2021高考化学总复习(江西版)作业本：第10章-课时3-化学实验方案的设计与评价.docx

课时3 化学试验方案的设计与评价

(时间：45分钟　分值：100分)
一、选择题(本题共7个小题，每题6分，共42分，每个小题只有一个选项符合题意。)
1．下列相关家庭试验设计能达到预期目的的是 (　　)。

相关试验
预期目的
A
在少量食用碱中滴加食醋
探究食用碱是碳酸钠还是碳酸氢钠
B
在食用盐中滴加少量淀粉液
探究食用盐是否为加碘盐
C
用激光笔照射淀粉液
探究淀粉液是胶体还是溶液
D
将鸡蛋白溶于水后，滴加AgNO3溶液
验证蛋白质中含有氯元素
解析　碳酸钠、碳酸氢钠均能与乙酸反应生成二氧化碳，A不能达到预期目的；食用盐中加入的是化合态的碘，不能用淀粉检验，B不能达到预期目的；蛋白质不是电解质，不能电离出氯离子，D不能达到预期目的。
答案　C
2．某同学通过试验探究硫及其化合物的性质，试验现象正确且能达到目的的是
(　　)。
A．点燃硫黄，产生有刺激性气味气体，该气体可以漂白纸浆
B．将CuSO4·5H2O加入浓硫酸中，蓝色晶体变为白色，说明浓硫酸具有强的脱水性
C．把SO2通入盛有滴加了酚酞试剂的NaOH溶液中，溶液褪色，说明SO2具有漂白作用
D．将Cu片加入浓硫酸中，反应猛烈，说明浓硫酸具有强的氧化性
解析　点燃硫黄生成SO2，A正确；选项B说明浓硫酸有吸水性；选项C体现了SO2的酸性氧化物的性质；Cu和浓H2SO4的反应需要加热，且依据反应的猛烈程度不能推断物质的氧化性或还原性的强弱，D错。
答案　A
3．(2022·潍坊模拟)某化学爱好小组设计了下列四个试验装置，试图通过观看试验现象说明CO2与NaOH溶液发生了反应。其中无法达到试验目的的是
(　　)。

解析　D中的b容器由于与外界大气不通，不能达到试验目的。
答案　D
4．下列试验方案设计中，可行的是 (　　)。
A．在水中加入氯化铁晶体，加热至沸腾，可得到氢氧化铁胶体
B．氢氧化铁胶体中的H＋、Cl－可用过滤的方法除去
C．用蒸发的方法使NaCl从溶液中析出时，将蒸发皿中NaCl溶液全部加热
蒸干
D．鉴别氯化铁溶液与氢氧化铁胶体较简便的方法是用激光束照射
解析　A项试验操作不会制得胶体，会得到沉淀；胶体粒子也能通过滤纸，B项错误；C项，蒸发溶液到溶液快要蒸干时用余热蒸干即可。
答案　D
5．(2021·阜阳模拟)下列有关试验设计、试验现象和解释或结论都正确的是(　　)。
选项
试验设计
试验现象
解释或结论
A
向过量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反应后，滴入KSCN溶液
溶液呈红色
稀HNO3将Fe氧化为Fe3＋
B
向AgI沉淀中滴入饱和KCl溶液
有白色沉淀消灭
AgCl比AgI更难溶
C
向某溶液中加入CCl4
液体分层，下层CCl4显紫色
原溶液中存在I－
D
用玻璃棒蘸取浓氨水点到红色石蕊试纸上
试纸变蓝色
浓氨水呈碱性
解析　硝酸和铁反应生成硝酸铁，铁过量时，铁和Fe3＋反应生成亚铁离子，滴入硫氰化钾溶液不呈红色，A项错。碘化银的溶解度小于氯化银，B项错。原溶液中含有碘单质，不是碘离子，C项错。红色石蕊试纸遇碱变蓝色，D项正确。
答案　D
6．(2021·吉林模拟)下列试验设计及描述不正确的是 (　　)。

A．图甲所示的试验，探究氧化性：KMnO4>Cl2>I2
B．图乙所示的试验，依据小试管中液面的变化推断铁钉发生析氢腐蚀
C．图丙所示的试验，依据温度计读数的变化用稀盐酸和NaOH溶液反应测定中和热
D．图丁所示的试验，依据试管中液体颜色的变化比较Cl2、Fe3＋、I2的氧化性强弱
解析　图甲中浓盐酸与高锰酸钾反应，氧化剂为高锰酸钾，氧化产物为氯气，氯气与KI反应，氯气是氧化剂，I2是氧化产物，故氧化性：KMnO4>Cl2>I2，A项正确；食盐水浸泡过的铁钉发生的是吸氧腐蚀，B项错；图丁通入氯气时，下层先变为紫红色(I－被氧化为I2)，然后上层变为黄色(Fe2＋被氯气氧化为Fe3＋)，D项正确。
答案　B
7．(2021·扬州模拟)下列有关试验原理、方法和结论都正确的是 (　　)。
A．已知Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O，氢气还原氧化铜后所得红色固体能完全溶于稀硝酸，说明还原产物是铜
B．用蒸馏水、酚酞、BaCl2溶液和已知浓度盐酸标准液作试剂，可测定NaOH固体(杂质仅为Na2CO3)的纯度
C．试验室中的CCl4含有少量溴，加适量的苯，振荡、静置后分液，可除去CCl4中的溴
D．取肯定量水垢加盐酸，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体，说明水垢的主要成分为CaCO3、MgCO3
解析　Cu和Cu2O都能溶于稀HNO3，A项错误，应改为稀H2SO4，BaCl2与Na2CO3反应生成BaCO3，反应方程式为：BaCl2＋Na2CO3===BaCO3↓＋2NaCl，过滤后，用标准浓度的盐酸可滴定测出溶液中NaOH的量，B正确；CCl4也能溶于苯，无法用苯萃取CCl4中的Br2。C错误；D项中结论错误，只能说明水垢中含有CO32－，但不能说明肯定有MgCO3。
答案　B
二、非选择题(本题共4个小题，共58分)
8．(14分)某化学争辩性学习小组拟对一种焰火原料(由两种短周期的常见金属单质组成的合金粉末)进行探究。请完成下列探究报告。
[探究目的]　探究该焰火原料的组成
[资料检索]　①Mg2＋的检验方法：取2滴待检液，加入2滴2 mol·L－1的NaOH溶液，再加入1滴镁试剂(I)染料(对硝基苯偶氮间苯二酚)，若消灭沉淀并吸附镁试剂(Ⅰ)染料呈天蓝色，表示待检液中含有Mg2＋，Ag＋、Cu2＋、Fe3＋、
NH4＋会阻碍Mg2＋的检验。
②Mg(OH)2可溶于浓的氯化铵溶液，其他的常见不溶碱难溶于氯化铵。
[探究思路]　确定焰火原料所含金属的种类
[试验探究]　(1)甲同学进行了初步试验，试验步骤和试验现象如下。请填写下表：
试验序号
试验步骤
试验现象
结论
①
取少量该焰火原料加入冷水中
无明显现象

②
取少量该焰火原料加入稀盐酸中
完全溶解，有大量气体产生，溶液呈无色

(2)乙同学取第②组试验的溶液，加入镁试剂(Ⅰ)染料，得出合金中不含镁。乙的结论________(填“正确”或“错误”)，你的理由是______________ __________________________________________________________。
(3)丙同学设计试验方案，确定焰火原料中的金属种类，试验记录如下所示：

由丙的试验记录可知，该焰火原料是由________和________两种金属组成的合金；向滤液中加入足量氢氧化钠溶液后需煮沸，煮沸的理由是___________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析　由题意知①中把焰火原料加入冷水中无明显现象，说明该合金中不含与冷水反应的金属，则锂、钠等活泼金属不存在，由②可知金属能与盐酸反应放出气体，则其可能由短周期金属元素铍、镁、铝三种金属中的任意两种组成。
答案　(1)①不含锂(Li)、钠(Na)等活泼金属
②可能含铍(Be)、镁(Mg)、铝(Al)三种金属中的任意两种
(2)错误　由资料知，检验Mg2＋的反应必需在碱性条件下进行
(3)铝(或Al)　镁(或Mg)(挨次可互换)　将NH4＋转化为NH3，煮沸促进其逸出，防止NH4＋干扰Mg2＋的检验
9．(15分)某铁矿石样品除含SiO2外，主要成分是铁的氧化物。某化学爱好小组对铁矿石进行探究。
(1)探究铁矿石中铁的价态
①某同学将适量稀硝酸加入少许样品中，加热溶解；取少许溶液，滴加KSCN溶液后消灭红色。由此得出该铁矿石中铁元素价态为＋3的结论。你认为此结论________(填“合理”或“不合理”)，理由是__________________________ ______________________________________________。
②请完成下表对铁元素价态的探究试验：
限选试剂：3 mol·L－1H2SO4溶液、3%H2O2溶液、6 mol·L－1HNO3溶液、0.01 mol·
L－1KMnO4溶液、稀NaOH溶液、0.1 mol·L－1KI溶液、20%KSCN溶液、蒸馏水。
试验操作步骤
预期现象与结论
步骤1：用药匙取少许样品于试管中，用滴管滴加适量的3 mol·L－1
H2SO4溶液，加热，充分反应后得到A溶液

步骤2：________________________ ______________________________
若________，样品中含＋3价的铁元素
步骤3：________________________ ______________________________
若________，样品中含＋2价的铁元素
(2)探究铁矿石中铁的含量
将2.25 g铁矿石样品经一系列化学处理，制得铁元素全部为Fe2＋的待测液250 mL，利用反应5Fe2＋＋MnO4－＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O对铁矿石中铁元素的含量进行测定。
①取25.00 mL待测液进行滴定，平均消耗0.02 mol·L－1 KMnO4溶液的体积为25.00 mL，求铁矿石中铁元素的质量分数(写出计算过程，并保留3位有效数字)。
②下列滴定方式中，最合理的是(夹持部分略去)________________。

③在滴定过程中，________(填“需要”或“不需要”)指示剂来确定滴定终点。
解析　(1)①稀HNO3具有强氧化性，能将样品中＋2价的铁元素氧化为＋3价，因此该结论不合理。②利用Fe3＋遇SCN－变红色，选择KSCN溶液检验Fe3＋；利用Fe2＋的还原性，能使紫色高锰酸钾溶液变为无色，选择KMnO4溶液检验Fe2＋。(2)②KMnO4溶液盛装在酸式滴定管中，试样盛装在锥形瓶中，选择b。
答案　(1)①不合理　稀HNO3具有强氧化性，能将样品中＋2价的铁元素氧化为＋3价
②
试验操作步骤
预期现象与结论
取2 mL A溶液于试管中，用胶头滴管滴加1～2滴20%KSCN溶液，振荡试管
溶液变红色
另取2 mL A溶液于试管中，用胶头滴管滴加1～2滴0.01 mol·L－1KMnO4溶液，振荡试管
溶液的紫红色褪去
(2)①n(Fe2＋)＝5n(MnO4－)＝0.02 mol·L－1×25.00×10－3L×5＝0.002 5 mol，m(Fe2＋)＝0.002 5 mol×
(250 mL÷25.00 mL)×56 g·mol－1＝1.4 g，铁矿石中铁元素的质量分数为×100%＝62.2%。
②b　③不需要
10．(14分)将含有水蒸气的氯气通入干燥疏松的碳酸钠中可以得到一种固体物质X，利用如图试验装置可以探究固体物质X的成分。

(1)试剂甲的名称为________，试剂乙的名称为________。
(2)经测定可知固体X中至少含有NaHCO3和一种含氯的盐类物质，装置D中的物质为含氯氧化物。下面对固体X的成分进行猜想和探究。
①提出合理猜想。
猜想1：固体X含有两种成分：NaHCO3和________；
猜想2：固体X含有三种成分：NaHCO3和________。
②下面是针对固体X中的成分猜想进行的试验探究。请填写下表中的空格(可不填满)。
试验步骤
预期现象和结论
步骤1：取少量固体X样品放入试管中，加入适量蒸馏水，使固体完全溶解为溶液，将溶液分装到两支试管中

步骤2：

步骤3：

限选试剂：酸性KMnO4溶液、BaCl2溶液、稀HNO3、蒸馏水、AgNO3溶液、澄清石灰水
(3)上述装置C中，假如标准状况下的2.24 L氯气与0.1 mol碳酸钠正好完全反应，则潮湿的氯气与碳酸钠反应的化学方程式为__________________ ______________________________________________________。
解析　(1)制备氯气用浓盐酸作还原剂，氯气中含有HCl杂质，一般用饱和食盐水除去。(2)①依据反应物为Cl2、H2O、Na2CO3，而D中物质为含氯氧化物，其中Cl显正价，则C中含氯的盐只有一种，且其中的Cl必显负价，该盐为NaCl。固体X的成分可能为：NaHCO3、NaCl或NaHCO3、NaCl、Na2CO3。②由于可以确定固体X中含有NaHCO3，对固体X的成分的探究实质是检验NaCl、Na2CO3的存在，即可以通过检验Cl－、CO32－来探究固体X的组成。检验CO32－选择BaCl2溶液，需要留意的是不能选择Ba(OH)2溶液或澄清石灰水，否则NaHCO3会有干扰；检验Cl－选择稀HNO3和AgNO3溶液。(3)设含氯氧化物为Cl2Ox，则该反应为：aCl2＋aNa2CO3＋H2O===aNaHCO3＋aNaCl＋Cl2Ox，依据原子守恒，则a＝2，x＝1，故该反应为2Cl2＋2Na2CO3＋H2O===2NaHCO3＋2NaCl＋Cl2O。
答案　(1)浓盐酸　饱和食盐水
(2)①NaCl　②NaCl、Na2CO3
试验步骤
预期现象和结论
步骤2：向A试管中滴加足量BaCl2溶液
若无明显现象，则固体X中不含Na2CO3；若溶液变浑浊，则固体X中含Na2CO3
步骤3：向B试管中滴加足量稀硝酸，再加适量AgNO3溶液
若无明显现象，则固体X中不含NaCl；若溶液变浑浊，则固体X中含NaCl
(3)2Cl2＋2Na2CO3＋H2O===2NaHCO3＋2NaCl＋Cl2O
11．(15分)(2021·福建三明质检)爱护环境是全球关注的问题。
Ⅰ.某环保部门处理含CN－电镀废水的方法如图(CN－和CNO－中N的化合价均为－3价)：

某学习小组依据上述方法，用下图试验装置进行该电镀废水处理的争辩。

操作步骤：
ⅰ.先关闭装置甲的开关，再将含CN－废水与过量NaClO溶液混合，取200 mL混合液[其中c(CN－)为0.200 mol·L－1]加入装置甲中，塞上橡皮塞。
ⅱ.待装置甲中充分反应后，打开开关，使溶液全部流入装置乙中，关闭开关。
ⅲ.测定干燥管Ⅰ增加的质量。
(1)写出装置乙中反应的离子方程式：_________________________________。
(2)装置丙中的试剂是________，装置丁的作用是________________。
(3)假定上述试验中的气体都被充分吸取。若干燥管Ⅰ增重1.408 g。则CN－被处理的百分率为________。
(4)你认为用此装置进行试验，与(3)对比，CN－被处理的百分率将________(填“偏高”、“偏低”、“无法确定”或“无影响”)，简述你的理由：_________________________________________________________________。
Ⅱ.防治空气污染，燃煤脱硫很重要。目前，科学家对Fe3＋溶液脱硫技术的争辩已取得新成果。
(5)某学习小组为了探究“SO2与Fe3＋反应的产物”，将过量的SO2通入FeCl3溶液中后，各取10 mL反应液分别加入编号为A、B、C的试管中，并设计以下3种试验方案：
方案①：A中加入少量KMnO4溶液，溶液紫红色褪去。
方案②：B中加入KSCN溶液，溶液不变红，再加入新制的氯水，溶液变红。
方案③：C中加入稀盐酸酸化的BaCl2溶液，产生白色沉淀。
上述试验方案中不合理的是________________。
解析　(1)依据图示，乙中CNO－和ClO－发生氧化还原反应，最终CNO－被氧化为N2，ClO－被还原为Cl2，依据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平离子方程式。(2)装置丙的作用是吸取混合气中的H2O，试剂选择浓硫酸，装置丁的作用是吸取混合气中的Cl2。(3)干燥管Ⅰ增加的质量为反应产生的CO2的质量，依据CN－～CO2，则被处理的n(CN－)＝ mol＝0.032 mol，CN－被处理的百分率为×100%＝80.0%。(4)若Cl2在丁中没有被完全吸取，则结果偏高，若CO2残留在装置中，则结果偏低。(5)方案①不合理，由于SO2、Fe2＋均具有还原性，均能与KMnO4发生氧化还原反应而使溶液褪色。
答案　(1)2CNO－＋6ClO－＋8H＋===N2↑＋2CO2↑＋3Cl2↑＋4H2O
(2)浓硫酸　吸取混合气中的Cl2
(3)80.0%
(4)偏高　部分Cl2在装置丁中没有被吸取而在干燥管Ⅰ中被吸取　或偏低　部分CO2残留在装置内没有在干燥管Ⅰ中被吸取　或无法确定　部分Cl2在干燥管Ⅰ中被吸取，部分CO2没有在干燥管Ⅰ中被吸取
(5)方案①