高三化学实验方案的设计

专项测试28高三化学实验方案的设计

湖南省东安一中　夏尊华（425900）

设计意图

　  （1）根据实验试题要求，设计基本实验方案；（2）训练根据实验目的及原理，选择合适的仪器和药品，设计可行的操作步骤；（3）培养根据实验的要求，设计制备实验和性质实验两种实验方案的实验能力；（4）培养认真严谨的科学态度，科学、合理、周密、安全的实施化学实验。

测试时间：45分钟　 本卷总分：100分

选择题（8×4＝32分）

1、要提取食盐中的单质碘，你设计的最佳方法是　　　　　　　　　　　 　　　　　（　 ）

A、萃取　B、重结晶　C、加热　D、过滤

2、氯化苄（C₆H₅CH₂Cl）由甲苯和氯反应而合成，反应条件是　　　　　　　　　　　　 （　 ）

A、浓硫酸存在下　 B、加热　

C、铁粉催化　D、光照

3、提纯含有少量硝酸钡杂质的硝酸钾溶液，可以使用的方法为　　　　　　　　　　 （　 ）

A、加入过量碳酸钠溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸

B、加入过量硫酸钾溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸

C、加入过量硫酸钠溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸

D、加入过量碳酸钾溶液，过滤，除去沉淀，溶液中补加适量硝酸

4、某溶液含有较多的 Na₂SO₄ 和少量的 Fe₂(SO4)₃ ，若用该溶液制取芒硝,可供选择的操作有:①加适量 H₂SO₄ 溶液②加金属 Na ③结晶④加过量 NaOH ⑤加强热脱结晶水⑥过滤。正确的操作步聚是　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （　） 　

A、②⑥③ 　B、④⑥①③

C、④⑥③②　 　D、②⑥①③⑤

5、在烧杯中加入水和苯（密度：0.88g/cm³）各50mL。将一小粒金属钠（密度：0.97g/cm³）投入烧杯中。观察到的现象可能是　　 （　　）

A　钠在水层中反应并四处游动　　　B　钠停留在苯层中不发生反应

C　钠在苯的液面上反应并四处游动　　D．钠在苯与水的界面处反应并可能作上、下跳动

6、学生用滤纸折成一只纸蝴蝶并在纸蝴蝶上

喷洒某种试剂，挂在铁架台上。另取一只盛有某种

液的烧杯，放在纸蝴蝶的下方（如图）。过一会儿，发现纸蝴蝶的颜色由白色纸蝴蝶上的喷洒液转变为红色，喷洒在纸蝴蝶上的试剂与小烧杯中的溶液是　　　　　  （　 ）

	A	B	C	D
纸蝴蝶上的喷洒液	石蕊	酚酞	酚酞	石蕊
小烧坏中的溶液	浓盐酸	浓氨水	氢氧化钠溶液	浓硫酸

7、在没有现成的 CO₂气体发生器的情况下，请你选用下图中的部分仪器，装配成一个简易的，能随开随用,随关随停的 CO₂气体发生装置。应选用的仪器是（填入仪器的编号）。

A、abcd　  B、degh　 C、bcd　 D、acde

8、为实现我国2000年消除碘缺乏病的目标,卫生部规定食盐必须加碘,其中的碘以碘酸钾(KIO₃)形式存在。已知溶液中IO₃^-可以与I^－发生如下的反应：IO₃^－+5 I^－+6H^＋ == 3I₂+3H₂O
　　 据此反应，可用试剂和一些生活中常见的物质进行试验，证明在食盐在存在着IO₃^-。可供选用的物质是:①自来水 ②蓝色石蕊试纸 ③碘化钾淀粉试纸 ④淀粉 ⑤食糖 ⑥食醋 ⑦白酒。进行上叙实验时必须使用的物质是　　　　　　　　 (　　)
　A、①③ B、③⑥ C、②④⑥ D、①②④⑤⑦

9、（5分）以下气体：①H₂　②Cl₂　③CH₄　④NO　⑤SO₂，（烧瓶的位置不能移动）

(1). 若烧瓶是干燥的，则由A口进气，可收集的气体是　　　　　　，由B口进气，可收集的气体是　　　　　　　。

(2). 若烧瓶内充满水，可收集到的气体是　　　　　　　　　  ，气体应由　　　　 口进入（填A或B） (3). 若在烧瓶内装有一定量的溶液，用以洗气，则气体应从　　　　　 口进入　　　　（填A或B）

10、（10分）某工厂废液经测定得知含有乙醇、甲醇、乙酸和乙酸乙酯。现欲从废液中回收甲醇、乙醇和乙酸，根据各物质的性质 (见下表) ，补充下列实验步骤，并回答有关问题：

物质	甲醇	乙酸乙酯	乙醇	乙酸
沸点/℃	65	77	78	118

可供选择的实验用品：250 mL 蒸馏烧瓶，400 mL 烧杯，250 mL 烧杯，温度计，冷凝器接受器,玻璃棒以及中学化学实验的常用仪器。1摩尔/LNaOH 溶液， 18.4 mol/LH2SO4 溶液，蒸馏水和冰

（1）补充下列实验步骤，直至达到实验目的。

第一步：组装蒸馏装置，检查其气密性；

第二步：取100 mL 废液注入250 mL 蒸馏烧瓶中，滴入1 mol/LNaOH溶液，调整废液的pH=10 ；

第三步：___________________________　　。

第四步：_______________________　 得甲醇。

第五步：__________________________得乙醇。

第六步：__________________________　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　  得乙酸。

（2）滴入 1 mol/LNaOH 溶液，使溶液的 pH=10 的目的是______________ 　　　　　　　　　　　 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  。

（ 3 ）使用 18.4 mol/LH₂SO₄ 目的是（用化学方程式表示）_____________________　　　　　  _。

11、（14分）实验室用如图所示方法制Fe(OH)₂，但一般看不到白色沉淀，而是灰绿色转为红褐色的沉淀，请回答：

（1）滴管下端插入液面的原因是________　　　　　　　　

_　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　；生成红褐色沉淀的化学方程式为______　　　　

_　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ；此反应中的0₂可能来自于___________　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  。

（2）用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)₂沉淀。

方法一：用不含Fe³⁺的FeSO₄溶液与用不含O₂的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。

①用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO₄溶液时还需加入　　　　　　　　　　 。

②除去蒸馏水中溶解的O₂常采用　　　　  的方法。

③生成白色Fe(OH)₂ 沉淀的操作是用长滴管吸取不含O₂的NaOH溶液，插入FeSO₄溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　 。

方法二：在如图装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H₂SO₄等试剂制备。

①在试管I里加入的试是　　　　　　　　　　  。

②在试管II里加入的试是　　　　　　　　　　 。

③为了制得白色Fe(OH)₂沉淀，在试管I和II中加入试剂，打开止水夹，塞子后的实验步骤是　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　。

④这样生成的Fe(OH)₂沉淀能较长时间保持白色，其理由是　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  。

12、（15分）制取氨气并完成喷泉实验（图中夹持装置均已略去）。

（1）写出实验室制取氨气前化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ；收集氨气应使用　　　　　　　　 法，要得到干燥的氨气可选用　　　　　　　　　  做干燥剂。

（2）用图1装置进行喷泉实验，上部烧瓶已装满干燥氨气，引发水上喷泉的操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  。该实验的原理是　　　　　　　　　　　　　　 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  。

（3）某同学用氨气做喷泉实验时，喷入烧瓶内的水不足烧瓶容积的三分之一，其原因可能是（　 ）

① 瓶塞漏气　② 用胶头滴管挤入的水太少

③ 喷水用的导管太长 ④烧瓶内未集满氨气，尚有大量空气

A、①②④　B、①③④　C、②③　D、①②③④

（4）在体积为1L的干燥烧瓶中，用排空气法收集氨气后，测得烧瓶中气体的密度是氧气的0.625倍。以此气体进行喷泉实验，当喷泉停止后，进入烧杯中水的体积是（　 ）

A、1/4L　 B、1/2L　　C、3/4L　　D、1L

（5）如果只提供如图2的装置，请说明引发喷泉的方法　　　　　　 　　　　　　　　　　　 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  。

13、（10分）工业上测定SO₂、N₂、O₂混合气体中SO₂含量的装置如下图。反应管中装有碘的淀粉溶液，SO₂和I₂发生反应为（N₂、O₂不与I₂反应）：SO₂+I₂+2H₂O==H₂SO₄+2HI

（1）混合气体进入反应管后，量气管内增加的水的体积等于　　　　　　　  的体积（填写混合气体的分子式）

（2）反应管内溶液蓝色消失后，没有及时停止通气，则测得的SO₂含量　　　　 （选填：偏高，偏低，不受影响）

（3）反应管内的碘的淀粉溶液也可以用　　　　 代替 　　　　　　　　　　 （填物质的名称）

（4）若碘溶液体积为Va mL,浓度为Cmol/L。N₂与O₂的体积为Vb mL（已折算成标准状况下的体积）。用C、Va、Vb表示SO₂的体积百分含量为　　　　　　　　　　  。

（5）将上述装置改为简易实验装置，除导管外，还需选用的仪器为　　　　　　　　　　 。（填写下列仪器似的编号）

a烧杯 b试管 c广口瓶 d容量瓶 e量筒 f单孔塞 g双空塞

14、（14分）SO₂是大气污染物之一，为粗略地测定周围环境中SO₂的含量，某学生课外活动小组设计了如下实验装置：

（1）检查该装置的气密性时，先在试管中装入适量的水（保证玻璃导管的下端浸没在水中），然后 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 

　　　　　　　　 （填写操作方法）时，将会看到 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （填写实验现象），则证明该装置的气密性良好。

（2）向试管中加入0.0005mol·L^－1的碘水1.0mL，用适量的蒸馏水稀释后再加入2～3滴淀粉溶液，配制成溶液A。测定指定地点的空气中SO₂的含量时，推拉注射器的活塞反复抽气，A溶液由 　　　　　　色变为　　　　色时反应恰好完全进行，此时停止抽气，该反应的化学方程式为　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  。

（3）我国环境空气质量标准中对每次空气质量测定中SO₂的最高浓度限值如下表：

浓度限值/mg·m－3
一级标准	二级标准	三级标准
0.15	0.50	0.70

该学生课外活动小组分成第一小组和第二小组，使用相同的实验装置和溶液A，在同一地点、同时测量空气中SO₂的含量。当反应恰好完全进行，记录抽气次数如下（假设每次抽气500mL）。请将下表填写完整（计算时保留2倍有效数字）：

分组	第一小组	第二小组
抽气次数	120	140
SO2含量/mg·m－３

判断该地点的空气中SO₂的含量属于　　　　　  （填数字）级标准，　　　　　　  （“第一”或“第二”）小组的测定结果正确，另一小组实验结果产生较大偏差的原因是（两个小组所用装置和药品均无问题）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  。

1.C　 利用固态碘受热易升华的性质，采用加热的方法将碘从其固态混合物中分离出来。

2.D　苯的同系物侧链上的取代反应条件是光照。

3.D　 如果加入钠盐，溶液中增加了Na^＋这种杂质，显然选项 A,C 不符合题意。选项B 加入过量的SO₄^2－，除去了杂质 Ba^2＋，而又引入杂质 SO₄^2－。选选项B 加入过量的SO₄^2－，除去了杂质 Ba^2＋，而又引入杂质 SO₄^2－。选项D加入过量CO₃^2－除去了杂质 Ba^2＋，过量的 CO₃^2－又与 HNO₃ 反应，生成 CO₂ 气体而排出。达到了提纯的目的。

4.B　芒硝是水合硫酸钠晶体，要制取纯净的水合硫酸钠晶体首先要进行提纯，在此过程中要充分利用原料中的成分，并不能引入新的杂质。要除净Fe^3＋，加入的 NaOH 溶液要过量。滤去 Fe(OH)₃ 不溶物后用适量 H₂SO₄ 溶液中和过量 NaOH ，得纯净 Na₂SO₄ 溶液，浓缩结晶即可。

5．D　从题给信息：金属钠的密度为：0.97g/cm³，比苯的密度：0.88g/cm³大，但小于水的密度。故观察到的现象可能是：钠在苯与水的界面处反应并可能作上、下跳动。

6． B　 分析喷洒在纸蝴蝶上的试剂与小烧杯中的溶液，石蕊为紫色，酚酞无色；浓盐酸和浓氨水有挥发性。

7．答：D  题目要求设计的实验装置在制气时，能够随开随用，随关随停，而所提供的仪器中没有长颈漏斗和双孔胶塞。根据题目提供的仪器，联想启普发生器或简易气体发生器的构造和工作原理，由 c和e组合可相当于启普发生器 "容器" 部分的上半部。实验时，块状大理石放在e的球形部分，e的上口用c塞紧。将e的下半部分放入酸溶液中，且使e中块状固体低于e外部酸液面。需要气体时，打开c导管处的弹簧夹，e 外部的酸液由e下口进入跟固体接触发生反应而产生二氧化碳。当不需要时，用弹簧夹夹住c导管上的橡胶管，反应暂时继续进行，而产生的气体不能导出，于是把 c 中的酸从下口压出，固液反应物脱离，,反应停止。这就达到了目的，在此基础上，在e的外面再配备盛酸的容器和能将e固定的装置。应选用的仪器是 a ， c ， d,e 。

8．B　这是一道信息题，利用给定的生活中常见的物质，鉴别食盐在存在着 IO^3－。要充分理解、消化题目给定的知识—— IO^3－可在酸性溶液中与I^－发生反应，生成了I₂单质，而鉴别I₂的方法我们是知道的。

9．（1）H₂  CH₄Cl₂　SO₂ （2）H₂　CH₄NO A（3）B常规仪器或装置都有其主要用途，但并非唯一用途。（1）作集气装置，由A口进气为向上排空气收集比空气轻的气体：H₂　CH₄ ；由B口进气，为向下排空气收集比空气重的气体： Cl₂　SO₂ 。 （2）若烧瓶内充满水，则为排水集气法，收集难溶于水的气体：H₂　CH₄NO，应由 A口进入。 (3)若作为洗气瓶，则应“长进短出”，气体应从B口进入。

10. （1）第三步：向蒸馏烧瓶中放入几片碎瓷片缓慢加热

第四步：加热至65℃，收集馏出物

第五步：加热至78℃，收集馏出物

第六步：停止加热，待蒸馏烧瓶中的残液冷却后，向其中缓缓加入 18.4 mol/LH₂SO₄至过量，再加热至 118 ℃，收集馏出物。

　 （2）将乙酸中和生成乙酸钠，使乙酸乙酯在蒸

11. （1）避免和减少空气中的氧气对Fe(OH)₂氧化　 4Fe(OH)₂+O₂+2H₂0=4Fe(OH)₃　溶入NaOH溶液的0₂，溶入FeSO₄溶液的0₂，空气中的O₂。

（2）方法一①稀H₂SO₄和铁屑　②煮沸　③避免生成的Fe(OH)₂沉淀接触O₂

（3）方法二：①稀H₂SO₄和铁屑　②NaOH溶液  ③检验试管II出口处排出氢气的纯度。当排出的氢气纯净时，再夹紧止水夹　④试管I中生成的H₂充满了试管I和试管II，且外界空气不容易进入。

本题考查有三个侧重点：一是侧重考查考生解决问题的创新思维能力；二是侧重考查考生的语言文字表达能力；三是侧重考查考生的实验能力。题目设计巧妙，源于教材又高于教材。用FeSO₄溶液与NaOH溶液反应制备Fe(OH)₂并观察沉淀的颜色变化是高二教材重要的演示实验。方法一要求考生不但要知道怎样做该实验，还要求考生掌握为什么这样做？方法二设计制备Fe(OH)₂的新方法，要求在制备过程中沉淀不转化，高于教材。Fe(OH)₂、FeSO₄均易被氧化，FeSO₄又易水解。在如图装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H₂SO₄等试剂制备白色Fe(OH)₂沉淀，首先要排出大试管及稀H₂SO₄溶液与NaOH溶液中溶解的空气。

12. （1）2NH₄Cl＋Ca(OH)₂2NH₃↑＋CaCl₂＋2H₂O向下排空气　碱石灰（2）打开止水夹，挤出胶头滴管中的水。氢气极易溶解于水，致使烧瓶内气体压强迅速减小。（3）D（4）C （5）打开夹子，用手（或热毛巾等）将烧瓶捂热，氢气受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，氨气与水接触，即发生喷泉。

该实验以喷泉实验为背景命题，其中第（5）问，说明引发喷泉的方法，答案不唯一，是一道开放性实验题，（2）（3）（4）（5）问，源于教材，又高于教材，突出考察了运用基础知识和基本原理解决实验问题的能力。图1是教材中的原图，图2去掉了原有的胶头滴管，创设了新情境，要求考生在已经掌握了喷泉实验操作及实验原理的基础上，说明图2装置引发喷泉的实验方法，考生必须想出办法让氨气与水接触，问题才能迎刃而解。是考察逆向思维和创新精神的好题。

13. （1）N₂、O₂的体积（2）偏低　（3）酸性高锰酸钾或溴水 （4）V（SO₂）=22.4CVa/(22.4CVa+Vb)

(5) bceg　或 beg 或  ceg

本题为信息型实验设计题，必须在接受有关信息的基础上，联系有关知识解决问题。信息1：混合气体中含有：SO₂、N₂、O₂ ；信息2：N₂、O₂不与I₂反应，SO₂和I₂发生反应为：SO₂+I₂+2H₂O==H₂SO₄+2HI；旧知识：碘使淀粉显蓝色。（1）混合气体进入反应管后，SO₂和I₂发生反应，N₂、O₂不反应。故增加的水的体积等于N₂、O₂的体积。（2）反应管内溶液蓝色消失后，此时溶液中的I₂已与SO₂反应完全，继续通气，SO₂气体也被排出，计入了N₂和O₂的体积，故测得的SO₂含量偏低。（3）能与SO₂反应且有颜色改变的均可代替碘的淀粉溶液。如：酸性高锰酸钾或溴水。

14. （1）向外轻轻拉动注射器的活塞；浸没在水中的玻璃导管口有气泡冒出；（2）蓝、无SO₂＋I₂＋2H₂O＝H₂SO₄＋2HI　　

（3）

分组	第一小组	第二小组
抽气次数	120	140
SO2含量/mg·m－3	0.53	0.46

三级：第一；抽气速度过快，造成空气中SO₂无法与碘水充分反应，产生较大的误差。

此装置的特殊性有两点：其一，除玻璃导管与大气相通外，注射器活塞可移动，若加热不便观察现象（注射器轻微移动不易看到）；其二，橡胶管连有单向阀，抽气时，使空气通过玻璃导管进入试管与A溶液反应，推动注射器时，直管的单向阀关闭，残气从单向阀的支管排出。据此，只能拉动注射器直接检查气密性。