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题型突破(四) 实验方案的设计与评价
|针对训练|
1.[2019·广州]下列物质的使用能够达到目的的是 ( )
A.用明矾对水进行杀菌消毒
B.用碱液清洗水垢
C.用生石灰和水作为“自热米饭”的热源
D.用活性炭将硬水软化
2.[2019·盐城]下列实验方案不能达到实验目的的是 ( )
选项
实验目的
实验方案
A
验证肥皂水呈碱性
用pH试纸测定肥皂水的pH
B
除去FeSO4溶液中少量的CuSO4
向溶液中加入过量的Zn粉,过滤混合物
C
除去CuO中少量C粉
在氧气流中灼烧固体混合物
D
验证集气瓶中无色气体是氧气
用带火星的木条伸入集气瓶中
3.[2019·河北改编]下列实验操作可达到实验目的的是 ( )
选项
实验目的
实验操作
A
鉴别木炭粉和氧化铜粉末
取样,加稀硫酸
B
除去MnO2中少量的KMnO4
加热固体混合物
C
检验氧气是否收集满
将带火星的木条伸入集气瓶内
D
制取少量熟石灰
将石灰石放入足量的水中
4.[2019·陕西]对一瓶已变质的NaOH溶液进行如下实验,其中实验方案能达到实验目的的是 ( )
选项
实验目的
实验方案
A
证明溶液中存在Na2CO3
取样,滴加无色酚酞试液
B
除去溶液中的Na2CO3
加入一定量的CaCl2溶液,然后过滤
C
证明溶液部分变质
取样,加入过量呈中性的BaCl2溶液,振荡后滴加无色酚酞试液
D
测溶液的pH
用玻璃棒蘸取少许溶液涂在湿润的pH试纸上,与标准比色卡对比
5.[2019·兰州]下列实验设计不合理的是 ( )
图T4-1
A.验证质量守恒定律
B.探究溶剂种类对物质溶解性的影响
C.探究铁生锈的条件
D.探究CO2的密度大于空气
6.[2019·通辽]下列实验方案或实验步骤不正确的是 ( )
A.用铜、硝酸亚铁溶液、硝酸银溶液,验证铁、铜、银三种金属的活动性顺序
B.用燃着的木条区别氧气、空气、二氧化碳三种气体
C.配制20 g溶质质量分数为5%的氯化钠溶液,主要实验步骤是:计算、称量(量取)、溶解、装瓶贴标签
D.分离氯化钠和碳酸钙的混合物,主要实验步骤是:溶解、过滤、洗涤
7.[2019·十堰改编]为达到实验目的,下列实验方案设计合理的是 ( )
选项
实验目的
实验方案
A
除去CO中的HCl气体
将气体通过NaOH溶液,再通过浓硫酸
B
验证甲烷中含有碳、氢两种元素
点燃甲烷,在火焰上方罩一内壁涂有石灰水的烧杯,观察现象
C
探究燃烧的条件之一是温度达到物质的着火点
用棉花分别蘸酒精和水,放在酒精灯火焰上加热片刻,观察现象
D
检验某固体为碳酸盐
取样,滴加盐酸,观察是否有气泡
8.[2019·呼和浩特]下列实验方案中,两个方案均可行的是 ( )
实验目的
实验方案一
实验方案二
A
鉴别硬水和软水
取样,分别加入等质量的活性炭,静置,观察
取样,分别加入等质量的肥皂水,搅拌,观察产生泡沫的情况
B
分离木炭粉和铁粉的混合物
用磁铁吸引
在空气中充分加热
C
除去CO气体中的少量CO2
将混合气体依次通过足量的氢氧化钠溶液和浓硫酸
将混合气体通过足量的灼热CuO粉末
D
鉴别NaCl和NaOH两种固体
取样,分别加水溶解,触摸试管外壁
取样,分别加水溶解,配成溶液,用pH试纸测定
9.一同学设计了两种由CuO→Cu的实验方案:
方案一:ZnH2Cu
方案二:CuOCuSO4Cu
大家认为方案二优于方案一,理由是:①节约能源;②Cu产率高;③产品纯净;④操作安全。其中,评价正确的是 ( )
A.①②③ B.①②④ C.①③④ D.②③④
10.[2019·攀枝花]为了从含有硫酸铜、硫酸亚铁的工业废水中回收铜和硫酸亚铁晶体,某学习小组设计并完成了以下实验。
图T4-2
下列说法正确的是 ( )
A. 固体X中只含铜
B. 试剂B是稀硫酸
C. 溶液Z中的溶质为硫酸亚铁和硫酸铜
D. 操作Ⅰ用到的玻璃仪器只有烧杯和玻璃棒
11.[2019·陕西]工业上用电解饱和食盐水的方法制得的烧碱中常含有一定量的NaCl。为测定某烧碱样品的纯度,同学们设计了如下方案:
方案一:称取m g烧碱样品测定消耗稀盐酸的质量
方案二:称取m g烧碱样品测定生成沉淀的质量
请回答:
(1)方案一中,发生反应的化学方程式为 。
(2)方案一中,为减小误差,最好选择下列方法中的 (填序号)来判断反应恰好完全进行。
A.向样品溶液中滴加2~3滴无色酚酞试液,根据溶液颜色变化判断
B.测定过程中,边滴加稀盐酸边用pH试纸频繁测定混合液的pH
C.向样品溶液中滴加2~3滴紫色石蕊试液,根据溶液颜色变化判断
(3)判断方案二中FeCl3溶液过量的化学方法是 。
(4)小李同学认为可将方案二中的FeCl3溶液换成稀硝酸和 (填化学式)溶液,也能达到实验目的。
12.[2018·仙桃]为探究分子的运动及影响分子运动速率的因素,某同学设计了以下三种实验方案,请回答有关问题。
图T4-3
实验方案一如图T4-3Ⅰ,观察到的实验现象是 ;该方案的不足之处是 (写出一点即可)。
实验方案二如图Ⅱ、图Ⅲ,图中无色透明塑料瓶的材质、大小、形状完全相同,瓶内用细线固定有用滤纸折叠成的大小和形状相同的小纸花,小纸花上都均匀喷有酚酞试液,按照图Ⅳ的操作方式分别用注射器向图Ⅱ和图Ⅲ的塑料瓶中同时注入5滴浓氨水,然后将针孔处密封,再将两个塑料瓶分别同时放入等体积的冷水和40 ℃的热水中。
①观察到的现象是 。
②图Ⅱ、图Ⅲ采用对照实验的方法,变量只有一个,被控制的量有多个,请说出4个被控制的量: 。
③若图Ⅳ中的小纸花上喷有 ,而注射器向瓶中注入的是浓盐酸,可以观察到小纸花的颜色从下至上变为红色。
实验方案三如图Ⅴ,用长柄V形玻璃管进行实验,向左、右两端的V形玻璃管口分别同时滴入等量的浓氨水和浓盐酸,塞紧橡皮塞。
①过一会儿后,从图Ⅴ中观察到有白烟产生且位置偏右,说明 。
②图Ⅴ中生成白烟的反应为化合反应,其化学方程式为 。
实验结论上述实验证明:分子是不断运动的,且分子的运动速率与 有关。(说出一点即可)
【参考答案】
针对训练
1.C [解析]明矾不能对水进行杀菌消毒,能吸附悬浮杂质、使之沉降;水垢的主要成分是碳酸钙,不能与碱溶液反应;生石灰与水反应生成氢氧化钙,反应放出大量的热,可作为“自热米饭”的热源;活性炭不能除去水中可溶性钙、镁化合物。
2.B [解析]pH试纸能测定溶液的酸碱度,根据酸碱度能判断溶液的酸碱性,故若用pH试纸测定肥皂水的pH大于7,证明肥皂水呈碱性;Zn粉能分别与FeSO4和CuSO4反应生成铁和铜,虽然能除去杂质,但也把应保留的物质除去了;在氧气流中灼烧含少量C粉的CuO,C粉能与氧气反应生成二氧化碳气体,可除去C粉;氧气具有助燃性,能使带火星木条复燃,因此用带火星的木条伸入集气瓶中,能验证集气瓶中无色气体是氧气。
3.A [解析]木炭不能和稀硫酸发生反应,而氧化铜能和稀硫酸发生反应,生成硫酸铜;加热高锰酸钾有锰酸钾生成,会引入新的杂质;检验氧气是否收集满,应该将带火星的木条放在瓶口而不是瓶中;石灰石主要成分是碳酸钙,碳酸钙难溶于水,也不与水反应,无法制取熟石灰。
4.C [解析]Na2CO3溶液和NaOH溶液都呈碱性,因此取样,滴加无色酚酞试液时,溶液一定变成红色,故无法证明溶液中存在Na2CO3;加入一定量的CaCl2溶液,会与Na2CO3溶液反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠,氯化钠易溶于水,故会引入新杂质氯化钠;加入过量呈中性的BaCl2溶液,如果溶液中含有碳酸钠,Na2CO3会与BaCl2反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠,振荡后滴加无色酚酞试液,如果溶液中存在未变质的氢氧化钠,酚酞会变成红色;用玻璃棒蘸取少许溶液涂在湿润的pH试纸上,会将溶液稀释,碱性减弱,溶液的pH偏小。
5.C [解析]A中做验证质量守恒定律的实验时,有气体参加或生成的反应必须在密闭容器中进行,图中白磷燃烧是在密闭容器中进行,且燃烧停止冷却至室温后气球不膨胀,该实验设计合理;B中只有一个变量——溶剂种类不同,可以用于探究溶剂种类对物质溶解性的影响;C中只能探究铁生锈的条件之一是需要氧气,不能探究出其他条件;D中下层蜡烛先熄灭,上层蜡烛后熄灭,证明二氧化碳不燃烧也不支持燃烧,且密度比空气大。
6.D [解析]铜加入硝酸亚铁溶液中不反应,说明铁的金属活动性比铜强,铜加入硝酸银溶液中反应,说明铜的金属活动性比银强;燃着木条放入氧气中,燃烧更旺,燃着木条放入二氧化碳中,木条熄灭,燃着木条放入空气中,无明显变化;配制20 g质量分数为5%的氯化钠溶液的实验步骤:①计算、②称量、③溶解、④装瓶贴标签;将氯化钠和碳酸钙固体加水溶解、过滤、洗涤得到碳酸钙固体,不能得到氯化钠固体。
7.A [解析]氢氧化钠溶液和盐酸反应,可以除去氯化氢,通过浓硫酸干燥后得到纯净的一氧化碳,方案正确;观察到烧杯中石灰水变浑浊,证明产生了二氧化碳,只能验证甲烷中含有碳元素,不能验证氢元素;酒精是可燃物,水不是可燃物,所以验证的燃烧条件是燃烧需要可燃物,而不是温度达到着火点;滴加稀盐酸后产生气泡的不一定是碳酸盐,也可能是活泼金属,如铁等。
8.D [解析]活性炭分别加入硬水和软水中均无明显现象。木炭粉和铁粉在空气中充分加热,铁粉和木炭粉均能与空气中的氧气发生反应,无法分离。将混有少量二氧化碳的一氧化碳通入足量灼热的氧化铜粉末中,一氧化碳和氧化铜反应生成了二氧化碳,二氧化碳和氧化铜不反应,未能将二氧化碳除去。氯化钠溶于水时溶液温度不变,氢氧化钠溶于水时溶液温度升高,取样,分别加水溶解,触摸试管外壁,能够鉴别两种固体;氯化钠溶液呈中性,pH=7,氢氧化钠溶液呈碱性,pH>7,取样分别加水溶解,配成溶液,用pH试纸测定,能够鉴别两种固体。
9.B [解析]方案二优于方案一,理由是:①节约能源,这是因为方案一中氢气还原氧化铜时消耗能源;②Cu产率高,这是因为氢气还原氧化铜时,还原出的铜覆盖在氧化铜表面,导致氧化铜不能完全反应;③氧化铜被氢气还原时,部分氧化铜不能反应,得到的是混合物,而锌和硫酸铜反应时锌过量,得到的也是混合物,因此两种方法得到的都是混合物;④操作安全,这是因为反应过程不需要加热,操作更安全。
10.B [解析]由流程图可以看出,若要从含硫酸亚铁和硫酸铜的工业废水中回收铜和硫酸亚铁晶体,首先加入的过量的试剂A为铁粉,则经过滤(操作Ⅰ)后所得固体X为铜和铁的混合物,故A错误;试剂B能够将铜、铁混合物中的铁分离出来,则B为适量的稀硫酸;溶液Z中的溶质只含有硫酸亚铁,不含硫酸铜;操作Ⅰ是过滤,其中所用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗。
11.(1)NaOH+HClNaCl+H2O (2)A
(3)取少量反应后的上层清液于试管中,滴加NaOH或KOH溶液,有红褐色沉淀生成(合理即可)
(4)AgNO3
[解析](1)氢氧化钠俗称烧碱,与稀盐酸反应生成氯化钠和水,反应的化学方程式为NaOH+HClNaCl+H2O。(2)向样品溶液中滴加2~3滴无色酚酞试液,溶液为红色,当稀盐酸刚好与氢氧化钠完全反应时,溶液变为无色,此时按消耗盐酸的质量计算,能减小误差; 测定过程中,边滴加稀盐酸边用pH试纸频繁测定混合液的pH,会消耗混合液中氢氧化钠的质量,导致测定的数值偏小;向样品溶液中滴加2~3滴紫色石蕊试液,溶液变为蓝色,当完全反应时,溶液变为紫色,但是蓝色与紫色的颜色变化不是太明显,故也不适合。(4)将方案二中的FeCl3溶液换成稀硝酸后,氢氧化钠和硝酸反应生成硝酸钠和水,然后继续滴加硝酸银,氯化钠和硝酸银反应生成氯化银沉淀和硝酸钠,可根据氯化银沉淀的质量计算氯化钠的质量以及烧碱的质量。
12.实验方案一酚酞试液变红色 没有设计对比实验
实验方案二①小纸花由下而上依次变红色,并且图Ⅲ中纸花比图Ⅱ中纸花变色快
②塑料瓶的材质、大小、形状完全相同;小纸花大小和形状相同;小纸花上都均匀喷有酚酞试液;用注射器向图Ⅱ和图Ⅲ的塑料瓶中同时注入5滴浓氨水
③紫色石蕊试液
实验方案三①氯化氢和氨发生了化学反应,氨分子的运动速率比氯化氢分子的运动速率快
②NH3+HClNH4Cl
实验结论温度(或相对分子质量)
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