2020届高考化学一轮复习（苏教版）物质的制备　实验方案的设计与评价作业

2020届高考化学一轮复习（苏教版）物质的制备　实验方案的设计与评价作业

物质的制备　实验方案的设计与评价 一、选择题(本题共7小题,每小题7分,共49分。每小题只有一个选项符合题目要求)‎ ‎1.(2019山东临沂兴华学校高三月考)下列实验操作能达到实验目的的是(　　)‎ 实验目的 实验操作 A 配制1.0 mol·L-1 CuSO4溶液 把25 g胆矾晶体溶于水配成100 mL溶液 B 证明某溶液中含有SO‎4‎‎2-‎ 向该溶液中滴入BaCl2溶液 C 实验室制大量CO2‎ 向稀硫酸中加入大理石 D 制备Fe(OH)3胶体 将饱和的FeCl3溶液滴加到热NaOH溶液中 ‎2.(2018湖南郴州质量检测)某同学查阅教材得知,普通锌锰电池筒内无机物质主要成分为MnO2、NH4Cl、ZnCl2等物质。他在探究废干电池内的黑色固体回收利用时,进行如图所示实验:‎ 下列有关实验的叙述中,不正确的是(　　)‎ A.操作①中玻璃棒的作用是加快固体溶解速率 B.操作②的操作名称是过滤 C.操作③中盛放药品的仪器是坩埚 D.操作④的目的是除去滤渣中杂质 ‎3.(2018福建晋江季延中学高三检测)某兴趣小组查阅资料得知:连苯三酚的碱性溶液能定量吸收O2;CuCl的盐酸溶液能定量吸收CO,且易被O2氧化。拟设计实验方案,采用上述两种溶液和KOH溶液逐一吸收混合气体(由CO2、CO、N2和O2组成)的相应组分。有关该方案设计的下列说法不正确的是(　　)‎ A.采用上述3种吸收剂,气体被逐一吸收的顺序应该是CO2、O2和CO B.其他两种吸收剂不变,O2的吸收剂可以用灼热的铜网替代 C.CO的吸收必须在吸收O2后进行,因为CuCl的盐酸溶液会被O2氧化 D.在3种气体被逐一吸收后,导出的气体中可能含有HCl ‎4.(2018江苏化学,12)根据下列实验操作和现象所得出的结论正确的是(　　)‎ 选项 实验操作和现象 结论 A 向苯酚浊液中滴加Na2CO3溶液,浊液变清 苯酚的酸性强于H2CO3的酸性 B 向碘水中加入等体积CCl4,振荡后静置,上层接近无色,下层显紫红色 I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度 C 向CuSO4溶液中加入铁粉,有红色固体析出 Fe2+的氧化性强于Cu2+的氧化性 D 向NaCl、NaI的混合稀溶液中滴入少量稀AgNO3溶液,有黄色沉淀生成 Ksp(AgCl)>‎ Ksp(AgI)‎ ‎5.(2018天津耀华中学月考)欲用下图装置对所制备的气体进行除杂检验,其设计方案合理的是(　　)‎ 制备气体 X(除杂试剂)‎ Y(检验试剂)‎ A CH3CH2Br与NaOH乙醇溶液共热 H2O 酸性KMnO4溶液 B 电石与NaCl水溶液 H2O Br2的水溶液 C C2H5OH与浓硫酸加热至170 ℃‎ 饱和NaHSO3溶液 酸性K2Cr2O7溶液 D 生石灰与浓氨水 浓硫酸 石蕊溶液 ‎6.(2018河南豫南豫北名校高三精英联赛)用下列实验装置进行相应实验,能达到实验目的的是(夹持装置未画出)(　　)‎ A.用装置甲检验溶液中是否有K+‎ B.用装置乙验证牺牲阳极的阴极保护法 C.用装置丙进行中和热的测定 D.用装置丁加热熔融NaOH固体 ‎7.(2019河北邢台高三月考)实验室用HCl和O2制备氯气并检验氯气性质的装置如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A.①、②中盛放的试剂依次为浓盐酸、浓硫酸 B.管式炉中发生反应时,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶2‎ C.实验结束时先停止加热,关闭K,再从④中拿出导管 D.装置Q(贮气瓶)可用于贮存NH3‎ 二、非选择题(本题共3小题,共51分)‎ ‎8.(16分)工业上从废铅蓄电池的铅膏回收铅的过程中,可用碳酸盐溶液与处理后的铅膏(主要成分为PbSO4)发生反应:PbSO4(s)+CO‎3‎‎2-‎(aq)PbCO3(s)+SO‎4‎‎2-‎(aq)。某课题组以PbSO4为原料模拟该过程,探究上述反应的实验条件及固体产物的成分。‎ ‎(1)上述反应的平衡常数表达式:K=　　　　。 ‎ ‎(2)室温时,向两份相同的PbSO4样品中分别加入同体积、同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液均可实现上述转化,在　　　　溶液中PbSO4转化率较大,理由是　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)查阅文献:上述反应还可能生成碱式碳酸铅[2PbCO3·Pb(OH)2],它和PbCO3受热都易分解生成PbO。该课题组对固体产物(不考虑PbSO4)的成分提出如下假设,请你完成假设二和假设三:‎ 假设一:全部为PbCO3;‎ 假设二:　　　　　　　　　　　　　　; ‎ 假设三:　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)为验证假设一是否成立,课题组进行如下研究。‎ ‎①定性研究:请你完成下表中内容。‎ 实验步骤(不要求写出具体操作过程)‎ 预期的实验现象和结论 取一定量样品充分干燥,　　　　　　　　　　　　　 ‎ ‎②定量研究:取26.7 mg的干燥样品,加热,测得固体质量随温度的变化关系如下图。某同学由图中信息得出结论:假设一不成立。你是否同意该同学的结论,并简述理由:  ‎ ‎　。 ‎ ‎9.(2018江淮十校高三联考)(17分)为探究Na2SO3溶液和铬(Ⅵ)盐溶液的反应规律,某同学进行实验如下:‎ 已知:Cr2O‎7‎‎2-‎(橙色)+H2O2CrO‎4‎‎2-‎(黄色)+2H+‎ ‎(1)进行实验ⅰ和ⅱ:‎ 序号 操作 现象 ⅰ 向2 mL pH=2的0.05 mol·L-1 K2Cr2O7橙色溶液中滴加饱和Na2SO3溶液(pH约为9)3滴 溶液变绿色(含Cr3+)‎ ⅱ 向2 mL pH=8的0.1 mol·L-1 K2CrO4黄色溶液中滴加饱和Na2SO3溶液3滴 溶液没有明显变化 ‎①用离子方程式解释实验ⅰ中现象:　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②实验ⅱ说明在碱性条件下,　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)继续进行实验:‎ 序号 操作 现象 ⅲ 向2 mL蒸馏水中滴加pH=2的0.05 mol·L-1 K2Cr2O7橙色溶液3滴 溶液变成浅黄色 ⅳ 向2 mL饱和Na2SO3溶液中滴加pH=2的0.05 mol·L-1 K2Cr2O7橙色溶液3滴 溶液变黄色 ‎①实验ⅲ的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎②继续向ⅳ中所得溶液中滴加稀硫酸,溶液变绿色,说明　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎③根据实验ⅰ~ⅳ可推测铬(Ⅵ)盐中铬元素的稳定存在形式(填微粒符号):‎ 酸性条件 碱性条件 ‎10.(2018河南南阳第一中学高三检测)(18分)氮化镓(GaN)被称为第三代半导体材料,其应用已经取得了突破性的进展。‎ 已知:‎ ‎(ⅰ)氮化镓性质稳定,不与水、酸反应,只在加热时溶于浓碱。‎ ‎(ⅱ)NiCl2溶液在加热时,先转化为Ni(OH)2,后分解为NiO。‎ ‎(ⅲ)制备氮化镓的反应为2Ga+2NH32GaN+3H2‎ 某学校化学兴趣小组实验室制备氮化镓,设计实验装置如图所示:‎ 设计实验步骤如下:‎ ‎①滴加几滴NiCl2溶液润湿金属镓粉末,置于反应器中;‎ ‎②先通入一段时间的H2后,再加热;‎ ‎③停止通氢气,改通入氨气,继续加热一段时间;‎ ‎④停止加热,继续通入氨气,直至冷却;‎ ‎⑤将反应器内的固体转移到盛有盐酸的烧杯中,充分反应后过滤、洗涤、干燥。‎ ‎(1)仪器X中的试剂是　　　　,仪器Y的名称是　　　　　　。 ‎ ‎(2)指出该套装置中存在一处明显的错误是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)步骤①中选择NiCl2溶液,不选择氧化镍的原因是　　　　　　　　　　。 ‎ a.增大接触面积,加快化学反应速率 b.使镍能均匀附着在镓粉的表面,提高催化效率 c.为了能更好形成原电池,加快反应速率 ‎(4)步骤③中制备氮化镓,则判断该反应接近完成时观察到的现象是　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(5)请写出步骤⑤中检验产品氮化镓固体洗涤干净的操作:　　　　　　　　。 ‎ ‎(6)镓元素与铝同族,其性质与铝类似,请写出氮化镓溶于热NaOH溶液的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 课时规范练30　物质的制备　实验方案的设计与评价 ‎1.A　25 g胆矾是0.1 mol,溶液体积是0.1 L,硫酸铜溶液的浓度是1 mol·L-1,A项正确;检验硫酸根时首先加入盐酸,排除其他离子的干扰,然后再加入氯化钡溶液,B项错误;硫酸钙微溶,应该用盐酸和大理石反应制备二氧化碳,C项错误;将饱和的FeCl3溶液滴加到沸腾的蒸馏水中制备氢氧化铁胶体,D项错误。‎ ‎2.D　操作①中玻璃棒起到搅拌加速溶解的作用,故A项正确;普通锌锰电池筒内无机物质主要成分为MnO2、NH4Cl、ZnCl2等物质,NH4Cl、ZnCl2易溶于水,MnO2难溶于水,操作②是把固体与溶液分离,应是过滤,故B项正确;由图可知操作③是在坩埚内灼烧滤渣,通常把泥三角放在三脚架上,再把坩埚放在泥三角上,故C项正确;二氧化锰是黑色固体,能作双氧水分解的催化剂,灼烧后的滤渣能加快双氧水分解产生氧气,能证明黑色固体是二氧化锰,所以该实验的目的不是除去滤渣中杂质,故D项错误。‎ ‎3.B　根据题意,CuCl的盐酸溶液能定量吸收CO,且易被O2氧化,因此需要在CuCl的盐酸溶液能定量吸收CO之前吸收氧气,二氧化碳能够与连苯三酚的碱性溶液反应,因此需要在连苯三酚的碱性溶液定量吸收O2之前吸收二氧化碳,则气体被逐一吸收的顺序应该是CO2、O2和CO,故A项说法正确;CO和O2在通过灼热的铜网时能够发生反应生成二氧化碳,故B项说法错误;根据A项的分析,可知C项说法正确;CO的吸收在最后,由于使用的是CuCl的盐酸溶液,HCl容易挥发,在3种气体被逐一吸收后,导出的气体中可能含有挥发出来的HCl,故D项说法正确。‎ ‎4.B　苯酚与Na2CO3反应生成苯酚钠和NaHCO3,说明苯酚的酸性强于HCO‎3‎‎-‎,A项错误;碘易溶于CCl4,微溶于水,B项正确;Fe与Cu2+反应生成Cu和Fe2+,氧化剂为Cu2+,氧化产物为Fe2+,则Cu2+的氧化性强于Fe2+,C项错误;Cl-和I-的浓度未知,若c(Cl-)=c(I-),则可以得出该结论,否则不能得出题中结论,D项错误。‎ ‎5.A　CH3CH2Br与NaOH乙醇溶液共热生成乙烯,而挥发的乙醇也能使酸性高锰酸钾溶液褪色,干扰检验的进行,需要用水吸收乙醇,故A项正确;电石与水反应生成的乙炔中有硫化氢杂质,均具有还原性,应该用硫酸铜溶液除去硫化氢,故B项错误;乙醇在浓硫酸加热至170 ℃发生消去反应生成乙烯气体,同时乙醇和浓硫酸在170 ℃以上能发生氧化反应,生成黑色碳、二氧化硫气体和水,含有的杂质二氧化硫不能被饱和NaHSO3溶液吸收,而二氧化硫也能使酸性K2Cr2O7溶液褪色,故C项错误;生石灰与水反应生成氢氧化钙,同时放出大量热,使浓氨水分解,放出氨气,氨气能够与浓硫酸反应被吸收,不能检验到生成的氨气,故D项错误。‎ ‎6.B　观察K的焰色反应需要透过蓝色的钴玻璃,由图可知,A项错误;Fe为正极,锌为负极,铁被保护,则溶液中没有Fe2+,滴入K3[Fe(CN)6]溶液,没有蓝色沉淀生成,则可验证牺牲阳极的阴极保护法,B项正确;为了使反应物充分反应,需要环形玻璃搅拌棒,由图可知,缺少环形玻璃搅拌棒,故C项错误;瓷坩埚中的二氧化硅与NaOH反应,仪器选择不合理,可使用铁坩埚,D项错误。‎ ‎7.A　需将浓盐酸慢慢加入浓硫酸的底部制取HCl,A项正确;管式炉中发生反应4HCl+O22Cl2+2H2O,氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶4,B项错误;实验结束时先从④中拿出导管,再停止加热,关闭K,防止发生倒吸,故C项错误;因为NH3极易溶于水,装置Q(贮气瓶)装有水,不可用于贮存NH3,故D项错误。‎ ‎8.答案 (1)‎c(SO‎4‎‎2-‎)‎c(CO‎3‎‎2-‎)‎ ‎(2)Na2CO3　Na2CO3溶液中的c(CO‎3‎‎2-‎)大 ‎(3)全部为2PbCO3·Pb(OH)2　为PbCO3和2PbCO3·Pb(OH)2的混合物 ‎(4)①‎ 实验步骤(不要求写出具体操作过程)‎ 预期的实验现象和结论 充分加热样品,将产生的气体通入盛有无水硫酸铜的干燥管 若无水硫酸铜不变蓝,则假设一成立;‎ 若无水硫酸铜变蓝,则假设一不成立 ‎②同意。若全部为PbCO3时,26.7 mg样品完全分解后最终固体质量应为22.3 mg(或不同意,实验最终得到固体的质量与全部为PbCO3分解所得固体质量相差不大,可能是实验过程中产生的误差引起的)(本题属于开放性试题,答案合理均可)‎ 解析 (1)根据PbSO4(s)+CO‎3‎‎2-‎(aq)PbCO3(s)+SO‎4‎‎2-‎(aq)知,化学平衡常数表达式为K=c(SO‎4‎‎2-‎)‎c(CO‎3‎‎2-‎)‎。(2)Na2CO3溶液中c(CO‎3‎‎2-‎)较大,根据平衡移动原理,可知Na2CO3溶液中PbSO4转化率较大。(3)根据题中信息,提出另外两种假设。假设二:全部为碱式碳酸铅[2PbCO3·Pb(OH)2];假设三:为PbCO3和2PbCO3·Pb(OH)2的混合物。(4)①因为PbCO3受热分解不产生水,而2PbCO3·Pb(OH)2受热分解产生水,所以可利用此不同设计实验方案。②因为PbCO3PbO+CO2↑,所以可以利用固体加热前后质量的改变量来获得结论。‎ ‎9.答案 (1)①Cr2O‎7‎‎2-‎+3SO‎3‎‎2-‎+8H+2Cr3++3SO‎4‎‎2-‎+4H2O　②Na2SO3溶液和铬(Ⅵ)盐溶液不发生氧化还原反应 ‎(2)①空白对照,排除水的稀释对溶液颜色变化造成的影响　②酸性条件下,Na2SO3溶液和铬(Ⅵ)盐溶液发生氧化还原反应,生成Cr3+　③Cr2O‎7‎‎2-‎　　CrO‎4‎‎2-‎ ‎10.答案 (1)浓氨水　球形干燥管 ‎(2)装置F中会产生倒吸或缺少尾气处理装置 ‎(3)ab　(4)装置F中几乎不再产生气泡 ‎(5)取最后的一次洗涤液于试管中,滴加AgNO3溶液,若无白色沉淀,则证明氮化镓固体已洗涤干净 ‎(6)GaN+OH-+H2OGaO‎2‎‎-‎+NH3↑‎ 解析 (1)根据题中信息可知,装置A制取氢气,装置C制取氨气,由于是不需要加热条件下的液体与固体作用制氨气,故仪器X中的试剂是浓氨水,仪器Y的名称是球形干燥管。(2)因过量的氨气进入装置F与浓硫酸反应,装置F中的溶液会产生倒吸;同时该装置缺少尾气处理装置。(3)步骤①中选择NiCl2溶液,NiCl2溶液在加热时,先转化为Ni(OH)2,后分解为NiO,增大接触面积,加快化学反应速率,且能使镍均匀附着在镓粉的表面,提高催化效率。(4)步骤③中制备氮化镓的反应为2Ga+2NH32GaN+3H2,氨气极易溶于水,氢气不溶于水,故判断该反应接近完成时观察到的现象是装置F中几乎不再产生气泡。(5)步骤⑤中检验产品氮化镓固体是否洗涤干净,即检验洗涤液中是否还含有Cl-,操作为取最后的一次洗涤液于试管中,滴加AgNO3溶液,若无白色沉淀,则证明产品氮化镓固体已洗涤干净。(6)镓元素与铝同族,其性质与铝类似,则氮化镓溶于热NaOH溶液的离子方程式为GaN+OH-+H2OGaO‎2‎‎-‎+NH3↑。‎