2009年高考化学专题训练
——实验设计与评价
1．（8分）某课外活动小组加热炭粉(过量)和氧化铜的混合物，再用右图装置，对获得的铜粉(含炭)样品进行实验。图中铁架台等装置已略去。
请你帮助他们完成下列实验报告。
(一) 实验目的：
(二) 实验用品：
仪器：天平、分液漏斗、锥形瓶、硬玻璃管、干燥管、酒精灯、洗气瓶等
药品：红褐色铜粉(含炭)样品、过氧化氢溶液、二氧化锰、碱石灰、浓硫酸等
(三)实验内容
实验过程
实验现象
有关化学方程式
在C中加入样品标本W克，D中装入样品后并称量为m1克。连接好仪器后，检查气密性
打开A的活塞，慢慢滴加溶液
对G进行加热。当G中药品充分反应后。关闭A的活塞。停止加热
冷却后，称量D的质量为m2克。
(四)计算：样品中铜的质量分数＝ (用含W、m 1、m2的代数式表示)
(五)问题和讨论：
实验完成后，老师评议说：按上述实验设计，即使G中反应完全、D中吸收完全，也不会得出正确的结果。经讨论，有同学提出在B与G之间加入一个装置。再次实验后，得到了较正确的结果。那么，原来实验所测得的铜的质量分数偏小的原因可能是 ，在B与G之间加入的装置可以是 ，其中盛放的药品是 。
2．（4分）某中学化学小组查阅资料发现金属氧化物A也能催化氯酸钾的分解，且A和二氧化锰的最佳催化温度均为500℃左右。于是对A和二氧化锰的催化性能进行了定量对照实验。实验时均以收满500mL氧气为准（其他可能影响实验的因素均已忽略）。
表一 用MnO2作催化剂
实验序号
KCIO3质量（g）
MnO2质量（g）
反应温度（℃）
待测数据
1
8.00
2.00
500
2
8.00
2.00
500
表二 用A作催化剂
实验序号
KCIO3质量（g）
MnO2质量（g）
反应温度（℃）
待测数据
1
8.00
2.00
500
2
8.00
2.00
500
请回答：上述实验中的待测数据应是 。
完成此研究后，他们准备发表一篇研究报告，请你替他们拟一报告的题目：
3．（7分）用实验确定某酸HA是弱电解质。两同学的方案是：
甲：① 称取一定质量的HA配制0.lmol/L的溶液100mL；
② 用pH试纸测出该溶液的pH值，即可证明HA是弱电解质。
乙：① 用已知物质的量浓度的HA溶液、盐酸，分别配制pH＝l的两种酸溶液各100mL；
② 分别取这两种溶液各10mL，加水稀释为100mL；
③ 各取相同体积的两种稀释液装入两个试管，同时加入纯度相同的锌粒，观察现象，即可证明HA是弱电解质。
（1）在两个方案的第①步中，都要用到的定量仪器是
（2）甲方案中，说明HA是弱电解质的理由是测得溶液的pH 1（选填＞、＜、＝）
乙方案中，说明HA是弱电解质的现象是 （多选扣分）
（a）装HCl溶液的试管中放出H2的速率快；
（b）装HA溶液的试管中放出H2的速率快；
（c）两个试管中产生气体速率一样快。
（3）请你评价：乙方案中难以实现之处和不妥之处
（4）请你再提出一个合理而比较容易进行的方案（药品可任取），作简明扼要表述。
4．（3分）现有一瓶未知浓度的Ba(OH)2溶液、一瓶已知浓度的H3PO4溶液，还有酚酞试液、pH试纸、试管、胶头滴答等。
请设计一个最佳的实验方案，要求能够简便地判断Ba(OH)2溶液跟H3PO4溶液反应过程中恰好全部生成Ba3(PO4)2。
5．（12分）氧化二氯是黄棕色具有强烈刺激性的气体。它的熔点-116℃，沸点3.8℃．氧化二氯不稳定，接触一般有机物易爆炸；它易溶于水(1∶100)同时反应生成次氯酸溶液．制备出之后要冷却为固态才便于操作和贮存。制取少量氧化二氯，是用干燥的氧化汞与氯气反应(还生成HgO·HgCl2)。装置如图，铁架台和夹持仪器已略去。 部分物质的有关物理数据如下：
化学式
熔点(单位：℃)
沸点(单位：℃)
N2
-209.86
-195.8
O2
-218.4
-183
CO2
-57
/
NH3
-77.3
-33.35
Cl2
-101
-34.6
试回答： ①A中盛有深色固体试剂a是 ，分液漏斗中b试剂是 。
②B中盛有液体c是 ，C中的液体d是 。
③D中发生化学反应的化学方程式是 。
④E中的保温瓶中盛有致冷剂，它应是 (在干冰、冰水、液态空气、液氨中选择)。在E的内管得到的Cl2O中可能含有的主要杂质是 。
⑤装置A、B、C间的连接方式与D、E间的连接方式有明显的区别，这区别是 ，用这些不同的连接方式的主要理由是 。
6．（8分）某校化学课外活动小组对实验室两瓶失去标签的白色固体Na2SO4和NH4Cl进行鉴别，经讨论可行的实验方案有多种，请你设计四种实验方案加以鉴别。简要写出操作过程、现象和结论。
方案
操作过程
现象和结论
①
②
③
④
7．（7分）某研究性学习小组在研究塑料的降解时做了如下实验。装置如图：
（1）写出你所知道的生成乙烯的化学方程式
。
（2）Ⅲ中的现象是 ，Ⅳ中的反应方程式是 。
据此现象提出你在治理白色污染方面的设想：
8．（10分）课题式课堂教学是研究性学习的一种方式，其基本教学模式为：
提出课题→确定研究方案→解决问题→总结和评价
下面关于“一氧化碳的化学性质”的课题式课堂教学中解决问题阶段甲同学设计的证明CO具有还原性的实验装置。
（1）点燃酒精灯A、B的先后顺序为：先_______________后______________。
（2）硬质试管中发生的反应的化学方程式为_______________ _____。
（3）洗气瓶中的实验现象为_____________________________________。
（4）酒精灯B的作用为________________________________。
（5）乙同学提出甲装置太复杂，可将酒精灯合二为一，去掉B，而将尾气导管出口旋转到A的火焰上即可。乙同学的设计是否合理？_________，简述理由（从A、B使用的一致性的角度考虑）_________________________。
（6）丙同学认为甲装置有待优化，如尾气可先储存在瓶内，然后再处理。右图是他设计的贮气瓶，尾气应从_________（选a、b填空）口通入。
（7）丁同学质疑：CO能否使澄清石灰水变浑浊？因此，其设计在CO通入CuO之前，应先通入澄清石灰水，以比较排除CO与澄清石灰水反应。试对此作出评价。你认为丁的设计是否必要___________________________，理由是________________________________________________________。
9.（13分）某校研究性学习小组选择使用下列仪器和药品，验证由铜和适量浓硝酸反应产生的气体中含有NO（实验中使用的N2和O2的用量可自由控制）。已知：①NO + NO2 + 2OH－ = 2NO2－ + H2O；②气体液化温度：NO2：21℃、NO：－152℃
（1）现有甲、乙、丙三位同学分别设计了以下三个实验方案(用仪器的连接顺序表示)。
甲：A→C→F→D→B 乙：A→B→C→E 丙：A→F→D→B
甲、乙、丙三位同学提出的实验方案是否能验证Cu与适量浓HNO3反应产生的气体中含有NO（填“能”或“不能”）
甲：________； 乙：________； 丙：_________
具体说明不能验证的主要原因（能验证的方案，不必回答原因）：
甲方案：__________________________________ _______________。
乙方案：__________________________________ _______________。
丙方案：_______________________________ __________________。
（2）实验开始时首先通入足量的N2，其目的是：________ __________________。
（3）确认气体中含NO的现象是：_____________ ___________________ 。
（4）如果O2过量，则装置B中发生反应的离子方程式是：_______ _________ __。
参考答案
1．（一）测定铜粉样品中铜的质量分数 （1分）
2．时间 催化效果的对照研究……（合理均给分）
3．（1）100mL容量瓶（注：未标明规格的分） （2）＞b（多选扣分）
（3）配制pH＝l的HA溶液难以实现 不妥之处在于加入的锌粒难以做到表面积相同
（4）配制NaA溶液，测其pH值＞7即证明HA是弱电解质
4．实验步骤如下：
①往一试管中加入未知浓度的Ba(OH)2溶液，并滴入2～3滴酚酞试液。
②用胶头滴管取未知浓度的H3PO4溶液，往混合液中逐滴加入磷酸溶液中，边滴边振荡，当红色刚好褪去时，恰好生成Ba3(PO4)2。
（若用pH试纸代替酚酞不给分，若是往磷酸溶液中滴加氢氧化钡溶液给一半分；只要滴加顺序正确、所用指示剂正确就可以给满分）
5．①a：MnO2；b：浓HCl． ②C 饱和NaCl溶液 d浓H2SO4
③2HgO+2Cl2HgO·HgCl2+Cl2O ④液态空气 Cl2
⑤D、E中无橡胶塞，氧化二氯接触有机物而爆炸。
6．
方案
操作过程
现象和结论
①
用洁净的铂丝分别蘸取固体样品在火焰上灼烧
焰色呈黄色，原样品为Na2SO4
②
分别取少量固体放入试管中加热
固体逐渐变少而消失，原样品为NH4C1
③
分别取少量固体放入试管并加适量蒸馏水溶解，然后用pH试纸测试
溶液pH小于7，原样品为NH4C1
④
分别取少量固体放入试管，加适量水溶解再滴加BaC12溶液
产生白色沉淀，原样品为Na2SO4
7．（1）CH≡CH+H2 CH2==CH2
CH3CH2OH CH2==CH2+H2O
C4H10 CH2==CH2+CH3—CH3
（2）高锰酸钾溶液褪色 CH2==CH2+3O2 2CO2+2H2O
选择更为理想的催化剂，使得塑料的降解可以在工业生产方面大规模进行，这样既治理了白色污染，又生产了汽油，还提高了汽油的产量
8．（1）先B，后A
（2）CuO+COCu+CO2 （3）澄清石灰水变浑浊 （4）点燃CO，防止污染环境
（5）不合理。因为CO点燃在前，CuO加热在后，不能同时进行
（6）a （7）不必要。因为CO不是酸酐，CO与Ca(OH)2和H2O不发生反应
9.（1）甲：能（1分）；乙：不能（1分）；丙：不能（1分）
乙方案：混合气体在通过B时，因发生反应：NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O使NO消耗，后续实验无法验证是否有NO（2分）。
丙方案：混合气体通过F时，NO2与H2O蒸气发生反应：3NO2+H2O2HNO3+NO 使部分NO2转化为NO，产生干扰，从而不能确认Cu和浓HNO3反应是否有NO生成（2分）。
（2）排尽整个装置中的空气，防止产生的NO被氧化生成NO2（2分）
（3）D装置中通入O2后有红棕色气体产生（2分）
（4）4NO2+O2+4OH－4NO3－+2H2O（2分）
高考化学探究性实验预测
一、实验制备的探究
1. 在中学化学实验中，通常用无水硫酸铜检验少量水的存在。由于无水硫酸铜吸湿性很强，需要现制现用。
方法甲：取2药匙细小的硫酸铜晶体置于 中研碎后放入坩埚，将坩埚放在 上用小火慢慢加热并用玻璃棒不停搅拌，最后将坩埚移入 中进行冷却(请选用合适仪器或设备填空：表面皿、研钵、烧杯、通风橱、试管夹、干燥器、泥三角)。
方法乙：取2药匙研碎的硫酸铜晶体于小烧杯中，加入20ml浓硫酸(质量分数不低于98％)，并用玻璃棒搅拌，静置5min后倾去浓硫酸，用无水乙醇洗涤数次，倒在滤纸上晾干。
【交流与讨论】
（1） 方法甲中，加热温度稍高时会出现变黑现象，原因是 (用化学方程式表示)。
（2） 方法乙中，浓硫酸的作用是 ，为了不浪费药品，对无水乙醇洗涤液进行再生的方法是 ，所用的主要玻璃仪器有蒸馏烧瓶、温度计、承接管(牛角管)、锥形瓶 等。
（3） 用制得的无水硫酸铜检验某双氧水中是否含水时，除了发现固体变蓝外，还发现该双氧水中有气泡产生，对此你有何猜想 。
（4） 目前工业上正积极探索用浓HNO3作氧化剂，用Cu与浓H2SO4、浓HNO3反应，采取间歇加热、逐渐加入浓HNO3的方法来制备CuSO4·5H2O 的新工艺。模拟制备装置如下图所示。
【问题一】如图装置中，分液漏斗内装的液体是 ；反应结束时，获取CuSO4·5H2O的操作过程是先 ，后 ；趁热将三颈瓶中的液体倒入烧杯中冷却，析出晶体CuSO4·5H2O，过滤、晾干。
【问题二】工业上用石灰乳吸收尾气，除了防止环境污染外，还能得到了有经济实用价值的副产品----亚硝酸钙。尾气吸收生成亚硝酸钙的化学方程式是： 。
【问题三】将石灰乳稀释，可得到澄清石灰水。 澄清石灰水与CO2相遇能够产生白色沉淀。某同学想用如图所示装置以大理石和稀盐酸反应 制取CO2。教师指出制取等量的气体，该装置需要太多的盐酸，造成浪费。该同学对该装置某部位加了一个小试管，解决了这个问题。请你把改进画在图中合适的位置。
二、物质性质的探究
2. 硫酸亚铁铵的化学式为(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O，商品名为摩尔盐。硫酸亚铁可与硫酸铵生成硫酸亚铁铵，一般硫酸亚铁盐在空气中易被氧化，而形成摩尔盐后就比较稳定了。
三种盐的溶解度（单位为g/100g水）如下表
温度／℃
10
20
30
40
50
70
(NH4)2SO4
73.0
75.4
78.0
81.0
84.5
91.9
FeSO4·7H2O
40.0
48.0
60.0
73.3
－
－
(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O
18.1
21.2
24.5
27.9
31.3
38.5
实验室欲制备硫酸亚铁铵晶体，设计了如下方案。
（1）完成实验步骤中的填空：
①称取4g铁屑，放入小烧杯，加入15mL10%Na2CO3溶液，小火加热10min以除去___________________，倒掉溶液，用蒸馏水把铁冲洗干净，干燥，备用。
②将处理好的铁屑放入小烧杯，加入15 mL 3 mol/L H2SO4溶液，水浴加热至不再有气体生成为止，趁热过滤去剩余铁屑，并用少量热水洗涤烧杯及滤纸，并将滤液和洗涤液一起转移到蒸发皿中，则蒸发皿中溶液的溶质为__________（填名称，不考虑水解）， 其物质的量约为________mol。
③加入________g硫酸铵到蒸发皿中，缓缓加热、浓缩至表面出现结晶膜为止、冷却，得硫酸亚铁铵晶体。
（2）回答下列问题：
①硫酸亚铁溶液在空气中易被氧化变质，操作时应注意：a ； b 。
②加热、浓缩溶液时，不浓缩至干的理由是 。
③硫酸亚铁和硫酸铵的混合溶液加热浓缩就能得到硫酸亚铁铵晶体，其原因是 。
④称取两份质量均为1.96g的该硫酸亚铁铵，制成溶液。用未知浓度的KMnO4酸性溶液进行滴定。
Ⅰ)滴定时，将KMnO4酸性溶液装在_______（酸式或碱式）滴定管，操作时用_____手拿锥形瓶。
Ⅱ)已知MnO4-被还原为Mn2+，试写出该滴定过程中的离子方程式：
____________________________________________________________，
Ⅲ)判断该反应到达滴定终点的现象为 。
Ⅳ)假设到达滴定终点时，用去V mL KMnO4酸性溶液，则该KMnO4酸性溶液的浓度为_______mol/L。
三、喷泉实验的探究
3．以下是某实验小组用CO2和NaOH溶液做喷泉实验的装置和测得的一组数据
NaOH浓度（mol/L）
0
0.4
0.5
0.8
1.0
1.4
1.6
1.8
现象
不能
形成
一段
液柱
形成喷泉
形成喷泉
形成喷泉
形成喷泉
形成喷泉
形成喷泉
时间
6min
1min
35s
10s
6s
6s
烧瓶中水的体积（mL）
7
41
71
125
240
240
已知：烧瓶最大容量为250mL，每次实验充分摇动烧瓶，只有NaOH浓度不同,其它条件和操作方式相同。结合喷泉实验原理及你所学的知识，判断下列说法中不正确的是：( )
A．CO2在水中的溶解度小，不宜用水直接吸收CO2来做喷泉实验。
B．在一定的浓度范围内氢氧化钠溶液的浓度越大越易形成喷泉
C．NaOH浓度为1.6 mol/L时，CO2还没有全部分被吸收。
D．当氢氧化钠溶液的物质的量浓度为1.0mol/L时所得溶液不可能有氢氧化钠，烧瓶也没有充满
四、对反应产物的探究
4．问题提出：
小王同学有次实验时把SO2通入装有BaCl2、FeCl3的混合溶液的试管中，出现了白色浑浊物。
假设、验证：
假设
实验验证方法及现象
假设1
白色浑浊物是BaSO3。
（1）_____________________________
___________________________________
假设2
(2)白色浑浊物是BaSO4，主要
原因是
。
反应开始前，先向制取SO2的装置中通入纯净的CO2，再把产生的SO2通入BaCl2溶液中,不
出现浑浊。滴加FeCl3溶液后出现浑浊
（3）通入纯净的CO2的目的_______________
请把上表填充完全.
（4）写出SO2通入BaCl2、FeCl3的混合溶液生成沉淀相关的离子方程式。
(a)
(b)___________________________________________________
5．近年来的许多研究证实，有机硝酸类药（如硝酸甘油）治疗心绞痛、心肌梗塞等心血管疾病，这类药的机理，它在体内转化过程中可产生NO，通过NO的作用，导致平滑肌松弛，血管舒张，血流量增加，使心肌性供血状况改善，病情得以缓解。
下图为某实验者设计的验证铜与浓硝酸反应，生成的NO2气体中含有NO的实验装置图。
已知:常温时，NO2与N2O4混合存在；在低于0℃时，几乎只有无色N2O4晶体存在。
⑴反应前先打开A部分的活塞k 1，持续通一段时间N2，其理由是___________________
__________________________________________________。
⑵若装置中缺B部分，其后果是_______________________________________________。
⑶反应结束后，打开D部分的活塞k2，并通入氧气，D瓶内气体由无色变为红棕色；若通入的是热氧气，则瓶内气体的颜色比以前更深，其原因是____________________________________________________。
⑷C部分装置的作用是______________；E部分中a仪器所起的作用是________________。
1.答案：（14分）方法甲：研钵、泥三角、干燥器（各1分，共3分）
【交流与讨论】
（1）CuSO4·5H2OCuO+SO3+5H2O或CuSO4·5H2OCuO+H2SO4+4H2O也可。（1分）
（2）吸水剂，加CaO后蒸馏（或蒸馏也可），冷凝管。（各1分，共3分）
（3）铜离子(或硫酸铜)对双氧水分解有催化作用。(1分)
（4）【问题一】浓硝酸，先撤去导管，后停止加热。（各1分，共2分）
【问题二】NO2+NO+Ca(OH)2=Ca(NO2)2+H2O或4NO2+2Ca(OH)2=Ca(NO3)2 +Ca(NO2)2 +2H2O
【问题三】（2分）。
2、答案：（1）①铁屑表面的油污 ②硫酸亚铁 0.045 ③5.94
(2) ①a过滤洗涤操作速度要快 b步骤③要缓缓加热，避免沸腾 ②因为析出的是硫酸亚铁铵晶体，带有结晶水，蒸干会使晶体分解。③因为相同温度下硫酸亚铁铵晶体在水中的溶解度比硫酸亚铁和硫酸铵的溶解度小 ④Ⅰ)酸式，右 Ⅱ) 5Fe2+ + MnO4- + 8H+＝ 5Fe3++ Mn2+ + 4H2O Ⅲ)当溶液变成紫红色，30S内不褪色，说明达到滴定终点 Ⅳ)1/V
3、答案：C
4、答案:(1) 在白色浑浊物中加入过量盐酸，变澄清。(2分)
(2) Fe3+氧化了水中的SO2，在Ba2+作用下，生成BaSO4(2分)
(3)防止制备的SO2气体中混有空气（O2）对说明Fe3+氧化SO2造成干扰。(2分)
(4) (a) SO2 +2Fe3++2H2O =SO42-+2Fe2++4H+(2分)
(b) Ba2++SO42-=BaSO4 ↓(2分)
5、答案:⑴排除系统内的空气，防止生成的NO被空气中的O2氧化
⑵在C中水蒸气被冷却成水，与NO2或N2O4反应，生成NO，干扰NO的验证。
⑶2NO＋O2＝2NO2，气体由无色变为红棕色。升高温度，的平衡向左移动，NO2的物质的量增大，颜色加深。
⑷NO2全部转化成N2O4晶体，避免在D装置中对NO的验证产生干扰 ； 防止倒吸（每空2分，共10分）
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