2015届高三化学一轮同步复习：第10章第2讲物质制备与工艺流程分析型实验题

第 2 讲 物质制备与工艺流程分析型实验题 热点一 物质制备实验题 物质制备是中学化学试验的重要组成部分 以新物质制备为背景的实验题 涉及知识面广 题型多变 思维发散空间大 能很好的考查学生综合运用化学试验基础知识解决实际问题 的能力 因而倍受高考命题者的青睐 解答此类试题的一般程序是 第一 认真阅读题干 抽取有用信息 第二 仔细观察装置图 或框图 联想熟悉的实验 观察装置图 或框图 找出每件仪器 或步骤 与熟悉的某一实验相似的地方 分析每件仪 器中所装药品的作用 第三 通读问题 整合信息作出答案 把所有的问题进行综合分析 运用题给信息和化学基础知识作出正确答案 典例 2013 山东理综 30 审题指导 TiO2既是制备其他含钛化合物的原料 又是一种性能优异 的白色颜料 1 实验室利用反应 TiO2 s CCl4 g TiCl4 g CO2 g 在无水无氧条件下制 备 TiCl4 实验装置示意图如下 有关物质性质如下表 物质熔点 沸点 其他 CCl4 23 76 与 TiCl4互溶 TiCl4 25 136 遇潮湿空气产生白雾 仪器 A 的名称是 装置 E 中的试剂是 反应开始前依次进行如下操作 组装仪器 加装药品 通 N2一段时间后点燃酒 精灯 反应结束后的操作包括 停止通 N2 熄灭酒精 灯 冷却至室温 正确的顺序为 填序号 欲分离 D 中的液态混合物 所采用操作的名称是 题干信息 反应条件是无水 无氧 因而要先排空气 且 要保持反应装置内干燥 装 置图信息 A 的作用干燥氮气 B 处产生 CCl4 g C 为核心 反应装置 D 为冷凝装置 E 为干燥装置 防止空气中的 水蒸气进入 表格信息 根 据 CCl4和 TiCl4的沸点可知 在冰水中都会液化 分离可 用蒸馏 问题信息 回答操作顺序 联系题干信息和装置特点知 N2必须进行干燥处理 干燥管 然后通过 N2排除系统内的 空气 O2 点燃酒精灯 使 反应发生 为了防止倒吸 反应结束后 应先熄灭酒精 灯 2 工业上由钛铁矿 FeTiO3 含 Fe2O3 SiO2等杂质 制备 TiO2的有关反应包括 酸溶 FeTiO3 s 2H2SO4 aq FeSO4 aq TiOSO4 aq 2H2O l 水解 TiOSO4 aq 2H2O l H2TiO3 s 90 H2SO4 aq 简要工艺流程如下 试剂 A 为 钛液 需冷却至 70 左右 若温 度过高会导致产品 TiO2回收率降低 原因是 取少量酸洗后的 H2TiO3 加入盐酸并振荡 滴加 KSCN 溶 液后无明显现象 再加 H2O2后出现微红色 说明 H2TiO3中 存在的杂质离子是 这种 H2TiO3即使用水充分洗 涤 煅烧后获得的 TiO2也会发黄 发黄的杂质是 填化学式 题干信息 Fe2O3杂质可溶于 硫酸 FeTiO3酸溶后的产物 TiOSO4易水解 流程图信息 试剂 A 是将溶液中的 Fe3 转 化为 Fe2 问题信息 解 释 TiO2的回收率 联系题干 信息 从水解的视角 Fe2 的检验方法 含 Fe2 的溶液蒸干后变为 Fe2O3 解析 1 注意审题 该反应是在无水无氧条件下制备的 安装完装置 首先检查气密 性 然后装入药品 根据反应条件 N2必须进行干燥处理 干燥管 然后通过 N2排除 系统内的空气 O2 点燃酒精灯 使反应发生 为了防止倒吸 反应结束后 应先熄灭 酒精灯 再冷却到室温 最后停止通 N2 在 D 中冷凝的液体有 CCl4和 TiCl4 根据沸点 不同 可采用分馏的方法分离 2 加入 H2SO4 除发生 FeTiO3酸溶外 还发生反应 Fe2O3 6H 2Fe3 3H2O 为了 使 Fe3 转化成 Fe2 所以应加入 Fe 粉 A 钛液中含有 FeSO4和 TiOSO4 考虑到温度 越高 TiOSO4的水解程度越大 造成 TiOSO4提前水解生成 H2TiO3沉淀 在过滤时 造 成钛损失 由于 Fe2 不可能全部结晶生成绿矾 造成 H2TiO3中含 Fe2 滴入 H2O2发生反应 2Fe2 2H H2O2 2Fe3 2H2O 所以当加入 KSCN 后 显红色 由于在 H2TiO3中含 Fe2 所以煅烧后会发生反应生成 Fe2O3 造成 TiO2发黄 答案 1 干燥管 浓 H2SO4 检查气密性 分馏 或蒸馏 2 Fe 温度过 高会导致 TiOSO4提前水解 产生 H2TiO3沉淀 Fe2 Fe2O3 题组一 气体制备方案探究 1 N2在诸多领域用途广泛 某化学兴趣小组为探究在实验室制备较为纯净 N2的方法 进 行了认真的准备 请你参与交流与讨论 查阅资料 N2的制法有下列三种方案 方案 1 加热 NaNO2和 NH4Cl 的浓溶液制得 N2 方案 2 加热条件下 以 NH3还原 CuO 可制得 N2 同时获得活性铜粉 方案 3 将空气缓缓通过灼热的铜粉获得较纯的 N2 实验准备 以实验室常见仪器 药品 等设计的部分装置如下图 有的夹持和加热仪器未 画出 分析交流 1 若以方案 1 制得 N2 应选择的发生装置是 2 若按方案 2 制得干燥 纯净的 N2 且需要的 NH3以生石灰和浓氨水作原料 整套制 气装置按气流从左到右的连接顺序是 填写序号 获得 N2的反应原理 是 写 反应方程式 3 若以排水法收集 N2 其中会混入水蒸气 但也不宜用排空气法 其原因是 你提出的收集方法是 4 上述三个方案中 制得的 N2纯度最差的是 在 N2纯度要求不甚严格的情 况下 有人建议将方案 2 和方案 3 结合使用 你认为其优点是 答案 1 A 2 E D B C 2NH3 3CuO3Cu N2 3H2O 3 N2的相对分子质量 28 与空气的平均相对分子质量相近 用气体密度大小比较回答问 题也可 用气囊收集 其他合理答案也可 4 方案 3 CuO 和 Cu 可循环利用 节省药品 解析 1 采用反应器的特点与反应物的状态以及反应条件有关 方案 1 为加热两种液 态物质 符合此条件的只有 A 设备 2 方案 2 为固体和气体的反应 反应器应选择 B 但要求通入的氨气干燥且纯净 利用浓氨水和生石灰反应制取氨气为固液不加热的 装置 选择 E 但同时有水蒸气生成 因此利用碱石灰来干燥 反应完毕后产生的水蒸 气与没有参与反应的氨气与氮气一同导出 利用浓硫酸既可以除去水 又可以除去氨气 3 排气法收集气体主要是利用气体密度的差别 因此利用可以直接排空内部空气的装 置来收集氮气 4 方案 3 利用了除去空气中的氧气即得氮气的原理 空气中除了氧气 和氮气外还有二氧化碳和稀有气体 因此不纯净 2 实验室用 KClO3和浓盐酸反应也可以制备氯气 某研究性学习小组利用如图所示装置在 实验室中制取 Cl2并探究其相关性质 1 装置 A 中存在一处错误 请改正这处错误 2 写出装置 A 中发生反应的化学方程式 3 为了除去氯气中的氯化氢 需要在装置 A B 之间添加装置 E 装置 E 中所盛装的试 剂为 为了探究使有色布条褪色的是氯气还是氯气与水反应的生成物 需要在整套装置中添加装置 E 其中加入浓硫酸 装置 E 在整套装置中的添加位置为 填序号 a A B 之间 b B C 之间 c C D 之间 d D 之后 4 取下集气瓶 B 将铁丝加热至红热状态 伸入集气瓶 B 中 可以观察到的现象是 能检验该反应产物中铁元素价态的试剂是 填序号 a 氯水 b 蒸馏水和铁粉 c 氢氧化钠溶液 d KSCN 溶液 5 另外一个化学学习小组就环境保护方面指出了上述装置的缺陷 并给出了改进措施 该改进措施是 答案 1 长颈漏斗换为分液漏斗 2 KClO3 6HCl 浓 KCl 3Cl2 3H2O 3 饱和食盐水 b 4 集气瓶内有棕褐色烟产生 bcd 5 在装置 D 后增加一个盛装碱液的装置 用碱液吸收剩余的氯气 解析 1 长颈漏斗与分液漏斗的结构不同 前者无控制活塞 不能控制液体的添加量 而且制备的气体会从 长颈 中逸出 2 该反应中 氯酸钾是氧化剂 将 HCl 氧化 氧化产物即氯气 3 干燥的氯气没有漂白作用 而制备的氯气中往往含有水蒸气 为 了排除水蒸气对探究氯气不具备漂白作用的干扰 需要对氯气进行干燥 4 铁丝在氯 气中的燃烧产物为氯化铁 氯水与氯化铁不反应 氯化铁溶液与铁粉可以发生反应 生 成氯化亚铁 氯化铁与氢氧化钠溶液反应生成红褐色的氢氧化铁沉淀 铁离子与 KSCN 溶液反应 现象为溶液变血红色 5 氯气有毒 实验中需要对尾气进行处理 题组二 非气体物质的制备实验探究 3 某实验小组利用如下装置 部分固定装置略去 制备氮化钙 Ca3N2 并探究其实验式 1 按图连接好实验装置 检查装置的气密性 方法是 2 反应过程中末端导管必须始终插入试管 A 的水中 目的是 3 制备氮化钙的操作步骤是 打开活塞 K 并通入 N2 点燃酒精灯 进行反应 反应结束后 拆除装置 取出产物 4 数据记录如下 空瓷舟质 量m0 g 瓷舟与钙的 质量m1 g 瓷舟与产物 的质量m2 g 14 8015 0815 15 计算得到实验式 CaxN2 其中x 若通入的 N2中混有少量 O2 请比较x与 3 的大小 并给出判断依据 答案 1 关闭活塞 K 微热反应管 试管 A 中有气泡冒出 停止加热 冷却后若末端 导管中水柱上升且高度保持不变 说明装置气密性良好 2 防止空气中的氧气通过末端导管进入实验装置 氧化单质钙 生成氧化钙 引入杂 质 3 熄灭酒精灯 待玻璃管冷却至室温 停止通入氮气 并关闭活塞 4 2 80 x 3 产物中生成了 CaO 解析 2 要保证整个装置不能混入其他气体 3 一定要使玻璃管冷却后再停止通入氮 气流 4 要确定x值必须求出钙和氮的原子个数比 根据题目所给的数据可做如下计 算 m Ca 15 08 14 80 g 0 28 g m N 15 15 15 08 g 0 07 g 则n Ca n N 7 5 则x 若通入的 N2中混有少量 O2 则产物中就有可 0 28 40 0 07 14 14 5 能混有了 CaO 而 Ca3N2中钙的质量分数为 81 08 CaO 中钙的质量分数为 71 43 所 以产物中混有了 CaO 会导致钙的质量分数减小 x的值偏小 4 碱式碳酸铜 Cu2 OH 2CO3 是一种用途广泛的化工原料 实验室以废铜屑为原料制取碱式 碳酸铜的步骤如下 步骤一 废铜屑制硝酸铜 如图 用胶头滴管吸取浓硝酸缓慢加到锥形瓶内的废铜屑中 废铜屑过量 充分反应后 过滤 得到硝酸铜溶液 步骤二 碱式碳酸铜的制备 向大试管中加入碳酸钠溶液和硝酸铜溶液 水浴加热至 70 左右 用 0 4 mol L 1 的 NaOH 溶液调节 pH 至 8 5 振荡 静置 过滤 用热水洗涤 烘干 得到碱式碳酸铜 产品 完成下列填空 1 写出浓硝酸与铜反应的离子方程式 2 上图装置中 NaOH 溶液的作用是 3 步骤二中 水浴加热所需仪器有 加热 夹持仪器 石棉网除外 水浴加热的优点是 4 若实验得到 2 42 g 样品 只含 CuO 杂质 取此样品加热至分解完全后 得到 1 80 g 固体 此样品中碱式碳酸铜的质量分数是 答案 1 Cu 4H 2NO Cu2 2NO2 2H2O 3 2 吸收氮氧化物 3 烧杯 温度计 受热均匀 温度易于控制 4 91 74 解析 1 铜与浓硝酸反应生成 NO2 其离子方程式为 Cu 4H 2NO Cu2 2NO2 2H2O 3 2 NO2有毒 可与氢氧化钠溶液反应生成硝酸盐和亚硝酸盐 3 水浴加热可使被加热物体受热均匀 且温度易于控制 水浴加热所需仪器除了热源 夹持仪器 石棉网外 还必须有烧杯 温度计 4 Cu2 OH 2CO3分解反应方程式为 Cu2 OH 2CO32CuO CO2 H2O 用 差量法求解 Cu2 OH 2CO32CuO CO2 H2O 差量 222 160 62 m 2 42 g 1 80 g 0 62 g 222 m 62 0 62 g 解得m 2 22 g 样品中碱式碳酸铜的质量分数 100 91 74 2 22 g 2 42 g 制备装置的识图技巧 明确目的 所制备物质是否有特殊性质 即是否需要特殊保护 制备过程中是否产 生有毒气体等 进入每一装置的物质是什么 吸收了什么物质或产生了什么物质 热点二 工艺流程中的实验分析 工艺流程的命题来源很广 与各个知识模块的结合点较多 因此分析工业生产工艺流程题 时 应将流程路线 试题设问和理论知识有机结合起来 它常常结合工艺流程考查基本化 学实验问题 可以说它是无机框图题的创新 流程的呈现形式有 操作流程 物质变 化流程 装置流程 解题时首先要明确原料和产品 包括副产品 即箭头进出方向 其次依据流程图分析反应 原理 紧扣信息 搞清流程中每一步发生了什么反应 知其然 弄清有关反应原理 明 确目的 如沉淀反应 除杂 分离 知其所以然 最后联系储存的知识 有效地进行信 息的利用 准确表述和工整书写 由于工艺流程常与溶液的配制 物质的分离及定量测定 等基本操作有机结合起来 所以只有复习时牢固掌握实验基础知识 才能有效结合题中的 信息 准确答题 典例 1 明矾石是制取钾肥和氢氧化铝的重要原料 明矾石的组成和明矾相似 此外 还含有氧化铝和少量的氧化铁杂质 具体实验流程如下 明矾石Error 焙烧 氨水浸泡 操作1 请回答下列问题 1 操作 1 所用到的玻璃仪器的名称是 2 由溶液 3 制取氢氧化铝的离子方程式为 3 明矾石焙烧时产生 SO2 请你写出能验证 SO2具有还原性且实验现象明显的化学方程 式 4 请你写出验证溶液 1 中有 NH的实验过程 4 5 实验室用 Fe2O3与 CO 反应来制取单质 Fe 请按气流由左到右的方向连接下列各装置 顺序为 A 检查装置 A 气密性的方法是 在点燃 B 处的酒精灯前 应进行的操作是 装置 C 的作用是 解析 1 操作 1 是过滤 过滤操作所需要的玻璃仪器为玻璃棒 烧杯和漏斗 2 经氨 水浸泡 过滤得到固体氢氧化铝和少量氧化铁固体 再加入试剂 1 氢氧化钠溶液并过滤 得到溶液 3 偏铝酸钠溶液 最后通入 CO2得到氢氧化铝 3 检验 SO2的还原性方法较多 可以用氯水 溴水或酸性高锰酸钾溶液来检验 SO2具有还原性 4 检验 NH时 应先 4 加入浓 NaOH 溶液 然后加热 再用湿润的红色石蕊试纸或蘸有浓盐酸的玻璃棒进行检 验 5 先用 NaOH 溶液除去 CO 中的 CO2杂质 再通过碱石灰吸收水蒸气 再通过 B 中 红热的氧化铁 再通过 NaOH 溶液洗气除去反应产生的 CO2 最后点燃未反应的 CO 答案 1 玻璃棒 烧杯和漏斗 2 AlO 2H2O CO2 Al OH 3 HCO 3 2 3 SO2 Cl2 2H2O H2SO4 2HCl 其他合理答案也可 4 取少量溶液 1 加入浓 NaOH 溶 液后加热 有能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体产生 证明有 NH 其他合理答案也 4 可 5 E B C D 将导气管插入水槽中 关闭弹簧夹 a 和活塞 b 微热圆底烧 瓶 导管口有气泡产生 撤去热源 导管中形成一段稳定的水柱 检查 CO 的纯度 除去 CO 中的 CO2 有利于点燃 CO 典例 2 化工流程规范答题 14 分 工业生产纯碱的工艺流程示意图如下 完成下列填空 1 粗盐水加入沉淀剂 A B 除杂质 沉淀剂 A 来源于石灰窑厂 写出 A B 的化学式 A B 2 实验室提纯粗盐的实验操作依次为 取样 沉淀 冷却结晶 烘干 3 工业生产纯碱工艺流程中 碳酸化时产生的现象是 碳酸化时没有析出碳酸钠晶体 其原因是 4 碳酸化后过滤 滤液 D 最主要的成分是 填写化学式 检 验这一成分的阴离子的具体方法是 5 氨碱法流程中氨是循环使用的 为此 滤液 D 加入石灰水产生氨 加石灰水时所发 生的反应的离子方程式为 批阅现场 评卷人 007 得分 3 纠错 错误 1 错误 2 错误 3 错误 4 错误 5 答案 1 Ca OH 2或 CaO Na2CO3 2 溶解 过滤 蒸发 过滤 3 出现浑浊 或有晶体析出 碳酸钠的溶解度比碳酸氢钠大 4 NH4Cl 取少量滤液于洁净的试管中 加硝酸酸化 再加入 AgNO3 有白色沉淀产生 证明含有阴离子 Cl 5 NH OH NH3 H2O 4 题组一 操作流程型 1 硫酸铜是一种应用极其广泛的化工原料 以下是某工厂用含铁废铜为原料生产胆矾 CuSO4 5H2O 的生产流程示意图 胆矾和石膏在不同温度下的溶解度 g 100 g 水 见下表 温度 20406080100 石膏 0 320 260 150 110 07 胆矾 3244 661 883 8114 请回答下列问题 1 红棕色滤渣的主要成分是 2 写出浸出过程中生成硫酸铜的化学方程式 3 操作 的温度应该控制在 左右 4 从溶液中分离出硫酸铜晶体的操作 应为 洗涤 干燥 5 取样检验是为了确认 Fe3 是否除净 有的同学设计如下方案 取样于试管 滴加 KSCN 溶液 老师的评价是 此方案不合理 请指出该方案存在的问题 6 反应产物中的 NO 可以循环使用 试仅用一个化学方程式表示 NO 转化为 HNO3 答案 1 Fe OH 3 2 3Cu 2HNO3 3H2SO4 3CuSO4 2NO 4H2O 3 100 4 冷却结晶 过滤 5 Cu2 的蓝色对少量 Fe3 的检验有干扰 6 4NO 3O2 2H2O 4HNO3 解析 对比原料与产品可知 该生产的主要工序 一是除去原料中的杂质铁 二是利用 溶解度数据分离石膏和胆矾 再进一步分析 由于目的是制胆矾 则投入的硝酸应反应 完 杂质铁应除去 除铁一般方法是将之氧化成 Fe3 然后调节溶液 pH 使之水解完全 形成 Fe OH 3沉淀 题组二 物质变化流程型 2 碱式碳酸铜广泛用于制油漆颜料 烟火 杀虫剂 催化剂 其他铜盐和固体荧光粉激活 剂等 也用于种子处理及作杀菌剂等 某化学兴趣小组在实验室利用 Na2CO3 10H2O 跟 CuSO4 5H2O 反应制备并检验碱式碳酸铜 实验步骤如下 Error 黏胶状蓝绿色沉淀蓝绿色晶体 研细 混合 研磨 沸水 搅拌 抽滤 洗涤 风干 1 写出制备碱式碳酸铜的化学方程式 2 用研钵分别研细 Na2CO3 10H2O 和 CuSO4 5H2O 的目的是 3 检验蓝绿色沉淀是否洗涤干净的实验操作是 4 碱式碳酸铜可以看成 Cu OH 2 CuCO3 该兴趣小组同学选择下列实验仪器验证产物 中含有 Cu OH 2 CuCO3 各装置连接顺序为 装置 B 中试剂的名称是 装置 C 中试剂的名称是 证明含有 CuCO3的实验现象是 证明含有 Cu OH 2的实验现象是 答案 1 2CuSO4 2Na2CO3 H2O Cu2 OH 2CO3 2Na2SO4 CO2 2 增大反应物接 触面积 使反应物充分混合并反应 3 取最后一次洗涤液少许 滴加 BaCl2溶液 若 没有白色沉淀产生 则沉淀已洗涤干净 4 ACB 澄清石灰水 无水硫酸铜粉末 装置 B 中澄清石灰水变浑浊 装置 C 中白色粉末变 为蓝色 解析 1 制备碱式碳酸铜是利用了 CuSO4和 Na2CO3的水解相互促进的性质 2 用研钵分别研细 Na2CO3 10H2O 和 CuSO4 5H2O 是为了增大反应物的接触面积 使反 应物充分混合并反应 3 若蓝绿色沉淀洗涤干净 则最后洗涤液中不含 SO 滴加 BaCl2溶液 没有白色沉 2 4 淀产生 4 利用无水硫酸铜可检验出加热后的产物中存在 H2O 从而证明含有 Cu OH 2 利用澄 清石灰水可检验出加热后的产物中含有 CO2 从而证明含有 CuCO3 但是检验 H2O 必须在 检验 CO2之前 题组三 综合流程型 3 氯化亚铜在工业上应用广泛 氯化亚铜 CuCl 为白色晶体 微溶于水 能溶于氨水 浓 盐酸 并生成配合物 不溶于硫酸 稀硝酸和醇 实验药品 铜丝 20 g 氯化铵 20 g 65 硝酸 10 mL 36 盐酸 15 mL 水 1 反应 的化学方程式为 用 95 乙醇代替蒸馏水洗涤的主要目的是 写 出一条即可 2 工业化生产时 95 乙醇可通过 的方法回收并循环利用 而 NH4Cl 填化学式 可直接循环利用 3 实验室用右图装置制备 CuCl 实验时通入 O2的速率不宜过大 为便于观察和控制产生 O2的速率 最宜选择下列装 置中的 填字母序号 实验开始时 温度计显示反应液温度低于室温 主要原因是 电炉加热升温至 50 时停止加热 反应快速进行 烧瓶上方气体颜色逐渐由无色变为 红棕色 从环保角度考虑 当 时才能停止通入氧气 待冷却至室温后 再打开瓶塞 沿 填字母 口倾出棕色反应液于 1 000 mL 大 烧杯 加水 500 mL 即有大量白色沉淀析出 答案 1 NH4 CuCl2 CuCl NH4Cl 避免 CuCl 溶于水而造成损耗 洗去晶体表面的 杂质离子及水分 2 蒸馏 HNO3 3 B 氯化铵溶于水吸收大量热 造成反应液温度降低 烧瓶上 方红棕色气体逐渐变为无色 a 或 c 解析 1 注意反应 的反应物和生成物即可确定该反应的化学方程式为 NH4 CuCl2 CuCl NH4Cl 用 95 乙醇代替蒸馏水洗涤的主要目的是洗去晶体表面的杂质离子 及水分 减小 CuCl 的溶解损失 同时可以加快固体的干燥 2 将乙醇与水分离的操作 是蒸馏 根据残液浓缩后的补充物质可知 可直接循环利用的有 NH4Cl 和 HNO3 3 在 题给三个装置中 能观察到产生 O2速率的只有 B 实验开始时 温度计显示反应液温度 低于室温的主要原因是氯化铵溶于水时吸热 造成反应液温度降低 为使反应产生的氮 氧化物完全转化为硝酸 消除氮氧化物对环境的影响 因此需到烧瓶上方红棕色气体逐 渐变为无色时才能停止通入氧气 将三颈瓶中液体倒出时利用左口或右口 即从 a 口或 c 口倾出棕色反应液 解答操作流程题一般要思考的几个问题 对比分析生产流程示意图中的第一种物质原材料与最后一种物质产品 从对比分析中找出 原料与产品之间的关系 弄清以下几个问题 1 生产流程中原料转化为产品的过程中依次进行的反应 2 每一步操作 加入的辅助试 剂的作用 3 除了目标物质外产生的杂质或副产物 4 杂质是否要除去及除去的方法 5 为了确保产品的纯度和产率 采取了什么措施 练出高分 1 实验室常用强氧化剂 如 KMnO4 KClO3 MnO2等 氧化浓盐酸的方法来制备氯气 某研究 性学习小组欲探究用 Na2O2与浓盐酸制备并检验氯气 供选用的实验试剂及装置如下图 所示 部分导管 蒸馏水略 a Na2O2 b 浓盐酸 c 碱石灰 d NaOH 溶液 e 淀粉 KI 溶液 f CaCO3 g 石蕊试液 h 饱和 NaCl 溶液 1 写出用 Na2O2与浓盐酸制备氯气的化学方程式 2 下表中的装置组合最合理的是 填序号 需考虑实验结束撤除装置时残留 有害气体的处理 组合制备装置净化装置检验装置 试剂尾气处理装置 A e B g C e D g 3 尾气经处理后仍有较多气体排出 其主要原因可用化学方程式表示为 4 某小组成员建议用双氧水代替过氧化钠进行实验更好 请你给出两条合适的理由 答案 1 Na2O2 4HCl 浓 2NaCl Cl2 2H2O 2 D 3 2Na2O2 2H2O 4NaOH O2 或 2Na2O2 4HCl 4NaCl 2H2O O2 4 Na2O2能与水反应 会使原料的利用率降低 双氧水比 Na2O2更经济 产生等 量的 Cl2 用双氧水消耗盐酸的量少 Na2O2能与水反应 生成的 NaOH 能与盐酸反应 Na2O2能与水反应 生成的 NaOH 吸收了 Cl2 填写其中任意两条即可 解析 Na2O2具有强氧化性 能把 Cl 氧化成 Cl2 制备时应把浓盐酸滴到 Na2O2固体上 所以应选 作为制备装置 装置 可观察导气管是否堵塞 利用 KI 淀粉溶液或石蕊试 液检验 Cl2 根据装置应选择 g 可用 NaOH 溶液吸收 Cl2 在此实验中 不可避免 Na2O2和水反应生成 O2 2 工业尾气中的氮氧化物常用氨催化吸收法 原理是 NH3和 NOx反应生成无毒物质 某同 学采用以下装置和步骤模拟工业上氮氧化物的处理过程 提供的装置 NH3的制取 1 下列有关实验室制备气体的说法正确的是 填序号 可以用排饱和食盐水的方法收集氯气 用赤热的炭与水蒸气反应制取氢气 实验 室制氧气有时需要加热 有时不需要加热 用无水氯化钙干燥氨气 用浓盐酸洗涤 高锰酸钾分解制氧气的试管 2 从所提供的装置中选取一个能制取氨气的装置 填序号 3 当采用你所选用的装置制取氨气时 相应反应的化学方程式是 模拟尾气的处理 选用上述部分装置 按下列顺序连接成模拟尾气处理装置 回答有关问题 4 A 中反应的离子方程式为 5 装置 D 的作用有 使气体混合均匀 调节气流速度 还有一个作用是 6 D 装置中的液体可换成 填序号 a CuSO4 b H2O c CCl4 d 浓硫酸 7 该同学所设计的模拟尾气处理实验还存在的明显缺陷是 答案 1 2 C 或 G 3 2NH4Cl Ca OH 22NH3 CaCl2 2H2O 或 NH3 H2O CaO Ca OH 2 NH3 对应即可 4 3Cu 2NO 8H 3Cu2 2NO 4H2O 3 5 防止 NH3发生倒吸 6 c 7 NO 尾气直接排放 没有进行处理 解析 2 实验室制备氨气可用氢氧化钙与氯化铵固体加热法 也可以用浓氨水与氧化 钙 或氢氧化钠 在常温下制取 故可选装置为 C 或 G 3 根据所选装置写出相应制备 反应的化学方程式 4 A 中为 Cu 与稀硝酸的反应 3Cu 2NO 8H 3Cu2 2NO 4H2O 5 NH3是易溶于水的气体 因此 D 还可以防 3 止倒吸 6 D 中用饱和氨水防止氨气被吸收 因此还可以换成 CCl4 7 该反应中尾气 含有 NO 等污染性气体 应除去后再排入空气中 3 聚合硫酸铁又称聚铁 化学式为 Fe2 OH n SO4 3 0 5n m 广泛用于污水处理 实验室利 用硫酸厂烧渣 主要成分为铁的氧化物及少量 FeS SiO2等 制备聚铁和绿矾 FeSO4 7H2O 过程如下所示 1 验证固体 W 焙烧后产生的气体中含有 SO2的方法是 2 制备绿矾时 向溶液 X 中加入过量 充分反应后 经 操作得 到溶液 Y 再经浓缩 结晶等步骤得到绿矾 3 溶液 Z 的 pH 影响聚铁中铁的质量分数 用 pH 试纸测定溶液 pH 的操作方法为 若溶液 Z 的 pH 偏小 将导致聚铁中铁的质量分数 填 偏大 或 偏小 答案 1 将产生的气体通入盛有品红溶液的小试管中 若品红溶液褪色 加热能恢复 原色 证明气体中含有 SO2 2 铁屑 过滤 3 取一小块 pH 试纸 放在干燥 洁净的表面皿 或玻璃片 上 用干燥 洁净的玻璃棒 蘸取待测溶液 滴到 pH 试纸上 然后与标准比色卡比较 偏小 解析 1 利用 SO2的漂白性来鉴别二氧化硫 2 溶液中有 Fe3 Fe2 欲制绿矾 应把 Fe3 转化为 Fe2 所以要加过量的铁屑 3 用 pH 试纸测定溶液的 pH 为了测定的准确性 应选用干燥 洁净的装置 若 pH 偏 小 酸性过强 则 Fe3 难以形成聚铁胶体 所以聚铁中铁的质量分数偏小 4 2013 江苏 16 氧化镁在医药 建筑等行业应用广泛 硫酸镁还原热解制备高纯氧化 镁是一种新的探索 以菱镁矿 主要成分为 MgCO3 含少量 FeCO3 为原料制备高纯氧化 镁的实验流程如下 1 MgCO3与稀硫酸反应的离子方程式为 2 加入 H2O2氧化时 发生反应的化学方程式为 3 滤渣 2 的成分是 填化学式 4 煅烧过程存在以下反应 2MgSO4 C2MgO 2SO2 CO2 800 MgSO4 CMgO SO2 CO 800 MgSO4 3CMgO S 3CO 800 利用下图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集 D 中收集的气体是 填化学式 B 中盛放的溶液可以是 填字母 a NaOH 溶液 b Na2CO3溶液 c 稀硝酸