高考化学复习物质制备及性质探究类实验题

高考化学复习物质制备及性质探究类实验题

课时3　物质制备及性质探究类实验题 ‎1．(2016·课标全国Ⅲ，26)过氧化钙微溶于水，溶于酸，可用作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。以下是一种制备过氧化钙的实验方法。回答下列问题：‎ ‎(一)碳酸钙的制备 ‎(1)步骤①加入氨水的目的是________________________。‎ 小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大，有利于________。‎ ‎(2)右图是某学生的过滤操作示意图，其操作不规范的是________(填标号)。‎ a．漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁 b．玻璃棒用作引流 c．将滤纸湿润，使其紧贴漏斗壁 d．滤纸边缘高出漏斗 e．用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度 ‎(二)过氧化钙的制备 CaCO3滤液白色结晶 ‎(3)步骤②的具体操作为逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，此时溶液呈________性(填“酸”、“碱”或“中”)。将溶液煮沸，趁热过滤。将溶液煮沸的作用是____________________________。‎ ‎(4)步骤③中反应的化学方程式为____________________________________，‎ 该反应需要在冰浴下进行，原因是____________________________________。‎ ‎(5)将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是________。‎ ‎(6)制备过氧化钙的另一种方法是：将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。该工艺方法的优点是_______________________，产品的缺点是____________________________。‎ 解析　(1)反应混合液中盐酸过量，加入氨水可以中和盐酸，调节溶液的pH使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去。小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大，有利于过滤分离。(2)a项，漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁，容易造成溶液飞溅，错误；b项，玻璃棒用作引流，正确；c项，将滤纸湿润，使其紧贴漏斗壁，防止有气泡，正确；d项，滤纸边缘应低于漏斗口，错误；e项，用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动容易划破滤纸，错误。(3)步骤②中逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，此时溶液中含有大量的CO2，溶液呈酸性，而CaO2溶于酸，故应将溶液煮沸以除去溶解的CO2气体。(4)根据题意可知反应物为CaCl2、H2O2、NH3·H2O，产物为CaO2、NH4Cl和H2O，则反应的化学方程式为CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2===CaO2↓＋2NH4Cl＋2H2O，由于H2O2在高温下易分解，所以反应应在冰浴中进行。(5)由于乙醇与水互溶且易挥发，所以使用乙醇洗涤去除晶体表面的水分。(6)制备过氧化钙的另一种方法将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。该工艺方法的优点是：工艺简单，操作方便，产品的缺点是：没有除杂净化工艺，所制得产品纯度低。‎ 答案　(1)调节溶液pH使Fe(OH)3沉淀　过滤分离　(2)ade ‎(3)酸　除去溶液中的CO2‎ ‎(4)CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2===CaO2↓＋2NH4Cl＋2H2O或CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2＋6H2O===CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl　温度过高时双氧水易分解 ‎(5)去除晶体表面水分 ‎(6)工艺简单，操作方便　纯度较低 ‎2．(2017·广西适应性测试)某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行探究实验。‎ ‎【实验一】　制取氯酸钾和氯水 利用如图所示的实验装置进行实验。(部分夹持装置已省略)‎ ‎(1)仪器a的名称是________，写出装置A中发生反应的离子方程式：______________________________________________________________。‎ 装置B中的现象为______________________________________________。‎ ‎(2)为了使Cl2在装置C中被KOH溶液充分吸收，装置A中滴加浓盐酸的速率宜________(填“快”或“慢”)。‎ ‎(3)有同学认为对调装置B和装置C的位置不利于提高装置C中氯酸钾的产率，你是否认同该观点并说明理由：_________________________________‎ ‎_______________________________________________________________。‎ ‎【实验二】　测定饱和氯水中氯元素的含量 实验步骤如下：‎ ‎①从装置B中量取25.00 mL氯水于锥形瓶中，向其中慢慢地充入SO2，溶液黄绿色完全消失后再充入一段时间的SO2。‎ ‎②向锥形瓶中加入足量BaCO3粉末，过滤，洗涤，将滤液导入滴定池中。‎ ‎③取0.01 mol·L－1的AgNO3标准溶液装入棕色滴定管，用电势滴定法(在化学计量点附近，溶液的电极电势有最大的变化)测定氯元素的含量。通过测得的电动势(E)可知溶液中c(Cl－)的变化，部分数据如下表：‎ V(AgNO3溶液)/mL ‎35.00‎ ‎39.00‎ ‎39.80‎ ‎39.98‎ ‎40.00‎ ‎40.02‎ ‎41.00‎ ‎43.00‎ ‎45.00‎ E/mV ‎－225‎ ‎－200‎ ‎－150‎ ‎－100‎ ‎32.5‎ ‎165‎ ‎245‎ ‎270‎ ‎295‎ ‎(4)量取25.00 mL氯水所用的仪器是_________________________________；‎ 操作②的目的是__________________________________________________。‎ ‎(5)测定氯元素含量的过程中，使用棕色滴定管的原因是____________________。‎ ‎(6)达到该次滴定终点时，消耗AgNO3溶液的体积为________ mL。‎ 解析　(1)由装置图可知仪器a为分液漏斗，装置A中KMnO4与浓盐酸反应制取氯气，发生离子反应：2MnO＋10Cl－＋16H＋===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O；氯气通入水中，首先看到有气泡冒出，一部分氯气溶于水中，溶液呈现黄绿色。(2)装置A中滴加浓盐酸的速率慢，可以使产生的氯气被C中KOH溶液完全吸收。(3)若B、C对调位置，则随氯气出来的氯化氢会与KOH反应，降低氯酸钾的产率。(4)氯水呈酸性和强氧化性，所以用酸式滴定管或移液管量取25.00 mL氯水，因为SO也能与Ag＋反应生成沉淀，所以加入足量BaCO3粉末，以将SO全部沉淀，消除对Cl－滴定的干扰。(5)AgNO3见光易分解，为防止AgNO3见光分解，用棕色滴定管滴定。(6)由表中数据可知，当加入AgNO3溶液的体积为40.00 mL左右时，溶液的电极电动势有最大的变化，说明达到滴定终点时消耗AgNO3溶液40.00 mL。‎ 答案　(1)分液漏斗　2MnO＋10Cl－＋16H＋===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O　有气泡冒出，溶液颜色逐渐变成黄绿色 ‎(2)慢 ‎(3)认同，若对调位置，氯气中的HCl会消耗KOH，降低KClO3的产率 ‎(4)酸式滴定管(或移液管)　将SO全部沉淀，消除对Cl－滴定的干扰 ‎(5)防止AgNO3见光分解 ‎(6)40.00‎ ‎3．(2017·广西调研)某研究性学习小组的同学为了探究NO的性质，进行了如下实验。‎ ‎(1)甲同学设计了图甲装置进行实验，观察到集气瓶中收集到无色气体，由此确定铜和稀硝酸反应生成NO气体。甲同学的推断________(填“正确”或“不正确”)，理由是_______________________________________________‎ ‎_________________________________________________________________。‎ ‎(2)乙同学不同意甲同学的推断，他观察到图甲装置圆底烧瓶中的气体不是无色。为此乙同学设计了图乙装置进行实验，步骤为：‎ ‎①在大试管中放入适量石灰石，加入过量稀硝酸；‎ ‎②待石灰石反应完全，将铜丝浸入过量的稀硝酸中；‎ ‎③一段时间后，观察到大试管中气体始终为无色，收集反应产生的气体；‎ ‎④待集气瓶充满气体后从水槽中取出，敞口正放在桌面上，观察到瓶口气体颜色有变化，证明稀硝酸与铜反应生成NO。‎ 步骤①的作用是：__________________；步骤④瓶口气体的颜色变化是____________________。‎ ‎(3)当过量的铜与稀硝酸完全反应后，再加入20%的稀硫酸，铜片上又有气泡产生，稀硫酸的作用是________(填正确选项的编号)，反应的离子方程式是：________________________。‎ a．还原剂 b．氧化剂 c．酸化 d．提供热能 解析　(2)乙同学的设计中，使稀硝酸先与碳酸钙反应产生CO2将装置内的空气排尽，以避免空气中的氧气对实验产生干扰。(3)过量的铜与稀硝酸完全反应后所得溶液的溶质为硝酸铜，在铜片过量的情况下，再加入稀硫酸，提供了足量的H＋，NO在H＋存在的情况下继续和铜反应生成NO。‎ 答案　(1)不正确　NO2能与水反应生成NO，无论铜与稀硝酸反应生成的是NO还是NO2，集气瓶中收集到的气体都是NO ‎(2)排净装置内的空气　无色变成红棕色 ‎(3)c　3Cu＋2NO＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O ‎4．(2016·上海化学，六)乙酸乙酯广泛用于药物、染料、香料等工业，中学化学实验常用a装置来制备。‎ 完成下列填空：‎ ‎(1)实验时，通常加入过量的乙醇，原因是______________________________‎ ‎_____________________________________________________________。‎ 加入数滴浓硫酸即能起催化作用，但实际用量多于此量，原因是________________________________________________________________；‎ 浓硫酸用量又不能过多，原因是______________________________________‎ ‎________________________________________________________________。‎ ‎(2)饱和Na2CO3溶液的作用是________。‎ ‎(3)反应结束后，将试管中收集到的产品倒入分液漏斗中，________、________，然后分液。‎ ‎(4)若用b装置制备乙酸乙酯，其缺点有____________、____________。由b装置制得的乙酸乙酯产品经饱和碳酸钠溶液和饱和食盐水洗涤后，还可能含有的有机杂质是________，分离乙酸乙酯与该杂质的方法是________。‎ 解析　(1)由于该反应是可逆反应，因此加入过量的乙醇增大反应物浓度，使平衡向生成酯的方向移动，提高酯的产率。由于浓H2SO4能吸收生成的水，使平衡向生成酯的方向移动，提高酯的产率，因此实际用量多于此量；由于浓H2SO4具有强氧化性和脱水性，会使有机物炭化，降低酯的产率，所以浓硫酸用量又不能过多。(2)由于生成的乙酸乙酯中含有乙醇和乙酸，所以饱和Na2CO3‎ 溶液的作用是中和乙酸、溶解乙醇、减少乙酸乙酯在水中的溶解。(3)乙酸乙酯不溶于水，因此反应结束后，将试管中收集到的产品倒入分液漏斗中，振荡、静置，然后分液即可。(4)根据b装置可知由于不是水浴加热，温度不易控制，因此制备乙酸乙酯的缺点有温度过高原料损失较大、温度较低发生副反应，由于乙醇发生分子间脱水生成乙醚，所以由b装置制得的乙酸乙酯产品经饱和碳酸钠溶液和饱和食盐水洗涤后，还可能含有的有机杂质是乙醚，乙醚和乙酸乙酯的沸点相差较大，则分离乙酸乙酯与该杂质的方法是蒸馏。‎ 答案　(1)增大反应物浓度，使平衡向生成酯的方向移动，提高酯的产率(合理即可)‎ 浓H2SO4能吸收生成的水，使平衡向生成酯的方向移动，提高酯的产率 浓H2SO4具有强氧化性和脱水性，会使有机物炭化，降低酯的产率 ‎(2)中和乙酸、溶解乙醇，减少乙酸乙酯在水中的溶解 ‎(3)振荡　静置 ‎(4)原料损失较大　易发生副反应　乙醚　蒸馏 ‎5．(2016·南昌模拟)无水氯化亚铁用于制造铁系催化剂、印染的媒染剂和染料还原剂，还可用于冶金、医药、照相等行业。一实验小组模仿工业方法制取氯化亚铁，设计装置如下：‎ 通过查阅相关资料可知：‎ ‎①在持续高温‎500 ℃‎时，铁与纯净、干燥Cl2反应可生成FeCl2，在温度较低时可生成FeCl3；‎ ‎②FeCl3熔沸点低，易升华。‎ 根据以上信息回答相关问题：‎ ‎(1)a、b、c仪器组合成制取氯气的装置，反应无需加热，请写出a容器内所发生反应的化学方程式_________________________________________‎ ‎_______________________________________________________________。‎ ‎(2)d、e盛装的药品分别是________和________，f、g的作用是________________________。‎ ‎(3)反应器为硬质玻璃管，纯净的铁粉与氯气在‎500 ℃‎左右反应。‎ ‎①化学反应方程式为___________________________________________。‎ ‎②实验操作顺序是：组装仪器、________、装入药品、________、________、停止加热、关闭c的活塞。‎ ‎(4)实验小组记录的实验现象如下：‎ 观察到的部分现象 第一次实验 反应器中有白雾、红色固体，g瓶有白雾和黄绿色气体 第二次实验 反应器中有绿色晶体，g瓶有红棕色的烟和黄绿色气体 第三次实验 反应器中有绿色晶体，g瓶有黄绿色气体 ‎①第一次实验，发现e瓶没有盛装任何药品，所以得到红色固体，其原因是______________________________________。‎ ‎②第二次实验，g瓶有红棕色的烟，其原因是____________________________‎ ‎_________________________________________________________________。‎ ‎(5)第三次实验得到的固体，最可能含有的微量杂质是________，如果需要配制约2～3 mol/L的染料还原剂溶液，则无需除去，理由是________________。‎ 解析　(1)KMnO4(或次氯酸盐)溶液氧化浓盐酸制取Cl2时无需加热。(2)由于浓盐酸容易挥发，故制取的Cl2中含有HCl、H2O(g)，d中盛装饱和食盐水，除去HCl，e中盛装浓硫酸，干燥Cl2，f、g起到安全瓶的作用，防止倒吸。(3)①根据提供的信息可知，在‎500 ℃‎时Fe与Cl2反应生成FeCl2：Fe＋Cl‎2500 ℃‎,FeCl2。②组装完仪器后需检查装置的气密性。(5)第三次实验中可能含有的杂质为Fe，配制FeCl2溶液时，无需除去Fe，因为铁单质可以防止Fe2＋被氧化。‎ 答案　(1)2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O(用次氯酸盐也可)‎ ‎(2)饱和食盐水　浓硫酸　安全、防止倒吸 ‎(3)①Fe＋Cl‎2500 ℃‎,FeCl2　②检查装置的气密性　先加热　再打开c的活塞 ‎(4)①‎ 氯气没有干燥，生成的盐发生水解，生成了氢氧化物，最终分解得到Fe2O3　②加热时温度没有维持在‎500 ℃‎左右，在温度较低时生成了氯化铁，由于氯化铁熔沸点低，受热时变成气体进入g瓶中 ‎(5)铁单质　铁单质可以防止Fe2＋被氧化