1、1第 13 讲 化学实验方案设计与评价专题跟踪训练(十三)能力练(20 分钟 50 分)非选择题(共 50 分)1(16 分)三氯化硼是一种重要的化工原料。某同学设计的三氯化硼制备装置如图所示。查阅资料BCl 3的熔点为107.3 ，沸点为 12.5 ；2B6HCl 2BCl33H 2；= = = = = 硼与铝的性质相似，氯化物也易水解，硼也能与碱反应。请回答下列问题：(1)装置 A 是用高锰酸钾固体与浓盐酸反应制氯气，反应的离子方程式为_。(2)为了完成三氯化硼的制备，装置从左到右的接口连接顺序为_。(3)装置 E 中的试剂为_，如果拆去装置 E，可能的后果是_。(4)装置 D 中发生反应
2、前先通入一段时间的氯气，其目的是_，该装置中发生反应的化学方程式为_。(5)BCl3与水能剧烈反应生成硼酸(H 3BO3)和白雾，写出该反应的化学方程式_。(6)请设计一个简易实验，验证制得的产品中是否含有硼粉_。解析 (1)装置 A 中发生反应的离子方程式为2MnO 16H 10Cl =2Mn2 5Cl 28H 2O。(2)由于制取的 Cl2中含杂质 HCl、H 2O， 4所以 Cl2与硼反应前需要先除去 Cl2中含有的杂质，又因为“硼与铝的性质相似，氯化物也2易水解” ，生成 BCl3的装置中应防止水蒸气进入，故右侧应连接盛有浓 H2SO4的干燥装置。装置的连接顺序为 ahifgbcdej
3、(f 和 g 可互换，b 和 c 可互换)。(3)装置 E 中的试剂为饱和食盐水，目的是除去 Cl2中的 HCl；若拆去装置 E，杂质 HCl 与硼反应产生的 H2与 Cl2混合，加热时可能会引起爆炸。(4)硼粉能与空气中的氧气反应，故反应前应通入Cl2排尽装置中的空气。(5)由“生成硼酸(H 3BO3)和白雾”可知该反应为BCl33H 2O=H3BO33HCl。(6)由“硼也能与碱反应”可知在产品中加入 NaOH 溶液，若产生气泡，则说明含有硼粉。答案 (1)2MnO 16H 10Cl =2Mn2 5Cl 28H 2O 4(2)ahifgbcdej(f 和 g 可互换，b 和 c 可互换)(
4、3)饱和食盐水 HCl 与硼反应产生的 H2与 Cl2混合，加热时可能会引起爆炸(4)通入 Cl2以排尽装置中的空气，防止硼被氧化 2B3Cl 2 2BCl3= = = = = (5)BCl33H 2O=H3BO33HCl(6)取少量产品于试管中，加入 NaOH 溶液，若产生气泡(H 2)，则说明含有硼粉2(18 分)Co60 可用于癌症的放射性治疗和蔬菜保鲜。已知：硫钴矿石(主要成分为Co3S4)灼烧会生成 Co2O3(黑色)，Co 2O3与 Al 发生铝热反应可生成 Co。请回答下列问题：(1)写出“已知”中的两个反应的化学方程式：_、_。(2)实验室由硫钴矿石(主要成分为 Co3S4)灼
5、烧生成 Co2O3时，可选用下面的装置_(填序号)。(3)钴单质可与稀盐酸反应生成 CoCl2(蓝色)和 H2。CoCl 2吸水后会生成不同颜色的物质，如 CoCl26H2O 为粉红色。如图所示为 CoCl26H2O 受热时的温度与质量的关系图。3紫红色物质的化学式为_，若由粉红色固体制备紫红色固体，可采用的实验装置为_(从、中选择)。由紫红色固体生成蓝紫色固体发生反应的化学方程式为_。综合上述反应过程，钴的氯化物常作为变色硅胶(一种干燥剂)的指示剂，当变色硅胶由蓝色变为粉红色时，即失去干燥能力，该蓝色物质的化学式为_。解析 (1)由“硫钴矿石(主要成分为 Co3S4)灼烧生成 Co2O3”可
6、得，该反应的化学方程式为 4Co3S425O 2 6Co2O316SO 2。由“铝热反应”可得制备钴的化学反= = = = = 应方程式为 Co2O32Al Al2O32Co。(2)灼烧硫钴矿石时需要加热，可选= = = = =高 温 用装置、，但用坩埚灼烧时产生的 SO2会污染空气，所以选用装置较好(导出气体可用碱液吸收)。(3)由 25 时钴盐的质量可知， n(CoCl26H2O) 0.02 4.76 g238 gmol 1mol；2552 减少的质量为 H2O 的质量， n(H2O) 0.08 1.44 g18 gmol 1mol；CoCl 26H2O 失去水分子数 4，故紫红色物质的化
7、学式为 CoCl22H2O。0.08 mol0.02 mol由于失水温度为 52 ，需要采用水浴加热，故采用装置。5290 时，减少的质量为 H2O 的质量， n(H2O) 0.02 mol；CoCl 22H2O 失去水分子数0.36 g18 gmol 1 1，故蓝紫色物质的化学式为 CoCl2H2O。所以由紫红色固体生成蓝紫色固体0.02 mol0.02 mol的化学方程式为 CoCl22H2O CoCl2H2OH 2O。90120 时，失去水= = = = = 的物质的量为 0.02 mol，故蓝色物质为 CoCl2。答案 (1)4Co 3S425O 2 6Co2O316SO 2 Co 2
8、O32Al= = = = = 4Al2O32Co= = = = =高 温 (2)(3)CoCl 22H2O CoCl 22H2O CoCl2H2OH 2O CoCl 2= = = = = 3(16 分)亚硝酰氯(NOCl)的沸点为5.5 ，具有刺鼻恶臭味，溶于发烟硫酸，遇水则分解，是有机合成中的重要试剂。某同学用如图装置，由 NO 与干燥纯净的 Cl2反应制备 NOCl。已知：Cl 2的沸点为34.6 ，NO 2Cl 的沸点为15 ；2NOCl 2=2NOCl,2NO2Cl 2=2NO2Cl。回答下列问题：(1)铜与稀硝酸反应的化学方程式为_；装置 A 中设计了可上下移动的铜丝，其优点是_。(
9、2)题图中实验装置的连接顺序：a_。(3)实验时，先制取氯气使其充满除 A、B、C 外的整套装置，目的是_；装置中充满氯气后，下一步是制取 NO，具体操作是_；E 中冰盐水的温度可低至22 ，其作用是_。(4)该同学的实验设计可能的不足之处是5_。(5)若无 C 装置，则不利于 NOCl 的制备，主要原因是_(用化学方程式表示)。解析 (1)铜与稀硝酸反应的化学方程式为 3Cu8HNO 3(稀)= =3Cu(NO3)22NO4H 2O。上下移动的铜丝的作用是可以控制反应的开始与停止。(2)由已知和NOCl 遇水则分解可知，需制取纯净的 Cl2和 NO，并在制备与收集 NOCl 前后连接干燥管防
10、止水蒸气进入装置，才能制备 NOCl，最后还需要尾气处理装置。装置的连接顺序为adebcijfgh。(3)“先制取氯气使其充满除 A、B、C 外的整套装置”的目的是排尽装置中的空气，以防止 NO 被氧化成 NO2而生成杂质 NO2Cl。向下移动铜丝与稀硝酸接触，即可反应制得 NO。E 中冰盐水的作用是使 NOCl 冷凝成液态，分离 NOCl 与尾气。(4)该实验设计中 B、C 中有少量空气，可能会将 NO 氧化为 NO2，使制备的产物中含杂质NO2Cl。(5)若无 C 装置，NOCl 会与水反应生成 HCl 和 HNO2。答案 (1)3Cu8HNO 3(稀)= =3Cu(NO3)22NO4H
11、2O 可以控制反应的开始与停止(2)debcijfgh(3)排尽装置中的空气 向下移动铜丝，与稀硝酸接触 使 NOCl 冷凝成液态，分离NOCl 与尾气(4)B、C 中有少量空气，可能会将 NO 氧化为 NO2，使制备的产物中含杂质 NO2Cl(5)NOClH 2O=HNO2HCl拔高练(25 分钟 50 分)非选择题(共 50 分)1(16 分)氯苯是染料、医药、有机合成的中间体，是重要的有机化工产品。实验室制取氯苯的装置如图所示(加热和夹持装置已略去)。回答下列问题：(1)仪器 a、b 组合成制取氯气的装置，反应不需要加热，则仪器 a 中的固体反应物可以是_(填标号)。AMnO 2 BKM
12、nO 4 CK 2Cr2O76(2)把氯气通入仪器 d 中(仪器 d 中有 FeCl3和苯)，加热维持反应温度为 4060 ，温度过高会生成过多的二氯苯。对仪器 d 加热的方法是_。(3)仪器 c 的名称是_，仪器 c 出口的气体成分有 HCl、Cl 2、水蒸气和_。(4)制取氯苯的化学方程式为_。(5)仪器 d 中的反应完成后，工业上要进行水洗、碱洗及食盐干燥，才能蒸馏。碱洗之前要进行水洗，其目的是_。用 10% NaOH 溶液碱洗时发生氧化还原反应的化学方程式为_。(6)工业生产中苯的流失情况如表所示：则 10 t 苯可得成品氯苯_t。(列出计算式即可)解析 7答案 (1)BC (2)水浴
13、加热(3)球形冷凝管 苯蒸气(4) (5)洗去产品中的 FeCl3、HCl，节省碱的用量，降低成本Cl 22NaOH= =NaClNaClOH 2O(6)10 1 0.0892 112.5782(14 分)磁性材料 A 是由两种元素组成的化合物，某研究小组按如图流程探究其组成：请回答：(1)A 的组成元素为_(用元素符号表示)，化学式为_。(2)溶液 C 可溶解铜片，列举该反应的一个实际应用_。(3)已知化合物 A 能与稀硫酸反应，生成一种淡黄色不溶物和一种气体(标况下的密度为 1.518 gL1 )，该气体分子的电子式为_，写出该反应的离子方程式_。(4)写出 FG 反应的化学方程式_，设计
14、实验方案探究溶液 G 中的主要微粒(不考虑 H2O、H 、K 、I )_ _。8解析 (1)由 C 中加入 KSCN 溶液后呈红色，可推出 B 为 Fe2O3，C 为 FeCl3。由无色酸性溶液 F 与 I2的 KI 溶液反应后生成无色溶液 G，说明无色酸性溶液 F 具有还原性，结合“A 能与稀硫酸反应，生成一种淡黄色不溶物和一种气体( M22.4 Lmol1 1.518 gL1 34 gmol1 ，为 H2S)”，说明 A 中含有 S 元素，则无色气体 E 为 SO2，无色酸性溶液 F 为 H2SO3溶液，与 I2反应的化学方程式为 H2SO3I 2H 2O=H2SO42HI。由“2.960
15、 g 化合物 A”“2.400 g 红棕色固体 B”，可得 n(Fe)0.03 mol， n(S)0.04 mol，A 的化学式为 Fe3S4。(2)FeCl3与铜片的反应为 2FeCl3Cu= =CuCl22FeCl 2，该反应在工业上可用于制印刷电路板。答案 (1)Fe、S Fe 3S4(2)制印刷电路板3(20 分)(2018山东日照二模)水合肼(N 2H4H2O)又名水合联氨，无色液体，具有腐蚀性和强还原性，它是一种重要的化工试剂。利用尿素法生产水合肼的原理为 CO(NH2)22NaOHNaClO= =N2H4H2ONa 2CO3NaCl。9实验 1：制备 NaClO 溶液(已知：3N
16、aClO 2NaClNaClO 3)。= = = = = (1)图甲装置中烧瓶内发生反应的化学方程式_。(2)用 NaOH 固体配制溶质质量分数为 30% NaOH 溶液时，所需玻璃仪器除量筒外还有_(填标号)。a烧杯 b容量瓶c玻璃棒 d烧瓶(3)图甲装置中用冰水浴控制温度的目_。实验 2：制取水合肼。(4)图乙中若分液漏斗滴液速率过快，部分 N2H4H2O 会参与 A 中反应并产生大量氮气，降低产品产率。写出该过程中反应生成氮气的化学方程式：_。充分反应后，蒸馏 A 中溶液即可得到水合肼的粗产品。实验 3：测定馏分中水合肼的含量。10(5)称取馏分 3.0 g，加入适量 NaHCO3固体，
17、加水配成 250 mL 溶液，移出 25.00 mL 置于锥形瓶中，并滴加 23 滴淀粉溶液，用 0.15 molL1 的碘的标准溶液滴定(滴定过程中，调节溶液的 pH 保持在 6.5 左右)。(已知：N 2H4H2O2I 2=N24HIH 2O)滴定时，碘的标准溶液盛放在_(填“酸式”或“碱式”)滴定管中。下列能导致馏分中水合肼的含量测定结果偏高的是_(填标号)。a锥形瓶清洗干净后未干燥b滴定前，滴定管内无气泡，滴定后有气泡c读数时，滴定前平视，滴定后俯视d盛标准液的滴定管水洗后，直接装标准液实验测得消耗碘的标准溶液的平均值为 20. 00 mL，馏分中水合肼(N 2H4H2O)的质量分数为
18、_。解析 (1)实验室用浓盐酸和二氧化锰共热制备氯气。(2)配制一定质量分数的氢氧化钠溶液，分三步：计算；称量(用托盘天平)；溶解(用玻璃棒、量筒和烧杯)。(3) Cl2与 NaOH 的反应为放热反应，由已知信息知，温度过高，次氯酸钠易发生歧化反应，导致次氯酸钠含量降低，影响产品的产率，故应用冰水浴控制温度。(4)水合肼与次氯酸钠发生氧化还原反应生成氮气、氯化钠和水。(5)碱式滴定管下部有一段橡胶管，橡胶中含碳碳双键，能与碘单质发生加成反应，所以，用酸式滴定管盛装碘的标准溶液。锥形瓶作反应容器，残留蒸馏水不会影响实验，a 项错误；滴定前滴定管内无气泡，滴定后有气泡，测得溶液体积偏小，结果偏低，b 项错误；滴定管的 0 刻度在上部，俯视读数结果偏小，测定结果偏低，c 项错误：如果没有用待装液润洗，则测得消耗碘的标准溶液的体积偏大，结果偏高，d 项正确。 w(N2H4H2O)0.15 molL 120.0010 3 L1250 gmol 1250 mL25.00 mL3.0 g100%25%。答案 (1)MnO 24HCl(浓) MnCl2Cl 22H 2O (2)ac= = = = = (3)防止 NaClO 分解，影响水合肼的产率(4)N2H4H2O2NaClO= =N23H 2O2NaCl(5)酸式 d 25%
