2020高考化学大一轮复习 考点规范练30 第十单元 化学实验基础 新人教版

考点规范练30物质的制备、实验方案的设计与评价(时间:45分钟满分:100分)考点规范练第60页非选择题(共6小题,共100分)1.(2020海南化学,17)(16分)工业上,向500600 的铁屑中通入氯气生产无水氯化铁;向炽热铁屑中通入氯化氢生产无水氯化亚铁。现用如图所示的装置模拟上述过程进行实验。回答下列问题:(1)制取无水氯化铁的实验中,A中反应的化学方程式为,装置B中加入的试剂是。(2)制取无水氯化亚铁的实验中,装置A用来制取,尾气的成分是。若仍用D装置进行尾气处理,存在的问题是、。(3)若操作不当,制得的FeCl2会含有少量FeCl3,检验FeCl3常用的试剂是,欲制得纯净的FeCl2,在实验操作中应先,再。导学号16980372答案:(1)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O浓硫酸(2)HClHCl、H2易发生倒吸没有处理H2(3)KSCN溶液通入氯化氢(赶尽装置中的空气)点燃C处的酒精灯解析:(1)由题干信息知,制备无水FeCl3,需要先制备Cl2,实验室中用MnO2和浓盐酸加热反应获得Cl2,制备的Cl2中会混有水蒸气,故需要用浓硫酸吸收水蒸气。(2)制备无水FeCl2,需要先制备干燥的HCl,HCl与铁屑反应生成FeCl2和H2,尾气中含有H2和过量的HCl。D中的导管直接插入液面以下,会因HCl气体被吸收而产生倒吸,同时H2不能被溶液吸收,没有处理H2。(3)Fe3+遇KSCN溶液显红色,可用KSCN溶液鉴别Fe3+。欲制得纯净的FeCl2,需先点燃A处的酒精灯,使生成的HCl充满整个装置,将空气除尽后,再点燃C处的酒精灯,使Fe与HCl反应。如不按此操作,则可能会混有铁的氧化物杂质,制备的FeCl2将不纯。2.(2020安徽合肥第二次教学质量检测)(16分)硫酸亚铁铵是分析化学中的重要试剂,某学习小组探究其分解产物。(1)甲组同学按照图()所示的装置进行实验,关闭止水夹,加热A中的硫酸亚铁铵固体至分解完全,检验其分解产物。()()装置B仪器名称是,所盛试剂是。装置C中可观察到的现象是,由此可知硫酸亚铁铵分解的产物中有。(2)乙组同学选用甲组实验中的装置A和图()所示的装置,进行实验验证硫酸亚铁铵分解的产物中还有SO2和SO3。乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序(用装置字母表示)为A、。取适量固体于A中,通入N2一段时间后,关闭止水夹,再点燃酒精灯,通入N2的目的是。装置H中有白色沉淀,则证明分解产物中有;能证明分解产物中有SO2的实验现象是。(3)丙组同学将一定量的硫酸亚铁铵在500 时隔绝空气加热一段时间后,检验其固体产物,设计实验证明:此固体产物不含二价铁:。此固体产物只含Fe2O3:。答案:(1)球形干燥管碱石灰(其他合理答案均可)溶液由无色变为红色NH3(2)D、H、E、G、F赶走装置中的空气,防止对SO2验证产生干扰SO3E中无明显现象,G中出现白色沉淀(3)取固体样品少许,加入稀硫酸溶解,加入酸性KMnO4溶液,不褪色精确称量充分加热前后固体的质量,经过计算即可判定残留固体的成分是否全部为Fe2O3解析:(1)装置B仪器的名称为球形干燥管,所盛试剂为碱石灰,用于吸收硫酸亚铁铵分解生成的酸性气体和H2O(g)。装置C中盛有酚酞溶液,用于定性检验碱性气体(NH3),酚酞溶液由无色变成红色。(2)装置A用于分解硫酸亚铁铵固体,分析装置DH发现,D装置进气管与出气管等长,显然为安全瓶,紧接在A装置后面,防止液体倒吸;装置H用于检验SO3,溶液中产生白色沉淀(BaSO4);装置E用于检验SO3是否被装置H完全吸收;装置G用于检验SO2,溶液中产生白色沉淀(BaSO4);装置F用于吸收SO2尾气,防止污染环境,故仪器的连接顺序为A、D、H、E、G、F。装置H中盛有足量HCl和BaCl2混合溶液,产生白色沉淀(BaSO4),证明分解产物中有SO3;E中无明显现象,且G中产生白色沉淀(BaSO4),证明分解产物中有SO2。(3)要证明固体产物中不含Fe2+,可取少量固体样品,加入稀硫酸溶解,再滴加酸性KMnO4溶液,溶液不褪色;或加入K3Fe(CN)6溶液,不产生蓝色沉淀,都可说明固体产物中不含有Fe2+。可采用定量分析的方法证明固体产物只含Fe2O3,精确称取一定质量的样品,充分加热分解后,再称量剩余固体的质量,经过计算可判断残留固体的成分是否全部为Fe2O3。3.(16分)(1)(2020上海化学,36节选)已知CaO2在350 迅速分解生成CaO和O2。下图是实验室测定产品中CaO2含量的装置(夹持仪器省略)。若所取产品质量是m g,测得气体体积为V mL(已换算成标准状况),则产品中CaO2的质量分数为(用字母表示)。过氧化钙的含量也可用重量法测定,需要测定的物理量有。(2)(2020课标全国,28节选)用右图装置可以测定混合气中ClO2的含量:.在锥形瓶中加入足量的碘化钾,用50 mL水溶解后,再加入3 mL稀硫酸;.在玻璃液封装置中加入水,使液面没过玻璃液封管的管口;.将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收;.将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中;.用0.100 0 molL-1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液(I2+2S22I-+S4),指示剂显示终点时共用去20.00 mL硫代硫酸钠溶液。在此过程中:锥形瓶内ClO2与碘化钾反应的离子方程式为。玻璃液封装置的作用是。中加入的指示剂通常为,滴定至终点的现象是。测得混合气中ClO2的质量为 g。导学号16980373答案:(1)样品质量、完全分解后剩余固体的质量(合理即可)(2)2ClO2+10I-+8H+5I2+4H2O+2Cl-吸收残余的二氧化氯气体(避免碘的逸出)淀粉溶液溶液由蓝色变为无色,且半分钟内溶液颜色不再改变0.027 00解析:(1)CaO2在350 会迅速分解成CaO和O2,反应的化学方程式为2CaO22CaO+O2。根据化学方程式可知,每消耗2 mol CaO2,会产生1 mol O2,在标准状况下的体积为22.4 L。现产生标准状况下气体的体积为V(O2)=V mL,则n(O2)=10-3 mol;则反应消耗的n(CaO2)=2n(O2)=10-3 mol,产品中w(CaO2)=100%=(10-3 mol72 gmol-1)m g100%=。过氧化钙的含量也可用重量法测定,需要测定的物理量有灼烧前CaO2的质量及灼烧后剩余固体的质量。(2)ClO2作氧化剂,产物为Cl-,I-为还原剂,产物为I2,在酸性条件下反应,2ClO2+10I-+8H+5I2+2Cl-+4H2O。因ClO2易溶于水,所以玻璃液封装置作用是吸收残余ClO2气体。因淀粉遇I2变蓝,所以用淀粉溶液作指示剂。滴定至终点的现象为溶液由蓝色变为无色,且半分钟内颜色不再改变。根据关系式2ClO25I210S2,m(ClO2)=20.00 mL10-3 LmL-10.100 0 molL-167.5 gmol-1=0.027 00 g。4.(2020贵州贵阳检测)(18分)纯过氧化氢是淡蓝色的黏稠液体,可与水以任意比混合,过氧化氢水溶液俗称双氧水,为无色透明液体。实验室常用过氧化氢制取氧气,工业上过氧化氢是重要的氧化剂和还原剂,常用于消毒、杀菌、漂白等。某化学兴趣小组的同学围绕过氧化氢开展了调查研究与实验,请你参与其中一起完成下列学习任务:(1)写出过氧化氢的电子式:。(2)实验室中用过氧化氢制取氧气的化学方程式为,当生成标准状况下2.24 L O2时,转移电子为 mol。(3)该兴趣小组的同学查阅资料后发现H2O2为二元弱酸,其酸性比碳酸弱。请写出H2O2在其水溶液中的电离方程式:。(4)同学们用0.100 0 molL-1的酸性高锰酸钾标准溶液滴定某试样中过氧化氢的含量,反应原理为2Mn+5H2O2+6H+2Mn2+8H2O+5O2。在该反应中,H2O2被(填“氧化”或“还原”);滴定到达终点的现象是;用移液管吸取25.00 mL试样置于锥形瓶中,重复滴定四次,每次消耗的KMnO4标准溶液体积如下表所示:第一次第二次第三次第四次V(KMnO4溶液)/mL17.1018.1018.0017.90则试样中过氧化氢的浓度为 molL-1;若滴定前尖嘴中有气泡,滴定后消失,则滴定结果(填“偏低”“偏高”或“不变”)。(5)同学们发现向滴加了酚酞的NaOH溶液中加入H2O2后,溶液中红色消失。关于褪色原因:甲同学认为H2O2是二元弱酸,消耗了OH-使红色消失;乙同学认为H2O2具有漂白性使溶液褪色。请设计一个简单的实验方案来判断甲、乙两位同学的说法是否正确:。答案:(1)H(2)2H2O22H2O+O20.2(3)H2O2H+H、HH+(4)氧化锥形瓶内溶液颜色恰好由无色变为浅紫色,且半分钟内溶液不褪色0.180 0偏高(5)向褪色后的溶液中加入NaOH溶液,若变红,甲的说法正确;若不变红,乙的说法正确解析:(1)H2O2的结构式为HOOH,其电子式为H。(2)H2O2不稳定,在MnO2催化作用下分解生成H2O和O2,化学方程式为2H2O22H2O+O2,氧元素发生歧化反应,由-1价变成-2价和0价,生成1 mol O2时转移2 mol电子,故生成标准状况下2.24 L O2(即0.1 mol)时,转移0.2 mol电子。(3)H2O2为二元弱酸,其酸性比H2CO3弱,在水溶液中分步电离,以第一步电离为主,电离方程式为H2O2H+H、HH+。(4)反应2Mn+5H2O2+6H+2Mn2+8H2O+5O2中,Mn被还原为Mn2+,H2O2则被氧化为O2。达到滴定终点时,H2O2被完全氧化,溶液由无色变成浅紫色,且半分钟内不褪色。第一次消耗标准KMnO4溶液的体积为17.10 mL,与其他三次相比存在明显误差,应舍去,利用后三次实验数据计算:消耗标准KMnO4溶液的平均体积为=18.00 mL,则有n(H2O2)=n(KMnO4)=0.100 0 molL-118.0010-3 L=4.510-3 mol,故试样中H2O2的浓度为=0.180 0 molL-1。滴定前尖嘴中有气泡,滴定后消失,则测得的标准KMnO4溶液的体积偏大,导致测定试样中H2O2的浓度偏高。(5)甲同学认为H2O2是二元弱酸,消耗了OH-使红色消失,可向褪色后的溶液中滴加NaOH溶液,若溶液重新变成红色,说明甲同学的说法正确;若溶液不变色,说明乙同学的说法正确。5.(2020湖南鹰潭一模)(16分)食盐中含有一定量的镁、铁等杂质,加碘盐中碘的损失主要是由于杂质、水分、空气中的氧气以及光照、受热而引起的。已知:氧化性:IFe3+I2;还原性:S2I-;KI+I2KI3。(1)某学习小组对加碘盐进行如下实验:取一定量某加碘盐(可能含有KIO3、KI、Mg2+、Fe2+、Fe3+),用适量蒸馏水溶解,并加稀盐酸酸化,将所得溶液分为4份。第一份试液中滴加KSCN溶液后显红色;第二份试液中加足量KI固体,溶液显淡黄色,用CCl4萃取,下层溶液显紫红色;第三份试液中加入适量KIO3固体后,滴加淀粉试剂,溶液不变色。向第四份试液中加K3Fe(CN)6溶液,根据是否得到具有特征蓝色的沉淀,可检验是否含有(用离子符号表示)。第二份试液中加入足量KI固体后,反应的离子方程式为:、。(2)以KI作为加碘剂的食盐在保存过程中,由于空气中氧气的作用,容易引起碘的损失。写出潮湿环境下KI与氧气反应的化学方程式:。将I2溶于KI溶液,在低温条件下,可制得KI3H2O,该物质不适合作为食盐加碘剂,其理由是。(3)某同学为探究温度和反应物浓度对反应2I+5S+2H+I2+5S+H2O的速率的影响,设计实验如下表所示:0.01 molL-1 KIO3酸性溶液(含淀粉)的体积/mL0.01 molL-1Na2SO3溶液的体积/mLH2O的体积/mL实验温度/溶液出现蓝色时所需时间/s实验15V13525t1实验2554025t2实验355V20t3表中数据:t1(填“”“”或“=”)t2;若通过实验2、3探究温度对反应速率的影响,则表中V2= 。答案:(1)Fe2+I+5I-+6H+3I2+3H2O2Fe3+2I-2Fe2+I2(2)4KI+O2+2H2O4KOH+2I2KI3在受热条件下产生I2和KI,KI易被氧气氧化,碘易升华(3)40解析:(1)Fe2+与K3Fe(CN)6溶液反应生成蓝色沉淀,则根据是否得到具有特征蓝色的沉淀,可检验是否含有Fe2+。KIO3、Fe3+具有氧化性,与KI发生氧化还原反应,离子方程式分别为I+5I-+6H+3I2+3H2O、2Fe3+2I-2Fe2+I2。(2)潮湿环境下KI与氧气反应生成碘单质、KOH,发生反应的化学方程式为4KI+O2+2H2O4KOH+2I2,因KI3H2O在受热条件下产生I2和KI,KI易被氧气氧化,碘易升华,则该物质不适合作为食盐加碘剂。 (3)探究反应速率应注意控制变量,实验1、2中加入水的体积不同,其他条件应相同,故V1=5,实验1中反应物浓度大,反应速率快,则t1t2;实验2、3应控制温度不同,其他条件相同,则V2=40。6.(2020山东青岛模拟)(18分)冬青油又叫水杨酸甲酯,是一种重要的有机合成原料。某化学小组用水杨酸()和甲醇在酸性催化剂催化下合成水杨酸甲酯并计算其产率。实验步骤:.如图,在三颈烧瓶中加入13.8 g(0.1 mol)水杨酸和24 g(30 mL,0.75 mol)甲醇,向混合物中加入约10 mL甲苯(甲苯与水形成的共沸物,沸点为85 ,该实验中加入甲苯,易将水蒸出),再小心地加入5 mL浓硫酸,摇动混匀,加入12粒沸石,组装好实验装置,在8595 下恒温加热反应1.5小时。.待装置冷却后,分离出甲醇,然后转移至分液漏斗,依次用少量水、5% NaHCO3溶液和水洗涤;分出的产物加入少量无水MgSO4固体,过滤得到粗酯。.将粗酯进行蒸馏,收集221224 的馏分,得水杨酸甲酯9.12 g。常用物理常数:名称相对分子质量颜色状态相对密度熔点/沸点/水杨酸甲酯152无色液体1.18-8.6224水杨酸138白色晶体1.44158210甲醇32无色液体0.792-9764.7请根据以上信息回答下列问题:(1)仪器A的名称是,加入沸石的作用是。若加热后发现未加沸石,应采取的正确方法是