课时作业(三十四) 化学实验方案的设计与评价(对应学生用书P281)一、选择题(本题包括10个小题，每小题5分，共50分)1．近年来，冠以“绿色”的新概念不断产生，如绿色食品、绿色材料、绿色能源、绿色化学等，这里的“绿色”是对人类社会可持续发展战略的形象表述。“绿色化学”要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应。据此，由单质镁制硝酸镁的下列4个方案中，你认为可行而且符合“绿色化学”要求的方案是( )A．MgMg(NO3)2B．MgMgCl2Mg(OH)2Mg(NO3)2C．MgMgOMg(NO3)2D．MgMgSO4Mg(NO3)2解析：金属与硝酸反应有NOx的释放，污染环境，A选项错误；金属与Cl2反应时，Cl2用量稍过量，就会对环境造成污染，B选项错误；金属与浓硫酸反应有SO2的释放，污染环境，D选项错误。答案：C2．为提纯下列物质(括号中为杂质)，所选除杂试剂和分离方法都正确的是( )选项被提纯的物质(杂质)除杂试剂分离方法ANH3(H2O)浓硫酸洗气BH2O(Br2)CCl4分液CKCl固体(I2)KOH溶液加热DNa2SO4(NaOH)溶液CuCl2溶液过滤解析：浓硫酸可以与氨气反应，A项错；由于KOH与I2反应生成的KI无法从KCl中除去，所以C项错；由于引入了新的杂质，D项错。答案：B3．下列实验能达到预期目的的是( )①用HNO3酸化的硝酸钡溶液鉴别硫酸根离子与亚硫酸根离子；②用溴水检验汽油中是否含有不饱和链烃；③用乙醇从碘水中萃取碘；④用盐析的方法分离提纯蛋白质；⑤用加热的方法提纯含有少量碳酸氢钠的碳酸钠固体；⑥用氨水清洗试管壁附着的银镜11\nA．②④⑤ B．①③⑥ C．①②④⑤ D．②③④⑤⑥解析：①中由于HNO3具有强氧化性，能将SO氧化成SO，均产生BaSO4白色沉淀，错误；③中乙醇与水互溶，不能用作萃取剂来萃取碘水中的碘；⑥中Ag单质不能与NH3·H2O反应，应用稀硝酸洗涤Ag。答案：A4．实验是研究化学的基础，下列实验方法、装置或操作完全正确的是( )5．下列实验不能达到目的的是( )11\n解析：本题考查实验装置图的运用正确与否，属中等题。A项，可以根据注射器的刻度读出产生H2的体积，进而可以确定出一定时间内产生H2的速率，正确；B项，CO2可以快速溶于NaOH中，使烧瓶内的压强立即减小，从而引发喷泉实验，正确；C项，将滴管中的水挤入烧瓶中，可见气球膨大，其原因是NH3极易溶于水，使得烧瓶内的压强减小所致，正确。D项，实验可见，靠近酒精灯的烧杯中变浑浊，但由于NaHCO3靠近酒精灯火焰，受热温度高，故并不能说明NaHCO3的热稳定性低，错。答案：D6．下列用途或操作合理的是( )7．用下列实验装置完成对应的实验(部分仪器已省略)，能达到实验目的的是( )AB装置实验干燥氯气吸收氨气CD11\n装置实验石油的分馏制取乙酸乙酯解析：A中洗气瓶中的导气管应长进短出，才能将Cl2干燥后通入下一装置中；由于NH3在CCl4中溶解度小，不会产生倒吸，而从CCl4中逸出的NH3又被上层水完全吸收，B正确；分馏装置中温度计指示蒸出气体的温度，应将温度计水银球放于蒸馏烧瓶支管口；制备乙酸乙酯时，导管口不能插入液面以下，以防倒吸。答案：B8．下列实验不能达到预期目的的是( )选项实验操作实验目的A浓、稀HNO3分别与Cu反应比较浓、稀HNO3的氧化性强弱BMgCl2、AlCl3溶液中分别滴加NaOH溶液至过量比较镁、铝的金属性强弱C测定等浓度的NaCl、Na2SO4两溶液的pH比较氯、硫的非金属性强弱D用等浓度的盐酸、碳酸氢钠两溶液混合反应比较盐酸、碳酸的酸性强弱解析：浓、稀硝酸与铜反应分别产生NO2和NO，NO2可视为NO被浓硝酸氧化所得，说明浓硝酸氧化性更强，A项对；B项实验可证明氢氧化铝是两性氢氧化物并说明镁的金属性更强，正确；NaCl是盐酸盐，不是最高价含氧酸盐，且这两种盐均为强酸盐，其水溶液均为中性，无法判断氯和硫的非金属性强弱，C错；盐酸能与碳酸氢钠溶液反应放出CO2说明盐酸酸性比碳酸强，D对。答案：C9．下述实验能达到预期目的的是( )编号实验内容实验目的A将SO2通入溴水中验证SO2具有漂白性B将乙醇与浓硫酸共热制得的气体直接通入酸性KMnO4溶液中检验气体中含有乙烯C淀粉溶液和稀H2SO4混合加热，冷却后，再加新制的Cu(OH)2悬浊液加热至沸腾检验淀粉水解产物有还原性D在滴有酚酞的Na2CO3溶液中，加入BaCl2验证Na2CO3溶液中存在水解平衡11\n溶液后红色褪去解析：SO2＋Br2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，SO2体现还原性，A项错误；由于制乙烯同时发生C＋2H2SO4(浓)△,CO2↑＋2SO2↑＋2H2O，SO2也能使酸性KMnO4溶液褪色，B项错误；由于淀粉水解时H2SO4作催化剂，应用NaOH溶液中和H2SO4后，再检验—CHO存在，C项错误；由于CO＋Ba2＋===BaCO3↓，c(CO)降低，则溶液中c(OH－)降低，红色褪去。答案：D10．某学生用NaHCO3和KHCO3组成的某混合物进行实验，测得如下数据(盐酸的物质的量浓度相等)：50mL盐酸50mL盐酸50mL盐酸m(混合物)9.2g15.7g27.6gV(CO2)(标况)2.24L3.36L3.36L则下列分析推理中不正确的是( )A．盐酸的物质的量浓度为3.0mol/LB．根据表中数据可以计算出混合物中NaHCO3的质量分数C．15.7g混合物恰好与盐酸完全反应D．加入混合物9.2g时盐酸过量解析：反应中盐酸的用量固定，第二次和第三次实验所得气体体积相等，可知第三次混合物过量，第一次盐酸过量。由混合物过量时产生的气体数据可计算盐酸的浓度，由盐酸过量时气体体积和混合物质量数据可计算混合物中各组分的含量，所以C项错误。答案：C二、非选择题(本题包括4个小题，共50分)11．(12分)某化学小组拟采用如下装置(夹持和加热仪器已略去)来电解饱和食盐水，并用电解产生的H2还原CuO粉末来测定Cu的相对原子质量，同时检验氯气的氧化性。(1)为完成上述实验，正确的连接顺序为A连________；B连________(填写字母)。(2)对硬质玻璃管里的氧化铜粉末加热前，需要进行的操作为________________。(3)若检验氯气的氧化性，则乙装置的a瓶中溶液可以是________，对应的现象为________________。11\n(4)丙装置的c瓶中盛放的试剂为________，作用是____________________。(5)为测定Cu的相对原子质量，设计了如下甲、乙两个实验方案。精确测量硬质玻璃管的质量为ag，放入CuO后，精确测量硬质玻璃管和CuO的总质量为bg，实验完毕后：甲方案：通过精确测量硬质玻璃管和Cu粉的总质量为cg，进而确定Cu的相对原子质量。乙方案：通过精确测定生成水的质量dg，进而确定Cu的相对原子质量。①请你分析并回答：________方案所测结果更准确。你认为不合理的方案的不足之处是________________________________________________________________________。②若按甲方案测定的数据计算，Cu的相对原子质量为________。12．(12分)MnO2在酸性溶液中具有强氧化性，可被还原为Mn2＋，它还对H2O2的分解具有良好的催化效果。某兴趣小组通过实验研究MnO2的性质。(1)该小组设计了如下4个方案以验证MnO2的氧化性，可行的是________。A．把MnO2固体加入到FeSO4溶液中，再加入KSCN溶液，观察溶液是否变红B．把MnO2固体加入到FeCl3溶液中，再加入KSCN溶液，观察溶液是否变红C．把MnO2固体加入到Na2SO3溶液中，再加入BaCl2溶液，观察是否有白色沉淀生成D．把MnO2固体加入到稀盐酸中，观察是否有黄绿色气体生成(2)该小组为研究在不同酸碱性的溶液中MnO211\n的氧化能力，他们控制KI溶液的浓度和MnO2固体的质量相同，恒定实验温度在298K，设计如下对比实验。实验酸或碱现象A1滴0.2mol/LNaOH溶液不变色B1滴水缓慢变浅棕褐色C1滴0.1mol/L硫酸迅速变棕褐色该小组从上述对比实验中，可以得出的结论是________。写出在酸性条件下，MnO2氧化I－的离子方程式________。(3)为了探究MnO2的催化效果，需要用30%的H2O2溶液(密度近似为1g/cm3)配制浓度约为3%的H2O2溶液(密度近似为1g/cm3)100mL。其配制方法是：用量筒量取________mL30%H2O2溶液放入________(填仪器名称)中，再加入一定量的水，搅拌均匀。(4)在实验时，某同学把1滴KI溶液误滴入到过量的5mL3%的H2O2溶液中，发现产生了大量气泡。该小组查阅到KI与H2O2可发生如下反应：2KI＋H2O2===2KOH＋I2，认为有可能是反应产物I2起了催化H2O2分解的作用。请设计一个简单实验证明该假设是否正确________。(5)实验室用二氧化锰和浓盐酸共热制取氯气，下列仪器可作为该反应的反应容器的是________(填序号)。(6)二氧化锰可用于制作干电池，电池总反应为：Zn＋2MnO2＋2NH===Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3＋H2O，则其正极的电极反应式为________________________________________________________________________。11\n13．(14分)某校化学研究性学习小组在学习了金属的知识后，探究Cu的常见化合物的性质。过程如下：提出问题：①在周期表中，Cu、Al位置接近，Cu不如Al活泼，Al(OH)3具有两性，Cu(OH)2也具有两性吗？②通常情况下，Fe2＋的稳定性小于Fe3＋的，Cu＋的稳定性也小于Cu2＋的吗？③CuO有氧化性，能被H2、CO等还原，也能被NH3还原吗？实验方案：(1)解决问题①需用到的药品有CuSO4溶液、________(填试剂名称)，同时进行相关实验。(2)解决问题②的实验步骤和现象如下：取98gCu(OH)2固体，加热至80～100℃时，得到80g黑色固体粉末，继续加热到1000℃以上，黑色粉末全部变成红色粉末A。冷却后称量，A的质量为72g，A的化学式为________。向A中加入适量的稀硫酸，得到蓝色溶液，同时观察到容器中还有红色固体存在，则反应的离子方程式为________________________________________________________________________。(3)为解决问题③，设计的实验装置如图所示(夹持及尾气处理装置未画出)：实验中观察到CuO变为红色物质。查资料可知，同时生成一种无污染的气体，该气体的化学式为________________________________________________________________________。11\n实验结论：(4)Cu(OH)2具有两性。证明Cu(OH)2具有两性的实验现象是________________________________________________________________________。(5)根据实验方案(2)，得出的Cu＋和Cu2＋稳定性大小的结论：高温时________；在酸性溶液中________。(6)CuO能被NH3还原。问题讨论：有同学认为NH3与CuO反应后生成的红色物质是Cu，也有同学认为NH3与CuO反应后生成的红色物质是Cu和A的混合物。请你设计一个简单的实验方案验证NH3与CuO反应后生成的红色物质中是否含有A：__________________________。解析：(1)要探究Cu(OH)2是否具有两性，则需用NaOH与CuSO4反应生成Cu(OH)2，若Cu(OH)2能溶解在NaOH溶液中，说明Cu(OH)2具有酸性；若Cu(OH)2能溶解在稀硫酸(或稀盐酸)中，说明Cu(OH)2具有碱性，所以需要的试剂为NaOH溶液和稀H2SO4溶液(或稀盐酸)。(2)98gCu(OH)2加热到80～100℃时发生分解反应生成80g黑色的CuO，继续加热到1000℃，80gCuO变为72gA，所以减少的8g为氧元素的质量，所以72gA中n(Cu)∶n(O)＝∶＝2∶1，所以A的化学式为Cu2O。Cu2O在稀H2SO4溶液中发生反应生成Cu、Cu2＋∶Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。(3)CuO与NH3在加热条件下发生反应生成Cu、N2、H2O，所以无污染的气体为N2。(4)Cu(OH)2既能溶解在稀H2SO4溶液(或稀盐酸)中，也能溶解在NaOH溶液中，证明Cu(OH)2具有两性。(5)高温时，CuO能转化为Cu2O，说明高温时Cu2O比CuO稳定，则Cu＋比Cu2＋稳定。在酸性溶液中，Cu2O能转化为Cu2＋，说明Cu2＋比Cu＋稳定。(6)根据(2)中所述A与稀H2SO4溶液反应的相关现象，则可设计出检验A的实验方案。答案：(1)稀H2SO4溶液(或稀盐酸)、NaOH溶液(2)Cu2O Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O (3)N2(4)Cu(OH)2既能溶于稀H2SO4溶液(或稀盐酸)，又能溶于NaOH溶液 (5)Cu＋比Cu2＋稳定 Cu2＋比Cu＋稳定 (6)取NH3与CuO反应后生成的红色物质少许，加入稀H2SO4溶液中，若溶液变为蓝色，说明红色物质中含有A，反之则无14．(12分)某化学兴趣小组欲设计使用如下装置验证：铜和一定量的浓硝酸反应有一氧化氮产生。(假11\n设气体体积均为标准状态下的，导管中气体体积忽略不计，且忽略反应中的溶液体积变化)试回答下列问题：(1)将铜粉分散在石棉绒中的原因是________________________________________________________________________。(2)在铜和浓硝酸反应前，挤压打气球，经A、B、C后，进入D中的气体是________(填化学式)，通入该气体的目的是________________，进行此步操作时应关闭________，打开________(填“K1”、“K2”或“K3”)。(3)若C装置的硬质玻璃管中出现堵塞，则B中可能出现的现象是________________________________________________________________________。(4)关闭K1、K2，打开K3，由分液漏斗向D中滴加浓硝酸。待Cu和浓硝酸反应结束后，再通过分液漏斗向D中加入CCl4至满，则D中一定发生反应的离子方程式为______________________。(5)若E中出现倒吸，可采取的应急操作是________。(6)Ⅰ.从E装置所得溶液中取出25.00mL，加两滴酚酞，用0.1000mol/LNaOH溶液滴定，当滴定完成后消耗NaOH溶液18.00mL，则E容器中所得硝酸的物质的量浓度为________mol/L。11\nⅡ.若实验测得F装置所收集到的气体体积为139.00mL，则铜和一定量的浓硝酸反应________(填“有”或“无”)NO生成，其依据是(请用数据和文字说明)：________________________________________________________________________。11
