人教版高考化学大一轮复习精品练案31物质的制备 实验方案的设计与评价.docx

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人教版高考化学大一轮复习精品练案31物质的制备实验方案的设计与评价

练案[31]第十章 化学实验基础

第31讲 物质的制备 实验方案的设计与评价

A组 基础必做题

1.(2017·江苏泰州中学月考)下列有关实验原理或实验操作正确的是

( C )

A.用装置甲收集SO2并验证其漂白性

B.用装置乙验证氯气与水反应有盐酸生成

C.用NaOH溶液除去苯中混有的少量苯酚,反应后分液

D.用澄清石灰水鉴别苏打溶液和小苏打溶液

[解析] 二氧化硫使酸性高锰酸钾溶液褪色体现其还原性而非漂白性,故A错误;氯化氢易挥发,应除掉后再通入到NaHCO3溶液中,故B错误;氢氧化钠溶液与苯酚反应生成苯酚钠,苯酚钠溶于水,苯不溶于水,通过分液进行分离,故C正确;Na2CO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+2NaOH、2NaHCO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+Na2CO3+2H2O,都出现白色沉淀,无法鉴别,故D错误。

2.(2017·北京西城区期末)下列实验装置正确的是

( B )

[解析] A项,二氧化氮能够与水反应,不能采用排水集气法收集二氧化氮,错误;B项,氯化铵和氢氧化钙混合加热,生成氨气,氨气的密度比空气小,可以采用向下排空气法收集,试管口塞棉花防止气体的对流,正确;C项,浓硫酸与乙醇加热时会产生二氧化硫等气体,二氧化硫也能使溴水褪色,应先除去杂质气体再进行检验,错误;D项,收集乙酸乙酯的导气管不能插入溶液中,容易产生倒吸现象,错误。

3.(2017·海南省海南中学月考)下列气体中,可用如图所示装置干燥、收集及处理尾气的气体是

( C )

①H2 ②HCl ③NH3 ④Cl2 ⑤SO2 ⑥H2S ⑦NO

A.①②B.③④

C.②⑤D.⑥⑦

[解析] 干燥剂是浓硫酸,不能干燥具有较强还原性的气体和碱性气体,故H2S、NH3不能用浓H2SO4干燥;气体收集采用的是向上排空气法,H2不能用向上排空气法收集;NO易与空气中氧气反应,不能用排空气法收集;HCl、Cl2、SO2不与浓硫酸反应,且密度比空气大,HCl、SO2在水中溶解度较大,应该用防倒吸装置进行尾气处理,氯气需要用NaOH溶液吸收,所以可用图中所示装置干燥、收集及尾气处理的气体为HCl和SO2,故C正确。

4.(2017·湖南长郡中学等十三校联考)如图所示仪器可用于实验室制备少量无水FeCl3,仪器连接顺序正确的是

( B )

A.a-b-c-d-e-f-g-hB.a-e-d-c-b-h-i-g

C.a-d-e-c-b-h-i-gD.a-c-b-d-e-h-i-f

[解析] 根据反应2Fe+3Cl2

2FeCl3,可知装置顺序为制取氯气、除杂(HCl、水蒸气)、反应制备、尾气处理,故导管的连接顺序为a-e-d-c-b-h-i-g。

5.(2017·安徽淮南模拟)下列有关实验操作和结论均正确的是

( D )

选项

实验操作

结论

A

配制Fe(NO3)2溶液时加入适量的硝酸

抑制Fe3+水解

B

浓硫酸和蔗糖反应产生的气体通过足量的KMnO4溶液,气体全部被吸收且溶液紫红色褪去

“黑面包实验”产生的气体具有还原性

C

往溶液中滴加NaOH溶液,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口,试纸不变蓝

原溶液中无NH

D

幼儿使用含NaF的牙膏可以使牙齿上的Ca5(PO4)3OH转化为Ca5(PO4)3F,防止蛀牙

Ksp[Ca5(PO4)3F]

[解析] 亚铁离子发生水解生成氢氧化亚铁和氢离子,滴加HNO3时可以抑制Fe2+水解,但HNO3具有强氧化性,同时能氧化Fe2+,故A错误;“黑面包实验”产生了CO2和SO2,SO2可以被KMnO4溶液吸收,CO2不可被KMnO4溶液吸收,故B错误;检验NH

时,需往溶液中滴加浓NaOH溶液并加热,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口,观察试纸是否变蓝,故C错误;幼儿使用含NaF的牙膏可以使牙齿上的Ca5(PO4)3OH转化为Ca5(PO4)3F,防止蛀牙,难溶沉淀向更难溶沉淀转化,由于溶解度越小则Ksp越小,则溶度积:

Ksp[Ca5(PO4)3F]

6.(2017·全国Ⅰ理综)实验室用H2还原WO3制备金属W的装置如图所示(Zn粒中往往含有硫等杂质,焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气)。

下列说法正确的是

( B )

A.①、②、③中依次盛装KMnO4溶液、浓H2SO4、焦性没食子酸溶液

B.管式炉加热前,用试管在④处收集气体并点燃,通过声音判断气体纯度

C.结束反应时,先关闭活塞K,再停止加热

D.装置Q(启普发生器)也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气

[解析] 审题时抓住两个关键、一个迁移:

关键1——锌粒中的硫指硫元素,即锌粒中含有少量硫化锌(ZnS),暗示:

制备氢气时会生成H2S;关键2——焦性没食子酸溶液用于吸收装置内少量O2;迁移——氢气还原氧化钨实验类似教材中氢气还原氧化铜实验。

加热WO3之前,要确保排尽装置内的空气,因为H2在空气中的浓度达到一定范围时,加热易发生爆炸,通过检验氢气的纯度判断空气是否排尽,B项正确。

装置Q是启普发生器,是氢气的发生装置,装置排列顺序是氢气发生装置→安全瓶→除去HCl、O2装置→除去H2S装置→干燥氢气装置→氢气还原氧化钨装置→尾气处理装置。

Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑、ZnS+2HCl===ZnCl2+H2S↑,用装置Q制得的氢气中含有H2S、O2、HCl、H2O等杂质,由于酸性高锰酸钾溶液氧化氯化氢生成氯气,所以,应先用焦性没食子酸溶液吸收氧气,同时除去氯化氢(易溶于水),再用酸性高锰酸钾溶液吸收硫化氢,最后用浓硫酸干燥,试剂盛放顺序依次为焦性没食子酸溶液、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸,A项错误;类似氢气还原氧化铜,实验完毕后,先停止加热,再继续通入氢气一段时间,C项错误;装置Q不能加热,适合块状固体与液体在常温下反应,而实验室用二氧化锰与浓盐酸反应制氯气需要加热,且二氧化锰是粉末状固体,故不能用装置Q制备氯气,D项错误。

[实验攻略] 

(1)化学实验装置连接的一般思路:

气体发生装置→安全装置→除去杂质Ⅰ装置→除去杂质2装置→……→干燥装置→主体反应装置→尾气处理装置。

(2)酸性高锰酸钾溶液是常见的氧化剂。

例如,2MnO

+5H2S+6H+===2Mn2++5S↓+8H2O,2MnO

+10Cl-+16H+===2Mn2++5Cl2↑+8H2O,5SO2+2MnO

+2H2O===5SO

+2Mn2++4H+。

7.(2017·东北三省四市教研联合体模拟)下列关于实验的说法正确的是

( C )

选项

实验目的

实验操作

A

分离Fe(OH)3胶体和FeCl3溶液

将混合液倒入过滤器中过滤

B

证明Ksp(CuS)

向10mL0.1mol/LNa2S溶液中滴入几滴0.1mol/LZnCl2溶液,产生白色沉淀,再加入CuSO4溶液,产生黑色沉淀

C

证明酸性:

H2CO3>H3BO3

向Na2CO3溶液中滴入过量H3BO3溶液,无气泡冒出

D

验证铁的吸氧腐蚀

将铁钉放入试管中,用盐酸浸没,产生气泡

[解析] 分离胶体与溶液应该用半透膜渗析,A项错误;ZnCl2与Na2S反应后Na2S有剩余,加入CuSO4溶液,剩余的Na2S和CuSO4反应产生黑色沉淀,不能比较两者溶度积的大小,B项错误;根据强酸制弱酸原理,向Na2CO3溶液中滴入H3BO3溶液,无气泡冒出,说明H3BO3不能与Na2CO3溶液反应生成H2CO3,因而不能产生二氧化碳气体,所以能够证明酸性:

H2CO3>H3BO3,C项正确;吸氧腐蚀发生在弱酸性或中性条件下,在酸性条件下发生的是析氢腐蚀或化学腐蚀,D项错误。

8.(2017·江西九江十校联考)某研究小组选用以下装置(夹持装置省略,装置可重复选用)进行氯化亚铁与氧气反应的探究。

已知氯化亚铁的熔点为674℃、沸点为1023℃;三氯化铁在300℃以上易升华,易溶于水并且有强烈的吸水性。

在500℃条件下氯化亚铁与氧气可能发生多种反应,反应之一为12FeCl2+3O2

2Fe2O3+8FeCl3。

回答下列问题:

(1)仪器C的名称是__干燥管__,连接好装置后,加入药品前的操作为__检验装置的气密性__。

(2)E装置的作用是__冷凝FeCl3并收集__。

(3)反应过程发现,装置B中除生成红棕色固体外,还观察到黄绿色反应,生成该气体的化学方程式为__4FeCl2+3O2

2Fe2O3+4Cl2__。

(4)待B中充分反应后,停止加热,仍继续通入氧气直至反应管冷却。

则停止加热前是否需要先将D中导管口移出水面,为什么?

__不需要;因为O2还在继续通入,不会引起倒吸__。

(5)设计实验:

①利用E装置U形管里的固体验证Fe(OH)3是弱碱:

__取少量固体加水溶解,用pH试纸(或pH计)测得溶液显酸性__(简述方法)。

②利用E装置U形管里的固体配成溶液,制得某种胶体,写出制备该胶体的化学方程式:

__FeCl3+3H2O

Fe(OH)3(胶体)+3HCl__。

[解析] 

(1)仪器C是干燥管;本实验是涉及气体的实验,连接好装置后,加入药品前要检验装置的气密性。

(2)三氯化铁在300℃以上易升华,E装置盛放的是冰盐水,作用是冷凝FeCl3并收集。

(3)装置B中生成红棕色的氧化铁和黄绿色的氯气,生成氯气的化学方程式为4FeCl2+3O2

2Fe2O3+4Cl2。

(4)待B中充分反应后,停止加热,因为继续通入氧气直至反应管冷却,所以停止加热前不需要先将D中导管口移出水面。

(5)①E装置U形管中收集的物质是氯化铁,取少量固体加水溶解,用pH试纸(或pH计)测得溶液显酸性,证明氯化铁是强酸弱碱盐,即证明Fe(OH)3是弱碱。

②在沸水中加入饱和氯化铁溶液并加热,可制备氢氧化铁胶体,化学方程式为FeCl3+3H2O

Fe(OH)3(胶体)+3HCl。

B组 能力提升题

9.(2016·上海单科)下列气体的制备和性质实验中,由现象得出的结论错误的是

( D )

选项

试剂

试纸或试液

现象

结论

A

浓氨水、生石灰

红色石蕊试纸

变蓝

NH3为碱性气体

B

浓盐酸、浓硫酸

pH试纸

变红

HCl为酸性气体

C

浓盐酸、二氧化锰

淀粉碘化钾试液

变蓝

Cl2具有氧化性

D

亚硫酸钠、硫酸

品红试液

褪色

SO2具有还原性

[解析] A项,NH3可以用浓氨水和生石灰制取,可用红色石蕊试纸检验,试纸变蓝则说明NH3为碱性气体,正确;B项,可以制取HCl气体,pH试纸变红,则说明HCl为酸性气体,正确;C项,浓盐酸和二氧化锰加热可以制取Cl2,Cl2可以用湿润的淀粉碘化钾试液检验,试液变蓝,说明KI转化为I2,则说明Cl2有强氧化性,正确;D项,SO2使品红试液褪色体现的是SO2的漂白性,错误。

10.(2017·四川南充第二次高考适应性考试)利用如图装置可以进行实验并能达到实验目的的是

( D )

选项

实验目的

X中试剂

Y中试剂

A

用MnO2和浓盐酸制取并收集纯净干燥的Cl2

饱和食盐水

浓硫酸

B

用Cu与稀硝酸制取并收集纯净干燥的NO

浓硫酸

C

用CaO与浓氨水制取并收集纯净干燥的NH3

NaOH溶液

碱石灰

D

CaCO3和稀盐酸制取并收集纯净干燥的CO2

饱和NaHCO3溶液

浓硫酸

[解析] 用MnO2和浓盐酸制取Cl2需要加热,故A错误;由于NO易被空气中的氧气氧化,所以不能使用排空气法收集NO,故B错误;碱石灰呈固态,不能使用Y装置盛放碱石灰,且NH3密度比空气小,集气瓶的导气管应“长进短出”,故C错误;CaCO3和稀盐酸制取的CO2含有HCl和水蒸气,饱和NaHCO3溶液可以除去HCl,浓硫酸可以干燥CO2,所以可以制取并收集纯净干燥的CO2,故D正确。

11.下列实验中,对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是

( C )

选项

实验目的

操作、现象

结论或原因

A

探究FeCl3溶液对H2O2的分解是否有催化作用

将2mL5%的H2O2溶液分别放在两支相同的试管中,其中一支浸入热水中,且加入2滴FeCl3溶液,浸入热水中的试管冒出气泡的速率快

FeCl3溶液对H2O2的分解有催化作用

B

分离乙酸(沸点117.9℃)和乙醇(沸点78℃)的混合物

蒸馏,分别收集78℃和117.9℃的馏分

沸点不同,且相差较大

C

确定碳、硅两元素的非金属性强弱

常温下测相同浓度的Na2CO3溶液和Na2SiO3溶液的pH,后者pH大

碳的非金属性强于硅的非金属性

D

探究电解池中铁作阳极时铁是否为活性电极

以铁棒作阳极,石墨棒作阴极电解稀硫酸,向阳极区滴加KSCN溶液,溶液出现红色

铁为活性电极

[解析] 验证FeCl3对H2O2分解反应有催化作用时,应保持温度相同,A项错误。

乙酸在温度低于117.9℃也具有挥发性,收集的乙醇中会含有乙酸,正确的分离方法应是先加入足量的生石灰,然后蒸馏,收集78℃的馏分;向残留物中再加入浓硫酸蒸馏,收集117.9℃的馏分,B项错误。

同浓度的Na2CO3溶液和Na2SiO3溶液的pH后者大,说明硅酸的水解程度大于碳酸水解程度,则硅酸的酸性弱于碳酸,故可得出碳的非金属性强于硅的结论,C项正确。

电解池中铁作阳极时的电极反应为Fe-2e-===Fe2+,向阳极区滴加KSCN溶液,溶液不会出现红色,D项错误。

12.某同学设计了三种制备方案:

①用KI晶体与浓硫酸反应制HI ②用浓度均为0.1mol·L-1的氯化铁和氢氧化钠混合制备氢氧化铁胶体 ③用纯碱和石灰水制烧碱,可用的方案是

( B )

A.①B.③

C.②③D.全部

[解析] KI中的I-具有强还原性,不可用氧化性物质浓硫酸制取HI;制备氢氧化铁胶体应把饱和氯化铁溶液滴入沸水中至液体呈红褐色;用纯碱和石灰水反应除去沉淀制烧碱,只有B项正确。

13.(2017·湖北百所中学联考)利用如图所示装置进行下列实验,能得出相应实验结论的是

( C )

选项

实验结论

A.

浓盐酸

MnO2

NaBr溶液

氧化性Cl2>Br2

B.

浓氨水

碱石灰

AgNO3溶液

AgOH具有两性

C.

浓硫酸

Na2SO3

FeCl3溶液

SO2具有还原性

D.

稀盐酸

Na2CO3

Na2SiO3

非金属性:

Cl>C>Si

  [解析] A项,浓盐酸和二氧化锰反应是在加热的条件下发生的,故不能完成实验;B项,本实验中只在硝酸银溶液中通入了氨气这一种碱性的气体,没有加入酸性的物质,故不能说明AgOH具有两性;C项,可以根据本实验得到实验的结论;D项,稀盐酸和Na2CO3反应生成的CO2中含有氯化氢气杂质,故与Na2SiO3反应生成沉淀的不知道是哪一种气体且应比较HClO4与H2CO3酸性强弱来比较非金属性,得不到正确的结论。

14.(2018·河北衡水高三检测)为验证氧化性Cl2>Fe3+>SO2,某小组用如图1所示装置进行实验(夹持仪器和A中加热装置已略,气密性已检查)。

实验过程:

Ⅰ.打开弹簧夹K1~K4,从两侧通入一段时间N2,再将T形导管插入B中,继续通入N2,然后关闭K1、K3、K4。

Ⅱ.打开活塞a,滴加一定量的浓盐酸,给A加热。

Ⅲ.当B中溶液变黄时,停止加热,夹紧弹簧夹K2。

Ⅳ.打开活塞b,使约2mL的溶液流入D试管中,检验其中的离子。

Ⅴ.打开弹簧夹K3、活塞c,加入70%的硫酸,一段时间后夹紧弹簧夹K3。

Ⅵ.更新试管D,重复过程Ⅳ,检验B溶液中的离子。

(1)A中发生反应的离子方程式为__MnO2+4H++2Cl-

Mn2++Cl2↑+2H2O__。

(2)用70%的硫酸制取SO2,反应速率比用98%的硫酸快,原因是__70%的硫酸中的氢离子比98%的硫酸中的氢离子浓度大__。

(3)甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验,他们的检测结果一定能够证明氧化性Cl2>Fe3+>SO2的是__乙、丙__(填“甲”“乙”或“丙”)。

过程ⅣB溶液中含有的离子

过程ⅥB溶液中含有的离子

有Fe3+无Fe2+

有SO

既有Fe3+又有Fe2+

有SO

有Fe3+无Fe2+

有Fe2+

(4)进行实验过程Ⅴ时,B中溶液颜色由黄色逐渐变为红棕色,停止通气,放置一段时间后溶液颜色变为浅绿色。

查阅资源:

Fe2+(aq)+SO

(aq)FeSO3(s)(墨绿色)

提出假设:

FeCl3与SO2的反应经历了中间产物FeSO3,溶液的红棕色是FeSO3(墨绿色)与FeCl3(黄色)的混合色。

某同学设计如图2实验,证实该假设成立:

①溶液E和F分别为__Na2SO3__、__FeCl3__。

②请用化学平衡原理解释步骤3中红棕色溶液颜色变为浅绿色的原因__Fe3+消耗SO

,c(SO

)减小,平衡Fe2+(aq)+SO

(aq)FeSO3(s)(墨绿色)逆向移动,溶液颜色由红棕色变为浅绿色__。

15.(2017·河南郑州第一次质量预测)在一定条件下,二氧化硫和氧气发生反应:

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0。

查阅资源知SO3的熔点为16.83℃,沸点为44.8℃。

某化学学习小组欲通过实验测定上述反应中SO2的转化率,他们设计了如下实验。

请根据要求回答下列问题:

(1)各装置接口的连接顺序是a→__h→i→b→c→f→g→d→e__。

(2)装置Ⅳ烧杯中盛放冰水的作用是__使SO3冷凝以便从气相中分离出来__。

(3)装置Ⅰ所用硫酸,一般选用浓度为70%~80%的硫酸,原因是__硫酸浓度过大时主要以分子形式存在,反应较慢;硫酸浓度过小时生成的SO2会部分溶解在稀硫酸中__。

(4)当装置Ⅰ中反应结束时,要打开止水夹继续通入O2一段时间。

继续通入O2的目的是__将装置中的SO2全部赶入装置Ⅱ中发生反应,将SO3全部赶入装置Ⅳ中冷凝为固体__。

(5)称量agNa2SO3粉末与足量硫酸反应,实验结束后称得装置Ⅳ增重bg,列式表示该实验中SO2的转化率__

×100%__。

[解析] 

(1)各装置接口的连接顺序为:

a→h→i→b→c→f→g→d→e,装置Ⅰ的作用是制取SO2并与O2混合,装置Ⅴ的作用是干燥气体,装置Ⅱ中发生SO2的催化氧化反应,装置Ⅳ中收集SO3,装置Ⅲ的作用是吸收尾气。

(2)根据SO3的熔沸点知,装置Ⅳ烧杯中盛放冰水可使SO3冷凝以便从气相中分离出来。

(4)反应过程中装置Ⅰ中会残留SO2,装置Ⅱ中会残留SO3,反应结束后,继续通入氧气一段时间,可以将装置中的SO2全部赶入装置Ⅱ中发生反应,将SO3全部赶入装置Ⅳ中冷凝为固体,避免影响SO2转化率的测定。

(5)n(SO3)=

mol,SO2的转化率=

÷

×100%=

×100%。

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