2019-2020年高考化學專題復習導練測 第十一章 第三講 物質的制備及實驗方案的設計與評價.doc

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2019-2020年高考化學專題復習導練測 第十一章 第三講 物質的制備及實驗方案的設計與評價 一、選擇題 1．下列實驗方案合理的是(　　)。 A．用通入酸性高錳酸鉀溶液的方法除去乙烯中混有的二氧化硫 B．用加入濃溴水的方法分離苯和苯酚的混合物 C．用灼熱的銅絲網除去N2中混有的少量O2 D．用燃燒的方法除去CO2中混有的少量CO 解析　乙烯能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，A項錯誤；濃溴水與苯酚反應生成的三溴苯酚難溶于水但易溶于有機溶劑，如苯中，B項錯誤；氧氣能與灼熱的銅反應生成氧化銅而除去，氮氣在加熱條件下不能與銅反應，C項正確；因CO2中混有少量的CO，此混合氣體不能燃燒，D項錯誤。 答案　C 2．某同學設計了鈉與氯氣反應的裝置，如下圖所示。將一根玻璃管與氯氣發(fā)生器相連，玻璃管內放一塊黃豆粒大的金屬鈉(已吸凈煤油)，玻璃管尾部塞一團浸有NaOH溶液的棉花球。先給鈉預熱，直到鈉熔融成圓球時，停止加熱，通入氯氣，即可見鈉燃燒起來，產生大量白煙。下面的有關敘述錯誤的是(　　) A．鈉燃燒產生蒼白色火焰 B．浸有NaOH溶液的棉花球是用于吸收過量的氯氣，以避免污染空氣 C．反應產生的大量白煙是氯化鈉晶體 D．若在棉花球外沿滴一滴淀粉碘化鉀溶液，可以判斷氯氣是否被堿液完全吸收 解析 鈉燃燒為黃色火焰，A錯。 答案 A 3．下圖的實驗裝置用來分離CO2和CO氣體并干燥。圖中a為止水夾，b為分液漏斗的活塞，通過Y形管和止水夾分別接c、d兩球膽，現裝置內的空氣已排盡。為使實驗成功，甲、乙、丙中盛放的溶液分別是(　　)。 A．NaHCO3飽和溶液、12 molL－1鹽酸、18.4 molL－1硫酸 B．Na2CO3飽和溶液、2 molL－1硫酸、NaOH飽和溶液 C．NaOH飽和溶液、2 molL－1硫酸、18.4 molL－1硫酸 D．18.4 molL－1硫酸、NaOH飽和溶液、18.4 molL－1硫酸 解析　由圖示可知甲中所盛試劑用于吸收混合氣中的CO2，可排除A、D兩項；丙中所盛試劑用于干燥CO和CO2氣體，排除B項。 答案　C 4．用下列實驗或實驗裝置進行的實驗中，能達到相應實驗目的的是(　　) A．裝置甲：防止鐵釘生銹 B．測定同溫同濃度的NaCl和NaF溶液的pH，確定F、Cl兩元素的非金屬性的強弱 C．裝置乙：除去乙烷中混有的乙烯 D．用Ca(OH)2溶液來鑒別Na2CO3溶液和NaHCO3溶液 解析 本題考查了化學實驗的設計。元素非金屬性的強弱可以通過元素的最高價氧化物對應水化物的酸性來比較，而通過比較無氧酸鹽溶液的pH，無法確定元素的非金屬性強弱，故B錯；乙烯被酸性高錳酸鉀溶液氧化，生成的CO2仍會混在乙烷中，故C錯；D中Na2CO3溶液和NaHCO3溶液和Ca(OH)2反應都有CaCO3沉淀生成，故D錯。 答案 A 5．下列制備和收集氣體的實驗裝置合理的是 (　　)。 解析　用氯化銨和氫氧化鈣固體制氨氣時有水生成，試管口應向下傾斜；NO能與空氣中的氧氣反應生成NO2且和空氣密度相近，應用排水法收集；氫氣密度比空氣小，收集氫氣時導管應“短進長出”。 答案　D 6．用鐵制備較純凈的三氧化二鐵，下列實驗方案最好的是(　　) A．使鐵在潮濕的空氣中緩慢氧化 B．鐵在氯氣中燃燒，加水溶解，加入足量NaOH溶液，過濾、洗滌、然后充分加熱分解 C．使鐵溶解于稀硫酸，然后加入足量NaOH溶液，過濾、洗滌，然后充分加熱分解 D．使鐵與足量稀硝酸反應，然后加入足量NaOH溶液，過濾、洗滌，然后充分加熱分解 解析 A項，最終生成鐵銹(氧化鐵水合物)；B項，FeFeCl3Fe(OH)3Fe2O3，方案合理；C項，FeFeSO4Fe(OH)2，Fe(OH)2在空氣中加熱時部分氧化為Fe(OH)3，分解產物中既有FeO，又Fe2O3等；D項，Fe與HNO3反應產生大氣污染物NO。 答案 B 7．下述實驗設計能夠達到目的的是 (　　)。 選項 實驗目的 實驗設計 A 除去CO2中少量的SO2 將混合氣體通過飽和Na2CO3溶液 B 除去Cu粉中混有的CuO 向混合物中滴加適量稀硝酸 C 檢驗溶液中是否含有Fe2＋ 向溶液中滴入氯水后，再滴加KSCN溶液 D 證明H2CO3酸性比H2SiO3強 將CO2通入Na2SiO3溶液中 解析　除去CO2中少量的SO2，應將混合氣體通過飽和NaHCO3溶液，A錯誤；除去Cu粉中混有的CuO，應向混合物中滴加適量非氧化性酸(如稀硫酸、稀鹽酸等)，B錯誤；檢驗溶液中是否含有Fe2＋，應向溶液中先滴加KSCN溶液，若顏色無變化，再滴入氯水溶液變血紅色，C錯誤。 答案　D 二、非選擇題 8．某同學想利用圖示裝置(夾持裝置已略去)實驗，探究SO2與Na2O2反應的產物。 測得反應前C管的質量為m1 g，反應后C管的質量為m2 g，反應后裝置D質量增加了n g。請分析： Ⅰ.裝置B的作用_________________________________________________； 裝置D的作用_________________________________________________。 Ⅱ.如何檢驗反應中是否有O2生成______________________________________。 Ⅲ.對C中固體產物提出如下假設： 假設1：只有Na2SO3，假設2：只有Na2SO4 假設3： ______________________________________________。 (1)若Na2O2反應完全，為確定C中固體產物的成分，甲同學設計如下實驗：將C中的固體配成溶液，加Ba(NO3)2溶液，得到白色沉淀，加足量稀硝酸，沉淀不溶解。得出結論：產物是Na2SO4。 該方案是否合理________(填“是”或“否”)，理由是__________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)若假設1成立，某同學以反應前后C管的質量差(m2－m1)g為依據推斷生成Na2SO3的質量為(m2－m1) g。老師提示推算不合理，請你分析其中的緣由，________。 (3)若假設2成立，則參加反應的Na2O2的物質的量為________mol(列計算式)。 解析?、?過氧化鈉能與水蒸氣反應，裝置B的作用就是干燥二氧化硫，裝置D的作用是防止空氣進入C中。 Ⅱ.檢驗氧氣的方法是用帶火星的木條，觀察是否復燃。 Ⅲ.假設3為Na2SO3和Na2SO4兩者的混合物； (1)該方案不合理，因為硝酸有氧化性，即使產物為亞硫酸鈉，生成的亞硫酸鋇也被氧化成硫酸鋇； (2)若假設1成立，則發(fā)生反應2Na2O2＋2SO2===2Na2SO3＋O2，(m2－m1)g不等于參加反應的SO2的質量，故該推算不合理。 (3)若假設2成立，則發(fā)生反應Na2O2＋SO2===Na2SO4，二氧化硫的質量為(m2－m1)g，n(Na2O2)＝mol。 答案?、?干燥SO2氣體，防止水蒸氣與Na2O2反應 防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入C裝置與Na2O2反應；同時吸收過量的SO2，以免污染空氣 Ⅱ.用帶火星的木條靠近干燥管口a，觀察其是否復燃 Ⅲ.有Na2SO3和Na2SO4 (1)否　HNO3有氧化性，可將BaSO3氧化為BaSO4，據此不能確定產物是Na2SO3還是Na2SO4或二者兼有 (2)因為該反應中吸收SO2的同時有O2產生，所以(m2－m1)g不等于參加反應的SO2的質量，故該推算不合理 (3) 9．某小組同學以碳棒為電極電解CuCl2溶液時，發(fā)現陰極碳棒上除了有紅色物質析出外，還有少量白色物質析出。為探究陰極碳棒上的產物，同學們設計了如下實驗過程。 (1)對比實驗(以碳棒為電極電解下列溶液) 電解質溶液 陰極析出物質 實驗1 CuSO4溶液 紅色固體 實驗2 CuSO4和NaCl的混合溶液 紅色固體和少量白色固體 (2)提出假設 ①紅色物質一定有銅，還可能有Cu2O； ②白色物質為銅的化合物，其化學式可能為________。 (3)實驗驗證 取電解CuCl2溶液后的陰極碳棒，洗滌、干燥。連接下列裝置進行實驗，驗證陰極產物。 儀器a的名稱為________，各裝置從左至右的連接順序為________。 (4)觀察現象，得出結論 實驗結束后，碳棒上的白色物質變?yōu)榧t色，F中物質不變色，D中出現白色沉淀。 根據現象寫出裝置B中發(fā)生反應的化學方程式： ________________________________________________________________________。 (5)問題討論 ①欲洗去碳棒上的紅色和白色物質，可將碳棒插入稀硝酸中，則紅色物質消失的離子方程式為______________________；白色物質消失的離子方程式為_________________ ______________________。 ②實驗過程中，若裝置B中的空氣沒有排凈就開始加熱，可能對實驗造成的影響是________________。 解析 (2)對比(1)中實驗1和實驗2，實驗1中沒有白色固體物質生成；該白色物質為銅的化合物，而銅的化合物多為黑色、紅色，再結合實驗2的電解質溶液增加了NaCl，故該白色固體只能是CuCl(氯化亞銅)。(3)漏斗種類較多，包括普通漏斗、分液漏斗、長頸漏斗，解題時要注意區(qū)分。用裝置A制備氫氣，但用稀鹽酸制備的氫氣中含有HCl和水蒸氣兩種雜質，前者可用堿液除去(E裝置)，后者用濃硫酸除去(C裝置)，但干燥裝置應該放后，故裝置的連接順序是A→E→C→B；如果紅色物質含有Cu2O，則裝置B中會有水生成，可以用裝置F中的無水硫酸銅檢驗，裝置D中的AgNO3溶液用于檢驗Cl－。(4)無水硫酸銅不變色，說明沒有Cu2O，AgNO3溶液中出現白色沉淀，說明生成物中含有HCl，故裝置B中的反應為CuCl被氫氣還原，生成Cu和HCl。(5)①由(4)可知紅色物質為Cu，故紅色物質消失的反應是銅與稀硝酸反應生成NO；白色物質消失的反應是CuCl被稀硝酸氧化為＋2價銅的反應，硝酸被還原為NO。②可燃性氣體受熱前必須排除裝置中的空氣，防止發(fā)生爆炸；上述裝置B中若有空氣，則其中的水蒸氣會使后續(xù)檢驗水的裝置F中的物質出現變色，從而干擾Cu2O是否存在的判斷。 答案 (2)②CuCl (3)分液漏斗　AECBFD(若多選裝置，只要合理均可給分) (4)2CuCl＋H22Cu＋2HCl (5)①3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 3CuCl＋4H＋＋NO===3Cu2＋＋3Cl－＋NO↑＋2H2O ②氫氣和氧氣混合加熱可能發(fā)生爆炸；空氣中的水蒸氣會干擾Cu2O是否存在的判斷 10．某?；瘜W研究性學習小組在學習了金屬的知識后，探究Cu的常見化合物的性質。過程如下： 提出問題： ①在周期表中，Cu、Al位置接近，Cu不如Al活潑，Al(OH)3具有兩性，Cu(OH)2也具有兩性嗎？ ②通常情況下，Fe2＋的穩(wěn)定性小于Fe3＋的，Cu＋的穩(wěn)定性也小于Cu2＋的嗎？ ③CuO有氧化性，能被H2、CO等還原，也能被NH3還原嗎？ 實驗方案： (1)解決問題①需用到的藥品有CuSO4溶液、________(填試劑名稱)，同時進行相關實驗。 (2)解決問題②的實驗步驟和現象如下：取98 g Cu(OH)2固體，加熱至80～100℃時，得到 80 g黑色固體粉末，繼續(xù)加熱到1 000℃以上，黑色粉末全部變成紅色粉末A。冷卻后稱量，A的質量為72 g，A的化學式為________。向A中加入適量的稀硫酸，得到藍色溶液，同時觀察到容器中還有紅色固體存在，則反應的離子方程式為___________________。 (3)為解決問題③，設計的實驗裝置如圖所示(夾持及尾氣處理裝置未畫出)：實驗中觀察到CuO變?yōu)榧t色物質。查資料可知，同時生成一種無污染的氣體，該氣體的化學式為 __________________________________________________。 實驗結論： (4)Cu(OH)2具有兩性。證明Cu(OH)2具有兩性的實驗現象是_____________________。 (5)根據實驗方案(2)，得出的Cu＋和Cu2＋穩(wěn)定性大小的結論：高溫時________；在酸性溶液中________。 (6)CuO能被NH3還原。 問題討論： 有同學認為NH3與CuO反應后生成的紅色物質是Cu，也有同學認為NH3與CuO反應后生成的紅色物質是Cu和A的混合物。請你設計一個簡單的實驗方案驗證NH3與CuO反應后生成的紅色物質中是否含有A：__________________________________________________。 解析 (1)要探究Cu(OH)2是否具有兩性，則需用NaOH與CuSO4反應生成Cu(OH)2，若Cu(OH)2能溶解在NaOH溶液中，說明Cu(OH)2具有酸性；若Cu(OH)2能溶解在稀硫酸(或稀鹽酸)中，說明Cu(OH)2具有堿性，所以需要的試劑為NaOH溶液和稀H2SO4溶液(或稀鹽酸)。 (2)98 g Cu(OH)2加熱到80～100℃時發(fā)生分解反應生成80 g黑色的CuO，繼續(xù)加熱到1 000℃，80 g CuO變?yōu)?2 g A，所以減少的8 g為氧元素的質量，所以72 g A中n(Cu)∶n(O)＝∶＝2∶1，所以A的化學式為Cu2O。Cu2O在稀H2SO4溶液中發(fā)生反應生成Cu、Cu2＋∶Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。 (3)CuO與NH3在加熱條件下發(fā)生反應生成Cu、N2、H2O，所以無污染的氣體為N2。 (4)Cu(OH)2既能溶解在稀H2SO4溶液(或稀鹽酸)中，也能溶解在NaOH溶液中，證明Cu(OH)2具有兩性。 (5)高溫時，CuO能轉化為Cu2O，說明高溫時Cu2O比CuO穩(wěn)定，則Cu＋比Cu2＋穩(wěn)定。在酸性溶液中，Cu2O能轉化為Cu2＋，說明Cu2＋比Cu＋穩(wěn)定。 (6)根據(2)中所述A與稀H2SO4溶液反應的相關現象，則可設計出檢驗A的實驗方案。 答案 (1)稀H2SO4溶液(或稀鹽酸)、NaOH溶液 (2)Cu2O　Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O　(3)N2 (4)Cu(OH)2既能溶于稀H2SO4溶液(或稀鹽酸)，又能溶于NaOH溶液　(5)Cu＋比Cu2＋穩(wěn)定　Cu2＋比Cu＋穩(wěn)定　(6)取NH3與CuO反應后生成的紅色物質少許，加入稀H2SO4溶液中，若溶液變?yōu)樗{色，說明紅色物質中含有A，反之則無A 11．Fe、Cu都是人類最早使用的金屬。某校化學研究性學習小組的同學運用實驗手段研究Fe、Cu的相關性質，請你參與研究并完成下列各題： (1)甲同學取一束細銅絲用砂紙打磨后放在酒精燈上加熱至紅熱，然后迅速伸入盛Cl2的集氣瓶中。你認為甲同學在實驗中應該觀察到的現象是__________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)乙同學為探究Fe在冷濃硝酸和熱濃硝酸中的反應情況，設計了如圖所示的實驗裝置： ①乙同學發(fā)現裝置1中Fe未溶解，其原因是________________________________________________________________________； ②裝置2生成的氣體(假定為NO2和NO混合氣體)全部通入100 mL 4 molL－1 NaOH溶液，恰好被完全吸收，反應為：NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O　2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O 若生成NaNO3和NaNO2物質的量之比為1∶3，則混合氣體中NO2和NO的體積比為________。 (3)丙同學在Fe和濃硝酸反應后的溶液中加入一塊Cu片，Cu片先逐漸溶解，反應一段時間后不再溶解。 ①丙同學依據反應現象得出Cu片溶解的原因是和HNO3發(fā)生反應。他依據的反應現象是_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②丁同學認為丙同學的結論不完全正確，他的理由是 ________________________________________________________________________。 (4)請你設計實驗證明(3)反應后的溶液中只含Fe2＋而不含Fe3＋。說明具體實驗操作和實驗現象：________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析　(1)Cu在Cl2中燃燒的現象是生成棕色的煙。 (2)①鐵、鋁在常溫下遇到濃硫酸、濃硝酸會發(fā)生鈍化；②從化學方程式可以看出： 2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O 2　　　　　　　　　1　　　　1 NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O 1　　1　　　　　　　　　2 混合氣體中NO2和NO的體積比為3∶1。 (3)①若試管內出現紅棕色氣體或銅片表面有氣泡生成就可以證明Cu片溶解的原因是和HNO3發(fā)生反應； ②Fe和硝酸反應后的溶液中有HNO3，也一定有Fe3＋，而Fe3＋也能和Cu反應，使Cu片溶解，所以丁同學認為丙同學的結論不完全正確。 (4)檢驗Fe2＋、Fe3＋是常考的知識點。檢驗時可以取少許該溶液滴加幾滴KSCN溶液，不出現血紅色，再滴加適量新制氯水；出現血紅色，證明溶液中只含Fe2＋而不含Fe3＋。 答案　(1)Cu在Cl2中燃燒生成棕色的煙 (2)①Fe在冷濃硝酸中發(fā)生鈍化?、?∶1 (3)①試管內出現紅棕色氣體或銅片表面有氣泡生成 ②Fe和濃硝酸反應后的溶液中有HNO3，也一定有Fe3＋，而Fe3＋也能和Cu反應，使Cu片溶解 (4)取少許該溶液滴加幾滴KSCN溶液，不出現血紅色，再滴適量新制氯水，出現血紅色(答案合理即可)