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高三实验方案的设计与评价（答案版）练习题
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这是一份高三实验方案的设计与评价（答案版）练习题，共29页。试卷主要包含了以下实验设计能达到实验目的的是，K2Cr2O7溶液中存在平衡，下列说法正确的是等内容，欢迎下载使用。
实验方案的设计与评价
考点一 实验方案的设计
1.以下实验设计能达到实验目的的是( )
实验目的
实验设计
A.
除去NaHCO3固体中的Na2CO3
将固体加热至恒重
B.
制备无水AlCl3
蒸发Al与稀盐酸反应后的溶液
C.
重结晶提纯苯甲酸
将粗品水溶、过滤、蒸发、结晶
D.
鉴别NaBr和KI溶液
分别加新制氯水后,用CCl4萃取
答案 D
2.K2Cr2O7溶液中存在平衡:Cr2O72-(橙色)+H2O 2CrO42-(黄色)+2H+。用K2Cr2O7溶液进行下列实验:
结合实验,下列说法不正确的是( )
A.①中溶液橙色加深,③中溶液变黄
B.②中Cr2O72-被C2H5OH还原
C.对比②和④可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强
D.若向④中加入70% H2SO4溶液至过量,溶液变为橙色
答案 D
3.下列实验中,所使用的装置(夹持装置略)、试剂和操作方法都正确的是( )
答案 A
4.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( )
选项
①
②
③
实验结论
A.
稀硫酸
Na2S
AgNO3与
AgCl的浊液
Ksp(AgCl)>
Ksp(Ag2S)
B.
浓硫酸
蔗糖
溴水
浓硫酸具有脱
水性、氧化性
C.
稀盐酸
Na2SO3
Ba(NO3)2
溶液
SO2与可溶性
钡盐均可生
成白色沉淀
D.
浓硝酸
Na2CO3
Na2SiO3
溶液
酸性:硝酸>
碳酸>硅酸
答案 B
5.实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验,最合理的选项是( )
选项
a中的物质
b中的物质
c中收集
的气体
d中的物质
A
浓氨水
CaO
NH3
H2O
B
浓硫酸
Na2SO3
SO2
NaOH溶液
C
稀硝酸
Cu
NO2
H2O
D
浓盐酸
MnO2
Cl2
NaOH溶液
答案 B
6.氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题:
(1)氨气的制备
①氨气的发生装置可以选择上图中的 ,反应的化学方程式为 。
②欲收集一瓶干燥的氨气,选择上图中的装置,其连接顺序为:发生装置→ (按气流方向,用小写字母表示)。
(2)氨气与二氧化氮的反应
将上述收集到的NH3充入注射器X中,硬质玻璃管Y中加入少量催化剂,充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。
操作步骤
实验现象
解释原因
打开K1,推动注射器活塞,使X中的气体缓慢通入Y管中
①Y管中
②反应的化学方程式
将注射器活塞退回原处并固定,待装置恢复到室温
Y管中有少量水珠
生成的气态水凝聚
打开K2
③
④
答案 (1)①A 2NH4Cl+Ca(OH)2 2NH3↑+CaCl2+2H2O(或B NH3·H2O NH3↑+H2O) ②dcfei
(2)①红棕色气体慢慢变浅 ②8NH3+6NO2 7N2+12H2O ③Z中NaOH溶液产生倒吸现象 ④反应后气体分子数减少,Y管中压强小于外压
7.以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料,制备高纯PbO,实现铅的再生利用。其工作流程如下:
(1)过程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是 。
(2)过程Ⅰ中,Fe2+催化过程可表示为:
ⅰ:2Fe2++PbO2+4H++SO42- 2Fe3++PbSO4+2H2O
ⅱ:……
①写出ⅱ的离子方程式: 。
②下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。
a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液几乎无色,再加入少量PbO2,溶液变红。
b. 。
(3)PbO溶解在NaOH溶液中,存在平衡:PbO(s)+NaOH(aq) NaHPbO2(aq),其溶解度曲线如下图所示。
①过程Ⅱ的目的是脱硫。滤液1经处理后可在过程Ⅱ中重复使用,其目的是 (选填序号)。
A.减少PbO的损失,提高产品的产率
B.重复利用NaOH,提高原料的利用率
C.增加Na2SO4浓度,提高脱硫效率
②过程Ⅲ的目的是提纯。结合上述溶解度曲线,简述过程Ⅲ的操作:
。
答案 (12分)(1)Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O
(2)①2Fe3++Pb+SO42- 2Fe2++PbSO4
②b.取a中红色溶液,向其中加入铅粉后,红色褪去
(3)①A、B
②向PbO粗品中加入一定量的35% NaOH溶液,加热至110 ℃,充分溶解后,趁热过滤,冷却结晶,过滤得到PbO固体
8.苯乙酸铜是合成优良催化剂、传感材料——纳米氧化铜的重要前驱体之一。下面是它的一种实验室合成路线:
()2Cu+H2O
制备苯乙酸的装置示意图如下(加热和夹持装置等略):
已知:苯乙酸的熔点为76.5 ℃,微溶于冷水,溶于乙醇。
回答下列问题:
(1)在250 mL三口瓶a中加入70 mL 70%硫酸。配制此硫酸时,加入蒸馏水与浓硫酸的先后顺序是 。
(2)将a中的溶液加热至100 ℃,缓缓滴加40 g苯乙腈到硫酸溶液中,然后升温到130 ℃继续反应。在装置中,仪器b的作用是 ;仪器c的名称是 ,其作用是 。反应结束后加适量冷水,再分离出苯乙酸粗品。加入冷水的目的是 。下列仪器中可用于分离苯乙酸粗品的是 (填标号)。
A.分液漏斗 B.漏斗 C.烧杯
D.直形冷凝管 E.玻璃棒
(3)提纯粗苯乙酸的方法是 ,最终得到44 g纯品,则苯乙酸的产率是 。
(4)用CuCl2·2H2O和NaOH溶液制备适量Cu(OH)2沉淀,并多次用蒸馏水洗涤沉淀,判断沉淀洗干净的实验操作和现象是 。
(5)将苯乙酸加入到乙醇与水的混合溶剂中,充分溶解后,加入Cu(OH)2搅拌30 min,过滤,滤液静置一段时间,析出苯乙酸铜晶体,混合溶剂中乙醇的作用是 。
答案 (1)先加水、再加入浓硫酸(1分)
(2)滴加苯乙腈(1分) 球形冷凝管(1分) 回流(或使汽化的反应液冷凝)(1分) 便于苯乙酸析出(2分) BCE(全选对2分)
(3)重结晶(1分) 95%(2分)
(4)取少量洗涤液、加入稀硝酸、再加AgNO3溶液、无白色浑浊出现(2分)
(5)增大苯乙酸溶解度,便于充分反应(2分)
9.下列说法正确的是( )
A.实验室从海带提取单质碘的方法是:取样→灼烧→溶解→过滤→萃取
B.用乙醇和浓H2SO4制备乙烯时,可用水浴加热控制反应的温度
C.氯离子存在时,铝表面的氧化膜易被破坏,因此含盐腌制品不宜直接存放在铝制容器中
D.将(NH4)2SO4、CuSO4溶液分别加入蛋白质溶液,都出现沉淀,表明二者均可使蛋白质变性
答案 C
10.以电石渣[主要成分为Ca(OH)2和CaCO3]为原料制备KClO3的流程如下:
(1)氯化过程控制电石渣过量、在75 ℃左右进行。氯化时存在Cl2与Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2的反应,Ca(ClO)2进一步转化为Ca(ClO3)2,少量Ca(ClO)2 分解为CaCl2和O2。
①生成Ca(ClO)2的化学方程式为 。
②提高Cl2转化为Ca(ClO3)2的转化率的可行措施有 (填序号)。
A.适当减缓通入Cl2速率
B.充分搅拌浆料
C.加水使Ca(OH)2完全溶解
(2)氯化过程中Cl2 转化为Ca(ClO3)2的总反应方程式为
6Ca(OH)2+6Cl2 Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O
氯化完成后过滤。
①滤渣的主要成分为 (填化学式)。
②滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比n[Ca(ClO3)2]∶n(CaCl2) 1∶5(填“>”“<”或“=”)。
(3)向滤液中加入稍过量KCl固体可将Ca(ClO3)2转化为KClO3。若溶液中KClO3的含量为100 g·L-1,从该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法是 。
答案 (12分)(1)①2Cl2+2Ca(OH)2 Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O ②AB
(2)①CaCO3、Ca(OH)2 ②<
(3)蒸发浓缩、冷却结晶
11.实验室用下图所示装置制备KClO溶液,并通过KClO溶液与Fe(NO3)3溶液的反应制备高效水处理剂K2FeO4。
已知K2FeO4具有下列性质:①可溶于水、微溶于浓KOH溶液,②在0 ℃~5 ℃、强碱性溶液中比较稳定,③在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下发生分解,④在酸性至弱碱性条件下,能与水反应生成Fe(OH)3和O2。
(1)装置A中KMnO4与盐酸反应生成MnCl2和Cl2,其离子方程式为 ,将制备的Cl2通过装置B可除去 (填化学式)。
(2)Cl2与KOH在较高温度下反应生成KClO3。在不改变KOH溶液的浓度和体积的条件下,控制反应在0 ℃~5 ℃进行,实验中可采取的措施是 、 。
(3)制备K2FeO4时,KClO饱和溶液与Fe(NO3)3饱和溶液的混合方式为 。
(4)提纯K2FeO4粗产品[含有Fe(OH)3、KCl等杂质]的实验方案为:将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3 mol·L-1 KOH溶液中,
(实验中须使用的试剂有:饱和KOH溶液,乙醇;除常用仪器外须使用的仪器有:砂芯漏斗,真空干燥箱)。
答案 (15分)
(1)2MnO4-+16H++10Cl- 2Mn2++5Cl2↑+8H2O HCl
(2)缓慢滴加盐酸 装置C加冰水浴
(3)在搅拌下,将Fe(NO3)3饱和溶液缓慢滴加到KClO饱和溶液中
(4)用砂芯漏斗过滤,将滤液置于冰水浴中,向滤液中加入饱和KOH溶液,搅拌、静置,再用砂芯漏斗过滤,晶体用适量乙醇洗涤2~3次后,在真空干燥箱中干燥
12.(2014课标Ⅱ,28,15分)某小组以CoCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料,在活性炭催化下,合成了橙黄色晶体X。为确定其组成,进行如下实验。
①氨的测定:精确称取w g X,加适量水溶解,注入如图所示的三颈瓶中,然后逐滴加入足量10%NaOH溶液,通入水蒸气,将样品液中的氨全部蒸出,用V1 mL c1 mol·L-1的盐酸标准溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶,用c2 mol·L-1NaOH标准溶液滴定过剩的HCl,到终点时消耗V2 mL NaOH溶液。
②氯的测定:准确称取样品X,配成溶液后用AgNO3标准溶液滴定,K2CrO4溶液为指示剂,至出现淡红色沉淀不再消失为终点(Ag2CrO4为砖红色)。
回答下列问题:
(1)装置中安全管的作用原理是 。
(2)用NaOH标准溶液滴定过剩的HCl时,应使用 式滴定管,可使用的指示剂为 。
(3)样品中氨的质量分数表达式为 。
(4)测定氨前应该对装置进行气密性检验,若气密性不好测定结果将 (填“偏高”或“偏低”)。
(5)测定氯的过程中,使用棕色滴定管的原因是 ;滴定终点时,若溶液中c(Ag+)=2.0×10-5 mol·L-1,c(CrO42-)为 mol·L-1。[已知:Ksp(Ag2CrO4)=1.12×10-12]
(6)经测定,样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为1∶6∶3,钴的化合价为 。制备X的化学方程式为 ;X的制备过程中温度不能过高的原因是
。
答案 (1)当A中压力过大时,安全管中液面上升,使A瓶中压力稳定(2分)
(2)碱 酚酞(或甲基红)(每空1分,共2分)
(3)(c1V1-c2V2)×10-3×17w×100%(2分)
(4)偏低(2分)
(5)防止硝酸银见光分解 2.8×10-3(每空1分,共2分)
(6)+3(1分)
2CoCl2+2NH4Cl+10NH3+H2O2 2[Co(NH3)6]Cl3+2H2O(2分) 温度过高过氧化氢分解、氨气逸出(2分)
13.柠檬酸亚铁(FeC6H6O7)是一种易吸收的高效铁制剂,可由绿矾(FeSO4·7H2O)通过下列反应制备:
FeSO4+Na2CO3 FeCO3↓+Na2SO4
FeCO3+C6H8O7 FeC6H6O7+CO2↑+H2O
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 mol·L-1计算)。
金属离子
开始沉淀的pH
沉淀完全的pH
Fe3+
1.1
3.2
Al3+
3.0
5.0
Fe2+
5.8
8.8
(1)制备FeCO3时,选用的加料方式是 (填字母),原因是 。
a.将FeSO4溶液与Na2CO3溶液同时加入到反应容器中
b.将FeSO4溶液缓慢加入到盛有Na2CO3溶液的反应容器中
c.将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有FeSO4溶液的反应容器中
(2)生成的FeCO3沉淀需经充分洗涤,检验洗涤是否完全的方法是 。
(3)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。①铁粉的作用是 。②反应结束后,无需过滤,除去过量铁粉的方法是 。
(4)最后溶液经浓缩、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 。
(5)某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3)出发,先制备绿矾,再合成柠檬酸亚铁。请结合右图的绿矾溶解度曲线,补充完整由硫铁矿烧渣制备FeSO4·7H2O晶体的实验步骤(可选用的试剂:铁粉、稀硫酸和NaOH溶液):向一定量烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应, ,得到FeSO4溶液, , 得到FeSO4·7H2O晶体。
答案 (15分)(1)c 避免生成Fe(OH)2沉淀
(2)取最后一次的洗涤滤液1~2 mL于试管中,向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,则表明已洗涤干净
(3)①防止+2价的铁元素被氧化 ②加入适量柠檬酸让铁粉反应完全
(4)降低柠檬酸亚铁在水中的溶解量,有利于晶体析出
(5)“(过滤,)向反应液中加入足量的铁粉,充分搅拌后,滴加NaOH溶液调节反应液的pH约为5,过滤”或“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” (滴加稀硫酸酸化,)加热浓缩得到60 ℃饱和溶液,冷却至0 ℃结晶,过滤,少量冰水洗涤,低温干燥
14.某研究小组利用下图装置探究温度对CO还原Fe2O3的影响(固定装置略)。
(1)MgCO3的分解产物为 。
(2)装置C的作用是 ,处理尾气的方法为 。
(3)将研究小组分为两组,按上图装置进行对比实验,甲组用酒精灯、乙组用酒精喷灯对装置D加热,反应产物均为黑色粉末(纯净物)。两组分别用产物进行以下实验。
步骤
操作
甲组现象
乙组现象
1
取黑色粉末加入稀盐酸
溶解,无气泡
溶解,有气泡
2
取步骤1中溶液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液
蓝色沉淀
蓝色沉淀
3
取步骤1中溶液,滴加KSCN溶液
变红
无现象
4
向步骤3溶液中滴加新制氯水
红色褪去
先变红,后褪色
①乙组得到的黑色粉末是 。
②甲组步骤1中反应的离子方程式为 。③乙组步骤4中,溶液变红的原因为 ;溶液褪色可能的原因及其验证方法为 。
④从实验安全考虑,上图装置还可采取的改进措施是 。
答案 (15分)(1)MgO、CO2
(2)除CO2 点燃
(3)①Fe
②Fe3O4+8H+ 2Fe3++Fe2++4H2O
③Fe2+被氧化为Fe3+,Fe3+遇SCN-显红色 假设SCN-被Cl2氧化,向溶液中加入KSCN溶液,若出现红色,则假设成立(其他合理答案均可得分)
④在装置BC之间添加装置E防倒吸(其他合理答案均可得分)
15.氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下:
(1)MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为 。
(2)加入H2O2氧化时,发生反应的化学方程式为 。
(3)滤渣2的成分是 (填化学式)。
(4)煅烧过程存在以下反应:
2MgSO4+C 2MgO+2SO2↑+CO2↑
MgSO4+C MgO+SO2↑+CO↑
MgSO4+3C MgO+S↑+3CO↑
利用如图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。
①D中收集的气体是 (填化学式)。
②B中盛放的溶液可以是 (填字母)。
a.NaOH溶液 b.Na2CO3溶液
c.稀硝酸 d.KMnO4溶液
③A中得到的淡黄色固体能与热的NaOH溶液反应,产物中元素的最高价态为+4,写出该反应的离子方程式: 。
答案 (12分)(1)MgCO3+2H+ Mg2++CO2↑+H2O
(2)2FeSO4+H2O2+H2SO4 Fe2(SO4)3+2H2O
(3)Fe(OH)3
(4)①CO ②d ③3S+6OH- 2S2-+SO32-+3H2O
1.下列实验操作能达到实验目的的是( )
实验目的
实验操作
A.
制备Fe(OH)3胶体
将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中
B.
由MgCl2溶液制备无水MgCl2
将MgCl2溶液加热蒸干
C.
除去Cu粉中混有的CuO
加入稀硝酸溶解,过滤、洗涤、干燥
D.
比较水与乙醇中氢的活泼性
分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中
答案 D
2.根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是(双选)( )
选项
实验操作和现象
结论
A
室温下,向苯酚钠溶液中通入足量CO2,溶液变浑浊
碳酸的酸性比苯酚的强
B
室温下,向浓度均为0.1 mol·L-1的BaCl2和CaCl2混合溶液中滴加Na2SO4溶液,出现白色沉淀
Ksp(BaSO4)<
Ksp(CaSO4)
C
室温下,向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液,再滴加几滴淀粉溶液,溶液变蓝色
Fe3+的氧化性比I2的强
D
室温下,用pH试纸测得:0.1 mol·L-1 Na2SO3溶液的pH约为10;0.1 mol·L-1 NaHSO3溶液的pH约为5
HSO3-结合H+的能力比SO32-的强
答案 AC
3.用如图所示装置进行下列实验:将①中溶液滴入②中,预测的现象与实际相符的是( )
选项
①中物质
②中物质
预测②中的现象
A.
稀盐酸
碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液
立即产生气泡
B.
浓硝酸
用砂纸打磨过的铝条
产生红棕
色气体
C.
氯化铝溶液
浓氢氧化钠溶液
产生大量
白色沉淀
D.
草酸溶液
高锰酸钾酸性溶液
溶液逐渐褪色
答案 D
4.某同学将光亮的镁条放入盛有NH4Cl溶液的试管中,有大量气泡产生。为探究该反应原理,该同学做了以下实验并观察到相关现象,由此得出的结论不合理的是( )
选项
实验及现象
结论
A
将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,试纸变蓝
反应中有NH3产生
B
收集产生的气体并点燃,火焰呈淡蓝色
反应中有H2产生
C
收集气体的同时测得溶液的pH为8.6
弱碱性溶液中Mg也可被氧化
D
将光亮的镁条放入pH为8.6的NaHCO3溶液中,有气泡产生
弱碱性溶液中OH-氧化了Mg
答案 D
5.某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低,对实验的影响可忽略)。
已知:①NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解,如:3NaClO 2NaCl+NaClO3
②AgCl可溶于氨水:AgCl+2NH3·H2O Ag(NH3)2++Cl-+2H2O
③常温时N2H4·H2O(水合肼)在碱性条件下能还原Ag(NH3)2+:4Ag(NH3)2++N2H4·H2O 4Ag↓+N2↑+4NH4++4NH3↑+H2O
(1)“氧化”阶段需在80 ℃条件下进行,适宜的加热方式为 。
(2)NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2,该反应的化学方程式为 。
HNO3也能氧化Ag,从反应产物的角度分析,以HNO3代替NaClO的缺点是 。
(3)为提高Ag的回收率,需对“过滤Ⅱ”的滤渣进行洗涤,并 。
(4)若省略“过滤Ⅰ”,直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水,则需要增加氨水的用量,除因过量NaClO与NH3·H2O反应外(该条件下NaClO3与NH3·H2O不反应),还因为 。
(5)请设计从“过滤Ⅱ”后的滤液中获取单质Ag的实验方案: (实验中须使用···的试剂有:2 mol·L-1水合肼溶液,1 mol·L-1 H2SO4溶液)。
答案 (15分)
(1)水浴加热
(2)4Ag+4NaClO+2H2O 4AgCl+4NaOH+O2↑
会释放出氮氧化物(或NO、NO2),造成环境污染
(3)将洗涤后的滤液合并入过滤Ⅱ的滤液中
(4)未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水,且其中含有一定浓度的Cl-,不利于AgCl与氨水反应
(5)向滤液中滴加2 mol·L-1水合肼溶液,搅拌使其充分反应,同时用1 mol·L-1 H2SO4溶液吸收反应中放出的NH3,待溶液中无气泡产生,停止滴加,静置,过滤、洗涤,干燥
6.实验室以苯甲醛为原料制备间溴苯甲醛(实验装置见下图,相关物质的沸点见附表)。
附表 相关物质的沸点(101 kPa)
物质
沸点/ ℃
物质
沸点/ ℃
溴
58.8
1,2-二氯乙烷
83.5
苯甲醛
179
间溴苯甲醛
229
其实验步骤为:
步骤1:将三颈瓶中的一定配比的无水AlCl3、1,2-二氯乙烷和苯甲醛充分混合后,升温至60 ℃,缓慢滴加经浓H2SO4干燥过的液溴,保温反应一段时间,冷却。
步骤2:将反应混合物缓慢加入一定量的稀盐酸中,搅拌、静置、分液。有机相用10% NaHCO3溶液洗涤。
步骤3:经洗涤的有机相加入适量无水MgSO4固体,放置一段时间后过滤。
步骤4:减压蒸馏有机相,收集相应馏分。
(1)实验装置中冷凝管的主要作用是 ,锥形瓶中的溶液应为 。
(2)步骤1所加入的物质中,有一种物质是催化剂,其化学式为 。
(3)步骤2中用10% NaHCO3溶液洗涤有机相,是为了除去溶于有机相的 (填化学式)。
(4)步骤3中加入无水MgSO4固体的作用是 。
(5)步骤4中采用减压蒸馏技术,是为了防止 。
答案 (1)冷凝回流 NaOH
(2)AlCl3
(3)Br2、HCl
(4)除去有机相的水
(5)间溴苯甲醛被氧化
7.(NH4)2SO4是常用的化肥和化工原料,受热易分解。某兴趣小组拟探究其分解产物。
【查阅资料】(NH4)2SO4在260 ℃和400 ℃时分解产物不同。
【实验探究】该小组拟选用下图所示装置进行实验(夹持和加热装置略)。
实验1:连接装置A-B-C-D,检查气密性,按图示加入试剂(装置B盛0.500 0 mol/L盐酸70.00 mL)。通入N2排尽空气后,于260 ℃加热装置A一段时间,停止加热,冷却,停止通入N2。品红溶液不褪色。取下装置B,加入指示剂,用0.200 0 mol/L NaOH溶液滴定剩余盐酸,终点时消耗NaOH溶液25.00 mL。经检验滴定后的溶液中无SO42-。
(1)仪器X的名称是 。
(2)滴定前,下列操作的正确顺序是 (填字母编号)。
a.盛装0.200 0 mol/L NaOH溶液
b.用0.200 0 mol/L NaOH溶液润洗
c.读数、记录
d.查漏、清洗
e.排尽滴定管尖嘴的气泡并调整液面
(3)装置B内溶液吸收气体的物质的量是 mol。
实验2:连接装置A-D-B,检查气密性,按图示重新加入试剂。通入N2排尽空气后,于400 ℃加热装置A至(NH4)2SO4完全分解无残留物,停止加热,冷却,停止通入N2。观察到装置A、D之间的导气管内有少量白色固体。经检验,该白色固体和装置D内溶液中有SO32-,无SO42-。进一步研究发现,气体产物中无氮氧化物。
(4)检验装置D内溶液中有SO32-,无SO42-的实验操作和现象
是 。
(5)装置B内溶液吸收的气体是 。
(6)(NH4)2SO4在400 ℃分解的化学方程式是 。
答案 (13分)(1)圆底烧瓶
(2)dbaec (3)0.03
(4)取少量装置D内溶液于试管中,滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀;加入足量稀盐酸后沉淀完全溶解,放出无色刺激性气体
(5)NH3或氨气
(6)3(NH4)2SO4 4NH3↑+N2↑+3SO2↑+6H2O↑
8.某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。
实验一 制取氯酸钾和氯水
利用上图所示的实验装置进行实验。
(1)制取实验结束后,取出B中试管冷却结晶,过滤,洗涤。该实验操作过程需要的玻璃仪器有 。
(2)若对调B和C装置的位置, (填“能”或“不能”)提高B中氯酸钾的产率。
实验二 氯酸钾与碘化钾反应的研究
(3)在不同条件下KClO3可将KI氧化为I2或KIO3。该小组设计了系列实验研究反应条件对反应产物的影响,其中系列a实验的记录表如下(实验在室温下进行):
试管编号
1
2
3
4
0.20 mol·L-1 KI/mL
1.0
1.0
1.0
1.0
KClO3(s)/g
0.10
0.10
0.10
0.10
6.0 mol·L-1 H2SO4/mL
0
3.0
6.0
9.0
蒸馏水/mL
9.0
6.0
3.0
0
实验现象
①系列a实验的实验目的是 。
②设计1号试管实验的作用是 。
③若2号试管实验现象为“黄色溶液”,取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色;假设氧化产物唯一,还原产物为KCl,则此反应的离子方程式为 。
实验三 测定饱和氯水中氯元素的总量
(4)该小组设计的实验方案为:使用下图装置,加热15.0 mL饱和氯水试样,测定产生气体的体积。此方案不可行的主要原因是 。(不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因)
(5)根据下列资料,为该小组设计一个可行的实验方案(不必描述操作过程的细节): 。
资料:ⅰ.次氯酸会破坏酸碱指示剂;
ⅱ.次氯酸或氯气可被SO2、H2O2和FeCl2等物质还原成Cl-。
答案 (15分)(1)烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管(不填“胶头滴管”也可) (2)能
(3)①研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响 ②硫酸浓度为0的对照实验 ③ClO3-+6I-+6H+ Cl-+3I2+3H2O
(4)因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等,此方案无法测算试样含氯总量(或其他合理答案)
(5)量取一定量的试样,加入足量的H2O2溶液,加热除去过量的H2O2,冷却,再加入足量的硝酸银溶液,称量沉淀质量(或其他合理答案)
9.葡萄糖酸钙是一种可促进骨骼生长的营养物质。葡萄糖酸钙可通过以下反应制得:
C6H12O6(葡萄糖)+Br2+H2O C6H12O7(葡萄糖酸)+2HBr
2C6H12O7+CaCO3 Ca(C6H11O7)2(葡萄糖酸钙)+H2O+CO2↑
相关物质的溶解性见下表:
物质名称
葡萄糖酸钙
葡萄糖酸
溴化钙
氯化钙
水中的溶解性
可溶于冷水
易溶于热水
可溶
易溶
易溶
乙醇中的溶解性
微溶
微溶
可溶
可溶
实验流程如下:
C6H12O6溶液
悬浊液 Ca(C6H11O7)2
请回答下列问题:
(1)第①步中溴水氧化葡萄糖时,下列装置中最适合的是 。
制备葡萄糖酸钙的过程中,葡萄糖的氧化也可用其他试剂,下列物质中最适合的是 。
A.新制Cu(OH)2悬浊液 B.酸性KMnO4溶液
C.O2/葡萄糖氧化酶 D.[Ag(NH3)2]OH溶液
(2)第②步充分反应后CaCO3固体需有剩余,其目的是 ;本实验中不宜用CaCl2替代CaCO3,理由是 。
(3)第③步需趁热过滤,其原因是 。
(4)第④步加入乙醇的作用是 。
(5)第⑥步中,下列洗涤剂最合适的是 。
A.冷水 B.热水 C.乙醇 D.乙醇-水混合溶液
答案 (1)B C
(2)提高葡萄糖酸的转化率;便于后续分离 氯化钙难以与葡萄糖酸直接反应得到葡萄糖酸钙
(3)葡萄糖酸钙冷却后会结晶析出,如不趁热过滤会损失产品
(4)可降低葡萄糖酸钙在溶剂中的溶解度,有利于葡萄糖酸钙析出
(5)D
10.下列设计的实验方案能达到实验目的的是(双选)( )
A.制备Al(OH)3悬浊液:向1 mol·L-1 AlCl3溶液中加过量的6 mol·L-1 NaOH溶液
B.提纯含有少量乙酸的乙酸乙酯:向含有少量乙酸的乙酸乙酯中加入适量饱和Na2CO3溶液,振荡后静置分液,并除去有机相的水
C.检验溶液中是否含有Fe2+:取少量待检验溶液,向其中加入少量新制氯水,再滴加KSCN溶液,观察实验现象
D.探究催化剂对H2O2分解速率的影响:在相同条件下,向一支试管中加入2 mL 5% H2O2和1 mL H2O,向另一支试管中加入2 mL 5% H2O2和1 mL FeCl3溶液,观察并比较实验现象
答案 BD
11.下列实验操作、现象和结论均正确的是(双选)( )
选项
实验操作
现象
结论
A
分别加热Na2CO3和NaHCO3固体
试管内壁均有水珠
两种物质均受热分解
B
向稀的苯酚水溶液滴加饱和溴水
生成白色沉淀
产物三溴苯酚不溶于水
C
向含I-的无色溶液中滴加少量新制氯水,再滴加淀粉溶液
加入淀粉后溶液变成蓝色
氧化性:Cl2>I2
D
向FeSO4溶液中先滴入KSCN溶液,再滴加H2O2溶液
加入H2O2后溶液变成血红色
Fe2+既有氧化性又有还原性
答案 BC
12.下列实验操作、现象和结论均正确的是(双选)( )
选项
实验操作
现象
结论
A
向苏打和小苏打溶液中分别加入盐酸
均冒气泡
两者均能与盐酸反应
B
向AgNO3溶液中滴加过量氨水
溶液澄清
Ag+与NH3·H2O能大量共存
C
将可调高度的铜丝伸入到稀HNO3中
溶液变蓝
Cu与稀HNO3发生置换反应
D
将KI和FeCl3溶液在试管中混合后,加入CCl4,振荡,静置
下层溶液
显紫红色
氧化性:Fe3+>I2
答案 AD
13.碱式碳酸铝镁[MgaAlb(OH)c(CO3)d·xH2O]常用作塑料阻燃剂。
(1)碱式碳酸铝镁具有阻燃作用,是由于其受热分解需吸收大量热量和 。
(2)MgaAlb(OH)c(CO3)d·xH2O中a、b、c、d的代数关系式为 。
(3)为确定碱式碳酸铝镁的组成,进行如下实验:
①准确称取3.390 g样品与足量稀盐酸充分反应,生成CO2 0.560 L(已换算成标准状况下)。
②另取一定量样品在空气中加热,样品的固体残留率(固体样品的剩余质量固体样品的起始质量×100%)随温度的变化如下图所示(样品在270 ℃时已完全失去结晶水,600 ℃以上残留固体为金属氧化物的混合物)。
根据以上实验数据计算碱式碳酸铝镁样品中的n(OH-)∶n(CO32-)(写出计算过程)。
答案 (12分)(1)生成的产物具有阻燃作用
(2)2a+3b=c+2d
(3)n(CO2)=0.560 L22.4 L·mol-1=2.50×10-2 mol
m(CO2)=2.50×10-2 mol×44 g·mol-1=1.10 g
在270~600 ℃之间,失去结晶水后的样品进一步受热分解放出CO2和H2O
m(CO2)+m(H2O)=3.390 g×(0.734 5-0.370 2)=1.235 g
m(H2O)=1.235 g-1.10 g=0.135 g
n(H2O)=0.135 g18 g·mol-1=7.50×10-3 mol
n(OH-)=7.50×10-3 mol×2=1.50×10-2 mol
n(OH-)∶n(CO32-)=1.50×10-2 mol∶2.50×10-2 mol=3∶5
14.磷矿石主要以磷酸钙[Ca3(PO4)2·H2O]和磷灰石[Ca5F(PO4)3、Ca5(OH)(PO4)3]等形式存在。图(a)为目前国际上磷矿石利用的大致情况,其中湿法磷酸是指磷矿石用过量硫酸分解制备磷酸。图(b)是热法磷酸生产过程中由磷灰石制单质磷的流程。
图(a)
图(b)
部分物质的相关性质如下:
熔点/℃
沸点/℃
备注
白磷
44
280.5
PH3
-133.8
-87.8
难溶于水,有还原性
SiF4
-90
-86
易水解
回答下列问题:
(1)世界上磷矿石最主要的用途是生产含磷肥料,约占磷矿石使用量的 %。
(2)以磷灰石为原料,湿法磷酸过程中Ca5F(PO4)3反应的化学方程式为 。
现有1 t折合含有P2O5约30%的磷灰石,最多可制得85%的商品磷酸 t。
(3)如图(b)所示,热法磷酸生产过程的第一步是将SiO2、过量焦炭与磷灰石混合,高温反应生成白磷。炉渣的主要成分是 (填化学式),冷凝塔1的主要沉积物是 , 冷凝塔2的主要沉积物是 。
(4)尾气中主要含有 ,还含有少量的PH3、H2S和HF等。将尾气先通入纯碱溶液,可除去 ;再通入次氯酸钠溶液,可除去 。(均填化学式)
(5)相比于湿法磷酸,热法磷酸工艺复杂,能耗高,但优点是 。
答案 (1)69
(2)Ca5F(PO4)3+5H2SO4 3H3PO4+5CaSO4+HF↑ 0.49
(3)CaSiO3 液态白磷 固态白磷
(4)SiF4、CO SiF4、HF、H2S PH3
(5)产品纯度高(浓度大)
15.磷酸铁(FePO4·2H2O,难溶于水的米白色固体)可用于生产药物、食品添加剂和锂离子电池的正极材料。实验室可通过下列实验制备磷酸铁。
(1)称取一定量已除去油污的废铁屑,加入稍过量的稀硫酸,加热、搅拌,反应一段时间后过滤。反应加热的目的是 。
(2)向滤液中加入一定量H2O2氧化Fe2+。为确定加入H2O2的量,需先用K2Cr2O7标准溶液滴定滤液中的Fe2+,离子方程式如下:
Cr2O72-+6Fe2++14H+ 2Cr3++6Fe3++7H2O
① 在向滴定管中注入K2Cr2O7标准溶液前,滴定管需要检漏、
和 。
②若滴定x mL滤液中的Fe2+,消耗a mol·L-1 K2Cr2O7标准溶液b mL,则滤液中c(Fe2+)= mol·L-1。
③为使滤液中的Fe2+完全被H2O2氧化,下列实验条件控制正确的是 (填序号)。
A.加入适当过量的H2O2溶液
B.缓慢滴加H2O2溶液并搅拌
C.加热,使反应在较高温度下进行
D.用氨水调节溶液pH=7
(3)将一定量的Na2HPO4溶液(溶液显碱性)加入到含有Fe3+的溶液中,搅拌、过滤、洗涤、干燥得到FePO4·2H2O。若反应得到的FePO4·2H2O固体呈棕黄色,则磷酸铁中混有的杂质可能为 。
答案 (12分)(1)加快铁与稀硫酸反应速率
(2)①用蒸馏水洗净 用K2Cr2O7标准溶液润洗2~3 次
②6abx ③AB (3)Fe(OH)3(或氢氧化铁)
16.氧化锌为白色粉末,可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌[含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等杂质]的流程如下:
工业ZnO浸出液 滤液 滤液 滤饼ZnO
提示:在本实验条件下,Ni(Ⅱ)不能被氧化;高锰酸钾的还原产物是MnO2。
回答下列问题:(1)反应②中除掉的杂质离子是 ,发生反应的离子方程式为 ;在加高锰酸钾溶液前,若pH较低,对除杂的影响是 。
(2)反应③的反应类型为 ,过滤得到的滤渣中,除了过量的锌外还有 。
(3)反应④形成的沉淀要用水洗,检验沉淀是否洗涤干净的方法是 。
(4)反应④中产物的成分可能是ZnCO3·xZn(OH)2。取干燥后的滤饼11.2 g,煅烧后可得到产品8.1 g,则x等于 。
答案 (1)Fe2+和Mn2+(2分) MnO4-+3Fe2++7H2O 3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+(2分)、2MnO4-+3Mn2++2H2O 5MnO2↓+4H+(2分)
铁离子和锰离子不能生成沉淀,从而无法除去铁和锰杂质(2分)
(2)置换反应 镍(每空1分,共2分)
(3)取少量水洗液于试管中,滴入1~2滴稀硝酸,再滴入硝酸钡溶液,若无白色沉淀生成,则说明沉淀已经洗涤干净(2分)
(4)1(2分)
17.固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂。某学习小组以Mg(NO3)2为研究对象,拟通过实验探究其热分解的产物,提出如下4种猜想:
甲:Mg(NO2)2、NO2、O2 乙:MgO、NO2、O2 丙:Mg3N2、O2 丁:MgO、NO2、N2
(1)实验前,小组成员经讨论认定猜想丁不成立,理由是 。
查阅资料得知:2NO2+2NaOH NaNO3+NaNO2+H2O
针对甲、乙、丙猜想,设计如下图所示的实验装置(图中加热、夹持仪器等均省略):
(2)实验过程
①仪器连接后,放入固体试剂之前,关闭k,微热硬质玻璃管(A),观察到E中有气泡连续放出,表明 。
②称取Mg(NO3)2固体3.7 g置于A中,加热前通入N2以驱尽装置内的空气,其目的是 ;关闭k,用酒精灯加热时,正确操作是先 ,然后固定在管中固体部位下加热。
③观察到A中有红棕色气体出现,C、D中未见明显变化。
④待样品完全分解,A装置冷却至室温、称量,测得剩余固体的质量为1.0 g。
⑤取少量剩余固体于试管中,加入适量水,未见明显现象。
(3)实验结果分析讨论
①根据实验现象和剩余固体的质量经分析可初步确认猜想 是正确的。
②根据D中无明显现象,一位同学认为不能确认分解产物中有O2,因为若有O2,D中将发生氧化还原反应: (填写化学方程式),溶液颜色会退去;小组讨论认定分解产物中有O2存在,未检测到的原因是 。
③小组讨论后达成的共识是上述实验设计仍不完善,需改进装置进一步研究。
答案 (15分)(1)不符合氧化还原反应原理(或其他合理答案)
(2)①装置气密性良好 ②避免对产物O2的检验产生干扰(或其他合理答案) 移动酒精灯预热硬质玻璃管
(3)①乙 ②2Na2SO3+O2 2Na2SO4 O2在通过装置B时已参与反应(或其他合理答案)
18.为了探究AgNO3的氧化性和热稳定性,某化学兴趣小组设计了如下实验。
Ⅰ.AgNO3的氧化性
将光亮的铁丝伸入AgNO3溶液中,一段时间后将铁丝取出。为检验溶液中Fe的氧化产物,将溶液中的Ag+除尽后,进行了如下实验。可选用的试剂:KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、氯水。
(1)请完成下表:
操作
现象
结论
取少量除尽Ag+后的溶液于试管中,加入KSCN溶液,振荡
①
存在Fe3+
取少量除尽Ag+后的溶液于试管中,加入② ,振荡
③
存在Fe2+
【实验结论】Fe的氧化产物为Fe2+和Fe3+
Ⅱ.AgNO3的热稳定性
用下图所示的实验装置A加热AgNO3固体,产生红棕色气
体,在装置D中收集到无色气体。当反应结束后,试管中残留固体为黑色。
(2)装置B的作用是 。
(3)经小组讨论并验证该无色气体为O2,其验证方法是 。
(4)【查阅资料】Ag2O和粉末状的Ag均为黑色;Ag2O可溶于氨水。
【提出设想】试管中残留的黑色固体可能是:ⅰ.Ag;ⅱ.Ag2O;ⅲ.Ag和Ag2O。
【实验验证】该小组为验证上述设想,分别取少量黑色固体放入试管中,进行了如下实验。
实验编号
操作
现象
a
加入足量氨水,振荡
黑色固体不溶解
b
加入足量稀硝酸,振荡
黑色固体溶解,并有气体产生
【实验评价】根据上述实验,不能确定固体产物成分的实验是 (填实验编号)。
【实验结论】根据上述实验结果,该小组得出AgNO3固体热分解的产物有 。
答案 (1)①溶液呈红色 ②K3[Fe(CN)6]溶液 ③产生蓝色沉淀
(2)防倒吸
(3)用带火星的木条伸入集气瓶内,木条复燃,证明无色气体为O2
(4)b Ag、NO2、O2
19.某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下,草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O72-转化为Cr3+。某课题组研究发现,少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响,探究如下:
(1)在25 ℃下,控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同,调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量,做对比实验,完成以下实验设计表(表中不要留空格)。
实验
编号
初始pH
废水样品
体积/mL
草酸溶液
体积/mL
蒸馏水
体积/mL
①
4
60
10
30
②
5
60
10
30
③
5
60
测得实验①和②溶液中的Cr2O72-浓度随时间变化关系如图所示。
(2)上述反应后草酸被氧化为 (填化学式)。
(3)实验①和②的结果表明 ;实验①中0~t1时间段反应速率v(Cr3+)= mol·L-1·min-1(用代数式表示)。
(4)该课题组对铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假设,请你完成假设二和假设三:
假设一:Fe2+起催化作用;
假设二: ;
假设三: ;
……
(5)请你设计实验验证上述假设一,完成下表中内容。
[除了上述实验提供的试剂外,可供选择的药品有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2O72-的浓度可用仪器测定]
实验方案(不要求写具体操作过程)
预期实验结果和结论
答案 (14分)
(1)
实验
编号
初始
pH
废水样品
体积/mL
草酸溶液
体积/mL
蒸馏水
体积/mL
③
20
20
(2)CO2
(3)溶液pH对该反应的速率有影响 2(c0-c1)t1
(4)Al3+起催化作用 SO42-起催化作用
(5)
实验方案(不要求写具体操作过程)
预期实验结果和结论
用等物质的量K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O代替实验①中的铁明矾,控制其他反应条件与实验①相同,进行对比实验。
反应进行相同时间后,若溶液中c(Cr2O72-)大于实验①中的c(Cr2O72-),则假设一成立;若两溶液中的c(Cr2O72-)相同,则假设一不成立。
(本题属于开放性试题,合理答案均可)
续表
草酸溶液体积/mL
蒸馏水体积/mL
25
15
a(0
(3)由实验①和②及对应图像可知溶液pH对该反应速率有影响。pH越小,图像斜率越大,说明反应速率越快。根据图像中①的变化可以求出v(Cr2O72-)=c0-c1t1 mol·L-1·min-1,再结合反应Cr2O72-+3C2O42-+14H+ 2Cr3++6CO2↑+7H2O可得:v(Cr3+)=2(c0-c1)t1 mol·L-1·min-1。(4)分析铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]的成分,可以提出另外两个假设分别为:Al3+起催化作用,SO42-起催化作用。(5)完成本实验的关键是选择对照实验并控制单一变量(Fe2+的有和无)。最简捷的做法为选择实验①作为参照实验,用等物质的量K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O代替实验①中的铁明矾,并控制其他实验条件与①相同,进行对比实验。另外,还可以选择②或③作为参照实验,其他操作相同。本题也可以另外设计对比实验,例如:
实验方案
预期实验结果和结论
在两支盛有相同草酸和废水的试管中,一支加入少量K2SO4固体,另一支加入少量FeSO4固体,控制其他变量相同。
反应进行相同时间后,若加入FeSO4的试管中c(Cr2O72-)的变化较大,则假设一成立,反之不成立。
考点一 实验方案的设计
1.下列实验中,对应的现象以及解释或结论都正确,且两者具有因果关系的是( )
选项
实验
现象
解释或结论
A
向黄色的Fe(NO3)3溶液中滴加氢碘酸
溶液变为紫红色
氧化性:Fe3+>I2
B
将一片铝箔置于酒精灯外焰上灼烧
铝箔熔化但不滴落下来
铝箔表面有致密Al2O3薄膜,且Al2O3熔点高于Al
C
向新收集的酸雨中滴加硝酸钡溶液
产生白色沉淀
酸雨中一定含有SO42-
D
取久置的Na2O2粉末,向其中滴加过量的盐酸
产生无色气体
Na2O2没有变质
答案 B
2.下列有关实验装置进行的相应实验,能达到实验目的的是( )
A.用图1所示装置制取并收集干燥纯净的NH3
B.用图2所示装置可除去NO2中的NO
C.用图3所示装置可分离CH3COOC2H5和饱和碳酸钠溶液
D.用图4所示装置制备Fe(OH)2并能较长时间观察其颜色
答案 C
3.下列实验中,所采取的分离方法不正确的是( )
选项
目的
分离方法
A
除去铜器表面的铜绿[Cu2(OH)2CO3]
用盐酸浸泡,再用清水冲洗
B
除去乙醇中的少量水
加生石灰,再蒸馏
C
除去苯中含有的苯酚杂质
加入溴水,过滤
D
除去NaCl固体中的NH4Cl
加热
答案 C
4.用如图所示装置进行下列实验:将①中溶液滴入②中,预测的现象与实际不相符的是( )
选项
①中物质
②中物质
预测②中的现象
A
浓盐酸
二氧化锰
立即产生黄绿色气体
B
浓硝酸
用砂纸打磨
过的铝条
无明显现象
C
浓氨水
硫酸亚
铁溶液
产生白色沉淀,后迅速变为灰绿色,最终变为红褐色
D
亚硫酸氢
钠溶液
酸性高锰
酸钾溶液
溶液逐渐褪色
答案 A
5.下列有关实验装置的说法中正确的是( )
A.图1装置可制取干燥纯净的NH3
B.图2装置可以完成“喷泉”实验
C.图3装置可测量Cu与浓硝酸反应产生气体的体积
D.图4装置可用于实验室制备Fe(OH)2
答案 B
6.三氯化硼是一种重要的化工原料,主要用作半导体硅的掺杂源或有机合成催化剂,还用于高纯硼或有机硼的制取。已知:BCl3的沸点为12.5 ℃,熔点为-107.3 ℃,易潮解。实验室制备三氯化硼的原理为:B2O3+3C+3Cl2 2BCl3+3CO。
(1)甲组同学拟用下列装置制备干燥纯净的氯气(不用收集):
①装置B的作用是 ,装置C盛放的试剂是 。
②装置A中发生反应的离子方程式为 。
(2)乙组同学选用甲组实验中的A、B、C和下列装置(装置可重复使用)制备BCl3并验证反应中有CO生成。
①乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为A→B→C→ → → → → →F→D→I;其中装置E的作用是 。
②实验开始时,先通入干燥的N2的目的是 。
③能证明反应中有CO生成的现象是 。
④三氯化硼接触潮湿空气时会形成腐蚀性浓厚白雾,其与水反应的化学方程式为 。
答案 (1)①除去Cl2中混有的HCl 浓H2SO4
②ClO3-+5Cl-+6H+ 3Cl2↑+3H2O
(2)①G E H J H 将BCl3冷凝为液体收集
②排尽装置中的空气
③F中黑色固体变成红色,D中澄清石灰水变浑浊
④BCl3+3H2O H3BO3+3HCl
考点二 实验方案的评价
7.观察下列有关实验装置,相关评价错误的是( )
A.图(1)装置用于配制0.10 mol·L-1 NaOH溶液;评价:错误
B.图(2)装置用于测定中和热;评价:错误,装置中缺少了环形玻璃搅拌棒
C.图(3)装置用于比较Na2CO3、NaHCO3的热稳定性:评价:错误,Na2CO3、NaHCO3位置放错了
D.图(4)装置证明铁发生吸氧腐蚀时空气参加反应;评价:正确
答案 C
8.磺酰氯(SO2Cl2)是一种无色发烟液体,极易水解生成两种酸,常用作有机氯化剂。其制备原理为SO2+Cl2 SO2Cl2,所用实验装置如图所示。下列说法不正确的是( )
A.装置Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ中依次盛装浓硫酸、碱石灰、浓硫酸
B.装置Ⅱ中球形冷凝管冷却水从L进入,K流出
C.实验室可用Na2SO3与硝酸反应制取二氧化硫气体
D.磺酰氯水解生成的两种酸是硫酸和盐酸
答案 C
9.下列实验能达到实验目的的是( )
A.用图1所示装置制取并收集干燥纯净的NH3
B.用图2所示装置蒸发FeCl3溶液制备无水FeCl3
C.用图3所示装置制硫酸和氢氧化钠溶液
D.用图4所示装置比较HCl、H2CO3和H2SiO3的酸性强弱
答案 C
10.下列实验能达到预期目的的是( )
实验内容
实验目的
A
室温下,用pH试纸分别测定浓度为0.1 mol/L NaClO溶液和0.1 mol/L CH3COONa溶液的pH
比较HClO和CH3COOH的酸性强弱
B
向含有酚酞的Na2CO3溶液中加入少量BaCl2固体,溶液红色变浅
证明Na2CO3溶液中存在水解平衡
C
向10 mL 0.2 mol/L NaOH溶液中滴入2滴0.1 mol/L MgCl2溶液,产生白色沉淀后,再滴加2滴0.1 mol/L FeCl3溶液,又生成红褐色沉淀
证明在相同温度下Ksp:Mg(OH)2>Fe(OH)3
D
分别测定室温下等物质的量浓度的Na2SO3与Na2CO3溶液的pH,后者较大
证明非金属性:S>C
答案 B
11.硅主要用于制取高纯度的半导体材料及有特殊用途的合金等。实验室用焦炭还原二氧化硅来制取硅并检测其气体产物,其实验装置如下:
已知:PdCl2溶液可用于检验CO,反应的化学方程式为CO+PdCl2+H2OCO2+2HCl+Pd↓(产生黑色金属钯粉末,使溶液变浑浊)。
(1)检查装置气密性的方法是 。
(2)装置B的作用是 。
(3)装置C、D中所盛试剂分别为 、 。若装置C、D中溶液均变浑浊,且经检测气体产物中CO的物质的量是CO2的两倍,则仪器M中反应的化学方程式为 。(假设此时仪器M中的固体产物只有单质硅)
(4)该装置的缺点是 。
(5)资料表明,上述反应在焦炭过量时会生成副产物SiC。取18 g SiO2和8.4 g焦炭充分反应后收集到标准状况下的气体13.44 L,假定气体产物只有CO,固体产物只有Si和SiC,则Si的物质的量为 。
答案 (1)关闭活塞K,在试管D中加水浸没长导管下端,微热仪器M,若试管D中产生气泡,移去热源后在导管中形成一段水柱,则说明装置气密性良好(或其他合理答案)
(2)作安全瓶,防止倒吸
(3)澄清石灰水 PdCl2溶液
3C+2SiO22Si+CO2↑+2CO↑
(4)没有尾气处理装置
(5)0.2 mol
一、选择题(每小题6分,共24分)
1.下列实验方案能达到实验目的的是( )
选项
实验方案
实验目的或结论
A
将硫酸酸化的H2O2溶液滴入Fe(NO3)2溶液中,溶液变黄
证明氧化性:H2O2>Fe3+
B
相同条件下,向两支盛有相同体积、不同浓度H2O2溶液的试管中分别滴入等体积、等浓度的CuSO4溶液和FeCl3溶液
探究CuSO4、FeCl3对H2O2分解速率的影响
C
取a g铝箔与足量氢氧化钠溶液充分反应,逸出的气体通过浓硫酸后,测其体积为V L(已转化为标准状况下)
测定铝箔中Al2O3含量
D
比较不同反应的反应热数据大小
判断反应速率的快慢
答案 C
2.下列实验装置设计正确且能达到目的的是( )
A.实验Ⅰ:可用于吸收氨气,并能防止倒吸
B.实验Ⅱ:静置一段时间,小试管内有晶体析出
C.实验Ⅲ:配制一定物质的量浓度的稀硫酸
D.实验Ⅳ:海水的淡化
答案 B
3.用如图所示装置进行下列实验:将①中溶液滴入②中,预测的现象与实际相符的是( )
选项
①中物质
②中物质
预测②中的现象
A
浓盐酸
MnO2
产生黄绿色气体
B
浓硝酸
用砂纸打磨过的铝条
产生红棕色气体
C
酸化的FeCl2溶液
H2O2溶液
溶液变成棕黄色,有气泡产生
D
Fe2(SO4)3溶液
铜粉
溶液变蓝色,有黑色固体产生
答案 C
4.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( )
选项
实验
现象
结论
A
木炭粉中加入浓硝酸并加热,导出的气体通入少量澄清石灰水中
有红棕色气体产生,石灰水变浑浊
有NO2和CO2产生
B
向FeCl3和BaCl2的混合溶液中通入足量SO2
溶液变为浅绿色且有白色沉淀生成
Fe3+被还原为Fe2+,沉淀为BaSO3
C
钠块放在石棉网上加热
钠块熔化,最终得到淡黄色固体
熔点:Na2O2大于Na
D
蔗糖中滴入浓硫酸并不断搅拌
产生黑色蓬松多孔固体
浓硫酸具有吸水性和强氧化性
答案 C
二、非选择题(共41分)
5.(15分)亚硝酸钙[Ca(NO2)2]是水泥混凝土外加剂的主要原料,某学习小组设计实验制备亚硝酸钙,实验装置如图所示(夹持装置略去):
已知:2NO+CaO2 Ca(NO2)2;2NO2+CaO2 Ca(NO3)2。
请回答下列问题:
(1)将分液漏斗中的稀硝酸滴入三颈烧瓶中的操作为 。
(2)向三颈烧瓶中加入稀硝酸之前,应向装置中通入一段时间的N2,原因为 。
(3)装置C中的仪器名称为 。装置B所加试剂为 。
(4)装置E中,酸性K2Cr2O7溶液可将剩余的NO氧化为NO3-,溶液由橙色变为绿色(Cr3+),则发生反应的离子方程式为 。
(5)已知Ca(NO2)2溶液遇酸会产生NO气体。设计实验证明装置D中有亚硝酸钙生成: 。
(6)工业上可用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,既能净化空气,又能获得应用广泛的Ca(NO2)2,反应原理为Ca(OH)2+NO+NO2 Ca(NO2)2+H2O。
①若n(NO)∶n(NO2)>1∶1,则会导致 。
②若n(NO)∶n(NO2)<1∶1,则会导致 。
答案 (1)打开分液漏斗的玻璃塞(或将玻璃塞的凹槽与分液漏斗口的小孔对齐),打开分液漏斗的活塞,控制稀硝酸以一定速度滴入三颈烧瓶(其他合理答案也可)
(2)排出装置中的空气,防止空气中的氧气将NO氧化为NO2
(3)(球形)干燥管 蒸馏水
(4)Cr2O72-+2NO+6H+ 2Cr3++2NO3-+3H2O
(5)取少量装置D中反应后的固体于洁净的试管中,滴加适量稀硫酸,试管口有红棕色气体产生,则装置D中有亚硝酸钙生成
(6)①排放NO气体,污染空气
②产品中混有Ca(NO3)2杂质
6.(11分)NaCl和NaClO在酸性条件下可发生反应:ClO-+Cl-+2H+ Cl2↑+H2O,某学习小组拟研究消毒液(主要成分为NaCl和NaClO)的变质情况。
(1)此消毒液中的NaClO可吸收空气中的CO2生成NaHCO3和HClO而变质。写出此反应的化学方程式: 。
(2)取适量消毒液放在试管中,加入足量一定浓度的硫酸,有气体放出。通过以下装置检验气体的成分可以判断消毒液的变质情况。
限选试剂:98%浓硫酸、1%品红溶液、1.0 mol·L-1KI-淀粉溶液、1.0 mol·L-1NaOH溶液、澄清石灰水、饱和NaCl溶液。
请你完成下列探究实验方案。
所加试剂
预期现象和结论
试管A中加足量① ;试管B中加1%品红溶液;试管C中加②
若A中溶液变蓝色,B中溶液不褪色,C中溶液变浑浊,则消毒液部分变质;③ 则消毒液未变质;④ ,则消毒液完全变质
(3)用滴定法测定消毒液中NaClO的浓度。实验步骤如下:
①量取25.00 mL消毒液放入锥形瓶中,加入过量的a mol·L-1Na2SO3溶液b mL。
②滴定分析。将c mol·L-1的酸性KMnO4溶液装入 (填“酸式”或“碱式”)滴定管中进行滴定;KMnO4和剩余的Na2SO3发生反应。当溶液由无色变成浅红色,且保持半分钟内不褪色时,停止滴定,记录数据。重复滴定实验2次,平均消耗酸性KMnO4溶液V mL;滴定过程中涉及的反应有:NaClO+Na2SO3NaCl+Na2SO4;2KMnO4+5Na2SO3+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+5Na2SO4+3H2O。
③计算消毒液中NaClO的浓度为 mol·L-1。(用含a、b、c、V的代数式表示)
答案 (1)NaClO+CO2+H2ONaHCO3+HClO
(2)①1.0 mol·L-1KI-淀粉溶液 ②澄清石灰水 ③若A中溶液变蓝色,B中溶液不褪色,C中溶液不变浑浊 ④若A中溶液不变色,B中溶液不褪色,C中溶液变浑浊
(3)酸式 ab-2.5Vc25
7.(15分)某化学兴趣小组欲在实验室模拟工业制硝酸的过程。设计了如下装置(夹持装置略去):
回答下列问题:
(1)装置B中固体氢氧化钠的作用是 。
(2)请在装置图方框处画出必要仪器,并指出所加试剂。
(3)①装置D中发生反应的化学方程式为 ;开始反应一段时间后,撤离热源反应也可以持续进行,原因为 。
②某同学认为在装置F中可能出现白烟,应在装置D和装置F之间增加下列装置中的 (填序号),从而避免产生此现象,提高硝酸的产率。
利用改进后的装置进行实验,装置F中发生反应的化学方程式为 。
(4)取反应后装置G中得到的溶液20.00 mL,加2~3滴酚酞溶液,用0.002 mol/L的NaOH标准溶液滴定,用去10.00 mL时,达到滴定终点,则装置G中得到的溶液pH= 。
答案 (1)氢氧化钠固体溶于水放热,使氨气溶解度减小,且电离出OH-,使NH4++OH- NH3·H2O NH3+H2O正向移动,使氨气逸出(答案合理即可)
(2)
(3)①4NH3+5O2 4NO+6H2O 此反应为放热反应,反应放出的热量可维持反应继续进行 ②a 2NO+O2 2NO2 (4)3
方法 综合实验设计题的解题思路
1.亚氯酸钠(NaClO2)是重要漂白剂,探究小组开展如下实验,回答下列问题:
实验Ⅰ:用如图装置制取NaClO2晶体。
已知:NaClO2饱和溶液在低于38 ℃时析出NaClO2·3H2O,高于38 ℃时析出NaClO2,高于60 ℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。
(1)用50%双氧水配制30% H2O2溶液,需要的玻璃仪器除玻璃棒、胶头滴管、烧杯外,还需要 (填仪器名称)。
(2)装置C的作用是 。
(3)已知装置B中的产物有ClO2气体,则装置B中反应的化学方程式为 ;
装置D中反应生成NaClO2的化学方程式为 ,反应后的溶液中除ClO2-、ClO3-、Cl-、ClO-、OH-外, 还可能含有的一种阴离子是 ,检验该离子的方法是 。
(4)请补充完整从装置D反应后的溶液中获得NaClO2晶体的操作步骤。
①减压,55 ℃蒸发结晶;
② ;
③ ;
④ 得到成品。
(5)如果撤去D中的冷水浴,可能导致产品中混有的杂质是 。
实验Ⅱ:样品杂质分析与纯度测定。
(6)测定样品中NaClO2的纯度,测定时进行如下实验:准确称取一定质量的样品,加入适量蒸馏水和过量的KI晶体,在酸性条件下发生反应:ClO2-+4I-+4H+ 2H2O+2I2+Cl-,将所得混合液稀释成100 mL待测溶液,取25.00 mL待测溶液,加入淀粉溶液作指示剂,用c mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点,测得消耗标准溶液体积的平均值为V mL。(已知:I2+2S2O32- 2I-+S4O62-)
①确认滴定终点的现象是 。
②计算所称取的样品中NaClO2的物质的量为 。(用含c、V的代数式表示)
答案 (1)量筒
(2)防止D中溶液倒吸到B中(或安全瓶)
(3)2NaClO3+Na2SO3+H2SO4 2ClO2↑+2Na2SO4+H2O 2ClO2+2NaOH+H2O2 2NaClO2+O2+2H2O SO42- 取少量反应后的溶液,先加足量盐酸,再加氯化钡溶液,若产生白色沉淀,说明含有SO42-
(4)②趁热过滤 ③38 ℃~60 ℃热水洗涤
④低于60 ℃干燥
(5)NaClO3和NaCl
(6)①溶液蓝色恰好褪去且半分钟内不复原 ②cV×10-3mol
2.亚硝酸钠(NaNO2)是一种常见的食品添加剂,但使用时必须严格控制其用量。某兴趣小组用下图所示装置制备NaNO2并对其性质做如下探究(A中加热装置已略去)。
【背景素材】
①2NO+Na2O22NaNO2;
②NO能被酸性KMnO4氧化成NO3-,MnO4-被还原为Mn2+。
③在酸性条件下NaNO2能把I-氧化为I2;S2O32-能把I2还原为I-。
【制备NaNO2】
(1)装置A三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为 。
(2)装置B的目的是 。
(3)为保证制得的亚硝酸钠的纯度,C装置中盛放的试剂可能是 (填序号)。
A.P2O5 B.碱石灰
C.无水CaCl2 D.生石灰
(4)E装置中发生反应的离子方程式是 。
【测定NaNO2纯度】
(5)本小题可供选择的试剂有:
A.稀硫酸 B.c1 mol·L-1KI溶液
C.淀粉溶液 D.c2 mol·L-1Na2S2O3溶液
E.c3 mol·L-1酸性KMnO4溶液
①利用NaNO2的还原性来测定其纯度,可选择的试剂是 (填序号)。
②利用NaNO2的氧化性来测定其纯度的步骤是:准确称取质量为m g的NaNO2样品放入锥形瓶中,加适量水溶解, (请补充完整实验步骤)。
答案 (1)C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O
(2)将NO2转化为NO
(3)BD
(4)3MnO4-+4H++5NO3Mn2++5NO3-+2H2O
(5)①E ②加入过量的c1 mol·L-1KI溶液、淀粉溶液,然后滴加稀硫酸,充分反应后,用c2 mol·L-1Na2S2O3溶液滴定至溶液由蓝色恰好变为无色,且半分钟内不变色,读数,重复以上操作2~3次
3.(2017河南中原名校联盟三联,18)某兴趣小组用如下装置制取SO2并验证其性质。请回答下列问题:
(1)检查装置①气密性的操作是 。实验室需用80 mL 12 mol·L-1的硫酸溶液制取SO2,若用100 mL的容量瓶配制时应量取98%的硫酸溶液(ρ=1.84 g·cm-3)的体积为 。若改用Cu与浓硫酸反应制取SO2,气体发生装置还需要的玻璃仪器有 。
(2)能证明SO2的水溶液显酸性的实验现象为 ;能表明I-的还原性弱于SO2的现象是 。
(3)若在上述装置中通入过量的SO2,为了验证④中SO2与Fe3+发生了氧化还原反应,取反应后④中的溶液分成三份,分别做如下实验:
a.往第一份试液中加入KMnO4溶液,紫红色褪去。
b.往第二份试液中加入KSCN溶液,不变红,再加入新制的氯水,溶液变红。
c.往第三份试液中加入BaCl2溶液,产生白色沉淀。
上述方案不合理的是 ,原因是 。
(4)若将SO2和Cl2组成的混合气体a mol通入200 mL 0.2 mol·L-1Fe2(SO4)3溶液中,充分反应后,溶液的棕黄色变浅。向反应后的溶液中加入足量的BaCl2溶液,将所得沉淀过滤、洗涤、干燥后称重,其质量为46.6 g。则混合气体中SO2物质的量为 。
答案 (1)用止水夹夹住①②之间的橡皮管,向分液漏斗中加水,然后打开活塞,水滴下一定量后就不再滴下,就表明气密性良好(也可用加热法等,只要答案合理即可) 65.2 mL 酒精灯
(2)②中紫色石蕊试液变红 ⑤中蓝色溶液褪色
(3)ac ④的溶液中含有过量的SO2,SO2也能使KMnO4溶液褪色;Fe2(SO4)3溶液中的SO42-也可以与BaCl2溶液产生白色沉淀
(4)0.08 mol
4.工业上可用下列装置测定黄铁矿(主要成分为FeS2)中硫的质量分数(忽略SO2、H2SO3与氧气的反应)。
实验的正确操作步骤如下:
A.连接好装置,并检查装置的气密性
B.称取研细的黄铁矿样品
C.将2.0 g样品小心地放入硬质玻璃管中
D.以1 L/min的速率鼓入空气
E.将硬质玻璃管中的黄铁矿样品加热到800 ℃~850 ℃
F.用300 mL的饱和碘水吸收SO2,发生的反应是:I2+SO2+2H2O 2HI+H2SO4
G.吸收液用CCl4萃取
H.取20.00 mL萃取后的吸收液,用0.200 0 mol·L-1的NaOH标准溶液滴定
试回答:
(1)写出装置③中发生反应的化学方程式: 。
(2)步骤G中所用主要仪器是 ,应取 (填“上”或“下”)层溶液进行后续实验。
(3)装置①的作用是 。
(4)步骤H中滴定时应选用 作指示剂,可以根据 的现象来判断滴定已经达到终点。
(5)假定黄铁矿中的硫在步骤E中已全部转化为SO2,并且被饱和碘水完全吸收。滴定得到的数据如下表所示:
滴定次数
待测液体的体积/mL
标准碱溶液的体积/mL
滴定前
滴定后
第一次
20.00 mL
0.00
20.98
第二次
20.00 mL
0.22
20.20
第三次
20.00 mL
0.36
20.38
则硫铁矿样品中硫元素的质量分数为 (保留小数点后1位)。
(6)也有人提出用“沉淀质量法”测定黄铁矿中硫的质量分数,若用这种方法测定,最好是在装置⑤所得吸收液中加入下列哪种试剂 。
A.硝酸银溶液 B.氯化钡溶液
C.澄清石灰水 D.酸性高锰酸钾溶液
答案 (1)4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2
(2)分液漏斗 上
(3)除去空气中的还原性气体,提高实验的准确率
(4)酚酞 滴入最后一滴NaOH溶液后,溶液变为浅红色,且半分钟内不褪色(或其他合理答案)
(5)24.0%
(6)B
实验方案的设计与评价
考点一 实验方案的设计
1.以下实验设计能达到实验目的的是( )
实验目的
实验设计
A.
除去NaHCO3固体中的Na2CO3
将固体加热至恒重
B.
制备无水AlCl3
蒸发Al与稀盐酸反应后的溶液
C.
重结晶提纯苯甲酸
将粗品水溶、过滤、蒸发、结晶
D.
鉴别NaBr和KI溶液
分别加新制氯水后,用CCl4萃取
答案 D
2.K2Cr2O7溶液中存在平衡:Cr2O72-(橙色)+H2O 2CrO42-(黄色)+2H+。用K2Cr2O7溶液进行下列实验:
结合实验,下列说法不正确的是( )
A.①中溶液橙色加深,③中溶液变黄
B.②中Cr2O72-被C2H5OH还原
C.对比②和④可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强
D.若向④中加入70% H2SO4溶液至过量,溶液变为橙色
答案 D
3.下列实验中,所使用的装置(夹持装置略)、试剂和操作方法都正确的是( )
答案 A
4.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( )
选项
①
②
③
实验结论
A.
稀硫酸
Na2S
AgNO3与
AgCl的浊液
Ksp(AgCl)>
Ksp(Ag2S)
B.
浓硫酸
蔗糖
溴水
浓硫酸具有脱
水性、氧化性
C.
稀盐酸
Na2SO3
Ba(NO3)2
溶液
SO2与可溶性
钡盐均可生
成白色沉淀
D.
浓硝酸
Na2CO3
Na2SiO3
溶液
酸性:硝酸>
碳酸>硅酸
答案 B
5.实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验,最合理的选项是( )
选项
a中的物质
b中的物质
c中收集
的气体
d中的物质
A
浓氨水
CaO
NH3
H2O
B
浓硫酸
Na2SO3
SO2
NaOH溶液
C
稀硝酸
Cu
NO2
H2O
D
浓盐酸
MnO2
Cl2
NaOH溶液
答案 B
6.氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题:
(1)氨气的制备
①氨气的发生装置可以选择上图中的 ,反应的化学方程式为 。
②欲收集一瓶干燥的氨气,选择上图中的装置,其连接顺序为:发生装置→ (按气流方向,用小写字母表示)。
(2)氨气与二氧化氮的反应
将上述收集到的NH3充入注射器X中,硬质玻璃管Y中加入少量催化剂,充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。
操作步骤
实验现象
解释原因
打开K1,推动注射器活塞,使X中的气体缓慢通入Y管中
①Y管中
②反应的化学方程式
将注射器活塞退回原处并固定,待装置恢复到室温
Y管中有少量水珠
生成的气态水凝聚
打开K2
③
④
答案 (1)①A 2NH4Cl+Ca(OH)2 2NH3↑+CaCl2+2H2O(或B NH3·H2O NH3↑+H2O) ②dcfei
(2)①红棕色气体慢慢变浅 ②8NH3+6NO2 7N2+12H2O ③Z中NaOH溶液产生倒吸现象 ④反应后气体分子数减少,Y管中压强小于外压
7.以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料,制备高纯PbO,实现铅的再生利用。其工作流程如下:
(1)过程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是 。
(2)过程Ⅰ中,Fe2+催化过程可表示为:
ⅰ:2Fe2++PbO2+4H++SO42- 2Fe3++PbSO4+2H2O
ⅱ:……
①写出ⅱ的离子方程式: 。
②下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。
a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液几乎无色,再加入少量PbO2,溶液变红。
b. 。
(3)PbO溶解在NaOH溶液中,存在平衡:PbO(s)+NaOH(aq) NaHPbO2(aq),其溶解度曲线如下图所示。
①过程Ⅱ的目的是脱硫。滤液1经处理后可在过程Ⅱ中重复使用,其目的是 (选填序号)。
A.减少PbO的损失,提高产品的产率
B.重复利用NaOH,提高原料的利用率
C.增加Na2SO4浓度,提高脱硫效率
②过程Ⅲ的目的是提纯。结合上述溶解度曲线,简述过程Ⅲ的操作:
。
答案 (12分)(1)Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O
(2)①2Fe3++Pb+SO42- 2Fe2++PbSO4
②b.取a中红色溶液,向其中加入铅粉后,红色褪去
(3)①A、B
②向PbO粗品中加入一定量的35% NaOH溶液,加热至110 ℃,充分溶解后,趁热过滤,冷却结晶,过滤得到PbO固体
8.苯乙酸铜是合成优良催化剂、传感材料——纳米氧化铜的重要前驱体之一。下面是它的一种实验室合成路线:
()2Cu+H2O
制备苯乙酸的装置示意图如下(加热和夹持装置等略):
已知:苯乙酸的熔点为76.5 ℃,微溶于冷水,溶于乙醇。
回答下列问题:
(1)在250 mL三口瓶a中加入70 mL 70%硫酸。配制此硫酸时,加入蒸馏水与浓硫酸的先后顺序是 。
(2)将a中的溶液加热至100 ℃,缓缓滴加40 g苯乙腈到硫酸溶液中,然后升温到130 ℃继续反应。在装置中,仪器b的作用是 ;仪器c的名称是 ,其作用是 。反应结束后加适量冷水,再分离出苯乙酸粗品。加入冷水的目的是 。下列仪器中可用于分离苯乙酸粗品的是 (填标号)。
A.分液漏斗 B.漏斗 C.烧杯
D.直形冷凝管 E.玻璃棒
(3)提纯粗苯乙酸的方法是 ,最终得到44 g纯品,则苯乙酸的产率是 。
(4)用CuCl2·2H2O和NaOH溶液制备适量Cu(OH)2沉淀,并多次用蒸馏水洗涤沉淀,判断沉淀洗干净的实验操作和现象是 。
(5)将苯乙酸加入到乙醇与水的混合溶剂中,充分溶解后,加入Cu(OH)2搅拌30 min,过滤,滤液静置一段时间,析出苯乙酸铜晶体,混合溶剂中乙醇的作用是 。
答案 (1)先加水、再加入浓硫酸(1分)
(2)滴加苯乙腈(1分) 球形冷凝管(1分) 回流(或使汽化的反应液冷凝)(1分) 便于苯乙酸析出(2分) BCE(全选对2分)
(3)重结晶(1分) 95%(2分)
(4)取少量洗涤液、加入稀硝酸、再加AgNO3溶液、无白色浑浊出现(2分)
(5)增大苯乙酸溶解度,便于充分反应(2分)
9.下列说法正确的是( )
A.实验室从海带提取单质碘的方法是:取样→灼烧→溶解→过滤→萃取
B.用乙醇和浓H2SO4制备乙烯时,可用水浴加热控制反应的温度
C.氯离子存在时,铝表面的氧化膜易被破坏,因此含盐腌制品不宜直接存放在铝制容器中
D.将(NH4)2SO4、CuSO4溶液分别加入蛋白质溶液,都出现沉淀,表明二者均可使蛋白质变性
答案 C
10.以电石渣[主要成分为Ca(OH)2和CaCO3]为原料制备KClO3的流程如下:
(1)氯化过程控制电石渣过量、在75 ℃左右进行。氯化时存在Cl2与Ca(OH)2作用生成Ca(ClO)2的反应,Ca(ClO)2进一步转化为Ca(ClO3)2,少量Ca(ClO)2 分解为CaCl2和O2。
①生成Ca(ClO)2的化学方程式为 。
②提高Cl2转化为Ca(ClO3)2的转化率的可行措施有 (填序号)。
A.适当减缓通入Cl2速率
B.充分搅拌浆料
C.加水使Ca(OH)2完全溶解
(2)氯化过程中Cl2 转化为Ca(ClO3)2的总反应方程式为
6Ca(OH)2+6Cl2 Ca(ClO3)2+5CaCl2+6H2O
氯化完成后过滤。
①滤渣的主要成分为 (填化学式)。
②滤液中Ca(ClO3)2与CaCl2的物质的量之比n[Ca(ClO3)2]∶n(CaCl2) 1∶5(填“>”“<”或“=”)。
(3)向滤液中加入稍过量KCl固体可将Ca(ClO3)2转化为KClO3。若溶液中KClO3的含量为100 g·L-1,从该溶液中尽可能多地析出KClO3固体的方法是 。
答案 (12分)(1)①2Cl2+2Ca(OH)2 Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O ②AB
(2)①CaCO3、Ca(OH)2 ②<
(3)蒸发浓缩、冷却结晶
11.实验室用下图所示装置制备KClO溶液,并通过KClO溶液与Fe(NO3)3溶液的反应制备高效水处理剂K2FeO4。
已知K2FeO4具有下列性质:①可溶于水、微溶于浓KOH溶液,②在0 ℃~5 ℃、强碱性溶液中比较稳定,③在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下发生分解,④在酸性至弱碱性条件下,能与水反应生成Fe(OH)3和O2。
(1)装置A中KMnO4与盐酸反应生成MnCl2和Cl2,其离子方程式为 ,将制备的Cl2通过装置B可除去 (填化学式)。
(2)Cl2与KOH在较高温度下反应生成KClO3。在不改变KOH溶液的浓度和体积的条件下,控制反应在0 ℃~5 ℃进行,实验中可采取的措施是 、 。
(3)制备K2FeO4时,KClO饱和溶液与Fe(NO3)3饱和溶液的混合方式为 。
(4)提纯K2FeO4粗产品[含有Fe(OH)3、KCl等杂质]的实验方案为:将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3 mol·L-1 KOH溶液中,
(实验中须使用的试剂有:饱和KOH溶液,乙醇;除常用仪器外须使用的仪器有:砂芯漏斗,真空干燥箱)。
答案 (15分)
(1)2MnO4-+16H++10Cl- 2Mn2++5Cl2↑+8H2O HCl
(2)缓慢滴加盐酸 装置C加冰水浴
(3)在搅拌下,将Fe(NO3)3饱和溶液缓慢滴加到KClO饱和溶液中
(4)用砂芯漏斗过滤,将滤液置于冰水浴中,向滤液中加入饱和KOH溶液,搅拌、静置,再用砂芯漏斗过滤,晶体用适量乙醇洗涤2~3次后,在真空干燥箱中干燥
12.(2014课标Ⅱ,28,15分)某小组以CoCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料,在活性炭催化下,合成了橙黄色晶体X。为确定其组成,进行如下实验。
①氨的测定:精确称取w g X,加适量水溶解,注入如图所示的三颈瓶中,然后逐滴加入足量10%NaOH溶液,通入水蒸气,将样品液中的氨全部蒸出,用V1 mL c1 mol·L-1的盐酸标准溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶,用c2 mol·L-1NaOH标准溶液滴定过剩的HCl,到终点时消耗V2 mL NaOH溶液。
②氯的测定:准确称取样品X,配成溶液后用AgNO3标准溶液滴定,K2CrO4溶液为指示剂,至出现淡红色沉淀不再消失为终点(Ag2CrO4为砖红色)。
回答下列问题:
(1)装置中安全管的作用原理是 。
(2)用NaOH标准溶液滴定过剩的HCl时,应使用 式滴定管,可使用的指示剂为 。
(3)样品中氨的质量分数表达式为 。
(4)测定氨前应该对装置进行气密性检验,若气密性不好测定结果将 (填“偏高”或“偏低”)。
(5)测定氯的过程中,使用棕色滴定管的原因是 ;滴定终点时,若溶液中c(Ag+)=2.0×10-5 mol·L-1,c(CrO42-)为 mol·L-1。[已知:Ksp(Ag2CrO4)=1.12×10-12]
(6)经测定,样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为1∶6∶3,钴的化合价为 。制备X的化学方程式为 ;X的制备过程中温度不能过高的原因是
。
答案 (1)当A中压力过大时,安全管中液面上升,使A瓶中压力稳定(2分)
(2)碱 酚酞(或甲基红)(每空1分,共2分)
(3)(c1V1-c2V2)×10-3×17w×100%(2分)
(4)偏低(2分)
(5)防止硝酸银见光分解 2.8×10-3(每空1分,共2分)
(6)+3(1分)
2CoCl2+2NH4Cl+10NH3+H2O2 2[Co(NH3)6]Cl3+2H2O(2分) 温度过高过氧化氢分解、氨气逸出(2分)
13.柠檬酸亚铁(FeC6H6O7)是一种易吸收的高效铁制剂,可由绿矾(FeSO4·7H2O)通过下列反应制备:
FeSO4+Na2CO3 FeCO3↓+Na2SO4
FeCO3+C6H8O7 FeC6H6O7+CO2↑+H2O
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 mol·L-1计算)。
金属离子
开始沉淀的pH
沉淀完全的pH
Fe3+
1.1
3.2
Al3+
3.0
5.0
Fe2+
5.8
8.8
(1)制备FeCO3时,选用的加料方式是 (填字母),原因是 。
a.将FeSO4溶液与Na2CO3溶液同时加入到反应容器中
b.将FeSO4溶液缓慢加入到盛有Na2CO3溶液的反应容器中
c.将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有FeSO4溶液的反应容器中
(2)生成的FeCO3沉淀需经充分洗涤,检验洗涤是否完全的方法是 。
(3)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。①铁粉的作用是 。②反应结束后,无需过滤,除去过量铁粉的方法是 。
(4)最后溶液经浓缩、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 。
(5)某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3)出发,先制备绿矾,再合成柠檬酸亚铁。请结合右图的绿矾溶解度曲线,补充完整由硫铁矿烧渣制备FeSO4·7H2O晶体的实验步骤(可选用的试剂:铁粉、稀硫酸和NaOH溶液):向一定量烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应, ,得到FeSO4溶液, , 得到FeSO4·7H2O晶体。
答案 (15分)(1)c 避免生成Fe(OH)2沉淀
(2)取最后一次的洗涤滤液1~2 mL于试管中,向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,则表明已洗涤干净
(3)①防止+2价的铁元素被氧化 ②加入适量柠檬酸让铁粉反应完全
(4)降低柠檬酸亚铁在水中的溶解量,有利于晶体析出
(5)“(过滤,)向反应液中加入足量的铁粉,充分搅拌后,滴加NaOH溶液调节反应液的pH约为5,过滤”或“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” (滴加稀硫酸酸化,)加热浓缩得到60 ℃饱和溶液,冷却至0 ℃结晶,过滤,少量冰水洗涤,低温干燥
14.某研究小组利用下图装置探究温度对CO还原Fe2O3的影响(固定装置略)。
(1)MgCO3的分解产物为 。
(2)装置C的作用是 ,处理尾气的方法为 。
(3)将研究小组分为两组,按上图装置进行对比实验,甲组用酒精灯、乙组用酒精喷灯对装置D加热,反应产物均为黑色粉末(纯净物)。两组分别用产物进行以下实验。
步骤
操作
甲组现象
乙组现象
1
取黑色粉末加入稀盐酸
溶解,无气泡
溶解,有气泡
2
取步骤1中溶液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液
蓝色沉淀
蓝色沉淀
3
取步骤1中溶液,滴加KSCN溶液
变红
无现象
4
向步骤3溶液中滴加新制氯水
红色褪去
先变红,后褪色
①乙组得到的黑色粉末是 。
②甲组步骤1中反应的离子方程式为 。③乙组步骤4中,溶液变红的原因为 ;溶液褪色可能的原因及其验证方法为 。
④从实验安全考虑,上图装置还可采取的改进措施是 。
答案 (15分)(1)MgO、CO2
(2)除CO2 点燃
(3)①Fe
②Fe3O4+8H+ 2Fe3++Fe2++4H2O
③Fe2+被氧化为Fe3+,Fe3+遇SCN-显红色 假设SCN-被Cl2氧化,向溶液中加入KSCN溶液,若出现红色,则假设成立(其他合理答案均可得分)
④在装置BC之间添加装置E防倒吸(其他合理答案均可得分)
15.氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主要成分为MgCO3,含少量FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下:
(1)MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为 。
(2)加入H2O2氧化时,发生反应的化学方程式为 。
(3)滤渣2的成分是 (填化学式)。
(4)煅烧过程存在以下反应:
2MgSO4+C 2MgO+2SO2↑+CO2↑
MgSO4+C MgO+SO2↑+CO↑
MgSO4+3C MgO+S↑+3CO↑
利用如图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。
①D中收集的气体是 (填化学式)。
②B中盛放的溶液可以是 (填字母)。
a.NaOH溶液 b.Na2CO3溶液
c.稀硝酸 d.KMnO4溶液
③A中得到的淡黄色固体能与热的NaOH溶液反应,产物中元素的最高价态为+4,写出该反应的离子方程式: 。
答案 (12分)(1)MgCO3+2H+ Mg2++CO2↑+H2O
(2)2FeSO4+H2O2+H2SO4 Fe2(SO4)3+2H2O
(3)Fe(OH)3
(4)①CO ②d ③3S+6OH- 2S2-+SO32-+3H2O
1.下列实验操作能达到实验目的的是( )
实验目的
实验操作
A.
制备Fe(OH)3胶体
将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中
B.
由MgCl2溶液制备无水MgCl2
将MgCl2溶液加热蒸干
C.
除去Cu粉中混有的CuO
加入稀硝酸溶解,过滤、洗涤、干燥
D.
比较水与乙醇中氢的活泼性
分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中
答案 D
2.根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是(双选)( )
选项
实验操作和现象
结论
A
室温下,向苯酚钠溶液中通入足量CO2,溶液变浑浊
碳酸的酸性比苯酚的强
B
室温下,向浓度均为0.1 mol·L-1的BaCl2和CaCl2混合溶液中滴加Na2SO4溶液,出现白色沉淀
Ksp(BaSO4)<
Ksp(CaSO4)
C
室温下,向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液,再滴加几滴淀粉溶液,溶液变蓝色
Fe3+的氧化性比I2的强
D
室温下,用pH试纸测得:0.1 mol·L-1 Na2SO3溶液的pH约为10;0.1 mol·L-1 NaHSO3溶液的pH约为5
HSO3-结合H+的能力比SO32-的强
答案 AC
3.用如图所示装置进行下列实验:将①中溶液滴入②中,预测的现象与实际相符的是( )
选项
①中物质
②中物质
预测②中的现象
A.
稀盐酸
碳酸钠与氢氧化钠的混合溶液
立即产生气泡
B.
浓硝酸
用砂纸打磨过的铝条
产生红棕
色气体
C.
氯化铝溶液
浓氢氧化钠溶液
产生大量
白色沉淀
D.
草酸溶液
高锰酸钾酸性溶液
溶液逐渐褪色
答案 D
4.某同学将光亮的镁条放入盛有NH4Cl溶液的试管中,有大量气泡产生。为探究该反应原理,该同学做了以下实验并观察到相关现象,由此得出的结论不合理的是( )
选项
实验及现象
结论
A
将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,试纸变蓝
反应中有NH3产生
B
收集产生的气体并点燃,火焰呈淡蓝色
反应中有H2产生
C
收集气体的同时测得溶液的pH为8.6
弱碱性溶液中Mg也可被氧化
D
将光亮的镁条放入pH为8.6的NaHCO3溶液中,有气泡产生
弱碱性溶液中OH-氧化了Mg
答案 D
5.某科研小组采用如下方案回收一种光盘金属层中的少量Ag(金属层中其他金属含量过低,对实验的影响可忽略)。
已知:①NaClO溶液在受热或酸性条件下易分解,如:3NaClO 2NaCl+NaClO3
②AgCl可溶于氨水:AgCl+2NH3·H2O Ag(NH3)2++Cl-+2H2O
③常温时N2H4·H2O(水合肼)在碱性条件下能还原Ag(NH3)2+:4Ag(NH3)2++N2H4·H2O 4Ag↓+N2↑+4NH4++4NH3↑+H2O
(1)“氧化”阶段需在80 ℃条件下进行,适宜的加热方式为 。
(2)NaClO溶液与Ag反应的产物为AgCl、NaOH和O2,该反应的化学方程式为 。
HNO3也能氧化Ag,从反应产物的角度分析,以HNO3代替NaClO的缺点是 。
(3)为提高Ag的回收率,需对“过滤Ⅱ”的滤渣进行洗涤,并 。
(4)若省略“过滤Ⅰ”,直接向冷却后的反应容器中滴加10%氨水,则需要增加氨水的用量,除因过量NaClO与NH3·H2O反应外(该条件下NaClO3与NH3·H2O不反应),还因为 。
(5)请设计从“过滤Ⅱ”后的滤液中获取单质Ag的实验方案: (实验中须使用···的试剂有:2 mol·L-1水合肼溶液,1 mol·L-1 H2SO4溶液)。
答案 (15分)
(1)水浴加热
(2)4Ag+4NaClO+2H2O 4AgCl+4NaOH+O2↑
会释放出氮氧化物(或NO、NO2),造成环境污染
(3)将洗涤后的滤液合并入过滤Ⅱ的滤液中
(4)未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水,且其中含有一定浓度的Cl-,不利于AgCl与氨水反应
(5)向滤液中滴加2 mol·L-1水合肼溶液,搅拌使其充分反应,同时用1 mol·L-1 H2SO4溶液吸收反应中放出的NH3,待溶液中无气泡产生,停止滴加,静置,过滤、洗涤,干燥
6.实验室以苯甲醛为原料制备间溴苯甲醛(实验装置见下图,相关物质的沸点见附表)。
附表 相关物质的沸点(101 kPa)
物质
沸点/ ℃
物质
沸点/ ℃
溴
58.8
1,2-二氯乙烷
83.5
苯甲醛
179
间溴苯甲醛
229
其实验步骤为:
步骤1:将三颈瓶中的一定配比的无水AlCl3、1,2-二氯乙烷和苯甲醛充分混合后,升温至60 ℃,缓慢滴加经浓H2SO4干燥过的液溴,保温反应一段时间,冷却。
步骤2:将反应混合物缓慢加入一定量的稀盐酸中,搅拌、静置、分液。有机相用10% NaHCO3溶液洗涤。
步骤3:经洗涤的有机相加入适量无水MgSO4固体,放置一段时间后过滤。
步骤4:减压蒸馏有机相,收集相应馏分。
(1)实验装置中冷凝管的主要作用是 ,锥形瓶中的溶液应为 。
(2)步骤1所加入的物质中,有一种物质是催化剂,其化学式为 。
(3)步骤2中用10% NaHCO3溶液洗涤有机相,是为了除去溶于有机相的 (填化学式)。
(4)步骤3中加入无水MgSO4固体的作用是 。
(5)步骤4中采用减压蒸馏技术,是为了防止 。
答案 (1)冷凝回流 NaOH
(2)AlCl3
(3)Br2、HCl
(4)除去有机相的水
(5)间溴苯甲醛被氧化
7.(NH4)2SO4是常用的化肥和化工原料,受热易分解。某兴趣小组拟探究其分解产物。
【查阅资料】(NH4)2SO4在260 ℃和400 ℃时分解产物不同。
【实验探究】该小组拟选用下图所示装置进行实验(夹持和加热装置略)。
实验1:连接装置A-B-C-D,检查气密性,按图示加入试剂(装置B盛0.500 0 mol/L盐酸70.00 mL)。通入N2排尽空气后,于260 ℃加热装置A一段时间,停止加热,冷却,停止通入N2。品红溶液不褪色。取下装置B,加入指示剂,用0.200 0 mol/L NaOH溶液滴定剩余盐酸,终点时消耗NaOH溶液25.00 mL。经检验滴定后的溶液中无SO42-。
(1)仪器X的名称是 。
(2)滴定前,下列操作的正确顺序是 (填字母编号)。
a.盛装0.200 0 mol/L NaOH溶液
b.用0.200 0 mol/L NaOH溶液润洗
c.读数、记录
d.查漏、清洗
e.排尽滴定管尖嘴的气泡并调整液面
(3)装置B内溶液吸收气体的物质的量是 mol。
实验2:连接装置A-D-B,检查气密性,按图示重新加入试剂。通入N2排尽空气后,于400 ℃加热装置A至(NH4)2SO4完全分解无残留物,停止加热,冷却,停止通入N2。观察到装置A、D之间的导气管内有少量白色固体。经检验,该白色固体和装置D内溶液中有SO32-,无SO42-。进一步研究发现,气体产物中无氮氧化物。
(4)检验装置D内溶液中有SO32-,无SO42-的实验操作和现象
是 。
(5)装置B内溶液吸收的气体是 。
(6)(NH4)2SO4在400 ℃分解的化学方程式是 。
答案 (13分)(1)圆底烧瓶
(2)dbaec (3)0.03
(4)取少量装置D内溶液于试管中,滴加BaCl2溶液,生成白色沉淀;加入足量稀盐酸后沉淀完全溶解,放出无色刺激性气体
(5)NH3或氨气
(6)3(NH4)2SO4 4NH3↑+N2↑+3SO2↑+6H2O↑
8.某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。
实验一 制取氯酸钾和氯水
利用上图所示的实验装置进行实验。
(1)制取实验结束后,取出B中试管冷却结晶,过滤,洗涤。该实验操作过程需要的玻璃仪器有 。
(2)若对调B和C装置的位置, (填“能”或“不能”)提高B中氯酸钾的产率。
实验二 氯酸钾与碘化钾反应的研究
(3)在不同条件下KClO3可将KI氧化为I2或KIO3。该小组设计了系列实验研究反应条件对反应产物的影响,其中系列a实验的记录表如下(实验在室温下进行):
试管编号
1
2
3
4
0.20 mol·L-1 KI/mL
1.0
1.0
1.0
1.0
KClO3(s)/g
0.10
0.10
0.10
0.10
6.0 mol·L-1 H2SO4/mL
0
3.0
6.0
9.0
蒸馏水/mL
9.0
6.0
3.0
0
实验现象
①系列a实验的实验目的是 。
②设计1号试管实验的作用是 。
③若2号试管实验现象为“黄色溶液”,取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色;假设氧化产物唯一,还原产物为KCl,则此反应的离子方程式为 。
实验三 测定饱和氯水中氯元素的总量
(4)该小组设计的实验方案为:使用下图装置,加热15.0 mL饱和氯水试样,测定产生气体的体积。此方案不可行的主要原因是 。(不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因)
(5)根据下列资料,为该小组设计一个可行的实验方案(不必描述操作过程的细节): 。
资料:ⅰ.次氯酸会破坏酸碱指示剂;
ⅱ.次氯酸或氯气可被SO2、H2O2和FeCl2等物质还原成Cl-。
答案 (15分)(1)烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管(不填“胶头滴管”也可) (2)能
(3)①研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响 ②硫酸浓度为0的对照实验 ③ClO3-+6I-+6H+ Cl-+3I2+3H2O
(4)因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等,此方案无法测算试样含氯总量(或其他合理答案)
(5)量取一定量的试样,加入足量的H2O2溶液,加热除去过量的H2O2,冷却,再加入足量的硝酸银溶液,称量沉淀质量(或其他合理答案)
9.葡萄糖酸钙是一种可促进骨骼生长的营养物质。葡萄糖酸钙可通过以下反应制得:
C6H12O6(葡萄糖)+Br2+H2O C6H12O7(葡萄糖酸)+2HBr
2C6H12O7+CaCO3 Ca(C6H11O7)2(葡萄糖酸钙)+H2O+CO2↑
相关物质的溶解性见下表:
物质名称
葡萄糖酸钙
葡萄糖酸
溴化钙
氯化钙
水中的溶解性
可溶于冷水
易溶于热水
可溶
易溶
易溶
乙醇中的溶解性
微溶
微溶
可溶
可溶
实验流程如下:
C6H12O6溶液
悬浊液 Ca(C6H11O7)2
请回答下列问题:
(1)第①步中溴水氧化葡萄糖时,下列装置中最适合的是 。
制备葡萄糖酸钙的过程中,葡萄糖的氧化也可用其他试剂,下列物质中最适合的是 。
A.新制Cu(OH)2悬浊液 B.酸性KMnO4溶液
C.O2/葡萄糖氧化酶 D.[Ag(NH3)2]OH溶液
(2)第②步充分反应后CaCO3固体需有剩余,其目的是 ;本实验中不宜用CaCl2替代CaCO3,理由是 。
(3)第③步需趁热过滤,其原因是 。
(4)第④步加入乙醇的作用是 。
(5)第⑥步中,下列洗涤剂最合适的是 。
A.冷水 B.热水 C.乙醇 D.乙醇-水混合溶液
答案 (1)B C
(2)提高葡萄糖酸的转化率;便于后续分离 氯化钙难以与葡萄糖酸直接反应得到葡萄糖酸钙
(3)葡萄糖酸钙冷却后会结晶析出,如不趁热过滤会损失产品
(4)可降低葡萄糖酸钙在溶剂中的溶解度,有利于葡萄糖酸钙析出
(5)D
10.下列设计的实验方案能达到实验目的的是(双选)( )
A.制备Al(OH)3悬浊液:向1 mol·L-1 AlCl3溶液中加过量的6 mol·L-1 NaOH溶液
B.提纯含有少量乙酸的乙酸乙酯:向含有少量乙酸的乙酸乙酯中加入适量饱和Na2CO3溶液,振荡后静置分液,并除去有机相的水
C.检验溶液中是否含有Fe2+:取少量待检验溶液,向其中加入少量新制氯水,再滴加KSCN溶液,观察实验现象
D.探究催化剂对H2O2分解速率的影响:在相同条件下,向一支试管中加入2 mL 5% H2O2和1 mL H2O,向另一支试管中加入2 mL 5% H2O2和1 mL FeCl3溶液,观察并比较实验现象
答案 BD
11.下列实验操作、现象和结论均正确的是(双选)( )
选项
实验操作
现象
结论
A
分别加热Na2CO3和NaHCO3固体
试管内壁均有水珠
两种物质均受热分解
B
向稀的苯酚水溶液滴加饱和溴水
生成白色沉淀
产物三溴苯酚不溶于水
C
向含I-的无色溶液中滴加少量新制氯水,再滴加淀粉溶液
加入淀粉后溶液变成蓝色
氧化性:Cl2>I2
D
向FeSO4溶液中先滴入KSCN溶液,再滴加H2O2溶液
加入H2O2后溶液变成血红色
Fe2+既有氧化性又有还原性
答案 BC
12.下列实验操作、现象和结论均正确的是(双选)( )
选项
实验操作
现象
结论
A
向苏打和小苏打溶液中分别加入盐酸
均冒气泡
两者均能与盐酸反应
B
向AgNO3溶液中滴加过量氨水
溶液澄清
Ag+与NH3·H2O能大量共存
C
将可调高度的铜丝伸入到稀HNO3中
溶液变蓝
Cu与稀HNO3发生置换反应
D
将KI和FeCl3溶液在试管中混合后,加入CCl4,振荡,静置
下层溶液
显紫红色
氧化性:Fe3+>I2
答案 AD
13.碱式碳酸铝镁[MgaAlb(OH)c(CO3)d·xH2O]常用作塑料阻燃剂。
(1)碱式碳酸铝镁具有阻燃作用,是由于其受热分解需吸收大量热量和 。
(2)MgaAlb(OH)c(CO3)d·xH2O中a、b、c、d的代数关系式为 。
(3)为确定碱式碳酸铝镁的组成,进行如下实验:
①准确称取3.390 g样品与足量稀盐酸充分反应,生成CO2 0.560 L(已换算成标准状况下)。
②另取一定量样品在空气中加热,样品的固体残留率(固体样品的剩余质量固体样品的起始质量×100%)随温度的变化如下图所示(样品在270 ℃时已完全失去结晶水,600 ℃以上残留固体为金属氧化物的混合物)。
根据以上实验数据计算碱式碳酸铝镁样品中的n(OH-)∶n(CO32-)(写出计算过程)。
答案 (12分)(1)生成的产物具有阻燃作用
(2)2a+3b=c+2d
(3)n(CO2)=0.560 L22.4 L·mol-1=2.50×10-2 mol
m(CO2)=2.50×10-2 mol×44 g·mol-1=1.10 g
在270~600 ℃之间,失去结晶水后的样品进一步受热分解放出CO2和H2O
m(CO2)+m(H2O)=3.390 g×(0.734 5-0.370 2)=1.235 g
m(H2O)=1.235 g-1.10 g=0.135 g
n(H2O)=0.135 g18 g·mol-1=7.50×10-3 mol
n(OH-)=7.50×10-3 mol×2=1.50×10-2 mol
n(OH-)∶n(CO32-)=1.50×10-2 mol∶2.50×10-2 mol=3∶5
14.磷矿石主要以磷酸钙[Ca3(PO4)2·H2O]和磷灰石[Ca5F(PO4)3、Ca5(OH)(PO4)3]等形式存在。图(a)为目前国际上磷矿石利用的大致情况,其中湿法磷酸是指磷矿石用过量硫酸分解制备磷酸。图(b)是热法磷酸生产过程中由磷灰石制单质磷的流程。
图(a)
图(b)
部分物质的相关性质如下:
熔点/℃
沸点/℃
备注
白磷
44
280.5
PH3
-133.8
-87.8
难溶于水,有还原性
SiF4
-90
-86
易水解
回答下列问题:
(1)世界上磷矿石最主要的用途是生产含磷肥料,约占磷矿石使用量的 %。
(2)以磷灰石为原料,湿法磷酸过程中Ca5F(PO4)3反应的化学方程式为 。
现有1 t折合含有P2O5约30%的磷灰石,最多可制得85%的商品磷酸 t。
(3)如图(b)所示,热法磷酸生产过程的第一步是将SiO2、过量焦炭与磷灰石混合,高温反应生成白磷。炉渣的主要成分是 (填化学式),冷凝塔1的主要沉积物是 , 冷凝塔2的主要沉积物是 。
(4)尾气中主要含有 ,还含有少量的PH3、H2S和HF等。将尾气先通入纯碱溶液,可除去 ;再通入次氯酸钠溶液,可除去 。(均填化学式)
(5)相比于湿法磷酸,热法磷酸工艺复杂,能耗高,但优点是 。
答案 (1)69
(2)Ca5F(PO4)3+5H2SO4 3H3PO4+5CaSO4+HF↑ 0.49
(3)CaSiO3 液态白磷 固态白磷
(4)SiF4、CO SiF4、HF、H2S PH3
(5)产品纯度高(浓度大)
15.磷酸铁(FePO4·2H2O,难溶于水的米白色固体)可用于生产药物、食品添加剂和锂离子电池的正极材料。实验室可通过下列实验制备磷酸铁。
(1)称取一定量已除去油污的废铁屑,加入稍过量的稀硫酸,加热、搅拌,反应一段时间后过滤。反应加热的目的是 。
(2)向滤液中加入一定量H2O2氧化Fe2+。为确定加入H2O2的量,需先用K2Cr2O7标准溶液滴定滤液中的Fe2+,离子方程式如下:
Cr2O72-+6Fe2++14H+ 2Cr3++6Fe3++7H2O
① 在向滴定管中注入K2Cr2O7标准溶液前,滴定管需要检漏、
和 。
②若滴定x mL滤液中的Fe2+,消耗a mol·L-1 K2Cr2O7标准溶液b mL,则滤液中c(Fe2+)= mol·L-1。
③为使滤液中的Fe2+完全被H2O2氧化,下列实验条件控制正确的是 (填序号)。
A.加入适当过量的H2O2溶液
B.缓慢滴加H2O2溶液并搅拌
C.加热,使反应在较高温度下进行
D.用氨水调节溶液pH=7
(3)将一定量的Na2HPO4溶液(溶液显碱性)加入到含有Fe3+的溶液中,搅拌、过滤、洗涤、干燥得到FePO4·2H2O。若反应得到的FePO4·2H2O固体呈棕黄色,则磷酸铁中混有的杂质可能为 。
答案 (12分)(1)加快铁与稀硫酸反应速率
(2)①用蒸馏水洗净 用K2Cr2O7标准溶液润洗2~3 次
②6abx ③AB (3)Fe(OH)3(或氢氧化铁)
16.氧化锌为白色粉末,可用于湿疹、癣等皮肤病的治疗。纯化工业级氧化锌[含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等杂质]的流程如下:
工业ZnO浸出液 滤液 滤液 滤饼ZnO
提示:在本实验条件下,Ni(Ⅱ)不能被氧化;高锰酸钾的还原产物是MnO2。
回答下列问题:(1)反应②中除掉的杂质离子是 ,发生反应的离子方程式为 ;在加高锰酸钾溶液前,若pH较低,对除杂的影响是 。
(2)反应③的反应类型为 ,过滤得到的滤渣中,除了过量的锌外还有 。
(3)反应④形成的沉淀要用水洗,检验沉淀是否洗涤干净的方法是 。
(4)反应④中产物的成分可能是ZnCO3·xZn(OH)2。取干燥后的滤饼11.2 g,煅烧后可得到产品8.1 g,则x等于 。
答案 (1)Fe2+和Mn2+(2分) MnO4-+3Fe2++7H2O 3Fe(OH)3↓+MnO2↓+5H+(2分)、2MnO4-+3Mn2++2H2O 5MnO2↓+4H+(2分)
铁离子和锰离子不能生成沉淀,从而无法除去铁和锰杂质(2分)
(2)置换反应 镍(每空1分,共2分)
(3)取少量水洗液于试管中,滴入1~2滴稀硝酸,再滴入硝酸钡溶液,若无白色沉淀生成,则说明沉淀已经洗涤干净(2分)
(4)1(2分)
17.固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂。某学习小组以Mg(NO3)2为研究对象,拟通过实验探究其热分解的产物,提出如下4种猜想:
甲:Mg(NO2)2、NO2、O2 乙:MgO、NO2、O2 丙:Mg3N2、O2 丁:MgO、NO2、N2
(1)实验前,小组成员经讨论认定猜想丁不成立,理由是 。
查阅资料得知:2NO2+2NaOH NaNO3+NaNO2+H2O
针对甲、乙、丙猜想,设计如下图所示的实验装置(图中加热、夹持仪器等均省略):
(2)实验过程
①仪器连接后,放入固体试剂之前,关闭k,微热硬质玻璃管(A),观察到E中有气泡连续放出,表明 。
②称取Mg(NO3)2固体3.7 g置于A中,加热前通入N2以驱尽装置内的空气,其目的是 ;关闭k,用酒精灯加热时,正确操作是先 ,然后固定在管中固体部位下加热。
③观察到A中有红棕色气体出现,C、D中未见明显变化。
④待样品完全分解,A装置冷却至室温、称量,测得剩余固体的质量为1.0 g。
⑤取少量剩余固体于试管中,加入适量水,未见明显现象。
(3)实验结果分析讨论
①根据实验现象和剩余固体的质量经分析可初步确认猜想 是正确的。
②根据D中无明显现象,一位同学认为不能确认分解产物中有O2,因为若有O2,D中将发生氧化还原反应: (填写化学方程式),溶液颜色会退去;小组讨论认定分解产物中有O2存在,未检测到的原因是 。
③小组讨论后达成的共识是上述实验设计仍不完善,需改进装置进一步研究。
答案 (15分)(1)不符合氧化还原反应原理(或其他合理答案)
(2)①装置气密性良好 ②避免对产物O2的检验产生干扰(或其他合理答案) 移动酒精灯预热硬质玻璃管
(3)①乙 ②2Na2SO3+O2 2Na2SO4 O2在通过装置B时已参与反应(或其他合理答案)
18.为了探究AgNO3的氧化性和热稳定性,某化学兴趣小组设计了如下实验。
Ⅰ.AgNO3的氧化性
将光亮的铁丝伸入AgNO3溶液中,一段时间后将铁丝取出。为检验溶液中Fe的氧化产物,将溶液中的Ag+除尽后,进行了如下实验。可选用的试剂:KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、氯水。
(1)请完成下表:
操作
现象
结论
取少量除尽Ag+后的溶液于试管中,加入KSCN溶液,振荡
①
存在Fe3+
取少量除尽Ag+后的溶液于试管中,加入② ,振荡
③
存在Fe2+
【实验结论】Fe的氧化产物为Fe2+和Fe3+
Ⅱ.AgNO3的热稳定性
用下图所示的实验装置A加热AgNO3固体,产生红棕色气
体,在装置D中收集到无色气体。当反应结束后,试管中残留固体为黑色。
(2)装置B的作用是 。
(3)经小组讨论并验证该无色气体为O2,其验证方法是 。
(4)【查阅资料】Ag2O和粉末状的Ag均为黑色;Ag2O可溶于氨水。
【提出设想】试管中残留的黑色固体可能是:ⅰ.Ag;ⅱ.Ag2O;ⅲ.Ag和Ag2O。
【实验验证】该小组为验证上述设想,分别取少量黑色固体放入试管中,进行了如下实验。
实验编号
操作
现象
a
加入足量氨水,振荡
黑色固体不溶解
b
加入足量稀硝酸,振荡
黑色固体溶解,并有气体产生
【实验评价】根据上述实验,不能确定固体产物成分的实验是 (填实验编号)。
【实验结论】根据上述实验结果,该小组得出AgNO3固体热分解的产物有 。
答案 (1)①溶液呈红色 ②K3[Fe(CN)6]溶液 ③产生蓝色沉淀
(2)防倒吸
(3)用带火星的木条伸入集气瓶内,木条复燃,证明无色气体为O2
(4)b Ag、NO2、O2
19.某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下,草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O72-转化为Cr3+。某课题组研究发现,少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响,探究如下:
(1)在25 ℃下,控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同,调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量,做对比实验,完成以下实验设计表(表中不要留空格)。
实验
编号
初始pH
废水样品
体积/mL
草酸溶液
体积/mL
蒸馏水
体积/mL
①
4
60
10
30
②
5
60
10
30
③
5
60
测得实验①和②溶液中的Cr2O72-浓度随时间变化关系如图所示。
(2)上述反应后草酸被氧化为 (填化学式)。
(3)实验①和②的结果表明 ;实验①中0~t1时间段反应速率v(Cr3+)= mol·L-1·min-1(用代数式表示)。
(4)该课题组对铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假设,请你完成假设二和假设三:
假设一:Fe2+起催化作用;
假设二: ;
假设三: ;
……
(5)请你设计实验验证上述假设一,完成下表中内容。
[除了上述实验提供的试剂外,可供选择的药品有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2O72-的浓度可用仪器测定]
实验方案(不要求写具体操作过程)
预期实验结果和结论
答案 (14分)
(1)
实验
编号
初始
pH
废水样品
体积/mL
草酸溶液
体积/mL
蒸馏水
体积/mL
③
20
20
(2)CO2
(3)溶液pH对该反应的速率有影响 2(c0-c1)t1
(4)Al3+起催化作用 SO42-起催化作用
(5)
实验方案(不要求写具体操作过程)
预期实验结果和结论
用等物质的量K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O代替实验①中的铁明矾,控制其他反应条件与实验①相同,进行对比实验。
反应进行相同时间后,若溶液中c(Cr2O72-)大于实验①中的c(Cr2O72-),则假设一成立;若两溶液中的c(Cr2O72-)相同,则假设一不成立。
(本题属于开放性试题,合理答案均可)
续表
草酸溶液体积/mL
蒸馏水体积/mL
25
15
a(0
(3)由实验①和②及对应图像可知溶液pH对该反应速率有影响。pH越小,图像斜率越大,说明反应速率越快。根据图像中①的变化可以求出v(Cr2O72-)=c0-c1t1 mol·L-1·min-1,再结合反应Cr2O72-+3C2O42-+14H+ 2Cr3++6CO2↑+7H2O可得:v(Cr3+)=2(c0-c1)t1 mol·L-1·min-1。(4)分析铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]的成分,可以提出另外两个假设分别为:Al3+起催化作用,SO42-起催化作用。(5)完成本实验的关键是选择对照实验并控制单一变量(Fe2+的有和无)。最简捷的做法为选择实验①作为参照实验,用等物质的量K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O代替实验①中的铁明矾,并控制其他实验条件与①相同,进行对比实验。另外,还可以选择②或③作为参照实验,其他操作相同。本题也可以另外设计对比实验,例如:
实验方案
预期实验结果和结论
在两支盛有相同草酸和废水的试管中,一支加入少量K2SO4固体,另一支加入少量FeSO4固体,控制其他变量相同。
反应进行相同时间后,若加入FeSO4的试管中c(Cr2O72-)的变化较大,则假设一成立,反之不成立。
考点一 实验方案的设计
1.下列实验中,对应的现象以及解释或结论都正确,且两者具有因果关系的是( )
选项
实验
现象
解释或结论
A
向黄色的Fe(NO3)3溶液中滴加氢碘酸
溶液变为紫红色
氧化性:Fe3+>I2
B
将一片铝箔置于酒精灯外焰上灼烧
铝箔熔化但不滴落下来
铝箔表面有致密Al2O3薄膜,且Al2O3熔点高于Al
C
向新收集的酸雨中滴加硝酸钡溶液
产生白色沉淀
酸雨中一定含有SO42-
D
取久置的Na2O2粉末,向其中滴加过量的盐酸
产生无色气体
Na2O2没有变质
答案 B
2.下列有关实验装置进行的相应实验,能达到实验目的的是( )
A.用图1所示装置制取并收集干燥纯净的NH3
B.用图2所示装置可除去NO2中的NO
C.用图3所示装置可分离CH3COOC2H5和饱和碳酸钠溶液
D.用图4所示装置制备Fe(OH)2并能较长时间观察其颜色
答案 C
3.下列实验中,所采取的分离方法不正确的是( )
选项
目的
分离方法
A
除去铜器表面的铜绿[Cu2(OH)2CO3]
用盐酸浸泡,再用清水冲洗
B
除去乙醇中的少量水
加生石灰,再蒸馏
C
除去苯中含有的苯酚杂质
加入溴水,过滤
D
除去NaCl固体中的NH4Cl
加热
答案 C
4.用如图所示装置进行下列实验:将①中溶液滴入②中,预测的现象与实际不相符的是( )
选项
①中物质
②中物质
预测②中的现象
A
浓盐酸
二氧化锰
立即产生黄绿色气体
B
浓硝酸
用砂纸打磨
过的铝条
无明显现象
C
浓氨水
硫酸亚
铁溶液
产生白色沉淀,后迅速变为灰绿色,最终变为红褐色
D
亚硫酸氢
钠溶液
酸性高锰
酸钾溶液
溶液逐渐褪色
答案 A
5.下列有关实验装置的说法中正确的是( )
A.图1装置可制取干燥纯净的NH3
B.图2装置可以完成“喷泉”实验
C.图3装置可测量Cu与浓硝酸反应产生气体的体积
D.图4装置可用于实验室制备Fe(OH)2
答案 B
6.三氯化硼是一种重要的化工原料,主要用作半导体硅的掺杂源或有机合成催化剂,还用于高纯硼或有机硼的制取。已知:BCl3的沸点为12.5 ℃,熔点为-107.3 ℃,易潮解。实验室制备三氯化硼的原理为:B2O3+3C+3Cl2 2BCl3+3CO。
(1)甲组同学拟用下列装置制备干燥纯净的氯气(不用收集):
①装置B的作用是 ,装置C盛放的试剂是 。
②装置A中发生反应的离子方程式为 。
(2)乙组同学选用甲组实验中的A、B、C和下列装置(装置可重复使用)制备BCl3并验证反应中有CO生成。
①乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为A→B→C→ → → → → →F→D→I;其中装置E的作用是 。
②实验开始时,先通入干燥的N2的目的是 。
③能证明反应中有CO生成的现象是 。
④三氯化硼接触潮湿空气时会形成腐蚀性浓厚白雾,其与水反应的化学方程式为 。
答案 (1)①除去Cl2中混有的HCl 浓H2SO4
②ClO3-+5Cl-+6H+ 3Cl2↑+3H2O
(2)①G E H J H 将BCl3冷凝为液体收集
②排尽装置中的空气
③F中黑色固体变成红色,D中澄清石灰水变浑浊
④BCl3+3H2O H3BO3+3HCl
考点二 实验方案的评价
7.观察下列有关实验装置,相关评价错误的是( )
A.图(1)装置用于配制0.10 mol·L-1 NaOH溶液;评价:错误
B.图(2)装置用于测定中和热;评价:错误,装置中缺少了环形玻璃搅拌棒
C.图(3)装置用于比较Na2CO3、NaHCO3的热稳定性:评价:错误,Na2CO3、NaHCO3位置放错了
D.图(4)装置证明铁发生吸氧腐蚀时空气参加反应;评价:正确
答案 C
8.磺酰氯(SO2Cl2)是一种无色发烟液体,极易水解生成两种酸,常用作有机氯化剂。其制备原理为SO2+Cl2 SO2Cl2,所用实验装置如图所示。下列说法不正确的是( )
A.装置Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ中依次盛装浓硫酸、碱石灰、浓硫酸
B.装置Ⅱ中球形冷凝管冷却水从L进入,K流出
C.实验室可用Na2SO3与硝酸反应制取二氧化硫气体
D.磺酰氯水解生成的两种酸是硫酸和盐酸
答案 C
9.下列实验能达到实验目的的是( )
A.用图1所示装置制取并收集干燥纯净的NH3
B.用图2所示装置蒸发FeCl3溶液制备无水FeCl3
C.用图3所示装置制硫酸和氢氧化钠溶液
D.用图4所示装置比较HCl、H2CO3和H2SiO3的酸性强弱
答案 C
10.下列实验能达到预期目的的是( )
实验内容
实验目的
A
室温下,用pH试纸分别测定浓度为0.1 mol/L NaClO溶液和0.1 mol/L CH3COONa溶液的pH
比较HClO和CH3COOH的酸性强弱
B
向含有酚酞的Na2CO3溶液中加入少量BaCl2固体,溶液红色变浅
证明Na2CO3溶液中存在水解平衡
C
向10 mL 0.2 mol/L NaOH溶液中滴入2滴0.1 mol/L MgCl2溶液,产生白色沉淀后,再滴加2滴0.1 mol/L FeCl3溶液,又生成红褐色沉淀
证明在相同温度下Ksp:Mg(OH)2>Fe(OH)3
D
分别测定室温下等物质的量浓度的Na2SO3与Na2CO3溶液的pH,后者较大
证明非金属性:S>C
答案 B
11.硅主要用于制取高纯度的半导体材料及有特殊用途的合金等。实验室用焦炭还原二氧化硅来制取硅并检测其气体产物,其实验装置如下:
已知:PdCl2溶液可用于检验CO,反应的化学方程式为CO+PdCl2+H2OCO2+2HCl+Pd↓(产生黑色金属钯粉末,使溶液变浑浊)。
(1)检查装置气密性的方法是 。
(2)装置B的作用是 。
(3)装置C、D中所盛试剂分别为 、 。若装置C、D中溶液均变浑浊,且经检测气体产物中CO的物质的量是CO2的两倍,则仪器M中反应的化学方程式为 。(假设此时仪器M中的固体产物只有单质硅)
(4)该装置的缺点是 。
(5)资料表明,上述反应在焦炭过量时会生成副产物SiC。取18 g SiO2和8.4 g焦炭充分反应后收集到标准状况下的气体13.44 L,假定气体产物只有CO,固体产物只有Si和SiC,则Si的物质的量为 。
答案 (1)关闭活塞K,在试管D中加水浸没长导管下端,微热仪器M,若试管D中产生气泡,移去热源后在导管中形成一段水柱,则说明装置气密性良好(或其他合理答案)
(2)作安全瓶,防止倒吸
(3)澄清石灰水 PdCl2溶液
3C+2SiO22Si+CO2↑+2CO↑
(4)没有尾气处理装置
(5)0.2 mol
一、选择题(每小题6分,共24分)
1.下列实验方案能达到实验目的的是( )
选项
实验方案
实验目的或结论
A
将硫酸酸化的H2O2溶液滴入Fe(NO3)2溶液中,溶液变黄
证明氧化性:H2O2>Fe3+
B
相同条件下,向两支盛有相同体积、不同浓度H2O2溶液的试管中分别滴入等体积、等浓度的CuSO4溶液和FeCl3溶液
探究CuSO4、FeCl3对H2O2分解速率的影响
C
取a g铝箔与足量氢氧化钠溶液充分反应,逸出的气体通过浓硫酸后,测其体积为V L(已转化为标准状况下)
测定铝箔中Al2O3含量
D
比较不同反应的反应热数据大小
判断反应速率的快慢
答案 C
2.下列实验装置设计正确且能达到目的的是( )
A.实验Ⅰ:可用于吸收氨气,并能防止倒吸
B.实验Ⅱ:静置一段时间,小试管内有晶体析出
C.实验Ⅲ:配制一定物质的量浓度的稀硫酸
D.实验Ⅳ:海水的淡化
答案 B
3.用如图所示装置进行下列实验:将①中溶液滴入②中,预测的现象与实际相符的是( )
选项
①中物质
②中物质
预测②中的现象
A
浓盐酸
MnO2
产生黄绿色气体
B
浓硝酸
用砂纸打磨过的铝条
产生红棕色气体
C
酸化的FeCl2溶液
H2O2溶液
溶液变成棕黄色,有气泡产生
D
Fe2(SO4)3溶液
铜粉
溶液变蓝色,有黑色固体产生
答案 C
4.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( )
选项
实验
现象
结论
A
木炭粉中加入浓硝酸并加热,导出的气体通入少量澄清石灰水中
有红棕色气体产生,石灰水变浑浊
有NO2和CO2产生
B
向FeCl3和BaCl2的混合溶液中通入足量SO2
溶液变为浅绿色且有白色沉淀生成
Fe3+被还原为Fe2+,沉淀为BaSO3
C
钠块放在石棉网上加热
钠块熔化,最终得到淡黄色固体
熔点:Na2O2大于Na
D
蔗糖中滴入浓硫酸并不断搅拌
产生黑色蓬松多孔固体
浓硫酸具有吸水性和强氧化性
答案 C
二、非选择题(共41分)
5.(15分)亚硝酸钙[Ca(NO2)2]是水泥混凝土外加剂的主要原料,某学习小组设计实验制备亚硝酸钙,实验装置如图所示(夹持装置略去):
已知:2NO+CaO2 Ca(NO2)2;2NO2+CaO2 Ca(NO3)2。
请回答下列问题:
(1)将分液漏斗中的稀硝酸滴入三颈烧瓶中的操作为 。
(2)向三颈烧瓶中加入稀硝酸之前,应向装置中通入一段时间的N2,原因为 。
(3)装置C中的仪器名称为 。装置B所加试剂为 。
(4)装置E中,酸性K2Cr2O7溶液可将剩余的NO氧化为NO3-,溶液由橙色变为绿色(Cr3+),则发生反应的离子方程式为 。
(5)已知Ca(NO2)2溶液遇酸会产生NO气体。设计实验证明装置D中有亚硝酸钙生成: 。
(6)工业上可用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应,既能净化空气,又能获得应用广泛的Ca(NO2)2,反应原理为Ca(OH)2+NO+NO2 Ca(NO2)2+H2O。
①若n(NO)∶n(NO2)>1∶1,则会导致 。
②若n(NO)∶n(NO2)<1∶1,则会导致 。
答案 (1)打开分液漏斗的玻璃塞(或将玻璃塞的凹槽与分液漏斗口的小孔对齐),打开分液漏斗的活塞,控制稀硝酸以一定速度滴入三颈烧瓶(其他合理答案也可)
(2)排出装置中的空气,防止空气中的氧气将NO氧化为NO2
(3)(球形)干燥管 蒸馏水
(4)Cr2O72-+2NO+6H+ 2Cr3++2NO3-+3H2O
(5)取少量装置D中反应后的固体于洁净的试管中,滴加适量稀硫酸,试管口有红棕色气体产生,则装置D中有亚硝酸钙生成
(6)①排放NO气体,污染空气
②产品中混有Ca(NO3)2杂质
6.(11分)NaCl和NaClO在酸性条件下可发生反应:ClO-+Cl-+2H+ Cl2↑+H2O,某学习小组拟研究消毒液(主要成分为NaCl和NaClO)的变质情况。
(1)此消毒液中的NaClO可吸收空气中的CO2生成NaHCO3和HClO而变质。写出此反应的化学方程式: 。
(2)取适量消毒液放在试管中,加入足量一定浓度的硫酸,有气体放出。通过以下装置检验气体的成分可以判断消毒液的变质情况。
限选试剂:98%浓硫酸、1%品红溶液、1.0 mol·L-1KI-淀粉溶液、1.0 mol·L-1NaOH溶液、澄清石灰水、饱和NaCl溶液。
请你完成下列探究实验方案。
所加试剂
预期现象和结论
试管A中加足量① ;试管B中加1%品红溶液;试管C中加②
若A中溶液变蓝色,B中溶液不褪色,C中溶液变浑浊,则消毒液部分变质;③ 则消毒液未变质;④ ,则消毒液完全变质
(3)用滴定法测定消毒液中NaClO的浓度。实验步骤如下:
①量取25.00 mL消毒液放入锥形瓶中,加入过量的a mol·L-1Na2SO3溶液b mL。
②滴定分析。将c mol·L-1的酸性KMnO4溶液装入 (填“酸式”或“碱式”)滴定管中进行滴定;KMnO4和剩余的Na2SO3发生反应。当溶液由无色变成浅红色,且保持半分钟内不褪色时,停止滴定,记录数据。重复滴定实验2次,平均消耗酸性KMnO4溶液V mL;滴定过程中涉及的反应有:NaClO+Na2SO3NaCl+Na2SO4;2KMnO4+5Na2SO3+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+5Na2SO4+3H2O。
③计算消毒液中NaClO的浓度为 mol·L-1。(用含a、b、c、V的代数式表示)
答案 (1)NaClO+CO2+H2ONaHCO3+HClO
(2)①1.0 mol·L-1KI-淀粉溶液 ②澄清石灰水 ③若A中溶液变蓝色,B中溶液不褪色,C中溶液不变浑浊 ④若A中溶液不变色,B中溶液不褪色,C中溶液变浑浊
(3)酸式 ab-2.5Vc25
7.(15分)某化学兴趣小组欲在实验室模拟工业制硝酸的过程。设计了如下装置(夹持装置略去):
回答下列问题:
(1)装置B中固体氢氧化钠的作用是 。
(2)请在装置图方框处画出必要仪器,并指出所加试剂。
(3)①装置D中发生反应的化学方程式为 ;开始反应一段时间后,撤离热源反应也可以持续进行,原因为 。
②某同学认为在装置F中可能出现白烟,应在装置D和装置F之间增加下列装置中的 (填序号),从而避免产生此现象,提高硝酸的产率。
利用改进后的装置进行实验,装置F中发生反应的化学方程式为 。
(4)取反应后装置G中得到的溶液20.00 mL,加2~3滴酚酞溶液,用0.002 mol/L的NaOH标准溶液滴定,用去10.00 mL时,达到滴定终点,则装置G中得到的溶液pH= 。
答案 (1)氢氧化钠固体溶于水放热,使氨气溶解度减小,且电离出OH-,使NH4++OH- NH3·H2O NH3+H2O正向移动,使氨气逸出(答案合理即可)
(2)
(3)①4NH3+5O2 4NO+6H2O 此反应为放热反应,反应放出的热量可维持反应继续进行 ②a 2NO+O2 2NO2 (4)3
方法 综合实验设计题的解题思路
1.亚氯酸钠(NaClO2)是重要漂白剂,探究小组开展如下实验,回答下列问题:
实验Ⅰ:用如图装置制取NaClO2晶体。
已知:NaClO2饱和溶液在低于38 ℃时析出NaClO2·3H2O,高于38 ℃时析出NaClO2,高于60 ℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。
(1)用50%双氧水配制30% H2O2溶液,需要的玻璃仪器除玻璃棒、胶头滴管、烧杯外,还需要 (填仪器名称)。
(2)装置C的作用是 。
(3)已知装置B中的产物有ClO2气体,则装置B中反应的化学方程式为 ;
装置D中反应生成NaClO2的化学方程式为 ,反应后的溶液中除ClO2-、ClO3-、Cl-、ClO-、OH-外, 还可能含有的一种阴离子是 ,检验该离子的方法是 。
(4)请补充完整从装置D反应后的溶液中获得NaClO2晶体的操作步骤。
①减压,55 ℃蒸发结晶;
② ;
③ ;
④ 得到成品。
(5)如果撤去D中的冷水浴,可能导致产品中混有的杂质是 。
实验Ⅱ:样品杂质分析与纯度测定。
(6)测定样品中NaClO2的纯度,测定时进行如下实验:准确称取一定质量的样品,加入适量蒸馏水和过量的KI晶体,在酸性条件下发生反应:ClO2-+4I-+4H+ 2H2O+2I2+Cl-,将所得混合液稀释成100 mL待测溶液,取25.00 mL待测溶液,加入淀粉溶液作指示剂,用c mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点,测得消耗标准溶液体积的平均值为V mL。(已知:I2+2S2O32- 2I-+S4O62-)
①确认滴定终点的现象是 。
②计算所称取的样品中NaClO2的物质的量为 。(用含c、V的代数式表示)
答案 (1)量筒
(2)防止D中溶液倒吸到B中(或安全瓶)
(3)2NaClO3+Na2SO3+H2SO4 2ClO2↑+2Na2SO4+H2O 2ClO2+2NaOH+H2O2 2NaClO2+O2+2H2O SO42- 取少量反应后的溶液,先加足量盐酸,再加氯化钡溶液,若产生白色沉淀,说明含有SO42-
(4)②趁热过滤 ③38 ℃~60 ℃热水洗涤
④低于60 ℃干燥
(5)NaClO3和NaCl
(6)①溶液蓝色恰好褪去且半分钟内不复原 ②cV×10-3mol
2.亚硝酸钠(NaNO2)是一种常见的食品添加剂,但使用时必须严格控制其用量。某兴趣小组用下图所示装置制备NaNO2并对其性质做如下探究(A中加热装置已略去)。
【背景素材】
①2NO+Na2O22NaNO2;
②NO能被酸性KMnO4氧化成NO3-,MnO4-被还原为Mn2+。
③在酸性条件下NaNO2能把I-氧化为I2;S2O32-能把I2还原为I-。
【制备NaNO2】
(1)装置A三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为 。
(2)装置B的目的是 。
(3)为保证制得的亚硝酸钠的纯度,C装置中盛放的试剂可能是 (填序号)。
A.P2O5 B.碱石灰
C.无水CaCl2 D.生石灰
(4)E装置中发生反应的离子方程式是 。
【测定NaNO2纯度】
(5)本小题可供选择的试剂有:
A.稀硫酸 B.c1 mol·L-1KI溶液
C.淀粉溶液 D.c2 mol·L-1Na2S2O3溶液
E.c3 mol·L-1酸性KMnO4溶液
①利用NaNO2的还原性来测定其纯度,可选择的试剂是 (填序号)。
②利用NaNO2的氧化性来测定其纯度的步骤是:准确称取质量为m g的NaNO2样品放入锥形瓶中,加适量水溶解, (请补充完整实验步骤)。
答案 (1)C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O
(2)将NO2转化为NO
(3)BD
(4)3MnO4-+4H++5NO3Mn2++5NO3-+2H2O
(5)①E ②加入过量的c1 mol·L-1KI溶液、淀粉溶液,然后滴加稀硫酸,充分反应后,用c2 mol·L-1Na2S2O3溶液滴定至溶液由蓝色恰好变为无色,且半分钟内不变色,读数,重复以上操作2~3次
3.(2017河南中原名校联盟三联,18)某兴趣小组用如下装置制取SO2并验证其性质。请回答下列问题:
(1)检查装置①气密性的操作是 。实验室需用80 mL 12 mol·L-1的硫酸溶液制取SO2,若用100 mL的容量瓶配制时应量取98%的硫酸溶液(ρ=1.84 g·cm-3)的体积为 。若改用Cu与浓硫酸反应制取SO2,气体发生装置还需要的玻璃仪器有 。
(2)能证明SO2的水溶液显酸性的实验现象为 ;能表明I-的还原性弱于SO2的现象是 。
(3)若在上述装置中通入过量的SO2,为了验证④中SO2与Fe3+发生了氧化还原反应,取反应后④中的溶液分成三份,分别做如下实验:
a.往第一份试液中加入KMnO4溶液,紫红色褪去。
b.往第二份试液中加入KSCN溶液,不变红,再加入新制的氯水,溶液变红。
c.往第三份试液中加入BaCl2溶液,产生白色沉淀。
上述方案不合理的是 ,原因是 。
(4)若将SO2和Cl2组成的混合气体a mol通入200 mL 0.2 mol·L-1Fe2(SO4)3溶液中,充分反应后,溶液的棕黄色变浅。向反应后的溶液中加入足量的BaCl2溶液,将所得沉淀过滤、洗涤、干燥后称重,其质量为46.6 g。则混合气体中SO2物质的量为 。
答案 (1)用止水夹夹住①②之间的橡皮管,向分液漏斗中加水,然后打开活塞,水滴下一定量后就不再滴下,就表明气密性良好(也可用加热法等,只要答案合理即可) 65.2 mL 酒精灯
(2)②中紫色石蕊试液变红 ⑤中蓝色溶液褪色
(3)ac ④的溶液中含有过量的SO2,SO2也能使KMnO4溶液褪色;Fe2(SO4)3溶液中的SO42-也可以与BaCl2溶液产生白色沉淀
(4)0.08 mol
4.工业上可用下列装置测定黄铁矿(主要成分为FeS2)中硫的质量分数(忽略SO2、H2SO3与氧气的反应)。
实验的正确操作步骤如下:
A.连接好装置,并检查装置的气密性
B.称取研细的黄铁矿样品
C.将2.0 g样品小心地放入硬质玻璃管中
D.以1 L/min的速率鼓入空气
E.将硬质玻璃管中的黄铁矿样品加热到800 ℃~850 ℃
F.用300 mL的饱和碘水吸收SO2,发生的反应是:I2+SO2+2H2O 2HI+H2SO4
G.吸收液用CCl4萃取
H.取20.00 mL萃取后的吸收液,用0.200 0 mol·L-1的NaOH标准溶液滴定
试回答:
(1)写出装置③中发生反应的化学方程式: 。
(2)步骤G中所用主要仪器是 ,应取 (填“上”或“下”)层溶液进行后续实验。
(3)装置①的作用是 。
(4)步骤H中滴定时应选用 作指示剂,可以根据 的现象来判断滴定已经达到终点。
(5)假定黄铁矿中的硫在步骤E中已全部转化为SO2,并且被饱和碘水完全吸收。滴定得到的数据如下表所示:
滴定次数
待测液体的体积/mL
标准碱溶液的体积/mL
滴定前
滴定后
第一次
20.00 mL
0.00
20.98
第二次
20.00 mL
0.22
20.20
第三次
20.00 mL
0.36
20.38
则硫铁矿样品中硫元素的质量分数为 (保留小数点后1位)。
(6)也有人提出用“沉淀质量法”测定黄铁矿中硫的质量分数,若用这种方法测定,最好是在装置⑤所得吸收液中加入下列哪种试剂 。
A.硝酸银溶液 B.氯化钡溶液
C.澄清石灰水 D.酸性高锰酸钾溶液
答案 (1)4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2
(2)分液漏斗 上
(3)除去空气中的还原性气体,提高实验的准确率
(4)酚酞 滴入最后一滴NaOH溶液后,溶液变为浅红色,且半分钟内不褪色(或其他合理答案)
(5)24.0%
(6)B
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