2020 年高三最后冲刺化学物质的制备练习试题
1 . 三 氯 化 硼 (BCl3) 是 一 种 重 要 的 化 工 原 料 。 实 验 室 制 备 BCl3 的 原 理
B2O3+3C+3Cl2=2BCl3+3CO,某实验小组利用干燥的氯气和下列装置(装置可重复使用)制备 BCl3
并验证反应中有 CO 生成。已知:BCl3 的熔点为-107.3℃,沸点为 12.5℃,遇水水解生成 H3BO3
和 HCl,请回答下列问题:
(实验Ⅰ)制备 BCl3 并验证产物 CO
(1)该实验装置中合理的连接顺序为 G→_____→_____→_____→____→F→D→I。其中装置
E 的作用是___________________________。
(2)装置 J 中反应的化学方程式为____________________________________。
(实验Ⅱ)产品中氯含量的测定
①准确称取少许 m 克产品,置于蒸馏水中完全水解,并配成 100mL 溶液。
②取 10.00mL 溶液于锥形瓶中
③加入 V1mL 浓度为 c1 mol/L AgNO3 溶液使氯离子完全沉淀;向其中加入少许硝基苯用力摇
动。
④以硝酸铁为指示剂,用 c2 mol/L KSCN 标准溶液滴定过量的 AgNO3 溶液。发生反应:
Ag++SCN−=AgSCN↓。
⑤重复步骤②~④二次,达到滴定终点时用去 KSCN 溶液的平均体积为 V2 mL。
已知:Ksp(AgCl)>Ksp(AgSCN) 。
(3)步骤④中达到滴定终点的现象为__________________。
(4)实验过程中加入硝基苯的目的是___________________。
(5)产品中氯元素的质量分数为_________________%。
(6)下列操作,可能引起测得产品中氯含量偏高是__________。
A.步骤③中未加硝基苯B.步骤①中配制 100mL 溶液时,定容时俯视刻度线
C.用 KSCN 溶液滴定剩余 AgNO3 溶液时,滴定前有气泡,滴定后无气泡
D.滴定剩余 AgNO3 溶液时,KSCN 溶液滴到锥形瓶外面一滴
【答案】(1)E H J H 将 BCl3 冷凝为液态分离出来
(2)2NaOH+Cl2 =NaCl+NaClO+H2O
(3)覆盖 AgCl,滴入最后一滴 KSCN 溶液时,混合液由无色变为血红色且半分钟内不褪
色
(4)防止滴定时 AgCl 沉淀转化为 AgSCN 沉淀,使滴定终点不准确
(5)
(6)B
【解析】I.(1)用氯气与 B2O3、C 反应生成三氯化硼和 CO,三氯化硼的熔点为-107.3℃,沸
点为 12.5℃,所以收集三氯化硼要用冰水冷却,未反应的氯气尾气用氢氧化钠吸收,三氯化硼易
水解,为防止氢氧化钠溶液中水进入装置 E,在 E 和 J 之间接上 H 装置,用于吸水,生成的 CO
经干燥后再通过 F 装置还原氧化铜,再将生成的气体通过澄清石灰水检验,可以证明原反应中有
一氧化碳生成,多余的 CO 不能排放到空气中,要用排水法收集,据上面的分析可知,依次连接
的合理顺序为 G→E→H→J→H→F→D→I,故答案为:E、H、J、H;反应产生的 BCl3 为气态,
用冰水冷却降温变为液态,便于与未反应的氯气分离开来,所以其中装置 E 的作用是将 BCl3 冷
凝为液态分离出来;(2)中装置 J 中 Cl2 与 NaOH 溶液发生歧化反应,产生 NaCl、NaClO、H2O,
根据电子守恒、原子守恒,可得该反应的化学方程式为 2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O;II.(3)向
该物质中加入 AgNO3 溶液,发生反应:Ag++Cl−=AgCl↓,为了使溶液中的 Cl−沉淀完全,加入过
量的 AgNO3 溶液,然后以硝酸铁为指示剂,若溶液中 Cl−沉淀完全,用 c2 mol/L KSCN 标准溶液
滴定过量的 AgNO3 溶液。会发生反应:Ag+ +SCN−=AgSCN↓,溶液变为血红色,所以滴定终点
现象为滴入最后一滴 KSCN 溶液时,混合液由无色变为血红色且半分钟内不褪色;(4)硝基苯是
液态有机物,密度比水大,加入硝基苯就可以覆盖在反应产生 AgCl 沉淀上,防止滴定时 AgCl
沉淀转化为 AgSCN 沉淀,使滴定终点不准确;(5)根据离子反应可知 n(Ag+)=n(Cl−)+n(SCN−),
则 10.00mL 中 含 有 n(Cl−)=n(Ag+)-n(SCN−)=c1 mol/L×V1×10−3L/mL–c2mol/L×V2
mL×10−3L/mL=(C1V1-C2V2)×10−3
mol;则 mg 中含有 Cl−元素的质量为 m= (C1V1-C2V2)×10−3mol× ×35.5g/mol,则产品中氯
元素的质量分数为 = ;
m
VCVC )5.35 2211 −(
100
10.00
mL
mL
( ) 3
1 1 2 2
10010 mol 35.5g / mol10.00 100%g
mLCV C V mL
m
−− × × ×
×
( )1 1 2 235.5 100%m
CV C V− ×A.步骤③中未加硝基苯,会使一部分 AgCl 转化为 AgSCN,导致 n(SCN−)增大,根据关系式
n(Ag+)=n(Cl−)+n(SCN−)可知样品中含有 n(Cl−)偏小,A 错误;B.步骤①中配制 100mL 溶液时,
定容时俯视刻度线,则使 c(Cl−)偏大,等体积时含有的 n(Cl−)偏大,B 正确;C.用 KSCN 溶液
滴定剩余 AgNO3 溶液时,滴定前有气泡,滴定后无气泡,V(标)偏大,则导致样品在 Cl−含量偏低,
C 错误;D.滴定剩余 AgNO3 溶液时,KSCN 溶液滴到锥形瓶外面一滴,V(标)偏大,则导致样品
在 Cl−含量偏低,D 错误;故合理选项是 B。
2 . 某 研 究 性 学 习 小 组 为 合 成 1 丁 醇 , 查 阅 资 料 得 知 一 条 合 成 路 线 :
CH3CH=CH2+CO+H2→CH3CH2CH2CHO CH3CH2CH2CH2OH,CO 的 制 备 原 理 :HCOOH
CO↑+H2O,并设计出原料气的制备装置(如图)。
请填写下列空白:
(1)实验室现有锌粒、稀硝酸、稀盐酸、浓硫酸、2丙醇,从中选择合适的试剂制备氢气、丙
烯。写出化学方程式:______________________________________________。
(2)若用以上装置制备干燥纯净的 CO,装置中 a 和 b 的作用分别是________、________;c
和 d 中盛装的试剂分别是________、________。
(3)制丙烯时,还产生少量 SO2、CO2 及水蒸气,该小组用以下试剂检验这四种气体,混合气
体通过试剂的顺序是________(填序号)。
①饱和 Na2SO3 溶液 ②酸性 KMnO4 溶液 ③石灰水 ④无水 CuSO4 ⑤品红溶液
(4)合成正丁醛的反应为正向放热的可逆反应,为增大反应速率和提高原料气的转化率,你
认为应该采用的适宜反应条件是________。
a.低温、高压、催化剂 b.适当的温度、高压、催化剂
c.常温、常压、催化剂 d.适当的温度、常压、催化剂
(5)正丁醛经催化加氢得到含少量正丁醛的 1丁醇粗品,为纯化 1丁醇,该小组查阅文献得
知:①R—CHO+NaHSO3(饱和)―→RCH(OH)SO3Na↓;②沸点:乙醚 34℃,1丁醇 118℃,并设
计出如下提纯路线:
粗品 滤液 有机层 1丁醇、乙醚 纯品
试剂 1 为________,操作 1 为________,操作 2 为________,操作 3 为________。【答案】(1)Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ (CH3)2CHOH CH2=CHCH3↑+H2O
(2)恒压 防倒吸 NaOH 溶液 浓 H2SO4
(3)④⑤①②③或④⑤①③②
(4)b
(5)饱和 NaHSO3 溶液 过滤 萃取 蒸馏
【解析】(1)氢气可用活泼金属锌与非氧化性酸盐酸通过置换反应制备,氧化性酸如硝酸和
浓硫酸与锌反应不能产生氢气,方程式为Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑;2-丙醇通过消去反应即得到丙烯,
方程式为(CH3)2CHOH CH2=CHCH3↑+H2O;(2)甲酸在浓硫酸的作用下通过加热脱水
即生成 CO,由于甲酸易挥发,产生的 CO 中必然会混有甲酸,所以在收集之前需要除去甲酸,
可以利用 NaOH 溶液吸收甲酸.又因为甲酸易溶于水,所以必需防止液体倒流,即 b 的作用是
防止倒吸,最后通过浓硫酸干燥 CO;(3)检验丙烯可以用酸性 KMnO4 溶液,检验 SO2 可以用
酸性 KMnO4 溶液褪色、品红溶液或石灰水,检验 CO2 可以用石灰水,检验水蒸气可以用无水
CuSO4,所以在检验这四种气体必需考虑试剂的选择和顺序.只要通过溶液,就会产生水蒸气,
因此先检验水蒸气;然后检验 SO2 并在检验之后除去 SO2,除 SO2 可以用饱和 Na2SO3 溶液,最
后检验 CO2 和丙烯,因此顺序为④⑤①②③(或④⑤①③②);(4)由于反应是一个体积减小的
可逆反应,所以采用高压,有利于增大反应速率和提高原料气的转化率;正向反应是放热反应,
虽然低温有利于提高原料气的转化率,但不利于增大反应速率,因此要采用适当的温度;催化剂
不能提高原料气的转化率,但有利于增大反应速率,缩短到达平衡所需要的时间,故正确所选项
是 b;(5)粗品中含有正丁醛,根据所给的信息利用饱和 NaHSO3 溶液形成沉淀,然后通过过
滤即可除去;由于饱和 NaHSO3 溶液是过量的,所以加入乙醚的目的是萃取溶液中的 1-丁醇;因
为 1-丁醇和乙醚的沸点相差很大,因此可以利用蒸馏将其分离开。
3.氮化铝(AIN)是一种新型无机材料,广泛应用于集成电路生产领域。某化学研究小组
利用氮气、氧化铝和活性炭制取氮化铝,设计下图实验装置。
试回答:
(1)实验中用饱和 NaNO2 与 NH4Cl 溶液制取氮气的化学方程式为_____________。
(2)装置中分液漏斗与蒸馏烧瓶之间的导管 A 的作用是__________(填写序号)。a.防止 NaNO2 饱和溶液蒸发 b.保证实验装置不漏气 c.使 NaNO2 饱和溶液容易
滴下
(3)按图连接好实验装置,检查装置气密性的方法是___________________。
(4)化学研究小组的装置存在严重问题,请说明改进的办法_____________________。
(5)反应结束后,某同学用下图装置进行实验来测定氮化铝样品的质量分数(实验中导管
体积忽略不计)。已知:氮化铝和 NaOH 溶液反应生成 Na[Al(OH)4]和氨气。
①广口瓶中的试剂 X 最好选用_______(填写序号)。
a.汽油 b.酒精 c.植物油 d.CCl4
②广口瓶中的液体没有装满(上方留有空间),则实验测得 NH3 的体积将___(填“偏大”、“偏
小”、“不变”)。
③若实验中称取氮化铝样品的质量为 10.0g,测得氨气的体积为 3.36L(标准状况),则样品
中 AlN 的质量分数为___________。
【答案】(1)NaNO2+NH4Cl ====
△
NaCl+N2↑+2H2O
(2)c
(3)在干燥管 D 末端连接一导管,将导管插入烧杯中的液面下,用酒精灯微热蒸馏烧瓶,
导管口有气泡冒出,撤掉酒精灯一段时间,导管内上升一段水柱,说明气密性良好(其它答案合
理即可)
(4)在干燥管 D 末端连一尾气处理装置(答案合理即可)
(5)c 不变 61.5%
【解析】(1)饱和 NaNO2 与 NH4Cl 溶液制取氮气,则根据原子守恒可知,还应该有水和氯化
钠生成,因此实验中用饱和 NaNO2 与 NH4Cl 溶液制取氮气的化学方程式为 NaNO2+NH4Cl ====
△
NaCl+N2↑+2H2O;(2)由于蒸馏烧瓶中有气体生成,压强大,分液漏斗中的液体不易滴下;分
液漏斗与蒸馏烧瓶之间的导管 A 连接后,可以保持压强相同,使 NaNO2 饱和溶液容易滴下,答
案选 c;(3)一般常用空气热胀冷缩法,因此根据该实验装置的特点可知,检查装置气密性的
方法是在干燥管 D 末端连接一导管,将导管插入烧杯中的液面下,用酒精灯微热蒸馏烧瓶,导
管口有气泡冒出,撤掉酒精灯一段时间,导管内上升一段水柱,说明气密性良好;(4)由于氮
气、氧化铝和活性炭制取氮化铝的同时,还有 CO 生成,所以必须有尾气处理装置,即在干燥管D 末端连一尾气处理装置;(5)①氮化铝和 NaOH 溶液反应生成 Na[Al(OH)4]和氨气,所以要
通过排水法测量氨气的体积,则根据氨气极易溶于水可知,X 应该是密度小于水与水不溶的试剂。
汽油易挥发,a 不正确。酒精和水互溶,四氯化碳密度大于水,因此选项 bd 均不正确。植物油
密度小于水、不溶于水,c 正确,答案选 c;②广口瓶中的液体没有装满(上方留有空间),由于
排除的水是依据压强差来完成的,所以对实验结果不影响,即则实验测得 NH3 的体积将不变;③
测得氨气的体积为 3.36L(标准状况),氨气的物质的量是 3.36L÷22.4L/mol=0.15mol,则根据氮
原子守恒可知,氮化铝的物质的量是 0.15mol,质量是 0.15mol×41g/mol=6.15g,所以品中 AlN
的质量分数为 ×100%=61.5%。
4.无水 MgBr2 常用于催化剂。某化学小组在实验室选用下图所示装置 (夹持装置略)采用
镁屑与液溴为原料制备无水 MgBr2。
已知:①在浓硫酸存在下,加热到 140℃时乙醇脱水生成乙醚(C2H5OC2H5),加热到 170℃时
乙醇脱水生成 CH2=CH2。
②乙醚的熔点为 34.6℃,沸点为 132℃。
③Mg 和 Br2 剧烈反应,放出大量的热;MgBr2 具有强吸水性;MgBr2 能与乙醚发生反应
MgBr2+3C2H5OC2H5 MgBr2·3C2H5OC2H5。
实验主要步骤如下:
I.选用上述部分装置,正确连接,检查装置的气密性。向装置中加入药品。
II.加热装置 A,迅速升温至 140℃,并保持 140℃加热一段时间,停止加热。
III.通入干燥的氮气,让液溴缓慢进入装置 B 中,直至完全加入。
IV.装置 B 中反应完毕后恢复至室温,过滤反应物,将得到的滤液转移至干燥的烧瓶中,在
冰水中冷却,析出晶体,再过滤得三乙醚合溴化镁粗产品。
V.用苯洗涤粗产品,减压过滤,得三乙醚合溴化镁,将其加热至 160℃分解得无水 MgBr2。
回答下列问题:
(1)装置 A 中使用仪器 m 的优点是________。
(2)步骤 I 中所选装置的正确连接顺序是 a________ (填小写字母)。装置 D 的作用是
6.15
10.0
g
g________。
(3)若加热装置 A 一段时间后发现忘记加入碎瓷片,应该采取的正确操作是________。
(4)步骤 V 中用苯洗涤三乙醚合溴化镁的目的是________。
(5)步骤 V 采用减压过滤(使容器内压强降低,以达到固液快速分离)。下列装置可用作减压
过滤的是________(填序号)。
(6)实验中若温度控制不当,装置 B 中会产生 CH2Br—CH2Br。请设计实验验证 CH2Br—CH2Br
的存在:_______。
【答案】(1)使系统内压强相等,便于液体顺利流下
(2)efbcg(ef 可颠倒,bc 可颠倒) 防止倒吸
(3)停止加热,冷却后补加碎瓷片
(4)除去乙醚和乙醇
(5)bc
(6)取少量 CH2Br-CH2Br 于试管中,加入 NaOH 溶液,加热,再加入稀硝酸酸化,滴加 AgNO3
溶液,有淡黄色沉淀生成,证明有 CH2Br-CH2Br
【解析】(1)装置 A 中仪器 m 为恒压漏斗,其左侧导管可使漏斗内和烧瓶内气体相通、压强
相等,打开恒压漏斗时液体能顺利流下。(2)为使镁、溴、乙醚反应生成 MgBr2·3C2H5OC2H5,由
装置 A 制备乙醚并导入装置 B,用装置 D 防止装置 B 中液体倒吸至装置 A 中;装置 E 用干燥的
氮气将溴蒸气缓慢导入装置 B。故仪器连接顺序为 a-e,f-b,c-g(ef 可颠倒,bc 可颠倒)。(3)
加热液体易发生暴沸现象,常加入碎瓷片防止暴沸。若加热装置 A 一段时间后发现忘记加入碎
瓷片,应该停止加热,冷却后补加碎瓷片。(4)步骤 IV 得到的三乙醚合溴化镁粗产品吸附有乙醚
和乙醇,步骤 V 中用苯洗涤就是为了除去这些杂质。(5)减压过滤能使容器内压强降低而容器外
压强不变,以快速分离固液混合物。装置 b 用水流冲出装置内空气、装置 c 用抽气泵抽出装置
内空气,使装置内压强减小。装置 a、d 都不能使固液混合物上下压强差变大,不能加速固液分
离。(6)若装置A温度控制不当,可能生成CH2=CH2气体,在装置B中与溴加成产生CH2Br—CH2Br。
检验 CH2Br—CH2Br 即检验溴原子,可将其水解为溴离子,再用稀硝酸、AgNO3 溶液检验溴离
子,从而证明其存在。具体操作为:从反应后的混合物中分离提纯得到 CH2Br—CH2Br,取少量
CH2Br-CH2Br 于试管中,加入 NaOH 溶液,加热,再加入稀硝酸酸化,滴加 AgNO3 溶液,有淡黄色沉淀生成,证明有 CH2Br-CH2Br。
5.保险粉(Na2S2O4)广泛应用于造纸、印染、环保、医药等行业。该物质具有强还原性,在
空气中易被氧化,受热易分解,在碱性条件下比较稳定,易溶于水、不溶于乙醇。保险粉可以通
过 NaHSO3 与 NaBH4 反应制取。请按要求回答下列问题:
I.NaHSO3 溶液的制备
(1)上图仪器 a 的名称___________;装置 C 中反应后溶液 pH=4.1,则发生反应的化学方程式
为___________。
II.保险粉的制备
打开下图(部分装置已省略)中活塞 K1 通入氮气,一段时间后,关闭 K1,打开恒压滴液漏斗
活塞向装置 E 中滴入碱性 NaBH4 溶液,在 30-40℃下充分反应。向反应后的溶液中加入乙醇,经
冷却结晶、过滤得到 Na2S2O4·2H2O 晶体,再用乙醇洗涤、真空烘干脱去晶体结晶水得到保险粉。
(2)反应产物中有 NaBO2,无气体。写出 E 中发生反应的化学方程式___________。
(3)通入氮气的作用是______________________。
(4)使用乙醇洗涤 Na2S2O4·2H2O 晶体的优点:______________________。
(5)对装置 E 的加热方式最好采用______________________。
Ⅲ.保险粉的纯度测定
(6)称取 2.0g Na2S2O4 样品溶于冷水配成 200mL 溶液,取出 25.00mL 该溶液于锥形瓶中,用
0.10mol/L 碱性 K3[Fe(CN)6]标准溶液滴定,原理为:4[Fe(CN)6]3−+2S2O2−4 +8OH−=4[Fe(CN)6]4−+4SO
2−3 +4H2O,用亚甲基蓝为指示剂,达到滴定终点时消耗标准溶液 24.00mL,则样品中 Na2S2O4 的
质量分数为___________(杂质不参与反应)(计算结果精确至 0.1%)。
【答案】(1)三颈烧瓶 2SO2+Na2CO3+H2O=2NaHSO3+CO2 (2)NaBH4+8NaHSO3 =======30 - 40℃
NaBO2+4Na2S2O4+6H2O
(3)将装置 E 中空气赶出,防止 NaHSO3(或 Na2S2O4)被氧化
(4)减少保险粉的溶解损失(并有利于干燥)
(5)水浴加热
(6)83.5%
【解析】(1)根据上图仪器 a 的结构可知 a 仪器的名称是三颈烧瓶;A 装置产生的 SO2 气体在
C 中与容器中的 NaOH、Na2CO3 发生反应,反应后溶液 pH=4.1