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2019-2020年高考化學大一輪總復習 專題九 第三單元 物質(zhì)的制備及實驗方案的設計與評價練習（含解析） 一、選擇題 1．下列裝置中間的試管用來收集濃硝酸與銅反應所生成的氣體，最終可使收到的氣體中空氣的含量最少的是 (　　)。 解析　由于裝置圖采用的是排空氣法，NO2的密度比空氣大，氣體應長進短出才能使收集到的氣體中空氣含量最少，C正確。 答案　C 2．下列氣體制備與收集裝置錯誤的是 (　　)。 解析　D選項，NO氣體易與空氣中氧氣發(fā)生反應，且其密度與空氣非常相近，不能用排空氣法收集。 答案　D 3．下列實驗結(jié)論正確的是(　　) A．將飽和氯水滴到淀粉碘化鉀試紙上出現(xiàn)如圖所示現(xiàn)象，說明氯水能將I－氧化成I2，`還能將I2進一步氧化成碘的化合物 B．將過量CO2通入Ca(ClO)2溶液中，最后得到澄清溶液，說明H2CO3的酸性比HClO弱 C．向某溶液中加入新制Cu(OH)2，加熱，出現(xiàn)紅色沉淀，說明該溶液中一定含醛類物質(zhì) D．向苯酚溶液中滴加少量稀溴水，溶液中沒有沉淀生成，說明溶液中二者不能發(fā)生反應 解析 A實驗中邊緣變藍色說明生成了單質(zhì)碘，中間白色說明藍色物質(zhì)被氯水氧化了。將過量CO2通入Ca(ClO)2溶液中，先生成CaCO3沉淀，CO2過量時CaCO3溶解生成Ca(HCO3)2，所以最后得到澄清溶液，說明H2CO3的酸性比HClO強。C實驗中只能證明該溶液中一定有含有醛基的物質(zhì)，如葡萄糖。制備溴苯應使用濃溴水與稀苯酚溶液，且生成的三溴苯酚溶于苯酚溶液中，因此溶液中沒有沉淀生成。 答案 A 4．右圖為實驗室制氫氣的簡易裝置。若在加稀硫酸時，發(fā)現(xiàn)鋅粒與稀硫酸沒有接觸而稀硫酸又不夠了，為使該反應順利進行，則可以從長頸漏斗中加入的試劑是(　　) ①食鹽水，②KNO3溶液，③適量稀硫酸銅溶液，④Na3CO3溶液，⑤CCl4，⑥濃氨水。 A．①③⑤　　　　 B．②⑥ C．③⑤ D．①②④ 解析 ②加入KNO3溶液后不再產(chǎn)生H2，會產(chǎn)生NO氣體。④Na2CO3溶液會與H2SO4反應生成CO2，既消耗H2SO4又會使H2不純凈。⑤CCl4在下層，使稀H2SO4與鋅粒接觸。⑥濃氨水會與H2SO4反應。 答案 A 5．下列實驗方案或操作合理的是 (　　)。 A．用過濾法可以除去Fe(OH)3膠體中的Cl－離子 B．銅與濃硫酸反應時，可用蘸有濃溴水的棉花放在導管口吸收逸出的氣體 C．實驗室需用某濃度的NaOH溶液450 mL，則配制時應選用450 mL的容量瓶 D．已知Ksp(CuS)＜Ksp(FeS)，可通過加入過量的難溶電解質(zhì)FeS使工業(yè)廢水中的Cu2＋轉(zhuǎn)化成硫化物沉淀除去 解析　除去Fe(OH)3膠體中的Cl－離子應該用滲析的方法，不能用過濾的方法，因為膠體粒子也能透過濾紙，故A錯；溴本身有毒，不能用該法進行尾氣的處理，故B錯；實驗室中沒有450 mL的容量瓶，只能選用500 mL的，故C錯；根據(jù)“溶度積小的沉淀可以轉(zhuǎn)化為溶度積更小的沉淀”規(guī)律可知，反應FeS(s)＋Cu2＋(aq)===CuS(s)＋Fe2＋(aq)可以發(fā)生，故D正確。 答案　D 6．某同學通過系列實驗探討Mg及其化合物的性質(zhì)，操作正確且能達到目的的是 (　　)。 A．將水加入濃硫酸中得稀硫酸，置鎂片于其中探討Mg的活潑性 B．將NaOH溶液緩慢滴入MgSO4溶液中，觀察Mg(OH)2沉淀的生成 C．將Mg(OH)2濁液直接倒入已裝好濾紙的漏斗中過濾，洗滌并收集沉淀 D．將Mg(OH)2沉淀轉(zhuǎn)入表面皿中，加足量稀鹽酸，加熱蒸干得無水MgCl2固體 解析　濃硫酸稀釋時，應將濃硫酸沿玻璃棒緩慢加入水中并用玻璃棒不斷攪拌以防止液滴飛濺，A項錯誤；將NaOH溶液與MgSO4溶液混合即可得到Mg(OH)2沉淀，B項正確；過濾時，應使用玻璃棒引流，C項錯誤；對MgCl2溶液直接加熱，Mg2＋易水解，不能得到MgCl2固體，D項錯誤。 答案　B 7．下列實驗操作、現(xiàn)象與實驗結(jié)論一致的是 (　　)。 選項 實驗操作、現(xiàn)象 實驗結(jié)論 A 將FeCl3溶液分別滴入NaBr、NaI溶液中，再分別滴加CCl4，振蕩，靜置 氧化性：Fe3＋＞Br2＞I2 B 除銹的鐵釘在濃硝酸中浸泡后，用蒸餾水洗凈，再放入CuSO4溶液中無現(xiàn)象 鐵釘表面形成了一層致密穩(wěn)定的氧化膜 C 向某溶液中加入Ba(NO3)2溶液，生成白色沉淀，加稀鹽酸沉淀不消失 該溶液中有SO D 甲苯中滴入少量濃溴水，振蕩，靜置，溴水層褪色 甲苯與溴發(fā)生了取代反應 解析　選項A中的結(jié)論應該是氧化性：Br2＞Fe3＋＞I2；選項C不能確定是SO，因為SO或SiO也可能出現(xiàn)題述現(xiàn)象；選項D中是因為發(fā)生了萃取而未發(fā)生取代反應。 答案　B 二、非選擇題 8．化學研究性學習小組擬通過實驗探究“新制的還原性鐵粉和過量鹽酸反應生成FeCl2還是FeCl3”。 請你參與探究并回答有關(guān)問題： (1)一位同學用向反應后的溶液中滴加NaOH溶液的方法來驗證溶液中是否含有Fe2＋。①可觀察到的實驗現(xiàn)象是______________________，②反應過程中發(fā)生反應的化學方程式是____________________________________________________________________。 (2)另一位同學向反應后的溶液中先滴加KSCN溶液，再向其中滴加新制氯水，溶液呈現(xiàn)紅色，但當?shù)渭舆^量新制氯水時，卻發(fā)現(xiàn)紅色褪去。為了弄清溶液紅色褪去的原因，同學們查到如下資料： Ⅰ.鐵有一種化合物稱為鐵酸鹽(含有FeO)。 Ⅱ.SCN－的電子式為 Ⅲ.氯水具有很強的氧化性。 于是同學們提出兩種假設： ①第一種假設是：Cl2可將Fe3＋氧化為FeO，請寫出該離子反應方程式__________。 ②第二種假設是：________________，提出該假設的理論依據(jù)是_____________。 解析 (1)向含有Fe2＋的溶液中滴加NaOH溶液，先生成白色的Fe(OH)2沉淀，后迅速變灰綠色，最終變成紅褐色的Fe(OH)3沉淀。(2)紅色褪去的原因可能是氯水的加入氧化了Fe3＋或SCN－。①根據(jù)得失電子守恒、質(zhì)量守恒和電荷守恒配平該離子方程式。②第二種假設可能是SCN－被Cl2氧化。 答案 (1)①產(chǎn)生白色沉淀，沉淀迅速變成灰綠色，最終變成紅褐色 ②FeCl2＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋2NaCl、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (2)①2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O===2FeO＋6Cl－＋16H＋ ②SCN－被Cl2氧化　從電子式分析，SCN－中S為－2價，N為－3價，均為最低價，有被氧化的可能 9．二氧化氯(ClO2)作為一種高效強氧化劑已被聯(lián)合國世界衛(wèi)生組織(WHO)列為A1級消毒劑。常溫下二氧化氯為黃綠色或橘黃色氣體，性質(zhì)非常不穩(wěn)定，溫度過高、二氧化氯的水溶液中溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)高于30%等均有可能引起爆炸。某研究小組設計如圖所示實驗裝置制備ClO2。 (1)如圖所示，在燒瓶中先放入12.25 g KClO3和9.00 g草酸(H2C2O4)，然后加入足量的稀硫酸，水浴加熱。反應后產(chǎn)物中有ClO2、CO2和一種酸式鹽，該反應的化學方程式為__________________________________________，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為________。 (2)在反應開始之前將燒杯中的水加熱到80 ℃，然后停止加熱，并使其保持在60～80 ℃之間?？刂茰囟鹊哪康氖莀_____________________，圖示裝置中缺少的一種必需的玻璃儀器是_____________________________。 (3)A裝置用于吸收產(chǎn)生的二氧化氯，其中最好盛放________(填序號，下同)，B裝置中盛放________。 ①50 mL 60 ℃的溫水 ②50 mL冰水 ③50 mL飽和食鹽水 ④50 mL NaOH溶液 (4)將二氧化氯溶液加入到硫化氫溶液中，加入少量的稀鹽酸酸化過的氯化鋇溶液，發(fā)現(xiàn)有白色沉淀生成。請寫出有關(guān)反應的離子方程式：___________________________________________________________。 (5)從所制得的二氧化氯水溶液溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的角度看，是否存在安全隱患，并簡述原因：__________________________(用數(shù)據(jù)說明)。 解析　(1)根據(jù)提供信息，草酸被氧化，因此酸式鹽為KHSO4，根據(jù)C由＋3→＋4，Cl由＋5→＋4，因此氧化產(chǎn)物(CO2)與還原產(chǎn)物(ClO2)的物質(zhì)的量之比為1∶1。 (2)控制溫度是為了防止生成的ClO2爆炸，由于要控制溫度，因此缺少溫度計。 (3)溫度過高ClO2會爆炸，應選擇冰水吸收ClO2，B裝置用于吸收CO2，選擇NaOH溶液。 (4)根據(jù)提供信息，該沉淀為BaSO4，因此ClO2與H2S反應生成H2SO4和HCl。 (5)通過計算可知草酸過量，生成的m(ClO2)＝ mol67.5 gmol－1＝6.75 g，則溶液中二氧化氯的質(zhì)量分數(shù)為100%≈11.9%，因此不存在安全隱患。 答案　(1)2KClO3＋H2C2O4＋2H2SO42CO2↑＋2ClO2↑＋2KHSO4＋2H2O　1∶1 (2)使反應正常進行，并防止溫度過高引起爆炸　溫度計 (3)②?、? (4)8ClO2＋5H2S＋4H2O＋5Ba2＋===5BaSO4↓＋8Cl－＋18H＋ (5)答案見解析 10．某化學興趣小組為了測定鐵碳合金(鐵和碳兩種單質(zhì)的混合物)中鐵的質(zhì)量分數(shù)，并探究濃硫酸的某些性質(zhì)，設計了如圖所示的實驗裝置(夾持儀器已省略)和實驗方案進行探究。 Ⅰ.測定鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分數(shù) (1)檢查上述裝置氣密性的一種方法是關(guān)閉分液漏斗和通入N2的活塞，在裝置E后面連上一根導管，然后________，則證明裝置的氣密性良好。 (2)裝置C中發(fā)生反應的離子方程式為________________________________。 (3)實驗開始前稱量裝置E的質(zhì)量，將a g鐵碳合金樣品放入裝置A中，再加入足量的濃硫酸，待裝置A中不再有氣體放出時，停止加熱，通入N2一段時間后拆下裝置E并稱量質(zhì)量，裝置E的質(zhì)量增加b g。則鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分數(shù)為________(用含a、b的代數(shù)式表示)。 (4)甲同學認為依據(jù)此實驗測得的數(shù)據(jù)計算鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分數(shù)可能會偏低，原因是空氣中的CO2、H2O進入裝置E中，使b增大。你認為改進的方法是________。 Ⅱ.探究濃硫酸的某些性質(zhì) (5)向裝置A的燒瓶中滴加足量的濃硫酸，未點燃酒精燈前，裝置A、B中均無明顯現(xiàn)象，其原因是_______________________________________。 (6)裝置A中鐵與濃硫酸共熱發(fā)生反應的化學方程式是 ________________________________________________________________。 解析　(2)裝置C中酸性高錳酸鉀溶液能夠氧化二氧化硫：5SO2＋2MnO＋2H2O===5SO＋2Mn2＋＋4H＋。(3)裝置E增加的質(zhì)量是二氧化碳的質(zhì)量，由此可以求鐵碳合金中碳的質(zhì)量，從而求得鐵的質(zhì)量分數(shù)為1－。(4)防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入裝置E，需要再加一個吸收裝置。(5)鐵在常溫下遇濃硫酸會發(fā)生鈍化，碳和濃硫酸在加熱條件下才可以反應。(6)鐵被氧化成三價鐵。 答案　(1)將導管插入水中，微熱燒瓶，導管口產(chǎn)生氣泡，停止加熱后在導管末端形成一段穩(wěn)定的水柱 (2)5SO2＋2MnO＋2H2O===5SO＋2Mn2＋＋4H＋ (3)1－ (4)在裝置E的后面再連接一個與E相同的裝置 (5)常溫下，F(xiàn)e被濃硫酸鈍化，碳與濃H2SO4不反應 (6)2Fe＋6H2SO4(濃)Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O 11．過氧化鈉是中學化學中常用的強氧化劑，一氧化碳和氫氣是常用的還原劑。某學習小組探究過氧化鈉與一氧化碳、氫氣反應的產(chǎn)物。 查閱資料：熾熱的焦炭能與水蒸氣反應生成CO和H2，同時CO和水蒸氣在高溫下能反應生成少量的二氧化碳。 設計實驗：根據(jù)實驗目的設計如圖所示實驗裝置(假設裝置中的藥品均足量)。 主要實驗步驟：①連接裝置并檢查裝置的氣密性；②先點燃A處的酒精燈，再緩慢通入水蒸氣，將裝置內(nèi)的空氣排盡后，最后點燃C處的酒精燈；③當?shù)S色的過氧化鈉完全變?yōu)榘咨?，熄滅C處的酒精燈；④繼續(xù)通入水蒸氣至C處的玻璃管冷卻，停止通入水蒸氣并熄滅A處的酒精燈。實驗過程中，無水硫酸銅沒有變藍，澄清石灰水沒有變渾濁。 請回答下列問題： (1)上述方案有不足之處，請?zhí)岢鲂薷慕ㄗh：__________。B裝置的作用是________________________________________________________________。 (2)確認步驟②“裝置內(nèi)的空氣排盡”的操作是____________________。 (3)預測C處的玻璃管中可能發(fā)生的化學反應，寫出相應的化學方程式：__________________(只寫一個)。 (4)實驗室提供如下藥品：酚酞試液、氯化鋇溶液、澄清石灰水、鹽酸、硝酸銀溶液、硫酸鐵溶液、硫酸銅溶液。請設計方案確認C處的玻璃管中白色固體M的成分并填寫實驗報告(根據(jù)需要，不必填滿，不夠也可以補充)： 實驗步驟 實驗操作 實驗現(xiàn)象和結(jié)論 步驟一 步驟二 步驟三 …… (5)拓展實驗，設計一個簡單實驗確認白色固體M中是否含有少量的過氧化鈉：_____________________________________________________。 解析　由于氣體參與反應時不可能反應完全，因此最后的尾氣要進行處理，防止污染環(huán)境。若整個裝置充滿一氧化碳和氫氣，可通過收集氣體來驗證。若過氧化鈉與氫氣反應則生成氫氧化鈉，與一氧化碳反應則生成碳酸鈉。驗證二者的存在應從碳酸根離子和氫氧根離子入手，前者采用沉淀法，不能采用氣體法(氫氧根離子會被消耗)，后者采用指示劑法。根據(jù)過氧化鈉與水反應時有氣體放出的性質(zhì)，或者過氧化鈉具有強氧化性的性質(zhì)，任選一種性質(zhì)就可以證明其存在。 答案　(1)在E裝置后的導管處接一個氣球或放一個點燃的酒精燈　干燥CO和H2并除去CO2 (2)在E處收集一試管氣體并點燃，若氣體能安靜燃燒或有輕微的爆鳴聲，證明裝置內(nèi)的空氣已排盡 (3)Na2O2＋H22NaOH(或Na2O2＋CONa2CO3) (4) 實驗步驟 實驗操作 實驗現(xiàn)象和結(jié)論 步驟一 取少量白色固體M溶于水，加入足量的氯化鋇溶液 若產(chǎn)生白色沉淀，則說明白色固體M中含有碳酸鈉，無法確定是否含有氫氧化鈉；若無現(xiàn)象，則說明白色固體中不含碳酸鈉，含有氫氧化鈉 步驟二 若步驟一產(chǎn)生白色沉淀，再向步驟一的上層清液中滴加酚酞試液 若溶液變紅色，則說明白色固體M中含有氫氧化鈉；否則不含氫氧化鈉 (5)取少量白色固體M，溶于水，若無氣泡產(chǎn)生，則說明M中不含過氧化鈉；若有氣泡產(chǎn)生，則說明M中含過氧化鈉(或向溶液中滴加酚酞試液，若紅色不褪去，則說明M中不含有過氧化鈉，否則M中含有過氧化鈉)