届高三最后冲刺物质的制备练习题Word格式.docx
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【答案】
(1)EHJH将BCl3冷凝为液态分离出来
(2)2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O
(3)覆盖AgCl,滴入最后一滴KSCN溶液时,混合液由无色变为血红色且半分钟内不褪色
(4)防止滴定时AgCl沉淀转化为AgSCN沉淀,使滴定终点不准确
(5)
(6)B
【解析】I.
(1)用氯气与B2O3、C反应生成三氯化硼和CO,三氯化硼的熔点为-107.3℃,沸点为12.5℃,所以收集三氯化硼要用冰水冷却,未反应的氯气尾气用氢氧化钠吸收,三氯化硼易水解,为防止氢氧化钠溶液中水进入装置E,在E和J之间接上H装置,用于吸水,生成的CO经干燥后再通过F装置还原氧化铜,再将生成的气体通过澄清石灰水检验,可以证明原反应中有一氧化碳生成,多余的CO不能排放到空气中,要用排水法收集,据上面的分析可知,依次连接的合理顺序为G→E→H→J→H→F→D→I,故答案为:
E、H、J、H;
反应产生的BCl3为气态,用冰水冷却降温变为液态,便于与未反应的氯气分离开来,所以其中装置E的作用是将BCl3冷凝为液态分离出来;
(2)中装置J中Cl2与NaOH溶液发生歧化反应,产生NaCl、NaClO、H2O,根据电子守恒、原子守恒,可得该反应的化学方程式为2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O;
II.(3)向该物质中加入AgNO3溶液,发生反应:
Ag++Cl−=AgCl↓,为了使溶液中的Cl−沉淀完全,加入过量的AgNO3溶液,然后以硝酸铁为指示剂,若溶液中Cl−沉淀完全,用c2mol/LKSCN标准溶液滴定过量的AgNO3溶液。
会发生反应:
Ag++SCN−=AgSCN↓,溶液变为血红色,所以滴定终点现象为滴入最后一滴KSCN溶液时,混合液由无色变为血红色且半分钟内不褪色;
(4)硝基苯是液态有机物,密度比水大,加入硝基苯就可以覆盖在反应产生AgCl沉淀上,防止滴定时AgCl沉淀转化为AgSCN沉淀,使滴定终点不准确;
(5)根据离子反应可知n(Ag+)=n(Cl−)+n(SCN−),则10.00mL中含有n(Cl−)=n(Ag+)-n(SCN−)=c1mol/L×
V1×
10−3L/mL–c2mol/L×
V2mL×
10−3L/mL=(C1V1-C2V2)×
10−3
mol;
则mg中含有Cl−元素的质量为m=(C1V1-C2V2)×
10−3mol×
×
35.5g/mol,则产品中氯元素的质量分数为
=
;
A.步骤③中未加硝基苯,会使一部分AgCl转化为AgSCN,导致n(SCN−)增大,根据关系式n(Ag+)=n(Cl−)+n(SCN−)可知样品中含有n(Cl−)偏小,A错误;
B.步骤①中配制100mL溶液时,定容时俯视刻度线,则使c(Cl−)偏大,等体积时含有的n(Cl−)偏大,B正确;
C.用KSCN溶液滴定剩余AgNO3溶液时,滴定前有气泡,滴定后无气泡,V(标)偏大,则导致样品在Cl−含量偏低,C错误;
D.滴定剩余AgNO3溶液时,KSCN溶液滴到锥形瓶外面一滴,V(标)偏大,则导致样品在Cl−含量偏低,D错误;
故合理选项是B。
2.某研究性学习小组为合成1丁醇,查阅资料得知一条合成路线:
CH3CH=CH2+CO+H2→CH3CH2CH2CHO
CH3CH2CH2CH2OH,CO的制备原理:
HCOOH
CO↑+H2O,并设计出原料气的制备装置(如图)。
请填写下列空白:
(1)实验室现有锌粒、稀硝酸、稀盐酸、浓硫酸、2丙醇,从中选择合适的试剂制备氢气、丙烯。
写出化学方程式:
______________________________________________。
(2)若用以上装置制备干燥纯净的CO,装置中a和b的作用分别是________、________;
c和d中盛装的试剂分别是________、________。
(3)制丙烯时,还产生少量SO2、CO2及水蒸气,该小组用以下试剂检验这四种气体,混合气体通过试剂的顺序是________(填序号)。
①饱和Na2SO3溶液 ②酸性KMnO4溶液 ③石灰水 ④无水CuSO4 ⑤品红溶液
(4)合成正丁醛的反应为正向放热的可逆反应,为增大反应速率和提高原料气的转化率,你认为应该采用的适宜反应条件是________。
a.低温、高压、催化剂 b.适当的温度、高压、催化剂
c.常温、常压、催化剂 d.适当的温度、常压、催化剂
(5)正丁醛经催化加氢得到含少量正丁醛的1丁醇粗品,为纯化1丁醇,该小组查阅文献得知:
①R—CHO+NaHSO3(饱和)―→RCH(OH)SO3Na↓;
②沸点:
乙醚34℃,1丁醇118℃,并设计出如下提纯路线:
粗品
滤液
有机层
1丁醇、乙醚
纯品
试剂1为________,操作1为________,操作2为________,操作3为________。
(1)Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑(CH3)2CHOH
CH2=CHCH3↑+H2O
(2)恒压防倒吸NaOH溶液浓H2SO4
(3)④⑤①②③或④⑤①③②
(4)b
(5)饱和NaHSO3溶液过滤萃取蒸馏
【解析】
(1)氢气可用活泼金属锌与非氧化性酸盐酸通过置换反应制备,氧化性酸如硝酸和浓硫酸与锌反应不能产生氢气,方程式为Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑;
2-丙醇通过消去反应即得到丙烯,方程式为(CH3)2CHOH
CH2=CHCH3↑+H2O;
(2)甲酸在浓硫酸的作用下通过加热脱水即生成CO,由于甲酸易挥发,产生的CO中必然会混有甲酸,所以在收集之前需要除去甲酸,可以利用NaOH溶液吸收甲酸.又因为甲酸易溶于水,所以必需防止液体倒流,即b的作用是防止倒吸,最后通过浓硫酸干燥CO;
(3)检验丙烯可以用酸性KMnO4溶液,检验SO2可以用酸性KMnO4溶液褪色、品红溶液或石灰水,检验CO2可以用石灰水,检验水蒸气可以用无水CuSO4,所以在检验这四种气体必需考虑试剂的选择和顺序.只要通过溶液,就会产生水蒸气,因此先检验水蒸气;
然后检验SO2并在检验之后除去SO2,除SO2可以用饱和Na2SO3溶液,最后检验CO2和丙烯,因此顺序为④⑤①②③(或④⑤①③②);
(4)由于反应是一个体积减小的可逆反应,所以采用高压,有利于增大反应速率和提高原料气的转化率;
正向反应是放热反应,虽然低温有利于提高原料气的转化率,但不利于增大反应速率,因此要采用适当的温度;
催化剂不能提高原料气的转化率,但有利于增大反应速率,缩短到达平衡所需要的时间,故正确所选项是b;
(5)粗品中含有正丁醛,根据所给的信息利用饱和NaHSO3溶液形成沉淀,然后通过过滤即可除去;
由于饱和NaHSO3溶液是过量的,所以加入乙醚的目的是萃取溶液中的1-丁醇;
因为1-丁醇和乙醚的沸点相差很大,因此可以利用蒸馏将其分离开。
3.氮化铝(AIN)是一种新型无机材料,广泛应用于集成电路生产领域。
某化学研究小组利用氮气、氧化铝和活性炭制取氮化铝,设计下图实验装置。
试回答:
(1)实验中用饱和NaNO2与NH4Cl溶液制取氮气的化学方程式为_____________。
(2)装置中分液漏斗与蒸馏烧瓶之间的导管A的作用是__________(填写序号)。
a.防止NaNO2饱和溶液蒸发b.保证实验装置不漏气c.使NaNO2饱和溶液容易滴下
(3)按图连接好实验装置,检查装置气密性的方法是___________________。
(4)化学研究小组的装置存在严重问题,请说明改进的办法_____________________。
(5)反应结束后,某同学用下图装置进行实验来测定氮化铝样品的质量分数(实验中导管体积忽略不计)。
氮化铝和NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]和氨气。
①广口瓶中的试剂X最好选用_______(填写序号)。
a.汽油b.酒精c.植物油d.CCl4
②广口瓶中的液体没有装满(上方留有空间),则实验测得NH3的体积将___(填“偏大”、“偏小”、“不变”)。
③若实验中称取氮化铝样品的质量为10.0g,测得氨气的体积为3.36L(标准状况),则样品中AlN的质量分数为___________。
(1)NaNO2+NH4Cl
NaCl+N2↑+2H2O
(2)c
(3)在干燥管D末端连接一导管,将导管插入烧杯中的液面下,用酒精灯微热蒸馏烧瓶,导管口有气泡冒出,撤掉酒精灯一段时间,导管内上升一段水柱,说明气密性良好(其它答案合理即可)
(4)在干燥管D末端连一尾气处理装置(答案合理即可)
(5)c不变61.5%
(1)饱和NaNO2与NH4Cl溶液制取氮气,则根据原子守恒可知,还应该有水和氯化钠生成,因此实验中用饱和NaNO2与NH4Cl溶液制取氮气的化学方程式为NaNO2+NH4Cl
NaCl+N2↑+2H2O;
(2)由于蒸馏烧瓶中有气体生成,压强大,分液漏斗中的液体不易滴下;
分液漏斗与蒸馏烧瓶之间的导管A连接后,可以保持压强相同,使NaNO2饱和溶液容易滴下,答案选c;
(3)一般常用空气热胀冷缩法,因此根据该实验装置的特点可知,检查装置气密性的方法是在干燥管D末端连接一导管,将导管插入烧杯中的液面下,用酒精灯微热蒸馏烧瓶,导管口有气泡冒出,撤掉酒精灯一段时间,导管内上升一段水柱,说明气密性良好;
(4)由于氮气、氧化铝和活性炭制取氮化铝的同时,还有CO生成,所以必须有尾气处理装置,即在干燥管D末端连一尾气处理装置;
(5)①氮化铝和NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]和氨气,所以要通过排水法测量氨气的体积,则根据氨气极易溶于水可知,X应该是密度小于水与水不溶的试剂。
汽油易挥发,a不正确。
酒精和水互溶,四氯化碳密度大于水,因此选项bd均不正确。
植物油密度小于水、不溶于水,c正确,答案选c;
②广口瓶中的液体没有装满(上方留有空间),由于排除的水是依据压强差来完成的,所以对实验结果不影响,即则实验测得NH3的体积将不变;
③测得氨气的体积为3.36L(标准状况),氨气的物质的量是3.36L÷
22.4L/mol=0.15mol,则根据氮原子守恒可知,氮化铝的物质的量是0.15mol,质量是0.15mol×
41g/mol=6.15g,所以品中AlN的质量分数为
100%=61.5%。
4.无水MgBr2常用于催化剂。
某化学小组在实验室选用下图所示装置(夹持装置略)采用镁屑与液溴为原料制备无水MgBr2。
①在浓硫酸存在下,加热到140℃时乙醇脱水生成乙醚(C2H5OC2H5),加热到170℃时乙醇脱水生成CH2=CH2。
②乙醚的熔点为34.6℃,沸点为132℃。
③Mg和Br2剧烈反应,放出大量的热;
MgBr2具有强吸水性;
MgBr2能与乙醚发生反应MgBr2+3C2H5OC2H5
MgBr2·
3C2H5OC2H5。
实验主要步骤如下:
I.选用上述部分装置,正确连接,检查装置的气密性。
向装置中加入药品。
II.加热装置A,迅速升温至140℃,并保持140℃加热一段时间,停止加热。
III.通入干燥的氮气,让液溴缓慢进入装置B中,直至完全加入。
IV.装置B中反应完毕后恢复至室温,过滤反应物,将得到的滤液转移至干燥的烧瓶中,在冰水中冷却,析出晶体,再过滤得三乙醚合溴化镁粗产品。
V.用苯洗涤粗产品,减压过滤,得三乙醚合溴化镁,将其加热至160℃分解得无水MgBr2。
回答下列问题:
(1)装置A中使用仪器m的优点是________。
(2)步骤I中所选装置的正确连接顺序是a________(填小写字母)。
装置D的作用是________。
(3)若加热装置A一段时间后发现忘记加入碎瓷片,应该采取的正确操作是________。
(4)步骤V中用苯洗涤三乙醚合溴化镁的目的是________。
(5)步骤V采用减压过滤(使容器内压强降低,以达到固液快速分离)。
下列装置可用作减压过滤的是________(填序号)。
(6)实验中若温度控制不当,装置B中会产生CH2Br—CH2Br。
请设计实验验证CH2Br—CH2Br的存在:
_______。
(1)使系统内压强相等,便于液体顺利流下
(2)efbcg(ef可颠倒,bc可颠倒)防止倒吸
(3)停止加热,冷却后补加碎瓷片
(4)除去乙醚和乙醇
(5)bc
(6)取少量CH2Br-CH2Br于试管中,加入NaOH溶液,加热,再加入稀硝酸酸化,滴加AgNO3溶液,有淡黄色沉淀生成,证明有CH2Br-CH2Br
(1)装置A中仪器m为恒压漏斗,其左侧导管可使漏斗内和烧瓶内气体相通、压强相等,打开恒压漏斗时液体能顺利流下。
(2)为使镁、溴、乙醚反应生成MgBr2·
3C2H5OC2H5,由装置A制备乙醚并导入装置B,用装置D防止装置B中液体倒吸至装置A中;
装置E用干燥的氮气将溴蒸气缓慢导入装置B。
故仪器连接顺序为a-e,f-b,c-g(ef可颠倒,bc可颠倒)。
(3)加热液体易发生暴沸现象,常加入碎瓷片防止暴沸。
若加热装置A一段时间后发现忘记加入碎瓷片,应该停止加热,冷却后补加碎瓷片。
(4)步骤IV得到的三乙醚合溴化镁粗产品吸附有乙醚和乙醇,步骤V中用苯洗涤就是为了除去这些杂质。
(5)减压过滤能使容器内压强降低而容器外压强不变,以快速分离固液混合物。
装置b用水流冲出装置内空气、装置c用抽气泵抽出装置内空气,使装置内压强减小。
装置a、d都不能使固液混合物上下压强差变大,不能加速固液分离。
(6)若装置A温度控制不当,可能生成CH2=CH2气体,在装置B中与溴加成产生CH2Br—CH2Br。
检验CH2Br—CH2Br即检验溴原子,可将其水解为溴离子,再用稀硝酸、AgNO3溶液检验溴离子,从而证明其存在。
具体操作为:
从反应后的混合物中分离提纯得到CH2Br—CH2Br,取少量CH2Br-CH2Br于试管中,加入NaOH溶液,加热,再加入稀硝酸酸化,滴加AgNO3溶液,有淡黄色沉淀生成,证明有CH2Br-CH2Br。
5.保险粉(Na2S2O4)广泛应用于造纸、印染、环保、医药等行业。
该物质具有强还原性,在空气中易被氧化,受热易分解,在碱性条件下比较稳定,易溶于水、不溶于乙醇。
保险粉可以通过NaHSO3与NaBH4反应制取。
请按要求回答下列问题:
I.NaHSO3溶液的制备
(1)上图仪器a的名称___________;
装置C中反应后溶液pH=4.1,则发生反应的化学方程式为___________。
II.保险粉的制备
打开下图(部分装置已省略)中活塞K1通入氮气,一段时间后,关闭K1,打开恒压滴液漏斗活塞向装置E中滴入碱性NaBH4溶液,在30-40℃下充分反应。
向反应后的溶液中加入乙醇,经冷却结晶、过滤得到Na2S2O4·
2H2O晶体,再用乙醇洗涤、真空烘干脱去晶体结晶水得到保险粉。
(2)反应产物中有NaBO2,无气体。
写出E中发生反应的化学方程式___________。
(3)通入氮气的作用是______________________。
(4)使用乙醇洗涤Na2S2O4·
2H2O晶体的优点:
______________________。
(5)对装置E的加热方式最好采用______________________。
Ⅲ.保险粉的纯度测定
(6)称取2.0gNa2S2O4样品溶于冷水配成200mL溶液,取出25.00mL该溶液于锥形瓶中,用0.10mol/L碱性K3[Fe(CN)6]标准溶液滴定,原理为:
4[Fe(CN)6]3−+2S2O
+8OH−=4[Fe(CN)6]4−+4SO
+4H2O,用亚甲基蓝为指示剂,达到滴定终点时消耗标准溶液24.00mL,则样品中Na2S2O4的质量分数为___________(杂质不参与反应)(计算结果精确至0.1%)。
(1)三颈烧瓶2SO2+Na2CO3+H2O=2NaHSO3+CO2
(2)NaBH4+8NaHSO3
NaBO2+4Na2S2O4+6H2O
(3)将装置E中空气赶出,防止NaHSO3(或Na2S2O4)被氧化
(4)减少保险粉的溶解损失(并有利于干燥)
(5)水浴加热
(6)83.5%
(1)根据上图仪器a的结构可知a仪器的名称是三颈烧瓶;
A装置产生的SO2气体在C中与容器中的NaOH、Na2CO3发生反应,反应后溶液pH=4.1<
7,溶液显酸性,说明得到的是NaHSO3,则发生反应的化学方程式为2SO2+Na2CO3+H2O=2NaHSO3+CO2;
(2)在装置E中,NaHSO3与由恒压滴液漏斗中加入的NaBH4发生反应产生NaBO2、Na2S2O4及水,根据电子守恒、原子守恒,可得E中发生反应的化学方程式为:
NaBH4+8NaHSO3
NaBO2+4Na2S2O4+6H2O;
(3)在装置内的空气中含有的氧气具有氧化性,容易将反应物NaHSO3氧化,也容易将反应产生的Na2S2O4氧化,所以为防止发生氧化反应,要先通入N2,将装置内的空气排出,因此通入氮气的作用是将装置E中空气赶出,防止NaHSO3(或Na2S2O4)被氧化;
(4)从溶液中析出的Na2S2O4·
2H2O晶体表面有杂质离子,为将杂质洗去,同时降低物质由于洗涤溶解晶体造成的损失,同时便于晶体的干燥,要使用乙醇洗涤Na2S2O4·
2H2O;
(5)在装置E中发生反应NaBH4+8NaHSO3
NaBO2+4Na2S2O4+6H2O,温度在30-40℃下进行,温度低于水的沸点100℃,为便于控制温度及水浴加热具有受热均匀的特点,可采用水浴加热的方式;
(6)根据4[Fe(CN)6]3−+2S2O
+4H2O可知n(Na2S2O4)=
n(K3[Fe(CN)6])=
0.10mol/L×
0.024L×
=9.6×
10−3mol,m(Na2S2O4)=n(Na2S2O4)×
M=9.6×
174g/mol=1.6704g,则样品中Na2S2O4的质量分数为(1.6704g÷
2.0g)×
100%=83.5%。
6.冰晶石又名六氟铝酸钠(Na3A1F6)白色固体,微溶于水,常用作电解铝工业的助熔剂。
工业上用萤石(主要成分是CaF2)、浓硫酸、氢氧化铝和碳酸钠溶液通过湿法制备冰晶石,某化学实验小组模拟工业上制取Na2AlF6的装置图如下(该装置均由聚四氟乙烯仪器组装而成)。
CaF2+H2SO4
CaSO4+2HF↑
(1)实验仪器不能使用玻璃仪器的原因是_____________(用化学方程式表示)。
(2)装置III的作用为______________________。
(3)在实验过程中,装置II中有CO2气体逸出,同时观察到有白色固体析出,请写出该反应的离子反应方程式:
__________________。
(4)在实验过程中,先向装置II中通入HF气体,然后再滴加Na2CO3溶液,而不是先将Na2CO3和A1(OH)3混合后再通入HF气体,其原因是_______。
(5)装置II反应后的混合液经过过滤可得到Na3A1F6晶体,在过滤操作中确定沉淀已经洗涤干净的方法是_____________________。
(6)在电解制铝的工业生产中,阳极的电极反应式为_____________。
(7)萤石中含有少量的Fe2O3杂质,可用于装置I反应后的溶液来测定氟化钙的含量。
具体操作如下:
取8.0g萤石加入装置I中,完全反应后,将混合液加水稀释,然后加入足量的KI固体,再以淀粉为指示剂,用0.1000mol·
L−1Na2S2O3标准溶液滴定,当出现_________现象时,到达滴定终点,消耗Na2S2O3标准溶液40.00mL,则萤石中氟化钙的百分含量为______________。
(已知:
I2+2S2O
=S4O
+2I−)
(1)4HF+SiO2=SiF4+2H2O
(2)作为安全瓶,防止倒吸
(3)2Al(OH)3+12HF+6Na++3CO
=2Na3AlF6↓+3CO2↑+9H2O
(4)碳酸钠溶液呈碱性,Na2CO3会首先与HF反应,不利于Al(OH)3的溶解
(5)取最后一次洗涤液少许于试管中,向其中滴加BaCl2溶液,若无白色沉淀生成,说明沉淀已洗涤干净
(6)2O2−-4e−=O2↑
(7)溶液蓝色褪去,且半分钟内不恢复96%
(1)氢氟酸与玻璃成分二氧化硅反应而腐蚀玻璃:
4HF+SiO2=SiF4+2H2O。
(2)装置III的作用是防止倒吸。
(3)该白色固体是微溶于水的六氟铝酸钠,该反应的离子反应方程式:
2Al(OH)3+12HF+6Na++3CO
=2Na3AlF6↓+3CO2↑+9H2O。
(4)其原因是Na2CO3会首先与HF反应,不利于Al(OH)3的溶解。
(5)沉淀吸附Na+、CO
等离子,可以检验CO
,在过滤操作中确定沉淀已经洗涤干净的方法是取最后一次洗涤液少许于试管中,向其中滴加BaCl2溶液,若无白色沉淀生成,说明沉淀已洗涤干净。
(6)在电解制铝的工业生产中,阳极的电极反应式为2O2−-4e−=O2↑。
(7)Fe2O3溶解产生的Fe3+将KI氧化为I2,I2遇淀粉变蓝,当出现溶液蓝色褪去,且半分钟内不恢复现象时,到达滴定终点。
Fe2O3~2Fe3+~I2~2S2O
,n(Fe2O3)=0.5n(Na2S2O3)=0.5×
0.1000mol/L
0.040L=0.0020mol,m(Fe2O3)=0.0020mol×
160g/mol=0.32g,则萤石中氟化钙的百分含量为
×
100%=96%。
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