專題3實驗方案設計及其評價1．下列實驗方案不可行的是（）A．用熟石灰區分氯化銨和氯化鉀 B．用水區分氯化鈣和碳酸鈣 C．用pH試紙區分澄清石灰水和食鹽水 D．用酚酞溶液區分氯化鈉溶液和鹽酸【答案】D【解析】A、氯化銨與熟石灰混合研磨會產生有刺激性氣味的氣體，熟石灰與氯化鉀不反應，能出現兩種明顯不同的現象，可以鑒別，故選項不符合題意。B、氯化鈣易溶于水，而碳酸鈣不溶于水，根據溶解性用水可以鑒別，故選項不符合題意。C、用pH試紙區分澄清石灰水和食鹽水。用pH試紙測定的溶液的酸堿度，進而體現酸堿性。由于石灰水是堿性的，而食鹽水是中性的，可以鑒別，故選項不符合題意。D、酚酞在氯化鈉溶液和鹽酸中均為無色，現象相同，無法鑒別，故選項符合題意。2．對下列實驗（如圖）的有關說法中不合理的是（）A．實驗既可說明分子在不停地運動，又可說明氨氣溶于水顯堿性 B．實驗通過塑料瓶變癟可說明二氧化碳和氫氧化鈉發生了反應 C．實驗可以測定空氣中氧氣的含量 D．實驗通過對比可得出鐵生銹的所有條件【答案】B【解析】A、過程中，A中酚酞試液變紅色，B中酚酞試液不變色，是因為空氣中的文字不能使酚酞試液變色，C中的氨分子是不斷運動的，運動到A中時，和水結合生成氨水，氨水顯堿性，能使酚酞試液變紅色，該選項說法合理；B、實驗通過塑料瓶變癟，可能是二氧化碳和氫氧化鈉發生了反應導致的，也可能是二氧化碳溶于水導致的，也可能是二者共同導致的，該選項說法不合理；C、磷燃燒能夠消耗空氣中的氧氣，氧氣消耗后，容器中的氣壓減小，在外界大氣壓作用下，容器內體積減小，減少的體積即為容器中空氣中的氧氣體積，進一步可以計算出空氣中氧氣的含量，該選項說法合理；D、①中鐵釘和水、氧氣同時接觸，能夠生銹，②中鐵釘和氧氣隔絕，不能生銹，③中鐵釘和水隔絕，不能生銹，說明鐵生銹需要氧氣和水同時參加，該選項說法合理。3．下列實驗設計不能達到實驗目的是（）A．測定空氣中氧氣的含量 B．除去CO中的CO2，并收集CO C．驗證金屬活動性順序 D．鑒別NH4NO3、CuSO4和NaCl三種白色粉末【答案】B【解析】A、圖中裝置，銅粉在空氣中能與氧氣在加熱條件下生成氧化銅，沒有生成新的氣體，可用于測定空氣中氧氣的含量，故選項實驗設計能達到實驗目的。B、二氧化碳能與氫氧化鈉溶液反應，一氧化碳不能，能除去二氧化碳氣體；但一氧化碳有毒，密度與空氣相近，不能用排空氣法收集，且收集氣體也不能使用燒杯，故選項實驗設計不能達到實驗目的。C、Zn和Ag分別放入CuSO4溶液中，Zn與CuSO4溶液反應置換出銅，說明了活動性Zn＞Cu；Ag與CuSO4溶液不反應，說明了活動性銅＞銀；由此可得出三種金屬活動性鋅＞銅＞銀，故選項實驗設計能達到實驗目的。D、硝酸銨溶于水吸熱，使溫度降低，硫酸銅溶于水形成藍色溶液，氯化鈉溶于水形成無色溶液，但溫度幾乎無變化，可以鑒別，故選項實驗設計能達到實驗目的。4．實驗室用濃度較大的鹽酸與石灰石制取CO2，為了得到純凈、干燥的CO2，除雜裝置（如圖）的導管按氣流方向連接順序是（）A．1→2→4→3 B．2→1→3→4 C．4→3→1→2 D．3→4→2→1【答案】C【解析】實驗室用濃度較大的鹽酸與石灰石制取的CO2中含有HCl氣體和水蒸氣，為了得到純凈、干燥的CO2，應先通過NaHCO3溶液除去HCl氣體：NaHCO3+HCl＝NaCl+CO2↑+H2O；再通過濃H2SO4除去水蒸氣。上述操作不能顛倒，顛倒了不能得到干燥的CO2氣體。5．下列混合物可用“溶解、過濾、蒸發、結晶”加以分離的是（）A．鐵粉和銅粉 B．食鹽和硝酸鉀 C．花生油和水 D．氯化鈉和二氧化錳的混合物【答案】D【解析】A、鐵粉和銅粉均難溶于水，不能按溶解、過濾、蒸發、結晶的操作順序分離，故選項錯誤。B、食鹽和硝酸鉀均易溶于水，不能按溶解、過濾、蒸發、結晶的操作順序分離，故選項錯誤。C、花生油和水均是液體，不能按溶解、過濾、蒸發、結晶的操作順序分離，故選項錯誤。D、氯化鈉易溶于水，而MnO2不溶于水，能按溶解、過濾、蒸發、結晶的操作順序分離，故選項正確。6．下列實驗方法不能達到實驗目的的是（）實驗目的實驗方法A除去氧氣中少量的水蒸氣通過盛有濃硫酸的洗氣瓶B鑒別硬水和軟水滴加肥皂水振蕩，觀察產生泡沫的情況C除去CO氣體中混有少量的CO2通過足量的氫氧化鈉溶液，并干燥D探究稀鹽酸和NaOH溶液是否完全反應向反應后溶液中加入AgNO3溶液【答案】D【解析】A、濃硫酸能夠吸收水蒸氣，該選項能夠達到實驗目的；B、滴加肥皂水振蕩，產生泡沫的是軟水，產生浮渣的是硬水，該選項能夠達到實驗目的；C、通過足量的氫氧化鈉溶液，二氧化碳被吸收，干燥得到一氧化碳，該選項能夠達到實驗目的；D、稀鹽酸能和硝酸銀反應生成白色沉淀氯化銀，該選項不能達到實驗目的。7．(2019·湖南懷化)下列實驗方案不可行的是（）A．用灼熱的氧化銅去除二氧化碳中混有的少量一氧化碳 B．利用硝酸銨、氫氧化鈉溶于水產生的吸、放熱現象鑒別硝酸銨和氫氧化鈉 C．用稀鹽酸去除CaO中混有的少量CaCO3 D．采用相互刻畫的方法，比較銅片和黃銅片的硬度【答案】C【解析】本題考查實驗的設計與評價。A項CO+CuOCu+CO2，正確；B項，放熱的是氫氧化鈉，吸熱的是硝酸銨，正確；C項CaO+2HCl=H2O+CaCl2，錯誤；D項合金比組成它的純金屬硬度大，正確。故選C。8．（2019·福建）tpH＞7。關于溶液變渾濁的原因，同學們有兩種觀點：①Ca(OH)2的溶解度隨溫度升高而減小；②Ca(OH)2CO2反應。他們設計以下方案進行探究，其中沒有意義的是（）A．t℃，觀察渾濁是否消失B．取適量濁液，過濾，往濾渣中加入鹽酸，觀察是否有氣泡產生C．Na2CO3溶液，觀察是否有沉淀生成D．其他條件不變，隔絕空氣，再做一個加熱石灰水的對比實驗【答案】C【解析】t℃時，加熱燒杯中的石灰水，出現渾濁，溶液顯堿性，針對兩種不同的觀點進行了探究，A中若觀察到渾濁消失，則觀點=1\*GB3①正確，因為氫氧化鈣的溶解度隨溫度降低而變大，有意義；B中向濾渣中滴加稀鹽酸，若沒有氣泡則證明觀點=2\*GB3②錯誤，因為若正確，則濾渣中含有碳酸鈣，碳酸鈣與鹽酸反應會有氣泡，有意義；C中向濾液中滴加碳酸鈉溶液，無論觀點是否正確都會產生白色沉淀，因為濾液中的氫氧化鈣會與碳酸鈉反應產生碳酸鈣沉淀，因此設計無意義；D中再做一個加熱石灰水的對比實驗，看實驗現象是偶然現象，有意義。9.（2019·湖南婁底）下列實驗不能達到實驗目的的是A.圖1，區分硬水和軟水B.圖2，探究CO2與水的反應C.圖3，探究接觸面積對反應速率的影響D.圖4，比較空氣與人體呼出的氣體中CO2含量【答案】C【解析】A中，區分硬水和軟水常用肥皂水，A可以達到實驗目的；探究二氧化碳能否和水發生反應，需做對比實驗，B中，將二氧化碳與干燥紙花接觸，可證明二氧化碳本身不能使石蕊變色，用水打濕紙花，紙花不變色，說明水不能使石蕊變色，將二氧化碳與濕花接觸，石蕊變色，說明有新物質生成，B能達到目的；探究接觸面積對反應速率的影響時，要注意控制變量，即除反應物顆粒大小不同外，其他因素都保持相同，C中所用鹽酸濃度和碳酸鈣顆粒大小都不相同，無法比較，C不能達到目的；比較人體呼出氣體與空氣中二氧化碳的含量，也需要控制變量，即除氣體樣品不同外，石灰水的用量、濃度、氣體樣品的體積都相同，D能達到目的。10．學習堿的化學性質時，老師讓兩位同學和他共同做實驗，要求兩位同學分別向澄清石灰水和氫氧化鈉溶液中吹氣，如圖①②所示，老師告訴同學們，呼出的氣體中只有二氧化碳有可能與澄清石灰水和氫氧化鈉溶液反應。同學們在吹氣后觀察到①中澄清石灰水變渾濁，②中氫氧化鈉溶液無明顯現象。觀察實驗現象后老師問，通過實驗現象的觀察，檢驗二氧化碳氣體應該使用澄清石灰水，針對②中的情況，師生共同開始探究之旅。【提出問題】二氧化碳通入氫氧化鈉溶液中無明顯現象，兩者是否發生了化學反應？【猜想假設】猜想A：兩者發生了化學反應；猜想B：兩者沒有發生化學反應。【實驗探究】（1）小明設計了如圖所示的③、④兩個實驗。實驗現象：③中的軟塑料瓶變癟，④中（2）小亮認為小明的實驗是可行的，其共同原理是二氧化碳和氫氧化鈉溶液反應，使容器內壓強降低，小光同學卻對此提出了質疑，他認為小明的實驗不嚴謹，若仍利用該裝置，需要補做的對比實驗是。（3）小光設計實驗驗證實驗②中溶質的成分，請幫他填寫實驗報告：實驗步驟實驗現象結論a．取少許該溶液于試管中，滴入足量的溶液。溶質為碳酸鈉和氫氧化鈉b．靜置上述溶液，取上層清液少許于另一支試管中，滴入幾滴溶液寫出第一步發生反應的化學方程式。【實驗結論】二氧化碳和氫氧化鈉溶液發生了化學反應。【反思拓展】探究結束后老師說，通過此探究實驗我們發現，對于沒有明顯現象的化學反應，可以從不同的角度證明反應的發生，這些角度可以是：①通過檢驗反應物減少證明反應發生；②通過證明反應的發生。【答案】澄清的石灰水。【實驗探究】（1）氣球變大。（2）將氫氧化鈉溶液換成等體積的水，與加入氫氧化鈉溶液的實驗現象進行對比。（3）第一步：氯化鈣；出現白色沉淀。第二步：酚酞；溶液變紅。Na2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2NaCl。【反思拓展】檢驗生成物【解析】二氧化碳可與澄清石灰水中氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和水，使其變渾濁，所以用澄清石灰水檢驗二氧化碳。【實驗探究】（1）④中二氧化碳被吸收后，內部氣體檢驗，壓強減小，外界大氣壓將空氣壓入氣球內部，氣球體積變大。（2）由于氫氧化鈉溶液是由氫氧化鈉和水組成，因此還要設計對比實驗，證明水沒有參與反應，所以將等體積的氫氧化鈉溶液換為水，進行對比，得出實驗結論。（3）第一步：證明碳酸鈉的存在，可以利用碳酸根與鈣離子形成白色沉淀的性質，因此可以加入氯化鈣溶液，觀察到白色沉淀，證明其存在。第二步：為了證明氫氧化鈉的存在，需要加入足量的氯化鈣溶液，將碳酸鈉全部消耗完畢，測試溶液的pH就可以證明氫氧化鈉的存在，利用氫氧化鈉可使酚酞變紅的性質，進行檢驗。在第一步中，是氯化鈣與碳酸鈉反應生成碳酸鈣沉淀和氯化鈉，書寫方程式注意配平及沉淀符號；故答案為：Na2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2NaCl。【反思拓展】在實驗中，檢測了碳酸鈉的存在，說明發生了反應，而碳酸鈉是生成物，所以可以通過生成物檢驗化學反應的發生。11.（2019?湖北荊門）實驗與探究某興趣小組為探究CO2氣體與金屬Mg的反應，設計了一套制取純凈、干燥CO2氣體，并用過量CO2與熱的金屬Mg充分反應的實驗。請回答相關問題。Ⅰ、利用下列裝置和相關藥品進行實驗（1）檢查裝置A氣密性的操作是：（2）裝置B的作用是：（3）實驗時應先，一段時間后再（填代號）a、點燃D處酒精燈b、打開A裝置中的彈簧夾，從長頸漏斗處加入稀鹽酸Ⅱ、探究Mg與CO2反應的產物可觀察到D處的實驗現象有黑白兩種固體產生。查閱資料黑色固體為碳單質，白色固體是鎂的化合物。為探究白色固體的成分，進行了假設與猜想（4）猜想1白色固體是MgO猜想2白色固體是MgCO3猜想3白色固體是（5）驗證與結論取D中固體適量于試管，加入足量的，觀察到：有黑色固體不溶物，白色固體消失，的現象，則猜想1成立。猜想2和猜想3不成立的可能原因是【答案】（1）關閉彈簧夾（或止水夾），從長頸漏斗加水使漏斗頸內的液面高于錐形瓶內的液面，靜置一段時間，兩液面高度不變，則氣密性好。（2）除去CO2中的HCl氣體（3）ba（4）MgO和MgCO3的混合物（5）稀硫酸或稀鹽酸無氣體產生（或無使石灰水變渾濁的氣體產生）加熱時氧化鎂不能與二氧化碳反應（或碳酸鎂受熱分解）【解析】（1）檢查裝置的氣密性保證裝置在密閉的系統中，關閉止水夾從長頸漏斗注入水沒過長漏斗下端，液面保持穩定即使裝置的氣密性好；（2）裝置B里面含有的物質是碳酸氫鈉，目的是除去二氧化碳中揮發出來的氯化氫氣體。（3）實驗需要先制取二氧化碳，故先打開產生二氧化碳氣體，同時用二氧化碳氣體排出容器里面的空氣，保證實驗的效果和安全，然后再點燃酒精燈。（4）白色粉末除了以上兩種可能之外，可以猜想是氧化鎂和碳酸鎂的混合物；（5）依據猜想物質的特點，碳酸根遇酸冒氣泡，金屬氧化物溶解于酸，所以加入稀鹽酸或者是稀硫酸，白色沉淀消失沒有氣泡說明里面沒有碳酸鎂，猜想一正確；加熱時氧化鎂不能與二氧化碳反應或碳酸鎂受熱分解。12.（2019·安徽）某興趣小組對KClO3分解反應的催化劑進行研究，在相同的加熱條件下，用下圖裝置完成表中實驗:編號KClO3質量/g催化劑催化劑質量/g收集50mLO2所需時間/s實驗15--171實驗25MnO20.549實驗35Fe2030.558實驗45KCl0.5154(1)設置實驗1的目的是___________________(2)表中所列3種催化劑的催化效果最佳的是______________(3)寫出KClO3分解的化學方程式:_________________________(4)由實驗1和實驗4可知，KCl____（填“有”或“無”）催化作用。維持加熱條件不變，用實驗1再繼續收集收集50mLO2，所需時間明顯少于171s，解釋原因：_____________(5)要比較KClO3分解反應中不同催化劑的催化效果，除了測量收集50mLO2所需時間外，還可以測量相同時間內_______________________________【答案】（1）對比實驗（2）MnO2（3）2KClO32KCl+3O2↑（4）有生成的KCl加快了反應（5）收集氣體的體積【解析】（1）此實驗的目的是對KClO3分解反應的催化劑進行研究，實驗一沒有加任何催化劑，收集相同體積的氣體需要的時間較長，是為了對比加了催化劑后氯酸鉀分解速率快慢的；（2）表中所列3種催化劑，收集等體積的氣體需要時間最短的是二氧化錳，故催化效果最佳的是二氧化錳；（3）KClO3分解的化學方程式:2KClO32KCl+3O2↑；（4）由實驗1和實驗4可知，加入氯化鉀后收集等體積的氧氣所需時間較少，故KCl有催化作用。維持加熱條件不變，用實驗1再繼續收集收集50mLO2，所需時間明顯少于171s，原因是第一次反應時，氯酸鉀分解產生了氯化鉀，在加熱時，氯化鉀起了催化作用，加快了氯酸鉀的分解速率，故所用時間較少。(5)要比較KClO3分解反應中不同催化劑的催化效果，除了測量收集50mLO2所需時間外，還可以測量相同時間內收集到的氣體體積數。13．（2019·廣東省）某化學興趣小組用石灰石和鹽酸制取一瓶CO2，驗滿后，將澄清石灰水倒入集氣瓶中，發現沒有變渾濁。興趣小組對這個異常現象進行了探究。【提出問題】澄清石灰水為什么沒有變渾濁？【查閱資料】（1）CO2過量時，CaCO3沉淀會轉化為可溶于水的Ca（HCO3）2（2）AgCl不溶于稀硝酸【提出猜想】I．石灰水已完全變質Ⅱ．Ⅲ．CO2中混有HCl【實驗方案】興趣小組用原藥品繼續制取CO2，并進行探究。制備CO2的化學方程式為。步驟實驗操作實驗現象結論及化學方程式（1）取少量澄清石灰水于試管中，加入溶液。產生白色沉淀。猜想I不成立。（2）將少量氣體通入盛有澄清石灰水的試管中。猜想Ⅱ不成立。（3）將氣體通入盛有溶液的試管中，再加稀硝酸。猜想Ⅲ成立。反應方程式為。【實驗結論】制取的CO2氣體中混入了HCl，所以澄清石灰水沒有變渾濁。【交流討論】若要收集到純凈、干燥的CO2，需將混合氣體依次通入飽和NaHCO3溶液和。【拓展思考】回憶課本中收集呼出氣體的操作后，同學們嘗試用排水法收集一瓶CO2，倒入澄清石灰水后，