提升训练22 综合实验方案的设计与评价1.向四支试管中分别加入少量不同的无色溶液,进行如下操作,结论正确的是( )操作现象结论A滴加BaCl2溶液生成白色沉淀原溶液中含有SO42-B滴加氯水和CCl4,振荡、静置下层溶液显紫色原溶液中含有I-C用洁净铂丝蘸取溶液进行焰色反应火焰呈黄色原溶液中含有Na+,无K+D滴加稀NaOH溶液,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口试纸不变蓝原溶液中无NH4+2.如下图所示,利用海洋可提取很多重要的化工原料。 下列有关说法正确的是( )A.第①步中除去粗盐中的SO42-、Ca2+、Mg2+、Fe3+等杂质,加入的药品顺序为Na2CO3溶液→NaOH溶液→BaCl2溶液→过滤后加稀盐酸B.第②步中工业上可采用石墨为阴极,铁为阳极,采用阳离子交换膜的电解装置C.第③步中结晶出的MgCl2·6H2O可在空气中受热分解制无水MgCl2D.在第④步中溴元素被氧化,第⑤⑥步中既有溴元素被氧化也有溴元素被还原3.下列实验设计能完成或实验结论合理的是( )A.证明一瓶红棕色气体是溴蒸气还是二氧化氮,可用湿润的淀粉KI试纸检验,观察试纸颜色的变化B.铝热剂溶于足量稀盐酸,再滴加KSCN溶液,未出现血红色,铝热剂中一定不含氧化铁C.测氯水的pH,可用玻璃棒蘸取氯水点在pH试纸上,待其变色后和标准比色卡比较D.用银镜反应来检验淀粉水解产物中有无葡萄糖,应先向水解液中加入氢氧化钠溶液4.某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质,操作正确且能达到目的的是( )A.将铜丝插入浓硫酸加热,反应后把水加入反应器中,观察硫酸铜溶液的颜色B.常温下,将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中,观察CuCl2的生成C.金属钠放入硫酸铜溶液中可以置换出金属铜D.将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入稀盐酸中浸泡,除去铜绿5.下列实验装置正确的是( )8\n6.下列实验操作能达到实验目的的是( )A.用长颈漏斗分离出乙酸与乙醇反应的产物B.用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的NOC.配制氯化铁溶液时,将氯化铁溶解在较浓的盐酸中再加水稀释D.将Cl2与HCl混合气体通过饱和食盐水可得到纯净的Cl27.分析硫铁矿中FeS2的含量(不考虑杂质的反应,所加试剂均足量),某研究性小组设计了如下四种实验方案,不正确的是( )A.FeS2溶液沉淀称重B.FeS2溶液沉淀称重C.FeS2溶液沉淀称重D.FeS2溶液溶液→用标准KMnO4溶液滴定8.下列装置或操作能达到实验目的的是( )A.①②B.③④C.②③④D.①②③④9.下列实验操作与预期实验目的或所得实验结论正确的是( )编号实验操作实验目的或结论A在有镀层的铁片上,用刀刻一槽,在槽上滴入少量0.1mol·L-1盐酸,2可能是镀锡的马口铁片8\nh后滴入KSCN溶液,无红色出现B用洁净的铂丝蘸取某溶液进行焰色反应,火焰呈黄色该溶液中一定含有Na+,无K+C将CH3CH2Br与NaOH溶液混合加热,再滴加AgNO3溶液,未产生浅黄色沉淀CH3CH2Br未发生水解D将打磨过的铝片投到一定浓度的CuCl2溶液中,出现气泡并有固体生成Al与CuCl2溶液反应,生成了H2和Cu(OH)210.用4种溶液进行实验,下表中“操作及现象”与“溶液”不符的是( )选项操作及现象溶液A通入SO2,溶液不变浑浊,再加氯水变浑浊BaCl2溶液B通入CO2,溶液变浑浊,再加入品红溶液,红色褪去Ca(ClO)2溶液C通入SO2,溶液变浑浊,继续通SO2至过量,浑浊消失,再加入足量NaOH溶液,又变浑浊Ca(OH)2溶液D通入NH4HCO3受热分解产生的气体,变浑浊,继续通入,浑浊消失Ca(OH)2溶液11.下列装置所示的实验不能达到目的的是( )12.(2022·暨阳联考)硫酸锰可用于饲料营养强氧化剂和媒染剂。其生产原材料软锰矿(MnO2)、菱锰矿(MnCO3)中常混有硫酸亚铁和硫酸镁等杂质,硫酸锰的生产工艺如下图所示:已知:(1)硫酸锰晶体和硫酸镁晶体的溶解度曲线如下图。8\n(2)离子完全沉淀时对应的pH:Fe3+为3.5,Fe2+为9.5,Mn2+为10.8,Mg2+为11.6。下列判断正确的是( )A.试剂A应该选择H2O2溶液,目的是将Fe2+氧化为Fe3+B.蒸发结晶时,温度应该略高于60℃C.操作Ⅰ包括蒸发、冷却、结晶、趁热过滤、洗涤等步骤,洗涤时可用稀硫酸作洗液D.试剂A应该选择氨水,目的是调节溶液的pH13.氢氧化铜是一种常用试剂。例如,利用新制氢氧化铜验证醛类物质的还原性。Ⅰ.实验室制取氢氧化铜悬浊液的操作方法: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。这样操作的目的是 。 Ⅱ.下面是三个研究性学习小组分别从不同层面开展的研究性学习活动:(1)研究性学习小组甲:对教材实验结论“乙醛与新制氢氧化铜反应生成的砖红色沉淀是Cu2O”提出质疑,他们认为砖红色沉淀不一定是氧化亚铜。为了确定砖红色沉淀的成分,开展了如下研究:提出猜想: ; 查阅资料:①氧化亚铜属于碱性氧化物;②+1价的铜离子在酸性条件下易发生自身氧化还原反应;③在空气中灼烧氧化亚铜生成氧化铜。设计方案:方案1:取该砖红色沉淀溶于足量的稀硝酸中,观察溶液颜色变化方案2:取该砖红色沉淀溶于足量的稀硫酸中,观察是否有残渣方案3:称取砖红色沉淀ag,在空气中充分灼烧至完全变黑,并在干燥器里冷却,再称重,反复多次至固体恒重,称得质量为bg,比较a与b的关系方案4:取砖红色沉淀装入试管里,加入酸化的硝酸银溶液,观察是否有银白色的银析出。你认为合理的方案是 ; (2)研究性学习小组乙针对小组甲的质疑,设计新的探究方案,装置如图所示。你认为要测定上述砖红色沉淀成分必须测定下列哪些物理量(只填序号): ; ①通入氢气的体积;②反应前,砖红色沉淀+硬质玻璃管的总质量;③完全反应后砖红色固体+硬质玻璃管的总质量;④实验前,干燥管的质量;⑤硬质玻璃管的质量;⑥锌粒的质量;⑦稀硫酸中含溶质的量;⑧实验后,干燥管的质量8\n(3)研究性学习小组丙上网查阅新闻得知,“2022年诺贝尔化学奖授予了三位研究绿色化学的科学家”。绿色化学强调对环境友好,实现零排放。“变废为宝”符合绿色化学要求。他们收集上述砖红色沉淀制备化学试剂——蓝矾。请你帮助他们设计一个简单且符合绿色化学要求的实验方案: 。 14.氯化铜晶体(CuCl2·xH2O)是重要的化工原料,可用作反应的催化剂、消毒剂等。用孔雀石[主要含Cu2(OH)2CO3,还含少量Fe、Si的化合物]制备氯化铜晶体,方案如下:已知:Ⅰ.Cu(OH)2、CuO开始分解的温度分别为80℃和900℃。Ⅱ.有关金属离子从开始沉淀到沉淀完全时溶液的pH如下表所示:金属离子开始沉淀的pH沉淀完全的pHFe3+2.73.7Cu2+5.26.4Fe2+7.69.6(1)若溶液A中含有的金属离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+,则试剂①最好为 (填字母)。 a.(NH4)2S溶液b.H2O2溶液c.NaClO溶液d.Cl2(2)加试剂②的目的是 , 由溶液C获得CuCl2·xH2O,需要经过加热浓缩、 、过滤等操作。 (3)为了测定制得的氯化铜晶体(CuCl2·xH2O)中的x值,有如下两种实验方案:方案一:称取ag晶体灼烧至质量不再减轻为止,冷却、称量所得无水CuCl2的质量为bg。方案二:称取ag晶体,加入足量氢氧化钠溶液,过滤、洗涤、加热沉淀(控制温度约为120℃)至质量不再减轻为止,称量所得固体的质量为bg。则上述两种实验方案中,不合理的是 ,原因是 。 依据合理方案计算得x= (用含a、b的代数式表示)。 15.草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其K1=5.4×10-2,K2=5.4×10-5。草酸的钠盐和钾盐易溶于水,而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色,熔点为101℃,易溶于水,受热脱水、升华,170℃以上分解。回答下列问题:8\n(1)甲组同学按照如图所示的装置,通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是 ,由此可知草酸晶体分解的产物中有 。装置B的主要作用是 。 (2)乙组同学认为草酸晶体分解的产物中还有CO,为进行验证,选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。①乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为A、B、 。装置H反应管中盛有的物质是 。 ②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是 。 (3)设计实验证明:①草酸的酸性比碳酸的强: 。 ②草酸为二元酸: 。 参考答案提升训练22 综合实验方案的设计与评价1.B A项,滴加BaCl2溶液生成白色沉淀,原溶液中可能含有SO42-、CO32-、SO32-、Ag+,错误;B项,加氯水能产生I2,则原溶液中一定含有I-,正确;C项,焰色反应呈黄色,只能说明原溶液中含有Na+,无法说明有没有K+,错误,D项,由于氨气极易溶于水,滴加稀NaOH溶液,产生的少量氨气溶于水,没有NH3逸出,但不代表无NH4+,错误。2.D A项,未考虑到过量Ba2+的处理;B项,铁作阳极,在电解时铁会放电,最终得不到氯气和NaOH;C项,MgCl2·6H2O受热水解产生Mg(OH)2和HCl,HCl易挥发,无法得到无水MgCl2固体。3.D A项,溴蒸气和二氧化氮都能使湿润的淀粉KI试纸变蓝,错误;B项,若铝热剂中含有少量氧化铁和大量铝粉,在加入足量稀盐酸时,生成的Fe3+被铝粉还原为Fe2+,滴加KSCN溶液也不出现血红色,错误;C项,氯水可将pH试纸漂白,错误;D项,先加入氢氧化钠溶液的目的是中和作催化剂的稀硫酸,且银镜反应需在碱性条件下发生,正确。8\n4.D 铜丝与浓硫酸加热可生成硫酸铜,再把反应后的混合物加入水中形成硫酸铜溶液,而不能把水加入反应混合物中,防止剩余的浓硫酸稀释时溅出而易发生安全事故,故A错误;常温下,铜与氯气不反应,因此观察不到现象,故B错误;将Na放入硫酸铜溶液中,Na先和水反应生成NaOH,生成的NaOH再和硫酸铜发生复分解反应生成Na2SO4和Cu(OH)2沉淀,所以钠不能置换出Cu,故C错误;Cu2(OH)2CO3能溶于稀盐酸,Cu和稀盐酸不反应,所以能用稀盐酸除去铜绿,故D正确。5.B A项,二氧化氮能够与水反应,不能采用排水集气法收集二氧化氮,错误;B项,氯化铵和氢氧化钙混合加热生成氨气,氨气的密度比空气的小,可以采用向下排空气法收集氨气,正确;C项,浓硫酸与乙醇加热时会产生二氧化硫等气体,二氧化硫也能使溴水褪色,错误;D项,收集乙酸乙酯的导气管不能插入饱和Na2CO3溶液中,容易产生倒吸现象,错误;故选A。6.C 乙酸与乙醇反应的产物为乙酸乙酯,与乙酸、乙醇混溶,A项错误;NO易与空气中的O2反应且密度与空气接近,不能用排空气法收集,B项错误;将Cl2与HCl混合气体通过饱和食盐水可除去HCl气体,但又混入水蒸气,D项错误。7.D D项中因加入了还原剂铁粉,且铁粉在过量的酸性环境中也能溶解,故最后滴定时无法确定铁的来源。8.B 碘易升华,不能用蒸发的方法从碘水中得到碘单质,应用萃取法,①错;NO与空气中的氧气反应,故不能用排空气法收集NO,②错;③通过观察红墨水液面高低来验证空气参与反应,可行;④通过观察甲、乙两管液面高度差是否变化来检验装置气密性,可行。9.D 选项A中,铁与盐酸反应生成二价铁,故不论镀锌还是镀锡,遇硫氰化钾都无现象;焰色反应显黄色,说明一定含有钠元素,可能含有钾元素,选项B错误;选项C中水解后应加酸中和,错误;氯化铜溶液水解显酸性,铝和酸反应,放出氢气,促进水解,生成氢氧化铜沉淀,选项D正确。10.D A项,BaCl2溶液中通入SO2不发生反应,但再加入氯水时,溶液中的H2SO3被氧化成H2SO4,SO42-与Ba2+反应生成白色沉淀;B项,Ca(ClO)2溶液中通入CO2生成CaCO3沉淀和HClO,溶液变浑浊,再加品红溶液,品红被HClO氧化而褪色;C项,Ca(OH)2溶液中通入SO2溶液变浑浊,继续通SO2至过量,CaSO3转化成可溶的Ca(HSO3)2,浑浊消失,再加入足量NaOH溶液时又生成CaSO3沉淀,又变浑浊;D项,NH4HCO3受热分解产生CO2、H2O、NH3,其物质的量之比为1∶1∶1,将混合气体通入Ca(OH)2溶液中产生浑浊,当通入过量混合气体时,浑浊不消失。11.A A选项,长颈漏斗尖端应该插入液面以下,错误;B选项,Na与水反应放出热量,使大试管中的气体膨胀,红墨水左低右高,正确;C选项,高锰酸钾与浓盐酸反应生成Cl2,Cl2通入Na2S溶液后生成硫单质,溶液变浑浊,正确;D选项,NH4Cl分解生成NH3和HCl,遇冷发生反应:NH3+HClNH4Cl,NH4Cl附着在烧瓶上,正确。12.B 二氧化锰具有强氧化性,可以将Fe2+氧化为Fe3+,试剂A应起到调节pH的作用,使铁离子水解生成沉淀而除去,因二氧化锰具有强氧化性,无需加入过氧化氢,故A错误;温度高于60℃,晶体溶解度减小,故蒸发结晶时,温度应该略高于60℃,有利于蒸发结晶,故B正确;操作Ⅰ用于分离硫酸锰和硫酸镁,包括蒸发、冷却、结晶、趁热过滤、洗涤等步骤,因硫酸锰晶体易溶于水,不能用稀硫酸洗涤,故C错误;A不能是氨水,否则金属离子都生成沉淀,故D错误;故选B。13.答案:Ⅰ.确保氢氧化钠过量,氢氧化铜呈悬浊状Ⅱ.(1)砖红色沉淀可能是铜或铜与氧化亚铜的混合物(或砖红色固体中可能含有铜) 方案3(2)②③⑤8\n(3)在空气中充分灼烧该砖红色固体至全部转化成氧化铜,加入足量稀硫酸溶解,蒸发、结晶、过滤、洗涤,用滤纸吸干或通入惰性气体带走水分解析:(1)实验室配制新制氢氧化铜时要保证溶液呈碱性,所以氢氧化钠应过量。至于乙醛与新制氢氧化铜反应生成的砖红色沉淀,可能是铜或铜与氧化亚铜的混合物,只要含有铜即可。方案1中稀硝酸有较强的氧化性,都可以溶解产生Cu2+,方案2中加稀硫酸,沉淀是铜,不溶解,有固体,如果是铜和Cu2O也一样会有固体残渣,即使全部是Cu2O也会产生Cu,所以一定有残渣。只有方案3,根据固体增重测定,方案合理可行。(3)蓝矾的制备过程中要注意原料的充分利用,所以先要在空气中充分氧化,再和稀硫酸反应,原料利用率达到最大。14.答案:(1)bd (2)调节溶液的pH在3.7~5.2,使Fe3+全部转化为Fe(OH)3沉淀 冷却结晶(3)方案一 晶体加热时会部分水解 80a-135b18b解析:根据已知信息Ⅱ提供的金属离子沉淀时的溶液pH,要将Cu2+从溶液A中分离出来,需要将Fe2+氧化成Fe3+,并控制溶液的pH在3.7~5.2。(1)试剂①为将Fe2+氧化成Fe3+的试剂,可以选择H2O2、Cl2,因为二者的还原产物分别为H2O、Cl-,均不会引入杂质。(2)试剂②的目的是调节溶液的pH,使Fe3+沉淀出来,从而得到CuCl2溶液。由CuCl2溶液获得CuCl2·xH2O,需要经过加热浓缩、冷却结晶、过滤等操作。(3)方案一不合理,因为CuCl2晶体加热时会部分水解,得到的不是纯净的CuCl2。根据方案二的原理,agCuCl2·xH2O经过系列反应最终得到bgCuO,则CuCl2的物质的量为b80mol,H2O的物质的量为a-b80×13518mol,则1∶x=b80∶a-b80×13518,解得x=80a-135b18b。15.答案:(1)有气泡逸出,澄清石灰水变浑浊 CO2 冷凝(水蒸气、草酸等),防止草酸进入装置C反应生成沉淀,干扰CO2的检验(2)①F、D、G、H、D、I CuO(氧化铜)②前面澄清石灰水无现象,H中黑色粉末变红色,其后的D中澄清石灰水变浑浊(3)①向盛有少量NaHCO3的试管里滴加草酸溶液,有气泡产生 ②用NaOH标准溶液滴定草酸,消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍解析:(1)装置C中澄清石灰水的作用是检验是否有CO2气体生成,若有CO2气体生成,澄清石灰水变浑浊。装置B中冰水的作用是降低温度,使生成的水和草酸(题给信息:受热脱水、升华)冷凝。若草酸进入装置C,会生成草酸钙沉淀,干扰CO2的检验。(2)检验CO可通过检验CO还原黑色的CuO生成的CO2进行。因为分解产物中有CO2,所以先要除去CO2,可用浓NaOH溶液吸收CO2,并用澄清石灰水检验CO2是否除尽,再用无水氯化钙干燥CO,然后通过加热的CuO,再用澄清石灰水检验生成的CO2气体,没有反应掉的CO可用排水法收集。若前面澄清石灰水无现象,H中黑色的CuO变红色,后面的澄清石灰水变浑浊,说明草酸晶体分解产物中有CO。(3)①证明草酸的酸性比碳酸的强,可以利用溶液中较强酸制较弱酸的原理,将草酸与NaHCO3溶液混合,看是否有气体产生。②证明草酸是二元酸,可以利用酸碱中和滴定原理,若消耗NaOH的物质的量是草酸的2倍,即可证明草酸是二元酸。8
