2022年高考化學(xué)分類匯編 考點(diǎn)20 化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)一、選擇題1.(xx·北京高考)用下圖裝置(夾持、加熱裝置已略)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),由中現(xiàn)象,不能證實(shí)中反應(yīng)發(fā)生的是()中實(shí)驗(yàn)中現(xiàn)象A鐵粉與水蒸氣加熱肥皂水冒泡B加熱NH4Cl和Ca(OH)2混合物酚酞溶液變紅CNaHCO3固體受熱分解澄清石灰水變渾濁D石蠟油在碎瓷片上受熱分解Br2的CCl4溶液褪色【解析】選A。A選項(xiàng),肥皂水冒泡無(wú)法證明生成氫氣,現(xiàn)象應(yīng)為生成大量氣泡并上浮,點(diǎn)燃有爆鳴聲,錯(cuò)誤;B選項(xiàng),加熱氯化銨和氫氧化鈣的混合物,酚酞溶液變紅色,說明有堿性氣體產(chǎn)生,說明中反應(yīng)發(fā)生;C選項(xiàng),碳酸氫鈉受熱分解,產(chǎn)生的氣體能使澄清的石灰水變渾濁,產(chǎn)生了二氧化碳,說明中反應(yīng)發(fā)生;D選項(xiàng),石蠟油主要是18個(gè)碳原子以上的烷烴,不能使Br2的CCl4溶液褪色,加熱之后,Br2的CCl4溶液褪色,說明有含有不飽和鍵的新物質(zhì)生成,說明中發(fā)生反應(yīng)?！菊`區(qū)提醒】(1)本題A項(xiàng)中很多同學(xué)看到肥皂水冒泡就誤認(rèn)為產(chǎn)生了H2,而實(shí)際上即使不反應(yīng),水蒸氣加熱也會(huì)使肥皂水冒泡。(2)本題D項(xiàng)中很多同學(xué)搞不清楚石蠟的成分,誤以為石蠟含有低沸點(diǎn)的烯烴,石蠟油受熱汽化進(jìn)入也能使Br2的CCl4溶液褪色,實(shí)際上石蠟油主要是18個(gè)碳原子以上的烷烴,不含有不飽和鍵。2.(xx·四川高考)下列實(shí)驗(yàn)方案中,不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?)選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)方案A檢驗(yàn)CH3CH2Br在NaOH溶液中是否發(fā)生水解將CH3CH2Br與NaOH溶液共熱。冷卻后,取出上層水溶液,用稀HNO3酸化,加入AgNO3溶液,觀察是否產(chǎn)生淡黃色沉淀B檢驗(yàn)Fe(NO3)2晶體是否已氧化變質(zhì)將Fe(NO3)2樣品溶于稀H2SO4后,滴加KSCN溶液,觀察溶液是否變紅C驗(yàn)證Br2的氧化性強(qiáng)于I2將少量溴水加入KI溶液中,再加入CCl4,振蕩,靜置,可觀察到下層液體呈紫色D驗(yàn)證Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2將FeCl3溶液加入Mg(OH)2懸濁液中,振蕩,可觀察到沉淀由白色變?yōu)榧t褐色【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn):(1)鹵代烴中的鹵素原子不能與硝酸銀溶液反應(yīng)生成鹵化銀沉淀;(2)二價(jià)鐵離子有還原性,當(dāng)遇到強(qiáng)氧化性的物質(zhì),如硝酸,會(huì)被氧化成三價(jià)鐵離子?！窘馕觥窟xB。A項(xiàng),溴乙烷在氫氧化鈉溶液中加熱水解生成乙醇和溴化鈉,酸性條件下溴化鈉與硝酸銀溶液反應(yīng)生成淡黃色的溴化銀沉淀,能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?B項(xiàng),在酸性條件下,硝酸根離子有氧化性,能夠?qū)⒍r(jià)鐵離子氧化成三價(jià)鐵離子,三價(jià)鐵離子與KSCN溶液反應(yīng),使溶液變紅,因此不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?C項(xiàng),溴單質(zhì)與碘離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成碘單質(zhì),生成的碘單質(zhì)溶解在四氯化碳溶液中,顯紫色,故C能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?D項(xiàng),此過程中發(fā)生了沉淀的轉(zhuǎn)化,由難溶物生成了更難溶的物質(zhì),因此D能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康??！菊`區(qū)提醒】檢驗(yàn)鹵代烴中的鹵素原子時(shí),容易出現(xiàn)兩種錯(cuò)誤,一是混淆鹵素離子和鹵素原子的區(qū)別直接加硝酸銀溶液,二是將鹵代烴在堿性條件下水解了之后未經(jīng)酸化,直接加硝酸銀溶液。二、非選擇題3.(xx·北京高考)碳、硫的含量影響鋼鐵性能,碳、硫含量的一種測(cè)定方法是將鋼樣中的碳、硫轉(zhuǎn)化為氣體,再用測(cè)碳、測(cè)硫裝置進(jìn)行測(cè)定。(1)采用裝置A,在高溫下x克鋼樣中碳、硫轉(zhuǎn)化為CO2、SO2。氣體a的成分是。若鋼樣中硫以FeS形式存在,A中反應(yīng):3FeS+5O21+3。(2)將氣體a通入測(cè)硫裝置中(如下圖),采用滴定法測(cè)定硫的含量。H2O2氧化SO2的化學(xué)方程式: 。用NaOH溶液滴定生成的H2SO4,消耗zmL NaOH溶液,若消耗1 mL NaOH溶液相當(dāng)于硫的質(zhì)量為y克,則該鋼樣中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù):。(3)將氣體a通入測(cè)碳裝置中(如下圖),采用重量法測(cè)定碳的含量。氣體a通過B和C的目的是 。計(jì)算鋼樣中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù),應(yīng)測(cè)量的數(shù)據(jù)是。【解析】(1)鋼樣中的碳、硫在裝置A中被氧化為CO2、SO2,故a的成分為CO2、SO2以及未反應(yīng)的O2;FeS中的-2價(jià)的硫被氧化為SO2,+2價(jià)的Fe被氧化為+3價(jià)的鐵,結(jié)合所給化學(xué)計(jì)量數(shù),可知產(chǎn)物應(yīng)為Fe3O4和SO2,故方程式為3FeS+5O2Fe3O4+3SO2。(2)H2O2具有氧化性,可氧化SO2使S的化合價(jià)升高為+6價(jià),在溶液中反應(yīng)產(chǎn)物應(yīng)為硫酸,故反應(yīng)方程式為H2O2+SO2H2SO4;1 mL NaOH相當(dāng)于yg S,故zmL NaOH相當(dāng)于zyg S,則該樣品中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為zy/x。(3)測(cè)定碳的含量需將氣體a中的SO2除去,故裝置B和C的作用是除去SO2;計(jì)算碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)需利用CO2的質(zhì)量進(jìn)行分析,故需測(cè)量CO2吸收瓶在吸收CO2氣體前后的質(zhì)量。答案:(1)O2、CO2和SO2Fe3O4SO2(2)H2O2+SO2H2SO4zy/x(3)除掉SO2對(duì)CO2測(cè)定的干擾吸收瓶在吸收CO2氣體前后的質(zhì)量4.(xx·四川高考)硫代硫酸鈉是一種重要的化工產(chǎn)品。某興趣小組擬制備硫代硫酸鈉晶體(Na2S2O3·5H2O)。.查閱資料(1)Na2S2O3·5H2O是無(wú)色透明晶體,易溶于水,其稀溶液與BaCl2溶液混合無(wú)沉淀生成。(2)向Na2CO3和Na2S混合溶液中通入SO2可制得Na2S2O3,所得產(chǎn)品常含有少量Na2SO3和Na2SO4。(3)Na2SO3易被氧化;BaSO3難溶于水,可溶于稀HCl。.制備產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示(省略?shī)A持裝置)實(shí)驗(yàn)步驟:(1)檢查裝置氣密性,按圖示加入試劑。儀器a的名稱是 ;E中的試劑是(選填下列字母編號(hào))。A.稀H2SO4B.NaOH溶液C.飽和NaHSO3(2)先向C中燒瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液,再向A中燒瓶滴加濃H2SO4。(3)待Na2S和Na2CO3完全消耗后,結(jié)束反應(yīng)。過濾C中混合物,濾液經(jīng)(填寫操作名稱)、結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥,得到產(chǎn)品。.探究與反思(1)為驗(yàn)證產(chǎn)品中含有Na2SO3和Na2SO4,該小組設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)方案,請(qǐng)將方案補(bǔ)充完整。(所需試劑從稀HNO3、稀H2SO4、稀HCl、蒸餾水中選擇)取適量產(chǎn)品配成稀溶液,滴加足量BaCl2溶液,有白色沉淀生成,若沉淀未完全溶解,并有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生,則可確定產(chǎn)品中含有Na2SO3和Na2SO4。(2)為減少裝置C中生成Na2SO4的量,在不改變?cè)醒b置的基礎(chǔ)上對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟(2)進(jìn)行了改進(jìn),改進(jìn)后的操作是  。(3)Na2S2O3·5H2O的溶解度隨溫度升高顯著增大,所得產(chǎn)品通過方法提純。【解題指南】解答本題應(yīng)該注意以下兩點(diǎn):(1)檢驗(yàn)硫酸根離子的方法是加入鹽酸和氯化鋇;(2)+4價(jià)的硫易被氧化成+6價(jià)的硫?！窘馕觥?制備產(chǎn)品(1)根據(jù)儀器的構(gòu)造特點(diǎn)可知,儀器a的名稱是分液漏斗。根據(jù)裝置可知,A裝置是制備SO2的,C裝置是制備Na2S2O3的,B、D裝置是防倒吸的,由于SO2有毒,需要尾氣處理,因此E裝置是吸收SO2的。由于SO2是酸性氧化物,可以用氫氧化鈉溶液吸收,即E中的試劑是氫氧化鈉溶液,答案選B。(3)由于Na2S2O3·5H2O是無(wú)色透明晶體,易溶于水,因此要從溶液中得到硫代硫酸鈉晶體,需要經(jīng)過蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥,得到產(chǎn)品。.探究與反思(1)Na2S2O3·5H2O的稀溶液與BaCl2溶液混合無(wú)沉淀生成,而實(shí)驗(yàn)過程中有白色沉淀生成,因此要進(jìn)一步驗(yàn)證,則可以向白色沉淀中滴加稀鹽酸,若沉淀未完全溶解,并有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生,則可確定產(chǎn)品中含有Na2SO3和Na2SO4。(2)由于亞硫酸鹽易被氧化生成硫酸鹽,而裝置中含有空氣,空氣能氧化亞硫酸鹽,所以為減少裝置C中生成的Na2SO4的量,改進(jìn)后的措施是先向A中燒瓶滴加濃硫酸,產(chǎn)生的氣體將裝置中空氣排盡后,再向C中燒瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液。(3)由于Na2S2O3·5H2O的溶解度隨溫度升高顯著增大,因此所得產(chǎn)品通過重結(jié)晶方法提純。答案:.(1)分液漏斗B(3)蒸發(fā).(1)過濾,用蒸餾水洗滌沉淀,向沉淀中加入足量稀鹽酸(2)先向A中燒瓶滴加濃硫酸,產(chǎn)生的氣體將裝置中空氣排盡后,再向C中燒瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液(3)重結(jié)晶5.(xx·安徽高考·28)某研究小組為探究弱酸性條件下鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕類型的影響因素,將混合均勻的新制鐵粉和碳粉置于錐形瓶底部,塞上瓶塞(如圖1)。從膠頭滴管中滴入幾滴醋酸溶液,同時(shí)測(cè)量容器中的壓強(qiáng)變化。(1) 請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表(表中不要留空格):(2)編號(hào)實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶挤?g鐵粉/g醋酸/%為以下實(shí)驗(yàn)作參照0.52.090.0醋酸濃度的影響0.536.00.22.090.0(2)編號(hào)實(shí)驗(yàn)測(cè)得容器中壓強(qiáng)隨時(shí)間變化如圖2。t2時(shí),容器中壓強(qiáng)明顯小于起始?jí)簭?qiáng),其原因是鐵發(fā)生了腐蝕,請(qǐng)?jiān)趫D3中用箭頭標(biāo)出發(fā)生該腐蝕時(shí)電子流動(dòng)方向;此時(shí),碳粉表面發(fā)生了(填“氧化”或“還原”)反應(yīng),其電極反應(yīng)式是 。(3)該小組對(duì)圖2中0t1時(shí)壓強(qiáng)變大的原因提出了如下假設(shè),請(qǐng)你完成假設(shè)二:假設(shè)一:發(fā)生析氫腐蝕產(chǎn)生了氣體;假設(shè)二: ;(4)為驗(yàn)證假設(shè)一,某同學(xué)設(shè)計(jì)了檢驗(yàn)收集的氣體中是否含有H2的方案。請(qǐng)你再設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證假設(shè)一,寫出實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)論?！窘忸}指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下3點(diǎn):(1)控制變量的方法。(2)吸氧腐蝕與析氫腐蝕的區(qū)別。(3)根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)?！窘馕觥?1)實(shí)驗(yàn)是探究醋酸濃度的影響,因此醋酸濃度不同,其他條件相同,即鐵粉的質(zhì)量為2.0 g,實(shí)驗(yàn)是探究碳粉的量對(duì)反應(yīng)的影響。(2)t2時(shí)壓強(qiáng)減小,則是發(fā)生了吸氧腐蝕,碳是正極,發(fā)生還原反應(yīng):O2+4e-+2H2O4OH-或4H+O2+4e-2H2O,電子流向是鐵碳:。(3)壓強(qiáng)變大可能是產(chǎn)生了氣體、溫度升高等,因此假設(shè)二是反應(yīng)放熱。(4)假設(shè)一的驗(yàn)證有多種方法,如測(cè)量瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)增大或測(cè)溫度升高或檢驗(yàn)生成了Fe2+等或點(diǎn)燃?xì)怏w,并在火焰上方罩一個(gè)干而冷的燒杯,觀察到火焰呈藍(lán)色,燒杯內(nèi)壁有小水珠出現(xiàn)則證明氣體為氫氣。藥品用量和操作同編號(hào)實(shí)驗(yàn)(多孔橡皮塞增加進(jìn)、出導(dǎo)管);通入氬氣排盡裝置中的空氣;滴入醋酸,同時(shí)測(cè)量瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)變化或測(cè)溫度變化或檢驗(yàn)Fe2+,如果瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)增大,則假設(shè)一成立,否則不成立。答案:(1)2.0碳粉含量的影響(2)吸氧還原O2+4e-+2H2O4OH-或4H+O2+4e-2H2O(3)反應(yīng)放熱,溫度升高,體積膨脹(4)藥品用量和操作同編號(hào)實(shí)驗(yàn)(多孔橡皮塞增加進(jìn)、出導(dǎo)管);通入氬氣排凈瓶?jī)?nèi)空氣;滴入醋酸溶液,同時(shí)測(cè)量瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)變化(也可測(cè)溫度變化,檢驗(yàn)Fe2+等)。