2021高三化学人教版一轮课后限时集训：32 化学实验方案的设计与评价 Word版含解析

这是一份2021高三化学人教版一轮课后限时集训：32 化学实验方案的设计与评价 Word版含解析，共8页。试卷主要包含了青蒿素是一种有效的抗疟药等内容，欢迎下载使用。
(建议用时：35分钟)
1．(2019·山西名校模拟)“侯氏制碱法”是我国化工专家侯德榜为世界制碱工业作出的突出贡献。某实验小组模拟“侯氏制碱法”的工艺流程及实验装置(部分夹持装置省略)如下：
下列叙述错误的是( )
A．实验时先点燃装置①的酒精灯，过一段时间后再打开装置③中分液漏斗的旋塞
B．装置②的干燥管中可盛放蘸稀硫酸的脱脂棉，作用是吸收多余的NH3
C．向步骤Ⅰ所得滤液中通入氨气，加入细小的食盐颗粒并降温，可析出NH4Cl
D．用装置④加热碳酸氢钠可实现步骤Ⅱ的转化，所得CO2可循环使用
D [固体NaHCO3加热不能用烧杯，D错误。]
2．(2019·广东模拟)MnSO4·H2O是一种易溶于水的微红色斜方晶体，某同学设计下列装置制备硫酸锰：
下列说法错误的是( )
A．装置Ⅰ烧瓶中放入的药品X为铜屑
B．装置Ⅱ中用“多孔球泡”可增大SO2的吸收速率
C．装置Ⅲ用于吸收未反应的SO2
D．用装置Ⅱ反应后的溶液制备MnSO4·H2O需经历蒸发、结晶、过滤、洗涤及干燥的过程
A [由实验装置可知，X为亚硫酸钠，与浓硫酸反应生成二氧化硫，而Cu与浓硫酸常温下不反应，Ⅱ中“多孔球泡”可增大SO2的吸收速率，二氧化硫与二氧化锰反应生成MnSO4，蒸发浓缩、冷却结晶可得到晶体，Ⅲ中NaOH溶液可吸收尾气。]
3．如图所示为从固体混合物中分离X的两种方案，请根据方案1和方案2指出下列说法中合理的是( )
A．可以选用方案1分离碳酸氢钠中含有的氯化铵
B．方案1中的残留物应该具有的性质是受热易挥发
C．方案2中加入的试剂一定能够与除X外的物质发生化学反应
D．方案2中加入NaOH溶液可以分离出SiO2和Fe2O3混合物中的Fe2O3
D [①加热法分离提纯固体混合物应满足的条件：一种物质受热易挥发或分解，另一物质受热不挥发或难分解。②加试剂法分离(过滤)提纯固体混合物应满足的条件：所加试剂能达到让一种物质形成溶液，而另一物质形成难溶物的状态。A项中碳酸氢钠、氯化铵受热均易分解，故用方案1不能将两物质分离开，错误；B项方案1中的残留物应该具有受热时不挥发或难分解的性质，错误；C项方案2中加入的试剂可能不与除X外的物质发生化学反应，如加水进行溶解分离，错误；D项中SiO2与NaOH溶液反应生成Na2SiO3溶解而分离，正确。]
[教师用书独具]
(2019·聊城一中模拟)下列实验方案中，可以达到实验目的的是( )
B [溴水与环己烯反应生成的二溴环己烷也易溶于苯，无法分液分离，A错；NaClO溶液具有强氧化性，不能用pH试纸检测，C错；I－不能进入CCl4中，不能判断I－的存在，D错。]
4．(2019·试题调研)粉煤灰(主要含有SiO2、Fe2O3、Al2O3等)是燃煤发电过程中产生的废渣，以高铝粉煤灰为原料制取硫酸铝铵[NH4Al(SO4)2]，既降低环境污染又可提高铝资源的利用率。其制备实验流程如图：
已知硫酸铝铵溶解度：0 ℃时，S＝5.2 g；100 ℃时，S＝421.9 g。
回答下列问题：
(1)写出粉煤灰与氢氧化钠溶液反应涉及的化学方程式：
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(2)“酸化”中选用“某酸稀溶液”溶质的化学式为________，理由是___________________________________________________________________。
(3)“一系列操作”的具体实验步骤有________________________________
___________________________________________________________________。
(4)煅烧硫酸铝铵晶体，发生的主要反应为
4[NH4Al(SO4)2·12H2O]eq \(=======,\s\up10(1 240 ℃))2Al2O3＋2NH3↑＋N2↑＋5SO3↑＋3SO2↑＋53H2O↑，将产生的气体通过如图所示装置。
①足量的浓硫酸除吸收H2O(g)外还吸收____________________(填化学式，下同)。
②酸性KMnO4溶液紫色变浅说明煅烧硫酸铝铵晶体所得到的气体产物中含有________，用化学用语解释酸性KMnO4溶液紫色变浅的原因：_____________
___________________________________________________________________。
③某同学从安全角度考虑，指出该装置可能有一处明显的缺陷。你认为这处缺陷可能是：_________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析] (1)粉煤灰中SiO2为酸性氧化物、Al2O3为两性氧化物，均能与NaOH溶液反应，化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O、Al2O3＋2NaOH ===2NaAlO2＋H2O。(2)实验目的是制备硫酸铝铵，因此酸化时选择的酸为稀硫酸，从而避免引入新的杂质。(3)根据硫酸铝铵的溶解度知，由硫酸铝铵溶液得到硫酸铝铵晶体的实验操作为加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。(4)①根据硫酸铝铵晶体分解反应方程式，可知足量的浓硫酸除吸收水蒸气外，还可以吸收氨气，使其转化为硫酸铵，吸收SO3，使其转化为硫酸。②酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，溶液紫色变浅说明生成的气体中含有还原性气体，还原性气体有NH3和SO3，由于通过浓硫酸时氨气被吸收，因此可以说明含有SO2。SO2与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应的离子方程式为5SO2＋2MnOeq \\al(－,4)＋2H2O=== 5SOeq \\al(2－,4)＋2Mn2＋＋4H＋。③用浓硫酸直接吸收氨气时容易发生倒吸，引发安全事故。
[答案] (1)Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O、SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O (2)H2SO4 不引入新杂质 (3)加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
(4)①SO3、NH3 ②SO2 2MnOeq \\al(－,4)＋5SO2＋2H2O===2Mn2＋＋5SOeq \\al(2－,4)＋4H＋ ③浓硫酸可能会倒吸
5．(2019·济南联考)硫铁矿(主要成分为FeS2)焙烧产生的尾气中主要含N2、O2、SO2和少量的CO2、H2O，取标准状况下的尾气V L测定SO2含量：
方案一：让尾气缓慢通过如图装置。
(1)C装置的名称是________，该装置的作用是__________________________
___________________________________________________________________。
(2)实验时先通入尾气，再通入一定量的氮气。若通过装置B的增重来测量SO2的体积分数，你认为该方案是否合理：________(填“是”或“否”)，请说明理由_______________________________________________________________
__________________________________________(若方案合理，该空不必填写)。
方案二：将尾气缓慢通过足量溴水，在所得的溶液中加入过量氯化钡溶液后，过滤，将沉淀洗涤、干燥，称得其质量为m g。
(3)加入过量氯化钡溶液的目的是____________________________________
___________________________________________________________________。
(4)洗涤沉淀的方法是_____________________________________________
___________________________________________________________________。
(5)尾气中SO2的体积分数的表达式是________________________________
(用含m、V的代数式表示)。
[解析] (1)C装置为干燥管，该装置的作用是防止空气中的水蒸气、CO2被装置B吸收。(2)尾气中的CO2也能被装置B吸收，会影响SO2的测定，使所测体积分数偏大。方案二：此方案利用溴水将SO2氧化为SOeq \\al(2－,4)，加入过量BaCl2溶液产生BaSO4沉淀，根据所得沉淀的质量，计算出SO2的含量。(3)加入过量BaCl2溶液的目的是使生成的SOeq \\al(2－,4)完全转化为沉淀。(4)洗涤沉淀的方法为在漏斗中加蒸馏水至恰好浸没沉淀，待水自然流下后再重复操作2～3次。(5)n(SO2)＝n(BaSO4)＝eq \f(m,233) ml，SO2的体积分数为eq \f(\f(m,233)×22.4,V)×100%＝eq \f(2 240m,233V)%。
[答案] (1)干燥管 防止空气中的水蒸气、CO2被B装置吸收
(2)否 尾气中的CO2也能被B装置吸收，使所测体积分数偏大
(3)使生成的SOeq \\al(2－,4)完全转化为沉淀
(4)在漏斗中加蒸馏水至恰好浸没沉淀，待水自然流下后再重复操作2～3次
(5)eq \f(2 240m,233V)%
6．(2019·黄山二模)亚硝酰氯(ClNO)是有机物合成中的重要试剂，可由NO与Cl2在常温常压下反应得到。ClNO 部分性质如下：黄色气体，熔点：－59.6 ℃；沸点：－6.4 ℃，遇水易水解。已知：HNO2既有氧化性又有还原性；AgNO2微溶于水，能溶于硝酸：AgNO2＋HNO3===AgNO3＋HNO2。
(1)利用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ装置制备原料气NO和Cl2
①写出利用装置Ⅰ制备氯气的离子反应方程式：______________________
___________________________________________________________________。
②利用上述装置制备NO时，Ⅱ中盛装物质为________________(写化学式)。
(2)利用以下装置在常温常压下制备ClNO
①装置连接顺序为a→__________________(按气流自左向右方向，用小写字母表示)。
②为使NO和Cl2恰好完全反应生成ClNO，理论上通入NO和Cl2两种气体的流速比为________。
③装置Ⅸ的作用是_______________________________________________。
④装置Ⅷ吸收尾气时，有同学认为尾气中的某种气体不能完全被吸收，为了充分吸收尾气，可将尾气与________(气体)同时通入NaOH溶液中。
⑤王水是浓盐酸和浓硝酸的混酸，一定条件下混酸可生成ClNO和Cl2，该反应的化学方程式为____________________________________________________
___________________________________________________________________。
⑥写出验证ClNO与H2O完全反应后的溶液中存在Cl－和HNO2的实验步骤及现象：取少量反应后的溶液于试管中，___________________________________
_____________________________________________________________________
(限选试剂：AgNO3溶液，稀硝酸，KMnO4溶液)。
[答案] (1)①MnO2＋4H＋＋2Cl－eq \(=====,\s\up10(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O ②H2O (2)①e→f→c→b→d(或f→e→c→b→d) ②2∶1 ③冷凝亚硝酰氯，便于收集 ④O2(或空气) ⑤HNO3(浓)＋3HCl(浓)===ClNO↑＋Cl2↑＋2H2O ⑥依次滴加足量的AgNO3溶液和稀硝酸，充分振荡、静置，有白色沉淀生成；另取静置后上层清液少许于另一支试管中，滴加KMnO4溶液，溶液紫色褪去
7．(2019·专家原创)青蒿素是一种有效的抗疟药。常温下，青蒿素为无色针状晶体，难溶于水，易溶于有机溶剂，熔点为156～157 ℃。提取青蒿素的方法之一是乙醚浸取法，提取流程如下：
请回答下列问题：
(1)将青蒿研碎的目的是__________________________________________；
操作Ⅱ的名称是________。
(2)用下列实验装置测定青蒿素的最简式，将28.2 g青蒿素放在装置C燃烧管中充分燃烧。
①各装置的连接顺序从左到右依次为A、________________________(写各装置大写字母代号，每个装置限用一次)。
②装置D中的试剂是______________________，装置E球形干燥管中碱石灰的作用是_____________________________________________________________
___________________________________________________________________。
③已知青蒿素是烃的含氧衍生物，以上实验测量数据如下表：
则青蒿素的最简式为_____________________________________________。
[解析] (1)将青蒿研碎，可以增大青蒿与乙醚的接触面积，提高青蒿素的浸取率。通过操作Ⅱ可从乙醚浸取后所得提取液中分离出乙醚和青蒿素粗品，则操作Ⅱ为蒸馏。(2)①青蒿素可在装置C中燃烧，则A装置为氧气的发生装置，制得的氧气中含有水蒸气，为防止干扰水蒸气的测定，结合③的题意知，需通过D中浓硫酸进行干燥，青蒿素燃烧后的产物为H2O和CO2，应先通过B中无水氯化钙或P2O5吸收生成的水蒸气，再通过E中碱石灰吸收生成的CO2。②D的作用是吸收O2中的水蒸气，故盛放的试剂为浓硫酸。装置E球形干燥管中碱石灰的作用是防止空气中水蒸气和二氧化碳进入E中U形管，造成测得生成的CO2的质量偏大。
③B中增加的质量为生成的水的质量，m(H2O)＝42.4 g－22.6 g＝19.8 g，n(H2O)＝1.1 ml，E中增加的质量为生成的CO2的质量，m(CO2)＝146.2 g－80.2 g＝66 g，n(CO2)＝1.5 ml，所以青蒿素中m(O)＝28.2 g－m(H)－m(C)＝(28.2－2.2×1－1.5×12) g＝8 g，n(O)＝0.5 ml，C、H、O原子个数比为1.5∶2.2∶0.5＝15∶22∶5，故其最简式为C15H22O5。
[答案] (1)增大青蒿与乙醚的接触面积，提高青蒿素的浸取率 蒸馏 (2)①D、C、B、E ②浓硫酸 防止空气中CO2和H2O进入装置E中U形管 ③C15H22O5
选项
实验目的
实验方案
A
除去苯中混有的环己烯
加入适量的溴水充分反应后分液
B
制取Fe(OH)3胶体
向沸水中滴加FeCl3饱和溶液，继续加热至红褐色，停止加热
C
验证酸性：
CH3COOH>HClO
使用pH试纸分别测定相同温度下相同浓度的CH3COONa溶液和NaClO溶液的pH
D
检验溶液中含有I－
向某溶液中加入CCl4，振荡后静置，液体分层，下层呈紫红色
B装置质量
E(不含干燥管)装置质量
实验前
22.6 g
80.2 g
实验后
42.4 g
146.2 g