科學(xué)性和可行性是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的兩條重要原則。以下是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)專項(xiàng)練習(xí)，請(qǐng)考生練習(xí)。
1.(安徽卷)為實(shí)現(xiàn)下列實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，依�?jù)下表提供的主要儀器，所用試劑合理的是()
選項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?主要儀器 試 劑 A 分離Br2和CCl4混合物 分液漏斗、燒杯 Br2和CCl4混合物、蒸餾水 B 鑒別葡萄糖和蔗糖 試管、燒杯、酒精燈 葡萄糖溶液、蔗糖溶液、銀氨溶液 C 實(shí)驗(yàn)室制取H2 試管、帶導(dǎo)管的橡皮塞 鋅粒、稀HNO3 D 測(cè)定NaOH溶液濃度 滴定管、錐形瓶、燒杯 NaOH溶液、0.100 0 molL-1鹽酸 【答案】B
【解析】Br2和CCl4互溶，無(wú)法通過(guò)分液的方法將二者分離，可以采用蒸餾法進(jìn)行分離，A錯(cuò)誤;葡萄糖分子中有5個(gè)羥基和1個(gè)醛基，可以用鑒別醛基的方法進(jìn)行鑒別，加入的試劑可以使銀氨溶液或者新制氫氧化銅懸濁液等，而蔗糖中沒(méi)有醛基，B正確;硝酸具有強(qiáng)氧化性，當(dāng)與金屬反應(yīng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生氫氣，會(huì)隨著濃度的變化生成NO2、NO等氣體，C錯(cuò)誤;酸堿中和滴定要有指示劑(甲基橙)顯示滴定終點(diǎn)(用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液來(lái)測(cè)定氫氧化鈉溶液的濃度選用酸式滴定管，待測(cè)液是氫氧化鈉，滴入甲基橙后溶液顏色是黃色，當(dāng)向氫氧化鈉溶液中滴入的甲基橙時(shí)呈黃色，不斷的滴加稀鹽酸，溶液隨著氫氧化鈉和稀鹽酸的反應(yīng)堿性減弱酸性增強(qiáng)，當(dāng)正好中和再滴一滴稀鹽酸溶液就呈酸性，溶液的pH 3.1～4.4之間顯示橙色)，D錯(cuò)誤。
2.某研究小組成員在討論鑒別濃硫酸和稀硫酸的方案時(shí)，設(shè)計(jì)如下方案：
方案 操 作 預(yù)測(cè)現(xiàn)象并作出結(jié)論 ① 分別將硫酸滴在火柴梗上 變黑者為濃硫酸 ② 分別加入小塊金屬鋁片 產(chǎn)生刺激性氣味者為濃硫酸 ③ 分別加入到盛水的試管中 放熱者為濃硫酸 ④ 分別用玻璃棒蘸濃氨水靠近酸的瓶口 冒白煙者為濃硫酸 ⑤ 分別加到CuSO45H2O晶體中 晶體表面由藍(lán)變白者為濃硫酸 其中可行的是()
A.①③④ B.②③④
C.①③⑤ D.②③⑤【答案】C
3.(廣東卷)下列敘述Ⅰ和Ⅱ均正確并有因果關(guān)系的是()
選項(xiàng) 敘述Ⅰ 敘述Ⅱ A KNO3的溶解度大 用重結(jié)晶法除去KNO3中混有的NaCl B BaSO4難溶于酸 用鹽酸和BaCl2溶液檢驗(yàn)SO C NH3能使酚酞溶液變紅 NH3可用于設(shè)計(jì)噴泉實(shí)驗(yàn) D Ca(OH)2能制成澄清石灰水 可配制2.0 molL-1的Ca(OH)2溶液 【答案】B
【解析】A項(xiàng)，先將混合物溶解于熱水制成熱的飽和溶液，然后冷卻，KNO3的溶解度大幅降低結(jié)晶析出，NaCl的溶解度基本不變?nèi)匀芙庠谌芤褐�，過(guò)濾、洗滌，得到較純凈的KNO3晶體。用重結(jié)晶法除去KNO3中混有的NaCl是利用兩者的溶解度隨溫度降低而減小的程度不同而不是因?yàn)镵NO3的溶解度大;B選項(xiàng)中敘述敘述Ⅰ和Ⅱ均正確， BaSO4難溶于酸，加鹽酸是排除Ag+、CO、SO對(duì)SO的干擾，加過(guò)量鹽酸無(wú)沉淀析出再加BaCl2溶液有白色沉淀析出，就證明有SO;C選項(xiàng)中敘述敘述Ⅰ和Ⅱ均正確，但NH3用于設(shè)計(jì)噴泉實(shí)驗(yàn)是因?yàn)镹H3在水中的溶解度很大而不是它能使酚酞溶液變紅;D項(xiàng)中Ca(OH)2是微溶物質(zhì)，其在水中的溶解度不會(huì)達(dá)到2.0 molL-1。
4.(重慶卷)茶葉中鐵元素的檢驗(yàn)可經(jīng)過(guò)以下四個(gè)步驟完成，各步驟中選用的實(shí)驗(yàn)用品不能都用到的是()
A.將茶葉灼燒灰化，選用①、②和⑨
B.用濃硝酸溶解茶葉并加蒸餾水稀釋，選用④、⑥和⑦
C.過(guò)濾得到濾液，選用④、⑤和⑦
D.檢驗(yàn)中濾液中的Fe3+，選用③、⑧和⑩
【答案】B
【解析】茶葉灼燒需要用酒精燈、坩堝、三腳架和泥三角等，A正確;容量瓶是用來(lái)配制一定物質(zhì)的量濃度溶液的，不能用來(lái)稀釋溶液或溶解固體，B不正確;過(guò)濾需要燒杯、漏斗和玻璃棒，C正確;檢驗(yàn)鐵離子一般用KSCN溶液，因此需要試管、膠頭滴管和KSCN溶液，D正確。
5.某課外實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的下列實(shí)驗(yàn)不合理的是()
【答案】C
【解析】A項(xiàng)，生成的H2能將體系中的O2排出，觀察到Fe(OH)2白色沉淀;B項(xiàng)，脫脂棉燃燒能說(shuō)明Na2O2與水反應(yīng)放熱;C項(xiàng)，不能用排水法收集NO2氣體;D項(xiàng)，NaOH固體溶于水放熱且提供OH-，抑制NH3H2O的電離，能用于制備少量NH3。
6.(四川卷)下列實(shí)驗(yàn)方案中，不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?)
選項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)方案 A 檢驗(yàn)CH3CH2Br在NaOH溶液中是否發(fā)生水解 將CH3CH2Br與NaOH溶液共熱。冷卻后，取出上層水溶液用稀HNO3酸化加入AgNO3溶液，觀察是否產(chǎn)生淡黃色沉淀 B 檢驗(yàn)Fe(NO3)2晶體是否已氧化變質(zhì) 將Fe(NO3)2樣品溶于稀H2SO4后，滴加KSCN溶液，觀察溶液是否變紅 C 驗(yàn)證Br2的氧化性強(qiáng)于I2 將少量溴水加入KI溶液中，再加入CCl4，振蕩，靜置。可觀察到下層液體呈紫色 D 驗(yàn)證Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2 將FeCl3溶液加入Mg(OH)2懸濁液中，振蕩，可觀察到沉淀由白色變?yōu)榧t褐色 【答案】B
【解析】溴乙烷在氫氧化鈉的溶液中加熱發(fā)生水解生成乙醇、溴化鈉。在酸性條件下溴化鈉與硝酸銀溶液反應(yīng)產(chǎn)生淡黃色沉淀溴化銀，能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，A正確;在酸性條件下，NO具有氧化性，能把Fe2+氧化生成鐵離子，鐵離子與KSCN溶液發(fā)生顯色反應(yīng)，溶液顯紅色，不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模珺不正確;下層液體呈紫色，說(shuō)明反應(yīng)中有碘生成，即溴與碘化鉀發(fā)生了置換反應(yīng)生成了碘和溴化鉀，這說(shuō)明溴的氧化性強(qiáng)于碘的氧化性，C正確;將FeCl2溶液加入Mg(OH)2懸濁液中，振蕩，可觀察到沉淀由白色變?yōu)榧t褐色，說(shuō)明反應(yīng)中有氫氧化鐵生成，根據(jù)沉淀容易向更難溶的方向轉(zhuǎn)化可知Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2的溶解度，D正確。
7.以下進(jìn)行性質(zhì)比較的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，合理的是()
A.用NaOH溶液與FeCl3溶液制備Fe(OH)3膠體
B.比較氯、溴非金屬性：氯氣通入溴化鈉溶液中
C.將混有SO2的CO2通入NaOH溶液中除去SO2
D.比較鎂、鋁金屬性：鎂、鋁(除氧化膜)分別放入4 molL-1NaOH溶液中
【答案】B
二、非選擇題
8.在實(shí)驗(yàn)室用氫氣、一氧化碳、碳均可還原氧化銅。比較三個(gè)反應(yīng)并回答下列問(wèn)題：
(1)上述四種裝置中，可用于氫氣還原氧化銅的裝置是________(填裝置序號(hào)，下同)，可用于碳還原氧化銅的裝置是________。
(2)CO還原CuO若采用裝置3，裝置3中廣口瓶?jī)?nèi)的溶液為澄清石灰水，反應(yīng)開始后廣口瓶中的現(xiàn)象是______________________，產(chǎn)生這種現(xiàn)象說(shuō)明__________________________，寫出產(chǎn)生該現(xiàn)象的化學(xué)方程式：_______________________________。
(3)CO還原CuO若采用裝置4，裝置4末端酒精燈的作用是___________________。
【答案】(1)裝置1 裝置2
(2)澄清石灰水變渾濁 有二氧化碳生成
Ca(OH)2+CO2===CaCO3+H2O
(3)點(diǎn)燃尾氣，防止未反應(yīng)完的一氧化碳污染空氣
【解析】(1)氫氣還原氧化銅時(shí)，氫氣應(yīng)先通入，待還原反應(yīng)結(jié)束、冷卻后再停止通入氫氣，故需選裝置1;用碳還原氧化銅時(shí)，兩種固態(tài)反應(yīng)物可先混合均勻后裝入試管再加熱，利用澄清石灰水檢驗(yàn)有無(wú)CO2生成，從而證明反應(yīng)是否已發(fā)生，故應(yīng)選用裝置2。(2)由CO+CuOCO2+Cu，可知反應(yīng)開始后廣口瓶中的石灰水會(huì)變渾濁;產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是CO2+Ca(OH)2===CaCO3+H2O。(3)CO 有毒，故CO還原CuO若采用裝置4，要進(jìn)行尾氣處理，末端酒精燈的作用就是使CO燃燒，防止污染空氣。
9.(江南十校聯(lián)考)聚合硫酸鐵(PFS)是一種新型絮凝劑，化學(xué)式為[Fe2(OH)n(SO4)3-0.5n]m，實(shí)驗(yàn)室模擬其兩種生產(chǎn)工藝流程如下：
(1)實(shí)驗(yàn)室用98%的硫酸(密度為1.84 g/cm3)配制100 g 20%的硫酸，所需的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒外，還有__________(填字母)。
A.容量瓶 B.量筒
C.燒瓶
(2)原料的投料比為n(FeSO47H2O)∶n(H2SO4)=1∶(0.44～0.45)，酸度太高，不利于生成的Fe3+水解;酸度太低，______________________________。
(3)水解生成[Fe2(OH)n(SO4)3-0.5n]m的化學(xué)方程式為________________________。
(4)若NaNO2的價(jià)格為0.2 元/摩爾，NaClO3價(jià)格為0.45 元/摩爾，僅從原料的成本考慮，選擇__________作氧化劑更合適。
(5)你認(rèn)為甲、乙兩個(gè)流程哪個(gè)更好(或不能確定)，寫出理由。_____________________。
【答案】(1) B
(2)Fe3+易轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀
(3)Fe2(SO4)3+nH2O===Fe2(OH)n(SO4)3-0.5n+H2SO4
(4)NaClO3
(5)乙流程，因?yàn)樵摲ㄑ趸嗤康腇e2+，原料成本較低，且從流程圖可以看出反應(yīng)條件溫和，生產(chǎn)周期短，且無(wú)污染 (或不能確定，還需要考慮設(shè)備的腐蝕、產(chǎn)品質(zhì)量的高低等其他因素)
10.已知堿金屬或堿土金屬(ⅡA)與H2在隔絕空氣加熱時(shí)可以發(fā)生反應(yīng)，生成離子型金屬氫化物，如NaH、CaH2等，它們易與水反應(yīng)�，F(xiàn)有甲、乙兩位同學(xué)分別設(shè)計(jì)了制備CaH2的實(shí)驗(yàn)，裝置如下圖所示(分別以序號(hào)Ⅰ、Ⅱ表示)，鐵架臺(tái)等夾持固定儀器已略去。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
(1)最后實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，兩位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)都有缺陷。
裝置Ⅰ的不足之處是___________________________，
裝置Ⅱ的不足之處是___________________________。
(2)請(qǐng)你從兩套裝置中選取你認(rèn)為合理的部分，按從左到右的順序組裝一套制取CaH2的合理裝置(用序號(hào)A、B、C表示)____________________。
(3)檢查完裝置的氣密性后，為了保證產(chǎn)品的純度和實(shí)驗(yàn)安全必須先____________，然后再____________________________，才能點(diǎn)燃酒精燈加熱。同樣，為了安全，反應(yīng)開始后，在E口處應(yīng)_____________________________________________。
(4)軍事和氣象野外作業(yè)常用CaH2作生氫劑，使之與水反應(yīng)產(chǎn)生H2，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________。
【答案】(1)制H2裝置后缺少除HCl氣體的裝置 制CaH2裝置后缺少干燥裝置 (2)C、B (3)通氫氣 檢查氫氣純度至達(dá)標(biāo) 點(diǎn)燃尾氣(或外接氣球等) (4)CaH2+2H2O===Ca(OH)2+2H2
11.某科研小組用MnO2和濃鹽酸制備Cl2時(shí)，利用剛吸收過(guò)少量SO2的NaOH溶液對(duì)其尾氣進(jìn)行吸收處理。
(1)請(qǐng)完成SO2與過(guò)量NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式：SO2+2NaOH===________________。
(2)反應(yīng)Cl2+Na2SO3+2NaOH===2NaCl+Na2SO4+H2O中的還原劑為________________。
(3)吸收尾氣一段時(shí)間后，吸收液(強(qiáng)堿性)中肯定存在Cl-、OH-和SO。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究該吸收液中可能存在的其他陰離子(不考慮空氣中CO2的影響)。
①提出合理假設(shè)。
假設(shè)1：只存在SO;
假設(shè)2：既不存在SO也不存在ClO-;
假設(shè)3：____________。
②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)?jiān)谙旅姹砀裰袑懗鰧?shí)驗(yàn)步驟以及預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。限選實(shí)驗(yàn)試劑：3 molL-1H2SO4、1 molL-1NaOH、0.01 molL-1 KMnO4、淀粉KI溶液、紫色石蕊試液。
【答案】
實(shí)驗(yàn)步驟 預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論 步驟1：取少量吸收液于試管中，滴加3 molL-1 H2SO4至溶液呈酸性，然后將所得溶液分置于A、B試管中 步驟2：
步驟3：
【答案】(1)Na2SO3+H2O (2)Na2SO3 (3)①只存在ClO-
②
實(shí)驗(yàn)步驟 預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論 步驟2：在A試管中滴加紫色石蕊試液 若先變紅后褪色，證明有ClO-，否則無(wú) 步驟3：在B試管中滴加0.01 molL-1 KMnO4溶液 若紫紅色褪去，證明有SO，否則無(wú)
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