2014年高考化学二轮复习收尾练：物质制备 实验方案的设计与评价

物质制备实验方案的设计与评价1.(2013·全国大纲高考)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－4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】A．配制100mL1.0mol·L－1CuSO4溶液应将25gCuSO4·5H2O溶于蒸馏水配成100mL溶液，而不是溶于100mL蒸馏水中。B.NaCl的溶解度受温度的影响比较小，冷却结晶时KNO3大量析出，过滤可分离。C.H2O2具有还原性，可将紫色MnO－4还原为Mn2＋。D.利用Ca2＋＋CO2－3===CaCO3↓的反应来判断Na2CO3是否存在。【答案】A2．(2013·铁岭质检)下列对Ⅰ～Ⅳ实验的现象预测正确的是A．实验Ⅰ：振荡后静置，液体分层，下层液体无色B．实验Ⅱ：滴入氢氧化钠溶液后，试管中出现白色沉淀迅速变为灰绿色最后变为红褐色C．实验Ⅲ：一段时间后，饱和CuSO4溶液中出现蓝色晶体D．实验Ⅳ：加热后，水槽中先生成白色沉淀，后逐渐溶解【解析】实验Ⅰ静置后分层，上层液体无色，下层液体紫红色；实验Ⅱ直接生成红褐色沉淀，实验Ⅲ氧化钙吸水使饱和硫酸铜溶液析出晶体，实验Ⅳ氢氧化铝不溶于氨水。【答案】C3．(2013·连云港摸底考试)下列有关实验原理、方法和结论都正确的是()A．用HNO2溶液做导电性实验，灯光较暗，说明HNO2是弱电解质B．在滴有酚酞的Na2CO3溶液中逐滴加入BaCl2溶液，红色逐渐褪去，说明Na2CO3溶液中存在水解平衡C．将等体积、等pH的盐酸和醋酸溶液分别稀释相同倍数，醋酸溶液的pH变化大D．利用溶解性的不同，可用酒精将碘水中的碘萃取出来【解析】导电性与离子的浓度有关，题中未指明浓度，不能证明，A项错误；滴加酚酞，溶液呈红色，说明溶液呈碱性，而加BaCl2会生成BaCO3沉淀，CO2－3减少，红色褪去，说明此红色是由CO2－3水解引起的，B项正确；醋酸是弱酸，不完全电离，在稀释过程中又会电离，故其pH变化小，C项错误；酒精与水互溶，不能萃取，D项错误。【答案】B4．四氯化钛是无色液体，沸点为136℃。它极易水解，遇空气中的水蒸气即产生“白烟”(TiCl4＋H2O===TiOCl2＋2HCl↑)。在650～850℃下，将氯气通过二氧化钛和炭粉的混合物可得到四氯化钛和一种有毒气体。如图是某科研小组制备TiCl4的反应装置，其主要操作步骤如下：①连接好整套装置，在通Cl2前先通入CO2气体并持续一段时间；②当锥形瓶中TiCl4的量不再增加时，停止加热，从侧管中改通CO2气体直到电炉中的瓷管冷却为止；③将TiO2、炭粉混合均匀后，装入管式电炉中；④将电炉升温到800℃，一段时间后改通Cl2，同时在冷凝管中通冷凝水。试回答下列问题：(1)正确的操作顺序为(填序号)________。(2)C装置中的反应的化学方程式为_________________________________。(3)B中的试剂为________；其作用是__________________________。(4)D装置的作用是_________________________________________。(5)干燥管中无水CaCl2的作用是_____________________________。(6)从环境保护的角度，提出一个优化方案：__________________________。【解析】由题意四氯化钛极易水解，故应首先用惰性气体(这里指CO2)排尽装置中的空气，且制得的氯气应先经过干燥，即B中应盛装浓硫酸，且制得的四氯化钛应采取保护措施，避免与空气中的水蒸气反应，故在冷凝管后连接了无水氯化钙；在650℃～850℃下发生反应生成四氯化钛和一氧化碳，在D装置中被冷却并收集，尾气中含有没反应的氯气以及一氧化碳，故装置最后还需要添加处理一氧化碳的装置。由上分析可得正确的操作顺序应为③①④②。【答案】(1)③①④②(2)TiO2＋2Cl2＋2CTiCl4＋2CO(3)浓硫酸干燥氯气(4)冷凝四氯化钛(5)防止E中的水蒸气进入D中，使TiCl4水解(6)在尾气出口处加一点燃的酒精灯或增加一尾气处理装置5．某研究性学习小组，为了探究过氧化钠的强氧化性，设计了如图的实验装置。实验步骤及现象如下：①检查装置气密性后，装入药品并连接仪器。②缓慢通入一定量的N2后，将装置D连接好(导管末端未伸入集气瓶中)，再向圆底烧瓶中缓慢滴加浓盐酸，反应剧烈，产生黄绿色气体。③一段时间后，将导管末端伸入集气瓶中收集气体。装置D中收集到能使带火星的木条复燃的无色气体。④反应结束后，关闭分液漏斗的活塞，再通入一定量的N2，至装置中气体无色。回答下列问题：(1)装置B中的湿润的红色纸条褪色，证明A中反应有________(填化学式)生成。若B中改放湿润的淀粉KI试纸，仅凭试纸变蓝的现象不能证明上述结论，请用离子方程式说明原因___________________________________________。(2)装置C的作用是____________________________________________。(3)甲同学认为O2是Na2O2被盐酸中的HCl还原所得。乙同学认为此结论不正确，他可能的理由为①________；②________。(4)实验证明，Na2O2能与干燥的HCl反应，完成并配平该化学方程式。该反应________(填“能”或“不能”)用于实验室快速制取纯净的Cl2，理由是____________________________________________(要求答出要点)。【解析】(4)选择Na2O2、Cl2配平，Na2O2中氧的化合价降低2价、生成氯气化合价升高2价，所以Na2O2、Cl2的化学计量数均为1，再配NaCl的化学计量数为2。【答案】(1)Cl24H＋＋4I－＋O2===2I2＋2H2O(或4I－＋O2＋2H2O===2I2＋4OH－)(2)吸收HCl和过量的Cl2，防止污染空气，使D中能收集到较为纯净的氧气(3)①Na2O2被还原时氧元素的化合价应该降低，不可能得到O2②O2有可能是Na2O2与盐酸中的H2O反应生成的(4)不能实验室没有可直接使用的干燥HCl气体的物质；固体与气体反应较慢；产生的氯气中含有大量的氯化氢气体(答出任何一点即可，其他合理答案均可)6．(2013·宜阳模拟)工业制得的氮化铝(AlN)产品中常含有少量Al4C3、Al2O3、C等杂质。某同学设计了如下实验分别测定氮化铝(AlN)样品中AlN和Al4C3的质量分数(忽略NH3在强碱性溶液中的溶解)。(1)实验原理①Al4C3与硫酸反应可生成CH4；②AlN溶于强酸产生铵盐，溶于强碱生成氨气，请写出AlN与NaOH溶液反应的化学方程式____________________________________________________。(2)实验装置(如图所示)(3)实验过程①连接实验装置，检验装置的气密性。称得D装置的质量为yg，滴定管的读数为amL。②称取xgAlN样品置于锥形瓶中；塞好胶塞，关闭活塞_____________，打开活塞______________，通过分液漏斗加入稀硫酸，与锥形瓶内物质充分反应。③待反应进行完全后，关闭活塞_____________，打开活塞_____________，通过分液漏斗加入过量____________(填化学式)，与烧瓶内物质充分反应。④__________________(填入该步应进行的操作)。⑤记录滴定管的读数为bmL，称得D装置的质量为zg，(4)数据分析①AlN的质量分数为___________________。②若读取滴定管中气体的体积时，液面左高右低，则所测气体的体积_________________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。③Al4C3的质量分数为________。(该实验条件下的气体摩尔体积为Vm)。【解析】(1)AlN与强酸、强碱的反应实质上是AlN先与水发生水解反应，生成Al(OH)3和NH3，生成物然后再分别与强酸或强碱反应。(2)从实验装置和实验步骤上看，本实验的原理是用足量硫酸与样品中Al4C3完全反应，量取生成的甲烷气体，从而可测得Al4C3的百分含量；用足量NaOH溶液与样品中AlN完全反应，充分吸收生成的氨气，并称量其质量，从而求得AlN的质量分数。为了保证生成的氨气全部被吸收，实验装置设计了K2这一活塞和导管，目的就是反应后从此处通入惰性气体将氨气排出被充分吸收。根据氮原子守恒，氨气的物质的量等于AlN的物质的量，可求得AlN的质量分数；根据碳原子守恒，Al4C3的物质的量等于甲烷的物质的量的三分之一，可求得Al4C3的质量分数。【答案】(1)AlN＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋NH3↑(3)②K2、K3K1③K1K3NaOH④打开K2,通入空气一段时间(4)①41z－y17x×100%②偏小③0.048a－bVmx×100%7．(2013·桂林市二调)乙二酸(H2C2O4)俗称草酸，是一种重要的化工原料。查阅资料，了解到以下有关信息：①乙二酸易溶于水，加热至100℃开始升华，125℃时迅速升华，157℃时大量升华并开始分解。乙二酸受热分解生成水、二氧化碳和一种常见的还原性气体。②乙二酸的钙盐——乙二酸钙为不溶于水的白色晶体。(1)请写出乙二酸受热分解的化学方程式______________________。(2)化学兴趣小组的同学用实验证明乙二酸晶体受热分解生成的气体成分。他们利用下图提供的装置，自选试剂，提出了下列实验方案：按A→B→C→C→C→D→E顺序从左至右连接装置，检验乙二酸晶体受热分解生成的气体成分。请你按整套装置从左至右的顺序填写下表中的空格：仪器符号仪器中所加物质装置作用BCC氢氧化钠浓溶液CDE(3)上述实验中能说明乙二酸受热分解生成了还原性气体的实验现象是________________________________________________________________。(4)检验乙二酸具有较强的还原性，通常选用的试剂是_______________。【解析】(2)根据分解方程式可知，需要检验H2O、CO和CO2三种气体，防止其他装置中水溶液的干扰，则应先检验H2O，装置D中为氧化铜，用来检验CO，CO还原氧化铜生成铜和CO2，防止生成的CO2对原CO2的干扰，则接着检验CO2，最后检验CO；(4)将乙二酸与强氧化性溶液反应，如酸性高锰酸钾溶液，若褪色，则证明乙二酸具有较强的还原性。【答案】(1)H2C2O4H2O＋CO↑＋CO2↑(2)仪器符号仪器中所加物质装置作用B检验H2O(g)；冷却凝固乙二酸蒸汽，防止其进入C装置影响CO2的检验。C澄清石灰水检验CO2C吸收多余的CO2C浓硫酸吸收水蒸气DCuO或Fe2O3检验COE处理CO尾气，防止污染空气(3)D装置中的CuO由黑色变红色(或Fe2O3由红色变黑色)，E装置导管口气体燃烧(4)酸性高锰酸钾溶液或高锰酸钾8．(2012·安徽高考)亚硫酸盐是一种常见食品添加剂。为检测某食品中亚硫酸盐含量(通常以1kg样品中含SO2的质量计)。某研究小组设计了如下两种实验流程：(1)气体A的主要成分是________。为防止煮沸时发生暴沸，必须先向烧瓶中加入________；通入N2的目的是________。(2)写出甲方案第①步反应的离子方程式：________________________。(3)甲方案第②步滴定前，滴定管需用NaOH标准溶液润洗，其操作方法是__________________________________________________________。(4)