2021-2022学年高一上学期化学苏教版（2019）必修第一册专题2 第一单元研究物质的实验方法 同步练习 （含解析）

专题2研究物质的基本方法第一单元研究物质的实验方法—2021-2022学年上学期高一化学苏教版（2019）必修第一册
一、选择题（共16题）
1．下图所示的化学实验基本操作正确的是
A．称量氯化钠 B．点燃酒精灯
C．取用固体 D．加热液体
2．如图所示四种常见仪器能直接加热的是
A． B． C． D．
3．可用于分液操作的实验装置是
A B． C. D.
4．若在宇宙飞船的太空实验室(失重条件下)进行以下实验，其中最难完成的是
A．将金粉和铜粉混合 B．将牛奶加入水中混合
C．蒸发食盐水制取食盐晶体 D．用漏斗、滤纸过滤除去水中的泥沙
5．下列装置或操作图示错误的是
A．海带灼烧 B．铝热反应
C．石油的分馏 D．分离乙酸乙酯和水
6．利用下列装置进行实验，能达到实验目的的是
A．用甲检验无水乙醇中是否有水
B．用乙比较碳元素与硫元素的非金属性强弱
C．用丙提取溴水中的溴单质
D．用丁蒸发MgCl2，溶液制备MgCl2
7．依据实验目的，下列设计的实验方案中不合理的是
实验目的 实验方案
A 将硬水转化为软水 加热煮沸
B 除去二氧化碳中的一氧化碳 通入氧气后点燃
C 比较铜和铁的活动性 分别将铜丝和铁丝放入稀硫酸中
D 鉴别氢氧化钠固体和硝酸铵固体 分别取样，加水充分溶解
A．A B．B C．C D．D
8．下列仪器名称为“球形干燥管”的是
A． B． C． D．
9．下列图示装置正确且能达到实验目的的是
A B C D
转移溶液 固液分离 提纯Al(OH)3胶体 蒸馏提纯
A．A B．B C．C D．D
10．某化学小组用5.6 g铁粉与足量的稀硫酸反应，用产生的H2还原足量的CuO制备单质铜，实验装置如图所示(夹持及加热装置略去)。下列说法错误的是
A．反应开始时应先滴加稀硫酸，排尽装置内空气然后再加热装置C
B．圆底烧瓶A中发生的离子反应为：2Fe+6H+=2Fe3++3H2↑
C．检查装置气密性的方法为：关闭分液漏斗活塞，将导管E插入水槽中液面以下，加热装置A，E处有气泡产生，停止加热，E处导管有一段上升的水柱
D．装置B中试剂为浓硫酸，E处尾气处理方法可以点燃尾气
11．下列实验操作中正确的是
A．萃取时，应选择有机萃取剂，且萃取剂的密度一定比水大
B．蒸馏时，应使温度计水银球伸入液体中
C．分液时，分液漏斗中下层液体从下口放出，将上层液体从上口倒入另一个容器中
D．蒸发操作时，必须使混合物中的水分完全蒸干后才停止加热
12．高效净水剂聚合氯化铝铁()的组成可表示为，该物质广泛应用于日常生活用水和工业废水的净化处理。某工厂欲以工业废料(金属铁、铝及其氧化物)为原料、采用如下流程来制取：
下列判断错误的是
A．因在水中生成氢氧化铝和氢氧化铁而能净水
B．往甲溶液中滴入溶液后溶液一定呈血红色
C．试剂具有氧化性
D．乙溶液一定不呈强碱性
13．下列说法不正确的是
A．重结晶时，溶液冷却速度越慢得到的晶体颗粒越大
B．萃取操作时，应选择有机萃取剂，且萃取剂的密度必须比水大
C．抽滤装置由布氏漏斗、吸滤瓶、安全瓶、抽气泵等仪器组成，工作的主要原理是抽气泵给吸滤瓶减压，导致装置内部的压强降低，使过滤的速度加快
D．硝酸钾饱和溶液冷却未出现结晶时，可以用玻棒充分磨擦器皿壁，促使晶体析出
14．蒸馏是常见分离或提纯操作，下列仪器不需要用到的是
A． B． C． D．
15．用下列装置或操作进行实验，能达到实验目的且操作正确的是
A．图甲：制取NH3 B．图乙：制取少量CO2气体
C．图丙：蒸馏 D．图丁：加热碘水溶液制固体碘
16．四氟化氙(XeF4)熔点117.1℃，是一种强氟化剂，能将金属铂(Pt)氟化为PtF4。四氟化氙储存时应贴的化学品标志是
A． B． C． D.
二、综合题（共4题）
17．三盐基硫酸铅(3PbO·PbSO4·H2O)用作聚氯乙烯的热稳定剂。用废旧铅蓄电池的填充物能制得三盐基硫酸铅，其工艺流程如下：
已知：① 废旧铅蓄电池填充物的主要成分有PbO、PbO2、PbSO4；
② Pb(NO3)2易溶于水，Ksp(PbSO4)＝1.80×10－8，Ksp(PbCO3)＝1.44×10－13。
请回答下列有关问题：
(1) 铅蓄电池在放电过程中，正极上发生的电极反应式为___________。
(2) 已知①中PbO2转化为PbCO3，该转化过程的离子方程式为___________。
(3) 测得滤液Ⅰ中c(SO)＝0.1 mol·L－1，则该滤液中c(CO)＝___________mol·L－1。
(4) 已知②中铅的浸出率与温度的关系如下图所示：
当温度高于T0时，铅的浸出率降低的原因可能有___________。
(5) 该流程中可循环利用的物质为___________(填名称)。
(6) ④中所发生反应的化学方程式为___________。
18．现在工业上主要采用离子交换膜法电解饱和食盐水制取NaOH、H2和Cl2。阳离子交换膜有一种特殊的性质，即它只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过。
请回答下列问题：
(1)电解之前，食盐水需要精制，目的是除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、等杂质离子，使用的试剂有：a．Na2CO3溶液， b．Ba(OH)2溶液， c．稀盐酸，其合理的加入顺序为(填试剂序号)_____。
(2)在电解过程中，对水的电离是_________的(填“促进”或“抑制”或“没有影响”)；与电源正极相连的电极上所发生的电极反应式为________。
(3)如果在容积为10L的离子交换膜电解槽中，1min后在阴极可产生11.2L(标准状况)H2，这时溶液的pH值是_________(填“升高”、“降低”或“不变”)，溶液中c(OH－)为(设体积保持不变)________。
(4)若没有阳离子交换膜的存在，改用下图电解发生器(b为电源正极，用石墨作电极)，可制备家用环保型消毒液(NaClO溶液)。则此实验时电解饱和食盐水的总化学方程式是 _________。
(5)室温条件下，该消毒液(NaClO)溶液的pH＞7，原因是_____(用离子方程式表示)。
19．已知某工业废水中含有大量 CuSO4，少量 Ag＋、Hg2＋以及部分污泥，通过下述过程可从该废水中回收硫酸铜晶体及其它物质。
（1）步骤 1 的主要操作是___________，需用到的玻璃仪器除烧杯外还有____________。
（2）步骤 2 中需加入某种试剂后再将混合物分离，该试剂是（填化学式）_________________，生成固体残渣成分是（填化学式）______________。
步骤 3 中涉及的操作是：蒸发浓缩、______________________、过滤、干燥。
步骤 2 应该在通风橱中进行，原因是_______________________________________。
20．现有含有Fe2+杂质的硫酸铜晶体(CuSO4·5H2O)，为了制取纯净的 CuSO4·5H2O)，首先将其制成水溶液，然后按图示步骤进行提纯：
已知：各离子开始沉淀和完全沉淀时的pH如下表：
离子 开始沉淀时的pH 完全沉淀时的pH
6.4 9.6
1.5 3.2
4.7 6.7
请回答下列问题：
(1)加入氧化剂的目的是______，最适合的氧化剂X是______(填字母)。
A．KMnO4 B．氯水 C．H2O2 D．HNO3
(2)物质Y是(写一种即可)______(填化学式)。
(3)本实验用加碱沉淀法能不能达到目的？______，原因是______。
(4)除去 Fe3+的有关离子方程式为______。
(5)请设计一种实验方案检验溶液中Fe3+是否被完全除去(写出操作步骤、现象和结论)：______。
(6)除铁后得到的 Fe(OH)3可用KClO 溶液在碱性环境中将其氧化得到一种高效的多功能水处理剂——K2FeO4，写出该反应的离子方程式：______。
参考答案
1．B
【详解】
A．托盘天平称量固体时，物品放左边托盘，砝码放右边托盘，A错误；
B．用燃着的火柴点燃酒精灯，B正确；
C．把锌粒等固体颗粒放入试管的操作为：试管横放、把固体颗粒放在试管口、慢慢竖起试管，让固体颗粒慢慢滑入试管底部，这样可避免按如图操作时在试管底部砸出小洞，C错误；
D．给试管内的液体加热时，液体体积不能超过试管容积的1/3、试管和桌面的夹角约45度角、试管夹夹在离试管口约1/3的地方，并用酒精灯的外焰给试管中加热，D错误；
答案选B。
2．D
【详解】
A．图示仪器为容量瓶，是配制溶液的仪器，不能加热，A错误；
B．图示仪器为漏斗，是添加试剂、过滤操作中的仪器，不能加热，B错误；
C．图示仪器为烧瓶，加热时必须垫石棉网，不能直接加热，C错误；
D．图中仪器为蒸发皿，用来蒸发溶液的仪器，可以直接加热，D正确；
故选D。
3．B
【详解】
A．用于蒸馏的实验装置；B．用于分液操作的实验装置；
C．用于蒸发操作的实验装置；D．用于过滤的实验装置；
故答案选B。
4．D
【详解】略
5．A
【详解】
A．灼烧固体需要在坩埚中进行，不能在烧杯中灼烧固体，A错误；
B．用镁带做引燃剂，使氯酸钾分解，引发铝热反应，B正确；
C．分馏装置中温度计位置，冷凝水流向等均正确，C正确；
D．乙酸乙酯和水不互溶，采用分液漏斗分液进行分离，D正确；
答案为：A。
6．B
【详解】
A．乙醇和水均能和金属钠反应生成氢气，无法检验无水乙醇中是否有水，实验不能达到预期目的，可选用无水硫酸铜检验无水乙醇中是否有水，故A错误；
B．用乙比较的是S和C的最高价含氧酸的酸：硫酸和碳酸的酸性，酸性越强非金属性越强，故B正确；
C．环已烯与溴水中的溴发生加成反应，故不可以用环己烯提取溴水中的溴单质，故C错误；
D．蒸发溶液由于水解，得不到纯净的，故D错误；
故选B。
7．B
【详解】
A．碳酸氢钙受热分解生成碳酸钙、水跟二氧化碳；水中的碳酸氢镁经长时间加热转化为氢氧化镁，则加热煮沸将硬水转化为软水，A不符合；
B．二氧化碳不可燃，能灭火。通入氧气再点燃，无法除去二氧化碳中的一氧化碳，应把混合气体通过灼热的氧化铜，将一氧化碳转变为二氧化碳，B符合；
C．铁能与稀硫酸反应产生氢气，铜不与稀硫酸反应，分别将铜丝和铁丝放入稀硫酸中能比较铜和铁的活动性，C不符合；
D．氢氧化钠的固体溶于水时大量放热、硝酸铵固体溶于水时明显吸热，故用水可鉴别氢氧化钠固体和硝酸铵固体，D不符合；
答案选B。
8．D
【详解】
A．是长颈漏斗，故A不符合题意；
B．是漏斗，故B不符合题意；
C．是分液漏斗，故C不符合题意；
D．是干燥管，故D符合题意；
故选D。
9．C
【详解】
A．向容量瓶中转移溶液时需要玻璃棒引流，A错误；
B．过滤时漏斗颈下端紧靠烧杯内壁，B错误；
C．胶体不能透过半透膜，溶液可以，该装置可以提纯Al(OH)3胶体，C正确；
D．蒸馏时温度计测量的是蒸汽温度，温度计水银球应放在蒸馏烧瓶支管出口处，D错误；
答案选C。
10．B
【分析】
A装置中Fe与稀硫酸反应产生FeSO4、H2，H2经装置B中浓硫酸的干燥作用进入C中，发生反应：H2+CuOH2O+Cu，装置D碱石灰的作用是吸收水分，防止空气中的水蒸气对实验造成干扰，最后多余的H2点燃变为H2O排出。
【详解】
A．H2与O2的混合气体点燃会发生爆炸，反应开始时应先滴加稀硫酸，排尽装置内空气，然后再加热装置C，以免发生爆炸事故，A正确；
B．圆底烧瓶A中Fe与稀硫酸反应产生FeSO4、H2，发生的离子反应为：Fe+2H+=Fe2++H2↑，B错误；
C．检查装置气密性的方法为：关闭分液漏斗活塞，将导管E插入水槽中液面以下，加热装置A、E处有气泡产生，停止加热，温度降低，气体的体积减小，导致E处导管有一段上升的水柱，故能够说明装置的气密性良好，C正确；
D．装置B中试剂为浓硫酸，作用是干燥氢气；由于H2是可燃性气体，所以E处尾气处理方法可以点燃尾气，D正确；
故合理选项是B。
11．C
【详解】
A．萃取剂与原溶剂不能互溶，溶质在萃取剂中的溶解度大于在原溶剂中的溶解度，萃取剂和溶质不反应，萃取剂的密度不一定比水大，如苯的密度小于水，故A错误；
B．蒸馏时，需要测蒸气温度，应使温度计水银球在蒸馏烧瓶的支管口，故B错误；
C．为防止液体相互混合，分液时，分液漏斗中下层液体从下口放出，将上层液体从上口倒入另一个容器中，故C正确；
D．等蒸发皿中出现较多量固体时，停止加热，用余热蒸干，故D错误；
选C。
12．B
【详解】
A．在水中可生成具有吸附性的氢氧化铝和氢氧化铁，可用于净水，A不符合题意；
B．由于、以及的物质的量的关系无法确定，故不能确定甲溶液中元素的存在形式，即不能确定溶液中是否存在，则加入溶液后溶液不一定呈血红色，B符合题意；
C．因中为价，故试剂X应为氧化剂，将氧化成，C不符合题意；
D．若乙溶液呈强碱性，因氢氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠，则不可能生成，故意溶液不一定呈强碱性，D不符合题意。
故选：B。
13．B
【详解】
A．重结晶时，冷却速度慢时，可使溶液的过饱和度缓慢释放，使晶体有充足的时间生长，所以得到的晶体颗粒越大，因此重结晶时，溶液冷却速度越慢得到的晶体颗粒越大，A正确；
B．萃取操作时，要求萃取剂与原溶剂互不相溶，且溶质在萃取剂中的溶解度比原溶剂大，但其密度不一定比水大，B错误；
C．抽滤装置由布氏漏斗、吸滤瓶、安全瓶、抽气泵等仪器组成，工作时使用抽气泵给吸滤瓶减压，导致装置内部的压强降低，漏斗中的固液混合物由于重力作用可以快速分离，从而使过滤的速度加快，C正确；
D．硝酸钾饱和溶液冷却未出现结晶时，可以用玻棒充分磨擦器皿壁，产生玻璃碎末，这样就可以以玻璃碎末为“中心”进行聚集，从而可促使晶体析出，D正确；
故合理选项是B。
14．B
【详解】
蒸馏是常见分离或提纯操作，需要酒精灯、铁架台、石棉网、蒸馏烧瓶、冷凝管、牛角管、锥形瓶等，不需要干燥管，故选B。
15．C
【详解】
A．实验室用加热氯化铵和氢氧化钙混合物的方法制取NH3；单纯加热氯化铵，氯化铵分解为氨气和氯化氢，氨气和氯化氢在试管口又生成氯化铵，故不选A；
B．实验室用石灰石和稀盐酸反应制备少量CO2气体，故不选B；
C．图丙为蒸馏装置，用图丙进行蒸馏操作，故选C；
D．碘易升华，加热碘水溶液得不到制固体碘，一般用萃取法提取碘水中的碘，故不选D；
选C。
16．C
【详解】
能将Pt氧化为+4价，说明四氟化氙具有强氧化性，故应贴的标志是氧化剂，选C。
17．PbO2＋＋4H＋＋2e－=PbSO4＋2H2O PbO2＋＋＋H2O=PbCO3↓＋＋2OH－ 8.0×10－7 硝酸的挥发速率和分解速率加快 硝酸 4PbSO4＋6NaOH=3PbO·PbSO4·H2O＋3Na2SO4＋2H2O
【详解】
(1)铅蓄电池正极材料为PbO2，负极材料为Pb，硫酸溶液作电解液，两极均生成难溶物PbSO4，正极上，PbO2发生还原反应生成的Pb2＋与结合生成PbSO4：PbO2＋＋4H＋＋2e－=PbSO4＋2H2O；
(2)根据“①中PbO2转化为PbCO3”发生了还原反应，结合流程①中所加试剂可确定Na2SO3为该反应的还原剂，再根据“Ksp(PbSO4)＝1.80×10－8＞Ksp(PbCO3)＝1.44×10－13”，说明反应生成了更难溶的PbCO3；根据得失电子守恒有PbO2＋＋ ——PbCO3↓＋，再根据电荷守恒有PbO2＋＋——PbCO3↓＋SO＋2OH－(根据所加Na2CO3和Na2SO3溶液均水解显碱性)，最后根据原子守恒得PbO2＋＋＋H2O=PbCO3↓＋＋2OH－；
(3)①中存在“PbSO4转化为更难溶的PbCO3”，结合(2)中分析知，滤液Ⅰ中的PbSO4和PbCO3均处于沉淀溶解平衡状态，则有==，将“Ksp(PbSO4)＝1.80×10－8、Ksp(PbCO3)＝1.44×10－13、c()＝0.1 mol·L－1”代入上式解得c()＝8.0×10－7 mol·L－1；
(4)根据流程图知，②中反应为“PbO和PbCO3”与硝酸的反应，加热有利于反应的进行，铅的浸出率升高，但是，由于硝酸沸点低，易挥发，硝酸不稳定，受热易分解，故当温度高于T0时，硝酸的挥发速率和分解速率加快，不利于②中反应的进行，导致铅的浸出率降低；
(5) ②中，PbO和PbCO3在硝酸的作用下转化成Pb(NO3)2，③中，向Pb(NO3)2中加稀硫酸转化成PbSO4沉淀和硝酸，由此确定滤液Ⅱ为稀硝酸，HNO3在反应流程中可循环利用(即在②中加以循环利用)；
(6) 根据流程图分析知，④中的反应物有PbSO4和NaOH，生成物之一为3PbO·PbSO4·H2O，然后利用原子守恒可写出④中所发生反应的化学方程式为4PbSO4＋6NaOH=3PbO·PbSO4·H2O＋3Na2SO4＋2H2O。
18．bac 促进 2Cl--2e-===Cl2↑ 升高 0.1mol/ L NaCl＋H2ONaClO＋H2↑ ClO- +H2OHClO+OH-
【分析】
(1)盐酸要放在最后，来除去过量的氢氧化钠和碳酸钠，要先加过量的氯化钡除去硫酸根离子，然后用碳酸钠去除过量的钡离子；
(2)电解NaCl溶液时，水电离出来的氢离子在阴极反应，阳极上氯离子放电生成氯气；
(3)阴极电极反应式为 2H++2e-=H2↑，生成11.2L氢气消耗1mol氢离子，溶液中生成1mol氢氧根离子，据此分析；
(4)若采用无隔膜电解食盐水，Cl2和NaOH充分接触，产物是NaClO和H2，则阳极上氯离子放电生成次氯酸钠、阴极上氢离子放电，据此分析解答；
（5）NaClO是弱酸强碱盐，其水解导致溶液显碱性．
【详解】
(1)要先除硫酸根离子，然后再除钙离子，Na2CO3可以除去过量的钡离子，否则过量的钡离子不能完全除尽，至于加NaOH除去镁离子顺序不受限制，可放在加入BaCl2之前或之后，因为过量的NaOH加HCl就可以调节了，只要将三种离子完全除去，过滤即可，最后加HCl除去过量的氢氧根离子和碳酸根离子；
故答案为：bac；
(2)电解NaCl溶液时，水电离出来的氢离子在阴极反应，促进了水的电离，阳极上氯离子放电生成氯气，电极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑；
故答案为：促进； 2Cl--2e-===Cl2↑；
(3)阴极电极反应式为 2H++2e-=H2↑，生成11.2L氢气即0.5mol氢气，消耗1mol氢离子，溶液中生成1mol氢氧根离子，所以pH升高，c(OH-) = 1mol ÷ 10L = 0.1mol/L；
故答案为：升高；0.1mol/L；
(4)若采用无隔膜电解食盐水，Cl2和NaOH充分接触，产物是NaClO和H2，，则阳极上氯离子放电生成次氯酸钠、阴极上氢离子放电，电池反应式为NaCl＋H2ONaClO＋H2↑；
故答案为：NaCl＋H2ONaClO＋H2↑；
(5)NaClO是弱酸强碱盐，其水解导致溶液显碱性，水解方程式为ClO- +H2OHClO+OH-，故答案为：ClO- +H2OHClO+OH-。
【点睛】
本题考查原电池和电解池原理、电极反应式的书写、盐类水解，明确电极上得失电子及反应物质是解题关键，电极反应式的书写是学习难点，要注意结合电解质溶液的酸碱性书写，难度中等。
19．过滤 玻璃棒、漏斗 Cu Ag、Cu 冷却结晶 Hg有挥发性，且有毒
【分析】
工业废水中含有大量 CuSO4，少量 Ag＋、Hg2＋以及部分污泥，通过过滤，先除去污泥，在滤液中加适当加入过量的Cu，可置换出Ag、Hg并将金属单质分离出来，将滤液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、烘干等可得硫酸铜晶体；
【详解】
(1)由流程知，步骤1要将固体和液体分离，可用过滤操作，需要除烧杯外，还需要漏斗、玻璃棒；
(2)Cu的性质比Ag、Hg活泼，加入过量的Cu，可置换出Ag、Hg而分离出来，且不能引入新的杂质，所加入的试剂应为Cu；Hg在常温下为液体，则固体残渣为Ag、Cu；从溶液中获取结晶水合物，需经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、烘干等操作；Hg有挥发性，且有毒，应在通风橱中进行。
20．将 Fe2+氧化为 Fe3+，便于与 Cu2+分离 C CuO 不能 因为加碱的同时也会使 Cu2+生成 Cu(OH)2沉淀 、 取待检测溶液少许，加入 KSCN 溶液，若溶液不变红色，说明 Fe3+已沉淀完全，若溶液变红色，则说明 Fe3+未完全除去
【分析】
由流程可知，含有Fe2+杂质的硫酸铜晶体(CuSO4·5H2O)溶解后得到水溶液I，加入氧化剂X可以将亚铁离子氧化为铁离子，考虑到不引入新的杂质，则氧化剂X为过氧化氢，溶液II中加入物质Y可促进铁离子水解转化为沉淀，则Y可以是CuO，过滤分离得到硫酸铜的水溶液，然后在酸性环境下蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥即可得到硫酸铜晶体，以此来解答。
【详解】
(1)加入氧化剂X的目的是将Fe2+氧化成Fe3+，便于生成Fe（OH）3沉淀而与Cu2+分离；为了不引入新的杂质，最适合的氧化剂X是H2O2；故答案为：将Fe2+氧化成Fe3+，便于生成Fe(OH)3沉淀而与Cu2+分离；C；
(2)溶液II中加入物质Y可促进铁离子水解转化为沉淀，该物质中和溶液的酸性，调节pH，将铁离子沉淀，铜离子不沉淀，可以加入CuO，故答案为：CuO；
(3)不用物质Y而是直接用碱不能达到目的，因加碱使Fe3+沉淀的同时也能使Cu2+沉淀，故答案为：不能；因为加碱的同时也会使 Cu2+生成 Cu(OH)2沉淀；
(4)加入CuO中和溶液的酸性，反应的离子方程式为：；促进离子水解转化为沉淀，反应的离子方程式为：；故答案为： 、；
(5)可以用KSCN 溶液检验Fe3+，故答案为：取待检测溶液少许，加入 KSCN 溶液，若溶液不变红色，说明 Fe3+已沉淀完全，若溶液变红色，则说明 Fe3+未完全除去；
(6)除铁后得到的 Fe(OH)3可用KClO 溶液在碱性环境中将其氧化得到一种高效的多功能水处理剂——K2FeO4，根据氧化还原反应原理书写并配平反应得，故答案为：。