2025屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第十章化學(xué)實驗基礎(chǔ)第29講物質(zhì)的制備實驗方案的設(shè)計與評價練習(xí)含解析新人教版

PAGEPAGE9第29講物質(zhì)的制備試驗方案的設(shè)計與評價A組基礎(chǔ)必做題(40分)一、選擇題(本題包括4小題，每題4分，共16分)1．(2024·河北衡水高三檢測)下列有關(guān)物質(zhì)的制備裝置、制備時運用的原料與收集方法均正確的是(C)選項ABCD物質(zhì)O2NOCl2CH2=CH2制備裝置制備時運用的原料H2O2溶液和二氧化錳粉末濃硝酸和銅粉濃鹽酸與高錳酸鉀固體乙醇和3mol/L的H2SO4溶液收集方法排水法排空氣法排飽和食鹽水法排水法[解析]制取氧氣時假如選用A中裝置，選用的藥品應(yīng)當(dāng)是氯酸鉀與二氧化錳，A項錯誤；制取NO時應(yīng)選用稀硝酸和銅粉，收集方法應(yīng)為排水法，B項錯誤；因為C中無加熱裝置，所以可以選用具有強氧化性的高錳酸鉀與具有強還原性的濃鹽酸反應(yīng)制取氯氣，C項正確；制取乙烯時應(yīng)選用濃硫酸，D項錯誤。2．(2024·山東濰坊高三檢測)用如圖所示裝置和相應(yīng)試劑能達(dá)到試驗?zāi)康牡氖?A)選項試驗?zāi)康脑噭゛試劑b試劑c裝置A驗證非金屬性：S>C>Si稀硫酸Na2CO3Na2SiO3溶液B制備純凈的NO濃硝酸Cu水C檢驗溶液X中含有COeq\o\al(2－,3)鹽酸溶液X澄清石灰水D除去Na2SO3中的Na2SO4氯水混合物NaOH溶液[解析]稀硫酸能和碳酸鈉反應(yīng)制得二氧化碳，二氧化碳和硅酸鈉溶液反應(yīng)生成不溶性的硅酸，該試驗證明酸性：H2SO4>H2CO3>H2SiO3，則非金屬性：S>C>Si，A項正確；Cu與濃硝酸反應(yīng)生成NO2，且該裝置無法收集NO，B項錯誤；二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水變渾濁，無法檢驗溶液X中含有COeq\o\al(2－,3)，C項錯誤；氯水把Na2SO3氧化成Na2SO4，D項錯誤。3．(2024·山東濰坊高三檢測)鋅與肯定濃度的硫酸溶液反應(yīng)，可用如下裝置探究反應(yīng)產(chǎn)物，若試驗在標(biāo)準(zhǔn)狀況下進行，下列說法正確的是(C)A．硫酸在反應(yīng)中只作氧化劑B．若6.5g鋅與硫酸反應(yīng)后，硫酸有剩余，氫氧化鈉溶液增重為6.4g，此時無法確定量氣管中是否收集到氣體C．若ag鋅與足量硫酸反應(yīng)完全后，氫氧化鈉溶液增重bg，量氣管內(nèi)收集到VmL氣體，則eq\f(ag,65g·mol－1)＝eq\f(bg,64g·mol－1)＋eq\f(VmL,22400mL·mol－1)D．裝有無水氯化鈣的U形管撤走后，H2與SO2物質(zhì)的量之比的測量結(jié)果偏大[解析]硫酸在與鋅反應(yīng)時，既作氧化劑，又表現(xiàn)酸性作用，A錯誤；6.5g(0.1mol)鋅與硫酸反應(yīng)生成SO2的反應(yīng)方程式為Zn＋2H2SO4=ZnSO4＋SO2↑＋2H2O，若NaOH溶液增重，則收集到6.4g(0.1mol)SO2，此時可確定，無H2產(chǎn)生，B錯誤；鋅與硫酸反應(yīng)生成H2～2e－，生成SO2～2e－，依據(jù)電荷守恒，可知eq\f(ag,65g·mol－1)＝eq\f(bg,64g·mol－1)＋eq\f(VmL,22400mL·mol－1)，C正確；無水氯化鈣用于干燥產(chǎn)生的氣體，若撤去U形管，會導(dǎo)致SO2測量結(jié)果偏大，則H2與SO2的物質(zhì)的量之比測量結(jié)果偏小，D錯誤。4．(2024·山東濟南月考)下圖是試驗室制備氯氣并進行一系列相關(guān)試驗的裝置(夾持設(shè)備已略)。下列說法錯誤的是(C)A．裝置A蒸餾燒瓶內(nèi)的試劑可以是KMnO4B．裝置B具有除雜和貯存氣體的作用C．試驗結(jié)束后，振蕩D會視察到液體分層且下層呈紫紅色D．利用該裝置能證明氯、溴、碘的非金屬性漸漸減弱[解析]依據(jù)裝置圖，裝置A沒有加熱，故蒸餾燒瓶內(nèi)的試劑可以是KMnO4，高錳酸鉀與濃鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KMnO4＋16HCl(濃)=2KCl＋5Cl2↑＋2MnCl2＋8H2O，A正確；制備的氯氣中含有少量揮發(fā)出來的氯化氫氣體，可用飽和食鹽水除雜，關(guān)閉B和C之間的止水夾，裝置B可用于貯存氣體，故裝置B具有除雜和貯存氣體的作用，B正確；依據(jù)萃取原理，苯的密度比水小，故振蕩D會視察到液體分層且上層呈紫紅色，C錯誤；依據(jù)裝置C、D中的顏色變更可知，裝置A制備出來的氯氣與裝置C中的溴化鈉反應(yīng)生成溴單質(zhì)，將生成的溴滴加到D裝置，可生成碘單質(zhì)，即利用該裝置能證明氯、溴、碘的非金屬性漸漸減弱，D正確。二、非選擇題(本題包括2小題，共24分)5．(2024·山東淄博、濱州一模)二氧化氯是高效、低毒的消毒劑。已知：ClO2是極易溶于水的氣體，試驗室制備及性質(zhì)探究裝置如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)裝置B用于制備ClO2，同時還生成一種酸式鹽，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO2＋H2SO4＋2KClO3=2KHSO4＋2ClO2。裝置C中滴有幾滴淀粉溶液，反應(yīng)時有藍(lán)色出現(xiàn)。淀粉的作用是通過檢驗I2的存在，證明ClO2有強氧化性。(2)C裝置的導(dǎo)管靠近而不接觸液面，其目的是防止倒吸。(3)用ClO2消毒自來水，其效果是同質(zhì)量氯氣的2.6倍(保留一位小數(shù))。(4)裝置D用于汲取尾氣，若反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是一種單質(zhì)，且氧化劑與氧化產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比是2︰1，則還原產(chǎn)物的化學(xué)式是NaClO2。(5)若將C裝置中的溶液改為Na2S溶液，通入ClO2后溶液無明顯現(xiàn)象。由此可以產(chǎn)生兩種假設(shè)：假設(shè)a：ClO2與Na2S不反應(yīng)。假設(shè)b：ClO2與Na2S反應(yīng)。①你認(rèn)為哪種假設(shè)正確，闡述緣由：假設(shè)b正確，S2－的還原性強于I－，所以ClO2也能氧化S2－或ClO2是強氧化劑，S2－具有強還原性。②請設(shè)計試驗證明你的假設(shè)(僅用離子方程式表示)：SOeq\o\al(2－,4)＋Ba2＋=BaSO4↓。[解析](1)裝置B用于制備ClO2，同時還生成一種酸式鹽，則B中發(fā)生反應(yīng)：SO2＋H2SO4＋2KClO3=2KHSO4＋2ClO2。ClO2是一種黃綠色易溶于水的氣體，具有強氧化性，所以C中發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成碘，裝置C中滴有幾滴淀粉溶液是為了檢驗生成的I2。(3)71g氯氣的物質(zhì)的量是1mol，可得到2mol電子；而71g二氧化氯的物質(zhì)的量是eq\f(71g,67.5g/mol)≈1.05mol,1molClO2可得到5mol電子，所以消毒自來水時ClO2消毒的效率(以單位質(zhì)量得到電子數(shù)表示)是Cl2的eq\f(1.05×5,2)≈2.6倍。(4)裝置D用于汲取尾氣，該反應(yīng)中二氧化氯是氧化劑、H2O2是還原劑，且氧化劑與氧化產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比是2︰1，則氧化產(chǎn)物是氧氣，還原產(chǎn)物為NaClO2，反應(yīng)方程式為H2O2＋2ClO2＋2NaOH=2NaClO2＋O2↑＋2H2O。(5)①由于ClO2具有強氧化性，Na2S具有強還原性，二者不行能不反應(yīng)，所以假設(shè)a錯誤，b正確。②ClO2氧化Na2S后溶液無明顯現(xiàn)象，說明ClO2將S2－氧化生成更高價態(tài)的SOeq\o\al(2－,4)，可通過檢驗SOeq\o\al(2－,4)的存在以證明ClO2與Na2S發(fā)生氧化還原反應(yīng)，所用試劑為稀鹽酸和BaCl2溶液：Ba2＋＋SOeq\o\al(2－,4)=BaSO4↓。[易錯警示]性質(zhì)探究試驗的留意事項(1)在離子檢驗、氣體成分檢驗的過程中，要嚴(yán)格駕馭檢驗的先后依次，防止各成分檢驗過程中的相互干擾。(2)若有水蒸氣生成，先檢驗水蒸氣，再檢驗其他成分，如C和濃硫酸的反應(yīng)，產(chǎn)物有SO2、CO2和H2O(g)，通過試驗可檢驗三種氣體物質(zhì)的存在，但SO2、CO2都要通過溶液進行檢驗，對檢驗H2O(g)有干擾。(3)對于須要進行轉(zhuǎn)化才能檢驗的成分，如CO的檢驗，要留意先檢驗CO中是否含有CO2，假如有CO2，應(yīng)先除去CO2再對CO實施轉(zhuǎn)化，最終再檢驗轉(zhuǎn)化產(chǎn)物CO2，如HOOC—COOHeq\o(→,\s\up7(濃硫酸),\s\do5(△))CO2↑＋CO↑＋H2O↑中CO的檢驗。(4)要重視試劑名稱的描述，如有些試劑的精確描述為無水硫酸銅、澄清石灰水、酸性高錳酸鉀溶液、濃硫酸、飽和NaHCO3溶液、NaOH溶液等。此外還應(yīng)留意某些儀器的規(guī)格。6．(2024·山東濰坊模擬)氯酸鉀是一種重要的氧化劑，受熱易分解。為充分利用資源，變廢為寶，試驗室以電石渣[主要成分為Ca(OH)2和CaCO3]為原料制備KClO3的流程如下回答下列問題：(1)加熱條件下氯化過程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為6Cl2＋6Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))Ca(ClO3)2＋5CaCl2＋6H2O。(2)為保證氯化過程中Cl2反應(yīng)充分，制Cl2時應(yīng)實行的措施是限制活塞將濃鹽酸緩慢而勻稱地滴入三頸燒瓶中，導(dǎo)氣口n后所連接裝置合適的是cd(填序號)。(3)操作2包含一系列試驗操作，主要為蒸發(fā)濃縮→降溫結(jié)晶→過濾→洗滌→低溫干燥。(4)下圖是制備過程中處理尾氣的部分裝置。①B中溶液為氫氧化鈉溶液。②A中裝有蒸餾水，查閱資料可知次氯酸或氯氣可被SO2，H2O2，F(xiàn)eCl2等物質(zhì)還原成Cl－，請設(shè)計試驗方案測定A中氯元素含量量取肯定量A中溶液于試管中，加入足量的H2O2溶液，充分振蕩；加熱除去過量的H2O2冷卻，再加入足量的硝酸銀溶液，過濾洗滌沉淀，干燥后稱量沉淀質(zhì)量。[解析](1)氯化過程中，反應(yīng)物為Cl2和Ca(OH)2，生成物為Ca(ClO3)2、CaCl2和H2O，因此該反應(yīng)的化學(xué)方程式為6Cl2＋6Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))Ca(ClO3)2＋5CaCl2＋6H2O；(2)欲使氯氣充分反應(yīng)，應(yīng)減慢通入Cl2的速率，因此可通過限制活塞將濃鹽酸緩慢而勻稱地滴入三頸燒瓶中；為使Cl2充分反應(yīng)，應(yīng)增大氯氣與電石渣漿的接觸面積，因此可選用裝置cd；(3)操作2是從溶液中獲得晶體，因此其操作過程為蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過濾、洗滌、低溫干燥；(4)①由于Cl2能與NaOH溶液反應(yīng)，試驗過程中常用NaOH溶液汲取過量的Cl2，裝置B中為NaOH溶液；②欲測定氯元素的含量，可通過測定反應(yīng)生成AgCl沉淀的質(zhì)量進行計算，因此需先將A中氯元素全部轉(zhuǎn)化為Cl－，再加入AgNO3溶液反應(yīng)生成AgCl沉淀，故其試驗操作為：量取肯定量A中溶液于試管中，加入足量的H2O2溶液，充分振蕩后，加熱除去過量的H2O2，冷卻后，再加入足量的AgNO3溶液，過濾后洗滌沉淀，干燥后稱量沉淀的質(zhì)量；最終結(jié)合氯元素守恒，計算A中氯元素的含量。B組實力提升題(60分)一、選擇題(本題包括4小題，每題6分，共24分)1．(2024·河南鄭州第一次質(zhì)量預(yù)料)某愛好小組將表中所給混合溶液分別加入到6個盛有過量Zn粒的反應(yīng)瓶中，以探討硫酸銅的濃度對稀硫酸與鋅反應(yīng)生成氫氣速率的影響。下列推斷錯誤的是(D)試驗組別混合溶液1234564mol·L－1H2SO4溶液/mL30V1V2V3V4V5飽和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100A.V1＝30，V6＝10，V7＝20B．本試驗利用了限制變量思想，變量為銅離子濃度C．反應(yīng)一段時間后，試驗1中的金屬呈灰白色，試驗6中的金屬呈現(xiàn)紅色D．該小組的試驗結(jié)論是硫酸銅的濃度與生成氫氣的速率成正比[解析]本題考查探究性試驗，考查的核心素養(yǎng)是科學(xué)探究與創(chuàng)新意識。本試驗利用限制變量思想，通過變更銅離子濃度，來探討硫酸銅的濃度對反應(yīng)速率的影響，B項正確；要探討硫酸銅的濃度對反應(yīng)速率的影響，則每組硫酸的量要保持相同，6組試驗的總體積也應(yīng)當(dāng)相同，依據(jù)試驗l和試驗6的數(shù)據(jù)，可知V1＝30，V6＝10，V7＝20，A項正確；反應(yīng)一段時間后，試驗1中的金屬為Zn，呈灰白色，試驗6中的金屬為Cu，呈紅色，C項正確；硫酸銅的濃度較小時，鋅與置換出的銅形成原電池，化學(xué)反應(yīng)速率加快，硫酸銅的濃度較大時，鋅與硫酸銅反應(yīng)生成的銅會附著在鋅上，阻礙鋅與硫酸反應(yīng)，氫氣生成速率下降，故硫酸銅的濃度與生成氫氣的速率不成正比，D項錯誤。2．(2024·北京西城區(qū)期末)下列試驗裝置正確的是(B)[解析]A項，二氧化氮能夠與水反應(yīng)，不能采納排水集氣法收集二氧化氮，錯誤；B項，氯化銨和氫氧化鈣混合加熱，生成氨氣，氨氣的密度比空氣小，可以采納向下排空氣法收集，試管口塞棉花防止氣體的對流，正確；C項，濃硫酸與乙醇加熱時會產(chǎn)生二氧化硫等氣體，二氧化硫也能使溴水褪色，應(yīng)先除去雜質(zhì)氣體再進行檢驗，錯誤；D項，收集乙酸乙酯的導(dǎo)氣管不能插入溶液中，簡單產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象，錯誤。3．(2024·北京等級考適應(yīng)性考試)試驗小組同學(xué)探究SO2與AgNO3溶液的反應(yīng)，試驗如下：①將SO2通入AgNO3溶液(pH＝5)中，得到無色溶液A和白色沉淀B；②取洗滌后的沉淀B，加入3mol/LHNO3，產(chǎn)生的無色氣體遇空氣變成紅棕色；③向溶液A中滴入過量鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀；取上層清液接著滴加BaCl2溶液，未出現(xiàn)白色沉淀。已知：ⅰ.經(jīng)分析，沉淀B可能為Ag2SO3、Ag2SO4或二者混合物ⅱ.Ag2SO4微溶于水，Ag2SO3難溶于水下列說法不正確的是(D)A．通過測溶液A的pH無法推斷①中硫元素是否被氧化B．通過②可知：沉淀B具有還原性C．③中加入過量鹽酸的目的主要是除去溶液A中的Ag＋D．通過上述試驗可推斷①中所得白色沉淀中有Ag2SO4[解析]A項，二氧化硫溶于水生成亞硫酸，使溶液pH降低，二氧化硫與硝酸根離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成H＋，pH也會降低，故單從pH無法推斷，正確；B項，“無色氣體遇空氣變成紅棕色”說明HNO3被還原為NO，沉淀B中應(yīng)有還原性物質(zhì)，正確；C項，③中加入BaCl2溶液的目的是為了檢驗溶液A中是否含有SOeq\o\al(2－,4)，則必需在加入BaCl2溶液之前用過量鹽酸除去全部Ag＋，正確；D項，③中加入稀鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀氯化銀，而再加氯化鋇溶液沒有沉淀，說明溶液中沒有硫酸根離子，也說明①中二氧化硫并沒有被氧化，則①所得沉淀中無Ag2SO4，錯誤。4．(2024·山東泰安一模)下列方案設(shè)計能達(dá)到試驗?zāi)康牡氖?A)AB檢驗淀粉是否水解由褪色快慢探討反應(yīng)物濃度對反應(yīng)速率的影響CD證明發(fā)生了取代反應(yīng)驗證Ksp[Cu(OH)2]<Ksp[Mg(OH)2][解析]淀粉水解時要用硫酸作催化劑，檢驗醛基前要先用NaOH調(diào)混合液pH至弱堿性或中性，再用新制氫氧化銅懸濁液檢驗，故A正確；若要達(dá)到試驗?zāi)康模瑧?yīng)設(shè)計成：高錳酸鉀的物質(zhì)的量相同，濃度不同的草酸溶液，且草酸要過量，故B錯誤；因為氯氣能溶于水，故不能通過體積變更就斷定發(fā)生了取代反應(yīng)，故C錯誤；驗證Ksp[Cu(OH)2]<Ksp[Mg(OH)2]，要先制得Mg(OH)2沉淀，再加入少量Cu2＋，若沉淀由白色轉(zhuǎn)化成藍(lán)色，則達(dá)到試驗?zāi)康?，故D錯誤。二、非選擇題(本題包括2小題，共36分)5．(2024·山東等級考模擬)一般立德粉(BaSO4·ZnS)廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)中，可利用ZnSO4和BaS共沉淀法制備。以粗氧化鋅(含Zn、CuO、FeO等雜質(zhì))和BaSO4為原料制備立德粉的流程如下：(1)生產(chǎn)ZnSO4的過程中，反應(yīng)器Ⅰ要保持強制通風(fēng)，緣由是反應(yīng)中產(chǎn)生氫氣，達(dá)肯定濃度后易爆炸，出現(xiàn)危急，須要通風(fēng)。(2)加入鋅粉的主要目的是Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu(用離子方程式表示)。(3)已知KMnO4在酸性環(huán)境中被還原為Mn2＋，在弱酸性、弱堿性溶液中被還原為MnO2，在堿性環(huán)境中被還原為MnOeq\o\al(2－,4)。據(jù)流程推斷，加入KMnO4時溶液的pH應(yīng)調(diào)至b；a．2.2～2.4b．5.2～5.4c．12.2～12.4濾渣Ⅲ的成分為MnO2和Fe(OH)3。(4)制備BaS時，按物質(zhì)的量之比計算，BaSO4和碳粉的投料比要大于1︰2，目的是避開產(chǎn)生CO等有毒氣體；生產(chǎn)過程中會有少量氧氣進入反應(yīng)器Ⅳ，反應(yīng)器Ⅳ中產(chǎn)生的尾氣需用堿液汲取，緣由是尾氣中含有SO2等有毒氣體。(5)一般立德粉(BaSO4·ZnS)中ZnS含量為29.4%。高品質(zhì)銀印級立德粉中ZnS含量為62.5%。在ZnSO4、BaS、Na2SO4、Na2S中選取三種試劑制備銀印級立德粉。所選試劑為ZnSO4、BaS、Na2S，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4ZnSO4＋BaS＋3Na2S=BaSO4·4ZnS＋3Na2SO4(已知BaSO4的相對分子質(zhì)量為233，ZnS的相對分子質(zhì)量為97)。[解析]分析流程中的相關(guān)反應(yīng)：反應(yīng)器Ⅰ中粗氧化鋅中所含Zn、CuO、FeO與硫酸反應(yīng)，不溶性雜質(zhì)以濾渣Ⅰ的形式過濾分別；反應(yīng)器Ⅱ中用Zn置換溶液中Cu2＋；反應(yīng)器Ⅲ中用KMnO4氧化Fe2＋，同時限制pH，在弱酸性、弱堿性環(huán)境中，產(chǎn)生MnO2和Fe(OH)3沉淀得到凈化的ZnSO4溶液；反應(yīng)器Ⅳ中BaSO4＋2C=BaS↓＋2CO2↑制備BaS；反應(yīng)器Ⅴ用ZnSO4和BaS沉淀制備立德粉。所以反應(yīng)器Ⅰ中Zn與硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，保持強制通風(fēng)，避開氫氣濃度過大發(fā)生爆炸，出現(xiàn)危急。反應(yīng)器Ⅱ除Cu2＋，Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu。反應(yīng)器Ⅲ除Fe2＋，同時在弱酸性、弱堿性環(huán)境中KMnO4被還原為MnO2，以濾渣形式分別。反應(yīng)器Ⅳ中BaSO4＋2C=BaS＋2CO2↑，BaSO4＋4C=BaS＋4CO↑，投料比要大于1︰2，避開產(chǎn)生CO等有毒氣體；生產(chǎn)過程中會有少量氧氣進入反應(yīng)器Ⅳ，將BaS氧化產(chǎn)生SO2等有毒氣體，需用堿液汲