高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)規(guī)范練30物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)含解析新人教版

一輪復(fù)習(xí)精品資料(高中)PAGE1-物質(zhì)的制備、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)(時(shí)間:45分鐘滿(mǎn)分:100分)非選擇題(共6小題,共100分)1.(16分)二氧化氯是一種黃綠色有刺激性氣味的氣體,其熔點(diǎn)為-59℃,沸點(diǎn)為11.0℃,易溶于水。工業(yè)上用稍潮濕的KClO3和草酸(H2C2O4)在60℃時(shí)反應(yīng)制得。某學(xué)生用下圖所示的裝置模擬工業(yè)制取及收集ClO2,其中A為ClO2的發(fā)生裝置,B為ClO2的凝集裝置,C為尾氣吸收裝置。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)A中反應(yīng)產(chǎn)物有K2CO3、ClO2和CO2等,請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。A部分還應(yīng)添加溫水浴裝置,控制溫度在60℃,B部分還應(yīng)補(bǔ)充裝置:

。(2)C中的試劑為NaOH溶液,反應(yīng)時(shí)生成氯酸鈉和亞氯酸鈉(NaClO2),該反應(yīng)的離子方程式為

。

若實(shí)驗(yàn)時(shí)需要450mL4mol·L-1的NaOH溶液,則在精確配制時(shí),需要稱(chēng)取NaOH的質(zhì)量是g,所使用的儀器除托盤(pán)天平、量筒、膠頭滴管、玻璃棒外,還必須有

。

〖答案〗:(1)2KClO3+H2C2O4K2CO3+2ClO2↑+CO2↑+H2O盛有冰水混合物的水槽(或冰水浴裝置)(2)2ClO2+2OH-ClO3-+ClO2-〖解析〗:(1)A中反應(yīng)產(chǎn)物有K2CO3、ClO2、CO2,由反應(yīng)物與生成物可知反應(yīng)為2KClO3+H2C2O4K2CO3+2ClO2↑+CO2↑+H2O,因?yàn)锽為ClO2的凝集裝置,二氧化氯是一種黃綠色有刺激性氣味的氣體,其熔點(diǎn)為-59℃,沸點(diǎn)為11.0℃,所以B部分還應(yīng)補(bǔ)充裝置為冰水浴冷凝裝置或盛有冰水的水槽。(2)C為尾氣吸收裝置,可選擇NaOH溶液來(lái)吸收尾氣,發(fā)生的氧化還原反應(yīng)為2ClO2+2NaOHNaClO2+NaClO3+H2O,離子反應(yīng)為2ClO2+2OH-ClO2-+ClO3-+H2O,配制450mL4mol·L-1的NaOH溶液,應(yīng)該選用500mL容量瓶,根據(jù)提供的儀器可知,還需要燒杯,需要NaOH的質(zhì)量為0.5L×4mol·L-1×40g·mol2.(16分)硫酸亞鐵銨〖(NH4)2SO4·FeSO4〗是分析化學(xué)中的重要試劑,某學(xué)習(xí)小組探究其分解產(chǎn)物。(1)甲組同學(xué)按照?qǐng)D(Ⅰ)所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),關(guān)閉止水夾,加熱A中的硫酸亞鐵銨固體至分解完全,檢驗(yàn)其分解產(chǎn)物。(Ⅰ)(Ⅱ)①裝置B儀器名稱(chēng)是,所盛試劑是。

②裝置C中可觀(guān)察到的現(xiàn)象是,由此可知硫酸亞鐵銨分解的產(chǎn)物中有。

(2)乙組同學(xué)選用甲組實(shí)驗(yàn)中的裝置A和圖(Ⅱ)所示的裝置,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證硫酸亞鐵銨分解的產(chǎn)物中還有SO2和SO3。①乙組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)裝置中,依次連接的合理順序(用裝置字母表示)為A、。取適量固體于A中,通入N2一段時(shí)間后,關(guān)閉止水夾,再點(diǎn)燃酒精燈,通入N2的目的是。②裝置H中有白色沉淀,則證明分解產(chǎn)物中有;能證明分解產(chǎn)物中有SO2的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是

。

(3)丙組同學(xué)將一定量的硫酸亞鐵銨在500℃時(shí)隔絕空氣加熱一段時(shí)間后,檢驗(yàn)其固體產(chǎn)物,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明:①此固體產(chǎn)物不含二價(jià)鐵:

。

②此固體產(chǎn)物只含F(xiàn)e2O3:

。

〖答案〗:(1)①球形干燥管堿石灰(其他合理〖答案〗均可)②溶液由無(wú)色變?yōu)榧t色NH3(2)①D、H、E、G、F趕走裝置中的空氣,防止對(duì)SO2驗(yàn)證產(chǎn)生干擾②SO3E中無(wú)明顯現(xiàn)象,G中出現(xiàn)白色沉淀(3)①取固體樣品少許,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,不產(chǎn)生藍(lán)色沉淀〗②精確稱(chēng)量充分加熱前后固體的質(zhì)量,經(jīng)過(guò)計(jì)算即可判定殘留固體的成分是否全部為Fe2O3〖解析〗:(1)①裝置B儀器的名稱(chēng)為球形干燥管,所盛試劑為堿石灰,用于吸收硫酸亞鐵銨分解生成的酸性氣體和H2O(g)。②裝置C中盛有酚酞溶液,用于定性檢驗(yàn)堿性氣體(NH3),酚酞溶液由無(wú)色變成紅色。(2)①裝置A用于分解硫酸亞鐵銨固體,分析裝置D~H發(fā)現(xiàn),D裝置進(jìn)氣管與出氣管等長(zhǎng),顯然為安全瓶,緊接在A裝置后面,防止液體倒吸;裝置H用于檢驗(yàn)SO3,溶液中產(chǎn)生白色沉淀(BaSO4);裝置E用于檢驗(yàn)SO3是否被裝置H完全吸收;裝置G用于檢驗(yàn)SO2,溶液中產(chǎn)生白色沉淀(BaSO4);裝置F用于吸收SO2尾氣,防止污染環(huán)境,故儀器的連接順序?yàn)锳、D、H、E、G、F。②裝置H中盛有足量HCl和BaCl2混合溶液,產(chǎn)生白色沉淀(BaSO4),證明分解產(chǎn)物中有SO3;E中無(wú)明顯現(xiàn)象,且G中產(chǎn)生白色沉淀(BaSO4),證明分解產(chǎn)物中有SO2。(3)①要證明固體產(chǎn)物中不含F(xiàn)e2+,可取少量固體樣品,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,不產(chǎn)生藍(lán)色沉淀,都可說(shuō)明固體產(chǎn)物中不含有Fe2+。②可采用定量分析的方法證明固體產(chǎn)物只含F(xiàn)e2O3,精確稱(chēng)取一定質(zhì)量的樣品,充分加熱分解后,再稱(chēng)量剩余固體的質(zhì)量,經(jīng)過(guò)計(jì)算可判斷殘留固體的成分是否全部為Fe2O3。3.(16分)某化學(xué)興趣小組的同學(xué)利用下圖所示實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行某些氣體的制備、性質(zhì)等實(shí)驗(yàn)(圖中夾持裝置有省略)。請(qǐng)按有關(guān)要求填空。(1)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)裝置,為制備干燥NH3可選用的發(fā)生、凈化裝置為接,其中發(fā)生裝置中可以選用藥品為(填序號(hào))。

a.堿石灰和濃氨水 b.無(wú)水CaCl2和濃氨水c.堿石灰和氯化銨 d.生石灰和氯化銨(2)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)裝置,為制備純凈、干燥的Cl2可選用的發(fā)生、凈化裝置為接E、E(用兩個(gè)相同的裝置),而第一個(gè)E裝置內(nèi)的藥品是。

(3)利用裝置F可探究Cl2與NH3的反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)時(shí)打開(kāi)開(kāi)關(guān)1、3,關(guān)閉2,先向燒瓶中通入,然后關(guān)閉1、3,打開(kāi)2,向燒瓶中慢慢通入一定量的另一種氣體。一段時(shí)間后燒瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)的現(xiàn)象為。其中裝置F燒杯中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案(答出操作過(guò)程、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象)鑒定生成固體中的陽(yáng)離子

。

已知Cl2與NH3可發(fā)生反應(yīng):3Cl2+2NH3N2+6HCl。(4)若制取的Cl2與CH4在裝置F(光照)中發(fā)生反應(yīng),其有機(jī)產(chǎn)物有(填化學(xué)式)。

〖答案〗:(1)CDa(2)A飽和食鹽水(3)氯氣氣體的黃綠色逐漸變淺甚至消失,有白煙產(chǎn)生Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O取少量固體放入試管中,加入適量NaOH溶液并加熱,在管口用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)產(chǎn)生的氣體,若濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán),證明固體中有NH4(4)CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4〖解析〗:(1)根據(jù)氨氣的制備原理,可利用堿性物質(zhì)與濃氨水反應(yīng),故采用裝置C制備,干燥氨氣可用堿石灰或生石灰在干燥管(裝置D)中干燥;(2)實(shí)驗(yàn)室利用MnO2與濃鹽酸反應(yīng)制取的氯氣中含有HCl和水蒸氣,要得到干燥、純凈的Cl2,可用飽和食鹽水除HCl,再用濃硫酸干燥Cl2,采用的制備裝置是A;(3)應(yīng)先向燒瓶中通Cl2,再通NH3,因?yàn)镃l2的密度大且有顏色,便于觀(guān)察是否充滿(mǎn);一開(kāi)始若通NH3,由于彈簧夾3打開(kāi),容易形成噴泉;通入NH3后,NH3與Cl2反應(yīng),燒瓶中氣體顏色變淺甚至消失,生成的HCl與NH3反應(yīng)生成NH4Cl,有白煙生成;其中裝置F的燒杯中盛有NaOH溶液,可吸收多余的Cl2,防止污染環(huán)境,反應(yīng)的離子方程式為Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O;檢驗(yàn)NH4+利用銨鹽和堿共熱條件下反應(yīng)生成氨氣,通過(guò)檢驗(yàn)氨氣確定固體中含有NH4+;(4)燒瓶F中發(fā)生如下反應(yīng):CH4+Cl2CH3Cl+HCl、CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl、CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl、CHCl3+Cl2CCl4+HCl,其有機(jī)產(chǎn)物為CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4。4.(18分)純過(guò)氧化氫是淡藍(lán)色的黏稠液體,可與水以任意比混合,過(guò)氧化氫水溶液俗稱(chēng)雙氧水,為無(wú)色透明液體。實(shí)驗(yàn)室常用過(guò)氧化氫制取氧氣,工業(yè)上過(guò)氧化氫是重要的氧化劑和還原劑,常用于消毒、殺菌、漂白等。某化學(xué)興趣小組的同學(xué)圍繞過(guò)氧化氫開(kāi)展了調(diào)查研究與實(shí)驗(yàn),請(qǐng)你參與其中一起完成下列學(xué)習(xí)任務(wù):(1)寫(xiě)出過(guò)氧化氫的電子式:

。

(2)實(shí)驗(yàn)室中用過(guò)氧化氫制取氧氣的化學(xué)方程式為,當(dāng)生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LO2時(shí),轉(zhuǎn)移電子為mol。

(3)該興趣小組的同學(xué)查閱資料后發(fā)現(xiàn)H2O2為二元弱酸,其酸性比碳酸弱。請(qǐng)寫(xiě)出H2O2在其水溶液中的電離方程式:

。

(4)同學(xué)們用0.1000mol·L-1的酸性高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定某試樣中過(guò)氧化氫的含量,反應(yīng)原理為2MnO4-+5H2O2+6H+2Mn2++8H2O+5O2①在該反應(yīng)中,H2O2被(填“氧化”或“還原”);

②滴定到達(dá)終點(diǎn)的現(xiàn)象是

;

③用移液管吸取25.00mL試樣置于錐形瓶中,重復(fù)滴定四次,每次消耗的KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液體積如下表所示:滴定次數(shù)第一次第二次第三次第四次V(KMnO4溶液)/mL17.1018.1018.0017.90則試樣中過(guò)氧化氫的濃度為mol·L-1;

④若滴定前尖嘴中有氣泡,滴定后消失,則滴定結(jié)果(填“偏低”“偏高”或“不變”)。

(5)同學(xué)們發(fā)現(xiàn)向滴加了酚酞溶液的NaOH溶液中加入H2O2后,溶液中紅色消失。關(guān)于褪色原因:甲同學(xué)認(rèn)為H2O2是二元弱酸,消耗了OH-使紅色消失;乙同學(xué)認(rèn)為H2O2具有漂白性使溶液褪色。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案來(lái)判斷甲、乙兩位同學(xué)的說(shuō)法是否正確:?！即鸢浮?(1)H·(2)2H2O22H2O+O2↑0.2(3)H2O2H++HO2-、HO2-H+(4)①氧化②錐形瓶?jī)?nèi)溶液顏色恰好由無(wú)色變?yōu)闇\紫色,且半分鐘內(nèi)溶液不褪色③0.1800④偏高(5)向褪色后的溶液中加入NaOH溶液,若變紅,甲的說(shuō)法正確;若不變紅,乙的說(shuō)法正確〖解析〗:(1)H2O2的結(jié)構(gòu)式為H—O—O—H,其電子式為H·(2)H2O2不穩(wěn)定,在MnO2催化作用下分解生成H2O和O2,化學(xué)方程式為2H2O22H2O+O2↑,氧元素發(fā)生歧化反應(yīng),由-1價(jià)變成-2價(jià)和0價(jià),生成1molO2時(shí)轉(zhuǎn)移2mol電子,故生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LO2(即0.1mol)時(shí),轉(zhuǎn)移0.2mol電子。(3)H2O2為二元弱酸,其酸性比H2CO3弱,在水溶液中分步電離,以第一步電離為主,電離方程式為H2O2H++HO2-、HO2-H++(4)①反應(yīng)2MnO4-+5H2O2+6H+2Mn2++8H2O+5O2↑中,MnO4-被還原為Mn2+,H2O2則被氧化為O2。②到達(dá)滴定終點(diǎn)時(shí),H2O2被完全氧化,溶液由無(wú)色變成淺紫色,且半分鐘內(nèi)不褪色。③第一次消耗標(biāo)準(zhǔn)KMnO4溶液的體積為17.10mL,與其他三次相比存在明顯誤差,應(yīng)舍去,利用后三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算:消耗標(biāo)準(zhǔn)KMnO4溶液的平均體積為18.10mL+18.00mL+17.90mL3=18.00mL,則有n(H2O2)=52n(KMnO4)=52×0.1000mol·L-1×18.00×10-3L=4.5×10-3mol,故試樣中H2O2的濃度為(5)甲同學(xué)認(rèn)為H2O2是二元弱酸,消耗了OH-使紅色消失,可向褪色后的溶液中滴加NaOH溶液,若溶液重新變成紅色,說(shuō)明甲同學(xué)的說(shuō)法正確;若溶液不變色,說(shuō)明乙同學(xué)的說(shuō)法正確。5.(16分)某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室用除去表面氧化物的鐵釘(碳素鋼)與濃硫酸共熱制取SO2并完成相關(guān)性質(zhì)探究(不考慮水蒸氣)。(1)有同學(xué)認(rèn)為制得的SO2中可能混有雜質(zhì),雜質(zhì)化學(xué)式可能為和,原因是

。

(2)為驗(yàn)證氣體成分,興趣小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究。①為驗(yàn)證并吸收SO2,裝置B中加入的試劑為,裝置C中品紅溶液的作用是

;

②裝置D中加入的試劑為

;

③裝置G中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象為

;

④裝置H的作用為

。

(3)興趣小組設(shè)計(jì)如圖裝置驗(yàn)證二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)。①能驗(yàn)證SO2具有氧化性的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為

;

②為驗(yàn)證SO2的還原性,取試管b中充分反應(yīng)后的溶液分成三份,分別進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):方案Ⅰ:向第一份溶液中加入品紅溶液,紅色褪去方案Ⅱ:向第二份溶液中加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成方案Ⅲ: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“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”);試管b中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

。

〖答案〗:(1)CO2H2鐵釘中的碳在加熱條件下會(huì)與濃硫酸反應(yīng)生成CO2;隨著反應(yīng)進(jìn)行,濃硫酸變稀,鐵與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生H2(2)①酸性KMnO4溶液(其他合理〖答案〗也可)驗(yàn)證SO2是否吸收完全②澄清石灰水③無(wú)水硫酸銅變藍(lán)色④防止空氣中的H2O進(jìn)入干燥管而影響雜質(zhì)氣體的檢驗(yàn)(3)①a試管中有淡黃色沉淀生成②ⅡCl2+SO2+2H2O4H++2Cl-+SO4〖解析〗:(1)鐵釘中含有的碳在加熱條件下會(huì)與濃硫酸反應(yīng)生成CO2;隨著反應(yīng)進(jìn)行,濃硫酸變稀,鐵與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣,故制得的SO2中可能混有的雜質(zhì)為CO2和H2。(2)①裝置B中加入酸性KMnO4溶液能檢驗(yàn)并吸收SO2,若SO2被吸收完全,裝置C中品紅溶液不褪色;②裝置D中加入澄清石灰水,可檢驗(yàn)氣體中是否有CO2;③裝置E中濃硫酸可干燥氣體,裝置F中CuO與H2反應(yīng)生成H2O,G中無(wú)水硫酸銅吸收水蒸氣后變藍(lán)色;④裝置H裝有干燥劑,其作用為防止空氣中的H2O進(jìn)入干燥管而影響雜質(zhì)氣體的檢驗(yàn)。(3)①Na2S與SO2發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成S,故a試管中有淡黃色沉淀生成;②Ⅱ合理,SO2被氧化生成SO42-,與Ba2+反應(yīng)生成白色沉淀,據(jù)此能證明SO2的還原性,試管b中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cl2+SO2+2H2O4H++2Cl-+S6.(18分)實(shí)驗(yàn)室用甲酸和濃硫酸反應(yīng)制備CO,用于還原氧化銅,實(shí)驗(yàn)裝置圖和實(shí)驗(yàn)步驟如下:①按上圖連接好裝置,檢查裝置氣密性。②點(diǎn)燃Ⅰ處酒精燈,緩慢滴入甲酸。③在完成某項(xiàng)操作后,點(diǎn)燃另外兩處酒精燈。④反應(yīng)結(jié)束后熄滅酒精燈,待產(chǎn)物冷卻至室溫后,收集產(chǎn)物。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:Ⅰ.(1)甲酸在濃硫酸存在的條件下加熱能分解生成CO和H2O,體現(xiàn)濃硫酸具有。

A.氧化性 B.脫水性 C.吸水性(2)NaOH溶液的作用是。實(shí)驗(yàn)步驟③某項(xiàng)操作是指;(3)若干燥管中的固體顆粒堵塞干燥管的出口,則裝置Ⅱ中出現(xiàn)的現(xiàn)象為

;(4)該實(shí)驗(yàn)?zāi)茏C明HCOOH受熱分解產(chǎn)物中有CO的現(xiàn)象為

;

(5)實(shí)驗(yàn)步驟④中酒精燈Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ的熄滅順序?yàn)椤?/p>

Ⅱ.學(xué)習(xí)小組查閱資料知:①Cu的顏色為紅色或紫紅色,而Cu2O的顏色為紅色或磚紅色。②4CuO2Cu2O+O2↑③Cu2O+2H+Cu+Cu2++H2O因此,該學(xué)習(xí)小組的同學(xué)對(duì)CO充分還原CuO后所得紅色固體中是否含有Cu2O進(jìn)行了認(rèn)真的研究,設(shè)計(jì)了如下探究方案:取該紅色固體溶于足量稀硫酸中,觀(guān)察溶液顏色的變化。(6)請(qǐng)你評(píng)價(jià)該方案的合理性,并簡(jiǎn)述理由:方案(填“合理”或“不合理”),理由:

。

〖答案〗:(1)B(2)洗氣,除去酸性氣體檢驗(yàn)CO的純度(3)長(zhǎng)頸漏斗中液面上升(4)裝置Ⅳ中黑色固體變紅;裝置Ⅲ中的澄清石灰水變渾濁(5)Ⅳ、Ⅰ、Ⅲ(6)合理因?yàn)镃u2O與稀硫酸反應(yīng)生成Cu2+,會(huì)使溶液變藍(lán)〖解析〗:Ⅰ.(1)甲酸在濃硫酸存在的條件下加熱分解生成CO和H2O,體現(xiàn)濃硫酸具有脫水性,〖答案〗選B。(2)由于濃硫酸還具有強(qiáng)氧化性,故生成的CO中可能含有酸性氣體,這些氣體的存在會(huì)干擾后續(xù)的實(shí)驗(yàn),故NaOH溶液的作用是洗氣,除去酸性氣體。由于CO是可燃性氣體,因此實(shí)驗(yàn)步驟③中的“某項(xiàng)操作”是檢驗(yàn)CO的純度。(3)若干燥管中的固體顆粒堵塞干燥管的出口,則裝置Ⅱ中壓強(qiáng)增大,出現(xiàn)的現(xiàn)象為長(zhǎng)頸漏斗中液面上升。(4)CO能與氧化銅反應(yīng)生成二氧化碳和銅,所以該實(shí)驗(yàn)證明HCOOH受熱分解產(chǎn)物中有CO的現(xiàn)象為:裝置Ⅳ中黑色固體變紅;裝置Ⅲ中的澄清石灰水變渾濁。(5)CO有毒,可利用點(diǎn)燃除去尾氣中的CO;為防止空氣進(jìn)入氧化生成的銅,應(yīng)使Ⅳ中生成的銅在CO氣流中冷卻,故實(shí)驗(yàn)步驟④中酒精燈Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ的熄滅順序?yàn)棰?、Ⅰ、Ⅲ。?(6)Cu2O可與稀硫酸反應(yīng)生成Cu2+,會(huì)使溶液變藍(lán),而銅與稀硫酸不反應(yīng),故確定產(chǎn)物中是否含有Cu2O的實(shí)驗(yàn)方案是合理的。物質(zhì)的制備、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)(時(shí)間:45分鐘滿(mǎn)分:100分)非選擇題(共6小題,共100分)1.(16分)二氧化氯是一種黃綠色有刺激性氣味的氣體,其熔點(diǎn)為-59℃,沸點(diǎn)為11.0℃,易溶于水。工業(yè)上用稍潮濕的KClO3和草酸(H2C2O4)在60℃時(shí)反應(yīng)制得。某學(xué)生用下圖所示的裝置模擬工業(yè)制取及收集ClO2,其中A為ClO2的發(fā)生裝置,B為ClO2的凝集裝置,C為尾氣吸收裝置。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)A中反應(yīng)產(chǎn)物有K2CO3、ClO2和CO2等,請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。A部分還應(yīng)添加溫水浴裝置,控制溫度在60℃,B部分還應(yīng)補(bǔ)充裝置:

。(2)C中的試劑為NaOH溶液,反應(yīng)時(shí)生成氯酸鈉和亞氯酸鈉(NaClO2),該反應(yīng)的離子方程式為

。

若實(shí)驗(yàn)時(shí)需要450mL4mol·L-1的NaOH溶液,則在精確配制時(shí),需要稱(chēng)取NaOH的質(zhì)量是g,所使用的儀器除托盤(pán)天平、量筒、膠頭滴管、玻璃棒外,還必須有

。

〖答案〗:(1)2KClO3+H2C2O4K2CO3+2ClO2↑+CO2↑+H2O盛有冰水混合物的水槽(或冰水浴裝置)(2)2ClO2+2OH-ClO3-+ClO2-〖解析〗:(1)A中反應(yīng)產(chǎn)物有K2CO3、ClO2、CO2,由反應(yīng)物與生成物可知反應(yīng)為2KClO3+H2C2O4K2CO3+2ClO2↑+CO2↑+H2O,因?yàn)锽為ClO2的凝集裝置,二氧化氯是一種黃綠色有刺激性氣味的氣體,其熔點(diǎn)為-59℃,沸點(diǎn)為11.0℃,所以B部分還應(yīng)補(bǔ)充裝置為冰水浴冷凝裝置或盛有冰水的水槽。(2)C為尾氣吸收裝置,可選擇NaOH溶液來(lái)吸收尾氣,發(fā)生的氧化還原反應(yīng)為2ClO2+2NaOHNaClO2+NaClO3+H2O,離子反應(yīng)為2ClO2+2OH-ClO2-+ClO3-+H2O,配制450mL4mol·L-1的NaOH溶液,應(yīng)該選用500mL容量瓶,根據(jù)提供的儀器可知,還需要燒杯,需要NaOH的質(zhì)量為0.5L×4mol·L-1×40g·mol2.(16分)硫酸亞鐵銨〖(NH4)2SO4·FeSO4〗是分析化學(xué)中的重要試劑,某學(xué)習(xí)小組探究其分解產(chǎn)物。(1)甲組同學(xué)按照?qǐng)D(Ⅰ)所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),關(guān)閉止水夾,加熱A中的硫酸亞鐵銨固體至分解完全,檢驗(yàn)其分解產(chǎn)物。(Ⅰ)(Ⅱ)①裝置B儀器名稱(chēng)是,所盛試劑是。

②裝置C中可觀(guān)察到的現(xiàn)象是,由此可知硫酸亞鐵銨分解的產(chǎn)物中有。

(2)乙組同學(xué)選用甲組實(shí)驗(yàn)中的裝置A和圖(Ⅱ)所示的裝置,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證硫酸亞鐵銨分解的產(chǎn)物中還有SO2和SO3。①乙組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)裝置中,依次連接的合理順序(用裝置字母表示)為A、。取適量固體于A中,通入N2一段時(shí)間后,關(guān)閉止水夾,再點(diǎn)燃酒精燈,通入N2的目的是。②裝置H中有白色沉淀,則證明分解產(chǎn)物中有;能證明分解產(chǎn)物中有SO2的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是

。

(3)丙組同學(xué)將一定量的硫酸亞鐵銨在500℃時(shí)隔絕空氣加熱一段時(shí)間后,檢驗(yàn)其固體產(chǎn)物,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明:①此固體產(chǎn)物不含二價(jià)鐵:

。

②此固體產(chǎn)物只含F(xiàn)e2O3:

。

〖答案〗:(1)①球形干燥管堿石灰(其他合理〖答案〗均可)②溶液由無(wú)色變?yōu)榧t色NH3(2)①D、H、E、G、F趕走裝置中的空氣,防止對(duì)SO2驗(yàn)證產(chǎn)生干擾②SO3E中無(wú)明顯現(xiàn)象,G中出現(xiàn)白色沉淀(3)①取固體樣品少許,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,不產(chǎn)生藍(lán)色沉淀〗②精確稱(chēng)量充分加熱前后固體的質(zhì)量,經(jīng)過(guò)計(jì)算即可判定殘留固體的成分是否全部為Fe2O3〖解析〗:(1)①裝置B儀器的名稱(chēng)為球形干燥管,所盛試劑為堿石灰,用于吸收硫酸亞鐵銨分解生成的酸性氣體和H2O(g)。②裝置C中盛有酚酞溶液,用于定性檢驗(yàn)堿性氣體(NH3),酚酞溶液由無(wú)色變成紅色。(2)①裝置A用于分解硫酸亞鐵銨固體,分析裝置D~H發(fā)現(xiàn),D裝置進(jìn)氣管與出氣管等長(zhǎng),顯然為安全瓶,緊接在A裝置后面,防止液體倒吸;裝置H用于檢驗(yàn)SO3,溶液中產(chǎn)生白色沉淀(BaSO4);裝置E用于檢驗(yàn)SO3是否被裝置H完全吸收;裝置G用于檢驗(yàn)SO2,溶液中產(chǎn)生白色沉淀(BaSO4);裝置F用于吸收SO2尾氣,防止污染環(huán)境,故儀器的連接順序?yàn)锳、D、H、E、G、F。②裝置H中盛有足量HCl和BaCl2混合溶液,產(chǎn)生白色沉淀(BaSO4),證明分解產(chǎn)物中有SO3;E中無(wú)明顯現(xiàn)象,且G中產(chǎn)生白色沉淀(BaSO4),證明分解產(chǎn)物中有SO2。(3)①要證明固體產(chǎn)物中不含F(xiàn)e2+,可取少量固體樣品,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,不產(chǎn)生藍(lán)色沉淀,都可說(shuō)明固體產(chǎn)物中不含有Fe2+。②可采用定量分析的方法證明固體產(chǎn)物只含F(xiàn)e2O3,精確稱(chēng)取一定質(zhì)量的樣品,充分加熱分解后,再稱(chēng)量剩余固體的質(zhì)量,經(jīng)過(guò)計(jì)算可判斷殘留固體的成分是否全部為Fe2O3。3.(16分)某化學(xué)興趣小組的同學(xué)利用下圖所示實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行某些氣體的制備、性質(zhì)等實(shí)驗(yàn)(圖中夾持裝置有省略)。請(qǐng)按有關(guān)要求填空。(1)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)裝置,為制備干燥NH3可選用的發(fā)生、凈化裝置為接,其中發(fā)生裝置中可以選用藥品為(填序號(hào))。

a.堿石灰和濃氨水 b.無(wú)水CaCl2和濃氨水c.堿石灰和氯化銨 d.生石灰和氯化銨(2)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)裝置,為制備純凈、干燥的Cl2可選用的發(fā)生、凈化裝置為接E、E(用兩個(gè)相同的裝置),而第一個(gè)E裝置內(nèi)的藥品是。

(3)利用裝置F可探究Cl2與NH3的反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)時(shí)打開(kāi)開(kāi)關(guān)1、3,關(guān)閉2,先向燒瓶中通入,然后關(guān)閉1、3,打開(kāi)2,向燒瓶中慢慢通入一定量的另一種氣體。一段時(shí)間后燒瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)的現(xiàn)象為。其中裝置F燒杯中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案(答出操作過(guò)程、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象)鑒定生成固體中的陽(yáng)離子

。

已知Cl2與NH3可發(fā)生反應(yīng):3Cl2+2NH3N2+6HCl。(4)若制取的Cl2與CH4在裝置F(光照)中發(fā)生反應(yīng),其有機(jī)產(chǎn)物有(填化學(xué)式)。

〖答案〗:(1)CDa(2)A飽和食鹽水(3)氯氣氣體的黃綠色逐漸變淺甚至消失,有白煙產(chǎn)生Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O取少量固體放入試管中,加入適量NaOH溶液并加熱,在管口用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)產(chǎn)生的氣體,若濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán),證明固體中有NH4(4)CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4〖解析〗:(1)根據(jù)氨氣的制備原理,可利用堿性物質(zhì)與濃氨水反應(yīng),故采用裝置C制備,干燥氨氣可用堿石灰或生石灰在干燥管(裝置D)中干燥;(2)實(shí)驗(yàn)室利用MnO2與濃鹽酸反應(yīng)制取的氯氣中含有HCl和水蒸氣,要得到干燥、純凈的Cl2,可用飽和食鹽水除HCl,再用濃硫酸干燥Cl2,采用的制備裝置是A;(3)應(yīng)先向燒瓶中通Cl2,再通NH3,因?yàn)镃l2的密度大且有顏色,便于觀(guān)察是否充滿(mǎn);一開(kāi)始若通NH3,由于彈簧夾3打開(kāi),容易形成噴泉;通入NH3后,NH3與Cl2反應(yīng),燒瓶中氣體顏色變淺甚至消失,生成的HCl與NH3反應(yīng)生成NH4Cl,有白煙生成;其中裝置F的燒杯中盛有NaOH溶液,可吸收多余的Cl2,防止污染環(huán)境,反應(yīng)的離子方程式為Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O;檢驗(yàn)NH4+利用銨鹽和堿共熱條件下反應(yīng)生成氨氣,通過(guò)檢驗(yàn)氨氣確定固體中含有NH4+;(4)燒瓶F中發(fā)生如下反應(yīng):CH4+Cl2CH3Cl+HCl、CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl、CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl、CHCl3+Cl2CCl4+HCl,其有機(jī)產(chǎn)物為CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4。4.(18分)純過(guò)氧化氫是淡藍(lán)色的黏稠液體,可與水以任意比混合,過(guò)氧化氫水溶液俗稱(chēng)雙氧水,為無(wú)色透明液體。實(shí)驗(yàn)室常用過(guò)氧化氫制取氧氣,工業(yè)上過(guò)氧化氫是重要的氧化劑和還原劑,常用于消毒、殺菌、漂白等。某化學(xué)興趣小組的同學(xué)圍繞過(guò)氧化氫開(kāi)展了調(diào)查研究與實(shí)驗(yàn),請(qǐng)你參與其中一起完成下列學(xué)習(xí)任務(wù):(1)寫(xiě)出過(guò)氧化氫的電子式:

。

(2)實(shí)驗(yàn)室中用過(guò)氧化氫制取氧氣的化學(xué)方程式為,當(dāng)生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LO2時(shí),轉(zhuǎn)移電子為mol。

(3)該興趣小組的同學(xué)查閱資料后發(fā)現(xiàn)H2O2為二元弱酸,其酸性比碳酸弱。請(qǐng)寫(xiě)出H2O2在其水溶液中的電離方程式:

。

(4)同學(xué)們用0.1000mol·L-1的酸性高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定某試樣中過(guò)氧化氫的含量,反應(yīng)原理為2MnO4-+5H2O2+6H+2Mn2++8H2O+5O2①在該反應(yīng)中,H2O2被(填“氧化”或“還原”);

②滴定到達(dá)終點(diǎn)的現(xiàn)象是

;

③用移液管吸取25.00mL試樣置于錐形瓶中,重復(fù)滴定四次,每次消耗的KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液體積如下表所示:滴定次數(shù)第一次第二次第三次第四次V(KMnO4溶液)/mL17.1018.1018.0017.90則試樣中過(guò)氧化氫的濃度為mol·L-1;

④若滴定前尖嘴中有氣泡,滴定后消失,則滴定結(jié)果(填“偏低”“偏高”或“不變”)。

(5)同學(xué)們發(fā)現(xiàn)向滴加了酚酞溶液的NaOH溶液中加入H2O2后,溶液中紅色消失。關(guān)于褪色原因:甲同學(xué)認(rèn)為H2O2是二元弱酸,消耗了OH-使紅色消失;乙同學(xué)認(rèn)為H2O2具有漂白性使溶液褪色。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案來(lái)判斷甲、乙兩位同學(xué)的說(shuō)法是否正確:?！即鸢浮?(1)H·(2)2H2O22H2O+O2↑0.2(3)H2O2H++HO2-、HO2-H+(4)①氧化②錐形瓶?jī)?nèi)溶液顏色恰好由無(wú)色變?yōu)闇\紫色,且半分鐘內(nèi)溶液不褪色③0.1800④偏高(5)向褪色后的溶液中加入NaOH溶液,若變紅,甲的說(shuō)法正確;若不變紅,乙的說(shuō)法正確〖解析〗:(1)H2O2的結(jié)構(gòu)式為H—O—O—H,其電子式為H·(2)H2O2不穩(wěn)定,在MnO2催化作用下分解生成H2O和O2,化學(xué)方程式為2H2O22H2O+O2↑,氧元素發(fā)生歧化反應(yīng),由-1價(jià)變成-2價(jià)和0價(jià),生成1molO2時(shí)轉(zhuǎn)移2mol電子,故生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下2.24LO2(即0.1mol)時(shí),轉(zhuǎn)移0.2mol電子。(3)H2O2為二元弱酸,其酸性比H2CO3弱,在水溶液中分步電離,以第一步電離為主,電離方程式為H2O2H++HO2-、HO2-H++(4)①反應(yīng)2MnO4-+5H2O2+6H+2Mn2++8H2O+5O2↑中,MnO4-被還原為Mn2+,H2O2則被氧化為O2。②到達(dá)滴定終點(diǎn)時(shí),H2O2被完全氧化,溶液由無(wú)色變成淺紫色,且半分鐘內(nèi)不褪色。③第一次消耗標(biāo)準(zhǔn)KMnO4溶液的體積為17.10mL,與其他三次相比存在明顯誤差,應(yīng)舍去,利用后三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算:消耗標(biāo)準(zhǔn)KMnO4溶液的平均體積為18.10mL+18.00mL+17.90mL3=18.00mL,則有n(H2O2)=52n(KMnO4)=52×0.1000mol·L-1×18.00×10-3L=4.5×10-3mol,故試樣中H2O2的濃度為(5)甲同學(xué)認(rèn)為H2O2是二元弱酸,消耗了OH-使紅色消失,可向褪色后的溶液中滴加NaOH溶液,若溶液重新變成紅色,說(shuō)明甲同學(xué)的說(shuō)法正確;若溶液不變色,說(shuō)明乙同學(xué)的說(shuō)法正確。5.(16分)某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室用除去表面氧化物的鐵釘(碳素鋼)與濃硫酸共熱制取SO2并完成相關(guān)性質(zhì)探究(不考慮水蒸氣)。(1)有同學(xué)認(rèn)為制得的SO2中可能混有雜質(zhì),雜質(zhì)化學(xué)式可能為和,原因是

。

(2)為驗(yàn)證氣體成分,興趣小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究。①為驗(yàn)證并吸收SO2,裝置B中加入的試劑為,裝置C中品紅溶液的作用是

;

②裝置D中加入的試劑為

;

③裝置G中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象為

;

④裝置H的作用為

。

(3)興趣小組設(shè)計(jì)如圖裝置驗(yàn)證二氧化硫的化學(xué)性質(zhì)。①能驗(yàn)證SO2具有氧化性的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為

;

②為驗(yàn)證SO2的還原性,取試管b中充分反應(yīng)后的溶液分成三份,分別進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):方案Ⅰ:向第一份溶液中加入品紅溶液,紅色褪去方案Ⅱ:向第二份溶液中加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成方案Ⅲ: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“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”);試管b中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

。

〖答案〗:(1)CO2H2鐵釘中的碳在加熱條件下會(huì)與濃硫酸反應(yīng)生成CO2;隨著反應(yīng)進(jìn)行,濃硫酸變稀,鐵與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生H2(2)①酸性KMnO4溶液(其他合理〖答案〗也可)驗(yàn)證SO2是否吸收完全②澄清石灰水③無(wú)水硫酸銅變藍(lán)色④防止空氣中的H2O進(jìn)入干燥管而影響雜質(zhì)氣體的檢驗(yàn)(3)①a試管中有淡黃色沉淀生成②ⅡCl2+SO2+2H2O4H++2Cl-+SO4〖解析〗:(1)鐵釘中含有的碳在加熱條件下會(huì)與濃硫酸反應(yīng)生成CO2;隨著反應(yīng)進(jìn)行,濃硫酸變稀,鐵與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣,故制得的SO2中可能混