1、专题十五 实验方案的设计与评价1下列实验装置不能达到实验目的的是（）【答案】D【解析】A.在大试管中存有一定量的空气，若Na与水的反应是放热反应，放出的热量使空气膨胀，导致U形管中的红墨水左面液面下降，右面液面上升，形成一定的压强差，能够达到预期的实验目的，正确；B.当挤压胶头滴管后，NaOH溶液与CO2发生反应，使烧瓶中的气体压强减小，烧杯中的NaOH溶液沿导气管进入烧杯，继续溶解、反应，使烧瓶持续不断产生压强差，因此可以做喷泉实验，正确；C.进行焰色反应可以用光洁无锈的铁丝或铂丝蘸待测溶液，然后在酒精灯的火焰上灼烧，若观察到火焰呈黄色，就证明在纯碱中含有钠元素，可以达到预期的实验目的，正确
2、；D.若比较Na2CO3、NaHCO3的热稳定性，应该把NaHCO3放在内管，把Na2CO3放在外观，若观察到与内管连接的澄清石灰水先变浑浊，就证明稳定性Na2CO3NaHCO3,否则由于玻璃的导热性差，观察到与外管连接的澄清石灰水先变浑浊，不能证明该结论，错误。2下列实验结论正确的是（）选项实验操作现象结论A取待测液先进行焰色反应，再加足量稀盐酸，将产生气体通入品红溶液火焰呈黄色，品红溶液褪色原溶液一定是亚硫酸钠溶液B向浓醋酸溶液中加入少量碳酸钠溶液，将产生气体通入苯酚钠溶液苯酚钠溶液中出现白色浑浊说明酸性：醋酸碳酸苯酚C常温下向足量浓度较大的硫酸和稀硫酸中，分别加入相同质量、相同体积的铁片
3、相同时间两者产生H2速率不同来反应物的浓度越大,反应速率越快D相同的铝片分别与同温同体积，且c(H+)=1 molL1的盐酸、硫酸反应铝与盐酸反应产生气泡较快可能是Cl对该反应起到促进作用【答案】C【解析】A.溶液的焰色反应呈黄色，说明含有钠元素，与盐酸反应产生的气体通入品红溶液中品红溶液褪色说明有该气体含有SO2，则待测物质可能是亚硫酸氢盐，也可能是亚硫酸钠溶液。错误；B.醋酸易挥发，则生成的CO2中含有醋酸，醋酸也能与苯酚钠反应生成苯酚，所以不能比较碳酸和苯酚的酸性，错误；C.常温下铁在浓硫酸中会发生钝化现象，因此不能比较反应速率大小，错误；D.反应中铝和氢离子浓度均是完全相同的，不同的是
4、酸根，因此如果铝与盐酸反应产生气泡较快，则可能是Cl对该反应起到促进作用，正确。3下列实验设计能够成功的是（）A检验亚硫酸钠试样是否变质：试样白色沉淀沉淀不溶解说明试样已变质B除去粗盐中含有的硫酸钙杂质粗盐精盐C检验某溶液中是否含有Fe2+试样溶液颜色无变化溶液变红色溶液中含有Fe2+D证明酸性条件H2O2的氧化性比I2强：NaI溶液溶液变紫色氧化性：H2O2I2【答案】C【解析】A、亚硫酸钠变质是指被氧气氧化成硫酸根离子，试样溶解后加入硝酸钡再加盐酸，相当于引入硝酸，硝酸能将亚硫酸钠氧化成硫酸钠，进而产生硫酸钡白色沉淀，所以不能确定是否变质，错误，不选A、B、除去粗盐的硫酸钙杂质，加入足量的
5、碳酸钠后再加入足量的氯化钡，因为钡离子新的杂质，错误，不选B；C、试样中加入硫氰化钾，不变色，说明没有铁离子，再加入氯水，溶液变红，说明反应生成了铁离子，原溶液中肯定有亚铁离子，正确，选C；D、过程中加入硝酸强氧化剂，不能证明是过氧化氢做氧化剂，不选D。4用右图所示装置进行下列实验，将中溶液滴入中，预测的现象与实际相符的是（）选项中物质中物质预测中的现象A稀盐酸碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液立即产生气泡B草酸溶液高锰酸钾酸性溶液溶液逐渐褪色C氯化铝溶液浓氢氧化钠溶液产生大量白色沉淀D浓硝酸用砂纸打磨过的铝条产生红棕色气体【答案】B【解析】A、先发生盐酸与NaOH的反应，然后盐酸与碳酸钠反应生成碳酸
6、氢钠，最后盐酸与碳酸氢钠反应生成气体，则现象不合理，A错误；B、草酸与高锰酸钾发生氧化还原反应，溶液褪色，现象合理，B正确；C、NaOH过量，开始不生成沉淀，反应生成偏铝酸钠和氯化钠，开始无现象，C错误；D、常温下，Al遇浓硝酸发生钝化，则不能观察到红棕色气体，现象不合理，D错误；答案选B。5下列有关化学实验原理、现象或结论的描述不正确的是（）A浓硝酸在光照条件下变黄，说明浓硝酸易分解生成溶于浓硝酸的有色产物B用标准NaOH溶液滴定待测食醋溶液时，锥形瓶水洗后未用待测液润洗，碱式滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后气泡消失，则测定结果偏低C用CoCl2溶液浸泡过的棉花制成简易湿度计，悬挂在家中，以粗略
7、估计空气的湿度D在1 mL 0.5 mol/L的AlCl3溶液中加入2 mL饱和NaF溶液，再加入1 mL 3.0 mol/L的氨水，整个过程都无明显现象【答案】B【解析】A.根据4HNO34NO2+2H2O+O2，红棕色的NO2溶解在硝酸中导致硝酸变黄，A正确；B.在酸碱滴定过程中，锥形瓶水洗后不再用待测液润洗，碱式滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后气泡消失，则消耗标准液的体积增大，测定结果偏高，B错误；C. 无水CoCl2为深蓝色，吸水后能变成粉红色的水合物CoCl26H2O，湿度不同颜色不同，所以可以用CoCl2溶液浸泡过的棉花制成简易湿度计，悬挂在家中，以粗略估计空气的湿度，C正确；D. N
8、aF和AlCl3反应生成络合物Na3AlF6，溶液中不存在铝离子，所以再滴加氨水时没有白色沉淀生成，则整个过程都无明显现象，D正确；答案选B。6下列实验中，对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是（）选项实验操作现象结论A将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN溶液有气体生成，溶液呈血红色稀硝酸将Fe氧化为Fe3+B分别加热Na2CO3和NaHCO3固体试管内壁都有水珠两种物质均受热分解C用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热铝不能熔化金属铝的熔点较高D将KI和FeCl3溶液在试管中混合后，加入CCl4，震荡，静置下层溶液显紫红色氧化性：Fe3+I2【答案】D【解析
9、】AFe和过量稀硝酸反应生成硝酸铁，和少量稀硝酸反应生成硝酸亚铁，铁离子和KSCN溶液生成血红色溶液，但亚铁离子和KSCN溶液不反应，所以过量Fe和稀硝酸反应生成硝酸亚铁，加入KSCN溶液时，溶液不呈血红色，故A错误；B根据元素守恒知，即使碳酸钠分解也不能生成水，可能是碳酸钠不干燥导致的，故B错误；CAl是亲氧元素，极易被氧气生成氧化铝，氧化铝熔点高于铝熔点，所以用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热，熔融氧化铝将铝兜住，所以铝不滴落，故C错误；D同一氧化还原反应中，氧化剂的氧化性大于氧化产物氧化性，该反应中氯化铁是氧化剂、碘是氧化产物，则氧化性氧化性：Fe3+I2，故D正确；
10、答案为D。7CH3Cl为无色，略带臭味的气体，密度为2.25g/L，熔点为-24.2，20时在水中的溶解度为400mL，易溶于乙醇和丙醇等有机溶剂。实验室制取CH3Cl的原理是CH3OH +HCl(浓) CH3Cl+H2O。具体步骤如下：干燥ZnCl2晶体；称取24g研细的无水ZnCl2和量取20mL浓盐酸放入圆底烧瓶，同时量取一定量的甲醇放入分液漏斗中；将分液漏斗里的甲醇逐滴滴入烧瓶中并加热，待ZnCl2完全溶解后有CH3Cl气体逸出，可用排水法收集。请回答：（1）实验室干燥ZnCl2晶体制得无水ZnCl2的方法是。（2）反应过程中滴入烧瓶中甲醇的体积比盐酸少（甲醇与浓盐酸的物质的量浓度接近
11、）其理由是。（3）实验室为何用排水法收集CH3Cl？。据某资料记载，CH4分子中的一个H原子被Cl原子取代后，其稳定性受到影响，可被强氧化剂酸性高锰酸钾氧化。现有四只洗气瓶；分别盛有以下试剂：A1.5%KMnO4(H+)溶液；B蒸馏水；C5%Na2SO3溶液；D98%H2SO4。（1）为证实这一理论的可靠性，请从上面选择最恰当的洗气瓶，将a装置生成的气体依次通过洗气瓶（填洗气瓶编号），如果观察到则证实上述资料的正确性。（2）写出洗气瓶中发生反应的离子方程式(C元素的氧化产物为CO2)：（3）如果CH3Cl是大气的污染物，上述洗气瓶之后还应接一只盛的洗气瓶。【答案】(1)在干燥的HCl气氛中加热
12、；(2)增大盐酸的量以提高甲醇的转化率；(3)CH3Cl不易溶于水，用排水法可除去HCl、CH3OH等杂质气体；（1）BAC；A紫色褪去；（2）10CH3Cl14MnO442H14Mn2 10CO25Cl236H2O；SO32Cl2H2OSO422ClH；（3）乙醇(或其它有机溶剂)。【解析】（1）因为ZnCl2为强酸弱碱盐，发生水解反应生成HCl，为了防止ZnCl2的水解，所以实验室干燥ZnCl2晶体制得无水ZnCl2的方法是：在干燥的HCl气氛中加热。（2）增大盐酸的量，平衡向正反应方向移动，可提高甲醇的转化率。（3）CH3Cl20时在水中的溶解度为400mL，不易溶于水，用排水法可除去H
13、Cl、CH3OH等杂质气体。（1）实验室制取CH3Cl的原理是CH3OH +HCl(浓) CH3Cl+H2O，则制取的CH3Cl中含有HCl，所以先通过蒸馏水，除去HCl杂质，再通入1.5%KMnO4(H+)溶液，验证CH3Cl能否被酸性高锰酸钾溶液氧化，最后用5%Na2SO3溶液吸收生成的有毒气体Cl2，所以将a装置生成的气体依次BAC；如果观察到紫色酸性高锰酸钾溶液褪色，说明CH3Cl能被酸性高锰酸钾溶液氧化。（2）CH3Cl通入酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应，CH3Cl被氧化为CO2、Cl2，氧化剂MnO4被还原为Mn2+，根据电荷守恒和元素守恒，反应物还有H+，生成物还有H2O，根据
14、化合价升高的总价数等于降低的总价数配平可得离子方程式：10CH3Cl14MnO442H14Mn2 10CO25Cl236H2O；有毒的Cl2被Na2SO3吸收，离子方程式为：SO32Cl2H2OSO422ClH。（3）因为CH3Cl易溶于乙醇和丙醇等有机溶剂，所以如果CH3Cl是大气的污染物，上述洗气瓶之后还应接一只盛乙醇(或其它有机溶剂)的洗气瓶，用来吸收CH3Cl。8工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行以下探究活动：【探究一】（1）将已除去表面氧化物的铁钉（碳素钢）放入冷浓硫酸中，10分钟后移入硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原
15、因是。（2）另取铁钉放入一定量浓硫酸中加热，充分反应后得到溶液X并收集到干燥气体Y。甲同学认为X中可能含有Fe3+和Fe2+。若要确认其中的Fe2+，应选用_ _（填序号）。aKSCN溶液 b铁氰化钾溶液 c盐酸乙同学取448mL（标准状况）气体Y通入足量溴水中，发生反应的离子方程式为，充分反应后，加入足量BaCI2溶液，经适当操作后得干燥固体2.33g。可推知气体Y中SO2的体积分数为。【探究二】据探究一所测SO2的体积分数，丙同学认为气体Y中可能还含有CO2和Q气体，因此设计了下列实验装置（图中夹持仪器省略，实验前已将装置中空气排尽）进一步探究。（3）装置A中的现象是，其作用是。（4）为判
16、断CO2是否存在，需将装置M添加在。（填序号）；aA之前 bAB之间 cB-C之间 dCD之间若存在CO2，则产生CO2气体的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为。（5）若C中固体变红，D中固体变蓝，则Q是（填化学式），产生该气体的原因是。（6）若某气体可能由CO2、SO2、H2中的一种或多种组成，经测定其中氧的质量分数为50%，则该气体的组成可能为（填序号）。aSO2 bH2、SO2 cH2、CO2 dCO2、SO2 eSO2、CO2、H2【答案】（1）铁在冷的浓硫酸中钝化（2）b SO2+Br2+2H2O4H+2Br+SO42；50%（3）溶液颜色变浅；除去SO2并检验SO2是否除尽（4）
17、b；2：1（5）H2；随着反应进行，浓硫酸变稀，铁与稀硫酸反应产生氢气（6）ace【解析】（1）铁钉放入冷硫酸中，浓硫酸有较强的氧化性能使铁钉钝化阻止反应进一步进行；（2）亚铁离子能与铁氰化钾溶液反应产生蓝色沉淀，答案选b。SO2具有还原性，通入足量溴水中，发生反应的离子方程式为SO2+Br2+2H2O4H+2Br+SO42；生成的硫酸遇到氯化钡会产生白色沉淀，则n（混合气体）0.336L22.4L/mol0.015mol；SO2BaSO41mol 233gn 2.33gn0.01molY气体的物质的量是0.448L22.4L/mol0.02mol所以二氧化硫的体积分数为：100%50%；（3
18、）SO2会干扰CO2的检验，所以A的作用是除去二氧化硫并检验二氧化硫是否除尽；（4）由于碱石灰能吸收CO2，所以在检验Q气体之前首先检验CO2，因此M应该放在AB之间，答案选b；在加热时，铁钉中不仅铁和浓硫酸反应，碳也和浓硫酸反应生成生成二氧化硫、二氧化碳和水，反应方程式为C+2H2SO4（浓硫酸）CO2 +2SO2+2H2O，其中氧化剂是浓硫酸，还原剂是碳，因此反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2：1。（5）若C中固体变红，说明有红色的铜单质生成；D中固体变蓝，说明有水生成，因此Q是氢气。这是由于浓硫酸变稀，铁与稀硫酸反应产生氢气。（6）若某气体可能由CO2、SO2、H2中的一种或多种组成
19、，经测定其中氧的质量分数为50%，由于SO2中氧元素的质量分数是50%，而CO2中氧元素的质量分数大于50%，所以则该气体的组成可能为SO2或 H2、CO2或SO2、CO2、H2，答案选ace。9亚氯酸钠（NaClO2）是重要漂白剂，探究小组开展如下实验，回答下列问题：实验：制取NaClO2晶体按如下图装置进行制取。NaClO3和Na2SO3固体H2O2已知：NaClO2饱和溶液在低于38时析出NaClO23H2O，高于38时析出NaClO2，高于60时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。（1）装置C的作用是；（2）已知装置B中的产物有ClO2气体，则装置B中反应的方程式为；装置D中反应
20、生成NaClO2的化学方程式为；装置B中反应后的溶液中阴离子除了ClO2、ClO3、Cl、ClO、OH外还可能含有的一种阴离子是；检验该离子的方法是；（3）请补充从装置D反应后的溶液中获得NaClO2晶体的操作步骤。减压，55蒸发结晶；用3860热水洗涤；低于60干燥；得到成品（4）如果撤去D中的冷水浴，可能导致产品中混有的杂质是；实验：样品杂质分析与纯度测定（5）测定样品中NaClO2的纯度测定时进行如下实验：准确称一定质量的样品，加入适量蒸馏水和过量的KI晶体，在酸性条件下发生如下反应：ClO2+4I+4H+=2H2O+2I2+Cl，将所得混合液稀释成100mL待测溶液。取25.00mL待
21、测溶液，加入淀粉溶液做指示剂，用c molL1 Na2S2O3标准液滴定至终点，测得消耗标准溶液体积的平均值为V mL（已知：I2+2S2O32=2I+S4O62）。请计算所称取的样品中NaClO2的物质的量为。【答案】（1）防止D瓶溶液倒吸到B瓶中。（2）2NaClO3 +Na2SO3 + H2SO4=2 ClO2+2Na2SO4+ H2O2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2； SO42；取少量反应后的溶液于试管中，先加足量的盐酸，再加BaCl2溶液，若产生白色沉淀，则说明含有SO42。（3）趁热过滤。（4）NaClO3和NaCl；（5）cV103mol。【解析】
22、（1）装置D中发生气体反应，装置内的压强降低，装置C的作用是安全瓶，防止D瓶溶液倒吸到B瓶中。（2）装置B中制备二氧化氯，装置D反应后的溶液获得NaClO2，装置D中生成NaClO2，氯元素化合价降低，双氧水应表现还原性，有氧气生成结合原子守恒可知，还有水生成，配平后方程式为2NaClO3 +Na2SO3 + H2SO4=2 ClO2+2Na2SO4+ H2O； 2NaOH+2ClO2+H2O2=2NaClO2+2H2O+O2；B制取的气体含有二氧化氯，在装置D中被氧化生成硫酸，溶液中可能有硫酸根离子，用氯化钡溶液检验硫酸根离子，具体方法为：取少量反应后的溶液于试管中，先加足量的盐酸，再加Ba
23、Cl2溶液，若产生白色沉淀，则说明含有SO42。（3）从溶液中制取晶体，一般采用蒸发结晶过滤洗涤，干燥的方法，为防止析出晶体，应趁热过滤。（4）由题目信息可知，应控制温度3860，高于60是NaClO2，会分解生成NaClO3和NaCl，如果撤去D中的水浴，可能导致产品中含有杂质NaClO3和NaCl。（5）令样品中NaClO2的物质的量为xmol，则有NaClO2-2I2-4 S2O321mol 4mol025x cV103mol 解x=cV103mol。10二氧化硫为无色气体，有强烈刺激性气味，是大气主要污染物之一。某化学兴趣小组欲制备并探究SO2的某些性质。【SO2的制备】用亚硫酸钠与较
24、浓的硫酸反应制备SO2的装置图如下(夹持仪器省略)：（1）图中的装置错误的是；B中发生反应的化学方程式为；D的作用是。【SO2的性质】探究SO2气体性质的装置如图所示：（2）装置中的现象是，说明SO2具有(填“氧化”或“还原”)性。写出装置中通入足量SO2的离子方程式。（3）在上述装置中通入过量的SO2，为了验证中发生了氧化还原反应，取中溶液分成两份，并设计了如下实验：方案一：往第一份试液中加入少量酸性KMnO4溶液，紫红色褪去；方案二：往第二份试液加入KSCN溶液，不变红，再加入新制的氯水，溶液变红。上述方案不合理的方案是，原因是，写出解释该原因的离子方程式。（4） SO2可以用来制备硫代硫
25、酸钠，硫代硫酸钠可用于照相业作定影剂，也可用于纸浆漂白作脱氯剂等实验室可通过Na2S、Na2CO3和SO2共同反应来制取Na2S2O3。写出如图所示装置中三颈瓶中由反应制取Na2S2O3的化学方程式【答案】（1）集气瓶C中导管长短反了；Na2SO3+H2SO4Na2SO4+H2O+SO2；吸收尾气中的SO2，防止污染环境（2）有浅黄色沉淀生成；氧化 2S2- + 5SO2 + 2H2O 3S + 4HSO3- （3）方案一；SO2过量,SO2可使酸性KMnO4溶液褪色5SO2+2MnO4- +2H2O =5SO42- +2Mn2+ +4H+ （4）2Na2S+Na2CO3+4SO2 =3Na2
26、S2O3+CO2【解析】（1）SO2的密度大于空气，应该用向上排空气法收集，即错误在于集气瓶C中导管长短反了。硫酸与亚硫酸钠反应的化学方程式为Na2SO3+H2SO4Na2SO4+H2O+SO2。SO2是大气污染物，需要尾气处理，则D中氢氧化钠溶液的作用是吸收尾气中的SO2，防止污染环境。（2）SO2具有氧化性，能把硫化钠氧化为单质S，所以装置中的现象是有浅黄色沉淀生成；如果通入足量的SO2，则反应的离子方程式为2S2- + 5SO2 + 2H2O 3S + 4HSO3-。（3）由于如果SO2过量，则SO2可使酸性KMnO4溶液褪色，不能说明有亚铁离子生成，所以方案一不合理，有关反应的离子方程式为5SO2+2MnO4- +2H2O =5SO42- +2Mn2+ +4H+。（4）反应物是Na2S、Na2CO3和SO2，生成物是硫代硫酸钠，根据原子守恒可知还有CO2生成，则反应的离子方程式为2Na2S+Na2CO3+4SO2 =3Na2S2O3+CO2。