高考化学一轮复习考点规范练28　物质的制备　实验方案的设计与评价专题训练.docx

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1、考点规范练28物质的制备实验方案的设计与评价非选择题1.(2021全国甲)胆矾(CuSO45H2O)易溶于水,难溶于乙醇。某小组用工业废铜焙烧得到的CuO(杂质为氧化铁及泥沙)为原料与稀硫酸反应制备胆矾,并测定其结晶水的含量。回答下列问题:(1)制备胆矾时,用到的实验仪器除量筒、酒精灯、玻璃棒、漏斗外,还必须使用的仪器有(填字母)。A.烧杯B.容量瓶C.蒸发皿D.移液管(2)将CuO加入适量的稀硫酸中,加热,其主要反应的化学方程式为,与直接用废铜和浓硫酸反应相比,该方法的优点是。(3)待CuO完全反应后停止加热,边搅拌边加入适量H2O2,冷却后用NH3H2O调pH为3.54,再煮沸10 min

2、,冷却后过滤。滤液经如下实验操作:加热蒸发、冷却结晶、乙醇洗涤、,得到胆矾。其中,控制溶液pH为3.54的目的是,煮沸10 min的作用是。(4)结晶水测定:称量干燥坩埚的质量为m1,加入胆矾后总质量为m2,将坩埚加热至胆矾全部变为白色,置于干燥器中冷却至室温后称量,重复上述操作,最终总质量恒定为m3。根据实验数据,胆矾分子中结晶水的个数为(写表达式)。(5)下列操作中,会导致结晶水数目测定值偏高的是(填标号)。胆矾未充分干燥坩埚未置于干燥器中冷却加热时有少量胆矾迸溅出来2.实验室用乙醇、浓硫酸与溴化钠反应来制备溴乙烷,其反应原理为H2SO4(浓)+NaBrNaHSO4+HBr,CH3CH2O

3、H+HBrCH3CH2Br+H2O。有关数据和实验装置如下所示(反应需要加热,图中省去了加热装置和夹持装置)。物质乙醇溴乙烷溴状态无色液体无色液体深红棕色液体密度/(gcm-3)0.791.443.1沸点/78.538.459(1)A中放入沸石的作用是,B中进水口为(填“a”或“b”)口。(2)实验中使用恒压分液漏斗的优点是。(3)氢溴酸与浓硫酸混合加热发生氧化还原反应的化学方程式为。(4)加热A的目的是,F接橡皮管导入稀NaOH溶液,其目的是吸收和溴蒸气,防止。(5)C中的导管E的末端须在水面以下,其原因是。(6)将C中的馏出液转入锥形瓶中,边振荡边逐滴滴入12 mL浓硫酸,以除去水、乙醇等

4、杂质。溶液分层后用分液漏斗分去硫酸层,将经硫酸处理后的溴乙烷转入蒸馏烧瓶,水浴加热蒸馏,收集到3540 的馏分约10.0 g。分液漏斗在使用前必须;从乙醇的角度考虑,本实验所得溴乙烷的产率是(精确到0.1%)。3.(2022山东)某同学利用Cl2氧化K2MnO4制备KMnO4的装置如下图所示(夹持装置略):已知:锰酸钾(K2MnO4)在浓强碱溶液中可稳定存在,碱性减弱时易发生反应:3MnO42-+2H2O2MnO4-+MnO2+4OH-。回答下列问题。(1)装置A中a的作用是;装置C中的试剂为;装置A中制备Cl2的化学方程式为。(2)上述装置存在一处缺陷,会导致KMnO4产率降低,改进的方法是

5、。(3)KMnO4常作氧化还原滴定的氧化剂,滴定时应将KMnO4溶液加入(填“酸式”或“碱式”)滴定管中;在规格为50.00 mL的滴定管中,若KMnO4溶液起始读数为15.00 mL,此时滴定管中KMnO4溶液的实际体积为(填字母)。A.15.00 mLB.35.00 mLC.大于35.00 mLD.小于15.00 mL(4)某FeC2O42H2O样品中可能含有的杂质为Fe2(C2O4)3、H2C2O42H2O,采用KMnO4滴定法测定该样品的组成,实验步骤如下:.称取m g样品放入锥形瓶中,加入稀硫酸溶解,水浴加热至75 。用cmolL-1的KMnO4溶液趁热滴定至溶液出现粉红色且30 s

6、内不褪色,消耗KMnO4溶液V1 mL。.向上述溶液中加入适量还原剂将Fe3+完全还原为Fe2+,加入稀硫酸酸化后,在75 继续用KMnO4溶液滴定至溶液出现粉红色且30 s内不褪色,又消耗KMnO4溶液V2 mL。样品中所含H2C2O42H2O(M=126 gmol-1)的质量分数表达式为。下列关于样品组成分析的说法,正确的是(填字母)。A.V1V2=3时,样品中一定不含杂质B.V1V2越大,样品中H2C2O42H2O含量一定越高C.若步骤中滴入KMnO4溶液不足,则测得样品中Fe元素含量偏低D.若所用KMnO4溶液实际浓度偏低,则测得样品中Fe元素含量偏高4.(2022广西高三月考)碳酸亚

7、铁(FeCO3)是一种重要的工业盐,可用于制备补血剂,也是炼铁所用铁矿的主要成分,其外观为白色固体,难溶于水。某研究小组制备了FeCO3,并对FeCO3的性质和应用进行了探究。已知:Fe2+6SCN-Fe(SCN)64-(无色)用如图装置制备FeCO3(夹持装置略):(1)装置c的名称为。(2)打开a中K1、K3,关闭K2,一段时间后,关闭K3,打开K2。在装置(填装置序号)中制得碳酸亚铁沉淀,该操作过程中产生的气体的作用是。(3)用以上方法制得的碳酸亚铁纯度不高,可能含有的主要杂质是(写化学式)。若用NaHCO3溶液代替Na2CO3溶液制备碳酸亚铁,获得的产品纯度更高,该反应的离子方程式为。

8、(4)研究小组为了探究FeCO3的性质,将制得的产品过滤、洗涤、干燥后在空气中煅烧,发现有红棕色固体生成,请写出相应的化学方程式。(5)通过以下两个实验进一步探究FeCO3的性质:实验:实验:对比实验和,得出的实验结论是。考点规范练28物质的制备实验方案的设计与评价1.答案(1)AC(2)CuO+H2SO4CuSO4+H2O不会产生二氧化硫且产生等量胆矾消耗硫酸少(硫酸利用率高)(3)过滤干燥除尽铁,抑制硫酸铜水解破坏氢氧化铁胶体,易于过滤(4)80(m2-m3)9(m3-m1)(5)解析(1)制备胆矾时,根据题干信息可知,需进行溶解、过滤、结晶操作,用到的实验仪器除量筒、酒精灯、玻璃棒、漏斗

9、外,还必须使用的仪器有烧杯和蒸发皿,A、C符合题意;(2)将CuO加入适量的稀硫酸中,加热,其主要反应的化学方程式为CuO+H2SO4CuSO4+H2O;直接用废铜和浓硫酸反应生成硫酸铜与二氧化硫和水,与这种方法相比,将CuO加入适量的稀硫酸中,加热制备胆矾的实验方案具有的优点是:不会产生二氧化硫且产生等量胆矾消耗硫酸少(硫酸利用率高);(3)硫酸铜溶液制硫酸铜晶体,操作步骤有加热蒸发、冷却结晶、过滤、乙醇洗涤、干燥;CuO中含氧化铁杂质,溶于硫酸后会形成铁离子,为使铁元素以氢氧化铁形式沉淀完全,需控制溶液pH为3.54,酸性环境同时还可抑制铜离子发生水解;操作过程中可能会生成氢氧化铁胶体,所

10、以煮沸10min,目的是破坏氢氧化铁胶体,使其沉淀,易于过滤;(4)称量干燥坩埚的质量为m1,加入胆矾后总质量为m2,将坩埚加热至胆矾全部变为白色,置于干燥器中冷却至室温后称量,重复上述操作,最终总质量恒定为m3。则水的质量是m2-m3,所以胆矾(CuSO4nH2O)中n值的表达式为m2-m318m3-m1160=n1,解得n=80(m2-m3)9(m3-m1);(5)胆矾未充分干燥,导致所测m2偏大,根据n=80(m2-m3)9(m3-m1)可知,最终会导致结晶水数目测定值偏高,符合题意;坩埚未置于干燥器中冷却,部分白色硫酸铜会与空气中水蒸气结合重新生成胆矾,导致所测m3偏大,根据n=80(

11、m2-m3)9(m3-m1)可知,最终会导致结晶水数目测定值偏低,不符合题意;加热胆矾晶体时有晶体从坩埚中溅出,会使m3数值偏小,根据n=80(m2-m3)9(m3-m1)可知,最终会导致结晶水数目测定值偏高,符合题意;故符合题意。2.答案(1)防止暴沸b(2)平衡压强,使浓硫酸顺利滴下(3)2HBr+H2SO4(浓)SO2+Br2+2H2O(4)增大反应速率,蒸馏出溴乙烷SO2污染环境(5)冷却并减少溴乙烷的挥发(6)检漏53.3%解析(1)液体加热加入沸石,可以防止液体暴沸,B为球形冷凝管,应采取逆流原理通入冷凝水,进行充分冷凝回流,所以B中进水口为b。(2)恒压分液漏斗可以使漏斗的上方和

12、下方的压强相等,使浓硫酸能够顺利滴下。(3)浓硫酸具有强氧化性,氢溴酸与浓硫酸混合加热可生成Br2和SO2,发生氧化还原反应的化学方程式为2HBr+H2SO4(浓)SO2+Br2+2H2O。(4)加热A的目的是增大反应速率,温度高于38.4时,溴乙烷全部蒸馏挥发出来,实验中产生的二氧化硫、溴化氢、溴等会污染空气,所以可以用稀NaOH溶液吸收,防止污染环境。(5)导管E的末端须在水面以下,通过冷却得到溴乙烷,减少溴乙烷的挥发。(6)分液漏斗在使用前需要检查是否漏水;10mL乙醇的质量为0.79gcm-310mL=7.9g,其物质的量为7.9g46gmol-10.172mol,根据CH3CH2OH

13、+HBrCH3CH2Br+H2O可知,理论上制得溴乙烷的物质的量为0.172mol,其质量为0.172mol109gmol-118.75g,所以溴乙烷的产率为10.0g18.75g100%53.3%。3.答案(1)平衡气压,使浓盐酸顺利滴下NaOH溶液Ca(ClO)2+4HClCaCl2+2Cl2+2H2O(2)在装置A、B之间加装盛有饱和食盐水的洗气瓶(3)酸式C(4)0.315c(V1-3V2)m100%BD解析本题考查了物质的制备及定量实验设计。(1)恒压分液漏斗是同学们熟知的仪器,作用是保持恒压。制备Cl2的化学方程式可根据氧化还原反应的原理写出。(2)已知锰酸钾在浓强碱溶液中可稳定存

14、在,碱性减弱易发生反应。制备Cl2的浓盐酸挥发出的HCl进入B装置使溶液碱性减弱,K2MnO4会发生反应,从而降低KMnO4的产率,因此应在A、B之间添加除去HCl的洗气瓶。(3)考查常见仪器滴定管的结构及用法,难度较小。KMnO4溶液应放在酸式滴定管中。滴定管下端无刻度,因此KMnO4溶液的体积大于35.00mL。(4)设FeC2O42H2O的物质的量为x,Fe2(C2O4)3的物质的量为y,H2C2O42H2O的物质的量为2mol,步骤中C2O42-和Fe2+均被氧化,结合得失电子守恒有2KMnO45H2C2O4(C2O42-),KMnO45Fe2+,所以15x+25(x+3y+z)=cV

15、110-3,步骤中Fe2+被氧化,由KMnO45Fe2+可知,15(x+2y)=cV210-3,联立两个方程解得,z=2.5(cV1-3cV2)10-3,所以H2C2O42H2O的质量分数=2.5(cV1-3cV2)10-3126m100%=0.315(cV1-3cV2)m100%。关于样品组成分析如下:V1V2=3时,H2C2O42H2O的质量分数=0.315(cV1-3cV2)m100%=0,样品中不含H2C2O42H2O,由15x+25(x+3y+z)=cV110-3和15(x+2y)=cV210-3可知,y0,样品中含Fe2(C2O4)3杂质,A项错误。V1V2越大,由H2C2O42H

16、2O的质量分数表达式可知,其含量一定越大,B项正确。样品中Fe元素的物质的量=15(x+2y)mol=cV210-3mol,若步骤中KMnO4溶液不足,则步骤中有一部分Fe2+没有被氧化,不影响V2的大小,则cV210-3不变,则对测得样品中Fe元素的含量无影响,C项错误。若KMnO4溶液浓度偏低,则消耗KMnO4溶液的体积V1、V2均偏大,Fe元素的物质的量偏大,则测得样品中Fe元素含量偏高,D项正确。4.答案(1)三颈烧瓶(2)c排出装置内空气,防止生成的FeCO3被氧化;将b中溶液压入c中(3)Fe(OH)22HCO3-+Fe2+FeCO3+CO2+H2O(4)4FeCO3+O22Fe2

17、O3+4CO2(5)Fe2+与SCN-的络合(或结合)会促进FeCO3固体的溶解(或FeCO3固体在KSCN溶液中的溶解度比在KCl溶液中的大)解析该实验主要是利用硫酸亚铁与碳酸钠反应制备碳酸亚铁,打开a中K1、K3,关闭K2,a与b装置反应生成氢气用来排尽装置内的空气,一段时间后,关闭K3,打开K2,硫酸亚铁压入碳酸钠溶液中反应生成碳酸亚铁,之后用Fe2+与SCN-的络合反应验证FeCO3的溶解性。(1)根据实验装置可知装置c的名称是三颈烧瓶;(2)打开a中K1、K3,关闭K2,主要是铁屑与稀硫酸反应生成氢气用来排出装置内的空气,防止之后生成的碳酸亚铁被氧化,关闭K3,打开K2,主要将b装置

18、中反应生成的硫酸亚铁压入c装置中生成碳酸亚铁,所以在装置c中制得碳酸亚铁沉淀;(3)碳酸钠溶液显碱性,溶液中存在氢氧根与二价铁离子反应生成氢氧化亚铁,所以可能含有的主要杂质是Fe(OH)2;碳酸氢钠溶液水解程度较小,溶液中存在的氢氧根较少,获得的产品纯度更高,反应的离子方程式为2HCO3-+Fe2+FeCO3+CO2+H2O;(4)根据已知的题干信息,FeCO3过滤、洗涤、干燥后在空气中煅烧,发现有红棕色固体生成,红棕色固体是Fe2O3,化学方程式为4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2;(5)通过对比实验和,可知Fe2+与SCN-络合生成可溶于水的Fe(SCN)64-,会促进FeCO3固体的溶解,所以得出的实验结论是Fe2+与SCN-的络合(或结合)会促进FeCO3固体的溶解(或FeCO3固体在KSCN溶液中的溶解度比在KCl溶液中的大)。7学科网（北京）股份有限公司