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1、新編高考化學(xué)備考資料 第十九題　綜合實(shí)驗(yàn)探究 1． (2012·山東理綜，30)實(shí)驗(yàn)室采用MgCl2、AlCl3的混合溶液與過量氨水反應(yīng)制備MgAl2O4，主要流程如下： (1)為使Mg2＋、Al3＋同時(shí)生成沉淀，應(yīng)先向沉淀反應(yīng)器中加入________(填“A”或“B”)，再滴加另一反應(yīng)物。 (2)如下圖所示，過濾操作中的一處錯(cuò)誤是____________________________________。 (3)判斷流程中沉淀是否洗凈所用的試劑是__________。高溫焙燒時(shí)，用于盛放固體的儀器名稱是__________。 (4)無水AlCl3(183 ℃升華)遇潮濕空氣

2、即產(chǎn)生大量白霧，實(shí)驗(yàn)室可用下列裝置制備。 裝置B中盛放飽和NaCl溶液，該裝置的主要作用是___________________________。 F中試劑的作用是________________。用一件儀器裝填適當(dāng)試劑后也可起到F和G的作用，所裝填的試劑為________________。 答案　(1)B (2)漏斗下端尖嘴未緊貼燒杯內(nèi)壁 (3)AgNO3溶液(或硝酸酸化的AgNO3溶液)　坩堝 (4)除去HCl　吸收水蒸氣(或防止水蒸汽進(jìn)入E)　堿石灰(或NaOH與CaO混合物) 2． 氯化鐵是實(shí)驗(yàn)室中的重要試劑。某同學(xué)用m g含有鐵銹(Fe2O3)的廢鐵屑來制取 Fe

3、Cl3·6H2O晶體，同時(shí)測定廢鐵屑中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 為此設(shè)計(jì)了如圖裝置(夾持裝置略，氣密性已檢驗(yàn))： 操作步驟如下： Ⅰ.打開彈簧夾K1，關(guān)閉彈簧夾K2，并打開活塞a，緩慢滴加鹽酸。 Ⅱ.當(dāng)……時(shí)，關(guān)閉彈簧夾K1，打開彈簧夾K2，當(dāng)A中溶液完全進(jìn)入燒杯后關(guān)閉活塞a。 Ⅲ.將燒杯中溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾后得到FeCl3·6H2O晶體。 請回答： (1)A中發(fā)生的置換反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________________________________。 (2)操作Ⅱ中“……”的內(nèi)容是_______________________________________

4、_______， 燒杯中的現(xiàn)象是__________________________________________________________， 燒杯中相應(yīng)的離子方程式和化學(xué)方程式是___________________、__________________。 (3)操作Ⅲ不采用直接加熱制FeCl3·6H2O晶體的原因是 ________________________________________________________________________。 (用簡要文字并結(jié)合離子方程式解釋)。 (4)測得B中所得的氣體是V mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，由此計(jì)算出該廢鐵屑中鐵

5、的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是，該數(shù)值比實(shí)際數(shù)值偏低，若實(shí)驗(yàn)過程中操作無誤，偏低的原因是 ________________________________________________________________________。 (5)為了準(zhǔn)確測定鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，另取m g廢鐵屑和某種常見的還原性氣體在加熱條件下充分反應(yīng)到恒重，測得實(shí)驗(yàn)后剩余固體質(zhì)量是w g。由此求出鐵的準(zhǔn)確質(zhì)量分?jǐn)?shù)是________(用含m和w的式子表示)。 答案　(1)Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑ (2)A中固體完全消失　淺綠色溶液逐漸變黃，有氣泡產(chǎn)生 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　2H2

6、O22H2O＋O2↑ (3)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋，加熱會促進(jìn)FeCl3水解，產(chǎn)生Fe(OH)3沉淀 (4)Fe3＋和Fe發(fā)生反應(yīng)消耗部分Fe，使與鹽酸反應(yīng)的Fe相應(yīng)減少 (5)×100%或×100% 解析　(1)裝置A中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是鐵與鹽酸的反應(yīng)和氧化鐵與鹽酸的反應(yīng)，其中前者為置換反應(yīng)。(2)裝置A中反應(yīng)完全的現(xiàn)象是固體溶解；裝置A中反應(yīng)后的溶液溶質(zhì)成分是FeCl2，與過氧化氫混合后，被氧化為黃色的FeCl3，同時(shí)在氯化鐵的催化作用下過氧化氫分解產(chǎn)生氧氣。(3)氯化鐵在水溶液中水解，加熱可促進(jìn)其水解。(4)鹽酸與氧化鐵反應(yīng)生成的Fe3＋會與Fe反應(yīng)，這部分單

7、質(zhì)鐵沒有生成氫氣，導(dǎo)致測得的結(jié)果偏低。(5)減少的質(zhì)量為雜質(zhì)Fe2O3中O的質(zhì)量，故Fe2O3的物質(zhì)的量為×，即混合物中單質(zhì)鐵的質(zhì)量為m－××160＝。 3． 某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)在獲得了如下資料的情況下，利用下面的裝置來探究二氧化氮與碳酸氫鈉溶液反應(yīng)的產(chǎn)物及反應(yīng)的機(jī)理。 資料：①亞硝酸是一種弱酸，酸性較碳酸酸性強(qiáng)。 ②亞硝酸不穩(wěn)定，很易分解：3HNO2===HNO3＋2NO↑＋H2O。 實(shí)驗(yàn)步驟如下： ①檢查裝置氣密性。 ②在U形管中盛滿蒸餾水，從b處通入二氧化氮?dú)怏w，在U形管的B處得到無色氣體，打開分液漏斗活塞，使少量氣體進(jìn)入分液漏斗，在分液漏斗中看到有紅棕色氣體。 ③在U形

8、管中盛滿飽和碳酸氫鈉溶液，從b處通入二氧化氮?dú)怏w，在U形管的B處也得到無色氣體，打開分液漏斗活塞，使少量氣體進(jìn)入分液漏斗，在分液漏斗中卻看不到紅棕色氣體。 ④將③中B處無色氣體通過導(dǎo)管b通入足量澄清石灰水中有白色沉淀生成。 ⑤將U形管中盛滿氫氧化鈉溶液，從b處通入二氧化氮時(shí)在B處得不到任何氣體。 請回答下列各題： (1)檢查裝置氣密性的方法為________________________________________________。 (2)在②中B處得到的無色氣體是__________；用兩個(gè)化學(xué)方程式表示二氧化氮與水反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理：____________________

9、____________________________________。 (3)在③中B處得到的無色氣體(單一純凈)是________；只得到該無色氣體的原因是 ________________________________________________________________________。 (4)取出③中得到的溶液，加入足量稀鹽酸，預(yù)測可觀察到的現(xiàn)象________________。 (5)寫出⑤中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式_________________________________________。 答案　(1)關(guān)閉分液漏斗的活塞，夾緊止水夾b，從長頸漏斗加水，

10、長頸漏斗中有一段水柱不下降，證明氣密性良好 (2)NO　2NO2＋H2O===HNO2＋HNO3、3HNO2===HNO3＋2NO↑＋H2O (3)CO2　NO2與水反應(yīng)生成HNO2和HNO3，二者都比碳酸的酸性強(qiáng)，因而與NaHCO3反應(yīng)生成CO2 (4)產(chǎn)生無色氣體，在空氣中變?yōu)榧t棕色 (5)2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O 解析　解答該題的關(guān)鍵是能及時(shí)遷移應(yīng)用資料卡中的信息，結(jié)合已掌握的氮及其化合物的性質(zhì)，合理解釋每步實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。①帶有長頸漏斗的裝置檢查氣密性，一般都采用“液差法”，首先應(yīng)注意密封一端。②說明NO2與水反應(yīng)生成NO，印證3NO2＋H2O===

11、2HNO3＋NO的存在。③，④說明NO2與NaHCO3溶液反應(yīng)，氣體產(chǎn)物只有CO2，沒有NO，從而否定NO2CO2的常規(guī)認(rèn)識，再根據(jù)資料卡中的信息，預(yù)測可能是NO2與水反應(yīng)生成HNO3和HNO2，生成的HNO2立即與NaHCO3反應(yīng)生成了穩(wěn)定的NaNO2，不能分解產(chǎn)生NO。⑤更進(jìn)一步驗(yàn)證了上述推測的正確性。 4． 氮及其化合物在生產(chǎn)、生活中有重要的作用。 (1)NH3是制堿工業(yè)中不可缺少的重要物質(zhì)。繼侯德榜“聯(lián)合制堿法”后，上世紀(jì)50年代某些化工專家開始研究有機(jī)胺制堿法，其工藝流程如下： 已知：NR3＋CO2＋NaCl＋H2O===NaHCO3＋NR3·HCl， NR3＋HCl==

12、=NR3·HCl，且NR3·HCl易溶于有機(jī)溶劑。 ①操作Ⅰ名稱為__________； ②某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)查閱資料知，有機(jī)溶劑和有機(jī)胺的沸點(diǎn)差別較大，現(xiàn)欲將A中各成分進(jìn)行分離，請寫出除了導(dǎo)管、酒精燈、牛角管、錐形瓶外，該分離操作所需的玻璃儀器名稱____________________________________________________________________； (2)N2在化工生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、航天航空等領(lǐng)域用途廣泛。現(xiàn)提供以下裝置(連接儀器略去)： ①某化學(xué)興趣小組甲同學(xué)欲用加熱NaNO2和NH4Cl的濃溶液制得N2，應(yīng)該選擇的發(fā)生裝置是________

13、____，在添加藥品、制取氣體前必須進(jìn)行的操作是 ________________________________________________________________________。 ②在加熱條件下，用NH3還原CuO可制得N2，同時(shí)獲得銅粉，此反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式是____________________________________________________________________。 乙同學(xué)用此法制得干燥、純凈的N2，且需要的NH3以生石灰和濃氨水作原料。按氣流從左到右的方式，整套裝置的連接順序是______________(填寫字母序號)；最后一個(gè)裝置

14、中試劑的作用是__________________________________________________________。 答案　(1)①分液　②蒸餾燒瓶、溫度計(jì)、冷凝管(或直形冷凝管) (2)①A　檢查氣密性?、?CuO＋2NH3N2＋3Cu＋3H2O　DEBC　干燥N2并除去其中的NH3 解析　(1)操作Ⅰ是分離兩種互不相溶的液體，顯然是分液，分離兩種互溶但沸點(diǎn)差別較大的液體使用蒸餾。 (2)①制取N2是固液加熱制取裝置，故選A。②用濃氨水與生石灰制NH3，選用裝置D，注意干燥NH3只能用堿石灰，要獲取純凈、干燥的N2必須除去未反應(yīng)的NH3及生成的水蒸氣。 5． 碳酸鎂

15、晶須是一種新型的吸波隱形材料中的增強(qiáng)材料。 (1)合成該物質(zhì)的步驟如下： 步驟1：配制0.5 mol·L－1MgSO4溶液和0.5 mol·L－1NH4HCO3溶液。 步驟2：用量筒量取500 mL NH4HCO3溶液于1 000 mL四口燒瓶中，開啟攪拌器。溫度控制在50 ℃。 步驟3：將250 mL MgSO4溶液逐滴加入NH4HCO3溶液中，1 min內(nèi)滴加完后，用氨水調(diào)節(jié)溶液pH到9.5。 步驟4：放置1 h后，過濾、洗滌。 步驟5：在40 ℃的真空干燥箱中干燥10 h，得碳酸鎂晶須產(chǎn)品(MgCO3·nH2O　n＝1～5)。 回答下列問題： ①步驟3中加氨水后的離子方程

16、式__________________________________________。 ②步驟4為加快過濾速度，常用____________(填過濾方法)。 (2)測定合成的MgCO3·nH2O中的n值。稱量1.000 g碳酸鎂晶須，放入如圖所示的廣口 瓶中加入水滴入稀硫酸與晶須反應(yīng)，生成的CO2被NaOH溶液吸收，在室溫下反應(yīng) 4～5 h，反應(yīng)后期將溫度升到30 ℃，最后的燒杯中的溶液用已知濃度的鹽酸滴定，測得CO2的總量；重復(fù)上述操作2次。 ①圖中氣球的作用是______________________________________________________。 ②

17、上述反應(yīng)后期要升溫到30℃，主要目的是__________________________________。 ③設(shè)3次實(shí)驗(yàn)測得每1.000 g碳酸鎂晶須與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的CO2平均值為a mol，則n值為________(用含a的表達(dá)式表示)。 (3)稱取100 g上述晶須產(chǎn)品進(jìn)行熱重分析，熱重曲線如圖。則該條件下合成的晶須中，n＝________(選填1、2、3、4、5)。 答案　(1)①NH3·H2O＋Mg2＋＋HCO===MgCO3↓＋NH＋H2O ②減壓過濾(或抽濾) (2)①暫時(shí)儲存CO2，有利于CO2被NaOH溶液吸收，且能保持裝置中壓強(qiáng)相對穩(wěn)定 ②使溶解在水中的C

18、O2逸出，便于吸收 ③(1－84a)/18a (3)1 解析　(1)①加入氨水促進(jìn)HCO離子的電離，適當(dāng)增大CO離子的濃度。 ②加快過濾的方法只能是減壓過濾。 (2)①開始時(shí)產(chǎn)生的CO2速率大于NaOH溶液吸收CO2的速率，氣球逐漸脹大，暫時(shí)儲存CO2，避免產(chǎn)生的CO2使內(nèi)部壓強(qiáng)過大，造成泄露；后期CO2被NaOH吸收時(shí)，氣球逐漸變小。②升高溫度，氣體的溶解度減小。 ③找出關(guān)系：MgCO3·nH2O～CO2 84＋18n 1 1　 a　得n＝(1－84a)/18a (3)從圖中看，剩余質(zhì)量為82.3 g時(shí)，即為失去的結(jié)晶水的質(zhì)量，剩余39.2 g時(shí)，減少的質(zhì)量為分解出的CO2的質(zhì)量，列式：100×18n/(84＋18n)＝100－82.3，得n≈1。