（江蘇專用）2014高考化學一輪復習精練 第九章專題九 第三單元 物質(zhì)的制備及實驗方案的設計與評價

第三單元 物質(zhì)的制備及實驗方案的設計與評價 (時間：45分鐘滿分：100分)考點題號物質(zhì)的制備2、9實驗方案的設計4、5、6、10、11實驗方案的評價1、3、7、8一、選擇題(本題包括4個小題，共24分，每小題只有1個選項符合題意)1下列裝置中間的試管用來收集濃硝酸與銅反應所生成的氣體，最終可使收到的氣體中空氣的含量最少的是 ()。解析由于裝置圖采用的是排空氣法，NO2的密度比空氣大，氣體應長進短出才能使收集到的氣體中空氣含量最少，C正確。答案C2(2013·廈門模擬)下列氣體制備與收集裝置錯誤的是 ()。解析D選項，NO氣體易與空氣中氧氣發(fā)生反應，且其密度與空氣非常相近，不能用排空氣法收集。答案D3(2013·鎮(zhèn)江中學一模)在實驗室進行物質(zhì)制備，下列設計的實驗方案中，理論上正確、操作上可行、經(jīng)濟上合理的是 ()。ACCOCO2Na2CO3BCuCu(NO3)2溶液Cu(OH)2CFeFe2O3Fe2(SO4)3溶液DCaOCa(OH)2溶液NaOH溶液解析A中的碳在空氣中燃燒，無法控制只產(chǎn)生CO，而且操作麻煩，況且NaOH的價格比Na2CO3要貴，所以A的方案從原則來看是不符合要求的；B中AgNO3價格昂貴用來制取Cu(OH)2經(jīng)濟上不合算；C中鐵燃燒的產(chǎn)物是Fe3O4，D中由生石灰制備價格較高的NaOH，中間利用了水和Na2CO3，所以這個方案設計符合題目要求。答案D4為測定碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)(設含雜質(zhì)碳酸氫鈉)，某學生設計了如下實驗方案，下列對實驗方案的敘述正確的是 ()。A稱量所需要的儀器是托盤天平B樣品放在蒸發(fā)皿中灼燒C樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為0.76D如果灼燒后的樣品放在空氣中冷卻，會造成實驗結(jié)果偏大解析托盤天平不可能精確到小數(shù)點后三位；灼燒應放在坩堝中，而不是蒸發(fā)皿中；碳酸氫鈉受熱分解生成碳酸鈉，根據(jù)化學反應方程式計算，求出碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為0.892；灼燒后的樣品放在空氣中冷卻，碳酸鈉吸水，會造成實驗結(jié)果偏大。答案D二、選擇題(本題包括3個小題，共18分，每小題有12個選項符合題意)5(2013·蘇北四市一調(diào))下列實驗操作、現(xiàn)象與結(jié)論對應關(guān)系正確的是()。選項實驗操作實驗現(xiàn)象結(jié)論A向某溶液中先滴加鹽酸無現(xiàn)象，再滴加BaCl2溶液有白色沉淀生成原溶液中含有SO42B向AgCl沉淀中滴入稀KI溶液白色沉淀變黃AgI比AgCl更難溶C向無水乙醇中加入濃H2SO4，加熱至170 ，將產(chǎn)生的氣體通入酸性KMnO4溶液紫紅色褪去使溶液褪色的氣體一定是乙烯D向淀粉溶液中加入稀H2SO4，加熱幾分鐘，冷卻后再加入新制Cu(OH)2懸濁液，加熱無磚紅色沉淀生成淀粉沒有水解生成葡萄糖解析用乙醇與濃硫酸加熱制乙烯的實驗中，要檢驗產(chǎn)物是否是乙烯時要注意產(chǎn)物中可能混有乙醇和SO2，它們均能使酸性KMnO4溶液褪色，C項錯誤；用新制的Cu(OH)2懸濁液檢驗淀粉水解產(chǎn)物中是否有葡萄糖時，必須先用NaOH溶液中和H2SO4，否則Cu(OH)2懸濁液會與H2SO4反應而干擾葡萄糖的檢驗，D項錯誤。答案AB6(2011·廣東高考)某同學通過系列實驗探討Mg及其化合物的性質(zhì)，操作正確且能達到目的的是 ()。A將水加入濃硫酸中得稀硫酸，置鎂片于其中探討Mg的活潑性B將NaOH溶液緩慢滴入MgSO4溶液中，觀察Mg(OH)2沉淀的生成C將Mg(OH)2濁液直接倒入已裝好濾紙的漏斗中過濾，洗滌并收集沉淀D將Mg(OH)2沉淀轉(zhuǎn)入表面皿中，加足量稀鹽酸，加熱蒸干得無水MgCl2固體解析濃硫酸稀釋時，應將濃硫酸沿玻璃棒緩慢加入水中并用玻璃棒不斷攪拌以防止液滴飛濺，A項錯誤；將NaOH溶液與MgSO4溶液混合即可得到Mg(OH)2沉淀，B項正確；過濾時，應使用玻璃棒引流，C項錯誤；對MgCl2溶液直接加熱，Mg2易水解，不能得到MgCl2固體，D項錯誤。答案B7(2013·揚州質(zhì)檢)下列實驗操作、現(xiàn)象與實驗結(jié)論一致的是 ()。選項實驗操作、現(xiàn)象實驗結(jié)論A將FeCl3溶液分別滴入NaBr、NaI溶液中，再分別滴加CCl4，振蕩，靜置氧化性：Fe3Br2I2B除銹的鐵釘在濃硝酸中浸泡后，用蒸餾水洗凈，再放入CuSO4溶液中無現(xiàn)象鐵釘表面形成了一層致密穩(wěn)定的氧化膜C向某溶液中加入Ba(NO3)2溶液，生成白色沉淀，加稀鹽酸沉淀不消失該溶液中有SO42D甲苯中滴入少量濃溴水，振蕩，靜置，溴水層褪色甲苯與溴發(fā)生了取代反應解析選項A中的結(jié)論應該是氧化性：Br2Fe3I2；選項C不能確定是SO42，因為SO32或SiO32也可能出現(xiàn)題述現(xiàn)象；選項D中是因為發(fā)生了萃取而未發(fā)生取代反應。答案B三、非選擇題(本題共4個小題，共58分)8(14分)欲測定金屬鎂的相對原子質(zhì)量。請利用下圖給定的儀器組成一套實驗裝置(每個儀器只能使用一次，假設氣體的體積可看作標準狀況下的體積)。填寫下列各項(氣流從左到右)：(1)各種儀器連接的先后順序(用小寫字母表示)應是_接_、_接_、_接_、_接_。(2)連接好儀器后，要進行的操作有以下幾步，其先后順序是_ _(填序號)。待儀器B中的溫度恢復至室溫時，測得量筒C中水的體積為Va mL；擦掉鎂條表面的氧化膜，將其置于天平上稱量，得質(zhì)量為m g，并將其投入試管B中的帶孔隔板上；檢查裝置的氣密性；旋開裝置A上分液漏斗的活塞，使其中的水順利流下，當鎂完全溶解時再關(guān)閉這個活塞，這時A中共放入水Vb mL。(3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可算出金屬鎂的相對原子質(zhì)量，其數(shù)學表達式為_ _。(4)若試管B的溫度未冷卻至室溫，就讀出量筒C中水的體積，這將會使所測定鎂的相對原子質(zhì)量數(shù)據(jù)_(填“偏大”、“偏小”或“無影響”)。解析欲測定鎂的相對原子質(zhì)量，只能根據(jù)M求得，而一定質(zhì)量的鎂的物質(zhì)的量是通過測定一定質(zhì)量的鎂條與鹽酸反應置換出的氫氣的體積來確定的。因此氫氣的體積就是本實驗中可測量的量。本題的反應原理：Mg2HCl=MgCl2H2。實驗開始時，裝置B中沒有鹽酸，而裝置E中才有鹽酸。如何讓E中的鹽酸進入B中？可以通過往A中加入水的方法把空氣壓進E中，進而把E中的鹽酸壓進B中與鎂條反應，產(chǎn)生氫氣。而B中產(chǎn)生的氫氣將D中的水壓進C中。此時進入C中水的體積包括兩部分：一是從分液漏斗流入A中水的體積；二是反應產(chǎn)生氫氣的體積。故可以確定儀器的連接順序、實驗步驟及實驗數(shù)據(jù)的處理方法。若試管B的溫度未冷卻至室溫，氣體的溫度偏高，導致氣體體積偏大，從而使測定的鎂的相對原子質(zhì)量偏小。答案(1)ahgbcfed(2)(3)(22.4×1 000m)/(VaVb)(4)偏小9(15分)二氧化氯(ClO2)作為一種高效強氧化劑已被聯(lián)合國世界衛(wèi)生組織(WHO)列為A1級消毒劑。常溫下二氧化氯為黃綠色或橘黃色氣體，性質(zhì)非常不穩(wěn)定，溫度過高、二氧化氯的水溶液中溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)高于30%等均有可能引起爆炸。某研究小組設計如圖所示實驗裝置制備ClO2。(1)如圖所示，在燒瓶中先放入12.25 g KClO3和9.00 g草酸(H2C2O4)，然后加入足量的稀硫酸，水浴加熱。反應后產(chǎn)物中有ClO2、CO2和一種酸式鹽，該反應的化學方程式為_，氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為_。(2)在反應開始之前將燒杯中的水加熱到80 ，然后停止加熱，并使其保持在6080 之間。控制溫度的目的是_，圖示裝置中缺少的一種必需的玻璃儀器是_。(3)A裝置用于吸收產(chǎn)生的二氧化氯，其中最好盛放_(填序號，下同)，B裝置中盛放_。50 mL 60 的溫水 50 mL冰水50 mL飽和食鹽水 50 mL NaOH溶液(4)將二氧化氯溶液加入到硫化氫溶液中，加入少量的稀鹽酸酸化過的氯化鋇溶液，發(fā)現(xiàn)有白色沉淀生成。請寫出有關(guān)反應的離子方程式：_。(5)從所制得的二氧化氯水溶液溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的角度看，是否存在安全隱患，并簡述原因：_(用數(shù)據(jù)說明)。解析(1)根據(jù)提供信息，草酸被氧化，因此酸式鹽為KHSO4，根據(jù)C由34，Cl由54，因此氧化產(chǎn)物(CO2)與還原產(chǎn)物(ClO2)的物質(zhì)的量之比為11。(2)控制溫度是為了防止生成的ClO2爆炸，由于要控制溫度，因此缺少溫度計。(3)溫度過高ClO2會爆炸，應選擇冰水吸收ClO2，B裝置用于吸收CO2，選擇NaOH溶液。(4)根據(jù)提供信息，該沉淀為BaSO4，因此ClO2與H2S反應生成H2SO4和HCl。(5)通過計算可知草酸過量，生成的m(ClO2) mol×67.5 g·mol16.75 g，則溶液中二氧化氯的質(zhì)量分數(shù)為×100%11.9%，因此不存在安全隱患。答案(1)2KClO3H2C2O42H2SO42CO22ClO22KHSO42H2O11(2)使反應正常進行，并防止溫度過高引起爆炸溫度計(3)(4)8ClO25H2S4H2O5Ba2=5BaSO48Cl18H(5)答案見解析10(14分)(2013·徐州聯(lián)考)某化學興趣小組為了測定鐵碳合金(鐵和碳兩種單質(zhì)的混合物)中鐵的質(zhì)量分數(shù)，并探究濃硫酸的某些性質(zhì)，設計了如圖所示的實驗裝置(夾持儀器已省略)和實驗方案進行探究。.測定鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分數(shù)(1)檢查上述裝置氣密性的一種方法是關(guān)閉分液漏斗和通入N2的活塞，在裝置E后面連上一根導管，然后_，則證明裝置的氣密性良好。(2)裝置C中發(fā)生反應的離子方程式為_ _。(3)實驗開始前稱量裝置E的質(zhì)量，將a g鐵碳合金樣品放入裝置A中，再加入足量的濃硫酸，待裝置A中不再有氣體放出時，停止加熱，通入N2一段時間后拆下裝置E并稱量質(zhì)量，裝置E的質(zhì)量增加b g。則鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分數(shù)為_(用含a、b的代數(shù)式表示)。(4)甲同學認為依據(jù)此實驗測得的數(shù)據(jù)計算鐵碳合金中鐵的質(zhì)量分數(shù)可能會偏低，原因是空氣中的CO2、H2O進入裝置E中，使b增大。你認為改進的方法是_。.探究濃硫酸的某些性質(zhì)(5)向裝置A的燒瓶中滴加足量的濃硫酸，未點燃酒精燈前，裝置A、B中均無明顯現(xiàn)象，其原因是_ _。(6)裝置A中鐵與濃硫酸共熱發(fā)生反應的化學方程式是_。解析(2)裝置C中酸性高錳酸鉀溶液能夠氧化二氧化硫：5SO22MnO42H2O=5SO422Mn24H。(3)裝置E增加的質(zhì)量是二氧化碳的質(zhì)量，由此可以求鐵碳合金中碳的質(zhì)量，從而求得鐵的質(zhì)量分數(shù)為1。(4)防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入裝置E，需要再加一個吸收裝置。(5)鐵在常溫下遇濃硫酸會發(fā)生鈍化，碳和濃硫酸在加熱條件下才可以反應。(6)鐵被氧化成三價鐵。答案(1)將導管插入水中，微熱燒瓶，導管口產(chǎn)生氣泡，停止加熱后在導管末端形成一段穩(wěn)定的水柱(2)5SO22MnO42H2O=5SO422Mn24H(3)1(4)在裝置E的后面再連接一個與E相同的裝置(5)常溫下，F(xiàn)e被濃硫酸鈍化，碳與濃H2SO4不反應(6)2Fe6H2SO4(濃)Fe2(SO4)33SO26H2O11(15分)過氧化鈉是中學化學中常用的強氧化劑，一氧化碳和氫氣是常用的還原劑。某學習小組探究過氧化鈉與一氧化碳、氫氣反應的產(chǎn)物。查閱資料：熾熱的焦炭能與水蒸氣反應生成CO和H2，同時CO和水蒸氣在高溫下能反應生成少量的二氧化碳。設計實驗：根據(jù)實驗目的設計如圖所示實驗裝置(假設裝置中的藥品均足量)。主要實驗步驟：連接裝置并檢查裝置的氣密性；先點燃A處的酒精燈，再緩慢通入水蒸氣，將裝置內(nèi)的空氣排盡后，最后點燃C處的酒精燈；當?shù)S色的過氧化鈉完全變?yōu)榘咨?，熄滅C處的酒精燈；繼續(xù)通入水蒸氣至C處的玻璃管冷卻，停止通入水蒸氣并熄滅A處的酒精燈。實驗過程中，無水硫酸銅沒有變藍，澄清石灰水沒有變渾濁。請回答下列問題：(1)上述方案有不足之處，請?zhí)岢鲂薷慕ㄗh：_。B裝置的作用是_。(2)確認步驟“裝置內(nèi)的空氣排盡”的操作是_。(3)預測C處的玻璃管中可能發(fā)生的化學反應，寫出相應的化學方程式：_(只寫一個)。(4)實驗室提供如下藥品：酚酞試液、氯化鋇溶液、澄清石灰水、鹽酸、硝酸銀溶液、硫酸鐵溶液、硫酸銅溶液。請設計方案確認C處的玻璃管中白色固體M的成分并填寫實驗報告(根據(jù)需要，不必填滿，不夠也可以補充)：實驗步驟實驗操作實驗現(xiàn)象和結(jié)論步驟一步驟二步驟三(5)拓展實驗，設計一個簡單實驗確認白色固體M中是否含有少量的過氧化鈉：_。解析由于氣體參與反應時不可能反應完全，因此最后的尾氣要進行處理，防止污染環(huán)境。若整個裝置充滿一氧化碳和氫氣，可通過收集氣體來驗證。若過氧化鈉與氫氣反應則生成氫氧化鈉，與一氧化碳反應則生成碳酸鈉。驗證二者的存在應從碳酸根離子和氫氧根離子入手，前者采用沉淀法，不能采用氣體法(氫氧根離子會被消耗)，后者采用指示劑法。根據(jù)過氧化鈉與水反應時有氣體放出的性質(zhì)，或者過氧化鈉具有強氧化性的性質(zhì)，任選一種性質(zhì)就可以證明其存在。答案(1)在E裝置后的導管處接一個氣球或放一個點燃的酒精燈干燥CO和H2并除去CO2(2)在E處收集一試管氣體并點燃，若氣體能安靜燃燒或有輕微的爆鳴聲，證明裝置內(nèi)的空氣已排盡(3)Na2O2H22NaOH(或Na2O2CONa2CO3)(4)實驗步驟實驗操作實驗現(xiàn)象和結(jié)論步驟一取少量白色固體M溶于水，加入足量的氯化鋇溶液若產(chǎn)生白色沉淀，則說明白色固體M中含有碳酸鈉，無法確定是否含有氫氧化鈉；若無現(xiàn)象，則說明白色固體中不含碳酸鈉，含有氫氧化鈉步驟二若步驟一產(chǎn)生白色沉淀，再向步驟一的上層清液中滴加酚酞試液若溶液變紅色，則說明白色固體M中含有氫氧化鈉；否則不含氫氧化鈉(5)取少量白色固體M，溶于水，若無氣泡產(chǎn)生，則說明M中不含過氧化鈉；若有氣泡產(chǎn)生，則說明M中含過氧化鈉(或向溶液中滴加酚酞試液，若紅色不褪去，則說明M中不含有過氧化鈉，否則M中含有過氧化鈉)