的FeI2溶液中滴加2滴氯水 溶液變藍 還原性：I－>Fe2＋　 4.(2018屆湖北孝感統(tǒng)考)用下圖所示實驗裝置進行相應實驗，不能達到實驗目的的是(　　)。 A.從含碘的CCl4溶液中提取碘和回收CCl4溶劑 B.萃取操作過程中的放氣 C.定量測定化學反應速率 D.比較KMnO4、Cl2、S的氧化性 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 5．(2018年云南保山統(tǒng)測)下列實驗方案能達到相應實驗目的的是(　　)。 選項 實驗目的 實驗方案 A 除去HCl氣體中混有的少量Cl2 將氣體通過飽和食鹽水洗氣 B 除去CuCl2溶液中的少量FeCl3 加入足量銅粉，充分反應后過濾 C 驗證氧化性：Fe3＋>I2 向FeCl3溶液中滴加少量 KI溶液，再滴加幾滴淀粉溶液，觀察 D 檢驗某礦物溶液中是否含有SO 取少量溶液，向其中滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液，觀察是否有白色沉淀產生 6.下列實驗操作能達到預期實驗目的的是(　　)。 選項 實驗操作 實驗目的 A 向2 mL品紅溶液和2 mL加入少許醋酸的品紅溶液中分別滴入3滴“84”消毒液，觀察紅色褪色的快慢 證明隨溶液pH的減小，“84”消毒液的氧化能力增強，從而判斷反應速率的大小 B 將硫酸酸化的H2O2溶液滴入Fe(NO3)2溶液中，溶液變黃色 可證明氧化性：H2O2比Fe3＋強 C 相同條件下，向兩支盛有相同體積不同濃度H2O2溶液的試管中分別滴入適量相同濃度的CuSO4溶液和FeCl3溶液 探究Cu2＋、Fe3＋對H2O2分解速率的影響 D 比較不同反應的反應熱數據大小 從而判斷反應速率的大小 7.(2018屆廣東廣雅中學、江西南昌二中聯考)下列實驗中，對應的現象以及結論都正確且兩者具有因果關系的是(　　)。 選項 實驗 現象 結論 A 將稀硝酸加入過量鐵粉中，充分反應后滴加KSCN溶液 有氣體生成，溶液呈血紅色 稀硝酸將Fe氧化為 Fe3＋ B 將銅粉加入1.0 molL－1 Fe2(SO4)3溶液中 溶液變藍、有黑色固體出現 金屬鐵比銅活潑 C 用坩堝鉗夾住一小塊用砂紙仔細打磨過的鋁箔在酒精燈上加熱 熔化后的液態(tài)鋁滴落下來 金屬鋁的熔點較低 D 往含有等濃度MgSO4溶液與CuSO4溶液的混合溶液中，逐滴滴入NaOH溶液至不再有沉淀產生 先有淺藍色沉淀生成，后有白色沉淀 Cu(OH)2的溶度積比Mg(OH)2的小 二、非選擇題 8．(2017年河南商丘三模)某化學小組研究鹽酸被氧化的條件，進行如下實驗。 (1)研究鹽酸被MnO2氧化。 實驗 操作 現象 Ⅰ 常溫下將MnO2和12 molL－1濃鹽酸混合 溶液呈淺棕色，略有刺激性氣味 Ⅱ 將Ⅰ中混合物過濾，加熱濾液 生成大量黃綠色氣體 Ⅲ 加熱MnO2和4 molL－1稀鹽酸混合物 無明顯現象 ①Ⅰ中溶液呈淺棕色是由于MnO2與濃鹽酸發(fā)生了復分解反應，化學方程式是____________________________________。 ②Ⅱ中發(fā)生了分解反應，反應的化學方程式是____________________________。 ③Ⅲ中無明顯現象的原因，可能是c(H＋)或c(Cl－)較低，設計實驗Ⅳ進行探究(如圖1)： 圖1 將實驗Ⅲ、Ⅳ作對比，得出的結論是__________________________________________；將實驗現象Ⅳ中的ⅰ、ⅱ作對比，得出的結論是____________________________________。 ④用如圖裝置(a、b均為石墨電極)進行實驗Ⅴ： ⅰ.K閉合時，指針向左偏轉 ⅱ.向右管中滴加濃H2SO4至c(H＋)＞7 molL－1，指針偏轉幅度變化不大 ⅲ.再向左管中滴加濃H2SO4至c(H＋)＞7 molL－1，指針向左偏轉幅度增大 圖2 將實驗Ⅴ中的ⅰ和ⅱ、ⅲ作對比，得出的結論是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)研究鹽酸能否被氧化性酸氧化。 ①燒瓶中放入濃H2SO4，通過分液漏斗向燒瓶中滴加濃鹽酸，燒瓶上方立即產生白霧，用濕潤的淀粉KI試紙檢驗，無明顯現象。由此得出濃硫酸______(填“能”或“不能”)氧化鹽酸。 ②向試管中加入3 mL濃鹽酸，在加入1 mL濃HNO3，試管內液體逐漸變?yōu)槌壬訜?，產生棕黃色氣體，經檢驗含有NO2。 通過實驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ證明混合氣體中含有Cl2，Ⅲ的操作是_________________________ _______________________________________________。 實驗 操作 現象 Ⅰ 將濕潤的淀粉KI試紙伸入棕黃色氣體中 試紙先變藍，后褪色 Ⅱ 將濕潤的淀粉KI試紙伸入純凈Cl2中 試紙先變藍，后褪色 Ⅲ …… 試紙先變藍，不褪色 (3)由上述實驗得出：鹽酸能否被氧化與氧化劑的種類、__________有關。 9．(2017屆寧夏石嘴山三中三模)三氯化硼的熔點為－107.3 ℃，沸點為12.5 ℃，易水解生成硼酸(H3BO3)，可用于制造高純硼、有機合成催化劑等。實驗室制取三氯化硼的原理為B2O3＋3C＋3Cl22BCl3＋3CO。 (1)甲組同學擬用下列裝置制取純凈干燥的氯氣(不用收集)。 　　　 A　 　　　B　　　　C ①裝置B中盛放的試劑是____________，裝置C的作用是______________。 ②裝置A中發(fā)生反應的離子方程式為____________________________。 (2)乙組同學選用甲組實驗中的裝置A、B、C和下列裝置(裝置可重復使用)制取BCl3并驗證反應中有CO生成。 D　 E　 F G 　　 H I　　 J ①乙組同學的實驗裝置中，依次連接的合理順序為 A→B→C→G→______→______→______→______→F→D→I。 ②能證明反應中有CO生成的現象是____________________________________。 ③開始實驗時，先點燃________(填“G” 或“F”)處的酒精燈。 ④請寫出BCl3水解的化學方程式：____________________________________。 ⑤硼酸是一元弱酸，其鈉鹽化學式為Na[B(OH)4]，則硼酸在水中電離方程式是____________________________________。 10．(2017屆廣東廣州二模)“84消毒液”因1984年北京某醫(yī)院研制使用而得名，在日常生活中使用廣泛，其有效成分是NaClO。某小組在實驗室制備NaClO溶液，并進行性質探究和成分測定。 (1)該小組按上圖裝置進行實驗，反應一段時間后，分別取B、C、D瓶的溶液進行實驗，實驗現象如下表。(已知飽和NaClO溶液pH為11) 實驗步驟 實驗現象 B瓶 C瓶 D瓶 實驗1：取樣，滴加紫色石蕊溶液 變紅，不褪色 變藍，不褪色 立即褪色 實驗2：取樣，測定溶液的pH 3 12 7 ①裝置A中反應的化學方程式為________________________________。 ②B瓶溶液中H＋的主要來源是_______________________________________________ _________________________。 ③C瓶溶液的溶質是________(填化學式)。 ④結合平衡移動原理解釋D瓶溶液中石蕊立即褪色的原因：________________ _________________。 (2)測定C瓶溶液中NaClO含量(單位：gL－1)的實驗步驟如下： Ⅰ.取C瓶溶液20 mL于錐形瓶，加足量鹽酸酸化，迅速加入過量KI溶液，蓋緊瓶塞并在暗處充分反應。 Ⅱ.用0.100 0 molL－1 Na2S2O3標準溶液滴定錐形瓶中的溶液，指示劑顯示終點時共用去20.00 mL Na2S2O3溶液。(I2＋2S2O===2I－＋S4O) ①步驟Ⅰ總反應的離子方程式為________________________________，蓋緊瓶塞并在暗處反應的原因是____________________。 ②C瓶溶液中NaClO的含量為________gL－1。(保留1位小數) 11．(2017屆安徽江南十校二模)我國化工專家侯德榜的“侯氏制堿法”為世界制堿工業(yè)做出了突出貢獻。他利用NaHCO3、NaCl、NH4Cl等物質溶解度的差異，以食鹽、氨氣和二氧化碳為原料制得NaHCO3，進而生產出純堿。 Ⅰ.某研究性學習小組的同學，模擬“侯氏制堿法”提出下列一種制備NaHCO3 的實驗方案，經過討論，大家一致認為方案2較合理，請說明方案3的不足之處是__________ ______________________________________________________________。 方案1：分別將二氧化碳和氨氣通入NaCl飽和溶液中。 方案2：將二氧化碳通入含氨的NaCl飽和溶液中。 方案3：將氨氣通入含二氧化碳的NaCl飽和溶液中。 Ⅱ.根據方案2，某同學設計了如下實驗步驟和裝置圖： 步驟1：配制含氨的飽和食鹽水。在100 mL的錐形瓶中加入20 mL氨水(體積比1∶1)，再加入8 g食鹽， 塞緊橡皮塞， 振蕩幾分鐘， 過濾除去不溶物， 得到含氨的飽和食鹽水。 步驟2：制備碳酸氫鈉。 按圖組裝好實驗裝置，先檢查裝置的氣密性，再向各儀器中加入相應的試劑，開始制備碳酸氫鈉。 實驗過程中，需要控制溫度在30 ℃～35 ℃(大于35 ℃時NH4HCO3會分解) 和二氧化碳的通入速率(以出現能數得清的連續(xù)氣泡為好)。反應結束后，把錐形瓶浸入冷水中，使較多的晶體析出，過濾、洗滌。 請回答下列問題： (1)D燒杯中稀硫酸的作用是_____________________________________________。 (2)裝置B中試劑是________________， 它的作用為______________________。 (3)裝置C中的化學方程式為_______________________________。 (4)檢驗步驟2中所得晶體是碳酸氫鈉而不是氯化鈉的實驗方法和現象是______________ _____________________________________________________________________________________________________________________________。 (5)為了檢驗某含有NaHCO3雜質的Na2CO3樣品的純度，現將m1 g 樣品加熱，其質量變?yōu)閙2 g，則樣品的純度是______________。 第4節(jié)　實驗方案的設計與評價 1．C　解析：A項，碳碳雙鍵與溴的四氯化碳溶液發(fā)生加成反應，—CHO與溴的四氯化碳溶液不反應，A正確；B項，苯酚與NaOH溶液反應，苯不反應，分層，分液，B正確；C項，Na2O2與鹽酸反應放出氣體，變質為碳酸鈉后，與鹽酸反應也放出氣體，無法判斷是否變質，C錯誤；D項，NaCl為強酸強堿鹽，不水解溶液顯中性，CH3COONa屬于強堿弱酸鹽，水解溶液顯堿性，D正確。 2．B　解析：將SO2氣體通入紫色石蕊試液中，溶液變紅，不褪色，故A錯誤；根據強酸制備弱酸，可證明酸性：H2SO4＞H2CO3＞H2SiO3，故B正確；NH4Cl溶液水解顯酸性，放入光亮的鎂條能夠反應放出氫氣，故C錯誤；硝酸銀過量，不發(fā)生沉淀轉化，應向白色沉淀中加入碘化鈉溶液，故D錯誤。 3．D　解析：A項，滴入稀硝酸發(fā)生氧化還原反應生成硫酸鋇，但SO2與BaCl2不反應，則開始不能生成亞硫酸鋇沉淀，現象不合理，故A錯誤；B項，濃硫酸先使蔗糖炭化，后C與濃硫酸發(fā)生氧化還原反應，則現象說明濃硫酸具有脫水性、強氧化性，故B錯誤；C項，過氧化鈉具有強氧化性，可氧化亞鐵離子，則不能說明FeCl2溶液部分變質，故C錯誤；D項，氯水先氧化碘離子，碘單質遇淀粉變藍，則由現象可知還原性：I－＞Fe2＋，故D正確。 4．C　解析：A項，碘和四氯化碳互溶，四氯化碳容易揮發(fā)，從含碘的CCl4溶液中提取碘和回收CCl4溶劑可選用蒸餾，故A正確；B項，萃取操作過程中，要不時地打開下端活塞放氣，故B正確；C項，用圖示裝置不能收集到氧氣，因此不能定量測定化學反應速率，故C錯誤；D項，KMnO4與濃鹽酸反應放出氯氣，氯氣與硫化鈉溶液反應生成硫單質沉淀，可以比較KMnO4、Cl2、S的氧化性，故D正確。 5．C　解析：HCl易溶于飽和食鹽水，故A錯誤；FeCl3和Cu反應生成CuCl2和FeCl2，混入了新的雜質，故B錯誤；向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液，再滴加幾滴淀粉溶液，若溶液變藍色，則說明氧化性：Fe3＋>I2，故C正確；若溶液中有Ag＋或SiO等則會對SO的檢驗造成干擾，應先加鹽酸酸化，再滴加BaCl2溶液，故D錯誤。 6．A　解析：在酸性溶液中NO也可以氧化Fe2＋，B錯誤；要探究Cu2＋、Fe3＋對H2O2分解速率的影響，H2O2溶液的體積和濃度必須相同，且與Cu2＋、Fe3＋結合的陰離子最好也相同，才可以進行對比，C錯誤；反應熱大小與反應速率的大小無關，D錯誤。 7．D　解析：稀硝酸加入過量鐵粉，生成硝酸亞鐵，滴加KSCN溶液不顯血紅色，故A錯誤；鐵比銅活潑，銅不能置換出鐵，故B錯誤；鋁與氧氣極易反應生成氧化鋁，氧化鋁的熔點高，鋁熔化后被氧化鋁薄膜包裹不滴落下來，故C錯誤；氫氧化銅比氫氧化鎂更難溶，先生成氫氧化銅沉淀，故D正確。 8．(1)①MnO2＋4HCl ===MnCl4＋2H2O ②MnCl4Cl2↑＋MnCl2 ③Ⅲ中沒有明顯現象的原因是c(H＋)、c(Cl－)較低，需要增大到一定濃度才能被MnO2氧化　MnO2氧化鹽酸的反應中，c(H＋)變化的影響大于c(Cl－) ④HCl的還原性與c(H＋)無關，MnO2的氧化性與c(H＋)有關，c(H＋)越大，MnO2的氧化性越強 (2)①不能　②將濕潤的淀粉KI試紙伸入純凈的NO2中 (3)c(Cl－)、c(H＋)(或濃度) 解析：(1)①MnO2與濃鹽酸發(fā)生了復分解反應，其反應式為MnO2＋4HCl ===MnCl4＋2H2O。②將Ⅰ中混合物過濾得到濾液成分為MnCl4、HCl，加熱濾液，發(fā)生了分解反應，生成大量黃綠色氣體，故反應的化學方程式為MnCl4Cl2↑＋MnCl2。③由實驗Ⅳ可知， c(H＋)或c(Cl－)需要增大到一定濃度的鹽酸才能被MnO2氧化，故Ⅲ中沒有明顯現象的原因是c(H＋)、c(Cl－)較低，需要增大到一定濃度才能被MnO2氧化。④ⅱ與ⅰ對比，向右管中滴加濃H2SO4至c(H＋)>7 molL－1，指針偏轉幅度變化不大，說明HCl的還原性與c(H＋)無關；ⅲ與ⅰ對比，向左管中滴加濃H2SO4至c(H＋)>7 molL－1，指針向左偏轉幅度增大，說明MnO2的氧化性與c(H＋)有關，c(H＋)越大，MnO2的氧化性越強。(2)①根據實驗現象“用濕潤的淀粉KI試紙檢驗，無明顯現象”，說明Cl－并未被濃硫酸氧化，由此得出濃硫酸不能氧化鹽酸。②證明混合氣體中含有Cl2，需要用Cl2、NO2作對比實驗，故操作Ⅲ為濕潤的淀粉KI試紙伸入純凈的NO2中，觀察現象。 9．(1)①飽和食鹽水　干燥氯氣 ②2MnO＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O (2)①E　H　J　H　②裝置F中黑色粉末變?yōu)榧t色，裝置D中澄清石灰水變渾濁 ③G?、蹷Cl3＋3H2O===H3BO3＋3HCl ⑤H3BO3＋H2O[B(OH)4]－＋H＋ 解析：(1)根據實驗裝置圖可知，用高錳酸鉀與濃鹽酸反應制得氯氣，同時生成氯化鉀和氯化錳，制得的氯氣中含有雜質氯化氫和水，要用飽和食鹽水除去氯化氫，用濃硫酸除去水蒸氣，從而得到干燥純凈的氯氣。(2)乙組同學選用甲組實驗中的裝置A、B、C制得干燥的氯氣，用氯氣與B2O3、C反應生成三氯化硼和CO，三氯化硼的熔點為－107.3 ℃，沸點為12.5 ℃，所以收集三氯化硼要用冰水冷卻，未反應的氯氣尾氣用氫氧化鈉吸收，三氯化硼易水解，為防止氫氧化鈉溶液中的水進入裝置E，在E和J之間接上H裝置，用于吸水，生成的CO經干燥后再通過F裝置還原氧化銅，再將生成的氣體通過澄清石灰水檢驗，可以證明原反應中有一氧化碳生成，多余的CO不能排放到空氣中，要用排水法收集。①根據上面的分析可知，乙組同學的實驗裝置中，依次連接的合理順序為A→B→C→G→E→H→J→H→F→D→I。②根據實驗原理可知，生成的CO能將黑色的氧化銅還原為紅色的銅，同時產生能使澄清石灰水變渾濁的氣體，所以能證明反應中有CO生成的現象是裝置F中黑色粉末變?yōu)榧t色，裝置D中澄清石灰水變渾濁。③加熱CuO前需要利用CO除去裝置內的空氣，則開始實驗時，先點燃G處的酒精燈。 10．(1)①KClO3＋6HCl(濃) ===KCl＋3Cl2↑＋3H2O ②氯氣中混有的HCl?、跱aClO、NaCl、NaOH　 ④溶液中存在平衡Cl2＋H2OHCl＋HClO，HCO消耗H＋，使平衡右移，HClO的濃度增大 (2)①HClO＋2I－＋H＋===I2＋Cl－＋H2O　防止HClO分解　②3.7 解析：A是制取Cl2裝置，B是吸收HCl裝置，C是制取NaClO裝置，D和E是吸收Cl2裝置。(1)②B是吸收HCl裝置，而Cl2在飽和氯化鈉溶液中不溶解，所以B瓶溶液中H＋的主要來源是氯氣中混有的HCl。③Cl2與NaOH溶液反應生成NaClO、NaCl，NaClO水解使溶液顯堿性，所以C瓶溶液的溶質是NaCl、NaClO、NaOH。④D瓶溶液中存在平衡Cl2＋H2OHCl＋HClO，HCO消耗H＋，使平衡右移，HClO的濃度增大，HClO具有漂白性，使紫色石蕊立即褪色。(2)①HClO見光或受熱容易分解生成HCl和O2，所以蓋緊瓶塞并在暗處充分反應。②根據Ⅰ和Ⅱ的反應可得關系：NaClO～HClO～I2～2S2O2，所以n(NaClO)＝n(S2O2)＝0.1000 molL－10.02 L＝0.001 mol，m(NaClO)＝0.001 mol74.5 gmol－1＝0.0745 g，因此C瓶溶液中NaClO的含量為：＝3.725 gL－1≈3.7 gL－1。 11．Ⅰ.二氧化碳在水(或NaCl溶液)中溶解度小，不利于NaHCO3的生成 Ⅱ.(1)吸收未反應的NH3 (2)飽和碳酸氫鈉溶液　除去CO2中的HCl氣體 (3)NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3＋NH4Cl (4)取少量晶體于試管中，向其中加入適量稀硝酸，劇烈反應冒出大量氣泡，固體全部溶解后再滴加適量AgNO3溶液，無沉淀產生，說明得到的晶體為NaHCO3 (7) 解析：Ⅱ.(4)利用碳酸氫鈉與強酸反應產生氣體，氯離子與銀離子反應生成不溶于酸的氯化銀檢驗步驟2中所得晶體是碳酸氫鈉而不是氯化鈉。 (5)解：設樣品中含有NaHCO3雜質的質量為x，則 2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O　固體Δm(減少) 284　　 　106　　　　　　　　　　 62 　x　　　　　　　　　　　　　　　 (m1－m2) g ＝，解得x＝ g 則樣品的純度＝＝。