备战2012高考化学冲刺押题(高考预测)系列 专题15 化学实验的探究与评价

一、选择题
1．用下列实验装置完成对应的实验(部分仪器已省略)，操作正确并能达到实验目的的是(　　)
解析：A项应“长进短出”；C项，温度计水银球的位置应与蒸馏烧瓶支管在同一水平线上；D项，由于白磷的着火点远低于红磷，二者位置应对调。
答案：B
2． 以下说法正确的是(　　)
A．利用丁达尔效应可以区别溶液和胶体
B．保存FeCl2溶液时常加入少量铁粉以防止Fe2＋水解
C．油脂皂化以后可以用渗析的方法使高级脂肪酸钠和甘油充分分离
D．电解法精炼铜时用硫酸铜作电解液，电解后溶液中Cu2＋可能消耗完
解析：选项A，胶体具有丁达尔现象，溶液则无，故可用丁达尔效应区别之。选项B，加入少量铁粉是防止Fe2＋被氧化。选项C，分离高级脂肪酸钠和甘油应采用盐析的方法。选项D，溶液中消耗的Cu2＋可由阳极的粗铜补充，所以电解后溶液中的Cu2＋浓度基本不变。
答案：A
3.下列实验设计能够成功的是(　　)
实验目的 实验步骤及现象
A 检验亚硫酸钠试样是否变质 试样白色沉淀沉淀不溶
B 检验某卤代烃是否是氯代烃 试样冷却出现白色沉淀
C 证明酸性条件下H2O2氧化性比I2强 NaI溶液溶液变蓝色
D 除去氯化钠溶液中的少量硫酸钠 溶液加适量盐酸
解析：A项应加BaCl2和盐酸来检测SO的存在；B项中应加HNO3至酸性，否则会生成Ag2SO4，干扰实验；C项中应该加入盐酸和淀粉的混合物，否则加入的HNO3会将I－氧化成I2；D项正确，加Na2CO3可除去过量的Ba2＋。
答案：D
4．下列实验装置图完全正确的是(　　)
解析：A中的托盘天平，应该是左盘放药品，右盘放砝码，称量氢氧化钠固体应该用烧杯盛装；B中应该用玻璃棒引流，容量瓶应该用150 mL的；D中冷凝管进水和出水的方向错误，应该是下方进水，上方出水。
答案：C
5．下列实验方案合理的是(　　)
A．配制50 g质量分数为5% NaCl溶液：将45 mL水加入到盛有5 g NaCl的烧杯中，
搅拌溶解
B．制备乙酸乙酯：用如上图所示的实验装置
C．鉴定SO：向溶液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液
D．鉴别环己烯和苯：将溴的四氯化碳溶液分别滴加到少量环己烯和苯中
解析：A项，配制的溶液溶质质量分数为10%；B项，缺少催化剂浓H2SO4，且导管不能插入液面下；C项，溶液中如有Ag＋存在也会产生白色沉淀，所以A、B、C错；D项，环己烯属于不饱和烃，它能和溴加成而使溴的四氯化碳溶液褪色，故D正确。
答案：D
6．下列实验操作中，先后顺序正确的是(　　)
A．稀释浓硫酸时，先在烧杯中加入一定体积的浓硫酸，后注入蒸馏水
B．为测定硫酸铜晶体的结晶水含量，称量时，先称取一定量的晶体，后放入坩埚中
C．为检验酸性溶液中的Cl－和SO，先加硝酸银溶液，滤去沉淀后加硝酸钡溶液
D．在制取干燥纯净的氯气时，先使氯气通过水(或饱和食盐水)，后通过浓硫酸
解析：A项中考查溶液的稀释问题，稀释规律是：将密度大的溶液倒入密度小的溶液中，应将浓硫酸加入到水中，故A错；B项中操作应是先称量空坩埚，然后将晶体放入坩埚中再一起称量；C项中SO对Cl－的检验有干扰；D项中在制取氯气时要用浓盐酸作原料，氯气中含有氯化氢及水蒸气两种杂质，通过水(或饱和食盐水)是为了除去HCl，再通过浓硫酸是为了除H2O，故D正确。
答案：D
7.在复杂的体系中，研究化学反应的先后顺序有利于解决问题，下列化学反应先后顺序的判断正确的是(　　)
A．含有等物质的量的AlO、OH－、CO的溶液中逐滴加入盐酸： AlO、Al(OH)3、 OH－、CO
B．含有等物质的量的FeBr2和FeI2的溶液中缓缓通入Cl2：I－ 、Br－、Fe2＋
C．向含有等物质的量的Ba(OH)2和KOH溶液中缓缓通入CO2：KOH、Ba(OH)2、BaCO3
D．向含有等物质的量的Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、H＋的溶液中逐渐加入锌粉：Ag＋、Fe3＋、 Cu2＋、H＋、Fe2＋
解析：A中OH－先反应；B中Fe2＋比Br－先反应；C中Ba(OH)2先反应。
答案：D
8．下列实验的设计不可行的是(　　)
A．在浓氨水中加入生石灰可以制取少量的NH3
B．用水就能一次性鉴别溴苯、苯、乙酸三种物质
C．用如图所示的装置测定黄铜(Cu、Zn合金)中Zn的含量
D．除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SO，依次加入的物质是H2O、Ba(OH)2、Na2CO3、HCl
解析C项不能用稀硝酸，应选用盐酸，装置中的集气瓶应左管短达到进气的目的，右管长达到出水的目的。
答案：C
9．某化学小组为测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数，设计了如下实验方案：
方案Ⅰ：铜铝混合物测定生成气体的体积
方案Ⅱ：铜铝混合物测定剩余固体的质量
下列有关判断中不正确的是(　　)
A．溶液A和B均可以是盐酸或NaOH溶液
B．若溶液B选用浓硝酸，则测得铜的质量分数偏小
C．溶液A和B均可选用稀硝酸
D．实验室中方案Ⅱ更便于实施
解析：利用铜与铝的性质差异，可选择非氧化性酸、强碱或冷的氧化性酸，让其中一种金属参加反应，可达到目的。对于B项，铝可钝化，生成少量氧化铝，测铝的质量偏大，故铜的质量分数偏小。
答案：C
10．右图为实验室制氢气的简易装置。若在加稀硫酸时，发现锌粒与稀硫酸没有接触而稀硫酸又不够了，为使该反应顺利进行，则可以从长颈漏斗中加入的试剂是(　　)
①食盐水　②KNO3溶液　③适量稀硫酸铜溶液　④Na2CO3溶液　⑤CCl4　⑥浓氨水
A．①③⑤ B．②⑥
C．③⑤ D．①②④
解析：②加入KNO3溶液后不产生H2，而产生NO；④Na2CO3溶液会与稀H2SO4反应产生CO2，既消耗稀H2SO4又会使产生的气体不纯；⑤CCl4在下层，使稀H2SO4与锌粒接触；⑥浓氨水会与稀H2SO4反应。
答案：A
二、非选择题
11．现拟在实验室里利用空气和镁粉为原料制取少量氮化镁(Mg3N2)。已知实验中可能会发生下列反应：
①2Mg＋O22MgO　②3Mg＋N2Mg3N2　③2Mg＋CO22MgO＋C　④Mg＋H2OMgO＋H2↑　⑤Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑
可供选择的装置和药品如下图所示(镁粉、还原铁粉均已干燥，装置内所发生的反应是完全的，整套装置的末端与干燥管相连)。
回答下列问题：
(1)在设计实验方案时，除装置A、E外，还应选择的装置(填字母代号)及其目的分别是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)连接并检查实验装置的气密性。实验开始时，打开自来水的开关，将空气从5升的储气瓶压入反应装置，则气流流经导管的顺序是(填字母代号)_____________________；
(3)通气后，如果同时点燃A、F装置的酒精灯，对实验结果有何影响？________，原因是______________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
(4)请设计一个实验，验证产物是氮化镁：____________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：由题目所提供的信息可知：Mg能与O2、CO2、H2O反应，空气中都含有这些气体，所以在Mg与N2反应前先除去以上三种气体，顺序为先除CO2(D装置)，再除H2O(B装置)，最后除O2(F装置)。在连接装置时，要注意气体流向(长进短出)。Fe与O2反应时应在加热条件(或温度较高)下进行，铁粉没有达到反应温度，不能与O2反应，导致O2除不尽。根据反应⑤可知Mg3N2的水解产物有NH3，可通过测定水解的产物中NH3的存在推出产物是Mg3N2。
答案：(1)B　目的是除气流中的水蒸气，避免反应④发生；
D　目的是除空气中的CO2，避免反应③发生；
F　目的是除空气中的氧气，避免反应①发生
(2)h→h→g→d→c→k→l(或l→k)→a→b(或b→a)
(3)使氮化镁不纯　如果装置F中的还原铁粉没有达到反应温度时，氧气不能除尽，导致氧同镁反应，而使氮化镁中混入氧化镁
(4)取适量产物放入试管中，滴加蒸馏水，将润湿的红色石蕊试纸靠近试管口，如果试管中的溶液出现浑浊，红色石蕊试纸变蓝，则可以证明有氮化镁生成
12．实验室用大理石等原料制取安全无毒的杀菌剂过氧化钙。大理石的主要杂质是氧化铁，以下是提纯大理石的实验步骤：
　　
(1)溶解大理石时，用硝酸而不用硫酸的原因是____________________。
(2)操作Ⅱ的目的是________，溶液A(溶质是共价化合物)是________。
(3)写出检验滤液中是否含铁离子的方法： ____________________________________
________________________________________________________________________。
(4)写出加入碳酸铵所发生反应的离子方程式：___________________________________。
写出滤液B的一种用途：______________________________________________________。
(5)CaO2中一般含CaO。试按下列提示完成CaO2含量分析的实验设计。
试剂：氢氧化钠标准溶液、盐酸标准溶液、酚酞
仪器：电子天平、锥形瓶、滴定管
实验步骤：
①________；②加入________；③加入酚酞，用氢氧化钠标准溶液滴定。
(6)若理论上滴定时耗用标准溶液20.00 mL恰好完全反应，实际操作中过量半滴(1 mL溶液为25滴)，则相对误差为________。
解析：(1)H2SO4与CaCO3反应生成CaSO4，CaSO4微溶于水，附着在CaCO3的表面，阻止反应进一步发生。
(2)溶液A应呈碱性且溶质为共价化合物，故溶液A是氨水，目的是除去Fe3＋。
(3)Fe3＋能与KSCN溶液反应生成红色的Fe(SCN)3，用此反应物质来检验Fe3＋的存在。
(4)滤液B的主要成分是NH4NO3，可用于制造化肥。
(5)首先称量固体的质量，再加入过量的盐酸标准溶液，过量的盐酸再用NaOH标准溶液滴定。
(6)半滴溶液的体积为×＝mL，则相对误差为×100%＝0.1%。
答案：(1)硫酸钙微溶于水　(2)除去溶液中Fe3＋　氨水
(3)取少量滤液，向其中加入硫氰化钾溶液，溶液不变红色，说明滤液中不含Fe3＋；或取少量滤液，向其中加入硫氰化钾溶液，溶液变红色，说明滤液中含Fe3＋
(4)Ca2＋＋CO===CaCO3↓　作化肥　(5)称量　过量的标准盐酸　(6)0.1%
13. 硫酸铵是一种常见的铵态氮肥。下表是硫酸铵化肥品质的主要指标。
指标项目 优等品 一等品 合格品
外　观 白色结晶，无可见机械杂质 无可见机械杂质
氮(N)含量 ≥21.0% ≥21.0% ≥20.5%
某化学研究性学习小组为本地农业生产服务，对某农用品商店出售的一等品硫酸铵化肥的品质进行探究。
【观察外观】 该硫酸铵化肥无可见机械杂质。
【实验探究】 按右图所示装置进行实验。
(1)烧瓶内发生反应的离子方程式为：______________________________，烧杯中盛放的试剂最好是________(填“浓硫酸”、“稀硫酸”或“水”)。
(2)实验过程中，需往烧瓶中加入足量浓氢氧化钠溶液并充分加热的原因是________________________________________________________________________。
【交流讨论】 甲同学：根据此实验测得的数据，计算硫酸铵化肥的含氮量可能偏高，因为实验装置中存在一个明显缺陷是：________________________________________________________
________________________________________________________________________。
乙同学：实验装置中还存在另一个明显缺陷是：___________________________________。
经过大家充分讨论一致认为：甲、乙两位同学指出的实验装置中存在的明显缺陷，需改进实验装置，重新进行实验。
【探究结论】 称取13.5 g硫酸铵化肥样品，用改进后的实验装置重新进行实验，测得实验后B装置增重3.4 g。则该化肥________(填“是”或“不是”)一等品。
解析：本实验的设计思路为：将氮肥中的NH变为NH3，用稀硫酸吸收，通过增重来得到NH3的质量，从而推算出化肥的含氮量。但是实验缺少一个将NH3全部赶出A装置的设计，NH3在A装置中有残留，在A、B之间应加一个干燥装置，如增加一个装有碱石灰的干燥管，以吸收水分，减少误差。
增加的质量为生成的NH3的质量，由N元素守恒有
　　　　　　　　N　～　NH3
　　　　　　　　14　　　17
　　　　　　　 2.8 g　　3.4 g
该化肥的含氮量＝×100%＝20.7%<21.0%，所以该化肥不是一等品。
答案：实验探究：(1)NH＋OH－NH3↑＋H2O　稀硫酸
(2)使硫酸铵充分反应，完全转化为NH3
交流讨论：A、B装置间缺一个干燥装置
缺少赶尽反应装置中残留氨气的装置　不是
14．(2009·广东化学，21)三草酸合铁酸钾晶体K3[Fe(C2O4)3]·3H2O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－1 HNO3、1.0 mol·L－1盐酸、1.0 mol·L－1 NaOH、3% H2O2、0.1 mol·L－1 KI、0.1 mol·L－1 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)，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)该小组同学查阅资料后推知，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。
①提出合理假设
假设1：________；　假设2：________；　假设3：________。
②设计实验方案证明你的假设
③实验过程
根据②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中石灰水变浑浊，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，利用KSCN是否变色，来验证固体中是否含FeO。
答案：(1)CO和CO2
(2)焰色反应　透过蓝色钴玻璃观察到紫色火焰
(3)①全部为铁单质　全部为FeO　 同时存在铁单质和FeO
③
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)若溶液呈血红色，则假设3成立。