届高三备考化学专题能力提升练 化学综合实验.docx

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届高三备考化学专题能力提升练化学综合实验

2020届高三备考化学专题能力提升练

-化学综合实验

（45分钟　100分）

一、选择题（本题包括3小题,每小题10分,共30分）

1.中国传统文化对人类文明贡献巨大。

下列两篇古代文献中都涉及KNO3。

文献①《开宝本草》记载“（KNO3）所在山泽,冬月地上有霜,扫取以水淋汁后,乃煎炼而成”,文献②《本草纲目》记载“火药乃焰消（KNO3）、硫磺、杉木炭所合,以为烽燧铳机诸药者。

”下列对其解释不合理的是（　　）

A.文献①中提取KNO3利用了溶解、蒸发结晶的实验过程

B.用文献①中方法制取KNO3是因为KNO3的溶解度受温度影响不大

C.文献②中火药的使用体现了硝酸钾的氧化性

D.文献②中使用火药的产物会污染环境

【解析】选B。

由“扫取以水淋汁后,乃煎炼而成”,可得文献①中提取KNO3利用了溶解、蒸发结晶的实验过程,故A正确;KNO3的溶解度受温度影响变化较大,冬天温度降低,析出晶体,故B错误;火药发生化学反应时生成N2,KNO3中氮元素的化合价降低,体现了硝酸钾的氧化性,故C正确;文献②中使用火药可能会产生CO、氮氧化物、硫化物等污染物,故D正确。

2.室温下,某兴趣小组用如图装置在通风橱中进行如下实验:

实验

现象

试管Ⅰ中开始无明显现象,逐渐有微小气泡生成,越来越剧烈,液面上方出现浅红棕色气体,溶液呈蓝色。

试管Ⅱ中剧烈反应,迅速生成大量红棕色气体,溶液呈绿色;之后向绿色溶液中持续通入N2,溶液变为蓝色。

下列说法正确的是（　　）

A.试管Ⅰ中浅红棕色气体为NO2,由硝酸还原生成

B.等质量的Cu完全溶解时,Ⅰ中消耗的HNO3更多

C.换成Fe之后重复实验,依然是试管Ⅱ中反应更剧烈

D.试管Ⅱ中反应后溶液颜色与试管Ⅰ中的不同,是由于溶有NO2

【解析】选D。

试管Ⅰ中浅红棕色气体为空气和NO2的混合物,Cu与稀硝酸反应,硝酸被还原为NO,NO遇到空气中的氧气被氧化为红棕色的NO2,A错误;Cu与稀硝酸反应时,1molCu消耗

molHNO3,与浓硝酸反应时,1molCu消耗4molHNO3,因此等质量的铜完全溶解,Ⅰ中消耗的HNO3较少,B错误;换成Fe之后重复实验,常温下Fe遇浓硝酸发生钝化,试管Ⅱ中无明显变化,C错误;试管Ⅱ中持续通入氮气后,可以把溶液中溶解的NO2带走,溶液由绿色变为蓝色,说明试管Ⅱ中反应后溶液颜色与其溶解的NO2有关,D正确。

3.氧化铅（PbO）是黄色固体。

实验室用草酸在浓硫酸作用下分解制备CO,其原理为H2C2O4

CO↑+CO2↑+H2O。

某课题组同学设计实验探究CO还原氧化铅并检验氧化产物（已知CO能使银氨溶液产生黑色沉淀）的装置如图所示。

下列说法正确的是（　　）

A.实验时,先点燃装置①处酒精灯,当装置⑤中产生连续气泡且有明显现象后再点燃装置③处酒精灯

B.装置②④⑤中的试剂依次为碱石灰、银氨溶液、澄清石灰水

C.实验完毕时,先熄灭装置①处酒精灯,再熄灭装置③处酒精灯

D.尾气处理可选用点燃、气袋收集、NaOH溶液吸收等方法

【解析】选A。

装置①中发生反应产生CO、H2O和CO2,装置②中用碱石灰除去H2O和CO2,装置③中发生主体反应:

CO+PbO

Pb+CO2,装置④中用澄清石灰水检验反应生成的CO2,装置⑤中用银氨溶液检验反应前CO是否将装置中的空气排尽,尾气处理装置用于处理未反应的CO。

实验时,先点燃装置①处酒精灯,当装置⑤中产生连续气泡且有明显现象后,即装置中的空气已被排尽后,再点燃装置③处酒精灯,开始反应,故A正确;装置②④⑤中的试剂应该依次为碱石灰、澄清石灰水、银氨溶液,故B错误;实验完毕时,先熄灭装置③处酒精灯,再熄灭装置①处酒精灯,否则极容易发生倒吸造成危险,故C错误;尾气处理装置用于处理未反应的CO,尾气处理可选用点燃、气袋收集,不能用NaOH溶液吸收,故D错误。

【加固训练】

如图是某同学用含有铁锈的废铁屑制取氯化铁的装置（省略夹持装置,气密性完好）。

下列说法正确的是（　　）

A.装置A中存在反应2Fe3++Fe

3Fe2+

B.实验开始时,打开活塞a,盐酸快速流入装置A中

C.装置B中收集到的气体可直接点燃

D.反应后的烧杯中通入少量SO2,溶液颜色立即由棕黄色变为浅绿色

【解析】选A。

装置A中存在反应Fe+2H+

Fe2++H2↑、Fe2O3+6H+

2Fe3++3H2O、2Fe3++Fe

3Fe2+,A正确;实验开始时,必须先打开K1,再打开活塞a,盐酸才能快速流入装置A中,B错误;装置B中收集到的可燃性气体必须先验纯再点燃,C错误;反应后的烧杯中含有Fe3+和过量的H2O2,通入少量SO2,二氧化硫先与H2O2反应,必须通入足量的二氧化硫,溶液颜色才能由棕黄色变为浅绿色,D错误。

二、非选择题（本题包括3小题,共70分）

4.（20分）实验室用绿矾（FeSO4·7H2O）为原料制备补血剂甘氨酸亚铁[（H2NCH2COO）2Fe],有关物质性质如下:

甘氨酸

（H2NCH2COOH）

柠檬酸

甘氨酸亚铁

易溶于水,微溶于乙醇,两性化合物

易溶于水和乙醇,有酸性和还原性

易溶于水,难溶于乙醇

实验过程:

Ⅰ.配制含0.10molFeSO4的绿矾溶液。

Ⅱ.制备FeCO3:

向配制好的绿矾溶液中,缓慢加入200mL1.1mol·L-1NH4HCO3溶液,边加边搅拌,反应结束后过滤并洗涤沉淀。

Ⅲ.制备（H2NCH2COO）2Fe:

实验装置如图（夹持和加热仪器已省略）所示,将实验Ⅱ得到的沉淀和含0.20mol甘氨酸的水溶液混合后加入C中,然后利用A中反应产生的气体将C中空气排净,接着滴入柠檬酸溶液并加热。

反应结束后过滤,滤液经蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥得到产品。

回答下列问题:

（1）实验Ⅰ中:

实验室配制绿矾溶液时,为防止FeSO4被氧化变质,应加入的试剂为____________________（写化学式）。

（2）实验Ⅱ中:

生成沉淀的离子方程式为_________________________。

（3）实验Ⅲ中:

①检查装置A的气密性的方法是_________________________________。

②装置A中所盛放的药品是________（填序号）。

a.Na2CO3和稀硫酸

b.CaCO3和稀硫酸

c.CaCO3和稀盐酸

③确认C中空气排尽的实验现象是________________________________。

④加入柠檬酸溶液一方面可调节溶液的pH促进FeCO3溶解,另一个作用是

__________________________________。

⑤洗涤实验Ⅲ中得到的沉淀,所选用的最佳洗涤试剂是________（填序号）。

a.热水　　b.乙醇溶液　　c.柠檬酸溶液

⑥若产品的质量为17.34g,则产率为_______________________________。

【解析】

（1）Fe2+易被空气中的O2氧化成Fe3+,实验室配制绿矾溶液时,为防止FeSO4被氧化变质,应加入的试剂为Fe,加入铁粉后,Fe3+可被铁粉还原为Fe2+,且不引入杂质。

（2）Fe2+和HC

发生反应生成FeCO3沉淀、CO2和H2O,离子方程式为Fe2++2HC

FeCO3↓+CO2↑+H2O。

（3）①检查装置A气密性的方法是关闭弹簧夹,从长颈漏斗注入一定量的水,使漏斗内的水面高于具支试管中的水面,停止加水一段时间后,若长颈漏斗与具支试管中液面的高度差保持不变,说明装置不漏气。

②装置A为固液不加热型制气装置,且具有随开随用、随关随停的特点,所以应选择块状不溶于水的CaCO3,酸只能选择盐酸,若选择硫酸,生成的CaSO4微溶于水,阻碍反应的进行。

③当C中充满CO2后,CO2开始进入D中,使D中的澄清石灰水变浑浊,这时说明C中空气已经排尽。

④由题中信息可知,柠檬酸具有强还原性,可防止Fe2+被氧化。

⑤因甘氨酸亚铁易溶于水,难溶于乙醇,所以应选择乙醇溶液作为洗涤剂。

⑥含0.10molFeSO4的绿矾溶液中Fe2+的物质的量为0.10mol,因NH4HCO3溶液过量,所以生成（NH2CH2COO）2Fe的物质的量为0.10mol、质量为20.4g,则产率为

×100%=85%。

答案:

（1）Fe　

（2）Fe2++2HC

FeCO3↓+CO2↑+H2O

（3）①关闭弹簧夹,从长颈漏斗注入一定量的水,使漏斗内的水面高于具支试管中的水面,停止加水一段时间后,若长颈漏斗与具支试管中的液面差保持不变,说明装置不漏气　②c　③D中澄清石灰水变浑浊

④防止二价铁被氧化　⑤b　⑥85%

5.（25分）实验室利用如图装置制备H2S气体,并探究H2S的有关性质。

回答下列问题:

（1）若装置不漏气,加入装置中的药品为________（填字母）。

a.FeS和稀硫酸　　　b.Na2S和稀硫酸

c.ZnS和稀硝酸d.CuS和稀盐酸

该反应的离子方程式为_______________________________。

（2）打开弹簧夹使反应发生,将生成的H2S气体通入1.0mol·L-1Fe（NO3）3溶液中,观察到有浅黄色固体析出。

为探究实际参与该反应的微粒种类,设计如图装置:

若A装置中加入1.0mol·L-1的FeCl3溶液,并测其pH=1,则B装置中加入的试剂

是________;实验观察到A、B中均有浅黄色固体析出,则H2S与Fe（NO3）3溶液反应的离子方程式为_________________________________________。

（3）实验结束时,使反应停止的操作是_________________________________; 

此时反应停止的原因是____________________________________________。

（4）常温下,以Na2S为样品,选择合理的仪器和试剂设计实验:

①证明氢硫酸为二元弱酸,②测量并估算氢硫酸的Ka2（H2S）,则需要的主要计量仪器为电子天平、容量瓶、________、________。

【解析】

（1）制取硫化氢气体,FeS和稀硫酸反应生成硫化氢气体,且硫化亚铁为块状固体不溶于水,a可以;Na2S和稀硫酸也能反应生成硫化氢气体,但硫化钠易溶于水,b不符合实验装置要求;稀硝酸具有强氧化性,可以将-2价的硫氧化,不能产生硫化氢气体,c不可以;CuS与稀盐酸不反应,所以d不可以,因此能够产生硫化氢气体且符合装置要求的是a;FeS和稀硫酸反应的离子方程式为FeS+2H+

Fe2++H2S↑。

（2）H2S气体通入1.0mol·L-1Fe（NO3）3溶液中,观察到有浅黄色固体析出,Fe3+

与N

都能够与H2S反应产生S沉淀,Fe3+与N

有氧化性,A装置中加入

1.0mol·L-1的FeCl3溶液,并使溶液的pH=1,确定是否是Fe3+引起的,因此B中

应该验证是否是N

在酸性（pH=1）条件下引起的,B中可以加入浓度分别为

3.0mol·L-1和0.1mol·L-1的KNO3—HCl混合溶液;A、B中均有浅黄色固体析出,则H2S与Fe（NO3）3溶液反应的离子方程式为2H++5H2S+Fe3++3N

5S↓+

F

+3NO+6H2O。

（3）使反应停止的操作是用弹簧夹夹紧橡皮管;此时反应停止的原因是夹紧弹簧夹后,装置中产生的H2S难溶于稀硫酸,使试管内气体压强增大,将稀硫酸压回长颈漏斗,使FeS固体和稀硫酸分离而停止反应。

（4）用电子天平称取一定质量的Na2S样品,配制成0.001mol·L-1溶液,用pH计测定其溶液的pH,pH大于7,说明溶液呈碱性,证明Na2S发生水解反应,根据S2-+

H2O

HS-+OH-,说明H2S是弱酸。

再配制0.001mol·L-1H2SO4的稀溶液,取

0.001mol·L-1Na2S溶液20.00mL于锥形瓶中,用0.001mol·L-1H2SO4溶液进行滴定,当滴入5mL0.001mol·L-1H2SO4溶液时,此时溶液中S2-与HS-的浓度基本相同,用pH计测定溶液的pH,通过换算确定Ka2,Ka2=

≈c（H+）,当滴入10mL0.001mol·L-1H2SO4溶液时,Na2S完全反应生成H2S。

因此,以Na2S为样品,选择合理的仪器和试剂设计实验①证明氢硫酸为二元弱酸,②测量并估算氢硫酸的Ka2（H2S）,需要的主要计量仪器为电子天平、容量瓶、酸式滴定管和pH计。

答案:

（1）a　FeS+2H+

H2S↑+Fe2+

（2）浓度分别为3.0mol·L-1和0.1mol·L-1的KNO3—HCl混合溶液　2H++5H2S+Fe3++3N

5S↓+Fe2++3NO+6H2O

（3）用弹簧夹夹紧橡皮管　夹紧弹簧夹后,装置中产生的H2S难溶于稀硫酸,使试管内气体压强增大,将稀硫酸压回长颈漏斗,使FeS固体和稀硫酸分离而停止反应　

（4）酸式滴定管　pH计

【易错提醒】本题

（2）中B的试剂容易填写错误,解题时应抓住题中实验目的进行分析,本题实验目的是探究H2S与Fe（NO3）3反应时的微粒种类,即分析H2S是与Fe3+还是N

反应,A装置为1.0mol·L-1的FeCl3溶液,是验证H2S是否与Fe3+反应,则B装置应验证N

是否与H2S反应,实验中根据Fe（NO3）3的组成,应使N

的浓度为3.0mol·L-1;1.0mol·L-1的FeCl3溶液pH=1,则1.0mol·L-1的Fe（NO3）3溶液pH=1,因此H2S与N

反应时还应调整溶液pH=1,因此可选用浓度分别为

3.0mol·L-1和0.1mol·L-1的KNO3-HCl混合溶液。

6.（25分）（2018·宜昌二模）某课题组同学受葡萄糖与新制氢氧化铜悬浊液反应实验的启示,拟设计实验利用氧化铜探究乙醛的还原性。

【提出猜想】猜想1:

CH3CHO+2CuO

CH3COOH+Cu2O;

猜想2:

____________________（写出化学方程式）。

【定性实验】

（1）甲同学设计如图装置进行实验（部分夹持装置已略去）:

已知:

乙醛和乙酸的沸点分别为20.8℃、117.9℃。

按上述装置进行实验,当氧化铜完全反应后停止实验。

①为达到良好的冷凝效果,方框中C装置应选用________（填仪器名称）;实验中先通入乙醛蒸气,后点燃装置B处酒精灯,这样操作的目的是_____________。

②已知:

Cu2O呈红色,在酸性条件下发生反应Cu2O+2H+

Cu+Cu2++H2O。

请你设计实验证明猜想1成立。

实验操作:

______________________________________________________。

实验现象:

______________________________________________________。

【定量实验】

（2）乙同学设计了如图所示实验方案定量探究红色固体的成分。

已知:

醋酸亚铬[Cr（CH3COO）2]溶液可以吸收少量的O2。

①下列有关说法正确的是________（填标号）。

a.装置D可以控制反应的发生与停止

b.装置F中盛装醋酸亚铬溶液

c.向装置D中加入少量硫酸铜固体可加快反应

d.实验中观察到装置G中有明显现象

②装置G中红色粉末完全反应后,称得固体粉末质量为19.2g;装置H净增质量为2.0g。

请选择合理数据计算,确定红色粉末的成分及物质的量________。

【解析】利用氧化铜探究乙醛的还原性,根据猜想1:

乙醛将氧化铜还原为氧化亚铜,故猜想2:

乙醛将氧化铜还原为铜,反应方程式应为CH3CHO+CuO

CH3COOH

+Cu。

（1）①观察装置,A中产生乙醛蒸气,进入B发生反应,在M处收集乙酸,故C装置的作用是冷凝,应选用直形冷凝管。

实验中先通入乙醛蒸气,后点燃装置B处酒精灯,这样操作的目的是排尽装置中的空气,防止乙醛被氧气氧化。

②要证明猜想1成立,即证明产物是Cu2O,根据反应Cu2O+2H+

Cu+Cu2++H2O,故取B中固体少许于试管中,加入适量稀硫酸振荡,溶液变成蓝色,且有红色固体残余,即证明产物是Cu2O。

（2）要定量探究红色固体的成分,观察装置,此实验的原理是用氢气还原红色固

体,通过测量粉末质量的变化,测定红色固体中氧的含量。

①启普发生器可以控制反应的开始与停止,故a正确;装置F中应盛放的是浓硫酸吸收氢气中的水蒸气,不需要吸收氧气,开始前就应该将装置内空气全部排出,故b错误;向装置D中加入少量硫酸铜固体可形成铜锌原电池加快反应,故c正确;装置G中,氢气还原氧化亚铜得到铜依然是红色的,故没有明显现象,故d错误,故选a、c。

②H中的增重还包括空气中的水分等,故2.0g不能用,完全反应后,称得固体粉末质量为19.2g,反应前后粉末减少1.6g,即粉末中m（O）=1.6g,n（O）=0.1mol,

m（Cu）=19.2g,n（Cu）=0.3mol,故该粉末不全是Cu2O,还应该有Cu,n（Cu2O）=

0.1mol,n（Cu）=0.1mol。

答案:

猜想2:

CH3CHO+CuO

CH3COOH+Cu

（1）①直形冷凝管　排尽装置中的空气,防止乙醛被氧气氧化

②取B中固体少许于试管中,加入适量稀硫酸振荡　溶液变成蓝色,有红色固体残余（见溶液变蓝色即可）

（2）①a、c　②0.1molCu2O,0.1molCu

【加固训练】

　　（2018·滨州二模）叠氮化钠（NaN3）固体易溶于水,微溶于乙醇,不溶于乙醚,是汽车安全气囊中的主要成分,能在发生碰撞的瞬间分解产生大量气体将气囊鼓起。

工业级NaN3的制备分两步进行,反应方程式如下:

ⅰ.2Na+2NH3

2NaNH2+H2

ⅱ.NaNH2+N2O

NaN3+H2O

实验室利用如图装置模拟工业级NaN3的制备。

回答下列问题:

实验Ⅰ:

制备

（1）装置C中盛放的药品为________________,装置D中进行油浴而不用水浴的主要原因是________________________。

（2）N2O可由NH4NO3在240～245℃分解制得（硝酸铵的熔点为169.6℃）,则可选择的气体发生装置是________________（图中加热装置已略去）,该反应的化学方程式为____________________,在制备NaN3的实验过程中,当观察到_______

_________时开始通入N2O。

实验Ⅱ:

分离提纯

反应完全结束后,取出装置D中的混合物进行以下操作,得到NaN3固体。

D中混合物

NaN3固体

已知:

NaNH2能与水反应生成NaOH和氨气。

（3）操作ⅳ采用乙醚洗涤的原因是______________________________。

实验Ⅲ:

定量测定

实验室用滴定法测定叠氮化钠样品中NaN3的质量分数:

①将2.500g试样配成500.00mL溶液。

②取50.00mL溶液置于锥形瓶中,加入50.00mL0.1010mol·L-1（NH4）2Ce（NO3）6溶液。

③充分反应后,将溶液稍稀释,向溶液中加入8mL浓硫酸,滴入3滴邻菲啰啉指示液,用0.0500mol·L-1（NH4）2Fe（SO4）2标准溶液滴定过量的Ce4+,消耗溶液体积为29.00mL。

测定过程的反应方程式为2（NH4）2Ce（NO3）6+2NaN3

4NH4NO3+

2Ce（NO3）3+2NaNO3+3N2↑,

Ce4++Fe2+

Ce3++Fe3+。

（4）配制叠氮化钠溶液时,除需用到烧杯、玻璃棒、量筒外,还用到的玻璃仪器有________________。

（5）试样中NaN3的质量分数为___________________________________。

【解析】

（1）A中产生的氨气混有水蒸气,干燥氨气应选用碱石灰,则在C中盛放的药品是碱石灰。

装置D中发生反应之一:

NaNH2+N2O

NaN3+H2O,该反应需要温度较高,而水浴温度达不到反应所需的温度210～220℃,所以进行油浴而不用水浴。

（2）N2O可由NH4NO3在240～245℃分解制得（硝酸铵的熔点为169.6℃）,在制得N2O之前,NH4NO3就已经熔化,故试管不能向下倾斜,以防熔化后的NH4NO3流下,故不用c,NH4NO3分解会得到水,若用a、b装置,水蒸气冷凝后会掉在试管底部,试管会炸裂,故不用a、b,故气体发生装置选d,该反应的化学方程式为NH4NO3

N2O↑+2H2O↑。

在制备NaN3的实验过程中,当Na和NH3完全反应时,开始通入N2O发生NaNH2+N2O

NaN3+H2O,制得NaN3,所以当观察到装置D中熔融钠单质的银白色光泽全部消失时开始通入N2O。

（3）D中混合物加水后,根据叠氮化钠（NaN3）固体易溶于水,微溶于乙醇,不溶于乙醚的性质可知,NaN3溶解在水中,NaNH2与水反应生成NaOH和氨气,可知操作ⅱ加乙醇可降低NaN3的溶解度促使NaN3析出;乙醚洗涤叠氮化钠可减少叠氮化钠的损失;故操作ⅳ采用乙醚洗涤的原因是NaN3不溶于乙醚,能减少其损失;可洗去NaN3固体表面的乙醇杂质;乙醚易挥发有利于产品快速干燥。

（4）配制500.00mL叠氮化钠溶液时,除需用到烧杯、玻璃棒、量筒外,还用到的玻璃仪器有500.00mL容量瓶和胶头滴管。

（5）结合滴定过程,将2.500g试样配成500.00mL溶液,取50.00mL溶液置于锥形瓶中,叠氮化钠和六硝酸铈铵反应,剩余的（NH4）2Ce（NO3）6,加入浓硫酸,用0.0500mol·L-1（NH4）2Fe（SO4）2（硫酸亚铁铵）标准滴定溶液滴定过量的Ce4+,结合化学方程式定量关系计算:

2（NH4）2Ce（NO3）6+2NaN3

4NH4NO3+2Ce（NO3）3+2NaNO3+3N2↑

Ce4++Fe2+

Ce3++Fe3+。

n[（NH4）2Ce（NO3）6]=0.1010mol·L-1×50.00×10-3L=5.050×10-3mol,

与过量的Ce4+反应的n[（NH4）2Fe（SO4）2]=0.0500mol·L-1×29.00×10-3L=1.450×10-3mol,与NaN3反应的n[（NH4）2Ce（NO3）6]=5.050×10-3mol-1.450×10-3mol

=3.600×10-3mol,故500.00mL溶液中（2.500g试样中）n（NaN3）=0.036mol,

w=

×100%=93.60%。

答案:

（1）碱石灰　水的沸点为100℃,达不到210～220℃

（2）d　NH4NO3

N2O↑+2H2O↑　装置D中熔融钠单质的银白色光泽全部消失

（3）NaN3不溶于乙醚,能减少其损失;可洗去NaN3固体表面的乙醇杂质;乙醚易挥发有利于产品快速干燥

（4）500.00mL容量瓶、胶头滴管

（5）93.60%