2021版高考化学一轮复习核心素养测评三十八实验设计与评价含解析新人教版

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实验设计与评价 一、选择题(本题包括2小题，每题10分，共20分)‎ ‎1.(2020·濮阳模拟)下列由相关实验事实所推出的结论或所作出的解释正确的是 (　　)‎ 选项 实验事实 结论或解释 A 锌与稀硫酸反应制氢气时，滴加几滴硫酸铜溶液可使反应速率加快 硫酸铜作反应的催化剂 B 在淀粉的水解液中加入新制氢氧化铜悬浊液，加热，未生成红色沉淀 淀粉尚未发生水解 C 盐酸的酸性强于碳酸的酸性 氯的非金属性强于碳的非金属性 D 实验室可用排饱和NaHCO3溶液的方法收集CO2‎ CO2难溶于饱和NaHCO3溶液 ‎【解析】选D。滴加几滴硫酸铜溶液，构成Cu、Zn原电池，加快反应速率，与催化剂无关，故A错误；水解后在碱性溶液中检验葡萄糖，没有在碱性溶液中加新制氢氧化铜悬浊液，加热，不能说明淀粉是否水解，故B错误；盐酸为无氧酸，不能比较非金属性，故C错误；NaHCO3溶液可抑制CO2的溶解，则可用排饱和 NaHCO3溶液的方法收集CO2，故D正确。‎ ‎2.(2019·海淀模拟)取1 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液进行如下实验(实验中所用试剂浓度均为0.1 mol·L-1)：‎ 下列说法不正确的是 (　　)‎ A.实验①白色沉淀是难溶的AgCl B.由实验②说明AgI比AgCl更难溶 C.若按①③顺序实验，看不到黑色沉淀 D.若按②①顺序实验，看不到白色沉淀 ‎【解析】选C。AgNO3溶液中加入NaCl溶液，发生Ag++Cl-AgCl↓，即实验①中白色沉淀是AgCl，故A正确；实验②中加入过量KI溶液，出现黄色沉淀，说明产生AgI，即发生AgCl(s)+I-(aq)AgI(s)+Cl-(aq)，推出AgI比AgCl更难溶，故B正确；实验③‎ - 12 -‎ 得到黑色沉淀，该黑色沉淀为Ag2S，推出Ag2S比AgI更难溶，溶解度由大到小的顺序是AgCl>AgI>Ag2S，按①③顺序实验，能观察黑色沉淀，故C错误；根据选项C分析，按照②①顺序实验，生成更难溶的AgI，不能得到AgCl，即无法观察到白色沉淀，故D正确。‎ ‎【加固训练】‎ ‎　　(双选)现有一瓶标签上注明为葡萄糖酸盐(钠、镁、钙、铁)的复合制剂，某同学为了确认其成分，取部分制剂作为试液，设计并完成了如下实验：‎ 已知：控制溶液pH=4时，Fe(OH)3沉淀完全，Ca2+、Mg2+不沉淀。该同学得出的结论正确的是 (　　)‎ A.据现象1不能说明该试液中含有Na+‎ B.据现象2可推出该试液中并不含有葡萄糖酸根 C.据现象3和4可推出该试液中含Ca2+，没有Mg2+‎ D.据现象5可推出该试液中一定含有Fe2+‎ ‎【解析】选A、C。由于试液中外加了NaOH和Na2CO3溶液，不能确定原试液中是否含Na+，A正确；试液中有没有葡萄糖酸根，都无银镜产生，B错误；滤液加氨水无沉淀，说明无Mg2+，加Na2CO3有白色沉淀，说明有Ca2+，C正确；试液中有可能含有Fe2+，也有可能只含有Fe3+而不含Fe2+，D错误。‎ 二、非选择题(本题包括2小题，共30分)‎ ‎3.(16分)(2020年山东等级考模拟)四溴化钛(TiBr4)可用作橡胶工业中烯烃聚合反应的催化剂。已知TiBr4常温下 为橙黄色固体，熔点为38.3 ℃，沸点为233.5 ℃，具有潮解性且易发生水解。实验室利用反应TiO2+C+2Br2TiBr4+CO2制备TiBr4的装置如图所示。回答下列问题：‎ - 12 -‎ ‎(1)检查装置气密性并加入药品后，加热前应进行的操作是______________， ‎ 其目的是______________， 此时活塞K1、K2、K3的状态为________；一段时间后，打开电炉并加热反应管，此时活塞K1、K2、K3的状态为________。 ‎ ‎(2)试剂A为________，装置单元X的作用是__________ __； ‎ 反应过程中需用热源间歇性微热连接管，其目的是__________________。 ‎ ‎(3)反应结束后应继续通入一段时间CO2，主要目的是__________________。 ‎ ‎(4)将连接管切断并熔封，采用蒸馏法提纯。此时应将a端的仪器改装为____________、承接管和接收瓶，在防腐胶塞上加装的仪器是________(填仪器名称)。 ‎ ‎【解析】本题是制备化学物质四溴化钛的实验试题。(1)检查装置气密性并加入药品后，加热前应排尽装置内的空气，防止反应物碳单质与氧气反应，浪费原料，还可能产生有毒气体CO等，污染空气，因此实验加热前应先通入过量的CO2气体，其目的是排尽装置内空气。此时仅仅是通入CO2气体，所以只需要打开K1，关闭K2和K3；而一段时间后，打开电炉并加热反应管，此时需要打开K2和K3，同时关闭K1，保证CO2气体携带溴蒸气进入反应装置中。(2)因为产品四溴化钛易发生水解，因此整套装置需要保持干燥，因此进入的CO2气体必须干燥，所以试剂A为浓硫酸(作干燥剂)，装置单元X应为尾气处理装置，吸收多余的溴蒸气，同时还能防止空气中的水蒸气干扰实验，防止产品四溴化钛水解变质。反应过程中需用热源间歇性微热连接管，其目的是防止产品四溴化钛凝固成晶体，堵塞连接管，造成危险，用热源间歇性微热连接管可以使产品四溴化钛加热熔化，流入收集装置中。(3)反应结束后在反应装置中还有少量四溴化钛残留，以及剩余的溴蒸气，应继续通入一段时间CO2，主要目的是把少量残留四溴化钛排入收集装置中，提高产率，而且还可以排出剩余的溴蒸气，进行尾气处理，防止污染。(4)实验结束后，将连接管切断并熔封，采用蒸馏法提纯。 在产品四溴化钛中还有残留的液溴，因此根据题中给出的四溴化钛的沸点233.5 ℃，可以使用蒸馏法提纯。 此时应将a端的仪器改装为直形冷凝管、承接管和接收瓶，在防腐胶塞上加装的仪器是温度计(量程是250 ℃)。‎ 答案：(1)先通入过量的CO2气体　排尽装置内空气　打开K1，关闭K2和K3　打开K2和K3，同时关闭K1‎ ‎(2)浓硫酸　吸收多余的溴蒸气同时防止外界的水蒸气使产物水解　防止产品四溴化钛凝固成晶体，堵塞连接管，造成危险 ‎(3)排出残留在装置中的TiBr4和溴蒸气 ‎(4)直形冷凝管　温度计(量程250 ℃)‎ - 12 -‎ ‎4.(14分)(2019·潍坊模拟)氯酸钾是一种重要的氧化剂，受热易分解。为充分利用资源，变废为宝，实验室以电石渣[主要成分为Ca(OH)2和CaCO3]为原料制备KClO3的流程如下 ‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)加热下氯化过程发生反应的化学方程式为______________。 ‎ ‎(2)为保证氯化过程中Cl2反应充分，制Cl2时应采取的措施是____________________，导气口n后所连接装置合适的是______(填序号)。 ‎ ‎(3)操作2包含一系列实验操作，主要为____________→降温结晶→过滤→洗涤→低温干燥。 ‎ ‎(4)下图是制备过程中处理尾气的部分装置。‎ ‎①B中溶液为____________________。 ‎ ‎②A中装有蒸馏水，查阅资料可知次氯酸或氯气可被SO2，H2O2，FeCl2等物质还原成Cl-，请设计实验方案测定A中氯元素含量  ____________________。 ‎ ‎【解析】(1)氯化过程中，反应物为Cl2和Ca(OH)2，生成物为Ca(ClO3)2、CaCl2和H2O，因此该反应的化学方程式为6Cl2+6Ca(OH)2Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O；‎ - 12 -‎ ‎(2)欲使氯气充分反应，应减慢通入Cl2的速率，因此可通过控制活塞将浓盐酸缓慢而均匀地滴入三颈烧瓶中；为使Cl2充分反应，应增大氯气与电石渣浆的接触面积，因此需选用装置cd；‎ ‎(3)操作2是从溶液中获得晶体，因此其操作过程为蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、低温干燥；‎ ‎(4)①由于Cl2能与NaOH溶液反应，实验过程中常用NaOH溶液吸收过量的Cl2，装置B中为NaOH溶液；②欲测定氯元素的含量，可通过测定反应生成AgCl沉淀的质量进行计算，因此需先将A中氯元素全部转化为Cl-，再加入AgNO3溶液反应生成AgCl沉淀，故其实验操作为：量取一定量A中溶液于试管中，加入足量的H2O2溶液，充分振荡后，加热除去过量的H2O2，冷却后，再加入足量的AgNO3溶液，过滤后洗涤沉淀，干燥后称量沉淀的质量；最后结合氯元素守恒，计算A中氯元素的含量。‎ 答案：(1)6Cl2+6Ca(OH)2Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O ‎(2)控制活塞将浓盐酸缓慢而均匀地滴入三颈烧瓶中　cd ‎(3)蒸发浓缩 ‎(4)①氢氧化钠溶液　②量取一定量A中溶液于试管中，加入足量的 H2O2溶液，充分振荡；加热除去过量的 H2O2，冷却，再加入足量的硝酸银溶液，过滤洗涤沉淀，干燥后称量沉淀质量 一、选择题(本题包括2小题，每题8分，共16分)‎ ‎1.(双选)(2020·唐山模拟改编)试管实验操作简单，现象明显。以下试管实验设计及现象均正确的是 (　　)‎ A.直接向淀粉水解液中滴加新制氢氧化铜悬浊液，加热，产生红色沉淀 B.向苯中滴加少量溴的四氯化碳溶液，充分振荡后静置，分层，上层无色，下层橙红色 C.向FeSO4 溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，振荡，生成蓝色沉淀 D.用一束强光照射鸡蛋白溶液，产生一条光亮的通路 ‎【解析】选C、D。淀粉水解时加入硫酸作催化剂，所以水解液中含有硫酸，应先加入氢氧化钠中和酸，再检验水解产物，A错误；苯和四氯化碳互溶，不能出现分层现象，B错误；向FeSO4 溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，振荡，产生蓝色沉淀，C正确；鸡蛋白溶液为胶体，有丁达尔效应，D正确。‎ - 12 -‎ ‎2.(2019·石景山区模拟)资料显示：自催化作用是指反应产物之一使该反应速率加快的作用。用稀硫酸酸化的KMnO4进行下列三组实验，一段时间后溶液均褪色(0.01 mol·L-1可以记做0.01M)。‎ 实验①‎ 实验②‎ 实验③‎ ‎1 mL 0.01M的KMnO4溶液和1 mL 0.1M的H2C2O4溶液混合 ‎1 mL 0.01M的KMnO4溶液和1 mL 0.1M的 H2C2O4溶液混合 ‎1 mL 0.01M的KMnO4溶液和1 mL 0.1M的H2C2O4溶液混合 褪色 比实验①褪色快 比实验①褪色快 下列说法不正确的是 (　　)‎ A.实验①中发生氧化还原反应，H2C2O4是还原剂，产物MnSO4能起自催化作用 B.实验②褪色比①快，是因为MnSO4的催化作用加快了反应速率 C.实验③褪色比①快，是因为Cl-的催化作用加快了反应速率 D.若用1 mL 0.2M的H2C2O4做实验①，推测比实验①褪色快 ‎【解析】选C。C元素的化合价升高，且锰离子可作催化剂，则实验①中发生氧化还原反应，H2C2O4是还原剂，产物MnSO4能起自催化作用，故A正确；催化剂可加快反应速率，则实验②褪色比①快，是因为MnSO4的催化作用加快了反应速率，故B正确；高锰酸钾可氧化氯离子，则实验③褪色比①快，与催化作用无关，故C错误；增大浓度，反应速率加快，则用1 mL 0.2M的H2C2O4做实验①，推测比实验①褪色快，故D正确。‎ 二、非选择题(本题包括2小题，共34分)‎ ‎3.(16分)某学习小组按如下实验流程探究海带中碘含量的测定和碘的制取。‎ 实验(一)　碘含量的测定 - 12 -‎ 取0.0100 mol·L-1的AgNO3标准溶液装入滴定管，取100.00 mL海带浸取原液至滴定池，用电势滴定法测定碘含量。测得的电动势(E)反映溶液中c(I-)的变化，部分数据如下表：‎ V(AgNO3)‎ ‎/mL ‎15.00‎ ‎19.00‎ ‎19.80‎ ‎19.98‎ ‎20.00‎ ‎20.02‎ ‎21.00‎ ‎23.00‎ ‎25.00‎ E/mV ‎-225‎ ‎-200‎ ‎-150‎ ‎-100‎ ‎50.0‎ ‎175‎ ‎275‎ ‎300‎ ‎325‎ 实验(二)　碘的制取 另制海带浸取原液，甲、乙两种实验方案如下：‎ 已知：3I2+6NaOH5NaI+NaIO3+3H2O。‎ ‎(1)实验(一) 中的仪器名称：‎ 仪器A________，仪器B________。 ‎ ‎(2)①根据表中数据绘制滴定曲线：‎ ‎②该次滴定终点时用去AgNO3溶液的体积为________mL，计算得海带中碘的百分含量为________%。(已知碘的相对原子质量为127) ‎ ‎【解析】(1)根据仪器的构造可知，用于灼烧海带的仪器为坩埚；通过仪器B配制500 mL含有碘离子的浸取液，需要使用500 mL的容量瓶；‎ ‎(2)①根据表中数据可以绘制出电动势(E)与消耗硝酸银溶液体积的关系图。‎ ‎②根据滴定曲线可知，当加入20 mL硝酸银溶液时，电动势出现了突变，说明滴定终点时消耗了20.00 mL硝酸银溶液；20.00 mL硝酸银溶液中含有硝酸银的物质的量为0.010 0 mol·L-1×0.02 L=0.000 2 mol，则500 mL原浸出液完全反应消耗硝酸银的物质的量为0.000 2 mol×‎ - 12 -‎ ‎=0.001 mol，说明20.00 g该海带中含有0.001 mol碘离子，所以海带中碘的百分含量为×100%=0.635%。‎ 答案：(1)坩埚　500 mL容量瓶 ‎(2)①‎ ‎②20.00 mL　0.635‎ ‎4.(18分)(2020·濮阳模拟)某校化学实验课上，老师要求学生用硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液制备Cu(OH)2，为了缩短实验时间，老师让学生将反应容器放在沸水浴中进行反应，结果出现了如下两种不同的实验现象： ‎ 操作 现象 实验一 向NaOH溶液中滴加CuSO4溶液 黑色沉淀 实验二 向CuSO4溶液中滴加NaOH溶液 蓝色沉淀 ‎(1)甲同学认为实验一中产生的黑色沉淀是________(填化学式)，理由是__ ‎ ‎_________________。 ‎ ‎(2)为验证推测结果是否正确，甲同学将黑色沉淀过滤、洗涤、干燥后称得质量为a g，并按照如图所示装置进行实验，实验前后称得干燥管E的质量分别为 c g和d g。‎ - 12 -‎ 为确保实验的准确性，甲同学认为应在装置A反应一段时间后再接上装置E，点燃D中的酒精灯，其理由是 ____________________。 ‎ 乙同学认为甲同学的装置仍有不足，应在E的末端连接一个气囊，气囊的作用有两个： _____________________________。 ‎ 甲同学改进实验装置后完成实验，若a、c、d满足关系式：________。则证明甲同学对黑色沉淀的推测是正确的。 ‎ ‎(3)丙同学认为实验二中的蓝色沉淀应为Cu(OH)2，丁同学立即提出反对意见，认为该蓝色沉淀一定不是Cu(OH)2。为确认实验二中蓝色沉淀的成分，丁同学从实验时药品的加入顺序考虑，可能是反应物的用量不同导致产物的不同，并上网查阅资料知，当NaOH溶液少量时会生成碱式硫酸铜[Cu2(OH)2SO4]，反应的离子方程式为 _________________。 ‎ ‎(4)进一步查阅资料可知碱式硫酸铜为蓝色物质难溶于水、可溶于酸。请你设计实验，验证实验二中生成的蓝色沉淀含有S： _________________。 ‎ ‎【解析】(1)甲同学认为实验一中产生的黑色沉淀是CuO，理由是生成的Cu(OH)2沉淀受热分解成黑色的CuO；‎ ‎(2)为确保实验的准确性，甲同学认为应在装置A反应一段时间后再接上装置E，点燃D中的酒精灯，其理由是装置中存在二氧化碳和水蒸气，也会被碱石灰吸收，对实验产生影响；乙同学认为甲同学的装置仍有不足，应在E的末端连接一个气囊，气囊的作用有两个：防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置E、吸收多余的氢气；甲同学改进实验装置后完成实验，由CuO～H2O可知=，若a、c、d满足关系式：9a=40(d-c)，则证明甲同学对黑色沉淀的推测是正确的；‎ ‎(3)当NaOH溶液少量时会生成碱式硫酸铜[Cu2(OH)2SO4]，反应的离子方程式为2Cu2++2OH-+S[Cu2(OH)2SO4]↓；‎ - 12 -‎ ‎(4)验证实验二中生成的蓝色沉淀含有S，设计实验为将蓝色沉淀过滤、洗涤后溶于过量稀盐酸中，待沉淀溶解后加入氯化钡溶液，若产生白色沉淀，则含有S。‎ 答案：(1)CuO　生成的Cu(OH)2沉淀受热分解成黑色的CuO ‎(2)装置中存在二氧化碳和水蒸气，也会被碱石灰吸收，对实验产生影响　防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置E、吸收多余的氢气 ‎9a=40(d-c)‎ ‎(3)2Cu2++2OH-+S[Cu2(OH)2SO4]↓‎ ‎(4)将蓝色沉淀过滤、洗涤后溶于过量稀盐酸中，待沉淀溶解后加入氯化钡溶液，若产生白色沉淀，则含有S ‎【加固训练】‎ ‎1.下列实验方案能达到相应实验目的的是 (　　)‎ 选项 实验目的 实验方案 A 分离Fe2O3、Al2O3‎ 将混合物投入足量NaOH溶液中然后依次进行过滤、洗涤、蒸发、灼烧四项操作 B 验证淀粉溶液水解生成葡萄糖 向淀粉溶液中加入稀硫酸共热，冷却后再加入新制Cu(OH)2悬浊液，加热 C 制备无水AlCl3‎ 蒸发铝与稀盐酸反应后的溶液 D 检验FeSO4晶体是否完全变质 取少量久置的FeSO4晶体于试管中，逐滴加入酸性高锰酸钾溶液 ‎【解析】选D。氧化铁不与氢氧化钠溶液反应，Al2O3与NaOH溶液反应生成偏铝酸钠，然后依次进行过滤、洗涤、蒸发、灼烧得到的是偏铝酸钠固体，故A错误；淀粉溶液水解生成葡萄糖，是在稀硫酸中进行的，而水解后检验葡萄糖，应在碱性条件下，没有加碱至碱性，不能检验，故B错误；由于AlCl3在溶液中会发生水解，AlCl3+3H2OAl(OH)3+3HCl，温度升高平衡向正向移动，HCl挥发，所以不能得到无水AlCl3，故C错误；亚铁离子能和酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应，使酸性高锰酸钾溶液褪色，若反应后溶液褪色，则说明FeSO4晶体没有完全变质，故D正确。‎ ‎2.实验室用粗锌与稀硫酸反应制取氢气，利用氢气还原氧化铜来测定铜的相对原子质量。实验装置如下：‎ - 12 -‎ ‎(1)在启普发生器中纯锌与稀硫酸反应过于缓慢，可采取的加快速率的措施是 ‎①__________________________________________________________， ‎ ‎②__________________________________________________________。 ‎ ‎(2)用纯度不高的锌(粗锌)制取氢气，反应速率快，但制得的氢气因含H2S等还原性杂质而有难闻的气味，CuSO4洗气瓶中观察到的现象是有黑色沉淀生成，请写出该洗气瓶中发生复分解反应的化学方程式 ____________________， ‎ 是否可以将CuSO4溶液换成浓硫酸______(答“是”或“否”)；理由是__ _________‎ ‎____________________。 ‎ 请简述用CuSO4溶液配制检验醛基的新制氢氧化铜的方法_____________。 ‎ ‎(3)装置中氯化钙的作用是_______________________。 ‎ 有同学发现粗锌与稀硫酸反应一段时间后，锌粒表面变黑，于是收集了少量该黑色固体，验证黑色固体含铁元素的化学方法_________________。 ‎ ‎(4)实验中得到的数据：小瓷皿的质量m g，小瓷皿加样品的质量n g，反应后小瓷皿加固体的质量w g，已知氧的相对原子质量为16，则铜的相对原子质量是________ (用含m、n、w的代数式表示)。‎ ‎【解析】(1)适当增大稀硫酸的浓度，可以增大反应速率；利用原电池原理，形成原电池也可以加快反应速率，加入少量硫酸铜溶液，Cu2+被还原为Cu，与Zn和稀硫酸形成原电池；‎ ‎(2)CuSO4洗气瓶中观察到的现象是有黑色沉淀生成是硫酸铜吸收硫化氢生成硫化铜沉淀，该洗气瓶中发生复分解反应的化学方程式：CuSO4+H2SCuS↓+H2SO4；浓硫酸具有氧化性可以氧化硫化氢，本身被还原为二氧化硫污染气体，不能将CuSO4溶液换成浓硫酸；用CuSO4溶液配制检验醛基的新制氢氧化铜的方法是在试管里加入10%的氢氧化钠溶液2 mL，滴入2%的硫酸铜溶液4～6滴，振荡即成；(3)装置中氯化钙的作用是作干燥剂，干燥气体；把铁元素转化为三价铁离子，再用硫氰化钾溶液检验，验证黑色固体含铁元素的化学方法：取少量样品用稀硝酸溶解，稀释后，加入KSCN溶液检验；‎ ‎(4)设铜的相对原子质量为M，‎ CuO　　～　　O - 12 -‎ M+16 16‎ ‎(n-m)g (n-w)g 则=，‎ 解得M(Cu)=。‎ 答案：(1)①适当提高稀硫酸的浓度　②在稀硫酸中加入少量硫酸铜溶液 ‎(2)CuSO4+H2SCuS↓+H2SO4　否　硫化氢与浓硫酸反应有二氧化硫气体产生　在试管里加入10%的氢氧化钠溶液2mL，滴入2%的硫酸铜溶液4～6滴，振荡即成 ‎(3)作干燥剂　取少量样品用稀硝酸溶解，稀释后，加入KSCN溶液检验 ‎(4)‎ - 12 -‎