1、1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(H 2C2O4)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、ClO 2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
2、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(NaClO 2),该反应的离子方程式为 。 若实验时需要 450 mL 4 molL-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(NH 4)2SO4FeSO4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()所示的装置进行实验,
3、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。()()装置 B 仪器名称是 ,所盛试剂是 。 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()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。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 。 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 。 2(3)丙组同学将一定量的硫酸亚铁铵在 5
4、00 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:此固体产物不含二价铁: 。 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 。 (
5、3)利用装置 F 可探究 Cl2与 NH 3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:3Cl 2+2NH3 N2+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
6、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 molL-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
7、。O-4在该反应中,H 2O2被 (填“氧化”或“还原”); 滴定到达终点的现象是 ; 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:3滴定次数 第一次 第二次 第三次 第四次V(KMnO4溶液)/mL 17.10 18.10 18.00 17.90则试样中过氧化氢的浓度为 molL -1; 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
8、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。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 ; 装置 D 中加入的试剂为 ; 装置 G 中可能出现的现象为 ; 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
9、。能验证 SO2具有氧化性的实验现象为 ; 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:向第一份溶液中加入品红溶液,红色褪去方案:向第二份溶液中加入 BaCl2溶液,有白色沉淀生成方案: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“”“”或“”);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:按上图连接好装置,检查装置气密性。点燃处酒精灯,缓慢滴入甲酸。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,
10、收集产物。请回答下列问题:.(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)实验步骤中酒精灯、的熄灭顺序为 。 .学习小组查阅资料知:Cu 的颜色为红色或紫红色,而 Cu2O 的颜色为红色或砖红色。4CuO 2Cu2O+O2Cu 2O+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
11、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: 。 5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+H2C2O4 K2CO3+2ClO2+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 +H2O 80.0 500 mL 容量瓶、烧杯O-3 O-2解析(1)A 中反应产物有 K2CO3、ClO 2、CO 2,由反应物与生成物可知反应为2KClO3+H2
12、C2O4 K2CO3+2ClO2+CO 2+H 2O,因为 B 为 ClO2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2ClO2+2NaOH NaClO2+NaClO3+H2O,离子反应为 2ClO2+2OH- Cl +Cl +H2O,配制O-2 O-3450mL4molL-1的 NaOH 溶液,应该选用 500mL 容量瓶,根据提供的仪
13、器可知,还需要烧杯,需要 NaOH的质量为 0.5L4molL-140gmol-1=80.0g。2.答案(1)球形干燥管 碱石灰(其他合理答案均可) 溶液由无色变为红色 NH 3(2)D、H、E、G、F 赶走装置中的空气,防止对 SO2验证产生干扰 SO 3 E 中无明显现象,G 中出现白色沉淀(3)取固体样品少许,加入稀硫酸溶解,加入酸性 KMnO4溶液,不褪色或加入 K3Fe(CN)6溶液,不产生蓝色沉淀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 Fe2O3解析(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
14、2O(g)。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)装置 A 用于分解硫酸亚铁铵固体,分析装置 DH 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 SO3,溶液中产生白色沉淀(BaSO 4);装置E 用于检验 SO3是否被装置 H 完全吸收;装置 G 用于检验 SO2,溶液中产生白色沉淀(BaSO 4);装置 F 用于吸收 SO2尾气,防止污染环境,故仪器的连接顺序为 A、D、H、E、G、F。装置 H 中盛有足量 HCl和 BaCl2混合溶液,产生白色沉淀(BaSO 4),证明分解产物中
15、有 SO3;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 SO2。(3)要证明固体产物中不含 Fe2+,可取少量固体样品,加入稀硫酸溶解,再滴加酸性 KMnO4溶液,溶液不褪色;或加入 K3Fe(CN)6溶液,不产生蓝色沉淀,都可说明固体产物中不含有 Fe2+。可采用定量分析的方法证明固体产物只含 Fe2O3,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 Fe2O3。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-+H2O
16、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 NH+4(4)CH3Cl、CH 2Cl2、CHCl 3和 CCl4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 MnO2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 Cl2,可用饱和食盐水除 HCl,再用浓硫酸干燥 Cl2,采用的制备装置是A;(3)应先向烧瓶中通 Cl2,再通 NH3,因为 Cl2的密度大且有颜色,便于观察是否充满;一开
17、始若通NH3,由于弹簧夹 3 打开,容易形成喷泉;通入 NH3后,NH 3与 Cl2反应,烧瓶中气体颜色变浅甚至消失,生成的 HCl 与 NH3反应生成 NH4Cl,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Cl2,防止污染环境,反应的离子方程式为 Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O;检验 N 利用铵盐和碱共热条H+4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:H+4CH4+Cl2 CH3Cl+HCl、CH 3Cl+Cl2 CH2Cl2+HCl、CH 2Cl2+Cl2 CHCl3+HCl、CHCl 3+Cl2 CCl4+
18、HCl,其有机产物为 CH3Cl、CH 2Cl2、CHCl 3和 CCl4。4.答案(1) HHOO6(2)2H2O2 2H2O+O2 0.2(3)H2O2 H+H 、H H+O-2 O-2 O2-2(4)氧化 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 0.180 0 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 2O2的结构式为 HOOH,其电子式为 H。HOO(2)H2O2不稳定,在 MnO2催化作用下分解生成 H2O 和 O2,化学方程式为 2H2O2 2H2O+O2,氧元素发生歧化反应,由-1 价变成-2 价
19、和 0 价,生成 1molO2时转移 2mol 电子,故生成标准状况下2.24LO2(即 0.1mol)时,转移 0.2mol 电子。(3)H2O2为二元弱酸,其酸性比 H2CO3弱,在水溶液中分步电离,以第一步电离为主,电离方程式为H2O2 H+H 、H H+ 。O-2 O-2 O2-2(4)反应 2Mn +5H2O2+6H+ 2Mn2+8H2O+5O2中,Mn 被还原为 Mn2+,H2O2则被氧化为O-4 O-4O2。到达滴定终点时,H 2O2被完全氧化,溶液由无色变成浅紫色,且半分钟内不褪色。第一次消耗标准 KMnO4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
20、后三次实验数据计算:消耗标准 KMnO4溶液的平均体积为 =18.00mL,则有 n(H2O2)= n(KMnO4)18.10mL+18.00mL+17.90mL3 52= 0.1000molL-118.0010-3L=4.510-3mol,故试样中 H2O2的浓度为52=0.1800molL-1。滴定前尖嘴中有气泡,滴定后消失,则测得的标准 KMnO4溶液的体4.510-3mol25.0010-3L积偏大,导致测定试样中 H2O2的浓度偏高。(5)甲同学认为 H2O2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
21、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 CO2;随着反应进行,浓硫酸变稀,铁与稀硫酸反应产生 H2(2)酸性 KMnO4溶液(其他合理答案也可) 验证 SO2是否吸收完全 澄清石灰水 无水硫酸铜变蓝色 防止空气中的 H2O 进入干燥管而影响杂质气体的检验(3)a 试管中有淡黄色沉淀生成 Cl 2+SO2+2H2O 4H+2Cl-+SO2-4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 CO2;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 SO2中可能混有的杂质为 CO2和 H2。(2)装置 B 中加入酸性
22、KMnO4溶液能检验并吸收 SO2,若 SO2被吸收完全,装置 C 中品红溶液不褪色;装置 D 中加入澄清石灰水,可检验气体中是否有 CO2;装置 E 中浓硫酸可干燥气体,装置 F中 CuO 与 H2反应生成 H2O,G 中无水硫酸铜吸收水蒸气后变蓝色;装置 H 装有干燥剂,其作用为防止空气中的 H2O 进入干燥管而影响杂质气体的检验。(3)Na 2S 与 SO2发生氧化还原反应生成 S,故 a 试管中有淡黄色沉淀生成;合理,SO 2被氧化生成 S ,与 Ba2+反应生成白色沉淀,据此能证明 SO2的还原性,试管 b 中发生反应的离子方程式O2-4为 Cl2+SO2+2H2O 4H+2Cl-+
23、S 。O2-46.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)装置中黑色固体变红;装置中的澄清石灰水变浑浊(5)、(6)合理 因为 Cu2O 与稀硫酸反应生成 Cu2+,会使溶液变蓝解析.(1)甲酸在浓硫酸存在的条件下加热分解生成 CO 和 H2O,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,则装置中压强增大,出现的现象为长颈漏斗中液面上升。7(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:装置中黑色固体变红;装置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,应使中生成的铜在CO 气流中冷却,故实验步骤中酒精灯、的熄灭顺序为、。.(6)Cu 2O 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。
