2022年初中化学尖子生选拔专题训练-专题02实验题(上).docx
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1、专题 02 实验题(上)1半水煤气是工业合成氨的原料气,其主要成分是H2.CO、CO2.N2和H2O(气体)。半水煤气经过下列步骤转化为合成氨的原料N2和H2。(1)在使用铜催化剂和加热条件下,半水煤气中CO与H2O发生反应,实现了CO变换。已知在相同条件下,气体体积比等于气体分子个数比,若半水媒气中V(H2):V(CO):V(N2)=19:14:11,经CO变换后的气体中:V(H2):V(N2)=_。(2)吸收法是脱除CO2的方法之一、已知Na2CO3溶液和K2CO3溶液均可与二氧化碳反应,分别化合成碳酸氢钠和碳酸氢钾:溶质Na2CO3K2CO320时的溶解度/g21.8110.5溶质价格(
2、元/kg)1.259.80若选择Na2CO3溶液作吸收液,发生的化学反应的化学方程式为_,其优点是_;缺点是_。(3)小组同学利用下图装置IV来测定半水煤气其中H2以及CO的质量,实验开始前先通入一段时间的氮气,以确保整个装置内不再留有空气,然后将一定体积半水煤气依次通过装置IV,最后再通入氮气。(已知:)。w#ww.zzs*装置中盛放的溶液是_,作用是_(用化学方程式表示)。最后通入氮气的目的是_。来源:zzste*p.%com要确定半水煤气中CO的质量,应测量的数据是_。有同学对此测量方案提出了质疑,他认为最后测得的质量偏小,原因是_。【答案】 3:1 Na2CO3+CO2+H2O=2Na
3、HCO3 碳酸钠价格便宜 吸收二氧化碳能力差 氢氧化钠溶液 2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 将生成的CO2或H2O(气体)全部导入装置或装置 装置增加的质量 氧化铜不足(其他合理答案也可)【解析】【分析】【详解】已知在相同条件下,气体体积比等于气体分子个数比,由CO+H2OCO2+H2可知,1体积的CO会转化为1体积的CO,若半水媒气中V(H2):V(CO):V(N2)=19:14:11,经CO变换后的气体中:V(H2):V(N2)=(19+14):11=3:1,故填:3:1;(2)若选择Na2CO3溶液作吸收液,发生的化学反应的化学方程式为Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO
4、3,结合表中数据,可知碳酸钠比碳酸钾价格便宜,但饱和溶液条件下,碳酸钠溶液浓度比碳酸钾小,吸收二氧化碳能力差,故填:Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3,填:碳酸钠价格便宜,填:吸收二氧化碳能力差;(3)半水煤气中含有CO2.H2O(气体)、H2.CO、N2等,要测定其中H2以及CO的质量,由于CO2干扰CO的含量测定,H2O(气体)干扰的H2含量测定,必须先除净CO2和H2O(气体),装置是除尽CO2,装置是除尽H2O(气体),装置是让CO(或H2)与氧化铜完全反应转化为CO2(或H2O), 装置是吸收H2转化成的H2O(气体),装置吸收CO转化成的CO2。装置中盛放的溶液是氢氧化钠
5、溶液,作用是吸收半水煤气中含有的CO2 ,故填:氢氧化钠溶液,填: 2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O最后通入氮气的目的是将生成的CO2或H2O(气体)全部导入装置或装置,使测量结果准确,故填:将生成的CO2或H2O(气体)全部导入装置或装置要确定半水煤气中CO的质量,应测量的数据是装置增加的质量,故填:装置增加的质量。有同学对此测量方案提出了质疑,他认为最后测得的质量偏小,可能是氧化铜不足,CO未完全转化为CO2,故填:氧化铜不足(其他合理答案也可)。2过氧化钙(CaO2)在生产中具有广泛的应用(一)过氧化钙的性质与用途鱼类长途运输的增氧剂的主要成分为CaO2,它与水缓慢反应生成O2,
6、还生成一种碱,其化学式为 _ ,Na2O2也能与水反应,原理与CaO2相同,但却不能作为鱼虾运输的供氧剂,请分析可能的原因 _ 。(二)过氧化钙晶体的制备【资料】过氧化钙晶体(CaO2yH2O),常温为白色,能溶于酸,难溶于酒精。制备原理:CaCl2H2O2NH3H2OCaO2yH2ONH4Cl,装置如下。中%国教育*出版网#中国教育#出版网*(1)装置A中试管内发生反应的化学方程式为 _中%国教*育出版网(2)B装置的作用是 _ 。www.zzstep.#%com*&(3)装置C需要控制温度在0左右,采用的简单易行的办法是 _ ,控制温度在0左右可能的原因主要有:来源:#中教*&网该反应是放
7、热反应,温度低有利于提高CaO2yH2O产率; _ 。来源:中%&教网#(4)反应结束后,经过滤、洗涤、低温烘干可获得CaO2yH2O。洗涤时采用95%的酒精溶液洗涤的优点是 _ 。来源:中%教*网#检验晶体已洗涤干净的试剂为 _ 。www.zzstep&.*com(三)过氧化钙晶体组成的测定称取10.8克晶体用热分析仪对其进行热分解实验,并绘制成固体质量与温度关系图(过氧化钙晶体受热时会先失去结晶水)(1)0150质量不发生改变的原因是 _ 。 (2)根据图可知y = _ 。(写出计算过程)(3)350时发生反应的化学方程式为 _ 。【答案】 Ca(OH)2 氢氧化钠具有很强的腐蚀性 2NH
8、4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3+2H2O 防止倒吸 C中放入冰水混合物,保持冰水浴 防止双氧水受热分解(或防止氨气挥发) 快速晾干 硝酸银溶液 未达到过氧化钙晶体分解所需要的温度 2 2CaO22CaO+O2【解析】【详解】(一)(1)由题目信息可知,根据质量守恒定律,过氧化钙与水反应生成氢氧化钙和氧气,所以碱是氢氧化钙;过氧化钠与水反应后生成了氢氧化钠,氢氧化钠具有强腐蚀性;(二)(1)氯化铵与氢氧化钙反应生成氯化钙、水和氨气,化学方程式:NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+NH3+H2O。(2)反应生成了氨气,氨气极易溶于水,造成内部压强减小,增加了B起到缓冲作用,避免造成压
9、强减小,液体被倒吸入试管,引起试管炸裂;(3)反应温度为0,冰水混合物温度恰好是0,所以可以在C中放入冰水混合物,实现温度控制;过氧化氢在高温加热条件下容易分解,同时氨气为气体受热也容易逸出,所以需要控制温度;(4)酒精易挥发,用酒精洗涤可以快速晾干,避免过氧化钙与水接触发生反应;根据氯离子与银离子生成白色沉淀,滴加硝酸银溶液观察是否有沉淀生成;(三)(1)结晶水需要加热到一定温度才可以失去,在0-150的范围内,未达到过氧化钙晶体分解所需要的温度,温度不足以失去结晶水,所以质量不变;来源:中国*教&育#出版网(2)失去水的质量=10.8g-7.2g=3.6g,剩余过氧化钙质量=7.2g,过氧
10、化钙分子数:水分子数=:=1:2,所以y=2;(3)过氧化钙受热分解后剩余固体质量为5.6g,减少质量为7.2g-5.6g=1.6g,假设过氧化钙分解生成氧化钙和氧气,根据质量守恒定律化学方程式为2CaO22CaO+O2,此时生成氧化钙与氧气质量比=112:32=7:2,而剩余固体质量:减少质量=5.6g:1.6g=7:2,符合上述推断,所以化学方程式为2CaO22CaO+O2;3菱铁矿和赤铁矿一样,也是工业上冶炼铁的一种矿物。某种菱铁矿中铁元素的主要存在形式是碱式碳酸亚铁,为测定碱式碳酸亚铁xFeCO3yFe(OH)2zH2O的组成,华雪同学在老师的指导下设计了如图实验装置:【查阅资料】a碱
11、式碳酸亚铁受热会完全分解生成FeO、CO2.H2O。来源:中国教育出&版#网bFeO是一种黑色粉末,它不稳定,在空气中加热,可被氧化成四氧化三铁。c碱石灰是NaOH及CaO的混合物,可以吸收CO2和H2O,浓硫酸可吸收H2O。【实验步骤】(1)检查装置气密性后,称取3.40g碱式碳酸亚铁粉末放在装置B中。中国教育出版网&*(2)打开弹簧夹K,鼓入一段时间空气,准确称量装置C.D.E的质量。来&源:中国%教育出版网(3)关闭弹簧夹K,加热装置B至装置C中导管末端无气泡冒出,再打开弹簧夹K,缓缓通空气一段时间,这样操作的目的是_。再次准确称量装置C.D.E的质量,所得数据如下装置C/g装置D/g装
12、置E/g加热前200.00180.00180.00加热后200.36180.88180.00(4)分析图、表中数据可知:3.40g碱式碳酸亚铁受热分解过程中生成H2O的质量为_g,CO2的质量为_g,装置E的作用是_。【实验结论】在xFeCO3yFe(OH)2zH2O中,氢原子与氧原子的个数之比为_。来源:zzst%&【答案】 使B中分解生成的二氧化碳和水蒸气全部被D.C装置吸收 0.36 0.88 防止空气中的水蒸气和二氧化碳被D装置吸收 4:9【解析】【分析】【详解】实验步骤来源&:%中教网(3)碱式碳酸亚铁受热会完全分解生成二氧化碳和水蒸气,部分可能在试管中不能进入右边装置, 通入空气可
13、以使B中分解生成的二氧化碳和水蒸气全部被D.C装置吸收;(4)装置C增加的质量为生成水的质量为200.36g-200g=0.36g;装置D增加的质量为生成的二氧化碳质量为180.88g-180g=0.88g;装置E中装的是碱石灰可以吸收空气中的水蒸气和二氧化碳,防止空气中的水蒸气和二氧化碳被D装置吸收;实验结论来源:&中国教育出%*版网根据质量守恒定律生成的氧化亚铁质量为:3.4g-0.88g-0.36g=2.16g,碱式碳酸亚铁中铁元素质量等于生成氧化亚铁中铁元素质量,为,碱式碳酸亚铁中氢元素质量等于生成水中氢元素质量,为 ,碱式碳酸亚铁中碳元素质量等于生成二氧化碳中碳元素质量,为 ,则碱式
14、碳酸亚铁中氧元素质量为:3.4g-1.68g-0.04g-0.24g=1.44g,设碱式碳酸亚铁中氢原子个数为 x,氧原子的个数为y,则,则 x:y=4:9。4醋酸亚铬【(CH3COO)2Cr2H2O】为砖红色晶体,难溶于冷水,易溶于酸,在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是:先在封闭体系中利用锌与氯化铬(CrCl3)反应,生成氯化锌和氯化亚铬(CrCl2),氯化亚铬再与醋酸钠溶液( CH3COONa)作用即可制得醋酸亚铬晶体。实验装置如右图所示。回答下列问题:(1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却,目的是_。来源:zz&step*.com(2)将过量锌粒和氯化铬固体置于装置中,加入少
15、量蒸馏水,按图连接好装置,打开K1.K2,关闭K3。中有气体产生,该气体的作用是_。(3)打开K3,关闭K1和K2。装置中溶液流入装置,其原因是_。中析出砖红色沉淀,其反应的化学方程式为_。(4)装置可能存在的缺点_。(5)为使中沉淀充分析出并分离,需采用的操作是_、_、洗涤、干燥。【答案】 除去水中溶解氧 排除装置中空气 装置中产生H2使压强大于大气压 敞开体系,导致醋酸亚铬与空气接触 (冰浴)冷却 过滤【解析】【详解】(1)所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却,目的是为了除去水中溶解的氧气。www.z*zst&(2)中产生氢气是为了排除装置内空气的干扰。(3)关闭K3,打开K1和K2,在中产生H
16、2,随着氢气体积的增加,H2会使中空气进入,将空气排出装置。醋酸钠和氯化亚铬还有水反应生成氯化钠和醋酸亚铬沉淀,故反应方程式为:2CH3COONa+CrCl2+2H2O=(CH2COO)3Cr2H2O+2NaCl(4)由题中信息可知,醋酸亚铬易被氧气氧化,装置d暴露在空气中,故产品易被氧化。(5)打开K3,关闭K1和K2,H2使中压强增大,大于大气压,将液体压入中;由题中信息可知,醋酸亚铬难溶于冷水,为了使其充分析出,首先要降低其溶解度,故先冰浴冷却,再过滤、洗涤、干燥。 来源:中国%教育出版网*5某气体可能含有CO2.CO、H2中的一种或几种,某化学小组的同学们为确定气体成分。设计如图所
17、示装置并进行实验(夹持装置已省略)。查阅资料:浓硫酸有吸水性,无水硫酸铜吸水后变蓝,氢氧化钠固体能吸收水和二氧化碳。实验过程中,观察到A中溶液变浑浊,C中固体由黑色变红色,D中固体由白色变蓝色。反应前后分别对C.D装置进行了称量,结果如表所示:反应前反应后C装置中玻璃管与固体总质量(g)abD装置中U形管与固体总质量(g)cd回答下列问题:(1)A装置的作用是:_;(2)从环保角度分析。该装置还需要进行的改进是_;来源:中教#网*&%(3)若没有装置B,对实验的影响是:_;来源:zzstep.&com*(4)分析上述现象得出结论:C中一定发生反应的化学方程式为:_;(5)小明同学测得反应后E装
18、置质量增加。由此得出结论:原气体中一定含有CO。小聪不同意他的观点,理由是:_;(6)对于无法确定的气体成分,同学们利用表中数据进行分析。能证明该气体存在的关系式是:_。【答案】(1)检验并除尽二氧化碳(2)E装置后连接一个尾气处理装置(3)无法验证气体中是否含有H2(4)H2 +CuOCu+H2O(5)E装置也可以吸收空气中的二氧化碳和水蒸气,使得装置质量增加(6)如果(a-b),该气体是CO2.CO、H2;如果(a-b)=,该气体是CO2.H2www.zz&ste#【解析】www.#zzst&*(1)二氧化碳可使澄清石灰水变浑浊,A装置中足量澄清石灰水的作用是:检验并除尽二氧化碳;(2)该
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