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專題17 實驗方案的設計與評價 總分 100分 時間 45分鐘 班級 _______ 學號 _______ 得分_______ 一、選擇題（本題包括6小題，每小題只有一個選項符合題意，每小題5分，共30分） 1．【湖北八校2019屆高三12月聯考】為了探究鐵銅及其化合物的性質，某同學設計并進行了下列實驗。下列說法錯誤的是 （ ） A．高溫加熱裝置中發(fā)生的反應為3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g) B．虛線框處宜選擇的裝置是甲 C．實驗時將螺旋狀銅絲加熱變黑后再趁熱迅速伸入試管中，可觀察到銅絲由黑色變?yōu)榧t色 D．實驗后，可用鋁粉在高溫下還原玻璃管中的固體獲得鐵單質 【答案】B 【解析】A.高溫加熱裝置中鐵粉與水蒸氣反應生成四氧化三鐵與氫氣，化學方程式為： 2．【山東濟鋼高中2019屆高三12月月考】某同學結合所學知識探究Na2O2與H2能否反應，設計裝置如下，下列說法正確的是 （ ） A．裝置A氣密性的檢查方法：直接向長頸漏斗中加水，當漏斗中液面高于試管中液面且高度不變說明氣密性良好 B．裝置B中盛放硅膠，目的是除去A中揮發(fā)出來的少量水蒸氣 C．裝置C加熱前，用試管在干燥管管口處收集氣體點燃，通過聲音判斷氣體純度 D．裝置A也可直接用于Cu與濃硫酸反應制取SO2 【答案】C 【解析】A.裝置A氣密性的檢查方法，關閉，然后向長頸漏斗中加水，當漏斗中液面高于試管中液面且 3．【南京六校聯合體2019屆高三上學期12月聯考】實驗室處理廢催化劑FeBr3溶液，得到溴的苯溶液和無水FeCl3。下列設計能達到相應驗目的的是 （ ） A．用裝置甲制取氯氣 B．用裝置乙使Br－全部轉化為溴單質 C．用裝置丙分液時先從下口放出水層，再從上口倒出有機層 D．用裝置丁將分液后的水層蒸發(fā)至干，再灼燒制得無水FeCl3 【答案】C 【解析】A.1mol/L的鹽酸為稀鹽酸，與二氧化錳不反應，則不能制備氯氣，故A錯誤； B.圖中導管的進入 4．【陜西寶雞中學2019屆高三上學期11月模擬】煅燒硫酸鋁銨晶體，發(fā)生的主要反應為4[NH4Al(SO4)212H2O] 2Al2O3＋2NH3↑＋N2↑＋5SO3↑＋3SO2↑＋53H2O。將產生的氣體通過下圖所示的裝置（假設試劑均過量）。下列說法正確的是 （ ） A．反應中硫元素既體現氧化性又體現還原性 B．裝置Ⅰ中可以觀察到出現白色沉淀，其主要成分是BaSO4和BaSO3 C．裝置Ⅱ中可以觀察到高錳酸鉀紫色褪去 D．將裝置Ⅰ、Ⅱ順序交換，仍能觀察到相同的現象 【答案】C 【解析】由硫酸鋁銨晶體分解的方程式可知，生成二氧化硫時硫元素從+6價降到+4價，化合價降低被還原，體現氧化性；將產生的混合氣體通入裝置中，BaCl2溶液吸收SO3，SO3溶于水生成H2SO4，H2SO4與BaCl2反應生成BaSO4白色沉淀；同時H2SO4溶液能與氨水反應，所以混合氣體中被吸收了SO3和NH3；KMnO4具有強氧化性，能將SO2氧化，最終用排水法收集N2。 A. 根據以上分析，反應中硫元素只體現氧化性，故A錯誤；B. 裝置Ⅰ中可以觀察到出現白色沉淀，其主要成分是BaSO4無BaSO3，故B錯誤；C. KMnO4具有強氧化性，能將SO2氧化，裝置Ⅱ中可以觀察到高錳酸鉀紫色褪去，故C正確；D. 將裝置Ⅰ、Ⅱ順序交換，SO2和SO3都被高錳酸鉀溶液吸收，則裝置Ⅰ中不會出現白色沉淀，故D錯誤。故答案選C。 5．【福建泉港一中2019屆高三上學期期末】下列實驗中，對應的現象和結論都正確，且兩者具有因果關系的是 （ ） 選項 實驗 現象 結論 A 某溶液滴加過量的稀鹽酸 有刺激性氣味氣體產生，溶液中出現沉淀 溶液中一定存在S2-和SO32- B 將黑色氧化銅粉末進行高溫加熱 黑色變成紅色 CuO分解成銅單質 C 將BaSO4固體粉末加入飽和Na2CO3溶液中，攪拌，過濾，洗滌，在濾渣中加入稀鹽酸 產生氣體，濾渣部分溶解 Ksp(BaCO3)＜Ksp(BaSO4) D 將少量大理石粉末加入1.0mol?L-1的NH4Cl溶液中 產生氣體，粉末溶解 NH4Cl水解使溶液呈酸性 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【解析】A．HS-和HSO3-都能與HCl反應生成有刺激性氣味的氣體和單質硫沉淀，所以該實驗中不一定含 6．【湖南岳陽一中2019屆高三上學期第二次質檢】某學生利用以下裝置探究噴泉實驗．其中A、F分別為硫化氫和氯氣的發(fā)生裝置，C為純凈千燥的氯氣與硫化氫反應的裝置．打開，將常溫常壓下的控制等體積通入燒瓶且最終氣體剛好充滿燒瓶． 下列說法正確的是： （ ） A．裝置A中的分液漏斗內液體a可選用稀硝酸 B．虛線框B、D、E內從右上圖的“備選裝置”中選擇合適裝置的編號依次為Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ C．立即看到燒瓶內產生“噴泉”現象 D．本實驗必須對燒瓶冷敷或熱敷來引發(fā)噴泉 【答案】D 【解析】A.裝置A是制取H2S的裝置，因硝酸具有氧化性，而H2S有還原性，所以稀硝酸和硫化氫發(fā)生氧 二、填空題 7．(15分) 【湖北鄂州市、黃岡市2019屆高三上學期元月調研】某?；瘜W興趣小組實驗室模擬工業(yè)制備硫氰化鉀(KSCN)。實驗裝置如圖： 實驗步驟如下： （1）制備 NH4SCN溶液：CS2+2NH3NH4SCN+H2S。該反應比較緩慢。 ①實驗前，應進行的操作是______________________。三頸燒瓶內盛放有CS2、水和催化劑，三頸燒瓶的下層CS2液體必須浸沒導氣管口，目的是______________________。 ②實驗開始時打開K1，加熱裝置A、D，緩緩地向裝置D中充入氣體。裝置A中的物質是___________(以化學式表示)，裝置C的作用可能是______________________。 （2）制備KSCN溶液：移去A處的酒精燈，關閉K1，打開K2，利用耐堿分液漏斗邊加液邊加熱，則此時裝置D中發(fā)生反應的化學方程式是_________________________________。 （3）制備KSCN晶體：先濾去三頸燒瓶中的固體催化劑，再減壓蒸發(fā)濃縮，___________，過濾，干燥，得到硫氰化鉀晶體。 （4）測定KSCN的含量稱取10.0g樣品配成1000mL溶液量取20.00mL于錐形瓶中，并加入幾滴Fe(NO3)3溶液，用0.1000mol/LAgNO3標準溶液滴定，達到滴定終點時消AgNO3標準溶液20.00mL。 ①滴定時發(fā)生的離子反應為SCN－+Ag+= AgSCN↓，則終點時的現象是___________。 ②KSCN的質量分數為___________。 【答案】（1）①檢查裝置的氣密性（2分） 使反應物充分接觸，防止發(fā)生倒吸 （2分） ②NH4Cl、Ca(OH)2（2分） 觀察氣泡速率，控制加熱溫度 （2分） （2）NH4SCN+KOHKSCN+NH3+H2O （2分） （3）冷卻結晶 （1分） （4）①當滴入最后一滴AgNO3溶液時，紅色恰好褪去，且半分鐘內顏色不恢復（2分） ②97.0% （2分） 【解析】（1）、①連接好裝置后，實驗前必須進行的一步操作是檢查裝置的氣密性。根據相似相溶原理可知， 8．(12分) 【鄭州市實驗中學2019屆高三上學期期中】某化學興趣小組欲探究含硫物質的性質。 （探究一）用下面的裝置和藥品探究亞硫酸與次氯酸的酸性強弱： （1）裝置連接順序為_____________(用字母表示)，F中反應的離子方程式是_______________ （2）可證明H2SO3的酸性強于HClO的實驗現象是_____________________________。 （探究二） （3）某小組同學為探究SO2的漂白性性質，用下圖所示裝置進行實驗， 觀察到如下現象：i中紅色褪去；ii中無變化。從實驗中可知使品紅的水溶液褪色的微粒可能是_________________________________。 （4）該小組同學又對SO2與氯水的反應進行探究。 ①用注射器吸入一定量的飽和氯水和SO2，振蕩，靜置，再吸入少量品紅溶液，發(fā)現品紅溶液不褪色。②改變氯水用量，重復①操作，發(fā)現品紅溶液紅色褪去，你認為②中品紅溶液褪色的原因可能是______________， 設計一個實驗(說明操作方法、現象及結論)來驗證你的假設___________________。 【答案】（1）ACBEDF（2分） Ca2+ +2ClO- +CO2 +H2O=CaCO3 ↓+2HClO（2分） （2）D中品紅不褪色,F中產生白色沉淀 （2分） （3）H2SO3、HSO3-、SO32- （2分） （4）過量氯水將品紅氧化漂白或過量SO2與品紅結合成無色物質（2分） 將實驗②注射器中的溶液注入試管少許，加熱，若無紅色出現，原因為前者，反之則為后者 （2分） 【解析】（1）次氯酸具有強氧化性、二氧化硫具有還原性，不能利用二氧化硫與次氯酸鈣直接反應判斷亞水反應生成亞硫酸，亞硫酸和碳酸氫鈉反應制取二氧化碳），制備的二氧化碳中有二氧化硫，故通入漂 9．（16分）【四川資陽市高中2019屆二診】乙二酸()又名草酸，是生物體的一種代謝產物；現設計如下實驗探究草酸分解反應的產物。 資料查閱： Ⅰ.草酸熔點為102℃，150~160℃升華，157℃時開始分解。在人體中C2O42－容易與鈣離子形成草酸鈣導致腎結石。 Ⅱ.PdCl2溶液可用于檢驗CO，反應的化學方程式為CO+PdCl2+H2O====CO2+2HCl+Pd(黑色粉末)。 （1）A中盛放草酸的玻璃儀器的名稱是_____________，實驗中觀察到B中CuSO4粉末變藍，相關化學方程式為_____________。 （2）裝置E中的試劑為_____________，當觀察到_____________(填現象)，可以證明有CO氣體生成。 （3）下面是該實驗過程中的相關操作，正確的操作順序為_________(填入下列步驟的字母)。 A.向裝置中通入適量N2 B.點燃酒精燈 C.檢查裝置氣密性 D.裝入相關試劑 E.再次通入N2并熄滅酒精燈 （4）為準確證眀A有CO2氣體產生，需取少量C中沉淀于試管中，滴加過量鹽酸并觀察是否有氣泡產生，其目的是_____________，草酸分解反應的化學方程式為_____________。 （5）實驗過程中，學生提出裝置A應改為裝置F，請結合信息分析其原因是_____________；如果草酸粉末濺入眼睛里，應立即_____________，然后就醫(yī)。 【答案】（1）硬質玻璃管（1分） CuSO4+5H2O= CuSO4 ? 5H2O（1分） （2）PdCl2溶液 （2分） 黑色沉淀（或黑色粉末）（2分） （3） CDABE （2分） （4）排除草酸蒸氣對二氧化碳的檢驗產生干擾 （2分） H2C2O4 H2O+CO↑+CO2↑（2分） （5）草酸在分解前已經熔化，該改進可以避免液態(tài)草酸流出硬質玻璃管（2分） 用大量清水（或生理鹽水）沖洗 （2分） 【解析】（1）A中盛放草酸的玻璃儀器是硬質玻璃管，實驗中觀察到B中CuSO4粉末變藍說明草酸分解有 （5）實驗過程中，草酸分解前已經熔化，液態(tài)草酸可能會流出硬質玻璃管影響實驗，所以最好將裝置A改為裝置F；草酸溶液顯酸性，如果草酸粉末濺入眼睛里，會對眼睛產生刺激作用，應立即用大量清水（或生理鹽水）沖洗，然后就醫(yī)，故答案為：草酸在分解前已經熔化，該改進可以避免液態(tài)草酸流出硬質玻璃管；用大量清水（或生理鹽水）沖洗。 10．（11分）【福建東山縣二中2019屆高三上學期第三次月考】焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)是的食品抗氧化劑之一。某研究小組進行如下實驗： 實驗一　焦亞硫酸鈉的制取 采用如圖裝置(實驗前除盡裝置內的空氣)制取Na2S2O5。裝置Ⅱ中有Na2S2O5晶體析出，發(fā)生的反應為Na2SO3 ＋ SO2 = Na2S2O5。 ⑴ 裝置Ⅰ中產生氣體的化學方程式為________________________________； ⑵ 上圖中盛裝濃硫酸的玻璃儀器的名稱是:__________________________; ⑶ 裝置Ⅲ用于處理尾氣，可選用的最合理裝置(夾持儀器已略去)為_________(填序號)。 實驗二　焦亞硫酸鈉的性質(Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3) ⑷ 證明NaHSO3溶液中HSO的電離程度大于水解程度，可采用的實驗方法是___________(填序號)。 a．測定溶液的pH b．加入Ba(OH)2溶液 c．加入鹽酸 d．加入品紅溶液 e．用藍色石蕊試紙檢測 實驗三　葡萄酒中抗氧化劑殘留量的測定 ⑸ 葡萄酒常用Na2S2O5作抗氧化劑。測定葡萄酒中抗氧化劑的殘留量(以游離SO2計算)的方案如下：(滴定時反應為SO2 ＋ I2 ＋ 2H2O = H2SO4 ＋ 2HI) ①上述滴定過程中的終點現象為______________________________________； ②按上述方案實驗，消耗標準I2溶液25.00 mL，該次實驗測得樣品中抗氧化劑的殘留量(以游離SO2計算)為____________gL－1。 【答案】（1）Na2SO3＋H2SO4=Na2SO4＋SO2↑＋H2O(或Na2SO3＋2H2SO4=2NaHSO4＋SO2↑＋H2O)（2分） （2） 分液漏斗 （1分） （3） d（2分） （4）a、e （2分） （5）①溶液變藍色，且保持半分鐘不退色（2分） ②0.16 （2分） 【解析】（1）由裝置Ⅱ中發(fā)生的反應可知，裝置Ⅰ中產生氣體為二氧化硫，亞硫酸鈉與濃硫酸反應生成硫 11．(16分) 【衡水金卷2019屆高三第三次測評】氨基甲酸銨(H2 NCOONH4)是一種白色晶體，是常見的實驗藥品，可由干燥的NH3和干燥的CO2在任何比例下反應得到每生成1.0g氨基甲酸銨放出2.05kJ的熱量?；卮鹣铝袉栴}： （1）實驗室可選用下列裝置(I~V)制備干燥的NH3和CO2。 ①用裝置I、Ⅲ制備并純化NH3時，接口a與________________(填接口字母)相連，裝置I中發(fā)生反應的化學方程式為________________________。 ②制備并純化CO2時，按氣流從左至右的方向，各接口連接順序為________________(填接口字母) （2）一種制備氨基甲酸銨的改進實驗裝置如下圖所示： ①用儀器W代替分液漏斗的優(yōu)點是________________________；用干冰裝置代替（1）中制備并純化CO2裝置的優(yōu)點是________________________。 ②“薄膜反應器”中發(fā)生反應的熱化學方程式為________________________；盛濃硫酸的裝置的作用是________________________________(列舉2點)。 ③體系中若有水蒸氣，還可能生成的銨鹽是________________________(填化學式)。 【答案】（1）①d （2分） 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O（2分） ② bhgef （2分） （2）①平衡壓強，可使?jié)獍彼恢表樌稳肴i燒瓶（2分） 裝置簡單，產生的CO2不需凈化和干燥(或氣體的溫度低有利于提高NH3和CO2的平衡轉化率，答案合理即可 （2分） ②2NH3(g)+CO2(g)＝H2NCOOONH4(s)△H=-159.90kJmol-1 （2分） 吸收未反應的氨氣、防止空氣中水蒸氣進入反應器、通過觀察是否有氣泡調節(jié)滴入氨水的速率等(答出兩條合理的優(yōu)點即可（2分） ③ (NH4)2CO2(或NH4HCO3) （2分） 【解析】（1）①為了使氣體充分干燥，氣體從大口通入，應的化學方程式為：