专题训练222化学实验综合应用.docx
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专题训练222化学实验综合应用
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8分,共32分)
1.(2014·天津卷)实验室制备下列气体时,所用方法正确的是( )
A.制氧气时,用Na2O2或H2O2作反应物可选择相同的气体发生装置
B.制氯气时,用饱和NaHCO3溶液和浓硫酸净化气体
C.制乙烯时,用排水法或向上排空气法收集气体
D.制二氧化氮时,用水或NaOH溶液吸收尾气
解析 Na2O2、H2O2制取O2的反应分别为2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑、2H2O2
2H2O+O2↑,均可选取固体与液体在不加热条件下制取气体的装置,A项正确。
Cl2通过饱和NaHCO3溶液时产生CO2气体,应先用饱和NaCl溶液除去HCl,再用浓硫酸进行干燥,B项错误。
乙烯难溶于水,其密度小于空气,故可采用排水法或向下排空气法收集乙烯,但由于乙烯与空气的密度相差不大,故采用向下排空气法收集到的乙烯不纯净,C项错误。
用水吸收NO2尾气时,发生的反应为3NO2+H2O===2HNO3+NO,同时产生污染性气体NO,常用NaOH溶液吸收NO2,D项错误。
答案 A
2.(2014·新课标全国卷Ⅰ)利用下图所示装置进行下列实验,能得出相应实验结论的是( )
选项
①
②
③
实验结论
A
稀硫酸
Na2S
AgNO3与
AgCl的浊液
Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2S)
B
浓硫酸
蔗糖
溴水
浓硫酸具有脱水性、氧化性
C
稀盐酸
Na2SO3
Ba(NO3)2
溶液
SO2与可溶性钡盐均可生成白色沉淀
D
浓硝酸
Na2CO3
Na2SiO3
溶液
酸性:
硝酸>碳酸>硅酸
解析 分析①和②中物质发生的反应以及所产生的气体与③中物质的反应,根据相关现象得出实验结论。
A项Na2S与稀硫酸发生反应:
Na2S+H2SO4===Na2SO4+H2S↑,H2S气体通过导管进入③,产生Ag2S黑色沉淀,可能是H2S与AgNO3反应的结果,不能得出Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2S)。
B项浓硫酸使蔗糖发生脱水炭化,并与生成的碳发生氧化还原反应,生成CO2、SO2和H2O,混合气体通过导管进入③,其中SO2与溴水发生反应:
SO2+Br2+2H2O===H2SO4+2HBr,该过程中浓硫酸体现脱水性和强氧化性。
C项稀盐酸与Na2SO3发生反应:
Na2SO3+2HCl===2NaCl+SO2↑+H2O,SO2与Ba(NO3)2溶液发生氧化还原反应生成BaSO4沉淀,若③中为BaCl2等可溶性钡盐,则不能生成沉淀。
D项浓硝酸与Na2CO3发生反应:
Na2CO3+2HNO3===2NaNO3+CO2↑+H2O,说明HNO3的酸性强于H2CO3。
③中Na2SiO3溶液产生白色沉淀,但不能据此证明H2CO3的酸性强于H2SiO3,其原因是浓硝酸具有强挥发性,挥发出的HNO3气体与CO2一并进入Na2SiO3溶液,均能与其发生反应而产生H2SiO3沉淀。
答案 B
3.(2014·北京卷)
用如图装置(夹持、加热装置已略)进行实验,由②中现象,不能证实①中反应发生的是( )
选项①中实验
②中现象
A
铁粉与水蒸气加热
肥皂水冒泡
B
加热NH4Cl和Ca(OH)2混合物
酚酞溶液变红
C
NaHCO3固体受热分解
澄清石灰水变浑浊
D
石蜡油在碎瓷片上受热分解
Br2的CCl4溶液褪色
解析 肥皂水冒泡,也可能是气体受热膨胀的结果,A项错误。
酚酞溶液变红,说明NH4Cl与Ca(OH)2反应生成了NH3,B项正确。
澄清石灰水变浑浊,说明发生了反应:
2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O,生成了CO2,C项正确。
Br2的CCl4溶液褪色,说明石蜡油分解生成了烯烃,D项正确。
答案 A
4.(2014·四川卷)下列实验方案中,不能达到实验目的的是( )
选项
实验目的
实验方案
A
检验CH3CH2Br在NaOH溶液中是否发生水解
将CH3CH2Br与NaOH溶液共热。
冷却后,取出上层水溶液,用稀HNO3酸化,加入AgNO3溶液,观察是否产生淡黄色沉淀
续表
选项
实验目的
实验方案
B
检验Fe(NO3)2晶体是否已氧化变质
将Fe(NO3)2样品溶于稀H2SO4后,滴加KSCN溶液,观察溶液是否变红
C
验证Br2的氧化性强于I2
将少量溴水加入KI溶液中,再加入CCl4,振荡,静置,可观察到下层液体呈紫色
D
验证Fe(OH)3的溶解度小于Mg(OH)2
将FeCl3溶液加入Mg(OH)2悬浊液中,振荡,可观察到沉淀由白色变为红褐色
解析 A项溴乙烷不能溶于水,故通过检验反应后的溶液中是否含有Br-来判断其是否发生水解,水解后的溶液显碱性,故应先加入酸中和过量的碱后再加入硝酸银来检验Br-,该选项正确;B项Fe(NO3)2溶液中加入稀H2SO4后,相当于溶液中含有强氧化性的HNO3,即使原晶体没有氧化变质,溶液中的Fe2+也会被HNO3氧化为Fe3+而干扰检验,该选项错误;C项溴水加入KI溶液中,加入CCl4后,由于CCl4的密度比水大,故在溶液的下层,当下层呈紫色时说明CCl4中溶解了I2,即溴水加入KI溶液中生成了I2,能证明氧化性Br2>I2,该选项正确;D项当在Mg(OH)2悬浊液中加入FeCl3溶液后生成红褐色沉淀Fe(OH)3,根据沉淀溶解平衡规律可知该选项正确。
答案 B
二、非选择题(共68分)
5.(16分)(2014·长春市调研)现有如下仪器,仪器中已注入溶液,回答下列问题。
(1)加热装置A,写出铜与浓硫酸反应的化学方程式________________________________,烧瓶中的实验现象为________。
(2)验证碳、硅非金属性的相对强弱(已知酸性:
H2SO3>H2CO3),若选择仪器A、B、C、D并相连接,则B、C、D中所选择的试剂为B________、C________、D________。
能说明碳的非金属性比硅强的实验现象是______________________。
(3)验证SO2的氧化性、还原性。
若选择A、E、F仪器,并按A、E、F顺序连接。
①则证明SO2有氧化性的实验现象是______________________,反应方程式为______________________________。
②若证明SO2具有还原性,在E中采取的实验操作为________,其实验现象为________,反应原理为____________________(用离子方程式表示)。
解析
(1)浓硫酸具有强氧化性,能与铜发生氧化还原反应,反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O;烧瓶中的现象为:
铜片变成黑色,表面有气泡生成,烧瓶中可能有白色物质生成。
(2)元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,要比较碳、硅的非金属性,可利用二氧化硫先制得二氧化碳,再将二氧化碳通入硅酸的溶液中,若生成硅酸沉淀,则可证明碳的非金属性比硅强,为排除二氧化硫的干扰,应在通入二氧化碳前,用KMnO4溶液除去SO2,若溶液不褪色,说明二氧化硫被除尽,硅酸钠溶液中出现白色沉淀,说明有硅酸生成。
故B可以是Na2CO3溶液或NaHCO3溶液,C为KMnO4溶液,D为Na2SiO3溶液。
(3)①二氧化硫和氯化钡溶液不反应,当H2S溶液中有浅黄色浑浊出现时即可证明二氧化硫有氧化性,其反应方程式为2H2S+SO2===3S↓+2H2O。
②将氯气通入E装置的BaCl2溶液中,若有白色沉淀生成,则证明二氧化硫具有还原性,其离子方程式为Ba2++SO2+Cl2+2H2O===BaSO4↓+4H++2Cl-。
答案
(1)Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O
铜片变灰黑色表面有气泡生成,烧瓶中可能有白色物质生成
(2)Na2CO3溶液或NaHCO3溶液(合理即可) KMnO4溶液 Na2SiO3溶液 C中KMnO4溶液不褪色,D中出现白色沉淀
(3)①H2S溶液中有浅黄色浑浊出现 2H2S+SO2===3S↓+2H2O ②通入氯气(或加入氯水或加入过氧化氢溶液或加入高锰酸钾溶液等)(其他合理答案均可)有白色沉淀生成 Ba2++SO2+Cl2+2H2O===BaSO4↓+4H++2Cl-
6.(16分)(2014·合肥高三质检)某校化学实验活动小组通过实验来探究一包黑色粉末是氧化铜、氧化亚铁或二者的混合物,探究过程如下:
(1)提出假设。
假设1:
黑色粉末是FeO。
假设2:
黑色粉末是________(写化学式)。
假设3:
黑色粉末是FeO和CuO的混合物。
(2)设计探究实验。
实验小组选用稀硫酸、氯水、硫氰化钾溶液做试剂进行实验,请将实验操作步骤及现象填入下表。
实验方法步骤
现象
结论
取少量粉末加入足量稀硫酸
假设1成立
假设2成立
假设3成立
(3)查阅资料得知,通过调节溶液的酸碱性可使Cu2+、Fe2+、Fe3+分别生成沉淀的pH如下表:
物质
Cu(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
开始沉淀pH
6.0
7.5
1.4
沉淀完全pH
13
14
3.7
若经过实验分析确定,该黑色物质为氧化铜和氧化亚铁的混合物,实验小组欲利用该黑色粉末制取较纯净的硫酸铜,设计如下实验方案:
请回答:
试剂1是________(填化学式)溶液;加入试剂2的目的是调节溶液的pH,该物质是________(填名称),将溶液pH调节到________(填范围);操作1的名称是________。
解析
(1)根据假设1和假设3,可以推断假设2:
黑色粉末是CuO。
(3)根据Cu2+、Fe2+和Fe3+开始沉淀和完全沉淀的pH可知,pH在7.5~13之间,有Cu(OH)2和Fe(OH)2存在,两者不易分离,因此要将Fe2+氧化为Fe3+,试剂1为H2O2溶液,加入试剂2的目的是调节溶液的pH,选择氧化铜(或氢氧化铜或碱式碳酸铜),调节pH在3.7~6.0之间,Fe3+完全沉淀,而Cu2+还未开始沉淀,即可分离出Fe3+,得到CuSO4溶液,操作1为加热浓缩、冷却结晶。
答案
(1)CuO
(2)
(3)H2O2 氧化铜(或氢氧化铜或碱式碳酸铜)
3.7~6.0 加热浓缩、冷却结晶
7.(16分)(2014·江苏卷)磷酸铁(FePO4·2H2O,难溶于水的米白色固体)可用于生产药物、食品添加剂和锂离子电池的正极材料。
实验室可通过下列实验制备磷酸铁。
(1)称取一定量已除去油污的废铁屑,加入稍过量的稀硫酸,加热、搅拌,反应一段时间后过滤。
反应加热的目的是_______________________。
(2)向滤液中加入一定量H2O2氧化Fe2+。
为确定加入H2O2的量,需先用K2Cr2O7标准溶液滴定滤液中的Fe2+,离子方程式如下:
Cr2O
+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O
①在向滴定管中注入K2Cr2O7标准溶液前,滴定管需要检漏、________________________________和__________________________。
②若滴定xmL滤液中的Fe2+,消耗amol·L-1K2Cr2O7标准溶液bmL,则滤液中c(Fe2+)=________mol·L-1。
③为使滤液中的Fe2+完全被H2O2氧化,下列实验条件控制正确的是________(填选项字母)。
A.加入适当过量的H2O2溶液
B.缓慢滴加H2O2溶液并搅拌
C.加热,使反应在较高温度下进行
D.用氨水调节溶液pH=7
(3)将一定量的Na2HPO4溶液(溶液显碱性)加入到含有Fe3+的溶液中,搅拌、过滤、洗涤、干燥得到FePO4·2H2O。
若反应得到的FePO4·2H2O固体呈棕黄色,则磷酸铁中混有的杂质可能为________。
解析
(1)温度越高反应速率越快,因此加热可以加快反应的速率。
(2)①滴定管要先用蒸馏水洗涤,再用待装液体润洗。
②根据题给离子方程式可知,n(Fe2+)=6n(Cr2O
),c(Fe2+)=
=
=
mol·L-1。
③加入过量的H2O2,可以使Fe2+充分氧化;缓慢滴加H2O2并搅拌,可以使反应更充分;加热会使H2O2发生分解;加入氨水会使Cu2+转化为沉淀。
故答案为AB。
(3)因为碱性溶液中Fe3+反应生成红褐色的Fe(OH)3沉淀,从而使得到的FePO4·2H2O固体呈棕黄色。
答案
(1)加快铁与稀硫酸反应速率
(2)①用蒸馏水洗净 用K2Cr2O7标准溶液润洗2~3次
②
③AB
(3)Fe(OH)3(或氢氧化铁)
8.(20分)(2014·福建卷)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化剂之一。
某研究小组进行如下实验:
实验一 焦亚硫酸钠的制取
采用下图装置(实验前已除尽装置内的空气)制取Na2S2O5。
装置Ⅱ中有Na2S2O5晶体析出,发生的反应为:
Na2SO3+SO2===Na2S2O5
(1)装置Ⅰ中产生气体的化学方程式为___________________________。
(2)要从装置Ⅱ中获得已析出的晶体,可采取的分离方法是_____________________________________________________________。
(3)装置Ⅲ用于处理尾气,可选用的最合理装置(夹持仪器已略去)为________(填选项字母)。
实验二 焦亚硫酸钠的性质
Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3。
(4)证明NaHSO3溶液中HSO
的电离程度大于水解程度,可采用的实验方法是________(填选项字母)。
a.测定溶液的pHb.加入Ba(OH)2溶液
c.加入盐酸d.加入品红溶液
e.用蓝色石蕊试纸检测
(5)检验Na2S2O5晶体在空气中已被氧化的实验方案是
_______________________________________________________。
实验三 葡萄酒中抗氧化剂残留量的测定
(6)葡萄酒常用Na2S2O5作抗氧化剂。
测定某葡萄酒中抗氧化剂的残留量(以游离SO2计算)的方案如下:
溶液出现蓝色且30s内不褪色
(已知:
滴定时反应的化学方程式为SO2+I2+2H2O===H2SO4+2HI)
①按上述方案实验,消耗标准I2溶液25.00mL,该次实验测得样品中抗氧化剂的残留量(以游离SO2计算)为________g·L-1。
②在上述实验过程中,若有部分HI被空气氧化,则测定结果________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
解析
(1)装置Ⅰ中发生的是实验室制备SO2的反应,采用的原理是强酸制备弱酸,故化学方程式为Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+H2O。
(2)将焦亚硫酸钠晶体从溶液中分离出来应该采取过滤的方法。
(3)实验产生的尾气主要是SO2气体,a装置是密闭的环境,SO2通不进去,b装置中食盐水吸收SO2的效果不如d好,且易引起倒吸,c装置浓H2SO4不吸收SO2,SO2是一种酸性氧化物,因此用NaOH溶液吸收最好,且d装置还不易引起倒吸。
(4)HSO
发生电离:
HSO
H++SO
,同时会发生水解:
HSO
+H2OH2SO3+OH-,若HSO
的电离大于HSO
的水解,则溶液显酸性,故答案ae正确。
(5)Na2S2O5中S元素的化合价为+4价,因此在空气中易被氧化为+6价的SO
,因此本题就转化为SO
的检验,故取固体先加盐酸酸化,排除其他离子的干扰,再加BaCl2溶液,看是否有白色沉淀产生即可。
(6)根据反应方程式:
SO2+I2+2H2O===H2SO4+2HI,可知n(SO2)=n(I2)=0.01000mol·L-1×0.025L=2.5×10-4mol,由于葡萄酒样品为100.00mL,因此样品中抗氧化剂的残留量为2.5×10-4mol×64g·mol-1÷0.1000L=0.16g·L-1。
答案
(1)Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+H2O(或Na2SO3+2H2SO4===2NaHSO4+SO2↑+H2O)
(2)过滤 (3)d (4)ae (5)取少量Na2S2O5晶体于试管中,加适量水溶解,滴加足量盐酸,振荡,再滴入氯化钡溶液,有白色沉淀生成 (6)①0.16 ②偏低
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