2013年高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 第三節(jié) 物質(zhì)的制備 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評價(jià)（含解析） 新人教版

【高考總復(fù)習(xí)】2013高考化學(xué)專題復(fù)習(xí)：第三節(jié) 物質(zhì)的制備 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評價(jià)（人教版） 1．在實(shí)驗(yàn)室可利用氧化還原反應(yīng)制取的氣體是(　　) ①H2?、贜H3　③O2?、蹸O2　⑤Cl2?、轓O A．①③④⑥ B．①②⑤⑥ C．①③④⑤ D．①③⑤⑥ 解析：考查學(xué)生對課本常提到的氣體實(shí)驗(yàn)室制法的熟練程度。①③⑤⑥是在實(shí)驗(yàn)室可利用氧化還原反應(yīng)制取的氣體，NH3、CO2都是利用復(fù)分解反應(yīng)制取的。 答案：D 2．為了凈化和收集由鹽酸和大理石制得的CO2氣體，從下圖中選擇合適的裝置并連接，合理的是(　　) A．a(chǎn)－a′→d－d′→e B．b－b′→d－d′→g C．c－c′→d－d′→g D．d－d′→c－c′→f 解析：由鹽酸和大理石制得的CO2氣體中混有HCl和H2O，HCl可用水或飽和碳酸氫鈉溶液除去，H2O可用濃硫酸吸收。由于CO2氣體能溶于水，因此不能用排水法收集，考慮到CO2氣體的密度比空氣大，故用向上排空氣法收集，綜合以上幾點(diǎn)可得選項(xiàng)C正確。 答案：C 3．在實(shí)驗(yàn)室中可按如圖所示裝置來干燥、收集氣體R，多余氣體R可用水吸收，則R是(　　) A．HCl B．Cl2 C．CO D．NH3 解析：干燥劑是固態(tài)的，同時(shí)尾氣吸收使用倒置的漏斗，說明該氣體極易溶于水，此外由圖中集氣瓶進(jìn)、出氣導(dǎo)管的長短分析，該氣體密度應(yīng)小于空氣。 一些學(xué)生看到倒置的漏斗，誤認(rèn)為是HCl，事實(shí)上HCl的密度大于空氣，不能用這種排氣集氣法。 答案：D 4．下列制備和收集氣體的實(shí)驗(yàn)裝置合理的是(　　) 解析：A中固體混合物加熱時(shí)，試管口應(yīng)略向下傾斜且在收集NH3的試管口放一團(tuán)棉花；B中NO收集應(yīng)用排水法，排空氣法收集到的是NO2；H2密度小于空氣，應(yīng)用向下排空氣法收集。 答案：D 5．某化學(xué)小組在常溫下測定一定質(zhì)量的某銅鋁混合物中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案： 方案Ⅰ：銅鋁混合物測定生成氣體的體積 方案Ⅱ：銅鋁混合物測定剩余固體的質(zhì)量 下列有關(guān)判斷中不正確的是(　　) A．溶液A和B均可以是鹽酸或NaOH溶液 B．溶液A和B均可以選用稀硝酸 C．若溶液B選用濃硝酸，則測得銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小 D．實(shí)驗(yàn)室方案Ⅱ更便于實(shí)施 解析：因鋁具有兩性，而銅不能與堿、無氧化性酸反應(yīng)，所以A和B是鹽酸或氫氧化鈉時(shí)，都與鋁反應(yīng)，故A可行；又因測固體質(zhì)量比測氣體體積易進(jìn)行，故D正確；若A和B都是稀硝酸時(shí)則方案Ⅱ無法實(shí)施，故B錯(cuò)；若B是濃硝酸則鋁鈍化，導(dǎo)致剩余固體質(zhì)量增加，所以測得銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小，故C正確。 答案：B 6．實(shí)驗(yàn)是化學(xué)研究的基礎(chǔ)，關(guān)于下列各實(shí)驗(yàn)裝置圖的敘述中，正確的是(　　) A．裝置①常用于分離互不相溶液體混合物 B．裝置②可用于吸收HCl氣體，并防止倒吸 C．以NH4HCO3為原料，裝置③可用于實(shí)驗(yàn)室制備少量NH3 D．裝置④b口進(jìn)氣可收集CO2、NO等氣體 解析：本題考查物質(zhì)分離、氣體的制取、收集以及尾氣的吸收等知識(shí)。裝置①為蒸餾裝置，用于分離沸點(diǎn)不同的液體混合物；裝置②中苯在水的上面，起不到防止倒吸的作用(與沒有苯的效果是一樣的)；裝置③中堿石灰吸收CO2和H2O，可用于制取NH3；裝置④收集CO2時(shí)應(yīng)從a口進(jìn)氣，不管從a口或b口進(jìn)氣都不能用于收集NO(NO與O2反應(yīng)，因而不能用排空氣法收集)。 答案：C 7．(2012年山東省萊州一中高三第三次質(zhì)檢)某同學(xué)對下列四個(gè)實(shí)驗(yàn)都設(shè)計(jì)了兩種方案，其中兩種方案均合理的是(　　) 選項(xiàng) A B C D 實(shí)驗(yàn) 目的 除去碳酸 鈉中少量的碳酸氫鈉 清洗鐵制品 表面的鐵銹 檢驗(yàn)苯中含 有少量甲苯 鑒別二氧化氮 和溴蒸汽 方案1 溶解后加入鹽酸 加適量稀鹽酸 加入Br2/CCl4 加水 方案2 加熱 用水洗滌 加入酸性KMnO4 加壓 答案：D 8．用試紙檢驗(yàn)氣體性質(zhì)是一種重要的實(shí)驗(yàn)方法。如下圖所示的實(shí)驗(yàn)中(可加熱)，下列試紙的選用、現(xiàn)象、對應(yīng)結(jié)論都正確的一項(xiàng)是(　　) 選項(xiàng) 試劑B 濕潤的試紙A 現(xiàn)象 結(jié)論 A 碘水 淀粉試紙 變藍(lán) 碘具有 氧化性 B 濃氨水，生石灰 藍(lán)色石蕊試紙 變紅 氨氣為堿性氣體 C Na2SO3，硫酸 品紅試紙 褪色 SO2具有漂白性 D Cu，濃硝酸 KI­淀粉試紙 變藍(lán) NO2為酸性氣體 　 解析：碘遇淀粉溶液變藍(lán)是因碘分子進(jìn)入到淀粉分子間而顯藍(lán)色，這是碘的一個(gè)特殊性質(zhì)而不是它的氧化性，A錯(cuò)誤；氨氣能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)，B錯(cuò)誤；二氧化氮能使碘化鉀淀粉試紙變藍(lán)，因其具有氧化性，將碘離子氧化為單質(zhì)碘，D錯(cuò)誤。 答案：C 9．(2012上海黃埔嘉定區(qū)質(zhì)量抽查)用下圖裝置測定水中氫、氧元素的質(zhì)量比，其方法是分 別測定通氫氣前后玻璃管的質(zhì)量差和U形管的質(zhì)量差，實(shí)驗(yàn)測得m(H)∶m(O)>1∶8。下列對導(dǎo)致這一結(jié)果的原因的分析中，一定錯(cuò)誤的是(　　) A．Ⅰ、Ⅱ裝置之間缺少干燥裝置 B．Ⅲ裝置后缺少干燥裝置 C．Ⅱ裝置中玻璃管內(nèi)有水冷凝 D．CuO沒有全部被還原 解析：解決此類題的關(guān)鍵是分析透徹此實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)原理：CuO＋H2Cu＋H2O，依據(jù)反應(yīng)前后玻璃管的質(zhì)量差可知生成水中氧元素的質(zhì)量m(O)，U形管的質(zhì)量差為生成水的質(zhì)量m(H2O)，所以水中氫元素的質(zhì)量為m(H)＝m(H2O)－m(O)。A項(xiàng)因?yàn)镠2中含有水蒸氣，所以m(H2O)的質(zhì)量偏大，即A可能導(dǎo)致題中結(jié)果；B可能吸收空氣中的水蒸氣即m(H2O)的質(zhì)量偏大，所以B可能導(dǎo)致題中結(jié)果；C選項(xiàng)相當(dāng)于Ⅱ裝置反應(yīng)后增加了玻璃管內(nèi)冷凝水中的氫的質(zhì)量，使m(O)減小，可導(dǎo)致題中結(jié)果；D對實(shí)驗(yàn)結(jié)果無影響。 答案：D 10．(2011年北京理綜)下列實(shí)驗(yàn)方案中，不能測定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的是(　　) A．取a克混合物充分加熱，減重b克 B．取a克混合物與足量稀鹽酸充分反應(yīng)，加熱、蒸干、灼燒，得b克固體 C．取a克混合物與足量稀硫酸充分反應(yīng)，逸出氣體用堿石灰吸收，增重b克 D．取a克混合物與足量Ba(OH)2溶液充分反應(yīng)，過濾、洗滌、烘干，得b克固體 解析：C項(xiàng)沒有干燥氣體，堿石灰會(huì)吸收水，導(dǎo)致CO2的質(zhì)量偏大。 答案：C 11．(2011年大綱全國理綜)請回答下列實(shí)驗(yàn)室中制取氣體的有關(guān)問題。 (1)下圖是用KMnO4與濃鹽酸反應(yīng)制取適量氯氣的簡易裝置。 裝置B、C、D的作用分別是： B________________________________________________________________________； C________________________________________________________________________； D________________________________________________________________________。 (2)在實(shí)驗(yàn)室欲制取適量NO氣體。 ①下圖中最適合完成該實(shí)驗(yàn)的簡易裝置是______(填序號)； ②根據(jù)所選的裝置完成下表(不需要的可不填)： 應(yīng)加入的物質(zhì) 所起的作用 A B C D ③簡單描述應(yīng)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)KMnO4與濃鹽酸發(fā)生反應(yīng)2KMnO4＋16HCl(濃)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。裝置B采用向上排空氣法收集Cl2，裝置C起安全瓶作用，防止D中的液體倒吸進(jìn)入B中。Cl2具有毒性，裝置D中NaOH溶液用于吸收多余的Cl2，防止污染環(huán)境。 (2)實(shí)驗(yàn)室制取NO氣體通常用銅與稀硝酸反應(yīng)：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。由于NO易與空氣中的O2反應(yīng)生成NO2，不宜用排空氣法收集NO氣體，應(yīng)用排水法收集NO，故裝置Ⅱ和Ⅳ錯(cuò)誤。裝置Ⅰ和Ⅲ比較，Ⅰ更簡單，A中Cu與稀硝酸反應(yīng)生成NO氣體，B中盛滿水，用排水法收集NO。 答案：(1)向上排氣收集氯氣　安全瓶作用，防止D中的液體倒吸進(jìn)入集氣管B中　吸收尾氣，防止氯氣擴(kuò)散到空氣中污染環(huán)境　(2)①Ⅰ ② 應(yīng)加入的物質(zhì) 所起的作用 A 銅屑和稀硝酸 制取NO氣體 B 水 排水收集NO氣體 C 主要是接收B中排出的水 D ③反應(yīng)開始時(shí)，A中銅表面出現(xiàn)無色小氣泡，反應(yīng)速率逐漸加快；A管上部空間由無色逐漸變?yōu)闇\紅棕色，隨著反應(yīng)的進(jìn)行又逐漸變?yōu)闊o色；A中的液體由無色變?yōu)闇\藍(lán)色；B中的水面逐漸下降，B管中的水逐漸流入燒杯C中 12．(2011年新課標(biāo)全國理綜)氫化鈣固體是登山運(yùn)動(dòng)員常用的能源提供劑。某興趣小組擬選用如下裝置制備氫化鈣。 請回答下列問題： (1)請選擇必要的裝置，按氣流方向連接順序?yàn)開_____(填儀器接口的字母編號)。 (2)根據(jù)完整的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟如下：檢查裝置氣密性后，裝入藥品；打開分液漏斗活塞；______(請按正確的順序填入下列步驟的標(biāo)號)。 A．加熱反應(yīng)一段時(shí)間 B．收集氣體并檢驗(yàn)其純度 C．關(guān)閉分液漏斗活塞 D．停止加熱，充分冷卻 (3)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，某同學(xué)取少量產(chǎn)物，小心加入水中，觀察到有氣泡冒出，溶液中加入酚酞后顯紅色。該同學(xué)據(jù)此判斷，上述實(shí)驗(yàn)確有CaH2生成。 ①寫出CaH2與水反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________________________________； ②該同學(xué)的判斷不準(zhǔn)確，原因是________________________________________。 (4)請你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，用化學(xué)方法區(qū)分鈣與氫化鈣，寫出實(shí)驗(yàn)簡要步驟及觀察到的現(xiàn)象______。 (5)登山運(yùn)動(dòng)員常用氫化鈣作為能源提供劑，與氫氣相比，其優(yōu)點(diǎn)是________________________________________________________________________。 解析：從題給裝置圖分析制備氫化鈣的原料是氫氣和金屬鈣，制備出的氫氣需要先凈化——HCl氣體用NaOH溶液吸收，再干燥——選擇濃硫酸，盛有CaCl2的干燥管連接在裝有鈣的大試管上，防止外界的水蒸氣干擾實(shí)驗(yàn)。(1)按氣流方向連接順序?yàn)閕→e，f→d，c→j，k→a。(2)氫氣易燃燒，反應(yīng)開始后應(yīng)先檢驗(yàn)其純度，再加熱鈣進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束時(shí)應(yīng)先停止加熱，此時(shí)要保證繼續(xù)通氫氣，防止倒吸入空氣，影響氫化鈣的純度，充分冷卻后再關(guān)閉活塞停止通氫氣。所以順序?yàn)锽ADC。(3)①氫化鈣中氫元素為－1價(jià)，發(fā)生氧化還原反應(yīng)：CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑。②活潑金屬Ca與水反應(yīng)也生成氫氣和氫氧化鈣，產(chǎn)生類似現(xiàn)象。(4)兩者的不同之處在于氫化鈣中含有氫元素，區(qū)分它們需在干燥環(huán)境中，取適量氫化鈣與氧氣在加熱條件下反應(yīng)，將生成的氣體通入盛有無水硫酸銅的干燥管中，觀察到固體由白色變?yōu)樗{(lán)色；取適量的鈣做類似實(shí)驗(yàn)，無明顯現(xiàn)象。(5)氫化鈣為固體，攜帶方便。 答案：(1)i→e，f→d，c→j，k(或k，j)→a　(2)BADC (3)①CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑?、诮饘兮}與水反應(yīng)也有類似現(xiàn)象　(4)取適量氫化鈣，在加熱條件下與干燥氧氣反應(yīng)，將反應(yīng)氣體產(chǎn)物通過裝有無水硫酸銅的干燥管，觀察到固體由白色變?yōu)樗{(lán)色；取鈣做類似實(shí)驗(yàn)，觀察不到固體由白色變?yōu)樗{(lán)色　(5)氫化鈣是固體，便于攜帶 13．(2010年山東理綜)聚合硫酸鐵又稱聚鐵，化學(xué)式為[Fe2(OH)n(SO4)3－0.5n]m，廣泛用于污水處理。實(shí)驗(yàn)室利用硫酸廠燒渣(主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO2等)制備聚鐵和綠礬(FeSO4·7H2O)過程如下： (1)驗(yàn)證固體W焙燒后產(chǎn)生的氣體含有SO2的方法是 ________________________________________________________________________。 (2)實(shí)驗(yàn)室制備、收集干燥的SO2，所需儀器如下。裝置A產(chǎn)生SO2，按氣流方向連接各儀器接口，順序?yàn)閍→______→______→______→______→f。裝置D的作用是______，裝置E中NaOH溶液的作用是______。 (3)制備綠礬時(shí)，向溶液X中加入過量______，充分反應(yīng)后，經(jīng)______操作得到溶液Y，再經(jīng)濃縮、結(jié)晶等步驟得到綠礬。 (4)溶液Z的pH影響聚鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，用pH試紙測定溶液pH的操作方法為______。若溶液Z的pH偏小，將導(dǎo)致聚鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏______。 解析：(1)檢驗(yàn)SO2氣體一般情況下是將混合氣體通入品紅溶液中。 (2)裝置B為收集裝置，C為干燥裝置，D為防倒吸裝置，E為尾氣吸收裝置。 (3)加過量鐵屑，使溶液中的Fe3＋全部轉(zhuǎn)化為Fe2＋，把剩余的鐵屑過濾除去。 (4)pH減小，聚鐵分子式中[Fe2(OH)n(SO4)3－0.5n]m的SO就增多，OH－就減少，利用極限法，F(xiàn)e(OH)3和Fe2(SO4)3質(zhì)量相同時(shí)，F(xiàn)e(OH)3中鐵元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)大，所以pH減小，聚鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小。 答案：(1)將氣體通入少量品紅溶液中，溶液褪色，加熱恢復(fù)原色 (2)d　e　c　b　防止倒吸　吸收多余的SO2 (3)鐵屑　過濾　(4)將試紙放在點(diǎn)滴板(或表面皿)上，用干燥潔凈的玻璃棒蘸取少許待測液，點(diǎn)在pH試紙的中部，待變色后與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對比，讀出讀數(shù)　低或小 14．(2012年福建卷)實(shí)驗(yàn)室常用MnO2與濃鹽酸反應(yīng)制備Cl2(發(fā)生裝置如圖所示)。 (1)制備實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，先檢查裝置氣密性，接下來的操作依次是________(填序號)。 A．往燒瓶中加入MnO2粉末 B．加熱 C．往燒瓶中加入濃鹽酸 (2)制備反應(yīng)會(huì)因鹽酸濃度下降而停止。為測定反應(yīng)殘余液中鹽酸的濃度，探究小組同學(xué)提出下列實(shí)驗(yàn)方案： 甲方案：與足量AgNO3溶液反應(yīng)，稱量生成的AgCl質(zhì)量。 乙方案：采用酸堿中和滴定法測定。 丙方案：與已知量CaCO3(過量)反應(yīng)，稱量剩余的CaCO3質(zhì)量。 丁方案：與足量Zn反應(yīng)，測量生成的H2體積。 繼而進(jìn)行下列判斷和實(shí)驗(yàn)： ①判定甲方案不可行，理由是________________。 ②進(jìn)行乙方案實(shí)驗(yàn)：準(zhǔn)確量取殘余清液稀釋一定倍數(shù)后作為試樣。 a．量取試樣20.00 mL，用0.1000 mol·L－1NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，消耗22.00 mL，該次滴定測得試樣中鹽酸濃度為________mol·L－1； b．平行滴定后獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 ③判斷丙方案的實(shí)驗(yàn)結(jié)果________(填“偏大”、“偏小”或“準(zhǔn)確”)。 [已知：Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9、Ksp(MnCO3)＝2.3×10－11] ④進(jìn)行丁方案實(shí)驗(yàn)：裝置如右圖所示(夾持器具已略去)。 (ⅰ)使Y形管中的殘余清液與鋅粒反應(yīng)的正確操作是將________轉(zhuǎn)移到________中。 (ⅱ)反應(yīng)完畢，每間隔1分鐘讀取氣體體積，氣體體積逐次減小，直至不變。氣體體積逐次減小的原因是________(排除儀器和實(shí)驗(yàn)操作的影響因素)。 解析：(1)MnO2與濃鹽酸加熱時(shí)生成Cl2，根據(jù)實(shí)驗(yàn)安全，先檢查裝置氣密性，再加入藥品，應(yīng)先加入MnO2粉末，再加入濃鹽酸，最后加熱。故順序?yàn)锳CB。 (2)①M(fèi)nO2與濃鹽酸反應(yīng)后，溶液中存在MnCl2和HCl，Cl－來源于MnCl2和HCl。 ②HCl＋NaOH===NaCl＋H2O c(HCl)＝＝ ＝0.1100 mol·L－1。 ③加入CaCO3除與HCl反應(yīng)外，Ksp(CaCO3)＞Ksp(MnCO3)，CaCO3轉(zhuǎn)化為MnCO3，使剩余固體的質(zhì)量偏大，即相當(dāng)于反應(yīng)掉的CaCO3質(zhì)量偏小，測得c(HCl)偏小。 ④為使殘余清液與足量Zn粒完全反應(yīng)，應(yīng)將Zn粒轉(zhuǎn)移到殘余清液中。Zn和鹽酸反應(yīng)放熱，使生成H2體積變大，故反應(yīng)完畢后，每隔1分鐘讀氣體體積，因氣體溫度降低，氣體體積逐次減小。 答案：(1)ACB(按序?qū)懗鋈?xiàng)) (2)①殘余清液中，n(Cl－)＞n(H＋)(或其他合理答案) ②0.1100 ③偏小 ④(ⅰ)Zn粒　殘余清液(按序?qū)懗鰞身?xiàng)) (ⅱ)裝置內(nèi)氣體尚未冷至室溫