2020届高考化学一轮复习专题十六物质的制备实验方案的设计与评价课件

专题十六物质的制备实验方案的设计与评价2010~2019年高考全国卷考情一览表考点2010~201420152016201720182019合计1卷2卷1卷2卷3卷1卷2卷3卷1卷2卷3卷1卷2卷3卷34.物质制备实验方案的设计与评价5年6考22710年8考35.探究性化学实验方案的设计与评价5年2考262628262626282610年10考36.定量分析型综合实验题5年2考282626、2826262810年9考命题分析与备考建议:1.高考对本专题内容主要从四方面考查:(1)气体制取装置的选择、仪器的连接顺序、净化气体选用的试剂、尾气吸收装置、实验操作等;(2)利用限定的仪器装置、药品,根据题目要求进行实验方案的设计;(3)给出部分实验环节,根据题目要求设计完整的实验;(4)对给出的实验方案做出科学的评估,选择最佳方案。2.预计在今后的高考中考查的重点:(1)涉及的题型有物质制备实验题、性质探究实验题、定量测定实验题等。(2)考查的角度有仪器的识别与应用、物质的制备、除杂与分离、物质的性质探究与验证、实验现象的分析与描述、实验结论的评价与计算。考点34考点35考点36考点34物质制备实验方案的设计与评价1.(2019·浙江,28,4分,难度★★★)某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。考点34考点35考点36请回答:(1)仪器1的名称。装置5的作用。(2)实验开始时,关闭K2,打开K1,反应一段时间后,再打开K2,关闭K1,发现3中溶液不能进入4中。请为装置作一处改进,使溶液能进入4中。(3)装置改进后,将3中反应后溶液压入4中,在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因。答案(4分)(1)滴液漏斗(分液漏斗)液封,防止空气进入装置4(2)在装置2、3之间添加控制开关(3)装置4内的空气没有排尽考点34考点35考点362.(2019·浙江,31,10分,难度★★★★)某兴趣小组在定量分析了镁渣[含有MgCO3、Mg(OH)2、CaCO3、Al2O3、Fe2O3和SiO2]中Mg含量的基础上,按如下流程制备六水合氯化镁(MgCl2·6H2O)。相关信息如下:①700℃只发生MgCO3和Mg(OH)2的分解反应。②NH4Cl溶液仅与体系中的MgO反应,且反应程度不大。③“蒸氨”是将氨从固液混合物中蒸出来,且须控制合适的蒸出量。考点34考点35考点36请回答:(1)下列说法正确的是。A.步骤Ⅰ,煅烧样品的容器可以用坩埚,不能用烧杯和锥形瓶B.步骤Ⅲ,蒸氨促进平衡正向移动,提高MgO的溶解量C.步骤Ⅲ,可以将固液混合物C先过滤,再蒸氨D.步骤Ⅳ,固液分离操作可采用常压过滤,也可采用减压过滤(2)步骤Ⅲ,需要搭建合适的装置,实现蒸氨、吸收和指示于一体(用硫酸溶液吸收氨气)。①选择必须的仪器,并按连接顺序排列(填写代表仪器的字母,不考虑夹持和橡皮管连接):热源→。考点34考点35考点36②为了指示蒸氨操作完成,在一定量硫酸溶液中加指示剂。请给出指示剂并说明蒸氨可以停止时的现象。(3)溶液F经盐酸酸化、蒸发、结晶、过滤、洗涤和低温干燥得到产品。取少量产品溶于水后发现溶液呈碱性。①含有的杂质是。②从操作上分析引入杂质的原因是。考点34考点35考点36(4)有同学采用盐酸代替步骤Ⅱ中的NH4Cl溶液处理固体B,然后除杂,制备MgCl2溶液。已知金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围:请给出合理的操作排序(从下列操作中选取,按先后次序列出字母,操作可重复使用):固体B→a→()→()→()→()→()→()→MgCl2溶液→产品。a.用盐酸溶解b.调pH=3.0c.调pH=5.0d.调pH=8.5e.调pH=11.0f.过滤g.洗涤金属离子pH开始沉淀完全沉淀Al3+3.04.7Fe3+1.12.8Ca2+11.3—Mg2+8.410.9考点34考点35考点36答案(1)ABD(2)①a→d→f→c②甲基橙,颜色由红色变橙色(3)①碱式氯化镁(或氢氧化镁)②过度蒸发导致氯化镁水解(4)cfefga解析(1)A项,煅烧固体样品需用坩埚,烧杯和锥形瓶一般用来加热液体,A项正确;B项,氯化铵水解方程式为NH4Cl+H2ONH3·H2O+HCl,氧化镁和HCl反应,蒸氨可促进一水合氨分解,使水解平衡向右移动,HCl浓度变大,促进了氧化镁的溶解,B项正确;C项,根据信息②中“NH4Cl溶液仅与体系中的MgO反应,且反应程度不大”可知,不能先过滤,否则氧化镁损耗很大,C项错误;D项,固液分离操作均可采用常压过滤,而减压过滤可加快过滤速度,也可采用,D项正确。故答案选A、B、D。考点34考点35考点36(2)①先选发生装置为a,然后连接回流装置d,生成的氨气中混有水蒸气,需要干燥,然后连接干燥管f,氨气是碱性气体,需要用酸液吸收,最后连接c。故答案填a→d→f→c。②硫酸和氨气恰好完全反应时生成硫酸铵[(NH4)2SO4],硫酸铵溶于水显酸性,因而选择在酸性范围内变色的指示剂:甲基橙,说明蒸氨可以停止时溶液的颜色变化是红色变为橙色。(3)①溶液F经盐酸酸化、蒸发、结晶、过滤、洗涤和低温干燥得到产品,故其溶液仍呈碱性,不可能是氨气的影响,由于氯化镁水解使溶液呈酸性,故溶液的碱性应该是由杂质引起的。考虑到氯化镁易水解,所以含有的杂质可能是Mg(OH)Cl或者Mg(OH)2。②升高温度会促进水解的进行,因此必然是蒸发阶段导致MgCl2水解而引入了杂质,即过度蒸发导致氯化镁水解。考点34考点35考点36(4)根据各离子完全沉淀的pH不同,加酸使溶液呈酸性,然后通过逐步增大溶液的pH,将杂质离子以沉淀形式除去。故先将pH调至5,除掉Al3+和Fe3+,然后过滤,将溶液pH调至11.0,使Mg2+变为Mg(OH)2沉淀,过滤并洗涤沉淀,得到纯净的Mg(OH)2,最后加入盐酸得到氯化镁溶液。故答案依次填c、f、e、f、g、a。考点34考点35考点363.(2018·全国1,26,14分,难度★★)醋酸亚铬[(CH3COO)2Cr·2H2O]为砖红色晶体,难溶于冷水,易溶于酸,在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂,将三价铬还原为二价铬;二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示,回答下列问题:考点34考点35考点36(1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却,目的是。仪器a的名称是。(2)将过量锌粒和氯化铬固体置于c中,加入少量蒸馏水,按图连接好装置。打开K1、K2,关闭K3。①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色,该反应的离子方程式为。②同时c中有气体产生,该气体的作用是。(3)打开K3,关闭K1和K2。c中亮蓝色溶液流入d,其原因是;d中析出砖红色沉淀。为使沉淀充分析出并分离,需采用的操作是、、洗涤、干燥。(4)指出装置d可能存在的缺点。考点34考点35考点36答案(1)去除水中溶解氧分液(或滴液)漏斗(3)c中产生氢气使压强大于大气压(冰浴)冷却过滤(4)敞开体系,使醋酸亚铬与空气接触(2)①Zn+2Cr3+Zn2++2Cr2+②排除c中空气考点34考点35考点36解析(1)由题给信息“醋酸亚铬……在气体分析中用作氧气吸收剂”可知,为避免溶解在水中的氧气影响实验,故所用蒸馏水应先煮沸除氧并迅速冷却,以减少氧气的再溶解。(2)将盐酸滴入c中时,CrCl3溶解,同时锌粒与盐酸反应放出的氢气可将c中的空气排出,形成了隔绝空气的体系,进而发生反应:Zn+2Cr3+===Zn2++2Cr2+,溶液颜色由绿色逐渐变为亮蓝色。(3)当打开K3,关闭K1和K2时,c中Zn与盐酸反应产生的氢气排不出去,产生较大的压强,可将c中生成的亮蓝色溶液压入d中。进入d中的Cr2+可与CH3COO-反应生成(CH3COO)2Cr·2H2O沉淀。根据题意“醋酸亚铬难溶于冷水”,要使沉淀充分析出并分离,可采用冰水浴冷却、过滤、洗涤、干燥的方法处理。(4)由于(CH3COO)2Cr·2H2O沉淀易被氧气氧化,装置d的缺点是:装置d为敞口体系,会使醋酸亚铬与空气接触而被氧化。考点34考点35考点364.(2018·浙江,31,10分,难度★★)某兴趣小组以废铁屑制得硫酸亚铁铵后,按下列流程制备二水合草酸亚铁(FeC2O4·2H2O),进一步制备高纯度还原铁粉。已知:FeC2O4·2H2O难溶于水,150℃开始失结晶水;H2C2O4易溶于水,溶解度随温度升高而增大。考点34考点35考点36请回答:(1)下列操作或描述正确的是。A.步骤②,H2C2O4稍过量主要是为了抑制Fe2+水解B.步骤③,采用热水洗涤可提高除杂效果C.步骤③,母液中的溶质主要是(NH4)2SO4和H2C2O4D.步骤③,如果在常压下快速干燥,温度可选择略高于100℃(2)如图装置,经过一系列操作完成步骤③中的抽滤和洗涤。请选择合适的编号,按正确的操作顺序补充完整(洗涤操作只需考虑一次);开抽气泵→a→b→d→→c→关抽气泵。a.转移固液混合物;b.关活塞A;c.开活塞A;d.确认抽干;e.加洗涤剂洗涤。考点34考点35考点36(3)称取一定量的FeC2O4·2H2O试样,用硫酸溶解,采用KMnO4滴定法测定,折算结果如下:由表中数据推测试样中最主要的杂质是。(4)实现步骤④必须用到的两种仪器是(供选仪器:a.烧杯;b.坩埚;c.蒸馏烧瓶;d.高温炉;e.表面皿;f.锥形瓶);该步骤的化学方程式是。(5)为实现步骤⑤,不宜用炭粉还原Fe2O3,理由是。n(Fe2+)/moln(C2O42-)/mol试样中FeC2O4·2H2O的质量分数9.80×10-49.80×10-40.980考点34考点35考点36答案(1)BD(2)c→e→b→d(3)(NH4)2SO4(4)bd4FeC2O4·2H2O+3O22Fe2O3+8CO2+8H2O(5)用炭粉还原会引进杂质解析(1)A选项,草酸稍过量主要是为了将Fe2+完全转化为草酸亚铁,步骤①中酸化的目的是抑制Fe2+和的水解,错误;B选项,由题给信息可知,草酸溶解度随温度升高而增大,因此用热水洗涤可以提高除杂效果,正确;C选项,母液中的溶质应有硫酸铵、硫酸、草酸和少量草酸亚铁,错误;D选项,由题给信息可知,二水合草酸亚铁在150℃开始失去结晶水,因此可以选择温度略高于100℃快速干燥,正确。(2)在洗涤剂洗涤前,应先打开活塞A,再加入洗涤剂,然后再关闭活塞A,当确认抽干后,再打开活塞A,需要补充的步骤为c→e→b→d。(3)由题给亚铁离子和草酸根离子的物质的量相等可知,试样中不存在其他形式的Fe元素,因此最主要的杂质应为硫酸铵。NH4+考点34考点35考点365.(2018·江苏,19,15分,难度★★★)以Cl2、NaOH、(NH2)2CO(尿素)和SO2为原料可制备N2H4·H2O(水合肼)和无水Na2SO3,其主要实验流程如下:②N2H4·H2O沸点约118℃,具有强还原性,能与NaClO剧烈反应生成N2。已知:①Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O是放热反应。考点34考点35考点36(1)步骤Ⅰ制备NaClO溶液时,若温度超过40℃,Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl,其离子方程式为;实验中控制温度除用冰水浴外,还需采取的措施是。(2)步骤Ⅱ合成N2H4·H2O的装置如图1所示。NaClO碱性溶液与尿素水溶液在40℃以下反应一段时间后,再迅速升温至110℃继续反应。实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是;使用冷凝管的目的是。图1考点34考点35考点36(3)步骤Ⅳ用步骤Ⅲ得到的副产品Na2CO3制备无水Na2SO3(水溶液中H2SO3、随pH的分布如图2所示,Na2SO3的溶解度曲线如图3所示)。①边搅拌边向Na2CO3溶液中通入SO2制备NaHSO3溶液。实验中确定何时停止通SO2的实验操作为。②请补充完整由NaHSO3溶液制备无水Na2SO3的实验方案:,用少量无水乙醇洗涤,干燥,密封包装。HSO3-、SO32-图2图3考点34考点35考点36(2)NaClO碱性溶液