2022年高考化學(xué)專題復(fù)習(xí)導(dǎo)練測(cè) 第十一章 第三講 物質(zhì)的制備及實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)

2022年高考化學(xué)專題復(fù)習(xí)導(dǎo)練測(cè) 第十一章 第三講 物質(zhì)的制備及實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)一、選擇題1下列實(shí)驗(yàn)方案合理的是()。A用通入酸性高錳酸鉀溶液的方法除去乙烯中混有的二氧化硫B用加入濃溴水的方法分離苯和苯酚的混合物C用灼熱的銅絲網(wǎng)除去N2中混有的少量O2D用燃燒的方法除去CO2中混有的少量CO解析乙烯能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，A項(xiàng)錯(cuò)誤；濃溴水與苯酚反應(yīng)生成的三溴苯酚難溶于水但易溶于有機(jī)溶劑，如苯中，B項(xiàng)錯(cuò)誤；氧氣能與灼熱的銅反應(yīng)生成氧化銅而除去，氮?dú)庠诩訜釛l件下不能與銅反應(yīng)，C項(xiàng)正確；因CO2中混有少量的CO，此混合氣體不能燃燒，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案C2某同學(xué)設(shè)計(jì)了鈉與氯氣反應(yīng)的裝置，如下圖所示。將一根玻璃管與氯氣發(fā)生器相連，玻璃管內(nèi)放一塊黃豆粒大的金屬鈉(已吸凈煤油)，玻璃管尾部塞一團(tuán)浸有NaOH溶液的棉花球。先給鈉預(yù)熱，直到鈉熔融成圓球時(shí)，停止加熱，通入氯氣，即可見鈉燃燒起來(lái)，產(chǎn)生大量白煙。下面的有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A鈉燃燒產(chǎn)生蒼白色火焰B浸有NaOH溶液的棉花球是用于吸收過(guò)量的氯氣，以避免污染空氣C反應(yīng)產(chǎn)生的大量白煙是氯化鈉晶體D若在棉花球外沿滴一滴淀粉碘化鉀溶液，可以判斷氯氣是否被堿液完全吸收解析 鈉燃燒為黃色火焰，A錯(cuò)。答案 A3下圖的實(shí)驗(yàn)裝置用來(lái)分離CO2和CO氣體并干燥。圖中a為止水夾，b為分液漏斗的活塞，通過(guò)Y形管和止水夾分別接c、d兩球膽，現(xiàn)裝置內(nèi)的空氣已排盡。為使實(shí)驗(yàn)成功，甲、乙、丙中盛放的溶液分別是()。ANaHCO3飽和溶液、12 mol·L1鹽酸、18.4 mol·L1硫酸BNa2CO3飽和溶液、2 mol·L1硫酸、NaOH飽和溶液CNaOH飽和溶液、2 mol·L1硫酸、18.4 mol·L1硫酸D18.4 mol·L1硫酸、NaOH飽和溶液、18.4 mol·L1硫酸解析由圖示可知甲中所盛試劑用于吸收混合氣中的CO2，可排除A、D兩項(xiàng)；丙中所盛試劑用于干燥CO和CO2氣體，排除B項(xiàng)。答案C4用下列實(shí)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)裝置進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，能達(dá)到相應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?)A裝置甲：防止鐵釘生銹B測(cè)定同溫同濃度的NaCl和NaF溶液的pH，確定F、Cl兩元素的非金屬性的強(qiáng)弱C裝置乙：除去乙烷中混有的乙烯D用Ca(OH)2溶液來(lái)鑒別Na2CO3溶液和NaHCO3溶液解析 本題考查了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。元素非金屬性的強(qiáng)弱可以通過(guò)元素的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性來(lái)比較，而通過(guò)比較無(wú)氧酸鹽溶液的pH，無(wú)法確定元素的非金屬性強(qiáng)弱，故B錯(cuò)；乙烯被酸性高錳酸鉀溶液氧化，生成的CO2仍會(huì)混在乙烷中，故C錯(cuò)；D中Na2CO3溶液和NaHCO3溶液和Ca(OH)2反應(yīng)都有CaCO3沉淀生成，故D錯(cuò)。答案 A5下列制備和收集氣體的實(shí)驗(yàn)裝置合理的是()。解析用氯化銨和氫氧化鈣固體制氨氣時(shí)有水生成，試管口應(yīng)向下傾斜；NO能與空氣中的氧氣反應(yīng)生成NO2且和空氣密度相近，應(yīng)用排水法收集；氫氣密度比空氣小，收集氫氣時(shí)導(dǎo)管應(yīng)“短進(jìn)長(zhǎng)出”。答案D6用鐵制備較純凈的三氧化二鐵，下列實(shí)驗(yàn)方案最好的是()A使鐵在潮濕的空氣中緩慢氧化B鐵在氯氣中燃燒，加水溶解，加入足量NaOH溶液，過(guò)濾、洗滌、然后充分加熱分解C使鐵溶解于稀硫酸，然后加入足量NaOH溶液，過(guò)濾、洗滌，然后充分加熱分解D使鐵與足量稀硝酸反應(yīng)，然后加入足量NaOH溶液，過(guò)濾、洗滌，然后充分加熱分解解析 A項(xiàng)，最終生成鐵銹(氧化鐵水合物)；B項(xiàng)，F(xiàn)eFeCl3Fe(OH)3Fe2O3，方案合理；C項(xiàng)，F(xiàn)eFeSO4Fe(OH)2，F(xiàn)e(OH)2在空氣中加熱時(shí)部分氧化為Fe(OH)3，分解產(chǎn)物中既有FeO，又Fe2O3等；D項(xiàng)，F(xiàn)e與HNO3反應(yīng)產(chǎn)生大氣污染物NO。答案 B7下述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能夠達(dá)到目的的是()。選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)A除去CO2中少量的SO2將混合氣體通過(guò)飽和Na2CO3溶液B除去Cu粉中混有的CuO向混合物中滴加適量稀硝酸C檢驗(yàn)溶液中是否含有Fe2向溶液中滴入氯水后，再滴加KSCN溶液D證明H2CO3酸性比H2SiO3強(qiáng)將CO2通入Na2SiO3溶液中解析除去CO2中少量的SO2，應(yīng)將混合氣體通過(guò)飽和NaHCO3溶液，A錯(cuò)誤；除去Cu粉中混有的CuO，應(yīng)向混合物中滴加適量非氧化性酸(如稀硫酸、稀鹽酸等)，B錯(cuò)誤；檢驗(yàn)溶液中是否含有Fe2，應(yīng)向溶液中先滴加KSCN溶液，若顏色無(wú)變化，再滴入氯水溶液變血紅色，C錯(cuò)誤。答案D二、非選擇題8某同學(xué)想利用圖示裝置(夾持裝置已略去)實(shí)驗(yàn)，探究SO2與Na2O2反應(yīng)的產(chǎn)物。測(cè)得反應(yīng)前C管的質(zhì)量為m1 g，反應(yīng)后C管的質(zhì)量為m2 g，反應(yīng)后裝置D質(zhì)量增加了n g。請(qǐng)分析：.裝置B的作用_；裝置D的作用_。.如何檢驗(yàn)反應(yīng)中是否有O2生成_。.對(duì)C中固體產(chǎn)物提出如下假設(shè)：假設(shè)1：只有Na2SO3，假設(shè)2：只有Na2SO4假設(shè)3： _。(1)若Na2O2反應(yīng)完全，為確定C中固體產(chǎn)物的成分，甲同學(xué)設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：將C中的固體配成溶液，加Ba(NO3)2溶液，得到白色沉淀，加足量稀硝酸，沉淀不溶解。得出結(jié)論：產(chǎn)物是Na2SO4。該方案是否合理_(填“是”或“否”)，理由是_。(2)若假設(shè)1成立，某同學(xué)以反應(yīng)前后C管的質(zhì)量差(m2m1)g為依據(jù)推斷生成Na2SO3的質(zhì)量為(m2m1)× g。老師提示推算不合理，請(qǐng)你分析其中的緣由，_。(3)若假設(shè)2成立，則參加反應(yīng)的Na2O2的物質(zhì)的量為_mol(列計(jì)算式)。解析.過(guò)氧化鈉能與水蒸氣反應(yīng)，裝置B的作用就是干燥二氧化硫，裝置D的作用是防止空氣進(jìn)入C中。.檢驗(yàn)氧氣的方法是用帶火星的木條，觀察是否復(fù)燃。.假設(shè)3為Na2SO3和Na2SO4兩者的混合物；(1)該方案不合理，因?yàn)橄跛嵊醒趸裕词巩a(chǎn)物為亞硫酸鈉，生成的亞硫酸鋇也被氧化成硫酸鋇；(2)若假設(shè)1成立，則發(fā)生反應(yīng)2Na2O22SO2=2Na2SO3O2，(m2m1)g不等于參加反應(yīng)的SO2的質(zhì)量，故該推算不合理。(3)若假設(shè)2成立，則發(fā)生反應(yīng)Na2O2SO2=Na2SO4，二氧化硫的質(zhì)量為(m2m1)g，n(Na2O2)mol。答案.干燥SO2氣體，防止水蒸氣與Na2O2反應(yīng)防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進(jìn)入C裝置與Na2O2反應(yīng)；同時(shí)吸收過(guò)量的SO2，以免污染空氣.用帶火星的木條靠近干燥管口a，觀察其是否復(fù)燃.有Na2SO3和Na2SO4(1)否HNO3有氧化性，可將BaSO3氧化為BaSO4，據(jù)此不能確定產(chǎn)物是Na2SO3還是Na2SO4或二者兼有(2)因?yàn)樵摲磻?yīng)中吸收SO2的同時(shí)有O2產(chǎn)生，所以(m2m1)g不等于參加反應(yīng)的SO2的質(zhì)量，故該推算不合理(3)9某小組同學(xué)以碳棒為電極電解CuCl2溶液時(shí)，發(fā)現(xiàn)陰極碳棒上除了有紅色物質(zhì)析出外，還有少量白色物質(zhì)析出。為探究陰極碳棒上的產(chǎn)物，同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)過(guò)程。(1)對(duì)比實(shí)驗(yàn)(以碳棒為電極電解下列溶液)電解質(zhì)溶液陰極析出物質(zhì)實(shí)驗(yàn)1CuSO4溶液紅色固體實(shí)驗(yàn)2CuSO4和NaCl的混合溶液紅色固體和少量白色固體(2)提出假設(shè)紅色物質(zhì)一定有銅，還可能有Cu2O；白色物質(zhì)為銅的化合物，其化學(xué)式可能為_。(3)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證取電解CuCl2溶液后的陰極碳棒，洗滌、干燥。連接下列裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證陰極產(chǎn)物。儀器a的名稱為_，各裝置從左至右的連接順序?yàn)開。(4)觀察現(xiàn)象，得出結(jié)論實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，碳棒上的白色物質(zhì)變?yōu)榧t色，F(xiàn)中物質(zhì)不變色，D中出現(xiàn)白色沉淀。根據(jù)現(xiàn)象寫出裝置B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。(5)問題討論欲洗去碳棒上的紅色和白色物質(zhì)，可將碳棒插入稀硝酸中，則紅色物質(zhì)消失的離子方程式為_；白色物質(zhì)消失的離子方程式為_。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，若裝置B中的空氣沒有排凈就開始加熱，可能對(duì)實(shí)驗(yàn)造成的影響是_。解析 (2)對(duì)比(1)中實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2，實(shí)驗(yàn)1中沒有白色固體物質(zhì)生成；該白色物質(zhì)為銅的化合物，而銅的化合物多為黑色、紅色，再結(jié)合實(shí)驗(yàn)2的電解質(zhì)溶液增加了NaCl，故該白色固體只能是CuCl(氯化亞銅)。(3)漏斗種類較多，包括普通漏斗、分液漏斗、長(zhǎng)頸漏斗，解題時(shí)要注意區(qū)分。用裝置A制備氫氣，但用稀鹽酸制備的氫氣中含有HCl和水蒸氣兩種雜質(zhì)，前者可用堿液除去(E裝置)，后者用濃硫酸除去(C裝置)，但干燥裝置應(yīng)該放后，故裝置的連接順序是AECB；如果紅色物質(zhì)含有Cu2O，則裝置B中會(huì)有水生成，可以用裝置F中的無(wú)水硫酸銅檢驗(yàn)，裝置D中的AgNO3溶液用于檢驗(yàn)Cl。(4)無(wú)水硫酸銅不變色，說(shuō)明沒有Cu2O，AgNO3溶液中出現(xiàn)白色沉淀，說(shuō)明生成物中含有HCl，故裝置B中的反應(yīng)為CuCl被氫氣還原，生成Cu和HCl。(5)由(4)可知紅色物質(zhì)為Cu，故紅色物質(zhì)消失的反應(yīng)是銅與稀硝酸反應(yīng)生成NO；白色物質(zhì)消失的反應(yīng)是CuCl被稀硝酸氧化為2價(jià)銅的反應(yīng)，硝酸被還原為NO。可燃性氣體受熱前必須排除裝置中的空氣，防止發(fā)生爆炸；上述裝置B中若有空氣，則其中的水蒸氣會(huì)使后續(xù)檢驗(yàn)水的裝置F中的物質(zhì)出現(xiàn)變色，從而干擾Cu2O是否存在的判斷。答案 (2)CuCl(3)分液漏斗AECBFD(若多選裝置，只要合理均可給分)(4)2CuClH22Cu2HCl(5)3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O3CuCl4HNO=3Cu23ClNO2H2O氫氣和氧氣混合加熱可能發(fā)生爆炸；空氣中的水蒸氣會(huì)干擾Cu2O是否存在的判斷10某?；瘜W(xué)研究性學(xué)習(xí)小組在學(xué)習(xí)了金屬的知識(shí)后，探究Cu的常見化合物的性質(zhì)。過(guò)程如下：提出問題：在周期表中，Cu、Al位置接近，Cu不如Al活潑，Al(OH)3具有兩性，Cu(OH)2也具有兩性嗎？通常情況下，F(xiàn)e2的穩(wěn)定性小于Fe3的，Cu的穩(wěn)定性也小于Cu2的嗎？CuO有氧化性，能被H2、CO等還原，也能被NH3還原嗎？實(shí)驗(yàn)方案：(1)解決問題需用到的藥品有CuSO4溶液、_(填試劑名稱)，同時(shí)進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。(2)解決問題的實(shí)驗(yàn)步驟和現(xiàn)象如下：取98 g Cu(OH)2固體，加熱至80100時(shí)，得到 80 g黑色固體粉末，繼續(xù)加熱到1 000以上，黑色粉末全部變成紅色粉末A。冷卻后稱量，A的質(zhì)量為72 g，A的化學(xué)式為_。向A中加入適量的稀硫酸，得到藍(lán)色溶液，同時(shí)觀察到容器中還有紅色固體存在，則反應(yīng)的離子方程式為_。(3)為解決問題，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示(夾持及尾氣處理裝置未畫出)：實(shí)驗(yàn)中觀察到CuO變?yōu)榧t色物質(zhì)。查資料可知，同時(shí)生成一種無(wú)污染的氣體，該氣體的化學(xué)式為_。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：(4)Cu(OH)2具有兩性。證明Cu(OH)2具有兩性的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_。(5)根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案(2)，得出的Cu和Cu2穩(wěn)定性大小的結(jié)論：高溫時(shí)_；在酸性溶液中_。(6)CuO能被NH3還原。問題討論：有同學(xué)認(rèn)為NH3與CuO反應(yīng)后生成的紅色物質(zhì)是Cu，也有同學(xué)認(rèn)為NH3與CuO反應(yīng)后生成的紅色物質(zhì)是Cu和A的混合物。請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證NH3與CuO反應(yīng)后生成的紅色物質(zhì)中是否含有A：_。解析 (1)要探究Cu(OH)2是否具有兩性，則需用NaOH與CuSO4反應(yīng)生成Cu(OH)2，若Cu(OH)2能溶解在NaOH溶液中，說(shuō)明Cu(OH)2具有酸性；若Cu(OH)2能溶解在稀硫酸(或稀鹽酸)中，說(shuō)明Cu(OH)2具有堿性，所以需要的試劑為NaOH溶液和稀H2SO4溶液(或稀鹽酸)。(2)98 g Cu(OH)2加熱到80100時(shí)發(fā)生分解反應(yīng)生成80 g黑色的CuO，繼續(xù)加熱到1 000，80 g CuO變?yōu)?2 g A，所以減少的8 g為氧元素的質(zhì)量，所以72 g A中n(Cu)n(O)21，所以A的化學(xué)式為Cu2O。Cu2O在稀H2SO4溶液中發(fā)生反應(yīng)生成Cu、Cu2Cu2O2H=CuCu2H2O。(3)CuO與NH3在加熱條件下發(fā)生反應(yīng)生成Cu、N2、H2O，所以無(wú)污染的氣體為N2。(4)Cu(OH)2既能溶解在稀H2SO4溶液(或稀鹽酸)中，也能溶解在NaOH溶液中，證明Cu(OH)2具有兩性。(5)高溫時(shí)，CuO能轉(zhuǎn)化為Cu2O，說(shuō)明高溫時(shí)Cu2O比CuO穩(wěn)定，則Cu比Cu2穩(wěn)定。在酸性溶液中，Cu2O能轉(zhuǎn)化為Cu2，說(shuō)明Cu2比Cu穩(wěn)定。(6)根據(jù)(2)中所述A與稀H2SO4溶液反應(yīng)的相關(guān)現(xiàn)象，則可設(shè)計(jì)出檢驗(yàn)A的實(shí)驗(yàn)方案。答案 (1)稀H2SO4溶液(或稀鹽酸)、NaOH溶液(2)Cu2OCu2O2H=CuCu2H2O(3)N2(4)Cu(OH)2既能溶于稀H2SO4溶液(或稀鹽酸)，又能溶于NaOH溶液(5)Cu比Cu2穩(wěn)定Cu2比Cu穩(wěn)定(6)取NH3與CuO反應(yīng)后生成的紅色物質(zhì)少許，加入稀H2SO4溶液中，若溶液變?yōu)樗{(lán)色，說(shuō)明紅色物質(zhì)中含有A，反之則無(wú)A11Fe、Cu都是人類最早使用的金屬。某?；瘜W(xué)研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段研究Fe、Cu的相關(guān)性質(zhì)，請(qǐng)你參與研究并完成下列各題：(1)甲同學(xué)取一束細(xì)銅絲用砂紙打磨后放在酒精燈上加熱至紅熱，然后迅速伸入盛Cl2的集氣瓶中。你認(rèn)為甲同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該觀察到的現(xiàn)象是_。(2)乙同學(xué)為探究Fe在冷濃硝酸和熱濃硝酸中的反應(yīng)情況，設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置：乙同學(xué)發(fā)現(xiàn)裝置1中Fe未溶解，其原因是_；裝置2生成的氣體(假定為NO2和NO混合氣體)全部通入100 mL 4 mol·L1 NaOH溶液，恰好被完全吸收，反應(yīng)為：NONO22NaOH=2NaNO2H2O2NO22NaOH=NaNO2NaNO3H2O若生成NaNO3和NaNO2物質(zhì)的量之比為13，則混合氣體中NO2和NO的體積比為_。(3)丙同學(xué)在Fe和濃硝酸反應(yīng)后的溶液中加入一塊Cu片，Cu片先逐漸溶解，反應(yīng)一段時(shí)間后不再溶解。丙同學(xué)依據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象得出Cu片溶解的原因是和HNO3發(fā)生反應(yīng)。他依據(jù)的反應(yīng)現(xiàn)象是_。丁同學(xué)認(rèn)為丙同學(xué)的結(jié)論不完全正確，他的理由是_。(4)請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明(3)反應(yīng)后的溶液中只含F(xiàn)e2而不含F(xiàn)e3。說(shuō)明具體實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：_。解析(1)Cu在Cl2中燃燒的現(xiàn)象是生成棕色的煙。(2)鐵、鋁在常溫下遇到濃硫酸、濃硝酸會(huì)發(fā)生鈍化；從化學(xué)方程式可以看出：2NO22NaOH=NaNO2NaNO3H2O211NONO22NaOH=2NaNO2H2O112混合氣體中NO2和NO的體積比為31。(3)若試管內(nèi)出現(xiàn)紅棕色氣體或銅片表面有氣泡生成就可以證明Cu片溶解的原因是和HNO3發(fā)生反應(yīng)；Fe和硝酸反應(yīng)后的溶液中有HNO3，也一定有Fe3，而Fe3也能和Cu反應(yīng)，使Cu片溶解，所以丁同學(xué)認(rèn)為丙同學(xué)的結(jié)論不完全正確。(4)檢驗(yàn)Fe2、Fe3是?？嫉闹R(shí)點(diǎn)。檢驗(yàn)時(shí)可以取少許該溶液滴加幾滴KSCN溶液，不出現(xiàn)血紅色，再滴加適量新制氯水；出現(xiàn)血紅色，證明溶液中只含F(xiàn)e2而不含F(xiàn)e3。答案(1)Cu在Cl2中燃燒生成棕色的煙(2)Fe在冷濃硝酸中發(fā)生鈍化31(3)試管內(nèi)出現(xiàn)紅棕色氣體或銅片表面有氣泡生成Fe和濃硝酸反應(yīng)后的溶液中有HNO3，也一定有Fe3，而Fe3也能和Cu反應(yīng)，使Cu片溶解(4)取少許該溶液滴加幾滴KSCN溶液，不出現(xiàn)血紅色，再滴適量新制氯水，出現(xiàn)血紅色(答案合理即可)