巩固练习制备实验设计与评价

1、I. 【巩固练习】I.实验室制备氨气，下列方法中适宜选用的是。 固态氯化俊加热分解固体氢氧化钠中滴加浓氨水氯化俊溶液与氢氧化钠溶液共热固态氯化俊与氢氧化钙混合加热为了在实验室利用工业原料制备少量氨气，有人设计了如下装置(图中夹持装置均已略去)°实验操作检查实验装置的气密性后，关闭弹簧夹a、b、c、d、e。在A中加入锌粒，向长颈漏斗注入一定量稀硫酸。打开弹簧夹c、d、e,则A中有氢气发生。在F出口处收集氢气并检验其纯度。 关闭弹簧夹c,取下截去底部的细口瓶C,打开弹簧夹a,将氢气经导管B验纯后点燃,然后立即罩上无底细口瓶C(如图所示)塞紧瓶塞。氢气继续在瓶内燃烧，几分钟后火焰熄灭。 用

2、酒精灯加热反应管E,继续通氢气，待无底细口瓶C内水位低于外液面时，打开弹簧夹b,无底细口瓶C内气体经D进入反应管E,片刻后F中的溶液变红。回答下列问题：(1) 检验氢气纯度的目的是。在步骤中，先加热铁触媒的原因是。反应管E中发生反应的化学方程式若出现C瓶内水位下降到液面保持不变现象时，A装置内发生的现象是C瓶内气体的成份是。C瓶内水位下降越多再打开弹簧夹b进行反应实验现象越明显的原因是2.工业上以程如下：某课外计了如下实小组模拟上述部分过程设验装置制备硝酸(所有橡氨气为原料制备硝酸的过(1)工业上用氨气(2)连接好该装置(3)通入a气体的胶制品均已被保护)制取NO的化学方程式后，首先进行的操作

3、目的是。盛有Na2CO3溶液的烧杯为尾气处理装置，该装置中反应的化学反应方程式是2NO2+Na2CO3=NaNO2+已知：温度低于21.15C时，NO2几乎全部转变为N2O4。工业上可用N2O4与水反应来第1页提高硝酸产率。N2O4与a气体在冷水中生成硝酸的化学方程式是。(2) 一定条件下，某密闭容器中N2O4和NO?的混合气体达到平衡时，c(NO2)=0.50mol/L、c(N2O4)=0.125mol/L。贝U2NO2(g)N2O4(g)的平衡常数K=。若NO2起始浓度为2mol/L，相同条件下，NO2的最大转化率为。3. 制取氨气并完成喷泉实验(图中夹持装置均已略去)。(1) 写出实验室

4、制取氨气前化学方程式：。(2) 收集氨气应使用法，要得到干燥的氨气可选用做干燥剂。(3) 用图1装置进行喷泉实验，上部烧瓶已装满干燥氨气，引发水上喷的操作是。该实验的原理是。(4) 如果只提供如图2的装置，请说明引发喷泉的方法。4. 氢化钙固体是登山运动员常用的能源提供剂。某兴趣小组拟选用如下装置制备氢化钙。请回答下列问题：(1) 请选择必要的装置，按气流方向连接顺序为(填仪器接口的字母编号)。根据完整的实验装置进行实验，实验步骤如下：检查装置气密性后，装入药品；打开分液漏斗活塞；(请按正确的顺序填入下列步骤的标号)。A. 加热反应一段时间B. 收集气体并检验其纯度C. 关闭分液漏斗活塞D.

5、停止加热，充分冷却实验结束后，某同学取少量产物，小心加入水中，观察到有气泡冒出，溶液中加入酚猷后显红色。该同学据此判断，上述实验确有CaH2生成。 写出CaH2与水反应的化学方程式; 该同学的判断不准确，原因是。(2) 请你设计一个实验，用化学方法区分钙与氢化钙，写出实验简要步骤及观察到的现象。5. 登山运动员常用氢化钙作为能源提供剂，与氢气相比，其优点是Ca3N2),并探究其实验式。某试验小组利用如下装置(部分固定装置略)制备氧化钙(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插入试管A的水中，目的是。 制备氮化钙的操作步骤是：打开活塞K并通入N2；点燃酒

6、精灯，进行反应;反应结束后，;拆除装置，取出产物。(3) 数据记录如下：空瓷舟质量mo/g瓷舟与钙的质量m1/g瓷舟与产物的质量m2/g14.8015.0815.15 计算得到实验式CaxN2，其中x=。若通入的N2中混有少量。2,请比较X与3的大小，并给出判断依据：c氢化钙(CaH2)固体是登山运动员常用的能源提供剂。氢化钙要密封保存，一旦接触到水就发生反应生成氢氧化钙和氢气。氢化钙通常用氢气与金属钙加热制取，下图是模拟制取装置。(1) 与氢气相比，氢化钙作为能源提供剂的优点是。(2) 装置B的作用是;装置D的作用是;反应开始前，先通入一段时间氢气的目的是。(3) 为了确认进入装置C的氢气已

7、经干燥，应在B、C之间再连接一装置，该装置中加入的试剂是。利用上图装置进行实验，步骤如下：检查装置气密性后装入药品；打开分液漏斗活塞，(请按正确的操作顺序填入序号)。加热反应一段时间收集气体并检验其纯度 关闭分液漏斗活塞停止加热，充分冷却上述实验中假设钙充分反应，为测定所得氢化钙的纯度，可称取44mg氢化钙样品与足量水反应，反应完全后充分冷却，最终生成气体体积约44.8mL(标准状况)，试通过计算求样品中氢化钙的纯度。若钙没有充分反应，对氢化钙纯度的测定(填“有”或“无”)影响。6. 实验室采用MgCl2、AlCl3的混合溶液与过量氨水反应制备MgAl2O4二主要流程如下：(1)为使Mg&qu

8、ot;、Al3+同时生成沉淀，应先向沉淀反应器中加入(填"A”或“B"),再滴加另一反应物。(2) 如右图所示，过滤操作中的一处错误是。(3) 判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是。高温焙烧时，用于盛放固体的仪器名称是。(4) 无水A1C13(183C升华)遇潮湿空气即产生大量白雾，实验室可用下列装置制备。ABCDE(收集瓶)FG装置B中盛放饱和NaCl溶液，该装置的主要作用是。F中试剂的作用是。用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用，所装填的试剂为ABC7. 某研究性学习小组的同学为在实验室再现二氧化硫催化氧化的过程，并制取少量三氧化硫晶体，设计了如图所示的装置。已知

9、三氧化硫遇水生成硫酸并放出大量热，容易形成酸雾。试回答：(1) 已知6.4g二氧化硫被氧气氧化成气态三氧化硫，放出9.83kJ热量。反应的热化学方程式为A中氧气导管冒出的气泡与二氧,A中的药品是化硫导管冒出的气泡速率相近，其目的是A装置可用来观察二氧化硫和氧气的进气量。实验时使检查完装置的气密性且加入药品后，开始进行实验。此时首先应该进行的操作是在实验过程中不能持续加热的理由是;C装置用来收集三氧化硫，其中冰盐水的作用是;若用ag铜跟足量浓硫酸反应制二氧化硫，实验结束时得到bg三氧化硫，该实验中二氧化硫的转化率不小于;为了减轻实验对环境的污染，请你设计尾气处理装置，用简要文字回答：(2) 【答

10、案与解析】1.I.II.(1)排除空气，保证安全铁触媒在较高温度时活性增大，加快氨合成的反应速率;锌粒与酸脱离；N2、H2,尽量增大氢气的浓度以提高氮气的转化率【解析】I.氨的用途比较广泛，如制化肥、硝酸、俊盐、纯碱以及在有机合成工业中制合成纤维、塑料、染料、尿素等。其中制化肥、硝酸是较重要的两种用途。II. 实验室制备氨气可选用。对于，向固体NaOH中滴加浓氨水，NaOH溶于水会放出大量的热，使浓氨水分解出氨气。结合所给装置，操作的目的在于排除B、C装置外的其余装置内的空气。可通过检验H2纯度的方法来证明空气是否被排净，以保证实验的安全。操作的目的在于让无底细口瓶C内空气中的02与H2反应掉

11、，从而提供N2。对于操作，先加热反应管E中铁触媒的原因是铁触媒在较高温度时活性增大，以便加快氨合成的反应速率。当C瓶内水位下降到液面保持不变时，A装置可看到的现象是锌粒与稀硫酸脱离，不再产生氢气，防止了实验装置中压强过大。此时打开弹簧夹b,锌粒与稀硫酸接触，产生氢气。这样一方面能使无底细口瓶C内的N2、H2经D干燥后进入反应管E内发生反应，另一方面尽量增大氢气的浓度以提高氮气的转化率。2. (1)4NH3+502n4N0+6H20(2) 检验装置的气密性(3) 提高N02的转化率(或2NO+02=2NO2)(4) NaN03CO2(5) 2N2O4+02+2H2O=4HNO33. 1/250%

12、(1)2NH4Cl+Ca(OH)2NH3+CaCl?+2H2O(2) 向下排空气碱石灰(3) 打开止水夹，挤出胶头滴管中的水。氢气极易溶解于水，致使烧瓶内气体压强迅速减小。(4) 打开夹子，用手(或热毛巾等)将烧瓶捂热，氢气受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，氨气与水接触，即发生喷泉。利用气压原理设计实验实质上就是通过改变被密闭的气体的压强，使装置中的液体发生移动，达到液体和液体、气体和液体等接触，从而发生化学反应或气体溶解，达到实验目的。【解析】喷泉实验是一类很具有创新性的实验，开放程度高，考查面较为广泛，氨气的喷泉实验是其中最重要的实验之一，而设计氨气的喷泉实验是建立在氨气的水溶性和碱性的基础

13、之上的。(1) 实验室常用NH4CI与Ca(OH)2混合加热来制NH3。(2) 由于NH3易溶于水，又密度比空气小，只能用瓶口向下排空气法收集；干燥NH3可选用碱石灰。用挤入法，利用NH3极易溶于水的性质，使较多量NH3溶于少量水中，气体量急剧减少，体积不变，烧瓶内压强必减小。故打开止水夹后，烧杯中水面上的大气压强将水压入烧瓶，形成喷泉。（4）要形成喷泉，必须解决两个问题，一是NH3必须与水接触，二是造成足够的压强差。本题利用气体热胀冷缩原理，打开止水夹，用手（或热毛巾等）捂住烧瓶，NH3受热膨胀，赶出玻璃导管中的空气和水，NH3与水接触溶解，即发生喷泉。4. （1）ifrd,cj,k（或k,

14、j）-a（2）BADC（3）CaH2+2H2O=Ca（OH）2+2志f金属钙与水反应也有类似现象（4）取适量氢化钙，在加热条件下与干燥氧气反应，将反应气相关产物通过装有无水硫酸铜的干燥管，观察到固体由白色变为蓝色；取钙做类似实验，观察不到固体由白色变为蓝色（5）氢化钙是固体，便于携带【解析】从题给装置图分析制备氢化钙的原料是氢气和金属钙，制备出的氢气需要先净化一一HCl气体用NaOH溶液吸收，再干燥一一选择浓硫酸，盛有CaCl2的干燥管连接在装有钙的大试管上，防止外界的水蒸气干扰实验。（1）按气流方向连接顺序为ie,frd,cf,k（2）氢气易燃烧，反应开始后应先检验其纯度，再加热钙进行反应。

15、反应结束时应先停止加热，此时要保证继续通氢气，防止倒吸入空气，影响氢化钙的纯度，充分冷却后再关闭活塞停止通氢气。所以顺序为BADC。（3）氢化钙中氢元素为一1价，发生氧化还原反应：CaH2+2H2O=Ca（OH）2+2H2K活泼金属Ca与水反应也生成氢气和氢氧化钙，产生类似现象。（4）两者的不同之处在于氢化钙中含有氢元素，区分它们需在干燥环境中，取适量氢化钙与氧气在加热条件下反应，将生成的气体通入盛有无水硫酸铜的干燥管中，观察到固体由白色变为蓝色；取适量的钙做类似实验，无明显现象。（5）氢化钙为固体，携带方便。（1）关闭活塞K,将末端导管插入试管A的水中，用酒精灯微热硬质试管，若末端导管有连续

16、均匀的气泡冒出，撤去酒精灯冷却一段时间，在导管内形成一段水柱，并且一段时间不回落，贝U证明装置的气密性良好。（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：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）反应结束后，先将末端导管从试管A中拔出，再熄灭酒精灯。（4）x=2.8;因为钙的总量不变，若通入的N2中混有少量。2,所得产物中会混有氧化钙，因为氮的相对原子质量小于样的相对原子质量，结果m2偏大，n（N）会偏大，所以x值会减小。【解析】（1）检查装置气密性首先要关闭活塞K,并将末端导管插入试管A的水中形成密闭系统，而是要通过升温形成压强差。（2）由

17、题给（4）的可知，若N2中混有O2会使产物不纯，因此要隔绝氧气对反应的影响，末端导管必须插入试管A的水中可防止氧气进入。（3）此处要联想初中氧气制备作答，因为温度降低会导致压强减小，出现倒吸现象，所以要首先撤出导管，在熄灭酒精灯。（4）由题给实验数据可知：m(Ca)=mim0=15.0814.80=0.28g则n(Ca)=0.28g/40gmoL-1=0.007molm(CaxN2)=15.1514.80=0.35g则m(N)=0.35g-0.28g=0.07gn(N)=0.07g/14gmol-1=0.005mol因为n(Ca):n(N)=7:5,所以x=2X7/5=2.8因为钙的总量不变，

18、若通入的N2中混有少量。2,所得产物中会混有氧化钙，因为氮的相对原子质量小于样的相对原子质量，结果m2偏大，n(N)会偏大，所以x值会减小。5. (1)氢化钙是固体，携带方便(2) 除去氢气中的水蒸气防止空气中进入C装置排除装置中的空气(3) 无水硫酸铜(4) 6. 95.5%有(1)B(2) 漏斗下端尖嘴未紧贴烧杯内壁(3) AgNO3溶液(或硝酸酸化的AgNO3溶液)；址柄(4) 除去HCl;吸收水蒸气；碱石灰(或NaOH与CaO混合物)【解析】(1)Mg"、Al3+同时生成沉淀，则先加入氨水。(2)过滤时漏斗末端没有紧靠烧杯内壁。(3)检验沉淀是否洗净可向洗涤液加入氨水，观察是否有沉淀产生。高温焙烧在塔蜗中进行。(4)装置B中饱和NaCl溶液用于除去氯气中HCl,F盛装浓硫酸，防止水蒸气进入E。用干