课时作业(三十三) 化学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．(2013·江苏南京调研)实验室常用浓H2SO4与硝酸钠反应制HNO3，其化学反应方程式为NaNO3＋H2SO4=====NaHSO4＋HNO3↑，制取HNO3时，下列装置中最适合的是( )
微热
2．做完铜与浓硝酸反应的实验后，同学们发现圆底烧瓶中溶液呈绿色，而不显示蓝色，甲同学认为是该溶液中硝酸铜的质量分数较高导致的，而乙同学认为是该溶液中溶解了生成的气体，同学们分别设计了以下4个实验来判断两种看法是否正确，这些方案中不可行的是( )
A．加热该绿色溶液，观察颜色变化 B．加水稀释绿色溶液，观察颜色变化
C．向该绿色溶液中通入氮气，观察颜色变化
D．向饱和硝酸铜溶液中通入浓硝酸与铜反应产生的气体，观察颜色变化 3．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
＋
4．某同学为探究SO2与Ba2只有在碱性条件下才能形成BaSO3沉淀，设计了如下方案，你认为可行的是( )
A．将SO2通入Ba(OH)2溶液中观察有白色沉淀生成 B．将SO2通入Ba(NO3)2溶液中观察有白色沉淀生成
C．将SO2分别通入BaCl2溶液、BaCl2与HCl的混合溶液、Ba(OH)2溶液中，观察到只有Ba(OH)2中有白色沉淀生成
D．将SO2通入BaCl2与NH3的混合溶液中有白色沉淀生成
5．绿色化学实验是在绿色化学思想指导下的实验方法，以达到减少污染，防止浪费等目的。下列符合绿色化学实验的是( )
A．用铜与浓硫酸反应制取CuSO4，并用少量品红溶液吸收尾气 B．将CO还原Fe2O3后的尾气直接排入空气中 C．用CCl4完成萃取操作练习时，将溴水改成碘水
D．将Zn和稀硫酸制H2后的废液倒入水槽后再清洗玻璃仪器 6．(2012·泉州质检)下列相关实验不能达到预期目的的是( ) 选项 相关实验 预期目的 相同温度下，等质量的大理石块、大理石A 探究接触面积对化学反应速率的影响 粉分别与等体积、等浓度的盐酸反应 把装有颜色相同的NO2和N2O4混合气体B 的两支试管(密封)分别浸入冷水和热水探究温度对化学平衡的影响 中 在蔗糖中加入稀硫酸，水浴加热，再加入C 探究蔗糖水解产物具有还原性 新制的氢氧化铜悬浊液并加热 两支试管中装有等体积、等浓度的H2O2D 探究FeCl3溶液对H2O2分解速率的影响 溶液，向其中一支试管中加入FeCl3溶液 7.(2013·山东青岛质检)下列装置或操作不能达到实验目的的是( )
A．装置①可用于测量气体的体积
B．装置②可用于比较KMnO4、Cl2、S的氧化性
C．装置③中若X为四氯化碳，可用于吸收氨气，并防止倒吸 D．装置④可用于量取15.00 mL盐酸
8．实验法和比较法是研究物质性质的基本方法。以下实验设计中不合理或不严密的是( )
A．钠和镁分别与冷水反应，判断钠和镁的金属性强弱
B．测定相同温度下盐酸和醋酸溶液的pH，就可证明盐酸是强酸、醋酸是弱酸 C．铁分别与氯气和硫反应，判断氯气与硫的氧化性强弱
D．测定相同条件下Na2CO3溶液和Na2SO4溶液的pH，判断碳与硫的非金属性强弱 9．下列实验能达到预期目的的是( ) 编号 实验内容 实验目的 将SO2通入溴水中，溴水褪色后加热A 验证SO2漂白的可逆性 观察能否恢复原色 AgCl沉淀中滴入稀KI溶液有黄色沉B 证明Ksp(AgI)> Ksp(AgCl) 淀出现 向混有乙酸的乙酸乙酯中加入稀C 除去乙酸乙酯中混有的乙酸 NaOH溶液，混合振荡、静置分液 在滴有酚酞的Na2CO3溶液中，加入D 验证Na2CO3溶液中存在水解平衡 BaCl2溶液后，红色褪去 10.(2010·广东高考)对实验Ⅰ～Ⅳ的实验现象预测正确的是(双选)( )
A．实验Ⅰ：液体分层，下层呈无色
B．实验Ⅱ：烧杯中先出现白色沉淀，后溶解 C．实验Ⅲ：试管中溶液颜色变为红色
D．实验Ⅳ：放置一段时间后，饱和CuSO4溶液中出现蓝色晶体 二、非选择题(本题包括4小题，共50分) 11．(10分)
小明同学在学习“硫酸及其盐的某些性质与用途”的过程中，进行如下实验探究。 [实验一] 探究浓硫酸的氧化性，将实验室常用的药品放入如右图所示的实验装置后，加热装置甲。(夹持和加热装置省略)
(1)该装置设计上存在明显缺陷，请指出：
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)写出装置甲中反应的化学方程式：
________________________________________________________________________ __________________。
装置乙中的试剂是
________________________________________________________________________。 [实验二] 探究某硫酸亚铁盐固体是否变质 (3)请你帮助小明同学完成如下实验方案： 实验操作 预期现象和结论 12.(10分)(2013·安徽安庆质检)牙膏的成分有活性物质、摩擦剂、保持牙膏湿润的甘油等物质。牙膏中的摩擦剂一般由CaCO3、Al(OH)3、SiO2中的一种或几种物质组成。为探究某品牌牙膏中摩擦剂的成分，化学兴趣小组同学做了以下实验：取适量牙膏样品，加水充分搅拌、静置、过滤。在滤渣中加入足量盐酸后，发现仍有少量不溶物。为进一步探究牙膏中摩擦剂的成分，同学们进行了以下实验。
【提出假设】根据题目信息同学们提出了如下假设。 假设1：牙膏摩擦剂的成分为SiO2和CaCO3 假设2：牙膏摩擦剂的成分为SiO2和Al(OH)3 假设3：
________________________________________________________________________。 【实验验证】
设计实验方案，验证假设。请写出实验步骤以及预期现象和结论(可不填满也可补充)。可选的试剂：稀盐酸、稀硫酸、NaOH溶液、澄清石灰水。 预期现象实验步骤 和结论 步骤1：取适量牙膏样品，加水充分搅拌、过滤 步骤2： 步骤3： „„ 13.(15分)(2013·山东临沂质检)工业尾气中的氮氧化物常用氨催化吸收法，原理是NH3
和NOx反应生成无毒物质。某同学采用以下装置和步骤模拟工业上氮氧化物的处理过程。
(一)提供的装置
(二)NH3的制取
(1)下列有关实验室制备气体的说法正确的是________(填序号)。
①可以用排饱和食盐水的方法收集氯气 ②用赤热的炭与水蒸气反应制取氢气 ③实验室制氧气有时需要加热，有时不需要加热 ④用无水氯化钙干燥氨气 ⑤用浓盐酸洗涤高锰酸钾分解制氧气的试管
(2)从所提供的装置中选取一个能制取氨气的装置：________(填序号)。
(3)当采用你所选用的装置制取氨气时，相应反应的化学方程式是________________________________________________________________________。
(三)模拟尾气的处理
选用上述部分装置，按下列顺序连接成模拟尾气处理装置，回答有关问题：
(4)A中反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 (5)装置D的作用有：使气体混合均匀、调节气流速度，还有一个作用是________________________________________________________________________。
(6)D装置中的液体可换成________(填序号)。
a．CuSO4 b．H2O c．CCl4 d．浓硫酸
(7)该同学所设计的模拟尾气处理实验还存在的明显缺陷是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 14．(15分)(2012·重庆理综，27)氯离子插层镁铝水滑石[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]是一种新型离子交换材料，其在高温下完全分解为MgO、Al2O3、HCl和水蒸气。现用如图装置进行实验确定其化学式(固定装置略去)。
(1)Mg2Al(OH)6Cl·xH2O热分解的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 (2)若只通过测定装置C、D的增重来确定x，则装置的连接顺序为________(按气流方向，用接口字母表示)，其中C的作用是________________________________________________________________________。
装置连接后，首先要进行的操作的名称是________________________________________________________________________。
(3)加热前先通N2排尽装置中的空气，称取C、D的初始质量后，再持续通入N2的作用是________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________等。 (4)完全分解后测得C增重3.65 g、D增重9.90 g，则x＝________。若取消冷却玻管B后进行实验，测定的x值将____________(填“偏高”或“偏低”)。
(5)上述水滑石在空气中放置时易发生反应生成 [Mg2Al(OH)6Cl1－2y(CO3)y·zH2O]，该生成物能发生类似的热分解反应。现以此物质为样品，用(2)中连接的装置和试剂进行实验测定z，除测定D的增重外，至少还需测定
__________。
课时作业(三十三)
1．B 考虑到反应过程中生成的硝酸具有强氧化性，因此整个装置中不能使用橡胶塞，且收集HNO3的仪器需用冷水冷却，故选B。
2．B 加水稀释时，溶液中的溶质和所溶气体的量没有改变，浓度均减小，故不能判断。
3．B A项，最终生成铁锈(氧化铁水合物)；B项，Fe――→FeCl3――→Fe(OH)3――→Fe2O3，方案合理；C项，Fe――→FeSO4――→Fe(OH)2，Fe(OH)2在空气中加热时部分氧化为Fe(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。
＋
4．C A、D项方案不能说明SO2与Ba2在非碱性条件下不能反应生成BaSO3沉淀；B
－－2－
项中SO2溶解后会形成酸性溶液，NO3在酸性条件下可将SO23氧化成SO4，得到的沉淀是BaSO4。
5．C A项中不能用品红溶液吸收尾气SO2；B项中CO还原Fe2O3后的尾气中含有CO，不能直接排入空气中；D项中Zn和稀硫酸制H2后的废液不能倒入水槽。
6．C 蔗糖在稀H2SO4溶液中水解后，应加入NaOH溶液中和掉H2SO4使溶液呈碱性，否则加入新制Cu(OH)2悬浊液并加热时，得不到Cu2O红色沉淀，也无法探究蔗糖水解产物具有还原性。
7．D 装置①可用来测量气体的体积，A正确；装置②中KMnO4能将浓HCl氧化生成Cl2，然后Cl2进入下一装置与Na2S反应置换出S，从而可知KMnO4、Cl2、S的氧化性逐渐减弱，B正确；装置③中若X为四氯化碳，因为NH3不溶于四氯化碳，所以不会倒吸，C正确；装置④中用的是碱式滴定管，不能用来量取盐酸。
8．B 只有测定相同温度下、相同物质的量浓度的盐酸和醋酸溶液的pH，才可证明盐酸是强酸、醋酸是弱酸。
9．D SO2使溴水褪色，体现了SO2的还原性，A错；根据沉淀向着溶度积减小的方向转化，则Ksp(AgI) 的密度大于水的密度且二者互不相溶，故上层为水，几乎无色，下层为碘的四氯化碳溶液，显紫红色，A项错误；实验Ⅱ中NH4Cl和Ca(OH)2共热时生成NH3，NH3通入AlCl3溶液中 ＋－ 产生Al(OH)3白色沉淀，但沉淀不溶于氨水，B项错误；实验Ⅲ中Fe3遇到SCN显红色，C项正确；实验Ⅳ中右边试管中CaO能够吸收左边试管中的水汽并与水反应，因此左边试管中饱和硫酸铜溶液中有蓝色晶体析出，D项正确。 11．解析： (1)制气装置不能在封闭体系中进行，否则易引起爆炸，因此尾气吸收装置乙中的广口瓶不能加瓶塞。(2)根据品红溶液可推测发生装置中生成了SO2气体，因此可选用Cu与浓硫酸反应或C与浓硫酸反应。(3)检验硫酸亚铁盐固体是否变质即检验样品中有 3＋3＋ 无Fe，检验Fe最灵敏的试剂是KSCN溶液。 答案： (1)装置乙中的广口瓶不应加瓶塞 (2)Cu＋2H2SO4(浓)=====CuSO4＋SO2↑＋2H2O或C＋2H2SO4(浓)=====CO2↑＋2SO2↑＋2H2O(或其他合理答案也可) NaOH溶液 (3)将FeSO4溶于水，取少量上述溶液，滴加2滴KSCN溶液 溶液变红说明FeSO4已被氧化，否则，FeSO4未被氧化 12．答案： 【提出假设】假设3：牙膏摩擦剂的成分为SiO2、CaCO3和Al(OH)3 【实验验证】 实验步骤 预期现象和结论 步骤1： 步骤2：取适量沉淀于试管中，滴加过量稀盐若出现无色气泡，则说明含有CaCO3；若无酸 气泡，则说明无CaCO3而有Al(OH)3 步骤3：取步骤2的上层清液，滴加氢氧化钠若先生成沉淀，后沉淀溶解说明含有溶液 Al(OH)3；若无明显现象，则无Al(OH)3 13.解析： (2)实验室制备氨气可用氢氧化钙与氯化铵固体加热法，也可以用浓氨水与氧化钙(或氢氧化钠)在常温下制取。可选装置为C或G。(3)根据所选装置写出相应制备反应 △ △ H2SO4 NaOH Cl2 NaOH △ 的化学方程式。(4)A中为Cu与稀硝酸的反应：3Cu＋2NO3＋8H===3Cu2＋2NO↑＋4H2O。(5)NH3是易溶于水的气体，因此D还可以防止倒吸。(6)D中用饱和氨水防止氨气被吸收，因此还可以换成CCl4。(7)该反应中尾气含有NO等污染性气体，应除去后再排入空气中。 答案： (1)①③⑤ (2)C(或G) － ＋ ＋ (3)2NH4Cl＋Ca(OH)2=====2NH3↑＋CaCl2＋2H2O 或NH3·H2O＋CaO===Ca(OH)2＋NH3↑(要对应) －＋＋ (4)3Cu＋2NO3＋8H===3Cu2＋2NO↑＋4H2O (5)防止NH3发生倒吸 (6)c (7)NO尾气直接排放，没有进行处理 14．解析： (1)根据题给信息：高温下完全分解为MgO、Al2O3、HCl和水蒸气，可写出其化学方程式：2[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]=====4MgO＋Al2O3＋2HCl↑＋(5＋2x)H2O↑； (2)装置C的作用是吸收反应生成的HCl气体，装置D的作用是吸收水蒸气，应该首先通过D装置吸收水蒸气，后通过C装置吸收HCl；将气体通过洗气瓶进行洗气时，应该从长导管一侧通入气体，故其连接顺序是a→e→d→b；连接好装置后首先应该检查装置的气密性； (3)因为加热后的装置中含有残留的HCl和水蒸气，为了避免引起实验误差，保证反应产生的气体全部被装置C、D吸收，所以要通入N2排出装置内残留的气体，同时也是为了防止产生倒吸； (4)2[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]=====4MgO＋Al2O3＋2HCl↑＋(5＋2x)H2O↑ 73 18×(5＋2x) 3.65 g 9.9 g 185＋2x73＝ 3.65 g9.9 g解得：x＝3 若取消冷却玻管，气体温度过高将损失水蒸气，使测定结果偏低。 (5)至少还需测定装置C的增重和样品的质量等。 答案： (1)2[Mg2Al(OH)6Cl·xH2O]=====4MgO＋Al2O3＋2HCl↑＋(5＋2x)H2O↑ (2)a→e→d→b 吸收HCl气体 检查装置的气密性 (3)将分解产生的气体全部带入装置C、D中完全吸收 防止产生倒吸(合理答案均给分) (4)3 偏低 (5)装置C的增重及样品质量(或样品质量及样品分解后残余物质量或装置C的增重及样品分解后残余物质量) 高温 高温 高温 △ 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容