2020高考化学一轮复习考点规范练30《物质的制备实验方案的设计与评价》(含解析)

考点规范练30　物质的制备、实验方案的设计与评价(时间:45分钟　满分:100分)非选择题(共6小题,共100分)1.(2018河北衡水模拟)(16分)二氧化氯是一种黄绿色有刺激性气味的气体,其熔点为-59 ℃,沸点为11.0 ℃,易溶于水。工业上用稍潮湿的KClO3和草酸(H2C2O4)在60 ℃时反应制得。某学生用下图所示的装置模拟工业制取及收集ClO2,其中A为ClO2的发生装置,B为ClO2的凝集装置,C为尾气吸收装置。请回答下列问题:(1)A中反应产物有K2CO3、ClO2和CO2等,请写出该反应的化学方程式: 　。 A部分还应添加温水浴装置,控制温度在60 ℃,B部分还应补充装置:　。 (2)该装置按(1)补充完整后,装置A、B、C中还有一处设计明显不合理的是　　　　(填“A”“B”或“C”)。 (3)C中的试剂为NaOH溶液,反应时生成氯酸钠和亚氯酸钠(NaClO2),该反应的离子方程式为 　。 若实验时需要450 mL 4 mol·L-1的NaOH溶液,则在精确配制时,需要称取NaOH的质量是　　　　 g,所使用的仪器除托盘天平、量筒、胶头滴管、玻璃棒外,还必须有　。 2.(16分)硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4·FeSO4]是分析化学中的重要试剂,某学习小组探究其分解产物。(1)甲组同学按照图(Ⅰ)所示的装置进行实验,关闭止水夹,加热A中的硫酸亚铁铵固体至分解完全,检验其分解产物。(Ⅰ)(Ⅱ)①装置B仪器名称是　　　　　　　　,所盛试剂是　　　　　　。 ②装置C中可观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,由此可知硫酸亚铁铵分解的产物中有　　　　　　。 (2)乙组同学选用甲组实验中的装置A和图(Ⅱ)所示的装置,进行实验验证硫酸亚铁铵分解的产物中还有SO2和SO3。①乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序(用装置字母表示)为A、　　　　　　。取适量固体于A中,通入N2一段时间后,关闭止水夹,再点燃酒精灯,通入N2的目的是　　　　　　　　　。 ②装置H中有白色沉淀,则证明分解产物中有　　　　　　;能证明分解产物中有SO2的实验现象是　 　。 (3)丙组同学将一定量的硫酸亚铁铵在500 ℃时隔绝空气加热一段时间后,检验其固体产物,设计实验证明:①此固体产物不含二价铁: 　。 ②此固体产物只含Fe2O3: 　。 3.(16分)某化学兴趣小组的同学利用下图所示实验装置进行某些气体的制备、性质等实验(图中夹持装置有省略)。请按有关要求填空。(1)根据上述实验装置,为制备干燥NH3可选用的发生、净化装置为　　　　　接　　　　　,其中发生装置中可以选用药品为　　　　　(填序号)。 a.碱石灰和浓氨水 b.无水CaCl2和浓氨水c.碱石灰和氯化铵 d.生石灰和氯化铵(2)根据上述实验装置,为制备纯净、干燥的Cl2可选用的发生、净化装置为　　　　　接E、E(用两个相同的装置),而第一个E装置内的药品是　。 (3)利用装置F可探究Cl2与 NH3的反应。实验时打开开关1、3,关闭2,先向烧瓶中通入　　　　　　,然后关闭1、3,打开2,向烧瓶中慢慢通入一定量的另一种气体。一段时间后烧瓶内出现的现象为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。其中装置F烧杯中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。请设计一个实验方案(答出操作过程、实验现象)鉴定生成固体中的阳离子　  　。 已知Cl2与NH3可发生反应:3Cl2+2NH3N2+6HCl。(4)若制取的Cl2与CH4在装置F(光照)中发生反应,其有机产物有　　　　　　　　　　　　(填化学式)。 4.(18分)纯过氧化氢是淡蓝色的黏稠液体,可与水以任意比混合,过氧化氢水溶液俗称双氧水,为无色透明液体。实验室常用过氧化氢制取氧气,工业上过氧化氢是重要的氧化剂和还原剂,常用于消毒、杀菌、漂白等。某化学兴趣小组的同学围绕过氧化氢开展了调查研究与实验,请你参与其中一起完成下列学习任务:(1)写出过氧化氢的电子式:　。 (2)实验室中用过氧化氢制取氧气的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,当生成标准状况下2.24 L O2时,转移电子为　　　　 mol。 (3)该兴趣小组的同学查阅资料后发现H2O2为二元弱酸,其酸性比碳酸弱。请写出H2O2在其水溶液中的电离方程式: 　。 (4)同学们用0.100 0 mol·L-1的酸性高锰酸钾标准溶液滴定某试样中过氧化氢的含量,反应原理为2Mn+5H2O2+6H+2Mn2++8H2O+5O2↑。①在该反应中,H2O2被　　　　(填“氧化”或“还原”); ②滴定到达终点的现象是 　; ③用移液管吸取25.00 mL试样置于锥形瓶中,重复滴定四次,每次消耗的KMnO4标准溶液体积如下表所示:滴定次数第一次第二次第三次第四次V(KMnO4溶液)/mL17.1018.1018.0017.90 则试样中过氧化氢的浓度为　 mol·L-1; ④若滴定前尖嘴中有气泡,滴定后消失,则滴定结果　　　　(填“偏低”“偏高”或“不变”)。 (5)同学们发现向滴加了酚酞溶液的NaOH溶液中加入H2O2后,溶液中红色消失。关于褪色原因:甲同学认为H2O2是二元弱酸,消耗了OH-使红色消失;乙同学认为H2O2具有漂白性使溶液褪色。请设计一个简单的实验方案来判断甲、乙两位同学的说法是否正确:　　　　　　　。 5.(16分)某化学兴趣小组在实验室用除去表面氧化物的铁钉(碳素钢)与浓硫酸共热制取SO2并完成相关性质探究(不考虑水蒸气)。(1)有同学认为制得的SO2中可能混有杂质,其化学式为　　　　和　　　　,原因是　 　。 (2)为验证气体成分,兴趣小组同学设计了如图所示装置进行了实验探究。①为验证并吸收SO2,装置B中加入的试剂为　　　　　　　,装置C中品红溶液的作用是　 　; ②装置D中加入的试剂为　　　　　　　; ③装置G中可能出现的现象为 　; ④装置H的作用为 　　　　　　　　　　。 (3)兴趣小组设计如图装置验证二氧化硫的化学性质。①能验证SO2具有氧化性的实验现象为 　; ②为验证SO2的还原性,取试管b中充分反应后的溶液分成三份,分别进行如下实验:方案Ⅰ:向第一份溶液中加入品红溶液,红色褪去方案Ⅱ:向第二份溶液中加入BaCl2溶液,有白色沉淀生成方案Ⅲ:向第三份溶液中加入AgNO3溶液,有白色沉淀生成上述方案中合理的是　　　　(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”);试管b中发生反应的离子方程式为　 　。 6.(18分)实验室用甲酸和浓硫酸反应制备CO,用于还原氧化铜,实验装置图和实验步骤如下:①按上图连接好装置,检查装置气密性。②点燃Ⅰ处酒精灯,缓慢滴入甲酸。③在完成某项操作后,点燃另外两处酒精灯。④反应结束后熄灭酒精灯,待产物冷却至室温后,收集产物。请回答下列问题:Ⅰ.(1)甲酸在浓硫酸存在的条件下加热能分解生成CO和H2O,体现浓硫酸具有　　　　。 A.氧化性 B.脱水性 C.吸水性(2)NaOH溶液的作用是　　　　　　　　　。实验步骤③某项操作是指　　　　　　　　　　; (3)若干燥管中的固体颗粒堵塞干燥管的出口,则装置Ⅱ中出现的现象为 　; (4)该实验能证明HCOOH受热分解产物中有CO的现象为 　; (5)实验步骤④中酒精灯Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ的熄灭顺序为　　　　　　　　　　。 Ⅱ.学习小组查阅资料知:①Cu的颜色为红色或紫红色,而Cu2O的颜色为红色或砖红色。②4CuO2Cu2O+O2↑③Cu2O+2H+Cu+Cu2++H2O因此,该学习小组的同学对CO充分还原CuO后所得红色固体中是否含有Cu2O进行了认真的研究,设计了如下探究方案:取该红色固体溶于足量稀硫酸中,观察溶液颜色的变化。(6)请你评价该方案的合理性,并简述理由:方案　　　　　　(填“合理”或“不合理”),理由:　  　。 
考点规范练30　物质的制备、实验方案的设计与评价1.答案(1)2KClO3+H2C2O4K2CO3+2ClO2↑+CO2↑+H2O　盛有冰水混合物的水槽(或冰水浴装置)　(2)C　(3)2ClO2+2OH-Cl+Cl+H2O　80.0　500 mL容量瓶、烧杯解析(1)A中反应产物有K2CO3、ClO2、CO2,由反应物与生成物可知反应为2KClO3+H2C2O4K2CO3+2ClO2↑+CO2↑+H2O,因为B为ClO2的凝集装置,二氧化氯是一种黄绿色有刺激性气味的气体,其熔点为-59℃,沸点为11.0℃,所以B部分还应补充装置为冰水浴冷凝装置或盛有冰水的水槽。(2)C处为密封装置,过量气体不能排出,可能导致仪器炸裂,则C不合理。(3)C为尾气吸收装置,可选择NaOH溶液来吸收尾气,发生的氧化还原反应为2ClO2+2NaOHNaClO2+NaClO3+H2O,离子反应为2ClO2+2OH-Cl+Cl+H2O,配制450mL4mol·L-1的NaOH溶液,应该选用500mL容量瓶,根据提供的仪器可知,还需要烧杯,需要NaOH的质量为0.5L×4mol·L-1×40g·mol-1=80.0g。2.答案(1)①球形干燥管　碱石灰(其他合理答案均可)　②溶液由无色变为红色　NH3(2)①D、H、E、G、F　赶走装置中的空气,防止对SO2验证产生干扰　②SO3　E中无明显现象,G中出现白色沉淀(3)①取固体样品少许,加入稀硫酸溶解,加入酸性KMnO4溶液,不褪色[或加入K3Fe(CN)6溶液,不产生蓝色沉淀]②精确称量充分加热前后固体的质量,经过计算即可判定残留固体的成分是否全部为Fe2O3解析(1)①装置B仪器的名称为球形干燥管,所盛试剂为碱石灰,用于吸收硫酸亚铁铵分解生成的酸性气体和H2O(g)。②装置C中盛有酚酞溶液,用于定性检验碱性气体(NH3),酚酞溶液由无色变成红色。(2)①装置A用于分解硫酸亚铁铵固体,分析装置D~H发现,D装置进气管与出气管等长,显然为安全瓶,紧接在A装置后面,防止液体倒吸;装置H用于检验SO3,溶液中产生白色沉淀(BaSO4);装置E用于检验SO3是否被装置H完全吸收;装置G用于检验SO2,溶液中产生白色沉淀(BaSO4);装置F用于吸收SO2尾气,防止污染环境,故仪器的连接顺序为A、D、H、E、G、F。②装置H中盛有足量HCl和BaCl2混合溶液,产生白色沉淀(BaSO4),证明分解产物中有SO3;E中无明显现象,且G中产生白色沉淀(BaSO4),证明分解产物中有SO2。(3)①要证明固体产物中不含Fe2+,可取少量固体样品,加入稀硫酸溶解,再滴加酸性KMnO4溶液,溶液不褪色;或加入K3Fe(CN)6溶液,不产生蓝色沉淀,都可说明固体产物中不含有Fe2+。②可采用定量分析的方法证明固体产物只含Fe2O3,精确称取一定质量的样品,充分加热分解后,再称量剩余固体的质量,经过计算可判断残留固体的成分是否全部为Fe2O3。3.答案(1)C　D　a(2)A　饱和食盐水(3)氯气　气体的黄绿色逐渐变浅甚至消失,有白烟产生　Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O　取少量固体于试管中,加入适量NaOH溶液并加热,在管口用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体,若湿润的红色石蕊试纸变蓝,证明固体中有N(4)CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4解析(1)根据氨气的制备原理,可利用碱性物质与浓氨水反应,故采用装置C制备,干燥氨气可用碱石灰或生石灰在干燥管(装置D)中干燥;(2)实验室利用MnO2与浓盐酸反应制取的氯气中含有HCl和水蒸气,要得到干燥、纯净的Cl2,可用饱和食盐水除HCl,再用浓硫酸干燥Cl2,采用的制备装置是A;(3)应先向烧瓶中通Cl2,再通NH3,因为Cl2的密度大且有颜色,便于观察是否充满;一开始若通NH3,由于弹簧夹3打开,容易形成喷泉;通入NH3后,NH3与Cl2反应,烧瓶中气体颜色变浅甚至消失,生成的HCl与NH3反应生成NH4Cl,有白烟生成;其中装置F的烧杯中盛有NaOH溶液,可吸收多余的Cl2,防止污染环境,反应的离子方程式为Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O;检验N利用铵盐和碱共热条件下反应生成氨气,通过检验氨气确定固体中含有N;(4)烧瓶F中发生如下反应:CH4+Cl2CH3Cl+HCl、CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl、CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl、CHCl3+Cl2CCl4+HCl,其有机产物为CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4。4.答案(1)H(2)2H2O22H2O+O2↑　0.2(3)H2O2H++H、HH++(4)①氧化　②锥形瓶内溶液颜色恰好由无色变为浅紫色,且半分钟内溶液不褪色　③0.180 0　④偏高(5)向褪色后的溶液中加入NaOH溶液,若变红,甲的说法正确;若不变红,乙的说法正确解析(1)H2O2的结构式为H—O—O—H,其电子式为H。(2)H2O2不稳定,在MnO2催化作用下分解生成H2O和O2,化学方程式为2H2O22H2O+O2↑,氧元素发生歧化反应,由-1价变成-2价和0价,生成1molO2时转移2mol电子,故生成标准状况下2.24LO2(即0.1mol)时,转移0.2mol电子。(3)H2O2为二元弱酸,其酸性比H2CO3弱,在水溶液中分步电离,以第一步电离为主,电离方程式为H2O2H++H、HH++。(4)①反应2Mn+5H2O2+6H+2Mn2++8H2O+5O2↑中,Mn被还原为Mn2+,H2O2则被氧化为O2。②到达滴定终点时,H2O2被完全氧化,溶液由无色变成浅紫色,且半分钟内不褪色。③第一次消耗标准KMnO4溶液的体积为17.10mL,与其他三次相比存在明显误差,应舍去,利用后三次实验数据计算:消耗标准KMnO4溶液的平均体积为=18.00mL,则有n(H2O2)=n(KMnO4)=×0.1000mol·L-1×18.00×10-3L=4.5×10-3mol,故试样中H2O2的浓度为=0.1800mol·L-1。④滴定前尖嘴中有气泡,滴定后消失,则测得的标准KMnO4溶液的体积偏大,导致测定试样中H2O2的浓度偏高。(5)甲同学认为H2O2是二元弱酸,消耗了OH-使红色消失,可向褪色后的溶液中滴加NaOH溶液,若溶液重新变成红色,说明甲同学的说法正确;若溶液不变色,说明乙同学的说法正确。5.答案(1)CO2　H2　铁钉中的碳在加热条件下会与浓硫酸反应生成CO2;随着反应进行,浓硫酸变稀,铁与稀硫酸反应产生H2(2)①酸性KMnO4溶液(其他合理答案也可)　验证SO2是否吸收完全　②澄清石灰水　③无水硫酸铜变蓝色　④防止空气中的H2O进入干燥管而影响杂质气体的检验(3)①a试管中有淡黄色沉淀生成　②Ⅱ　Cl2+SO2+2H2O4H++2Cl-+S解析(1)铁钉中含有的碳在加热条件下会与浓硫酸反应生成CO2;随着反应进行,浓硫酸变稀,铁与稀硫酸反应产生氢气,故制得的SO2中可能混有的杂质为CO2和H2。(2)①装置B中加入酸性KMnO4溶液能检验并吸收SO2,若SO2被吸收完全,装置C中品红溶液不褪色;②装置D中加入澄清石灰水,可检验气体中是否有CO2;③装置E中浓硫酸可干燥气体,装置F中CuO与H2反应生成H2O,G中无水硫酸铜吸收水蒸气后变蓝色;④装置H装有干燥剂,其作用为防止空气中的H2O进入干燥管而影响杂质气体的检验。(3)①Na2S与SO2发生氧化还原反应生成S,故a试管中有淡黄色沉淀生成;②Ⅱ合理,SO2被氧化生成S,与Ba2+反应生成白色沉淀,据此能证明SO2的还原性,试管b中发生反应的离子方程式为Cl2+SO2+2H2O4H++2Cl-+S。6.答案(1)B(2)洗气,除去酸性气体　检验CO的纯度(3)长颈漏斗中液面上升(4)装置Ⅳ中黑色固体变红;装置Ⅲ中的澄清石灰水变浑浊(5)Ⅳ、Ⅰ、Ⅲ(6)合理　因为Cu2O与稀硫酸反应生成Cu2+,会使溶液变蓝解析Ⅰ.(1)甲酸在浓硫酸存在的条件下加热分解生成CO和H2O,体现浓硫酸具有脱水性,答案选B。(2)由于浓硫酸还具有强氧化性,故生成的CO中可能含有酸性气体,这些气体的存在会干扰后续的实验,故NaOH溶液的作用是洗气,除去酸性气体。由于CO是可燃性气体,因此实验步骤③中的“某项操作”是检验CO的纯度。(3)若干燥管中的固体颗粒堵塞干燥管的出口,则装置Ⅱ中压强增大,出现的现象为长颈漏斗中液面上升。(4)CO能与氧化铜反应生成二氧化碳和铜,所以该实验证明HCOOH受热分解产物中有CO的现象为:装置Ⅳ中黑色固体变红;装置Ⅲ中的澄清石灰水变浑浊。(5)CO有毒,可利用点燃除去尾气中的CO;为防止空气进入氧化生成的铜,应使Ⅳ中生成的铜在CO气流中冷却,故实验步骤④中酒精灯Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ的熄灭顺序为Ⅳ、Ⅰ、Ⅲ。Ⅱ.(6)Cu2O可与稀硫酸反应生成Cu2+,会使溶液变蓝,而铜与稀硫酸不反应,故确定产物中是否含有Cu2O的实验方案是合理的。