高考化学专题26综合性化学实验考点专练.docx
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高考化学专题26综合性化学实验考点专练
专题26综合性化学实验
1.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,另含少量杂质FeCO3和SiO2等)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下:
(1)酸溶时,MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为_____________________________。
(2)滤渣1的化学式为__________________。
(3)写出流程中“氧化”的离子方程式为______________________________________。
(4)调节pH时,使用pH试纸的具体操作是取一小块pH试纸放在洁净的玻璃片上,_______________________________________________________;滤渣2中除了过量的MgO外,还含有的物质是____________。
(5)高温煅烧过程中,同时存在以下反应:
2MgSO4+C
2MgO+2SO2↑+CO2↑;MgSO4+C
MgO+SO2↑+CO↑;MgSO4+3C
MgO+S↑+3CO↑。
利用下图装置对煅烧产生的气体进行连续分别吸收或收集(其中S蒸气在A管中沉积)。
①D中收集的气体是_________________(填化学式)。
②B中盛放的溶液是__________________(填下列选项的字母编号)。
a.NaOH溶液b.Na2CO3溶液c.稀硝酸d.酸性KMnO4溶液
【答案】MgCO3+2H+=Mg2++CO2↑+H2OSiO22Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O用洁净干燥的玻璃棒蘸取待测溶液点在试纸的中部,再与比色卡对照得出读数Fe(OH)3COd
(4)调节pH时,使用pH试纸的具体操作是取一小块pH试纸放在洁净的玻璃片上,用洁净干燥的玻璃棒蘸取待测溶液点在试纸的中部,再与比色卡对照得出读数;调节pH时铁离子转化为氢氧化铁沉淀,则滤渣2中除了过量的MgO外,还含有的物质是Fe(OH)3;
(5)根据方程式可知煅烧得到的气体主要有SO2、CO2、CO、S,产生的气体进行分步吸收或收集,所以通过A使硫蒸气冷凝下来,再通过B装置高锰酸钾溶液吸收二氧化硫,通过C中的氢氧化钠溶液吸收二氧化碳,最后剩余一氧化碳气体在D中收集;
(5)①若n(NO):
n(NO2)>1:
1,则一氧化氮过量,排放气体中NO含量升高,污染环境,故答案为:
排放气体中NO含量升高,污染环境。
②若n(NO):
n(NO2)<1:
1,则二氧化氮过量,二氧化氮可与石灰乳反应生成Ca(NO3)2;故答案为:
产品Ca
(NO2)2中Ca(NO3)2含量升高。
3.叠氮化钠(NaN3)是一种应用广泛的化工产品,可用于合成抗生素头孢菌素药物的中间体,汽车安全气囊等。
Ⅰ.实验室制备NaN3
(1)实验原理:
①把氨气通入熔融金属钠反应制得氨基钠(NaNH2),该反应的化学方程式为____________。
②将生成的NaNH2与N2O在210℃-220℃下反应可生成NaN3、NaOH和气体X,该反应的化学方程式为2NaNH2+N2O═NaN3+NaOH+X,实验室检验X气体使用的试纸是湿润的______。
(2)实验装置(图1)、步骤如下,回答下列问题:
已知:
i)NaN3是一种易溶于水的白色晶体,微溶于乙醇,不溶于乙醚;
ii)NaNH2的熔点为210℃,沸点为400℃,在水溶液中易水解。
①组装仪器检查装置气密性后,装入药品。
装置B中盛放的药品是_______________。
②实验过程应先点燃___(填“A”或“C”)处的酒精灯,理由是_______________________。
③让氨气和熔化的钠充分反应后,停止加热A并关闭止水夹k。
向装置C中b容器内充入加热介质植物油并加热到210℃-220℃,然后按图通入N2O;
④装置C反应完全结束后,冷却,取出a中的混合物进行以下操作,得到NaN3固体:
操作II的目的是____________;
操作IV中选用的洗涤试剂最好的是_____。
A.水B.乙醇C.乙醇水溶液D.乙醚
(3)图中仪器a用不锈钢材质的而不用玻璃的,其主要原因是____________________。
II.产品NaN3纯度测定
精确称量0.150gNaN3样品,设计如图2所示装置,连接好装置后使锥形瓶倾斜,使小试管中的NaN3样品与M溶液接触,测量产生的气体体积从而测定其纯度。
已知2NaN3→3N2(NaN3中的N全部转化为N2,其他产物略),反应中放出大量的热。
(4)使用冷水冷凝的目的是______。
对量气管读数时,反应前后都需要进行的操作是______。
(5)常温下测得量气管读数为60.0mL(N2的密度为1.40g/L)计算NaN3样品的纯度为______。
(保留三位有效数字)
【答案】2NH3+2Na
2NaNH2+H2↑红色石蕊试纸碱石灰A先产生NH3,排除装置内空气,防止产品不纯降低NaN3的溶解量或溶解度或促使NaN3析出D反应过程生成的NaOH能腐蚀玻璃冷却生成的气体调节量气管使两侧的液面保持水平86.7%
④C中混合物加水后,根据叠氮化钠 (NaN3)固体易溶于水,微溶于乙醇,不溶于乙醚,NaN3溶解在水中,NaNH2与水反应生成NaOH和氨气,可知操作Ⅱ加乙醇可降低NaN3的溶解度促使NaN3析出;乙醚洗涤叠氮化钠可减少叠氮化钠的损失,故操作IV中选用的洗涤试剂最好的是D;II.(4)反应可能产生水蒸气,使用冷水冷凝的目的是除去生成的气体中的水蒸气;量气管读数前,需要调节量气管使两侧的液面保持水平,确保气体压强与外界大气压强相等。
(5)生成氮气的质量为=0.084g,
6.某同学设计了如图装置用于制取SO2和验证SO2的漂白性、水溶液的酸性、还原性。
试回答下列问题:
(1)装置A中发生反应的化学方程式为______________。
(2)在框图内选择合适装置(从B~E中选择)依次验证SO2的漂白性、水溶液的酸性、还原性,上述各装置按气流从左到右方向连接顺序为A→_______(填装置的字母编号)。
(3)装置D中发生反应的离子方程式是______________。
(4)实验前须鼓入N2,目的是____________,简述此操作的必要性:
____。
(5)已知:
1.0mol·L-1的Fe(NO3)3溶液的pH=1,若将SO2气体通入装置F,装置F中产生了白色沉淀,其成分是______________(填化学式),分析F中产生白色沉淀的可能原因及观察到的其他现象:
______。
(6)实验中发现Na2SO3可能部分被氧化,现需测定Na2SO3的纯度:
称取10.00g产品,配成100mL溶液,移取25.00mL溶液,用0.2000mol·L-1酸性KMnO4溶液进行滴定,消耗KMnO4溶液20.00mL,其中KMnO4→Mn2+。
产品中Na2SO3的质量分数为_______。
【答案】Na2SO3+H2SO4(浓)=Na2SO4+H2O+SO2↑C→E→D→B
5SO2+2MnO4—+2H2O=4H++2Mn2++5SO42—排净装置中的空气防止生成的SO2被空气中的O2氧化而干扰实验BaSO4SO2与Fe3+反应生成SO42—,溶液由棕黄色变为浅绿色(或在酸性条件下SO2与NO3—反应生成SO42—,溶液中有气泡产生,或其他合理答案)50.4%
(3)E中二氧化硫与KMnO4发生氧化还原反应生成硫酸和MnSO4,离子方程式为5SO2+2MnO4-+2H2O
4H++2Mn2++5SO42-。
(4)氧气能将二氧化硫氧化,如果装置中含有氧气,会干扰实验,所以鼓入氮气的目的是排净空气以防止干扰实验。
(5)二氧化硫具有还原性,酸性条件下,能被硝酸根离子或铁离子氧化成硫酸根离子,硫酸根离子和钡离子反应生成硫酸钡白色沉淀,产生此现象的可能原因及现象:
①若二氧化硫和铁离子发生氧化还原反应生成硫酸根离子和亚铁离子,硫酸根离子和钡离子反应生成白色沉淀,溶液由黄色变为浅绿色,所以除产生白色沉淀外,还应观察到的现象是溶液由棕黄色变为浅绿色;②若酸性条件下,硝酸根离子和二氧化硫发生氧化还原反应生成硫酸根离子和NO气体,硫酸根离子和钡离子反应生成硫酸钡白色沉淀,其他现象为溶液中有气泡产生。
因此,本题正确答案是:
2ClO2+10I-+8H+=2Cl-+5I2+4H2O。
④含有Na2SO3物质的量为0.02L×0.1mol/L=0.002mol,则根据关系式:
2ClO2—5I2—10S2O32-;
210
n(ClO2)0.002
所以n(ClO2)=0.004mol,m(ClO2)=0.004mol×67.5g/mol=0.02700g;
因此,本题正确答案是:
0.02700。
8.某工厂的废金属屑中主要成分为Cu、Fe和Al,此外还含有少量Al2O3和Fe2O3,为探索工业废料的再利用,某化学兴趣小组设计了如下实验流程,用
该工厂的合金废料制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO4·7H2O)和胆矾晶体。
请回答:
(1)写出步骤Ⅰ反应的离子方程式:
____________________________。
(2)试剂X是______________。
溶液D是______________。
(3)在步骤Ⅱ时,用如图装置制取CO2并通入溶液A中。
一段时间后,观察到烧杯中产生的白色沉淀会逐渐减少。
为避免固体C减少,可采取的改进措施是_____________________。
(4)由固体F制取硫酸铜溶液,通常有两种方案:
方案一:
将固体F在加热条件下与浓硫酸反应;
方案二:
将固体F投入热的稀浓硫酸中,然后通入氧气;
方法一的缺点为:
_________________________________________________。
(5)工业上常用溶液E制得净水剂Na2FeO4,流程如下:
①测得溶液E中c(Fe2+)为0.2mol·L-1,若要处理1m3溶液E,理论上需要消耗25%的H2O2溶液_______kg。
②写出由Fe(OH)3制取Na2FeO4的离子方程式______________。
(已知NaClO还原为NaCl)
【答案】2Al+2H2O+2OH-===2AlO2-+3H2↑Al2O3+2OH-===2AlO2-+H2O稀硫酸(或稀H2SO4)NaHCO3溶液在a和b间加一个盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶,除去HCl产生污染气体二氧化硫13.62Fe(OH)3+3ClO-+4OH-===2FeO42-+3Cl-+5H2O
硫酸溶解得到CuSO4溶液,也可以用固体F继续加入热的稀H2SO4,同时不断鼓入空气,固体溶解得CuSO4溶液;(3)溶液A中含有NaOH、NaAlO2;向其中通入过量的CO2,发生反应产生Al(OH)3沉淀和可溶性物质NaHCO3,溶液D是NaHCO3,固体C是Al(OH)3沉淀,用盐酸溶解得到AlCl3;然后在HCl的气氛中加热蒸发得到无水AlCl3;
(5)通过H3PO3+H2O+I2=H3PO4+2HI;I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6;假设测定过程中没有其它反应。
滴定终点的现象是:
最后一滴标准液滴入时,溶液褪色且半分钟内不恢复(或由蓝色变无色);0.1000mol•L-1碘溶液20.00mL中含有碘单质的物质的量为:
0.1000mol•L-1×0.020L=0.002mol,根据反应I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6可知,与磷酸反应消耗的碘单质的物质的量为:
0.002mol-0.1000mol•L-1×0.012L×1/2=0.0014mol,再由H3PO3+H2O+I2=H3PO4+2HI可知,25mL三氯化磷水解后的溶液中含有的H3PO3的物质的量为:
n(H3PO3)=n(I2)=0.0014mol,500mL该溶液中含有H3PO3的物质的量为:
0.0014mol×500mL/25mL=0.028mol,所以4.100g产品中含有的三氯化磷的物质的量为0.028mol,该产品中PCl3的质量分数为:
137.5g/mol
0.025mol/4.1g
100
=93.9%;答案:
最后一滴标准液滴入时,溶液褪色且半分钟内不恢复(或由蓝色变无色);93.9%。
10.硫酰氯(SO2Cl2)常作氯化剂或氯磺化剂,用于制作药品、染料、表面活性剂等。
其部分性质如下表:
物质
熔点/℃
沸点/℃
其它性质
SO2Cl2
-54.1
69.1
①易水解产生大量白雾
②易分解:
SO2Cl2
SO2↑+Cl2↑
回答下列问题:
I.已知:
SO2(g)+Cl2(g)
SO2Cl2(l)ΔH=−97.3kJ·mol-1。
催化合成硫酰氯的实验装置如下图(夹持仪器已省略):
(1)仪器B的名称是____________,冷却水的进口为________(填“a”或“b”)。
(2)装置D除干燥气体外,另一作用是______________________。
若缺少D,则硫酰氯会水解,该反应的化学方程式为_________________________________________。
(3)实验室用二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气,写出其反应的离子方程式:
___________________。
(4)C处U形管中碱石灰的作用除吸收多余SO2、Cl2,防止污染外;还有_______________________。
II.在氯磺酸中加入四氯化锡加热煮沸,使氯磺酸分解,可用于制取少量硫酰氯。
化学方程式为:
2ClSO3H
H2SO4+SO2Cl2,此法得到的产品中混有硫酸。
(5)①从分解产物中分离出硫酰氯的方法是_____________。
②请设计实验方案检验产品中硫酸的存在(可选试剂:
稀盐酸、稀硝酸、BaCl2溶液、蒸馏水、石蕊溶液):
取适量产品,充分___________后,加水稀释__________________________。
【答案】冷凝管a通过观察气泡控制气流速度(或比例)SO2Cl2+2H2O==H2SO4+2HClMnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O防止水蒸气进入收集器使产品水解蒸馏加热分成两份,一份滴加紫色石蕊试液变红,另一份加入BaCl2溶液产生白色沉淀,说明含有H2SO4
(3)实验室用二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气,其反应的离子方程式:
MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O。
答案:
MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O。
(4)C处U形管中碱石灰的作用除吸收多余SO2、Cl2,防止污染外;还可以防止水蒸气进入收集器使产品水解。
(4)若使用氢氧化钠溶液,会发生反应:
得不到产物邻苯二甲酸二丁酯;正确答案:
。
(5)因为邻苯二甲酸二丁酯沸点340℃,温度超过180℃时易发生分解,减压可使其沸点降低;正确答案:
邻苯二甲酸二甲酯沸点较高,高温会造成其分解,减压可使其沸点降低。
14.乙醚(CH3CH2OCH2CH3)曾经用作麻醉剂,实验室中可将乙醇、浓硫酸的混合液加热至140℃制取一定量的乙醚,制备原理、装置、有关物质的部分性质如下(夹持装置、加热仪器和沸石均略去):
2CH3CH2OH
CH3CH2OCH2CH3+H2O
沸点/℃
水溶性
密度(g/mL)
乙醇
78
混溶
0.8
乙醚
34.6
难溶
0.7
回答下列问题:
(1)温度计X的水银球应位于_____________________。
(2)使用仪器B与不使用仪器B相比,其优点是_____________________。
(3)所得到的乙醚中含有一定量的乙醇及酸性物质。
为得到高纯度的乙醚,可依次用NaOH溶液、水洗涤;然后用无水CaCl2干燥,最后进行蒸馏精制。
①洗涤操作应在_____________(填仪器名称)中进行。
②蒸馏精制时,最好的加热方式是________________________。
③若实验中使用了57.5mL无水乙醇,最后得到乙醚18.0mL,则乙醚的产率为_____。
(4)实验中,发现A中的液体会变黑;E中的溶液会逐渐褪色,加热后又会变红。
①A中溶液颜色变黑的原因是________________________
②乙醇、浓硫酸的混合液在加热条件下会有副反应发生,生成两种常见的无机气体,该副反应的化学方程式为______________________。
(5)要证明该反应中有CO2生成,在F后面连接一个盛有澄清石灰水的洗气瓶,并将F中的液体改为______溶液。
【答案】液面以下(或液面下但不接触容器内壁)防止乙醇被蒸出(提高乙醇的利用率)分液漏斗水浴加热34.1%浓硫酸使部分乙醇炭化形成黑色的炭微粒C2H5OH+6H2SO4(浓)
2CO2↑+6SO2+9H2O↑酸性KMnO4溶液
应产物的乙醇的质量为46g×
,实验得到乙醚的质量为18.0mL×0.7g/mL=12.6g,则乙醚的产率为;(4)①浓硫酸具有脱水性,会按照氢和氧2:
1关系使乙醇脱水炭化,因此溶液变黑;②利用浓硫酸的强氧化性,与碳发生氧化还原反应,即C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2+2H2O↑,因此副反应是C2H5OH+6H2SO4(浓)
2CO2↑+6SO2+9H2O↑;(5)CO2能使澄清石灰水变浑浊,但SO2也能使澄清石灰水变浑浊,因此先除去SO2,利用SO2的还原性,因此具体步骤是在F后面连接一个盛有澄清石灰水的洗气瓶,并将F中的液体改为浓的酸性高锰酸钾溶液。
15.2—溴丙酸(CH3CHBrCOOH)是有机合成的重要中间体。
实验室制备2—溴丙酸的反应(PCl3易潮解)、装置示意图(加热和夹持装置
略去)和有关数据如下:
CH3CH2COOH+Br2→CH3CHBrCOOH+HBr
物质
相对分子质量
密度/(g·cm-3)
沸点/℃
溶解性
Br2
160
3.1
58.8
微溶于水,易溶于有机
CH3CH2COOH
74
0.99
141.1
易溶于水和有机溶剂
CH3CHBrCOOH
153
1.7
203(分解)
能溶于水和有机溶剂
请回答:
(1)检验a装置气密性的方法:
盖紧滴液漏斗玻璃塞,_____________________,观察到导管口有气泡冒出,撤走热源后,导管中进入一段水柱,则证明气密性良好。
(2)按上图所示添加药品,先水浴加热a,再向a中滴加足量液溴,充分反应后,停止加热。
①a的容积最适合的是__________(填选项字母)
A.50mLB.100mLC.250mLD.500mL
②冷凝管的出水口为__________(填“b”或“c”)。
③C装置的作用为________________________________________。
(3)冷却至室温后,将a中液体减压蒸馏、纯化,收集得27.0mLCH3CHBrCOOH。
①采用减压蒸馏的原因为_______________________________________。
②本实验的产率为_________。
(4)欲用上述装置验证a中发生取代反应,需更换B、C中的试剂。
则C中应加入的试剂为____________;装置B的作用为____________。
【答案】将B中长导管末端没入水面下,微热a(或三颈烧瓶)Bc吸收Br2和HBr,防止空气污染降低CH3CHBrCOOH的沸点,防止CH3CHBrCOOH分解61%(或60.6%)AgNO3溶液或石蕊溶液除去HBr
中的Br2蒸气
防止空气污染。
(3)冷却至室温后,将a中液体减压蒸馏、纯化,收集得27.0mLCH3CHBrCOOH。
①采用减压蒸馏的原因为降低CH3CHBrCOOH的沸点,防止CH3CHBrCOOH分解。
②实际产量:
m(CH3CHBrCOOH)=27.0mL×1.7g·mL-1=45.9g,理论产量:
CH3CH2COOH,37.0mL×0.99g·mL-1=36.63g,m(CH3CHBrCOOH)=36.63g/74g·mol-1×153g·mol-1=75.735g,本实验的产率为45.9g/75.735g×100%=61%。
(4)欲用上述装置验证a中发生取代反应,需更换B、C中的试剂。
则C中应加入的试剂为AgNO3溶液或石蕊溶液;Br2蒸气与水作用生成HBr和HBrO,HBr也能与AgNO3溶液或石蕊溶液,装置B的作用为除去HBr中的Br2蒸气。
(5)为了方便添加液体,图a中盛装液体药品的玻璃仪器名称为分液漏斗;
(6)二氧化氯将硫化氢氧化成硫酸根离子,离子方程式为:
5H2S+8ClO2+4H2O=18H++5SO42-+8Cl-
17.某课题组设计实验检验生铁与浓硫酸反应的产物。
回答下列问题:
Ⅰ.设计如下方案,检验气体产物中的CO2、SO2和H2O。
(1)干燥管B中M的化学式是______________________;
(2)C装置的作用是_________________________________________________;
(3)能证明有二氧化碳生成的实验现象是_______________________________;
(4)待生铁与浓硫酸反应完毕后,检验烧瓶中的溶液含有Fe3+的试剂是:
________________。
Ⅱ.该课题组同学认为生铁与浓硫酸反应可能有氢气生成。
为了验证这一猜想,选择下列仪器和药品并结合上述装置,重新设计实验。
(5)根据实验设计的简约性原则,气流从左至右,仪器排序为______________。
(6)能证明有氢气生成的实验现象是___________________________________。
【答案】CuSO4检验和除去SO2D中溶液不褪色,E中溶液变浑浊KSCN溶液或NaOH溶液(其它答案合理即可)AFIGKHK中黑色粉末变成红色、H中白色粉末变成蓝
中溶液不褪色,E中溶液变浑浊。
(4)检验Fe3+的试剂是:
①KSCN溶液遇到Fe3+溶液变红;②NaOH溶液遇到Fe3+产生红褐色沉淀;答案:
KSCN溶液或NaOH溶液。
(5)实验目的为了验证可能有氢气生成。
设计气流从左至右,A接F中的氢氧化钠溶液除去混合气中的CO2、SO2,用I中的澄清的石灰水检验CO2、SO2是否除净,G中的浓硫酸除去水分,K中氧化铜检验H2,H中无水硫酸铜检验产物水。
所以仪器排序为AFIGKH。
21.天津港“8.12”爆炸事故中,因爆炸冲击导致氰化钠泄漏,可以通过喷洒双氧水或硫代硫酸钠溶液来处理,以减轻环境污染.
资料:
氰化钠化学式NaCN(C元素+2价,N元素﹣3价),白色结晶颗粒,剧毒,易溶于水,水溶液呈碱性,易水解生成氰化氢.
(1)NaCN水溶液呈碱性,其原因是______________________________________(用离子方程式解释).
(2)NaCN用双氧水处理后,产生一种酸式盐和一种能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体,写出该反应的化学方程式____________________________________________.
某化学兴趣小组实验室制备硫代硫
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