2022高三总复习化学教案-巩固练习 制备实验设计与评价（基础）.doc

【巩固练习】1.实验室制备少量硫酸亚铁晶体的实验步骤如下：取过量洁净的铁屑，加入20%30%的稀硫酸溶液，在5080水浴中加热至不再产生气泡。将溶液趁热过滤，滤液移至试管中，用橡胶塞塞紧试管口静置、冷却一段时间后收集产品（1）写出该实验制备硫酸亚铁的化学方程式：_。（2）硫酸溶液过稀会导致_。（3）采用水浴加热的原因是_。（4）反应时铁屑过量的目的是（用离子方程式表示）_。（5）溶液趁热过滤的原因是_。 塞紧试管口的目的是_。（6）静置冷却一段时间后，在试管中观察到的现象是_。2.工业上以氨气为原料制备硝酸的过程如下：O2NH3NO吸收塔HNO3O2O2H2O某课外小组模拟上述部分过程设计了如下实验装置制备硝酸（所有橡胶制品均已被保护）。Na2CO3溶液冷水a气体（1）工业上用氨气制取NO的化学方程式是 。（2）连接好该装置后，首先进行的操作是 。（3）通入a气体的目的是 。（4）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 + + （5）已知：温度低于21.15时，NO2几乎全部转变为N2O4。工业上可用N2O4与水反应来提高硝酸产率。N2O4与a气体在冷水中生成硝酸的化学方程式是 。（6）一定条件下，某密闭容器中N2O4和NO2的混合气体达到平衡时，c(NO2)=0.50mol/L、c(N2O4)=0.125 mol/L。则2NO2(g) N2O4(g)的平衡常数K= 。若NO2起始浓度为2 mol/L ，相同条件下，NO2的最大转化率为 。3实验室用浓盐酸和MnO2共热制Cl2，并用Cl2和Ca(OH)2反应制少量漂白粉，现已知反应：2Cl2+2Ca(OH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O 温度稍高即发生副反应：6Cl2+6Ca(OH)2=Ca(ClO3)2 +5CaCl2+6H2O现有三个同学分别设计的三套实验装置，如图所示：（1）请从a不容易控制反应速率；b容易控制反应速率；c有副反应发生；d可防止副反应发生；e污染环境；f可防止污染环境等几个方面对上述甲、乙、丙三套装置的优缺点做出评析，并选择符合题目要求的选项填在空格内。优点缺点甲装置乙装置丙装置（2）上述装置中，甲由A、B两部分组成，乙由C、D、E三部分组成，丙由F、G两部分组成。请从上述装置中选取合理的组成部分，组装成一套较完善的实验装置，装置的各部分的连接顺序（按气流从左到右的方向）是 。（3）实验中若用12mol·L1的浓盐酸100mL与足量的MnO2反应，最终生成Ca(ClO)2的物质的量总是 0.15mol（填“大于”、“小于”或“等于”），其原因是（假定各步反应均无产物损耗，且无副反应发生） 。4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 。（4）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（5）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44 mg 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。5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。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_。(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_。6某课外小组同学用下图所示装置在实验室制备氯气并探究其相关性质（夹持设备已略）。（1）制备氯气选用的药品为：漂粉精固体和浓盐酸，相关的离子反应方程式为：_；（2）装置B的作用之一是安全瓶，监测实验进行时C中是否发生堵塞，请写出发生堵塞时B中的现象_；（3）装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性，为此C中、依次放入_；(选填字母)a干燥的有色布条碱石灰湿润的有色布条b干燥的有色布条硅 胶湿润的有色布条c湿润的有色布条浓硫酸干燥的有色布条d湿润的有色布条无水氯化钙干燥的有色布条（4）设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘的非金属性。当向D中缓缓通入一定量氯气时，可以看到无色溶液逐渐变为_色，说明氯的非金属性大于溴；之后打开活塞，将装置D中少量溶液加入装置E中，振荡；观察到的现象是_，则说明溴的非金属性大于碘；（5）有同学提出该实验方案仍有不足，请说明其中两点不足及原因是： ； 。【答案与解析】1（1）Fe+H2SO4（稀）FeSO4+H2 （2）反应速率慢 不利于晶体析出（3）（4）Fe3+2Fe3Fe2+（5）减少FeSO4的损失 防止空气进入试管将Fe2+氧化为Fe3+（6）有浅绿色晶体析出【解析】铁和稀硫酸反应的方程式为：Fe+H2SO4(稀)FeSO4+H2。（2）硫酸如果浓度过稀，则反应时速率过慢；另外由于溶液中含有较多的水，也不利于硫酸亚铁晶体的析出。（3）水浴加热受热均匀，温度容易控制。（4）铁屑过量的目的是防止Fe2被氧化成Fe3，即使被氧化Fe可以使Fe3还原：Fe+2Fe3=3Fe2。(5)溶液趁热过滤的目的是减少FeSO4的损失；塞紧试管口的目的是防止空气中的氧气将FeSO4氧化。（6）硫酸亚铁热溶液在冷却过程中，溶解度降低，在静止冷却一段时间后会有浅绿色硫酸亚铁晶体析出。2.（1）4 NH3 +5 O24NO + 6H2O（2）检验装置的气密性（3）提高NO2的转化率 （或 2 NO + O2 = 2 NO2）（4）NaNO3 CO2（5）2N2O4 + O2 + 2H2O = 4HNO3（6）1/2 50%3（1）优点缺点甲装置da、e乙装置fa、c丙装置bc、e（2）综合上述三套装置的优缺点，完善的组合是F、B、E。（3）小于 随着反应的进行，盐酸的浓度会越来越小，而稀盐酸是不与MnO2反应的，所以最终生成Ca(ClO)2的物质的量总是小于0.15mol。 【解析】这是一道物质制备实验方案设计题。（1）仔细分析，可以发现甲装置中使用了冷却装置，可防止副反应发生，但没有使用分液漏斗滴加浓盐酸来控制反应速率，且反应装置中无尾气吸收装置，未反应完的氯气排入大气中会造成环境污染；故其优点为：d，缺点为：a、e。乙装置中，用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气，可以防止污染环境，但也没有使用分液漏斗滴加浓盐酸来控制反应速率，且反应装置中没有使用冷却装置，容量发生副反应，产生副产物；装置乙的优点：f，缺点：a、c。装置丙中使用分液漏斗可以控制反应速率，但无冷却和尾气吸收装置，其优点为b，缺点为：c、e。（2）综合上述三套装置的优缺点，完善的组合是F、B、E。（3）考虑到随着反应的进行，盐酸的浓度会越来越小，而稀盐酸是不与MnO2反应的，所以最终生成Ca(ClO)2的物质的量总是小于0.15mol。 本题考查了学生对物质制备实验方案的评价能力，要做好这类题，要求我们在平时的学习中要做到“知其然，还必须知其所以然”。4（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）（5）95.5 有5(1)ie，fd，cj，k(或k，j)a(2)BADC(3)CaH22H2O=Ca(OH)22H2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HCl气体用NaOH溶液吸收，再干燥选择浓硫酸，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，fd，cj，ka。(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)氢化钙中氢元素为1价，发生氧化还原反应：CaH22H2O=Ca(OH)22H2。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。6.（1）+ 2H+ Cl2 + H2O ； （2）B中长颈漏斗中液面明显上升，形成水柱； （3）d ；（2分）（4）黄（或橙）；（2分） 溶液变蓝色； （5）E处未能排除D中过量Cl2的干扰，而置换出I2 ； Cl2通入NaHSO3溶液中会产生SO2，污染空气。 （或：C、D装置之间无干燥装置，处布条不干燥，也可褪色。）