（全國(guó)通用版）2022年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第九章 無(wú)機(jī)實(shí)驗(yàn) 課時(shí)梯級(jí)作業(yè)三十二 9.3 化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)一、選擇題(本題包括6小題,每題7分,共42分)1.(2018·滁州模擬)下列裝置所示的實(shí)驗(yàn)不能達(dá)到目的的是()【解析】選A。A項(xiàng),長(zhǎng)頸漏斗尖端應(yīng)該插入液面以下,錯(cuò)誤;B項(xiàng),Na與水反應(yīng)放出熱量,使大試管中的氣體膨脹,紅墨水左低右高,正確;C項(xiàng),高錳酸鉀與濃鹽酸反應(yīng)生成Cl2,Cl2通入Na2S溶液后生成硫單質(zhì),溶液變渾濁,正確;D項(xiàng),NH4Cl分解生成NH3和HCl,遇冷發(fā)生反應(yīng):NH3+HClNH4Cl,NH4Cl附著在燒瓶上,正確。2.為落實(shí)“五水共治”,某工廠擬綜合處理含N廢水和工業(yè)廢氣(主要含N2、CO2、SO2、NO、CO,不考慮其他成分),設(shè)計(jì)了如下流程:下列說(shuō)法不正確的是()A.固體1中主要含有Ca(OH)2、CaCO3、CaSO3B.X可以是空氣,且需過(guò)量C.捕獲劑所捕獲的氣體主要是COD.處理含N廢水時(shí),發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為N+NN2+2H2O【解析】選B。廢氣中CO2、SO2能與石灰乳反應(yīng)生成CaCO3、CaSO3,故A項(xiàng)正確;氣體1是不能被過(guò)量石灰乳吸收的NO、CO和氮?dú)?NO和NO2按11的體積比能與NaOH溶液反應(yīng)生成亞硝酸鈉,所以X可以是空氣,但不能過(guò)量,過(guò)量會(huì)使NO2的量增加,從而有NaNO3生成,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;氣體2的成分為N2和CO,因此捕獲劑所捕獲的氣體主要是CO,故C項(xiàng)正確;含N廢水用NaNO2溶液處理后得到無(wú)污染的氣體,因此會(huì)生成N2,其反應(yīng)的離子方程式為N+NN2+2H2O,故D項(xiàng)正確。3.(2018·石家莊模擬)下列有關(guān)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)合理的是()A.向氯化亞鐵溶液中滴加酸性高錳酸鉀溶液,證明溶液中含有Fe2+B.采用蒸餾的方法分離碘的四氯化碳溶液C.用鹽酸與碳酸鈣反應(yīng),比較氯和碳的非金屬性D.H2S氣體通入CuSO4溶液,比較氫硫酸和硫酸的酸性【解析】選B。A.向氯化亞鐵溶液中滴加酸性高錳酸鉀溶液,氯離子也能被氧化而使溶液褪色,不能證明溶液中含有Fe2+,A錯(cuò)誤;B.碘和四氯化碳的沸點(diǎn)相差較大,采用蒸餾的方法分離碘的四氯化碳溶液,B正確;C.鹽酸不是最高價(jià)含氧酸,不能比較氯和碳的非金屬性,C錯(cuò)誤;D.H2S氣體通入CuSO4溶液生成硫化銅和硫酸,不能據(jù)此說(shuō)明氫硫酸比硫酸的酸性強(qiáng),硫酸的酸性強(qiáng)于H2S,D錯(cuò)誤?！炯庸逃?xùn)練】下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論相對(duì)應(yīng)且正確的是()選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論A向某鈉鹽中滴加鹽酸,產(chǎn)生氣體再通入品紅溶液品紅溶液褪色該鈉鹽為Na2SO3或NaHSO3B向FeBr2溶液中加入少量氯水,再加CCl4振蕩,靜置CCl4層無(wú)色,水層變?yōu)樽攸S色說(shuō)明Fe2+的還原性強(qiáng)于Br-C鋁熱劑溶于足量稀鹽酸再滴加KSCN溶液出現(xiàn)紅色鋁熱劑中一定含有氧化鐵D用濃鹽酸和石灰石反應(yīng)產(chǎn)生的氣體直接通入Na2SiO3溶液中Na2SiO3溶液變渾濁證明碳元素的非金屬性大于硅元素【解析】選B。A選項(xiàng)中除了Na2SO3或NaHSO3,可能還有硫代硫酸鹽等,A錯(cuò)誤;B.向 FeBr2溶液中加入少量氯水,再加CCl4振蕩,CCl4層無(wú)色,水層變?yōu)樽攸S色,說(shuō)明加入少量氯水,只有亞鐵離子被氧化,則說(shuō)明Fe2+的還原性強(qiáng)于Br-,B正確; C. 鋁熱劑溶于足量稀鹽酸再滴加KSCN溶液出現(xiàn)紅色,說(shuō)明存在Fe3+,不一定是氧化鐵,C錯(cuò)誤;D.用 濃鹽酸和石灰石反應(yīng)產(chǎn)生的氣體直接通入Na2SiO3溶液中, Na2SiO3溶液變渾濁,也可能是濃鹽酸揮發(fā)的氯化氫與Na2SiO3溶液形成的,故D錯(cuò)誤。4.用下圖所示實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行相應(yīng)實(shí)驗(yàn),不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?()A.圖所示裝置用于Cu和濃硝酸可制取NOB.裝置可用于實(shí)驗(yàn)室制備Cl2C.用圖所示裝置,分離CCl4萃取碘水中的I2后的有機(jī)層和水層D.用圖所示裝置,可以證明氧化性:Cl2>Br2>I2【解析】選D。Cu和濃硝酸反應(yīng)生成NO2,NO2可以與水反應(yīng)生成NO,故可以用此裝置制取NO,A正確;高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性,在常溫下就可以把濃鹽酸氧化為氯氣,故可用于實(shí)驗(yàn)室制備Cl2,B正確;D項(xiàng),Cl2也能將KI氧化,無(wú)法證明氧化性Br2>I2。5.通過(guò)實(shí)驗(yàn)、觀察、類比、推理等方法得出正確的結(jié)論是化學(xué)學(xué)習(xí)的方法之一。對(duì)下列反應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的推斷或解釋正確的是()選項(xiàng)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋A向某鉀鹽中滴加濃鹽酸,產(chǎn)生氣體再通入品紅溶液品紅溶液褪色該鉀鹽為K2SO3或KHSO3B鋁熱劑溶于足量稀鹽酸再滴加KSCN溶液出現(xiàn)紅色鋁熱劑中一定含有氧化鐵C將少量溴水加入KI溶液中,再加入CCl4,振蕩,靜置下層液體呈紫色氧化性:Br2>I2D將足量過(guò)氧化鈉固體投入紫色石蕊試液中溶液變成藍(lán)色過(guò)氧化鈉與水反應(yīng)生成氫氧化鈉,溶液呈堿性【解析】選C。向高錳酸鉀中滴加濃鹽酸能生成氯氣,氯氣漂白品紅溶液,鉀鹽不一定是亞硫酸鹽,故A錯(cuò)誤;鋁熱劑中可能含有四氧化三鐵,故B錯(cuò)誤;下層液體呈紫色說(shuō)明溴置換出碘化鉀中的碘單質(zhì),故C正確;由于過(guò)氧化鈉具有強(qiáng)氧化性,將足量過(guò)氧化鈉固體投入紫色石蕊試液中,溶液先變成藍(lán)色再褪色,故D錯(cuò)誤。6.(能力挑戰(zhàn)題)某同學(xué)通過(guò)下列實(shí)驗(yàn)探究Al及其化合物的性質(zhì),操作正確且能達(dá)到目的的是()A.實(shí)驗(yàn)室中將NH3·H2O滴入Al2(SO4)3溶液中,制備Al(OH)3沉淀B.將一塊鋁箔用砂紙打磨后立即在酒精燈上點(diǎn)燃,觀察鋁燃燒的火焰C.將Al(OH)3沉淀轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中加足量稀鹽酸,加熱蒸干得無(wú)水AlCl3固體D.將鋁置于裝有濃硫酸的試管中再加水,探究Al在不同濃度硫酸中的反應(yīng)【解析】選A。氫氧化鋁是兩性氫氧化物,溶于強(qiáng)酸強(qiáng)堿,不溶于弱酸弱堿,實(shí)驗(yàn)室中將NH3·H2O滴入硫酸鋁溶液中制備氫氧化鋁,A正確;鋁在空氣中不能燃燒,鋁氧化生成氧化鋁,熔點(diǎn)高,B錯(cuò)誤;氯化鋁溶液水解生成氫氧化鋁和鹽酸,蒸發(fā),氯化氫揮發(fā),得到水解產(chǎn)物氫氧化鋁,不能得到氯化鋁,C錯(cuò)誤;常溫下鋁在濃硫酸溶液中發(fā)生鈍化,不再繼續(xù)反應(yīng),加入水稀釋后,稀硫酸和鋁發(fā)生反應(yīng),不能探究Al在不同濃度硫酸中的反應(yīng),D錯(cuò)誤。二、非選擇題(本題包括3小題,共58分)7.(19分)新型材料納米級(jí)鐵粉與普通鐵粉具有不同的性質(zhì)。已知:在不同溫度下,納米級(jí)鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的固體產(chǎn)物不同:溫度低于570 時(shí)生成FeO,高于570 時(shí)生成Fe3O4。某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示裝置對(duì)納米級(jí)鐵粉與水蒸氣的反應(yīng)進(jìn)行了探究。回答下列問(wèn)題:實(shí)驗(yàn)一:納米級(jí)鐵粉與水蒸氣的反應(yīng)(1)裝置C的作用是_。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,應(yīng)先點(diǎn)燃_(填“酒精燈”或“酒精噴燈”)。 (2)不能撤除收集氣體產(chǎn)物裝置B的原因是_。 實(shí)驗(yàn)二:固體產(chǎn)物的定性探究為探究實(shí)驗(yàn)結(jié)束后試管內(nèi)的固體物質(zhì)成分,進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn):實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象將反應(yīng)后的黑色粉末X(假定成分分布均勻)取出少量,放入另一試管中,加入足量鹽酸,微熱黑色粉末逐漸溶解,溶液呈淺綠色;有少量氣泡產(chǎn)生向?qū)嶒?yàn)中得到的溶液滴加幾滴KSCN溶液,振蕩溶液沒(méi)有出現(xiàn)紅色(3)甲同學(xué)認(rèn)為該條件下反應(yīng)的固體產(chǎn)物為FeO。則納米級(jí)鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。 (4)乙同學(xué)認(rèn)為該結(jié)論不正確,他的理由是_(用離子方程式表示)。 實(shí)驗(yàn)三:固體產(chǎn)物的定量分析(5)丙同學(xué)認(rèn)為該條件下反應(yīng)的固體產(chǎn)物為FeO和Fe3O4。并將一定量上述實(shí)驗(yàn)中得到的溶液B進(jìn)行實(shí)驗(yàn),對(duì)生成的黑色粉末X中的FeO和Fe3O4的質(zhì)量進(jìn)行測(cè)定,實(shí)驗(yàn)流程如下圖溶液B中的陽(yáng)離子有_。 黑色粉末X中鐵的氧化物的質(zhì)量分別是m(FeO)=_g,m(Fe3O4)=_g。 【解析】(1)反應(yīng)物為鐵和水蒸氣,則裝置C用于制備水蒸氣。反應(yīng)時(shí),應(yīng)先點(diǎn)燃酒精燈,為反應(yīng)體系提供穩(wěn)定的水蒸氣氣流。(2)水蒸氣與鐵粉在酒精噴燈加強(qiáng)熱下生成四氧化三鐵和氫氣;因?yàn)闅錃庠诳諝庵斜戎剡_(dá)到一定程度,遇明火就會(huì)發(fā)生爆炸,所以用裝置B收集氫氣。(3)已知本實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)物為FeO和氫氣,則反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe+H2O(g)FeO+H2。(4)有氣泡冒出,說(shuō)明鐵有剩余,故可能是剩余的鐵將三價(jià)鐵離子還原為亞鐵離子,所以不能證明產(chǎn)物為氧化亞鐵,反應(yīng)的離子方程式為Fe+2H+2Fe2+H2,2Fe3+Fe3Fe2+。(5)由流程圖可知,溶液B含有生成的Fe2+、Fe3+;加氯水把Fe2+氧化為Fe3+,再加氫氧化鈉生成氫氧化鐵,灼燒得到D(氧化鐵);若加銅粉,溶液F中含有Fe2+、Cu2+,加氯水把Fe2+氧化為Fe3+,再加氫氧化鈉生成氫氧化鐵、氫氧化銅沉淀,灼燒得到固體G(Fe2O3和CuO混合物)。溶液B中的陽(yáng)離子有FeO和Fe3O4分別與鹽酸反應(yīng)生成的Fe2+、Fe3+以及過(guò)量鹽酸中的H+。紅棕色固體D為Fe2O3,其物質(zhì)的量n(Fe2O3)=0.025 mol,由此可知FeO和Fe3O4中n(Fe2+)+n(Fe3+)=2n(Fe2O3)=0.05 mol,固體G為Fe2O3和CuO混合物,則CuO的質(zhì)量m(CuO)=5.2 g-4.0 g=1.2 g,n(CuO)=0.015 mol,根據(jù)2Fe3+CuCu2+2Fe2+,n(Fe3+)=0.015 mol×2=0.03 mol,則n(Fe2+)=0.05 mol-0.03 mol=0.02 mol,設(shè)FeO的物質(zhì)的量為x mol,Fe3O4的物質(zhì)的量為y mol,則有求得因此m(FeO)=0.005 mol×80 g·mol-1=0.4 g,m(Fe3O4)=0.015 mol×232 g·mol-1=3.48 g。答案:(1)制取水蒸氣酒精燈(2)氫氣遇明火可能發(fā)生爆炸(3)Fe+H2O(g)FeO+H2(4)Fe+2H+2Fe2+H2,2Fe3+Fe3Fe2+(5)Fe3+、Fe2+、H+0.43.488.(19分)下圖5個(gè)裝置都是中學(xué)化學(xué)中常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)裝置,某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)欲用這些裝置進(jìn)行常見(jiàn)物質(zhì)的制取并探究其性質(zhì)(圖中a、b、c表示止水夾),請(qǐng)對(duì)其進(jìn)行完善或評(píng)價(jià),試回答下列問(wèn)題:(1)將A、C、E相連后,以濃鹽酸和_(填寫(xiě)名稱)為原料制取Cl2,儀器乙的名稱是_。寫(xiě)出裝置E發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_。 (2)將B、D、E裝置相連接(打開(kāi)止水夾a和止水夾b,關(guān)閉止水夾c),在B中盛裝濃硝酸和銅片(將銅片放在有孔塑料板上),可制得NO2。一段時(shí)間后,欲用D裝置探究NO2與水的反應(yīng),其操作步驟為先_,再_以使燒杯中的水進(jìn)入試管丁,觀察現(xiàn)象。 (3)利用(1)中裝置和藥品,在丙中加入適量水,即可制得氯水。將所得氯水分為兩份,進(jìn)行、兩個(gè)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象、結(jié)論如下:實(shí)驗(yàn)序號(hào)實(shí)驗(yàn)操作現(xiàn)象結(jié)論將所得氯水滴入品紅溶液品紅溶液褪色氯氣與水反應(yīng)的產(chǎn)物有漂白性向所得氯水中加入碳酸氫鈉粉末有無(wú)色氣泡產(chǎn)生氯氣與水反應(yīng)至少產(chǎn)生一種酸性強(qiáng)于碳酸的物質(zhì)實(shí)驗(yàn)獲得結(jié)論是否合理?_(填“合理”或“不合理”)。若選“不合理”,請(qǐng)說(shuō)明理由(若選“合理”,則無(wú)需填寫(xiě)理由):_。 實(shí)驗(yàn)獲得結(jié)論是否合理_(填“合理”或“不合理”)。若選“不合理”,請(qǐng)說(shuō)明理由(若選“合理”,則無(wú)需填寫(xiě)理由):_。 (4)利用(1)中裝置還可設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)比較Cl-和S2-的還原性強(qiáng)弱。則C中所加試劑及現(xiàn)象是_。 【解析】(1)實(shí)驗(yàn)室用濃鹽酸與二氧化錳加熱反應(yīng)制取氯氣;儀器乙的名稱是圓底燒瓶;裝置E發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O。(2)使燒杯中的水進(jìn)入試管丁,需要丁中的壓強(qiáng)減小,所以關(guān)閉a、b,打開(kāi)c;雙手緊握(或微熱)試管丁,丁中的壓強(qiáng)先增大,使NO2逸出與水接觸后,丁內(nèi)的壓強(qiáng)減小,燒杯中的水進(jìn)入試管丁中。(3)實(shí)驗(yàn)獲得結(jié)論不合理,氯水中含有氯氣,未證明干燥氯氣是否有漂白性的前提下判斷氯氣與水反應(yīng)的產(chǎn)物有漂白性,是不合理的;實(shí)驗(yàn)獲得結(jié)論是不合理的,因?yàn)橹迫〉穆葰庵泻蠬Cl,未經(jīng)除雜得到的氯水中含有HCl,與碳酸氫鈉反應(yīng)有氣泡產(chǎn)生,不能判斷氯氣與水反應(yīng)至少產(chǎn)生一種酸性強(qiáng)于碳酸的物質(zhì)。(4)利用(1)中裝置還可設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)比較Cl-和S2-的還原性強(qiáng)弱,裝置C中的試劑是Na2S溶液,氯氣與Na2S反應(yīng)生成淡黃色的S單質(zhì),所以若C中有淡黃色沉淀產(chǎn)生,證明S2-的還原性大于Cl-的還原性。答案:(1)二氧化錳圓底燒瓶Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O(2)關(guān)閉a、b,打開(kāi)c雙手緊握(或微熱)試管丁,使NO2逸出與水接觸(或其他合理答案)(3)不合理沒(méi)有事先證明干燥的氯氣無(wú)漂白性不合理制取的氯氣中含有HCl氣體,HCl溶于水后能與碳酸氫鈉反應(yīng)產(chǎn)生氣泡(4)Na2S溶液(或其他合理答案);產(chǎn)生淡黃色沉淀【易錯(cuò)提醒】判斷實(shí)驗(yàn)結(jié)論的正確與否要思維縝密,本題第三小問(wèn)如果忽略了缺少對(duì)比實(shí)驗(yàn)和氯氣中混有氯化氫氣體,就很容易得出錯(cuò)誤結(jié)論。9.(20分)(能力挑戰(zhàn)題)工業(yè)制得的氮化鋁(AlN)產(chǎn)品中常含有少量Al4C3、Al2O3、C等雜質(zhì)。某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)分別測(cè)定氮化鋁(AlN)樣品中AlN和Al4C3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(忽略NH3在強(qiáng)堿性溶液中的溶解)。(1)實(shí)驗(yàn)原理Al4C3與硫酸反應(yīng)可生成CH4。AlN溶于強(qiáng)酸產(chǎn)生銨鹽,溶于強(qiáng)堿生成氨氣,請(qǐng)寫(xiě)出AlN與過(guò)量NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式:  _。 (2)實(shí)驗(yàn)裝置(如圖所示)(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程連接實(shí)驗(yàn)裝置,檢查裝置的氣密性。稱得D裝置的質(zhì)量為y g,滴定管的讀數(shù)為a mL。稱取x g AlN樣品置于B瓶中;塞好膠塞,關(guān)閉活塞_,打開(kāi)活塞_,通過(guò)分液漏斗加入稀硫酸,與B瓶?jī)?nèi)物質(zhì)充分反應(yīng)。 待反應(yīng)進(jìn)行完全后,關(guān)閉活塞_,打開(kāi)活塞_,通過(guò)分液漏斗加入過(guò)量_(填化學(xué)式),與B瓶?jī)?nèi)物質(zhì)充分反應(yīng)。 _(填入該步驟應(yīng)進(jìn)行的操作)。 記錄滴定管的讀數(shù)為b mL,稱得D裝置的質(zhì)量為z g。(4)數(shù)據(jù)分析(已知:該實(shí)驗(yàn)條件下的氣體摩爾體積為V m L· mol-1)Al4C3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)。 若讀取滴定管中氣體的體積時(shí),液面左高右低,則所測(cè)氣體的體積_(填“偏大”“偏小”或“無(wú)影響”)。 AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)。 【解析】從實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)步驟上看,本實(shí)驗(yàn)的原理是用足量硫酸與樣品中Al4C3完全反應(yīng),量取生成的甲烷氣體的體積,從而可得出Al4C3的質(zhì)量分?jǐn)?shù);用足量NaOH溶液與樣品中AlN完全反應(yīng),充分吸收生成的氨氣,并稱量其質(zhì)量,從而求得AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。(1)根據(jù)題目信息:AlN溶于強(qiáng)堿溶液時(shí)會(huì)生成NH3,同時(shí)鋁元素轉(zhuǎn)化為偏鋁酸鈉。(3)通過(guò)分液漏斗加入稀硫酸,硫酸與樣品中Al4C3完全反應(yīng),量取生成的甲烷氣體,從而測(cè)得Al4C3的質(zhì)量分?jǐn)?shù),故應(yīng)關(guān)閉活塞K2、K3,打開(kāi)活塞K1;用足量NaOH溶液與樣品中AlN完全反應(yīng),充分吸收生成的氨氣,并稱量其質(zhì)量,故應(yīng)關(guān)閉活塞K1,打開(kāi)活塞K3;裝置中殘留部分氨氣,打開(kāi)K2,通入一段時(shí)間空氣,排盡裝置的氨氣,使其被裝置D完全吸收,防止測(cè)定的氨氣的質(zhì)量偏小。(4)甲烷的體積為(a-b)mL,物質(zhì)的量為 mol,根據(jù)碳原子守恒可知,Al4C3的物質(zhì)的量為甲烷的物質(zhì)的量的三分之一,所以Al4C3的質(zhì)量為× mol×144 g·mol-1= g,故Al4C3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%;讀取滴定管中氣體的體積時(shí),液面左高右低,氣體的壓強(qiáng)大于大氣壓,使測(cè)得甲烷的體積偏小;氨氣的質(zhì)量為(z-y)g,物質(zhì)的量為 mol,根據(jù)氮原子守恒可知,氨氣的物質(zhì)的量等于AlN的物質(zhì)的量,所以AlN的質(zhì)量為 mol×41 g·mol-1=g,故AlN的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=×100%。答案:(1)AlN+NaOH+H2ONaAlO2+NH3(3)K2、K3K1K1K3NaOH打開(kāi)K2,通入一段時(shí)間空氣(4)×100%偏小×100%