1、1第五单元 化学实验方案的设计和评价教师备用题库1.某同学为探究 FeCl3与 KI反应是否存在反应限度,设计了如下实验方案(FeCl 3溶液、KI 溶液浓度均为 0.1 molL-1):最合理的方案是( )A.方案 1 B.方案 2C.方案 3 D.方案 4答案 D Fe 3+与 I-反应生成 Fe2+和 I2,若反应为可逆反应,尽管 I-过量,Fe 3+也不可能反应完全,故取上层溶液滴加 KSCN溶液,溶液会变为血红色,方案 4正确。若控制 Fe3+过量,因大量 Cl-的存在对 I-是否存在的检验造成干扰,方案 2不可行。2.已知:Cu 2O+2H+ Cu2+Cu+H2O 3Cu+8HNO
2、 3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO+4H 2O为检验某金属铜粉末样品中是否含有 Cu2O,某同学设计了如下方案,其中不合理的是( )A.将足量 CO通过灼热样品,冷却后称量,若固体质量减小,则含有 Cu2OB.将干燥的 H2通过灼热样品,再通过无水硫酸铜,若无水硫酸铜变蓝,则含有 Cu2OC.取少量样品,加入稀硝酸,充分振荡后若观察到溶液呈蓝色,则含有 Cu2OD.取少量样品,加入稀硫酸,充分振荡后若观察到溶液呈蓝色,则含有 Cu2O答案 C A 方案,Cu 2O+CO 2Cu+CO2,Cu与 CO不反应,若金属铜粉末样品中含有 Cu2O,反应后固体质量必然减小,A 方案合理;B 方案,C
3、u 2O+H2 2Cu+H2O,若金属铜粉末样品中含有 Cu2O,因水的生成,无水硫酸铜必然变蓝,B 方案合理;C 方案,由题给信息知,Cu、Cu 2O均可被稀硝酸氧化生成 Cu2+而使溶液呈蓝色,故无法判断金属铜粉末样品中是否含有 Cu2O,C方案不合理;D 方案,因 Cu2O+2H+ Cu2+Cu+H2O,但 Cu与稀硫酸不反应,若金属铜粉末样品中含有 Cu2O,反应后溶液必然变蓝,D 方案合理。3.某学习小组研究某酸性工业废水样品,以下实验操作或分析结论中,正确的是( )A.用玻璃棒蘸取废水样品,沾在用蒸馏水润湿的 pH试纸上测定其 pH2B.将无色酚酞试液滴入废水样品中以验证其酸性C.
4、该工业废水中 c(H+)c(OH-)D.测得废水样品的 pH=4,说明该废水样品中 c(H+)=4.0 molL-1答案 C 测定溶液的 pH,pH试纸不能用水润湿,A 错;酸性废水和中性废水都不能使无色酚酞试液变色,可换用紫色石蕊试液,B 错;任何酸性溶液中 c(H+)c(OH-),C正确;pH=4,说明该废水样品中 c(H+)=1.010-4 molL-1,D错。4.(2017天津理综,4,6 分)以下实验设计能达到实验目的的是( )实验目的 实验设计A. 除去 NaHCO3固体中的 Na2CO3 将固体加热至恒重B. 制备无水 AlCl3 蒸发 Al与稀盐酸反应后的溶液C. 重结晶提纯苯
5、甲酸 将粗品水溶、过滤、蒸发、结晶D. 鉴别 NaBr和 KI溶液 分别加新制氯水后,用 CCl4萃取答案 D 本题考查实验方案的设计与评价。NaHCO 3固体受热易分解,A 不正确;Al 与稀盐酸反应生成AlCl3和 H2,蒸发 AlCl3溶液最终得到 Al(OH)3固体,B 不正确;重结晶法提纯苯甲酸是将粗品溶于少量热水中,然后趁热过滤,冷却结晶,C 不正确;2NaBr+Cl 2 2NaCl+Br2,2KI+Cl2 2KCl+I2,用 CCl4萃取后,CCl4层显橙色的原溶液为 NaBr溶液,CCl 4层显紫色的原溶液为 KI溶液,D 正确。5.(2016江苏单科,6,2 分)根据侯氏制碱
6、原理制备少量 NaHCO3的实验,经过制取氨气、制取 NaHCO3、分离 NaHCO3、干燥 NaHCO3四个步骤。下列图示装置和原理能达到实验目的的是( )答案 C A 项,NH 4Cl受热分解生成 NH3和 HCl,遇冷后二者又迅速化合,收集不到 NH3;B项,CO 2应长进短出;D 项,干燥 NaHCO3应在干燥器内进行,不能在烧杯内进行,更不能直接加热,加热会导致 NaHCO3分解。6.下列实验中,所使用的装置(夹持装置略)、试剂和操作方法都正确的是( )3答案 A A 项,Fe(OH) 2易与 O2反应,所以在 FeSO4溶液液面上方加一层植物油,且胶头滴管下端伸到液面下滴加 NaO
7、H溶液;B 项,容量瓶不能用于直接溶解药品、稀释溶液;C 项,实验室制 NH3所用药品为NH4Cl和 Ca(OH)2,氨气极易溶于水,不能用排水法收集;D 项,温度计水银球应在液面以下,乙醇和浓硫酸反应除有乙烯生成外,还有 SO2、乙醇蒸气产生,而 SO2、乙醇蒸气和乙烯均能使 KMnO4酸性溶液褪色。7.某校课外小组为测定某碳酸钠和碳酸氢钠混合物中碳酸钠的质量分数,甲、乙两组同学分别进行了下列相关实验。方案.甲组同学用质量法,按下图所示的实验流程进行实验:称量样品 加入适量盐酸 蒸发结晶 称量固体(1)有同学认为“加入适量盐酸”不好操控,应改为“过量盐酸”,便于操作且不影响测定的准确性,你认
8、为对或错,理由是 。 (2)实验结束时称量的固体成分是 (填化学式)。若测得开始样品质量为 19 g,结束时固体质量为 17.55 g,则混合物中含有的碳酸钠的质量为 g。 方案:乙组同学的主要实验流程图如下:说明:流程图中“称量 C”指的是称量装置 C(见图 1)的质量。按如图所示装置进行实验:4(3)图 1装置 B中所装试剂为 。在 C中装碱石灰来吸收净化后的气体。装置 D的作用是 。 (4)有的同学认为为了减小实验误差,在反应前后都应通入 N2,反应后通入 N2的目的是 。 方案:气体分析法(5)把一定量样品与足量稀硫酸反应后,用图 2所示装置测量产生 CO2气体的体积,B 溶液最好采用
9、 (填序号)使测量误差较小。 a.饱和碳酸钠溶液 b.饱和碳酸氢钠溶液c.饱和氢氧化钠溶液 d.饱和硫酸铜溶液答案 方案.(1)对;盐酸易挥发,过量的盐酸在加热过程中挥发不残留,不影响结果(2)NaCl 10.6方案.(3)浓硫酸 吸收空气中的水蒸气和二氧化碳,以确保 U形管质量增加量的准确性(4)将装置 A、B 中残留的 CO2全部驱入装置 C中,减小实验误差方案.(5)b解析 方案.(1)过量盐酸在蒸发时挥发,对测定结果无影响,改为“过量盐酸”,便于操作且不影响测定的准确性。(2)碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应生成氯化钠,溶液蒸发后得氯化钠固体,设样品中碳酸钠的物质的量为x,碳酸氢钠的物质的量
10、为 y,则 ,解得 x=0.1 mol,所以混合物106 g/molx+84 g/moly=19 g(2x+y)58.5 g/mol=17.55 g 中含有的碳酸钠的质量为 0.1 mol106 g/mol=10.6 g。方案.(3)装置 B的作用是把气体中的水蒸气除去,故用浓硫酸来除去水蒸气;空气中的水蒸气和二氧化碳会被碱石灰吸收,故 D的作用是吸收空气中的水蒸气和二氧化碳,以确保 U形管质量增加量的准确5性。(4)该方案关键是要获得产生的 CO2的质量,实验前容器内含有空气,空气中含有二氧化碳,会影响生成的二氧化碳的量,反应后二氧化碳不能被 C装置中碱石灰完全吸收,导致测定结果有较大误差,
11、所以反应前后都要通入 N2,反应后通入 N2的目的是:将生成的二氧化碳从容器内排出,被 C装置中碱石灰吸收。方案.(5)在饱和碳酸氢钠溶液中二氧化碳不反应,溶解度小,可利用排饱和碳酸氢钠溶液测定二氧化碳气体的体积,二氧化碳和碳酸钠、氢氧化钠都反应,在硫酸铜溶液中也溶解。8.亚硝酸钠是重要的防腐剂。某化学兴趣小组以碳和浓硝酸为起始原料,设计如下装置利用一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠。(夹持装置和 A中加热装置已略,气密性已检验)查阅资料:HNO 2为弱酸,室温下存在反应 3HNO2 HNO3+2NO+H 2O;在酸性溶液中,N 可将 Mn 还原为 Mn2+且无气体生成;O-2 O-4NO 不
12、与碱反应,可被酸性 KMnO4溶液氧化为硝酸。实验操作:关闭弹簧夹,打开 A中分液漏斗活塞,滴加一定量浓硝酸,加热;一段时间后停止加热;从 C中取少量固体,检验是否是亚硝酸钠。(1)A中反应的化学方程式是 。 (2)B中观察到的主要现象是 ,D 装置的作用是 。 (3)检验 C中产物有亚硝酸钠的操作是 。 (4)经检验 C中产物中亚硝酸钠含量较少。a.甲同学认为 C中产物不仅有亚硝酸钠,还有碳酸钠和氢氧化钠。生成碳酸钠的化学方程式是 。为排除干扰,甲同学在 B、C 装置间增加 E装置,E 中盛放的试剂应是 (写名称)。 b.乙同学认为除上述干扰因素外,还会有空气参与反应导致产品不纯,所以在实验
13、操作前应增加一步操作,该操作是 。 6(5)实验经改进后可制得较纯亚硝酸钠,下列关于亚硝酸钠的说法正确的是 。 a.亚硝酸钠有咸味,可代替食盐食用b.常温下,0.1 mol/L 亚硝酸溶液的 pH1c.0.1 mol/L亚硝酸钠溶液中存在:c(Na +)+c(H+)=c(N )+c(OH-)O-2d.0.1 mol/L亚硝酸钠溶液中存在:c(N )c(Na+)c(OH-)c(H+)O-2答案 (1)C+4HNO 3(浓) CO2+4NO 2+2H 2O(2)溶液变蓝,铜片溶解,导管口有无色气泡冒出 除去未反应的 NO,防止污染空气(3)将生成物置于试管中,加入稀硫酸,若产生无色气体并在液面上方
14、变为红棕色,则 D中产物有亚硝酸钠(或其他合理答案)(4)a.2CO2+2Na2O2 2Na2CO3+O2 碱石灰b.打开弹簧夹,通入 N2一段时间(5)bc解析 (1)装置 A中是浓硝酸和碳在加热条件下发生反应,反应生成二氧化氮、二氧化碳和水,反应的化学方程式为 C+4HNO3(浓) CO2+4NO 2+2H 2O。(2)A装置中生成的二氧化氮和 B装置中的水反应生成硝酸和一氧化氮,发生反应的化学方程式为3NO2+H2O 2HNO3+NO,硝酸和铜反应生成硝酸铜、一氧化氮和水,所以反应现象为溶液变蓝,铜片溶解,导管口有无色气泡冒出;通过 C装置中的过氧化钠吸收一氧化氮、二氧化碳,最后通过酸性
15、高锰酸钾溶液除去未反应的一氧化氮,防止污染空气。(3)检验亚硝酸钠的实验操作为:将生成物置于试管中,加入稀硫酸,若产生无色气体并在液面上方变为红棕色,则 D中产物有亚硝酸钠;或将生成物置于试管中,加入酸性 KMnO4溶液,若溶液紫色褪去,则 D中产物有亚硝酸钠。(4)a.生成碳酸钠的化学方程式为:2CO 2+2Na2O2 2Na2CO3+O2;为排除干扰,在 B、C 装置间增加 E装置,E中盛放的试剂应为碱石灰,用来吸收二氧化碳。b.为避免装置中的空气导致产品不纯,实验前需要打开弹簧夹通入氮气排净装置中的空气。(5)亚硝酸钠有毒,所以不能代替食盐食用,故 a错误;亚硝酸是弱酸,所以常温下 0.1 mol/L亚硝酸溶液的 pH1,故 b正确;依据溶液中电荷守恒分析,0.1 mol/L亚硝酸钠溶液中存在:c(Na +)+c(H+)=c(N )O-2+c(OH-),故 c正确;亚硝酸根离子水解使溶液显碱性,0.1 mol/L亚硝酸钠溶液中存在:c(Na +)c(N )O-2c(OH-)c(H+),故 d错误。
