高考化学总复习道综合实验题汇编含解析.doc
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2015届高考化学100道综合实验题汇编(含解析)
1.如下图所示,A、B、C是实验室常用的三种制取气体的装置,提供的药品有:
大理石、浓盐酸、稀盐酸、锌粒、二氧化锰、氯化铵、熟石灰。
现欲利用这些药品分别制取NH3、Cl2、H2、CO2四种气体,试回答以下问题。
(1)选用A装置可制取的气体有;选用B装置可制取的气体有;通常选用C装置制取的气体有。
若用亚硫酸钠和浓硫酸来制取二氧化硫气体应选用装置(填装置的编号字母)。
(2)写出利用上述有关药品制取氯气的化学方程式:
。
(3)若要制得干燥的氨气,可选用下列干燥剂中的(填序号)。
A.生石灰B.浓硫酸C.五氧化二磷
(4)标号①的仪器除可用于在气体发生装置中添加试剂外,在实验中常用于(填实验操作名称)。
【答案】
(1)NH3;CO2,H2;Cl2;B
(2)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O(3)A
(4)分液
【解析】
试题分析:
(1)选用A装置是固体与固体混合加热制取气体的装置。
可制取的气体有NH3;固体与液体混合在不加热时制取气体的装置。
选用B装置可制取的气体有CO2,H2;通常选用C装置制取的气体应该是固体与液体混合加热制取气体的装置。
选用该装置制取的气体有Cl2;若用亚硫酸钠和浓硫酸来制取二氧化硫气体,由于是固体与液体混合不需要加热制取气体,所以应选用装置B。
(2)制取氯气的化学方程式:
为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(3)若要制得干燥的氨气,由于氨气的水溶液显碱性,所以要用碱性干燥剂来干燥。
因此选项为A。
(4)标号①的仪器除可用于在气体发生装置中添加试剂外,在实验中常用于分离互不相溶的两层液体混合物,该实验操作为分液。
考点:
考查气体制取装置的选择、反应原理、气体的干燥即试剂的添加等实验操作的知识。
2.有一瓶澄清的溶液,其中可能有、K+、Na+、Mg2+、Ba2+、Al3+、Cl-、I-、、、S2-、、、,取该溶液进行以下实验:
(1)取pH试纸检验,溶液呈强酸性,可以排除离子的存在;
(2)取出部分溶液,加入少量CCl4及数滴新制氯水,经振荡后CCl4层呈紫色,可以排除离子的存在;
(3)另取出部分溶液逐滴加入NaOH溶液,使溶液从酸性逐渐变为碱性,在滴加过程中和滴加完毕后,溶液均无沉淀产生,则又可以排除离子的存在;
(4)取出部分上述碱性溶液滴加Na2CO3溶液后,有白色沉淀生成,证明离子存在,又可排除离子的存在;
(5)将(3)得到的碱性溶液加热,有气体放出,该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
根据上述实验事实确定:
该溶液中肯定存在的离子是,还不能确定是否存在的离子是。
【答案】
(1)、S2-、
(2)NO、
(3)Mg2+、Al3+
(4)Ba2+;
(5)I-、、Ba2+;K+、Na+、Cl-
【解析】
(1)溶液呈强酸性,可以排除、S2-、等弱酸根离子。
(2)加入少量CCl4及数滴新制氯水,经振荡后CCl4层呈紫色,一定含有I-,可以排除、等强氧化性离子。
(3)加入NaOH溶液,过程中和滴加完毕溶液均无沉淀产生,肯定不含有Mg2+和Al3+;(4)上述碱液加碳酸钠溶液,有白色沉淀产生,肯定含有Ba2+,肯定不含有;(5)将(3)溶液加热,有使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体放出,肯定含有。
综合以上,肯定存在的离子是I-、、Ba2+,不能确定的离子是K+、Na+、Cl-。
3.为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,某学习小组用碳素钢(即铁和碳的合金)进行了以下探究活动:
[探究一]
(1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中,10分钟后移入硫酸铜溶液中,片刻后取出观察,铁钉表面无明显变化,其原因是。
(2)称取碳素钢6.0g放入15.0mL浓硫酸中,加热,充分反应后得到溶液X并收集到混合气体Y。
①甲同学认为X中除Fe3+之外还可能含有Fe2+。
若要确认其中的Fe2+,应选用(选填序号)。
A.KSCN溶液和氯水B.铁粉和KSCN溶液
C.浓氨水D.酸性KMnO4溶液
②乙同学取560mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中,发生SO2+Br2+2H2O=2HBr+H2SO4反应,然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体4.66g。
由此推知气体Y中SO2的体积分数为。
[探究二]根据上述实验中SO2体积分数的分析,丙同学认为气体Y中还可能含有Q1和Q2两种气体,其中Q1气体,在标准状况下,密度为0.0893g·L-1。
为此设计了下列探究实验装置(假设有关气体完全反应)。
(3)装置B中试剂的作用是。
(4)分析Y气体中的Q2气体是如何生成的(用化学方程式表示)。
(5)已知洗气瓶M中盛装澄清石灰水,为确认Q2的存在,需在装置中添加洗气瓶M于(填序号)。
A.A之前B.A—B间
C.B—C间D.C—D间
(6)如果气体Y中含有Q1,预计实验现象应是。
【答案】
(1)铁被钝化
(2)①D ②0.80
(3)检验SO2是否除尽
(4)C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
(5)C
(6)D中的固体由黑变红、E中的固体由白变蓝
【解析】
(1)由于在常温下,铁在浓硫酸中钝化,从而在铁表面形成一层致密的氧化膜,所以不再和CuSO4溶液反应。
(2)①Fe2+具有还原性,可以被KMnO4(H+)氧化,从而溶液褪色,据此可以鉴别,答案选D。
,所以SO2的体积分数为。
(3)M=0.0893g·L-1×22.4L·mol-1=2.0g·mol-1。
所以Q1为H2。
由于C能被浓H2SO4氧化成CO2,所以Q2应为CO2。
检验H2用CuO,而检验CO2气体需用澄清石灰水,在验证CO2之前,须除尽SO2气体,所以A装置用来除去SO2,B装置用来检验是否除尽,M装置应放在B、C之间。
若有H2,CuO应由黑变红,CuSO4由白变蓝。
4.王老师在用酒精喷灯做“铁与水蒸气反应”后,该校高一化学研究性小组同学对得到的黑色固体物质进行了如下实验:
(1)甲同学认为:
该黑色固体为四氧化三铁。
请写出黑色固体溶于稀盐酸的化学方程式____________;
(2)乙同学提出:
根据上述实验现象甲同学的观点不可靠,理由是__________;
(3)深红色溶液C放置一段时间后,发现红色褪去。
关于溶液褪色的原因,同学们纷纷猜想:
假设一:
氯水有强氧化性,将溶液中的SCN—氧化;
假设二:
空气中有还原性物质,将;
假设三:
氯水有极强的氧化性,将;
基于假设一,为验证合理与否,可选用试剂:
浓硫酸、1.0mol·L-1HNO3、1.0mol·L-1盐酸、1.0mol·L-1NaOH、0.lmol·L-1FeC13、0.lmol·L-1CuSO4、20%KSCN、蒸馏水。
实验操作
预期现象
结论
取少量褪色后的溶液,
说明假设一是合理的
(4)乙同学用酒精灯加热做铁与水蒸气反应的实验,也得到了黑色固体,它不能被磁铁吸引,当加入盐酸溶解该固体时,溶液呈浅绿色,再滴加KSCN溶液不变色。
由此她认为生成该固体的化学方程式为。
【答案】
(1)Fe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2O
(2)该固体不一定只是Fe3O4,当黑色固体是Fe3O4和FeO,或Fe3O4和Fe,或Fe3O4、FeO和Fe时,也都有上述现象。
(3)溶液中的Fe3+被还原为Fe2+溶液中的+3铁被氧化成更高价态的铁
实验操作
预期现象
取少量褪色的溶液,滴加20%KSCN溶液
如果溶液变红色
或取少量褪色后的溶液,加入0.1mol/LFeCl3溶液
或如果溶液不变红色
(4)Fe+H2O=FeO+H2
【解析】
(1)四氧化三铁可以写作Fe2O3·FeO,所以四氧化三铁与盐酸反应的化学方程式为Fe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2O。
(2)由于该黑色固体不一定只是Fe3O4,当黑色固体是Fe3O4和FeO,或Fe3O4和Fe,或Fe3O4、FeO时,也都有上述现象,所以结论是不准确的。
(3)溶液显红色,是因为Fe3+离子与SCN-反应而显色。
如果红色逐渐褪色,则可能的原因是氯水有强氧化性,将溶液中SCN-氧化;或者空气中有还原性物质,将溶液中Fe3+还原为Fe2+;或者氯水有极强的氧化性,将溶液中的+3价铁氧化为更高的价态。
如果是由于氯水有强氧化性,将溶液中的SCN-氧化,则可以向反应后的溶液中继续加入足量的KSCN溶液,如果溶液显红色,则说明假设1是正确的。
或者取少量褪色后的溶液,加入加入0.1mol/LFeCl3溶液,如果溶液不变红色,则假设1是正确的。
(4)不能被磁铁吸收,说明没有铁。
当加入盐酸溶解该固体时,溶液呈浅绿色,再滴加KSCN溶液不变色,这说明溶液中含有Fe2+,因此黑色固体是FeO。
故,
Fe+H2O=FeO+H2。
5.碳酸钠俗称纯碱,其用途很广。
实验室中,用碳酸氢铵和饱和食盐水可制得纯碱。
各物质在不同温度下的溶解度见表。
实验步骤
Ⅰ、化盐与精制:
①粗盐(含Ca2+、Mg2+、SO42-)溶解;②加入足量NaOH和Na2CO3溶液,煮沸;③过滤;④加入盐酸调pH至7。
Ⅱ、转化:
①将精制后的食盐溶液温度控制在30~35℃之间;在不断搅拌下,加入研细的碳酸氢铵;保温,搅拌半小时;②静置,a、b;③得到NaHCO3晶体。
Ⅲ、制纯碱:
将得的NaHCO3放入蒸发皿中,在酒精灯上灼烧,冷却到室温,即得到纯碱。
完成下列填空:
(1)“化盐与精制”可除去的粗盐中的杂质离子是。
(2)“转化”的离子方程式是。
(3)“转化”过程中,温度控制在30~35℃之间的加热方式是;为什么温度控制在30~35℃之间?
。
(4)a、b处的操作分别是、。
(5)实验室制得的纯碱含少量NaCl还可能含少量NaHCO3,为测定纯碱的纯度,用电子天平准确称取样品G克,将其放入锥形瓶中用适量蒸馏水溶解,滴加2滴酚酞,用cmol/L的标准盐酸滴定至溶液由浅红色变成无色且半分钟不变,滴定过程中无气体产生,所用盐酸的体积为V1mL。
此时发生的反应为:
CO32-+H+→HCO3-
①样品中碳酸钠质量百分含量的表达式是。
②向锥形瓶溶液中继续滴加2滴甲基橙,用同浓度的盐酸继续滴定至终点,所用盐酸的体积为V2mL。
滴定终点时溶液颜色的变化是;根据实验数据,如何判断样品含NaHCO3。
【答案】
(1)Ca2+、Mg2+
(2)Na++HCO3-→NaHCO3↓
(3)水浴加热;温度过高造成NH4HCO3分解,温度过低NH4HCO3的溶解度小
(4)过滤洗涤
(5)①Na2CO3%=(106cV1×10-3)/G
②黄色变为橙色且半分钟不变;V2>V1则含有NaHCO3
【解析】
(1)足量NaOH可以除去Mg2+;Na2CO3可以除去Ca2+;
(2)Na++HCO3-→NaHCO3↓
(3)根据水浴加热,温度易控制且受热均匀;温度过高造成NH4HCO3分解,温度过低,NH4HCO3的溶解度小;
(4)NH4HCO3与NaCl反应生成NaHCO3,便有晶体析出,然后过滤、洗涤可得到NaHCO3。
(5)①酚酞做指示剂,用浓度为cmol/LHCl溶液滴定至溶液由红色变成无色,说明CO32-+H+→HCO3-反应达到终点,所用盐酸的体积为V1mL,则碳酸钠的质量为106cV1×10-3g,其质量分数是(106cV1×10-3)/G。
②用甲基橙做指示剂,继续用HCl滴定至溶液由黄色变成橙色,则HCO3-+H+=CO2+H2O反应达到终点,所用HCl的体积为V2,如果V1=V2,只有Na2CO3;如果V2>V1,则含有NaHCO3。
6.某研究小组模拟工业处理电镀含氰废水并测定处理的效率,利用下图所示装置进行实验。
将CN-的浓度为0.2mol·L-1的含氰废水100mL与100mLNaClO溶液(过量)置于装置②三颈烧瓶中,充分反应。
打开分液漏斗活塞,滴入100mL稀H2SO4,关闭活塞。
已知装置②中发生的主要反应依次为:
CN-+ClO-=CNO-+Cl-2CNO-+2H++3C1O-=N2↑+2CO2↑+3C1-+H2O
(1)①和⑥的作用是。
(2)装置②中,生成需由装置③除去的物质的离子方程式为。
(3)反应结束后,缓缓通入空气的目的是。
(4)为计算该实验中含氰废水被处理的百分率,需要测定的质量。
(5)已知CN-的处理效率可高达90%,产生的CO2在标准状况下的体积为。
【答案】
(1)排除空气中CO2对实验的干扰
(2)ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O
(3)使装置内残留的CO2全部进入装置⑤而被吸收
(4)装置⑤反应前后的质量或沉淀
(5)0.4L
【解析】
(1)①和⑥的作用是排除空气中CO2对实验的干扰。
(2)已知反应条件,有氯离子生成,又次氯酸有很强的氧化性,所以,ClO-+Cl-+2H+=Cl2↑+H2O。
(3)使装置中残留的CO2全部进入装置⑤而被吸收。
(4)通过测定碱石灰的质量的变化测得CO2的质量,根据关系式计算含氯废水处理百分率,则需要测定装置⑤反应前后的质量。
(5)由CN-+ClO-=CNO-+Cl-2CNO-+2H++3ClO-=N2+2CO2+3Cl-+H2O,又因为
n(CN-)=0.02mol,转化率为0.9。
由关系式可知,产生的CO2的体积是0.4L。
7.氯化铜是一种广泛用于生产颜料、木材防腐剂等的化工产品。
某研究小组用粗铜(含杂质Fe)按下述流程制备氯化铜晶体(CuCl2·2H2O)。
(1)实验室采用如下图所示的装置,可将粗铜与Cl2反应转化为固体1(加热仪器和夹持装置已略去)。
①仪器A的名称是 。
②装置B中发生反应的离子方程式是 。
③如果浓盐酸不能顺利滴下,可能的原因是。
④装置Ⅳ中盛装的试剂是,其作用是。
(2)在CuCl2溶液转化为CuCl2·2H2O的操作过程中,发现溶液颜色由蓝色变为黄绿色。
小组同学欲探究其原因。
已知:
在氯化铜溶液中有如下转化关系:
(aq)+4Cl-(aq)(aq)+4H2O(l)
蓝色 黄色
①上述反应的化学平衡常数表达式是K= 。
②现欲使溶液由黄色变成蓝色,请写出两种可采用的方法
a.b。
(3)由CuCl2溶液得到CuCl2·2H2O的过程中要加入盐酸的目的是。
【答案】
(1)①分液漏斗
②MnO2+4H++3Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
③分液漏斗的上口瓶塞没有打开
④NaOH溶液吸收未反应的氯气,防止污染
(2)①K=c()/c()c4(Cl-)
②a加水稀释bAgNO3溶液
(3)抑制铜离子的水解,提高产品的产率。
【解析】
(1)氯气有毒,必须进行尾气处理
(2)变为蓝色则平衡向逆方向移动,可以加水,增加生成的浓度,也可以加入AgNO3溶液减少Cl-浓度。
(3)Cu2+易发生水解,加热促进水解,同时HCl易挥发,也促进水解,所以直接加热得不到氯化铜晶体。
8.实验室模拟回收某废旧含镍催化剂(主要成分为NiO,另含Fe2O3、CaO、CuO、BaO等)生产Ni2O3。
其工艺流程为:
(1)根据图Ⅰ所示的X射线衍射图谱,可知浸出渣含有三种主要成分,其中“物质X”为。
图Ⅱ表示镍的浸出率与温度的关系,当浸出温度高于70℃时,镍的浸出率降低,浸出渣中Ni(OH)2含量增大,其原因是。
(2)工艺流程中“副产品”的化学式为。
(3)已知有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表:
氢氧化物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Ni(OH)2
开始沉淀的pH
1.5
6.5
7.7
沉淀完全的pH
3.7
9.7
9.2
操作B是为了除去滤液中的铁元素,某同学设计了如下��验方案:
向操作A所得的滤液中加入NaOH溶液,调节溶液pH为3.7~7.7,静置,过滤。
请对该实验方案进行评价(若原方案正确,请说明理由;若原方案错误,请加以改正)。
(4)操作C是为了除去溶液中的Ca2+,若控制溶液中F-浓度为3×10-3mol·L-1,则Ca2+的浓度为mol·L-1。
(常温时CaF2的溶度积常数为2.7×10-11)
(5)电解产生2NiOOH·H2O的原理分两步:
①碱性条件下Cl-在阳极被氧化为ClO-;
②Ni2+被ClO-氧化产生2NiOOH·H2O沉淀。
第②步反应的离子方程式为。
【答案】
(1)BaSO4温度升高,Ni2+的水解程度增大
(2)CuSO4·5H2O
(3)方案错误。
在调节pH前,应先在滤液中加入H2O2,使溶液中的Fe2+氧化为Fe3+
(4)3×10-6
(5)ClO-+2Ni2++4OH-=2NiOOH·H2O+Cl-
由题意知,含镍催化剂与硫酸反应后,Ca2+和Ba2+形成沉淀,通入硫化氢气体将Cu2+沉淀,操作B除去Fe3+,操作C除去Ca2+。
最后加氯化钠电解硫酸镍溶液得到2NiOOH·H2O。
【解析】
(1)硫酸与氧化镍、氧化铁、氧化钙、氧化铜、氧化钡分别生成硫酸镍、硫酸铁、硫酸钙、硫酸铜和硫酸钡,硫酸钙微溶、硫酸钡难溶,物质X为硫酸钡。
Ni2++2H2ONi(OH)2+2H+,温度升高,促进Ni2+水解,Ni(OH)2含量增大。
(2)硫灼烧生成二氧化硫、硫化铜灼烧生成氧化铜和二氧化硫。
氧化铜与硫酸生成硫酸铜溶液,结晶后得到胆矾晶体。
(3)若溶液中含有Fe2+,调节pH为3.7~7.7时,Fe2+没有完全沉淀。
所以加氢氧化钠溶液调节pH时,应先加过氧化氢将Fe2+完全氧化为Fe3+。
(4)c(Ca2+)===3×10-6mol·L-1。
(5)Ni2+被ClO-氧化产生2NiOOH·H2O,ClO-被还原为Cl-,根据得失电子相等和电荷守恒、质量守恒配平
9.工业上以碳酸锰矿为主要原料生产MnO2的工艺流程如下:
有关氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH如下表:
氢氧化物
Al(OH)2
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Cu(OH)2
Pb(OH)2
Mn(OH)2
开始沉淀的pH
3.3
1.5
6.5
4.2
8.0
8.3
沉淀完全的pH
5.2
3.7
9.7
6.7
8.8
9.8
请问答下列问题:
(1)酸浸前将碳酸锰矿粉碎的作用是。
(2)酸浸后的溶液中含有Mn2+、SO42-,另含有少量Fe2+、Fe3+、A13+、Cu2+、Pb2+等,其除杂过程如下:
①加入MnO2将Fe2+氧化,其离子反应方程式为。
②加入CaO将溶液的pH调到5.2~6.0,其主要目的是。
③加入BaS,除去Cu2+、Pb2+后,再加入NaF溶液,除去。
(3)从溶液A中回收的主要物质是,该物质常用作化肥。
(4)MnO2粗品中含有少量Mn3O4,可以用稀硫酸处理,将其转化为MnSO4和MnO2,然后再用氧化剂将Mn2+转化为MnO2,制得优质MnO2,写出Mn3O4与稀硫酸反应的化学方程式。
【答案】
(1)增大接触面积,加快反应速率(使反应更充分)
(2)①2Fe2++MnO2+4H+=2Fe3++Mn2++2H2O
②除去Fe3+,A13+
③Ca2+
(3)(NH4)2SO4
(4)Mn3O4+2H2SO4=2MnSO4+MnO2+2H2O
【解析】
(1)将反应物粉碎的作用是增大接触面积,加快反应速率,使反应更充分;
(2)pH调到5.2~6.0,其主要目的是除去Fe3+、A13+和部分Cu2+;
③溶液中除去Fe2+、Fe3+、A13+、Cu2+、Pb2+,但第②加入了Ca2+,再加入NaF溶液,显然是除去Ca2+;
(3)流程得到的是碳酸锰沉淀,溶液中主要剩余NH4+和SO42-,故回收的物质是(NH4)2SO4。
(4)由MnO2粗品中含有少量Mn3O4,可以用稀硫酸处理,将其转化为MnSO4和MnO2,可知反应物为Mn3O4和稀硫酸,生成物为MnSO4和MnO2,反应方程式可写成:
Mn3O4+H2SO4→MnSO4+MnO2,根据原子守恒,还应有水生成,故可写出:
Mn3O4+H2SO4→MnSO4+MnO2+H2O,利用化合价法和原子守恒配平方程式得:
Mn3O4+2H2SO4=2MnSO4+MnO2+2H2O
10.某工厂用软锰矿(含MnO2约70%及Al2O3)和闪锌矿(含ZnS约80%及FeS),共同生产MnO2和Zn(干电池原料)。
已知:
①A是MnSO4、ZnSO4、Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3的混合液。
②IV中的电解反应式为MnSO4+ZnSO4+2H2OMnO2+Zn+2H2SO4。
(1)A中属于还原产物的是。
(2)MnCO3、Zn2(OH)2CO3的作用是;Ⅱ需要加热的原因是;C的化学式是。
(3)Ⅲ中发生的离子方程式为,;
(4)如果不考虑生产中的损耗,除矿石外,需购买的化工原料是。
【答案】
(1)MnSO4
(2)增大溶液的pH,使Fe3+和Al3+均生成沉淀;促进Fe3+、Al3+的水解;H2SO4
(3)Mn2++CO32-=MnCO3
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