2020年高三化学下物质制备型实验方案的设计与评价试题及答案

1 2020 年高三化学下物质制备型实验方案的设计与评价试题及答案 【知识补漏】 1．制备实验方案设计的原则： (1)无机物制备实验方案应遵循下列原则： ①原料廉价易得，用料最省即原料利用率高。 ②所选用的实验装置或仪器不复杂。 ③实验操作简便安全，对环境不造成污染或污染较小。 (2)有机物制备实验方案应遵循下列原则： ①原料廉价易得，用料最省。 ②副反应、副产品少，反应时间短，产品易分离提纯。 ③反应实验步骤少，实验操作方便安全。 (3)仪器装置的选择要根据反应物的状态和反应条件。 2．制备实验方案设计的注意事项： (1)实验中反应物或产物若易吸水、潮解、水解等，要采取措施防止吸水。 (2)易挥发的液体产物要及时冷却。 (3)易挥发的液体反应物，需在反应装置中加装冷凝回流装置(如长导管、 竖直的干燥管、冷凝管等)。 (4)注意防止倒吸的问题。 (5)仪器、药品要准确描述，如无水硫酸铜(CuSO4)，坩埚、研钵、100mL 容 量瓶。 (6)实验装置改进，如为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出，用橡皮管连 接成连通装置；为防止气体从长颈漏斗中逸出，可在发生装置中的漏斗末端套 一支小试管等。 3．实验室典型的 4 类气体发生装置： (1)实验室制取氨气可以选用装置_A__。 (2)若用 H2O2 分解来制取氧气，可以选用装置_C__。 (3)实验室制取氯气，可以选用装置_D__。2 (4)装置 B 可以制备的最常见气体有_CO2__和_H2__。 【热点强化】 1,。判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)Cl2 收集可用排饱和 NaCl 溶液法，不能用排水法。(√) (2)除去 CO2 中的 HCl 可以将混合气通入饱和的 Na2CO3 溶液中。(×) (3)用浓盐酸酸化 KMnO4 溶液，增强 KMnO4 的强氧化性。(×) (4)实验室可选用大理石与浓硫酸反应制备 CO2。(×) (5)实验室中的 CCl4 含有少量溴，加适量的苯，振荡、静置后分液，可除去 CCl4 中的溴。(×) (6)NaOH 的酚酞溶液 ― ― →通入SO2 红色褪去，说明 SO2 具有漂白性。(×) (7)验证 Fe3O4 固体含有＋2 价铁离子和＋3 价铁离子，可采用如下实验设计： 2．(2019·衡水一模)实验室用含有杂质(FeO、Fe 2O3)的废 CuO 制备胆矾晶 体经历下列过程(已知：Fe3＋在 pH＝5 时已完全沉淀)： 样品 ― ― → 足量硫酸 ① △ 溶液Ⅰ,②溶液Ⅱ ― ― → ③CuO 调pH＝5 浊液 ― ― → ④ 过滤 滤液Ⅲ→ CuSO4·5H2O 晶体 下列分析正确的是(　C　) A．用 98%的浓硫酸配制溶解所用的 4.5 mol·L－1 的稀硫酸，需 4 种玻璃仪 器 B．步骤②目的是将溶液Ⅰ中的 Fe2＋充分转化成 Fe3＋，实验操作是向溶液Ⅰ 中通入足量的氯气 C．利用 Cu(OH)2 替代 CuO 也可调节溶液 pH 而不影响实验结果 D．步骤④之后的实验操作是蒸干溶剂结晶，所需仪器是坩埚、玻璃棒、酒 精灯、泥三角、三脚架 [解析]　用浓硫酸配制稀硫酸，需要用到量筒、烧杯、玻璃棒、容量瓶和 胶头滴管，A 错误；为了不引入杂质离子，将 Fe2＋充分转化成 Fe3＋的最好试剂 是 H2O2，B 错误；利用 Cu(OH)2 替代 CuO 也可调节溶液 pH 而不影响实验结果，C3 正确；步骤④之后是得到蓝矾晶体，应通过蒸发浓缩、冷却结晶的方法，需要 蒸发皿，D 错误。 3．下列实验设计能够成功的是(　C　) A．检验亚硫酸钠试样是否变质：试样 ― ― →溶解 ― ― →滴加硝酸钡溶液 白色沉淀 ― ― →滴加稀盐酸 沉淀不溶解→说明试样已变质 B ． 除 去 粗 盐 中 含 有 的 硫 酸 钙 杂 质 ： 粗 盐 ― ― →溶解 ― ― →足量碳酸钠溶液 ― ― →足量氯化钡溶液 ― ― →过滤 ― ― →滤液中滴加盐酸 ― ― →蒸发结晶 精盐 C．检验某溶液中是否含有 Fe2＋：试样 ― ― →滴加硫氰化钾溶液 溶液颜色无变化 ― ― →滴加氯水 溶液变红色→溶液中含有 Fe2＋ D．证明酸性条件下 H2O2 的氧化性比 I2 强：NaI 溶液 ― ― →30%过氧化氢溶液、硝酸 ― ― →硝酸 ― ― →淀粉 溶液变紫色→氧化性：H2O2>I2 4．某化学兴趣小组欲制备并探究 SO2 的某些性质。 【SO2 的制备】用亚硫酸钠与较浓的硫酸反应制备 SO2 的装置图如上图(夹 持仪器省略)： (1)图中装置有一处错误是_集气瓶 C 中导管长短反了__； B 中发生反应的化学方程式为 Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋SO2↑　；D 的 作用是_吸收尾气中的 SO2，防止污染环境__。 【SO2 的性质】探究 SO2 气体性质的装置如图所示：4 (2)装置Ⅰ中的现象是_有浅黄色沉淀生成__，说明 SO2 具有_氧化__(填“氧 化”或“还原”)性。装置Ⅰ中通入足量 SO2 发生反应的离子方程式为 2S2－＋5SO2 ＋2H2O===3S↓＋4HSO－3 　。 (3)在上述装置中通入过量的 SO2，为了验证Ⅱ中发生了氧化还原反应，取Ⅱ 中溶液分成两份，并设计了如下实验： 方案一：往第一份试液中加入少量酸性 KMnO4 溶液紫红色褪去。方案二：往 第二份试液中加入 KSCN 溶液，不变红，再加入新制的氯水，溶液变红。 上述方案不合理的是_方案一__，原因是_SO2 过量，SO2 可使酸性 KMnO4 溶液 褪色__，写出解释该原因的离子方程式： 5SO2＋2MnO－4 ＋2H2O===5SO2－4 ＋2Mn2＋＋ 4H＋　。 (4)SO2 可以用来制备硫代硫酸钠，硫代硫酸钠可用于照相业作定影剂，也 可用于纸浆漂白作脱氯剂等。实验室可通过 Na2S、Na2CO3 和 SO2 共同反应来制取 Na2S2O3。写出如图所示装置中三颈烧瓶中反应制取 Na2S2O3 的化学方程式： 2Na2S ＋Na2CO3＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2　。 [解析]　(1)SO2 的密度大于空气，即错误在于集气瓶 C 中导管长短反了。 反应的化学方程式为 Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋SO2↑。SO2 是大气污染物， 需要尾气处理，则 D 中氢氧化钠溶液的作用是吸收尾气中的 SO2，防止污染环境。 (2)SO2 具有氧化性，能把硫化钠氧化为单质 S，装置Ⅰ中有浅黄色沉淀生成； 如果通入足量的 SO2，则反应的离子方程式为 2S2－＋5SO2＋2H2O===3S↓＋4HSO－3 。 (3)如果 SO2 过量，则 SO2 可使酸性 KMnO4 溶液褪色，不能说明有亚铁离子生 成，所以方案一不合理，有关反应的离子方程式为 5SO2＋2MnO－4 ＋2H2O===5SO2－4 ＋2Mn2＋＋4H＋。 (4)反应物是 Na2S、Na2CO3 和 SO2，生成物是硫代硫酸钠，根据原子守恒可 知还有 CO2 生成，则反应的方程式为 2Na2S＋Na2CO3＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2。5 5.根据侯氏制碱原理制备少量 NaHCO3 的实验，经过制取氨气、制取 NaHCO3、 分离 NaHCO3、干燥 NaHCO3 四个步骤，下列图示装置和原理能达到实验目的的是 (　C　) A．制备氨气　　　　 B．制取 NaHCO3 C．分离 NaHCO3　　　 D．干燥 NaHCO3 [解析]　A 项，制 NH3 需要用 NH4Cl 固体和 Ca(OH)2 固体加热进行反应，错 误；B 项，CO2 应从长导管进短导管出，错误；C 项，制得的 NaHCO3 为固体，用 过滤法分离，正确；D 项，加热时 NaHCO3 会分解，错误。 6．(2019·济宁二模)下列实验“实验操作和现象”与“结论”都正确的是 (　D　) 选 项 实验操作和现象 结论 A 分别测定饱和 NaClO 溶液与饱和 CH3COONa 溶液的 pH， pH(NaClO)>pH(CH3COONa) ClO－结合 H＋的能 力比 CH3COO－的 强 B 25 ℃时，向 pH 等于 2 的醋酸溶液中加入少量 0.01 mol·L－1 的稀盐酸，溶液的 pH 会变小 醋酸的电离程度 增大 C 将稀硫酸酸化的 H2O2 溶液滴入 Fe(NO3)2 溶液中，溶液 变黄色 氧化性：H2O2>Fe3＋ D 向 2 mL 2% NaOH 溶液中加入 1 mL 1% CuSO4 溶液，振 荡后滴加 0.5 mL 5%葡萄糖溶液，加热至沸腾，出现红 色沉淀 葡萄糖中含有醛 基 [解析]　NaClO 溶液会发生水解，产生少量的 HClO，HClO 具有漂白性，因6 此不能达到实验目的，A 项错误。向 pH 等于 2 的醋酸溶液中加入少量 0.01 mol·L－1 的稀盐酸，两溶液 pH 相同，混合后氢离子浓度不变，醋酸电离平衡不 移动，B 项错误。硫酸酸化的 H2O2 溶液滴入 Fe(NO3)2 溶液中，NO －3 在酸性环境中 具有强氧化性，能把 Fe2＋氧化为 Fe3＋，不能证明 H2O2 的氧化性大于 Fe3＋，C 项 错误。硫酸铜与氢氧化钠溶液反应时，氢氧化钠过量，溶液呈碱性，新制的氢 氧化铜用于检验葡萄糖中的醛基，反应出现红色沉淀，D 项正确。 7．(2019·太原二模)下列实验操作、现象和对应的实验结论均正确的是 (　B　) 选 项 实验操作和现象 实验结论 A． 检验某溶液中是否含有 SO 2－4 时，向溶液中 滴加用盐酸酸化的 BaCl2 溶液，有白色沉淀 生成 该溶液中一定含有 SO2－4 B． 检验输送氯气的管道是否发生泄漏时，用一 根玻璃棒蘸取浓氨水，然后靠近管道 有白色烟产生时说明管 道发生泄漏 C． 检验 FeCl3 溶液中是否含有 Fe2＋时，向溶液 中滴加酸性 KMnO4 溶液，溶液变为无色 该溶液中一定含有 Fe2＋ D． 向 2 mL 0.1 mol·L－1 硝酸银溶液中加入 1 mL0.1mol·L－1NaCl 溶液，出现白色沉淀， 再加入几滴 0.1 mol·L－1 Na2S 溶液，有黑 色沉淀生成 该现象说明相同温度下， Ksp(Ag2S)Fe2＋ B 将金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入集 满 CO2 的集气瓶 集气瓶中产生大量白 烟，瓶内有黑色颗粒产 生 CO2 具有 氧化性 C 加热盛有少量 NH4HCO3 固体的试管，并 在试管口放置湿润的红色石蕊试纸 石蕊试纸变蓝 NH4HCO3 显碱性 D 向 2 支盛有 2 mL 相同浓度银氨溶液的试 管中分别加入 2 滴相同浓度的 NaCl 和 NaI 溶液 一支试管中产生黄色 沉淀，另一支中无明显 现象 Ksp(AgI) Fe2＋，A 项正确；燃着的金属钠能在装 有 CO2 的集气瓶中反应生成 Na2CO3 和 C，说明 CO2 具有氧化性，B 项正确；NH4HCO3 受热分解生成的 NH3 能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，只能说明 NH3 为碱性气体， 不能确定 NH4HCO3 的酸碱性，C 项错误；根据题中描述可知黄色沉淀为 AgI，另 一支试管中无明显现象，说明没有 AgCl 析出，可证明 Ksp(AgI)