专题十四 化学实验综合B.docx
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专题十四化学实验综合B
专题限时集训十四(B) [专题十四 化学实验综合]
(时间:
40分钟)
1.实验室用乙醇、浓硫酸和溴化钠反应来制备溴乙烷,其反应原理和实验的装置如下(反应需要加热,图中省去了加热装置):
H2SO4(浓)+NaBr
NaHSO4+HBr
CH3CH2OH+HBr
CH3CH2Br+H2O
有关数据见下表:
乙醇
溴乙烷
溴
状态
无色液体
无色液体
深红色液体
密度/(g·cm-3)
0.79
1.44
3.1
沸点/℃
78.5
38.4
59
图Z148
(1)A中放入沸石的作用是____________________,B中进水口为________(填“a”或“b”)口。
(2)实验中用滴液漏斗代替分液漏斗的优点为________________________________________。
(3)写出氢溴酸与浓硫酸混合加热时发生反应的化学方程式:
________________________________。
(4)加热A的目的是________________________,F接橡皮管导入下水道的目的是________________________。
(5)图中C中的导管E的末端须在水面以下,其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)将C中的馏出液转入三角烧瓶中,边振荡边逐滴滴入浓H2SO4以除去水、乙醇等杂质,滴加硫酸约1~2mL,使溶液明显分层,再用分液漏斗分去硫酸层,经硫酸处理后的溴乙烷转入蒸馏瓶,水浴加热蒸馏,收集到35~40℃的馏分约10g。
①分液漏斗在使用前必须________。
②从乙醇的角度考虑,本实验所得溴乙烷的产率是________。
2.碱式碳酸盐A可用作胃药,其组成可表示为Al2Mg6(OH)x(CO3)y·zH2O。
某校化学兴趣小组欲测定其化学式,实验设计如下:
实验Ⅰ:
称取一定质量的A,加热分解至恒重。
实验Ⅱ:
称取一定质量的A,与足量的酸反应,测量生成CO2气体的质量。
可供选择的仪器和药品如图Z149所示(酸溶液限选6mol·L-1盐酸或6mol·L-1硫酸,其他试剂任选)。
图Z149
回答下列问题:
(1)仪器乙的名称为________。
(2)请选择必要的装置完成实验Ⅱ,正确的连接顺序为____________________(按气流方向,用接口字母表示);选用的酸溶液是________________________________________________________________________。
(3)有人提出不采用实验Ⅰ,可在实验Ⅱ结束后,在A完全反应后所得溶液中滴加足量的氨水,用无灰滤纸过滤,用蒸馏水洗涤反应容器2~3次,将洗涤液过滤,洗涤沉淀2~3次,将附着沉淀的滤纸放到坩埚中加热分解至恒重。
判断沉淀已洗涤干净的方法是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
实际上未采用该方案的原因是不符合实验设计的( )
A.科学性 B.安全性
C.可行性D.简约性
(4)x与y的关系式是________________(用等式表示)。
(5)通过实验Ⅰ的相关数据,经计算可得A的摩尔质量为602.0g·mol-1。
实验Ⅱ中称得样品A的质量为9.030g,与足量酸完全反应后,CO2吸收装置增重0.660g,则A的化学式为________。
3.某研究性学习小组设计了如图Z1410所示的装置制备ClO2气体(加热装置用“△”表示),反应原理为饱和草酸溶液与KClO3粉末在60℃时反应制得ClO2(温度过高或过低都会影响制气效率)。
A B C
图Z1410
已知:
①ClO2是一种黄绿色有刺激性气味的气体,熔点为-59℃,沸点为11.0℃;
②草酸是酸性强于醋酸的二元弱酸,对应的钙盐(CaC2O4)不溶于醋酸,能溶于强酸,它还是一种还原性较强的物质。
(1)配平制备ClO2的化学方程式:
KClO3+____H2C2O4——____KHCO3+____ClO2↑
(2)A装置中还缺少的一样仪器名称是________,B装置的作用是______________。
(3)C装置吸收尾气后,溶液中含有NaOH、NaClO2、NaClO3等溶质,小组成员认为C中还可能含有Na2CO3,试分析可能的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)小组成员收集资料得知“菠菜中富含可溶性草酸盐和碳酸盐”,他将菠菜研磨成汁、热水浸泡、过滤得到溶液,调节溶液呈碱性,加入足量的CaCl2溶液,产生白色沉淀,过滤、洗涤,沉淀备用,对生成沉淀的成分进行探究。
①提出合理假设
假设1:
只存在CaCO3;
假设2:
既存在CaCO3,也存在CaC2O4;
假设3:
______________________________。
②基于假设2,设计实验方案,进行实验。
请写出实验步骤以及预期现象和结论。
限选实验试剂:
1mol·L-1H2SO4溶液、0.1mol·L-1HCl溶液、0.01mol·L-1KMnO4溶液、澄清石灰水。
实验步骤
预期现象和结论
步骤1:
取少量沉淀于试管中,
加入____________________
____________________________
____________________________
步骤2:
另取少量沉淀于另一试
管中,加入________________
____________________________
4.某兴趣小组在实验室用加热乙醇、浓H2SO4、溴化钠和少量水的混合物来制备溴乙烷,检验反应的部分副产物,有关装置如图Z1411所示(其中夹持仪器、加热仪器及冷却水管没有画出)。
请根据实验步骤,回答下列问题:
图Z1411
(1)E的名称为____________,其作用是____________,冷凝水应由________口进入。
(2)制备操作中,加入少量的水,其目的是________。
(填字母)
a.减少副产物烯和醚的生成
b.减少Br2的生成
c.减少HBr的挥发
d.水是反应的催化剂
(3)该实验装置中________装置可防止倒吸,中学化学实验中______________(填实验名称)用此方法防止倒吸。
(4)理论上,上述反应的副产物还可能有乙烯、乙醚(CH3CH2—O—CH2CH3)、溴化氢等。
检验副产物中是否含有溴化氢的实验操作如下:
熄灭酒精灯,在竖直冷凝管上方塞上塞子,打开a,利用余热继续反应直至冷却,通过B、C装置检验。
B、C中应盛放的试剂分别是________、________。
(5)欲除去溴乙烷中的少量杂质Br2,下列物质中最适合的是________。
a.NaI b.NaOH c.NaHSO3 d.KCl
5.研究性学习小组用Na2SO3与硫酸溶液(硫酸与水的体积之比为1∶1)制备SO2并进行性质探究实验。
图Z1412
(1)D中的实验现象是____________________________,C、E中溶液都褪色,分别体现SO2的________、________性质。
(2)请在方框中画出收集SO2以及尾气处理装置(标相关试剂)。
(3)研究小组发现B中有白色沉淀,为了确认沉淀的组成,研究小组往B中加入过量稀盐酸,沉淀不溶解,你认为留下的沉淀物是__________,形成该沉淀的反应的化学方程式有:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
图Z1413
为了进一步验证沉淀形成的原因,研究小组另取BaCl2溶液,加热煮沸,冷却,及时加入少量苯液封,然后再通SO2,结果发现沉淀量减少,但仍有轻微浑浊。
研究小组改进A装置(如图Z1413所示),再进行实验,B中没有出现浑浊。
下列气体可作为X气体的是________(填序号,不定项选择)。
A.CO2 B.NH3 C.O3 D.N2 E.NO2
(4)SO2为空气污染物,研究小组为测定某工厂区空气中SO2的含量,取10m3(标准状况)的空气,缓慢通过足量溴水中,在所得溶液中加入过量的BaCl2溶液,将产生的白色沉淀洗涤、干燥,用电子秤称其质量为0.233g,则:
①沉淀洗涤要干净,检验洗涤已经干净的实验操作是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②试计算此空气中SO2的浓度(列出计算表达式并计算结果,结果单位用mg/m3表示)。
专题限时集训(十四)B
1.
(1)防止暴沸 b
(2)平衡压强,使浓硫酸顺利滴下
(3)2HBr+H2SO4(浓)
SO2↑+Br2+2H2O
(4)加快反应速率,蒸馏出溴乙烷 将挥发出的有毒气体溴乙烷、SO2排出实验室,防止中毒
(5)增大溴乙烷的产率(或减少溴乙烷的挥发)
(6)①检漏 ②53.4%
[解析]
(2)滴液漏斗可使漏斗中液面上方的压强与烧瓶中的压强相当,有利于液体顺利滴下。
(3)浓硫酸具有较强的氧化性,可以将HBr氧化成溴单质,本身被还原成SO2。
(4)加热可提高反应速率,并使生成的卤代烃气体逸出。
由于反应中有有毒物质产生(SO2、卤代烃等),将F放入下水道中,可将这些有毒成分排出实验室,避免实验室中毒。
(5)C放入水面下,有利于产品溴乙烷的液化,减小其挥发量。
(6)加入的乙醇质量为7.9g,由CH3CH2OH~CH3CH2Br,理论上应该生成18.72gCH3CH2Br,由此可求出产率为53.4%。
2.
(1)圆底烧瓶
(2)a→e,f→g,h(或h,g)→i 6mol·L-1硫酸
(3)取少量末次沉淀洗涤液于试管中,滴加氯化钡溶液后无浑浊,说明沉淀已洗涤干净(合理即可) D
(4)x+2y=18
(5)Al2Mg6(OH)16CO3·4H2O
[解析]
(2)实验的目的是测量生成的CO2,故需要解决的问题是,首先要排除装置中空气中的CO2的影响,最后还需要将装置中生成的CO2全部驱赶入吸收装置中被吸收;吸收CO2前需要先将CO2气体干燥,除去水蒸气,最后还要防止空气中的CO2和水蒸气进入吸收装置,故最后需要加盛碱石灰的干燥装置;为了防止挥发出的HCl气体干扰,选用稀硫酸。
(4)根据物质的化合价代数和为0的原则x+2y=3×2+2×6=18。
(5)9.030g样品为0.015mol,而0.66gCO2为0.015mol,故y=1,则x=16;z=(602g·mol-1-27g·mol-1×2-24g·mol-1×6-60g·mol-1-16×17g·mol-1)÷18g·mol-1=4,A的化学式为Al2Mg6(OH)16CO3·4H2O。
3.
(1)2 1 2 2
(2)温度计 将ClO2冷凝收集
(3)过量的草酸与KHCO3反应,逸出的CO2与NaOH溶液反应生成Na2CO3(或因KClO3具有较强的氧化性),将草酸氧化成CO2,逸出的CO2与NaOH溶液反应生成Na2CO3
(4)①只存在CaC2O4
②
实验步骤
预期现象和结论
步骤1:
足量0.1mol/LHCl溶液
沉淀全部溶解,有气泡产生,说明沉淀中有碳酸钙
步骤2:
几滴1.0mol/L的
H2SO4溶液和
0.01mol/LKMnO4溶液
溶液紫红色褪去,说明沉淀中有CaC2O4,结合步骤1,假设2成立
[解析]
(1)反应中氯元素降低了1价,碳元素升高了1价,由此可配平方程式。
(2)反应需要维持在60℃,故反应装置A还需要温度计以便测量反应温度;B装置用于冷凝并回收生成的ClO2。
(3)有Na2CO3生成,说明有CO2进入到C中,CO2可能是强氧化剂KClO3将一部分草酸氧化生成的,也可能是过量的草酸与A中反应生成的KHCO3发生反应形成的。
(4)另一种可能是只含草酸钙。
可根据CaCO3溶解在酸中时能产生气体检验CaCO3,可利用草酸钙的还原性,使用硫酸酸化的KMnO4溶液来检验草酸钙(酸性条件下,KMnO4能氧化Cl-,故此时不能用盐酸)。
4.
(1)直形冷凝管 冷凝回流 下
(2)abc (3)C 乙酸乙酯的制备
(4)苯(或四氯化碳等有机溶剂) 硝酸银或石蕊试液(答出一种即可) (5)c
[解析]
(1)因有一定量的有机物会气化,故其作用是冷凝回流。
(2)浓硫酸有强氧化性,同时也是乙醇发生取代反应、消去反应的催化剂,故加少量水既可降低浓硫酸浓度,又可溶解HBr,答案为abc。
(3)由于C装置左侧高于液面,故它可具有防倒吸功能,制备乙酸乙酯的实验可用此装置防倒吸。
(4)打开a后,会有HBr、Br2进入B中,应先用有机溶剂苯等溶解Br2,使HBr气体进入C中,可用AgNO3溶液检验Br-。
(5)由于溴乙烷在碱性条件下能水解,故应用NaHSO3除单质溴。
5.
(1)出现淡黄色浑浊(或淡黄色沉淀或有淡黄色固体产生) 漂白性 还原性
(2)
(3)BaSO4 SO2+H2OH2SO3、2H2SO3+O2===2H2SO4、H2SO4+BaCl2===BaSO4↓+2HCl AD
(4)①取最后一次洗涤液少量于试管中,加入硝酸酸化的AgNO3溶液,没有明显现象,证明洗涤干净
②
=6.4mg/m3
[解析]
(1)A中生成的SO2进入D中与H2S反应生成单质硫,故D中有淡黄色沉淀出现。
SO2在C中表现出漂白性、在E中表现出还原性。
(2)SO2密度比空气的大且溶于水,故应该用排气法收集,因还要连接一个尾气吸收装置,故集气装置中,进气管应接近仪器的底部;可用NaOH溶液吸收SO2。
(3)因BaSO3可溶于盐酸而BaSO4不溶于盐酸,故剩余的沉淀物是BaSO4;它形成的原因是SO2被溶解在BaCl2溶液中的O2氧化成H2SO4,然后硫酸再与BaCl2反应生成BaSO4。
改进后的装置中,是利用非氧化性、非碱性气体做驱赶剂,将溶解在溶液中的氧气排除,故X可能是A或D。
(4)检验中,应取最后一次洗涤液适量放入试管中,然后加入酸性AgNO3溶液,没有明显现象产生,表明已洗涤干净。
因1molSO2最终可转化为1molBaSO4,由此可建立代数方程求出并结果。
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