2020届一轮复习人教版制备实验设计与评价作业(1)

2020届一轮复习人教版制备实验设计与评价作业(1)

制备实验设计与评价 ‎1．I.实验室制备氨气，下列方法中适宜选用的是 。‎ ‎①固态氯化铵加热分解 ②固体氢氧化钠中滴加浓氨水 ‎③氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热 ④固态氯化铵与氢氧化钙混合加热 II.为了在实验室利用工业原料制备少量氨气，有人设计了如下装置(图中夹持装置均已略去)。‎ ‎ ‎ ‎[实验操作] ‎ ‎① 检查实验装置的气密性后，关闭弹簧夹a、b、c、d、e。在A中加入锌粒，向长颈漏斗注入一定量稀硫酸。打开弹簧夹c、d、e，则A中有氢气发生。在F出口处收集氢气并检验其纯度。‎ ‎② 关闭弹簧夹c，取下截去底部的细口瓶C，打开弹簧夹a，将氢气经导管B验纯后点燃，然后立即罩上无底细口瓶C(如图所示)塞紧瓶塞。氢气继续在瓶内燃烧，几分钟后火焰熄灭。‎ ‎③ 用酒精灯加热反应管E，继续通氢气，待无底细口瓶C内水位低于外液面时，打开弹簧夹b，无底细口瓶C内气体经D进入反应管E，片刻后F中的溶液变红。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)检验氢气纯度的目的是 。‎ ‎(2)在步骤③中，先加热铁触媒的原因是 。反应管E中发生反应的化学方程式是 。‎ ‎(3)若出现C瓶内水位下降到液面保持不变现象时，A装置内发生的现象是 。C瓶内气体的成份是 。C瓶内水位下降越多再打开弹簧夹b进行反应实验现象越明显的原因是 。‎ ‎2．下图是某化学兴趣小组设计的利用电子垃圾(含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt)制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线:‎ 已知下列信息:‎ Cu可与稀硫酸和H2O2的混合液反应生成硫酸铜;‎ 铁、铝、铜等离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表:‎ 沉淀物 Fe(OH)3‎ Al(OH)3‎ Cu(OH)2‎ 开始沉淀 ‎1.1‎ ‎4.0‎ ‎5.4‎ 完全沉淀 ‎3.2‎ ‎5.2‎ ‎6.7‎ 请回答下列问题:‎ ‎(1)写出Cu与稀硫酸和H2O2的混合液反应的化学方程式:‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　 。 ‎ ‎(2)在操作Ⅱ中,x的取值范围是　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)在操作Ⅲ中,蒸发浓缩需要的玻璃仪器有　。 ‎ ‎(4)由滤渣a制取Al2(SO4)3·18H2O,探究小组设计了三种方案:‎ 甲:滤渣a酸浸液 Al2(SO4)3·18H2O 乙:滤渣a酸浸液滤液 Al2(SO4)3·18H2O 丙:滤渣a滤液溶液Al2(SO4)3·18H2O 综合考虑上述三种方案,最具可行性的是　　　　(填序号)。 ‎ ‎(5)为测定CuSO4·5H2O晶体的纯度,进行下列实验:取a g试样配成100 mL溶液,每次取20.00 mL,消除干扰离子后,用b mol·L-1EDTA(Na2H2Y)标准溶液滴定其中的Cu2+(离子方程式为Cu2++H2Y2- CuY2-+2H+),滴定至终点,平均消耗EDTA溶液12.00 mL。(常温时,5%的Na2H2Y水溶液,其pH为4~6。)‎ ‎①CuSO4·5H2O晶体的纯度是　　　　。 ‎ ‎②下列滴定方式中,最合理的是(夹持部分略去)　　　(填序号)。 ‎ ‎3．硫代硫酸钠（Na2S2O3）可用做分析试剂及鞣革还原剂，它受热、遇酸易分解，工业上可用反应：2Na2S+Na2CO3+4SO2═3Na2S2O3+CO2制得。实验室模拟该工业过程的装置如图所示，回答下列问题：‎ ‎（1）b中反应的粒子方程式为　 　，c中的试剂为　 　；‎ ‎（2）反应开始后，c中先有浑浊产生，后又变澄清．此浑浊物是　 　；‎ ‎（3）d中的试剂为　 　；‎ ‎（4）试验中要控制SO2生成速率，可以采取的措施有　 　（写出两条）；‎ ‎（5）为了保证硫代硫酸钠的产量，实验中通入的SO2不能过量，原因是　 　。‎ ‎4．氢化钙固体是登山运动员常用的能源提供剂。某兴趣小组拟选用如下装置制备氢化钙。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)请选择必要的装置，按气流方向连接顺序为________(填仪器接口的字母编号)。‎ ‎(2)根据完整的实验装置进行实验，实验步骤如下：检查装置气密性后，装入药品；打开分液漏斗活塞；________(请按正确的顺序填入下列步骤的标号)。‎ A．加热反应一段时间 B．收集气体并检验其纯度 C．关闭分液漏斗活塞 D．停止加热，充分冷却 ‎(3)实验结束后，某同学取少量产物，小心加入水中，观察到有气泡冒出，溶液中加入酚酞后显红色。该同学据此判断，上述实验确有CaH2生成。‎ ‎①写出CaH2与水反应的化学方程式_____________________；‎ ‎②该同学的判断不准确，原因是_________________________。‎ ‎(4)请你设计一个实验，用化学方法区分钙与氢化钙，写出实验简要步骤及观察到的现象________________________________。‎ ‎(5)登山运动员常用氢化钙作为能源提供剂，与氢气相比，其优点是___________________________________________。‎ ‎5．实验室用下图所示装置制备KClO溶液，并通过KClO溶液与Fe(NO3)3溶液的反应制备高效水处理剂K2FeO4。‎ 已知K2FeO4具有下列性质：①可溶于水、微溶于浓KOH溶液，②在0 ℃～5 ℃、强碱性溶液中比较稳定，③在Fe3＋和Fe(OH)3催化作用下发生分解，④在酸性至弱碱性条件下，能与水反应生成Fe(OH)3和O2。‎ ‎(1)装置A中KMnO4与盐酸反应生成MnCl2和Cl2，其离子方程式为________________________________________________，‎ 将制备的Cl2通过装置B可除去________________(填化学式)。‎ ‎(2)Cl2与KOH在较高温度下反应生成KClO3。在不改变KOH溶液的浓度和体积的条件下，控制反应在0 ℃～5 ℃进行，实验中可采取的措施是________、________。‎ ‎(3)制备K2FeO4时，KClO饱和溶液与Fe(NO3)3饱和溶液的混合方式为________。‎ ‎(4)提纯K2FeO4粗产品[含有Fe(OH)3、KCl等杂质]的实验方案为：将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3 mol·L－1 KOH溶液中，________________________________________(实验中须使用的试剂有：饱和KOH溶液，乙醇；除常用仪器外须使用的仪器有：砂芯漏斗，真空干燥箱)。‎ ‎6．氢化钙（CaH2）固体是登山运动员常用的能源提供剂。氢化钙要密封保存，一旦接触到水就发生反应生成氢氧化钙和氢气。氢化钙通常用氢气与金属钙加热制取，下图是模拟制取装置。‎ ‎（1）与氢气相比，氢化钙作为能源提供剂的优点是 。‎ ‎（2）装置B的作用是 ；装置D的作用是 ；反应开始前，先通入一段时间氢气的目的是 。‎ ‎（3）为了确认进入装置C的氢气已经干燥，应在B、C之间再连接一装置，该装置中加入的试剂是 。‎ ‎（4）利用上图装置进行实验，步骤如下：检查装置气密性后装入药品；打开分液漏斗活塞，（请按正确的操作顺序填入序号）。‎ ‎①加热反应一段时间 ②收集气体并检验其纯度 ‎ ‎ ③关闭分液漏斗活塞 ④停止加热，充分冷却 ‎（5）上述实验中假设钙充分反应，为测定所得氢化钙的纯度，可称取44 mg 氢化钙样品与足量水反应，反应完全后充分冷却，最终生成气体体积约44.8mL（标准状况）,试通过计算求样品中氢化钙的纯度 。若钙没有充分反应，对氢化钙纯度的测定 （填“有”或“无”）影响。‎ ‎7．实验室采用MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应制备MgAl2O4二主要流程如下：‎ 沉淀反应器 过滤 洗涤沉淀 干燥 高温焙烧 MgAl2O4‎ 氨水(B)‎ MgCl2、AlCl3的混合溶液(A)‎ ‎(1)为使Mg2＋、Al3＋同时生成沉淀，应先向沉淀反应器中加入 (填“A”或“B")，再滴加另一反应物。‎ ‎(2)如右图所示，过滤操作中的一处错误是 。‎ ‎(3)判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是 。高温焙烧时，用于盛放固体的仪器名称是 。‎ ‎(4)无水AlCl3(183℃升华)遇潮湿空气即产生大量白雾，实验室可用下列装置制备。‎ A B C D E(收集瓶)‎ F G 浓盐酸 MnO2‎ Al粉 NaOH溶液 装置B中盛放饱和NaCl溶液,该装置的主要作用是 。F中试剂的作用是 。用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用，所装填的试剂为 _ 。‎ ‎8．某研究性学习小组的同学为在实验室再现二氧化硫催化氧化的过程，并制取少量三氧化硫晶体，设计了如图所示的装置。已知三氧化硫遇水生成硫酸并放出大量热，容易形成酸雾。‎ 试回答：‎ ‎(1)已知6.4 g 二氧化硫被氧气氧化成气态三氧化硫，放出9.83 kJ热量。反应的热化学方程式为___________；‎ ‎(2)A装置可用来观察二氧化硫和氧气的进气量。实验时使A中氧气导管冒出的气泡与二氧化硫导管冒出的气泡速率相近，其目的是________________，A中的药品是__________________________；‎ ‎(3)检查完装置的气密性且加入药品后，开始进行实验。此时首先应该进行的操作是____________________。‎ ‎(4)在实验过程中不能持续加热的理由是____________________________；‎ ‎(5)C装置用来收集三氧化硫，其中冰盐水的作用是______________________；若用a ‎ g铜跟足量浓硫酸反应制二氧化硫，实验结束时得到b g 三氧化硫，该实验中二氧化硫的转化率不小于_________________； ‎ ‎(6)为了减轻实验对环境的污染，请你设计尾气处理装置，用简要文字回答：‎ ‎_____________________________________________________________。‎ ‎【答案与解析】‎ ‎1. I. ②④ II. (1)排除空气，保证安全 ‎ ‎(2) 铁触媒在较高温度时活性增大，加快氨合成的反应速率；‎ ‎(3) 锌粒与酸脱离；N2、H2，尽量增大氢气的浓度以提高氮气的转化率 ‎【解析】I. 氨的用途比较广泛，如制化肥、硝酸、铵盐、纯碱以及在有机合成工业中制合成纤维、塑料、染料、尿素等。其中制化肥、硝酸是较重要的两种用途。‎ II. 实验室制备氨气可选用②④。对于②，向固体NaOH中滴加浓氨水，NaOH溶于水会放出大量的热，使浓氨水分解出氨气。‎ III.结合所给装置，操作①的目的在于排除B、C装置外的其余装置内的空气。可通过检验H2纯度的方法来证明空气是否被排净，以保证实验的安全。‎ 操作②的目的在于让无底细口瓶C内空气中的O2与H2反应掉，从而提供N2。‎ ‎    对于操作③，先加热反应管E中铁触媒的原因是铁触媒在较高温度时活性增大，以便加快氨合成的反应速率。当C瓶内水位下降到液面保持不变时，A装置可看到的现象是锌粒与稀硫酸脱离，不再产生氢气，防止了实验装置中压强过大。此时打开弹簧夹b，锌粒与稀硫酸接触，产生氢气。这样一方面能使无底细口瓶C内的N2、H2经D干燥后进入反应管E内发生反应，另一方面尽量增大氢气的浓度以提高氮气的转化率。‎ ‎2. (1)Cu+H2O2+H2SO4 CuSO4+2H2O ‎(2)5.2≤x<5.4‎ ‎(3)酒精灯、玻璃棒 ‎(4)乙 ‎(5)①15b/a×100%　②B ‎【解析】根据题给信息知,该流程是利用电子垃圾制备硫酸铜和硫酸铝晶体；分析题给流程图知,Cu、Al、Fe、Au、Pt与稀硫酸和H2O2‎ 的混合液反应生成硫酸铜、硫酸铝和硫酸铁的混合液,过滤后所得滤渣为Au、Pt；滤液用氢氧化钠溶液调节pH的目的是将铝离子和铁离子转化为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀而除去,过滤得硫酸铜溶液,经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得硫酸铜晶体。(1)Cu与稀硫酸和H2O2的混合液反应生成硫酸铜和水,化学方程式为Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O；(2)在操作Ⅱ中,要使铝离子和铁离子转化为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀,根据题给数据知x的取值范围是5.2≤x<5.4；(3)在操作Ⅲ中,蒸发浓缩需要的玻璃仪器有酒精灯、玻璃棒；(4)滤渣a为氢氧化铁和氢氧化铝的混合物,利用其制取Al2(SO4)3·18H2O,甲方案制得的产品中含有杂质硫酸铁,丙方案制得的产品中含有杂质硫酸钠,最具可行性的是乙；(5)①根据题给信息得关系式:CuSO4·5H2O~H2Y2-,代入题给数据计算得CuSO4·5H2O晶体的纯度是15b/a×100%；②根据题给信息知,试样和EDTA标准溶液均显酸性,应用酸式滴定管,选B。‎ ‎3.（1）SO32﹣+2H+=2SO2↑，硫化钠和碳酸钠的混合溶液；‎ ‎（2）S；‎ ‎（3）氢氧化钠溶液；‎ ‎（4）控制反应的温度或硫酸的滴加速度；‎ ‎（5）若通入的SO2过量，则溶液显酸性，硫代硫酸钠会分解。‎ ‎【解析】（1）第一个装置为二氧化硫的制取装置，制取二氧化硫的原料为：亚硫酸钠和70%的浓硫酸，反应的离子方程式为：SO32﹣+2H+=2SO2↑，c装置为Na2S2O3的生成装置，根据反应原理可知c中的试剂为：硫化钠和碳酸钠的混合溶液；‎ ‎（2）反应开始时发生的反应为：Na2S+4SO2+H2O=2H2S+Na2SO3，SO2+2H2S=3S↓+2H2O，故该浑浊物是S；‎ ‎（3）d装置为尾气吸收装置，吸收二氧化硫和硫化氢等酸性气体，应选用氢氧化钠溶液；‎ ‎（4）通过控制反应的温度或硫酸的滴加速度可以控制SO2生成速率；‎ ‎（5）硫代硫酸钠遇酸易分解，若通入的SO2过量，则溶液显酸性，硫代硫酸钠会分解。‎ ‎4.(1)i→e，f→d，c→j，k(或k，j)→a　‎ ‎(2)BADC ‎(3)①CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑　②金属钙与水反应也有类似现象　(4)取适量氢化钙，在加热条件下与干燥氧气反应，将反应气相关产物通过装有无水硫酸铜的干燥管，观察到固体由白色变为蓝色；取钙做类似实验，观察不到固体由白色变为蓝色　(5)氢化钙是固体，便于携带 ‎【解析】从题给装置图分析制备氢化钙的原料是氢气和金属钙，制备出的氢气需要先净化——HCl气体用NaOH溶液吸收，再干燥——选择浓硫酸，盛有CaCl2的干燥管连接在装有钙的大试管上，防止外界的水蒸气干扰实验。(1)按气流方向连接顺序为i→e，f→d，c→j，k→a。(2)氢气易燃烧，反应开始后应先检验其纯度，再加热钙进行反应。反应结束时应先停止加热，此时要保证继续通氢气，防止倒吸入空气，影响氢化钙的纯度，充分冷却后再关闭活塞停止通氢气。所以顺序为BADC。(3)①氢化钙中氢元素为－1价，发生氧化还原反应：CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2‎ ‎↑。②活泼金属Ca与水反应也生成氢气和氢氧化钙，产生类似现象。(4)两者的不同之处在于氢化钙中含有氢元素，区分它们需在干燥环境中，取适量氢化钙与氧气在加热条件下反应，将生成的气体通入盛有无水硫酸铜的干燥管中，观察到固体由白色变为蓝色；取适量的钙做类似实验，无明显现象。(5)氢化钙为固体，携带方便。‎ ‎5. (1)2MnO4-＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O　HCl ‎(2)缓慢滴加盐酸　装置C加冰水浴 ‎(3)在搅拌下，将Fe(NO3)3饱和溶液缓慢滴加到KClO饱和溶液中 ‎(4)用砂芯漏斗过滤，将滤液置于冰水浴中，向滤液中加入饱和KOH溶液，搅拌、静置，再用砂芯漏斗过滤，晶体用适量乙醇洗涤2～3次后，在真空干燥箱中干燥 ‎【解析】(1)反应物为MnO4-、H＋、Cl－，生成物的Mn2＋、Cl2和H2O，根据电子守恒和电荷守恒配平即可。制得的Cl2中混有HCl等杂质，HCl气体极易溶于水，而Cl2在饱和食盐水中的溶解度小于在水中的溶解度，所以通过装置B中的饱和食盐水可除去HCl。(2)控制反应温度0 ℃～5 ℃，可以采用冰水浴冷却C装置。因为Cl2和KOH是放热反应，若氯气通入速率过快，与KOH溶液反应速率快，放出热量多，反应温度高，易生成KClO3，所以可以通过缓慢滴加盐酸来控制生成氯气的速率，进而控制反应温度。(3)由题给信息②和④可知，K2FeO4在强碱性溶液中稳定，在酸性或弱碱性条件下均不能稳定存在。Fe(NO3)3溶液因Fe3＋水解呈酸性，KClO溶液因ClO－水解呈碱性，所以应将饱和Fe(NO3)3溶液缓缓滴入饱和KClO溶液中。注意要搅拌，搅拌可增大反应物的接触面积，有利于生成K2FeO4，且能防止生成Fe(OH)3沉淀。(4)由题给信息①可知，K2FeO4可溶于水，而杂质Fe(OH)3不溶，过滤除掉Fe(OH)3，由题给信息②“0 ℃～5 ℃，强碱性溶液中稳定”，所以将滤液置于冰水浴中，再由题给信息①可知，K2FeO4微溶于浓KOH，故可加入浓KOH使K2FeO4析出，用砂芯漏斗过滤，并用乙醇洗涤，在真空箱中干燥即可(真空有利于乙醇和水的挥发，加快干燥)。‎ ‎6．（1）氢化钙是固体，携带方便 ‎（2）除去氢气中的水蒸气 防止空气中进入C装置排除装置中的空气 ‎ ‎（3）无水硫酸铜 ‎（4）②①④③‎ ‎（5）95.5％ 有 ‎7.(1)B ‎ ‎(2)漏斗下端尖嘴未紧贴烧杯内壁 ‎ ‎(3) AgNO3溶液(或硝酸酸化的AgNO3溶液)；坩埚 ‎(4)除去HCl；吸收水蒸气；碱石灰(或NaOH与CaO混合物)‎ ‎【解析】(1) Mg2＋、Al3＋同时生成沉淀，则先加入氨水。(2)过滤时漏斗末端没有紧靠烧杯内壁。(3)检验沉淀是否洗净可向洗涤液加入氨水，观察是否有沉淀产生。高温焙烧在坩埚中进行。(4)装置B中饱和NaCl溶液用于除去氯气中HCl，F盛装浓硫酸，防止水蒸气进入E。用干燥管盛装碱石灰可以起到F和G的作用。‎ ‎8.(1)SO2(g)+O2(g)＝ SO3(g)，ΔH=-98.3kJ/mol ‎(2)提高二氧化硫的转化率；浓H2SO4‎ ‎(3)给催化剂加热；‎ ‎(4)防止温度过高，降低SO2转化率及催化剂活性 ‎(5)降温，使SO3凝结成晶体；或×100%‎ ‎(6)将尾气通入盛有浓硫酸的洗气瓶后再通入盛有氢氧化钠溶液的洗气瓶(或通入盛有足量碱石灰的干燥管等)‎ ‎ (只答通入氢氧化钠溶液不得分。只要保证SO2和SO3不污染环境，SO3不与空气中的水接触的合理方案均给分)‎ 本题实验室模拟再现二氧化硫催化氧化的过程，并制取少量三氧化硫晶体，考查制备原理、实验操作、环境保护等知识。‎