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考点34 物质的制备
[题组一 基础小题]
1.下列有关物质的制备的说法不正确的是( )
A.用碳酸钠粉末可以制备CO2
B.欲制备Fe(OH)3胶体,向盛有沸水的烧杯中滴加FeCl3饱和溶液并长时间煮沸
C.加热分解NH4HCO3固体,将所得的气体进行适当处理可获得NH3
D.在氯化氢气氛中加热蒸发MgCl2溶液,制备无水MgCl2
答案 B
解析 选项A,Na2CO3粉末可以与稀硫酸等反应获取CO2;选项B,长时间煮沸得到的是Fe(OH)3沉淀;选项C,加热NH4HCO3得到CO2、NH3、H2O的混合气体,将混合气体通过碱石灰除去CO2和H2O即可得到NH3;选项D,加热蒸发MgCl2溶液制取无水MgCl2,需要防止Mg2+的水解,故需要在氯化氢的气氛中进行,D项正确。
2.如图各相应仪器中加入的试剂,可用于制取、净化、收集的气体是( )
气体
a
b
c
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A
H2
稀硫酸
锌粒
浓硫酸
B
Cl2
浓盐酸
高锰酸钾
浓硫酸
C
C2H2
食盐水
电石
硫酸铜溶液
D
O2
过氧化氢
二氧化锰
浓硫酸
答案 D
解析 氢气、乙炔应该用向下排空气法收集,故A、C项错误;氯气中的氯化氢气体不能用浓硫酸进行净化,B项错误;D项中氧气的制取、净化、收集均正确。
3.六价铬有毒,而Cr3+相对安全。工业含铬(CrO3)废渣无害化处理的方法之一是干法解毒,用煤不完全燃烧生成的CO还原CrO3。在实验室中模拟这一过程的装置如图所示,CO由甲酸脱水制得;实验结束时熄灭酒精灯的顺序是( )
A.Ⅲ、Ⅰ、Ⅳ B.Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ
C.Ⅲ、Ⅳ、Ⅰ D.Ⅰ、Ⅳ、Ⅲ
答案 A
解析 CO由甲酸脱水制得,一氧化碳是有毒气体,不能直接排放到空气中,最后需要点燃除去,Ⅲ装置中发生的反应是CO还原CrO3,需要冷却后再停止通一氧化碳气体,防止还原产物被氧化,所以熄灭酒精灯的顺序是先熄灭Ⅲ,再熄灭Ⅰ,最后熄灭Ⅳ,故选A。
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4.下列有关实验装置进行的相应实验,能达到实验目的的是( )
A.图1装置可用于定量测定H2O2的分解速率
B.图2装置制备Fe(OH)2并能较长时间观察其颜色
C.图3装置测量Cu与浓硝酸反应产生气体的体积
D.图4装置可用于蒸干NH4Cl饱和溶液制备NH4Cl晶体
答案 B
解析 图1生成的气体从长颈漏斗逸出,应该换为分液漏斗,A不能达到实验目的;铜与浓硝酸反应生成NO2,而NO2可与水反应,不能用排水法收集,C不能达到实验目的;氯化铵受热分解,因此不能采取蒸干溶液的方法制备氯化铵晶体,D不能达到实验目的。
5.在实验室进行物质制备,下列从原料及试剂到制取相应的最终产物的设计中,理论上正确、操作上可行、经济上合理的是( )
A.CCOCO2Na2CO3
B.CuCu(NO3)2溶液Cu(OH)2
C.FeFe2O3Fe2(SO4)3溶液
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D.CaOCa(OH)2溶液NaOH溶液
答案 D
解析 A项中,C在空气中点燃,生成的产物为CO、CO2,虽然CO中混有CO2,但最终并不影响CO2的制取,因反应难以控制生成CO,成本太高,所以不合理;B项中,虽然原理上可行,但硝酸银的成本太高,经济上不可行;C项中,铁在氧气中点燃,通常只能得到四氧化三铁,而得不到三氧化二铁,理论上不正确;D项中,利用生石灰与水反应生成的熟石灰与碳酸钠反应制烧碱,是实验室获得少量的烧碱的方法,可行。
6.下列物质的制备,符合工业生产实际的是( )
A.将氯气通入澄清石灰水中制漂白粉
B.纯碱工业中将氨气与二氧化碳先后通入饱和食盐水中,生成碳酸氢钠沉淀
C.将氢气和氯气混合后点燃,产物用水吸收制备盐酸
D.将SO2和O2的混合气加压后,通过接触室制备SO3
答案 B
解析 工业制取漂白粉是将氯气通入石灰乳中,A错误;制盐酸时,一般采用氢气在氯气中点燃,C错误;工业制取三氧化硫,由于二氧化硫转化率在常压时已经很高,所以一般不加压,D错误。
7.下列仪器和装置,用橡胶管经过简单连接,可制备并收集多种不同的气体(暂不考虑尾气吸收)。关于这些装置的连接,下列说法正确的是( )
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A.制备并收集C2H4,连接a→d→f
B.制备并收集NO2,连接a→c→f
C.制备并收集H2S,连接b→c→e
D.制备并收集NH3,连接b→d→e
答案 D
解析 实验室制备乙烯的过程中需要将温度控制在170 ℃左右,装置中缺少温度计,A错误;二氧化氮与水反应,不能用排水法收集,B错误;硫化氢具有还原性,不能用浓硫酸干燥,C错误。
8.某课外实验小组设计的下列实验合理的是( )
答案 B
解析
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A选项,铜与浓硫酸反应需要加热,错误;C选项,二氧化氮气体与水反应不能用排水法收集,错误;D选项,Na2O2溶于水,不能控制反应的停止,错误。
[题组二 高考小题]
9.[2016·全国卷Ⅱ]下列实验操作能达到实验目的的是( )
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
答案 D
解析 制备Fe(OH)3胶体时,应将饱和FeCl3溶液滴入沸水中,A项不能达到实验目的;将MgCl2溶液加热蒸干将得到Mg(OH)2,欲得到无水MgCl2,应在氯化氢气流中加热蒸干,B项不能达到实验目的;向混有CuO的Cu粉中加入稀HNO3,Cu也会与HNO3发生反应,C项不能达到实验目的。
10.[2016·上海高考]下列气体的制备和性质实验中,由现象得出的结论错误的是( )
选项
试剂
试纸或试液
现象
结论
A
浓氨水、生石灰
红色石蕊试纸
变蓝
NH3为碱性气体
B
浓盐酸、浓硫酸
pH试纸
变红
HCl为酸性气体
C
浓盐酸、二氧化锰
淀粉碘化钾试液
变蓝
Cl2具有氧化性
D
亚硫酸钠、硫酸
品红试液
褪色
SO2具有还原性
答案 D
解析 使红色石蕊试纸变蓝,说明NH3的水溶液呈碱性,故NH3
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为碱性气体,A项结论正确。pH试纸变红,说明HCl的水溶液呈酸性,HCl是酸性气体,B项结论正确。淀粉碘化钾试纸变蓝,是由于有碘单质生成:Cl2+2KI―→2KCl+I2,该反应中Cl2表现出氧化性,C项结论正确。二氧化硫使品红溶液褪色是由于其具有漂白性,与其还原性无关,D项结论错误。
11.[2015·重庆高考]下列实验中,所使用的装置(夹持装置略)、试剂和操作方法都正确的是( )
答案 A
解析 用NaOH与FeSO4溶液反应制取氢氧化亚铁时,为了防止生成的氢氧化亚铁被氧化,可以用植物油隔绝空气并将胶头滴管插入FeSO4溶液中,A项正确;溶解固体应该在烧杯中进行,B项错误;实验室用NH4Cl和Ca(OH)2反应制取NH3,NH3极易溶于水,不能用排水法收集,C项错误;制取乙烯时应控制反应温度在170 ℃左右,温度计应插入液面以下,D项错误。
12.[2014·天津高考]
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实验室制备下列气体时,所用方法正确的是( )
A.制氧气时,用Na2O2或H2O2作反应物可选择相同的气体发生装置
B.制氯气时,用饱和NaHCO3溶液和浓硫酸净化气体
C.制乙烯时,用排水法或向上排空气法收集气体
D.制二氧化氮时,用水或NaOH溶液吸收尾气
答案 A
解析 Na2O2与H2O或H2O2在MnO2作催化剂制氧气均选用“固+液”不加热装置,A项正确;用MnO2和浓盐酸制Cl2时,气体中混有HCl,除HCl应该用饱和食盐水,NaHCO3与HCl、Cl2均会发生反应生成新杂质CO2,B项错误;乙烯与空气密度接近,不能用排空气法收集,C项错误;NO2与H2O反应产生NO,污染空气,D项错误。
[题组三 模拟小题]
13.[2016·湖北黄冈调研]下列有关实验装置中进行的相应实验,能达到实验目的的是( )
A.用图①所示装置制取少量纯净的CO2气体
B.用图②所示装置验证镁和盐酸反应的热效应
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C.用图③所示装置制取并收集干燥的NH3
D.用图④所示装置制备Fe(OH)2并能较长时间观察到白色
答案 B
解析 图①为简易启普发生器装置,该装置要求固体药品要难溶于水,而纯碱是易溶于水的物质,无法达到“随关随停”的目的,A项错误;图②为套管实验装置,镁和盐酸在小试管中反应,产生的热量变化会引起大试管内气体压强变化,进而使U形管内的红墨水产生液面高度差,若左边液面低于右边液面,说明反应放热,反之,说明反应吸热,故B项正确;图③中收集NH3时应采用向下排空气法,C项错误;图④酒精和FeSO4溶液互溶,无法起到隔绝空气的作用,因此不能较长时间观察到Fe(OH)2的白色,若想达到此目的,可将酒精换为苯,D项错误。
14.[2016·洛阳统考]下图是实验室制取气体的装置,其中发生装置相同,干燥和集气装置有两套,分别用图1和图2表示。下列选项中正确的是( )
选项
发生装置中的药品
干燥和集气装置
A
亚硫酸钠和稀盐酸
图2
B
大理石和稀盐酸
图1
C
铜和稀硝酸
图2
D
氧化钙和浓氨水
图1
答案 D
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解析 应该用亚硫酸钠与硫酸反应制取二氧化硫,否则生成的二氧化硫中会含氯化氢,或二氧化硫溶解在稀盐酸中,故A不正确;大理石和稀盐酸反应制CO2,不能用碱石灰干燥,且CO2的密度大于空气的密度,应采用向上排空气法收集,故B错误;一氧化氮能和氧气反应生成二氧化氮,所以不能用排空气法收集,故C错误;氨气和碱石灰不反应,所以可用碱石灰干燥,氨气的密度小于空气的密度,所以可用向下排空气法收集,故D正确。
15.[2017·陕西调研]铵明矾NH4Al(SO4)2·12H2O是分析化学中常用的基准试剂,其制备过程如下。下列分析不正确的是( )
A.过程Ⅰ反应:2NH4HCO3+Na2SO4===2NaHCO3↓+(NH4)2SO4
B.检验溶液B中阴离子时仅需BaCl2溶液
C.若省略过程Ⅱ,则铵明矾产率明显降低
D.向铵明矾溶液中逐滴加入NaOH溶液先后观察到:刺激性气体逸出→白色沉淀生成→白色沉淀消失
答案 D
解析 NaHCO3溶解度较小,过程Ⅰ可以产生NaHCO3沉淀,符合离子反应发生的条件,A项正确;过程Ⅱ调整溶液的pH=2,溶液中不含有CO,故仅需用BaCl2溶液即可鉴别SO,B项正确;若省略过程Ⅱ,因CO与Al3+水解相互促进,导致产率降低,C项正确;向铵明矾溶液中加入NaOH,Al3+结合OH-能力比NH强,应先产生白色沉淀,后产生刺激性气味的气体,再加入过量的NaOH,白色沉淀逐渐溶解并消失,D项错误。
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[题组一 基础大题]
16.铁及其化合物在日常生产生活中用途广泛。利用FeSO4制备还原铁粉的工业流程如下:
实验室中可用FeSO4(用铁粉和稀硫酸反应制得)和NH4HCO3在如下装置模拟上述流程中的“转化”环节。
(1)装置A的名称是__________,装置B中盛放的试剂是________,NH4HCO3盛放在装置________中。
(2)实验过程中,欲将生成的FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合,操作方法是____________________________,发生主要反应的离子方程式为____________________。FeSO4溶液要现用现配制的原因是________________,检验久置的FeSO4是否变质的方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)干燥过程主要目的是脱去游离水,过程中会有少量FeCO3
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在空气中被氧化为FeOOH,该反应的化学方程式为________________________________________________________________________,
取干燥后的FeCO3样品12.49 g,与碳混合后焙烧,最终得到还原铁粉6.16 g,计算样品中杂质FeOOH的质量:________g。
答案 (1)分液漏斗 铁粉 C
(2)(待D处的气体纯净后)关闭活塞3,打开活塞2 Fe2++2HCO===FeCO3↓+CO2↑+H2O(或Fe2++HCO===FeCO3↓+H+、HCO+H+===CO2↑+H2O) 亚铁离子易被氧化 取样品配成溶液,取少量溶液于试管中,再向试管中加入KSCN溶液,观察是否显血红色(合理答案即可)
(3)4FeCO3+O2+2H2O===4FeOOH+4CO2 0.89
解析 (1)装置A是分液漏斗,盛放稀硫酸,装置B中盛放铁粉,稀硫酸与铁粉反应生成H2和FeSO4。装置C中盛放NH4HCO3。
(2)检验D处氢气已纯净时,表明装置中空气已排尽,关闭活塞3,打开活塞2,在氢气作用下将FeSO4溶液压入C中发生反应。FeSO4具有还原性,易被O2氧化,故FeSO4溶液要现用现配。用KSCN溶液检验久置的FeSO4是否变质。
(3)FeCO3、H2O、O2反应生成FeOOH和CO2。设干燥后的FeCO3样品中FeCO3、FeOOH的物质的量分别为x、y,则x×116 g·mol-1+y×89 g·mol-1=12.49 g,56 g·mol-1×(x+y)=6.16 g,解得:x=0.1 mol,y=0.01 mol,故m(FeOOH)=0.89 g。
[题组二 高考大题]
17.[2016·全国卷Ⅰ]氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成 N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题:
(1)氨气的制备
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①氨气的发生装置可以选择上图中的________,反应的化学方程式为_______________________________________________________ _________________。
②欲收集一瓶干燥的氨气,选择上图中的装置,其连接顺序为:发生装置→________(按气流方向,用小写字母表示)。
(2)氨气与二氧化氮的反应
将上述收集到的NH3充入注射器X中,硬质玻璃管Y中加入少量催化剂,充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。
操作步骤
实验现象
解释原因
打开K1,推动注射器活塞,使X中的气体缓慢通入Y管中
①Y管中____________________
②反应的化学方程式________________________
将注射器活塞退回原处并固定,待装置恢复到室温
Y管中有少量水珠
生成的气态水凝聚
打开K2
③__________
④
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__________________________
答案 (1)①A 2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O(或B NH3·H2ONH3↑+H2O) ②dcfei
(2)①红棕色气体慢慢变浅 ②8NH3+6NO27N2+12H2O ③Z中NaOH溶液产生倒吸现象 ④反应后气体分子数减少,Y管中压强小于外压
解析 (1)①制备氨气,可用Ca(OH)2(s)和NH4Cl(s)混合加热,可选用装置A;也可采用加热浓氨水的方法,此时可选用装置B。②欲得到干燥的氨气,首先要干燥(干燥管要大口进,小口出),其次要收集(氨气密度比空气小,要用向下排空气法),最后为尾气处理(因氨气极易溶于水,要用防倒吸的F装置)。
(2)NH3和NO2在催化剂、一定温度下可发生反应,故Y管中红棕色气体慢慢变浅;由化学方程式8NH3+6NO27N2+12H2O可以得出,反应后气体分子数减少,压强减小,故打开K2后,Z中NaOH溶液会产生倒吸现象。
18.[2014·福建高考]焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化剂之一。采用下图装置(实验前已除尽装置内的空气)制取Na2S2O5。装置Ⅱ中有Na2S2O5晶体析出,发生的反应为Na2SO3+SO2===Na2S2O5
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(1)装置Ⅰ中产生气体的化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)要从装置Ⅱ中获得已析出的晶体,可采取的分离方法是______________________。
(3)装置Ⅲ用于处理尾气,可选用的最合理装置(夹持仪器已略去)为________(填序号)。
答案 (1)Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+H2O(或Na2SO3+2H2SO4===2NaHSO4+SO2↑+H2O)
(2)过滤 (3)d
解析 (1)Ⅰ中是制取SO2的反应。
(2)固、液分离用过滤。
(3)处理尾气是吸收多余的SO2,应用NaOH溶液,同时要防倒吸,a项试剂瓶密封,SO2不能顺利通入氨水中,c中试剂不能吸收SO2,b不能防倒吸。
[题组三 模拟大题]
19.[2017·合肥质检]某实验小组欲制取氧化铜并证明氧化铜能加快氯酸钾的分解,进行了如下实验:
(一)制取氧化铜
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①称取2 g CuSO4·5H2O研细后倒入烧杯,加10 mL蒸馏水溶解;
②向上述CuSO4溶液中逐滴加入NaOH溶液,直到不再产生沉淀,然后将所得混合物转移到蒸发皿,加热至沉淀全部变为黑色;
③将步骤②所得混合物过滤、洗涤,晾干后研细备用。
回答下列问题:
(1)上述实验步骤中需要使用玻璃棒的是________(填实验序号),步骤①、③中研磨固体所用仪器的名称是______________________________。
(2)步骤③中洗涤沉淀的操作是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(二)证明氧化铜能加快氯酸钾的分解并与二氧化锰的催化效果进行比较
用如图装置进行实验,实验时均以生成25 mL气体为准,其他可能影响实验的因素均已忽略,相关数据见下表:
实验序号
KClO3质量
其他物质质量
待测数据
④
1.2 g
无其他物质
⑤
1.2 g
CuO 0.5 g
⑥
1.2 g
MnO2 0.5 g
回答下列问题:
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(3)上述实验中的“待测数据”指________________________________________________________________________。
(4)本实验装置图中量气装置B由干燥管、乳胶管和50 mL 滴定管改造后组装而成,此处所用滴定管是________(填“酸式”或“碱式”)滴定管。
(5)若要证明实验⑤中干燥管内收集的气体是O2,可待气体收集结束后,用弹簧夹夹住B中乳胶管,拔去干燥管上单孔橡皮塞,________________________________________________________________________。
(6)为探究CuO在实验⑤中是否起催化作用,需补做如下实验(无需写出具体操作):a ,
b__________________。
答案 (1)①②③ 研钵
(2)沿玻璃棒向过滤器中的沉淀加蒸馏水至浸没沉淀,静置使其全部滤出,重复2~3次
(3)时间 (4)碱式
(5)取一根带火星的木条,伸入干燥管内,看木条是否复燃
(6)CuO的质量有没有改变 CuO的化学性质有没有改变
解析 (1)步骤①、②、③中玻璃棒的主要作用分别是搅拌、搅拌、引流,三步都用到玻璃棒。研磨固体药品应在研钵中进行。
(3)该实验通过测定产生相同体积气体所用时间长短来探究CuO、MnO2等对KClO3分解速率的影响。
(4)由量气装置B的结构特征知,50 mL滴定管是碱式滴定管。
(5)检验O2,将带火星的木条伸入干燥管内,观察木条是否复燃。
(6)探究CuO是否起催化作用,需要看反应前后CuO的质量、化学性质是否改变。
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