11-3 物質(zhì)的制備及實驗方案的設(shè)計與評價

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1、第三講 物質(zhì)的制備及實驗方案的設(shè)計與評價一、選擇題1用下列實驗裝置完成對應(yīng)的實驗(部分儀器已省略)，能達(dá)到實驗?zāi)康牡氖?)解析A中稀釋濃H2SO4不能在量筒中進(jìn)行；B中稱量NaOH固體應(yīng)在干燥的小燒杯中稱量；C中冷卻水的流向不對，溫度計水銀球的位置不對。答案D2下列實驗數(shù)據(jù)記錄和實驗方法正確的是 ()A用天平稱取4.0 g NaOH固體，用100 mL量筒配制1.00 molL1的NaOH溶液B用25 mL的滴定管(內(nèi)裝有標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液)滴定未知濃度的鹽酸用去NaOH溶液22.32 mLC用pH試紙測得新制氯水的pH為4D常溫下，用氣球收集500 mL NO2氣體，求得NO2氣體的物質(zhì)的量為

2、 mol解析實驗數(shù)據(jù)和實驗方法是中學(xué)化學(xué)的重點內(nèi)容，對這兩個方面都有較高的要求。配制溶液不能在量筒中進(jìn)行，所以A是錯誤的；滴定管的精確度達(dá)到0.01 mL，所以B是正確的；氯水具有漂白性，所以不能用pH試紙來測定pH，C錯；常溫下氣體的摩爾體積不是22.4 Lmol1，所以500 mL NO2氣體的物質(zhì)的量不是mol，D錯。本題易錯選D,22.4 Lmol1是標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體摩爾體積，只有在標(biāo)準(zhǔn)狀況下才適用。答案B3下列有關(guān)實驗原理或操作正確的是 ()A選擇合適的試劑，用圖1所示裝置可分別制取少量CO2、NO和O2B制備乙酸乙酯時，向乙醇中緩慢加入濃硫酸和冰醋酸C洗滌沉淀時(見圖2)，向漏斗中

3、加適量水，攪拌并濾干D用廣泛pH試紙測得0.10 molL1NH4Cl溶液的pH5.2解析A項，無法用排空氣法收集NO；B項正確；C項，洗滌沉淀時向漏斗中加適量水后要讓水自然濾出，不能攪拌；D項，pH試紙測出的pH無法精確到0.1，只能是整數(shù)。答案B4可用如下圖所示裝置干燥、收集及尾氣處理的氣體是 ()H2SHClNH3Cl2SO2C2H4A和 B和 C和 D和解析中氣體不能用濃H2SO4干燥；不能用水吸收Cl2；不能用向上排空氣法收集尾氣處理應(yīng)用溴水；HCl、SO2必須用防倒吸裝置進(jìn)行尾氣處理。答案B5設(shè)計學(xué)生實驗要注意安全、無污染、現(xiàn)象明顯。根據(jù)啟普發(fā)生器原理，可用底部有小孔的試管制簡易的

4、氣體發(fā)生器(見右圖)。若關(guān)閉K，不能使反應(yīng)停止，可將試管從燒杯中取出(會有部分氣體逸散)。下列氣體的制取宜使用該裝置的是 ()A用二氧化錳(粉末)與雙氧水制氧氣B用鋅粒與稀硫酸制氫氣C用硫化亞鐵(塊狀)與鹽酸制硫化氫D用碳酸鈣(塊狀)與稀硫酸制二氧化碳解析A項，粉末會從孔中漏出提出試管，反應(yīng)也無法停止；C項，H2S逸出污染空氣；D項，反應(yīng)生成的微溶性的CaSO4附著在CaCO3的表面，使反應(yīng)不能繼續(xù)，制氣量有限。答案B6利用下列實驗裝置能完成相應(yīng)實驗的是 ()A裝置測定化學(xué)反應(yīng)速率B裝置制取并吸收HClC裝置制備純凈的NH3D裝置模擬鐵的腐蝕解析中稀鹽酸不與MnO2反應(yīng)，HCl極易溶于水，吸收

5、時要防止倒吸，中不能除去CO2且不能用CaCl2干燥氨，所以A、B、C均不正確。答案D7下列實驗裝置設(shè)計正確且能達(dá)到目的的是()解析干燥氣體時，應(yīng)“長進(jìn)短出”，A項錯誤；濃硫酸稀釋時，應(yīng)將濃硫酸加入水中，B項錯誤；NaOH溶液應(yīng)置于堿式滴定管中，D項錯誤。答案C8下列實驗設(shè)計能夠成功的是()實驗?zāi)康膶嶒灢襟E及現(xiàn)象A檢驗亞硫酸鈉試樣是否變質(zhì)試樣白色沉淀沉淀不溶解B除去乙酸乙酯中混有的乙酸混合液溶液分層得上層液體C證明酸性條件下H2O2氧化性比I2強NaI溶液溶液變藍(lán)色D鑒定鹽A的成分是FeBr2A解析A項中亞硫酸鈉變質(zhì)應(yīng)被氧化成硫酸鈉，檢驗時應(yīng)使用氯化鋇溶液和稀鹽酸作檢驗試劑，而不應(yīng)該使用硝酸鋇

6、和稀硝酸，因為在酸性條件下硝酸根(硝酸)能將亞硫酸鹽(亞硫酸根)氧化成硫酸鹽，干擾實驗現(xiàn)象，A錯誤；B項中由于乙酸能和碳酸鈉溶液反應(yīng)生成可溶性的乙酸鈉，且乙酸乙酯在飽和碳酸鈉溶液中的溶解度小，故可通過分液分離，B正確；C項中后續(xù)操作用到了具有強氧化性的稀硝酸，稀硝酸也能將I氧化成I2，干擾實驗現(xiàn)象，應(yīng)改用稀鹽酸，C錯誤；D項中并沒有檢驗出Fe2，因為硝酸具有強氧化性，將Fe2氧化成了Fe3，D錯誤。答案B二、非選擇題9氫化鈣固體是登山運動員常用的能源提供劑。某興趣小組擬選用如圖裝置制備氫化鈣。請回答下列問題：(1)請選擇必要的裝置，按氣流方向連接順序為_(填儀器接口的字母編號)。(2)根據(jù)完整

7、的實驗裝置進(jìn)行實驗，實驗步驟如下：檢查裝置氣密性后，裝入藥品；打開分液漏斗活塞；_(請按正確的順序填入下列步驟的標(biāo)號)。A加熱反應(yīng)一段時間B收集氣體并檢驗其純度C關(guān)閉分液漏斗活塞D停止加熱，充分冷卻(3)實驗結(jié)束后，某同學(xué)取少量產(chǎn)物，小心加入水中，觀察到有氣泡冒出，溶液中加入酚酞后顯紅色。該同學(xué)據(jù)此判斷，上述實驗確有CaH2生成。寫出CaH2與水反應(yīng)的化學(xué)方程式_；該同學(xué)的判斷不準(zhǔn)確，原因是_。(4)請你設(shè)計一個實驗，用化學(xué)方法區(qū)分鈣與氫化鈣，寫出實驗簡要步驟及觀察到的現(xiàn)象_。(5)登山運動員常用氫化鈣作為能源提供劑，與氫氣相比，其優(yōu)點是_。解析本題主要考查制取氫化鈣的實驗步驟、實驗裝置的連接

8、以及氫化鈣的鑒別與用途，意在考查考生的實驗操作、探究能力。(1)首先用鹽酸和鋅粒反應(yīng)制取氫氣，再與鈣反應(yīng)制得氫化鈣，其中氫氣通入裝有鈣的硬質(zhì)玻璃管前要除去雜質(zhì)HCl，再用濃硫酸干燥除去水蒸氣，制取氫化鈣的裝置要與盛有無水氯化鈣的干燥管連接，從而防止空氣中的水蒸氣與其反應(yīng)。(2)首先收集氫氣并驗純，然后加熱反應(yīng)，停止加熱，充分冷卻，最后關(guān)閉活塞。(3)氫化鈣與水反應(yīng)生成氫氧化鈣和氫氣，方程式：CaH22H2O=Ca(OH)22H2，金屬鈣與水反應(yīng)也生成氫氧化鈣和氫氣。(4)區(qū)別金屬鈣和氫化鈣，可根據(jù)氫化鈣中含有氫元素，讓其與氧氣反應(yīng)生成水，并用無水硫酸銅來檢驗。答案(1)ie，fd，cj，k(或

9、k，j)a(2)B、A、D、C(3)CaH22H2O=Ca(OH)22H2金屬鈣與水反應(yīng)也有類似現(xiàn)象(4)取適量氫化鈣，在加熱條件下與干燥氧氣反應(yīng)，將反應(yīng)氣體產(chǎn)物通過裝有無水硫酸銅的干燥管，觀察到白色變?yōu)樗{(lán)色；取鈣做類似實驗，觀察不到白色變?yōu)樗{(lán)色(5)氫化鈣是固體，攜帶方便10化學(xué)興趣小組對某品牌牙膏中摩擦劑成分及其含量進(jìn)行以下探究：查得資料：該牙膏摩擦劑由碳酸鈣、氫氧化鋁組成；牙膏中其它成分遇到鹽酸時無氣體產(chǎn)生。.摩擦劑中氫氧化鋁的定性檢驗。取適量牙膏樣品，加水充分?jǐn)嚢?、過濾。(1)往濾渣中加入過量NaOH溶液，過濾。氫氧化鋁與NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式是_。(2)往(1)所得濾液中先通入

10、過量二氧化碳，再加入過量稀鹽酸。觀察到的現(xiàn)象是_。.牙膏樣品中碳酸鈣的定量測定利用下圖所示裝置(圖中夾持儀器略去)進(jìn)行實驗，充分反應(yīng)后，測定C中生成的BaCO3沉淀質(zhì)量，以確定碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。依據(jù)實驗過程回答下列問題：(3)實驗過程中需持續(xù)緩緩?fù)ㄈ肟諝狻Ｆ渥饔贸丝蓴嚢鐱、C中的反應(yīng)物外，還有：_。(4)C中反應(yīng)生成BaCO3的化學(xué)方程式是_。(5)下列各項措施中，不能提高測定準(zhǔn)確度的是_(填標(biāo)號)。a在加入鹽酸之前，應(yīng)排凈裝置內(nèi)的CO2氣體b滴加鹽酸不宜過快c在AB之間增添盛有濃硫酸的洗氣裝置d在BC之間增添盛有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣裝置(6)實驗中準(zhǔn)確稱取8.00 g樣品三份，進(jìn)行三次測

11、定，測得BaCO3平均質(zhì)量為3.94 g。則樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_。(7)有人認(rèn)為不必測定C中生成的BaCO3質(zhì)量，只要測定裝置C在吸收CO2前后的質(zhì)量差，一樣可以確定碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。實驗證明按此方法測定的結(jié)果明顯偏高，原因是_。解析(2)(1)中所得濾液中成分為NaAl(OH)4，通入CO2時，發(fā)生反應(yīng)為Al(OH)4CO2=Al(OH)3HCO(CO2過量)，故有白色沉淀生成。再加入過量稀鹽酸，發(fā)生反應(yīng)為HHCO=CO2H2O，Al(OH)33H=Al33H2O，故有氣體產(chǎn)生，且沉淀逐漸溶解。(3)牙膏樣品中CaCO3的定量測定原理是：使牙膏樣品與鹽酸反應(yīng)釋放出CO2，用Ba(OH)

12、2溶液來吸收CO2，通過測定C中生成的BaCO3沉淀的質(zhì)量，以確定CaCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。因此，實驗的關(guān)鍵是必須使B中產(chǎn)生的CO2全部被Ba(OH)2溶液吸收。所以，實驗過程中需持續(xù)緩緩?fù)ㄈ肟諝狻?5)a.裝置內(nèi)空氣中的CO2，也會隨氣流進(jìn)入Ba(OH)2溶液，被之吸收，這樣會使測定結(jié)果偏大。因此，為減小實驗誤差，在加入鹽酸之前，應(yīng)排凈裝置內(nèi)的CO2。b若滴加鹽酸過快，樣品與鹽酸反應(yīng)釋放CO2的速度也快，這樣會造成CO2進(jìn)入Ba(OH)2溶液的速度過快，會使一部分CO2沒被Ba(OH)2溶液吸收就從Ba(OH)2溶液中逸出，造成誤差。因此，滴加鹽酸不宜過快。c根據(jù)測定原理可知，A、B之間沒有必要

13、增添干燥裝置。d從B中出來的CO2含有 HCl氣體雜質(zhì)，若在BC之間增添盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣裝置，雜質(zhì)HCl氣體被NaHCO3溶液吸收后，也會產(chǎn)生CO2，和B中產(chǎn)生的CO2同時進(jìn)入Ba(OH)2溶液，會使測定結(jié)果偏高，不能提高測定準(zhǔn)確度。(6)由關(guān)系式：BaCO3CaCO30.02 moln(CaCO3)可得n(CaCO3)0.02 mol，碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%25%。(7)從B中出來的CO2氣體，含有H2O(g)及HCl氣體雜質(zhì)，也會被C中的Ba(OH)2溶液吸收。因此，測定裝置C在吸收CO2前后的質(zhì)量差，測定結(jié)果會偏高。技巧點撥解決實驗題的關(guān)鍵是首先要明確實驗的目的，其次是

14、要弄清實驗的原理，最后要分析裝置儀器，試劑藥品的作用。答案(1)Al(OH)3OH=Al(OH)4或Al(OH)3OH=AlO2H2O(2)通入CO2氣體有白色沉淀生成；加入鹽酸有氣體產(chǎn)生、沉淀溶解(3)把生成的CO2全部排入C中，使之完全被Ba(OH)2溶液吸收(4)Ba(OH)2CO2=BaCO3H2O(5)c、d(6)25%(7)B中的水蒸氣、氯化氫氣體等進(jìn)入裝置C中(或其他合理答案)11某同學(xué)在用稀硫酸與鋅反應(yīng)制取氫氣的實驗中，發(fā)現(xiàn)加入少量硫酸銅溶液可加快氫氣的生成速率。請回答下列問題：(1)上述實驗中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式有_；(2)硫酸銅溶液可以加快氫氣生成速率的原因是_；(3)實驗

15、室中現(xiàn)有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4種溶液，可與上述實驗中CuSO4溶液起相似作用的是_。(4)要加快上述實驗中氣體產(chǎn)生的速率，還可采取的措施有_(答兩種)；(5)為了進(jìn)一步研究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響，該同學(xué)設(shè)計了如下一系列實驗。將表中所給的混合溶液分別加入到6個盛有過量Zn粒的反應(yīng)瓶中，收集產(chǎn)生的氣體，記錄獲得相同體積的氣體所需時間。實驗混合溶液ABCDEF4 molL1H2SO4/mL30V1V2V3V4V5飽和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100請完成此實驗設(shè)計，其中：V1_，V6_，V9_；反應(yīng)一段時間后，實

16、驗A中的金屬呈_色，實驗E中的金屬呈_色；該同學(xué)最后得出的結(jié)論為：當(dāng)加入少量CuSO4溶液時，生成氫氣的速率會大大提高，但當(dāng)加入的CuSO4溶液超過一定量時，生成氫氣的速率反而會下降。請分析氫氣生成速率下降的主要原因：_。解析(1)在稀硫酸中加入硫酸后發(fā)生了兩個反應(yīng)：CuSO4Zn=ZnSO4Cu、ZnH2SO4=ZnSO4H2。(2)由于Zn與反應(yīng)生成的Cu及硫酸溶液組成了CuZn微電池，大大加快了生成氫氣的反應(yīng)速率。(3)只要是比鋅的金屬性差的金屬都可以與鋅組成原電池，都可以加快生成氫氣的反應(yīng)速率，故在所給的物質(zhì)中只有Ag2SO4符合題意。(4)要加快生成氫氣的反應(yīng)速率，還可以采取如下措施

17、：升高溫度、適當(dāng)增大硫酸的濃度、增加鋅粒的比表面積等。(5)因為要研究硫酸銅的量對反應(yīng)速率的影響，故應(yīng)保持硫酸的濃度在各組實驗中相同，則硫酸溶液的體積均取30 mL，根據(jù)F中加入的水與硫酸銅溶液的體積之和為20 mL，可以求得各組實驗中加入水的體積分別為V610 mL，V819.5 mL，V917.5 mL，V1015 mL。A中沒加CuSO4反應(yīng)一段時間后剩余的鋅為灰黑色，E中析出較多的銅，則顯示出了銅晶體的顏色：暗紅色。由于析出的銅的量較多，會覆蓋在鋅的表面，使得鋅與稀硫酸接觸面積大大減小，故反應(yīng)速率反而會減慢了。答案(1)ZnCuSO4=ZnSO4CuZnH2SO4=ZnSO4H2(2)

18、CuSO4與Zn反應(yīng)產(chǎn)生的Cu與Zn形成CuZn微電池，加快了氫氣產(chǎn)生的速率(3)Ag2SO4(4)升高反應(yīng)溫度、適當(dāng)增加硫酸的濃度、增加鋅粒的比表面積等(任寫兩種即可)(5)301017.5灰黑暗紅當(dāng)加入一定量的CuSO4后，生成的單質(zhì)Cu會沉積在Zn的表面，降低了Zn與溶液的接觸面積12實驗室以含有Ca2、Mg2、Cl、SO、Br等離子的鹵水為主要原料制備無水CaCl2和Br2，流程如下：(1)操作使用的試劑是_，所用主要儀器的名稱是_。(2)加入溶液W的目的是_。用CaO調(diào)節(jié)溶液Y的pH，可以除去Mg2。由表中數(shù)據(jù)可知，理論上可選擇的pH最大范圍是_。酸化溶液Z時，使用的試劑為_。開始沉

19、淀時的pH沉淀完全時的pHMg29.611.0Ca212.2c(OH)1.8 molL1(3)實驗室用貝殼與稀鹽酸反應(yīng)制備并收集CO2氣體，下列裝置中合理的是_。(4)常溫下，H2SO3的電離常數(shù)Ka11.2102，Ka26.3108；H2CO3的電離常數(shù)Ka14.5107，Ka24.71011。某同學(xué)設(shè)計實驗驗證H2SO3酸性強于H2CO3；將SO2和CO2氣體分別通入水中至飽和，立即用酸度計測兩溶液的pH，若前者的pH小于后者，則H2SO3酸性強于H2CO3。該實驗設(shè)計不正確，錯誤在于_。設(shè)計合理實驗驗證H2SO3酸性強于H2CO3(簡要說明實驗步驟、現(xiàn)象和結(jié)論)。_。儀器自選。供選擇的試

20、劑：CO2、SO2、Na2CO3、NaHCO3、Na2SO3、NaHSO3、蒸餾水、飽和石灰水、酸性KMnO4溶液、品紅溶液、pH試紙。解析(1)操作是萃取和分液，需要的儀器主要是分液漏斗，用到的試劑是四氯化碳。(2)加入溶液W的目的是除去溶液中的硫酸根離子，用CaO調(diào)節(jié)溶液Y的pH，可以除去Mg2，而不除去Ca2，故pH的范圍是11.0pH12.2。(3)收集二氧化碳用向上排氣法，故a不對；使用長頸漏斗需要液封，c錯誤。答案(1)四氯化碳分液漏斗(2)除去溶液中的SO11.0pH12.2鹽酸(3)b、d(4)用于比較pH的兩種酸的物質(zhì)的量濃度不相等；三種參考方案如下：方案一：配制相同物質(zhì)的量

21、濃度的NaHSO3和NaHCO3溶液，用酸度計(或pH試紙)測兩溶液的pH。前者的pH小于后者，證明H2SO3酸性強于H2CO3。方案二：將SO2氣體依次通過NaHCO3(或Na2CO3)溶液、酸性KMnO4溶液、品紅溶液、澄清石灰水。品紅溶液不褪色、且澄清石灰水變渾濁，證明H2SO3酸性強于H2CO3。方案三：將CO2氣體依次通過NaHSO3(或Na2SO3)溶液、品紅溶液。品紅溶液不褪色，證明H2SO 3酸性強于H2CO3。知識拓展在物質(zhì)檢驗的實驗設(shè)計中，應(yīng)注意以下幾個方面：(1)注意樣品的物理性質(zhì)，如顏色、狀態(tài)、氣味等，使之成為方案設(shè)計和成分推斷的重要參考。(2)注意操作過程的細(xì)節(jié)。如配制的樣品溶液每次均取少量，以保證整個檢驗過程有足夠的樣品用；再如，滴加試劑的方式要逐滴滴入，以保證觀察過程及現(xiàn)象的完整性；此外還要注意樣品的濃度和試劑的濃度，以確?？梢杂^察到明顯的實驗現(xiàn)象。(3)注意離子(物質(zhì))間的干擾。預(yù)料到可能出現(xiàn)的實驗干擾，通過試劑的選擇和操作方法的設(shè)計，來消除這種干擾。