届高三化学一轮复习高考热点问题无机物制备流程题有答案和详细解析.docx

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届高三化学一轮复习高考热点问题无机物制备流程题有答案和详细解析

2021届高三化学一轮复习高考热点问题——无机物制备流程题

1、ClO2是一种优良的消毒剂，浓度过高时易发生分解，常将其制成NaClO2固体，以便运输和贮存。

过氧化氢法制备NaClO2固体的实验装置如图1所示。

已知：

2NaClO3＋H2O2＋H2SO4===2ClO2↑＋O2↑＋Na2SO4＋2H2O

2ClO2＋H2O2＋2NaOH===2NaClO2＋O2↑＋2H2O

ClO2熔点－59℃、沸点11℃；H2O2沸点150℃

图1

图2

请回答：

（1）仪器A的作用是_________________________________________；

冰水浴冷却的目的是_________________________________________

___________________________________________________________（写两种）。

（2）空气流速过快或过慢，均降低NaClO2产率，试解释其原因___________________________________________________________。

（3）Cl－存在时会催化ClO2的生成。

反应开始时在三颈烧瓶中加入少量盐酸，ClO2的生成速率大大提高，并产生微量氯气。

该过程可能经两步反应完成，将其补充完整：

①___________________________________________________________

（用离子方程式表示），②H2O2＋Cl2===2Cl－＋O2＋2H＋。

（4）H2O2浓度对反应速率有影响。

通过图2所示装置将少量30%H2O2溶液浓缩至40%，B处应增加一个设备。

该设备的作用是_______________________，

馏出物是________。

（5）抽滤法分离NaClO2过程中，下列操作不正确的是________。

A.为防止滤纸被腐蚀，用玻璃纤维代替滤纸进行抽滤

B.先转移溶液至漏斗，待溶液快流尽时再转移沉淀

C.洗涤沉淀时，应使洗涤剂快速通过沉淀

D.抽滤完毕，断开水泵与吸滤瓶间的橡皮管后，关闭水龙头

答案　

（1）作安全瓶，防止倒吸　防止ClO2挥发，防止双氧水分解

（2）空气流速过快反应不充分，空气流速过慢，ClO2浓度过高易发生分解

（3）2ClO

＋2Cl－＋4H＋===2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O

（4）降低体系压强，减少双氧水分解　H2O　（5）C

2、实验小组制备高铁酸钾（K2FeO4）并探究其性质。

资料：

K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生O2，在碱性溶液中较稳定。

（1）制备K2FeO4（夹持装置略）

①A为氯气发生装置。

A中反应方程式是_____________________________

______________________________________________（锰被还原为Mn2＋）。

②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。

③C中得到紫色固体和溶液。

C中Cl2发生的反应有3Cl2＋2Fe（OH）3＋10KOH===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O，另外还有________________________。

（2）探究K2FeO4的性质

①取C中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液a，经检验气体中含有Cl2。

为证明是否K2FeO4氧化了Cl－而产生Cl2，设计以下方案：

方案Ⅰ

取少量a，滴加KSCN溶液至过量，溶液呈红色。

方案Ⅱ

用KOH溶液充分洗涤C中所得固体，再用KOH溶液将K2FeO4溶出，得到紫色溶液b。

取少量b，滴加盐酸，有Cl2产生。

i.由方案I中溶液变红可知a中含有________离子，但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl－氧化，还可能由__________________________________产生（用方程式表示）。

ii.方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl－。

用KOH溶液洗涤的目的是___________________________________________________________。

②根据K2FeO4的制备实验得出：

氧化性Cl2________FeO

（填“>”或“<”），而方案Ⅱ实验表明，Cl2和FeO

的氧化性强弱关系相反，原因是___________________________________________________________

___________________________________________________________。

③资料表明，酸性溶液中的氧化性FeO

>MnO

，验证实验如下：

将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中，振荡后溶液呈浅紫色。

该现象能否证明氧化性FeO

>MnO

。

若能，请说明理由；若不能，进一步设计实验方案。

理由或方案：

___________________________________________________________

___________________________________________________________。

答案　

（1）①2KMnO4＋16HCl===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O

②

③Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O

（2）①i.Fe3＋　4FeO

＋20H＋===4Fe3＋＋3O2↑＋10H2O

ii.排除ClO－的干扰

②>　溶液酸碱性不同

③能，理由：

FeO

在过量酸的作用下完全转化为Fe3＋和O2，溶液浅紫色一定是MnO

的颜色

或不能，方案：

向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4，观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色

易错点二　物质制备和实验设计中的易错点

1.净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸。

2.进行某些易燃易爆实验时要防爆炸（如H2还原CuO应先通H2，气体点燃前先验纯等）。

3.防氧化（如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中进行等）。

4.防吸水（实验取用和制取易吸水、潮解、水解的物质宜采取必要措施，以保证达到实验目的。

如NaOH固体应放在烧杯等玻璃器皿中称量）。

5.冷凝回流：

有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置（如长玻璃管、冷凝管等）。

6.易挥发液体产物（导出时可为蒸气）的及时冷却。

7.仪器拆卸的科学性与安全性（也从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑）。

8.其他，如实验操作顺序，试剂加入顺序等。

3单过硫酸氢钾复合盐（PMPS）的化学组成为2KHSO5·KHSO4·K2SO4，可用作饮用水消毒剂、养殖业中的供氧剂和烟气的脱硫脱硝剂等。

某校设计实验制备PMPS并探究其性质。

回答下列问题：

（1）甲组同学制备PMPS溶液的步骤如下：

步骤1：

将30%H2O2溶液用冰水冷却后，向其中缓慢滴加浓硫酸，得到H2SO5和H2SO4的混合溶液；

步骤2：

加入NaH2PO4作稳定剂，分批加入K2CO3，至溶液pH为2～3时得到无色的PMPS溶液。

①“步骤1”H2O2溶液需事先用冰水冷却的目的是__________________________________；加入浓硫酸发生反应（可逆反应）的化学方程式为_________________________________。

②实验室中用pH试纸测定溶液pH的方法是___________________________________。

（2）乙组同学取少量PMPS溶液加入试管中，向其中滴入2滴MnSO4溶液，溶液变为紫色，说明氧化性：

HSO

______MnO

（填“＞”或“＜”）。

（3）PMPS可用于刻蚀铜，丙组同学在PMPS溶液中加入适量的硫酸并加入铜箔，则发生的主要反应的化学方程式为________________________________________________________

__________________________________________________________________________。

（4）文献报道添加适量NaClO的PMPS可有效脱除烟气中的NO，某同学设计下列装置进行验证。

①装置A中发生反应的离子方程式为_________________________________________。

②盛装稀硝酸的仪器名称是__________；装置C的作用是_______________________。

③能说明D（气体无色）中几乎不含NO的现象是_________________________________。

答案　

（1）①防止混合时温度升高导致H2O2分解　H2O2＋H2SO4（浓）H2SO5＋H2O　②将pH试纸放在干燥洁净的玻璃片上，用玻璃棒蘸取溶液滴在pH试纸上，变色后与标准比色卡比较　

（2）＞　（3）KHSO5＋H2SO4＋Cu===CuSO4＋KHSO4＋H2O（或2KHSO5＋H2SO4＋2Cu===2CuSO4＋K2SO4＋2H2O）　（4）①3Cu＋8H＋＋2NO

===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O　②分液漏斗　吸收氧化后生成的NO2（或NO2和少量NO）　③瓶口气体几乎无色

4．N2H4·H2O（水合肼）极毒且不稳定，100℃以上易分解失水，常用作还原剂和除氧剂（通常生成N2和H2O），其熔点为－40℃，沸点118.5℃。

现以Cl2、NaOH、（NH2）2CO（尿素）和SO2为原料可制备N2H4·H2O和无水Na2SO3，其主要流程如下：

已知：

Cl2（g）＋2OH－（aq）===ClO－（aq）＋Cl－（aq）＋H2O（l）　ΔH<0

（1）配制30%NaOH溶液时，所需玻璃仪器除量筒、烧杯外，还需要________（填字母）。

A．容量瓶B．胶头滴管　C．玻璃棒D．锥形瓶

（2）步骤Ⅰ制备NaClO溶液时，若温度超过40℃，Cl2与NaOH溶液充分反应生成NaClO3和NaCl。

实验中为控制反应温度除了用冰水浴、充分搅拌外，还需采取的措施是______。

（3）步骤Ⅱ合成N2H4·H2O的装置如图1所示。

NaClO碱性溶液与尿素水溶液在40℃以下反应一段时间后，再迅速升温至110℃继续反应。

实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是________（填字母）；

a．尿素溶液b．NaClO碱性溶液

c．尿素溶液或NaClO溶液任选其一

理由是____________________________________________________________________。

（4）步骤Ⅲ中分离出N2H4·H2O应该采用的方法最合理的是____________________。

（5）步骤Ⅳ用步骤Ⅲ得到的副产品Na2CO3制备无水Na2SO3（水溶液中H2SO3、HSO

、SO

随pH的分布如图2所示，Na2SO3的溶解度曲线如图3所示）。

①边搅拌边向Na2CO3溶液中通入SO2制备NaHSO3溶液。

实验中确定何时停止通SO2的方法是________________________。

②请补充完整由NaHSO3溶液制备无水Na2SO3的实验方案：

__________________________，用少量无水乙醇洗涤，干燥，密封包装。

（6）工业上还可以用水合肼还原法制取碘化钠，工艺流程如图：

还原过程中可用硫化钠或铁屑等物质替代水合肼，但水合肼还原法制得的产品纯度更高，原因是__________________________。

答案　

（1）BC　

（2）缓慢通入Cl2　（3）b　过量的NaClO溶液会将水合肼氧化　（4）减压蒸馏　（5）①测量溶液的pH，若pH约为4，停止通SO2　②边搅拌边滴加NaOH溶液，并监测溶液pH，当pH接近10时，停止加液，将溶液转移到蒸发皿中，低温蒸发至较多晶体析出，趁热过滤（不得低于34℃）　（6）N2H4·H2O作还原剂生成N2和H2O，分离产品过程容易进行

解析　

（1）配制30%NaOH溶液时，需要用托盘天平称取一定量的氢氧化钠固体，在烧杯中加入适量的水溶解即可，所需玻璃仪器除量筒、烧杯外，还需要玻璃棒和胶头滴管。

（2）温度超过40℃，Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl，反应的离子方程式为3Cl2＋6OH－

ClO

＋5Cl－＋3H2O，实验中控制温度除用冰水浴外，还应控制通入氯气的速率，避免反应过于剧烈，放出大量的热而导致温度升高。

（5）用Na2CO3制备无水Na2SO3，在Na2CO3溶液中通入过量的二氧化硫生成NaHSO3，然后在NaHSO3溶液中加入NaOH溶液可生成Na2SO3。

（6）N2H4·H2O作还原剂时生成N2和H2O，而用Na2S或铁屑还原会得到其他杂质，水合肼还原法制得的产品纯度更高。

5．（2019·浙江省诸暨中学高二期中）K3[Fe（C2O4）3]·3H2O（三草酸合铁酸钾晶体）为翠绿色晶体，溶于水，难溶于乙醇，110℃下失去结晶水，230℃分解；是制备负载型活性铁催化剂的主要原料。

实验室利用（NH4）2Fe（SO4）2·6H2O（硫酸亚铁铵）、H2C2O4（草酸）、K2C2O4（草酸钾）、30%双氧水等为原料制备三草酸合铁酸钾晶体的部分实验过程如下：

已知：

沉淀：

FeC2O4·2H2O既难溶于水又难溶于强酸

6FeC2O4＋3H2O2＋6K2C2O4===4K3[Fe（C2O4）3]＋2Fe（OH）3↓、2Fe（OH）3＋3H2C2O4＋3K2C2O4===2K3[Fe（C2O4）3]＋6H2O

（1）溶解时加几滴稀硫酸的目的是_____________________________________________。

（2）沉淀过滤后，洗涤1的操作方法是_________________________________________。

（3）加入30%双氧水完全反应后，煮沸的目的是____________________。

（4）洗涤2中所用洗涤试剂最合适的是______________（填字母）。

A．草酸钠溶液B．蒸馏水

C．乙醇D．KCl溶液

答案　

（1）抑制Fe2＋水解　

（2）向过滤器中加入蒸馏水至浸没沉淀，待水自然流下后，重复操作2～3次　（3）除去过量的双氧水　（4）C

解析　

（1）亚铁离子在水溶液中水解，加入稀硫酸抑制水解。

（4）K3[Fe（C2O4）3]·3H2O（三草酸合铁酸钾晶体）为翠绿色晶体，溶于水，难溶于乙醇，所以最好的洗涤试剂是乙醇。

6．（2019·嘉兴市高二期末）一水硫酸四氨合铜（Ⅱ）的化学式为[Cu（NH3）4]SO4·H2O，是一种重要的染料及农药中间体。

某学习小组在实验室以氧化铜为主要原料合成该物质，设计的合成路线为：

相关信息如下：

①[Cu（NH3）4]SO4·H2O在溶液中存在以下电离（解离）过程：

[Cu（NH3）4]SO4·H2O===[Cu（NH3）4]2＋＋SO

＋H2O　[Cu（NH3）4]2＋Cu2＋＋4NH3

②（NH4）2SO4在水中可溶，在乙醇中难溶。

③[Cu（NH3）4]SO4·H2O在乙醇、水混合溶剂中的溶解度随乙醇体积分数的变化曲线示意图如图：

请根据以上信息回答下列问题：

（1）方案1的实验步骤为：

a．加热蒸发，b.冷却结晶，c.抽滤，d.洗涤，e.干燥。

①步骤c的抽滤装置如图所示，下列有关抽滤操作说法正确的是________（填字母）。

A．完毕后先关闭水龙头，再拔下导管

B．上图装置中只有一处错误

C．抽滤后滤液可以从上口倒出，也可从支管倒出

D．滤纸应比漏斗内径小且能盖住所有小孔

②该方案存在明显缺陷，因为得到的产物晶体中往往含有_________________________杂质，产生该杂质的原因是________________________________________________________。

（2）①方案2的实验步骤为：

a.向溶液C中加入适量________，b.抽滤，c.洗涤，d.干燥。

②下列选项中，最适合作为步骤c的洗涤液是___________________________（填字母）。

A．乙醇B．蒸馏水

C．乙醇和水的混合液D．饱和硫酸钠溶液

洗涤的具体操作是：

________________________________________________________。

③步骤d采用__________________干燥的方法。

答案　

（1）①BD　②Cu（OH）2或Cu2（OH）2SO4　加热蒸发时NH3挥发，使[Cu（NH3）4]2＋Cu2＋＋4NH3平衡向右移动，且Cu2＋发生水解　

（2）①乙醇　②C　关小水龙头，缓缓加入洗涤剂使沉淀完全浸没，使洗涤剂缓缓地通过漏斗，重复2～3次　③低温（或减压或真空或常温风干）

解析　

（1）①根据抽滤操作的规范要求可知：

抽滤完毕后，应先拆下连接抽气泵和吸滤瓶的橡皮管，再关水龙头，以防倒吸，故A错误；在抽滤装置图中有一处错误，漏斗颈口斜面应对着吸滤瓶的支管口，故B正确；抽滤得到的滤液应从吸滤瓶的上口倒出，故C错误；滤纸应比漏斗内径略小，且能盖住所有小孔，故D正确。

（2）①根据[Cu（NH3）4]SO4·H2O在乙醇、水混合溶剂中的溶解度随乙醇体积分数的变化曲线示意图知，随着乙醇体积分数的增大，[Cu（NH3）4]SO4·H2O的溶解度降低，为了得到[Cu（NH3）4]SO4·H2O，应向溶液C中加入适量乙醇，然后进行抽滤。

②为了减少[Cu（NH3）4]SO4·H2O的损失，应降低[Cu（NH3）4]SO4·H2O的溶解度，所以应选用乙醇和水的混合液，故答案为C。

③[Cu（NH3）4]SO4·H2O在加热条件下能分解生成水和氨气，从而得不到纯净的[Cu（NH3）4]SO4·H2O，所以不宜采用加热干燥的方法，应采用低温干燥（或减压干燥或真空干燥或常温风干）。