高优指导版高三化学一轮复习 考点规范练30 物质的制备 实验方案的设计与评价 新人教版.docx
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考点规范练30 物质的制备 实验方案的设计与评价
(时间:
45分钟 满分:
100分)
一、选择题(本题共8小题,每小题5分,共40分,每小题只有一个选项符合题目要求)
1.下图是用于干燥、收集并吸收多余气体的装置,下列方案正确的是( )
选项
X
收集气体
Y
A
碱石灰
氯化氢
水
B
碱石灰
氨气
水
C
氯化钙
二氧化硫
氢氧化钠
D
氯化钙
一氧化氮
氢氧化钠
〚导学号25730419〛
答案:
C
解析:
氯化氢气体与碱石灰反应,A错误;氨气应用向下排空气法收集,B错误;NO不能用排空气法收集,D错误。
2.下列仪器和装置,用橡胶管经过简单连接,可制备收集多种不同的纯净、干燥的气体(考虑有毒尾气吸收)。
关于这些装置的连接,下列说法正确的是( )
A.制备收集Cl2:
连接a→f→e→d
B.制备收集H2:
连接b→c→g
C.制备收集CO2:
连接b→d→e
D.制备收集NH3:
连接b→d→e→c
答案:
A
解析:
B用排水法收集不到干燥的气体,故该项不正确;CO2不能用碱石灰来干燥,故C项不正确;由于氨气极易与浓硫酸反应,吸收尾气时导管插入液面下易发生倒吸,故D项不正确。
3.用下图装置(夹持、加热装置已略)进行实验,由②中现象,不能证实①中反应发生的是( )
①中实验
②中现象
A
铁粉与水蒸气加热
肥皂水冒泡
B
加热NH4Cl和Ca(OH)2的混合物
酚酞溶液变红
C
NaHCO3固体受热分解
澄清石灰水变浑浊
D
石蜡油在碎瓷片上受热分解
Br2的CCl4溶液褪色
答案:
A
解析:
在初始加热时,排出的试管①中的空气也会使肥皂水冒泡,故A不能证实①中发生了反应;酚酞溶液变红,说明有碱性气体产生,能证实①中反应发生;石蜡油的主要成分是烷烃,不能使溴的四氯化碳溶液褪色,在碎瓷片上受热后,产生的气体能使溴的四氯化碳溶液褪色,说明有含不饱和键的新物质生成,能证明①中发生了反应。
4.实验是化学研究的基础,关于下列各装置图的叙述中正确的是( )
A.装置①是一套实验室制气装置,用于发生、干燥和收集气体,如铜屑与浓硝酸制取NO2
B.装置②可以检验火柴燃烧生成的SO2气体
C.装置③可用于收集H2、NH3、Cl2、HCl、NO2等
D.装置④能用于测量气体体积
答案:
C
解析:
A选项,要有尾气处理装置,错误;B选项,气体应长进短出,且SO2、CO2与NaOH溶液反应无现象,错误;C选项,从左口进可以收集Cl2、HCl、NO2,从右口进可以收集H2、NH3,正确;D选项,气体应该短进长出,错误。
5.近年来,冠以“绿色”的新概念不断产生,如绿色食品、绿色材料、绿色能源、绿色化学等。
这里的“绿色”是对人类社会可持续发展战略的形象表述。
“绿色化学”要求从经济、环保和技术上出发设计可行的化学反应。
据此,由单质镁制硝酸镁的下列4个方案中,你认为可行并且符合“绿色化学”要求的方案是( )
A.Mg
Mg(NO3)2
B.Mg
MgCl2
Mg(OH)2
Mg(NO3)2
C.Mg
MgO
Mg(NO3)2
D.Mg
MgSO4
Mg(NO3)2〚导学号25730420〛
答案:
C
解析:
A中会生成有毒的氮的氧化物,污染环境;B步骤太烦琐;D生成有毒物质SO2,涉及的试剂硝酸钡也是剧毒物质;而C项方案,无有毒气体生成,原料的利用率也高。
6.化学实验设计和操作中必须十分重视安全问题和环境保护问题,下列实验的设计或操作不合理的是( )
①实验室用加热分解KClO3的方法制取O2,排水收集O2后,先停止加热,再拆除实验装置
②实验结束后应将固体残渣深埋入土壤中,废液倒入下水道排出
③给试管中的液体加热时应不时地移动试管,以免暴沸伤人
④为检验CO气体的纯度,用排空气法收集一试管气体,然后移近火焰点燃听有无尖锐爆鸣声
A.①②B.①②③④C.①②④D.②④
答案:
C
解析:
实验室用KClO3热分解法制O2,用排水法收集O2后应先将导管从水槽中取出,然后再停止加热拆除实验装置;实验结束后应将固体残渣、废液按照实验室的规定放入指定的容器中;CO的密度与空气的接近,不能用排空气法收集。
7.(2015天津十二校二联)下列关于各实验装置图的叙述中正确的是( )
答案:
B
解析:
A选项,应将锌插入硫酸锌溶液,铜插入硫酸铜溶液中,否则左边烧杯中锌置换铜,不能形成原电池反应,错误;C选项,乙醇易挥发,乙酸能与酸性高锰酸钾溶液反应,应先除去乙醇,错误;D选项,乙酸易挥发,生成的二氧化碳中含有乙酸,不能证明酸性H2CO3>C6H5OH,错误。
8.(2015北京延庆一模)利用下图装置进行实验(必要时可加热),不能得出相应结论的是( )
溶液①
固体②
溶液③
实验结论
A
稀硫酸
Na2CO3
Na2SiO3
非金属性:
C>Si
B
浓盐酸
MnO2
Na2S
氧化性:
Cl2>S
C
硫酸
Na2SO3
Ba(NO3)2
SO2与
Ba(NO3)2
反应生成BaSO3沉淀
D
稀硫酸
Na2CO3
CaCl2
CO2不与氯化钙反应
〚导学号25730421〛
答案:
C
解析:
A选项,可以证明最高价氧化物对应水化物H2CO3的酸性大于H2SiO3,正确;B选项,溶液③中有淡黄色沉淀生成,说明Cl2把S2-氧化为硫单质,正确;C选项,生成的应该是BaSO4沉淀,错误;D选项,溶液③中只有气泡产生,但无沉淀生成,正确。
二、非选择题(本题共6个小题,共60分)
9.(2015山东泰安一模)(10分)硫酰氯(SO2Cl2)是一种化工原料,有如下相关信息:
硫酰氯常温下为无色液体,熔点为-54.1℃,沸点为69.1℃,在潮湿空气中“发烟”;100℃以上开始分解,生成二氧化硫和氯气。
氯化法是合成硫酰氯的常用方法,实验室合成反应和实验装置如下:
SO2(g)+Cl2(g)
SO2Cl2(l) ΔH=-97.3kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)仪器A的名称为 ,甲中活性炭的作用是 ,B中加入的药品是 。
实验时从仪器C中放出溶液的操作方法是
。
(2)装置丁中发生反应的离子方程式为 。
用亚硫酸钠固体和浓硫酸制备二氧化硫气体时,下图中可选用的发生装置是 (填写字母)。
(3)氯磺酸(ClSO3H)加热分解,也能制得硫酰氯与另外一种物质,该反应的化学方程式为 ,分离产物的方法是 。
(4)若缺少装置乙,氯气和二氧化硫可能发生反应的化学方程式为 。
为提高本实验中硫酰氯的产率,在实验操作中还需要注意的事项有(只答一条即可)
。
答案:
(1)冷凝管或蛇形冷凝管 催化剂 碱石灰 打开分液漏斗的玻璃塞(或先使玻璃塞上的凹槽与漏斗口颈上的小孔对准),再旋转活塞使液体流下
(2)Cl-+ClO-+2H+
Cl2↑+H2O ac
(3)2ClSO3H
SO2Cl2+H2SO4 蒸馏
(4)SO2+Cl2+2H2O
H2SO4+2HCl 控制气流速率,宜慢不宜快;若三颈烧瓶发烫,可适当降温;先通冷凝水,冷凝回流副产物和产品,再进行实验(其他合理答案也可)
解析:
(1)分析信息可知活性炭不参加反应,所以只能从催化剂角度考虑;结合“在潮湿空气中‘发烟’”可知系统中不能进入水蒸气,B作用是防止空气中水蒸气进入A中;丁装置是制取氯气、丙装置除去氯气中的HCl气体、乙装置干燥氯气;
(2)利用分液漏斗控制滴加液体速率可以控制反应速率。
因为亚硫酸钠溶于水所以不能用d装置;(3)依据元素守恒可知另外一种物质为H2SO4;依据沸点可知用蒸馏方法分离;(4)应从气流速率、反应温度、冷凝回流等角度分析。
10.(2015广东理综,33)(8分)NH3及其盐都是重要的化工原料。
(1)用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3,反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为 。
(2)按如图装置进行NH3性质实验。
①先打开旋塞1,B瓶中的现象是 ,原因是 ,稳定后,关闭旋塞1。
②再打开旋塞2,B瓶中的现象是
。
(3)设计实验,探究某一种因素对溶液中NH4Cl水解程度的影响。
限选试剂与仪器:
固体NH4Cl、蒸馏水、100mL容量瓶、烧杯、胶头滴管、玻璃棒、药匙、天平、pH计、温度计、恒温水浴槽(可调控温度)
①实验目的:
探究
对溶液中NH4Cl水解程度的影响。
②设计实验方案,拟定实验表格,完整体现实验方案[列出能直接读取数据的相关物理量及需拟定的数据,数据用字母表示;表中“V(溶液)”表示所配制溶液的体积]。
物理量
实验序号
V(溶液)/mL
……
1
100
……
2
100
……
③按实验序号1所拟数据进行实验,若读取的待测物理量的数值为Y,则NH4Cl水解反应的平衡转化率为
(只列出算式,忽略水自身电离的影响)。
答案:
(1)ACG
(2)①有白烟出现 A瓶中HCl气体压强大,所以HCl进入B瓶,与NH3发生反应,生成白色NH4Cl固体颗粒
②石蕊水溶液进入B瓶,且溶液显红色
(3)①浓度
②
物理量
实验序号
V(溶液)/mL
m(NH4Cl)/g
T(溶液)/℃
pH
1
100
a
c
2
100
b
c
或①温度
②
物理量
实验序号
V(溶液)/mL
m(NH4Cl)/g
T(溶液)/℃
pH
1
100
a
b
2
100
a
c
③×100%
解析:
(1)利用NH4Cl与Ca(OH)2制备氨气,使用固固加热装置,试管口应略向下倾斜,防止水蒸气在管口遇冷倒流,选择A装置,由于NH3的密度比空气的小,故收集氨气采用向下排空气法,气体应该长进短出,选择C装置,尾气处理装置要防止倒吸,选择G装置;
(2)旋塞1打开,由于A瓶中气体的压强大于B瓶中气体的压强,所以HCl进入B瓶与NH3反应:
HCl+NH3
NH4Cl,产生白烟;反应后HCl过量,但瓶内压强减小,故烧杯中液体倒吸到B瓶,且溶液变红;(3)影响盐类水解的外界因素包括浓度、温度等,故:
①可填溶液温度、NH4Cl的浓度;②思路是先称量NH4Cl固体,配制一定物质的量浓度的NH4Cl溶液,再设置对比实验,注意控制单一变量思想的应用,如表格所示:
温度对应表格:
物理量
实验序号
V(溶液)/mL
m(NH4Cl)/g
T(溶液)/℃
pH
1
100
a
b
2
100
a
c
浓度对应表格:
物理量
实验序号
V(溶液)/mL
m(NH4Cl)/g
T(溶液)/℃
pH
1
100
a
c
2
100
b
c
③根据水解反应:
N+H2O
NH3·H2O+H+,忽略水的电离,则c水解(N)=c(H+),直接根据pH=-lgc(H+)可得:
c(H+)=10-pH,故c水解(N)=c(H+)=10-Y,根据m(NH4Cl)=ag,可计算出NH4Cl的初始浓度c(NH4Cl)=,则水解百分率为:
α=×100%。
11.(2015河北石家庄质检)(12分)氯仿(CHCl3)常用作有机溶剂和麻醉剂,常温下在空气中易被氧化。
实验室中可用热还原CCl4的方法制备氯仿。
装置示意图及有关数据如下:
物质
相对分
子质量
沸点/℃
水中溶解性
CHCl3
119.5
1.50
61.3
难溶
CCl4
154
1.59
76.7
难溶
实验步骤:
①检查装置气密性;②开始通入H2;③点燃B处酒精灯;④向A处水槽中加入热水,接通C处冷凝装置的冷水;⑤向三颈烧瓶中加入20mLCCl4;⑥反应结束后,停止加热,将D处锥形瓶中收集到的液体分别用适量的NaHCO3溶液和水洗涤,分出的产物加入少量无水CaCl2固体,静置后过滤;⑦对滤液进行蒸馏纯化,得到氯仿15g。
请回答:
(1)若步骤②和步骤③的顺序颠倒,则实验中产生的不良后果可能为 。
(2)B处发生主要反应的化学方程式为
。
(3)C处选用的冷凝管为下图中的 (填选项字母),冷水应从该管的点 (填“a”或“b”)口进入。
(4)步骤⑥中,用水洗涤的目的为
。
(5)该实验中,氯仿的产率为 。
(6)氯仿在空气中能被氧气氧化生成HCl和光气(COCl2),该反应的化学方程式为
。
〚导学号25730422〛
答案:
(1)加热时氢气遇氧气发生爆炸、生成的氯仿被氧气氧化
(2)CCl4+H2
CHCl3+HCl
(3)B a
(4)洗掉NaHCO3和NaCl
(5)60.8%
(6)2CHCl3+O2
2COCl2+2HCl
解析:
(1)可燃性气体在加热或点燃之前必须纯净,否则可能发生爆炸;(3)分馏时只能用直形冷凝管,球形、蛇形冷凝管均不能用于分馏;(4)因为步骤⑤反应后得到的物质中含有HCl,用NaHCO3溶液除去HCl生成NaCl,所以再用水洗则除去的是NaCl及剩余的NaHCO3;(5)20mLCCl4的物质的量为=0.2065mol,15g氯仿为=0.1255mol,产率==0.608。
12.(8分)Ⅰ.某兴趣小组欲在绿色环保的条件下探究大气污染物SO2的性质,设计如下图实验装置。
请回答:
(1)B、C、D分别用于检验SO2的漂白性、还原性和氧化性,则B中所盛试剂为 ;C中反应的离子方程式为 。
(2)为了实现绿色环保的目标,某同学设计了上图A2的制取装置来代替A1装置,与A1装置相比,A2装置的优点是 (写两点)。
Ⅱ.用氨水吸收尾气中的SO2,“吸收液”中可能含有OH-、S、S、HS等阴离子。
请回答:
(3)氨水吸收过量SO2的反应的离子方程式为
。
(4)已知亚硫酸氢盐一般易溶于水,SO2也易溶于水。
现有仪器和试剂为:
小烧杯、试管、玻璃棒、胶头滴管、过滤装置和滤纸;2mol·L-1盐酸、2mol·L-1HNO3溶液、1mol·L-1BaCl2溶液、1mol·L-1Ba(OH)2溶液、品红溶液、蒸馏水。
请设计实验证明“吸收液”中存在S、HS,完成下表的实验操作、预期现象与结论:
实验操作
预期现象与结论
步骤1:
取适量“吸收液”于小烧杯中,用胶头滴管取1mol·L-1BaCl2溶液向小烧杯滴加直至过量
若出现白色浑浊,则溶液中存在S或S
步骤2:
将小烧杯中的浊液过滤、洗涤,再用适量水把附在滤纸上的固体冲入另一小烧杯中;向冲下的固体
步骤3:
答案:
(1)品红溶液 SO2+I2+2H2O
S+2I-+4H+
(2)不用加热(或节约能源或药品)、相对安全、易于控制反应进行、反应更充分(任何合理的两点均可)
(3)NH3·H2O+SO2
N+HS
(4)
实验操作
预期现象与结论
步骤2:
滴入1滴(或少量)品红溶液,再滴入过量2mol·L-1盐酸,振荡
若品红褪色(或有气泡),则“吸收液”中存在S
步骤3:
用试管取适量滤液,向其中滴入过量的1mol·L-1Ba(OH)2溶液[或滴入1滴(或少量)品红溶液,再滴入2~3滴(或过量)的2mol·L-1盐酸],振荡
若出现白色沉淀(或品红溶液褪色,或有气泡),则“吸收液”中存在HS
解析:
(1)用碘水检验SO2的还原性,该反应的离子方程式为SO2+I2+2H2O
S+2I-+4H+;用H2S检验SO2的氧化性,该反应的化学方程式为2H2S+SO2
3S↓+2H2O;用品红溶液检验SO2的漂白性,故B中所盛试剂为品红溶液。
(2)用装置A2制取SO2的优点有:
①反应不需要加热,比较安全;②用分液漏斗滴加反应物浓硫酸,易于控制反应的进行;③滴加的浓硫酸能够与Na2SO3充分反应。
(3)过量的SO2与氨水反应生成亚硫酸氢铵,反应的离子方程式为NH3·H2O+SO2
N+HS。
(4)若“吸收液”中存在S,则步骤2中的固体为BaSO3,向该固体中滴入1滴(或少量)品红溶液,再滴入过量2mol·L-1盐酸,振荡,固体溶解,品红溶液褪色且有气泡产生。
若“吸收液”中存在HS,则步骤2中的滤液中含有HS,取适量的滤液于试管中,滴加过量的1mol·L-1Ba(OH)2溶液,会产生白色沉淀;或取适量的滤液于试管中,滴加1滴(或少量)品红溶液,再滴入2~3滴(或过量)的2mol·L-1盐酸,振荡,品红溶液褪色且有气泡产生。
13.(2015浙江宁波镇海中学单元检测,22)(12分)某化学兴趣小组为了测定铁碳合金(铁和碳两种单质的混合物)中铁的质量分数,并探究浓硫酸的某些性质,设计了如下图所示的实验装置(夹持仪器已省略)和实验方案进行探究。
Ⅰ.测定铁碳合金中铁的质量分数
(1)检查上述装置气密性的一种方法是关闭分液漏斗和通入N2的活塞,在装置E后面连上一根导管,然后 ,则证明装置的气密性良好。
(2)装置C中发生反应的离子方程式为
。
(3)实验开始前称量装置E的质量,将ag铁碳合金样品放入装置A中,再加入足量的浓硫酸,待装置A中不再有气体放出时,停止加热,通入N2一段时间后拆下装置E并称量质量,装置E的质量增加bg。
则铁碳合金中铁的质量分数为 (用含a、b的代数式表示)。
(4)甲同学认为依据此实验测得的数据计算铁碳合金中铁的质量分数可能会偏低,原因是空气中的CO2、H2O进入装置E中,使b增大。
你认为改进的方法是
。
Ⅱ.探究浓硫酸的某些性质
(5)向装置A中滴加足量的浓硫酸,未点燃酒精灯前,装置A、B中均无明显现象,其原因是
。
(6)装置A中铁与浓硫酸共热发生反应的化学方程式是
。
答案:
(1)将导管插入水中,微热烧瓶,导管口产生气泡,停止加热后在导管末端形成一段稳定的水柱
(2)5SO2+2Mn+2H2O
5S+2Mn2++4H+
(3)1-
(4)在装置E的后面再连接一个与E相同的装置
(5)常温下,Fe遇浓硫酸发生钝化,碳与浓硫酸不反应
(6)2Fe+6H2SO4(浓)
Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O
解析:
(2)装置C中酸性高锰酸钾溶液能够氧化二氧化硫,反应的离子方程式为5SO2+2Mn+2H2O
5S+2Mn2++4H+。
(3)装置E增加的质量是二氧化碳的质量,由此可以求出铁碳合金中碳的质量,从而求得铁的质量分数为1-。
(4)为防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置E,需要在装置E后再加一个与E相同的装置。
(5)铁在常温下遇浓硫酸会发生钝化,碳和浓硫酸在加热条件下才可以反应。
14.(10分)过氧化钠是中学化学中常用的强氧化剂,一氧化碳和氢气是常用的还原剂。
某学习小组探究过氧化钠与一氧化碳、氢气反应的产物。
查阅资料:
炽热的焦炭能与水蒸气反应生成CO和H2,同时CO和水蒸气在高温下能反应生成少量的二氧化碳。
设计实验:
根据实验目的设计如下图所示实验装置(假设装置中的药品均足量)。
主要实验步骤:
①连接装置并检查装置的气密性;②先点燃A处的酒精灯,再缓慢通入水蒸气,将装置内的空气排尽后,最后点燃C处的酒精灯;③当淡黄色的过氧化钠完全变为白色后,熄灭C处的酒精灯;④继续通入水蒸气至C处的玻璃管冷却,停止通入水蒸气并熄灭A处的酒精灯。
实验过程中,无水硫酸铜没有变蓝,澄清石灰水没有变浑浊。
请回答下列问题:
(1)上述方案有不足之处,请提出修改建议:
。
B装置的作用是
。
(2)确认步骤②“装置内的空气排尽”的操作是
。
(3)预测C处的玻璃管中可能发生的化学反应,写出相应的化学方程式:
(只写一个)。
(4)实验室提供如下药品:
酚酞溶液、氯化钡溶液、澄清石灰水、盐酸、硝酸银溶液、硫酸铁溶液、硫酸铜溶液。
请设计方案确认C处的玻璃管中白色固体M的成分并填写实验报告(根据需要,不必填满,不够也可以补充):
实验步骤
实验操作
实验现象和结论
步骤一
步骤二
步骤三
……
(5)拓展实验,设计一个简单实验确认白色固体M中是否含有少量的过氧化钠:
。
〚导学号25730423〛
答案:
(1)在E装置后的导管处接一个气球或放一盏点燃的酒精灯 干燥CO和H2并除去CO2
(2)在E处收集一试管气体并点燃,若气体能安静燃烧或有轻微的爆鸣声,证明装置内的空气已排尽
(3)Na2O2+H2
2NaOH(或Na2O2+CO
Na2CO3)
(4)
实验步骤
实验操作
实验现象和结论
步骤一
取少量白色固体M溶于水,加入足量的氯化钡溶液
若产生白色沉淀,则说明白色固体M中含有碳酸钠,无法确定是否含有氢氧化钠;若无现象,则说明白色固体中不含碳酸钠,含有氢氧化钠
步骤二
若步骤一产生白色沉淀,再向步骤一的上层清液中滴加酚酞溶液
若溶液变红色,则说明白色固体M中含有氢氧化钠;否则不含氢氧化钠
(5)取少量白色固体M溶于水,若无气泡产生,则说明固体M中不含过氧化钠;若有气泡产生,则说明固体M中含过氧化钠(或向溶液中滴加酚酞溶液,若红色不褪去,则说明固体M中不含有过氧化钠,否则固体M中含有过氧化钠)
解析:
由于气体参与反应时不可能反应完全,因此最后的尾气要进行处理,防止污染环境。
若整个装置充满一氧化碳和氢气,可通过收集气体来验证。
若过氧化钠与氢气反应则生成氢氧化钠,与一氧化碳反应则生成碳酸钠。
验证碳酸钠、氢氧化钠的存在应从碳酸根离子和氢氧根离子入手,前者采用沉淀法,不能采用气体法(氢氧根离子会被消耗),后者采用指示剂法。
根据过氧化钠与水反应时有气体放出的性质,或者过氧化钠具有强氧化性的性质,任选一种性质就可以证明其存在。
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