鞏固練習(xí) 制備實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)基礎(chǔ)

1、【鞏固練習(xí)】1.實(shí)驗(yàn)室制備少量硫酸亞鐵晶體的實(shí)驗(yàn)步驟如下：取過(guò)量潔凈的鐵屑，加入20%30%的稀硫酸溶液，在5080水浴中加熱至不再產(chǎn)生氣泡。將溶液趁熱過(guò)濾，濾液移至試管中，用橡膠塞塞緊試管口靜置、冷卻一段時(shí)間后收集產(chǎn)品（1）寫出該實(shí)驗(yàn)制備硫酸亞鐵的化學(xué)方程式：_。（2）硫酸溶液過(guò)稀會(huì)導(dǎo)致_。（3）采用水浴加熱的原因是_。（4）反應(yīng)時(shí)鐵屑過(guò)量的目的是（用離子方程式表示）_。（5）溶液趁熱過(guò)濾的原因是_。 塞緊試管口的目的是_。（6）靜置冷卻一段時(shí)間后，在試管中觀察到的現(xiàn)象是_。2.工業(yè)上以氨氣為原料制備硝酸的過(guò)程如下：O2NH3NO吸收塔HNO3O2O2H2O某課外小組模擬上述部分過(guò)程設(shè)計(jì)了如

2、下實(shí)驗(yàn)裝置制備硝酸（所有橡膠制品均已被保護(hù)）。Na2CO3溶液冷水a(chǎn)氣體（1）工業(yè)上用氨氣制取NO的化學(xué)方程式是 。（2）連接好該裝置后，首先進(jìn)行的操作是 。（3）通入a氣體的目的是 。（4）盛有Na2CO3溶液的燒杯為尾氣處理裝置，該裝置中反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式是 2NO2 + Na2CO3 = NaNO2 + + （5）已知：溫度低于21.15時(shí)，NO2幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)镹2O4。工業(yè)上可用N2O4與水反應(yīng)來(lái)提高硝酸產(chǎn)率。N2O4與a氣體在冷水中生成硝酸的化學(xué)方程式是 。（6）一定條件下，某密閉容器中N2O4和NO2的混合氣體達(dá)到平衡時(shí)，c(NO2)=0.50mol/L、c(N2O4)=0.12

3、5 mol/L。則2NO2(g) N2O4(g)的平衡常數(shù)K= 。若NO2起始濃度為2 mol/L ，相同條件下，NO2的最大轉(zhuǎn)化率為 。3實(shí)驗(yàn)室用濃鹽酸和MnO2共熱制Cl2，并用Cl2和Ca(OH)2反應(yīng)制少量漂白粉，現(xiàn)已知反應(yīng)：2Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O 溫度稍高即發(fā)生副反應(yīng)：6Cl2+6Ca(OH)2=Ca(ClO3)2 +5CaCl2+6H2O現(xiàn)有三個(gè)同學(xué)分別設(shè)計(jì)的三套實(shí)驗(yàn)裝置，如圖所示：（1）請(qǐng)從a不容易控制反應(yīng)速率；b容易控制反應(yīng)速率；c有副反應(yīng)發(fā)生；d可防止副反應(yīng)發(fā)生；e污染環(huán)境；f可防止污染環(huán)境等幾個(gè)方面對(duì)上述甲、乙、丙三套裝置的優(yōu)缺點(diǎn)

4、做出評(píng)析，并選擇符合題目要求的選項(xiàng)填在空格內(nèi)。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)甲裝置乙裝置丙裝置（2）上述裝置中，甲由A、B兩部分組成，乙由C、D、E三部分組成，丙由F、G兩部分組成。請(qǐng)從上述裝置中選取合理的組成部分，組裝成一套較完善的實(shí)驗(yàn)裝置，裝置的各部分的連接順序（按氣流從左到右的方向）是 。（3）實(shí)驗(yàn)中若用12mol·L1的濃鹽酸100mL與足量的MnO2反應(yīng)，最終生成Ca(ClO)2的物質(zhì)的量總是 0.15mol（填“大于”、“小于”或“等于”），其原因是（假定各步反應(yīng)均無(wú)產(chǎn)物損耗，且無(wú)副反應(yīng)發(fā)生） 。4氫化鈣（CaH2）固體是登山運(yùn)動(dòng)員常用的能源提供劑。氫化鈣要密封保存，一旦接觸到水就發(fā)生反應(yīng)生成

5、氫氧化鈣和氫氣。氫化鈣通常用氫氣與金屬鈣加熱制取，下圖是模擬制取裝置。（1）與氫氣相比，氫化鈣作為能源提供劑的優(yōu)點(diǎn)是 。（2）裝置B的作用是 ；裝置D的作用是 ；反應(yīng)開(kāi)始前，先通入一段時(shí)間氫氣的目的是 。（3）為了確認(rèn)進(jìn)入裝置C的氫氣已經(jīng)干燥，應(yīng)在B、C之間再連接一裝置，該裝置中加入的試劑是 。（4）利用上圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，步驟如下：檢查裝置氣密性后裝入藥品；打開(kāi)分液漏斗活塞，（請(qǐng)按正確的操作順序填入序號(hào)）。加熱反應(yīng)一段時(shí)間 收集氣體并檢驗(yàn)其純度 關(guān)閉分液漏斗活塞 停止加熱，充分冷卻（5）上述實(shí)驗(yàn)中假設(shè)鈣充分反應(yīng)，為測(cè)定所得氫化鈣的純度，可稱取44 mg 氫化鈣樣品與足量水反應(yīng)，反應(yīng)完全后充分冷

6、卻，最終生成氣體體積約44.8mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）,試通過(guò)計(jì)算求樣品中氫化鈣的純度 。若鈣沒(méi)有充分反應(yīng)，對(duì)氫化鈣純度的測(cè)定 （填“有”或“無(wú)”）影響。5氫化鈣固體是登山運(yùn)動(dòng)員常用的能源提供劑。某興趣小組擬選用如下裝置制備氫化鈣。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)請(qǐng)選擇必要的裝置，按氣流方向連接順序?yàn)開(kāi)(填儀器接口的字母編號(hào))。(2)根據(jù)完整的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟如下：檢查裝置氣密性后，裝入藥品；打開(kāi)分液漏斗活塞；_(請(qǐng)按正確的順序填入下列步驟的標(biāo)號(hào))。A加熱反應(yīng)一段時(shí)間B收集氣體并檢驗(yàn)其純度C關(guān)閉分液漏斗活塞D停止加熱，充分冷卻(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，某同學(xué)取少量產(chǎn)物，小心加入水中，觀察到有氣泡冒出，溶液中加

7、入酚酞后顯紅色。該同學(xué)據(jù)此判斷，上述實(shí)驗(yàn)確有CaH2生成。寫出CaH2與水反應(yīng)的化學(xué)方程式_；該同學(xué)的判斷不準(zhǔn)確，原因是_。(4)請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，用化學(xué)方法區(qū)分鈣與氫化鈣，寫出實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)要步驟及觀察到的現(xiàn)象_。(5)登山運(yùn)動(dòng)員常用氫化鈣作為能源提供劑，與氫氣相比，其優(yōu)點(diǎn)是_。6某課外小組同學(xué)用下圖所示裝置在實(shí)驗(yàn)室制備氯氣并探究其相關(guān)性質(zhì)（夾持設(shè)備已略）。（1）制備氯氣選用的藥品為：漂粉精固體和濃鹽酸，相關(guān)的離子反應(yīng)方程式為：_；（2）裝置B的作用之一是安全瓶，監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)C中是否發(fā)生堵塞，請(qǐng)寫出發(fā)生堵塞時(shí)B中的現(xiàn)象_；（3）裝置C的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證氯氣是否具有漂白性，為此C中、依次放入_；(選填

8、字母)a干燥的有色布條堿石灰濕潤(rùn)的有色布條b干燥的有色布條硅 膠濕潤(rùn)的有色布條c濕潤(rùn)的有色布條濃硫酸干燥的有色布條d濕潤(rùn)的有色布條無(wú)水氯化鈣干燥的有色布條（4）設(shè)計(jì)裝置D、E的目的是比較氯、溴、碘的非金屬性。當(dāng)向D中緩緩?fù)ㄈ胍欢柯葰鈺r(shí)，可以看到無(wú)色溶液逐漸變?yōu)開(kāi)色，說(shuō)明氯的非金屬性大于溴；之后打開(kāi)活塞，將裝置D中少量溶液加入裝置E中，振蕩；觀察到的現(xiàn)象是_，則說(shuō)明溴的非金屬性大于碘；（5）有同學(xué)提出該實(shí)驗(yàn)方案仍有不足，請(qǐng)說(shuō)明其中兩點(diǎn)不足及原因是：【答案與解析】1（1）Fe+H2SO4（?。〧eSO4+H2 （2）反應(yīng)速率慢 不利于晶體析出（3）（4）Fe3+2Fe3Fe2+（5）減少FeSO

9、4的損失 防止空氣進(jìn)入試管將Fe2+氧化為Fe3+（6）有淺綠色晶體析出【解析】鐵和稀硫酸反應(yīng)的方程式為：Fe+H2SO4(稀)FeSO4+H2。（2）硫酸如果濃度過(guò)稀，則反應(yīng)時(shí)速率過(guò)慢；另外由于溶液中含有較多的水，也不利于硫酸亞鐵晶體的析出。（3）水浴加熱受熱均勻，溫度容易控制。（4）鐵屑過(guò)量的目的是防止Fe2被氧化成Fe3，即使被氧化Fe可以使Fe3還原：Fe+2Fe3=3Fe2。(5)溶液趁熱過(guò)濾的目的是減少FeSO4的損失；塞緊試管口的目的是防止空氣中的氧氣將FeSO4氧化。（6）硫酸亞鐵熱溶液在冷卻過(guò)程中，溶解度降低，在靜止冷卻一段時(shí)間后會(huì)有淺綠色硫酸亞鐵晶體析出。2.（1）4 NH

10、3 +5 O24NO + 6H2O（2）檢驗(yàn)裝置的氣密性（3）提高NO2的轉(zhuǎn)化率 （或 2 NO + O2 = 2 NO2）（4）NaNO3 CO2（5）2N2O4 + O2 + 2H2O = 4HNO3（6）1/2 50%3（1）優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)甲裝置da、e乙裝置fa、c丙裝置bc、e（2）綜合上述三套裝置的優(yōu)缺點(diǎn)，完善的組合是F、B、E。（3）小于 隨著反應(yīng)的進(jìn)行，鹽酸的濃度會(huì)越來(lái)越小，而稀鹽酸是不與MnO2反應(yīng)的，所以最終生成Ca(ClO)2的物質(zhì)的量總是小于0.15mol。 【解析】這是一道物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)題。（1）仔細(xì)分析，可以發(fā)現(xiàn)甲裝置中使用了冷卻裝置，可防止副反應(yīng)發(fā)生，但沒(méi)有使用分

11、液漏斗滴加濃鹽酸來(lái)控制反應(yīng)速率，且反應(yīng)裝置中無(wú)尾氣吸收裝置，未反應(yīng)完的氯氣排入大氣中會(huì)造成環(huán)境污染；故其優(yōu)點(diǎn)為：d，缺點(diǎn)為：a、e。乙裝置中，用氫氧化鈉溶液吸收多余的氯氣，可以防止污染環(huán)境，但也沒(méi)有使用分液漏斗滴加濃鹽酸來(lái)控制反應(yīng)速率，且反應(yīng)裝置中沒(méi)有使用冷卻裝置，容量發(fā)生副反應(yīng)，產(chǎn)生副產(chǎn)物；裝置乙的優(yōu)點(diǎn)：f，缺點(diǎn)：a、c。裝置丙中使用分液漏斗可以控制反應(yīng)速率，但無(wú)冷卻和尾氣吸收裝置，其優(yōu)點(diǎn)為b，缺點(diǎn)為：c、e。（2）綜合上述三套裝置的優(yōu)缺點(diǎn)，完善的組合是F、B、E。（3）考慮到隨著反應(yīng)的進(jìn)行，鹽酸的濃度會(huì)越來(lái)越小，而稀鹽酸是不與MnO2反應(yīng)的，所以最終生成Ca(ClO)2的物質(zhì)的量總是小于0

12、.15mol。 本題考查了學(xué)生對(duì)物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)能力，要做好這類題，要求我們?cè)谄綍r(shí)的學(xué)習(xí)中要做到“知其然，還必須知其所以然”。4（1）氫化鈣是固體，攜帶方便（2）除去氫氣中的水蒸氣防止空氣中進(jìn)入C裝置排除裝置中的空氣 （3）無(wú)水硫酸銅（4）（5）95.5 有5(1)ie，fd，cj，k(或k，j)a(2)BADC(3)CaH22H2O=Ca(OH)22H2金屬鈣與水反應(yīng)也有類似現(xiàn)象(4)取適量氫化鈣，在加熱條件下與干燥氧氣反應(yīng)，將反應(yīng)氣相關(guān)產(chǎn)物通過(guò)裝有無(wú)水硫酸銅的干燥管，觀察到固體由白色變?yōu)樗{(lán)色；取鈣做類似實(shí)驗(yàn)，觀察不到固體由白色變?yōu)樗{(lán)色(5)氫化鈣是固體，便于攜帶【解析】從題給裝置圖分

13、析制備氫化鈣的原料是氫氣和金屬鈣，制備出的氫氣需要先凈化HCl氣體用NaOH溶液吸收，再干燥選擇濃硫酸，盛有CaCl2的干燥管連接在裝有鈣的大試管上，防止外界的水蒸氣干擾實(shí)驗(yàn)。(1)按氣流方向連接順序?yàn)閕e，fd，cj，ka。(2)氫氣易燃燒，反應(yīng)開(kāi)始后應(yīng)先檢驗(yàn)其純度，再加熱鈣進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束時(shí)應(yīng)先停止加熱，此時(shí)要保證繼續(xù)通氫氣，防止倒吸入空氣，影響氫化鈣的純度，充分冷卻后再關(guān)閉活塞停止通氫氣，所以順序?yàn)锽ADC。(3)氫化鈣中氫元素為1價(jià)，發(fā)生氧化還原反應(yīng)：CaH22H2O=Ca(OH)22H2?；顫娊饘貱a與水反應(yīng)也生成氫氣和氫氧化鈣，產(chǎn)生類似現(xiàn)象。(4)兩者的不同之處在于氫化鈣中含有氫元素，區(qū)分它們需在干燥環(huán)境中，取適量氫化鈣與氧氣在加熱條件下反應(yīng)，將生成的氣體通入盛有無(wú)水硫酸銅的干燥管中