二轮特供高考化学二轮冲刺习题专题跟踪训练13第13讲化学实验方案设计与评价 Word版含答案.docx
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二轮特供高考化学二轮冲刺习题专题跟踪训练13第13讲化学实验方案设计与评价Word版含答案
专题跟踪训练(十三)
能力练(20分钟 50分)
非选择题(共50分)
1.(16分)三氯化硼是一种重要的化工原料。
某同学设计的三氯化硼制备装置如图所示。
[查阅资料]①BCl3的熔点为-107.3℃,沸点为12.5℃;
②2B+6HCl
2BCl3+3H2;
③硼与铝的性质相似,氯化物也易水解,硼也能与碱反应。
请回答下列问题:
(1)装置A是用高锰酸钾固体与浓盐酸反应制氯气,反应的离子方程式为___________________________________________________。
(2)为了完成三氯化硼的制备,装置从左到右的接口连接顺序为________________________。
(3)装置E中的试剂为__________,如果拆去装置E,可能的后果是__________________________________。
(4)装置D中发生反应前先通入一段时间的氯气,其目的是__________________________,该装置中发生反应的化学方程式为____________________________。
(5)BCl3与水能剧烈反应生成硼酸(H3BO3)和白雾,写出该反应的化学方程式______________________________________________。
(6)请设计一个简易实验,验证制得的产品中是否含有硼粉__________________________。
[解析]
(1)装置A中发生反应的离子方程式为2MnO
+16H++10Cl-===2Mn2++5Cl2↑+8H2O。
(2)由于制取的Cl2中含杂质HCl、H2O,所以Cl2与硼反应前需要先除去Cl2中含有的杂质,又因为“硼与铝的性质相似,氯化物也易水解”,生成BCl3的装置中应防止水蒸气进入,故右侧应连接盛有浓H2SO4的干燥装置。
装置的连接顺序为a→hi→fg→bc→de→j(f和g可互换,b和c可互换)。
(3)装置E中的试剂为饱和食盐水,目的是除去Cl2中的HCl;若拆去装置E,杂质HCl与硼反应产生的H2与Cl2混合,加热时可能会引起爆炸。
(4)硼粉能与空气中的氧气反应,故反应前应通入Cl2排尽装置中的空气。
(5)由“生成硼酸(H3BO3)和白雾”可知该反应为BCl3+3H2O===H3BO3+3HCl。
(6)由“硼也能与碱反应”可知在产品中加入NaOH溶液,若产生气泡,则说明含有硼粉。
[答案]
(1)2MnO
+16H++10Cl-===2Mn2++5Cl2↑+8H2O
(2)a→hi→fg→bc→de→j(f和g可互换,b和c可互换)
(3)饱和食盐水 HCl与硼反应产生的H2与Cl2混合,加热时可能会引起爆炸
(4)通入Cl2以排尽装置中的空气,防止硼被氧化 2B+3Cl2
2BCl3
(5)BCl3+3H2O===H3BO3+3HCl
(6)取少量产品于试管中,加入NaOH溶液,若产生气泡(H2),则说明含有硼粉
2.(18分)Co-60可用于癌症的放射性治疗和蔬菜保鲜。
已知:
硫钴矿石(主要成分为Co3S4)灼烧会生成Co2O3(黑色),Co2O3与Al发生铝热反应可生成Co。
请回答下列问题:
(1)写出“已知”中的两个反应的化学方程式:
________________________、______________________。
(2)实验室由硫钴矿石(主要成分为Co3S4)灼烧生成Co2O3时,可选用下面的装置__________(填序号)。
(3)钴单质可与稀盐酸反应生成CoCl2(蓝色)和H2。
CoCl2吸水后会生成不同颜色的物质,如CoCl2·6H2O为粉红色。
如图所示为CoCl2·6H2O受热时的温度与质量的关系图。
①紫红色物质的化学式为__________,若由粉红色固体制备紫红色固体,可采用的实验装置为__________(从Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中选择)。
②由紫红色固体生成蓝紫色固体发生反应的化学方程式为______________________。
③综合上述反应过程,钴的氯化物常作为变色硅胶(一种干燥剂)的指示剂,当变色硅胶由蓝色变为粉红色时,即失去干燥能力,该蓝色物质的化学式为_____________________________。
[解析]
(1)由“硫钴矿石(主要成分为Co3S4)灼烧生成Co2O3”可得,该反应的化学方程式为4Co3S4+25O2
6Co2O3+16SO2。
由“铝热反应”可得制备钴的化学反应方程式为Co2O3+2Al
Al2O3+2Co。
(2)灼烧硫钴矿石时需要加热,可选用装置Ⅰ、Ⅱ,但用坩埚灼烧时产生的SO2会污染空气,所以选用装置Ⅰ较好(导出气体可用碱液吸收)。
(3)①由25℃时钴盐的质量可知,n(CoCl2·6H2O)=
=0.02mol;25~52℃减少的质量为H2O的质量,n(H2O)=
=0.08mol;CoCl2·6H2O失去水分子数=
=4,故紫红色物质的化学式为CoCl2·2H2O。
由于失水温度为52℃,需要采用水浴加热,故采用装置Ⅲ。
②52~90℃时,减少的质量为H2O的质量,n(H2O)=
=0.02mol;CoCl2·2H2O失去水分子数=
=1,故蓝紫色物质的化学式为CoCl2·H2O。
所以由紫红色固体生成蓝紫色固体的化学方程式为CoCl2·2H2O
CoCl2·H2O+H2O。
③90~120℃时,失去水的物质的量为0.02mol,故蓝色物质为CoCl2。
[答案]
(1)4Co3S4+25O2
6Co2O3+16SO2 Co2O3+2Al
Al2O3+2Co
(2)Ⅰ
(3)①CoCl2·2H2O Ⅲ ②CoCl2·2H2O
CoCl2·H2O+H2O ③CoCl2
3.(16分)亚硝酰氯(NOCl)的沸点为-5.5℃,具有刺鼻恶臭味,溶于发烟硫酸,遇水则分解,是有机合成中的重要试剂。
某同学用如图装置,由NO与干燥纯净的Cl2反应制备NOCl。
已知:
①Cl2的沸点为-34.6℃,NO2Cl的沸点为-15℃;
②2NO+Cl2===2NOCl,2NO2+Cl2===2NO2Cl。
回答下列问题:
(1)铜与稀硝酸反应的化学方程式为__________________;
装置A中设计了可上下移动的铜丝,其优点是_________________________________________。
(2)题图中实验装置的连接顺序:
a→_____________________________________________。
(3)实验时,先制取氯气使其充满除A、B、C外的整套装置,目的是_____________________________________;
装置中充满氯气后,下一步是制取NO,具体操作是_____________________________________________________;
E中冰盐水的温度可低至-22℃,其作用是______________。
(4)该同学的实验设计可能的不足之处是_______________________________________________________。
(5)若无C装置,则不利于NOCl的制备,主要原因是______________________________(用化学方程式表示)。
[解析]
(1)铜与稀硝酸反应的化学方程式为3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。
上下移动的铜丝的作用是可以控制反应的开始与停止。
(2)由已知②和NOCl遇水则分解可知,需制取纯净的Cl2和NO,并在制备与收集NOCl前后连接干燥管防止水蒸气进入装置,才能制备NOCl,最后还需要尾气处理装置。
装置的连接顺序为a→d→e→b→c→i→j→f→g→h。
(3)“先制取氯气使其充满除A、B、C外的整套装置”的目的是排尽装置中的空气,以防止NO被氧化成NO2而生成杂质NO2Cl。
向下移动铜丝与稀硝酸接触,即可反应制得NO。
E中冰盐水的作用是使NOCl冷凝成液态,分离NOCl与尾气。
(4)该实验设计中B、C中有少量空气,可能会将NO氧化为NO2,使制备的产物中含杂质NO2Cl。
(5)若无C装置,NOCl会与水反应生成HCl和HNO2。
[答案]
(1)3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 可以控制反应的开始与停止
(2)d→e→b→c→i→j→f→g→h
(3)排尽装置中的空气 向下移动铜丝,与稀硝酸接触 使NOCl冷凝成液态,分离NOCl与尾气
(4)B、C中有少量空气,可能会将NO氧化为NO2,使制备的产物中含杂质NO2Cl
(5)NOCl+H2O===HNO2+HCl
拔高练(25分钟 50分)
非选择题(共50分)
1.(16分)氯苯是染料、医药、有机合成的中间体,是重要的有机化工产品。
实验室制取氯苯的装置如图所示(加热和夹持装置已略去)。
回答下列问题:
(1)仪器a、b组合成制取氯气的装置,反应不需要加热,则仪器a中的固体反应物可以是________(填标号)。
A.MnO2 B.KMnO4 C.K2Cr2O7
(2)把氯气通入仪器d中(仪器d中有FeCl3和苯),加热维持反应温度为40~60℃,温度过高会生成过多的二氯苯。
对仪器d加热的方法是____________________________________________。
(3)仪器c的名称是________,仪器c出口的气体成分有HCl、Cl2、水蒸气和________。
(4)制取氯苯的化学方程式为______________________。
(5)仪器d中的反应完成后,工业上要进行水洗、碱洗及食盐干燥,才能蒸馏。
①碱洗之前要进行水洗,其目的是________________________________________________。
②用10%NaOH溶液碱洗时发生氧化还原反应的化学方程式为__________________________________________________。
(6)工业生产中苯的流失情况如表所示:
则10t苯可得成品氯苯________________t。
(列出计算式即可)
[解析]
[答案]
(1)BC
(2)水浴加热
(3)球形冷凝管 苯蒸气
(4)
(5)①洗去产品中的FeCl3、HCl,节省碱的用量,降低成本
②Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O
(6)
2.(14分)磁性材料A是由两种元素组成的化合物,某研究小组按如图流程探究其组成:
请回答:
(1)A的组成元素为________(用元素符号表示),化学式为__________________________。
(2)溶液C可溶解铜片,列举该反应的一个实际应用__________________________。
(3)已知化合物A能与稀硫酸反应,生成一种淡黄色不溶物和一种气体(标况下的密度为1.518g·L-1),该气体分子的电子式为________________,写出该反应的离子方程式________________。
(4)写出F→G反应的化学方程式_______________,设计实验方案探究溶液G中的主要微粒(不考虑H2O、H+、K+、I-)______________________________________________。
[解析]
(1)由C中加入KSCN溶液后呈红色,可推出B为Fe2O3,C为FeCl3。
由无色酸性溶液F与I2的KI溶液反应后生成无色溶液G,说明无色酸性溶液F具有还原性,结合“A能与稀硫酸反应,生成一种淡黄色不溶物和一种气体(M=22.4L·mol-1×1.518g·L-1≈34g·mol-1,为H2S)”,说明A中含有S元素,则无色气体E为SO2,无色酸性溶液F为H2SO3溶液,与I2反应的化学方程式为H2SO3+I2+H2O===H2SO4+2HI。
由“2.960g化合物A”“2.400g红棕色固体B”,可得n(Fe)=0.03mol,n(S)=0.04mol,A的化学式为Fe3S4。
(2)FeCl3与铜片的反应为2FeCl3+Cu===CuCl2+2FeCl2,该反应在工业上可用于制印刷电路板。
[答案]
(1)Fe、S Fe3S4
(2)制印刷电路板
3.(20分)(2018·山东日照二模)水合肼(N2H4·H2O)又名水合联氨,无色液体,具有腐蚀性和强还原性,它是一种重要的化工试剂。
利用尿素法生产水合肼的原理为CO(NH2)2+2NaOH+NaClO===N2H4·H2O+Na2CO3+NaCl。
实验1:
制备NaClO溶液(已知:
3NaClO
2NaCl+NaClO3)。
(1)图甲装置Ⅰ中烧瓶内发生反应的化学方程式______________。
(2)用NaOH固体配制溶质质量分数为30%NaOH溶液时,所需玻璃仪器除量筒外还有________(填标号)。
a.烧杯b.容量瓶
c.玻璃棒d.烧瓶
(3)图甲装置Ⅱ中用冰水浴控制温度的目___________________。
实验2:
制取水合肼。
(4)图乙中若分液漏斗滴液速率过快,部分N2H4·H2O会参与A中反应并产生大量氮气,降低产品产率。
写出该过程中反应生成氮气的化学方程式:
____________________________。
充分反应后,蒸馏A中溶液即可得到水合肼的粗产品。
实验3:
测定馏分中水合肼的含量。
(5)称取馏分3.0g,加入适量NaHCO3固体,加水配成250mL溶液,移出25.00mL置于锥形瓶中,并滴加2~3滴淀粉溶液,用0.15mol·L-1的碘的标准溶液滴定(滴定过程中,调节溶液的pH保持在6.5左右)。
(已知:
N2H4·H2O+2I2===N2↑+4HI+H2O)
①滴定时,碘的标准溶液盛放在________(填“酸式”或“碱式”)滴定管中。
②下列能导致馏分中水合肼的含量测定结果偏高的是________(填标号)。
a.锥形瓶清洗干净后未干燥
b.滴定前,滴定管内无气泡,滴定后有气泡
c.读数时,滴定前平视,滴定后俯视
d.盛标准液的滴定管水洗后,直接装标准液
③实验测得消耗碘的标准溶液的平均值为20.00mL,馏分中水合肼(N2H4·H2O)的质量分数为________。
[解析]
(1)实验室用浓盐酸和二氧化锰共热制备氯气。
(2)配制一定质量分数的氢氧化钠溶液,分三步:
计算;称量(用托盘天平);溶解(用玻璃棒、量筒和烧杯)。
(3)Cl2与NaOH的反应为放热反应,由已知信息知,温度过高,次氯酸钠易发生歧化反应,导致次氯酸钠含量降低,影响产品的产率,故应用冰水浴控制温度。
(4)水合肼与次氯酸钠发生氧化还原反应生成氮气、氯化钠和水。
(5)①碱式滴定管下部有一段橡胶管,橡胶中含碳碳双键,能与碘单质发生加成反应,所以,用酸式滴定管盛装碘的标准溶液。
②锥形瓶作反应容器,残留蒸馏水不会影响实验,a项错误;滴定前滴定管内无气泡,滴定后有气泡,测得溶液体积偏小,结果偏低,b项错误;滴定管的0刻度在上部,俯视读数结果偏小,测定结果偏低,c项错误:
如果没有用待装液润洗,则测得消耗碘的标准溶液的体积偏大,结果偏高,d项正确。
③w(N2H4·H2O)=
×100%=25%。
[答案]
(1)MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)ac
(3)防止NaClO分解,影响水合肼的产率
(4)N2H4·H2O+2NaClO===N2↑+3H2O+2NaCl
(5)①酸式 ②d ③25%
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