2019屆高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 第13講 化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)專題跟蹤訓(xùn)練.doc

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第13講 化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià) 專題跟蹤訓(xùn)練(十三) 能力練(20分鐘　50分) 非選擇題(共50分) 1．(16分)三氯化硼是一種重要的化工原料。某同學(xué)設(shè)計(jì)的三氯化硼制備裝置如圖所示。 [查閱資料]①BCl3的熔點(diǎn)為－107.3 ℃，沸點(diǎn)為12.5 ℃； ②2B＋6HCl2BCl3＋3H2； ③硼與鋁的性質(zhì)相似，氯化物也易水解，硼也能與堿反應(yīng)。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)裝置A是用高錳酸鉀固體與濃鹽酸反應(yīng)制氯氣，反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)__________________________________________________。 (2)為了完成三氯化硼的制備，裝置從左到右的接口連接順序?yàn)開(kāi)_______________________。 (3)裝置E中的試劑為_(kāi)_________，如果拆去裝置E，可能的后果是__________________________________。 (4)裝置D中發(fā)生反應(yīng)前先通入一段時(shí)間的氯氣，其目的是__________________________，該裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________。 (5)BCl3與水能劇烈反應(yīng)生成硼酸(H3BO3)和白霧，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式______________________________________________。 (6)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證制得的產(chǎn)品中是否含有硼粉__________________________。 [解析]　(1)裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2MnO＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O。(2)由于制取的Cl2中含雜質(zhì)HCl、H2O，所以Cl2與硼反應(yīng)前需要先除去Cl2中含有的雜質(zhì)，又因?yàn)椤芭鹋c鋁的性質(zhì)相似，氯化物也易水解”，生成BCl3的裝置中應(yīng)防止水蒸氣進(jìn)入，故右側(cè)應(yīng)連接盛有濃H2SO4的干燥裝置。裝置的連接順序?yàn)閍→hi→fg→bc→de→j(f和g可互換，b和c可互換)。(3)裝置E中的試劑為飽和食鹽水，目的是除去Cl2中的HCl；若拆去裝置E，雜質(zhì)HCl與硼反應(yīng)產(chǎn)生的H2與Cl2混合，加熱時(shí)可能會(huì)引起爆炸。(4)硼粉能與空氣中的氧氣反應(yīng)，故反應(yīng)前應(yīng)通入Cl2排盡裝置中的空氣。(5)由“生成硼酸(H3BO3)和白霧”可知該反應(yīng)為BCl3＋3H2O===H3BO3＋3HCl。(6)由“硼也能與堿反應(yīng)”可知在產(chǎn)品中加入NaOH溶液，若產(chǎn)生氣泡，則說(shuō)明含有硼粉。 [答案]　(1)2MnO＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O (2)a→hi→fg→bc→de→j(f和g可互換，b和c可互換) (3)飽和食鹽水　HCl與硼反應(yīng)產(chǎn)生的H2與Cl2混合，加熱時(shí)可能會(huì)引起爆炸 (4)通入Cl2以排盡裝置中的空氣，防止硼被氧化　2B＋3Cl22BCl3 (5)BCl3＋3H2O===H3BO3＋3HCl (6)取少量產(chǎn)品于試管中，加入NaOH溶液，若產(chǎn)生氣泡(H2)，則說(shuō)明含有硼粉 2．(18分)Co－60可用于癌癥的放射性治療和蔬菜保鮮。已知：硫鈷礦石(主要成分為Co3S4)灼燒會(huì)生成Co2O3(黑色)，Co2O3與Al發(fā)生鋁熱反應(yīng)可生成Co。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)寫出“已知”中的兩個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________、______________________。 (2)實(shí)驗(yàn)室由硫鈷礦石(主要成分為Co3S4)灼燒生成Co2O3時(shí)，可選用下面的裝置__________(填序號(hào))。 (3)鈷單質(zhì)可與稀鹽酸反應(yīng)生成CoCl2(藍(lán)色)和H2。CoCl2吸水后會(huì)生成不同顏色的物質(zhì)，如CoCl26H2O為粉紅色。如圖所示為CoCl26H2O受熱時(shí)的溫度與質(zhì)量的關(guān)系圖。 ①紫紅色物質(zhì)的化學(xué)式為_(kāi)_________，若由粉紅色固體制備紫紅色固體，可采用的實(shí)驗(yàn)裝置為_(kāi)_________(從Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中選擇)。 ②由紫紅色固體生成藍(lán)紫色固體發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________。 ③綜合上述反應(yīng)過(guò)程，鈷的氯化物常作為變色硅膠(一種干燥劑)的指示劑，當(dāng)變色硅膠由藍(lán)色變?yōu)榉奂t色時(shí)，即失去干燥能力，該藍(lán)色物質(zhì)的化學(xué)式為_(kāi)____________________________。 [解析]　(1)由“硫鈷礦石(主要成分為Co3S4)灼燒生成Co2O3”可得，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Co3S4＋25O26Co2O3＋16SO2。由“鋁熱反應(yīng)”可得制備鈷的化學(xué)反應(yīng)方程式為Co2O3＋2AlAl2O3＋2Co。(2)灼燒硫鈷礦石時(shí)需要加熱，可選用裝置Ⅰ、Ⅱ，但用坩堝灼燒時(shí)產(chǎn)生的SO2會(huì)污染空氣，所以選用裝置Ⅰ較好(導(dǎo)出氣體可用堿液吸收)。(3)①由25 ℃時(shí)鈷鹽的質(zhì)量可知，n(CoCl26H2O)＝＝0.02 mol；25～52 ℃減少的質(zhì)量為H2O的質(zhì)量，n(H2O)＝＝0.08 mol；CoCl26H2O失去水分子數(shù)＝＝4，故紫紅色物質(zhì)的化學(xué)式為CoCl22H2O。由于失水溫度為52 ℃，需要采用水浴加熱，故采用裝置Ⅲ。②52～90 ℃時(shí)，減少的質(zhì)量為H2O的質(zhì)量，n(H2O)＝＝0.02 mol；CoCl22H2O失去水分子數(shù)＝＝1，故藍(lán)紫色物質(zhì)的化學(xué)式為CoCl2H2O。所以由紫紅色固體生成藍(lán)紫色固體的化學(xué)方程式為CoCl22H2OCoCl2H2O＋H2O。③90～120 ℃時(shí)，失去水的物質(zhì)的量為0.02 mol，故藍(lán)色物質(zhì)為CoCl2。 [答案]　(1)4Co3S4＋25O26Co2O3＋16SO2　Co2O3＋2AlAl2O3＋2Co (2)Ⅰ (3)①CoCl22H2O?、蟆、贑oCl22H2OCoCl2H2O＋H2O?、跜oCl2 3．(16分)亞硝酰氯(NOCl)的沸點(diǎn)為－5.5 ℃，具有刺鼻惡臭味，溶于發(fā)煙硫酸，遇水則分解，是有機(jī)合成中的重要試劑。某同學(xué)用如圖裝置，由NO與干燥純凈的Cl2反應(yīng)制備NOCl。 已知：①Cl2的沸點(diǎn)為－34.6 ℃，NO2Cl的沸點(diǎn)為－15 ℃； ②2NO＋Cl2===2NOCl,2NO2＋Cl2===2NO2Cl。 回答下列問(wèn)題： (1)銅與稀硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________； 裝置A中設(shè)計(jì)了可上下移動(dòng)的銅絲，其優(yōu)點(diǎn)是_________________________________________。 (2)題圖中實(shí)驗(yàn)裝置的連接順序：a→_____________________________________________。 (3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，先制取氯氣使其充滿除A、B、C外的整套裝置，目的是_____________________________________； 裝置中充滿氯氣后，下一步是制取NO，具體操作是_____________________________________________________； E中冰鹽水的溫度可低至－22 ℃，其作用是______________。 (4)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可能的不足之處是_______________________________________________________。 (5)若無(wú)C裝置，則不利于NOCl的制備，主要原因是______________________________(用化學(xué)方程式表示)。 [解析]　(1)銅與稀硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。上下移動(dòng)的銅絲的作用是可以控制反應(yīng)的開(kāi)始與停止。(2)由已知②和NOCl遇水則分解可知，需制取純凈的Cl2和NO，并在制備與收集NOCl前后連接干燥管防止水蒸氣進(jìn)入裝置，才能制備NOCl，最后還需要尾氣處理裝置。裝置的連接順序?yàn)閍→d→e→b→c→i→j→f→g→h。(3)“先制取氯氣使其充滿除A、B、C外的整套裝置”的目的是排盡裝置中的空氣，以防止NO被氧化成NO2而生成雜質(zhì)NO2Cl。向下移動(dòng)銅絲與稀硝酸接觸，即可反應(yīng)制得NO。E中冰鹽水的作用是使NOCl冷凝成液態(tài)，分離NOCl與尾氣。(4)該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中B、C中有少量空氣，可能會(huì)將NO氧化為NO2，使制備的產(chǎn)物中含雜質(zhì)NO2Cl。(5)若無(wú)C裝置，NOCl會(huì)與水反應(yīng)生成HCl和HNO2。 [答案]　(1)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O　可以控制反應(yīng)的開(kāi)始與停止 (2)d→e→b→c→i→j→f→g→h (3)排盡裝置中的空氣　向下移動(dòng)銅絲，與稀硝酸接觸　使NOCl冷凝成液態(tài)，分離NOCl與尾氣 (4)B、C中有少量空氣，可能會(huì)將NO氧化為NO2，使制備的產(chǎn)物中含雜質(zhì)NO2Cl (5)NOCl＋H2O===HNO2＋HCl 拔高練(25分鐘　50分) 非選擇題(共50分) 1．(16分)氯苯是染料、醫(yī)藥、有機(jī)合成的中間體，是重要的有機(jī)化工產(chǎn)品。實(shí)驗(yàn)室制取氯苯的裝置如圖所示(加熱和夾持裝置已略去)。回答下列問(wèn)題： (1)儀器a、b組合成制取氯氣的裝置，反應(yīng)不需要加熱，則儀器a中的固體反應(yīng)物可以是________(填標(biāo)號(hào))。 A．MnO2　　B．KMnO4　　C．K2Cr2O7 (2)把氯氣通入儀器d中(儀器d中有FeCl3和苯)，加熱維持反應(yīng)溫度為40～60 ℃，溫度過(guò)高會(huì)生成過(guò)多的二氯苯。對(duì)儀器d加熱的方法是____________________________________________。 (3)儀器c的名稱是________，儀器c出口的氣體成分有HCl、Cl2、水蒸氣和________。 (4)制取氯苯的化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________。 (5)儀器d中的反應(yīng)完成后，工業(yè)上要進(jìn)行水洗、堿洗及食鹽干燥，才能蒸餾。 ①堿洗之前要進(jìn)行水洗，其目的是________________________________________________。 ②用10% NaOH溶液堿洗時(shí)發(fā)生氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________________________________。 (6)工業(yè)生產(chǎn)中苯的流失情況如表所示： 則10 t苯可得成品氯苯________________t。(列出計(jì)算式即可) [解析]　 [答案]　(1)BC　(2)水浴加熱 (3)球形冷凝管　苯蒸氣 (4) (5)①洗去產(chǎn)品中的FeCl3、HCl，節(jié)省堿的用量，降低成本 ②Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O (6) 2．(14分)磁性材料A是由兩種元素組成的化合物，某研究小組按如圖流程探究其組成： 請(qǐng)回答： (1)A的組成元素為_(kāi)_______(用元素符號(hào)表示)，化學(xué)式為_(kāi)_________________________。 (2)溶液C可溶解銅片，列舉該反應(yīng)的一個(gè)實(shí)際應(yīng)用__________________________。 (3)已知化合物A能與稀硫酸反應(yīng)，生成一種淡黃色不溶物和一種氣體(標(biāo)況下的密度為1.518 gL－1)，該氣體分子的電子式為_(kāi)_______________，寫出該反應(yīng)的離子方程式________________。 (4)寫出F→G反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案探究溶液G中的主要微粒(不考慮H2O、H＋、K＋、I－)______________ ________________________________。 [解析]　(1)由C中加入KSCN溶液后呈紅色，可推出B為Fe2O3，C為FeCl3。由無(wú)色酸性溶液F與I2的KI溶液反應(yīng)后生成無(wú)色溶液G，說(shuō)明無(wú)色酸性溶液F具有還原性，結(jié)合“A能與稀硫酸反應(yīng)，生成一種淡黃色不溶物和一種氣體(M＝22.4 Lmol－11.518 gL－1≈34 gmol－1，為H2S)”，說(shuō)明A中含有S元素，則無(wú)色氣體E為SO2，無(wú)色酸性溶液F為H2SO3溶液，與I2反應(yīng)的化學(xué)方程式為H2SO3＋I(xiàn)2＋H2O===H2SO4＋2HI。由“2.960 g化合物A”“2.400 g紅棕色固體B”，可得n(Fe)＝0.03 mol，n(S)＝0.04 mol，A的化學(xué)式為Fe3S4。 (2)FeCl3與銅片的反應(yīng)為2FeCl3＋Cu===CuCl2＋2FeCl2，該反應(yīng)在工業(yè)上可用于制印刷電路板。 [答案]　(1)Fe、S　Fe3S4 (2)制印刷電路板 3．(20分)(2018山東日照二模)水合肼(N2H4H2O)又名水合聯(lián)氨，無(wú)色液體，具有腐蝕性和強(qiáng)還原性，它是一種重要的化工試劑。利用尿素法生產(chǎn)水合肼的原理為CO(NH2)2＋2NaOH＋NaClO===N2H4H2O＋Na2CO3＋NaCl。 實(shí)驗(yàn)1：制備NaClO溶液(已知：3NaClO2NaCl＋NaClO3)。 (1)圖甲裝置Ⅰ中燒瓶?jī)?nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式______________。 (2)用NaOH固體配制溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30% NaOH溶液時(shí)，所需玻璃儀器除量筒外還有________(填標(biāo)號(hào))。 a．燒杯 b．容量瓶 c．玻璃棒 d．燒瓶 (3)圖甲裝置Ⅱ中用冰水浴控制溫度的目___________________。 實(shí)驗(yàn)2：制取水合肼。 (4)圖乙中若分液漏斗滴液速率過(guò)快，部分N2H4H2O會(huì)參與A中反應(yīng)并產(chǎn)生大量氮?dú)?，降低產(chǎn)品產(chǎn)率。寫出該過(guò)程中反應(yīng)生成氮?dú)獾幕瘜W(xué)方程式：____________________________。 充分反應(yīng)后，蒸餾A中溶液即可得到水合肼的粗產(chǎn)品。 實(shí)驗(yàn)3：測(cè)定餾分中水合肼的含量。 (5)稱取餾分3.0 g，加入適量NaHCO3固體，加水配成250 mL溶液，移出25.00 mL置于錐形瓶中，并滴加2～3滴淀粉溶液，用0.15 molL－1的碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定(滴定過(guò)程中，調(diào)節(jié)溶液的pH保持在6.5左右)。(已知：N2H4H2O＋2I2===N2↑＋4HI＋H2O) ①滴定時(shí)，碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液盛放在________(填“酸式”或“堿式”)滴定管中。 ②下列能導(dǎo)致餾分中水合肼的含量測(cè)定結(jié)果偏高的是________(填標(biāo)號(hào))。 a．錐形瓶清洗干凈后未干燥 b．滴定前，滴定管內(nèi)無(wú)氣泡，滴定后有氣泡 c．讀數(shù)時(shí)，滴定前平視，滴定后俯視 d．盛標(biāo)準(zhǔn)液的滴定管水洗后，直接裝標(biāo)準(zhǔn)液 ③實(shí)驗(yàn)測(cè)得消耗碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液的平均值為20. 00 mL，餾分中水合肼(N2H4H2O)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_______。 [解析]　(1)實(shí)驗(yàn)室用濃鹽酸和二氧化錳共熱制備氯氣。(2)配制一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氫氧化鈉溶液，分三步：計(jì)算；稱量(用托盤天平)；溶解(用玻璃棒、量筒和燒杯)。(3) Cl2與NaOH的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，由已知信息知，溫度過(guò)高，次氯酸鈉易發(fā)生歧化反應(yīng)，導(dǎo)致次氯酸鈉含量降低，影響產(chǎn)品的產(chǎn)率，故應(yīng)用冰水浴控制溫度。(4)水合肼與次氯酸鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氮?dú)?、氯化鈉和水。(5)①堿式滴定管下部有一段橡膠管，橡膠中含碳碳雙鍵，能與碘單質(zhì)發(fā)生加成反應(yīng)，所以，用酸式滴定管盛裝碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液。②錐形瓶作反應(yīng)容器，殘留蒸餾水不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)，a項(xiàng)錯(cuò)誤；滴定前滴定管內(nèi)無(wú)氣泡，滴定后有氣泡，測(cè)得溶液體積偏小，結(jié)果偏低，b項(xiàng)錯(cuò)誤；滴定管的0刻度在上部，俯視讀數(shù)結(jié)果偏小，測(cè)定結(jié)果偏低，c項(xiàng)錯(cuò)誤：如果沒(méi)有用待裝液潤(rùn)洗，則測(cè)得消耗碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積偏大，結(jié)果偏高，d項(xiàng)正確。③w(N2H4H2O)＝ 100%＝25%。 [答案]　(1)MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O　(2)ac (3)防止NaClO分解，影響水合肼的產(chǎn)率 (4)N2H4H2O＋2NaClO===N2↑＋3H2O＋2NaCl (5)①酸式?、赿　③25%