2014高考化学押题专题：实验设计新题型探究

一个实验目的的达到，往往有多个可以选择的方案，但我们总是选择最优的实验方案。实验方案的选择要遵循以下原则：一、绿色性 二、安全性

1.防漏气2.防爆炸　3.防暴沸4.防倒吸5.防污染6.防伤害7.防失火8.防中毒

三、可行性 四、简约性 五、科学性 1.实验原理的科学性。2.操作程序和方法的科学性。

A.①② B.①④ C.②③ D.③④

【例题2】实验后对试管的洗涤药品错误的是

A.银镜反应后的试管用浓氨水洗涤 B.久置高锰酸钾溶液的试管用浓盐酸洗涤

C.熔化苯酚的试管用酒精或NaOH溶液洗涤 D.内有油脂的试管用NaOH溶液洗涤

【例题3】下列仪器用酒精灯加热时，需垫石棉网的是

①烧杯 ②坩埚 ③锥形瓶 ④蒸发皿 ⑤试管 ⑥烧瓶 ⑦表面皿

A.②④⑤ B.①⑥⑦ C.③④⑥ D.①③⑥

【考点2】气体的制备与净化

【例题1】有如下几种制备气体的方案：①加热稀硫酸和乙醇制备乙烯 ②用水与过氧化钠固体反应制备氧气 ③用稀硫酸与大理石制备二氧化碳 ④氧化钙与浓氨水反应制备氨气 ⑤NaI固体和浓硫酸混合共热制取碘化氢 ⑥电石与饱和食盐水制乙炔 不宜采用的方案有

A.仅①③⑤ B.仅①②③ C.仅③④ D.全部

【例题2】某学生利用如图装置探究氯气和氨气之间的反应。其中A、F分别为氨气和氯气的发生装置，C为较纯净干燥的氯气与氨气反应的装置。

请回答下列问题：

(1)装置F中发生反应的离子方程式为 。

(2)装置A中的烧瓶内固体宜选用 (选填以下选项的代号)

A.碱石灰 B.生石灰 C.二氧化硅 D.五氧化二磷 E.烧碱

(3)虚线框内应添加必要的除杂装置，请从下图的备选装置中选择，

并将编号填入下列空格

B 、D 、E (填编号)

(4)氯气和氨气在常温下相混合会反应生成氯化铵和氮气，该反应的

化学方程为 。

装置C内出现浓厚的白烟并在容器内壁凝结，请设计一个实验方案鉴定给

固体就是氯化铵： 。

(5)从装置C的G处逸出的尾气可能含有污染环境的气体，如何处理：

答： 。

【例题3】现有右图所示装置，正放在桌面上，可分别实现下列实验目标，

其中适用于从Y口进入的是(填字母)_________。

A、瓶内盛一定量液体干燥剂，用于干燥气体 B、瓶内盛一定量液体试剂，用于除去气体的杂质

C、瓶内盛一定量水，用于制得可溶于水的气体的饱和溶液 D、瓶内盛满水，用于测量难溶性气体的体积

E、瓶内贮存难溶于水的气体，当加进水时气体可排出F、一般用于向上排气法收集某些气体

G、一般用于向下排气法收集某些气体

【考点3】物质的检验、分离、提纯

【例题1】可用于分离或提纯物质的方法有：

a.分馏;b.盐析;c.过滤;d.重结晶;e.升华f.渗析g.点解;h.加热分解;i.蒸馏。

下列各组混合物的分离和提纯应用哪一种方法最合适?

(1)除去Ca(OH)2溶液中悬浮的CaCO3粒子，用 ;(2)除去Fe(OH)3胶体中混有的Cl-离子，用 ;

(3)除去乙醇中溶解的微量食盐，用 ;(4)分离石油中各种不同沸点范围的有机物，用 ;

(5)除去固体碘中混有的少量NaI，用 ;(6)除去氧化钙中的碳酸钙，用 。

【例题2】为了将混有K2SO4、MgSO4的KNO3固体提纯，并制得纯净的KNO3溶液，某学生设计如下实验方案：

(1)操作①为 。(2)操作②~④加入的试剂顺序可以为 。

(3)如何判断SO42-已除尽 。

(4)实验过程中产生的多次沉淀 (选填“需要”或“不需要”)多次过滤，其理由是 。

(5)该同学的实验设计方案是否严密，说明理由 。

【例题3】I.粗盐经提纯后得到NaCl溶液，再经蒸发、结晶、烘干得精盐。

①蒸发操作中使用到的仪器除铁架台(带铁圈)外,还需要仪器的名称为 。

②该同学将所得精盐配成溶液，用于另一实验。实验中需要用60 mL 1 mol/L的NaCl溶液，配制过程中用托盘天平称取的精盐质量为 ，配制该溶液所需的主要仪器是 。

II.某化学兴趣小组测定某FeCl3样品(含少量FeCl2杂质)中铁元素的质量分数，实验室按以下步骤进行：

① 称取a g样品，置于烧杯中;② 加入适量盐酸和适量蒸馏水，使样品溶解，然准确配制成250mL溶液;

③ 准确量取25.00mL步骤②中配得的溶液，置于烧杯中，加入适量的氯水，使反应完全;

④ 加入过量氨水，充分搅拌，使沉淀完全; ⑤ 过滤，洗涤沉淀;

⑥ 将沉淀转移到坩埚内，加热、搅拌，直到固体由红褐色全部变为红棕色后，在干燥器中冷却至室温后，称量;⑦……。请根据上面叙述，回答：

(1)上图所示仪器中，本实验步骤①②③中必须用到的仪器是E和 (填字母)。

(2)写出步骤③中发生反应的离子方程式 。

(3)洗涤沉淀的操作是 。

(4)第⑥步的操作中，将沉淀物加热，冷却至室温，称量其质量为m1g，再次加热并冷却至室温称量其质量为m2g，若m1与m2差值较大，接下来的操作应当是 。

【考点4】物质的制备、性质实验方案的设计与评价

【例题1】I、某化学兴趣小组用含有铝、铁、铜的合金制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体和胆矾晶体，以探索工业废料的再利用。其实验方案如下：

试回答下列问题：

(1)由滤液A制得AlCl3，溶液有途径I和Ⅱ两条，选择其中的合理途径的理由是： 。

(2)从经济效益和环境保护角度考虑，用滤渣F制备胆矾溶液的化学方程式： 。

Ⅱ、某校化学研究性学习小组，在学习金属的冶炼以后，对一氧化碳还原金属氧化物的实验非常感兴趣，他们查阅有关资料后分析：

(1)学生对相关装置进行分析和比较发现这些装置既有各自的优点，同时也发现各个装

置中均存在一些不足，具体看下表：

人教版、广东版、山东版

上海科学技术出版社

2005(7—8)化学教学杂志

现缘明显、有环保意识

现缘明显、有环保意识且

现缘明显、有环保意识

不足之处：①反应结束滞留在装置中的一氧化碳无法处理，②进入硬质试管中的气体所含杂质没有处理，③经实验发现尾气点燃时有时燃烧有时不能燃烧，而且安全性差。

(2)在上述实验的基础上某学生设计了一氧化碳还原氧化铁相对更为合理的实验，重点避免了上述三个不足。其中一氧化碳是利用甲酸和浓硫酸共热到60—80℃可发生脱水反应得到：

HCOOH CO↑+H2O

请根据以下各装置进行选择组成—套相对较为合理的实验装置图(某些装置可重复使用)

(3)回答以下问题：

①该实验装置合理的连接顺序是：己→乙→ → → → 丙

②在反应时先产生一氧化碳气体，过一会再点燃加热氧化铁的酒精灯，原因是 (填选项，多选扣分)

A.因为一般反应从左到右进行 B.排除体系内的空气，使反应过程更安全 .

C.甲酸与浓硫酸反应可以产生大量的CO气体 D.此反应加热时间长有利于产生CO

③观察到硬质玻璃管中红棕色粉末变为黑色时停止加热，然后继续 ，以防止铁被氧化。

④硬质玻璃管中发生反应的化学方程式是 。

A B C D E

请回答下列问题：

(1)硫在生铁中是有害元素，它使生铁产生热脆性。硫元素在生铁中最有可能存在的价态是 。

A、-2 　 B、0 　 C、+4 D、+6

(2)写出在烧杯E中发生反应的离子方程式： ;

(3)D中30% 双氧水的作用是 ;

若无此装置，所测定的含碳量将 (填“偏高”、“偏低”或“不影响”)

(4)反应完成后，欲验证生铁含有硫元素，你所设计的实验方案是(写出实验步骤、现象) ;

(5)待C管的样品充分反应后，测得E中生成的沉淀为bg，请计算出生铁中的含碳量为 ;

(6)实验过程中，该兴趣小组应注意的安全问题是 。(任写一种)

【例题3】向溴水中加入足量的乙醛溶液，可以看到溴水褪色。对产生该现象的原因有如下三种猜想：①溴水与乙醛发生取代反应;②由于乙醛分子中有不饱和键，溴水与乙醛发生加成反应;③由于乙醛具有还原性，溴水将乙醛氧化为乙酸。为探究哪一种猜想正确，某研究性学习小组提出了如下两种实验方案：

方案一：检验褪色后溶液的酸碱性。

方案二：测定反应前后溴水中Br2的物质的量和反应后Br-的物质的量。

(1)方案一是否可行? 。理由是 。

(2)假设测得反应前溴水中Br2的物质的量为amol，若测得反应后n(Br-)= mol，则说明溴水与乙醛发生取代反应;若测得反应后n(Br-)= mol，则说明溴水与乙醛发生加成反应;若测得反应后n(Br-)= mol，则说明溴水将乙醛氧化为乙酸。

(3)按物质的量之比为1：5配制1000 mL KBrO3—KBr溶液，该溶液在酸性条件下完全反应可生成0.5mol Br2，取该溶液10 mL，加入足量乙醛溶液使其褪色，然后将所得溶液稀释为100 mL，准确量取其中的10 mL，加入过量AgNO3溶液，过滤、洗涤、干燥后称量得到固体0.188 g。若已知CH3COOAg易溶于水，试通过计算判断溴水与乙醛发生反应的类型为 。(填序号)

①取代反应 ②加成反应 ③氧化反应

(4)写出上述测定过程中反应的离子方程式：

①KBrO3与KBr在酸性条件下的反应 ;

②溴水与乙醛反应 。

(5)根据上述信息，试推测向酸性KMnO4溶液中滴加乙醛可能出现的现象： 。

【专家预测】

1.实验是化学研究的基础，关于下列各实验装置图的叙述中，正确的是(　　)

A.装置①常用于分离互不相溶的液体混合物 B.装置②可用于吸收HCl气体，并 防止倒吸

C.以NH4HCO3为原料，装置③可用于实验室制备少量NH3 D.装置④b口进气可收集CO2、NO等气体

2.下列装置中间的试管收集浓硝酸和铜反应所生成的气体，最终可使收到的气体中空气的含量最少的是(　　)

3.某课外活动小组做了一个有趣的试验：将2 g铝粉和3 g碘粉小心混合均匀，分为质量相等的3份，分别进行如下实验，现将实验记录列表如下：

第一组

加入0.5 g水

很快产生火花

第二组

加入 1 g胆矾

约需30 s产生火花

第三组

加入1 g无水硫酸铜

1 min时仍没有产生火花

根据上述实验事实作出的推断错误的是(　　)

A.水能增大铝和碘反应的速率 B.第一组实验中铝和碘发生了化合反应生成了AlI3

C.第一组和第二组实验中还能观察到紫色的烟 D.第三组实验中铝 和硫酸铜发生了置换反应

4.下列说法或做法正确的是(　　)

A.试管可以做液体或溶液反应的实验，不能做固体反应的实验

B.用蒸发皿小心蒸发碳酸氢钙溶液，最终得到碳酸氢钙晶体

C.做氯气与钠反应的实验时，可用玻璃燃烧匙或在普通燃烧匙中铺一层细沙

D.熔融氢氧化钠固体，可用陶瓷坩埚

5.设计学生实验要注意安全、无污染、现象明显。根据启普发生器原理，可用底部有小孔的试管制简易的气体发生器(如图)。若关闭K，不能使反应停止，可将试管从烧杯中取出(会有部分气体逸出)。下列气体的制取宜使用该装置的是(　　)

A.用二氧化锰(粉末)与双氧水制氧气B.用锌粒与稀硫酸制氢气

C.用硫化亚铁(块状)与盐酸制硫化氢D.用碳酸钙(块状)与稀硫酸制二氧化碳

6.某同学设计实验证明NaOH溶液能使酚酞试液变红是OH-的性质，其中没有意义的是(　　)

A.取KOH、Ba(OH)2、Ca(OH)2溶液分别与酚酞试液作用，观察溶液颜色

B.取NaOH、NaCl、HCl溶液分别与酚酞试液作用，观察溶液颜色

C.向滴有酚酞的20.00 mL 0.10 mol/L NaOH溶液中逐滴加入5.0 mL 0.10 mol/L盐酸，观察溶液颜色的变化

D.向滴有酚酞的25.0 mL 0.10 mol/L盐酸中逐滴加入20.00 mL 0.10 mol/L的NaOH溶液，观察溶液颜色的变化

7.某课外研究小组，用含有较多杂质的铜粉样品，通过不同的化学反应制取胆矾。其实验过程为：

下列叙述中不正确的是(　　)

A.铜中含有大量的有机物，可采用灼烧的方法除去有机物

B.灼烧后含有少量铜的可能原因是该条件下铜无法被氧气氧化

C.通过途径Ⅱ实现用粗制氧化铜制取胆矾，必须进行的实验操作步骤：酸溶、加热通氧气、过滤、蒸发、冷却结晶、过滤、自然干燥

D.与途径Ⅱ相比，途径Ⅰ产生等量胆矾消耗硫酸少，且不会产生污染大气的气体

8.某实验小组利用如下装置(部分固定装置略)制备氮化钙(Ca3N2)，并探究其实验式。

(1)按图连接好实验装置。检查装置的气密性，方法是________________。

(2)反应过程中末端导管必须始终插入试管A的水中，目的是________________。

(3)制备氮化钙的操作步骤是：①打开活塞K并通入N2;②点燃酒精灯，进行反应;③反应结束后________;④拆除装置，取出产物。

(4)数据记录如下：

空瓷舟质量m0/g

瓷舟与钙质量m1/g

瓷舟与产物的质量m2/g

14.80

15.08

15.15

①计算得到实验式CaxN2，其中x=________。

②若通入的N2中混有少量O2，请比较x与3的 大小，并给出判断依据：________。

[实验设计]　控制p-CP的初始浓度相同，恒定实验温度在298 K或313 K(其余实验条件见下表)，设计如下对比实验。

实验编号

实验目的

pH

c/10-3mol/L

H2O2

Fe2+

①

为以下实验作参照

298

3

6.0

0.30

②

探究温度对降解反应速率的影响

③

298

10

6.0

0.30

(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格)。

[数据处理] 实验测得p-CP的浓度随时间变化的关系如上图。

(2)请根据上图实验①曲线，计算降解反应50～150 s内的反应速率：

v(p-CP)=________mol/(L·s)

[解释与结论]

(3)实验①、②表明温度升高，降解反应速率增大。但温度过高时反而导致降解反应速率减小，请从Fenton法所用试剂H2O2的角度分析原因：________________________________________________。

(4)实验③得出的结论是：pH等于10时，___________________________________________。

[思考与交流]

(5)实验时需要在不同时间从反应器中取样，并使所取样品中的反应立即停止下来。根据上图中的信息，给出一种迅速停止反应的方法：____________________________________________________。

10.铁是人体必需的微量 元素，治疗缺铁性贫血的常见方法是服用补铁药物。“速力菲”(主要成分：琥珀酸亚铁，呈暗黄色)是市场上一种常见的补铁药物。该药品不溶于水但能溶于人体中的胃酸。

某同学为了检测“速力菲”药片中Fe2+的存在，设计并进行了如下实验：

(1)试剂1是____________，加入新制氯水后溶液中发生的离子反应方程式是

_______________________，____ ______________。

(2)加入KSCN溶液后，在未加新制氯水的情况下，溶液中也产生了红色，其可能的原因是____________。

(3)在实验中发现放置一段时间，溶液的颜色会逐渐褪去。为了进一步探 究溶液褪色的原因，甲、乙、丙三位同学首先进行了猜想：

编号

猜　　想

甲

溶液中的+3价Fe又被还原为+2价Fe

乙

溶液中的SCN-被过量的氯水氧化

丙

新制的氯水具有漂白性，将该溶液漂白

基于乙同学的猜想，请设计实验方案，验证乙同学的猜想是否正确。写出有关的实验操作、预期现象和结论。(不一定填满，也可以补充)

编号

实验操作

预期现象和结论

①

11.由于MnO2能 作H2O2溶液分解的催化剂，某校化学兴趣小组想探究其他一些金属氧化物是否也可以作H2O2溶液分解的催化剂。请你参与他们的探究过程。

(1)[猜想]Al2O3能作过氧化氢分解的催化剂。

(2)[实验验证]

实验步骤

实验现象

实验结论

实验一

将带火星的木条伸入装有过氧化氢溶液的试管中

木条不复燃

实验二

木条复燃

Al2O3能加快H2O2溶液的分解速率

(3)[结论]故Al2O3能作H2O2溶液分解的催化剂。

(4)[讨论与反思]有的同学认为只有上述两个实验，不能完全证明Al2O3在H2O2溶液分解中起了催化作用，还应补充一个上述反应前后Al2O3质量是否改变的探究实验。

实验三：①准确称量Al2O3(少量)的质量;②完成实验二;

③待反应结束后，将实验二试管里的物质进行_________________;④ ______________________。

(5)有同学认为，即使实验三中Al2O3在反应前后质量不变，要证明猜想，上述三个实验还是不够，仍需要再增加一个实验探究Al2O3________________________。

12.已知氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜，用示意

图中的装置可以实现该反应。

回答下列问题：

(1)A中加入的物质是_________①_____________. 发生反应的化学方程式是_________②_________;

(2)B中加入的物质是_____③________，其作用是_________④_______________:

(3)实验时在C中观察到得现象是______⑤_______， 发生反应的化学方程式是________⑥_________;

(4)实验时在D中观察到得现象是____________⑦______________，

D中收集到的物质是_______⑧_______，检验该物质的方法和现象是_________⑨_____________。

13、某课外小组利用H2还原黄色的WO3粉末测定W的相对原子质量，下图是测定装置的示意图，A中的试剂是盐酸。

请回答下列问题。

(1)仪器中装入的试剂：B_________、C__________、D___________。

(2)连接好装置后应首先__________________，其方法是____________________。

(3)“加热反应管E”和“从A瓶逐滴滴加液体”这两步操作应该先进行的是_______________________。在这两步之间还应进行的操作是__________________;

(4)反应过程中G管逸出的气体是__________，其处理方法是_________________。

(5)从实验中测得了下列数据

①空E管的质量a

②E管和WO3的总质量b

③反应后E管和W粉的总质量c(冷却到室温称量)

④反应前F管及内盛物的总质量d

⑤反应后F管及内盛物的总质量e

由以上数据可以列出计算W的相对原子质量的两个不同计算式(除W外，其他涉及的元素的相对原子质量均为已知)：

计算式1：Ar(W)=____________________;计算式2：Ar(W)=____________________。

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