2022届高三化学一轮复习化学实验专题细练31实验方案设计探究实验含解析
展开非选择题(共10题)
1.溴乙烷是卤代烃的代表,通过对溴乙烷的探究来掌握卤代烃的性质,可以达到举一反三、触类旁通的效果。
I.已知:NaBr+H2SO4(浓)NaHSO4+ HBr CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O
溴乙烷的沸点38.4℃,实验室制备溴乙烷(CH3CH2Br)的装置和步骤如下:
①检查装置的气密性,向装置图所示的U形管和大烧杯中加入冰水;
②在圆底烧瓶中加入10mL95%乙醇、28mL78%浓硫酸,然后加入研细的13g溴化钠和几粒碎瓷片;
③小心加热,使其充分反应。
回答下列问题:
(1)为了更好的控制反应温度,除用图示的小火加热,更好的加热方式是_______________。
(2)浓硫酸具有强氧化性,能氧化还原性气体HBr为Br2,导致U形管中粗制的溴乙烷呈棕黄色。为了除去粗产品中的杂质Br2,可选择下列试剂中的:______(填序号)
A.NaOH溶液B.H2O
C.Na2SO3溶液D.CCl4
分离时所需的主要玻璃仪器是______________(填仪器名称)。要进一步制得纯净的溴乙烷,可用水洗,然后加入无水CaCl2,再进行_________(填操作名称)。
II.溴乙烷在不同溶剂中与NaOH可发生不同类型的反应,生成不同的反应产物。某同学依据溴乙烷的性质,用图实验装置(铁架台、酒精灯略)验证取代反应和消去反应的产物,请你一起参与探究。
(1)在试管中加入5 mL 1 ml/L NaOH水溶液和5 mL溴乙烷,将试管如图固定后,加热。
①试管口安装一长导管的作用是_____________________________。
②鉴定生成物中乙醇的结构,可用的波谱是___________________和___________________。
(2)在试管中加入5 mL NaOH乙醇溶液和5 mL溴乙烷,将试管如图固定后,加热。
①请写出该反应的化学方程式____________________________________________________。
②为证明溴乙烷在NaOH乙醇溶液中发生的是消去反应,在设计的实验方案中,需要检验的是___________,检验的装置如图所示,在气体通入酸性高锰酸钾溶液前加一个盛水的试管,其作用是_____________。
2.硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]是分析化学中的重要试剂,在不同温度下加热分解产物不同。设计如图实验装置(夹持装置略去),在500℃时隔绝空气加热A中的硫酸亚铁铵至分解完全。确定分解产物的成分。
(1)B装置的作用是__________。
(2)实验中,观察到C中无明显现象,D中有白色沉淀生成,可确定产物中定有______气体产生,写出D中发生反应的离子方程式__________。若去掉C,是否能得出同样结论并解释其原因_____________。
(3)A中固体完全分解后变为红宗色粉末,某同学设计实验验证固体残留物仅为Fe2O3.而不含FeO。请完成表内容。(试剂,仅然和用品自选)
(4)E中收集到的气体只有N2,其物质的量为xml,固体残留物刚体死目物Fe2O3的物质的量为yml,D中沉淀物质的量为zml,根据氧化还原反应的基本规律,x、y和z应满足的关系为________。
(5)结合上述实验现象和相关数据的分析。写出硫酸亚铁铵在500℃时隔绝空气加热完全分解的化学方程式:_____________。
3.某小组设计不同实验方案比较Cu2+、Ag+ 的氧化性。
查阅资料:Ag+ + I- = AgI↓ K1 =1.2×1016;2Ag+ + 2I- = 2Ag↓+ I2 K2 = 8.7×108
(1)方案1:通过置换反应比较
向酸化的AgNO3溶液插入铜丝,析出黑色固体,溶液变蓝,说明氧化性Ag+>Cu2+。反应的离子方程式是___________________________________________________。
(2)方案2:通过Cu2+、Ag+ 分别与同一物质反应进行比较
①经检验,Ⅰ中溶液不含I2,黄色沉淀是________。
②经检验,Ⅱ中溶液含I2。推测Cu2+做氧化剂,白色沉淀A是CuI。确认A的实验如下:
a.检验滤液无I2。溶液呈蓝色说明溶液含有________(填离子符号)。
b.白色沉淀B是________。
c.白色沉淀A与AgNO3溶液反应的离子方程式是___________,说明氧化性Ag+>Cu2+。
(3)分析方案2中Ag+ 未能氧化I- ,但Cu2+氧化了I-的原因,设计实验如下:
(电极均为石墨,溶液浓度均为 1 ml/L,b、d中溶液pH≈4)
①a中溶液呈棕黄色的原因是___________________________(用电极反应式表示)。
②“实验3”不能说明Cu2+氧化了I-。依据是空气中的氧气也有氧化作用,设计实验证实了该依据,实验方案及现象是_____________________________。
③方案2中,Cu2+能氧化I-,而Ag+未能氧化I-。其原因一是从K值分析:______;二是从Cu2+的反应特点分析:______________________________________________。
4.实验小组用下列装置进行乙醇催化氧化的实验。已知:乙醛可被氧化为乙酸。
(1)实验过程中铜网出现红色和黑色交替的现象,请写出相应的化学方程式__________________ 、_____________________。
(2)在不断鼓入空气的情况下,熄灭酒精灯,反应仍能继续进行,说明该乙醇催化反应是____________ 反应。进一步研究表明,鼓入空气的速率与反应体系的温度关系曲线如图所示。
试解释出现图中现象的原因_______________________。
(3)甲和乙两个水浴作用不相同。甲的作用是_______________;乙的作用是______________。
(4)若试管a中收集到的液体用紫色石蕊试纸检验,试纸显红色,说明液体中还含有_______。要除去该物质,可在混合液中加入________ (填写字母)。然后,再通过________________(填实验操作名称)即可除去。
A.氯化钠溶液 B.苯 C.碳酸氢钠溶液 D.四氯化碳
5.某小组研究AgCl的溶解平衡:向10 mL 1ml/L KCl 溶液中加入1 mL 0.2 ml/LAgNO3溶液,将浑浊液均分为2份,进行如下实验:
已知:AgOH不稳定,立即分解为Ag2O(棕褐色或棕黑色),Ag粉为黑色,AgCl、Ag2O可溶于浓氨水生成Ag(NH3)2+
(1)滤液所属分散系为________。
(2)现象ii中无色气泡产生的原因是_________(写出化学方程式)。
(3)现象iii中,导致产生气泡的速率下降的主要影响因素是________。
(4)甲认为Mg条表面的棕褐色物质中一定有Ag和Ag2O,其中生成Ag的离子方程式为____。
(5)甲设计实验检验Ag:取实验I中表面变为棕褐色的Mg条于试管中,向其中加入足量试剂a,反应结束后,继续向其中加入浓硝酸,产生棕色气体,溶液中有白色不溶物。
① 白色不溶物为_____(填化学式),棕色气体产生的原因是_____(写离子方程式)。
② 试剂a为________,加入试剂a的目的是________。
③ 该实验能证明棕褐色物质中一定有Ag的实验现象是________。
(6)甲进一步设计实验验证了Mg条表面的棕褐色物质中有Ag2O,实验方案是:取实验I中表面变为棕褐色的Mg条_________。
(7)综合上述实验,能说明存在AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)的证据及理由有________。
6.碘化钠在医疗及食品方面有重要的作用。实验室用NaOH、单质碘和水合肼(N2H·H2O)为原料制备碘化钠。已知:水合肼具有还原性。回答下列问题:
(1)水合肼的制备有关反应原理为:CO(NH2)2(尿素)+NaClO+2NaOHN2H4·H2O+NaCl+Na2CO3
①制取次氯酸钠和氧氧化钠混合液的连接顺序为__________(按气流方向,用小写字母表示)。
若该实验温度控制不当,反应后测得三颈瓶内ClO-与ClO3-的物质的量之比为5:1,则氯气与氢氧化钠反应时,被还原的氯元素与被氧化的氯元素的物质的量之比为________。
②制备水合肼时,应将___________滴到 __________ 中(填“NaClO溶液”或“尿素溶液”),且滴加速度不能过快。
(2)碘化钠的制备采用水合肼还原法制取碘化钠固体,其制备流程如图所示:
在“还原”过程中,主要消耗反应过程中生成的副产物IO3-,该过程的离子方程式为______________________________________。工业上也可以用硫化钠或铁屑还原碘酸钠制备碘化钠,但水合肼还原法制得的产品纯度更高,其原因是_________________________________。
(3)测定产品中NaI含量的实验步骤如下:
a.称取10.00g样品并溶解,在500mL容量瓶中定容;
b.量取25.00mL待测液于锥形瓶中,然后加入足量的FeCl3溶液,充分反应后,再加入M溶液作指示剂:
c.用0.2100ml·L-1的Na2S2O3标准溶液滴定至终点(反应方程式为;2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2NaI),重复实验多次,测得消耗标准溶液的体积为15.00mL。
①M为____________(写名称)。
②该样品中NaI的质量分数为_______________。
7.某同学设计了测定气体摩尔体积的探究实验,利用氯酸钾分解制O2。
实验步骤如下:
①连接好实验装置,检查装置的气密性。
②把适量的氯酸钾粉末和少量二氧化锰粉末混合均匀,放入干燥的试管中,准确称量试管和药品的总质量为15.95 g。
③加热,开始反应,直到不再有气体产生为止。
④测量排入量筒中水的体积为285.0 mL,换算成标准状况下氧气的体积为279. 7 mL。
⑤准确称量试管和残留物的质量为15. 55 g。
根据上述实验过程,回答下列问题:
(1)如何检查装置的气密性?____________________________________________。
(2)以下是测量收集的气体体积必须包括的几个步骤:
①调整量筒的高度使广口瓶和量筒内的液面高度相同;
②使试管和广口瓶内气体都冷却至室温;
③读取量筒内液体的体积。
这三步操作的正确顺序是_________________(请填写步骤代号)。
进行③的实验操作时,若仰视读数,则读取氧气的体积_______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(3)实验过程中产生氧气的物质的量是_____ml;实验测得氧气的气体摩尔体积是______(保留小数点后两位)。
8.某化学兴趣小组对2-溴丙烷与NaOH溶液发生的反应进行探究,实验装置如下(夹持和加热装置已略去):
实验步骤:
ⅰ.将圆底烧瓶用水浴加热,冷凝管中通入冷凝水;
ⅱ.将分液漏斗中的2-溴丙烷与NaOH溶液的混合液滴入圆底烧瓶内。
(1)水冷凝管a口是__________(填“进水口”或“出水口”)。
(2)取具支试管中收集到的液体,经红外光谱检测,其中一种物质中存在C-O键和O-H键。则该物质的结构简式是_________________。
(3)实验中酸性KMnO4溶液褪色,生成该使酸性KMnO4溶液褪色的物质的反应的化学方程式是____________________________________________________________。
(4)通过该实验得到的结论是___________________________________________________。
9.汽车用汽油的抗爆剂约含 17%的 1,2一二溴乙烷。某学习小组用下图所示装置制备少量 1,2 一二溴乙烷,具体流秳如下:
已知:1,2 一二溴乙烷的沸点为131℃,熔点为9.3℃。Ⅰ1,2 一二溴乙烷的制备步聚①、②的实验装置为:
实验步骤:
(ⅰ)在冰水冷却下,将 24mL 浓硫酸慢慢注入12mL乙醇中混合均匀。
(ⅱ)向 D 装置的试管中加入3.0mL 液溴(0.10ml),然后加入适量水液封,开向烧杯中加入冷却剂。
(ⅲ)连接仪器并检验气密性。向三口烧瓶中加入碎瓷片,通过滴液漏斗滴入一部分浓硫酸与乙醇的混合物,一部分留在滴液漏斗中。
(ⅳ)先切断瓶C与瓶D的连接处,加热三口瓶,待温度上升到约120℃,连接瓶 C与瓶D,待温度升高到180~200℃,通过滴液漏斗慢慢滴入混合液。
(V)继续加热三口烧瓶,待D装置中试管内的颜色完全褪去,切断瓶C与瓶D的连接处,再停止加热。回答下列问题:
(1)图中 B 装置玻璃管的作用为__________________________________________。
(2)(ⅳ)中“先切断瓶C与瓶D的连接处,再加热三口瓶”的原因是__________________________________________。
(3)装置D的烧杯中需加入冷却剂,下列冷却剂合适的为__________________________________________。
a.冰水混合物 b.5℃的水 c.10℃的水
Ⅱ1,2 一二溴乙烷的纯化
步骤③:冷却后,把装置 D 试管中的产物转移至分液漏斗中,用 1%的氢氧化钠水溶液洗涤。
步骤④:用水洗至中性。
步骤⑤:“向所得的有机层中加入适量无水氯化钙,过滤,转移至蒸馏烧瓶中蒸馏,收集
130~132℃的馏分,得到产品5.64g。
(4)步骤③中加入 1%的氢氧化钠水溶液时,发生反应的离子方程式为__________________________________________。
(5)步骤⑤中加入无水氯化钙的作用为_________________________。该实验所得产品的产率为__________________________________________。
10.某小组同学探究物质的溶解度大小与沉淀转化方向之间的关系。已知:
(1)探究BaCO3和BaSO4之间的转化,实验操作:
①实验Ⅰ说明BaCO3全部转化为BaSO4,依据的现象是加入盐酸后,__________
②实验Ⅱ中加入稀盐酸后发生反应的离子方程式是_______。
③实验Ⅱ说明沉淀发生了部分转化,结合BaSO4的沉淀溶解平衡解释原因:______
(2)探究AgCl和AgI之间的转化,实验Ⅲ:
实验Ⅳ:在试管中进行溶液间反应时,同学们无法观察到AgI转化为AgCl,于是又设计了如下实验(电压表读数:a>c>b>0)。
注:其他条件不变时,参与原电池反应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,原电池的电压越大;离子的氧化性(或还原性)强弱与其浓度有关。
① 实验Ⅲ证明了AgCl转化为AgI,甲溶液可以是______(填序号)。
a. AgNO3溶液 b. NaCl溶液 c. KI溶液
② 实验Ⅳ的步骤ⅰ中,B中石墨上的电极反应式是 _______________
③ 结合信息,解释实验Ⅳ中b<a的原因:______。
④ 实验Ⅳ的现象能说明AgI转化为AgCl,理由是_______
11.某实验小组探究少量Cl2和FeBr2反应的过程。
(1)配制FeBr2溶液:
ⅰ.配制50mL1.0ml/LFeBr2溶液;
ⅱ.上述溶液呈淡黄色。取少量此溶液,向其中滴入KSCN溶液,变为浅红色。
①配制50mL1.0ml/LFeBr2溶液需要的玻璃容器是________________。
②由ⅱ可知,此FeBr2溶液呈黄色的原因是其中含有________,用离子方程式解释产生其原因:_______。
(2)氯气和FeBr2反应实验操作及现象如下:
据此甲同学得出结论:少量Cl2既能和Fe2+又能和Br-发生氧化还原反应。
①Cl2和Fe2+发生反应的离子方程式是________________。
②乙同学认为上述实验不能证明Cl2和Br-发生反应,理由是_____________。
③乙同学改进实验如下:在上述FeBr2溶液中加入过量铁粉,取上清液2 mL,向其中滴加3滴饱和氯水后,再加入CCl4,振荡后静置,观察现象。乙得出结论:少量Cl2只与Fe2+反应,不与Br-反应。乙得出该结论依据的实验现象是____________________。
(3)丙同学继续设计实验,探究反应过程:
①转移到大试管前CCl4液体中呈红棕色的物质是___________。
②丙通过此实验可得出结论:________。
12.某化学兴趣小组为探究高锰酸钾与铜的反应,设计实验如下:
资料:a.在酸性溶液中不能稳定存在:
b.为粉红色沉淀、溶于强酸;为黑色沉淀、不溶于强酸
(1)被氧化成___________,依据是___________。
(2)为探究的还原产物,取A区中溶液___________(填操作和现象),证明有生成。
(3)A区中与反应的离子方程式是___________。
(4)经检验,B区的棕黑色固体是,从溶液中离子扩散的角度,结合离子方程式解释B区和C区中的现象:___________。
(5)小组同学又进行了以下定量实验:
通过计算,分析溶液紫色变浅而未完全褪色的原因:___________。
参考答案
1.水浴加热 C 分液漏斗 蒸馏 冷凝回流 红外光谱 核磁共振氢谱 CH3CH2Br+NaOHCH2=CH2↑+NaBr+H2O 乙烯 除去乙烯中混有的乙醇蒸汽
【分析】
I.(1)为了更好的控制温度,最好用水浴加热的方法;
(2)U形管得到了溴乙烷,溴乙烷中混有溴,除杂时注意溴和溴乙烷的性质角度考虑;分液用到分液漏斗;溴乙烷不溶于水,水洗后分液分离,再加入无水CaCl2,最后进行蒸馏操作;
II.(1)①溴乙烷易挥发,用长导管进行冷凝回流减少溴乙烷的损失;
②根据乙醇分子结构中有三种氢原子选择检测方法;
(2)①溴乙烷为卤代烃,同NaOH乙醇溶液在加热条件下会发生消去反应,其反应方程式为:CH3CH2Br+NaOHCH2=CH2↑+NaBr+H2O;
②无论发生取代反应还是消去反应,溶液中都会产生Br-,但生成的有机物不同,故应检验生成的有机物;乙醇易溶于水,而乙烯难溶于水。
【详解】
I.(1)为了更好的控制温度,除用图示的小火加热外,最好用水浴加热的方法;
(2)在U形管内有Br2,A.溴乙烷能够与氢氧化钠反应,故A错误;B.溴乙烷和溴单质均不溶于水,无法进行分离,故B错误;C.Na2SO3与溴发生氧化还原反应,Na2SO3可除去溴,故C正确;D.溴和溴乙烷都能溶于四氯化碳,不能将二者分离,故D错误;加入氢氧化钠溶液洗涤后静置然后分液,萃取分液使用的主要仪器是分液漏斗;要进一步制得纯净的C2H5Br,可用水洗,分液后再加入无水CaCl2,利用沸点不同再进行蒸馏分离;
II.(1)①溴乙烷的沸点38.4℃,溴乙烷易挥发,用长导管进行冷凝回流减少溴乙烷的损失;
②乙醇分子结构中有三种氢原子,它们的比为3:2:1,利用核磁共振氢谱可检测,也可用红外光谱检测;
(2)①溴乙烷为卤代烃,同NaOH乙醇溶液在加热条件下会发生消去反应,其反应方程式为:CH3CH2Br+NaOHCH2=CH2↑+NaBr+H2O;
②无论发生取代反应还是消去反应,溶液中都会产生Br-,但生成的有机物不同,溴乙烷发生消去反应生成乙烯,所以应检验生成的有机物乙烯;检验乙烯可根据其能使酸性高锰酸钾褪色的原理进行,但同时乙醇也能使酸性高锰酸钾褪色,故需要除去乙烯中的乙醇,乙醇能溶于水,而乙烯不能溶于水,故在气体通入酸性高锰酸钾溶液前加一个盛水的试管,其作用是除去乙烯中混有的乙醇蒸汽。
2.检验产物中是否有水生成 SO2 SO2+H2O2+Ba2+=BaSO4↓+2H+ 否,若有SO3也有白色沉淀生成 将溶液分成两份,分别滴加高锰酸钾溶液、KSCN溶液 若高锰酸钾溶液不褪色,加入KSCN溶液后变红 3x+y=z 2(NH4)2Fe(SO4)2Fe2O3+2NH3↑+N2↑+4SO2↑+5H2O
【详解】
(1)硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]在500℃时隔绝空气加热分解,H、O结合有水生成,故B装置的作用是检验产物中是否有水生成。
(2)装置C中BaC12溶液的作用是为了检验分解产物中是否有SO3气体生成,若含有该气体,会生成硫酸钡白色沉淀,观察到的现象为溶液变浑浊,但该装置中没有明显现象,可知产物中无有SO3气体生成;装置D中有白色沉淀,说明产物中有SO2气体生成,通入过氧化氢发生氧化还原反应,生成硫酸和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀,反应的离子方程式为:SO2+H2O2+Ba2+=BaSO4↓+2H+,若去掉C,若有SO3也有白色沉淀生成,不能得出说明出有SO2而无SO3的结论。
(3)根据Fe2+的还原性,可以用高锰酸钾溶液检验,依据Fe3+与KSCN溶液后变红可检验,方法为:取少量A中残留物与试管中,加入适量稀硫酸,充分振荡使其完全溶解,将溶液分成两份,分别滴加高锰酸钾溶液、KSCN溶液(或:依次滴加K3Fe(CN)6溶液、KSCN溶液或其他合理答案)并振荡,若高锰酸钾溶液不褪色,加入KSCN溶液后变红(或:加入K3Fe(CN)6溶液无现象,加入KSCN溶液后变红,或其他合理答案),则残留物仅为Fe2O3而不含FeO。
(4)若产物中有氮气生成,则失去电子的元素是Fe和N,得到电子的元素是S, [(NH4)2Fe(SO4)2]分解,E中生成xmlN2失去电子的物质的量是6xml,生成yml Fe2O3失去电子的物质的量是2y ml,D中沉淀物质的量为zml,即生成的二氧化硫的物质的量是z ml,则得电子的物质的量是2z ml,根据得失电子守恒,6x+2y=2z即3x+y=z;
(5)结合上述实验现象和相关数据的分析,完成硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]在500℃时隔绝空气加热完全分解的化学方程式:
2(NH4)2Fe(SO4)2Fe2O3+2 NH3↑+N2↑+4SO2↑+5H2O
【点睛】该题为实验探究题,主要考查物质的检验,如H2O,Fe2O3,FeO,SO2等,考查实验设计,氧化还原的计算等知识,理解实验目的和掌握基础知识为关键,难度适中。
3.Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+ ; AgI Cu2+ AgCl CuI+2Ag+=Cu2++Ag+AgI 2I――2e-=I2 将d烧杯内的溶液换为pH≈4的1 ml/L Na2SO4溶液,c中溶液较慢变浅黄,电流计指针偏转 K1>K2,故Ag+更易与I_发生复分解反应,生成AgI 2Cu2+ + 4I- = 2CuI + I2 ,生成了CuI沉淀,使得Cu2+的氧化性增强
【详解】
(1)向酸化的硝酸银中插入铜丝,析出黑色固体,溶液变蓝,说明银离子氧化铜,反应生成银单质和铜离子,反应的离子方程式为: Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+ ; (2)经过检验,Ⅱ中溶液含有碘单质,推测铜离子做氧化剂,白色沉淀A为碘化亚铜,沉淀A中加入足量硝酸银溶液得到灰黑色沉淀,过滤得到滤液为蓝色,说明生成了铜离子,滤渣加入浓硝酸得到黄色沉淀为碘化银,溶液中加入稀盐酸生成白色沉淀,说明B为氯化银。①经检验,Ⅰ中溶液不含I2,黄色沉淀为AgI。②a.检验滤液无I2。溶液呈蓝色说明溶液含有铜离子;b.白色沉淀B是氯化银;c.白色沉淀A与AgNO3溶液反应的离子方程式是CuI+2Ag+=Cu2++Ag+AgI。 (3). ①a中溶液较快变棕黄色,b中电极上析出银,说明形成原电池,a为负极失去电子发生氧化反应,溶液变黄色是生成了碘单质,电极反应为2I――2e-=I2 。②实验3不能说明铜离子氧化碘离子,依据是空气中的氧气也有氧化作用,设计实验验证了该依据,实验方案及现象为:将d烧杯内的溶液换为pH≈4的1 ml/L Na2SO4溶液,c中溶液较慢变浅黄,电流计指针偏转。③方案2中,铜离子氧化碘离子,而银离子未能氧化碘离子的原因,K1>K2,故Ag+更易与I_发生复分解反应,生成AgI。铜离子氧化碘离子的方程式为:2Cu2+ + 4I- = 2CuI + I2 ,生成了CuI沉淀,使得Cu2+的氧化性增强。
4.2Cu+O22CuO CH3CH2OH+CuOCH3CHO+Cu+H2O 放热 流速过快的气体将体系中的热量带走 加热乙醇,便于乙醇的挥发 冷却,便于乙醛的收集 乙酸 C 蒸馏
【分析】
(1)乙醇的催化氧化反应实质是:金属铜被氧气氧化为氧化铜,氧化铜将乙醇氧化为乙醛,金属铜起催化剂作用;
(2)反应放的热可以部分代替酒精灯加热,根据图示曲线的变化来分析;
(3)热水浴和冷水浴的作用是不同的;
(4)能使紫色石蕊试纸变红的是酸,碳酸氢钠可以和乙酸反应。
【详解】
(1)乙醇的催化氧化反应实质是:金属铜被氧气氧化为氧化铜,反应方程式为:2Cu+O22CuO,氧化铜将乙醇氧化为乙醛,方程式为:CH3CH2OH+CuOCH3CHO+Cu+H2O;
(2)熄灭酒精灯,反应仍能继续进行,说明该乙醇催化反应是放热反应,根据图示的曲线:反应放出的热的多少和乙醇以及氧气的量有关,鼓气多反应放热多,所以开始阶段温度升高,但是过量的气体会将体系中的热量带走,所以后阶段温度降低;
(3)甲和乙两个水浴作用不相同,甲是热水浴,作用是使乙醇平稳气化成乙醇蒸气,乙是冷水浴,目的是将乙醛冷却下来,便于乙醛的收集;
(4)若试管a中收集到的液体用紫色石蕊试纸检验,试纸显红色,说明液体中还含有乙酸,四个选择答案中,只有碳酸氢钠可以和乙酸反应,生成乙酸钠、水和二氧化碳,故合理选项是C;实现两种互溶物质的分离用蒸馏法。
【点睛】
本题考查乙醇化学性质,涉及化学实验基本操作、物质的检验方法、实验操作的目的等,要对物质的物理性质、化学性质有系统的了解才可以对问题进行正确的解答。
5.胶体 Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑ 固体表面积 Mg+2Ag+=Mg2++2Ag AgCl Ag+2H++NO3-=Ag++NO2↑+H2O 盐酸 将Mg除去,避免硝酸与镁反应,干扰实验Ag 加入浓硝酸后产生棕色气体 用蒸馏水洗涤后,加浓氨水浸泡,取上层清液于试管中,加入适量乙醛,水浴加热,有黑色的Ag生成 在Cl-过量的情况下,实验Ⅰ的滤液中存在Ag+,说明Ag+与Cl-的反应存在限度,说明Ag+与Cl-在生成沉淀的同时存在沉淀的溶解;结合实验Ⅱ中 棕褐色成电量比实验Ⅰ多,进一步说明平衡发生了移动。
【分析】
实验分析:本题主要考察了难溶电解质的沉淀溶解平衡;10 mL 1ml/L KCl 溶液中加入1 mL 0.2 ml/LAgNO3溶液,生成氯化银沉淀,同时氯化钾过量很多;
实验I:将其中一份浑浊液过滤,除掉氯化银沉淀;
i. 滤液澄清透明,用激光照射有丁达尔现象,说明分散系属于胶体,
ii. 放入Mg条后,由于Mg属于活泼金属与水可以反应,Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑消耗了水破坏了氯化银的沉淀溶解平衡,滤液中出现白色浑浊为氯化银。
iii. 一段时间后随着镁与水的反应,氢氧根离子浓度增大,AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq),Ag++OH-=AgOH↓,AgOH不稳定,立即分解为Ag2O(棕褐色或棕黑色),因此开始出现棕褐色浑浊物,氯化银沉淀溶解平衡被破坏,平衡向溶解方向移动,Mg条表面也逐渐覆盖了棕褐色的Ag2O,同时因为活泼金属置换不活泼金属,Mg+2Ag+=Mg2++2Ag,所以也覆盖了Ag,减小了镁条与水的接触面积,产生气泡的速率变缓慢。
实验II:浑浊液中放入大小相同的Mg条,由于没有过滤氯化银沉淀会使更多的棕褐色的Ag2O生成,因此棕褐色浑浊物的量明显多于实验I,Mg条表面覆盖的氧化银更多,棕褐色更深。
【详解】
(1)产生丁达尔现象是胶体的性质,因此滤液所属分散系为胶体;
答案:胶体
(2)Mg属于活泼金属,可以与水反应,Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑;
答案:Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑
(3)Mg条表面也逐渐覆盖了棕褐色的Ag2O和Ag,减小了镁条与水的接触面积,产生气泡的速率变缓慢;
答案:固体表面积
(4)活泼金属置换不活泼金属原理,生成Ag的离子方程式为Mg+2Ag+=Mg2++2Ag;
答案:Mg+2Ag+=Mg2++2Ag
(5)利用Mg属于活泼金属可以与非氧化性酸反应,而银属于不活泼金属不能与非氧化性酸反应,除掉Mg,防止干扰实验,在选择氧化性酸验证Ag的存在,涉及的反应Mg+2H+=Mg2++H2↑、Ag+2H++NO3-=Ag++NO2↑+H2O,Ag++Cl-=AgCl↓因此:
①白色不溶物为AgCl,棕色气体产生的原因是Ag+2H++NO3-=Ag++NO2↑+H2O;
②试剂a为HCl,加入试剂a的目的是将Mg除去,避免硝酸与镁反应,干扰实验Ag;
③ Ag与浓硝酸反应产生棕色气体;
答案:AgCl Ag+2H++NO3-=Ag++NO2↑+H2O 盐酸 将Mg除去,避免硝酸与镁反应,干扰实验Ag 加入浓硝酸后产生棕色气体
(6)根据Ag2O可溶于浓氨水生成Ag(NH3)2+,利用银镜反应验证;
答案:用蒸馏水洗涤后,加浓氨水浸泡,取上层清液于试管中,加入适量乙醛,水浴加热,有黑色的Ag生成
(7)综合上述实验,能说明存在AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)的证据及理由有:在Cl-过量的情况下,实验Ⅰ的滤液中存在Ag+,说明Ag+与Cl-的反应存在限度,存在难溶电解质氯化银的沉淀溶解平衡;结合实验Ⅱ中 棕褐色沉淀量比实验Ⅰ多,进一步说明平衡发生了移动;
答案:在Cl-过量的情况下,实验Ⅰ的滤液中存在Ag+,说明Ag+与Cl-的反应存在限度,说明Ag+与Cl-在生成沉淀的同时存在沉淀的溶解;结合实验Ⅱ中 棕褐色成电量比实验Ⅰ多,进一步说明平衡发生了移动。
【点睛】
本题难度较大,注意主要考查学生分析问题解决问题的能力,第(6)小题易错,忽略银镜实验的应用。
6.ecdabf 5:3 NaClO溶液 尿素 2IO3-+3N2H4•H2O=3N2↑+2I-+9H2O N2H4•H2O被氧化后的产物为N2和H2O,不引入杂质 淀粉 94.5%
【分析】
(1)①根据制备氯气,除杂,制备次氯酸钠和氧氧化钠,处理尾气分析;三颈瓶内ClO-与ClO3-的物质的量之比为5:1,设ClO-与ClO3-的物质的量分别为5ml、1ml,根据得失电子守恒,生成5mlClO-则会生成Cl-5ml,生成1ml ClO3--则会生成Cl-5ml,据此分析可得;
②NaClO氧化水合肼;
(2)碘和NaOH反应生成NaI、NaIO,副产物IO3-,加入水合肼还原NaIO、副产物IO3-,得到碘离子和氮气,结晶得到碘化钠;
(3)①淀粉溶液遇碘单质溶液变蓝色;
②根据碘元素守恒,2I-~I2~2Na2S2O3,则n(NaI)=n(Na2S2O3),故样品中NaI的质量为:0.2100ml×0.015L××150g/ml=9.45g,据此计算。
【详解】
(1)水合肼的制备有关反应原理为:CO(NH2)2(尿素)+NaClO+2NaOHN2H4·H2O+NaCl+Na2CO3
①装置c由二氧化们和浓盐酸制备氯气,用B装置的饱和食盐水除去HCl气体,为保证除杂充分,导气管长进短出,氯气与NaOH在A中反应制备,为充分反应,从a进去,由D装置吸收未反应的氯气,防止污染空气,故导气管连接顺序为:ecdabf;三颈瓶内ClO-与ClO3-的物质的量之比为5:1,设ClO-与ClO3-的物质的量分别为5ml、1ml,根据得失电子守恒,生成5mlClO-则会生成Cl-5ml,生成1ml ClO3-则会生成Cl-5ml,则被还原的氯元素为化合价降低的氯元素,即为Cl-,有5ml+5ml=10ml,被氧化的氯元素为化合价升高的氯元素,物质的量之比为ClO-与ClO3-共5ml+1ml=6ml,故被还原的氯元素与被氧化的氯元素的物质的量之比为10:6=5:3;
②将尿素滴到NaClO溶液中或过快滴加,都会使过量的NaClO溶液氧化水合肼,降低产率,故实验中取适量NaClO溶液逐滴加入到定量的尿素溶液中制备水合肼,滴加顺序不能颠倒,且滴加速度不能过快,防止水合肼被氧化;
(2)根据流程可知,副产物IO3-与水合肼生成碘离子和氮气,反应为:2IO3-+3N2H4•H2O=3N2↑+2I-+9H2O;N2H4•H2O被氧化后的产物为N2和H2O,不引入杂质,水合肼还原法制得的产品纯度更高;
(3)①实验中滴定碘单质,用淀粉做指示剂,即M为淀粉;
②根据碘元素守恒,2I-~I2~2Na2S2O3,则n(NaI)=n(Na2S2O3),故样品中NaI的质量为:0.2100ml×0.015L××150g/ml=9.45g,故其质量分数为×100%=94.5%。
7.往广口瓶中注满水,塞紧橡胶塞,按装置图连接好装置,用手将试管底部捂热,若观察到广口瓶中长玻璃管内液面上升,松开手后,过一会儿长玻璃管内的液面下降,则证明该装置不漏气 ②①③ 偏小 0.012 5 22. 38 L/ml
【详解】
(1)往广口瓶中装满水,使装置左侧形成密闭体系,通过捂热试管看广口瓶中长导管液面高度的变化来判断装置气密性。
(2)在测量收集到O2的体积时,先将装置中的气体冷却至室温,然后调整量筒高度,使量筒内液面和广口瓶中液面相平,最后再读取量筒内水的体积。读数时若仰视量筒内的液面,会使读取O2的体积偏小。
(3)根据质量守恒定律,产生O2的质量为:15.95 g−15.55 g=0.4 g。n(O2)==0.0125 m1,则Vm==22.38 L/ml。
8.出水口 (CH3)2CHOH 2-溴丙烷与氢氧化钠溶液既能发生取代反应又能发生消去反应,两个反应在同一条件下同时发生
【解析】
(1)为了充分冷却蒸气,必须使冷凝管内充满冷却水,故需要低进高出,冷凝管a口是出水口;(2) 2-溴丙烷与NaOH溶液反应的生成物结构中存在C-O键和O-H键,则说明2-溴丙烷在此条件发生了水解反应生成了(CH3)2CHOH和溴化钠;(3)挥发出来的乙醇经水洗后溶解在水中,2-溴丙烷沸点较高经冷却后不会进入水中,要使酸性KMnO4溶液褪色,可能是在前面反应中还生成了难溶于水且沸点低的烯烃,所以反应方程式为:;
(4)通过上述实验说明2-溴丙烷与氢氧化钠溶液既能发生取代反应又能发生消去反应,两个反应在同一条件下同时发生。
9.指示 B 中压强变化,避免气流过快引起压强过大 防止乙烯生成前装置中的热气体将溴吹出而降低产率 c Br2+2OH-=Br-+BrO-+H2O 干燥产品(除去产品中的水) 30%
【分析】
(1)图中B装置气体经过,但B中气体流速过快,则压强会过大,通过观察B中玻璃管可以看出气体的流速和反应速率,因此玻璃管的作用为指示B中压强变化,避免气流过快引起压强过大。
(2)(ⅳ)中“先切断瓶C与瓶D的连接处,再加热三口瓶”的原因是防止乙烯生成前装置中的热气体将溴吹出而降低产率。
(3)装置D的烧杯中需加入冷却剂,因为1,2一二溴乙烷的沸点为131℃,熔点为9.3℃,因此只能让1,2一二溴乙烷变为液体,不能变为固体,变为固体易堵塞导气管,因此合适冷却剂为c。
(4)步骤③中加入1%的氢氧化钠水溶液主要是将1,2一二溴乙烷中的单质溴除掉,发生反应的离子方程式为Br2+2OH-=Br-+BrO-+H2O。
(5)步骤⑤中加入无水氯化钙的作用为干燥产品(除去产品中的水);单质溴为0.1ml,根据质量守恒得到1,2一二溴乙烷理论物质的量为0.1ml,因此该实验所得产品的产率为。
【详解】
(1)图中B装置气体经过,但B中气体流速过快,则压强会过大,通过观察B中玻璃管可以看出气体的流速和反应速率,因此玻璃管的作用为指示B中压强变化,避免气流过快引起压强过大,故答案为:指示B中压强变化,避免气流过快引起压强过大。
(2)(ⅳ)中“先切断瓶C与瓶D的连接处,再加热三口瓶”的原因是防止乙烯生成前装置中的热气体将溴吹出而降低产率,故答案为:防止乙烯生成前装置中的热气体将溴吹出而降低产率。
(3)装置D的烧杯中需加入冷却剂,因为1,2一二溴乙烷的沸点为131℃,熔点为9.3℃,因此只能让1,2一二溴乙烷变为液体,不能变为固体,变为固体易堵塞导气管,因此合适冷却剂为c,故答案为:c。
(4)步骤③中加入1%的氢氧化钠水溶液主要是将1,2一二溴乙烷中的单质溴除掉,发生反应的离子方程式为Br2+2OH-=Br-+BrO-+H2O,故答案为:Br2+2OH-=Br-+BrO-+H2O。
(5)步骤⑤中加入无水氯化钙的作用为干燥产品(除去产品中的水);单质溴为0.1ml,根据质量守恒得到1,2一二溴乙烷理论物质的量为0.1ml,因此该实验所得产品的产率为,故答案为:干燥产品(除去产品中的水);30%。
10.沉淀不溶解或无明显现象 BaCO3 + 2H+ === Ba2+ + CO2↑+ H2O BaSO4在溶液中存在BaSO4(s) Ba2+(aq) +SO42- (aq),当加入浓度较高的Na2CO3溶液,CO32-与Ba2+结合生成BaCO3沉淀,使上述平衡向右移动 b 2I- - 2e- === I2 由于生成AgI沉淀使B的溶液中c(I-)减小,I-还原性减弱 实验ⅳ表明Cl-本身对该原电池电压无影响,则c>b说明加入Cl-使c(I-)增大,证明发生了AgI + Cl- AgCl + I-
【解析】
【分析】
(1) ①BaCO3与盐酸反应放出二氧化碳气体, BaSO4不溶于盐酸;
②实验Ⅱ中加入稀盐酸后有少量气泡产生,是BaCO3与盐酸反应放出二氧化碳;
③实验Ⅱ 中加入试剂Na2CO3后,发生反应是BaSO4+ CO32-= BaSO4+ SO42-,根据离子浓度对平衡的影响分析作答;
(2) ①要证明AgCl转化为AgI, AgNO3与NaCl溶液反应时,必须是NaCl过量;
②I―具有还原性、Ag+具有氧化性,B中石墨是原电池负极;
③B 中滴入AgNO3(aq)生成AgI沉淀;
④AgI转化为AgCl,则c(I-)增大,还原性增强,电压增大。
【详解】
①因为BaCO3能溶于盐酸,放出CO2气体,BaSO4不溶于盐酸,所以实验Ⅰ说明全部转化为BaSO4,依据的现象是加入盐酸后,沉淀不溶解或无明显现象;
② 实验Ⅱ是BaCl2中加入Na2SO4和Na2CO3产生BaSO4和BaCO3,再加入稀盐酸有少量气泡产生,沉淀部分溶解,是BaCO3和盐酸发生反应产生此现象,所以反应的离子方程式为:BaCO3 + 2H+ = Ba2+ + CO2↑+ H2O;
③ 由实验Ⅱ知A溶液为3滴0.1ml/LBaCl2,B为2mL0.1ml/L的Na2SO4溶液,根据Ba2++ SO42-= BaSO4,所以溶液中存在着BaSO4 (s) Ba2+(aq)+ SO42-(aq),当加入浓度较高的Na2CO3溶液,CO32-与Ba2+结合生成BaCO3沉淀,使上述平衡向右移动。所以BaSO4沉淀也可以转化为BaCO3沉淀。答案:BaSO4在溶液中存在BaSO4(s) Ba2+(aq)+ SO42-(aq),当加入浓度较高的Na2CO3溶液,CO32-与Ba2+结合生成BaCO3沉淀,使上述平衡向右移动。
(2)①甲溶液可以是NaCl溶液,滴入少量的AgNO3溶液后产生白色沉淀,再滴入KI溶液有黄色沉淀产生。说明有AgCl转化为AgI,故答案为b;
② 实验Ⅳ的步骤ⅰ中,B中为0.01ml/L的KI溶液,A中为0.1ml/L的AgNO3溶液,Ag+具有氧化性,作原电池的正极,I-具有还原性,作原电池的负极,所以B中石墨上的电极反应式是2I- - 2e- = I2;
③ 由于AgI的溶解度小于AgCl,B中加入AgNO3溶液后,产生了AgI沉淀,使B的溶液中c(I-)减小,I-还原性减弱,根据已知其他条件不变时,参与原电池反应的氧化剂(或还原剂)的氧化性(或还原性)越强,原电池的电压越大,而离子的浓度越大,离子的氧化性(或还原性)强。 所以实验Ⅳ中b<a。答案:由于生成AgI沉淀使B的溶液中c(I-)减小,I-还原性减弱 。
④虽然AgI的溶解度小于AgCl,但实验Ⅳ中加入了NaCl(s),原电池的电压c>b,说明c(Cl-)的浓度增大,说明发生了AgI + Cl- AgCl + I-反应,平衡向右移动,c(I-)增大,故答案为实验ⅳ表明Cl-本身对该原电池电压无影响,则c>b说明加入Cl-使c(I-)增大,证明发生了AgI + Cl- AgCl + I-。
11. 50mL容量瓶、烧杯(多答“量筒”亦可) Fe3+ 4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O Cl2+ 2Fe2+=2CL-+ 2Fe3+ 溶液中含有的Fe3+可与I-反应生成I2使淀粉变蓝 静置后,上层溶液为黄色,下层溶液无色 Br2 少量Cl2能与Br-反应,生成的Br2会继续氧化溶液中的Fe2+
【解析】(1)①配制50mL1.0ml•L-1FeBr2溶液,步骤有计算,称量,溶解,转移,洗涤转移,定容,摇匀等,用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、50mL容量瓶;②亚铁离子在溶液中易被空气中的氧气氧化为Fe3+,使溶液略显黄色,发生反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O;
(2)①Cl2氧化Fe2+生成Fe3+发生反应的离子方程式是Cl2+ 2Fe2+=2C1-+ 2Fe3+;
②溶液中含有的Fe3+有强氧化性,也能氧化I-生成I2使淀粉变蓝,故乙同学认为不能证明Cl2和Br-发生反应;
③如果静置后,看到上层溶液为黄色说明溶液中含有Fe3+,下层溶液无色说明无Br2,即可证明少量Cl2只与Fe2+反应,不与Br-反应;
(3)①Br2的CCl4溶液呈红棕色,说明转移到大试管前CCl4液体中呈红棕色的物质是Br2;
②丙实验中先有Br2生成,后利用Br2氧化Fe2+得Fe3+,故丙实验可得结论是少量Cl2能与Br-反应,生成的Br2会继续氧化溶液中的Fe2+。
点睛:化学是以实验为主体的学科,因此结合实验现象得出结论这是解题的关键,同时要学会挖掘隐含信息,能透过现象看本质,如甲同学滴加氯水后可以通过KSCN溶液可以证明有Fe3+生成,而淀粉KI溶液变蓝色只能证明溶液中存在氧化性强的微粒,此微粒可以是生成的Fe3+,甚至还可以是过量的氯水,并不能证明是溶液中存在Br2,故要注意分析实验原理的严密性。
12. 被氧化可能生成或,根据资料a,在酸性溶液中不能稳定存在,所以其氧化产物为 通入足量后,取上层清液,加入足量的溶液,观察到粉红色沉淀 A区生成的向外扩散,C区的向内扩散,二者在B区相遇发生反应:;C区减小,溶液颜色变浅 ,理论上,能与实验二中恰好完全反应,但溶液紫色并未完全消失,说明有剩余,所以有其他氧化剂参与反应,如空气中的
【详解】
(1)Cu被氧化只会生成Cu+和Cu2+,由于资料中说明Cu+在酸性溶液中不能存在,故氧化产物为Cu2+;
(2)根据资料提示,MnS为粉红色沉淀,故加入Na2S观察有无沉淀生成,且为了防止CuS产生干扰,还要加入强酸观察沉淀是否部分溶解,故答案为通入足量后,取上层清液,加入足量的溶液,观察到粉红色沉淀;
(3)根据(1)(2)题可得:A区中生成了Cu2+和Mn2+,故方程式为;
(4) B区的棕黑色固体是,A区生成的向外扩散,C区的向内扩散,二者在B区相遇发生反应:;C区减小,溶液颜色变浅;
(5)通过计算, ,理论上,能与实验二中恰好完全反应,但溶液紫色并未完全消失,说明有剩余,所以有其他氧化剂参与反应,如空气中的。实验步骤
预期现象
结论
取少量A中残留物于试管中,加入适量稀硫酸,充分振荡使其完全溶解:_________
___________
固体残留物仅为Fe2O3
实验
试 剂
编号及现象
试 管
滴 管
1.0 ml/L
KI溶液
1.0 ml/L AgNO3溶液
Ⅰ.产生黄色沉淀,溶液无色
1.0 ml/L CuSO4溶液
Ⅱ.产生白色沉淀A,溶液变黄
编号
实验1
实验2
实验3
实验
KI溶液
KI溶液 AgNO3溶液
a b
KI溶液 CuSO4溶液
c d
现象
无明显变化
a中溶液较快变棕黄色,b中电极上析出银;电流计指针偏转
c中溶液较慢变浅黄色;
电流计指针偏转
实验序号
实验操作
实验现象
I
将其中一份浑浊液过滤,向滤液中放入Mg条
i. 滤液澄清透明,用激光照射有丁达尔现象。
ii. 放入Mg条后,立即有无色气泡产生,气体可燃,滤液中出现白色浑浊。
iii. 一段时间后开始出现棕褐色浑浊物,Mg条表面也逐渐变为棕褐色,产生气泡的速率变缓慢。
II
向另一份浑浊液中放入大小相同的Mg条
iv. 棕褐色浑浊物的量明显多于实验I,Mg条表面棕褐色更深,其他现象与ii、iii相同。
试剂A
试剂B
试剂C
加入盐酸后的现象
实验Ⅰ
BaCl2
Na2CO3
Na2SO4
……
实验Ⅱ
Na2SO4
Na2CO3
有少量气泡产生,沉淀部分溶解
实验一
现象
酸性溶液
一段时间后,培养皿中由铜片向外侧依次呈现:
A区澄清且几乎无色;
B区底部覆盖棕黑色固体;
C区澄清且紫色变浅
实验一
现象
酸性溶液
一段时间后,铜片质量减少了0.02g,溶液中无固体析出、溶液紫色变浅
2022届高三化学一轮复习化学实验专题细练33综合实验探究题含解析: 这是一份2022届高三化学一轮复习化学实验专题细练33综合实验探究题含解析,共33页。
2022届高三化学一轮复习化学实验专题细练27物质的含量探究型实验含解析: 这是一份2022届高三化学一轮复习化学实验专题细练27物质的含量探究型实验含解析,共33页。
2022届高三化学一轮复习化学实验专题细练26反应原理探究型实验含解析: 这是一份2022届高三化学一轮复习化学实验专题细练26反应原理探究型实验含解析,共26页。