1、第十二章 第四节 实验方案的设计与评价一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)1(2010宿州模拟)用铁制备较纯净的三氧化二铁，下列实验方案最好的是 ()A使铁在潮湿的空气中缓慢氧化B铁在氯气中燃烧，加水溶解，加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤、然后充分加热分解C使铁溶解于稀硫酸，然后加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤，然后充分加热分解D使铁与足量稀硝酸反应，然后加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤，然后充分加热分解解析：A项，最终生成铁锈(氧化铁水合物)；B项，FeFeCl3Fe(OH)3Fe2O3，方案合理；C项，FeFeSO4Fe(OH)2，Fe(OH)2在空气中加热时部分氧化为Fe
2、(OH)3，分解产物中既有FeO，又有Fe2O3等；D项，Fe与HNO3反应产生大气污染物NO.答案：B2(2009浙江高考)下列说法正确的是 ()A仅用AgNO3溶液便可鉴别亚硝酸钠和食盐B重结晶时，溶液冷却速度越慢得到的晶体颗粒越大C乙酸与乙醇的混合液可用分液漏斗进行分离D用盐酸标准溶液滴定待测的氢氧化钠溶液时，水洗后的酸式滴定管未经标准液润洗，则测定结果偏低解析：A项，AgNO3溶液不能鉴别NaNO2与NaCl，都会产生白色沉淀AgCl，必须要加稀HNO3，因AgNO2溶于HNO3而AgCl不溶于HNO3；B项正确；C项，乙酸与乙醇互溶不分层；D项，酸式滴定管未用标准液润洗，浓度降低，滴
3、定NaOH时，消耗体积大，测定结果偏高答案：B3某氯碱厂利用废铁皮制取净水剂FeCl3溶液，最合理的生产途径是 ()ACl2FeCl3FeCl3溶液BCl2HCl盐酸FeCl2溶液FeCl3CCl2HCl盐酸FeCl2溶液FeCl3溶液D.FeCl3溶液解析：C、D两选项中制HCl采用光照不可以A项采用高温制FeCl3的方法不如B项的原理好答案：B4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：试样溶液白色沉淀沉淀不溶解B除去乙酸乙酯中混有的乙酸：混合液溶液分层得上层液体C证明酸性条件下H2O2氧化性比I2强：NaI溶液溶液变蓝色D鉴定盐A的成分是FeBr2：解析：Na2SO3溶液
4、中加HNO3能将SO氧化生成SO，A错误；乙酸能与Na2CO3反应，故上层是乙酸乙酯，B正确；在NaI溶液中加HNO3酸化，可认为是HNO3氧化I，C错误；同样，FeBr2溶液加HNO3酸化的AgNO3溶液，有可能反应前就是FeBr3或FeBr2和FeBr3的混合液，故D错误答案：B5用下图装置测定水中氢、氧元素的质量比，其方法是分别测定通氢气前后玻璃管的质量差和U形管的质量差李松同学通过实验得出的结论是m(H)m(O)18.下列对导致这一结果原因的分析中，一定不合理的是 ()A、装置之间缺少干燥装置B装置后缺少干燥装置C装置中的CuO粉末可能不干燥DCuO没有全部被还原解析：本题主要考查化学
5、实验的误差分析通氢气前后玻璃管的质量差就是CuO中氧 元素的质量，U型管的质量差是反应生成H2O的质量，H2O的质量减去氧元素的质量就是氢元素的质量m(H)m(O)18，则n(H)n(O)21，说明实验中氢元素的质量偏大，即所测得H2O的质量偏大前三个选项都可以导致所测得H2O的质量偏大，但CuO没有被全部还原不会影响实验结果答案：D6某无色气体可能由O2、CO、CO2、HCl、NH3、NO、Br2 中的一种或几种组成，通过图中洗气瓶后气体体积减少(该装置前后都不与大气直接相连)，通过干燥管(内盛放Na2O2)后气体呈红棕色，则下列推断正确的是 ()A原气体中一定有NO和O2B原气体中一定有N
6、H3、NO、CO2、COC原气体中一定没有COD原气体中一定没有HCl、Br2、O2解析：题中给出无色气体，可以排除Br2的存在，通过浓硫酸体积减少，可以得出无色气体中存在NH3，而排除HCl的存在，又通过Na2O2有红棕色气体生成，可以得出NO、CO2的存在，排除O2的存在，所以一定存在的是NH3、NO、CO2，一定不存在的是HCl、Br2、O2，不能确定的是CO.答案：D7在氯气的制备实验中，有位同学设计了如图所示的制备装置，其中分液漏斗与烧瓶瓶塞之间连接一段橡胶管和玻璃管下列对其作用的叙述中正确的是 ()A防止氯气造成大气污染B使反应的氯气循环使用C使烧瓶内的压强与大气压保持一致D使分液
7、漏斗中的液体更容易流入烧瓶解析：橡胶管连接的是烧瓶内体系与分液漏斗溶液以上体系，所以保证了这两个体系的压强相同，从而使分液漏斗中的液体更容易流入烧瓶答案：D8下列实验能达到目的的是 ()A配制150 mL 0.10 mol/L盐酸B除去乙醇中的乙酸C制备Fe(OH)2D除去CO中的CO2解析：A中用100 mL的容量瓶不能配制150 mL溶液；B中乙醇和乙酸互溶；D中导管连接错误，应该是长进短出答案：C9用下列实验装置完成对应的实验，操作正确并能达到实验目的的是 ()解析：干燥气体时应“长进短出”，故A错误；观察钾的焰色反应时应透过蓝色钴玻璃，故B错误；蒸馏时温度计的水银球应在支管口处，故C错
8、误；用稀H2SO4吸收氨气，且氨气不溶于CCl4，故能防止倒吸，故D正确答案：D10(2009天津高考)下列实验设计和结论相符的是 ()A将碘水倒入分液漏斗，加适量乙醇，振荡后静置，可将碘萃取到乙醇中B某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，该气体水溶液一定显碱性C某无色溶液中加Ba(NO3)2溶液，再加稀盐酸，沉淀不溶解，则原溶液中一定有SOD在含FeCl2杂质的FeCl3溶液中通足量Cl2后，充分加热，除去过量的Cl2，即可得到较纯净的FeCl3溶液解析：A项，乙醇与水互溶，不能用作萃取剂C项，如果溶液中含有SO，也可以出现相同的现象，因为在Ba(NO3)2溶液中加入盐酸后等于有了硝酸，硝酸具有
9、强氧化性，能将SO氧化为SO.D项，FeCl3溶液加热时促进Fe3水解，会生成Fe(OH)3.答案：B二、非选择题(本题包括4小题，共50分)11(10分)课题式课堂教学是研究性学习的一种方式，其基本教学模式为：如图是关于“一氧化碳的化学性质”的课题式课堂教学中解决问题阶段，甲同学设计的证明CO具有还原性的实验装置(1)实验时应先点燃_(填“A”或“B”)处的酒精灯(2)硬质试管中反应的化学方程式为_(3)乙同学认为甲装置有待优化，如尾气可先储存在瓶内，然后再处理. 如图是他设计的贮气瓶，尾气应从_(填“a”或“b”)口通入(其他装置略)(4)丙同学质疑：CO能否使澄清石灰水变浑浊？因此，他设
10、计在CO通入CuO之前，应先通入澄清石灰水，以比较排除CO与澄清石灰水反应，试对此作出评价. 你认为丙的设计是否有必要_，理由是_.(5)如果开始时通入的是CO和CO2的混合气体，则应如何设计才能达到实验目的？_.解析：(1)应先点燃B处酒精灯，当导管口气体点燃后表示粗试管内已充满纯净的CO气体. 再点燃A处酒精灯，使反应发生：CuOCOCuCO2.(3)要将尾气采用排液法储存在瓶内，应从a口通入(4)丙的设计不必要，其理由是在酒精灯A点燃前，CO已通过了澄清石灰水(5)如果开始时通入的是CO和CO2的混合气体，应先通过碱石灰(或NaOH溶液)，除去CO2，排除干扰答案：(1)B(2)CuOC
11、OCuCO2(3)a(4)不必要在酒精灯A点燃前，CO已通过了澄清石灰水(5)先通过碱石灰除去CO2后再通入装置12(10分)已知Fe2O3与H2反应会因温度不同而可能生成Fe3O4.兴趣小组在用H2还原Fe2O3的实验中，用磁铁吸出生成的黑色粉末X.为探究X的组成，他们进行了如下实验(1)甲同学认为黑色粉末X能被磁铁吸附，因此X是铁但乙同学不同意他的结论，原因是_.(2)乙同学先将少量黑色粉末X放入装有足量硫酸铜溶液的烧杯中，振荡，固体部分溶解，有极少量红色物质析出，过滤；然后向滤渣中加入盐酸，滴加几滴KSCN溶液，溶液出现红色通过现象分析，丙同学得出X的组成是Fe和Fe3O4.滴加KSCN
12、溶液的目的是_.若将粉末X直接加入盐酸中，再加KSCN溶液，溶液不出现红色，则不出现红色的原因是(用离子方程式表示)_. (3)丁同学的实验方案：操作Z是_通过以上数据，得出2.88 g黑色粉末X中各成分的物质的量为_解析：(1)通过操作Z得到沉淀，所以该操作是过滤、洗涤；由题意，n(Fe)56n(Fe3O4)2322.88，n(Fe)3n(Fe3O4)160/23.2.解得：n(Fe)0.01 mol，n(Fe3O4)0.01 mol.答案：(1)Fe3O4也能被磁铁吸附，故不能由此确定X就是铁单质(2)检验是否存在Fe3，确认Fe3O4的存在Fe2Fe3=3Fe2(3)过滤、洗涤n(Fe3
13、O4)0.01 mol；n(Fe)0.01 mol13(15分)(2009广东高考)三草酸合铁酸钾晶体K3Fe(C2O4)33H2O可用于摄影和蓝色印刷某小组将无水三草酸合铁酸钾在一定条件下加热分解，对所得气体产物和固体产物进行实验和探究请利用实验室常用仪器、用品和以下限选试剂完成验证和探究过程限选试剂：浓硫酸、1.0 mol/L HNO3、1.0 mol/L盐酸、1.0 mol/L NaOH、3% H2O2、0.1 mol/L KI、0.1 mol/L CuSO4、20% KSCN、澄清石灰水、氧化铜、蒸馏水(1)将气体产物依次通过澄清石灰水(A)、浓硫酸、灼热氧化铜(B)、澄清石灰水(C)
14、，观察到A、C中澄清石灰水都变浑浊，B中有红色固体生成，则气体产物是_(2)该小组同学阅读资料后推知，固体产物中，铁元素不可能以三价形式存在，而盐只有K2CO3.验证固体产物中钾元素存在的方法是_，现象是：_.(3)固体产物中铁元素存在形式的探究提出合理假设假设1：_；假设2：_；假设3：_.设计实验方案证明你的假设实验过程根据中方案进行实验按下表的格式写出实验步骤、预期现象与结论.实验步骤预期现象与结论步骤1：步骤2：步骤3：解析：(1)根据A瓶石灰水变浑浊，知有CO2气体，B中有红色固体生成，说明CuO被还原，C中石灰水变浑浊，可知B中CuO被CO还原(3)因为题目中说明铁不以三价存在，只
15、能是以二价铁或单质形式，或两者混合物存在步骤1：利用K2CO3的溶解性，除去K2CO3；步骤2：利用铁能置换出Cu，而FeO不能置换出Cu来检验是否含铁单质；步骤3：利用盐酸酸化分离出FeO，再用H2O2氧化，然后利用KSCN是否变色，来验证固体中是否含FeO.答案：(1)CO和CO2(2)利用焰色反应透过蓝色钴玻璃观察到紫色火焰(3)全部为铁单质全部为FeO同时存在铁单质和FeO实验步骤预期现象与结论步骤1：取适量固体产物于试管中，加入足量蒸馏水，充分振荡使K2CO3完全溶解分离不溶固体与溶液，用蒸馏水充分洗涤不溶固体固体产物部分溶解步骤2：向试管中加入适量CuSO4溶液，再加入少量上述不溶
16、固体，充分振荡(1)若蓝色溶液颜色及加入的不溶固体无明显变化，则假设2成立(2)若蓝色溶液颜色明显改变，且有暗红色固体物质生成，则证明有铁单质存在步骤3：继续步骤2中的(2)，进行固液分离，用蒸馏水洗涤固体至洗涤液无色取少量固体于试管中，滴加过量HCl后，静置，取上层清液，滴加适量H2O2，充分振荡后滴加KSCN.结合步骤2中的(2)；(1)若溶液基本无色，则假设1成立(2)若溶液呈红色，则假设3成立.14(15分)某品牌消毒液包装说明的部分内容摘录如下：主要有效成分为次氯酸钠，有效氯含量8 000 mg/L10 000 mg/L.可用于各类家居用品、餐具、棉织衣物等的消毒，对彩色织物可能有褪
17、色作用切勿用于丝绸、毛、尼龙、皮革、油漆表面，勿用于铝、铜、碳钢制品本品须密封，置阴凉暗处保存请完成以下实验探究过程：(一)阅读材料，获取信息(1)推测该消毒液的酸碱性：_，原因是(用离子方程式表示)_(2)该消毒液还具有的化学性质是_性和_性(3)从该消毒液的保存要求分析，导致其失效的外界因素主要是_(二)确定要研究的问题该消毒液对碳钢制品是否有腐蚀作用？(三)设计方案，实施探究用烧杯取少量样品，将一颗光亮的铁钉放入烧杯，浸泡一段时间对可能产生的现象有如下假设：假设：有明显现象；假设：无明显现象(4)基于假设，结论是铁钉被腐蚀，预期的实验现象是_(5)基于假设，结论是_，请设计实验进一步验证该结论，叙述实验操作：_.解析：NaClO溶液显碱性，因HClO是弱酸，ClO可以水解又因HClO有强氧化性，可用于漂白，但HClO不稳定，空气中的CO2等酸性气体、光、热等会使其失效若有明显现象，铁钉表面出现铁锈，则可说明该消毒液对铁钉有腐蚀作用若无明显现象，则不能确定该消毒液对铁钉是否有腐蚀作用答案：(1)碱性ClOH2OHClOOH(2)氧化漂白不稳定(任写两个即可)(3)CO2等酸性气体、光和热等(4)铁钉表面出现铁锈(或红褐色固体)(5)铁钉可能未被腐蚀，也可能被腐蚀但无明显现象用试管取出少量浸泡铁钉后的溶液，滴加足量的稀H2SO4酸化，再滴加几滴KSCN溶液