化學實驗方案與設計(45分鐘100分)一、選擇題(本題包括6小題,每小題6分,共36分)1.(2013·石家莊質檢)以下進行性質比較的實驗設計,不合理的是()A.比較Cu、Fe2+的還原性:Cu加入FeCl3溶液中B.比較氯、溴的非金屬性:氯氣通入溴化鈉溶液中C.比較鎂、鋁的金屬性:鎂、鋁(除氧化膜)分別放入4mol·L-1的NaOH溶液中D.比較高錳酸鉀、氯氣的氧化性:高錳酸鉀中加入濃鹽酸2.下列藥品和裝置合理且能完成相應實驗的是()A.噴泉實驗B.實驗室制取并收集氨氣C.制備氫氧化亞鐵D.驗證苯中是否有碳碳雙鍵3.下列有關實驗裝置進行的相應實驗,能達到實驗目的的是()A.用圖1所示裝置除去HCl中含有的少量Cl2B.用圖2所示裝置將硫酸銅溶液蒸干,制備藍礬C.用圖3所示裝置可以完成“噴泉”實驗D.用圖4所示裝置制取并收集干燥純凈的NH34.下述實驗設計能夠達到目的的是()編號實驗目的實驗設計A除去CO2中少量的SO2將混合氣體通過飽和Na2CO3溶液B除去銅粉中混有的CuO向混合物中滴加適量稀硝酸C檢驗溶液中是否含有Fe2+向溶液中滴入氯水后,再滴加KSCN溶液D證明H2CO3酸性比H2SiO3強將CO2通入Na2SiO3溶液中5.(2013·海南高考)下圖所示儀器可用于實驗室制備少量無水FeCl3,儀器連接順序正確的是()A.a—b—c—d—e—f—g—hB.a—e—d—c—b—h—i—gC.a—d—e—c—b—h—i—gD.a—c—b—d—e—h—i—f6.(2013·長春一模)下列實驗設計與結論不相符的是()A.某溶液中加入Ba(NO3)2溶液,再滴加稀鹽酸,出現白色沉淀且不溶解,則原溶液中可能含有SQUOTEB.某氣體使濕潤的藍色試紙變紅,則該氣體一定是酸性氧化物C.乙醇中混有乙酸,加入氫氧化鈉后蒸餾即得純凈的乙醇D.在分液漏斗中加入溴水,然后加入適量CCl4,振蕩后靜置,溴可萃取到CCl4中二、非選擇題(本題包括3小題,共64分)7.(23分)為探究足量鋅與18.4mol·L-1濃硫酸的反應,某研究小組進行如下實驗。【實驗Ⅰ】反應生成物成分的定性探究取65.0g鋅粒與98%的濃硫酸(ρ=1.84g·mL-1)110mL充分反應,鋅全部溶解,對于制得的氣體,有同學認為可能混有雜質。(1)研究小組所制得的氣體中混有的主要雜質氣體可能是(填分子式),產生這種結果的主要原因是(用化學方程式和必要的文字加以說明)。(2)為證實相關分析,該化學小組的同學設計實驗,組裝了如下裝置,對所制的氣體進行探究。①裝置C中加入的試劑是;裝置D中加入的試劑是。②裝置F中加入的試劑是;U形管G的作用為。③有同學認為A、B間應增加圖中的甲裝置,該裝置的作用為。【實驗Ⅱ】硫酸濃度與生成氣體成分的定量探究為了定量測定濃硫酸具有強氧化性的最低濃度,設計的實驗方案為取18.4mol·L-1濃硫酸amL與足量的鋅于A中反應,將生成的氣體通入某溶液并測定生成沉淀的質量。(1)A中產生的氣體應通入上圖中的(填“乙”或“丙”)裝置。(2)有同學認為要減小實驗誤差,需要增加一個將反應生成的SO2全部排出的操作。但也有同學認為沒有必要,其理由是。8.(22分)(2011·天津高考)某研究性學習小組為合成1-丁醇,查閱資料得知一條合成路線：CH3CH＝CH2+CO+H2CH3CH2CH2CHOCH3CH2CH2CH2OH；CO的制備原理：HCOOHCO↑+H2O,并設計出原料氣的制備裝置(如圖)。請填寫下列空白：(1)實驗室現有鋅粒、稀硝酸、稀鹽酸、濃硫酸、2-丙醇,從中選擇合適的試劑制備氫氣、丙烯,寫出化學反應方程式：,。(2)若用以上裝置制備干燥純凈的CO,裝置中a和b的作用分別是,；c和d中盛裝的試劑分別是,。若用以上裝置制備H2,氣體發生裝置中必需的玻璃儀器名稱是；在虛線框內畫出收集干燥H2的裝置圖。(3)制丙烯時,還產生少量SO2、CO2及水蒸氣,該小組用以下試劑檢驗這四種氣體,混合氣體通過試劑的順序是(填序號)。①飽和Na2SO3溶液 ②酸性KMnO4溶液③石灰水 ④無水CuSO4⑤品紅溶液(4)合成正丁醛的反應為正向放熱的可逆反應,為增大反應速率和提高原料氣的轉化率,你認為應該采用的適宜反應條件是。a.低溫、高壓、催化劑 b.適當的溫度、高壓、催化劑c.常溫、常壓、催化劑 d.適當的溫度、常壓、催化劑(5)正丁醛經催化加氫得到含少量正丁醛的1-丁醇粗品。為純化1-丁醇,該小組查閱文獻得知：①R—CHO+NaHSO3(飽和)RCH(OH)SO3Na↓；②沸點：乙醚34℃,1-丁醇118℃,并設計出如下提純路線：試劑1為,操作1為,操作2為,操作3為。9.(19分)(2013·池州一模)鎢是我國豐產元素,是熔點最高的金屬,廣泛用于拉制燈泡的燈絲,有“光明使者”的美譽。鎢在自然界主要以鎢(+6價)酸鹽的形式存在。有開采價值的鎢礦石是白鎢礦和黑鎢礦。白鎢礦的主要成分是鎢酸鈣(CaWO4);黑鎢礦的主要成分是鐵和錳的鎢酸鹽,化學式常寫成(Fe,Mn)WO4。黑鎢礦傳統冶煉工藝的第一階段是堿熔法:其中A、B、C都是鎢的化合物。回答:(1)堿熔時,鎢酸亞鐵轉化為氧化鐵和鎢酸鈉,寫出相應反應的化學方程式

。(2)操作2的名稱是,實驗室中證明沉淀B是否洗凈的方法是;實驗室中焙燒需要的主要儀器有

。(3)寫出用氫氣還原氧化鎢制取金屬鎢的化學方程式:;為了獲得可以拉制燈絲的高純度金屬鎢,不宜用碳而必須用氫氣作還原劑,因為

。(4)某種藍色氧化鎢的化學式可以表示為WO2.8,一般認為,藍色氧化鎢的顏色和非整比暗示了在化合物中存在五價和六價兩種價態的鎢。則藍色氧化鎢中五價鎢與六價鎢的原子數目之比為∶。

答案解析1.【解析】選C。若溶液變藍,說明氯化鐵能腐蝕單質銅,則Cu是還原劑、Fe3+是氧化劑、Fe2+是還原產物,由于反應中還原劑的還原性大于還原產物的還原性,因此能比較Cu、Fe2+的還原性,故A合理;若無色溶液變為淡黃色,說明氯氣能從鹽中置換出單質溴,則氯氣是氧化劑、溴離子是還原劑、單質溴是氧化產物,由于反應中氧化劑的氧化性大于氧化產物的氧化性,則單質氯的氧化性大于單質溴,所以氯元素的非金屬性比溴強,故B合理;元素金屬性強弱可以根據其單質與酸反應置換出氫的難易程度來判斷,因此可將鎂、鋁(除氧化膜)分別放入稀鹽酸或稀硫酸中,根據置換出氫的難易程度可以比較鎂、鋁金屬性,故C不合理;若產生黃綠色氣體,說明高錳酸鉀能氧化HCl,則高錳酸鉀是氧化劑、HCl是還原劑、氯氣是氧化產物,因此能比較高錳酸鉀、氯氣的氧化性,故D合理。2.【解析】選D。本題考查化學實驗基本操作(物質的制備、性質驗證等)。NO不溶于水,也不與水反應,故不能用于噴泉實驗,A項錯誤;加熱固體混合物時,試管口應向下傾斜,B項錯誤;Fe(OH)2具有較強的還原性,應將滴管插入液面以下,C項錯誤;通過溴水或酸性高錳酸鉀溶液是否褪色,可以驗證苯環中是否有碳碳雙鍵,D項正確。3.【解析】選C。A適合除去氯氣中含有的少量氯化氫氣體;用圖2裝置制備藍礬時,當有大量晶體析出時停止加熱,用余熱蒸干;D氨氣密度比空氣小,應用向下排空氣法收集。4.【解析】選D。A中除去CO2中少量的SO2,可將混合氣體通過飽和的NaHCO3溶液,A錯誤;B中除去銅粉中混有的CuO,可向混合物中滴加適量稀鹽酸,而不能用稀硝酸,因為Cu也能與稀硝酸反應,B錯誤;C中檢驗溶液中是否含有Fe2+,應先向溶液中滴加KSCN溶液,若無明顯現象,再向溶液中滴入氯水,若溶液變為紅色則說明溶液中含有Fe2+,C錯誤;D中實驗設計能夠達到目的,D正確。5.【解析】選B。根據實驗目的和所給儀器藥品應首先制得氯氣,然后再將氯氣與鐵粉反應,制取FeCl3,最后用NaOH溶液吸收多余的氯氣防止污染環境。由于制得的氯氣中含有HCl、H2O等雜質,所以與鐵反應之前應先用飽和NaCl溶液吸收揮發出的HCl,然后用濃硫酸干燥。連接儀器時應注意長管進氣,短管出氣。6.【解析】選B。酸性條件下,NQUOTE可以將SQUOTE氧化為SQUOTE;使濕潤的藍色試紙變紅的氣體可以是酸性氧化物,也可以是其他酸性氣體,如HCl、HNO3等;乙酸與NaOH生成高沸點的鹽;溴在四氯化碳中的溶解度很大,且四氯化碳與水互不相溶,四氯化碳可以作為萃取劑。7.【解析】【實驗Ⅰ】(1)隨著反應的進行,濃硫酸的濃度會逐漸變小,Zn與稀硫酸反應得到的氣體是H2,反應的方程式為H2SO4(稀)+Zn====ZnSO4+H2↑。(2)B裝置放置的品紅溶液是為了檢驗SO2氣體,C裝置放置的是NaOH(或KMnO4)溶液,目的是吸收混合氣體中的SO2,D裝置的濃硫酸吸收水蒸氣,避免其干擾H2和CuO的反應,否則F中的CuSO4變藍就不能確定是H2和CuO反應生成的H2O,G的作用是防止空氣中的水蒸氣進入系統,干擾實驗;為防止B裝置發生倒吸,在A與B之間加一個防倒吸的裝置。【實驗Ⅱ】(1)SO2與BaCl2溶液不反應,不能得到沉淀,故選丙裝置。(2)隨著反應的進行,稀硫酸與Zn反應得到的H2會將反應得到的SO2全部排入到丙裝置中,沒有必要增加其他裝置或反應。答案:【實驗Ⅰ】(1)H2隨著反應的進行,硫酸溶液濃度變稀,發生反應:H2SO4(稀)+Zn====ZnSO4+H2↑(2)①足量NaOH(或KMnO4)溶液濃硫酸②無水CuSO4(或無水硫酸銅)防止空氣中的水蒸氣進入系統,干擾實驗③防止倒吸【實驗Ⅱ】(1)丙(2)后產生的氫氣會將二氧化硫全部排入丙中【解題技巧】實驗的設計與探究注意的問題(1)對實驗方案的探究,首先要明確實驗目的和要求,然后結合問題,運用有關化學知識和實驗技能,對實驗的儀器、步驟、方法進行逐步的分析。其中,有關方案的設計要特別明確:原理要有科學性,不能憑空捏造,不能脫離實際,所選方案應是在現實條件下能夠完成的。實驗裝置要簡便易行,操作必須安全可靠,效果要明顯。(2)要善于對實驗所得出的事實證據通過比較、歸納、概括、總結等方式進行處理,從而得出科學的結論,并由此解釋化學現象,說明問題。8.【解析】(1)氫氣可用活潑金屬鋅與非氧化性酸鹽酸通過置換反應制備,氧化性酸如硝酸和濃硫酸與鋅反應不能產生氫氣,化學方程式為Zn+2HClZnCl2+H2↑；2-丙醇通過消去反應即得到丙烯,化學方程式為：(CH3)2CHOHCH2＝CHCH3↑+H2O；(2)甲酸在濃硫酸的作用下通過加熱脫水即生成CO,由于甲酸易揮發,產生的CO中必然會混有甲酸,所以在收集之前需要除去甲酸,可以利用NaOH溶液吸收甲酸。又因為甲酸易溶于水,所以必須防止液體倒流,即b的作用是防止倒吸,最后通過濃硫酸干燥CO。為了使產生的氣體能順利地從發生裝置中排出,就必須保持壓強一致,因此a的作用是保持恒壓；若用以上裝置制備氫氣,就不再需要加熱,所以此時發生裝置中的玻璃儀器名稱是分液漏斗和蒸餾燒瓶；氫氣密度小于空氣的密度,因此要收集干燥的氫氣,就只能用向下排空氣法,而不能用排水法收集；(3)檢驗丙烯可以用酸性KMnO4溶液,檢驗SO2可以用酸性KMnO4溶液、品紅溶液或石灰水,檢驗CO2可以用石灰水,檢驗水蒸氣可以用無水CuSO4,所以檢驗這四種氣體必須考慮試劑的選擇和順序。只要通過溶液,就會產生水蒸氣,因此先檢驗水蒸氣；然后檢驗SO2并在檢驗之后除去SO2,除SO2可以用飽和Na2SO3溶液,還應再用品紅溶液驗證SO2是否除凈,最后檢驗CO2和丙烯,因此順序為④⑤①⑤③②；(4)由于反應是一個體積減小的可逆反應,所以采用高壓,有利于增大反應速率和提高原料氣的轉化率；正向反應是放熱反應,雖然低溫有利于提高原料氣的轉化率,但不利于增大反應速率,因此要采用適當的溫度；催化劑不能提高原料氣的轉化率,但有利于增大反應速率,縮短達到平衡所需的時間,故正確選項是b；(5)根據信息可知正丁醛會和飽和NaHSO3溶液反應得到鈉鹽沉淀,故試劑1為飽和NaHSO3溶液,操作1是過濾；濾液是1-丁醇