2022年高考化学二轮复习讲义第3讲 化学实验方案的设计及评价（作业）

训练(四十九)　化学实验方案的设计及评价1．(2020·山东烟台二模)下列实验操作能达到实验目的的是(　　)实验目的实验操作A制备Fe(OH)3胶体将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中B由MgCl2溶液制备无水MgCl2将MgCl2溶液加热蒸干C除去Cu粉中混有的CuO加入稀硝酸溶解，过滤、洗涤、干燥D比较水与乙醇中羟基氢的活泼性分别将少量钠投入盛有水和乙醇的烧杯中D　[NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中生成Fe(OH)3沉淀，而Fe(OH)3胶体的制备是向沸水中滴入饱和氯化铁溶液，加热至溶液出现红褐色，A错误；氯化镁是强酸弱碱盐，MgCl2水解产生的HCl易挥发，将MgCl2溶液加热蒸干生成Mg(OH)2，故由MgCl2溶液制备无水MgCl2要在HCl气流中加热蒸干，B错误；铜与稀硝酸反应，应该用稀盐酸或稀硫酸除去Cu粉中混有的CuO，C错误；分别将少量钠投入盛有水和乙醇的烧杯中，利用反应的现象：反应剧烈的是水，反应平缓的是乙醇，可比较水和乙醇中羟基氢的活泼性，D正确。]2．(2021·福建检测)下列有关实验的操作正确的是(　　)实验操作A配制稀硫酸先将浓硫酸加入烧杯中，后倒入蒸馏水B排水法收集KMnO4分解产生的O2先熄灭酒精灯，后移出导管C浓盐酸与MnO2反应制备纯净Cl2气体产物先通过浓硫酸，后通过饱和食盐水DCCl4萃取碘水中的I2先从分液漏斗下口放出有机层，后从上口倒出水层D　[配制稀硫酸时应将浓硫酸沿烧杯内壁倒入水中，并用玻璃棒不断搅拌，否则由于浓硫酸溶解时放出大量的热，容易引起酸液飞溅伤人，A错误；应先移出导管，后熄灭酒精灯，否则会引起倒吸而使试管炸裂，B错误；操作时应先将气体产物通过饱和食盐水除去HCl，然后通过浓硫酸除去水，否则在通过饱和食盐水时又引入水蒸气，C错误；萃取分液时下层液体从下口放出，上层液体从上口倒出，D正确。]3．(2019·全国卷Ⅲ)下列实验不能达到目的的是(　　)10 选项目的实验A.制取较高浓度的次氯酸溶液将Cl2通入碳酸钠溶液中B.加快氧气的生成速率在过氧化氢溶液中加入少量MnO2C．除去乙酸乙酯中的少量乙酸加入饱和碳酸钠溶液洗涤、分液D．制备少量二氧化硫气体向饱和亚硫酸钠溶液中滴加浓硫酸A　[A错：将Cl2通入碳酸钠溶液中发生反应：Cl2＋2Na2CO3＋H2O===NaCl＋NaClO＋2NaHCO3，不能制取较高浓度的次氯酸溶液。B对：在过氧化氢溶液中加入少量二氧化锰作催化剂，可加快氧气的生成速率。C对：加入饱和碳酸钠溶液可以中和乙酸，降低乙酸乙酯在水中的溶解度，便于析出。D对：向饱和亚硫酸钠溶液中滴加浓硫酸，应用强酸制弱酸的原理，可以制备二氧化硫气体。]4．(2021·山东淄博检测)已知：①＋HNO3＋H2O　ΔH＜0；②硝基苯沸点210.9℃，蒸馏时选用空气冷凝管，下列制取硝基苯的操作或装置(部分夹持仪器略去)，正确的是(　　)A　[硝基苯的密度大于水的密度，且不溶于水，分层后水在上层，硝基苯在下层，可采用分液漏斗进行分液，A正确；浓硝酸中还含大量水，配制混酸时，要将密度大的浓硫酸注入密度小的浓硝酸中，便于充分混合，B错误；水浴加热制备硝基苯，温度计要测量烧杯中水的温度，要加入稍多量水，试管不能接触烧杯底部，C错误；蒸馏提纯粗硝基苯时，温度计的水银球要放在蒸馏烧瓶的支管口处，且锥形瓶不能用塞子密封，D错误。]5．(2021·江西吉安检测)对分别盛有不同无色溶液的①②③④四支试管进行如下操作。现象和结论对应正确的是(　　)10 选项操作现象结论A向①中滴加NaOH溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口试纸变蓝原溶液中有NHB向②中滴入NaHCO3溶液有白色沉淀生成原溶液中有AlOC向③中先滴加BaCl2溶液，再滴加HCl溶液生成白色沉淀原溶液中有SOD向④中滴加氯水和CCl4，振荡，静置下层溶液呈橙色原溶液中有I－A　[滴加NaOH溶液，加热，石蕊的红色石蕊试纸变蓝，说明反应产生NH3，则原溶液中有NH，A正确；滴入NaHCO3溶液，有白色沉淀生成，该沉淀可能是Al(OH)3、BaCO3、CaCO3等，不能确定原溶液中是否含AlO，B错误；先滴加BaCl2溶液，后滴加HCl溶液，生成白色沉淀，该沉淀可能是BaSO4或AgCl，则原溶液中可能含有SO或Ag＋，C错误；滴加氯水和CCl4，振荡，静置，下层溶液呈橙色，则原溶液中有Br－，D错误。]6．(2019·江苏卷)室温下进行下列实验，根据实验操作和现象所得到的结论正确的是(　　)选项实验操作和现象结论A向X溶液中滴加几滴新制氯水，振荡，再加入少量KSCN溶液，溶液变为红色X溶液中一定含有Fe2＋B向浓度均为0.05mol·L－1的NaI、NaCl混合溶液中滴加少量AgNO3溶液，有黄色沉淀生成Ksp(AgI)＞Ksp(AgCl)C向3mLKI溶液中滴加几滴溴水，振荡，再滴加1mL淀粉溶液，溶液显蓝色Br2的氧化性比I2的强D用pH试纸测得：CH3COONa溶液的pH约为9，NaNO2溶液的pH约为8HNO2电离出H＋的能力比CH3COOH的强C　[向X溶液中滴加几滴新制氯水，振荡，再加入少量KSCN溶液，溶液变为红色，溶液中可能含有Fe3＋而不含Fe2＋，A错误；向相同浓度的NaI、NaCl混合溶液中滴加少量AgNO3溶液，有黄色沉淀生成，说明Ksp(AgI)＜Ksp(AgCl)，B错误。滴加淀粉溶液，10 溶液显蓝色，说明发生反应2I－＋Br2===I2＋2Br－，根据氧化还原规律可判断，氧化性Br2＞I2，C正确；CH3COONa溶液与NaNO2溶液的浓度、温度不确定，故不能由盐溶液的pH大小判断对应弱酸的酸性强弱，D错误。]7．(2021·云、贵等四省第一次联考)下列实验过程、现象、结论均正确的是(　　)A．加热盛有少量NH4HCO3固体的试管，并在试管口放置湿润的红色石蕊试纸，石蕊试纸变蓝，说明NH4HCO3显碱性B．用洁净的玻璃棒蘸取少量溶液进行焰色反应，火焰为黄色，说明该溶液中一定含有Na＋C．向等物质的量浓度的FeCl3和AlCl3的混合溶液中滴加少量NaOH溶液，先出现红褐色沉淀，说明相同温度下，Ksp[Fe(OH)3]＜Ksp[Al(OH)3]D．向蔗糖溶液中加入稀H2SO4，加热几分钟，冷却后加入新制的Cu(OH)2悬浊液，加热后没有砖红色沉淀生成，说明蔗糖还未水解C　[碳酸氢铵受热分解：NH4HCO3NH3↑＋CO2↑＋H2O，氨气使湿润的红色石蕊试纸变蓝，不能说明NH4HCO3显碱性，A项错误；玻璃成分中有硅酸钠，灼烧也会使火焰变黄色，故不能确定溶液中一定含有Na＋，B项错误：Fe(OH)3和Al(OH)3的类型相同，溶度积小的先沉淀，C项正确；向蔗糖溶液中加入稀H2SO4，加热几分钟，冷却后直接加入新制的Cu(OH)2悬浊液，加热后没有砖红色沉淀生成，是因为H2SO4与Cu(OH)2发生反应，无法说明蔗糖还未水解，D项错误。]8．(2021·山东日照校际联考)下列由实验操作和现象所得出的结论正确的是(　　)选项实验操作实验现象结论A向Na2SO3试样中滴入盐酸酸化的Ba(NO3)2溶液产生白色沉淀原Na2SO3试样氧化变质B将乙醇和浓硫酸混合加热至170℃产生的气体通入酸性KMnO4溶液紫红色褪去使溶液褪色的是乙烯C将稀硫酸与NaHCO3混合产生的气体通入硅酸钠溶液溶液变浑浊酸性：碳酸>硅酸D将炽热的木炭与浓硝酸混合所得气体通入澄清石灰水中澄清石灰水不变浑浊碳的氧化产物不是CO210 C　[Na2SO3试样中滴入盐酸酸化的Ba(NO3)2溶液，产生白色沉淀，该沉淀为BaSO4，可能是NO(H＋)将SO氧化为SO，不能判断Na2SO3是否变质，A错误；产生的气体通入酸性KMnO4溶液，紫红色褪去，可能是乙烯或挥发出的乙醇将MnO还原为Mn2＋引起，B错误；稀硫酸与NaHCO3混合产生的气体是CO2，通入硅酸钠溶液，溶液变浑浊，则析出H2SiO3沉淀，则酸性：碳酸>硅酸，C正确；将炽热的木炭与浓硝酸混合所得气体是NO2和CO2混合气体，通入澄清石灰水中，NO2与H2O反应生成HNO3，由于HNO3的酸性强于H2CO3，则溶液不变浑浊，D错误。]9．(2021·山西运城调研)利用下列装置进行实验能达到实验目的是(　　)A．利用甲装置制备少量O2B．利用乙装置制备无水氯化铁C．利用丙装置提纯粗碘D．利用丁装置在铁上镀铜C　[Na2O2易溶于水，不能放在隔板上，无法控制反应速率，A错误；加热，促进了氯化铁的水解，得不到无水氯化铁，B错误；碘受热易升华，利用升华－凝华的方法可以提纯粗碘，C正确；在铁上镀铜，铁作阴极，与电源的负极相连，铜作阳极，与电源的正极相连，D错误。]10．(2019·上海卷)某实验小组同学为了探究铜与浓硫酸的反应，进行了一系列实验。在反应过程中会发生一些副反应，生成不溶于水和酸的CuS、Cu2S。(1)处于安全和绿色化学考虑，在制取硫酸铜时，可选用下列的物质是________。10 a．Cu　b．CuO　c．CuS　d．CuSO4·Cu(OH)2·H2O(2)装置a的作用是____________________。反应过程中，因为浓硫酸的吸水作用，烧瓶中出现白色固体物质，如何简便检验反应后圆底烧瓶里有Cu2＋存在？________________________________________________________________________。(3)在实际反应中，由于条件控制不好，容易产生CuS和Cu2S固体：2CuSCu2S＋S。已知样品质量为ag，得到Cu2S是bg，则样品中CuS质量分数是____________。如果Cu2S高温下转化为Cu，则实验测得的值会______(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。(4)根据以上信息，说明铜与浓硫酸反应需要控制哪些条件？________________________________________________________________________。解析　(1)铜和浓硫酸加热时反应才会制取硫酸铜，同时生成的二氧化硫是大气污染物，故不选a；氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水，无污染物产生，故可选b；CuS不溶于酸要想制备硫酸铜需先和氧气作用生成氧化铜和二氧化硫，氧化铜再和稀硫酸作用生成硫酸铜，在过程中产生的二氧化硫是大气污染物，且操作复杂，故不选c；CuSO4·Cu(OH)2·H2O只需要和稀硫酸反应可制取硫酸铜，并没有有害物产生，故可选d。(2)二氧化硫易溶解于氢氧化钠溶液，吸收时容易倒吸，故装置a的作用是防止倒吸；要检验Cu2＋的存在，可将反应后的溶液沿烧杯壁缓缓倒入水中并不断搅拌，若溶液变蓝，则有Cu2＋存在。(3)设样品中CuS为xg，Cu2S为yg，根据质量守恒有x＋y＝a，根据铜原子守恒有(x/96＋2y/160)/2＝b/160。两个方程联立，可解得x＝6a－6b。所以样品中CuS的质量分数为（6a－6b）/a，若Cu2S在高温下会转化为Cu，则测得加热后固体的质量b偏小，故CuS的质量分数偏大。(4)根据以上分析可知，铜与浓硫酸反应需要控制温度不能过高，加热时间不宜太长。答案　(1)bd　(2)防倒吸　将反应后的溶液沿烧杯壁缓缓倒入水中，若溶液变蓝，则有Cu2＋存在(3)（6a－6b）/a　偏大　(4)温度不宜过高，时间不宜过长11．(2021·辽宁抚顺联考)硫酰氯(SO2Cl2)是一种重要的化工试剂，实验室合成硫酰氯的实验装置如下图所示：10 已知：①SO2(g)＋Cl2(g)SO2Cl2(l)　ΔH＝－97.3kJ/mol；②硫酰氯通常条件下为无色液体，熔点为－54.1℃，沸点为69.1℃，在潮湿空气中“发烟”；100℃以上开始分解，生成二氧化硫和氯气，长期放置也会发生分解。回答下列问题：(1)装置甲为储气装置，用于提供氯气，则仪器A中盛放的试剂为________________________________________________________________________。装置丙中活性炭的作用是__________。(2)在上图方框内画出所缺装置，并注明相关试剂的名称。(3)氯磺酸(ClSO3H)加热分解，也能制得硫酰氯与另外一种物质，该反应的化学方程式为____________________________________________________________，分离产物的方法是(填字母)___________________________________________________________________。A．重结晶　　B．过滤　　　C．蒸馏　　　D．萃取(4)为提高本实验中硫酰氯的产率，在实验操作中需要注意的事项有________(填序号)。①先通冷凝水，再通气　②控制气流速率，宜慢不宜快③若三颈烧瓶发烫，可适当降温　④加热三颈烧瓶(5)在无活性炭存在的条件下SO2与Cl2也可发生反应，现将SO2、Cl2按照一定比例通入水中，请设计一个简单实验方案验证二者是否恰好完全反应：________________________________________________________________________________________________________________________________________________(简要描述实验步骤、现象和结论)。仪器自选，供选择试剂：滴加酚酞的氢氧化钠溶液、碘化钾溶液、淀粉溶液、品红溶液。解析　(1)根据题意，装置甲为储气装置，用于提供氯气，仪器A用于将氯气由甲装置排入乙装置，所以氯气在仪器A中盛放的试剂中溶解度要小，以减少损失，10 则仪器A中盛放的试剂为饱和食盐水；根据化学反应SO2(g)＋Cl2(g)SO2Cl2(l)，从实验装置丙中可以看出，活性炭没参加反应，只能是作催化剂。(2)因为硫酰氯在潮湿空气中“发烟”，所以制备硫酰氯的氯气必须是干燥的，则乙装置为干燥装置，应用浓硫酸干燥氯气。(3)根据题意，ClSO3H→SO2Cl2，ClSO3H的系数为2，根据反应前后原子个数守恒，差2个H、1个S、4个O，即H2SO4，所以反应的化学方程式为2ClSO3HSO2Cl2＋H2SO4，SO2Cl2为液体，沸点比较低，H2SO4为液体，沸点较高，它们不分层，可以利用沸点不同进行蒸馏分离，答案选C。(4)Cl2具有氧化性，SO2以还原性为主，SO2＋Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl，提高产率可以采取措施：控制气流速率，宜慢不宜快；若三颈烧瓶发烫，可适当降温；先通冷凝水，冷凝回流副产物和产品，再进行实验，答案选①②③。(5)SO2和Cl2恰好反应生成硫酸和盐酸，若SO2或Cl2剩余，SO2和氯气均能使品红溶液褪色，所以取少量反应后的溶液于试管中，滴加品红溶液振荡，若溶液褪色，则二者未恰好完全反应；若不褪色，则二者恰好完全反应。答案　(1)饱和食盐水　催化剂　(2)(浓硫酸)(3)2ClSO3HSO2Cl2＋H2SO4　C　(4)①②③(5)取少量反应后的溶液于试管中，滴加品红溶液振荡，若溶液褪色，则二者未恰好完全反应；若不褪色，则二者恰好完全反应12．(2021·安徽蚌埠第一次质检)亚硝酰氯(ClNO)是有机物合成中的重要试剂，可由NO与Cl2在常温常压下反应得到。ClNO部分性质如下：黄色气体，熔点：－59.6℃，沸点：－6.4℃，遇水易水解。已知：HNO2既有氧化性又有还原性；AgNO2微溶于水，能溶于硝酸：AgNO2＋HNO3===AgNO3＋HNO2。(1)利用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ装置制备原料气NO和Cl2：10 ①写出利用装置Ⅰ制备氯气的离子反应方程式：_______________________________________________________________________________________________________。②利用上述装置制备NO时，Ⅱ中盛装物质为________(写化学式)。(2)利用以下装置在常温常压下制备ClNO：①装置连接顺序为a→_________________________________________________(按气流自左向右方向，用小写字母表示)。②为使NO和Cl2恰好完全反应生成ClNO，理论上通入NO和Cl2两种气体的流速比为________。③装置Ⅸ的作用是______________________________________________________。④装置Ⅷ吸收尾气时，有同学认为尾气中的某种气体不能完全被吸收，为了充分吸收尾气，可将尾气与________(气体)同时通入NaOH溶液中。⑤王水是浓盐酸和浓硝酸的混酸，一定条件下混酸可生成ClNO和Cl2，该反应的化学方程式为_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。⑥设计验证ClNO与H2O完全反应后的溶液中存在Cl－和HNO2的实验步骤：取少量反应后的溶液于试管中，_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(限选试剂如下：AgNO3溶液，稀硝酸，KMnO4溶液)解析　(1)①二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水，其反应的离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。②用I制取NO，则反应物应该是铜和稀硝酸，因为硝酸具有挥发性，10 所以得到的NO中含有硝酸蒸汽，Ⅱ中盛放物质应该能够吸收硝酸，所以Ⅱ中可以盛放H2O。(2)①将氯气和NO通过装置Ⅳ、V除可进一步干燥NO、Cl2外，还可以根据气泡逸出情况控制气体流速，在装置Ⅵ中发生反应，在装置Ⅸ中用冰盐冷凝收集NOCl，氯气、NO以及NOCl均不能排放到空气中，用装置Ⅷ中的氢氧化钠溶液吸收，由于NOCl遇水易水解，故在收集装置和尾气处理装置之间需加一个干燥装置Ⅶ，所以装置连接顺序为a→e→f→c→b→d(或a→f→e→c→b→d)。②根据Cl2和NO反应的化学方程式Cl2＋2NO===2NOCl，可知为使NO和Cl2恰好完全反应二者的流速之比应等于其计量数之比即可，则理论上通入NO和Cl2两种气体的流速比为2∶1；③通过①的分析可知，装置Ⅸ的作用是冷凝亚硝酰氯，便于收集。④NO不易溶于水也不能被NaOH溶液反应，所以NO不能被完全吸收，NO应和适量的O2同时通入NaOH溶液中。⑤根据反应物、生成物和反应条件可知其反应化学方程式为HNO3(浓)＋3HCl(浓)ClNO↑＋Cl2↑＋2H2O。⑥氯离子能和硝酸银溶液反应生成AgCl白色沉淀，所以可以用硝酸酸化的硝酸银溶液检验氯离子，亚硝酸具有还原性，能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以其检验方法为：取少量反应后的溶液于试管中，依次滴加足量的AgNO3溶液和稀硝酸，充分振荡、静置，有白色沉淀生成；另取静置后上层清液少许于另一支试管中，滴加KMnO4溶液，溶液紫色褪去。答案　(1)①MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O　②H2O(2)①e→f→c→b→d(或f→e→c→b→d)　②2∶1　③冷凝亚硝酰氯，便于收集④O2　⑤HNO3(浓)＋3HCl(浓)ClNO↑＋Cl2↑＋2H2O　⑥依次滴加足量的AgNO3溶液和稀硝酸，充分振荡、静置，有白色沉淀生成；另取静置后上层清液少许于另一支试管中，滴加KMnO4溶液，溶液紫色褪去10