专题39物质的检验制备主观题教师版备战2020高考化学一轮必刷题集

专题39物质的检验、制备（主观题）1．为探究某固体化合物X(仅含两种元素)的组成和性质，设计并完成如下实验。已知无色气体B能形成酸雨。请回答：（1）X的化学式是________。（2）设计实验方案检验黄色溶液中的金属阳离子___________________。（3）将无色气体B通入黄色溶液A中，发现溶液变成浅绿色。请用离子方程式表示该反应_________【答案】FeS2取少量黄色溶液，滴加KSCN溶液，若变血红色，说明存在Fe3＋2Fe3++SO2+2H2O＝2Fe2++SO42-+4H+【解析】（1）X的化学式是FeS2；（2）黄色溶液中的金属阳离子是三价铁离子，故检验方法是取少量黄色溶液，滴加KSCN溶液，若变血红色，说明存在Fe3＋；（3）将无色气体B通入黄色溶液A中，发现溶液变成浅绿色的离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+。2．由四种元素组成的化合物X，其组成类似于结晶水合物（如CuSO4•5H2O）。为探究其组成，某同学进行了如下实验：取1.97g固体X，加入足量氢氧化钠溶液并加热，得到1.344L（标准状况下）气体A、白色沉淀B，气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝；将沉淀B过滤洗涤后灼烧，得到0.40g固体C，固体C常用作耐高温材料；在滤液中加入足量硝酸酸化的硝酸银溶液，得到2.87g白色沉淀D。请回答：（1）X中四种元素是______（用元素符号表示）；（2）X与氢氧化钠溶液反应的方程式是_________________。（3）工业上常将气体A的浓溶液涂于氯气管道上，利用反应中产生白烟这一现象来判断管道是否漏气。请写出该反应的化学方程式_____________________。【答案】Mg、Cl、N、HMgCl2·6NH3+2NaOH＝Mg(OH)2↓+6NH3↑+2NaCl3Cl2+8NH3＝6NH4Cl+N2【解析】（1）取1.97g固体X，加入足量氢氧化钠溶液并加热，得到1.344L（标准状况下）气体A、白色沉淀B，气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，A是氨气，物质的量是0.06mol；将沉淀B过滤洗涤后灼烧，得到0.40g固体C，固体C常用作耐高温材料，C是氧化镁，物质的量是0.01mol，B是氢氧化镁；在滤液中加入足量硝酸酸化的硝酸银溶液，得到2.87g白色沉淀D，D是氯化银，物质的量是0.02mol。所以X中四种元素是Mg、Cl、N、H，其中氢元素的质量是1.97g－0.24g－0.84g－0.71g＝0.18g，物质的量是0.18mol，因此Mg、Cl、N、H的原子个数之比是1：2：6：18，因此X的化学式为MgCl2·6NH3；（2）X与氢氧化钠溶液反应的方程式是MgCl2·6NH3+2NaOH＝Mg(OH)2↓+6NH3↑+2NaCl。（3）氯气具有强氧化性，能把氨气氧化为氮气，同时生成氯化氢，氯化氢与过量的氨气反应生成氯化铵而冒白烟，所以工业上常将气体A的浓溶液涂于氯气管道上，利用反应中产生白烟这一现象来判断管道是否漏气，该反应的化学方程式为3Cl2+8NH3＝6NH4Cl+N2。3．亚硝酸钠在食品工业常用作肉类的发色剂，有一定的的氧化性，亚硝酸钠暴露于空气中会与氧气反应生成硝酸钠，一种模拟工业用纯碱溶液吸收氮氧化物制备NaNO2的实验装置如下：已知：NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O，2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O回答下列问题：(1)若当反应时NO与NO2的物质的量之比为1：1时，A中发生反应的化学方程式为________。(2)装置B的作用是____________________；装置C中通入O2的目的是_______________。(3)反应后A中溶液经蒸发浓缩、结晶及干燥得到产品。甲同学取少量的产品溶于水并用稀盐酸酸化，用湿润的KI淀粉试纸检验，试纸变蓝，得出产品为NaNO2。乙同学认为结论不可靠，其理由是____________________________。(4)现有VL某NaOH溶液能完全吸收nmolNO2和mmolNO组成的大气污染物。①所用烧碱溶液的物质的量浓度至少为______________mol/L。②若所得溶液中c(NO3-)∶c(NO2-)=1∶9，则原混合气体中NO2和NO的物质的量之比n∶m=________。【答案】NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2安全瓶(防止倒吸)将NO氧化，确保被完全吸收产品中若含NaNO3，在酸性条件下NO3-也可将I-氧化为I2mnV3∶2【解析】(1)Na2CO3是强碱弱酸盐，水解产生NaOH，使溶液显碱性，结合信息①方程式可得若当反应时NO与NO2的物质的量之比为1：1时，A中发生反应的化学方程式为NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2；(2)在装置A中用纯碱溶液吸收NO、NO2的混合气体制取NaNO2，由于氮氧化合物会造成大气污染，形成酸雨、光化学烟雾，因此可利用NaOH溶液进行尾气吸收，为防止在用NaOH溶液吸收时，由于气体溶解导致导气管中气体压强过小而引起倒吸现象的发生，可以安装一个安全瓶，因此装置B的作用是安全瓶，防止液体倒吸进入反应装置A中；根据题目已知的反应方程式可知：若n(NO2)：n(NO)≥1:1时，气体可以完全被吸收，若NO的物质的量比NO2多，会有NO逸出，若再向装置C中通入O2，就可以将NO氧化为NO2，而被NaOH溶液充分吸收。即装置C中通入O2的目的是将NO氧化，确保被完全吸收；(3)A中反应后的溶液中含有NaNO2、NaNO3，甲同学取少量的产品溶于水并用稀盐酸酸化，用湿润的KI淀粉试纸检验，试纸变蓝，就得出结论说产品为NaNO2这个结论不可靠，原因是H+、NO3-起HNO3的作用，具有强的氧化性，也可以将KI氧化为I2，而使淀粉试纸变为蓝色；(4)①用VL某NaOH溶液能完全吸收nmolNO2和mmolNO组成的大气污染物。反应后产生NaNO2、NaNO3，根据物质组成，结合元素守恒，可知n(NaOH)=n(NaNO2)+n(NaNO3)=n(NO2)+n(NO)=(m+n)mol，根据物质的量浓度定义可得c(NaOH)=nmmolnVVL=nmVmol/L；所以若气体完全被吸收，溶液中含有的NaOH的浓度最小为nmVmol/L；②设原混合气体中NO2和NO的物质的量n和m，NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O，112mmolmmol2mmol2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O，211(n-m)mol2nmmol2nmmol所得溶液中c(NO3-)：c(NO2-)=2nmmol：[2m+2nm]mol=1：9，解得n：m=3：2。4．硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：回答下列问题：（1）步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是_________________。（2）步骤②需要加热的目的是_________________，温度保持80~95℃，采用的合适加热方式是_________________。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为_________________（填标号）。（3）步骤③中选用足量的H2O2，理由是_________________。分批加入H2O2，同时为了_________________，溶液要保持pH小于0.5。（4）步骤⑤的具体实验操作有______________，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。（5）采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150℃时，失掉1.5个结晶水，失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为______________。【答案】碱煮水洗加快反应热水浴C将Fe2+全部氧化为Fe3+；不引入杂质防止Fe3+水解加热浓缩、冷却结晶、过滤（洗涤）NH4Fe(SO4)2∙12H2O【解析】（1）步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，油污在碱性条件下容易水解，所以工业上常常用热的碳酸钠溶液清洗，即碱煮水洗；（2）步骤②需要加热的目的是为了加快反应速率；温度保持80~95℃，由于保持温度比较恒定且低于水的沸点，故采用的合适加热方式是水浴加热（热水浴）；铁屑中含有少量硫化物，硫化物与硫酸反应生成硫化氢气体，可以用氢氧化钠溶液吸收，为了防止倒吸可以加装倒置的漏斗，故选择C装置；（3）步骤③中选用足量的H2O2，H2O2可以将Fe2+氧化为Fe3+，且H2O2的还原产物为H2O，不会引入新的杂质，故理由是：将Fe2+全部氧化为Fe3+，不引入新的杂质。因为H2O2本身易分解，所以在加入时需分量加入，同时为了防止Fe3+水解，溶液要保持pH小于0.5；（4）为了除去可溶性的硫酸铵、铁离子等，需要经过的步骤为：加热浓缩、冷却结晶、过滤（洗涤）；（5）设硫酸铁铵的化学式为NH4Fe(SO4)2∙xH2O，其相对分子质量为266+18x，1.5个水分子的相对分子质量为1.5×18=27，则27/(266+18x)=5.6%，解得x=12，则硫酸铁铵的化学式为NH4Fe(SO4)2∙12H2O。5．NVCO{化学式可表示为(NH4)a[(VO)b(CO3)c(OH)d]·10H2O}能用于制取VO2，实验室可由V2O5、N2H4·2HCl、NH4HCO3为原料制备NVCO。(1)原料NH4HCO3中HCO3-水解的离子方程式为____________。(2)N2H4·2HCl是N2H4的盐酸盐。已知N2H4在水中的电离方式与NH3相似，25℃时，K1=9.55×10-7。该温度下，反应N2H4+H＋N2H5+的平衡常数K=________(填数值)。(3)为确定NVCO的组成，进行如下实验：①称取2.130g样品与足量NaOH充分反应，生成NH30.224L(已换算成标准状况下)。②另取一定量样品在氮气氛中加热，样品的固体残留率(固体样品的剩余质量/固体样品的起始质量×100%)随温度的变化如下图所示(分解过程中各元素的化合价不变)。根据以上实验数据计算确定NVCO的化学式(写出计算过程)________________。【答案】HCO3-+H2OH2CO3＋OH-9.55×107(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O【解析】(1)HCO3-水解生成H2CO3和OH-，水解反应离子方程式为HCO3-+H2OH2CO3+OH-；(2)联氨为二元弱碱，在水中的电离方式与氨相似。联氨第一步电离方程式为N2H4+H2ON2H5++OH-，反应N2H4+H＋N2H5+的平衡常数K=+25+24cNHcNHcH=1wKK7149.5510110=9.55×107；(3)设NVCO的摩尔质量为Mg/mol，由188MM=0.8648，可得M=1065，由51320.4676bM可得b=6；由2.1301065/ggmol×a=n(NH3)=0.22422.4/LLmol=0.01mol，解得a=5，由最后产物为VO2，则VO为+2价，2c+d=5×1+2×6=17，由化合物的相对分子质量18a+67b+60c+17d+180=1065可知60c+17d=393，解得c=4，d=9，将a=5，b=6，c=4，d=9代入化学式表达式，可得化学式为(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O。6．工业上可以利用氟硅酸（H2SiF6）、碳酸氢铵制造冰晶石（Na3AlF6），其工艺流程如下：请回答下列问题：（1）反应①中生成的气体A是________，滤液①的溶质是________。（2）冰晶石在工业冶炼铝中做助熔剂，写出工业冶炼铝的方程式_____。（3）写出反应②的化学方程式_________。（4）反应②后，过滤得到冰晶石固体，需要在_____（填装置的名称）中洗涤，请用实验证明冰晶石固体已经洗涤干净_