专题训练十四化学综合应用.docx

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专题训练十四化学综合应用

专题训练（十四）　化学实验综合应用

时间：

45分钟　分值：

100分

一、选择题（每小题6分，共30分）

1．（2013·青岛模拟）某研究性学习小组在实验室用如图所示装置探究氮氧化物气体与烧碱溶液的反应。

实验过程中将胶头滴管中的液体挤入烧瓶，若碱液可快速、充分吸收产生的氮氧化物气体。

下列叙述正确的是（　　）

A．若将A与B连接，打开止水夹，则广口瓶中长导管口有气泡产生

B．若将A与C连接，打开止水夹，水沿导管由广口瓶进入烧瓶中

C．无论A连接B还是C，打开止水夹，均无明显现象

D．若将NaOH溶液换为水，可以用这套装置验证氨气易溶于水

解析　A与B连接，打开止水夹，水沿导管由广口瓶进入烧瓶中，若将A与C连接，打开止水夹，则广口瓶中长导管口有气泡产生，A、B、C错误；氨气溶解于水也可以形成负压，应用该装置可以验证，D正确。

答案　D

2．（2013·青岛模拟）“封管实验”具有简易、方便、节约、绿色等优点。

观察下列四个“封管实验”（夹持装置未画出），判断下列说法正确的是（　　）

A．加热时，a上部聚集了固体NH4Cl，说明NH4Cl的热稳性比较好

B．加热时，发现b中I2变为紫色蒸气，在上部又聚集为紫黑色的固体

C．加热时，c中溶液红色变深，冷却后又变浅

D．水浴时，d内气体颜色变浅，e内气体颜色加深

解析　NH4Cl热稳定性差，受热易分解为NH3和HCl，但遇冷马上化合为NH4Cl，A项错；碘受热升华，B项正确；含氨气的酚酞溶液为红色，加热氨气逸出，颜色变浅，冷却NH3又溶解，红色变深，C项错；NO2生成N2O4是放热反应，温度越高，NO2的百分含量越大，颜色越深，D项错。

答案　B

3．（2013·海淀期末）下列实验方案不可行或结论不正确的是（　　）

A．用润湿的pH试纸测定饱和Na2CO3溶液的pH

B．通过观察右图中导管水柱的变化，验证铁钉生锈的原因主要是吸氧腐蚀

C．向Mg（OH）2悬浊液中滴加FeCl3溶液，出现红褐色沉淀，说明溶解度：

Fe（OH）3

D．向同pH、同体积的醋酸和盐酸溶液中加入足量Zn粒，通过完全反应后收集到的H2体积比较两种酸的电离程度：

醋酸<盐酸

解析　A项，测量溶液pH时，pH试纸不能先用蒸馏水润湿；B项，小试管中液面上升，证明大试管中消耗了氧气，发生了吸氧腐蚀；C项为难溶电解质的转化，溶解度较大的难溶电解质可转化为溶解度更小的难溶电解质；pH相同的醋酸和盐酸，醋酸的物质的量浓度大，二者等体积分别与足量Zn粒反应时，前者放出氢气多，可比较两种酸的电离程度。

答案　A

4．（2013·北京卷）用如图所示装置检验乙烯时不需要除杂的是（　　）

乙烯的制备

试剂X

试剂Y

A

CH3CH2Br与NaOH乙醇溶液共热

H2O

KMnO4酸性溶液

B

CH3CH2Br与NaOH乙醇溶液共热

H2O

Br2的CCl4溶液

C

C2H5OH与浓H2SO4加热至170℃

NaOH溶液

KMnO4酸性溶液

D

C2H5OH与浓H2SO4加热至170℃

NaOH溶液

Br2的CCl4溶液

解析　溴乙烷在NaOH乙醇溶液中发生消去反应，生成的乙烯中含有乙醇等杂质气体，乙醇也可以使高锰酸钾酸性溶液褪色，故不除杂不能检验乙烯的生成，A项错误；乙醇不与Br2反应，B项正确；乙醇与浓硫酸加热至170℃生成乙烯，同时部分浓硫酸被还原，生成二氧化硫，二氧化硫能够使高锰酸钾酸性溶液褪色，故不除杂不能检验乙烯的生成，C项错误；二氧化硫在水溶液中与溴单质发生氧化还原反应生成硫酸和HBr，故不除杂不能检验乙烯的生成，D项错误。

答案　B

5．（2013·大纲卷）下列操作不能达到目的的是（　　）

选项

目的

操作

A

配制100mL1.0mol·L－1CuSO4溶液

将25gCuSO4·5H2O溶于100mL蒸馏水中

B

除去KNO3中少量NaCl

将混合物制成热的饱和溶液，冷却结晶，过滤

C

在溶液中将MnO

完全转化为Mn2＋

向酸性KMnO4溶液中滴加H2O2溶液至紫色消失

D

确定NaCl溶液中是否混有Na2CO3

取少量溶液滴加CaCl2溶液，观察是否出现白色浑浊

解析　所得溶液体积不是100mL，所以A项错误；因为KNO3的溶解度随温度变化的程度较大，而NaCl的溶解度随温度变化的程度很小，所以可以使用结晶法除去KNO3中的少量NaCl，B项正确；H2O2具有还原性，可还原MnO

且不引入杂质离子，所以C项正确；碳酸钠溶液与氯化钙溶液反应生成碳酸钙白色沉淀和氯化钠，所以D项正确。

答案　A

二、填空题（共70分）

6．（20分）（2013·北京卷）某学生对SO2与漂粉精的反应进行实验探究：

操作

现象

取4g漂粉精固体，加入100mL水

部分固体溶解，溶液略有颜色

过滤，测漂粉精溶液的pH

pH试纸先变蓝（约为12），后褪色

ⅰ.液面上方出现白雾；

ⅱ.稍后，出现浑浊，溶液变为黄绿色；

ⅲ.稍后，产生大量白色沉淀，黄绿色褪去

（1）Cl2和Ca（OH）2制取漂粉精的化学方程式是________________________________。

（2）pH试纸颜色的变化说明漂粉精溶液具有的性质是________。

（3）向水中持续通入SO2，未观察到白雾。

推测现象ⅰ的白雾由HCl小液滴形成，进行如下实验：

a．用湿润的碘化钾淀粉试纸检验白雾，无变化；

b．用酸化的AgNO3溶液检验白雾，产生白色沉淀。

①实验a的目的是________________________________________________________________________。

②由实验a、b不能判断白雾中含有HCl，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

（4）现象ⅱ中溶液变为黄绿色的可能原因：

随溶液酸性的增强，漂粉精的有效成分和Cl－发生反应。

通过进一步实验确认了这种可能性，其实验方案是__________________________________。

（5）将A瓶中混合物过滤、洗涤，得到沉淀X。

①向沉淀X中加入稀HCl，无明显变化。

取上层清液，加入BaCl2溶液，产生白色沉淀。

则沉淀X中含有的物质是________。

②用离子方程式解释现象ⅲ中黄绿色褪去的原因：

________________________。

解析　

（1）Cl2和Ca（OH）2制取漂粉精的化学方程式：

2Cl2＋2Ca（OH）2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O。

（2）由pH试纸先变蓝后褪色可知，漂粉精溶液具有碱性和漂白性。

（3）向水中通入过量SO2不能形成白雾，说明二氧化硫不能形成白雾；用湿润的碘化钾淀粉试纸检验白雾，无变化，说明白雾中不含氯气；根据实验a、b不能判断白雾中含有HCl，因为白雾中混有SO2时也能满足实验a、b的现象，最终生成硫酸银白色沉淀。

（4）现象ⅱ中溶液变为黄绿色，说明有氯气生成，即发生反应：

Cl－＋ClO－＋2H＋===Cl2↑＋H2O，为确认这种可能性，可向漂粉精溶液中逐滴加入硫酸，观察溶液是否变为黄绿色。

（5）①向沉淀X中加入稀HCl，无明显变化。

取上层清液，加入BaCl2溶液，产生白色沉淀，说明上层清液中含有SO

，则沉淀X中含有CaSO4。

答案　

（1）2Cl2＋2Ca（OH）2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O

（2）碱性、漂白性

（3）①检验白雾中是否含有Cl2，排除Cl2干扰　②白雾中混有SO2，SO2可与酸性的AgNO3反应生成白色沉淀

（4）向漂粉精溶液中逐滴加入硫酸，观察溶液是否变为黄绿色

（5）①CaSO4　②SO2＋Cl2＋2H2O===SO

＋2Cl－＋4H＋

7．（25分）（2013·天津卷）FeCl3在现代工业生产中应用广泛。

某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl3，再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。

Ⅰ.经查阅资料得知：

无水FeCl3在空气中易潮解，加热易升华。

他们设计了制备无水FeCl3的实验方案，装置示意图（加热及夹持装置略去）及操作步骤如下：

①检验装置的气密性；

②通入干燥的Cl2，赶尽装置中的空气；

③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成；

④……

⑤体系冷却后，停止通入Cl2，并用干燥的N2赶尽Cl2，将收集器密封。

请回答下列问题：

（1）装置A中反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

（2）第③步加热后，生成的烟状FeCl3大部分进入收集器，少量沉积在反应管A右端。

要使沉积的FeCl3进入收集器，第④步操作是__________________________。

（3）操作步骤中，为防止FeCl3潮解所采取的措施有（填步骤序号）________。

（4）装置B中冷水浴的作用为______________________________________________；装置C的名称为________；装置D中FeCl2全部反应后，因失去吸收Cl2的作用而失效，写出检验FeCl2是否失效的试剂：

________________________________________________________________________。

（5）在虚线框中画出尾气吸收装置E并注明试剂。

Ⅱ.该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液。

（6）FeCl3与H2S反应的离子方程式为________________________________________________________________________。

（7）电解池中H＋在阴极放电产生H2，阳极的电极反应式为________________________________________________________________________。

（8）综合分析实验Ⅱ的两个反应，可知该实验有两个显著优点：

①H2S的原子利用率为100%；

②_________________________________________________________。

解析　

（2）FeCl3受热易升华，因此在沉积的FeCl3固体下方加热即可。

（3）防止FeCl3潮解主要是防止其与水接触，步骤②中通入的是干燥的Cl2，并把空气赶出装置；步骤⑤中用的是干燥的N2，并把收集器密封。

（4）装置B中的冷水浴显然是为了使升华的氯化铁冷却为固体，便于收集；检验FeCl2是否失效，就是检验溶液中是否含有Fe2＋，可使用K3[Fe（CN）6]溶液，若生成蓝色沉淀则说明含有Fe2＋，即未失效。

（5）一般用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气，并将导管插入液面下。

（6）FeCl3具有氧化性，H2S具有还原性，二者发生氧化还原反应。

（7）电解池中含有HCl和FeCl2。

由于阳极发生氧化反应且还原性：

Fe2＋>Cl－，所以是Fe2＋在阳极放电，生成Fe3＋。

（8）实验Ⅱ中，FeCl3吸收H2S变为FeCl2，再经过电解重新得到FeCl3，FeCl3可以循环使用。

答案　

（1）2Fe＋3Cl2===2FeCl3

（2）在沉积的FeCl3固体下方加热

（3）②⑤

（4）冷却，使FeCl3沉积，便于收集产品　干燥管　

K3[Fe（CN）6]溶液

（5）

（6）2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋

（7）Fe2＋－e－===Fe3＋

（8）FeCl3得到循环利用

8．（25分）（2013·江苏卷）柠檬酸亚铁（FeC6H6O7）是一种易吸收的高效铁制剂，可由绿矾（FeSO4·7H2O）通过下列反应制备：

FeSO4＋Na2CO3===FeCO3↓＋Na2SO4

FeCO3＋C6H8O7===FeC6H6O7＋CO2↑＋H2O

下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol·L－1计算）。

金属离子

开始沉淀的pH

沉淀完全的pH

Fe3＋

1.1

3.2

Al3＋

3.0

5.0

Fe2＋

5.8

8.8

（1）制备FeCO3时，选用的加料方式是________（填字母，）原因是________________________________________________________________________。

a．将FeSO4溶液与Na2CO3溶液同时加入到反应容器中

b．将FeSO4溶液缓慢加入到盛有Na2CO3溶液的反应容器中

c．将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有FeSO4溶液的反应容器中

（2）生成的FeCO3沉淀需经充分洗涤，检验洗涤是否完全的方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

（3）将制得的FeCO3加入到足量柠檬酸溶液中，再加入少量铁粉，80℃下搅拌反应。

①铁粉的作用是___________________________________________________________________。

②反应结束后，无需过滤，除去过量铁粉的方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

（4）最后溶液经浓缩、加入适量无水乙醇、静置、过滤、洗涤、干燥，获得柠檬酸亚铁晶体。

分离过程中加入无水乙醇的目的是________________________________________________________________________。

（5）某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣（主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3）出发，先制备绿矾，再合成柠檬酸亚铁。

请结合上图的绿矾溶解度曲线，补充完整由硫铁矿烧渣制备FeSO4·7H2O晶体的实验步骤（可选用的试剂：

铁粉、稀硫酸和NaOH溶液）：

向一定量烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应，__________________________________________________________________________________________________________________________________，得到FeSO4溶液，______________________________________________________________________________，得到FeSO4·7H2O晶体。

解析　

（1）碳酸钠溶液水解显碱性，Fe2＋在碱性环境中会生成氢氧化亚铁沉淀，故应在硫酸亚铁中加入碳酸钠溶液。

（2）检验FeCO3沉淀是否洗涤干净，即检验洗涤液中是否含有SO

，可以用酸化的氯化钡溶液检验，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净。

（3）Fe2＋具有还原性，易被空气中的氧气氧化，加入铁粉可以防止其被氧化。

铁可与酸（柠檬酸）反应，故可用柠檬酸直接处理多余的铁粉，使之生成柠檬酸亚铁。

（4）加入乙醇可以抑制柠檬酸亚铁在水中的溶解，提高柠檬酸亚铁的产率。

（5）硫铁矿烧渣与稀硫酸反应，生成硫酸铁和硫酸铝，二氧化硅不溶于稀硫酸，故接下来的操作是“过滤”，滤液中含有铁离子和铝离子，向滤液中加入足量的强碱，铁离子以沉淀的形式析出，铝元素以偏铝酸根离子的形式存在于溶液中，再过滤，滤渣为氢氧化铁，加硫酸得到硫酸铁，然后再加铁粉生成硫酸亚铁；最后加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、低温干燥，即得硫酸亚铁晶体（绿矾）。

答案　

（1）c　避免生成Fe（OH）2沉淀

（2）取最后一次的洗涤滤液1～2mL于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净

（3）①防止＋2价的铁元素被氧化　②加入适量柠檬酸让铁粉反应完全

（4）降低柠檬酸亚铁在水中的溶解量，有利于晶体析出

（5）“过滤，向反应液中加入足量的铁粉，充分搅拌后，滴加NaOH溶液调节反应液的pH约为5，过滤”或“过滤，向滤液中滴加过量的NaOH溶液，过滤，充分洗涤固体，向固体中加入足量稀硫酸至固体完全溶解，再加入足量的铁粉，充分搅拌后，过滤”　（滴加稀硫酸酸化），加热浓缩得到60℃饱和溶液，冷却至0℃结晶，过滤，少量冰水洗涤，低温干燥