2020届高考化学二轮练习：专题四第15讲化学实验（Word版附解析）.doc

专题四 第 15 讲 1．工业上，制备 AlN 的原理是 Al2O3＋3C＋N2===2AlN＋3CO；实验室用饱和 NH4Cl 溶 液和 NaNO2 溶液共热制备 N2。某小组设计如图装置制备氮化铝。下列说法错误的是(　　) A．装置连接顺序是①—⑤—④—②—③ B．实验时点燃酒精灯的顺序是①—②—④ C．装置②中黑色粉末变红，说明装置④中生成了 CO D．用 Fe2O3 替代 CuO，用盛装浓硫酸的洗气瓶替代⑤，现象相同 解析：D　[由题干信息可知，实验操作的顺序是制备 N2、干燥 N2、制氮化铝、检验 CO、 收集尾气，A 项正确；装置②是检验装置④中反应产物 CO 的装置，由于 CO 有可燃性，有毒 性，所以应在启动装置④中反应之前，通入 N2 排尽装置内空气，B 项正确；装置②中黑色粉 末变红色，说明氧化铜被还原，则有还原剂 CO 生成，C 项正确；用氧化铁替代氧化铜，现象 应是红色粉末变黑，现象不同，D 项错误。] 2．下列实验操作能达到预期实验目的的是(　　) 选项 目的 操作 A 比较 S 与 Cl 元素非金属性强弱 测定等浓度 Na2S、NaCl 溶液的 pH B 制取硅酸胶体 向饱和硅酸钠溶液中加入浓盐酸 C 检验 FeCl3 溶液中是否含有 FeCl2 取少量溶液于试管中，滴加 K3[Fe(CN)6]溶液 D 除去 Na2CO3 溶液中的 NaHCO3 向溶液中通入足量 CO2 解析：C　[A.测定相同浓度的 NaCl 溶液和 Na2S 溶液的 pH，可比较盐酸、氢硫酸的酸性， 但不能利用氢化物的酸性比较非金属性，比较非金属性的强弱，需要比较硫酸和高氯酸的酸 性强弱，故 A 错误；B.制备硅酸胶体，需要稀盐酸，浓溶液会反应生成硅酸沉淀，故 B 错误； C.取少量该溶液滴加 K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液，如果产生特征蓝色沉淀，说明含有二价铁离 子，反应的离子方程式 3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓，故 C 正确。D.除去 Na2CO3 溶液中的 NaHCO3 应该加入适量 NaOH 溶液，故 D 错误。] 3．按照自左向右的顺序连接下列实验仪器，能证明亚硫酸的酸性强于次氯酸的是(　　)A．①③②⑤④⑥　　　　　 B．①③⑥⑤④ C．①②③⑥④⑤ D．①②⑥⑤④ 解析：A　[本题采用间接法证明亚硫酸的酸性强于次氯酸。③的作用是除去二氧化硫中 的氯化氢，②的作用是证明亚硫酸的酸性大于碳酸，⑤的作用是除去二氧化硫，通过④中品 红不褪色，⑥中出现白色沉淀即可证明碳酸的酸性强于次氯酸，从而间接证明亚硫酸的酸性 强于次氯酸。] 4．下列有关仪器使用方法或实验操作正确的是(　　) A．用胶头滴管向试管里滴加溶液，滴管都不能插入液面下 B．用向上排空气法可以收集 NO 气体 C．用 pH 试纸测定氯水的 pH D．乙醇和乙酸乙酯可用饱和 Na2CO3 溶液鉴别 解析：D　[对有特殊要求的反应，如向 FeSO4 溶液中滴加 NaOH 溶液制 Fe(OH)2。须将长 胶头滴管插入液面下，避免空气中 O2 氧化 Fe(OH)2，A 错误；NO 气体易于 O2 反应，不能用 排空气法收集，B 错误；氯水具有漂白性，不能用 pH 试纸测定其 pH，C 错误；乙醇可溶于 碳酸钠溶液，而乙酸乙酯难溶于碳酸钠溶液，D 正确。] 5．乙酸乙酯广泛用于药物、染料、香料等工业，某学习小组设计以下两套装置用乙醇、 乙酸和浓硫酸分别制备乙酸乙酯(沸点 77.2 ℃)。下列说法不正确的是(　　) A．浓硫酸能加快酯化反应速率 B．不断蒸出酯，会降低其产率 C．装置 b 比装置 a 原料损失的少 D．可用分液的方法分离出乙酸乙酯解析：B　[A.乙酸与乙醇在浓硫酸作用下加热发生酯化反应，化学反应为：CH3COOH＋ C2H5OH浓 H2SO4 △ CH3COOC2H5＋H2O，该反应为可逆反应，浓硫酸吸水利于平衡向生成乙酸乙 酯方向移动。故浓硫酸的作用为催化剂、吸水剂，浓硫酸能加快酯化反应速率，故 A 正确； B.该制备乙酸乙酯反应为可逆反应，不断蒸出酯，减少生成物浓度，有利于反应正向移动，会 提高其产率，故 B 错误；C.乙醇、乙酸易挥发，甲装置则采取直接加热的方法，温度升高快， 温度不易于控制，装置 b 采用水浴受热均匀，相对于装置 a 原料损失的少，故 C 正确；D.分 离乙酸乙酯时先将盛有混合物的试管充分振荡，让饱和碳酸钠溶液中和挥发出来的乙酸，使 之转化为乙酸钠溶于水中，溶解挥发出来的乙醇；降低乙酸乙酯在水中的溶解度，静置分层 后取上层得乙酸乙酯，故 D 正确。] 6．某化学学习小组用如图所示装置制备、收集 Cl2，并进行性质验证实验(夹持装置略 去)。下列说法正确的是(　　) A．用 KMnO4 和浓盐酸制备 Cl2 时，只选① B．③用于 Cl2 收集时，b 为进气口 C．④中加入 NaBr 溶液和 CCl4，通入 Cl2 反应后振荡、静置，下层溶液呈橙红色 D．⑤中通入 Cl2 使品红溶液褪色后，取出溶液加热可恢复红色 解析：C　[A.KMnO4 和浓盐酸反应制备 Cl2，①不可行，高锰酸钾可溶于水，氯气可以从 长颈漏斗中逸出。选②可达到实验目的，A 错误；B.排空气法收集氯气时，因氯气的密度比空 气大，则应从 a 进气，B 错误；C.Cl2 的氧化性比 Br2 大，通入 NaBr 溶液中，会发生氧化还原 反应生成 Br2，进而被 CCl4 萃取在下层溶液中，显橙红色，C 正确；D.Cl2 能使品红溶液褪色， 主要是发生了氧化还原反应，不可逆，因此取出溶液加热不能恢复红色，D 错误。] 7．下列试剂的保存方法正确的是(　　) A．硝酸银固体通常应密封保存于无色广口瓶中 B．疫苗一般应冷藏存放，以避免蛋白质变性 C．HF 溶液通常应密封保存于细口玻璃瓶中 D．Na2SiO3 溶液通常应密封保存于带玻璃塞的细口瓶中 解析：B　[硝酸银见光易分解，应密封于棕色试剂瓶中，A 项错误。疫苗中含有蛋白质， 易变性，一般低温保存，B 项正确。HF 能与玻璃中的 SiO2 反应，应存放于塑料瓶中，C 项错 误。Na2SiO3 溶液属于矿物胶，易把玻璃塞与瓶颈粘在一起，应存放于带橡胶塞的试剂瓶中， D 项错误。]8．已知：①在酸性溶液中 Cr2＋(蓝色)易被 O2 氧化，Cr3＋(绿色)最稳定；②当 Cr 没有被 钝化时，很容易将 Cu、Sn 等从它们的盐溶液中置换出来；③Cr 溶于稀盐酸时生成蓝色溶液。 下列叙述错误的是(　　) A．Cr 与盐酸反应生成的盐为 CrCl3 B．CrCl2 溶液在保存时需要加入少量铬 C．CrCl2 溶液需要密闭保存 D．CrCl2 溶液在空气中放置容易由蓝色变为绿色 解析：A　[由“Cr 溶于稀盐酸时生成蓝色溶液”可知，Cr 与盐酸反应生成的盐为 CrCl2， A 项错误。因 Cr2＋易被 O2 氧化，CrCl2 溶液在保存时加入少量铬可防止 Cr2＋被氧化，B 项正 确。因为 Cr2＋易被 O2 氧化，所以保存时需要密闭保存，C 项正确。在溶液中 Cr2＋(蓝色)易被 O2 氧化为 Cr3＋(绿色)，D 项正确。] 9．已知：可用亚铜盐(CuCl)的氨水溶液或盐溶液来吸收混合气体中的 CO，使其生成 CuCl·CO·2H 2O。下列气体的制备及收集实验能达到目的的是(　　) 选项 装置Ⅲ收集 的气体 装置Ⅰ中 试剂 a、b 装置Ⅱ中 试剂 c 装置Ⅳ中 试剂 d A SO2 浓硫酸 与铜片 浓硫酸 NaOH 溶液 B HBr 浓硫酸与 溴化钠 浓硫酸 水 C Cl2(忽略水蒸 气) 浓盐酸与 二氧化锰 饱和氯化 钠溶液 NaOH 溶液 D CO 浓硫酸与甲酸 浓硫酸 CuCl 与氨水 的混合液 解析：C　[因为 SO2 易溶于 NaOH 溶液，装置Ⅳ中易产生倒吸现象，可用倒置的漏斗防 倒吸，A 项错误。浓硫酸具有强氧化性，HBr 会被浓硫酸氧化为 Br2，B 项错误。甲酸为液态， 不是固体，而且 CO 的密度与空气的相近，不宜用排空气法收集，D 项错误。] 10．为探究硫酸亚铁的分解产物，将硫酸亚铁装入如图所示的装置 a 中，打开 K1 和 K2， 缓缓通入 N2，加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。下列说法中正确的是(　　)A．分解的气体产物中有 SO3、SO2，应该先检验 SO3 B．装置 b 中的试剂为 Ba(NO3)2 溶液，反应后有白色沉淀生成 C．装置 c 中的试剂为酸性 KMnO4 溶液，作用是除去混合气体中的 SO2 D．装置 d 之后需要增加尾气处理装置 解析：A　[硫酸亚铁高温下分解生成氧化铁、二氧化硫和三氧化硫；先把混合气体通入 氯化钡溶液中，二氧化硫气体与氯化钡溶液不反应，三氧化硫气体与氯化钡溶液反应生成硫 酸钡白色沉淀，因此分解的气体产物中应该先检验 SO3，A 正确。二氧化硫溶于水，溶液显酸 性，酸性条件下，硝酸根离子将二氧化硫氧化为硫酸根离子，再与钡离子结合生成硫酸钡沉 淀，所以无法判断使硝酸钡溶液出现白色沉淀的是 SO2 还是 SO3，B 错误。装置 c 中的试剂为 酸性 KMnO4 溶液，作用是检验混合气体中的 SO2，如果溶液褪色，证明存在 SO2，C 错误。 装置 d 中装有氢氧化钠溶液，吸收多余的二氧化硫气体，因此装置 d 之后不需要增加尾气处 理装置，D 错误。] 11．实验室欲测定铁铝合金的组成，将铁铝合金溶解后，取试样 25.00 mL，分离并测定 Fe3 ＋的浓度，实验方案设计如图所示。 已知：乙醚易挥发，易燃烧。 回答下列问题： (1)常温下，将铁铝合金溶解的试剂是________(填标号)。 a．稀盐酸　　　　　　　 B．稀硫酸c．稀硝酸 D．浓硝酸 (2)已知氢氧化铁实际上是三氧化二铁的水合物，则通过称量氢氧化铁固体质量的方法来 确定 c(Fe3＋)时，该方案理论上的主要缺点是____________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)操作 X 是________，操作 X 后检验溶液中是否有 Fe3＋残留的方法是_______________。 (4)蒸馏装置如图所示，装置中存在的错误是________________________________。 (5)将含 Fe3＋的溶液定容至 100 mL 需要的仪器是________________。 (6)已知滴定反应为 Ce4＋＋Fe2＋===Ce3＋＋Fe3＋，当滴定达到终点时，消耗 0.100 0 mol·L－ 1Ce(SO4)2 溶液 15.00 mL，则初始试样中 c(Fe3＋)＝________。若改用稀硫酸酸化的 K2Cr2O7 溶 液滴定含 Fe2＋的待测液，则该反应的离子方程式为________________________。 解析：(1)由流程图可知，合金溶解后溶液中存在的是 Fe3＋，所以加入的一定是氧化性酸， 由于铁、铝在冷的浓硝酸中发生钝化，所以只能使用稀硝酸，c 正确。(2)已知氢氧化铁实际上 是三氧化二铁的水合物，所以该水合物的最大问题在于其 n 值不确定，所以通过称量氢氧化 铁固体质量的方法来确定 c(Fe3＋)是不合理的。(3)乙醚是不溶于水的液体，所以操作 X 应该是 分液。检验 Fe3＋的方法是滴加 KSCN 溶液，观察溶液颜色是否变为红色，如果显红色说明残 留，否则无残留。(4)图示是蒸馏装置是完全封闭的装置，这样进行加热是很危险的。(5)将含 Fe3 ＋的溶液定容至 100 mL，应该将溶液转移至 100 mL 容量瓶中，洗涤烧杯，加水定容，所以需 要的仪器为 100 mL 容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管。 (6)Ce(SO4)2 的物质的量为 15.00×0.1000÷1000＝0.0015 (mol)，则滴定消耗的 Fe2＋的物质 的量为 0.0015 mol，又实验是将 Fe3＋溶液定容为 100 mL，取出 25 mL 与过量还原铁粉又得到 Fe2＋溶液，然后进行滴定，所以 100 mL 溶液中 Fe2＋的物质的量为 0.0015×4＝0.006(mol)。溶 液中的 Fe2＋来自于反应 Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，所以原来 Fe3＋的物质的量为 0.004 mol，这些 Fe3 ＋来自于 25.00 mL 试样，所以初始试样中 c(Fe3＋)＝1000×0.004÷25＝0.16(mol·L －1)。若改用 稀硫酸酸化的 K2Cr2O7 溶液滴定含 Fe2＋的待测液，Cr2O 2－7 被还原为 Cr3＋，离子方程式为 Cr2O 2－7 ＋6Fe2＋＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O。 答案：(1)c　(2)氢氧化铁(Fe2O3·nH2O)没有固定的组成　(3)分液　从水溶液中取样，滴加 少量 KSCN 溶液显红色说明有残留，否则无残留　(4)体系密闭 (5)100 mL 容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管 (6)0.16 mol·L－1　Cr2O2－7 ＋6Fe2＋＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O 12．氯化铵俗称卤砂，主要用于干电池、化肥制备等。某化学研究小组设计如下实验制备卤砂并进行元素测定。 Ⅰ.实验室用 NH3 和 HCl 气体在 A 中制备卤砂，所需装置如下。 (1)装置接口连接顺序是________→a；________→b。(装置可重复选用) (2)C 装置的作用是________________，D 装置盛装的物质是________________。 (3)写出用上述装置制备氨气的一组试剂：__________________________________ _______________________________________________________________________。 Ⅱ.测定卤砂中 Cl 元素和 N 元素的质量之比。 该研究小组准确称取 a g 卤砂，与足量氧化铜混合加热，充分反应后把气体产物按下图装 置进行实验。收集装置收集到的气体为空气中含量最多的气体，其体积换算成标准状况下的 体积为 VL，碱石灰增重 b g。 (4)E 装 置 内 的 试 剂 为 ________ ， 卤 砂 与 氧 化 铜 混 合 加 热 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________。 (5)卤砂中 Cl 元素和 N 元素的质量之比为________(用含 b、V 的式子表示)。 (6)为了测定卤砂中氯元素的质量，他们设计的实验方案是将 a g 卤砂完全溶解于水，加入 过量 AgNO3 溶液，然后测定生成沉淀的质量。请你评价该方案是否合理，并说明理由 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：Ⅰ.(1)制取氯化铵，可以由氨气和氯化氢反应制备，应该选用 B 装置分别制备氨气 和氯化氢，干燥除杂后通入 A 中反应，根据氨气的密度小于氯化氢，应该由 b 口通入氨气，a 口通入氯化氢，因此装置接口连接顺序是 c→f→g→a；b←e←d←c ；(2)根据上述分析，C 装 置中装入碱石灰可以干燥氨气，D 装置盛装浓硫酸可以干燥氯化氢；(3)根据装置图，可以选 用浓氨水和碱石灰制备氨气；Ⅱ.(4)氯化铵与氧化铜混合加热，发生的反应为 2NH4Cl＋3CuO =====△ 3Cu＋N2↑＋2HCl↑＋3H2O，F 装置中的碱石灰可以吸收氯化氢，则 E 装置内可以装 入浓硫酸，吸收反应过程中生成的水蒸气，G 装置用于收集氮气；(5)氮气的物质的量为 VL 22.4 L·mol－1＝ V 22.4mol，氯化氢的物质的量为 b g 36.5 g/mol＝ b 36.5 mol，卤砂中 Cl 元素和 N 元素的质量之比为 b 36.5 mol×35.5 g·mol －1∶ V 22.4mol×28 g·mol －1＝35.5 × 22.4 × b 36.5 × 28 × V ＝0.778b V ；(6) 若氯化铵纯净，其电离出的氯离子全部沉淀，故通过沉淀质量可求得氯离子质量，因此该方 案合理(或不合理，氯化铵不纯，杂质离子也发生了沉淀反应等其他合理答案)。 答案：(1)c→f→g　c→d→e　(2)干燥氨气　浓硫酸　(3)浓氨水和碱石灰(或其他合理答案)　 (4)浓硫酸　2NH4Cl＋3CuO =====△ 3Cu＋N2↑＋2HCl↑＋3H2O (5)0.778b V (或35.5 × 22.4 × b 36.5 × 28 × V 等其他合理答案)　(6)合理，氯化铵纯净，其电离出的氯离 子全部沉淀，故通过沉淀质量可求得氯离子质量(或不合理，氯化铵不纯，杂质离子也发生了 沉淀反应等其他合理答案)