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实验设计与评价
客观题中的定性实验方案的评价
( )
结论 1.(原创)下列由实验得出的结论正确的是
选项 A 澄清石灰水变浑浊 B 放出有刺激性气味的气体 C 实验 向NaHCO3溶液中滴加稀盐酸,产生的气体能使非金属性: Cl>C 向蔗糖中加入浓硫酸,有机物变黑、体积膨胀,浓硫酸具有脱水性和强氧化性 金属性: 向FeCl3溶液中加入铜粉,溶液变蓝 Fe>Cu 将石蜡油在碎瓷片上加热,产生的气体通过溴D 的四氯化碳溶液,溶液褪色 【解析】选B。通过最高价氧化物的水化物的酸性来比较
非金属性强弱,该实验证明酸性HCl>H2CO3,不能比较非金属性强弱,A错误;浓硫酸使蔗糖脱水碳化,再与C反应生成CO2和SO2,说明浓硫酸具有脱水性和强氧化性,B正确;Cu与Fe的反应不能比较铁和铜的金属性,C错误;石蜡油分解产生的使溴的四氯化碳溶液褪色的气体是烯烃,D错误。 【加固训练】
(2020年山东等级考模拟)下列操作能达到相应实验目的的是
A B 实验目的 检验绿茶中是否含有酚类物质 测定“84”消毒液的pH pH试纸上 向苯和苯酚的混合物中滴加溴水,过滤后分C 除去苯中混有的少量苯酚 液 向试管中依次加入浓硫酸、乙醇、乙酸和碎D 实验室制备乙酸乙酯 瓷片,加热 【解析】选A。A选项,酚羟基遇Fe发生显色反应。B选项,“84”消毒液的主要成分是次氯
3+
3+
产生的气体是乙烯 ( ) 操作 向茶水中滴加FeCl3溶液 用洁净的玻璃棒蘸取少许“84”消毒液滴在 1
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酸钠,是一种强碱弱酸盐,水解显碱性,但水解产物具有漂白性,对pH 试纸有漂白作用,可以使用数字pH计测量。C选项,溴水与苯酚生成的三溴苯酚也可溶于苯中,一般加入氢氧化钠溶液再进行分液。D选项,正确顺序为依次加入碎瓷片、乙醇、浓硫酸、乙酸,再加热。 【归纳提升】表格分析型实验题的思维模型
主观题中的定性实验
2.(原创)某化学研究小组拟制备无水氯化铁,并对产物性质进行研究。
已知:①氯化铁易潮解,加热易升华;
②灼热的铁粉与氯化氢可以反应生产无水氯化亚铁和氢气。 回答下列问题:
(1)装置D的名称是________。
(2)装置A中导管L的作用是__________________________。
(3)装置E中盛有的试剂是________,作用是__ __________________。
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(4)若缺少装置C,对该实验的影响是_____________________________。 (5)装置B中不用直形硬质玻璃管和细导管的原因是
______________________________________________________________。
(6)装置连接顺序为a→________→________→__________→________→________→________→f(填导管接口小写字母)。
(7)工业生产中,会将D中碱石灰换成无水氯化钙,过量的氯气再用氯化亚铁溶液吸收,得到氯化铁溶液。从FeCl3溶液制得FeCl3·6H2O晶体的操作步骤是
__________________________________________________________。 【解析】(1)装置D是球形干燥管;
(2)导管L联通了分液漏斗和圆底烧瓶,作用是平衡压强,使液体顺利滴下;
(3)E中盛放的试剂是饱和食盐水,用于除去Cl2中混有的HCl,防止其与铁粉发生副反应,同时避免生成H2与Cl2混合爆炸;
(4)浓硫酸用于干燥Cl2,防止水蒸气进入B装置造成产物FeCl3潮解; (5)FeCl3加热易升华,遇冷凝华后易堵塞导管;
(6)实验目的是制备无水氯化铁,根据图示可知,装置B为制备氯化铁的发生和收集装置,装置A中制取氯气,氯气中混有HCl和水蒸气,由于制备无水氯化铁时需要加热,且Fe与HCl反应生成氯化亚铁和氢气,氢气与氯气加热易发生爆炸,则氯气必须先用饱和食盐水除去HCl,然后用浓硫酸干燥,无水氯化铁在空气中易潮解,收集器中必须防止空气中水蒸气进入,且吸收多余的氯气,则导管c与盛有碱石灰的干燥管相连,据此连接装置为a→g→h→d→e→b→c→f;
(7)从FeCl3溶液制得FeCl3·6H2O晶体的操作步骤是将溶液倒入蒸发皿后、在HCl气流中加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。 答案:(1)球形干燥管 (2)平衡压强,使液体顺利滴下
(3)饱和食盐水 吸收Cl2中的HCl,防止其与铁粉发生副反应,避免生成H2与Cl2混合爆炸 (4)水蒸气进入装置B使产物FeCl3潮解 (5)防止FeCl3凝华堵塞导管 (6)g h d e b c
(7)在HCl气流中加热浓缩,冷却结晶,过滤,洗涤干燥
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【加固训练】
(2020·广州模拟)宇宙飞船可用高氯酸铵(NH4ClO4)与铝粉固体混合物做燃料,点燃时,铝粉被氧化放热引发高氯酸铵分解产生多种气体。某化学兴趣小组同学利用下列装置,对NH4ClO4的分解产物进行探究(假设装置内药品均足量,部分夹持装置已省略)。
回答下列问题:
(1)在实验过程中发现装置C中铜粉由红色变为黑色,说明分解产物中有________(填化学式)。
(2)实验完毕后,取装置D硬质玻璃管内的固体物质于试管中,滴加蒸馏水,产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体。判断实验过程中装置D中镁粉的作用 __________________________________________________________。
(3)通过上述实验现象的分析,某同学认为产物还应有H2O,可能有Cl2。该同学认为可能有Cl2的理由是______________________________________。
(4)为了证明H2O和Cl2的存在,选择上述装置A和下列提供的装置,进行实验:
①按气流从左至右,装置的连接顺序为A→________→________→________。 ②物质X为________(填化学式)。
(5)实验结论:高氯酸铵分解产生了上述几种物质,则1 mol高氯酸铵完全分解,在200 ℃时生成所有气体的物质的量之和为________mol。
(6)实验开始时,某同学先点燃装置C、D中的酒精灯,再点燃装置A中的酒精灯,实验结束后,通过称量装置D反应前后固体质量的变化计算高氯酸铵的分解率,计算结果将________(填“偏大”或“偏小”)。
【解析】(1)NH4ClO4受热分解产生的气体,经碱石灰干燥后,能使铜粉由红色变为黑色,说明生成了CuO,所以分解产物中含有O2;
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(2)产生的能使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体为氨气,发生反应为Mg3N2+6H2O有N2生成;
(3)根据分析可知,NH4ClO4分解产物中含有O2和N2,O2和N2都是氧化产物,根据氧化还原反应规律,还应存在还原产物,从而判断出氯元素的化合价降低,可能生成氯气;
(4)①检验水蒸气和氯气,应该先用H中的物质X检验水的存在,因此物质X为无水硫酸铜;然后再用溴化钾检验氯气,现象是水溶液变为橙黄色;为了防止多余的氯气污染环境,还需要使用尾气吸收装置,所以按气流从左至右,装置的连接顺序为A→H→G→F;②根据分析可知,物质X为CuSO4;
(5)根据以上分析可知,NH4ClO4分解生成氮气、氧气、氯气和水,结合电子守恒、原子守恒配平可得:2NH4ClO4
N2↑+4H2O+Cl2↑+2O2↑,则1 mol高氯酸铵完全分解,在200 ℃时生成所3Mg(OH)3↓+2NH3↑,说明D中固体为Mg3N2,据此可判断NH4ClO4受热分解产物中
有气体的物质的量之和为×(1 mol+4 mol+1 mol+2 mol)= 4 mol;
(6)先点燃装置C、D中的酒精灯,再点燃装置A中的酒精灯,会使镁粉与装置中的氧气、氮气反应,造成产物质量偏大,导致计算出的高氯酸铵的分解率偏大。 答案:(1)O2
(2)证明NH4ClO4的分解产物中有N2生成
(3)O2和N2都是氧化产物,根据氧化还原反应规律,还应存在还原产物,从而判断出氯元素的化合价降低,可能生成氯气 (4)①H G F ②CuSO4 (5)4 (6)偏大 【归纳提升】
定性实验设计时需要注意的问题 ①有水蒸气生成时,先检验水蒸气。
②涉及易燃气体时要防爆炸,如H2还原CuO时应先通H2排尽装置中空气再加热。
③制取易吸水、易潮解或易水解的物质时,应采取措施隔离水蒸气,防止发生副反应。如制备无水氯化铁固体时,应在制备装置前后加上防止水蒸气进入的装置,营造干燥环境。 ④易挥发的液体产物应及时冷却,防止逸出造成损失。
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2021版高考化学一轮复习第10章4实验设计与评价题组训练1(含解析)鲁科版
