主题28:实验方案的设计与评价
命题一
物质制备实验方案的设计与评价
1.(2016年全国Ⅱ卷,13)下列实验操作能达到实验目的的是( )。
选项
实验目的
实验操作
A
制备Fe(OH)3胶体
将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中
B
由MgCl2溶液制备无水MgCl2
将MgCl2溶液加热蒸干
C
除去Cu粉中混有的CuO
加入稀硝酸溶解,过滤、洗涤、干燥
D
比较水与乙醇中氢的活泼性
分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中
【解析】应向沸水中滴入饱和氯化铁溶液制备氢氧化铁胶体,A项错误;氯化镁是强酸弱碱盐,MgCl2溶液水解产生的HCl易挥发,所以由MgCl2溶液制备无水MgCl2要在HCl气流中加热蒸干,B项错误;铜与稀硝酸反应,应该用稀盐酸,C项错误;分别将少量钠投入盛有水和乙醇的烧杯中,反应剧烈的是水,反应平缓的是乙醇,利用此反应现象可以比较水和乙醇中氢的活泼性,D项正确。
【答案】D
2.(2017年全国Ⅰ卷,10)实验室用H2还原WO3制备金属W的装置如图所示(Zn粒中往往含有硫等杂质,焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气),下列说法正确的是( )。
A.①、②、③中依次盛装KMnO4溶液、浓H2SO4、焦性没食子酸溶液
B.管式炉加热前,用试管在④处收集气体并点燃,通过声音判断气体纯度
C.结束反应时,先关闭活塞K,再停止加热
D.装置Q(启普发生器)也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气
【解析】Zn粒中往往含有硫等杂质,因此生成的氢气中可能混有H2S,所以用KMnO4溶液除去H2S,另外装置中含有空气,高温下能与W反应,焦性没食子酸溶液吸收氧气,最后通过浓硫酸干燥氢气,A项错误;氢气是可燃性气体,通过爆鸣法验纯,B项正确;为了防止生成的W被氧化,反应结束后应该先停止加热,待管式炉冷却后再关闭活塞K,C项错误;二氧化锰与浓盐酸制备氯气的反应需要加热,而启普发生器不能加热,所以不能用于该反应,D项错误。
【答案】B
3.(2018年北京理综,28节选)实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。
资料:K2FeO4为紫色固体,微溶于KOH溶液;具有强氧化性,在酸性或中性溶液中快速产生O2,在碱性溶液中较稳定。
制备K2FeO4(夹持装置略)
(1)A为氯气发生装置。A中反应的化学方程式是 (锰被还原为Mn2+)。
(2)将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。
(3)C中得到紫色固体和溶液。C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH2K2FeO4+6KCl+8H2O,另外还有 。
【解析】(2)应在装置B中装入饱和食盐水,以除去混在Cl2中的HCl。洗气时,气体应长管进、短管出。
(3)过量的KOH还能与Cl2发生歧化反应,化学方程式为Cl2+2KOHKCl+KClO+H2O。
【答案】(1)2KMnO4+16HCl(浓)2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O
(2)
(3)Cl2+2KOHKCl+KClO+H2O(或Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O)
4.(2017年江苏,21B)1-溴丙烷是一种重要的有机合成中间体,沸点为71 ℃,密度为1.36 g·cm-3。实验室制备少量1-溴丙烷的主要步骤如下:
步骤1:在仪器A中加入搅拌磁子、12 g正丙醇及20 mL水,冰水冷却下缓慢加入28 mL浓H2SO4;冷却至室温,搅拌下加入24 g NaBr。
步骤2:如下图所示搭建实验装置,缓慢加热,直到无油状物馏出为止。
步骤3:将馏出液转入分液漏斗,分出有机相。
步骤4:将分出的有机相转入分液漏斗,依次用12 mL H2O、12 mL 5%Na2CO3溶液和12 mL H2O洗涤,分液,得粗产品,进一步提纯得1-溴丙烷。
(1)仪器A的名称是 ;加入搅拌磁子的目的是搅拌和 。
(2)反应时生成的主要有机副产物有2-溴丙烷和 。
(3)步骤2中需向接受瓶内加入少量冰水并置于冰水浴中的目的是 。
(4)步骤2中需缓慢加热使反应和蒸馏平稳进行,目的是 。
(5)步骤4中用5% Na2CO3溶液洗涤有机相的操作:向分液漏斗中小心加入12 mL 5% Na2CO3溶液,振荡, ,静置,分液。
【解析】(2)正丙醇在浓硫酸、加热条件下可发生分子内消去反应生成丙烯,也可以发生分子间脱水反应(取代反应)生成正丙醚,故反应时生成的副产物还有丙烯和正丙醚。
(3)1-溴丙烷的沸点为71 ℃,加热时易挥发。步骤2中需向接受瓶内加入少量冰水并置于冰水浴中,其目的是减少1-溴丙烷的挥发。
(5)洗涤时加入洗涤剂需振荡,在振荡的过程中可能会产生气体,故需要将产生的气体排出,其操作是将分液漏斗下口向上倾斜、打开活塞排出气体。
【答案】(1)蒸馏烧瓶 防止暴沸
(2)丙烯、正丙醚
(3)减少1-溴丙烷的挥发
(4)减少HBr挥发
(5)将分液漏斗下口向上倾斜、打开活塞排出气体
5.(2018年全国Ⅰ卷,26)醋酸亚铬[(CH3COO)2Cr·2H2O]为砖红色晶体,难溶于冷水,易溶于酸,在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂,将三价铬还原为二价铬;二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示。回答下列问题:
(1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却,目的是 。仪器a的名称是 。
(2)将过量锌粒和氯化铬固体置于c中,加入少量蒸馏水,按图连接好装置。打开K1、K2,关闭K3。
①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色,该反应的离子方程式为 。
②同时c中有气体产生,该气体的作用是 。
(3)打开K3,关闭K1和K2。c中亮蓝色溶液流入d,其原因是 ;d中析出砖红色沉淀。为使沉淀充分析出并分离,需采用的操作是 、 、洗涤、干燥。
(4)指出装置d可能存在的缺点 。
【解析】(1)(CH3COO)2Cr·2H2O在气体分析中用作O2吸收剂,说明Cr2+具有强还原性,易被O2氧化,故所用蒸馏水需经煮沸除去其中的O2,以免影响(CH3COO)2Cr·2H2O的制备。由仪器的结构特点可知,a为分液(或滴液)漏斗。
(2)①Zn将Cr3+还原为Cr2+,离子方程式为Zn+2Cr3+Zn2++2Cr2+。②Zn+2H+Zn2++H2↑,H2起到排除c中空气的作用,以防Cr2+被氧化。
(3)过量的Zn与盐酸反应产生大量的H2,使装置c中压强增大,关闭K1和K2,打开K3时,c中溶液被压入装置d中。由题给信息知,(CH3COO)2Cr·2H2O难溶于冷水,因此应用冰浴冷却,以便于(CH3COO)2Cr·2H2O析出,再将沉淀过滤、洗涤、干燥即可。
【答案】(1)去除水中溶解氧 分液(或滴液)漏斗
(2)①Zn+2Cr3+Zn2++2Cr2+
②排除c中空气
(3)c中产生H2使压强大于大气压 (冰浴)冷却 过滤
(4)敞开体系,可能使醋酸亚铬与空气接触
6.(2018年江苏,19)以Cl2 、NaOH、(NH2)2CO(尿素)和SO2为原料可制备N2H4·H2O(水合肼)和无水Na2SO3,其主要实验流程如下:
已知:①Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O是放热反应。
②N2H4·H2O沸点约118 ℃,具有强还原性,能与NaClO 剧烈反应生成N2。
(1)步骤Ⅰ制备NaClO溶液时,若温度超过40 ℃,Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl,其离子方程式为 ;实验中控制温度除用冰水浴外,还需采取的措施是 。
(2)步骤Ⅱ合成N2H4·H2O的装置如图1所示。NaClO 碱性溶液与尿素水溶液在40 ℃以下反应一段时间后,再迅速升温至110 ℃继续反应。实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是 ;使用冷凝管的目的是 。
(3)步骤Ⅳ用步骤Ⅲ得到的副产品Na2CO3制备无水Na2SO3(水溶液中H2SO3、HSO3-、SO32-随pH的分布如图2所示,Na2SO3的溶解度曲线如图3所示)。
①边搅拌边向Na2CO3溶液中通入SO2制备NaHSO3溶液。实验中确定何时停止通SO2的实验操作为 。
②请补充完整由NaHSO3溶液制备无水Na2SO3的实验方案:
,用少量无水乙醇洗涤,干燥,密封包装。
【解析】(1)Cl2与OH-在加热条件下生成Cl-、ClO3-和H2O,根据电子得失守恒、电荷守恒配平;由于该反应为放热反应,所以缓缓通入Cl2,控制反应速率的同时控制热量的放出,从而控制温度。(2)由于N2H4·H2O能与NaClO发生氧化还原反应,为了防止二者反应,NaClO不能过量,需要缓缓滴加;使用冷凝管的目的是防止N2H4·H2O挥发。(3)①由图可知,pH=4时完全生成NaHSO3;②根据图像,pH=10时完全生成Na2SO3,为防止析出Na2SO3·7H2O,则需要在34 ℃以上趁热过滤。
【答案】(1)3Cl2+6OH-5Cl-+ClO3-+3H2O 缓慢通入Cl2
(2)NaClO碱性溶液 减少水合肼的挥发
(3)①测量溶液的pH,若pH约为4,停止通SO2
②边搅拌边向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液,测量溶液pH,pH 约为10时,停止滴加NaOH溶液,加热浓缩溶液至有大量晶体析出,在高于34 ℃条件下趁热过滤
命题二
物质性质实验方案的设计与评价
7.(2018年北京理综,12)验证牺牲阳极的阴极保护法,实验如下(烧杯内均为经过酸化的3% NaCl溶液)。
①
在Fe表面生成蓝色沉淀
②
试管内无明显变化
③
试管内生成蓝色沉淀
下列说法不正确的是( )。
A.对比②③,可以判定Zn保护了Fe
B.对比①②,K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化
C.验证Zn保护Fe时不能用①的方法
D.将Zn换成Cu,用①的方法可判断Fe比Cu活泼
【解析】结合实验现象,对比②③可知,连接锌片后,溶液中没有Fe2+,A项正确;对比①②,①中铁表面产生蓝色沉淀,故可能是铁被氧化产生了Fe2+,B项正确;由前面分析可知,不能采用①的方法验证锌保护铁,C项正确;由前面分析可知,无法判断铁是否先被腐蚀,D项错误。
【答案】D
8.(2018年江苏,12)根据下列实验操作和现象所得出的结论正确的是( )。
选项
实验操作和现象
结论
A
向苯酚浊液中滴加Na2CO3溶液,浊液变清
苯酚的酸性强于H2CO3的酸性
B
向碘水中加入等体积CCl4,振荡后静置,上层接近无色,下层显紫红色
I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度
C
向CuSO4溶液中加入铁粉,有红色固体析出
Fe2+的氧化性强于Cu2+的氧化性
D
向NaCl、NaI的混合稀溶液中滴入少量稀AgNO3溶液,有黄色沉淀生成
Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
【解析】苯酚与Na2CO3反应生成苯酚钠和NaHCO3,说明苯酚的酸性强于HCO3-的酸性,A项错误;碘易溶于CCl4,微溶于水,B项正确;Fe与Cu2+反应生成Cu和Fe2+,氧化剂为Cu2+,氧化产物为Fe2+,则Cu2+的氧化性强于Fe2+,C项错误;Cl-和I-的浓度未知,若c(Cl-)=c(I-),则可以得出该结论,D项错误。
【答案】B
9.(2017年全国Ⅱ卷,10)下列由实验得出的结论正确的是( )。
实验
结论
A
将乙烯通入溴的四氯化碳溶液,溶液最终变为无色透明
生成的1,2-二溴乙烷无色、可溶于四氯化碳
B
乙醇和水都可与金属钠反应产生可燃性气体
乙醇分子中的氢与水分子中的氢具有相同的活性
C
用乙酸浸泡水壶中的水垢,可将其清除
乙酸的酸性小于碳酸的酸性
D
甲烷与氯气在光照下反应后的混合气体能使湿润的石蕊试纸变红
生成的氯甲烷具有酸性
【解析】乙烯通入溴的四氯化碳溶液,乙烯与溴发生加成反应,生成的1,2-二溴乙烷无色且可溶于四氯化碳,所以溶液最终变为无色透明,A项正确。乙醇和水都可与金属钠反应产生H2,乙醇()中,抑制了羟基的活性,所以乙醇分子中的羟基氢不如水分子中的氢活泼,B项错误。乙酸与水垢中的CaCO3发生反应
2CH3COOH+CaCO3Ca(CH3COO)2+H2O+CO2↑,属于强酸制弱酸,所以乙酸的酸性大于碳酸的酸性,C项错误。甲烷与氯气在光照下反应后的混合气体中有氯甲烷和HCl,但使湿润的石蕊试纸变红的是HCl,D项错误。
【答案】A
10.(2018年北京理综,28节选)实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。
资料:K2FeO4为紫色固体,微溶于KOH溶液;具有强氧化性,在酸性或中性溶液中快速产生O2,在碱性溶液中较稳定。
探究K2FeO4的性质
(1)取C中紫色溶液,加入稀硫酸,产生黄绿色气体,得溶液a,经检验气体中含有Cl2。为证明是否K2FeO4氧化了Cl-而产生Cl2,设计以下方案:
方案Ⅰ
取少量a,滴加KSCN溶液至过量,溶液呈红色。
方案Ⅱ
用KOH溶液充分洗涤C中所得固体,再用KOH溶液将K2FeO4溶出,得到紫色溶液b。取少量b,滴加盐酸,有Cl2产生。
ⅰ.由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有 离子,但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl-氧化,还可能由 产生(用离子方程式表示)。
ⅱ.方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl-。用KOH溶液洗涤的目的是 。
(2)根据K2FeO4的制备实验得出:氧化性Cl2 FeO42-(填“>”或“MnO4-,验证实验如下:将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中,振荡后溶液呈浅紫色。该现象能否证明氧化性FeO42->MnO4-。若能,请说明理由;若不能,进一步设计实验方案。
理由或方案: 。
【解析】(1)ⅰ.加入KSCN溶液至过量,溶液变红说明含有Fe3+;依题意,在酸性溶液中K2FeO4可快速产生氧气,故可能的离子方程式为4FeO4-+20H+4Fe3++3O2↑+10H2O。
ⅱ.用氢氧化钾溶液洗涤,不仅能够洗去固体表面吸附的ClO-等,还能保持碱性环境,防止高铁酸钾分解。
(2)氧化剂的氧化性大于氧化产物,故氯气的氧化性大于高铁酸钾;方案Ⅱ中,实验是在酸性条件下进行的,在酸性条件下,高铁酸根离子氧化性增强,故能氧化氯离子。
(3)由于b溶液本身就是紫色,故溶液呈浅紫色不能证明氧化性FeO42->MnO4-,可取实验后的溶液加入KSCN溶液,若变红,则证明氧化性FeO42->MnO4-(或能,因为紫色的FeO42-在酸性条件下不能稳定存在,则溶液呈现浅紫色,是由生成的MnO4-导致的)。
【答案】(1)ⅰ.Fe3+ 4FeO42-+20H+4Fe3++3O2↑+10H2O
ⅱ.除去固体表面附着的氧化性离子ClO-等,防止其氧化Cl-,同时保持K2FeO4稳定存在
(2)> 溶液的酸碱性影响物质的氧化性强弱
(3)能 理由是紫色的FeO42-在酸性条件下不能稳定存在,则溶液呈现浅紫色,是由生成的MnO4-导致的(或不能 由于b溶液本身就是紫色,故溶液呈浅紫色不能证明氧化性FeO42->MnO4-,可取实验后的溶液加入KSCN溶液,若变红,则证明氧化性FeO42->MnO4-)
命题三
定量实验方案的设计与评价
11.(2018年全国Ⅲ卷,26)硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O,M=248 g·mol-1)可用作定影剂、还原剂。回答下列问题:
(1)已知:Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,Ksp(BaS2O3)=4.1×10-5。市售硫代硫酸钠中常含有硫酸根杂质,选用下列试剂设计实验方案进行检验:
试剂:稀盐酸、稀H2SO4、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、H2O2溶液
实验步骤
现象
①取少量样品,加入除氧蒸馏水
②固体完全溶解得无色澄清溶液
③
④ ,
有刺激性气体产生
⑤静置,
⑥
(2)利用K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测定步骤如下:
①溶液配制:称取1.2000 g某硫代硫酸钠晶体样品,用新煮沸并冷却的蒸馏水在 中溶解,完全溶解后,全部转移至100 mL的 中,加蒸馏水至 。
②滴定:取0.00950 mol·L-1的K2Cr2O7标准溶液20.00 mL,硫酸酸化后加入过量KI,发生反应:Cr2O72-+6I-+14H+3I2+2Cr3++7H2O。然后用硫代硫酸钠样品溶液滴定至淡黄绿色,发生反应:I2+2S2O32-S4O62-+2I-。加入淀粉溶液作为指示剂,继续滴定,当溶液 ,即为终点。平行滴定3次,样品溶液的平均用量为24.80 mL,则样品纯度为 %(保留1位小数)。
【解析】(2)②加入淀粉溶液作为指示剂,淀粉溶液遇I2变为蓝色,加入的Na2S2O3样品与I2反应,当I2消耗完后,溶液蓝色褪去,即为滴定终点。
由反应Cr2O72-+6I-+14H+3I2+2Cr3++7H2O;I2+2S2O32-S4O62-+2I-得关系式:
Cr2O72- ~ 3I2 ~ 6S2O32-
1 6
硫代硫酸钠样品溶液的浓度为0.00950mol·L-1×0.02 L×60.0248 L≈0.046 mol·L-1,
样品的纯度为0.046mol·L-1×0.1 L×248 g·mol-11.2000 g×100%=95.0%。
【答案】(1)③加入过量稀盐酸 ④出现乳黄色浑浊
⑤(吸)取上层清液,滴入BaCl2溶液 ⑥产生白色沉淀
(2)①烧杯 容量瓶 刻度线
②蓝色褪去且半分钟内不恢复 95.0
12.(2017年全国 Ⅰ 卷,26)凯氏定氮法是测定蛋白质中氮含量的经典方法,其原理是用浓硫酸在催化剂存在下将样品中有机氮转化成铵盐,利用如图所示装置处理铵盐,然后通过滴定测量。已知:NH3+H3BO3NH3·H3BO3;NH3·H3BO3+HClNH4Cl+H3BO3。
回答下列问题:
(1)a的作用是 。
(2)b中放入少量碎瓷片的目的是 。f的名称是 。
(3)清洗仪器:g中加蒸馏水;打开k1,关闭k2、k3,加热b,蒸气充满管路;停止加热,关闭k1,g中蒸馏水倒吸进入c,原因是 ;打开k2放掉水。重复操作2~3次。
(4)仪器清洗后,g中加入硼酸(H3BO3)和指示剂。铵盐试样由d注入e,随后注入氢氧化钠溶液,用蒸馏水冲洗d,关闭k3,d中保留少量水。打开k1,加热b,使水蒸气进入e。
①d中保留少量水的目的是 。
②e中主要反应的离子方程式为 ,e采用中空双层玻璃瓶的作用是 。
【解析】(1)a与外界大气相通,若b中压强较大,则a管内液面上升。(2)b中放入少量碎瓷片的目的是防止暴沸;仪器f的名称是直形冷凝管。(3)水倒吸的原因是c、e及其所连接的管路内温度下降,水蒸气冷凝为液态水后,管路内形成负压。(4)①氨气极易溶于水,因此d中保留少量水可达到液封、防止氨气逸出的目的。②结合前面所述知,e中主要反应是铵盐与碱溶液在加热条件下的反应,e采用中空双层玻璃瓶的作用是减少热量损失,保温则有利于生成的氨气全部逸出。
【答案】(1)避免b中压强过大
(2)防止暴沸 直形冷凝管
(3)c中温度下降,管路中形成负压
(4)①液封,防止氨气逸出
②NH4++OH-NH3↑+H2O 保温,使氨气完全蒸出
13.(2018年天津理综,9)烟道气中的NOx是主要的大气污染物之一,为了监测其含量,选用如下采样和检测方法。回答下列问题:
Ⅰ.采样
采样步骤:
①检验系统气密性;②加热器将烟道气加热至140 ℃;③打开抽气泵置换系统内空气;④采集无尘、干燥的气样;⑤关闭系统,停止采样。
(1)A中装有无碱玻璃棉,其作用为 。
(2)C中填充的干燥剂是 (填序号)。
a.碱石灰 b.无水CuSO4 c.P2O5
(3)用实验室常用仪器组装一套装置,其作用与D(装有碱液)相同,在虚线框中画出该装置的示意图,标明气体的流向及试剂。
(4)采样步骤②加热烟道气的目的是
。
Ⅱ.NOx含量的测定
将V L气样通入适量酸化的H2O2溶液中,使NOx完全被氧化成NO3-,加水稀释至100.00 mL。量取20.00 mL该溶液,加入V1 mL c1 mol·L-1 FeSO4标准溶液(过量),充分反应后,用c2 mol·L-1 K2Cr2O7标准溶液滴定剩余的Fe2+,终点时消耗V2 mL。
(5)NO被H2O2氧化为NO3-的离子方程式为 。
(6)滴定操作使用的玻璃仪器主要有 。
(7)滴定过程中发生下列反应:
3Fe2++NO3-+4H+NO↑+3Fe3++2H2O
Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O
则气样中NOx折合成NO2的含量为 mg·m-3。
(8)判断下列情况对NOx含量测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)
若缺少采样步骤③,会使测定结果 。
若FeSO4标准溶液部分变质,会使测定结果 。
【解析】(1)依题意,经过上述装置后可得无尘、干燥的气体,故A装置的作用是除尘。
(2)碱石灰和氮的氧化物能反应,无水硫酸铜干燥效果不好,故c项正确。
(3)装置D类似于洗气装置,故可用盛有氢氧化钠溶液的洗气瓶,注意导气管长进短出。
(4)NOx和水易反应,故加热可防止水冷凝,避免冷凝水和氮的氧化物反应。
(5)依题意,NO被H2O2氧化为NO3-,根据电子和电荷守恒,可得离子方程式2NO+3H2O22H++2NO3-+2H2O。
(6)K2Cr2O7溶液具有氧化性,故需要的玻璃仪器主要有酸式滴定管和锥形瓶。
(7)根据关系式6Fe2+~K2Cr2O7,可得与NO3-反应的硫酸亚铁的物质的量为(c1V1-6c2V2)×10-3 mol,根据原子守恒,可得关系式NO2~NO3-~3Fe2+,故V L 气样中含有的NOx折合成二氧化氮的物质的量为100 mL20 mL×(c1V1-6c2V2)×10-33 mol,即含量为23×(c1V1-6c2V2)3V×104 mg·m-3。
(8)若没有步骤③,装置内含有空气,会使取样的烟道气中氮的氧化物含量偏低;若FeSO4部分变质,导致消耗的K2Cr2O7量变少,从而使计算得到的与NO3-反应的FeSO4的量偏高,即计算得到的氮的氧化物含量结果偏高。
【答案】(1)除尘
(2)c
(3)
(4)防止NOx溶于冷凝水
(5)2NO+3H2O22H++2NO3-+2H2O
(6)锥形瓶、酸式滴定管
(7)23×(c1V1-6c2V2)3V×104
(8)偏低 偏高
命题角度
全国卷对实验结论或实验目的进行评价的考查常以选择题形式出现,一般占6分;非选择题主要以实验大题或者与工艺流程相结合,每年必考,考查频率高、难度大,一般占8~12分
备考启示
备考时,在掌握实验方案的设计、物质的性质实验、物质的制备实验和探究实验解题思路的同时,培养科学探究与创新意识、科学态度与社会责任的核心素养,让学生具备对化学实验方案设计给予评价的能力,以适应高考的需求
考点一 常见气体的实验室制法
一
常见气体的制取
1.制备原理
气体
制备反应原理
溶解性
H2
Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑
难溶
O2
2KMnO4(s)K2MnO4+MnO2+O2↑
2H2O22H2O+O2↑
难溶
N2
NH4Cl(s)+NaNO2(s)NaCl+N2↑+2H2O
难溶
Cl2
MnO2(s)+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑
+8H2O
可溶
HCl
2NaCl+H2SO4(浓)Na2SO4+2HCl↑
或在浓盐酸中滴入浓硫酸
极易溶
H2S
FeS(s)+2HClH2S↑+FeCl2
可溶
NH3
2NH4Cl(s)+Ca(OH)2(s)CaCl2+
2NH3↑+2H2O
或在碱石灰中滴入浓氨水
极易溶
CH4
CH3COONa(s)+NaOH(s)Na2CO3+CH4↑
难溶
C2H4
CH3CH2OHC2H4↑+H2O
难溶
C2H2
CaC2(s)+2H2OC2H2↑+Ca(OH)2
微溶
CO
HCOOHH2O+CO↑
难溶
CO2
CaCO3(s)+2HClCaCl2+CO2↑+H2O
可溶
SO2
Na2SO3+H2SO4(浓)Na2SO4+SO2↑+H2O
Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
易溶
NO
3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
难溶
NO2
Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
易溶
2.制取步驟
气体制取(性质验证):气体发生装置→净化装置→干燥装置→收集装置(性质验证装置)→吸收装置
二
气体实验室制法的发生装置
选择反应装置一般需考虑反应物的状态、溶解性和反应条件等,具体如表所示:
反应装
置类型
反应装置图
适用
气体
操作注
意事项
固、固加
热型
O2、
NH3等
1.试管要干燥;
2.试管口略低于试管底部;
3.加热时先预热再固定加热;
4.用KMnO4制取O2时,需在管口处塞一小团棉花
固、液加热
型或液、液
加热型
Cl2等
1.加热烧瓶时要隔石棉网;
2.反应物均为液体时,烧瓶内要加①
固、液不
加热型
O2、H2、
CO2、SO2、
NO、
NO2等
1.使用长颈漏斗时,要使漏斗下端插入液面以下;
2.启普发生器只适用于② 反应,且气体不溶于水;
3.使用分液漏斗既可以增强气密性,又可控制液体流速
三
净化装置与干燥装置
液态干燥剂
固态干燥剂
固体,加热
装置
常见干
燥剂
浓硫酸(酸性、强氧化性)
无水氯化钙(中性)
碱石灰(碱性)
除杂试剂(Cu、CuO、Mg)
可干燥
的气体
H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CO、CH4、N2
H2、O2、Cl2、SO2、CO、CO2、CH4
H2、O2、N2、CH4、NH3
可除去O2、H2、CO、N2
不可干燥
的气体
NH3、HBr、HI、H2S等
NH3
Cl2、SO2、CO2、NO2、HCl等
—
【特别提醒】
1.一般情况下,若采用溶液作除杂试剂,则先除杂后干燥;若采用加热除去杂质,则先干燥后加热。
2.在选用干燥剂时,显碱性的气体不能选用酸性干燥剂,显酸性的气体不能选用碱性干燥剂。
3.有还原性的气体不能选用有氧化性的干燥剂,不能用浓 H2SO4干燥 NH3、H2S、HBr、HI、SO3、C2H4等。
4.能与气体反应的物质不能选作干燥剂,如不能用CaCl2来干燥NH3(会生成 CaCl2·8NH3)。
四
气体的收集方法
收集
方法
排水法
向上排空气法
向下排空气法
收集
原理
收集的气体不与水反应且③
收集的气体密度比空气④ ,且与空气密度相差较大,不与空气中成分反应
收集的气体密度比空气⑤ ,且与空气密度相差较大,不与空气中成分反应
收集
装置
适用的
气体
H2、O2、NO、CH4
Cl2、CO2、NO2、SO2
H2、NH3
【特别提醒】
1.选择气体的发生装置时,应考虑反应物的状态及反应条件,有些气体可用不同的反应原理来制备,要注意选择不同的发生装置。
2.气体的收集方法要根据气体的化学性质和物理性质(溶解性、密度)进行分析选择,对易溶于水的气体除用排空气法收集外,还可用排其他液体法,如Cl2可用排饱和食盐水法收集。
3.排空气法的关键是排出空气,如若用图甲排空气法收集气体时,从a口进气收集的是密度比空气小的气体,从b口进气收集的是密度比空气大的气体。
五
尾气的处理
1.转化处理
对有毒、有害的气体必须用适当的方法予以吸收或点燃变为无毒、无害的气体,再排放到空气中。实验室中常见有毒气体的处理方法如下表:
Cl2
SO2
NO2
H2S
HCl
NH3
CO
NO
NaOH溶液
CuSO4
溶液或
NaOH溶液
水或NaOH
溶液
水或浓
硫酸
点燃
与O2混合
后通入NaOH
溶液
2.直接排空处理:
主要是针对无毒、无害气体的处理。如N2、O2、CO2等。
3.尾气处理装置
(1)在水中溶解度较小的有毒气体,多数可通入烧杯中的溶液中,用某些试剂吸收除去(如图甲),如Cl2、NO2均可通入NaOH溶液中除去。
(2)对于溶解度很大、吸收速率很快的气体,吸收时应防止倒吸(如图乙)。
(3)某些可燃性气体可用点燃或转化的方法(如图丙),如CO、H2可点燃或通过灼热的CuO除去。
(4)收集法(如图丁),尾气也可以采用收集的方法,如CH4、C2H4、H2、CO等。
在线反馈
①碎瓷片 ②块状固体和液体 ③难溶于水 ④大 ⑤小
下列有关实验装置的说法中正确的是 (填序号)。
(1)用图1装置可制取并收集干燥纯净的NH3。
(2)用图2装置可制备SO2。
(3)用图3装置可制备NO。
(4)用图4装置可进行H2、NH3、CO2、Cl2、HCl、NO2等气体的收集,但不能用于NO的收集。
(5)当X选用苯时,用图5装置可进行NH3和HCl的吸收,并防止倒吸。
(6)图6装置可用于SO2的干燥、收集并吸收多余SO2,防止SO2逸出污染空气,并防止倒吸。
(7)用图7装置进行H2、O2、Cl2、SO2、NH3、CO2等气体的干燥。
(8)用图8装置进行Cl2、NO、SO2、N2的收集。
【解析】(1)NH3应用向下排空气法收集。
(3)NO不能用排空气法收集。
(5)不能防止倒吸,因为苯比水的密度小,在上层。
(6)SO2为酸性气体,不能用碱石灰干燥。
(7)Cl2、SO2、CO2为酸性气体,不能用碱石灰干燥。
(8)Cl2、SO2可溶于水,不能用排水法收集。
【答案】(2)(4)
实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验,最合理的选项是( )。
选项
a中的物质
b中的物质
c中收集的气体
d中的物质
A
浓氨水
CaO
NH3
H2O
B
浓硫酸
Na2SO3
SO2
NaOH溶液
C
稀硝酸
Cu
NO2
H2O
D
浓盐酸
MnO2
Cl2
NaOH溶液
【解析】由题给装置可知,本装置可以用于固液不加热型反应、向上排空气法收集、防倒吸型尾气处理方式的气体的制取。A项,收集NH3用向下排空气法,不符合;C项,铜和稀硝酸反应不能产生NO2,且NO2的吸收不能用水,可以用NaOH溶液;D项,用浓盐酸与MnO2反应制Cl2需要加热,本装置不能满足。
【答案】B
下列实验装置正确的是( )。
【解析】A项,MnO2与浓盐酸反应需加热且收集Cl2时应从长管进气;B项,Na2O2为粉末状,会从塑料板的小孔漏下来;D项,排水法收集O2时,导管不能伸入集气瓶太长。
【答案】C
如图是一套实验室制备气体的装置,用于制备、干燥和收集气体。下列各组物质中能利用这套装置进行实验的是( )。
A.铜屑和稀硝酸
B.二氧化锰和浓盐酸
C.浓硫酸和无水乙醇
D.碳酸钙和稀硝酸
【解析】由题给装置可知,该装置适用于制备反应发生无须加热、需用浓硫酸干燥、用向上排空气法收集的气体。A项,制得的一氧化氮不能用排空气法收集;B、C两项都需加热;D项,用碳酸钙和稀硝酸反应可以制得二氧化碳,同时可以用浓硫酸干燥,用向上排空气法收集。
【答案】D
ClO2与Cl2的氧化性相近,在自来水消毒和果蔬保鲜等方面应用广泛。某兴趣小组通过图1装置(夹持装置略)对其制备、吸收、释放和应用进行了研究。
(1)仪器D的名称是 。安装F中导管时,应选用图2中的 。
(2)打开B的活塞,A中发生反应2NaClO3+4HCl2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O,为使ClO2在D中被稳定剂充分吸收,滴加稀盐酸的速度宜 (填“快”或“慢”)。
(3)关闭B的活塞,ClO2在D中被稳定剂完全吸收生成NaClO2,此时F中溶液的颜色不变,则装置C的作用是 。
(4)已知在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2。在释放ClO2实验中,打开E的活塞,D中发生反应,则装置F的作用是 。
【解析】(1)安装F中导管时,应遵循“长进短出”的原则,所以应选择装置b。
(2)为使ClO2被充分吸收,必须控制ClO2的生成速率,因此滴加盐酸的速率宜慢不宜快。
(3)F溶液中的颜色不变说明没有氯气通入,即氯气被装置C所吸收。
(4)因为ClO2的性质与Cl2相似,所以能使淀粉碘化钾溶液变蓝,利用此性质可以验证是否有ClO2生成。
【答案】(1)锥形瓶 b (2)慢 (3)吸收Cl2 (4)验证是否有ClO2生成
与气体相关的装置、操作创新与设计
1.制气装置
利用常见的试管、烧杯等可以设计一些简易、随开随用、随关随停的制气装置。实验装置图如下:
2.液封装置(防止气体从漏斗中逸出)
3.与气体相关的防堵塞装置
4.冷凝回流装置、冷却装置
考点二 重要无机物和有机物的制备
一
常见无机物和有机物的制备
1.以“气体”为纽带的物质制备实验
(1)物质制备流程
(2)选用仪器及连接顺序
2.几种固体物质的制备
仪器装置
制备物质
反应物
CuCl2、FeCl3
Cu、Fe与Cl2
CuO、Fe3O4
Cu、Fe与O2
Mg3N2
Mg与N2
3.两种有机物的制备
仪器装置
制备
反应物
物质
溴苯
苯与液溴
(FeBr3为
催化剂)
乙酸
乙酯
乙醇、
乙酸、
浓硫酸
(1)反应装置
(2)蒸馏装置
二
物质制备的原则和流程
1.物质制备的三大原则
(1)选择最佳反应途径
如用铝制取氢氧化铝:
2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2↑,2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑,Al2(SO4)3+6NaAlO2+12H2O8Al(OH)3↓+3Na2SO4,当n(Al3+)∶n(AlO2-)=1∶3时,Al(OH)3产率最高。
(2)选择最佳原料
如实验室用铝盐溶液与碱溶液反应制取氢氧化铝,应选用氨水,而不能选用强碱氢氧化钠溶液;用铜盐与碱溶液反应制取氢氧化铜,应选用氢氧化钠溶液,而不能选用氨水(氢氧化铜可溶解在氨水中)等。
(3)选择适宜操作方法
如实验室制备氢氧化亚铁时,因氢氧化亚铁在空气中极易与氧气、水反应生成氢氧化铁,要注意隔绝空气。
2.物质制备与提纯的思维流程
高铁酸钾(K2FeO4)是一种理想的绿色高效水处理剂。某学习小组用如图所示装置(夹持仪器已略去)制备KClO溶液,并通过KClO溶液与Fe(NO3)3溶液的反应制备K2FeO4。
查阅资料知K2FeO4的部分性质如下:①可溶于水、微溶于浓KOH溶液;②在0~5 ℃、强碱性溶液中比较稳定;③在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下发生分解;④在酸性至弱碱性条件下,能与水反应生成Fe(OH)3和O2。
请回答下列问题:
(1)仪器C中KOH溶液的作用是 。
(2)Cl2与KOH的浓溶液在较高温度下反应生成KClO3。为保证反应生成KClO,需要将反应温度控制在0~5 ℃之间进行,在不改变KOH溶液浓度的前提下,实验中可以采取的措施是 。
(3)在搅拌下,将Fe(NO3)3饱和溶液缓慢滴加到KClO饱和溶液中即可制取K2FeO4,写出该反应的化学方程式: 。
该操作不能将KClO饱和溶液滴加到Fe(NO3)3饱和溶液中,其原因是
。
(4)制得的粗产品中含有Fe(OH)3、KCl等杂质。一种提纯方案为:将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3 mol·L-1KOH溶液中,用砂芯漏斗过滤,将滤液置于冰水浴中,向滤液中加入饱和KOH溶液,搅拌、静置,再用砂芯漏斗过滤,晶体用适量乙醇洗涤2~3次后,在真空干燥箱中干燥。
①第一次和第二次过滤得到的固体分别是 、 (填化学式),过滤时不用普通漏斗而采用砂芯漏斗的原因是 。
②晶体用乙醇洗涤的目的是 。
【解析】(1)仪器C中KOH溶液为反应物,和氯气反应制备KClO,而仪器D中KOH溶液的作用为吸收尾气,防止污染空气。(2)控制反应温度在0~5 ℃,可采取冰水浴法。(4)①根据题中信息“可溶于水”及“在0~5 ℃、强碱性溶液中比较稳定”知,将制得的粗产品溶于冷的3 mol·L-1 KOH溶液中,过滤可除去难溶物Fe(OH)3;根据题中信息“微溶于浓KOH溶液”知,在滤液中再加入饱和KOH溶液,可使K2FeO4析出。②用乙醇洗涤时,乙醇挥发会带走水分,防止K2FeO4与水发生反应。
【答案】(1)与氯气反应制备KClO
(2)装置C加冰水浴冷却
(3)2Fe(NO3)3+3KClO+10KOH2K2FeO4+3KCl+6KNO3+5H2O 生成的K2FeO4在Fe3+催化作用下会发生分解
(4)①Fe(OH)3 K2FeO4 滤纸在强碱条件下易被腐蚀
②乙醇挥发时带走水分,防止K2FeO4与水发生反应
保险粉(Na2S2O4)有极强的还原性,遇热水或潮湿空气会分解放热,但在碱性环境下较稳定。回答下列问题:
(1)二氧化硫的制备
①二氧化硫的发生装置可以选择上图中的 (填字母),反应的化学方程式为 。
②欲收集一瓶干燥的二氧化硫,选择上图中的装置,其接口的连接顺序为发生装置→ → → → → (按气流方向,填接口处字母)。
(2)保险粉的制备
在35~45 ℃下,将SO2气体通入锌粉-水悬浮液中(如图),使之发生反应生成ZnS2O4;待反应完全后,移开恒温水浴装置并冷却至室温,向三颈烧瓶中加入18%的NaOH溶液,使之发生反应生成Na2S2O4和Zn(OH)2;经一系列操作后得到无水Na2S2O4样品。
①实验开始时,应先关闭止水夹K3,打开K1和K2,通入一段时间SO2,其原因是 。
②通过观察 ,调节止水夹K1来控制SO2的流速。
③由ZnS2O4生成Na2S2O4的化学方程式为 。
(3)称取2.0 g Na2S2O4样品溶于冷水中,配成100 mL溶液,取出10 mL该溶液于试管中,用0.10 mol·L-1的KMnO4溶液滴定(滴定至终点时产物为Na2SO4和MnSO4),重复上述操作2次,平均消耗溶液12.00 mL。则该样品中Na2S2O4的质量分数为 (杂质不参与反应)。
【解析】(1)①实验室利用Na2SO3固体和浓硫酸反应制二氧化硫,不需要加热,应选择A装置作为发生装置,反应的化学方程式为Na2SO3+H2SO4(浓)Na2SO4+SO2↑+H2O。
②SO2的干燥只能使用浓硫酸,不能用碱石灰;SO2的密度比空气大,收集时长管进行短管出;要用NaOH溶液或碱石灰吸收其尾气。实验流程为制取、干燥、收集及尾气处理,装置接口的连接顺序为发生装置→g→h→e→f→i或c。
(2)①装置中的氧气会氧化锌,所以实验开始时,应先关闭止水夹K3,打开K1和K2,通入一段时间SO2,这样可排除装置中的氧气。
②通过观察三颈烧瓶或装置G中通入二氧化硫导管中的气泡数,调节止水夹K1来控制SO2的流速。
③合成保险粉的反应物为ZnS2O4和NaOH,生成物为Na2S2O4和Zn(OH)2,化学方程式为ZnS2O4+2NaOHNa2S2O4+Zn(OH)2↓。
(3)根据6KMnO4+4H2SO4+5Na2S2O45Na2SO4+3K2SO4+6MnSO4+4H2O,样品中Na2S2O4的物质的量为0.10 mol·L-1×0.012 L×56×100 mL10 mL=0.01 mol,该样品中Na2S2O4的质量分数为0.01mol×174 g·mol-12.0 g×100%=87%。
【答案】(1)①A Na2SO3+H2SO4(浓)Na2SO4+SO2↑+H2O
②g h e f i(或c)
(2)①排除装置中的氧气
②三颈烧瓶(或装置G)中通入二氧化硫导管中的气泡数
③ZnS2O4+2NaOHNa2S2O4+Zn(OH)2↓
(3)87%
物质制备实验方案的设计步骤
1.物质制备的基本思路
(1)制备实验方案设计的基本思路
(2)有气体参加的反应实验方案设计(装置连接)的基本思路
(3)气体除杂的一般思路
首先要判断气体中的杂质。判断气体中杂质的方法:①看反应物的性质,如用盐酸制取的气体中应含有HCl气体杂质;②看气体是否完全反应,如用CO2与Na2O2反应制取的氧气中应含有CO2杂质;③看反应实质,如C和浓硫酸加热制取的SO2中一定含有CO2;④看是否有副反应发生等。然后再根据杂质的性质选择合适的试剂及装置。
(4)要排除干扰
例如,制取易潮解、易水解的物质(如AlCl3)时,往往在装置末端再接一个干燥装置,以防止空气中的水蒸气进入装置内而干扰实验。
2.制备实验方案设计的原则
(1)条件合适,操作方便。
(2)原理正确,步骤简单。
(3)原料丰富,价格低廉。
(4)产物纯净,污染物少。
即从多种路线中优选出一种最佳的制备途径,合理地选择化学仪器与药品,设计合理的实验装置和实验操作步骤。
3.信息类物质制备思考方法
(1)浏览全题,明确实验目的。
(2)注意表格信息及后续设问中的提示性信息,并在分析和解题中随时进行联系和调用。
(3)分析并思考从原料到产品依次进行的反应、利用的反应原理、目标产物与副产物的关系等。
(4)注意严格控制实验条件
①制备氢氧化铁胶体时,加入氯化铁溶液不能过快和过多,煮沸至液体变成红褐色透明状时即停止加热,否则易生成沉淀。
②制备乙酸乙酯时加热温度不能太高,以防止乙酸和乙醇大量挥发。
(3)制备NO气体时要排尽装置中的空气。
(4)制备氯化铁、氯化锡等易水解的物质时,要防止装置前后的水蒸气进入。
(5)涉及定量实验时,还要注意空气成分的干扰等。
考点三 物质性质探究类实验
探究性实验以其创新、灵活的特点成为高考的热点题型,试题将元素化合物知识与化学实验知识巧妙地融合在一起,增加了题目的新颖度和难度,能充分考查考生的发散思维能力和分析问题能力。实验探究过程中往往通过对化学实验进行比较甄别,从而揭示反应原理,解释产生某些现象的原因等。考生只有灵活运用已有元素化合物的知识,才能使复杂问题简单化。探究性实验的考查点有对物质化学性质的实验探究、对反应产物成分的实验探究、对化学反应原理的实验探究。
1.物质性质实验探究的角度与方法
物质性质实验探究是中学化学实验探究的重要内容。设计实验探究时,要求原理准确、步骤简捷、现象明显、结论易得,且不对环境造成污染,中学化学性质实验探究的主要角度有:
(1)物质氧化性、还原性的判断。如探究SO2具有还原性的方法是将气体通入酸性KMnO4溶液中,通过KMnO4溶液是否褪色来说明。
(2)物质氧化性强弱、还原性强弱的判断。如探究Fe3+的氧化性强于I2时,可利用FeCl3与KI-淀粉溶液反应,通过溶液是否变蓝色来说明。
(3)同周期、同主族元素性质的递变规律一般通过设计元素金属性、非金属性的强弱实验来完成,如通过Mg、Al与同浓度盐酸反应产生H2的快慢来说明Mg的活动性强于Al。
(4)电解质强弱的判断。如探究一元酸HA是弱酸的方法是常温下配制NaA的溶液,测pH,若pH>7,则说明HA为弱酸。
(5)物质酸性强弱的判断。如探究碳酸和硅酸的酸性强弱,可利用相对强的酸制备相对弱的酸的反应原理,将CO2气体通入Na2SiO3溶液,看是否有白色沉淀生成来判断。
(6)钢铁发生电化学腐蚀的规律探究。可以通过控制所含的杂质是否与空气接触、所接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验,找出规律。
2.性质实验探究设计需要注意的问题
(1)有水蒸气生成时,先检验水蒸气再检验其他成分。
(2)对于需要进行转化才能检测的成分要注意排除干扰。如CO的检验,要先检测CO中是否含有CO2,如果有CO2,先除去CO2后才能对CO实施转化,最后再检测转化生成的CO2。
(3)若试题只给出部分药品和装置,则应给出必要的补充;若给出多余的试剂品种和装置,则应进行筛选。
(4)注重答题的规范性,有些题目要求指出试剂的名称。如无水硫酸铜、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、饱和NaHCO3溶液等。
下列实验的现象及相应的结论都正确的是( )。
实验
现象
结论
A
向FeCl3溶液中滴入足量KI溶液,再加入CCl4振荡、静置
上层液体呈紫红色
氧化性:Fe3+>I2
B
向NaCl饱和溶液中先通入NH3至饱和,再通入足量CO2
溶液中有固体析出
固体成分为NaHCO3
C
向碳酸钠溶液中先滴入酚酞,再滴加稀盐酸
溶液先变红,后溶液红色变浅直至消失
非金属性:Cl>C
D
向溶有SO2的BaCl2溶液中加入物质X
有白色沉淀生成
SO2一定被氧化
【解析】四氯化碳的密度大于水,碘在四氯化碳中的溶解度大于在水中的溶解度,生成的碘被四氯化碳萃取后下层溶液呈紫红色,A项错误;向NaCl饱和溶液中先通入NH3至饱和,再通入足量CO2,溶液中含有Na+、Cl-、NH4+和HCO3-,混合后碳酸氢钠过饱和,溶液中有固体析出,固体成分为NaHCO3,B项正确;盐酸是无氧酸,不是氯的最高价氧化物对应的水化物,不能根据盐酸酸性强弱判断非金属性强弱,C项错误;若向溶有SO2的BaCl2
溶液中通入气体X后生成白色沉淀,白色沉淀可能为亚硫酸钡或硫酸钡,则X可能为氯气或氨气等,若为氨气,则二氧化硫没有被氧化,D项错误。
【答案】B
由下列实验现象一定能得出相应结论的是( )。
选项
装置图
现象
结论
A
右边试管产生气泡较快
催化活性:Fe3+>Cu2+
B
左边棉球变棕黄色,右边棉球变蓝色
氧化性:Br2>I2
C
试管中先出现淡黄色固体,后出现黄色固体
Ksp:
AgCl>AgBr>AgI
D
试管中液体变浑浊
非金属性:C>Si
【解析】氯离子浓度相同,可排除氯离子的影响,且铁离子浓度较小,也排除浓度的影响,则右边试管产生气泡较快,可说明催化活性Fe3+>Cu2+,故A项正确;生成的溴中混有氯气,氯气氧化KI生成碘,则不能排除氯气的影响,不能比较氧化性Br2>I2,故B项错误;氯化银浊液过量,不存在AgBr沉淀AgI沉淀的转化,不能证明Ksp:AgBr>AgI,故C项错误;生成的二氧化碳中混有氯化氢,不能证明碳酸的酸性比硅酸强,则不能证明非金属性C>Si,故D项错误。
【答案】A
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溶液中插入铜丝,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
实验
试剂
编号及现象
试管
滴 管
1.0 mol·L-1
KI溶液
1.0 mol·L-1
AgNO3溶液
Ⅰ.产生黄色沉淀,溶液无色
1.0 mol·L-1
CuSO4溶液
Ⅱ.产生白色沉淀A,溶液变黄
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+作氧化剂,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中含有 (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:
编号
实验1
实验2
实验3
实验
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
(电极均为石墨,溶液浓度均为 1 mol·L-1,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:
。
【解析】(1)向酸化的硝酸银溶液中插入铜丝,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,推测铜离子作氧化剂,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的黄色沉淀为碘化银,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中含有铜离子。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,电极反应式为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 mol·L-1 Na2SO4溶液,c中溶液较慢变浅黄色,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离子方程式为2Cu2++4I-2CuI+I2,生成了CuI沉淀,使得Cu2+的氧化性增强。
【答案】(1)Cu+2Ag+2Ag+Cu2+
(2)①AgI ②Cu2+ AgCl CuI+2Ag+Cu2++Ag+AgI
(3)①2I--2e-I2 ②将d烧杯内的溶液换为pH≈4的1 mol·L-1 Na2SO4溶液,c中溶液较慢变浅黄色,电流计指针偏转 ③K1>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
一、化学实验方案的设计
1.化学实验方案设计的基本要求
2.化学实验方案设计的基本思路
根据实验目的和原理及所选用的药品和仪器,设计合理的装置,并且从几种方案中分析选择出最佳方案。
3.基本内容
4.实验方案创新设计的方法
实验原理的优化包括实验装置的优化和实验操作顺序的优化。实验装置的优化如增加安全瓶、防倒吸装置、尾气处理装置等;实验操作顺序的优化如先用惰性气体排出装置中的空气,再进行有关实验,最后再用惰性气体将装置中生成的气体排出,防止空气中的某些成分的干扰等。设计时一定要充分考虑控制变量的思想,即做对比试验时每一次只能改变一个实验条件,确保其他实验条件完全相同。
二、化学实验方案的评价
1.从可行性方面进行评价
(1)实验原理(如药品的选择)是否正确、可行;
(2)实验操作(如仪器的选择、连接)是否安全、合理;
(3)实验步骤是否简单、方便;
(4)实验现象是否明显,实验结论是否正确。
2.从“绿色化学”视角进行评价
(1)反应原料是否易得、安全、无毒;
(2)反应速率是否较快;
(3)原料利用率以及合成物质的产率是否较高;
(4)合成过程中是否造成环境污染。
3.规范性视角
(1)仪器的安装与拆卸;
(2)仪器的检漏、气密性检验;
(3)试剂添加的顺序与用量;
(4)加热的方式和时机;
(5)温度计的规范使用、水银球的位置;
(6)实验数据的读取;
(7)冷却、冷凝的方法等。
4.从实验设计的安全性方面进行评价
(1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸;
(2)进行某些易燃易爆实验时要防爆炸(如H2还原CuO应先通H2,气体点燃前先验纯等);
(3)防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”,白磷切割宜在水中进行等);
(4)防吸水(如取用或制取易吸水、潮解、水解的药品,宜采取必要措施,以保证达到实验目的);
(5)冷凝回流(有些反应中,为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料,需在反应装置上加装冷凝回流装置,如长玻璃管、冷凝管等);
(6)易挥发液体产物导出时若为蒸汽的要及时冷却;
(7)仪器拆卸的科学性与安全性(从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑);
(8)其他(如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等)。
考点四 定量实验
1.定量实验数据的测定方法
(1)沉淀法
先将某种成分转化为沉淀,然后称量纯净、干燥的沉淀的质量,再进行相关计算。
(2)测气体体积法
对于产生气体的反应,可以通过测定气体体积的方法测定样品纯度。
量气装置的设计:
读数时注意:
(1)等一等。即等到气体冷却至室温,管壁上液体回流、液面稳定后再读数。
(2)平一平。即要调节量气管,使左右液面保持同一水平。
(3)切一切。即读数时视线应该与凹液面的最低点水平相切。
(3)测气体质量法
将生成的气体通入足量的吸收剂中,通过称量实验前后吸收剂的质量,求得所吸收气体的质量,然后进行相关计算。
(4)滴定法
即利用滴定操作原理,通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原反应滴定等方法获得相应数据后再进行相关计算。
(5)热重法
只要物质受热时发生质量变化,都可以用热重法来研究物质的组成。热重法是在控制温度的条件下,测量物质的质量与温度关系的方法。通过分析热重曲线,我们可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、热分解情况及生成物等与质量相联系的信息。
2.常考定量实验及考查方法
(1)常考定量实验
①一定物质的量浓度溶液的配制与溶液稀释的操作方法和简单计算;
②酸碱中和滴定的操作方法与滴定曲线的绘制;
③中和热的测定原理、方法;
④硫酸铜晶体中结晶水含量的测定;
⑤物质的质量、液体或气体体积、溶液pH的测定方法,其他定量实验的数据处理等。
(2)从高考命题来看,定量实验主要包含两种类型:一是含量测定;二是物质组成测定。这些测定都是以上五大定量实验知识的迁移和应用,主要包含定量实验原理、数据处理、误差分析等。实验设计中的误差分析,可从两方面来考虑:一是外界环境(H2O、CO2、O2等)对该实验的影响而产生误差;二是实验操作中,由于操作不当引起的误差。如果是分析最终结果的误差,应通过最后得出的表达式来观察哪些物理量发生了变化,从而得出实际误差情况。
3.定量型实验题的解题模板
碳化铝(Al4C3)用于冶金及催化剂,可由两种单质在高温下直接化合来制备,产物中含有大量氮化铝(AlN)和少量Al2O3。
已知:①AlN+NaOH+H2ONaAlO2+NH3↑;
②Al4C3与水接触,会很快放出易燃气体甲烷,并生成氢氧化铝。
为测定某Al4C3样品的含量,设计如下实验方案:
取一定量的样品,选择以下装置测定样品中Al4C3的纯度(夹持仪器已略去)。
(1)写出Al4C3与过量氢氧化钠溶液反应的化学方程式:
。
(2)测定样品中Al4C3的纯度可以选择上图装置中的A、 、C。
(3)完成以下实验步骤:组装好实验装置,首先 ,再加入实验药品,打开分液漏斗活塞,滴加NaOH浓溶液至不再产生气体,关闭分液漏斗活塞,待装置恢复到室温后,上下调节量气管使左右液面相平,然后读数。
(4)若要选择D装置,则D装置中所装试剂是 ,作用是 ,装置中球形干燥管的作用是 。
(5)为测定生成气体的体积,量气装置中的X液体可以是 (填字母)。
A.CCl4 B.H2O C.
(6)①若样品中含铝元素的质量是13.5 g,滴加100 mL氢氧化钠溶液,样品完全溶解且氢氧化钠也恰好完全反应,则所加氢氧化钠溶液的物质的量浓度为 (忽略反应前后溶液体积的变化)。
②若将a处橡胶管用弹簧夹夹住,其他操作均同上(样品完全反应),则最终测定的结果 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
【解析】(1)Al4C3与水接触,会很快放出易燃气体甲烷,并生成氢氧化铝,氢氧化铝能与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠,因此Al4C3与过量氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和甲烷,反应的化学方程式为Al4C3+4NaOH+4H2O4NaAlO2+3CH4↑。
(2)AlN+NaOH+H2ONaAlO2+NH3↑,要测定样品中Al4C3的纯度,需要除去甲烷中的氨气,氨气极易溶于水,可以用D装置吸收生成的氨气,因此选择的装置为A、D、C。
(4)氨气的水溶液呈碱性,可以用浓硫酸吸收生成的氨气,D装置中球形干燥管可以防止倒吸。
(5)甲烷不溶于水,可以通过排水法收集生成的甲烷气体,B项正确。
(6)①根据Al~NaOH~NaAlO2可知,参与反应的氢氧化钠的物质的量与样品中铝的物质的量相等,则氢氧化钠溶液的物质的量浓度为13.5 g27 g·mol-10.1 L=5 mol·L-1。②若将a处胶管用弹簧夹夹住,其他操作均同上(样品完全反应),会导致A装置中部分空气被排除,使得测得的甲烷气体的体积偏大,则最终测定的结果偏大。
【答案】(1)Al4C3+4NaOH+4H2O4NaAlO2+3CH4↑
(2)D
(3)检查装置气密性
(4)浓硫酸(或稀硫酸、水) 吸收氨气 防止倒吸
(5)B
(6)①5 mol·L-1 ②偏大
碳、硫的含量影响钢铁性能。碳、硫含量的一种测定方法是将钢样中碳、硫转化为气体,再用测碳、测硫装置进行测定。
(1)如图1所示,采用装置A,在高温下将x g钢样中碳、硫转化为CO2、SO2。
图1
图2
①气体a的成分是 。
②若钢样中硫以FeS形式存在,则A中发生的反应为3FeS+5O21 +3 。
(2)将气体a通入测硫装置中(如图2),采用滴定法测定硫的含量。
①H2O2氧化SO2的化学方程式为 。
②用NaOH溶液滴定生成的H2SO4,消耗z mL NaOH溶液,若消耗1 mL NaOH溶液相当于硫的质量为y g,则该钢样中硫的质量分数为 。
(3)将气体a通入测碳装置中(如图3),采用重量法测定碳的含量。
图3
①气体a通过B和C的目的是 。
②计算钢样中碳的质量分数,应测量的数据是 。
【解析】(1)①钢样(含有铁、碳、硫)在高温下与O2反应,除生成CO2、SO2外,还有剩余的O2,故气体a中含有CO2、SO2、O2。
②该反应中, S元素由-2价被氧化为+4价,即生成SO2,再结合元素守恒及元素的化合价升降总数相等,配平该反应的化学方程式:3FeS+5O2Fe3O4+3SO2。
(2)①H2O2具有强氧化性,SO2具有强还原性,二者发生氧化还原反应生成H2SO4,化学方程式为H2O2+SO2H2SO4。
②消耗1 mL NaOH溶液相当于硫的质量为y g,则消耗z mL NaOH溶液相当于硫的质量为yz g,那么钢样中硫的质量分数为yzgxg=yzx。
(3)①装置B中活性MnO2将SO2氧化。装置C中K2Cr2O7-浓H2SO4具有强氧化性,用于吸收气体a中的SO2,防止SO2进入CO2吸收瓶,影响实验结果。②实验中应测定实验前后CO2吸收瓶的质量变化,从而确定CO2的质量,继而求出钢样中碳的质量及质量分数。
【答案】(1)①CO2、SO2、O2
②Fe3O4 SO2
(2)①H2O2+SO2H2SO4
②yzx
(3)①排除SO2对CO2测定的干扰
②吸收CO2前后吸收瓶的质量
1.定量型实验数据的筛选
(1)一看数据是否符合测量仪器的精度特点,如用托盘天平测得的质量的精度为0.1 g,若精度值超过了这个范围,则所得数据是无效的。
(2)二看数据是否在误差允许范围内,若所得数据明显超出误差允许范围,要舍去。
(3)三看反应是否完全,是不是过量反应物作用下所得的数据,只有完全反应时所得的数据,才能进行有效处理和应用。
(4)四看所得数据的测试环境是否一致,特别是气体体积数据,只有在温度、压强一致的情况下才能进行比较、运算。
(5)五看数据测量过程是否规范、合理,错误和违反测量规则的数据需要舍去。
2.表格型与直角坐标系型题的解题要点
(1)表格型题的解题要点在于通过审题,获取有用信息,然后对表格中数据进行比较分析,依据物质的性质、变化规律进行解答。
(2)直角坐标系型题的解题要点在于解题时要求学生首先弄清楚自变量和因变量到底是什么,注意理解起点、终点、转折点的含义。然后根据所学知识分析概念、图像、数值三者之间的关系。
1.如图所示装置可用于收集气体并验证其化学性质,下列对应关系正确的是( )。
选项
气体
试剂
现象
结论
A
NO
紫色石蕊溶液
溶液变红
NO与水反应生成硝酸
B
Cl2
KI淀粉溶液
溶液变蓝
Cl2有氧化性
C
SO2
酸性KMnO4溶液
溶液褪色
SO2有漂白性
D
NH3
酚酞试剂
溶液变红
NH3是碱性气体
【解析】NO易与氧气反应,不能用排空气法收集,且NO不与水反应,A项错误;氯气的密度比空气的大,可用向上排空气法收集,具有强氧化性,可与碘化钾反应生成碘,溶液变蓝,B项正确;二氧化硫的密度比空气的大,可用向上排空气法收集,具有还原性,可与酸性高锰酸钾溶液反应,C项错误;氨气的密度比空气的小,应用向下排空气法收集,D项错误。
【答案】B
2.下列实验方案的设计、结论正确的是( )。
A.用NaHCO3溶液可一次鉴别出稀盐酸、NaOH溶液、AlCl3溶液、NaAlO2溶液
B.高锰酸钾试剂瓶内壁上的黑色物质可用稀盐酸洗涤
C.除去SO2中少量HCl,将其通入饱和的Na2SO3溶液中
D.将硝酸铵晶体溶于水,测得水温下降,证明硝酸铵水解是吸热的
【解析】NaHCO3溶液与稀盐酸反应产生气体,与NaOH溶液反应无明显现象,与AlCl3溶液发生相互促进的水解反应,有沉淀生成和气体放出,与NaAlO2溶液反应生成沉淀,A项正确;高锰酸钾试剂瓶内壁上的黑色物质为MnO2,应用热的浓盐酸洗涤,B项错误;SO2也会与饱和Na2SO3溶液反应,除去SO2中少量HCl,应将其通入饱和NaHSO3溶液中,C项错误;硝酸铵晶体溶于水,水温下降,也可能是其溶解吸热引起的,D项错误。
【答案】A
3.下列设计的实验方案能达到相应实验目的的是( )。
选项
实验目的
实验方案
A
证明反应速率
用3 mL稀硫酸与足量纯锌反应,产生气泡速率较慢,然后加入1 mL 1 mol·L-1 CuSO4
会随反应物浓度的增大而加快
溶液,迅速产生较多气泡
B
检验Fe(NO3)2晶体是否已氧化变质
将Fe(NO3)2样品溶于稀硝酸后,滴加KSCN溶液,观察溶液是否变红
C
证明“84”消毒液的氧化能力随溶液pH的减小而增强
将“84”消毒液(含NaClO)滴入品红溶液中,褪色缓慢,若同时加入食醋,红色很快褪为无色
D
证明氯化银的溶解度大于硫化银的溶解度
向2 mL 0.1 mol·L-1硝酸银溶液中加入1 mL 0.1 mol·L-1 NaCl溶液,出现白色沉淀,再加入几滴0.1 mol·L-1的Na2S溶液,有黑色沉淀生成
【解析】加入硫酸铜溶液,锌与硫酸铜反应生成单质铜,形成铜锌原电池,反应速率加快,与反应物浓度无关,A项不能达到实验目的;稀硝酸能将Fe(NO3)2氧化成Fe(NO3)3,无法检验Fe(NO3)2晶体是否已氧化变质,B项不能达到实验目的;加入食醋,反应生成次氯酸,氧化能力增强,C项能达到实验目的;硝酸银有剩余,加入硫化钠溶液生成Ag2S黑色沉淀,D项不能达到实验目的。
【答案】C
4.根据下列实验现象,不能得出对应结论的是( )。
选项
实验
现象
结论
A
室温下测0.1 mol·L-1醋酸的pH
pH≈3.3
醋酸是弱酸
B
向2 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液中:
(1)滴加几滴同浓度的
MgSO4溶液;
(2)再滴加几滴同浓度的FeCl3溶液
(1)产生白色沉淀;
(2)产生红褐色沉淀
溶解度:
Fe(OH)3苯酚
D
将少量溴乙烷与NaOH溶液共热,冷却,用HNO3酸化后,滴加AgNO3溶液
产生淡黄色沉淀
水解液中含有溴离子
【解析】由pH>1可知,醋酸不能完全电离,则醋酸是弱酸,A项正确;NaOH过量,不发生Mg(OH)2沉淀Fe(OH)3沉淀的转化,则不能比较Ksp及溶解度,B项错误;发生强酸制取弱酸的反应,则碳酸酸性强于苯酚,C项正确;水解后加硝酸至水解液呈酸性,再滴加AgNO3溶液,出现淡黄色沉淀,证明水解液中含有溴离子,D项正确。
【答案】B
5.下列选项中,为完成相应实验,所用仪器或相关操作合理的是( )。
A
B
海水蒸馏得到淡水
测量Cl2的体积
C
D
过滤
用NaOH标准溶液滴定锥形瓶中的盐酸
【解析】海水淡化,利用水的沸点低,选择蒸馏法,而图中冷却水的方向不合理,应下进上出,A项错误;氯气不溶于食盐水,可通过排饱和食盐水测定其体积,图中装置可测量Cl2的体积,B项正确;过滤需要用玻璃棒引流,图中缺少玻璃棒,C项错误;用NaOH标准溶液滴定锥形瓶中的盐酸,NaOH溶液应盛放在碱式滴定管中,仪器的使用不合理,且眼睛应注视锥形瓶内溶液颜色变化情况,D项错误。
【答案】B
6.某研究小组同学为探究Fe3+能否氧化SO2,设计了如下实验装置(假设实验中所用装置的气密性良好)。
(1)甲同学利用实线框内的装置制取SO2,并进行探究实验。
①装置B的作用是 。
②反应一段时间后,甲同学取出装置C中的少量溶液,向其中加入盐酸酸化的BaCl2溶液,观察到有白色沉淀生成。由此得出结论:Fe3+可以氧化SO2。
(2)乙同学认为甲同学的实验不严谨,用虚线框内的装置代替装置A,先让装置E内的试剂反应一段时间后,关闭活塞1,打开活塞2,又反应片刻后,取装置C中的少量溶液,向其中加入酸性KMnO4溶液,观察到KMnO4溶液紫红色褪去。由此得出结论:Fe3+可氧化SO2,且可被SO2还原成Fe2+。
①该实验制取H2时需用浓硫酸配制450 mL 3 mol·L-1稀硫酸,所需的玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管外,还有 。配制过程中若其他操作无误,但没有洗涤烧杯与玻璃棒,则所配制溶液的浓度会 (填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
②在该实验过程中,H2所起的作用是 。
(3)丙同学认为甲、乙两名同学的实验均不严谨,为此利用乙同学的实验装置及操作重新进行实验。待装置F内的试剂反应一段时间后,取装置C中的少量溶液,向其中加入盐酸酸化的BaCl2溶液,得出与甲同学相同的结论。
①甲同学实验不严谨的原因是 (填字母)。
A.SO2的溶解度太小
B.SO2与Fe3+不发生反应
C.H2SO3与BaCl2溶液不反应
D.装置中的空气与SO2进入水中可生成H2SO4
②乙同学的实验结论不严谨的原因是 。
【解析】(1)①装置B的作用是防止倒吸。
(2)①要配制450 mL 3 mol·L-1稀硫酸,由于实验室中没有450 mL容量瓶,故应选用500 mL容量瓶;配制过程中未洗涤烧杯与玻璃棒,会造成溶质损失,导致所配溶液的浓度偏低。②乙同学用H2排尽装置中的空气,防止发生反应2SO2+2H2O+O22H2SO4。
(3)①乙同学设计用H2排尽装置中的空气来改进甲同学的实验,因为装置中的O2会把SO2溶于水生成的H2SO3氧化成H2SO4。②丙同学改进了乙同学实验不够严谨的地方,Fe2+能使酸性KMnO4溶液褪色,SO2也能使酸性KMnO4溶液褪色。
【答案】(1)①防止倒吸
(2)①500 mL容量瓶 偏低 ②排尽装置中的空气
(3)①D ②SO2也能使酸性高锰酸钾溶液褪色
1.下列实验方案中,能达到相应实验目的的是( )。
选项
方案
目的
A
验证氧化性:Cl2>Br2
B
验证溶解度:AgCl>Ag2S
C
检验SO2气体中是否混有CO2
D
比较乙醇中羟基氢原子和水分子中氢原子的活泼性
【解析】反应没有加热,不能生成氯气,则实验不能完成,A项错误;含有硝酸银,通入硫化氢生成硫化银沉淀,不能证明沉淀间发生了转化,B项错误;SO2和CO2都与氢氧化钙反应,且反应现象相同,不能检验,C项错误;加入相同的钠块,分子中氢原子越活泼,反应越剧烈,可完成实验,D项正确。
【答案】D
2.Y形管是一种特殊的仪器,与其他仪器组合可以进行某些实验探究。利用如图所示装置可以探究SO2与BaCl2反应生成BaSO3沉淀的条件。下列判断正确的是( )。
A.玻璃管的作用是连通大气,使空气中的氧气进入广口瓶,参与反应
B.c、d两根导管都必须插入BaCl2溶液中,保证气体与Ba2+充分接触
C.Y形管乙中产生的是氧化性气体,将BaSO3氧化为BaSO4沉淀
D.e、f两管中的试剂可以分别是浓氨水和NaOH固体
【解析】玻璃管起到平衡内外压强的作用,A项错误;要使SO2与BaCl2溶液反应生成BaSO3,应通过d管向溶液中通入碱性气体NH3,d管不能插入溶液中,否则氨气溶于水时,易造成倒吸,B项错误;Y形管乙中产生的是NH3,C项错误;Y形管乙用于制备碱性气体,D项正确。
【答案】D
3.下列有关实验操作、现象和结论都正确的是( )。
选项
实验操作
现象
结论
A
向稀硝酸中加入过量的铁粉,充分反应后,滴入KSCN溶液
溶液变为血红色
HNO3具有氧化性,能将Fe氧化成Fe3+
B
向盛有某溶液的试管中滴加NaOH溶液,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口
试纸颜色无明显变化
原溶液中无NH4+
C
向淀粉溶液中加入稀硫酸,加热,冷却后加入新制Cu(OH)2悬浊液,再加热至沸腾
未见红色沉淀
淀粉未发生水解
D
向含有酚酞的Na2CO3溶液中加入少量BaCl2固体
溶液红色变浅
证明Na2CO3溶液中存在水解平衡
【解析】向稀硝酸中加入过量的铁粉充分反应后,反应生成硝酸亚铁,滴入KSCN溶液后不会变红,A项错误;向盛有某溶液的试管中滴加NaOH溶液,需加热后将湿润的红色石蕊试纸置于试管口检验NH3,否则无法判断原溶液中是否含有铵根离子,B项错误;向淀粉溶液中加入稀硫酸、加热,冷却后必须先加入NaOH溶液中和稀硫酸,然后再加入新制Cu(OH)2悬浊液,加热,否则稀硫酸与氢氧化铜反应,影响了检验结果,C项错误;加入少量BaCl2固体,生成呈中性的碳酸钡沉淀,溶液红色变浅,能够证明Na2CO3溶液中存在水解平衡,D项正确。
【答案】D
4.为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,某学习小组用碳素钢(含碳元素0.03%~2.0%的铁合金)进行了以下探究活动。
【探究一】
(1)将已去除表面氧化物的铁钉放入冷浓硫酸中,10分钟后移入硫酸铜溶液中,片刻后取出观察,铁钉表面无明显变化,其原因是 。
(2)取6.0 g碳素钢于15.0 mL浓硫酸中,加热,充分反应后得到溶液X并收集到混合气体Y。
①甲同学认为X中除Fe3+外还可能有Fe2+。若要确认其中的Fe2+,应选用 (填字母)。
A.KSCN溶液和氯水 B.铁粉和KSCN溶液
C.浓氨水 D.酸性KMnO4溶液
②乙同学取560 mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中,发生反应SO2+Br2+2H2O2HBr+H2SO4,然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体4.66 g。由此推知气体Y中SO2的体积分数为 。
【探究二】
根据上述实验中SO2体积分数的分析,丙同学认为气体Y中还可能含有Q1和Q2两种气体,其中Q1气体在标准状况下密度为0.0893 g·L-1。为此设计了如下探究实验装置(假设有关气体完全反应)。
(3)装置B中试剂的作用是 。
(4)写出生成Q2气体的化学方程式: 。
(5)已知洗气瓶M中盛装澄清石灰水,为确认Q2的存在,需在装置中添加洗气瓶M于 (填字母)。
A.A之前 B.A和B之间
C.B和C之间 D.C和D之间
(6)如果气体Y中含有Q1,预计的实验现象应是 。
【解析】(1)常温下,铁遇冷的浓硫酸会在铁表面生成一层致密的氧化膜而阻止反应进一步发生,发生钝化现象,所以钝化后的铁钉放入CuSO4溶液中,片刻后取出观察,铁钉表面无明显变化。
(2)①Fe2+具有还原性,而酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性,发生氧化还原反应使酸性高锰酸钾溶液褪色,Fe3+和Fe2+同时存在时,可用酸性高锰酸钾溶液检验Fe2+。
②SO2+Br2+2H2O2HBr+H2SO4,H2SO4+BaCl2 BaSO4↓+2HCl,所以硫酸钡和二氧化硫之间的关系式为SO2~BaSO4,设二氧化硫的体积为V,则:
SO2 ~ BaSO4
22.4 L 233 g
V 4.66 g
则V=22.4 L×4.66 g233 g=0.448 L,所以二氧化硫的体积分数为0.448 L0.56 L×100%=80%。
(3)二氧化硫能使品红溶液褪色,故可用品红溶液检验二氧化硫是否被除尽。
(4)碳素钢中含有碳,加热条件下,碳能和浓硫酸反应生成二氧化硫、二氧化碳和水,反应的化学方程式为C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O。
(5)二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水变浑浊,但二氧化硫还能使品红溶液褪色,所以要检验二氧化碳必须排除二氧化硫的干扰,装置B用来检验二氧化硫是否被除尽,所以澄清石灰水应放置在B和C之间,即在通过碱石灰之前检验。
(6)因Q1在标准状况下的密度为0.0893 g·L-1,故其摩尔质量为0.0893 g·L-1×22.4 L·mol-1=2 g·mol-1,Q1为氢气,氢气具有还原性,能还原黑色的氧化铜生成红色的铜单质,同时生成水,水可用无水硫酸铜检验,所以如果D中氧化铜变红,E中无水硫酸铜变蓝,则证明含有氢气。
【答案】(1)铁被钝化
(2)①D ②80%
(3)检验SO2是否被除尽
(4)C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O
(5)C
(6)D中的固体由黑变红,E中的固体由白变蓝
5.某实验小组欲制取氯酸钾,并测定其纯度。制取装置如图所示,请回答下列问题:
(1)Ⅱ中玻璃管a的作用为 。
(2)为了提高KOH的利用率,可将上述实验装置进行适当改进,其方法是 。
(3)反应完毕经冷却后,Ⅱ的大试管中有大量KClO3晶体析出。图中符合该晶体溶解度曲线的是 (填字母);要从Ⅱ的大试管中分离已析出的晶体,下列仪器中不需要的是 (填仪器编号)。
A.铁架台 B.长颈漏斗 C.烧杯 D.蒸发皿
E.玻璃棒 F.酒精灯
(4)上述制得的晶体中含少量KClO、KCl杂质。
已知:碱性条件下,ClO-有强氧化性,ClO3-很稳定;酸性条件下,ClO-、ClO3-都具有较强的氧化性。
为测定KClO3的纯度,现进行如下实验:
步骤1:取上述晶体3.00 g,溶于水配成100 mL溶液。
步骤2:取20.00 mL上述溶液于锥形瓶中,调至pH=10,滴加双氧水至不再产生气泡,煮沸。
步骤3:冷却后,加入足量KI溶液,再逐滴加入足量稀硫酸。发生反应:ClO3-+I-+H+Cl-+I2+H2O(未配平)。
步骤4:加入指示剂,用0.5000 mol·L-1的Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液48.00 mL,发生反应2S2O32-+I2S4O62-+2I-。
①步骤2中用双氧水除去溶液中残留的ClO-的离子方程式为 。
②该晶体中KClO3的质量分数为 。
③若步骤2中未进行煮沸,则所测KClO3的质量分数 (填“偏低”“偏高”或“无影响”)。
【解析】(1)为了避免装置内压强增大,发生事故,用玻璃管a平衡压强。(2)装置Ⅰ制取的氯气中混有氯化氢,氯化氢也会与KOH反应,故要净化氯气,用饱和食盐水吸收氯气中的氯化氢。(3)降低温度,KClO3的溶解度
急剧减小,会析出大量KClO3晶体,图中M曲线符合。从Ⅱ的大试管中分离已析出的晶体,采用过滤操作,需要普通漏斗、烧杯、玻璃棒和铁架台,不需要长颈漏斗、蒸发皿、酒精灯。(4)①H2O2与ClO-反应生成O2、Cl-和H2O。②ClO3-+6I-+6H+Cl-+3I2+3H2O,2S2O32-+I2S4O62-+2I-,故ClO3-~3I2~6S2O32-,w(KClO3)=16×0.048 L×0.5000 mol·L-1×100 mL20.00 mL×122.5 g·mol-13.00 g
×100%=81.7%。③若未煮沸,则溶液中含有O2,O2会氧化I-,4I-+O2+4H+2I2+2H2O,故消耗硫代硫酸钠溶液的体积偏大,结果偏高。
【答案】(1)平衡压强
(2)在Ⅰ与Ⅱ之间连接盛有饱和食盐水的净化装置
(3)M BDF
(4)①ClO-+H2O2H2O+Cl-+O2↑
②81.7%
③偏高
6.Na2O2是一种常见的氧化剂,某同学设计了一系列实验来探究氮氧化物能否被Na2O2完全吸收。装置如下(加热装置省略):
已知:
①2NO+Na2O22NaNO2;
②酸性条件下,NO或NO2都能与KMnO4溶液反应生成NO3-。
Ⅰ.探究NO能否被Na2O2完全吸收
(1)所选择的装置按从左至右顺序排列依次是 (填字母)。
(2)检査完该装置的气密性,装入药品后,实验开始前通入一段时间N2,其目的是 。
(3)装置A中反应的化学方程式为 ;装置D的作用是 ;若NO能被Na2O2完全吸收,则装置D中的现象为 。
(4)亚硝酸钠(NaNO2)被称为工业盐,在漂白、电镀等方面应用广泛。若利用该装置将4.68 g Na2O2完全转化为NaNO2,理论上至少需要木炭的质量为 g。为提高NaNO2的产量,在不改变实验装置的条件下,可在B中加入 物质。
Ⅱ.探究NO2能否被NaNO2完全吸收
(5)将A中碳换为铜片,若NO2与Na2O2反应只生成一种盐,则装罝C内发生反应的化学方程式为 。
(6)若NO2未被完全吸收,则装置D中反应的离子方程式为 。
【解析】(1)要探究NO能否被Na2O2完全吸收,首先需要除去NO中的NO2,可以通入水中,再干燥,同时也需要除去CO2,然后通入过氧化钠中,最后还需要尾气处理,则所选择的装置按从左至右顺序排列依次是A、B、E、C、D。
(2)装置内有空气,能氧化NO,所以通入一段时间N2的目的是排尽装置内空气,防止生成的NO被O2氧化。
(3)烧瓶A中碳和浓硝酸反应的化学方程式为C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O;根据已知信息可知,装置D中酸性高锰酸钾溶液的作用是检验NO是否被完全吸收,同时可防止污染环境;若NO能被Na2O2完全吸收,则装置D中的现象为酸性高锰酸钾溶液不褪色。
(4)4.68 g Na2O2为0.06 mol,根据化学方程式Na2O2+2NO2NaNO2可知消耗NO 0.12 mol,则根据反应3NO2+H2O2HNO3+NO可知NO2是0.36 mol,所以理论上至少需要木炭的质量为0.09 mol×12
g·mol-1=1.08 g。为提高NaNO2的产量,需要将NO2尽可能全部转化为NO,由于NO2溶于水生成稀硝酸,则在不改变实验装置的条件下,可在B中加入金属铜等物质。
(5)若NO2与Na2O2反应只生成一种盐,根据氮元素的化合价变化可判断该盐是硝酸钠,则装置C内发生反应的化学方程式为2NO2+Na2O22NaNO3。
(6)若NO2未被完全吸收,则装置D中过量的NO2被酸性高锰酸钾溶液氧化,反应的离子方程式为5NO2+MnO4-+H2O5NO3-+Mn2++2H+。
【答案】(1)ABECD
(2)排尽装置内空气,防止生成的 NO被O2 氧化
(3)C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O 检验NO是否被完全吸收,同时可防止其污染环境 酸性高锰酸钾溶液不褪色
(4)1.08 Cu(合理即可)
(5)2NO2+Na2O22NaNO3
(6)5NO2+MnO4-+H2O 5NO3-+Mn2++2H+
1.东汉魏伯阳在《周易参同契》中对汞有如下描述:“太阳流珠,常欲去人……得火则飞,不见埃尘,将欲制之,黄芽为根。”这里的“黄芽”是指( )。
A.金 B.硫黄 C.黄铜 D.黄铁矿
【解析】液态的金属汞受热易变成汞蒸气,汞属于重金属,能使蛋白质变性,属于有毒物质,但常温下能和硫反应生成硫化汞,从而防止其变成汞蒸气。故“黄芽”指呈淡黄色的硫黄。
【答案】B
2.设NA表示阿伏加德罗常数的值。下列有关叙述正确的是( )。
A.常温下,4.6 g NO2和N2O4混合气体中所含原子总数为0.3NA
B.4.2 g乙烯和丙烯混合气体中含有的极性键数目为0.8NA
C.常温下,1 L 0.5 mol·L-1 NH4Cl溶液与2 L 0.25 mol·L-1 NH4Cl溶液所含NH4+的数目相同
D.1 mol铁粉在1 mol氯气中充分燃烧,转移的电子数为3NA
【解析】46 g NO2和N2O4混合气体中,由于NO2和N2O4的实验式相同,只需求得实验式NO2中的原子数即可,含有的原子总数为4.6 g46 g·mol-1×3NA mol-1=0.3NA,A项正确;乙烯和丙烯的实验式为CH2,则4.2 g乙烯和丙烯混合气体中含有的极性键数目为4.2 g14 g·mol-1×2NA mol-1=0.6NA,B项错误;1 L 0.5 mol·L-1 NH4Cl溶液与2 L 0.25 mol·L-1 NH4Cl溶液中,铵根离子浓度越小,水解程度越大,所以后者溶液中铵根离子水解程度大,即同一温度下1 L 0.5 mol·L-1 NH4Cl溶液所含NH4+的物质的量更大,C项错误;1 mol铁粉在1 mol氯气中充分燃烧生成氯化铁,1 mol铁粉需要1.5 mol氯气,所以氯气不足,根据氯气计算转移的电子数,所以反应转移的电子数为1 mol×2×NA mol-1=2NA,D项错误。
【答案】A
3.科学家首次从人尿中分离出具有生长素效应的化学物质——吲哚乙酸,吲哚乙酸的结构如图所示。下列有关吲哚乙酸的说法正确的是( )。
A.吲哚乙酸不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B.吲哚乙酸可以发生取代反应、加成反应、氧化反应,不可以发生还原反应
C.1 mol吲哚乙酸与足量氢气发生加成反应时,可以消耗5 mol H2
D.吲哚乙酸苯环上的二氯代物共有六种
【解析】含有碳碳双键,可被酸性高锰酸钾溶液氧化,故A项错误;含有碳碳双键,可与氢气发生加成反应(还原反应),故B项错误;苯环、碳碳双键可与氢气发生加成反应,则1 mol吲哚乙酸与足量氢气发生加成反应时,可以消耗4 mol H2,故C项错误;苯环上有4个H原子可被取代:,可取代位置的组合有1,2;1,3;1,4;2,3;2,4;3,4,共6种结构,故D项正确。
【答案】D
4下表为元素周期表中短周期的一部分,其中Y元素的原子序数等于M与N元素原子序数之和,下列说法错误的是( )。
M
N
X
Y
Z
A.最简单氢化物的稳定性:M>N>Z
B.最高价含氧酸的酸性:Z>M>Y
C.单质的熔点:X>Z>N
D.简单离子的半径:Z>N>X
【解析】由题意可知X为Al元素,M为C元素,Y为Si元素,N为O元素,Z为S元素,非金属性O>S>C,元素的非金属性越强,对应的氢化物越稳定,A项错误;非金属性S>C>Si,元素的非金属性越强,对应的最高价含氧酸的酸性越强,B项正确;Al为金属,熔点在这三者中最高,S常温下为固体,氧气为气体,则单质的熔点X>Z>N,C项正确;一般来说,核外电子层数越多,离子半径越大,具有相同的核外电子排布,核电荷数越大,离子半径越小,则简单离子的半径:Z>N>X,D项正确。
【答案】A
5.微生物电解法可用于处理工业废水,其工作原理如图所示,下列说法不正确的是( )。
A.左侧电极反应式是2H2O+NH4+-6e-NO2-+8H+
B.在微生物作用下,废水中的NH4+最终转化为N2
C.a是电池的正极,b是电池的负极
D.处理0.5 mol NH4+,经过溶液中电子的物质的量是3 mol
【解析】由图可知,连接a的电极上 NH4+失电子生成NO2-,发生氧化反应,为阳极,左侧电极反应式是2H2O+NH4+-6e-NO2-+8H+,A项正确;连接b的电极上NO2-得电子,发生还原反应,右侧电极上生成氮气和水,即在微生物作用下,废水中的NH4+最终转化为N2,B项正确;根据以上分析可知,a是电池的正极,b是电池的负极,C项正确;由NH4+~6e-知,消耗1 mol NH4+转移6 mol电子,但电子不能在溶液中定向移动,溶液中离子的定向移动形成回路,D项错误。
【答案】D
6.下列实验中,对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是( )。
选项
实验操作
实验现象
结论
A
常温下,测定等物质的量浓度的 Na2CO3和Na2SO3溶液的pH
前者的pH比后者的大
非金属性:S>C
B
在KBr溶液中滴加少量氯水,再加入CCl4,充分振荡、静置
液体分层,下层呈橙红色
氯的非金属性比溴强
C
炭粉中加入浓硫酸并加热,导出的气体通入BaCl2溶液中
有白色沉淀产生
有SO2和CO2产生
D
向AgNO3溶液中
先生成白
溶解度:AgCl>AgI
滴加少量NaCl溶液,然后再向其中滴加KI溶液
色沉淀,后生成黄色沉淀
【解析】物质的量浓度相同的Na2SO3和Na2CO3溶液,对应酸的酸性越弱,酸根离子的水解程度越大,其钠盐溶液的pH越大,酸根离子的水解程度CO32->SO32-,所以物质的量浓度相同的Na2CO3和Na2SO3溶液,其pH前者大于后者,说明H2CO3的酸性弱于H2SO3,但亚硫酸不是硫的最高价氧化物对应的水化物,不能用于证明C的非金属性弱于S,A项错误;在KBr溶液中滴加少量氯水,再加入CCl4,充分振荡、静置,液体分层,下层呈橙红色,证明氯气的氧化性强于溴的氧化性,从而证明氯的非金属性强于溴的非金属性,B项正确;炭粉与浓硫酸反应生成二氧化碳和二氧化硫,但二氧化硫和二氧化碳通入氯化钡溶液中都不与之反应,无法产生白色沉淀,实验现象错误,C项错误;向AgNO3溶液中滴加少量NaCl溶液,然后再向其中滴加KI溶液,硝酸银溶液足量时,部分与氯化钠反应生成白色沉淀,部分与碘化钾反应生成碘化银黄色沉淀,无法证明是由白色沉淀氯化银转化为黄色沉淀碘化银,故实验错误,D项错误。
【答案】B
7.工业上回收利用某合金废料(主要含Fe、Cu、Co、Li等,已知Co、Fe都是中等活泼金属)的工艺流程如下:
(1)金属M为 。
(2)加入H2O2的作用是 (用离子方程式表示),加入氨水的作用是 。
(3)CoC2O4·2H2O高温焙烧的化学方程式为 。
(4)已知Li2CO3微溶于水,其饱和溶液的浓度与温度的关系见下表:
温度/℃
10
30
60
90
浓度/mol·L-1
0.21
0.17
0.14
0.10
操作2中,蒸发浓缩后必须趁热过滤,其目的是 ,90 ℃时Ksp(Li2CO3)的值为 。
【解析】合金废料(主要含Fe、Cu、Co、Li等,已知Co、Fe都是中等活泼金属)加入盐酸过滤得到的金属M是不与盐酸反应的铜,浸出液中加入过氧化氢将亚铁离子氧化为铁离子,加入氨水调节溶液pH,使铁离子转化为氢氧化铁沉淀,通过操作1过滤得到的溶液A中加入草酸铵溶液,沉淀钴离子过滤得到的溶液B主要是含锂离子的溶液,加入碳酸钠沉淀锂离子,过滤得到碳酸锂;结晶析出的CoC2O4•2H2O在足量空气中煅烧得到氧化钴。
(2)加入H2O2的作用是将亚铁离子氧化为铁离子,反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O;加入氨水的作用是调节溶液pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀。
(3)CoC2O4焙烧生成Co2O3、CO2和水,反应的化学方程式为4CoC2O4·2H2O+3O22Co2O3+8H2O+8CO2。
(4)Li2CO3微溶于水,溶解度随温度升高而降低,为减少Li2CO3的溶解损失,蒸发浓缩后必须趁热过滤,90 ℃时c(Li2CO3)=0.10 mol·L-1,则c(Li+)=0.20 mol·L-1,c(CO32-)=0.10 mol·L-1,则Ksp(Li2CO3)=0.202×0.10=4.0×10-3。
【答案】(1)Cu
(2)2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O;调节溶液的pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀
(3)4CoC2O4·2H2O+3O22Co2O3+8H2O+8CO2
(4)减少Li2CO3的溶解损失;4.0×10-3
8.研究物质的合成或制备是有机化学、无机化学的重要任务之一。
(1)某实验小组探究实验室制备无水氯化镁的方法,设计了图1所示装置。
①分液漏斗中的物质A是 (填试剂名称)。
②利用中学常见的仪器,将空白方框内实验装置补充完整。
(可选择的试剂有:A.稀NaOH溶液 B.无水氯化钙
C.稀硫酸 D.浓硫酸)
③假设实验过程中MgCl2·6H2O未水解,不用任何试剂,只用最简单的方法就可检验MgCl2·6H2O是否完全转化为MgCl2。写出该实验方法: 。
(2)实验室制备并收集纯净的乙烯。
①有的同学通过乙醇制备乙烯,写出相关反应的化学方程式: ;该实验除乙醇外,所需的试剂或用品(不包括仪器)有 。
②有的同学探究其他制备乙烯的方法,他设计了图2装置制备乙烯。实验结果是量筒内壁附着较多无色油状液体,且得到很少量的气体。请分析气体产率很低的主要原因: 。为增大气体产率,在图2装置的基础上,提出一点改进措施: 。
【解析】(1)①加热氯化镁晶体失去结晶水得到无水氯化镁,由于氯化镁易水解,应在HCl气流中加热分解,A中液体为浓硫酸。②浓硫酸与圆底烧瓶中浓盐酸混合,产生大量的热,HCl逸出,利用洗气瓶中的浓硫酸干燥HCl气体,利用氢氧化钠溶液吸收尾气中的HCl,防止污染空气,注意防止倒吸,还要防止氢氧化钠溶液中的水蒸气导致氯化镁水解,尾气处理装置与加热装置之间需要连接盛放氯化钙的干燥管(或盛放浓硫酸的洗气瓶)。
③实验过程中MgCl2·6H2O未水解,m g晶体的物质的量为m203 mol,完全分解得到氯化镁的质量为m203 g·mol-1×95 g·mol-1=95m203 g,称量所得产物质量,若质量为95m203 g,则MgCl2·6H2O完全转化为MgCl2,否则未完全。
(2)①乙醇在浓硫酸作用下发生消去反应生成乙烯,反应的化学方程式为CH3CH2OHCH2CH2↑+H2O;反应中会发生副反应,有二氧化碳、二氧化硫生成,用氢氧化钠溶液吸收除去二氧化碳、二氧化硫,液体加热需要防止暴沸,还需要加入沸石,除乙醇外,所需的试剂或用品(不包括仪器)有浓硫酸、氢氧化钠溶液、沸石。②方案中利用溴乙烷发生消去反应生成乙烯,利用图中装置制备乙烯,实验结果是量筒内壁附着较多无色油状液体,且得到很少量的气体,说明生成乙烯很少,大量的溴乙烷挥发。气体产率很低的原因主要是加热温度过高,溴乙烷大量挥发,也可能是溴乙烷发生副反应等。为增大气体产率,可以增加冷凝回流装置,有利于溴乙烷冷凝回流,可以利用水浴加热,便于控制温度等,减少溴乙烷挥发。
【答案】(1)①浓硫酸
②
③称量所得的产物,若质量为95m203 g,则说明MgCl2·6H2O完全转化为MgCl2,否则未完全
(2)①CH3CH2OHCH2CH2↑+H2O 浓硫酸、沸石、氢氧化钠溶液
②加热温度过高,溴乙烷大量挥发(或溴乙烷发生了副反应) 增加冷凝回流装置(或利用水浴加热)
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