中考化学总复习专题分层训练：实验的设计与评价

实验的设计与评价 A 组 1.[2020·徐州]下列实验方案能达到实验目的的是 ( ) A.用碘化钾溶液检验马铃薯中是否含有淀粉 B.用分别取样灼烧,闻产生气味的方法区分羊毛线和棉纱线 C.用锌、铁分别与硝酸银溶液混合,验证锌、铁两种金属的活动性强弱 D.用量筒混合 45 mL蒸馏水和 5 g氯化钠,配制 50 g 10%的氯化钠溶液 2.[2020·吉林]下列实验数据分析合理的是 ( ) A.向 H2O2溶液中加入 5 g MnO2,充分反应后MnO2的质量仍为 5 g B.将 5 g NaCl溶解在 100 g水中,得到溶液中 NaCl的质量分数为 5% C.在“粗盐中难溶性杂质的去除”实验中,5 g 粗盐提纯后,可得到精盐 5 g D.使 5 g Mg完全燃烧后,生成物的质量仍为 5 g 3.[2020·遵义]下列实验设计及操作中,现象足以说明其结论的是 ( ) 选项 操作 现象 结论 A 向一未知固体中加入稀盐酸 有气泡产生 该固体一定是碳酸盐 B 将一根燃着的木条伸入集气瓶中 木条熄灭 该气体一定是二氧化碳 C 点燃某种塑料 无刺激性气味 该塑料一定是聚氯乙烯 D 向一未知溶液中先加入足量稀盐 酸,再滴加氯化钡溶液 刚开始无明显现象 ,后产 生白色沉淀 该溶液中一定存在 SO42- 4.一同学设计了两种由 CuO→Cu的实验方案: 方案一:Zn H2 Cu;方案二:CuO CuSO4 Cu。 大家认为方案二优于方案一,理由是:①节约能源;②Cu 产率高;③产品纯净;④操作安全。其中,评价正确的是 ( ) A.①②③ B.①②④ C.①③④ D.②③④ 5.[2020·贵阳]根据如图 2回答问题。 图 2 (1)反应原理 ①加热高锰酸钾、分解过氧化氢溶液或加热氯酸钾均可产生氧气,其中分解过氧化氢溶液和加热氯酸钾时,加入 二氧化锰在反应中起的作用是 。三种方法中,写出其中一个反应的化学方程式: 。 ②石灰石和稀盐酸反应产生二氧化碳的化学方程式为 。 (2)制取 O2和 CO2。连接图中所示的装置完成实验。 制取 气体 A B C 反应物 装置(填“甲”或“乙”) 物质 作用 作用 O2 水 接水 CO2 石灰石和稀盐酸 乙 干燥 CO2 B 组 1.[2020·河北]下列实验方案不能达到实验目的的是 ( ) 图 3 2.[2020·无锡]下列实验不能达到实验目的的是 ( ) 图 4 3.[2020·株洲]下列实验操作能达到实验目的的是 ( ) 选项 实验操作 实验目的 A 将带火星的木条伸入混合气体中 检验二氧化碳中混有的少量氧气 B 用 pH试纸测定肥皂水的酸碱性 验证肥皂水呈碱性 C 加入足量的稀盐酸,蒸发结晶 除去碳酸钠固体中混有的氯化钠 D 分别在放有铜和银的试管中加入稀盐酸 比较铜和银的金属活动性强弱 4.[2020·柳州联考]实验创新是化学素养之一。图 5 是小峰设计的有关盐的描述及结论的分析,其中不正确的是 ( ) 图 5 A.关闭 K2,打开 K1,加入稀盐酸后,观察到乙中有气泡产生,甲中澄清石灰水变浑浊 B.关闭 K1、K2,加入稀盐酸,观察到乙中有气泡产生,一段时间后打开 K2,丙中无明显现象 C.该实验说明可以利用稀盐酸和澄清石灰水检验盐中是否有 CO3 2- D.由该实验可知盐可以与某些酸和某些盐反应 5.[2020·通辽]请根据图 6所示回答相关问题。 图 6 (1)实验 A滤液仍然浑浊,可能的原因是 (答一点即可)。 (2)实验 B观察到烧杯②中溶液变红,说明分子具有的性质是 。 (3)实验 C 中,将大小相同的白磷分别放入冷水和热水中,通入空气,观察现象。此实验说明燃烧的条件之一 是 。 (4)配制溶液时,按图 D所示量取溶剂,其他操作均正确,最终导致配制的溶液溶质质量分数 (填“偏 大”或“偏小”)。 6.[2020·黔东南] 做“中和反应”实验时,小聪同学向盛有氢氧化钠溶液的烧杯中滴加稀硫酸,一会儿后发现忘了 滴加酸碱指示剂,于是他停止滴加稀硫酸。同学们对反应后溶液中含有哪些溶质展开了讨论。 提出问题上述实验中发生反应的化学方程式为 ,那反应后溶液中的溶 质是什么? 提出猜想猜想一:溶质是 Na2SO4;猜想二:溶质是 Na2SO4 和 NaOH;猜想三:溶质是 。 查阅资料 Na2SO4 溶液呈中性。 实验探究小聪同学设计如下的实验方案: 方法步骤 实验现象 实验结论 方案一 取少量烧杯中的溶液于洁净的试管 中,滴入几滴无色酚酞溶液 酚酞不变红 猜想一正确 猜想二不正确 方案二 取少量烧杯中的溶液于洁净的试管 中,滴加 BaCl2溶液 出现白色沉淀 猜想三正确 方案三 取少量烧杯中的溶液于洁净的试管 中,加入少量的黑色 CuO粉末,振荡 猜想三正确 方案评价同学们对小聪的实验方案讨论后认为: ①方案一存在缺陷,该方案不能证明猜想一是正确的,其原因是 。 ②方案二也不能证明猜想三是正确的,理由是 。 ③同学们经过讨论,一致认为方案三能够证明猜想三是正确的,并讨论除此方案外,还可以向烧杯的溶液中加入 活泼金属或碳酸盐等物质进行证明。 实验反思在分析化学反应后所得物质成分时,还需考虑反应物的用量。 C 组 1.[2020·江西]某班同学取用相同总质量的木炭粉和氧化铜的混合物,按图 7 所示装置进行实验。实验过程中发 现有的小组“黑色固体变为红色”这一实验现象不明显。小组同学对此异常现象进行如下探究。 图 7 知识回忆 碳和氧化铜反应的化学方程式为 C+2CuO 2Cu+CO2↑,理论上碳和氧化铜的质量比 为 。 作出猜想 产生异常现象可能与所取用木炭粉和氧化铜的质量比有关。 实验探究 小组同学用总质量相同但质量比不同的木炭粉和氧化铜的混合物(不考虑其中杂质),分别进行实验, 部分实验现象记录如下: 实验序号 m(C)∶m(CuO) 实验后 A 处试管中固体颜色 C 处导管口的现象 1 1∶8 红色固体中有少量黑色固体 尾气燃烧 2 1∶9 红色固体中有较少量黑色固体 尾气燃烧 3 1∶10 红色固体中有很少量黑色固体 尾气不燃烧 4 1∶11 红色固体中有极少量黑色固体 5 1∶12 红色固体中无黑色固体 尾气不燃烧 6 1∶13 红色固体中有较多黑色固体 尾气不燃烧 交流讨论 (1)推测实验 4中“C处导管口的现象”是 。 (2)上述探究可得出,实验时所用木炭粉和氧化铜的质量比控制在 1∶10~1∶12之间,可观察到黑色固体明显变红, 同时还可减少 (填化学式)排放,防止空气污染。 (3)检验实验 6 反应后 A 处试管中黑色固体物质 ,可滴加的试剂是 ,观察到的现象 是 。 反思评价 分析发现,实验 5中 m(C)∶m(CuO)比值与理论值不符,实验后却无黑色固体残留。请用化学方程式解 释实验中过量的黑色固体消失的原因: (写一个即可)。 2.[2020·成都]化学兴趣小组对贝壳中碳酸钙的含量进行探究。 提出问题 如何选择药品和设计装置进行测定? 查阅资料 贝壳的主要成分是 CaCO3,其他成分对实验的影响忽略不计。 室温时,CaCO3不溶于水,CaSO4微溶于水。 设计与实验 实验一:选择药品 分别取等质量颗粒状和粉末状的贝壳样品与等体积、等浓度的稀盐酸在图 8的三颈烧瓶中反应,采集数据。 图 8 (1)图中反应的化学方程式是 。 (2)据图甲分析,选择粉末状样品的依据是 。 (3)据图乙分析,影响实验测定准确性的原因:一是水蒸气含量增加;二是 。 实验二:设计装置 小组设计了图 9所示装置进行测定。 图 9 (4)打开活塞,稀硫酸进入试管,观察到的现象是 。 反应结束后进行读数。读数前调节水准管与量气管液面相平的原因是 。 实验三:优化装置 在老师指导下,小组优化并设计了图 10所示装置进行测定。 图 10 (5)试剂 a是 。 (6)检查该装置气密性的方法是 。 (7)加入足量稀硫酸,一段时间后反应停止。再加入氯化铵溶液,发现又产生气泡。推测加入氯化铵溶液的作用 是 。 数据处理 (8)实验三中,样品质量为 m g,加入稀硫酸体积为 V1 mL,加入氯化铵溶液体积为 V2 mL,右侧针筒最后 读数为 V3 mL,则反应生成 CO2的体积为 mL。该实验条件下,CO2密度为 d g/mL,则该样品中碳 酸钙质量分数的表达式为 。 反思与评价 (9)与实验二相比,实验三的优点是 (写一条)。 【参考答案】 A组 1.B [解析]碘单质能使淀粉变蓝,用碘化钾溶液不能检验马铃薯中是否含有淀粉;羊毛线中含有蛋白质,燃烧时 有烧焦羽毛的气味,棉纱线含有纤维素,燃烧时有烧纸的气味,可闻产生气味区分二者;锌、铁分别与硝酸银溶液 混合,都能把银置换出来,只能验证锌、铁的活动性都比银强,不能验证锌、铁两种金属的活动性强弱;不能用量 筒混合水和氯化钠,应在烧杯中配制溶液,用玻璃棒搅拌,使氯化钠充分溶解。 2.A [解析]二氧化锰作催化剂,不参与反应,充分反应后 MnO2的质量仍为 5 g;溶液中氯化钠的质量分数为 5 g 105 g ×100%≈4.8%;粗盐中含有杂质,5 g 粗盐提纯后,可得到精盐的质量小于 5 g;镁和氧气反应,生成氧化镁,根据 质量守恒定律,生成物的质量大于 5 g。 3.D [解析]向未知固体中加入稀盐酸,有气泡产生,该固体可以是活泼金属、碳酸盐等;将一根燃着的木条伸入 集气瓶中,木条熄灭,该气体可以是氮气、二氧化碳等不支持燃烧的气体;聚氯乙烯塑料点燃会有刺激性气味产 生;加入盐酸无明显现象,可排除 Ag+、CO32-,再加入氯化钡生成白色沉淀,则沉淀为硫酸钡,所以该溶液中一定存 在 SO4 2-。 4.B [解析]方案一是锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气,加热条件下,氧化铜和氢气反应生成铜和水,方案二是 氧化铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水,锌和硫酸铜常温下反应生成硫酸锌和铜,方案二比方案一节能;氢气还原 氧化铜时,还原出的铜覆盖在氧化铜表面,导致氧化铜不能完全反应,造成铜的产率偏低,得到 Cu与 CuO的混合 物;锌和硫酸铜反应时能将 Cu 全部置换出来,但生成的铜会附着在锌表面,得到的是混合物,因此两种方法得到 的都是混合物;氢气是一种可燃性气体,易发生爆炸,故方案二比方案一操作安全。 5.(1)①催化作用 2H2O2 2H2O+O2↑(或 2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑或 2KClO3 2KCl+3O2↑) ②CaCO3+2HCl CaCl2+CO2↑+H2O (2)H2O2溶液和二氧化锰 甲 收集氧气 浓硫酸 收集二氧化碳 [解析](1)①分解过氧化氢溶液和加热氯酸钾时,二氧化锰是催化剂,起催化作用。过氧化氢在二氧化锰的催化下 分解为水和氧气,该反应的化学方程式为 2H2O2 2H2O+O2↑;高锰酸钾受热分解为锰酸钾、二氧化锰和氧 气,该反应的化学方程式为 2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑;氯酸钾在二氧化锰的催化下受热分解为氯化钾和 氧气,该反应的化学方程式为 2KClO3 2KCl+3O2↑。②石灰石的主要成分是碳酸钙,碳酸钙和稀盐酸反应 生成氯化钙、二氧化碳和水,该反应的化学方程式为 CaCO3+2HCl CaCl2+CO2↑+H2O。 (2)A装置是固液不加热反应制取氧气,适用于过氧化氢溶液与二氧化锰制取氧气,故反应物是 H2O2溶液和二氧 化锰;所连接装置内所加的物质是水,故应连接甲装置,氧气的密度比水小,从 a端进入,是排水法收集氧气。制取 二氧化碳,反应物是石灰石和稀盐酸,连接装置乙,气体长进短出,故是洗气,可在装置乙中加浓硫酸,浓硫酸具有 吸水性,且不与二氧化碳反应,可用于干燥二氧化碳,二氧化碳的密度比空气大,可用向上排空气法收集,故C的作 用是收集二氧化碳。 B组 1.A [解析] 酚酞溶液在酸性、中性溶液中都呈无色,用酚酞溶液无法证明待测溶液是否显酸性。 2.D [解析]碘和蔗糖属于不同种物质,溶剂均是水,实验中发现碘几乎不溶于水,而蔗糖溶于水,利用此实验可以 比较不同物质在同种溶剂中的溶解性;物质燃烧的条件是可燃物、温度达到可燃物的着火点、与氧气接触,滤纸 碎片和乒乓球碎片都属于可燃物,均在空气中,均用酒精灯加热,但二者着火点不同,实验中,乒乓球碎片先燃烧, 说明乒乓球碎片的着火点低于滤纸碎片,利用此实验可以探究可燃物燃烧所需的温度应达到着火点;氢氧化钙 的溶解度随温度的升高而减小,稀盐酸和氢氧化钠反应放热,则有氢氧化钙固体析出,可以利用此实验验证稀盐 酸和氢氧化钠溶液反应放热;二氧化碳能溶于水,此实验中饮料瓶变瘪,只能说明瓶内二氧化碳气体减少,利用此 实验不能证明二氧化碳能与水发生反应。 3.B [解析]二氧化碳中混有的少量的氧气不能使带火星的木条复燃;肥皂水呈碱性,利用 pH试纸可以测得肥皂 水的酸碱性;碳酸钠与盐酸反应生成了氯化钠、水和二氧化碳,除去了碳酸钠,不符合除杂原则;铜和银在金属活 动性顺序中都排在氢之后,都不与盐酸发生反应,无法验证金属活动性的强弱。 4.B 5.(1)滤纸破损(或盛接滤液的烧杯不干净或漏斗内的液面高于滤纸的边缘) (2)分子在不断运动 (3)温度达到可燃物着火点 (4)偏小 [解析](1)过滤后,滤液仍然浑浊的原因可能是滤纸破损,或盛接滤液的烧杯不干净,或漏斗内的液面高于滤纸的 边缘。(2)浓氨水具有挥发性,挥发出来的氨分子在不断地运动,与酚酞溶液中的水结合成氨水,氨水显碱性,能使 无色酚酞溶液变红,实验 B观察到烧杯②中溶液变红,说明分子是在不断运动的。(3)实验 C中,通入空气后,热水 中的白磷燃烧,冷水中的白磷不能燃烧,说明燃烧的条件之一是温度达到可燃物的着火点。(4)量取溶剂时,仰视 读数造成量取的溶剂体积偏大,导致所配制溶液中溶质的质量分数偏小。 6.提出问题 H2SO4+2NaOH Na2SO4+2H2O 提出猜想 H2SO4 和 Na2SO4 实验探究黑色粉末消失(或减少),溶液变蓝(合理即可) 方案评价①酚酞不变色,溶液还可能显酸性(或酚酞不变色,溶液中可能有 H2SO4 ,猜想三也可能正确,合理即可) ②有白色沉淀出现,不能证明溶液中有 H2SO4(合理即可) [解析]提出问题稀硫酸与氢氧化钠反应生成硫酸钠和水。 提出猜想氢氧化钠和硫酸反应生成了硫酸钠和水,恰好完全反应时,溶液中溶质是硫酸钠;氢氧化钠过量时,溶液 中溶质是硫酸钠和氢氧化钠;硫酸过量时,溶液中溶质是硫酸钠和硫酸,所以猜想三是 Na2SO4和 H2SO4。 实验探究若猜想三正确,则溶液中含有稀硫酸,可与 CuO反应生成硫酸铜和水,现象为黑色粉末消失(或减少),溶 液变蓝。 方案评价①若溶液中含有 H2SO4也不能使无色酚酞溶液变红,所以方案一存在缺陷,只能证明猜想二错误。②溶 液中一定存在 Na2SO4, 能与 BaCl2反应产生白色沉淀,无法判断是否含有 H2SO4,所以方案二也不能证明猜想三 正确。 C组 1.知识回忆 12∶160(或 3∶40) 交流讨论 (1)尾气不燃烧 (2)CO (3)稀硫酸(或稀盐酸等,写化学式也可) 黑色固体逐渐消失,溶液由无色变为蓝色 反思评价 2C+O2 2CO(或 C+O2 CO2、C+CO2 2CO) [解析] 知识回忆 碳和氧化铜反应的化学方程式为 C+2CuO 2Cu+CO2↑,理论上碳和氧化铜的质量比为 12∶ (2×80)=12∶160=3∶40。 交流讨论 (1)由 1~6 的实验结果可知,碳与氧化铜反应,当两者接近完全反应时,产生的尾气是二氧化碳,尾气不 燃烧。(2)实验所用木炭粉和氧化铜的质量比控制在 1∶10~1∶12之间时,碳与氧化铜接近完全反应,产物是红色 的铜和二氧化碳,减少了 CO 的排放,防止空气污染。(3)实验 6 反应后 A处试管中黑色固体物质为过量的氧化 铜,可以滴加稀硫酸或稀盐酸检验,实验现象为黑色固体逐渐消失,溶液由无色变为蓝色。 反思评价 实验 5中 m(C)∶m(CuO)的比值与理论值相比,碳有剩余,但碳在该实验的条件下能和氧气反应生成二 氧化碳或一氧化碳 ,故黑色固体无剩余 ,反应的化学方程式为 2C+O2 2CO 或 C+O2 CO2 或 C+CO2 2CO。 2.(1)CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2↑ (2)单位时间内,反应效率更高 (3)稀盐酸挥发出的 HCl气体增加 (4)试管内有气泡产生,量气管内液面下降,水准管内液面上升 使内外压强平衡 (5)浓硫酸 (6)连接装置,将右侧针筒活塞往右拉,松手后,活塞恢复至原处 (7)促进微溶的硫酸钙溶解,使稀硫酸继续与碳酸钙反应 (8)V3-(V1+V2) (3-1-2)××100 44× ×100% (9)样品能与稀硫酸完全反应,测定结果更准确 [解析] (1)碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳,化学方程式是 CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2↑。(2) 据图甲分析,选择粉末状样品的依据是单位时间内粉末状样品和稀盐酸反应生成的二氧化碳多,反应效率更高。 (3)据图乙分析,影响实验测定准确性的原因:一是水蒸气含量增加,二是稀盐酸挥发出的 HCl气体增加。(4)打开 活塞,稀硫酸进入试管,碳酸钙和稀硫酸反应生成硫酸钙、水和二氧化碳,可观察到试管内有气泡产生,随着气体 增多,量气管内液面下降,水准管内液面上升。读数前调节水准管与量气管液面相平的原因是使内外压强平衡, 防止影响实验结果。(5)试剂 a是浓硫酸,用来吸收水蒸气。(6)检查该装置气密性的方法:连接装置,将右侧针筒 活塞往右拉,松手后,活塞恢复至原处,说明装置不漏气。(7)推测加入氯化铵溶液的作用是促进微溶的硫酸钙溶 解,使稀硫酸继续与碳酸钙反应。(8)实验三中,反应生成 CO2的体积为 V3 mL-V2 mL-V1 mL=[V3-(V2+V1)]mL;设参 加反应的碳酸钙的质量为 x,反应生成二氧化碳的质量为 d g/mL×[V3-(V2+V1)]mL=(V3-V2-V1)d g, CaCO3+H2SO4 CaSO4+H2O+CO2↑ 100 44 x (V3-V2-V1)d g 100 44 = (3-2-1)×g x=100×(3-2-1)×g 44 则该样品中碳酸钙的质量分数为 (3-1-2)××100 44× ×100%。(9)与实验二相比,实验三的优点是样品能与稀硫酸完全 反应,测定结果更准确。