1、1题型强化专项训练三 实验化学1.(2018镇海中学选考模拟)N 2H4H2O(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 ,沸点为 118.5 。现以 Cl2、NaOH、尿素和SO2为原料可制备 N2H4H2O和无水 Na2SO3,其主要流程如下:已知:Cl 2(g)+2OH-(aq) ClO-(aq)+Cl-(aq)+H2O(aq) H0(1)配制 30%NaOH溶液时,所需玻璃仪器除量筒、烧杯外,还需要 (填标号)。 A.容量瓶 B.胶头滴管C.玻璃棒 D.锥形瓶(2)步骤制备 NaClO溶液时,若温度超过 40 ,Cl
2、 2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)步骤合成 N2H4H2O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 。 图 1(4)步骤中分离出 N2H4H2O采用的方法最合理的是 。 (5)步骤用步骤得到的副产品 Na2CO3制备无水 Na2SO3(水溶液中 H2SO3、HS 、S 随 pH的O-3 O2-3分
3、布如图 2所示,Na 2SO3的溶解度曲线如图 3所示)。图 22图 3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 。 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,工艺流程如下图所示: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)测量溶液的 pH,若 pH约为 4,停止通 SO2
4、 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)N2H4H2O的氧化产物为 N2和 H2O,产品分离容易进行解析由实验流程可知步骤为氯气和氢氧化钠溶液的反应,反应生成 NaClO,生成的 NaClO与尿素反应生成 N2H4H2O和 Na2CO3,可用蒸馏的方法分离出 N2H4H2O;向副产品 Na2CO3溶液中通入二氧化硫可制得 Na2SO3,结合对应物质的性质以及题给信息解答各小题。(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,然后在烧杯中加入适量的水
5、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,Cl 2与 NaOH溶液反应生成 NaClO3和 NaCl,实验中除用冰水浴控制温度外,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;(3)实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是 NaClO碱性溶液,可以避免过量的 NaClO溶液将水合肼氧化生成 N2;(4)根据题意,N 2H4H2O(水合肼)不稳定,100以上易分解失水,熔点为-40,沸点为 118.5。步骤中分离出 N2H4H2O的方法应该采用减压蒸馏;(5)用 Na2CO3制备无水 Na2SO3,在 Na2CO3溶液中通入过量的二氧化硫生
6、成 NaHSO3,然后在 NaHSO3溶液中加入 NaOH溶液可生成 Na2SO3。由图像可知,当溶液 pH约为 4时,Na 2CO3溶液与 SO2可完全反应生成 NaHSO3,此时可停止通入二氧化硫。可通过测量溶液 pH的方法控制通入 SO2的量;由 NaHSO3溶液制备无水 Na2SO3,可边搅拌边向 NaHSO3溶液中滴加 NaOH溶液,测量溶液 pH,由图像可知 pH约为 10时,Na 2CO3溶液与 SO2可完全反应生成 Na2SO3,此时停止滴加 NaOH溶液,加热浓缩溶液至有大量晶体析出。由图像 3可知应该在高于 34条件下趁热过滤得到无水 Na2SO3。3(6)N2H4H2O的
7、氧化产物为 N2和 H2O,而用 Na2S或 Fe屑还原会产生其他杂质,故采用水合肼还原法制得的产品纯度更高。2.(2018宁波六校联考)柠檬酸亚铁(FeC 6H6O7)是一种易吸收的高效铁制剂,可由绿矾(FeSO 47H2O)通过下列反应制备:FeSO 4+Na2CO3 FeCO3+Na 2SO4,FeCO3+C6H8O7 FeC6H6O7+CO2+H 2O。下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的 pH(开始沉淀的 pH按金属离子浓度为 1.0 molL-1计算)。金属离子开始沉淀的 pH沉淀完全的 pHFe3+ 1.1 3.2Al3+ 3.0 5.0Fe2+ 5.8 8.8(1)生成的
8、FeCO3沉淀需经充分洗涤,检验沉淀是否洗涤干净的方法是 。 (2)将制得的 FeCO3加入到足量柠檬酸溶液中,再加入少量铁粉,80 下搅拌反应。铁粉的作用是 。 反应结束后,无需过滤,除去过量铁粉的方法是 。 (3)所得溶液经浓缩、加入适量无水乙醇、静置、过滤、洗涤、干燥,获得柠檬酸亚铁晶体。分离过程中加入无水乙醇的目的是 。 (4)某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣(主要成分为 Fe2O3、SiO 2、Al 2O3)出发,先制备绿矾,再合成柠檬酸亚铁。请结合下图的绿矾溶解度曲线,补充完整由硫铁矿烧渣制备 FeSO47H2O晶体的实验步骤(可选用的试剂:铁粉、稀硫酸和 NaOH溶液):向一定量烧
9、渣中加入足量的稀硫酸充分反应,过滤向滤液中滴加过量的 NaOH溶液,过滤,充分洗涤固体向固体中加入足量稀硫酸至固体完全溶解再加入足量的铁粉,充分搅拌后,过滤得到 FeSO4溶液 ,得到 FeSO47H2O晶体。 4(5)取 25.00 g柠檬酸亚铁晶体(摩尔质量为 246 gmol-1),配成 100 mL溶液,取 20.00 mL置于锥形瓶中,另取 0.200 0 molL-1的酸性 KMnO4标准溶液装入酸式滴定管中,用氧化还原滴定法测定柠檬酸亚铁晶体的质量分数(杂质不与酸性 KMnO4标准溶液反应)。经 4次滴定,每次消耗酸性 KMnO4标准溶液的体积如下:实验序号 1 2 3 4消耗K
10、MnO4溶液的体积20.00 mL19.98 mL21.38 mL20.02 mL滴定终点时的现象为 ,柠檬酸亚铁的质量分数为 。 答案(1)取最后一次洗涤液于试管中,向其中滴加盐酸酸化的 BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,则表明已洗涤干净 (2)防止+2 价的铁元素被氧化 加入适量柠檬酸,让铁粉反应完全 (3)降低柠檬酸亚铁在水中的溶解量,有利于晶体析出 (4)加热浓缩得到 60 饱和溶液,冷却至 0 结晶,过滤,用少量冰水洗涤,低温干燥 (5)锥形瓶内溶液颜色变为紫色,且半分钟内不恢复原来颜色 98.40%解析(1)本题中 FeCO3的制备是用 Na2CO3溶液和 FeSO4溶液反应,沉淀
11、表面可能会有 Na2SO4杂质,因而应该检验最后一次洗涤液中是否含有 S 。具体操作如下:取最后一次洗涤液于试管中,向其中O2-4滴加盐酸酸化的 BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,则表明已洗涤干净。(2)+2 价的 Fe元素易被空气中的氧气氧化,制备柠檬酸亚铁过程中应尽量避免与氧气接触,加入铁粉的目的就是与柠檬酸反应产生 H2,形成一个无氧的环境。除去过量的铁粉可直接加入适量的柠檬酸,使其反应生成需要的产品柠檬酸亚铁,不会引入新的杂质。(3)最后的溶液经浓缩形成柠檬酸亚铁的饱和溶液,要得到尽可能多的柠檬酸亚铁晶体,可加入无水乙醇降低柠檬酸亚铁的溶解度,从而获得更多的产品。(4)根据金属离子沉淀
12、的 pH,然后通过滴加 NaOH溶液调节 pH至 5.0把 Al3+除去,过滤,即得到 FeSO4溶液;根据绿矾溶解度曲线,60时绿矾的溶解度最大,故可加热浓缩得到 60的饱和溶液,然后放在冰水中冷却至 0,此时析出的晶体是最多的,然后过滤,洗涤,低温烘干。(5)酸性 KMnO4标准溶液滴定柠檬酸亚铁晶体,发生氧化还原反应,溶液紫色褪去,当锥形瓶内溶液颜色变为紫色,且半分钟内不恢复原来颜色,即达到滴定终点。根据电子守恒可得如下关系式:5Fe2+Mn ,由于第 3次数据误差较大,应舍弃;根据 1、 2、4 三组数据可知,平均消耗 KMnO4标准O-4溶液的体积为 =20.00mL,所以消耗 Mn
13、 的物质的量为 0.2000molL-20.00mL+19.98mL+20.02mL3 O-4120.0010-3L=410-3mol,消耗的 Fe2+的物质的量为 5410-3mol,取样中柠檬酸亚铁晶体的物质的量为 5410-3mol =0.1mol,柠檬酸亚铁晶体的质量为 0.1mol246gmol-1=24.6g,柠100mL20.00mL檬酸亚铁的质量分数为 100%=98.40%。24.6g25.00g53.(2018浙江名校协作体联考)硫酰氯(SO 2Cl2)常用作氯化剂和氯磺化剂,在染料、药品、除草剂和农用杀虫剂的生产过程中有重要应用。现在拟用干燥的 Cl2和 SO2在活性炭催
14、化下制取硫酰氯。反应的化学方程式为 SO2(g)+Cl2(g) SO2Cl2(l) H=-97.3 kJmol-1,实验装置如图所示(部分夹持装置未画出)。已知:硫酰氯通常条件下为无色液体,熔点为-54.1 ,沸点为 69.1 。在潮湿空气中“发烟”;长期放置或者 100 以上发生分解,生成二氧化硫和氯气。回答下列问题:(1)仪器 C的名称是 ,冷凝管的进水方向 (填“a”或“b”)。 (2)下列操作或描述正确的是 。 A.将 70%的硫酸换成 98.3%的硫酸,可以加快制取 SO2的速率B.实验中通过观察乙、丁导管口产生气泡的速率相等,可控制两种反应物体积相等C.装置戊上方分液漏斗中最好选用
15、 0.10 molL-1NaCl溶液,减小氯气的溶解度D.装置己既防止空气污染,又防止硫酰氯变质(3)加热分解氯磺酸(ClSO 3H),也能制得硫酰氯,写出反应的化学方程式: 。 (4)长期储存的硫酰氯会发黄,可能的原因是 (用化学方程式和必要的文字加以解释)。 (5)若反应中消耗的氯气的体积为 896 mL(标准状况下),最后经过分离提纯得到 4.05 g纯净的硫酰氯,则硫酰氯的产率为 (产率= 100%)。 实际产量理论产量答案(1)蒸馏烧瓶 a (2)BD (3)2ClSO 3H SO2Cl2+H2SO4 (4)SO 2Cl2 SO2+Cl 2,分解产生的少量氯气溶解在其中 (5)75%
16、解析(1)仪器 C为蒸馏烧瓶,冷凝水的流向是“下进上出”,所以装置丙的冷凝管中冷凝水的入口是a。(2)98.3%的硫酸中硫酸并未完全电离,主要以分子形式存在,而 Na2SO3(s)与 H2SO4的反应是在H2SO4电离成离子的状态下才能顺利进行,故 A错误;实验中通过观察乙、丁导管口产生气泡的速率相等,使通入的二氧化硫和氯气的量相等,因此可控制两种反应物的体积相等,故 B正确;装置戊上方分液漏斗中最好选用饱和 NaCl溶液,以减小氯气的溶解度,故 C错误;装置己可吸收尾气中的二氧化硫和氯气,防止空气污染,同时阻止潮湿的空气进入,防止硫酰氯变质,故 D正确;综上所述,B、D 正确。6(3)加热分
17、解氯磺酸(ClSO 3H),也能制得硫酰氯,可根据质量守恒配平化学方程式,反应的化学方程式为 2ClSO3H SO2Cl2+H2SO4。(4)由分解反应 SO2Cl2 SO2+Cl 2可知,SO 2Cl2分解产生少量的氯气,氯气为黄绿色,溶解在其中会导致硫酰氯发黄。(5)若反应中消耗的氯气的体积为 896mL(标准状况下),氯气的物质的量为 0.04mol,根据化学反应方程式 SO2(g)+Cl2(g) SO2Cl2(l)可知,理论上生成 SO2Cl2(l)的物质的量为 0.04mol,质量为0.04mol135gmol-1=5.4g,因此产率为 100%=75%。4.05g5.4g4.(20
18、18湖南师大附中月考)常温常压下,一氧化二氯(Cl 2O)为棕黄色气体,沸点为 3.8 ,42 以上会分解生成 Cl2和 O2,Cl2O易溶于水并与水反应生成 HClO。【制备产品】将氯气和空气(不参与反应)按体积比 13 混合通入含水 8%的碳酸钠溶液中制备 Cl2O,并用水吸收Cl2O(不含 Cl2)制备次氯酸溶液。(1)各装置的连接顺序为 。 (2)装置 B中多孔球泡和搅拌棒的作用是 ;装置 C的作用是 。 (3)制备 Cl2O的化学方程式为 。 (4)反应过程中,装置 B需放在冷水中,其目的是 。 (5)此方法相对于用氯气直接溶于水制备次氯酸溶液有两个主要优点,分别是 。 【测定浓度】
19、(6)已知次氯酸可被 FeSO4等物质还原。用下列实验方案测定装置 E所得溶液中次氯酸的物质的量浓度:量取 10 mL上述次氯酸溶液,并稀释至 100 mL,再从其中取出 10.00 mL于锥形瓶中,并加入10.00 mL 0.80 molL-1的 FeSO4溶液,充分反应后,用 0.050 00 molL-1的酸性 KMnO4溶液滴定至终点,消耗 KMnO4溶液 24.00 mL,则原次氯酸溶液的浓度为 。 答案(1)A D B C E (2)增大反应速率,使反应充分进行7除去 Cl2O中的 Cl2 (3)2Cl 2+Na2CO3 Cl2O+2NaCl+CO2(或2Cl2+2Na2CO3+H
20、2O Cl2O+2NaCl+2NaHCO3)(4)防止反应放热后温度过高导致 Cl2O分解 (5)制得的次氯酸溶液纯度较高,浓度较大 (6)1.000 molL-1解析(1)装置 A制备氯气,装置 D吸收氯气中的氯化氢气体,与空气形成 13 的混合气体通入装置 B,与含水 8%的碳酸钠溶液充分反应制备 Cl2O,装置 C用来除去 Cl2O中的 Cl2,装置 E中用水吸收 Cl2O来制备次氯酸溶液,故各装置的连接顺序为 ADBCE。(2)装置 B中多孔球泡和搅拌棒的作用是增大反应速率,使反应充分进行;装置 C中盛有足量的四氯化碳,其作用是除去 Cl2O中的 Cl2。(3)氯气和空气(不参与反应)
21、按体积比 13 混合通入含水 8%的碳酸钠溶液中制备 Cl2O,发生反应的化学方程式为 2Cl2+Na2CO3 Cl2O+2NaCl+CO2或 2Cl2+2Na2CO3+H2O Cl2O+2NaCl+2NaHCO3。(4)由题意可知:Cl 2O在 42以上会分解生成 Cl2和 O2,为防止反应放热后温度过高导致 Cl2O分解,装置 B需放在冷水中。(5)此方法相对于用氯气直接溶于水制备次氯酸溶液有两个主要优点,分别是制得的次氯酸溶液纯度较高,浓度较大。(6)根据离子反应 H2O+ClO-+2Fe2+ Cl-+2Fe3+2OH-、Mn +5Fe2+8H+ Mn2+5Fe3+4H2O,则原次氯酸溶
22、液的浓度为O-412(0.80molL-110.0010-3L-0.0500molL-124.0010-3L5)100mL10.00mL1010-3L=1.000molL-1。5.(2018湖南师大附中月考)氯苯在染料、医药工业中用于制造苯酚、硝基氯苯、苯胺、硝基酚等有机中间体。实验室中制备氯苯的装置如下图所示(其中夹持仪器及加热装置略去)。请回答下列问题:(1)仪器 b的名称是 。仪器 a中盛有 KMnO4晶体,仪器 b中盛有浓盐酸。打开仪器b的活塞,使浓盐酸缓缓滴下,可观察到仪器 a内的现象是 ,用离子方程式表示产生该现象的原因: 。 (2)仪器 d内盛有苯、FeCl 3粉末固体,仪器 a
23、中生成的气体经过仪器 c进入仪器 d中。仪器 d中的反应进行过程中,保持温度在 4060 ,以减少副反应发生。仪器 d的加热方式最好是 加热,其优点是 。 (3)该方法制备的氯苯中含有很多杂质,工业生产中,通过水洗除去 FeCl3、HCl 及部分 Cl2,然后通过碱洗除去 Cl2。碱洗后通过分液得到含氯苯的有机混合物,混合物的成分及沸点如下表所示:有机物苯 氯苯 邻二氯苯 间二氯苯 对二氯苯8沸点/80132.2180.4173.0174.1从该有机混合物中提取氯苯时,采用蒸馏的方法,收集 左右的馏分。 (4)实际工业生产中,苯的流失如下表所示:流失项目蒸气挥发二氯苯 其他合计苯流失量(kg/
24、t)28.8 14.5 56.7100某一次投产加入 13 t苯,则制得氯苯 t(保留一位小数)。 答案(1)滴液漏斗(或恒压分液漏斗) 有黄绿色气体生成2Mn +10Cl-+16H+ 2M +5Cl2+8H 2O (2)水浴O-4 n2+受热均匀,易于控制温度 (3)132.2 (4)16.9解析(1)根据装置图可知,仪器 b的名称是滴液漏斗或恒压分液漏斗;仪器 a中盛有 KMnO4晶体,仪器b中盛有浓盐酸。高锰酸钾与浓盐酸反应生成氯气,可观察到仪器 a内的现象是有黄绿色气体生成,反应的离子方程式为 2Mn +10Cl-+16H+ 2M +5Cl2+8H 2O。(2)仪器 d中反应进行过程中
25、,保O-4 n2+持温度在 4060,以减少副反应发生。仪器 d的加热方式最好是水浴加热,其优点是受热均匀,易于控制温度;(3)实验室制备氯苯,根据混合物沸点数据,需要收集 132.2左右的馏分。(4)1t 苯损失 100kg,则 13t苯损失苯的质量为 1310010-3t=1.3t,有(13-1.3)t 苯生成氯苯,因此氯苯的质量为(13-1.3) t16.9t。112.5786.(2018杭州建人高三复习月考)以苯甲醛为原料,通过 Cannizzaro反应来制备苯甲醇和苯甲酸,发生的化学反应如下:主反应:2 +NaOH +HCl +NaCl副反应:2 +O2 2主要物料的物理常数如下表:
26、溶解度名称相对分子质量颜色、状态相对密度(gcm-3)沸点/ 水乙醚9苯甲醛106 无色液体 1.04 179微溶 易溶苯甲酸122 无色晶体 1.27 2490.21 g 66 g苯甲醇108 无色液体 1.04 205微溶 易溶乙醚 74无色液体 0.71 35 不溶 实验步骤:(1)仪器 A的作用是 。 (2)蒸馏操作时温度应该控制在 左右。获得产品乙时进行的操作的名称是 。 (3)上层溶液 1中除乙醚外主要的有机杂质是 、 。 洗涤时先后用到了饱和 NaHSO3溶液、10%的 NaHCO3溶液和水。洗涤操作在 中进行。 a.烧杯 b.布氏漏斗 c.烧瓶 d.分液漏斗加入 10%的 Na
27、HCO3溶液至 (填现象)时,说明杂质已被除尽。 (4)若产品甲的质量为 5.40 g,则产品甲的产率是 。 答案(1)冷凝回流 (2)205 抽滤(过滤、减压过滤)(3)苯甲醛 苯甲酸 d 无气泡生成 (4)67.9%解析(1)由仪器结构特征可知 A为冷凝管,作用是冷凝回流。(2)苯甲醛和氢氧化钠反应得到苯甲酸钠和苯甲醇,苯甲醇的沸点是 205,所以蒸馏操作时温度应该控制在 205左右;苯甲酸钠可以和盐酸反应得到苯甲酸,则产品乙为苯甲酸,获得产品乙时进行的操作的名称是抽滤(过滤、减压过滤)。(3)上层液中还含有未反应的苯甲醛、苯甲酸,苯甲酸、苯甲醛的沸点较低,易溶于有机物溶剂中,即上层溶液 1中除乙醚外主要的有机杂质是苯甲醛、苯甲酸;上层溶液 1中除乙醚外主要的有机杂质是苯甲醛、苯甲酸,在蒸馏前需要除杂,由于乙醚不溶于水,因此洗涤操作需要在分液漏斗中进行;利用饱和 NaHSO3溶液、10%的 NaHCO3溶液除去苯甲醛和苯甲酸,因此当没有气泡生成时,说明杂质已被除尽。10(4)苯甲醇的理论产量为 108gmol-17.95g,则苯甲醇的产率为15mL1.04gcm-3106gmol-1 12100%67.9%。5.40g7.95g
