2025届高考化学一轮复习 课件微专题22　简单实验方案设计与评价

微专题22　简单实验方案设计与 评价 高考怎么考 高考考什么 命题角度一 物质制备型方案的设计预评价 命题角度二 物质性质验证或探究型方案设计与评价 高考精准练 1 高考怎么考 1. [2023•湖北卷] 利用如图所示的装置(夹持及加热装置略)制备高纯白磷的流程如下:红磷(s) 无色液体与P4(g) 白磷(s) 下列操作错误的是 ( 　) A.红磷使用前洗涤以除去表面杂质 B.将红磷转入装置,抽真空后加热外管以去除水和氧气 C.从a口通入冷凝水,升温使红磷转化 D.冷凝管外壁出现白磷,冷却后在氮气氛围下收集 C 　　　 [解析]红磷可被氧气氧化,表面有杂质,使用前应先洗涤除去表面杂质,便于制备高纯白磷,A正确; 在加热条件下,红磷与水、氧气会发生反应,因此,将红磷转入装置,抽真空后加热外管以去除水和氧气,B正确; 高考怎么考 1. [2023•湖北卷] 利用如图所示的装置(夹持及加热装置略)制备高纯白磷的流程如下:红磷(s) 无色液体与P4(g) 白磷(s) 下列操作错误的是 ( 　) A.红磷使用前洗涤以除去表面杂质 B.将红磷转入装置,抽真空后加热外管以去除水和氧气 C.从a口通入冷凝水,升温使红磷转化 D.冷凝管外壁出现白磷,冷却后在氮气氛围下收集 C 　　　 从a口通入冷凝水,冷凝管的外管无法充满冷凝水,应从b口通入冷凝水,将冷凝管的内、外管均充满冷凝水,起到更好的冷凝效果,C错误; 升温使红磷转化为P4(g),再在冷凝管外壁凝华得到白磷,白磷易被空气中的氧气氧化,易自燃,因此冷却后在氮气氛围下收集白磷,D正确。 高考怎么考 2. [2022•广东卷] 实验室用MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后,按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是 (　 )   A 　 B　 C　　 D　 D　 [解析]浓盐酸易挥发,制备的氯气中含有HCl,可用饱和食盐水除去HCl,Cl2可用浓硫酸干燥,A装置能达到实验目的,故A不符合题意; 氯气的密度大于空气,用向上排空气法收集,B装置能收集氯气,故B不符合题意; 高考怎么考 2. [2022•广东卷] 实验室用MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后,按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是 (　 )   A 　 B　 C　　 D　 D　 湿润的红布条褪色,干燥的红布条不褪色,可验证干燥的氯气不具有漂白性,故C不符合题意; 氯气在水中的溶解度较小,应用NaOH溶液吸收尾气,D装置不能达到实验目的,故D符合题意。 高考怎么考 3. [2022•辽宁卷] 下列实验能达到目的的是 ( 　) C　   实验目的 实验方法或操作 A 　测定中和反应的反应热 　酸碱中和滴定的同时,用温度传感器采集锥形瓶内溶液的温度 B 　探究浓度对化学反应速率的影响 　量取同体积不同浓度的NaClO溶液,分别加入等体积等浓度的Na2SO3溶液,对比现象 C 　判断反应后Ba2+是否沉淀完全 　将Na2CO3溶液与BaCl2溶液混合,反应后静置,向上层清液中再加1滴Na2CO3溶液 D 　检验淀粉是否发生了水解 　向淀粉水解液中加入碘水 高考怎么考 [解析]酸碱中和滴定操作中没有很好的保温措施,热量损失较多,不能用于测定中和反应的反应热,A错误; NaClO和Na2SO3反应无明显现象,无法根据现象判断浓度对化学反应速率的影响,B错误; 将Na2CO3溶液与BaCl2溶液混合,反应后静置,向上层清液中滴加1滴Na2CO3溶液,若有浑浊产生,则说明Ba2+没有沉淀完全,反之,则沉淀完全,C正确; 检验淀粉是否发生了水解,应检验是否有淀粉的水解产物(葡萄糖)存在,可选用银氨溶液或新制氢氧化铜悬浊液,碘水是用来检验淀粉的试剂,可用于检验淀粉是否完全水解,D错误。 高考怎么考 4. [2021•湖南卷] 下列实验设计不能达到实验目的的是 (　 ) C　   实验目的 实验设计 A 　检验溶液中FeSO4是否被氧化 　取少量待测液,滴加KSCN溶液,观察溶液颜色变化 B 　净化实验室制备的Cl2 　气体依次通过盛有饱和NaCl溶液、浓H2SO4的洗气瓶 C 　测定NaOH溶液的pH 　将待测液滴在湿润的pH试纸上,与标准比色卡对照 D 　工业酒精制备无水乙醇 　工业酒精中加生石灰,蒸馏 高考怎么考 [解析]向待测液中滴加KSCN溶液,若变红则FeSO4被氧化,A正确; 实验室制备的氯气还带有水蒸气以及挥发出来的HCl,通过饱和食盐水可除去HCl,通过浓硫酸可干燥氯气,B正确; 测定NaOH溶液的pH,若将待测液滴在湿润的pH试纸上,会使得测定的pH偏小,C错误; 向工业酒精中加入生石灰(CaO),氧化钙与水反应生成氢氧化钙,利用氢氧化钙与乙醇的沸点相差很大可采用蒸馏使两者分离,D正确。 命题角度一 物质制备型方案的设计与评价 整合要点·夯实必备 高考考什么 1. 解题流程 物质的制备应根据目标产品的组成来确定原料及反应原理,设计反应路径,选择合适的仪器和装置,最后根据生成物的性质将产品分离提纯出来。设计思路如图所示: 整合要点·夯实必备 高考考什么 2. 物质制备实验中的注意事项 (1)进行某些易燃易爆实验时要防爆炸(如H2还原CuO应先通H2,气体点燃前先验纯等)。 (2)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸。 (3)防吸水(实验取用和制取易吸水、潮解、水解的物质宜采取必要措施,以保证达到实验目的。如NaOH固体应放在烧杯等玻璃器皿中称量)。 (4)冷凝回流:有些反应中,为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料,需在反应装置上加装冷凝回流装置(如长玻璃管、球形冷凝管等)。 (5)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却。 探究典例·提升能力 高考考什么 例1 [2023•湖北卷] 实验室用以下装置(夹持和水浴加热装置略)制备乙酸异戊酯(沸点142 ℃),实验中利用环己烷-水的共沸体系(沸点69 ℃)带出水分。已知体系中沸点最低的有机物是环己烷(沸点81 ℃),其反应原理: 下列说法错误的是 (　 ) A.以共沸体系带水促使反应正向进行 B.反应时水浴温度需严格控制在69 ℃ C.接收瓶中会出现分层现象 D.根据带出水的体积可估算反应进度 B　 探究典例·提升能力 高考考什么 [解析]由反应方程式可知,生成物中含有水,若将水分离出去,可促进反应正向进行,该反应选择以共沸体系带水从而促使反应正向进行,A正确; 乙酸异戊酯的沸点为142 ℃,环己烷的沸点是81 ℃,环己烷-水的共沸体系的沸点为69 ℃,可以将温度控制在69~81 ℃之间,不需要严格控制在69 ℃,B错误; 接收瓶中接收的是环己烷-水的共沸体系,环己烷不溶于水,会出现分层现象,C正确; 根据投料量,可估计理论生成水的体积,所以可根据带出水的体积估算反应进度,D正确。 迁移应用 碘化钾为白色固体,可用作分析试剂、感光材料、制药和食品添加 剂等,可通过碘酸钾与硫化氢反应制备。实验装置如图所示(夹持及加热装置已省略),下列说法错误的是 (　 ) A.仪器a、b名称是恒压滴液漏斗,实验中应 先关闭K,打开仪器b,制备碘酸钾 B.滴入30%氢氧化钾溶液后,乙装置中紫黑 色固体溶解,棕黄色溶液逐渐变为无色 C.乙装置中稀硫酸主要作用是减小硫化氢溶解度,以利于其逸出在丙装置中被吸收 D.如果乙装置中最终生成4.8 g黄色沉淀,则理论上可制得碘化钾的质量为8.3 g D 探究典例·提升能力 高考考什么 探究典例·提升能力 高考考什么 [解析]仪器a、b为恒压滴液漏斗,利用碘酸钾与硫化氢气体制备碘化钾,由于碘酸钾为溶液,硫化氢为气体,因此需先关闭K制备碘酸钾,然后制备硫化氢并将其通入碘酸钾溶液制备碘化钾,A正确; 碘单质溶解后溶液呈棕黄色,随着碘单质与氢氧化钾反应生成无色的碘化钾和碘酸钾,溶液逐渐变为无色,B正确; 探究典例·提升能力 高考考什么 硫化氢为弱电解质,加入稀硫酸能抑制硫化氢的电离,降低其溶解度,使其逸出被丙中NaOH溶液吸收,C正确; 黄色沉淀为S,4.8 g S为0.15 mol,硫元素由硫化氢中的-2价升高为0价,0.15 mol S转移0.3 mol电子,碘单质最终变为碘化钾,每生成1 mol KI转移1 mol电子,因此共生成0.3 mol KI,质量为49.8 g,D错误。 命题角度二 物质性质验证或探究型方案设计与评价 整合要点·夯实必备 高考考什么 1. 研究物质性质的基本程序 整合要点·夯实必备 高考考什么 2. 探究性实验解题步骤 (1)明确探究目的。 (2)弄清实验原理(根据化学情境或题目所给的实验目的并结合元素化合物的有关知识获取)。 (3)理清操作过程(由实验原理确定实验方案,根据方案确定实验操作的方法和步骤)。 (4)弄懂装置作用(根据题目给出的装置图,细致地分析图中的各部分装置,结合实验目的和原理,确定它们在实验中的作用)。 (5)根据实验结论作出判断。 探究典例·提升能力 高考考什么 例2 [2023•新课标全国卷] 根据实验操作及现象,下列结论中正确的是 (　 ) C 选项 实验操作及现象 结论 A 　常温下将铁片分别插入稀硝酸和浓硝酸中,前者产生无色气体,后者无明显现象 　稀硝酸的氧化性比浓硝酸强 B 　取一定量Na2SO3样品,溶解后加入BaCl2溶液,产生白色沉淀。加入浓HNO3,仍有沉淀 　此样品中含有S C 　将银和AgNO3溶液与铜和Na2SO4溶液组成原电池。连通后银表面有银白色金属沉积,铜电极附近溶液逐渐变蓝 　Cu的金属性比Ag强 D 　向溴水中加入苯,振荡后静置,水层颜色变浅 　溴与苯发生了加成反应 探究典例·提升能力 高考考什么 [解析] 常温下将铁片分别插入稀硝酸和浓硝酸中,前者产生无色气体,后者无明显现象,是因为稀硝酸与铁片反应生成NO,铁片与浓硝酸发生钝化,导致现象不明显,所以不能通过该实验现象比较浓、稀硝酸的氧化性,故A项错误; Na2SO3样品溶解后加入BaCl2溶液,产生的白色沉淀为BaSO3,加入浓HNO3,会将BaSO3氧化为BaSO4,不能确定样品中是否含有S,故B项错误; 银和AgNO3溶液与铜和Na2SO4溶液组成原电池,连通后银表面有银白色金属沉积,铜电极附近溶液逐渐变蓝,说明Cu作负极,其金属性比Ag强,故C项正确; 向溴水中加入苯,振荡后静置,水层颜色变浅的原因是苯萃取了溴水中的溴,故D项错误。 操作 现象 结论 　ⅰ.取少量黑色固体于试管中,加入足量①　　　　,振荡  　黑色固体部分溶解 　黑色固体中Ag2O 　ⅱ.取少量黑色固体于试管中,加入足量稀硝酸,振荡 ②__________________ ____________________ _________________ 　黑色固体是Ag和Ag2O,则肼具有的性质是碱性和③　　 　  迁移应用 探究N2H4的性质。将制得的N2H4分离提纯后,进行如下实验。 [查阅资料]AgOH不稳定,易分解生成黑色的 Ag2O,Ag2O可溶于氨水。 [提出假设]黑色固体可能是Ag、Ag2O中的一种或两种。 [实验验证]设计如下方案,进行实验。 氨水　 探究典例·提升能力 高考考什么 黑色固体全部溶解,产生无色气体,无色气体迅速变为红棕色　 还原性 探究典例·提升能力 高考考什么 [解析]根据“Ag2O可溶于氨水”和“黑色固体部分溶解”即可知操作1加入试剂是氨水; 根据结论“黑色固体是Ag和Ag2O”可知,加入稀硝酸后的现象是黑色固体全部溶解,产生无色气体NO,无色气体迅速变为红棕色的NO2; 黑色固体中Ag的存在说明肼具有还原性,Ag2O由AgOH分解产生,AgOH的存在说明肼具有碱性。 1. 利用如图所示装置可以进行实验并能达到 实验目的的是 (　 ) D　　　 高考精准练 选项 实验目的 X中试剂 Y中试剂 A 　用MnO2和浓盐酸制取并收集纯净干燥的Cl2 　饱和食盐水 浓硫酸 B 　用Cu与稀硝酸制取并收集纯净干燥的NO 　水 浓硫酸 C 　用FeS固体和稀盐酸制取并收集纯净干燥的H2S 　NaHS饱和溶液 浓硫酸 D 　CaCO3和稀盐酸制取并收集纯净干燥的CO2 　NaHCO3饱和溶液 浓硫酸 23 高考精准练 [解析] MnO2和浓盐酸制取氯气,需要加热,图中缺少加热装置,不能制备氯气,A不符合题意; NO不能利用排空气法收集,因NO与氧气反应,应用排水法收集,B不符合题意; 浓硫酸和硫化氢会发生氧化还原反应,不能用浓硫酸干燥硫化氢气体,C不符合题意; CaCO3和稀盐酸反应生成二氧化碳,碳酸氢钠饱和溶液可除去HCl气体,用浓硫酸干燥后,用向上排空气法收集二氧化碳,D符合题意。 24 2. [2022•全国乙卷] 由实验操作和现象,可得出相应正确结论的是 (　 ) C 高考精准练   实验操作 现象 结论 A 　向NaBr溶液中滴加过量氯水,再加入淀粉KI溶液 　先变橙色,后变蓝色 　氧化性: Cl2>Br2>I2 B 　向蔗糖溶液中滴加稀H2SO4,水浴加热,加入少量新制的氢氧化铜悬浊液 　无砖红色沉淀 　蔗糖未发生水解 C 　石蜡油加强热,将产生的气体通入Br2/CCl4溶液 　溶液红棕色变无色 　气体中含有不饱和烃 D 　加热试管中的聚氯乙烯薄膜碎片 　试管口润湿的蓝色石蕊试纸变红 　氯乙烯加聚是可逆反应 25 高考精准练 [解析]向NaBr溶液中滴加过量氯水,溴离子被氧化为溴单质,但氯水过量,再加入淀粉KI溶液,过量的氯水可以将碘离子氧化为碘单质,无法证明溴单质的氧化性强于碘单质,A错误; 向蔗糖溶液中滴加稀硫酸,水浴加热后,应加入氢氧化钠溶液使体系呈碱性,若不加氢氧化钠溶液,未反应的稀硫酸会和新制氢氧化铜反应,则不会产生砖红色沉淀,不能说明蔗糖没有发生水解,B错误; 石蜡油加强热,产生的气体能使溴的四氯化碳溶液褪色,说明气体中含有不饱和烃,与溴发生加成反应使溴的四氯化碳溶液褪色,C正确; 聚氯乙烯加强热产生能使湿润蓝色石蕊试纸变红的气体,说明产生了氯化氢,D错误。 26 3. (不定选)[2022•湖南卷] 为探究FeCl3的性质,进行了如下实验(FeCl3和Na2SO3溶液浓度均为0.1 mol·L-1)。依据实验现象,结论不合理的是 ( 　 ) A.实验①说明加热促进Fe3+水解反应 B.实验②说明Fe3+既发生了水解反应, 又发生了还原反应 C.实验③说明Fe3+发生了水解反应,但 没有发生还原反应 D.整个实验说明S对Fe3+的水解 反应无影响,但对还原反应有影响 高考精准练 CD 实验 操作与现象 ① 　在5 mL水中滴加2滴FeCl3溶液,呈棕黄色;煮沸,溶液变红褐色 ② 　在5 mL FeCl3溶液中滴加2滴Na2SO3溶液,变红褐色;再滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀 ③ 　在5 mL Na2SO3溶液中滴加2滴FeCl3溶液,变红褐色;将上述混合液分成两份,一份滴加K3[Fe(CN)6]溶液,无蓝色沉淀生成;另一份煮 沸,产生红褐色沉淀 27 高考精准练 [解析] Fe3+水解使溶液显酸性,S水解 使溶液显碱性,两者之间存在相互促进的 水解反应,同时Fe3+具有氧化性,S具有 还原性,两者还会发生氧化还原反应,在 同一反应体系中,Fe3+的水解反应与还原 反应共存并相互竞争。 Fe3+的水解反应为吸热反应,加热煮沸可 促进水解平衡正向移动,使水解程度加大, 生成较多的氢氧化铁胶体,从而使溶液显红褐色,A正确; 在5 mL FeCl3溶液中滴加2滴同浓度的Na2SO3溶液,根据现象和分析可知,Fe3+既发生了水解反应生成红褐色的氢氧化铁,又被S还原得到Fe2+,加入铁氰化钾溶液后,出现特征蓝色沉淀,B正确; 实验 操作与现象 ① 　在5 mL水中滴加2滴FeCl3溶液,呈棕黄色;煮沸,溶液变红褐色 ② 　在5 mL FeCl3溶液中滴加2滴Na2SO3溶液,变红褐色;再滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀 ③ 　在5 mL Na2SO3溶液中滴加2滴FeCl3溶液,变红褐色;将上述混合液分成两份,一份滴加K3[Fe(CN)6]溶液,无蓝色沉淀生成;另一份煮 沸,产生红褐色沉淀 28 高考精准练 实验③中在5 mL Na2SO3溶液中滴加2滴同 浓度FeCl3溶液,根据现象和分析可知,仍 发生Fe3+的水解反应,而加入的FeCl3溶液 只有2滴,所以Na2SO3过量,可能与加入的 铁氰化钾发生氧化还原反应:S+ 2[Fe(CN)6]3-+H2O =2[Fe(CN)6]4-+S+ 2H+,无法检测溶液中是否有Fe2+,则无法 说明Fe3+没有发生还原反应, C错误; S水解使溶液显碱性,可促进Fe3+的水解反应,D错误。 实验 操作与现象 ① 　在5 mL水中滴加2滴FeCl3溶液,呈棕黄色;煮沸,溶液变红褐色 ② 　在5 mL FeCl3溶液中滴加2滴Na2SO3溶液,变红褐色;再滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀 ③ 　在5 mL Na2SO3溶液中滴加2滴FeCl3溶液,变红褐色;将上述混合液分成两份,一份滴加K3[Fe(CN)6]溶液,无蓝色沉淀生成;另一份煮 沸,产生红褐色沉淀 29 4. 探究银镜实验后溶解Ag的实验方案,如下表所示。 高考精准练 实验方案 实验现象 试剂 　实验①:稀硝酸 　银逐渐溶解,试管口有浅红棕色气体生成 　实验②:Fe(NO3)3溶液(pH=2) 　银镜慢慢消失,溶液澄清 　实验③:FeCl3溶液(pH=2) 　银镜快速溶解,反应后溶液中有明显灰色沉淀 　实验④:HI溶液 　银镜溶解,有黄色沉淀产生,且有气泡产生 30 已知:Fe3+的氧化性与Ag+接近。下列有关叙述正确的是 (　 ) A.实验①发生反应的离子方程式为Ag+2H++N =Ag++NO2↑+H2O B.对比分析实验②和③表明:Cl-具有催化作用 C.实验④发生反应的类型为置换反应,说明氧化性:Ag+>H+ D.综合上述实验说明溶解银的关键在于试剂的氧化性和能否生成银盐沉淀 高考精准练 D [解析]稀硝酸与Ag反应的产物应为NO,在瓶口遇O2产生NO2,A错误; 分析实验②和③,可知③中产生沉淀AgCl,能够加速Ag的溶解,但并不能证明Cl-具有催化作用,B错误; 该反应的发生主要是因为生成了溶解度较低的AgI,促进反应正向进行,致使Ag溶解,但不能说明氧化性Ag+>H+,C错误 ;该探究实验说明溶解银的关键在于试剂的氧化性和能否生成银盐沉淀,D正确。 31 $$