1、1提升训练 22 综合实验方案的设计与评价1.向四支试管中分别加入少量不同的无色溶液,进行如下操作,结论正确的是( )操作 现象 结论A 滴加 BaCl2溶液 生成白色沉淀 原溶液中含有 S2-4B 滴加氯水和 CCl4,振荡、静置 下层溶液显紫色 原溶液中含有 I-C 用洁净铂丝蘸取溶液进行焰色反应 火焰呈黄色 原溶液中含有 Na+,无 K+D 滴加稀 NaOH 溶液,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口 试纸不变蓝 原溶液中无 N+42.如下图所示,利用海洋可提取很多重要的化工原料。下列有关说法正确的是( )A.第步中除去粗盐中的 S 、Ca 2+、Mg 2+、Fe 3+等杂质,加入的药品顺序为
2、 Na2CO3溶液NaOH 溶2-4液BaCl 2溶液过滤后加稀盐酸B.第步中工业上可采用石墨为阴极,铁为阳极,采用阳离子交换膜的电解装置C.第步中结晶出的 MgCl26H2O 可在空气中受热分解制无水 MgCl2D.在第步中溴元素被氧化,第步中既有溴元素被氧化也有溴元素被还原3.下列实验设计能完成或实验结论合理的是( )A.证明一瓶红棕色气体是溴蒸气还是二氧化氮,可用湿润的淀粉 KI 试纸检验,观察试纸颜色的变化B.铝热剂溶于足量稀盐酸,再滴加 KSCN 溶液,未出现血红色,铝热剂中一定不含氧化铁C.测氯水的 pH,可用玻璃棒蘸取氯水点在 pH 试纸上,待其变色后和标准比色卡比较D.用银镜反
3、应来检验淀粉水解产物中有无葡萄糖,应先向水解液中加入氢氧化钠溶液4.某研究小组通过实验探究 Cu 及其化合物的性质,操作正确且能达到目的的是( )A.将铜丝插入浓硫酸加热,反应后把水加入反应器中,观察硫酸铜溶液的颜色B.常温下,将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中,观察 CuCl2的生成C.金属钠放入硫酸铜溶液中可以置换出金属铜D.将表面有铜绿Cu 2(OH)2CO3的铜器放入稀盐酸中浸泡,除去铜绿5.下列实验装置正确的是( )26.下列实验操作能达到实验目的的是( )A.用长颈漏斗分离出乙酸与乙醇反应的产物B.用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的 NOC.配制氯化铁溶液时,将氯化铁溶解在较浓的盐
4、酸中再加水稀释D.将 Cl2与 HCl 混合气体通过饱和食盐水可得到纯净的 Cl27.分析硫铁矿中 FeS2的含量(不考虑杂质的反应,所加试剂均足量),某研究性小组设计了如下四种实验方案,不正确的是( )A.FeS2 溶液 沉淀 称重B.FeS2 溶液 沉淀 称重C.FeS2 溶液 沉淀 称重D.FeS2 溶液 溶液 用标准 KMnO4溶液滴定8.下列装置或操作能达到实验目的的是( )A. B. C. D.9.下列实验操作与预期实验目的或所得实验结论正确的是( )编号 实验操作 实验目的或结论A 在有镀层的铁片上,用刀刻一槽,在槽上滴入少量0.1 molL-1盐酸,2 h 后滴入 KSCN 溶
5、液,无红色出 可能是镀锡的马口铁片3现B 用洁净的铂丝蘸取某溶液进行焰色反应,火焰呈黄色 该溶液中一定含有 Na+,无 K+C 将 CH3CH2Br 与 NaOH 溶液混合加热,再滴加 AgNO3溶液,未产生浅黄色沉淀 CH3CH2Br 未发生水解D 将打磨过的铝片投到一定浓度的 CuCl2溶液中,出现气泡并有固体生成 Al 与 CuCl2溶液反应,生成了 H2和Cu(OH)210.用 4 种溶液进行实验,下表中“操作及现象”与“溶液”不符的是( )选项 操作及现象 溶液A 通入 SO2,溶液不变浑浊,再加氯水变浑浊 BaCl2溶液B 通入 CO2,溶液变浑浊,再加入品红溶液,红色褪去 Ca(
6、ClO)2溶液C 通入 SO2,溶液变浑浊,继续通 SO2至过量,浑浊消失,再加入足量NaOH 溶液,又变浑浊 Ca(OH)2溶液D 通入 NH4HCO3受热分解产生的气体,变浑浊,继续通入,浑浊消失 Ca(OH)2溶液11.下列装置所示的实验不能达到目的的是( )12.(2018暨阳联考)硫酸锰可用于饲料营养强氧化剂和媒染剂。其生产原材料软锰矿(MnO 2)、菱锰矿(MnCO 3)中常混有硫酸亚铁和硫酸镁等杂质,硫酸锰的生产工艺如下图所示:已知:(1)硫酸锰晶体和硫酸镁晶体的溶解度曲线如下图。4(2)离子完全沉淀时对应的 pH:Fe3+为 3.5,Fe2+为 9.5,Mn2+为 10.8,M
7、g2+为 11.6。下列判断正确的是( )A.试剂 A 应该选择 H2O2溶液,目的是将 Fe2+氧化为 Fe3+B.蒸发结晶时,温度应该略高于 60 C.操作包括蒸发、冷却、结晶、趁热过滤、洗涤等步骤,洗涤时可用稀硫酸作洗液D.试剂 A 应该选择氨水,目的是调节溶液的 pH13.氢氧化铜是一种常用试剂。例如,利用新制氢氧化铜验证醛类物质的还原性。.实验室制取氢氧化铜悬浊液的操作方法:在试管里加入 10%的氢氧化钠溶液 2 mL,滴入 2%的硫酸铜溶液 46 滴,振荡即成。这样操作的目的是 。 .下面是三个研究性学习小组分别从不同层面开展的研究性学习活动:(1)研究性学习小组甲:对教材实验结论
8、“乙醛与新制氢氧化铜反应生成的砖红色沉淀是 Cu2O”提出质疑,他们认为砖红色沉淀不一定是氧化亚铜。为了确定砖红色沉淀的成分,开展了如下研究:提出猜想: ; 查阅资料:氧化亚铜属于碱性氧化物;+1 价的铜离子在酸性条件下易发生自身氧化还原反应;在空气中灼烧氧化亚铜生成氧化铜。设计方案:方案 1:取该砖红色沉淀溶于足量的稀硝酸中,观察溶液颜色变化方案 2:取该砖红色沉淀溶于足量的稀硫酸中,观察是否有残渣方案 3:称取砖红色沉淀 a g,在空气中充分灼烧至完全变黑,并在干燥器里冷却,再称重,反复多次至固体恒重,称得质量为 b g,比较 a 与 b 的关系方案 4:取砖红色沉淀装入试管里,加入酸化的
9、硝酸银溶液,观察是否有银白色的银析出。你认为合理的方案是 ; (2)研究性学习小组乙针对小组甲的质疑,设计新的探究方案,装置如图所示。你认为要测定上述砖红色沉淀成分必须测定下列哪些物理量(只填序号): ; 通入氢气的体积;反应前,砖红色沉淀+硬质玻璃管的总质量;完全反应后砖红色固体+硬质玻璃管的总质量;实验前,干燥管的质量;硬质玻璃管的质量;锌粒的质量;稀硫酸中含溶质的量;实验后,干燥管的质量5(3)研究性学习小组丙上网查阅新闻得知,“2005 年诺贝尔化学奖授予了三位研究绿色化学的科学家”。绿色化学强调对环境友好,实现零排放。“变废为宝”符合绿色化学要求。他们收集上述砖红色沉淀制备化学试剂蓝
10、矾。请你帮助他们设计一个简单且符合绿色化学要求的实验方案: 。 14.氯化铜晶体(CuCl 2xH2O)是重要的化工原料,可用作反应的催化剂、消毒剂等。用孔雀石主要含 Cu2(OH)2CO3,还含少量 Fe、Si 的化合物制备氯化铜晶体,方案如下:已知:.Cu(OH) 2、CuO 开始分解的温度分别为 80 和 900 。.有关金属离子从开始沉淀到沉淀完全时溶液的 pH 如下表所示:金属离子 开始沉淀的 pH 沉淀完全的 pHFe3+ 2.7 3.7Cu2+ 5.2 6.4Fe2+ 7.6 9.6(1)若溶液 A 中含有的金属离子有 Cu2+、Fe 2+、Fe 3+,则试剂最好为 (填字母)。
11、 a.(NH4)2S 溶液 b.H2O2溶液c.NaClO 溶液 d.Cl2(2)加试剂的目的是 , 由溶液 C 获得 CuCl2xH2O,需要经过加热浓缩、 、过滤等操作。 (3)为了测定制得的氯化铜晶体(CuCl 2xH2O)中的 x 值,有如下两种实验方案:方案一:称取 a g 晶体灼烧至质量不再减轻为止,冷却、称量所得无水 CuCl2的质量为 b g。方案二:称取 a g 晶体,加入足量氢氧化钠溶液,过滤、洗涤、加热沉淀(控制温度约为 120 )至质量不再减轻为止,称量所得固体的质量为 b g。则上述两种实验方案中,不合理的是 ,原因是 。 依据合理方案计算得 x= (用含 a、 b
12、的代数式表示)。 15.草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其 K1=5.410-2,K2=5.410-5。草酸的钠盐和钾盐易溶于水,而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H 2C2O42H2O)无色,熔点为 101 ,易溶于水,受热脱水、升华,170 以上分解。回答下列问题:6(1)甲组同学按照如图所示的装置,通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置 C 中可观察到的现象是 ,由此可知草酸晶体分解的产物中有 。装置 B 的主要作用是 。 (2)乙组同学认为草酸晶体分解的产物中还有 CO,为进行验证,选用甲组实验中的装置 A、B 和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。乙组同学的实验装置中,依次连接的
13、合理顺序为 A、B、 。装置 H 反应管中盛有的物质是 。 能证明草酸晶体分解产物中有 CO 的现象是 。 (3)设计实验证明:草酸的酸性比碳酸的强: 。 草酸为二元酸: 。 参考答案提升训练 22 综合实验方案的设计与评价1.B A 项,滴加 BaCl2溶液生成白色沉淀,原溶液中可能含有 S 、C 、S 、Ag +,2-4 2-3 2-3错误;B 项,加氯水能产生 I2,则原溶液中一定含有 I-,正确;C 项,焰色反应呈黄色,只能说明原溶液中含有 Na+,无法说明有没有 K+,错误,D 项,由于氨气极易溶于水,滴加稀 NaOH 溶液,产生的少量氨气溶于水,没有 NH3逸出,但不代表无 N ,
14、错误。+42.D A 项,未考虑到过量 Ba2+的处理;B 项,铁作阳极,在电解时铁会放电,最终得不到氯气和NaOH;C 项,MgCl 26H2O 受热水解产生 Mg(OH)2和 HCl,HCl 易挥发,无法得到无水 MgCl2固体。3.D A 项,溴蒸气和二氧化氮都能使湿润的淀粉 KI 试纸变蓝,错误;B 项,若铝热剂中含有少量氧化铁和大量铝粉,在加入足量稀盐酸时,生成的 Fe3+被铝粉还原为 Fe2+,滴加 KSCN 溶液也不出现血7红色,错误;C 项,氯水可将 pH 试纸漂白,错误;D 项,先加入氢氧化钠溶液的目的是中和作催化剂的稀硫酸,且银镜反应需在碱性条件下发生,正确。4.D 铜丝与
15、浓硫酸加热可生成硫酸铜,再把反应后的混合物加入水中形成硫酸铜溶液,而不能把水加入反应混合物中,防止剩余的浓硫酸稀释时溅出而易发生安全事故,故 A 错误;常温下,铜与氯气不反应,因此观察不到现象,故 B 错误;将 Na 放入硫酸铜溶液中,Na 先和水反应生成 NaOH,生成的 NaOH 再和硫酸铜发生复分解反应生成 Na2SO4和 Cu(OH)2沉淀,所以钠不能置换出 Cu,故 C 错误;Cu2(OH)2CO3能溶于稀盐酸,Cu 和稀盐酸不反应,所以能用稀盐酸除去铜绿,故 D 正确。5.B A 项,二氧化氮能够与水反应,不能采用排水集气法收集二氧化氮,错误;B 项,氯化铵和氢氧化钙混合加热生成氨
16、气,氨气的密度比空气的小,可以采用向下排空气法收集氨气,正确;C 项,浓硫酸与乙醇加热时会产生二氧化硫等气体,二氧化硫也能使溴水褪色,错误;D 项,收集乙酸乙酯的导气管不能插入饱和 Na2CO3溶液中,容易产生倒吸现象,错误;故选 A。6.C 乙酸与乙醇反应的产物为乙酸乙酯,与乙酸、乙醇混溶,A 项错误;NO 易与空气中的 O2反应且密度与空气接近,不能用排空气法收集,B 项错误;将 Cl2与 HCl 混合气体通过饱和食盐水可除去 HCl 气体,但又混入水蒸气,D 项错误。7.D D 项中因加入了还原剂铁粉,且铁粉在过量的酸性环境中也能溶解,故最后滴定时无法确定铁的来源。8.B 碘易升华,不能
17、用蒸发的方法从碘水中得到碘单质,应用萃取法,错;NO 与空气中的氧气反应,故不能用排空气法收集 NO,错;通过观察红墨水液面高低来验证空气参与反应,可行;通过观察甲、乙两管液面高度差是否变化来检验装置气密性,可行。9.D 选项 A 中,铁与盐酸反应生成二价铁,故不论镀锌还是镀锡,遇硫氰化钾都无现象;焰色反应显黄色,说明一定含有钠元素,可能含有钾元素,选项 B 错误;选项 C 中水解后应加酸中和,错误;氯化铜溶液水解显酸性,铝和酸反应,放出氢气,促进水解,生成氢氧化铜沉淀,选项 D 正确。10.D A 项,BaCl 2溶液中通入 SO2不发生反应,但再加入氯水时,溶液中的 H2SO3被氧化成 H
18、2SO4,S与 Ba2+反应生成白色沉淀;B 项,Ca(ClO) 2溶液中通入 CO2生成 CaCO3沉淀和 HClO,溶液变浑浊,2-4再加品红溶液,品红被 HClO 氧化而褪色;C 项,Ca(OH) 2溶液中通入 SO2溶液变浑浊,继续通 SO2至过量,CaSO 3转化成可溶的 Ca(HSO3)2,浑浊消失,再加入足量 NaOH 溶液时又生成 CaSO3沉淀,又变浑浊;D 项,NH 4HCO3受热分解产生 CO2、H 2O、NH 3,其物质的量之比为 111,将混合气体通入 Ca(OH)2溶液中产生浑浊,当通入过量混合气体时,浑浊不消失。11.A A 选项,长颈漏斗尖端应该插入液面以下,错
19、误;B 选项,Na 与水反应放出热量,使大试管中的气体膨胀,红墨水左低右高,正确;C 选项,高锰酸钾与浓盐酸反应生成 Cl2,Cl2通入 Na2S 溶液后生成硫单质,溶液变浑浊,正确;D 选项,NH 4Cl 分解生成 NH3和 HCl,遇冷发生反应:NH3+HCl NH4Cl,NH4Cl 附着在烧瓶上 ,正确。12.B 二氧化锰具有强氧化性,可以将 Fe2+氧化为 Fe3+,试剂 A 应起到调节 pH 的作用,使铁离子水解生成沉淀而除去,因二氧化锰具有强氧化性,无需加入过氧化氢,故 A 错误;温度高于 60 ,晶体溶解度减小,故蒸发结晶时,温度应该略高于 60 ,有利于蒸发结晶,故 B 正确;
20、操作用于分离硫酸锰和硫酸镁,包括蒸发、冷却、结晶、趁热过滤、洗涤等步骤,因硫酸锰晶体易溶于水,不能用稀硫酸洗涤,故 C 错误;A 不能是氨水,否则金属离子都生成沉淀,故 D 错误;故选 B。813.答案: .确保氢氧化钠过量,氢氧化铜呈悬浊状.(1)砖红色沉淀可能是铜或铜与氧化亚铜的混合物(或砖红色固体中可能含有铜) 方案 3(2)(3)在空气中充分灼烧该砖红色固体至全部转化成氧化铜,加入足量稀硫酸溶解,蒸发、结晶、过滤、洗涤,用滤纸吸干或通入惰性气体带走水分解析: (1)实验室配制新制氢氧化铜时要保证溶液呈碱性,所以氢氧化钠应过量。至于乙醛与新制氢氧化铜反应生成的砖红色沉淀,可能是铜或铜与氧
21、化亚铜的混合物,只要含有铜即可。方案1 中稀硝酸有较强的氧化性,都可以溶解产生 Cu2+,方案 2 中加稀硫酸,沉淀是铜,不溶解,有固体,如果是铜和 Cu2O 也一样会有固体残渣,即使全部是 Cu2O 也会产生 Cu,所以一定有残渣。只有方案 3,根据固体增重测定,方案合理可行。(3)蓝矾的制备过程中要注意原料的充分利用,所以先要在空气中充分氧化,再和稀硫酸反应,原料利用率达到最大。14.答案: (1)bd (2)调节溶液的 pH 在 3.75.2,使 Fe3+全部转化为 Fe(OH)3沉淀 冷却结晶(3)方案一 晶体加热时会部分水解 80-13518解析: 根据已知信息提供的金属离子沉淀时的
22、溶液 pH,要将 Cu2+从溶液 A 中分离出来,需要将 Fe2+氧化成 Fe3+,并控制溶液的 pH 在 3.75.2。(1)试剂为将 Fe2+氧化成 Fe3+的试剂,可以选择H2O2、Cl 2,因为二者的还原产物分别为 H2O、Cl -,均不会引入杂质。(2)试剂的目的是调节溶液的pH,使 Fe3+沉淀出来,从而得到 CuCl2溶液。由 CuCl2溶液获得 CuCl2xH2O,需要经过加热浓缩、冷却结晶、过滤等操作。(3)方案一不合理,因为 CuCl2晶体加热时会部分水解,得到的不是纯净的CuCl2。根据方案二的原理, a g CuCl2xH2O 经过系列反应最终得到 b g CuO,则
23、CuCl2的物质的量为 mol,H2O 的物质的量为 mol,则 1 x= ,解得 x=80 - 8013518 80- 8013518。80-1351815.答案: (1)有气泡逸出,澄清石灰水变浑浊 CO 2 冷凝(水蒸气、草酸等),防止草酸进入装置 C 反应生成沉淀,干扰 CO2的检验(2)F、D、G、H、D、I CuO(氧化铜)前面澄清石灰水无现象,H 中黑色粉末变红色,其后的 D 中澄清石灰水变浑浊(3)向盛有少量 NaHCO3的试管里滴加草酸溶液,有气泡产生 用 NaOH 标准溶液滴定草酸,消耗 NaOH 的物质的量为草酸的 2 倍解析: (1)装置 C 中澄清石灰水的作用是检验是
24、否有 CO2气体生成,若有 CO2气体生成,澄清石灰水变浑浊。装置 B 中冰水的作用是降低温度,使生成的水和草酸(题给信息:受热脱水、升华)冷凝。若草酸进入装置 C,会生成草酸钙沉淀,干扰 CO2的检验。(2)检验 CO 可通过检验 CO 还原黑色的 CuO 生成的 CO2进行。因为分解产物中有 CO2,所以先要除去 CO2,可用浓 NaOH 溶液吸收 CO2,并用澄清石灰水检验 CO2是否除尽,再用无水氯化钙干燥 CO,然后通过加热的 CuO,再用澄清石灰水检验生成的 CO2气体,没有反应掉的 CO 可用排水法收集。若前面澄清石灰水无现象,H 中黑色的 CuO 变9红色,后面的澄清石灰水变浑浊,说明草酸晶体分解产物中有 CO。(3)证明草酸的酸性比碳酸的强,可以利用溶液中较强酸制较弱酸的原理,将草酸与 NaHCO3溶液混合,看是否有气体产生。证明草酸是二元酸,可以利用酸碱中和滴定原理,若消耗 NaOH 的物质的量是草酸的 2 倍,即可证明草酸是二元酸。
