广西2019年高考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

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)

非选择题(共6小题,共100分)

1.(2018河北衡水模拟)(16分)二氧化氯是一种黄绿色有刺激性气味的气体,其熔点为-59 ℃,沸点

为11.0 ℃,易溶于水。工业上用稍潮湿的KClO3和草酸(H2C2O4)在60 ℃时反应制得。某学生用下图所示的装置模拟工业制取及收集ClO2,其中A为ClO2的发生装置,B为ClO2的凝集装置,C为尾气吸

收装置。

请回答下列问题:

(1)A中反应产物有K2CO3、ClO2和CO2等,请写出该反应的化学方程式: 。

A部分还应添加温水浴装置,控制温度在60 ℃,B部分还应补充装置: 。

(2)该装置按(1)补充完整后,装置A、B、C中还有一处设计明显不合理的是(填“A”“B”或“C”)。

(3)C中的试剂为NaOH溶液,反应时生成氯酸钠和亚氯酸钠(NaClO2),该反应的离子方程式

为。

若实验时需要450 mL 4 mol·L-1的NaOH溶液,则在精确配制时,需要称取NaOH的质量是

g,所使用的仪器除托盘天平、量筒、胶头滴管、玻璃棒外,还必须有。

2.(16分)硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4·FeSO4]是分析化学中的重要试剂,某学习小组探究其分解产物。(1)甲组同学按照图(Ⅰ)所示的装置进行实验,关闭止水夹,加热A中的硫酸亚铁铵固体至分解完全,检验其分解产物。

(Ⅰ)

(Ⅱ)

①装置B仪器名称是,所盛试剂是。

②装置C中可观察到的现象是,由此可知硫

酸亚铁铵分解的产物中有。

(2)乙组同学选用甲组实验中的装置A和图(Ⅱ)所示的装置,进行实验验证硫酸亚铁铵分解的产物

中还有SO2和SO3。

①乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序(用装置字母表示)为A、。取适量固

体于A中,通入N2一段时间后,关闭止水夹,再点燃酒精灯,通入N2的目的

是。

②装置H中有白色沉淀,则证明分解产物中有;能证明分解产物中有SO2的实验现象

是

。

(3)丙组同学将一定量的硫酸亚铁铵在500 ℃时隔绝空气加热一段时间后,检验其固体产物,设计实验证明:

①此固体产物不含二价铁: 。

②此固体产物只含Fe2O3: 。

3.(16分)某化学兴趣小组的同学利用下图所示实验装置进行某些气体的制备、性质等实验(图中夹持装置有省略)。

请按有关要求填空。

(1)根据上述实验装置,为制备干燥NH3可选用的发生、净化装置为接,其中发生装置中可以选用药品为(填序号)。

a.碱石灰和浓氨水

b.无水CaCl2和浓氨水

c.碱石灰和氯化铵

d.生石灰和氯化铵

(2)根据上述实验装置,为制备纯净、干燥的Cl2可选用的发生、净化装置为接E、E(用两个相同的装置),而第一个E装置内的药品是。

(3)利用装置F可探究Cl2与 NH3的反应。实验时打开开关1、3,关闭2,先向烧瓶中通

入,然后关闭1、3,打开2,向烧瓶中慢慢通入一定量的另一种气体。一段时间后烧瓶内出现的现象为。其中装置F烧杯中发生反应的离子方程式为。请设计一个实验方案(答出操作过程、实验现象)鉴定生成固体中的阳离子。

已知Cl2与NH3可发生反应:3Cl2+2NH3N2+6HCl。

(4)若制取的Cl2与CH4在装置F(光照)中发生反应,其有机产物有(填化学式)。

4.(18分)纯过氧化氢是淡蓝色的黏稠液体,可与水以任意比混合,过氧化氢水溶液俗称双氧水,为无色透明液体。实验室常用过氧化氢制取氧气,工业上过氧化氢是重要的氧化剂和还原剂,常用于消毒、杀菌、漂白等。某化学兴趣小组的同学围绕过氧化氢开展了调查研究与实验,请你参与其中一起完成下列学习任务:

(1)写出过氧化氢的电子式: 。

(2)实验室中用过氧化氢制取氧气的化学方程式为,当生成标准状况下2.24 L O2时,转移电子为 mol。

(3)该兴趣小组的同学查阅资料后发现H2O2为二元弱酸,其酸性比碳酸弱。请写出H2O2在其水溶液中的电离方程式: 。

(4)同学们用0.100 0 mol·L-1的酸性高锰酸钾标准溶液滴定某试样中过氧化氢的含量,反应原理为

2Mn-+5H2O2+6H+2Mn2++8H2O+5O2↑。

①在该反应中,H2O2被(填“氧化”或“还原”);

②滴定到达终点的现象是;

③用移液管吸取25.00 mL试样置于锥形瓶中,重复滴定四次,每次消耗的KMnO4标准溶液体积如下表所示:

则试样中过氧化氢的浓度为 mol·L-1;

④若滴定前尖嘴中有气泡,滴定后消失,则滴定结果(填“偏低”“偏高”或“不

变”)。

(5)同学们发现向滴加了酚酞溶液的NaOH溶液中加入H2O2后,溶液中红色消失。关于褪色原因:甲同学认为H2O2是二元弱酸,消耗了OH-使红色消失;乙同学认为H2O2具有漂白性使溶液褪色。请设计一个简单的实验方案来判断甲、乙两位同学的说法是否正确: 。

5.(16分)某化学兴趣小组在实验室用除去表面氧化物的铁钉(碳素钢)与浓硫酸共热制取SO2并完成相关性质探究(不考虑水蒸气)。

(1)有同学认为制得的SO2中可能混有杂质,其化学式为和,原因是。

(2)为验证气体成分,兴趣小组同学设计了如图所示装置进行了实验探究。

①为验证并吸收SO2,装置B中加入的试剂为,装置C中品红溶液的作用

是;

②装置D中加入的试剂为;

③装置G中可能出现的现象为;

④装置H的作用为。

(3)兴趣小组设计如图装置验证二氧化硫的化学性质。

①能验证SO2具有氧化性的实验现象为;

②为验证SO2的还原性,取试管b中充分反应后的溶液分成三份,分别进行如下实验:

方案Ⅰ:向第一份溶液中加入品红溶液,红色褪去

方案Ⅱ:向第二份溶液中加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成

方案Ⅲ:向第三份溶液中加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成

上述方案中合理的是(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”);试管b中发生反应的离子方程式

为。

6.(18分)实验室用甲酸和浓硫酸反应制备CO,用于还原氧化铜,实验装置图和实验步骤如下:

①按上图连接好装置,检查装置气密性。

②点燃Ⅰ处酒精灯,缓慢滴入甲酸。

③在完成某项操作后,点燃另外两处酒精灯。

④反应结束后熄灭酒精灯,待产物冷却至室温后,收集产物。

请回答下列问题:

Ⅰ.(1)甲酸在浓硫酸存在的条件下加热能分解生成CO和H2O,体现浓硫酸具有。

A.氧化性

B.脱水性

C.吸水性

(2)NaOH溶液的作用是。实验步骤③某项操作是指;

(3)若干燥管中的固体颗粒堵塞干燥管的出口,则装置Ⅱ中出现的现象为;

(4)该实验能证明HCOOH受热分解产物中有CO的现象为;

(5)实验步骤④中酒精灯Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ的熄灭顺序为。

Ⅱ.学习小组查阅资料知:

①Cu的颜色为红色或紫红色,而Cu2O的颜色为红色或砖红色。

②4CuO2Cu2O+O2↑

③Cu2O+2H+Cu+Cu2++H2O

因此,该学习小组的同学对CO充分还原CuO后所得红色固体中是否含有Cu2O进行了认真的研究,设计了如下探究方案:取该红色固体溶于足量稀硫酸中,观察溶液颜色的变化。

(6)请你评价该方案的合理性,并简述理由:

方案(填“合理”或“不合理”),理由: 。

考点规范练30 物质的制备、实验方案的设计与评价

1.答案(1)2KClO 3+H 2C 2O 4K 2CO 3+2ClO 2↑+CO 2↑+H 2O 盛有冰水混合物的水槽(或冰水浴装置)

(2)C (3)2ClO 2+2OH -Cl -+Cl -+H 2O 80.0 500 mL 容量瓶、烧杯

解析(1)A 中反应产物有K 2CO 3、ClO 2、CO 2,由反应物与生成物可知反应为2KClO 3+H 2C 2O 4

K 2CO 3+2ClO 2↑+CO 2↑+H 2O,因为B 为ClO 2的凝集装置,二氧化氯是一种黄绿色有刺激性气味的气体,其熔点为-59℃,沸点为11.0℃,所以B 部分还应补充装置为冰水浴冷凝装置或盛有冰水的水槽。

(2)C 处为密封装置,过量气体不能排出,可能导致仪器炸裂,则C 不合理。

(3)C 为尾气吸收装置,可选择NaOH 溶液来吸收尾气,发生的氧化还原反应为2ClO 2+2NaOH NaClO 2+NaClO 3+H 2O,离子反应为2ClO 2+2OH -Cl -+Cl -+H 2O,配制450mL4mol ·L -1的NaOH 溶液,应

该选用500mL 容量瓶,根据提供的仪器可知,还需要烧杯,需要NaOH 的质量为0.5L ×4mol ·L

-1×40g ·mol -1=80.0g 。

2.答案(1)①球形干燥管 碱石灰(其他合理答案均可) ②溶液由无色变为红色 NH 3

(2)①D 、H 、E 、G 、F 赶走装置中的空气,防止对SO 2验证产生干扰 ②SO 3 E 中无明显现象,G 中出现白色沉淀

(3)①取固体样品少许,加入稀硫酸溶解,加入酸性KMnO 4溶液,不褪色[或加入K 3Fe(CN)6溶液,不产生蓝色沉淀]

②精确称量充分加热前后固体的质量,经过计算即可判定残留固体的成分是否全部为Fe 2O 3 解析(1)①装置B 仪器的名称为球形干燥管,所盛试剂为碱石灰,用于吸收硫酸亚铁铵分解生成的酸性气体和H 2O(g)。②装置C 中盛有酚酞溶液,用于定性检验碱性气体(NH 3),酚酞溶液由无色变成红色。

(2)①装置A 用于分解硫酸亚铁铵固体,分析装置D~H 发现,D 装置进气管与出气管等长,显然为安全瓶,紧接在A 装置后面,防止液体倒吸;装置H 用于检验SO 3,溶液中产生白色沉淀(BaSO 4);装置E 用于检验SO 3是否被装置H 完全吸收;装置G 用于检验SO 2,溶液中产生白色沉淀(BaSO 4);装置F 用于吸收SO 2尾气,防止污染环境,故仪器的连接顺序为A 、D 、H 、E 、G 、F 。②装置H 中盛有足量HCl 和BaCl 2混合溶液,产生白色沉淀(BaSO 4),证明分解产物中有SO 3;E 中无明显现象,且G 中产生白色沉淀(BaSO 4),证明分解产物中有SO 2。

(3)①要证明固体产物中不含Fe 2+,可取少量固体样品,加入稀硫酸溶解,再滴加酸性KMnO 4溶液,

溶液不褪色;或加入K 3Fe(CN)6溶液,不产生蓝色沉淀,都可说明固体产物中不含有Fe 2+。②可采用定

量分析的方法证明固体产物只含Fe 2O 3,精确称取一定质量的样品,充分加热分解后,再称量剩余固体的质量,经过计算可判断残留固体的成分是否全部为Fe 2O 3。

3.答案(1)C D a

(2)A 饱和食盐水

(3)氯气 气体的黄绿色逐渐变浅甚至消失,有白烟产生 Cl 2+2OH -Cl -+ClO -+H 2O 取少量固

体于试管中,加入适量NaOH 溶液并加热,在管口用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体,若湿润的红色石蕊试纸变蓝,证明固体中有N

(4)CH 3Cl 、CH 2Cl 2、CHCl 3和CCl 4

解析(1)根据氨气的制备原理,可利用碱性物质与浓氨水反应,故采用装置C 制备,干燥氨气可用碱石灰或生石灰在干燥管(装置D)中干燥;(2)实验室利用MnO 2与浓盐酸反应制取的氯气中含有HCl 和水蒸气,要得到干燥、纯净的Cl 2,可用饱和食盐水除HCl,再用浓硫酸干燥Cl 2,采用的制备装置是A;(3)应先向烧瓶中通Cl 2,再通NH 3,因为Cl 2的密度大且有颜色,便于观察是否充满;一开始若通NH 3,由于弹簧夹3打开,容易形成喷泉;通入NH 3后,NH 3与Cl 2反应,烧瓶中气体颜色变浅甚至消失,生成的HCl 与NH 3反应生成NH 4Cl,有白烟生成;其中装置F 的烧杯中盛有NaOH 溶液,可吸收多余的Cl 2,

防止污染环境,反应的离子方程式为Cl 2+2OH -Cl -+ClO -+H 2O;检验N 利用铵盐和碱共热条件下反

应生成氨气,通过检验氨气确定固体中含有N ;(4)烧瓶F 中发生如下反应:CH 4+Cl 2

CH 3Cl+HCl 、CH 3Cl+Cl 2CH 2Cl 2+HCl 、CH 2Cl 2+Cl 2

CHCl 3+HCl 、CHCl 3+Cl 2CCl 4+HCl,其有机产物为CH 3Cl 、CH 2Cl 2、CHCl 3和CCl 4。

4.答案(1) ·

· ······ ······H (2)2H 2O 22H 2O+O 2↑ 0.2

(3)H 2O 2H ++H -、H -H ++ -

(4)①氧化 ②锥形瓶内溶液颜色恰好由无色变为浅紫色,且半分钟内溶液不褪色 ③0.180 0 ④偏高

(5)向褪色后的溶液中加入NaOH 溶液,若变红,甲的说法正确;若不变红,乙的说法正确 解析(1)H 2O 2的结构式为H —O —O —H,其电子式为 ·· ······ ······H 。

(2)H 2O 2不稳定,在MnO 2催化作用下分解生成H 2O 和O 2,化学方程式为2H 2O 22H 2O+O 2↑,氧元素发生歧化反应,由-1价变成-2价和0价,生成1molO 2时转移2mol 电子,故生成标准状况下

2.24LO 2(即0.1mol)时,转移0.2mol 电子。

(3)H 2O 2为二元弱酸,其酸性比H 2CO 3弱,在水溶液中分步电离,以第一步电离为主,电离方程式为H 2O 2H ++H -、H

-H ++ -。 (4)①反应2Mn -+5H 2O 2+6H +2Mn 2++8H 2O+5O 2↑中,Mn -被还原为Mn 2+,H 2O 2则被氧化为O 2。②到

达滴定终点时,H 2O 2被完全氧化,溶液由无色变成浅紫色,且半分钟内不褪色。③第一次消耗标准KMnO 4溶液的体积为17.10mL,与其他三次相比存在明显误差,应舍去,利用后三次实验数据计算:消耗标准KMnO 4溶液的平均体积为 =18.00mL,则有n (H 2O 2)= n (KMnO 4)=

×0.1000mol ·L -1×18.00×10-3L=4.5×10-3mol,故试样中H 2O 2的浓度为

- - =0.1800mol ·L -1

。④滴定前尖嘴中有气泡,滴定后消失,则测得的标准KMnO 4溶液的体积偏大,导致测定试样中H 2O 2的浓度偏高。

(5)甲同学认为H 2O 2是二元弱酸,消耗了OH -使红色消失,可向褪色后的溶液中滴加NaOH 溶液,若

溶液重新变成红色,说明甲同学的说法正确;若溶液不变色,说明乙同学的说法正确。

5.答案(1)CO 2 H 2 铁钉中的碳在加热条件下会与浓硫酸反应生成CO 2;随着反应进行,浓硫酸变稀,铁与稀硫酸反应产生H 2

(2)①酸性KMnO 4溶液(其他合理答案也可) 验证SO 2是否吸收完全 ②澄清石灰水 ③无水硫酸铜变蓝色 ④防止空气中的H 2O 进入干燥管而影响杂质气体的检验

(3)①a 试管中有淡黄色沉淀生成 ②Ⅱ Cl 2+SO 2+2H 2O 4H ++2Cl -+S -

解析(1)铁钉中含有的碳在加热条件下会与浓硫酸反应生成CO 2;随着反应进行,浓硫酸变稀,铁与稀硫酸反应产生氢气,故制得的SO 2中可能混有的杂质为CO 2和H 2。

(2)①装置B 中加入酸性KMnO 4溶液能检验并吸收SO 2,若SO 2被吸收完全,装置C 中品红溶液不褪色;②装置D 中加入澄清石灰水,可检验气体中是否有CO 2;③装置E 中浓硫酸可干燥气体,装置F 中CuO 与H 2反应生成H 2O,G 中无水硫酸铜吸收水蒸气后变蓝色;④装置H 装有干燥剂,其作用为防止空气中的H 2O 进入干燥管而影响杂质气体的检验。

(3)①Na 2S 与SO 2发生氧化还原反应生成S,故a 试管中有淡黄色沉淀生成;②Ⅱ合理,SO 2被氧化生成S -,与Ba 2+反应生成白色沉淀,据此能证明SO 2的还原性,试管b 中发生反应的离子方程式为Cl 2+SO 2+2H 2O 4H ++2Cl -+S -

。

6.答案(1)B

(2)洗气,除去酸性气体 检验CO 的纯度

(3)长颈漏斗中液面上升

(4)装置Ⅳ中黑色固体变红;装置Ⅲ中的澄清石灰水变浑浊

(5)Ⅳ、Ⅰ、Ⅲ

(6)合理 因为Cu 2O 与稀硫酸反应生成Cu 2+,会使溶液变蓝

解析Ⅰ.(1)甲酸在浓硫酸存在的条件下加热分解生成CO 和H 2O,体现浓硫酸具有脱水性,答案选B 。

(2)由于浓硫酸还具有强氧化性,故生成的CO 中可能含有酸性气体,这些气体的存在会干扰后续的实验,故NaOH 溶液的作用是洗气,除去酸性气体。由于CO 是可燃性气体,因此实验步骤③中的“某项操作”是检验CO 的纯度。

(3)若干燥管中的固体颗粒堵塞干燥管的出口,则装置Ⅱ中压强增大,出现的现象为长颈漏斗中液面上升。

(4)CO能与氧化铜反应生成二氧化碳和铜,所以该实验证明HCOOH受热分解产物中有CO的现象为:装置Ⅳ中黑色固体变红;装置Ⅲ中的澄清石灰水变浑浊。

(5)CO有毒,可利用点燃除去尾气中的CO;为防止空气进入氧化生成的铜,应使Ⅳ中生成的铜在CO气流中冷却,故实验步骤④中酒精灯Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ的熄灭顺序为Ⅳ、Ⅰ、Ⅲ。

Ⅱ.(6)Cu2O可与稀硫酸反应生成Cu2+,会使溶液变蓝,而铜与稀硫酸不反应,故确定产物中是否含有Cu2O的实验方案是合理的。