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課時達標作業(yè)32　化學(xué)實驗方案的設(shè)計與評價 基礎(chǔ)題 1.用下圖裝置制取、提純并收集下表中的四種氣體(a、b、c表示相應(yīng)儀器中加入的試劑)，其中可行的是(　　) 氣體 a b c A NO2 濃硝酸 銅片 NaOH溶液 B CO2 稀硫酸 石灰石 飽和NaHCO3溶液 C O2 雙氧水 二氧化錳 濃硫酸 D NH3 濃氨水 生石灰 堿石灰 解析：NO2能被NaOH溶液吸收：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O，A項錯誤；稀H2SO4和CaCO3反應(yīng)生成微溶的CaSO4覆蓋在CaCO3表面，阻止反應(yīng)進一步進行，B項錯誤；在MnO2催化作用下H2O2分解產(chǎn)生O2，C項正確；NH3密度小于空氣，不能用向上排空氣法收集，D項錯誤。 答案：C 2．某興趣小組用下圖裝置制備氣體(酒精燈可以根據(jù)需要選擇)，對應(yīng)說法正確的是(　　) 選項 ①中藥品 ②中藥品 ③中藥品 ④中藥品 ⑤制備氣體 ⑥中藥品及作用 A 濃鹽酸 MnO2 飽和食鹽水 濃硫酸 Cl2 NaOH溶液，尾氣吸收 B 稀硝酸 Cu 燒堿溶液 濃硫酸 NO NaOH溶液，尾氣吸收 C 濃鹽酸 大理石 飽和Na2CO3溶液 濃硫酸 CO2 澄清石灰水，檢驗 D 濃鹽酸 Zn 水 濃硫酸 H2 撤去 解析：MnO2和濃鹽酸在加熱條件下生成Cl2，用飽和食鹽水除去Cl2中的HCl，用濃硫酸干燥，用NaOH溶液尾氣吸收，A項正確；NO不能用排空氣法收集，B項錯誤；CO2中的HCl不能用飽和Na2CO3溶液除去，因為CO2也能被Na2CO3溶液吸收，C項錯誤；H2的密度小于空氣，收集應(yīng)“短進長出”，D項錯誤。 答案：A 3．用下列裝置制取并收集NO2氣體，其中最合理的是(　　) 解析：銅與濃硝酸反應(yīng)的產(chǎn)物是NO2，其密度比空氣的大，因此應(yīng)利用向上排空氣法收集NO2氣體，導(dǎo)氣管應(yīng)長進短出，這樣才能將裝置中的空氣排盡，且能防止倒吸，只有C項符合。 答案：C 4．如圖所示的裝置常用于制取氣體并檢驗氣體的性質(zhì)。下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．關(guān)閉分液漏斗的活塞，將干燥管末端放入水中，微熱燒瓶，有氣泡從水中冒出，停止加熱后，干燥管內(nèi)有一段穩(wěn)定的水柱形成，表明裝置不漏氣 B．若裝置用于制取氯氣并驗證其具有漂白性，則A中所用試劑為稀鹽酸，B中所用藥品為KMnO4固體，C中為品紅溶液 C．若裝置用于制取SO2并驗證其具有漂白性，則A中所用試劑為濃硫酸，B中所用藥品為Na2SO3固體，C中為酸性KMnO4溶液 D．若實驗時B中盛放固體NaOH，A中為濃氨水，C中為稀AgNO3溶液，則實驗過程中，C試管中看不到明顯的實驗現(xiàn)象 解析：A項，由于裝置的體積較大，可用酒精燈微熱燒瓶，加熱時干燥管口有氣泡冒出，冷卻后干燥管口有水柱形成，說明裝置的氣密性良好，正確；B項，制氯氣時應(yīng)用濃鹽酸，錯誤；C項，SO2使酸性KMnO4溶液褪色的原因是SO2能將KMnO4還原，表現(xiàn)還原性，不表現(xiàn)漂白性，錯誤；D項，實驗過程中C試管中有沉淀出現(xiàn)，若NH3過量，則可觀察到沉淀溶解，錯誤。 答案：A 5．以下氣體發(fā)生裝置中，不易控制反應(yīng)產(chǎn)生氣體的量的是(　　) 解析：A項可通過控制加入液體的量來控制產(chǎn)生氣體的量；C、D兩項中裝置類似于啟普發(fā)生器，可通過活塞的開關(guān)調(diào)節(jié)反應(yīng)器的壓強，控制反應(yīng)與否，來控制產(chǎn)生氣體的量。 答案：B 6．下列各組中的實驗步驟及現(xiàn)象，能達到相應(yīng)實驗?zāi)康氖?　　) 實驗?zāi)康? 實驗步驟及現(xiàn)象 A 檢驗亞硫酸鈉試樣是否變質(zhì) 試樣白色沉淀沉淀不溶解 B 制取氯氣并探究氯氣是否具有漂白性 MnO2和濃鹽酸氣體褪色 C 證明酸性條件下H2O2氧化性比I2強 碘化鈉溶液溶液變藍色 D 探究濃度對化學(xué)平衡的影響 FeCl3和KSCN混合溶液紅色變深 解析：A項，Na2SO3也能與Ba(NO3)2反應(yīng)生成白色沉淀BaSO3，加稀硝酸，BaSO3被氧化為BaSO4，白色沉淀也不溶解，不能檢驗Na2SO3試樣是否變質(zhì)，錯誤；B項，MnO2和濃鹽酸在加熱的條件下生成的氯氣中含有水蒸氣，氯氣與水蒸氣反應(yīng)生成的HClO也能使干燥的有色布條褪色，不能達到檢驗氯氣是否具有漂白性的目的，錯誤；C項，稀硝酸也能把碘離子氧化為I2，不能證明酸性條件下H2O2的氧化性比I2強，錯誤；D項，對于化學(xué)平衡FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3＋3KCl，加入FeCl3固體增大了反應(yīng)物的濃度，平衡正向移動，生成更多的Fe(SCN)3，溶液紅色變深，能夠達到探究濃度對化學(xué)平衡的影響，正確。 答案：D 7．根據(jù)下列實驗操作和現(xiàn)象所得到的結(jié)論正確的是(　　) 選項 實驗操作和現(xiàn)象 實驗結(jié)論 A 向苯酚溶液中滴加少量濃溴水、振蕩，無白色沉淀 苯酚濃度小 B 向久置的Na2SO3溶液中加入足量BaCl2溶液，出現(xiàn)白色沉淀；再加入足量稀鹽酸，部分沉淀溶解 部分Na2SO3被氧化 C 向20%蔗糖溶液中加入少量稀H2SO4，加熱；再加入銀氨溶液，未出現(xiàn)銀鏡 蔗糖未水解 D 向某黃色溶液中加入淀粉KI溶液，溶液呈藍色 溶液中含Br2 解析：A錯：向苯酚溶液中滴加少量濃溴水、振蕩，無白色沉淀，可能的原因是溴水的量太少。B對：向久置的Na2SO3溶液中加入足量BaCl2溶液，出現(xiàn)白色沉淀；再加入足量稀鹽酸，部分沉淀溶解，說明白色沉淀中含有硫酸鋇，證明部分Na2SO3被氧化。C錯：銀鏡反應(yīng)需要在堿性環(huán)境中進行。操作中未出現(xiàn)銀鏡，不能說明蔗糖未水解。D錯：向某黃色溶液中加入淀粉KI溶液，溶液呈藍色，該溶液中也可能含有Fe3＋，F(xiàn)e3＋也能將I－氧化為單質(zhì)碘。 答案：B 8．下列實驗操作能達到實驗?zāi)康牡氖?　　) 實驗?zāi)康? 實驗操作 A 制備Fe(OH)3膠體 將NaOH濃溶液滴加到飽和FeCl3溶液中 B 由MgCl2溶液制備無水MgCl2 將MgCl2溶液加熱蒸干 C 除去Cu粉中混有的CuO 加入稀硝酸溶解，過濾、洗滌、干燥 D 比較水與乙醇中氫的活潑性 分別將少量鈉投入到盛有水和乙醇的燒杯中 解析：A項，NaOH濃溶液滴加到飽和FeCl3溶液中生成Fe(OH)3沉淀，而Fe(OH)3膠體的制備是向沸水中滴入飽和氯化鐵溶液，加熱至溶液出現(xiàn)紅褐色，錯誤；B項，氯化鎂是強酸弱堿鹽，MgCl2水解產(chǎn)生的HCl易揮發(fā)，將MgCl2溶液加熱蒸干生成Mg(OH)2，故由MgCl2溶液制備無水MgCl2要在HCl氣流中加熱蒸干，錯誤；C項，銅與稀硝酸反應(yīng)，應(yīng)該用稀鹽酸或稀硫酸除去Cu粉中混有的CuO，錯誤；D項，分別將少量鈉投入到盛有水和乙醇的燒杯中，利用反應(yīng)的現(xiàn)象：反應(yīng)劇烈的是水，反應(yīng)平緩的是乙醇，可比較水和乙醇中氫的活潑性，正確。 答案：D 能力題 9.某研究小組將純凈的SO2氣體通入0.1 molL－1的Ba(NO3)2溶液中，得到了BaSO4沉淀，為探究上述溶液中何種微粒能氧化通入的SO2，該小組提出了如下假設(shè)： 假設(shè)一：溶液中的NO 假設(shè)二：溶液中溶解的O2 (1)驗證假設(shè)一 該小組設(shè)計實驗驗證了假設(shè)一，請在下表空白處填寫相關(guān)實驗現(xiàn)象。 實驗步驟 實驗現(xiàn)象 結(jié)論 實驗1：在盛有不含O2的25 mL 0.1 molL－1BaCl2溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO2氣體 ________ 假設(shè)一成立 實驗2：在盛有不含O2的25 mL 0.1 molL－1 Ba(NO3)2溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO2氣體 ________ (2)為深入研究該反應(yīng)，該小組還測得上述兩個實驗中溶液pH隨通入SO2體積的變化曲線如圖。 實驗1中溶液pH變小的原因是________；V1時，實驗2中溶液pH小于實驗1的原因是(用離子方程式表示)________ 。 (3)驗證假設(shè)二 請設(shè)計實驗驗證假設(shè)二，寫出實驗步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。 (4)若假設(shè)二成立，請預(yù)測：在相同條件下，分別用足量的O2和KNO3氧化相同的H2SO3溶液(溶液體積變化忽略不計)，充分反應(yīng)后兩溶液的pH前者________(填“大于”或“小于”)后者，理由是__________________。 解析：(1)實驗1中，在沒有O2的條件下，SO2與BaCl2溶液不反應(yīng)，所以無沉淀生成；實驗2中SO2被NO氧化成SO，進一步與Ba2＋結(jié)合生成BaSO4沉淀。 (2)實驗1，SO2溶于水后生成H2SO3，H2SO3電離出H＋(H2SO3HSO＋H＋)，使溶液顯酸性，隨SO2的不斷通入，pH值減??；SO2通入Ba(NO3)2溶液中，發(fā)生反應(yīng)：3SO2＋2NO＋2H2O===3SO＋2NO＋4H＋生成強酸，則通V1體積的SO2時，實驗2中溶液pH小于實驗1。 (3)通過對比假設(shè)一的驗證過程，可設(shè)計如下實驗步驟： (4)2H2SO3＋O2===4H＋＋2SO；3H2SO3＋2NO===2NO↑＋4H＋＋H2O＋3SO，由此可知氧化相同的亞硫酸，用O2氧化比用KNO3氧化產(chǎn)生的H＋濃度大。 答案：(1)無明顯現(xiàn)象　有白色沉淀 (2)溶解的SO2氣體與水發(fā)生反應(yīng)生成H2SO3　3SO2＋2NO＋2H2O===3SO＋2NO＋4H＋(或3H2SO3＋2NO===4H＋＋ 3SO＋2NO↑＋H2O) (3) (4)小于　反應(yīng)的離子方程式表明，足量的O2和NO分別氧化相同的H2SO3，生成的H＋的物質(zhì)的量前者多于后者(本題部分小題屬開放性試題，合理即可) 10．四氯化鈦是生產(chǎn)金屬鈦及其化合物的重要中間體。某?；瘜W(xué)課外活動小組準備利用下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650～850 ℃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)A處分液漏斗上方的膠皮管的作用是_______________________________________________________ ______________________________________________________。 (3)實驗中B裝置中選用的試劑為________，該裝置的作用是________________________________________________________。 (4)寫出D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____________________________________________________ ____________________________________________________。 (5)E處球形冷凝管的作用是____________________________________________________ ____________________________________________________， 該裝置冷卻水應(yīng)從________(填“c”或“d”)口通入。 (6)儀器F中盛裝的物質(zhì)是________。 (7)該實驗設(shè)計略有缺陷，請指出其不足之處________________________________________________________ _____________________________________________________。 解析：(1)檢查裝置氣密性時可以在B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。 (2)A處分液漏斗上方的膠皮管的作用是平衡氣壓，有利于液體順利滴下。 (3)裝置B中選用的試劑為飽和食鹽水，其作用是洗去Cl2中的HCl氣體，并用作安全瓶。 (4)在D中制備TiCl4，反應(yīng)的化學(xué)方程式為TiO2＋2Cl2＋2CTiCl4＋2CO。四氯化鈦在空氣中發(fā)煙生成二氧化鈦，化學(xué)方程式為TiCl4＋2H2O===TiO2＋4HCl↑。 (5)冷凝管的作用是冷凝回流，冷卻水從c口通入。 (6)F的作用是避免空氣中的水蒸氣進入反應(yīng)裝置，所盛裝的物質(zhì)是堿石灰。 (7)該實驗設(shè)計的不足之處為沒有對CO進行尾氣處理。 答案：(1)在B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中加入蒸餾水至浸沒玻璃導(dǎo)管a的下端，F(xiàn)處連接導(dǎo)氣管并將尾端放在水槽中，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) (2)平衡氣壓，有利于液體順利滴下 (3)飽和食鹽水　洗去Cl2中的HCl氣體，并用作安全瓶(或用作平衡氣壓的安全裝置，或用作防堵塞的安全裝置) (4)TiO2＋2Cl2＋2CTiCl4＋2CO　TiCl4＋2H2O===TiO2＋4HCl↑ (5)冷凝回流　c (6)堿石灰 (7)沒有對CO進行尾氣處理 11．保護環(huán)境是全球關(guān)注的問題。 Ⅰ.某環(huán)保部門處理含CN－電鍍廢水的方法如圖(CN－和CNO－中N的化合價均為－3價)： 某學(xué)習(xí)小組依據(jù)上述方法，用下圖實驗裝置進行該電鍍廢水處理的研究。 操作步驟： ⅰ.先關(guān)閉裝置甲的開關(guān)，再將含CN－廢水與過量NaClO溶液混合，取200 mL混合液[其中c(CN－)為0.200 molL－1]加入裝置甲中，塞上橡皮塞。 ⅱ.待裝置甲中充分反應(yīng)后，打開開關(guān)，使溶液全部流入裝置乙中，關(guān)閉開關(guān)。 (1)寫出裝置乙中反應(yīng)的離子方程式：_____________________________________________________ ______________________________________________________。 (2)裝置丙中的試劑是________，裝置丁的作用是 _______________________________________________________ ___________________________________________________。 (3)假定上述實驗中的氣體都被充分吸收。若干燥管Ⅰ增重1.408 g。則CN－被處理的百分率為________。 (4)你認為用此裝置進行實驗，與(3)對比，CN－被處理的百分率將________(填“偏高”、“偏低”、“無法確定”或“無影響”)，簡述你的理由：________________________。 Ⅱ.防治空氣污染，燃煤脫硫很重要。目前，科學(xué)家對Fe3＋溶液脫硫技術(shù)的研究已取得新成果。 (5)某學(xué)習(xí)小組為了探究“SO2與Fe3＋反應(yīng)的產(chǎn)物”，將過量的SO2通入FeCl3溶液中后，各取10 mL反應(yīng)液分別加入編號為A、B、C的試管中，并設(shè)計以下3種實驗方案： 方案①：A中加入少量KMnO4溶液，溶液紫紅色褪去。 方案②：B中加入KSCN溶液，溶液不變血紅色，再加入新制的氯水，溶液變血紅。 方案③：C中加入稀鹽酸酸化的BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀。上述實驗方案中不合理的是_______________________。 解析：(1)根據(jù)圖示，乙中CNO－和ClO－在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，最終CNO－被氧化為N2，ClO－被還原為Cl2，根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒、原子守恒配平離子方程式。 (2)裝置丙的作用是吸收混合氣中的H2O，應(yīng)選擇濃硫酸，裝置丁的作用是吸收混合氣中的Cl2。 (3)干燥管Ⅰ增加的質(zhì)量為反應(yīng)產(chǎn)生的CO2的質(zhì)量，根據(jù)CN－～CO2，則被處理的n(CN－)＝＝0.032 mol，CN－被處理的百分率為100%＝80.0%。 (4)若Cl2在丁中沒有被完全吸收，則結(jié)果偏高，若CO2殘留在裝置中，則結(jié)果偏低。 (5)方案①不合理，因為SO2、Fe2＋均具有還原性，均能與KMnO4發(fā)生氧化還原反應(yīng)而使溶液褪色。 答案：(1)2CNO－＋6ClO－＋8H＋===N2↑＋2CO2↑＋3Cl2↑＋4H2O (2)濃硫酸　吸收混合氣中的Cl2 (3)80.0% (4)偏高　部分Cl2在裝置丁中沒有被吸收而在干燥管Ⅰ中被吸收(或偏低　部分CO2殘留在裝置內(nèi)沒有在干燥管Ⅰ中被完全吸收　或無法確定　部分Cl2在干燥管Ⅰ中被吸收，部分CO2沒有在干燥管Ⅰ中被吸收) (5)方案①