2022屆高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 第13講 化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)專題跟蹤訓(xùn)練

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1、2022屆高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 第13講 化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)專題跟蹤訓(xùn)練 非選擇題(共50分) 1.(16分)三氯化硼是一種重要的化工原料。某同學(xué)設(shè)計(jì)的三氯化硼制備裝置如圖所示。 [查閱資料]①BCl3的熔點(diǎn)為-107.3 ℃,沸點(diǎn)為12.5 ℃; ②2B+6HCl2BCl3+3H2; ③硼與鋁的性質(zhì)相似,氯化物也易水解,硼也能與堿反應(yīng)。 請(qǐng)回答下列問題: (1)裝置A是用高錳酸鉀固體與濃鹽酸反應(yīng)制氯氣,反應(yīng)的離子方程式為___________________________________________________。 (2)為了完成三氯化硼的制備,裝置從左到右的接口

2、連接順序?yàn)開_______________________。 (3)裝置E中的試劑為__________,如果拆去裝置E,可能的后果是__________________________________。 (4)裝置D中發(fā)生反應(yīng)前先通入一段時(shí)間的氯氣,其目的是__________________________,該裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________。 (5)BCl3與水能劇烈反應(yīng)生成硼酸(H3BO3)和白霧,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式______________________________________________。 (6)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)

3、一個(gè)簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證制得的產(chǎn)品中是否含有硼粉__________________________。 [解析] (1)裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2MnO+16H++10Cl-===2Mn2++5Cl2↑+8H2O。(2)由于制取的Cl2中含雜質(zhì)HCl、H2O,所以Cl2與硼反應(yīng)前需要先除去Cl2中含有的雜質(zhì),又因?yàn)椤芭鹋c鋁的性質(zhì)相似,氯化物也易水解”,生成BCl3的裝置中應(yīng)防止水蒸氣進(jìn)入,故右側(cè)應(yīng)連接盛有濃H2SO4的干燥裝置。裝置的連接順序?yàn)閍→hi→fg→bc→de→j(f和g可互換,b和c可互換)。(3)裝置E中的試劑為飽和食鹽水,目的是除去Cl2中的HCl;若拆去裝置E,雜質(zhì)HCl與

4、硼反應(yīng)產(chǎn)生的H2與Cl2混合,加熱時(shí)可能會(huì)引起爆炸。(4)硼粉能與空氣中的氧氣反應(yīng),故反應(yīng)前應(yīng)通入Cl2排盡裝置中的空氣。(5)由“生成硼酸(H3BO3)和白霧”可知該反應(yīng)為BCl3+3H2O===H3BO3+3HCl。(6)由“硼也能與堿反應(yīng)”可知在產(chǎn)品中加入NaOH溶液,若產(chǎn)生氣泡,則說明含有硼粉。 [答案] (1)2MnO+16H++10Cl-===2Mn2++5Cl2↑+8H2O (2)a→hi→fg→bc→de→j(f和g可互換,b和c可互換) (3)飽和食鹽水 HCl與硼反應(yīng)產(chǎn)生的H2與Cl2混合,加熱時(shí)可能會(huì)引起爆炸 (4)通入Cl2以排盡裝置中的空氣,防止硼被氧化 2B

5、+3Cl22BCl3 (5)BCl3+3H2O===H3BO3+3HCl (6)取少量產(chǎn)品于試管中,加入NaOH溶液,若產(chǎn)生氣泡(H2),則說明含有硼粉 2.(18分)Co-60可用于癌癥的放射性治療和蔬菜保鮮。已知:硫鈷礦石(主要成分為Co3S4)灼燒會(huì)生成Co2O3(黑色),Co2O3與Al發(fā)生鋁熱反應(yīng)可生成Co。請(qǐng)回答下列問題: (1)寫出“已知”中的兩個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式:________________________、______________________。 (2)實(shí)驗(yàn)室由硫鈷礦石(主要成分為Co3S4)灼燒生成Co2O3時(shí),可選用下面的裝置__________(填序

6、號(hào))。 (3)鈷單質(zhì)可與稀鹽酸反應(yīng)生成CoCl2(藍(lán)色)和H2。CoCl2吸水后會(huì)生成不同顏色的物質(zhì),如CoCl2·6H2O為粉紅色。如圖所示為CoCl2·6H2O受熱時(shí)的溫度與質(zhì)量的關(guān)系圖。 ①紫紅色物質(zhì)的化學(xué)式為__________,若由粉紅色固體制備紫紅色固體,可采用的實(shí)驗(yàn)裝置為__________(從Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中選擇)。 ②由紫紅色固體生成藍(lán)紫色固體發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________。 ③綜合上述反應(yīng)過程,鈷的氯化物常作為變色硅膠(一種干燥劑)的指示劑,當(dāng)變色硅膠由藍(lán)色變?yōu)榉奂t色時(shí),即失去干燥能力,該藍(lán)色物質(zhì)的化學(xué)式為__________

7、___________________。 [解析] (1)由“硫鈷礦石(主要成分為Co3S4)灼燒生成Co2O3”可得,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Co3S4+25O26Co2O3+16SO2。由“鋁熱反應(yīng)”可得制備鈷的化學(xué)反應(yīng)方程式為Co2O3+2AlAl2O3+2Co。(2)灼燒硫鈷礦石時(shí)需要加熱,可選用裝置Ⅰ、Ⅱ,但用坩堝灼燒時(shí)產(chǎn)生的SO2會(huì)污染空氣,所以選用裝置Ⅰ較好(導(dǎo)出氣體可用堿液吸收)。(3)①由25 ℃時(shí)鈷鹽的質(zhì)量可知,n(CoCl2·6H2O)==0.02 mol;25~52 ℃減少的質(zhì)量為H2O的質(zhì)量,n(H2O)==0.08 mol;CoCl2·6H2O失去水分子數(shù)==4,故

8、紫紅色物質(zhì)的化學(xué)式為CoCl2·2H2O。由于失水溫度為52 ℃,需要采用水浴加熱,故采用裝置Ⅲ。②52~90 ℃時(shí),減少的質(zhì)量為H2O的質(zhì)量,n(H2O)==0.02 mol;CoCl2·2H2O失去水分子數(shù)==1,故藍(lán)紫色物質(zhì)的化學(xué)式為CoCl2·H2O。所以由紫紅色固體生成藍(lán)紫色固體的化學(xué)方程式為CoCl2·2H2OCoCl2·H2O+H2O。③90~120 ℃時(shí),失去水的物質(zhì)的量為0.02 mol,故藍(lán)色物質(zhì)為CoCl2。 [答案] (1)4Co3S4+25O26Co2O3+16SO2 Co2O3+2AlAl2O3+2Co (2)Ⅰ (3)①CoCl2·2H2O?、蟆、贑oCl2

9、·2H2OCoCl2·H2O+H2O ③CoCl2 3.(16分)亞硝酰氯(NOCl)的沸點(diǎn)為-5.5 ℃,具有刺鼻惡臭味,溶于發(fā)煙硫酸,遇水則分解,是有機(jī)合成中的重要試劑。某同學(xué)用如圖裝置,由NO與干燥純凈的Cl2反應(yīng)制備NOCl。 已知:①Cl2的沸點(diǎn)為-34.6 ℃,NO2Cl的沸點(diǎn)為-15 ℃; ②2NO+Cl2===2NOCl,2NO2+Cl2===2NO2Cl。 回答下列問題: (1)銅與稀硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________; 裝置A中設(shè)計(jì)了可上下移動(dòng)的銅絲,其優(yōu)點(diǎn)是______________________________________

10、___。 (2)題圖中實(shí)驗(yàn)裝置的連接順序:a→_____________________________________________。 (3)實(shí)驗(yàn)時(shí),先制取氯氣使其充滿除A、B、C外的整套裝置,目的是_____________________________________; 裝置中充滿氯氣后,下一步是制取NO,具體操作是_____________________________________________________; E中冰鹽水的溫度可低至-22 ℃,其作用是______________。 (4)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可能的不足之處是____________________

11、___________________________________。 (5)若無C裝置,則不利于NOCl的制備,主要原因是______________________________(用化學(xué)方程式表示)。 [解析] (1)銅與稀硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。上下移動(dòng)的銅絲的作用是可以控制反應(yīng)的開始與停止。(2)由已知②和NOCl遇水則分解可知,需制取純凈的Cl2和NO,并在制備與收集NOCl前后連接干燥管防止水蒸氣進(jìn)入裝置,才能制備NOCl,最后還需要尾氣處理裝置。裝置的連接順序?yàn)閍→d→e→b→c→i→j→f→g→h。(3

12、)“先制取氯氣使其充滿除A、B、C外的整套裝置”的目的是排盡裝置中的空氣,以防止NO被氧化成NO2而生成雜質(zhì)NO2Cl。向下移動(dòng)銅絲與稀硝酸接觸,即可反應(yīng)制得NO。E中冰鹽水的作用是使NOCl冷凝成液態(tài),分離NOCl與尾氣。(4)該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中B、C中有少量空氣,可能會(huì)將NO氧化為NO2,使制備的產(chǎn)物中含雜質(zhì)NO2Cl。(5)若無C裝置,NOCl會(huì)與水反應(yīng)生成HCl和HNO2。 [答案] (1)3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 可以控制反應(yīng)的開始與停止 (2)d→e→b→c→i→j→f→g→h (3)排盡裝置中的空氣 向下移動(dòng)銅絲,與稀硝酸接觸 使NOC

13、l冷凝成液態(tài),分離NOCl與尾氣 (4)B、C中有少量空氣,可能會(huì)將NO氧化為NO2,使制備的產(chǎn)物中含雜質(zhì)NO2Cl (5)NOCl+H2O===HNO2+HCl 拔高練(25分鐘 50分) 非選擇題(共50分) 1.(16分)氯苯是染料、醫(yī)藥、有機(jī)合成的中間體,是重要的有機(jī)化工產(chǎn)品。實(shí)驗(yàn)室制取氯苯的裝置如圖所示(加熱和夾持裝置已略去)?;卮鹣铝袉栴}: (1)儀器a、b組合成制取氯氣的裝置,反應(yīng)不需要加熱,則儀器a中的固體反應(yīng)物可以是________(填標(biāo)號(hào))。 A.MnO2  B.KMnO4  C.K2Cr2O7 (2)把氯氣通入儀器d中(儀器d中有FeCl3和苯),加熱

14、維持反應(yīng)溫度為40~60 ℃,溫度過高會(huì)生成過多的二氯苯。對(duì)儀器d加熱的方法是____________________________________________。 (3)儀器c的名稱是________,儀器c出口的氣體成分有HCl、Cl2、水蒸氣和________。 (4)制取氯苯的化學(xué)方程式為______________________。 (5)儀器d中的反應(yīng)完成后,工業(yè)上要進(jìn)行水洗、堿洗及食鹽干燥,才能蒸餾。 ①堿洗之前要進(jìn)行水洗,其目的是________________________________________________。 ②用10% NaOH溶液堿洗時(shí)發(fā)生氧

15、化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________________________。 (6)工業(yè)生產(chǎn)中苯的流失情況如表所示: 則10 t苯可得成品氯苯________________t。(列出計(jì)算式即可) [解析]  [答案] (1)BC (2)水浴加熱 (3)球形冷凝管 苯蒸氣 (4) (5)①洗去產(chǎn)品中的FeCl3、HCl,節(jié)省堿的用量,降低成本 ②Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O (6) 2.(14分)磁性材料A是由兩種元素組成的化合物,某研究小組按如圖流程探究其組成: 請(qǐng)回答: (1

16、)A的組成元素為________(用元素符號(hào)表示),化學(xué)式為__________________________。 (2)溶液C可溶解銅片,列舉該反應(yīng)的一個(gè)實(shí)際應(yīng)用__________________________。 (3)已知化合物A能與稀硫酸反應(yīng),生成一種淡黃色不溶物和一種氣體(標(biāo)況下的密度為1.518 g·L-1),該氣體分子的電子式為________________,寫出該反應(yīng)的離子方程式________________。 (4)寫出F→G反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案探究溶液G中的主要微粒(不考慮H2O、H+、K+、I-)____________

17、__ ________________________________。 [解析] (1)由C中加入KSCN溶液后呈紅色,可推出B為Fe2O3,C為FeCl3。由無色酸性溶液F與I2的KI溶液反應(yīng)后生成無色溶液G,說明無色酸性溶液F具有還原性,結(jié)合“A能與稀硫酸反應(yīng),生成一種淡黃色不溶物和一種氣體(M=22.4 L·mol-1×1.518 g·L-1≈34 g·mol-1,為H2S)”,說明A中含有S元素,則無色氣體E為SO2,無色酸性溶液F為H2SO3溶液,與I2反應(yīng)的化學(xué)方程式為H2SO3+I(xiàn)2+H2O===H2SO4+2HI。由“2.960 g化合物A”“2.400 g紅棕色固體B”,

18、可得n(Fe)=0.03 mol,n(S)=0.04 mol,A的化學(xué)式為Fe3S4。 (2)FeCl3與銅片的反應(yīng)為2FeCl3+Cu===CuCl2+2FeCl2,該反應(yīng)在工業(yè)上可用于制印刷電路板。 [答案] (1)Fe、S Fe3S4 (2)制印刷電路板 3.(20分)(2018·山東日照二模)水合肼(N2H4·H2O)又名水合聯(lián)氨,無色液體,具有腐蝕性和強(qiáng)還原性,它是一種重要的化工試劑。利用尿素法生產(chǎn)水合肼的原理為CO(NH2)2+2NaOH+NaClO===N2H4·H2O+Na2CO3+NaCl。 實(shí)驗(yàn)1:制備NaClO溶液(已知:3NaClO2NaCl

19、+NaClO3)。 (1)圖甲裝置Ⅰ中燒瓶?jī)?nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式______________。 (2)用NaOH固體配制溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30% NaOH溶液時(shí),所需玻璃儀器除量筒外還有________(填標(biāo)號(hào))。 a.燒杯 b.容量瓶 c.玻璃棒 d.燒瓶 (3)圖甲裝置Ⅱ中用冰水浴控制溫度的目___________________。 實(shí)驗(yàn)2:制取水合肼。 (4)圖乙中若分液漏斗滴液速率過快,部分N2H4·H2O會(huì)參與A中反應(yīng)并產(chǎn)生大量氮?dú)?,降低產(chǎn)品產(chǎn)率。寫出該過程中反應(yīng)生成氮?dú)獾幕瘜W(xué)方程式:____________________________。 充分反應(yīng)后,蒸餾A中

20、溶液即可得到水合肼的粗產(chǎn)品。 實(shí)驗(yàn)3:測(cè)定餾分中水合肼的含量。 (5)稱取餾分3.0 g,加入適量NaHCO3固體,加水配成250 mL溶液,移出25.00 mL置于錐形瓶中,并滴加2~3滴淀粉溶液,用0.15 mol·L-1的碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定(滴定過程中,調(diào)節(jié)溶液的pH保持在6.5左右)。(已知:N2H4·H2O+2I2===N2↑+4HI+H2O) ①滴定時(shí),碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液盛放在________(填“酸式”或“堿式”)滴定管中。 ②下列能導(dǎo)致餾分中水合肼的含量測(cè)定結(jié)果偏高的是________(填標(biāo)號(hào))。 a.錐形瓶清洗干凈后未干燥 b.滴定前,滴定管內(nèi)無氣泡,滴定后有氣泡 c.

21、讀數(shù)時(shí),滴定前平視,滴定后俯視 d.盛標(biāo)準(zhǔn)液的滴定管水洗后,直接裝標(biāo)準(zhǔn)液 ③實(shí)驗(yàn)測(cè)得消耗碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液的平均值為20. 00 mL,餾分中水合肼(N2H4·H2O)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。 [解析] (1)實(shí)驗(yàn)室用濃鹽酸和二氧化錳共熱制備氯氣。(2)配制一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氫氧化鈉溶液,分三步:計(jì)算;稱量(用托盤天平);溶解(用玻璃棒、量筒和燒杯)。(3) Cl2與NaOH的反應(yīng)為放熱反應(yīng),由已知信息知,溫度過高,次氯酸鈉易發(fā)生歧化反應(yīng),導(dǎo)致次氯酸鈉含量降低,影響產(chǎn)品的產(chǎn)率,故應(yīng)用冰水浴控制溫度。(4)水合肼與次氯酸鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氮?dú)?、氯化鈉和水。(5)①堿式滴定管下部有一段橡膠管

22、,橡膠中含碳碳雙鍵,能與碘單質(zhì)發(fā)生加成反應(yīng),所以,用酸式滴定管盛裝碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液。②錐形瓶作反應(yīng)容器,殘留蒸餾水不會(huì)影響實(shí)驗(yàn),a項(xiàng)錯(cuò)誤;滴定前滴定管內(nèi)無氣泡,滴定后有氣泡,測(cè)得溶液體積偏小,結(jié)果偏低,b項(xiàng)錯(cuò)誤;滴定管的0刻度在上部,俯視讀數(shù)結(jié)果偏小,測(cè)定結(jié)果偏低,c項(xiàng)錯(cuò)誤:如果沒有用待裝液潤(rùn)洗,則測(cè)得消耗碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積偏大,結(jié)果偏高,d項(xiàng)正確。③w(N2H4·H2O)= ×100%=25%。 [答案] (1)MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O (2)ac (3)防止NaClO分解,影響水合肼的產(chǎn)率 (4)N2H4·H2O+2NaClO===N2↑+3H2O+2NaCl (5)①酸式?、赿?、?5%

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