2023版高考化学一轮复习10.3物质制备型综合实验题组训练过关1含解析新人教版.doc
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物质制备型综合实验 常见的气体制备 1.下面是常用来快速制备氨气的装置和试剂,其中不合理的是 ( ) A.①② B.①③ C.②③ D.②④ 【解析】选B。NH4Cl固体受热分解生成NH3和HCl,而当温度降低时,NH3和HCl又重新化合成固体NH4Cl,气体进入干燥管的机会不多,该方法无法制取氨气,故①错误;CaO中滴加浓氨水,CaO与水反应生成Ca(OH)2,同时放出大量热量,使浓氨水中的氨气逸出,该方法可用于制取氨气,故②正确;通过固体加热制气体时,试管口应稍稍向下倾斜,使产生的水能够流出,以免试管炸裂,故③错误;浓氨水易挥发,可以通过加热浓氨水的方法制取NH3,故④正确,不合理的为①③。 【归纳提升】 气体制备题的备考策略 熟悉高中阶段常见气体(H2、O2、Cl2、CO2、SO2、H2S、NH3、NO、NO2、C2H4、C2H2等)的制备原理、装置、除杂、收集、尾气处理方法。 (1)气体制备装置的选择,应根据反应物的聚集状态和反应条件,选择“固—固加热”“固(液)—液加热”“固(液)—液不加热”的装置。如NH3的实验室制备方法,若选用NH4Cl和Ca(OH)2固体为原料,应选用“固—固加热”装置;若选用浓氨水为原料,应选用“固(液)—液加热”装置;若选择浓氨水和碱石灰为原料,应选用“固—液不加热”装置。 (2)除杂方法和试剂的选择,应首先考虑制备所得气体中混有的杂质,再选择合适试剂洗去杂质同时不影响目标气体产物;混有的水蒸气应最后除去,干燥剂的选择应根据目标气体产物的性质决定。如实验室制备所得Cl2中混有HCl和水蒸气,应先通过饱和食盐水除去HCl,再用浓硫酸干燥。 (3)收集方式的选择,应根据目标气体的溶解性和密度选择,若不溶于水且不与水反应(如NO等)可选用排水法,密度大于空气(如CO2等)可选用向上排空气法,密度小于空气(如H2等)可选用向下排空气法,某些气体可用排饱和溶液的方法(如收集Cl2可用排饱和食盐水的方法)。 (4)尾气处理方法的选择,应考虑尾气的性质,若易溶于水的气体(如NH3等)可用水吸收尾气并防倒吸;易与碱反应的酸性气体(如SO2等)可用碱液吸收;易燃的气体(如CH4等)可点燃处理;不能直接处理的气体(如NO等)可收集。 常见的非气体制备 2.(双选)(2020·衡水模拟改编)实验室用含有杂质(FeO、Fe2O3)的废CuO制备胆矾晶体经历下列过程(已知:Fe3+在pH=5时已完全沉淀): 下列分析正确的是 ( ) A.用98%的浓硫酸配制溶解所用的4.5 mol·L-1的稀硫酸,需5种玻璃仪器 B.步骤②目的是将溶液Ⅰ中的Fe2+充分转化成Fe3+,实验操作是向溶液Ⅰ中通入足量的氯气 C.利用Cu(OH)2替代CuO也可调节溶液pH而不影响实验结果 D.步骤④之后的实验操作是蒸干溶剂结晶,所需仪器是坩埚、玻璃棒、酒精灯、泥三角、三脚架 【解析】选A、C。浓硫酸配制稀硫酸,需要用到量筒、烧杯、玻璃棒、容量瓶和胶头滴管,A正确;为了不引入杂质离子,将Fe2+充分转化成Fe3+的最好试剂是H2O2,B错误;利用Cu(OH)2替代CuO也可调节溶液pH而不影响实验结果,C正确;步骤④之后是得到蓝矾晶体,应通过蒸发浓缩、冷却结晶的方法,需要蒸发皿,D错误。 3.纳米CaCO3作为工业上重要的无机填充材料,广泛应用于橡胶、塑料、涂料、油墨和造纸等行业。某化学兴趣小组在实验室中利用下列装置模拟工业制备纳米CaCO3。 请回答下列问题: (1)仪器甲的名称是________,在该实验中,其作用是__ ________。 (2)将上述接口连接顺序补充完整:a→________;b→________;d→________。 (3)装置D中选择的试剂是________(填序号,下同),装置E中选择的试剂是________。 ①饱和Na2CO3溶液 ②饱和NaHCO3溶液 ③无水CaCl2固体 ④碱石灰 (4)装置C中发生反应的离子方程式为 _________________________。 (5)随着气体的通入,三颈烧瓶中产生白色沉淀且逐渐增多,但一段时间后,白色沉淀逐渐减少,其可能的原因为 __________________(结合化学用语解释)。 (6)当生成5 g沉淀时,理论上消耗两种气体(标准状况下)的总体积可能为________。 (7)已知:常温下,Ksp(CaCO3)=2.8×10-9,Ksp(CaSO3) =1.4×10-7。向浓度为 1.0 mol·L-1的Na2SO3溶液中加入纳米CaCO3,若使CaCO3向CaSO3转化,则该混合液中的值(x)的取值范围为________。 【解析】根据装置图及使用的试剂可知,A是生成二氧化碳的装置,B是生成氨气的装置,C是生成碳酸钙沉淀的装置,生成的二氧化碳中混有氯化氢,可以通过装置D除去,装置E可以防止未反应的氨气污染空气。 (1)根据图示,仪器甲为干燥管,在该实验中,可以防止因三颈烧瓶中气体的压强变化而引起的倒吸。 (2)根据上述分析,生成的二氧化碳和氨气通入装置C中反应生成碳酸钙,通过装置D除去二氧化碳中的氯化氢,尾气用装置E吸收,上述接口连接顺序为a→f→g→e;b→c;d →h。 (3)装置D的作用是除去二氧化碳中的氯化氢,可以选择饱和NaHCO3溶液,装置E的作用是吸收未反应的氨气,可以选用无水CaCl2固体。 (4)装置C中氯化钙和氨气、二氧化碳反应生成氯化铵和碳酸钙,反应的离子方程式为Ca2++2NH3 +CO2+H2OCaCO3↓+2N。 (5)碳酸钙与过量的二氧化碳反应生成碳酸氢钙:CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2。Ca(HCO3)2易溶于水,因此随着气体的通入,三颈烧瓶中产生白色沉淀且逐渐增多,但一段时间后,白色沉淀逐渐减少。 (6)n(CaCl2)=0.2 L×0.5 mol·L-1=0.1 mol,5 g碳酸钙沉淀的物质的量==0.05 mol,根据Ca2++2NH3+CO2+H2OCaCO3↓+2N可知,当氯化钙过量时,消耗氨气0.1 mol,二氧化碳0.05 mol,共消耗气体0.15 mol,标准状况下的体积=0.15 mol×22.4 L·mol-1=3.36 L;通入的气体过量将部分生成的碳酸钙溶解,则生成0.1 mol碳酸钙消耗氨气0.2 mol,二氧化碳0.1 mol,溶解0.05 mol碳酸钙需要消耗0.05 mol二氧化碳,共消耗气体0.35 mol,标准状况下的体积=0.35 mol×22.4 L·mol-1=7.84 L。 (7)向浓度为1.0 mol·L-1的Na2SO3溶液中加入纳米CaCO3,若使CaCO3向CaSO3转化需要满足c(S)·c(Ca2+)>Ksp(CaSO3),即c(S)·>Ksp(CaSO3),则>==50。 答案:(1)干燥管 防止倒吸 (2)fge c h (3)② ③ (4)Ca2++2NH3+CO2+H2OCaCO3↓+2N (5)CaCO3+CO2+H2OCa(HCO3)2,Ca(HCO3)2易溶于水 (6)3.36 L或7.84 L (7)x>50 【加固训练】 1.(2020·定远模拟)装置甲、乙、丙都是铁与水蒸气反应的实验装置,下列说法不正确的是 ( ) A.甲装置中氯化钙的作用是除去氢气中混有的水蒸气 B.选用丙装置,实验结束时先移去酒精灯,再将导气管拿出水面 C.用乙装置实验时,蒸发皿中产生大量肥皂泡,点燃肥皂泡发出爆鸣声 D.三个装置相比较,乙装置简单、操作简便、节约原料、安全性好 【解析】选B。加热试管提供水蒸气,Fe与水蒸气反应生成氢气,氯化钙干燥氢气,则氯化钙的作用是除去氢气中混有的水蒸气,故A正确;丙装置,实验结束时先将导气管拿出水面,防止水倒吸,后移去酒精灯,故B错误;氢气具有可燃性,则蒸发皿中产生大量肥皂泡,点燃肥皂泡发出爆鸣声,故C正确;制备气体的装置不能密封,且氢气具有可燃性,则乙装置简单、操作简便、节约原料、安全性好,故D正确。 2.某中学化学实验小组为了探究SO2与氯水的漂白性,设计了如下实验装置: (1)仪器a的名称为____________。 (2)写出E处发生反应的离子方程式:____________________。 (3)反应开始后,发现B、D两个容器中品红溶液都褪色,停止通气后,加热B、D两个容器,现象分别为B________________;D__________________。 (4)装置C的作用是____________________。 (5)该实验小组同学将上述两种气体按1∶1同时通入品红溶液中,发现品红溶液几乎不褪色。试分析实验过程中品红溶液不褪色的原因是 _________ __________________ (用离子方程式表示)。 【解析】(1)仪器a的名称为分液漏斗;(2)E处是固体二氧化锰和浓盐酸加热生成氯气的反应,反应的离子方程式:MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O;(3)二氧化硫漂白后的物质具有不稳定性,加热时又能变为红色,而氯气的漂白具有不可逆性,加热也不能恢复红色(或溶液仍无色);(4)二氧化硫、氯气有毒,不能直接排放,二者都能与氢氧化钠反应,可以用氢氧化钠吸收过量的二氧化硫、氯气;(5)SO2和Cl2按1∶1通入,SO2和Cl2恰好反应,二者反应生成H2SO4和HCl,发生反应的离子方程式为SO2+Cl2+2H2O4H++S+2Cl-,不再具有漂白性。 答案:(1)分液漏斗 (2)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O (3)溶液恢复红色 溶液不恢复红色(或溶液仍无色) (4)吸收SO2和Cl2,防止污染空气 (5)SO2+Cl2+2H2O4H++S+2Cl- 【归纳提升】 高中阶段常见非气体物质的制备 (1)Fe(OH)2的制备 ①原理:Fe2++2OH- Fe(OH)2↓ ②由于Fe(OH)2极易被氧化,可以采取一些措施来延缓Fe(OH)2的变质: a.制备原料FeSO4溶液和NaOH溶液配制所用蒸馏水应做煮沸除氧处理 b.选用长滴管,伸入液面以下滴加溶液 c.在溶液上加上一层苯或煤油,隔绝空气 d.营造H2还原性气氛(可由Fe与稀硫酸制备FeSO4同时得到,排尽装置中空气),短时间内避免接触氧气 e.使用电解法,由铁作阳极 (2)Fe(OH)3胶体的制备 ①原理:Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+ ②制备方法:向沸水中滴加饱和FeCl3溶液,继续加热至溶液呈红褐色。 (3)Al(OH)3的制备 ①原理: a.铝盐+氨水:Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3N b.偏铝酸盐+过量CO2:Al+CO2(过量)+2H2OAl(OH)3↓ +HC c.铝盐+偏铝酸盐:Al3++3Al+6H2O4Al(OH)3↓ ②注意事项:Al(OH)3可溶于强酸强碱,不可选用盐酸、NaOH溶液等来制备Al(OH)3。 - 5 -- 配套讲稿:
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