届高考化学专题备考复习《制备及性质原理探究综合实验》Word文件下载.docx
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解析
(1)实验室常用浓盐酸与MnO2加热来制备Cl2,并用饱和食盐水除去Cl2中混有的HCl;
Cu与稀硝酸反应可以制备NO,但NO会与装置中的O2生成少量NO2,并可能混有少量挥发的硝酸,可用水把二者除去。
(2)在Ⅵ装置中NO与Cl2反应制备NOCl后,IX装置的作用是冷却并收集NOCl;
为了防止尾气污染空气,Ⅷ装置中NaOH溶液的作用是吸收尾气;
因为NOCl遇水易水解,所以在IX装置和Ⅷ装置之间连接Ⅶ装置,目的是防止水蒸气进入Ⅵ装置。
故连接顺序为a→e→f(或f→e)→c→b→d。
装置Ⅳ、Ⅴ除可进一步干燥NO、Cl2外还可以通过观察气泡进而调节气体的流速。
④NaOH溶液吸收NOCl的化学方程式结合题意可由质量守恒写出。
(3)可结合题意利用氧化还原反应的配平可得反应的化学方程式为:
HNO3(浓)+3HCl(浓)===NOCl↑+Cl2↑+2H2O。
答案
(1)①浓盐酸 ②饱和食盐水 ③稀硝酸 ④水
(2)①e→f(或f→e)→c→b→d ②通过观察气泡调节气体的流速
③防止水蒸气进入反应器 ④NOCl+2NaOH===NaCl+NaNO2+H2O
(3)HNO3(浓)+3HCl(浓)===NOCl↑+Cl2↑+2H2O
2.(2018·
安徽安庆二模,26)氨基甲酸铵(NH2COONH4)是一种白色固体,可由两种常见气体制取,其易分解、易水解,可用于医药、氨化剂等。
某科研小组利用以下装置制备氨基甲酸铵。
回答下列问题:
(1)写出a中的固体药品的名称________,制取氨气的原理为_____________________
(结合化学方程式并用简要的文字加以说明)。
(2)恒压滴液漏斗的作用是___________________________________________。
(3)有同学建议CO2发生装置直接改用如下装置代替,你认为他的改进有何优点(试述一种):
____________________________________________________________。
(4)反应器C中发生反应的化学方程式为_____________________________。
(5)双通玻璃管的作用是________________________________________________;
b中溶液的作用是____________________________________________________。
(6)上述制得的氨基甲酸铵可能含有碳酸氢铵、碳酸铵中的一种或两种。
设计方案,进行成分探究,请填写表中空格。
限选试剂:
蒸馏水、稀硝酸、BaCl2溶液、Ba(OH)2溶液、AgNO3溶液、稀盐酸。
实验步骤
预期现象和结论
步骤1:
取少量固体样品于试管中,加入蒸馏水至固体溶解。
得到无色溶液
步骤2:
向试管中加入过量的BaCl2溶液,静置。
溶液不变浑浊,则证明固体中不含有________。
步骤3:
取步骤2的上层清液于试管中加入少量的________。
溶液变浑浊,则证明固体中含有________。
解析 由题意结合实验装置可得,三颈烧瓶中产生氨气,锥形瓶中产生CO2,经除杂、干燥后的氨气和CO2在反应器C中反应生成氨基甲酸铵。
(1)恒压滴液漏斗中盛有浓氨水,是利用NH3·
H2O受热分解产生氨气,所以a中的固体药品可以是生石灰或氢氧化钠固体、碱石灰等。
(2)a中产生气体,使压强增大,使用恒压滴液漏斗可以平衡漏斗与三颈烧瓶中的压强,使漏斗内液体顺利滴下。
(4)氨气和CO2在反应器C中反应生成氨基甲酸铵,化学方程式为2NH3+CO2===H2NCOONH4。
(5)双通玻璃管的作用是防止倒吸;
锥形瓶中用稀盐酸与碳酸钙制取二氧化碳,二氧化碳中会有氯化氢气体,所以b的作用是吸收氯化氢气体。
(6)碳酸铵能与BaCl2溶液反应生成BaCO3沉淀,碳酸氢铵与BaCl2溶液不反应,所以步骤2中溶液不变浑浊,则证明固体中不含(NH4)2CO3;
碳酸氢铵能与Ba(OH)2溶液反应生成BaCO3沉淀,所以步骤3中加入的试剂可以是Ba(OH)2溶液,溶液变浑浊,则证明固体中含有NH4HCO3。
答案
(1)生石灰(氢氧化钠、碱石灰均可) CaO+NH3·
H2O===Ca(OH)2+NH3↑,CaO与水反应放热促进氨气生成(答案合理即可)
(2)平衡压强,使漏斗内液体顺利滴下
(3)装置简单,无需干燥;
低温环境,提高产率(答其中一点即可)
(4)2NH3+CO2===H2NCOONH4
(5)防止倒吸 吸收氯化氢气体
(6)(NH4)2CO3 Ba(OH)2溶液 NH4HCO3
3.为了更深刻地认识卤素的性质,某化学小组对卤素及其化合物的制备和性质进行如下实验探究,根据实验回答问题。
[实验一]氯气的制取
(1)该小组拟用如图实验装置来制备纯净、干燥的氯气,并完成与金属铁的反应(夹持仪器略去,下同)。
每个虚线框表示一个单元装置,请用文字描述将下列装置的错误之处改正_______________________________________________________。
[实验二]探究氯化亚铁与氧气反应的产物
已知氯化亚铁的熔点为674℃,沸点为1023℃;
三氯化铁在100℃左右时升华,极易水解。
在500℃条件下氯化亚铁与氧气可能发生反应:
12FeCl2+3O2
2Fe2O3+8FeCl3、4FeCl2+3O2
2Fe2O3+4Cl2,该化学小组选用下图部分装置(装置可以重复选用)进行氯化亚铁与氧气反应产物的探究。
(2)实验装置的合理连接顺序为:
A→________→E。
(3)假设加热装置中的氯化亚铁完全反应,则反应后剩余固体的化学式是________。
请设计实验方案验证你的假设_______________________________。
(4)简述将F中的固体配成溶液的操作方法________。
[实验三]卤素化合物之间反应实验条件控制探究
(5)在不同实验条件下KClO3可将KI氧化为I2或KIO3。
下面是该小组设计的一组实验数据记录表(实验控制在室温下进行)。
试管标号
1
2
3
4
0.20mol·
L-1KI溶液/mL
1.0
KClO3(s)/g
0.10
6.0mol·
L-1H2SO4溶液/mL
3.0
6.0
9.0
蒸馏水/mL
实验现象
①该组实验的目的是__________________________________________________。
②2号试管反应完全后,取少量2号试管中的溶液滴加淀粉溶液后显蓝色,假设还原产物只有KCl,写出反应的离子方程式_____________________________________。
解析
(1)浓盐酸具挥发性,制得的氯气中含有HCl、水蒸气。
除去HCl用饱和食盐水,故②中试剂换为饱和氯化钠溶液;
③的作用是除去水蒸气,故③中导管改为长进短出;
④中氯气和金属铁发生反应;
④中试管口应加一出气导管。
(2)A为O2的发生装置,制得的氧气中含有水蒸气,由于三氯化铁极易水解,因此需要对制得的氧气进行干燥,可通过盛有碱石灰的装置D;
氯化亚铁与氧气反应的产物为Fe2O3、FeCl3、Cl2,通过装置F冷却可以收集到FeCl3,则氯化亚铁与氧气反应的装置应选用装置B而不选装置C;
装置E用于吸收Cl2,防止污染空气,故在装置E之前应再将连接装置D,以防止装置F中的FeCl3水解。
(4)F中的固体为FeCl3,配制FeCl3溶液,要抑制FeCl3的水解,实验操作为:
取F中固体溶解于浓盐酸中,然后加水稀释。
(5)①4组实验只有硫酸的浓度不同,因此实验的目的是探究其他条件相同时,酸度对反应产物的影响。
②滴加淀粉溶液后显蓝色,说明有I2生成,由I-→I2,失e-;
由ClO
→Cl-,得6e-,根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒配平离子方程式为:
ClO
+6I-+6H+===Cl-+3I2+3H2O。
答案
(1)②中试剂换为饱和氯化钠溶液;
③中导管改为长进短出;
④中试管口加一出气导管(合理即可)
(2)D→B→F→D (3)Fe2O3 取样少许加入稀盐酸使其完全溶解,再加入几滴KSCN溶液,呈现红色 (4)先把F中的固体溶解于浓盐酸中,然后加水稀释到所需的浓度 (5)①探究其他条件相同时,酸度对反应产物的影响 ②ClO
+6I-+6H+===Cl-+3I2+3H2O
4.(2018·
陕西师大附中第五次月考,16)某化学小组同学用下列装置和试剂进行实验,探究O2与KI溶液发生反应的条件。
供选试剂:
30%H2O2溶液、0.1mol/LH2SO4溶液、MnO2固体、KMnO4固体
(1)小组同学设计甲、乙、丙三组实验,记录如下
操作
现象
甲
向I的锥形瓶中加入________,向I的________中加入30%H2O2溶液,连接I、Ⅲ,打开活塞
I中产生无色气体并伴随大量白雾;
Ⅲ中有气泡冒出,溶液迅速变蓝
乙
向Ⅱ中加入KMnO4固体,连接Ⅱ、Ⅲ,点燃酒精灯
Ⅲ中有气泡冒出,溶液不变蓝
丙
向Ⅱ中加入KMnO4固体,Ⅲ中加入适量0.1mol/LH2SO4溶液,连接Ⅱ、Ⅲ,点燃酒精灯
Ⅲ中有气泡冒出,溶液变蓝
(2)丙实验中O2与KI溶液反应的离子方程式是
(3)对比乙、丙实验可知,O2与KI溶液发生反应的适宜条件是__________________。
为进一步探究该条件对反应速率的影响,可采取的实验措施是________________。
(4)由甲、乙、丙三实验推测,甲实验可能是I中的白雾使溶液变蓝。
学生将I中产生的气体直接通入下列________(填字母)溶液,证明了白雾中含有H2O2。
A.酸性KMnO4B.FeC12
C.Na2SD.品红
(5)资料显示:
KI溶液在空气中久置过程中会被缓慢氧化:
4KI+O2+2H2O===2I2+4KOH。
该小组同学取20mL久置的KI溶液,向其中加入几滴淀粉溶液,结果没有观察到溶液颜色变蓝,他们猜想可能是发生了反应,3I2+6OH-===5I-+
IO
+3H2O造成的。
请设计实验证明他们的猜想是否正确:
解析
(1)甲实验:
根据装置Ⅰ不需要加热制取氧气可知利用的是双氧水的分解,过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成氧气,向Ⅰ的锥形瓶中加入MnO2固体,向Ⅰ的分液漏斗中加入30%H2O2溶液,连接Ⅰ、Ⅲ,打开活塞,Ⅰ中产生无色气体并伴随大量白雾;
Ⅲ中有气泡冒出,溶液迅速变蓝说明生成碘单质;
(2)碘离子具有还原性,在酸性条件下能够被氧气氧化成碘单质,据此写出反应的离子方程式为:
O2+4I-+4H+===2I2+2H2O;
(3)向Ⅱ中加入KMnO4固体,连接Ⅱ、Ⅲ,点燃酒精灯,Ⅲ中有气泡冒出,溶液不变蓝,向Ⅱ中加入KMnO4固体,Ⅲ中加入适量0.1mol/LH2SO4溶液,连接Ⅱ、Ⅲ,点燃酒精灯,Ⅲ中有气泡冒出,溶液变蓝,对比乙、丙实验可知,O2与KI溶液发生反应的适宜条件是:
酸性环境;
为进一步探究该条件对反应速率的影响,可采取的实验措施是:
使用不同浓度的稀硫酸作对比实验;
(4)A.KMnO4,高锰酸钾溶液能够将双氧水氧化,导致高锰酸钾溶液褪色,而氧气不与高锰酸钾溶液反应,如果高锰酸钾溶液褪色可证明混合气体中含有双氧水,故A正确;
B.FeCl2,氧气和H2O2都能够氧化亚铁离子,无法证明混合气体中含有双氧水,故B错误;
C.Na2S,H2O2和氧气都能够氧化硫化钠,无法用硫化钠检验混合气体中是否含有双氧水,故C错误;
D.品红遇过氧化氢会被氧化红色褪去,证明混合气体中含有双氧水,故D正确;
(5)KI溶液在空气中久置过程中会被缓慢氧化:
该小组同学取20mL久置的KI溶液,向其中加入几滴淀粉溶液,结果没有观察到溶液颜色变蓝,他们猜想可能是发生了反应离子方程式为:
3I2+6OH-===5I-+IO
+3H2O,设计实验证明他们的猜想是否正确,方案为:
在上述未变蓝的溶液中滴入0.1mol/LH2SO4溶液观察现象,若溶液变蓝则猜想正确,否则错误。
答案
(1)MnO2固体 分液漏斗
(2)O2+4I-+4H+===2I2+2H2O
(3)酸性环境 使用不同浓度的稀硫酸作对比实验
(4)AD
(5)在上述未变蓝的溶液中滴入0.1mol/LH2SO4溶液,观察现象,若溶液变蓝,则猜想正确,否则错误
5.(2019·
湖北武汉调研,26)某同学在实验室进行铁盐与亚铁盐相互转化实验。
实验Ⅰ:
将Fe3+转化为Fe2+
(1)Fe3+与Cu粉发生反应的离子方程式为________________________________
___________________________________________________________________。
(2)探究白色沉淀产生的原因,请填写实验方案:
实验方案
结论
取4mL________mol·
L-1CuSO4溶液,向其中滴加3滴0.1mol·
L-1KSCN溶液
产生白色沉淀
CuSO4溶液与KSCN溶液反应产生了白色沉淀
取_____________________
无明显现象
查阅资料:
已知:
①SCN-的化学性质与I-相似;
②2Cu2++4I-===2CuI↓+I2。
Cu2+与SCN-反应的离子方程式为_______________________________________
__________________________________________________________________。
实验Ⅱ:
将Fe2+转化为Fe3+
向3mL0.1mol·
L-1FeSO4溶液中加入3mol0.5mol·
L-1稀硝酸
溶液变为棕色,放置一段时间后,棕色消失,溶液变为黄色
探究上述现象出现的原因:
Fe2++NO
Fe(NO)2+(棕色)
(3)用离子方程式解释NO产生的原因______________________________________
(4)从化学反应速率与限度的角度对体系中存在的反应进行分析:
反应Ⅰ:
Fe2+与HNO3反应;
反应Ⅱ:
Fe2+与NO反应
①依据实验现象,可推知反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ的________(填“快”或“慢”)。
②反应Ⅰ是一个不可逆反应,设计实验方案加以证明:
③请用化学平衡移动原理解释溶液由棕色变为黄色的原因:
解析
(1)Fe3+与Cu反应的离子方程式为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+。
(2)由反应2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,可知得到的溶液中Fe2+为0.2mol·
L-1,Cu2+为0.1mol·
L-1,分别取相同浓度的硫酸铜溶液、硫酸亚铁溶液,滴入KSCN溶液进行对照实验;
由题目信息可知,Cu2+与SCN-反应生成CuSCN沉淀,同时生成(SCN)2,反应的离子方程式为2Cu2++4SCN-===2CuSCN↓+(SCN)2。
(3)Fe2+具有还原性,酸性条件下NO
具有强氧化性,反应生成Fe3+、NO与水,反应的离子方程式为3Fe2++4H++NO
===3Fe3++NO↑+2H2O。
(4)①溶液先变为棕色,放置一段时间后,棕色消失,溶液变为黄色,反应速率快的反应现象最先表现,反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ的慢。
答案
(1)2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
(2)0.1 0.2mol·
L-1FeSO4溶液,向其中滴加3滴0.1mol·
L-1KSCN溶液 2Cu2++4SCN-===2CuSCN↓+(SCN)2
(3)3Fe2++4H++NO
===3Fe3++NO↑+2H2O
(4)①慢 ②取少量反应Ⅰ的溶液于试管中,向其中加入几滴K3[Fe(CN)6]溶液,溶液无明显变化,说明反应Ⅰ是一个不可逆反应 ③Fe2+被硝酸氧化为Fe3+,溶液中Fe2+浓度降低,导致平衡Fe2++NO
Fe(NO)2+逆向移动,最终Fe(NO)2+完全转化为Fe3+,溶液由棕色变为黄色
6.某小组同学设计如下实验,研究亚铁盐与H2O2溶液的反应。
【实验Ⅰ】
试剂:
酸化的0.5mol·
L-1FeSO4溶液(pH=0.2),5%H2O2溶液(pH=5)
取2mL上述FeSO4溶液于试管中,加入5滴5%H2O2溶液
溶液立即变为棕黄色,稍后,产生气泡。
测得反应后溶液pH=0.9
向反应后的溶液中加入KSCN溶液
溶液变红
(1)上述实验中H2O2溶液与FeSO4溶液反应的离子方程式是_____________________________________________________________________。
(2)产生气泡的原因是__________________________________________________。
【实验Ⅱ】
未酸化的0.5mol·
L-1FeSO4溶液(pH=3),5%H2O2溶液(pH=5)
取2mL5%H2O2溶液于试管中,加入5滴上述FeSO4溶液
溶液立即变为棕黄色,产生大量气泡,并放热,反应混合物颜色加深且有浑浊。
测得反应后溶液pH=1.4
(3)将上述混合物分离,得到棕黄色沉淀和红褐色胶体。
取部分棕黄色沉淀洗净,加4mol·
L-1盐酸,沉淀溶解得到黄色溶液。
初步判断该沉淀中含有Fe2O3,经检验还含有SO
。
检验棕黄色沉淀中SO
的方法是
(4)生成红褐色胶体的原因可能是
______________________________________________________________________(写一条即可)。
(5)将FeSO4溶液加入H2O2溶液后,产生红褐色胶体,反应的离子方程式是______________________________________。
【实验Ⅲ】
若用FeCl2溶液替代FeSO4溶液,其余操作与实验Ⅱ相同,除了产生与Ⅱ相同的现象外,还生成刺激性气味的气体,该气体能使湿润的蓝色石蕊试纸变红但不褪色。
(6)产生的刺激性气味的气体是________(填化学式)。
(7)由实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知,亚铁盐与H2O2反应的现象与
_______________________________________
(至少写两点)有关。
解析
(1)根据题中现象可知生成物中含有Fe3+,即H2O2溶液能将Fe2+氧化为
Fe3+,反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O。
(2)该实验中产生气泡的原因是H2O2在Fe3+的催化下分解产生O2。
(3)要检验棕黄色沉淀中含有SO
,需取加入盐酸后的黄色溶液少许于试管中,加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,即可说明该棕黄色沉淀中含有SO
(4)生成的红褐色胶体为Fe(OH)3胶体,可能的原因是H2O2氧化Fe2+的过程中消耗H+,促进Fe3+水解;
还可能是Fe3+催化H2O2分解时放热,促使Fe3+的水解,生成Fe(OH)3胶体等。
(6)根据题中描述可知该气体具有酸性,且不具有氧化性,说明该气体为HCl。
(7)根据以上3个实验可知,Fe2+与H2O2反应的现象与溶液的pH、阴离子种类、温度、反应物用量等因素都有直接关系。
答案
(1)2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
(2)在Fe3+催化下H2O2分解产生O2(或用化学方程式表示) (3)取加入盐酸后的黄色溶液少许于试管中,加入BaCl2溶液,产生白色沉淀,说明棕黄色沉淀中含有SO
(4)H2O2溶液氧化Fe2+的过程中消耗H+,促进Fe3+发生了水解;
Fe3+催化H2O2分解时放热,促进Fe3+的水解等(任意写出一条,合理即可) (5)2Fe2++H2O2+4H2O===2Fe(OH)3(胶体)+4H+(分步写也可) (6)HCl
(7)pH、阴离子种类、温度、反应物用量等(任写两点,合理即可)