2020届高考化学考前冲刺提分训练：元素及其化合物实验设计【答案 详解】.doc

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1、元素及其化合物实验设计【提分训练】1亚硝酰氯(ClNO)常用作催化剂和合成洗涤剂，其沸点为5.5 ，遇水反应生成一种氢化物和两种氧化物。某学习小组在实验室用Cl2和NO制备ClNO并测定其纯度，进行如下实验(夹持装置略去)。请回答：.Cl2的制备(1)Cl2的发生装置可以选择上图中的A(或B)(填大写字母)，反应的离子方程式为MnO24H2ClMn2Cl22H2O(或2MnO16H10Cl=2Mn25Cl28H2O)。(2)欲收集一瓶干燥的氯气，选择上图中的装置，其连接顺序为：afgcbdejh(按气流方向，用小写字母表示)。.亚硝酰氯(ClNO)的制备。实验室可用下图装置制备亚硝酰氯(ClN

2、O)：(3)实验室也可用B装置制备NO，与之相比X装置的优点为排除装置内空气的干扰；可以随开随用，随关随停。(4)在检查完装置气密性，并装入药品后，打开K2，然后再打开K3(填“K1”或“K3”)，通入一段时间气体，其目的为排尽三颈烧瓶中的空气，防止NO和ClNO变质。接下来，两种气体在Z中反应，当有一定量液体生成时，停止实验。.亚硝酰氯(ClNO)纯度的测定取Z中所得液体m g溶于水，配制成250 mL溶液；取出25.00 mL，以K2CrO4溶液为指示剂，用c molL1 AgNO3标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液的体积为22.50 mL。(已知：Ag2CrO4为砖红色固体)(5)亚硝酰氯

3、(ClNO)与水反应的化学方程式为2ClNOH2O=2HClNONO2。(6)亚硝酰氯(ClNO)的质量分数为100%(或100%)(用代数式表示即可)。解析：(1)实验室制取氯气可以利用二氧化锰与浓盐酸加热反应生成氯化锰、氯气和水，则发生装置可以选择题图中的A，反应的离子方程式为MnO24H2ClMn2Cl22H2O；也可以利用高锰酸钾与浓盐酸反应生成氯化钾、氯化锰、氯气和水，则装置可以选择题图中的B，反应的离子方程式为2MnO16H10Cl=2Mn25Cl28H2O。(2)制得的氯气中含有氯化氢及水蒸气，所以需要利用饱和食盐水除去氯化氢后再用浓硫酸进行干燥，然后再根据氯气的密度比空气大的性

4、质，用向上排空气法收集，氯气是大气污染物，要进行尾气处理，可利用碱石灰作吸收剂进行尾气处理，故装置的连接顺序为：afgcbdejh。(3)实验室也可用B装置制备NO，与之相比X装置的优点为排除装置内空气的干扰；可以随开随用，随关随停。(4)在检查完装置气密性，并装入药品后，打开K2，然后再打开K3，通入一段时间气体，其目的为排尽三颈烧瓶中的空气，防止NO和ClNO变质。(5)亚硝酰氯(ClNO)与水反应生成盐酸、一氧化氮和二氧化氮，反应的化学方程式为2ClNOH2O=2HClNONO2。(6)取Z中所得液体m g溶于水，25.00 mL溶液中n(ClNO)n(Cl)n(Ag)c molL122

5、.50 mL103 LmL10.022 5c mol，亚硝酰氯(ClNO)的质量分数为100%100%。3某化学课外活动小组通过实验研究NO2的性质。已知：2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O任务1：利用下图所示装置探究NO2能否被NH3还原(K1、K2为止水夹，夹持固定装置略去)。(1)A和E中制取NH3的装置为A，所用试剂为浓氨水和CaO(合理即可)。装置中制取NO2的化学方程式是Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O。(2)若NO2能够被NH3还原，预期观察到C装置中的现象是混合气体颜色变浅。(3)实验过程中，未能观察到C装置中的预期现象。该小组同学从反应原理的

6、角度分析了原因，认为可能是NH3还原性较弱，不能将NO2还原；在此条件下，NO2的转化率极低；在此条件下，该反应的化学反应速率极慢。(4)此实验装置存在一个明显的缺陷是缺少尾气吸收装置。任务2：探究NO2能否与Na2O2发生氧化还原反应。(5)实验前，该小组同学提出三种假设。假设1：两者不反应；假设2：NO2能被Na2O2氧化；假设3：NO2能被Na2O2还原(其他合理答案也可)。(6)为了验证假设2，该小组同学选用任务1中的、B、D、E装置，将B中的药品更换为Na2O2，另选F装置(如图所示)，重新组装，进行实验。装置的合理连接顺序是(某些装置可以重复使用)EDBDF。实验过程中，B装置中淡

7、黄色粉末逐渐变成白色。经检验，该白色物质为纯净物，且无其他物质生成。推测B装置中反应的化学方程式为2NO2Na2O2=2NaNO3。解析：(1)干燥氨气不能用无水氯化钙，因而A为氨气发生装置，E为二氧化氮发生装置；固液反应制取氨气，要用浓氨水。(2)若NO2能够被NH3还原，则混合气体的颜色将变浅，氨气被二氧化氮氧化生成氮气和水。(3)实验过程中，未能观察到C装置中的预期现象，说明二氧化氮反应的量很少，可能是反应速率较低，或者二氧化氮的转化率较低。(4)氮氧化物为有毒气体不能直接排放到空气中。(5)Na2O2既有氧化性又有还原性，NO2中的氮元素为4价，既可能表现氧化性，也可能表现还原性。(6

8、)验证假设2，首先要制取二氧化氮，因为水能和过氧化钠反应，所以要除去水的干扰，再使二氧化氮气体通过过氧化钠，最后要进行尾气处理；过氧化钠变成白色固体且为纯净物，根据氧化还原反应中元素化合价的变化确定生成物。3(2019云南七校适应性考试)某化学兴趣小组利用如图装置制取氯气并探究其有关性质。(1)装二氧化锰的仪器的名称是圆底烧瓶。(2)正确连接装置后，如何检验A装置的气密性用止水夹夹住A、B之间的橡胶管，打开A装置中分液漏斗的活塞与旋塞，向其中注水。若一段时间后，液体不再滴下，说明气密性良好；反之，则气密性差。(3)室温下，将多余的Cl2用100 mL 1.7 molL1的NaOH溶液完全吸收。

9、对吸收后的溶液进行分析化验，测得其pH等于13(不考虑反应前后溶液的体积变化)，ClO和ClO的物质的量浓度之比为51。请回答：吸收氯气消耗的NaOH的物质的量为0.16 mol。被氧化的氯气的物质的量为0.03 mol。(4)通二氧化硫和氯气一段时间后，甲同学实验过程中品红溶液几乎不褪色，而乙同学的实验现象是品红溶液随时间的推移变得越来越浅。试根据该实验装置和两名同学的实验结果回答问题。试分析甲同学实验过程中，品红溶液不褪色的原因：控制SO2和Cl2按物质的量之比11进气，其涉及反应的离子方程式为SO2Cl22H2O=SO2Cl4H。你认为乙同学是怎样做到让品红溶液变得越来越浅的？控制SO2

10、和Cl2进气的物质的量，使之不相等。(5)下列装置可用于尾气处理的是(夹持仪器已略去)d(填序号)。(6)请你帮该小组同学设计一个实验，证明装置B中的Na2SO3已被氧化：取少量B中溶液于试管中，向其中滴加稀盐酸至不再产生气体，再向其中滴加氯化钡溶液，若产生白色沉淀，则证明B中的亚硫酸钠已被氧化(其他合理答案均可)。解析：(2)用止水夹夹住A、B之间的橡胶管，打开A装置中分液漏斗的活塞与旋塞，向其中注水。若一段时间后，液体不再滴下，说明气密性良好；反之，则气密性差。(3)反应前NaOH的物质的量为0.1 L1.7 molL10.17 mol，反应后溶液pH等于13，则反应后氢氧化钠的物质的量浓

11、度为0.1 molL1，故反应后NaOH的物质的量为0.1 L0.1 molL10.01 mol，吸收氯气消耗的NaOH的物质的量为0.17 mol0.01 mol0.16 mol。ClO和ClO的物质的量浓度之比为51，发生的反应为8Cl216NaOH=5NaClONaClO310NaCl8H2O，则反应掉的氯气的物质的量为0.16 mol0.08 mol，其中被氧化的氯气生成ClO和ClO，物质的量为0.08 mol0.03 mol。(4)氯气、二氧化硫和水反应生成盐酸和硫酸，盐酸和硫酸没有漂白性，所以控制SO2和Cl2按物质的量之比11进气，反应的离子方程式为：SO2Cl22H2O=SO

12、2Cl4H。让氯气或二氧化硫过量可使品红溶液变得越来越浅，所以控制SO2和Cl2进气的物质的量，使之不相等。(5)广口瓶密闭，且导管没有伸入液面下，故a错误；食盐水不能与二氧化硫和氯气反应，且导管没有伸入液面下，故b错误；浓硫酸不能用来吸收SO2、Cl2，故c错误；二氧化硫和氯气都能与氢氧化钠溶液反应，且该装置可防倒吸，所以该装置可用于SO2、Cl2的尾气处理，故d正确。(6)证明Na2SO3已被氧化相当于检验B中溶液中存在硫酸根离子，实验方法为取少量B中溶液于试管中，向其中滴加稀盐酸至不再产生气体，再向其中滴加氯化钡溶液，若产生白色沉淀，则证明B中的亚硫酸钠已被氧化。4(2019郑州质量预测

13、)中学教材显示“浓硫酸具有吸水性、脱水性、强氧化性，能使铁钝化”。某学习小组对“具有该四个特性的浓硫酸的浓度范围”进行了以下实验探究。(1)配制不同浓度的硫酸用18.4 molL1的浓硫酸配制不同浓度的硫酸。下列操作正确的是BC。(2)浓硫酸的吸水性、脱水性、钝化与浓度的关系浓硫酸的吸水性：各取0.5 g胆矾颗粒于试管中，分别加入3 mL不同浓度的硫酸。浓硫酸的脱水性：各取一根木柴梗于试管中，分别加入1 mL不同浓度的硫酸。浓硫酸的钝化：各取约1 cm经过砂纸打磨过的铁丝，再向试管中加入3 mL不同浓度的硫酸。实验结果如表：结合表格中的数据回答下列问题：用化学方程式表示胆矾由“蓝白”的原因：C

14、uSO45H2O=CuSO45H2O；当硫酸的浓度6 molL1时即具有脱水性。(3)浓硫酸的强氧化性与浓度的关系在试管中分别加入1小块铜片，再向试管中分别加入2 mL 不同浓度的硫酸，用如图所示的装置进行实验。(夹持仪器略去)b装置的作用是安全瓶(或防止液体倒吸入试管a)。本实验中证明浓硫酸具有强氧化性的现象是铜片溶解、表面产生气泡，品红溶液褪色。试管a中加热时产生黑色的固体，经检验该黑色固体中含有Cu2S。写出生成该物质的化学方程式5Cu4H2SO4(浓)Cu2S3CuSO44H2O。经过实验发现：c(H2SO4)6 molL1时，硫酸与铜在加热反应时硫酸即可表现强氧化性。有同学预测，铜片

15、与5 molL1的硫酸在长时间持续加热时，也会发生反应。该预测的理由是长时间加热时，水分蒸发，使硫酸浓度增大。(4)综合该小组同学的探究结果，中学教材中同时具有吸水性、脱水性、强氧化性，使铁钝化的浓硫酸的浓度范围为c(H2SO4)12 molL1。解析：(1)量取浓硫酸时视线应与液体凹液面相平，A项错误；稀释浓硫酸时，将浓硫酸注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，B项正确；转移溶液时，用玻璃棒引流，C项正确；定容时，胶头滴管不能伸入容量瓶中，D项错误。(2)胆矾由蓝变白是因为失去结晶水，化学方程式为CuSO45H2O=CuSO45H2O。火柴梗变黑是浓硫酸的脱水性所致，根据题表中的数据，当硫酸的浓度6

16、 molL1时具有脱水性。(3)a装置为SO2的发生装置，b装置为安全瓶，作用是防止液体倒吸入试管a。可通过铜片溶解，有SO2生成来证明浓硫酸具有强氧化性。根据得失电子守恒、原子守恒，配平该化学方程式为5Cu4H2SO4(浓)Cu2S3CuSO44H2O。硫酸的沸点高，不易挥发，长时间加热时，水分蒸发，会使硫酸浓度增大，因此长时间持续加热时5 molL1的硫酸与铜也会发生反应。(4)实验为探究浓硫酸吸水性的实验，硫酸浓度大于等于11 molL1时具有吸水性；实验为探究浓硫酸脱水性的实验，硫酸浓度大于等于6 molL1时具有脱水性；实验为探究浓硫酸钝化的实验，硫酸浓度大于等于12 molL1时使铁钝化。浓硫酸具有强氧化性时要求硫酸浓度大于等于6 molL1。故同时具有吸水性、脱水性、强氧化性、使铁钝化的浓硫酸的浓度范围为c(H2SO4)12 molL1。11