内容正文:
第38讲 实验方案的设计与评价
(考试时间:60分钟 试卷满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。)
1.小龙利用氢气来还原氧化铜(如图所示),下列关于实验说法正确的是( )
A.此装置缺少尾气处理措施
B.右端管口处出现少量水珠
C.装置中的红色固体变黑色
D.先点燃酒精灯再挤压滴管
2.下列实验方案能达到实验目的的是( )
选项
实验目的
实验方案
A
检验氢气的纯度
试管口向上,靠近火焰,是否发出爆鸣声
B
鉴别硫酸铜、氢氧化钠、盐酸三种溶液
观察,用组内物质相互反应可鉴别
C
除去二氧化碳中混有的氯化氢气体
通入足量的氢氧化钠溶液中
D
配制50g质量分数为16%的氯化钠溶液
称8g氯化钠放入烧杯,加50mL水搅拌
A.A B.B C.C D.D
3.(2025·浙江湖州·一模)实验是科学探究的重要手段,下列实验设计不能达到实验目的的是( )
实验
A
B
C
D
目的
探究二氧化碳与空气的密度关系
鉴别NaOH溶液和盐酸
配制6%的NaCl溶液
探究燃烧的条件之一是温度达到该可燃物的着火点
操作
现象
下面的蜡烛先熄灭
①变红,②不变色
固体全部溶解
火柴头比火柴梗先燃烧
A.A B.B C.C D.D
4.(2025·浙江·二模)要证明铁钉生锈的过程中有水参加反应,则必须完成的图示实验是( )
A.甲、乙
B.甲、丙
C.乙、丙
D.甲、乙、丙
5.(2025·浙江温州·三模)下列实验方案能达到目的的是( )
A.测定空气中氧气的体积分数
B.验证质量守恒定律
C.证明 能与水反应生成碳酸
D.探究温度对液体蒸发快慢的影响
A.A B.B C.C D.D
6.质量守恒定律是自然界基本的规律之一。用如图所示装置验证质量守恒定律,下列说法正确的是( )
A.实验所用白磷需足量
B.灼热的玻璃管点燃白磷后需立即塞紧瓶塞
C.反应结束后立即放在天平上重新称量
D.只将白磷换成硫也可验证质量守恒定律
7.【提供中和反应pH变化曲线图,分析醋酸浓度、用量与pH的关系,考查图像信息解读与推理】(2025·浙江宁波·一模)扬扬同学发现染布前可以用盐酸洗去布料表面部分碱性物质(如),染色后用的醋酸溶液与等浓度等质量的溶液反应,变化如图。下列选项正确的是( )
A.可来源于
B.扬扬用盐酸清洗布料后不用水冲洗,因为盐酸没有腐蚀性
C.如图所示,醋酸浓度越高所需醋酸溶液体积越大
D.由图像可知,随着不同浓度的醋酸溶液用量的增加,趋近于4.0
8.(2025·浙江温州·一模)小明用酒精做了如图所示的三个探究液体蒸发快慢的影响因素的实验,不属于图中实验探究的因素是( )
A.液体种类
B.液体温度大小
C.液体表面积大小
D.液体表面空气流动程度
9.(2025·浙江衢州·一模)为了控制稀盐酸和氢氧化钠溶液恰好完全反应,最佳的操作是( )
A.
B.
C.
D.
10.【在“测定空气中氧气含量”实验中,创新使用“瓶内预先有水”的装置,考查特殊情境下的体积比计算与分析】(2025·浙江杭州·一模)利用白磷燃烧测定空气中氧气体积分数,实验装置如图(集气瓶内装入适量的水,体积为a,集气瓶总容积为c)实验步骤如下:
①加热玻璃棒引燃白磷;②白磷熄灭后冷却至室温,测得瓶内水的体积为b。
下列分析错误的是( )
A.白磷不可替换为木炭或硫粉
B.氧气与空气体积比为(b-a):(c-a)
C.装置未使用止水夹会影响实验结果
D.实验过程中瓶内液面先下降后上升再稳定
二、填空题(本题共3题,每空3分,共21分)
11.(2025·浙江温州·三模)为了证明NaOH溶液与稀盐酸会发生化学反应,小乐设计并进行了如图所示的实验。
(1)小乐向③中滴入无色酚酞试液后,①若观察到_________,可得出NaOH溶液与稀盐酸发生了化学反应的结论。②盐酸与NaOH溶液反应的实质是: 。
(2)小乐向④中滴入溶液后,观察到有白色沉淀生成,判断此现象能否成为“NaOH溶液与稀盐酸发生了化学反应”的证据,并说明理由: 。
(3)完成实验后,小乐进一步思考后认为,如果将②中的溶液蒸发结晶,再将得到的晶体溶于水,若在室温下测得该溶液的pH_________7(选填“>”“<”或“=”),则证明有NaCl生成。
12.【以“侯德榜制碱”工业纯碱样品检验为情境,设计检验NaCl和测定纯度的完整探究流程】(2024·浙江台州·三模)侯德榜是我国制碱工业的先驱,为纯碱和氮肥工业的发展作出了杰出贡献。工业纯碱中可能混有少量,同学们对工业纯碱样品展开探究。
探究一:确定纯碱样品中是否含有
(1)取样品加水溶解,先加入过量稀硝酸至反应完全,再滴加适量溶液,有________产生,则说明样品中有。
探究二:测定纯碱样品中的质量分数
【方案1】(2)如图甲所示,取样品于锥形瓶中,加入足量稀盐酸,反应结束后,干燥管增重,请分析评价此测定方案优劣:
。
【方案2】将样品溶解,加入过量溶液,搅拌至反应完全。过滤、洗涤、干燥,称量沉淀的质量,计算的质量分数。
【拓展】(3)为提纯含少量的纯碱样品,已知和的溶解度曲线如图乙所示。建议将纯碱浓溶液从40℃冷却至10℃,理由是
。
三、探究题(本题共2题,每空3分,共21分)
13.【通过对比甲、乙两套测定方案,分析误差原因并提出改进措施,考查实验方案的评估与优化能力】(2024·浙江宁波·一模)某食盐样品中混有碳酸钠,为测定该食盐样品的纯度,科学兴趣小组的同学展开了讨论与探究。
实验思路:利用与稀反应产生,通过质量的测定,确定样品中碳酸钠的质量,从而计算样品纯度。
实验方案:小科同学根据以上实验思路,设计了如图甲(固定装置省略)的实验方案。
交流讨论:若用图甲方案进行测定,以下______(填序号)等因素会导致难以避免的实验误差。
①加入的稀硫酸量不足
②装置内空气中的没有排出
③反应产生的未被完全吸收
④干燥管与空气直接相通
方案改进:将图甲方案变为图乙方案(固定装置省略)。在装置B内加入稀硫酸前,需打开弹簧夹a、b,关闭弹簧夹c;停止反应后,对弹簧夹的控制方法是 。
实验分析:若撤去图乙的C装置,则测得的食盐样品纯度将______。
14.(2026·浙江·一模)以下是以食品包装袋干燥剂为主题而开展的微项目化学习。
【认识干燥剂】
(1)生活中常见的干燥剂有生石灰、浓硫酸、氢氧化钠……从食品安全角度考虑,食品包装袋内的干燥剂最有可能是 。
(2)【探秘干燥剂】
小科同学对一包久置的生石灰干燥剂成分(如图)进行如下探究:
查阅资料:
①生石灰会吸收空气中的水分,生成氢氧化钙,氢氧化钙在500℃以上会分解为氧化钙和水。
②氢氧化钙与空气中的二氧化碳反应能生成碳酸钙,碳酸钙在900℃左右分解为二氧化碳和氧化钙。
为检验样品中是否存在氢氧化钙,小科设计了如下实验:用天平称量少量干燥剂质量为m1在700℃条件下,加热一段时间后,测其质量为m2。若样品中含氢氧化钙,则m1______m2(填“>”、“<”或“=”)。
(3)为检验样品中是否存在碳酸钙,取样品于试管中,加水后发现试管底部有固体剩余。小科认为样品中一定含有碳酸钙,小丽认为小科的结论不正确,理由是 。
(4)【项目评价】
物质的检验有不同的方案,不同方案中所用试剂的量会影响检验的结果。为此他们设计了如下评价量表。
评价等级
优秀
合格
待改进
指标
有明显的实验现象,可用感觉器官直接判断
现象不是很明显,但可借助仪器判断
借助仪器也不能判断
在检验样品中是否存在氧化钙时,小科设计的方案是取适量样品于试管中,加入少量水振荡,观察现象。这一方案的评价等级是 ________ 。
四、解答题(本题共2题,每空3分,共18分)
15.(2023·浙江·一模)小金通过实验研究碳和氧化铜的反应,其操作步骤及观察到的现象如下:
步骤1:连接装置并检查装置气密性。
步骤2:取1克炭粉和10克氧化铜,混合均匀,加入到试管中,塞上带有导管的橡胶塞。
步骤3:按图所示固定好试管,连接好装置,用酒精喷灯加热混合固体,加热一段时间后观察到有明显现象产生时结束实验,并记录实验现象。
(1)步骤3中,加热一段时间后能观察到的实验现象是 。
(2)实验结束后,小金先将导管从液体中移出,再熄灭酒精喷灯,其原因是
。
(3)小金所设计的这个实验要不要进行尾气处理?说说你的理由。
。
16.【通过沉淀质量与NaOH溶液用量的关系图,进行多步反应的综合计算,以求铝镁元素质量比】(2023·浙江绍兴·模拟预测)易拉罐的主要成分是铝镁合金(已知其他杂质不溶于酸也不与稀硫酸反应),为了测定易拉罐铝镁合金中两种元素的质量比,小科开展了如图甲的实验,实验中生成沉淀的质量与滴入氢氧化钠溶液的质量的关系如图乙所示。资料:氢氧化铝是一种白色沉淀,可与氢氧化钠反应:Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O,氢氧化镁不与氢氧化钠反应。
(1)从图可知,当滴入氢氧化钠溶液_________克时,溶液乙中有且只有一种溶质_________(填化学式)。
(2)根据实验数据,该易拉罐中铝元素和镁元素的质量比为_________(用mA和mB表示)
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第38讲 实验方案的设计与评价
(考试时间:60分钟 试卷满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。)
1.小龙利用氢气来还原氧化铜(如图所示),下列关于实验说法正确的是( )
A.此装置缺少尾气处理措施
B.右端管口处出现少量水珠
C.装置中的红色固体变黑色
D.先点燃酒精灯再挤压滴管
【答案】B
【详解】A、锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气,氢气具有还原性,能与氧化铜在加热条件下反应生成铜和水,没有污染空气的气体生成,无需设计尾气处理措施,故选项说法错误;
B、氢气具有还原性,能与氧化铜在加热条件下反应生成铜和水,右端管口处出现少量水珠,故选项说法正确;
C、氢气具有还原性,能与氧化铜在加热条件下反应生成铜和水,装置中的黑色固体变红色,故选项说法错误;
D、先挤压滴管,产生的氢气将装置中的空气排尽,再点燃酒精灯,以防止加热时发生爆炸,故选项说法错误。
故选B
2.下列实验方案能达到实验目的的是( )
选项
实验目的
实验方案
A
检验氢气的纯度
试管口向上,靠近火焰,是否发出爆鸣声
B
鉴别硫酸铜、氢氧化钠、盐酸三种溶液
观察,用组内物质相互反应可鉴别
C
除去二氧化碳中混有的氯化氢气体
通入足量的氢氧化钠溶液中
D
配制50g质量分数为16%的氯化钠溶液
称8g氯化钠放入烧杯,加50mL水搅拌
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【详解】A、检验氢气纯度时,由于氢气密度比空气小,为防止氢气逸出,试管口应向下,用拇指堵住试管口,靠近火焰,移开拇指点火,听是否发出爆鸣声。若试管口向上,氢气会逸出,无法准确检验氢气纯度,选项实验方案不能达到目的,不符合题意;
B、硫酸铜溶液显蓝色,可首先鉴别出来。然后将硫酸铜溶液分别滴加到氢氧化钠溶液和盐酸中,硫酸铜与氢氧化钠反应会产生蓝色沉淀,硫酸铜与盐酸不反应,无明显现象,所以用组内物质相互反应可鉴别三种溶液,选项实验方案能达到目的,符合题意;
C、二氧化碳和氯化氢气体都能与氢氧化钠溶液反应,通入足量氢氧化钠溶液中,不但能除去氯化氢气体,也会把二氧化碳除去,不符合除杂原则, 选项实验方案不能达到目的,不符合题意;
D、配制50g质量分数为16%的氯化钠溶液,所需氯化钠的质量为50g×16%=8g,所需水的质量为50g−8g=42g,水的密度为1g/mL,则需要水的体积为42mL,而不是50mL,选项实验方案不能达到目的,不符合题意。
故选B。
3.(2025·浙江湖州·一模)实验是科学探究的重要手段,下列实验设计不能达到实验目的的是( )
实验
A
B
C
D
目的
探究二氧化碳与空气的密度关系
鉴别NaOH溶液和盐酸
配制6%的NaCl溶液
探究燃烧的条件之一是温度达到该可燃物的着火点
操作
现象
下面的蜡烛先熄灭
①变红,②不变色
固体全部溶解
火柴头比火柴梗先燃烧
A.A B.B C.C D.D
【答案】C
【详解】A、将二氧化碳倒入放有高低不同的燃着的蜡烛的烧杯中,下面的蜡烛先熄灭,说明二氧化碳的密度比空气大,选项正确;
B、试管①中的氢氧化钠溶液呈碱性,能够使酚酞变红,试管②中的盐酸呈酸性,不能使酚酞变红,向两支试管中加入酚酞溶液,①变红,②不变色,能够鉴别氢氧化钠溶液和盐酸,选项正确;
C、3g氯化钠放入50mL(合50g)水中,所得溶液中溶质质量分数为,不是6%,选项错误;
D、加热同一铜片上的火柴头和火柴梗,火柴头比火柴梗先燃烧,说明温度先达到火柴头的着火点,即燃烧的条件之一是温度达到该可燃物的着火点,选项正确;
故选C。
4.(2025·浙江·二模)要证明铁钉生锈的过程中有水参加反应,则必须完成的图示实验是( )
A.甲、乙
B.甲、丙
C.乙、丙
D.甲、乙、丙
【答案】B
【详解】甲实验中铁钉同时与水和氧气接触,铁生锈;乙实验中铁钉只与水接触,铁不生锈;丙实验中铁钉只与干燥的氧气接触,铁不生锈;
要证明铁钉生锈过程中有水参加反应,需设置对比实验,一组铁钉生锈,另一组在其他条件相同但无水的情况下不生锈;甲实验中铁钉生锈,丙实验中铁钉因无水不生锈,通过对比甲、丙实验,可说明有水参与铁钉才会生锈。
故选B。
5.(2025·浙江温州·三模)下列实验方案能达到目的的是( )
A.测定空气中氧气的体积分数
B.验证质量守恒定律
C.证明 能与水反应生成碳酸
D.探究温度对液体蒸发快慢的影响
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【详解】A、木炭在空气中燃烧生成二氧化碳气体,虽除去了氧气,但增加了新的气体,没有形成压强差,不能用来测定空气中氧气含量,故选项实验方案不能达到目的,故A不符合题意;
B、稀盐酸和碳酸钠反应生成二氧化碳气体,反应过程中二氧化碳气体逸出,烧杯中的物质质量减少,导致天平不平衡,不能直接用于验证质量守恒定律,故选项实验方案不能达到目的,故B不符合题意;
C、二氧化碳能溶于水,也能使软塑料瓶变瘪,会干扰实验,不能证明CO2能与水反应生成碳酸,故选项实验方案不能达到目的,故C不符合题意;
D、图中实验,除了温度不同外,其它条件均相同,可探究温度对液体蒸发快慢的影响,故选项实验方案能达到目的,故D符合题意。
故选D。
6.质量守恒定律是自然界基本的规律之一。用如图所示装置验证质量守恒定律,下列说法正确的是( )
A.实验所用白磷需足量
B.灼热的玻璃管点燃白磷后需立即塞紧瓶塞
C.反应结束后立即放在天平上重新称量
D.只将白磷换成硫也可验证质量守恒定律
【答案】B
【分析】化学反应遵循质量守恒定律,即参加反应的物质的质量之和,等于反应后生成的物质的质量之和,是因为化学反应前后,元素的种类不变,原子的种类、总个数不变。
【详解】A、白磷可以不足量,是因为要验证质量守恒定律,需要是化学反应,并且装置不漏气即可,错误;
B、灼热的玻璃管点燃白磷后需立即塞紧瓶塞,以防止气体受热膨胀逸出,导致实验结果不准确或失败,正确;
C、反应结束后,冷却至室温,再放在天平上重新称量,以防止气球受到的浮力影响实验结果,错误;
D、硫燃烧生成二氧化硫,二氧化硫充满气球,空气对气球产生的浮力影响实验结果,错误。
故选B。
7.【提供中和反应pH变化曲线图,分析醋酸浓度、用量与pH的关系,考查图像信息解读与推理】(2025·浙江宁波·一模)扬扬同学发现染布前可以用盐酸洗去布料表面部分碱性物质(如),染色后用的醋酸溶液与等浓度等质量的溶液反应,变化如图。下列选项正确的是( )
A.可来源于
B.扬扬用盐酸清洗布料后不用水冲洗,因为盐酸没有腐蚀性
C.如图所示,醋酸浓度越高所需醋酸溶液体积越大
D.由图像可知,随着不同浓度的醋酸溶液用量的增加,趋近于4.0
【答案】D
【详解】A.该方程式未配平,氢氧化钾前面化学计量数应为2,故A错误;
B.盐酸具有一定的腐蚀性,故B错误;
C.如图所示,醋酸浓度越高所需醋酸溶液体积越小,故C错误;
D.由图像可知,随着不同浓度的醋酸溶液用量的增加,pH值趋近于4.0,故D正确。
故选D。
8.(2025·浙江温州·一模)小明用酒精做了如图所示的三个探究液体蒸发快慢的影响因素的实验,不属于图中实验探究的因素是( )
A.液体种类
B.液体温度大小
C.液体表面积大小
D.液体表面空气流动程度
【答案】A
【详解】A. 由于图中液体的种类只有酒精,因此不能探究液体种类与蒸发快慢之间的关系,故A符合题意;
B. 图中有酒精灯,即中间的两组实验,因此可以探究液体温度大小蒸发快慢之间的关系,故B不符合题意;
C. 图中左侧两组实验中液体的表面积不同,因此可以探究液体表面积大小与蒸发快慢之间的关系,故C不符合题意;
D.图中右侧两组实验中,液体表面的空气流速不同,因此可以探究液体表面空气流动程度与蒸发快慢之间的关系,故D不符合题意。
故选A。
9.(2025·浙江衢州·一模)为了控制稀盐酸和氢氧化钠溶液恰好完全反应,最佳的操作是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【详解】A.将稀盐酸倒入氢氧化钠溶液中,氢氧化钠和稀盐酸反应生成氯化钠和水,该反应无明显现象,不能控制稀盐酸和氢氧化钠溶液恰好完全反应,故A不符合题意;
B.将稀盐酸滴加人氢氧化钠溶液中,氢氧化钠和稀盐酸反应生成氯化钠和水,该反应无明显现象,不能控制稀盐酸和氢氧化钠溶液恰好完全反应,故B不符合题意;
C.氢氧化钠溶液显碱性,能使酚酞溶液变红色,将稀盐酸倒入滴有酚酞的氢氧化钠溶液中,容易使酸过量,不能控制稀盐酸和氢氧化钠溶液恰好完全反应,故C不符合题意;
D.氢氧化钠溶液显碱性,能使酚酞溶液变红色,用胶头滴管慢慢滴入稀盐酸,并不断搅拌溶液,直至溶液颜色恰好变为无色为止,此时酸碱恰好完全反应,故D符合题意;
故选D。
10.【在“测定空气中氧气含量”实验中,创新使用“瓶内预先有水”的装置,考查特殊情境下的体积比计算与分析】(2025·浙江杭州·一模)利用白磷燃烧测定空气中氧气体积分数,实验装置如图(集气瓶内装入适量的水,体积为a,集气瓶总容积为c)实验步骤如下:
①加热玻璃棒引燃白磷;②白磷熄灭后冷却至室温,测得瓶内水的体积为b。
下列分析错误的是( )
A.白磷不可替换为木炭或硫粉
B.氧气与空气体积比为(b-a):(c-a)
C.装置未使用止水夹会影响实验结果
D.实验过程中瓶内液面先下降后上升再稳定
【答案】C
【详解】A、木炭或硫粉燃烧生成二氧化碳或二氧化硫气体,装置中的压强几乎不变,则不能测定空气中氧气的含量,该选项说法正确;
B、集气瓶中液面上升的体积为消耗的氧气的体积,因为集气瓶内空气体积为 c−a ,消耗的氧气体积等于反应后增加的水的体积 b − a ,则该实验测得氧气与空气的体积比为(b-a):(c-a),该选项说法正确;
C、由于集气瓶中的导管伸入水下,形成液封,则该装置没有用止水来,也不会影响实验结果,该选项说法不正确。
D、白磷燃烧放热,装置中的温度升高,压强增大,则集气瓶中的水会进入烧杯中,液面下降,但红磷燃烧消耗氧气,装置中的气体会减小,烧杯中的水会进入集气瓶中,液面又会上升,该选项说法正确;
故选C。
二、填空题(本题共3题,每空3分,共21分)
11.(2025·浙江温州·三模)为了证明NaOH溶液与稀盐酸会发生化学反应,小乐设计并进行了如图所示的实验。
(1)小乐向③中滴入无色酚酞试液后,①若观察到_________,可得出NaOH溶液与稀盐酸发生了化学反应的结论。②盐酸与NaOH溶液反应的实质是: 。
(2)小乐向④中滴入溶液后,观察到有白色沉淀生成,判断此现象能否成为“NaOH溶液与稀盐酸发生了化学反应”的证据,并说明理由: 。
(3)完成实验后,小乐进一步思考后认为,如果将②中的溶液蒸发结晶,再将得到的晶体溶于水,若在室温下测得该溶液的pH_________7(选填“>”“<”或“=”),则证明有NaCl生成。
【答案】(1) 不变色 氢离子结合氢氧根离子生成水分子/H++OH-=H2O
(2)不能,稀盐酸和氯化钠都能与硝酸银反应生成白色沉淀
(3)=
【详解】(1)氢氧化钠和盐酸反应生成氯化钠和水,小乐向③中滴入无色酚酞试液后,①若观察到无色酚酞试液不变色,说明氢氧化钠已被消耗,从而证明NaOH溶液与稀盐酸发生了化学反应的结论;盐酸与NaOH溶液反应的实质是氢离子结合氢氧根离子生成水分子(或H++OH-=H2O);
(2)小乐向④中滴入AgNO3溶液后,观察到有白色沉淀生成,此现象不能成为“NaOH溶液与稀盐酸发生了化学反应”的证据,因为稀盐酸和氯化钠都能与硝酸银反应生成白色沉淀;
(3)盐酸显酸性,pH <7,NaOH显碱性,pH >7,NaCl显中性,pH=7,如果将②中的溶液蒸发结晶,再将得到的晶体溶于水,若在室温下测得该溶液的pH =7,说明溶液显中性,则证明有NaCl生成。
12.【以“侯德榜制碱”工业纯碱样品检验为情境,设计检验NaCl和测定纯度的完整探究流程】(2024·浙江台州·三模)侯德榜是我国制碱工业的先驱,为纯碱和氮肥工业的发展作出了杰出贡献。工业纯碱中可能混有少量,同学们对工业纯碱样品展开探究。
探究一:确定纯碱样品中是否含有
(1)取样品加水溶解,先加入过量稀硝酸至反应完全,再滴加适量溶液,有________产生,则说明样品中有。
探究二:测定纯碱样品中的质量分数
【方案1】(2)如图甲所示,取样品于锥形瓶中,加入足量稀盐酸,反应结束后,干燥管增重,请分析评价此测定方案优劣:
。
【方案2】将样品溶解,加入过量溶液,搅拌至反应完全。过滤、洗涤、干燥,称量沉淀的质量,计算的质量分数。
【拓展】(3)为提纯含少量的纯碱样品,已知和的溶解度曲线如图乙所示。建议将纯碱浓溶液从40℃冷却至10℃,理由是
。
【答案】 白色沉淀 根据此方案测定的的质量分数结果大于100%,可能中混有溢出的氯化氢和水蒸气,同时被氢氧化钠吸收,会使的质量分数偏大 的溶解度受温度影响大,在40℃到10℃内变化最大,而的溶解度受温度影响较小,在40℃到10℃内变化较小
【详解】(1)氯化钠能够与硝酸银反应生成氯化银沉淀和硝酸钠,样品中含有氯化钠,取样品加水溶解,先加入过量稀硝酸至反应完全,再滴加适量硝酸银溶液,观察到有白色沉淀产生,故填白色沉淀。
(2)氢氧化钠能够与二氧化碳反应生成碳酸钠和水,反应后干燥管增重3g,既反应生成二氧化碳的质量为3g,碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,反应的化学方程式为:Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑,反应中,碳酸钠与二氧化碳的质量比为106:44,反应生成二氧化碳的质量为3g,则反应的碳酸钠的质量约为7.2g,即大于样品的质量,根据此方案测定的碳酸钠的质量分数结果大于100%,可能二氧化碳中混有逸出的氯化氢和水蒸气,同时被氢氧化钠吸收,会使碳酸钠的质量分数偏大。
(3)由图可知,碳酸钠的溶解度受温度影响大,在40℃到10℃内变化最大,而氯化钠的溶解度受温度影响较小,在40℃到10℃内变化较小,所以为提纯含少量氯化钠的纯碱样品,建议将纯碱浓溶液从40℃冷却至10℃,故填碳酸钠的溶解度受温度影响大,在40℃到10℃内变化最大,而氯化钠的溶解度受温度影响较小,在40℃到10℃内变化较小。
三、探究题(本题共2题,每空3分,共21分)
13.【通过对比甲、乙两套测定方案,分析误差原因并提出改进措施,考查实验方案的评估与优化能力】(2024·浙江宁波·一模)某食盐样品中混有碳酸钠,为测定该食盐样品的纯度,科学兴趣小组的同学展开了讨论与探究。
实验思路:利用与稀反应产生,通过质量的测定,确定样品中碳酸钠的质量,从而计算样品纯度。
实验方案:小科同学根据以上实验思路,设计了如图甲(固定装置省略)的实验方案。
交流讨论:若用图甲方案进行测定,以下______(填序号)等因素会导致难以避免的实验误差。
①加入的稀硫酸量不足
②装置内空气中的没有排出
③反应产生的未被完全吸收
④干燥管与空气直接相通
方案改进:将图甲方案变为图乙方案(固定装置省略)。在装置B内加入稀硫酸前,需打开弹簧夹a、b,关闭弹簧夹c;停止反应后,对弹簧夹的控制方法是 。
实验分析:若撤去图乙的C装置,则测得的食盐样品纯度将______。
【答案】 ②③④ 关闭b、打开a、c 偏低
【详解】交流讨论:甲装置存在明显的缺陷是②装置内空气中的CO2没有排出,影响实验结果,③反应产生的CO2未被完全吸收,影响实验结果,④干燥管与空气直接相通,会吸收空气中的二氧化碳,影响实验结果,故选:②③④;
方案改进:反应停止后,通空气的作用是把产生的二氧化碳全部排出并吸收,则停止反应后,对弹簧夹的控制方法是关闭b、打开a、c;
实验分析:反应生成的气体在逸出的过程中要带出一部分水蒸气,若撤去图乙的C装置,会使D装置中吸收的物质偏大,这样计算出的碳酸钠的质量也就偏大,从而使测量出的食盐样品的纯度偏低。
14.(2026·浙江·一模)以下是以食品包装袋干燥剂为主题而开展的微项目化学习。
【认识干燥剂】
(1)生活中常见的干燥剂有生石灰、浓硫酸、氢氧化钠……从食品安全角度考虑,食品包装袋内的干燥剂最有可能是 。
(2)【探秘干燥剂】
小科同学对一包久置的生石灰干燥剂成分(如图)进行如下探究:
查阅资料:
①生石灰会吸收空气中的水分,生成氢氧化钙,氢氧化钙在500℃以上会分解为氧化钙和水。
②氢氧化钙与空气中的二氧化碳反应能生成碳酸钙,碳酸钙在900℃左右分解为二氧化碳和氧化钙。
为检验样品中是否存在氢氧化钙,小科设计了如下实验:用天平称量少量干燥剂质量为m1在700℃条件下,加热一段时间后,测其质量为m2。若样品中含氢氧化钙,则m1______m2(填“>”、“<”或“=”)。
(3)为检验样品中是否存在碳酸钙,取样品于试管中,加水后发现试管底部有固体剩余。小科认为样品中一定含有碳酸钙,小丽认为小科的结论不正确,理由是 。
(4)【项目评价】
物质的检验有不同的方案,不同方案中所用试剂的量会影响检验的结果。为此他们设计了如下评价量表。
评价等级
优秀
合格
待改进
指标
有明显的实验现象,可用感觉器官直接判断
现象不是很明显,但可借助仪器判断
借助仪器也不能判断
在检验样品中是否存在氧化钙时,小科设计的方案是取适量样品于试管中,加入少量水振荡,观察现象。这一方案的评价等级是 ________ 。
【答案】(1)生石灰
(2)>
(3)氢氧化钙微溶于水,白色沉淀可能是氢氧化钙
(4)优秀
【详解】(1)生活中常见的干燥剂有生石灰、浓硫酸、氢氧化钠……从食品安全角度考虑,食品包装袋内的干燥剂最有可能是生石灰,因为浓硫酸、氢氧化钠虽具有吸水性,但具有强烈的腐蚀性,不能用作食品干燥剂。
(2)为检验样品中是否存在氢氧化钙,小科设计了如下实验:用天平称量少量干燥剂质量为m1在700℃条件下,加热一段时间后,测其质量为m2。因为氢氧化钙在500℃以上会分解为氧化钙和水,若样品中含氢氧化钙,则m1>m2。
(3)为检验样品中是否存在碳酸钙,取样品于试管中,加水后发现试管底部有固体剩余。小科认为样品中一定含有碳酸钙,小丽认为小科的结论不正确,理由是氢氧化钙微溶于水,白色沉淀可能是未溶解的氢氧化钙。
(4)氧化钙溶于水会放出大量的热,则在检验样品中是否存在氧化钙时,小科设计的方案是取适量样品于试管中,加入少量水振荡,会观察到试管外壁发热,有明显的实验现象,可用感觉器官直接判断,故这一方案的评价等级是优秀。
四、解答题(本题共2题,每空3分,共18分)
15.(2023·浙江·一模)小金通过实验研究碳和氧化铜的反应,其操作步骤及观察到的现象如下:
步骤1:连接装置并检查装置气密性。
步骤2:取1克炭粉和10克氧化铜,混合均匀,加入到试管中,塞上带有导管的橡胶塞。
步骤3:按图所示固定好试管,连接好装置,用酒精喷灯加热混合固体,加热一段时间后观察到有明显现象产生时结束实验,并记录实验现象。
(1)步骤3中,加热一段时间后能观察到的实验现象是 。
(2)实验结束后,小金先将导管从液体中移出,再熄灭酒精喷灯,其原因是
。
(3)小金所设计的这个实验要不要进行尾气处理?说说你的理由。
。
【答案】 黑色粉末中出现红色粉末(黑色粉末逐渐变红)导管口产生气泡,澄清石灰水变浑浊 防止系统内温度降低,气压减小,大气压将石灰水压入倾斜试管中,引起试管破裂/防止倒吸,引起试管破裂(合理即可) 需要,碳与氧化铜反应产生二氧化碳,二氧化碳和碳在高温条件会产生一氧化碳,可能逸出到空气中污染环境(合理即可)
【详解】(1)碳和氧化铜反应生成铜和二氧化碳,观察到黑色粉末中出现红色粉末,导管口产生气泡,二氧化碳与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水,观察到澄清石灰水变浑浊,故填黑色粉末中出现红色粉末,导管口产生气泡,澄清石灰水变浑浊。
(2)实验结束后,先将导管从液体中移出,再熄灭酒精喷灯,防止系统内温度降低,气压减小,大气压将石灰水压入倾斜试管中,引起试管骤冷发生破裂,故填系统内温度降低,气压减小,大气压将石灰水压入倾斜试管中,引起试管破裂。
(3)碳与氧化铜反应产生二氧化碳,二氧化碳和碳在高温条件会产生一氧化碳,可能逸出到空气中污染环境,需要进行尾气处理,故填需要,碳与氧化铜反应产生二氧化碳,二氧化碳和碳在高温条件会产生一氧化碳,可能逸出到空气中污染环境。
16.【通过沉淀质量与NaOH溶液用量的关系图,进行多步反应的综合计算,以求铝镁元素质量比】(2023·浙江绍兴·模拟预测)易拉罐的主要成分是铝镁合金(已知其他杂质不溶于酸也不与稀硫酸反应),为了测定易拉罐铝镁合金中两种元素的质量比,小科开展了如图甲的实验,实验中生成沉淀的质量与滴入氢氧化钠溶液的质量的关系如图乙所示。资料:氢氧化铝是一种白色沉淀,可与氢氧化钠反应:Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O,氢氧化镁不与氢氧化钠反应。
(1)从图可知,当滴入氢氧化钠溶液_________克时,溶液乙中有且只有一种溶质_________(填化学式)。
(2)根据实验数据,该易拉罐中铝元素和镁元素的质量比为_________(用mA和mB表示)
【答案】 b Na2SO4
【详解】(1)稀硫酸和镁反应生成硫酸镁和氢气,和铝反应生成硫酸铝和氢气;氢氧化钠和稀硫酸反应生成硫酸钠和水,和硫酸镁反应生成氢氧化镁沉淀和硫酸钠,和硫酸铝反应生成氢氧化铝沉淀和硫酸钠,和氢氧化铝反应生成偏铝酸钠和水。根据图示可知,滴入氢氧化钠溶液a克时,氢氧化钠与恰好硫酸完全反应,溶液中溶质为硫酸镁、硫酸铝和硫酸钠;滴入氢氧化钠溶液b克时,硫酸镁、硫酸铝恰好与氢氧化钠完全反应,溶液中溶质为硫酸钠;滴入氢氧化钠溶液c克时,氢氧化铝与氢氧化钠恰好完全反应,溶液中溶质是NaAlO2、硫酸钠,因此:从图可知,当滴入氢氧化钠溶液b克时,溶液乙中有且只有一种溶质是硫酸钠,化学式为:Na2SO4;
(2)由乙中图示可知,生成氢氧化铝的质量为mA-mB;生成氢氧化镁的质量:mB,根据质量守恒定律可知,氢氧化铝中的铝元素质量、氢氧化镁中镁元素质量分别等于易拉罐中铝元素、镁元素的质量,该易拉罐中铝元素和镁元素的质量比为=。
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