高考化学一轮复习专题11.4实验方案的设计与评价测案(含解析)

专题11.4 实验方案的设计与评价测案（含解析）
（测试时间60分钟，满分100分）
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1．蛇纹石矿可以看作由MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成，由蛇纹石制取碱式碳酸镁的实验步骤如下：
（1）蛇纹石矿加盐酸溶解后，溶液里除了Mg2+外，还含有的金属离子是。

（2）进行Ⅰ操作时，控制溶液的pH=7~8（有关氢氧化物沉淀的pH见下表），Ca(OH)2不能过量，若Ca(OH)2过量可能会导致溶解，产生沉淀。

（3）从沉淀混合物A中提取红色氧化物作为颜料，先向沉淀物A中加入（填加入物质的化学式），然后（依此填写实验操作名称）。

物
质循环使用，能节约资源。

上述实验中，可以循环使用的物质是（填写物质的化学式）。

（4）现设计实验，确定产品aMgCO3·bMg(OH)2·cH2O中a、b、c的值。

请写出下列实验步骤中所需要测定的项目（可用试剂：浓硫酸、碱石灰、氢氧化钠溶液、澄清石灰水）：①样品称量，②高温
分解，③，④，⑤MgO称量。

（5）从下列仪器（装有必要的试剂）中选择完成上述实验所必需的仪器，连接一套装置（选择仪器代号，可重复使用，用“A→B→……→”表示）
（6）18.2g产品完全分解后，产生 6.6gCO2和8.0gMgO，由此可知，产品的化学式中a= ，b= ，c= 。

2．某化学课外活动小组的同学在学习NH3的性质时讨论：既然NH3具有还原性，能否像H2那样还原CuO 呢？于是他们设计了如下实验装置（夹持装置未画出）进行实验。

请回答下列问题：
（1）仪器a的名称为______________；仪器b中可选择的试剂为______________；
（2）实验中观察到装置C中黑色CuO粉末变为红色固体，干燥管D增重，量气管内收集到无色无味的单质气体，上述现象可以证明NH3具有________性，写出相应的化学方程式_____________；
（3）E装置中浓硫酸的作用是________________________________
（4）读取气体体积前，应对装置F进行的操作是：________________________若读数时，量气管中的液面低于水准管的液面，则量气管中气体的体积将_____。

（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

（5）有同学认为：NH3与CuO反应生成的红色物质中可能含有Cu2O。

已知：Cu2O是一种碱性氧化物，在酸性溶液中，Cu+易发生自身的氧化还原反应（2Cu+→Cu+Cu2+）。

请你设计一个简单的实验检验该红色物质中是否含有Cu2O：。

（6）此套实验装置还可用于测定氨气的分子组成。

若实验完毕，测得干燥管D增重m克，装置F测得气体的体积为n升（已折算成标准状况），则氨分子中氮、氢的原子个数比为________（用含m、n 字母的代数式表示）
3．某化学研究性学习小组设计实验探究铜的常见化学性质，过程设计如下。

提出猜想
问题1：在周期表中，铜与铝的位置很接近，铜不如铝活泼，氢氧化铝具有两性，氢氧化铜也有两性吗？问题2：铁和铜都有变价，一般情况下，正二价铁的稳定性小于正三价的铁，正一价铜的稳定性也小于正二价的铜吗？
问题3：氧化铜有氧化性，能被H2、CO还原，它也能被氮的某种气态氢化物还原吗？
实验探究
Ⅰ. 解决问题1
（1）需用到的药品除1 mol·L-1CuSO4溶液、稀硫酸外还需（填试剂的化学式）溶液。

（2）用胆矾晶体配制1 mol·L-1CuSO4溶液250 mL，选用的仪器除烧杯、托盘天平、药匙、玻璃棒、胶头滴管外，还有（填仪器名称）。

（3）为达到实验目的，你认为应进行哪些相关实验？
实验内容和步骤：①；②。

Ⅱ. 解决问题2
取一定量制得的氢氧化铜固体，于坩埚中灼烧，当温度达到80～100℃得到黑色固体粉末；继续加热至1000℃以上，黑色粉末全部变成红色粉末氧化亚铜；取适量红色氧化亚铜粉末于洁净试管中，加入过量的稀硫酸（或盐酸），得到蓝色溶液，同时观察到试管底部还有红色固体存在。

根据以上实验现象回答问题。

（1）写出氧化亚铜与稀硫酸（或盐酸）反应的离子方程式：，
（2）从实验Ⅱ可得出的结论是。

Ⅲ. 解决问题3
设计如下装置（夹持装置未画出）：
当氮的某种气态氢化物（X）缓缓通过灼热的氧化铜时，观察到氧化铜由黑色变成了红色，无水硫酸铜变成蓝色，生成物中还有一种无污染的气体Y；将X通入灼热的CuO燃烧管完全反应后，消耗0.01 mol X，测得B装置增重0.36 g，并收集到0.28 g单质气体Y。

（1）X气体的摩尔质量是。

（2）C中发生反应的化学方程式为。

4．根据要求完成下列实验。

(a、b 为弹簧夹，其他装置略去)
（一）验证酸性的相对强弱：碳酸>苯酚。

(已知酸性：亚硫酸 >碳酸)
（1）铜与浓硫酸反应的化学方程式是_________________________________________，装置A中的足量的试剂是。

（2）连接仪器、、加药品后，打开a关闭 b，然后滴入浓硫酸，加热。

能说明碳酸的酸性比苯酚酸性强的实验现象是：____________________________。

（二）验证SO2具有氧化性、还原性和酸性氧化物的通性。

（3）打开b，关闭a。

能验证SO2具有氧化性的化学方程式是_______________________。

（4）若过量的SO2通入NaOH溶液中，其化学方程式是：____________________________。

（5）BaCl2溶液中无任何现象，将其分成两份，分别滴加氨水和氯水，均产生白色沉淀，沉淀化学式分别是__________________，_________________。

（6）写出其中SO2显示还原性并生成白色沉淀的总的离子方程式_______________________。

5．某研究性学习小组将一定浓度Na2CO3溶液滴入CuSO4溶液中得到蓝色沉淀。

甲同学认为两者反应只生成CuCO3一种沉淀；
乙同学认为这两者相互促进水解反应，生成一种Cu(OH)2沉淀；
丙同学认为生成CuCO3和Cu(OH)2两种沉淀。

（查阅资料知：CuCO3和Cu(OH)2均不带结晶水）
Ⅰ.按照乙同学的理解Na2CO3溶液和CuSO4溶液反应的离子反应方程式为： _ ；
在探究沉淀物成分前，须将沉淀从溶液中分离并净化。

具体操作为①过滤②洗涤③干燥。

Ⅱ．请用下图所示装置，选择必要的试剂，定性探究生成物的成分。

（1）各装置连接顺序为。

（2）装置C中装有的试剂名称是。

（3）按你的装置连接顺序，甲的猜想是正确的，则可通过________________________现象来说明甲的猜想是正确的。

Ⅲ．若CuCO3和Cu(OH)2两者都有，丙同学通过装置Ⅰ进行定量分析来测定其组成。

（1）实验有关操作为：①往锥形瓶中放入适量的样品：②从分液漏斗往锥形瓶中加入过量的稀硫酸；
③检验装置的气密性；④测定收集到水的体积。

正确的操作顺序为____________________。

（2）广口瓶中水的上面覆盖了一层植物油，若瓶中的液体没有装满（上方留有少量空间），实验测得CO2的体积将___________（填偏大、偏小或不变）。

（3）若实验中测得样品的质量为wg，气体的体积为aL（标况下），则样品中CuCO3的质量分数为___________（CuCO3的式量为124）。

（4）丁同学认为，丙同学的实验方法，可能因气体体积测量不准，导致误差较大。

建议改用图中的Ⅱ、III装置进行实验。

只需进行简单而又必要的数据测定，可比较准确地确定样品中CuCO3的质量分
数，较合理的装置_______（填代号）。

但是丁同学的装置仍然有缺陷，所测结果将偏高或偏低
__________。

理由是___________________________
6．黄铁矿（主要成分为FeS2）是我国大多数硫酸厂制取硫酸的主要原料。

某化学学习小组对某黄铁矿石进行如下实验探究。

[实验一]测定硫元素的含量。

Ⅰ、将m1 g该黄铁矿样品放入如下图所示装置（夹持和加热装置省略）的石英管中，从a处不断地缓缓通入空气，高温灼烧石英管中的黄铁矿样品至反应完全。

石英管中发生反应的化学方程式为：
高温
4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2
Ⅱ、反应结束后，将乙瓶中的溶液进行如下处理：
[实验二]测定铁元素的含量。

2
III、测定铁元素含量的实验步骤如图所示。

问题讨论：
（1）I中，甲瓶内所盛试剂是____溶液。

乙瓶内发生反应的离子方程式为____。

（2）II中，乙瓶加入H2O2溶液时反应的离子方程式为_____________________。

（3）该黄铁矿中硫元素的质量分数为_______________________。

（4）III的步骤③中，需要用到的仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还有____________________________________________。

（5）III的步骤④中，表示滴定已达终点的现象是
（6）Ⅲ的步骤④进行了三次平行实验，测得消耗KMnO4溶液体积分别为24.98mL、24.80mL、25.02mL （KMnO4被还原为Mn2+）。

根据上述数据，可计算出该黄铁矿样品铁元素的质量分数为。