高考化学总复习 第三节 物质的制备 实验方案的设计与评价（含解析） 新人教版

【高考总复习】2013高考化学专题复习：第三节物质的制备实验方案的设计与评价（人教版）1．在实验室可利用氧化还原反应制取的气体是(　　)①H2　②NH3　③O2　④CO2　⑤Cl2　⑥NOA．①③④⑥B．①②⑤⑥C．①③④⑤D．①③⑤⑥解析：考查学生对课本常提到的气体实验室制法的熟练程度。①③⑤⑥是在实验室可利用氧化还原反应制取的气体，NH3、CO2都是利用复分解反应制取的。答案：D2．为了净化和收集由盐酸和大理石制得的CO2气体，从下图中选择合适的装置并连接，合理的是(　　)A．a－a′→d－d′→eB．b－b′→d－d′→gC．c－c′→d－d′→gD．d－d′→c－c′→f解析：由盐酸和大理石制得的CO2气体中混有HCl和H2O，HCl可用水或饱和碳酸氢钠溶液除去，H2O可用浓硫酸吸收。由于CO2气体能溶于水，因此不能用排水法收集，考虑到CO2气体的密度比空气大，故用向上排空气法收集，综合以上几点可得选项C正确。答案：C3．在实验室中可按如图所示装置来干燥、收集气体R，多余气体R可用水吸收，则R是(　　)A．HClB．Cl2C．COD．NH3解析：干燥剂是固态的，同时尾气吸收使用倒置的漏斗，说明该气体极易溶于水，此外由图中集气瓶进、出气导管的长短分析，该气体密度应小于空气。-10-\n一些学生看到倒置的漏斗，误认为是HCl，事实上HCl的密度大于空气，不能用这种排气集气法。答案：D4．下列制备和收集气体的实验装置合理的是(　　)解析：A中固体混合物加热时，试管口应略向下倾斜且在收集NH3的试管口放一团棉花；B中NO收集应用排水法，排空气法收集到的是NO2；H2密度小于空气，应用向下排空气法收集。答案：D5．某化学小组在常温下测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数，设计了如下实验方案：方案Ⅰ：铜铝混合物测定生成气体的体积方案Ⅱ：铜铝混合物测定剩余固体的质量下列有关判断中不正确的是(　　)A．溶液A和B均可以是盐酸或NaOH溶液B．溶液A和B均可以选用稀硝酸C．若溶液B选用浓硝酸，则测得铜的质量分数偏小D．实验室方案Ⅱ更便于实施解析：因铝具有两性，而铜不能与碱、无氧化性酸反应，所以A和B是盐酸或氢氧化钠时，都与铝反应，故A可行；又因测固体质量比测气体体积易进行，故D正确；若A和B都是稀硝酸时则方案Ⅱ无法实施，故B错；若B是浓硝酸则铝钝化，导致剩余固体质量增加，所以测得铜的质量分数偏小，故C正确。答案：B6．实验是化学研究的基础，关于下列各实验装置图的叙述中，正确的是(　　)-10-\nA．装置①常用于分离互不相溶液体混合物B．装置②可用于吸收HCl气体，并防止倒吸C．以NH4HCO3为原料，装置③可用于实验室制备少量NH3D．装置④b口进气可收集CO2、NO等气体解析：本题考查物质分离、气体的制取、收集以及尾气的吸收等知识。装置①为蒸馏装置，用于分离沸点不同的液体混合物；装置②中苯在水的上面，起不到防止倒吸的作用(与没有苯的效果是一样的)；装置③中碱石灰吸收CO2和H2O，可用于制取NH3；装置④收集CO2时应从a口进气，不管从a口或b口进气都不能用于收集NO(NO与O2反应，因而不能用排空气法收集)。答案：C7．(2012年山东省莱州一中高三第三次质检)某同学对下列四个实验都设计了两种方案，其中两种方案均合理的是(　　)选项ABCD实验目的除去碳酸钠中少量的碳酸氢钠清洗铁制品表面的铁锈检验苯中含有少量甲苯鉴别二氧化氮和溴蒸汽方案1溶解后加入盐酸加适量稀盐酸加入Br2/CCl4加水方案2加热用水洗涤加入酸性KMnO4加压答案：D8．用试纸检验气体性质是一种重要的实验方法。如下图所示的实验中(可加热)，下列试纸的选用、现象、对应结论都正确的一项是(　　)-10-\n选项试剂B湿润的试纸A现象结论A碘水淀粉试纸变蓝碘具有氧化性B浓氨水，生石灰蓝色石蕊试纸变红氨气为碱性气体CNa2SO3，硫酸品红试纸褪色SO2具有漂白性DCu，浓硝酸KI淀粉试纸变蓝NO2为酸性气体　解析：碘遇淀粉溶液变蓝是因碘分子进入到淀粉分子间而显蓝色，这是碘的一个特殊性质而不是它的氧化性，A错误；氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，B错误；二氧化氮能使碘化钾淀粉试纸变蓝，因其具有氧化性，将碘离子氧化为单质碘，D错误。答案：C9．(2012上海黄埔嘉定区质量抽查)用下图装置测定水中氢、氧元素的质量比，其方法是分别测定通氢气前后玻璃管的质量差和U形管的质量差，实验测得m(H)∶m(O)>1∶8。下列对导致这一结果的原因的分析中，一定错误的是(　　)A．Ⅰ、Ⅱ装置之间缺少干燥装置B．Ⅲ装置后缺少干燥装置C．Ⅱ装置中玻璃管内有水冷凝D．CuO没有全部被还原解析：解决此类题的关键是分析透彻此实验的反应原理：CuO＋H2Cu＋H2O，依据反应前后玻璃管的质量差可知生成水中氧元素的质量m(O)，U形管的质量差为生成水的质量m(H2O)，所以水中氢元素的质量为m(H)＝m(H2O)－m(O)。A项因为H2中含有水蒸气，所以m(H2O)的质量偏大，即A可能导致题中结果；B可能吸收空气中的水蒸气即m(H2-10-\nO)的质量偏大，所以B可能导致题中结果；C选项相当于Ⅱ装置反应后增加了玻璃管内冷凝水中的氢的质量，使m(O)减小，可导致题中结果；D对实验结果无影响。答案：D10．(2011年北京理综)下列实验方案中，不能测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数的是(　　)A．取a克混合物充分加热，减重b克B．取a克混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得b克固体C．取a克混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出气体用碱石灰吸收，增重b克D．取a克混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得b克固体解析：C项没有干燥气体，碱石灰会吸收水，导致CO2的质量偏大。答案：C11．(2011年大纲全国理综)请回答下列实验室中制取气体的有关问题。(1)下图是用KMnO4与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。装置B、C、D的作用分别是：B________________________________________________________________________；C________________________________________________________________________；D________________________________________________________________________。(2)在实验室欲制取适量NO气体。①下图中最适合完成该实验的简易装置是______(填序号)；-10-\n②根据所选的装置完成下表(不需要的可不填)：应加入的物质所起的作用ABCD③简单描述应观察到的实验现象_____________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)KMnO4与浓盐酸发生反应2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。装置B采用向上排空气法收集Cl2，装置C起安全瓶作用，防止D中的液体倒吸进入B中。Cl2具有毒性，装置D中NaOH溶液用于吸收多余的Cl2，防止污染环境。(2)实验室制取NO气体通常用铜与稀硝酸反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。由于NO易与空气中的O2反应生成NO2，不宜用排空气法收集NO气体，应用排水法收集NO，故装置Ⅱ和Ⅳ错误。装置Ⅰ和Ⅲ比较，Ⅰ更简单，A中Cu与稀硝酸反应生成NO气体，B中盛满水，用排水法收集NO。答案：(1)向上排气收集氯气　安全瓶作用，防止D中的液体倒吸进入集气管B中　吸收尾气，防止氯气扩散到空气中污染环境　(2)①Ⅰ②应加入的物质所起的作用A铜屑和稀硝酸制取NO气体B水排水收集NO气体C主要是接收B中排出的水-10-\nD③反应开始时，A中铜表面出现无色小气泡，反应速率逐渐加快；A管上部空间由无色逐渐变为浅红棕色，随着反应的进行又逐渐变为无色；A中的液体由无色变为浅蓝色；B中的水面逐渐下降，B管中的水逐渐流入烧杯C中12．(2011年新课标全国理综)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)。(2)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．停止加热，充分冷却(3)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，溶液中加入酚酞后显红色。该同学据此判断，上述实验确有CaH2生成。①写出CaH2与水反应的化学方程式_____________________________________；②该同学的判断不准确，原因是________________________________________。(4)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________________________________________________________________________。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——HCl气体用NaOH溶液吸收，再干燥——选择浓硫酸，盛有CaCl2-10-\n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i→e，f→d，c→j，k→a。(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。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)①氢化钙中氢元素为－1价，发生氧化还原反应：CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑。②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。答案：(1)i→e，f→d，c→j，k(或k，j)→a　(2)BADC(3)①CaH2＋2H2O===Ca(OH)2＋2H2↑　②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，将反应气体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13．(2010年山东理综)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：(1)验证固体W焙烧后产生的气体含有SO2的方法是________________________________________________________________________。(2)实验室制备、收集干燥的SO2，所需仪器如下。装置A产生SO2，按气流方向连接各仪器接口，顺序为a→______→______→______→______→f。装置D的作用是______，装置E中NaOH溶液的作用是______。(3)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。(4)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偏______。解析：(1)检验SO2气体一般情况下是将混合气体通入品红溶液中。(2)装置B为收集装置，C为干燥装置，D为防倒吸装置，E为尾气吸收装置。(3)加过量铁屑，使溶液中的Fe3＋全部转化为Fe2＋，把剩余的铁屑过滤除去。-10-\n(4)pH减小，聚铁分子式中[Fe2(OH)n(SO4)3－0.5n]m的SO就增多，OH－就减少，利用极限法，Fe(OH)3和Fe2(SO4)3质量相同时，Fe(OH)3中铁元素质量分数大，所以pH减小，聚铁中铁的质量分数偏小。答案：(1)将气体通入少量品红溶液中，溶液褪色，加热恢复原色(2)d　e　c　b　防止倒吸　吸收多余的SO2(3)铁屑　过滤　(4)将试纸放在点滴板(或表面皿)上，用干燥洁净的玻璃棒蘸取少许待测液，点在pH试纸的中部，待变色后与标准比色卡对比，读出读数　低或小14．(2012年福建卷)实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2(发生装置如图所示)。(1)制备实验开始时，先检查装置气密性，接下来的操作依次是________(填序号)。A．往烧瓶中加入MnO2粉末B．加热C．往烧瓶中加入浓盐酸(2)制备反应会因盐酸浓度下降而停止。为测定反应残余液中盐酸的浓度，探究小组同学提出下列实验方案：甲方案：与足量AgNO3溶液反应，称量生成的AgCl质量。乙方案：采用酸碱中和滴定法测定。丙方案：与已知量CaCO3(过量)反应，称量剩余的CaCO3质量。丁方案：与足量Zn反应，测量生成的H2体积。继而进行下列判断和实验：①判定甲方案不可行，理由是________________。②进行乙方案实验：准确量取残余清液稀释一定倍数后作为试样。a．量取试样20.00mL，用0.1000mol·L－1NaOH标准溶液滴定，消耗22.00mL，该次滴定测得试样中盐酸浓度为________mol·L－1；b．平行滴定后获得实验结果。-10-\n③判断丙方案的实验结果________(填“偏大”、“偏小”或“准确”)。[已知：Ksp(CaCO3)＝2.8×10－9、Ksp(MnCO3)＝2.3×10－11]④进行丁方案实验：装置如右图所示(夹持器具已略去)。(ⅰ)使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将________转移到________中。(ⅱ)反应完毕，每间隔1分钟读取气体体积，气体体积逐次减小，直至不变。气体体积逐次减小的原因是________(排除仪器和实验操作的影响因素)。解析：(1)MnO2与浓盐酸加热时生成Cl2，根据实验安全，先检查装置气密性，再加入药品，应先加入MnO2粉末，再加入浓盐酸，最后加热。故顺序为ACB。(2)①MnO2与浓盐酸反应后，溶液中存在MnCl2和HCl，Cl－来源于MnCl2和HCl。②HCl＋NaOH===NaCl＋H2Oc(HCl)＝＝＝0.1100mol·L－1。③加入CaCO3除与HCl反应外，Ksp(CaCO3)＞Ksp(MnCO3)，CaCO3转化为MnCO3，使剩余固体的质量偏大，即相当于反应掉的CaCO3质量偏小，测得c(HCl)偏小。④为使残余清液与足量Zn粒完全反应，应将Zn粒转移到残余清液中。Zn和盐酸反应放热，使生成H2体积变大，故反应完毕后，每隔1分钟读气体体积，因气体温度降低，气体体积逐次减小。答案：(1)ACB(按序写出三项)(2)①残余清液中，n(Cl－)＞n(H＋)(或其他合理答案)②0.1100③偏小④(ⅰ)Zn粒　残余清液(按序写出两项)(ⅱ)装置内气体尚未冷至室温-10-