高三化學(xué)人教版一輪課后限時集訓(xùn):32 化學(xué)實驗方案的設(shè)計與評價 Word版含解析
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1、 化學(xué)實驗方案的設(shè)計與評價 (建議用時:35分鐘) 1.(2019·山西名校模擬)“侯氏制堿法”是我國化工專家侯德榜為世界制堿工業(yè)作出的突出貢獻。某實驗小組模擬“侯氏制堿法”的工藝流程及實驗裝置(部分夾持裝置省略)如下: 下列敘述錯誤的是( ) A.實驗時先點燃裝置①的酒精燈,過一段時間后再打開裝置③中分液漏斗的旋塞 B.裝置②的干燥管中可盛放蘸稀硫酸的脫脂棉,作用是吸收多余的NH3 C.向步驟Ⅰ所得濾液中通入氨氣,加入細小的食鹽顆粒并降溫,可析出NH4Cl D.用裝置④加熱碳酸氫鈉可實現(xiàn)步驟Ⅱ的轉(zhuǎn)化,所得CO2可循環(huán)使用 D [固體NaHCO3加熱不能用燒杯,
2、D錯誤。] 2.(2019·廣東模擬)MnSO4·H2O是一種易溶于水的微紅色斜方晶體,某同學(xué)設(shè)計下列裝置制備硫酸錳: 下列說法錯誤的是( ) A.裝置Ⅰ燒瓶中放入的藥品X為銅屑 B.裝置Ⅱ中用“多孔球泡”可增大SO2的吸收速率 C.裝置Ⅲ用于吸收未反應(yīng)的SO2 D.用裝置Ⅱ反應(yīng)后的溶液制備MnSO4·H2O需經(jīng)歷蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾、洗滌及干燥的過程 A [由實驗裝置可知,X為亞硫酸鈉,與濃硫酸反應(yīng)生成二氧化硫,而Cu與濃硫酸常溫下不反應(yīng),Ⅱ中“多孔球泡”可增大SO2的吸收速率,二氧化硫與二氧化錳反應(yīng)生成MnSO4,蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可得到晶體,Ⅲ中NaOH溶液可吸收尾氣。]
3、 3.如圖所示為從固體混合物中分離X的兩種方案,請根據(jù)方案1和方案2指出下列說法中合理的是( ) A.可以選用方案1分離碳酸氫鈉中含有的氯化銨 B.方案1中的殘留物應(yīng)該具有的性質(zhì)是受熱易揮發(fā) C.方案2中加入的試劑一定能夠與除X外的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng) D.方案2中加入NaOH溶液可以分離出SiO2和Fe2O3混合物中的Fe2O3 D [①加熱法分離提純固體混合物應(yīng)滿足的條件:一種物質(zhì)受熱易揮發(fā)或分解,另一物質(zhì)受熱不揮發(fā)或難分解。②加試劑法分離(過濾)提純固體混合物應(yīng)滿足的條件:所加試劑能達到讓一種物質(zhì)形成溶液,而另一物質(zhì)形成難溶物的狀態(tài)。A項中碳酸氫鈉、氯化銨受熱均易分解,故用
4、方案1不能將兩物質(zhì)分離開,錯誤;B項方案1中的殘留物應(yīng)該具有受熱時不揮發(fā)或難分解的性質(zhì),錯誤;C項方案2中加入的試劑可能不與除X外的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),如加水進行溶解分離,錯誤;D項中SiO2與NaOH溶液反應(yīng)生成Na2SiO3溶解而分離,正確。] [教師用書獨具] (2019·聊城一中模擬)下列實驗方案中,可以達到實驗?zāi)康牡氖? ) 選項 實驗?zāi)康? 實驗方案 A 除去苯中混有的環(huán)己烯 加入適量的溴水充分反應(yīng)后分液 B 制取Fe(OH)3膠體 向沸水中滴加FeCl3飽和溶液,繼續(xù)加熱至紅褐色,停止加熱 C 驗證酸性: CH3COOH>HClO 使用pH試紙分別測定
5、相同溫度下相同濃度的CH3COONa溶液和NaClO溶液的pH D 檢驗溶液中含有I- 向某溶液中加入CCl4,振蕩后靜置,液體分層,下層呈紫紅色 B [溴水與環(huán)己烯反應(yīng)生成的二溴環(huán)己烷也易溶于苯,無法分液分離,A錯;NaClO溶液具有強氧化性,不能用pH試紙檢測,C錯;I-不能進入CCl4中,不能判斷I-的存在,D錯。] 4.(2019·試題調(diào)研)粉煤灰(主要含有SiO2、Fe2O3、Al2O3等)是燃煤發(fā)電過程中產(chǎn)生的廢渣,以高鋁粉煤灰為原料制取硫酸鋁銨[NH4Al(SO4)2],既降低環(huán)境污染又可提高鋁資源的利用率。其制備實驗流程如圖: 已知硫酸鋁銨溶解度:0 ℃時,S=
6、5.2 g;100 ℃時,S=421.9 g。 回答下列問題: (1)寫出粉煤灰與氫氧化鈉溶液反應(yīng)涉及的化學(xué)方程式: _________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 (2)“酸化”中選用“某酸稀溶液”溶質(zhì)的化學(xué)式為________,理由是___________________________________________________________________。
7、 (3)“一系列操作”的具體實驗步驟有________________________________ ___________________________________________________________________。 (4)煅燒硫酸鋁銨晶體,發(fā)生的主要反應(yīng)為 4[NH4Al(SO4)2·12H2O]2Al2O3+2NH3↑+N2↑+5SO3↑+3SO2↑+53H2O↑,將產(chǎn)生的氣體通過如圖所示裝置。 ①足量的濃硫酸除吸收H2O(g)外還吸收____________________(填化學(xué)式,下同)。 ②酸性KMnO4溶液紫色變淺說明煅燒硫酸鋁銨晶體所得到
8、的氣體產(chǎn)物中含有________,用化學(xué)用語解釋酸性KMnO4溶液紫色變淺的原因:_____________ ___________________________________________________________________。 ③某同學(xué)從安全角度考慮,指出該裝置可能有一處明顯的缺陷。你認為這處缺陷可能是:_________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 [解析]
9、(1)粉煤灰中SiO2為酸性氧化物、Al2O3為兩性氧化物,均能與NaOH溶液反應(yīng),化學(xué)方程式為SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O、Al2O3+2NaOH ===2NaAlO2+H2O。(2)實驗?zāi)康氖侵苽淞蛩徜X銨,因此酸化時選擇的酸為稀硫酸,從而避免引入新的雜質(zhì)。(3)根據(jù)硫酸鋁銨的溶解度知,由硫酸鋁銨溶液得到硫酸鋁銨晶體的實驗操作為加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥。(4)①根據(jù)硫酸鋁銨晶體分解反應(yīng)方程式,可知足量的濃硫酸除吸收水蒸氣外,還可以吸收氨氣,使其轉(zhuǎn)化為硫酸銨,吸收SO3,使其轉(zhuǎn)化為硫酸。②酸性高錳酸鉀溶液具有強氧化性,溶液紫色變淺說明生成的氣體中含有還原性氣體,
10、還原性氣體有NH3和SO3,由于通過濃硫酸時氨氣被吸收,因此可以說明含有SO2。SO2與酸性高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子方程式為5SO2+2MnO+2H2O=== 5SO+2Mn2++4H+。③用濃硫酸直接吸收氨氣時容易發(fā)生倒吸,引發(fā)安全事故。 [答案] (1)Al2O3+2NaOH===2NaAlO2+H2O、SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O (2)H2SO4 不引入新雜質(zhì) (3)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥 (4)①SO3、NH3?、赟O2 2MnO+5SO2+2H2O===2Mn2++5SO+4H+?、蹪饬蛩峥赡軙刮? 5.(2019·濟南聯(lián)考)硫鐵
11、礦(主要成分為FeS2)焙燒產(chǎn)生的尾氣中主要含N2、O2、SO2和少量的CO2、H2O,取標準狀況下的尾氣V L測定SO2含量: 方案一:讓尾氣緩慢通過如圖裝置。 (1)C裝置的名稱是________,該裝置的作用是__________________________ ___________________________________________________________________。 (2)實驗時先通入尾氣,再通入一定量的氮氣。若通過裝置B的增重來測量SO2的體積分數(shù),你認為該方案是否合理:________(填“是”或“否”),請說明理由____________
12、___________________________________________________ __________________________________________(若方案合理,該空不必填寫)。 方案二:將尾氣緩慢通過足量溴水,在所得的溶液中加入過量氯化鋇溶液后,過濾,將沉淀洗滌、干燥,稱得其質(zhì)量為m g。 (3)加入過量氯化鋇溶液的目的是____________________________________ ___________________________________________________________________。 (4)洗滌沉
13、淀的方法是_____________________________________________ ___________________________________________________________________。 (5)尾氣中SO2的體積分數(shù)的表達式是________________________________ (用含m、V的代數(shù)式表示)。 [解析] (1)C裝置為干燥管,該裝置的作用是防止空氣中的水蒸氣、CO2被裝置B吸收。(2)尾氣中的CO2也能被裝置B吸收,會影響SO2的測定,使所測體積分數(shù)偏大。方案二:此方案利用溴水將SO2氧化為SO,加入過量Ba
14、Cl2溶液產(chǎn)生BaSO4沉淀,根據(jù)所得沉淀的質(zhì)量,計算出SO2的含量。(3)加入過量BaCl2溶液的目的是使生成的SO完全轉(zhuǎn)化為沉淀。(4)洗滌沉淀的方法為在漏斗中加蒸餾水至恰好浸沒沉淀,待水自然流下后再重復(fù)操作2~3次。(5)n(SO2)=n(BaSO4)= mol,SO2的體積分數(shù)為×100%=%。 [答案] (1)干燥管 防止空氣中的水蒸氣、CO2被B裝置吸收 (2)否 尾氣中的CO2也能被B裝置吸收,使所測體積分數(shù)偏大 (3)使生成的SO完全轉(zhuǎn)化為沉淀 (4)在漏斗中加蒸餾水至恰好浸沒沉淀,待水自然流下后再重復(fù)操作2~3次 (5)% 6.(2019·黃山二模)亞硝酰氯(
15、ClNO)是有機物合成中的重要試劑,可由NO與Cl2在常溫常壓下反應(yīng)得到。ClNO 部分性質(zhì)如下:黃色氣體,熔點:-59.6 ℃;沸點:-6.4 ℃,遇水易水解。已知:HNO2既有氧化性又有還原性;AgNO2微溶于水,能溶于硝酸:AgNO2+HNO3===AgNO3+HNO2。 (1)利用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ裝置制備原料氣NO和Cl2 ①寫出利用裝置Ⅰ制備氯氣的離子反應(yīng)方程式:______________________ ___________________________________________________________________。 ②利用上述裝置制備NO時,Ⅱ中盛裝
16、物質(zhì)為________________(寫化學(xué)式)。 (2)利用以下裝置在常溫常壓下制備ClNO ①裝置連接順序為a→__________________(按氣流自左向右方向,用小寫字母表示)。 ②為使NO和Cl2恰好完全反應(yīng)生成ClNO,理論上通入NO和Cl2兩種氣體的流速比為________。 ③裝置Ⅸ的作用是_______________________________________________。 ④裝置Ⅷ吸收尾氣時,有同學(xué)認為尾氣中的某種氣體不能完全被吸收,為了充分吸收尾氣,可將尾氣與________(氣體)同時通入NaOH溶液中。 ⑤王水是濃鹽酸和濃硝酸的混酸,
17、一定條件下混酸可生成ClNO和Cl2,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________________________ ___________________________________________________________________。 ⑥寫出驗證ClNO與H2O完全反應(yīng)后的溶液中存在Cl-和HNO2的實驗步驟及現(xiàn)象:取少量反應(yīng)后的溶液于試管中,___________________________________ _______________________________________________________
18、______________ (限選試劑:AgNO3溶液,稀硝酸,KMnO4溶液)。 [答案] (1)①MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O?、贖2O (2)①e→f→c→b→d(或f→e→c→b→d) ②2∶1?、劾淠齺喯貂B?,便于收集 ④O2(或空氣)?、軭NO3(濃)+3HCl(濃)===ClNO↑+Cl2↑+2H2O?、抟来蔚渭幼懔康腁gNO3溶液和稀硝酸,充分振蕩、靜置,有白色沉淀生成;另取靜置后上層清液少許于另一支試管中,滴加KMnO4溶液,溶液紫色褪去 7.(2019·專家原創(chuàng))青蒿素是一種有效的抗瘧藥。常溫下,青蒿素為無色針狀晶體,難溶于水,易溶于有機溶
19、劑,熔點為156~157 ℃。提取青蒿素的方法之一是乙醚浸取法,提取流程如下: 請回答下列問題: (1)將青蒿研碎的目的是__________________________________________; 操作Ⅱ的名稱是________。 (2)用下列實驗裝置測定青蒿素的最簡式,將28.2 g青蒿素放在裝置C燃燒管中充分燃燒。 ①各裝置的連接順序從左到右依次為A、________________________(寫各裝置大寫字母代號,每個裝置限用一次)。 ②裝置D中的試劑是______________________,裝置E球形干燥管中堿石灰的作用是_________
20、____________________________________________________ ___________________________________________________________________。 ③已知青蒿素是烴的含氧衍生物,以上實驗測量數(shù)據(jù)如下表: B裝置質(zhì)量 E(不含干燥管)裝置質(zhì)量 實驗前 22.6 g 80.2 g 實驗后 42.4 g 146.2 g 則青蒿素的最簡式為_____________________________________________。 [解析] (1)將青蒿研碎,可以增大青蒿與乙醚的
21、接觸面積,提高青蒿素的浸取率。通過操作Ⅱ可從乙醚浸取后所得提取液中分離出乙醚和青蒿素粗品,則操作Ⅱ為蒸餾。(2)①青蒿素可在裝置C中燃燒,則A裝置為氧氣的發(fā)生裝置,制得的氧氣中含有水蒸氣,為防止干擾水蒸氣的測定,結(jié)合③的題意知,需通過D中濃硫酸進行干燥,青蒿素燃燒后的產(chǎn)物為H2O和CO2,應(yīng)先通過B中無水氯化鈣或P2O5吸收生成的水蒸氣,再通過E中堿石灰吸收生成的CO2。②D的作用是吸收O2中的水蒸氣,故盛放的試劑為濃硫酸。裝置E球形干燥管中堿石灰的作用是防止空氣中水蒸氣和二氧化碳進入E中U形管,造成測得生成的CO2的質(zhì)量偏大。 ③B中增加的質(zhì)量為生成的水的質(zhì)量,m(H2O)=42.4 g-22.6 g=19.8 g,n(H2O)=1.1 mol,E中增加的質(zhì)量為生成的CO2的質(zhì)量,m(CO2)=146.2 g-80.2 g=66 g,n(CO2)=1.5 mol,所以青蒿素中m(O)=28.2 g-m(H)-m(C)=(28.2-2.2×1-1.5×12) g=8 g,n(O)=0.5 mol,C、H、O原子個數(shù)比為1.5∶2.2∶0.5=15∶22∶5,故其最簡式為C15H22O5。 [答案] (1)增大青蒿與乙醚的接觸面積,提高青蒿素的浸取率 蒸餾 (2)①D、C、B、E?、跐饬蛩帷》乐箍諝庵蠧O2和H2O進入裝置E中U形管 ③C15H22O5
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