专题九,考点一 化学实验基础知识——突破实验选择题
[考纲要求] 1.了解化学实验常用仪器的主要用途和使用方法。2.掌握化学实验的基本操作,能识别化学品标志,了解实验室一般事故的预防和处理方法。3.掌握常见物质的检验、分离和提纯的方法。掌握溶液的配制方法。4.掌握常见离子的检验。5.了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。6.掌握常见气体的实验室制法(包括所用试剂、反应原理、仪器和收集方法)。7.根据化学实验的目的和要求,能做到:(1)设计实验方案;(2)正确选用实验装置;(3)掌握控制实验条件的方法;(4)预测或描述实验现象、分析或处理实验数据,得出合理结论;(5)评价或改进实验方案。
考点一 化学实验基础知识——突破实验选择题(一)基本仪器与基本操作 1.仪器的识别(1)用作容器或反应器的仪器 ①试管 ②蒸发皿 ③坩埚 ④圆底烧瓶 ⑤平底烧瓶 ⑥烧杯 ⑦蒸馏烧瓶 ⑧锥形瓶 ⑨集气瓶 ⑩广口瓶 ⑪燃烧匙(2)用于分离、提纯和干燥的仪器 ①漏斗 ②分液漏斗 ③球形干燥管
(3)常用计量仪器 ①量筒 ②容量瓶 ③滴定管 ④温度计 ⑤托盘天平(4)其他仪器 ①冷凝管(球形冷凝管或直形冷凝管)②表面皿 ③滴瓶 ④胶头滴管 2.仪器的简单组装(1)物质分离、提纯装置 ①过滤 ②蒸发 ③蒸馏(分馏)④萃取与分液 ⑤洗气 ⑥升华 ⑦减压过滤 思维模型 物质分离、提纯是通过恰当的方法将混合物中各组分分开,得到纯净的物质,各组分都保留下来,且与原来状态相同。具体解题模型如下:
(2)可作为冷凝或冷却的装置(3)气密性检查装置 3.熟记十五大基本操作(1)测定溶液 pH 的操作 将一小块 pH 试纸放在干燥洁净的表面皿上,用洁净干燥的玻璃棒蘸取少量待测液点到 pH 试纸中央,待变色稳定后再和标准比色卡对照,读出对应的 pH。
(2)沉淀剂是否过量的判断方法 ①静置,向上层清液中继续滴加少量沉淀剂,若无沉淀产生,则证明沉淀剂已过量,否则沉淀剂不过量。
②静置,取适量上层清液于另一洁净试管中,向其中加入少量与沉淀剂作用产生沉淀的试剂,若产生沉淀,证明沉淀剂已过量,否则沉淀剂不过量。
(3)洗涤沉淀操作 将蒸馏水沿着玻璃棒注入过滤器中至浸没沉淀,静置,待水自然流下,重复 2~3 次即可。
(4)判断沉淀是否洗净的操作 取最后一次洗涤液,滴加……(试剂),若没有……现象,证明沉淀已经洗净。
(5)容量瓶检漏操作 向容量瓶中加入一定量的水,塞好瓶塞,用食指摁住瓶塞,另一只手托住瓶底,把容量瓶倒立过来,观察瓶塞周围有无水漏出。如果不漏水,将瓶正立并将瓶塞旋转 180°后塞紧,把容量瓶倒立过来,再检查是否漏水。如果仍不漏水,即可使用。
(6)检查滴定管是否漏水操作 ①酸式滴定管:关闭活塞,向滴定管中加入适量水,用滴定管夹将滴定管固定在铁架台上,观察是否漏水,若 2 分钟内不漏水,将活塞旋转 180°,重复上述操作。如果仍不漏水,即可使用。
②碱式滴定管:向滴定管中加入适量水,用滴定管夹将滴定管固定在铁架台上,观察是否漏水,若 2 分钟内不漏水,轻轻挤压玻璃球,放出少量液体,再次观察滴定管是否漏水。如果仍不漏水,即可使用。
(7)滴定管赶气泡的操作 ①酸式滴定管:右手将滴定管倾斜 30°左右,左手迅速打开活塞使溶液冲出,从而使溶液充满尖嘴。
②碱式滴定管:将胶管弯曲使玻璃尖嘴向上倾斜,用两指捏住胶管,轻轻挤压玻璃珠,使溶液从尖嘴流出,即可赶出碱式滴定管中的气泡。
(8)装置气密性检查 ①简易装置:将导气管一端放入水中(液封气体),用手捂热试管,观察现象。若导管口有气泡冒出,冷却到室温后,导管口有一段水柱,表明装置气密性良好。
②有长颈漏斗的装置(如下图):用止水夹关闭烧瓶右侧的导气管,向长颈漏斗中加入适量水,长颈漏斗中会形成一段液柱,停止加水,过一段时间后,若漏斗中的液柱高度不变化,则装置气密性良好。
[答题模板] 形成密闭体系―→操作―→描述现象―→得出结论
(9)气体验满和检验操作 ①氧气验满:将带火星的木条平放在集气瓶口,若木条复燃,则说明收集的氧气已满。
②可燃性气体(如氢气)的验纯方法:用排水法收集一小试管的气体,用大拇指堵住管口移近火焰,放开手指,若听到尖锐的爆鸣声,则气体不纯;若听到轻微的“噗”的一声,则说明气体纯净。
③二氧化碳验满:将燃着的木条平放在集气瓶口,若火焰熄灭,则气体已收集满。
④氨气验满:将湿润的红色石蕊试纸放在集气瓶口,若试纸变蓝,则说明气体已收集满。
⑤氯气验满:将湿润的淀粉碘化钾试纸放在集气瓶口,若试纸变蓝,则说明气体已收集满。
(10)焰色反应的操作 先将铂丝蘸取盐酸在酒精灯外焰上灼烧,反复几次,直到与酒精灯火焰颜色接近为止。然后用铂丝蘸取少量待测液,放在酒精灯外焰上灼烧,观察火焰颜色,若呈黄色,则说明溶液中含 Na+ ;若透过蓝色钴玻璃观察到火焰呈紫色,则说明溶液中含 K +。
(11)萃取分液操作 关闭分液漏斗活塞,将混合液倒入分液漏斗中,塞上塞子,用右手心顶住塞子,左手握住活塞部分,将分液漏斗倒置,充分振荡、静置、分层,在漏斗下面放一个小烧杯,先打开上口塞子再打开分液漏斗活塞,使下层液体从下口沿烧杯壁流下,上层液体从上口倒出。
(12)浓 H 2 SO 4 稀释操作 将浓 H 2 SO 4 沿烧杯壁缓缓注入水中,并用玻璃棒不断搅拌。
(13)粗盐的提纯 ①实验室提纯粗盐的实验操作依次为取样、溶解、沉淀、过滤、蒸发、结晶。
②若过滤时发现滤液中有少量浑浊,从实验操作的角度分析,可能的原因是过滤时漏斗中液面高出滤纸边缘、玻璃棒靠在单层滤纸一边弄破滤纸。
(14)氢氧化铁胶体的制备 向煮沸的蒸馏水中逐滴滴加饱和的 FeCl 3 溶液,当液体变为红褐色时,立即停止加热。
(15)从某物质稀溶液中结晶的实验操作 ①溶解度受温度影响较小的:蒸发→结晶→过滤。
②溶解度受温度影响较大或带结晶水的:
蒸发浓缩→冷却结晶→过滤。
(二)物质的检验与鉴别 1.常见阴离子的检验(1)利用酸碱指示剂检验
(2)利用盐酸和其他试剂检验 CO 2-3 :加入 BaCl 2 或 CaCl 2 溶液后生成白色沉淀,再加稀盐酸沉淀溶解,并放出无色无味的气体。
SO 2-4 :先加入足量稀盐酸,无沉淀生成,再加入 BaCl 2 溶液,产生白色沉淀。
SO 2-3 :加入 BaCl 2 溶液,产生白色沉淀,再加稀盐酸,放出无色、有刺激性气味且能使品红溶液褪色的气体。
(3)利用 AgNO 3(HNO 3 酸化)溶液检验(4)利用某些特征反应检验 I- :滴入淀粉溶液和氯水,溶液变蓝色(或加入氯水和四氯化碳,四氯化碳层呈紫红色)。
2.常见阳离子的检验 H+ ―→滴入紫色石蕊溶液,溶液变红色 3.离子检验实验操作的答题模板 操作 ⇒ 现象 ⇒ 结论 取样,加入…… ⇒ 有……生成 ⇒ ……含有…… 例如:检验某溶液中含有 Fe 2+ 而不含 Fe 3 + 的方法是取适量溶液于洁净的试管中,滴加几滴KSCN 溶液,无明显现象,再向溶液中滴加几滴 H 2 O 2(或新制氯水),溶液变为红色,说明溶液中含有 Fe 2+ 而不含 Fe 3 +。
4.常见气体的检验 气体 检验方法或思路 O 2 使带火星的木条复燃 NO 在空气中立即变成红棕色 CO 点燃时火焰呈淡蓝色,燃烧产物可使澄清石灰水变浑浊;或将气体通过灼热的 CuO,CuO 由黑色变成红色,且气体产物可使澄清石灰水变浑浊 CO 2 无色无味的气体且使澄清石灰水变浑浊,继续通入又可变澄清;使燃着的木条熄灭 SO 2 无色有刺激性气味的气体且使品红溶液褪色,加热后又恢复红色;使澄清石灰水变浑浊;使酸性高锰酸钾溶液褪色 NO 2 通入水中得到无色溶液并产生气泡,液面上方有红棕色气体产生,水溶液显酸性;使湿润的 KI-淀粉试纸变蓝 Cl 2 使湿润的 KI-淀粉试纸变蓝 HCl 使湿润的蓝色石蕊试纸变红;靠近浓氨水时冒白烟;将气体通入 AgNO 3 溶液中有白色沉淀生成 NH 3 使湿润的红色石蕊试纸变蓝;使酚酞溶液变红;靠近浓盐酸时冒白烟 CH 2 ==CH 2 点燃有明亮的火焰,并冒黑烟,燃烧产物能使澄清石灰水变浑浊,能使酸性高锰酸钾溶液、溴水、溴的四氯化碳溶液褪色 5.常见有机物的检验 有机物 检验方法或思路 卤代烃 首先加 NaOH 溶液并加热,其次加稀硝酸中和碱液,最后滴加 AgNO 3 溶液 乙醇 可使有黑色氧化膜的灼热铜丝变得光亮(生成铜),并产生有刺激性气味的气体(乙醛);与金属钠能够平缓地反应,产生氢气 醛、葡萄糖 与银氨溶液(水浴加热)反应形成银镜;与新制 Cu(OH)2 悬浊液(加热)反应生成红色沉淀(Cu 2 O)羧酸 使紫色石蕊溶液变红;使蓝色石蕊试纸变红 酯 与滴有酚酞的稀 NaOH 溶液共热,红色逐渐消失 淀粉 溶液遇碘变为蓝色 蛋白质 灼烧,有烧焦羽毛的气味;加浓硝酸并微热,颜色变黄(含苯环结构的蛋白质用此法)
6.常见易错的物质、离子检验举例 填写下列表格 实验操作及现象 结论 判断 解释(1)用铂丝蘸取某溶液进行焰色反应,火焰呈黄色 一定是钠盐溶液,该溶液中一定不含 K+(2)向乙醇中加入浓硫酸,加热,溶液变黑,将产生的气体通入酸性 KMnO 4 溶液中,溶液褪色 该气体是乙烯(3)向溶液 X 中滴加 NaOH稀溶液,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口,试纸不变蓝 溶液 X 中无 NH+4(4)用湿润的淀粉碘化钾试纸检验气体 Y,试纸变蓝 Y 是 Cl 2(5)将某气体通入品红溶液中,品红褪色 该气体一定是 SO 2(6)向溶液 Y 中滴加稀硝酸,再滴加 BaCl 2 溶液,有白色沉淀生成 Y 中一定含有 SO 2-4(7)往 CH 2 ==CHCHO 中滴入酸性 KMnO 4 溶液,溶液褪色 该有机物中含有碳碳双键(8)蘸有浓氨水的玻璃棒靠近溶液 X 有白烟产生 X 一定是浓盐酸(9)向某溶液中滴加 KSCN溶液,溶液不变色,滴加氯水后溶液显红色 该溶液中一定含Fe 2+(10)将SO 2 气体通入Ba(NO 3)2溶液中,生成白色沉淀 该沉淀一定是 BaSO 3(11)将 SO 2 气体通入 BaCl 2 溶液中,无明显现象 SO 2 和 BaCl 2 不反应(12)将 Fe(NO 3)2 样品溶于稀 Fe(NO 3)2 晶体已氧化
硫酸,滴加 KSCN 溶液,溶液变红 变质 答案(1)错 也可能含 K+,检验 K + 要透过蓝色钴玻璃观察,若火焰呈紫色说明含有钾元素,否则不含有(2)错 挥发出的乙醇、生成的乙烯及副反应生成的 SO 2 都能使酸性 KMnO 4 溶液褪色(3)错 NH 3 极易溶于水,在溶液中加入稀 NaOH 溶液,不加热时 NH 3 不会逸出(4)错 淀粉碘化钾试纸检验的是具有强氧化性的气体,Y 可能是 Cl 2,也可能是 O 3、NO 2 等气体(5)错 O 3、Cl 2 等也能使品红褪色(6)错 若溶液 Y 中含有 SO 2-3,滴加稀硝酸时能被氧化成 SO 2-4,加入 BaCl 2 也会有白色沉淀产生;若溶液中含有 Ag+,也会有不溶于硝酸的白色沉淀生成(7)错 碳碳双键和醛基都能使酸性高锰酸钾溶液褪色,故用 KMnO 4 溶液无法证明有机物中含有碳碳双键(8)错 只要是挥发性的浓酸遇蘸有浓氨水的玻璃棒都能产生白烟,浓盐酸、浓硝酸都符合(9)正确 Fe 2+ 的检验方法正确(10)错 H 2 SO 3 是中强酸,电离出的 H+ 与溶液中的 NO -3 能将 SO 2-3 氧化成 SO 2-4,故该白色沉淀是 BaSO 4(11)正确 H 2 SO 3 是中强酸,而 HCl 是强酸,不能由中强酸制强酸(12)错 在 Fe(NO 3)2 中加入稀硫酸后,Fe 2+ 能被 H +、NO -3(两者同时存在相当于 HNO 3)氧化成 Fe 3+ 而干扰实验(三)物质的分离和提纯 1.物质分离与提纯的基本原理(1)四原则 ①不增:不得引入新杂质;②不减:尽量不减少被提纯的物质;③易分:使被提纯或分离的物质跟其他物质易分离;④易复原:被提纯的物质要易被还原。
(2)三必须 ①除杂试剂必须过量;②过量试剂必须除尽(除去过量试剂带入的新杂质,同时注意加入试剂的顺序);③选择最佳的除杂途径。
2.物质分离与提纯的常用方法(1)升华法;(2)过滤法;(3)蒸馏法;(4)萃取分液法;(5)洗气法;(6)燃烧法。
3.物质分离与提纯的常见类型(1)“固+固”混合物的分离(提纯)
(2)“固+液”混合物的分离(提纯)(3)“液+液”混合物的分离(提纯)(4)“气+气”混合物的分离(提纯)4.常见混合物的除杂举例(1)常见固体混合物的除杂 固体混合物(括号内为杂质)除杂试剂 分离方法 Na 2 CO 3(NaHCO 3)加热(固体时)或加适量 NaOH(液体时)NaHCO 3(Na 2 CO 3)CO 2 和 H 2 O NaCl(NH 4 Cl)加热分解 FeCl 2(FeCl 3)过量铁粉 过滤 FeCl 3(FeCl 2)Cl 2 I 2(SiO 2)加热 升华 Fe 2 O 3(Al 2 O 3)过量 NaOH 溶液 过滤 NH 4 Cl(FeCl 3)适量氨水 过滤 KNO 3(NaCl)水 结晶、重结晶 炭粉(CuO)稀盐酸 过滤 镁粉(铝粉)过量 NaOH 溶液 过滤 铁粉(铝粉)过量 NaOH 溶液 过滤
(2)常见混合气体的除杂 混合气体(括号内为杂质)除杂试剂 分离方法 H 2(NH 3)浓硫酸 洗气 Cl 2(HCl)饱和 NaCl 溶液 洗气 CO 2(HCl)饱和 NaHCO 3 溶液 洗气 CO 2(SO 2)饱和 NaHCO 3 溶液 洗气 CO 2(CO)灼热 CuO CO(CO 2)石灰乳或 NaOH 溶液 洗气 NO(NO 2)水 洗气 N 2(O 2)灼热铜网 CH 4(C 2 H 4)溴水 洗气 酸性高锰酸钾和石灰乳 注 常见气体除杂装置 图Ⅳ为冷凝除杂,如除去 SO 2 中的 SO 3 气体;CO 2 中的 H 2 C 2 O 4 气体等。
角度一 仪器识别与基本操作 1.(2018·全国卷Ⅲ,10)下列实验操作不当的是()A.用稀硫酸和锌粒制取 H 2 时,加几滴 CuSO 4 溶液以加快反应速率 B.用标准 HCl 溶液滴定 NaHCO 3 溶液来测定其浓度,选择酚酞为指示剂 C.用铂丝蘸取某碱金属的盐溶液燃烧,火焰呈黄色,证明其中含有 Na+ D.常压蒸馏时,加入液体的体积不超过圆底烧瓶容积的三分之二 答案 B 解析 用标准盐酸滴定 NaHCO 3 溶液,滴定至终点时溶液呈弱酸性,应选用甲基橙作指示剂,B 项错误;加几滴 CuSO 4 溶液发生反应:Zn+Cu 2+ ===Zn 2 + +Cu,Zn 与置换出来的 Cu 及稀H 2 SO 4 构成 Cu—Zn 原电池,加快了放出 H 2 的速率,A 项正确;黄色是 Na+ 的焰色,C 项正确;常压蒸馏时,加入液体的体积既不能太少,也不能超过圆底烧瓶容积的三分之二,D 项正确。
2.(2018·全国卷Ⅱ,13)下列实验过程可以达到实验目的的是()编号 实验目的 实验过程 A 配制 0.400 0 mol·L- 1的NaOH 溶液 称取 4.0 g NaOH 固体于烧杯中,加入少量蒸馏水溶解,转移至 250 mL 容量瓶中定容 B 探究维生素C的还原性 向盛有2 mL 黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液,观察颜色变化 C 制取并纯化氢气 向稀盐酸中加入锌粒,将生成的气体依次通过 NaOH 溶液、浓硫酸和 KMnO 4 溶液 D 探究浓度对反应速率的影响 向 2 支盛有 5 mL 不同浓度 NaHSO 3 溶液的试管中同时加入 2 mL 5%H 2 O 2 溶液,观察实验现象 答案 B 解析 Fe 3+ 具有氧化性,能被维生素 C 还原,溶液颜色发生变化,B 项正确;NaOH 溶于水放热,应冷却后再转移到容量瓶中定容,A 项错误;若 H 2 最后通过 KMnO 4 溶液,则 H 2 中会含有水蒸气,C 项错误;NaHSO 3 与双氧水反应,无明显现象,无法判断浓度对化学反应速率的影响,D 项错误。
3.(2017·全国卷Ⅲ,9)下列实验操作规范且能达到目的的是()目的 操作 A 取 20.00 mL 盐酸 在 50 mL 酸式滴定管中装入盐酸,调整初始读数为 30.00 mL 后,将剩余盐酸放入锥形瓶 B 清洗碘升华实验所用试管 先用酒精清洗,再用水清洗 C 测定醋酸钠溶液 pH 用玻璃棒蘸取溶液,点在湿润的 pH 试纸上 D 配制浓度为 0.010 mol·L- 1的 KMnO 4 溶液 称取 KMnO 4 固体 0.158 g,放入 100 mL 容量瓶中,加水溶解并稀释至刻度 答案 B 解析 A 项,滴定管最大刻度至尖嘴部分液体不在刻度内,若把 30 mL 刻度处的液体全部放出,其放出液体体积大于 20 mL,错误;B 项,碘易溶于酒精,故可用酒精清洗碘升华实验所用的试管,正确;C 项,pH 试纸测定醋酸钠溶液 pH 时不能用水润湿,否则醋酸钠溶液被稀释,导致测定结果偏小,错误;D 项,配制一定体积一定物质的量浓度的溶液时,应在烧杯中溶解固体,不能直接把固体放在容量瓶中溶解,错误。
4.(2016·全国卷Ⅱ,13)下列实验操作能达到实验目的的是()实验目的 实验操作 A 制备 Fe(OH)3 胶体 将 NaOH 浓溶液滴加到饱和 FeCl 3 溶液中
B 由 MgCl 2 溶液制备无水 MgCl 2 将 MgCl 2 溶液加热蒸干 C 除去 Cu 粉中混有的 CuO 加入稀硝酸溶解,过滤、洗涤、干燥 D 比较水与乙醇中氢的活泼性 分别将少量钠投入盛有水和乙醇的烧杯中 答案 D 解析 A 项,NaOH 浓溶液滴加到饱和 FeCl 3 溶液中生成 Fe(OH)3 沉淀,而 Fe(OH)3 胶体的制备是向沸水中滴入饱和氯化铁溶液,加热至溶液出现红褐色,错误;B 项,氯化镁是强酸弱碱盐,MgCl 2 水解产生的 HCl 易挥发,将 MgCl 2 溶液加热蒸干生成 Mg(OH)2,故由 MgCl 2溶液制备无水 MgCl 2 要在 HCl 气流中加热蒸干,错误;C 项,铜与稀硝酸反应,应该用稀盐酸或稀硫酸除去 Cu 粉中混有的 CuO,错误;D 项,分别将少量钠投入盛有水和乙醇的烧杯中,利用反应的现象:反应剧烈的是水,反应平缓的是乙醇,可比较水和乙醇中氢的活泼性,正确。
角度二 物质的检验、分离与提纯 5.(2020·全国卷Ⅰ,9)下列气体去除杂质的方法中,不能实现目的的是()气体(杂质)方法 A SO 2(H 2 S)通过酸性高锰酸钾溶液 B Cl 2(HCl)通过饱和的食盐水 C N 2(O 2)通过灼热的铜丝网 D NO(NO 2)通过氢氧化钠溶液 答案 A 解析 酸性高锰酸钾溶液不仅能与 H 2 S 反应,而且也能与 SO 2 反应,A 项不能实现目的。
6.(2020·天津,6)检验下列物质所选用的试剂正确的是()待检验物质 所用试剂 A 海水中的碘元素 淀粉溶液 B SO 2 气体 澄清石灰水 C 溶液中的 Cu 2+ 氨水 D 溶液中的 NH+4 NaOH 溶液,湿润的蓝色石蕊试纸 答案 C 解析 淀粉遇碘单质才会变蓝,海水中的碘元素主要是以离子的形式存在,无法检验,A 错误;SO 2 气体和 CO 2 气体均可使澄清石灰水变浑浊,B 错误;铜离子可以和氨水先形成氢氧化铜蓝色沉淀,再与氨水结合生成铜氨络合离子 Cu(NH 3)2+4,可以检验,C 正确;氨气可使湿润的红色石蕊试纸变蓝,D 错误。
7.[2020·新高考全国卷Ⅰ(山东),8]实验室分离 Fe 3+ 和 Al 3 + 的流程如下:
已知 Fe 3+ 在浓盐酸中生成黄色配离子[FeCl4 ]-,该配离子在乙醚(Et2 O,沸点 34.6 ℃)中生成缔合物 Et 2 O·H+ ·[FeCl4 ]-。下列说法错误的是()A.萃取振荡时,分液漏斗下口应倾斜向下 B.分液时,应先将下层液体由分液漏斗下口放出 C.分液后水相为无色,说明已达到分离目的 D.蒸馏时选用直形冷凝管 答案 A 解析 萃取振荡时,分液漏斗下口应倾斜向上,A 项错误;分液时先将下层液体从下口放出,B 项正确;水相为无色说明黄色配离子基本被萃取出来,C 项正确;直形冷凝管有利于液体流出,D 项正确。
8.(2020·全国卷Ⅲ,10)喷泉实验装置如图所示。应用下列各组气体—溶液,能出现喷泉现象的是()气体 溶液 A H 2 S 稀盐酸 B HCl 稀氨水 C NO 稀 H 2 SO 4 D CO 2 饱和 NaHCO 3 溶液 答案 B 解析 H 2 S 与稀盐酸、NO 与稀 H 2 SO 4、CO 2 与饱和 NaHCO 3 溶液均不反应,不能形成喷泉,A、C、D 错误。
角度三 简单实验方案的分析、设计与评价 9.(2019·全国卷Ⅱ,10)下列实验现象与实验操作不相匹配的是()实验操作 实验现象 A 向盛有酸性高锰酸钾溶液的试管中通入足 溶液的紫色逐渐褪去,静置后溶液分层
量的乙烯后静置 B 将镁条点燃后迅速伸入集满 CO 2 的集气瓶 集气瓶中产生浓烟并有黑色颗粒产生 C 向盛有饱和硫代硫酸钠溶液的试管中滴加稀盐酸 有刺激性气味气体产生,溶液变浑浊 D 向盛有 FeCl 3 溶液的试管中加过量铁粉,充分振荡后加 1 滴 KSCN 溶液 黄色逐渐消失,加 KSCN 后溶液颜色不变 答案 A 解析 酸性 KMnO 4 溶液能将乙烯氧化成 CO 2,故可以看到溶液的紫色逐渐褪去,但静置后液体不会分层,A 项符合题意;点燃的镁条能在 CO 2 中燃烧,集气瓶中产生浓烟(MgO 颗粒)和黑色颗粒(单质碳),B 项不符合题意;向盛有饱和 Na 2 S 2 O 3 溶液的试管中滴加稀盐酸,溶液中发生反应 S 2 O 2-3 +2H+ ===SO2 ↑+S↓+H 2 O,有刺激性气味气体产生,溶液变浑浊,C 项不符合题意;向 FeCl 3 溶液中加入过量铁粉,发生反应 2Fe 3+ +Fe===3Fe 2 +,可以看到溶液中黄色逐渐消失,加入 KSCN 后,溶液颜色不发生变化,D 项不符合题意。
10.(2019·全国卷Ⅲ,12)下列实验不能达到目的的是()选项 目的 实验 A 制取较高浓度的次氯酸溶液 将 Cl 2 通入碳酸钠溶液中 B 加快氧气的生成速率 在过氧化氢溶液中加入少量 MnO 2 C 除去乙酸乙酯中的少量乙酸 加入饱和碳酸钠溶液洗涤、分液 D 制备少量二氧化硫气体 向饱和亚硫酸钠溶液中滴加浓硫酸 答案 A 解析 Cl 2 与水反应生成 HCl 和 HClO,且该反应为可逆反应,Na 2 CO 3 水解使溶液呈碱性,水解产生的 OH- 能同时消耗 HCl 和 HClO,无法制取较高浓度的次氯酸溶液,A 符合题意;向过氧化氢溶液中加入少量 MnO 2 能加快 H 2 O 2 的分解,从而加快氧气的生成速率,B 不符合题意;饱和碳酸钠溶液可除去乙酸乙酯中的少量乙酸,而且能降低乙酸乙酯的溶解度,便于分液,C 不符合题意;向饱和亚硫酸钠溶液中滴加浓硫酸,符合用强酸制备弱酸的原理,可制备少量二氧化硫气体,D 不符合题意。
角度四 有机物制备及性质实验 11.(2019·全国卷Ⅰ,9)实验室制备溴苯的反应装置如图所示,关于实验操作或叙述错误的是()
A.向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打开 K B.实验中装置 b 中的液体逐渐变为浅红色 C.装置 c 中碳酸钠溶液的作用是吸收溴化氢 D.反应后的混合液经稀碱溶液洗涤、结晶,得到溴苯 答案 D 解析 苯和溴均易挥发,苯与液溴在溴化铁作用下发生剧烈的放热反应,释放出溴化氢气体(含少量苯和溴蒸气),先打开 K,后加入苯和液溴,避免因装置内气体压强过大而发生危险,A 项正确;四氯化碳用于吸收溴化氢气体中混有的溴单质,防止溴单质与碳酸钠溶液反应,四氯化碳呈无色,吸收红棕色溴蒸气后,液体呈浅红色,B 项正确;溴化氢极易溶于水,倒置漏斗防倒吸,碳酸钠溶液呈碱性,易吸收溴化氢,发生反应为 Na 2 CO 3 +HBr===NaHCO 3+NaBr,NaHCO 3 +HBr===NaBr+CO 2 ↑+H 2 O,C 项正确;反应后的混合液中混有苯、液溴、溴化铁和少量溴化氢等,提纯溴苯的正确操作是①用大量水洗涤,除去可溶性的溴化铁、溴化氢和少量溴;②用氢氧化钠溶液洗涤,除去剩余的溴等物质;③用水洗涤,除去残留的氢氧化钠;④加入干燥剂除去水,过滤;⑤对有机物进行蒸馏,除去杂质苯,从而提纯溴苯,分离溴苯,不用“结晶”的方法,D 项错误。
12.(2018·全国卷Ⅰ,9)在生成和纯化乙酸乙酯的实验过程中,下列操作未涉及的是()答案 D 解析 A 是制备乙酸乙酯的操作,B 是收集乙酸乙酯的操作,C 是分离乙酸乙酯的操作。D是蒸发操作,在生成和纯化乙酸乙酯的实验过程中未涉及。
13.(2018·全国卷Ⅱ,9)实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。
光照下反应一段时间后,下列装置示意图中能正确反映实验现象的是()
答案 D 解析 甲烷与氯气在光照条件下发生反应:CH 4 +Cl 2 ――→光照CH 3 Cl+HCl,CH 3 Cl+Cl 2 ――→光照CH 2 Cl 2 +HCl,CH 2 Cl 2 +Cl 2 ――→光照CHCl 3 +HCl,CHCl 3 +Cl 2 ――→光照CCl 4 +HCl。黄绿色的氯气参加了反应,逐渐减少,生成无色的气体,因此试管内气体颜色逐渐变浅;反应生成的 HCl极易溶于水,使试管内气体压强减小,因此试管内液面上升;生成的 CH 2 Cl 2、CHCl 3、CCl 4均为无色油状液体,附着在试管壁上,因此试管壁上出现油状液滴;生成的 HCl 气体遇到水蒸气溶解生成盐酸小液滴,形成白雾,因此试管中有少量白雾。综合上述现象,答案选 D 项。
题组一 直述型化学实验基本操作 1.下列说法正确的是()A.实验中的废弃物不得随地乱丢,应丢入水槽 B.给玻璃仪器加热,都要垫石棉网,以防仪器炸裂 C.金属钠可保存在煤油、四氯化碳等有机溶剂中 D.电器设备所引起的火灾,能用四氯化碳灭火,不能用泡沫灭火器 答案 D 解析 实验中的废弃物不得随地乱丢,应丢入指定回收容器中,故 A 错误;试管能直接在酒精灯上加热,故 B 错误;金属钠的密度比四氯化碳小,不能保存在四氯化碳中,故 C 错误;普通泡沫灭火器不可用于扑灭带电设备的火灾,可能会漏电威胁人身安全。四氯化碳密度大于空气,且既不燃烧也不支持燃烧,适用于扑灭电器引起的火灾。
2.下列各项实验的基本操作正确的是()A.用湿润的 pH 试纸测定硫酸溶液的 pH B.金属钠着火时可用泡沫灭火器灭火 C.可用硫酸鉴别碳酸钠、硅酸钠和硫酸钠 D.蒸发操作中,将蒸发皿放在铁架台的铁圈上,垫上石棉网加热 答案 C 解析 用 pH 试纸测定硫酸溶液的 pH 时,pH 试纸不能湿润,否则会对溶液起稀释作用,A错误;金属钠着火燃烧产物是 Na 2 O 2,Na 2 O 2 与水及 CO 2 会发生反应产生 O 2,导致燃烧更加剧烈,所以不能用泡沫灭火器灭火,要用沙子或土灭火,B 错误;加入硫酸,碳酸钠与硫酸反应生成二氧化碳气体,硅酸钠与硫酸反应生成硅酸沉淀,硫酸钠与硫酸不反应,现象各不相同,可鉴别,C 正确;蒸发时,蒸发皿可以放在铁圈上或泥三角上直接用酒精灯加热,蒸发皿耐高温,不用垫石棉网,D 错误。
3.(2020·东北三省四市教研联合体高三模拟)下列有关实验操作的叙述正确的是()A.制备乙酸乙酯时,将乙醇和乙酸依次加入浓硫酸中
B.用苯萃取溴水中的溴时,将溴的苯溶液从分液漏斗下口放出 C.在蒸馏操作中,应先通入冷凝水后加热蒸馏烧瓶 D.向容量瓶中转移液体时,引流用的玻璃棒不可以接触容量瓶内壁 答案 C 解析 浓硫酸溶于水放出大量的热,且密度比水大,为防止酸液飞溅,应先在烧瓶中加入一定量的乙醇,然后慢慢加入浓硫酸,边加边振荡,顺序不能颠倒,故 A 错误;苯的密度比水的密度小,分层后有机层在上层,则溴的苯溶液从分液漏斗上口倒出,故 B 错误;蒸馏时,应充分冷凝,则先通冷凝水后加热蒸馏烧瓶,防止馏分来不及冷却,故 C 正确;引流时玻璃棒下端在刻度线以下,玻璃棒可以接触容量瓶内壁,故 D 错误。
题组二 仪器组合型化学实验基本操作 4.下列实验操作能达到实验目的的是()A.用装置甲从碘水中萃取碘 B.用装置乙验证 SO 2 的漂白性 C.用装置丙检验溶液中是否有 K+ D.用装置丁将 FeCl 3 溶液蒸干制备 FeCl 3 答案 A 解析 苯与水不互溶,与碘不反应,且 I 2 在苯中的溶解度远大于在水中的溶解度,因此可用苯作萃取剂,萃取碘水中的 I 2,可以达到实验目的,A 项正确;SO 2 与酸性的高锰酸钾之间因发生氧化还原反应而使高锰酸钾溶液褪色,因此不能证明 SO 2 具有漂白性,不能达到实验目的,B 项错误;用焰色反应检验 K+ 时,观察火焰的颜色时要透过蓝色的钴玻璃,不能达到实验目的,C 项错误;将 FeCl 3 溶液蒸干的过程中,Fe 3+ 水解生成 Fe(OH)3,加热后生成 Fe 2 O 3,因此将 FeCl 3 溶液蒸干不能制备纯净的 FeCl 3,且蒸发应用蒸发皿,不能达到实验目的,D 项错误。
5.用下列实验装置进行相应实验,能达到实验目的的是()答案 D 解析 I 2 易溶于 CCl 4,不能用分液的方法分离,故 A 错误;获取少量 SO 2 气体,可采用铜粉与浓硫酸加热的方法制得,但图示没有加热装置,不能达到实验目的,故 B 错误;二氧化硫溶于水形成亚硫酸,可电离生成 HSO-3 和 H+,而饱和 NaHSO3 溶液中 HSO-3 已经饱和,则不能溶解 SO 2,不能达到实验目的,应选用饱和碳酸氢钠溶液,故 C 错误;采用蒸发结晶法可从 NaCl 溶液中获得 NaCl 晶体,图示操作无误,故 D 正确。
6.(2020·南开中学高三模拟)下列实验装置不能达到实验目的的是()A.装置Ⅰ:先从①口进气收集满 CO 2,再从②口进气,可收集 NO 气体 B.装置Ⅱ:可用该装置分离葡萄糖和淀粉的混合溶液 C.装置Ⅲ:试管中盛有酸性高锰酸钾溶液可验证乙烯具有还原性 D.装置Ⅳ:证明铁发生吸氧腐蚀时空气参加反应 答案 C 解析 二氧化碳和 NO 不反应,且 NO 密度小于二氧化碳,所以可以采用向下排二氧化碳气体法收集 NO,故 A 正确;淀粉溶液为胶体,不能通过半透膜,葡萄糖分子能通过半透膜,能用该装置分离葡萄糖和淀粉的混合溶液,故 B 正确;乙醇易挥发,产生的乙烯中含有乙醇,且乙醇也能使酸性高锰酸钾溶液褪色干扰实验,该实验不能达到实验目的,故 C 错误;证明铁发生吸氧腐蚀时空气参加反应,在中性溶液中发生吸氧腐蚀则氧气消耗后红墨水左高右低,故 D 正确。
题组三 实验“操作—现象—结论”关联性判断 7.(2020·湖南大学附属中学高三月考)下列实验操作、现象和结论都正确的是()选项 实验操作 现象 结论
A 向某溶液中先滴加 H 2 O 2 溶液,再滴加 KSCN 溶液 溶液变成红色 原溶液中一定含有 Fe 2+ B 向 H 2 S 溶液中通入 O 2 溶液变浑浊 氧化性:O 2 >S C 向等浓度的 NaHCO 3 溶液和Na 2 CO 3 溶液中分别滴加 2 滴酚酞溶液 前者红色更深 水解程度:NaHCO 3 >Na 2 CO 3 D 取少量某溶液于试管中,向其中加入 NaOH 溶液,用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,观察试纸颜色变化 试纸不变蓝 原溶液中不含 NH+4 答案 B 解析 原溶液中可能含铁离子,应先加 KSCN 后加过氧化氢检验亚铁离子,故 A 错误;H 2 S溶液中通入 O 2 溶液变浑浊,发生氧化还原反应:2H 2 S+O 2 ===2S↓+2H 2 O,则氧化性:O 2>S,故 B 正确;等浓度的 NaHCO 3 溶液和 Na 2 CO 3 溶液,后者水解程度大,碱性强,水解程度 NaHCO 3 <Na 2 CO 3,故 C 错误;检验溶液中是否含有 NH+4 时,滴加浓 NaOH 溶液,同时需要加热,再用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,观察试纸颜色变化,故 D 错误。
8.(2020·常德高三一模)下列有关实验的操作、现象和结论都正确的是()选项 实验操作 现象 结论 A 向浓度均为 0.10 mol·L- 1的KCl和KI混合溶液中滴加少量 AgNO 3 溶液 出现黄色沉淀 K sp(AgCl)>K sp(AgI)B 向 Na 2 SO 3 溶液中先加入Ba(NO 3)2 溶液,然后再加入稀盐酸 生成白色沉淀,加入稀盐酸,沉淀不溶解 Na 2 SO 3 溶液已经变质 C 向盛有 NH 4 Al(SO 4)2 溶液的试管中,滴加少量 NaOH溶液 产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体 NH+4 +OH- ===NH3 ↑+H 2 O D 测定等物质的量浓度的Na 2 CO 3 和 NaClO 的 pH Na 2 CO 3 >NaClO 酸性:H 2 CO 3 <HClO 答案 A 解析 向浓度均为 0.10 mol·L- 1 的 KCl 和 KI 混合溶液中滴加少量 AgNO3 溶液,出现黄色沉淀,说明相同条件下 AgI 先于 AgCl 沉淀,二者为同种类型沉淀,K sp 越小溶解度越小,相同
条件下越先沉淀,所以 K sp(AgCl)>K sp(AgI),故 A 正确;即便亚硫酸钠没有变质,先加入Ba(NO 3)2 溶液,再加入稀盐酸后 H+、NO -3 也会将亚硫酸钡氧化成硫酸钡,故 B 错误;向盛有 NH 4 Al(SO 4)2 溶液的试管中,滴加少量 NaOH 溶液会先发生 Al 3+ +3OH - ===Al(OH)3 ↓,并不能生成氨气,故 C 错误;测定等物质的量浓度的 Na 2 CO 3 和 NaClO 的 pH,Na 2 CO 3 >NaClO可以说明 HCO-3 的酸性弱于 HClO,若要比较 H 2 CO 3 和 HClO 的酸性强弱,需要测定等物质的量浓度 NaHCO 3 和 NaClO 的 pH,故 D 错误。
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