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专题强化突破练(四)实验基础与化学计算(45分钟100分)一、选择题(本题包括5小题,每小题8分,共40分)1.(2016雅安三模)下列说法错误的是()A.安装燃煤“固硫”装置,可以降低酸雨发生率B.氮的固定只有在高温、高压、催化剂的条件下才能实现C.研发易降解塑料,防止白色污染D.日用铝制品表面覆盖着氧化膜,对内部金属起保护作用【解析】选B。安装燃煤“固硫”装置,可以减少二氧化硫的排放,降低酸雨发生率,故A正确;把游离态的氮转化为氮的化合物是氮的固定,工业上用氢气和氮气合成氨是氮的固定,植物也能固氮,故B错误;塑料难以降解容易造成白色污染,所以研发易降解的塑料,防止白色污染,故C正确;铝易被氧化成氧化铝覆盖在铝的表面,对内部金属起保护作用,故D正确。2.(2016全国卷)下列有关实验的操作正确的是()实验操作A配制稀硫酸先将浓硫酸加入烧杯中,后倒入蒸馏水B排水法收集KMnO4分解产生的O2先熄灭酒精灯,后移出导管C浓盐酸与MnO2反应制备纯净Cl2气体产物先通过浓硫酸,后通过饱和食盐水DCCl4萃取碘水中的I2先从分液漏斗下口放出有机层,后从上口倒出水层【解析】选D。稀释浓硫酸时,要把浓硫酸沿器壁缓缓加到水中,边加边搅拌,冷却即可。如果操作相反,则水会沸腾而飞溅,发生危险,A选项错误;排水法收集KMnO4分解产生的O2时,若先熄灭酒精灯,则不再产生氧气,试管内压强会迅速降低,水会沿导管倒吸入干热的试管使其炸裂,B选项错误;浓盐酸与MnO2反应制备的Cl2中含有HCl和水蒸气两种杂质,先通过饱和食盐水除HCl,再通过浓硫酸除水蒸气,C选项错误;萃取分液时,先把下层液体从下口放出,再把上层液体从上口倒出,D选项正确。【补偿训练】下列实验操作、现象与结论对应关系正确的是()选项实验操作实验现象结论或解释A向盛有漂白粉溶液的试管中加入浓硫酸产生黄绿色气体浓硫酸具有氧化性B向SO2水溶液中滴入几滴BaCl2溶液,振荡出现白色沉淀此沉淀是BaSO3C使装有NO2气体的密闭容器体积减小气体颜色先变深,而后变浅气体颜色变浅的原因是:2NO2N2O4正向移动D先向2 mL 0.1 molL-1Na2S溶液中滴入几滴0.1 molL-1ZnSO4溶液,再加入几滴0.1 molL-1CuSO4溶液开始有白色沉淀生成;后又有黑色沉淀生成溶度积(Ksp):ZnSCuS【解析】选C。加入硫酸ClO-和Cl-在酸性条件下反应生成氯气,浓硫酸在这个反应中只表现出了酸性,A错误;SO2与BaCl2反应不会生成BaSO3的白色沉淀,因为酸性:H2SO3H2CO3H2SiO3,选用甲组实验中的装置A、B、C和下图所示的部分装置进行实验。乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为A、B、C、_(填装置字母)。能证明H2CO3的酸性强于H2SiO3的现象为_。【解析】(1)生成的三氧化硫在常温下是气体,很容易液化,用冰水冷却,主要是冷凝反应生成的水和SO3;点燃酒精灯之前,需在a处向装置中通入一段时间的N2,目的是排除装置内的空气;根据题意,观察到装置C中产生少许酸雾,表明生成了SO3,装置D中品红溶液褪色,表明生成了SO2;试管冷却过程中,为了防止倒吸,需要向装置内通入适量的氮气;取少量固体,溶于适量稀硫酸,滴加酸性KMnO4溶液,无明显现象,表明生成物中没有亚铁离子,则生成物是三氧化二铁,俗名铁红;根据上述分析,生成的产物有Fe2O3、SO2、SO3、H2O,结合化合价升降守恒,有n(Fe2O3)=n(SO2),则生成的三氧化二铁和二氧化硫的质量之和=27.8 g-16.6 g,则n(FeSO4xH2O)=0.1 mol;根据元素守恒,n(Fe2O3)=n(SO2)=n(SO3),生成水的质量为16.6 g-80 gmol-10.05 mol=12.6 g,物质的量为0.7 mol,该晶体的化学式为FeSO47H2O,分解的化学方程式为2FeSO47H2OFe2O3+SO2+SO3+14H2O;(2)要证明酸性:H2SO3H2CO3H2SiO3,需要用亚硫酸与碳酸钠反应生成二氧化碳,再将出来的气体中的二氧化硫除去后通入硅酸钠溶液中观察现象即可,依次连接的合理顺序为A、B、C、I、K、G、H、J;G中品红溶液不褪色,H中有白色胶状物生成,证明H2CO3的酸性强于H2SiO3。答案:(1)冷凝反应生成的水和SO3排除装置内的空气SO3、SO2通入N2铁红=0.1 mol2FeSO47H2OFe2O3+SO2+SO3+14H2O(2)I、K、G、H、JG中品红溶液不褪色,H中有白色胶状物生成【加固训练】(2016宜春二模)三氯化碘(ICl3)在药物合成中用途非常广泛,其熔点:33,沸点:73。实验室可用如图装置制取ICl3。(1)仪器a的名称是_。(2)制备氯气选用的药品为漂白粉固体主要成分为Ca(ClO)2和浓盐酸,相关反应的化学方程式为_。(3)装置B可用于除杂,也是安全瓶,能监测实验进行时装置C中是否发生堵塞,请写出发生堵塞时B中的现象:_。(4)试剂X为_。(5)氯气与单质碘需在温度稍低于70下反应。则装置D适宜的加热方式为_。【解析】(1)根据装置图可知仪器a的名称为蒸馏烧瓶;(2)漂白粉固体和浓盐酸反应生成氯化钙、氯气和水,化学方程式为Ca(ClO)2+4HCl(浓)CaCl2+2Cl2+2H2O;(3)装置B亦是安全瓶,监测实验进行时C中是否发生堵塞,发生堵塞时B中的压强增大,吸滤瓶中液面下降,长颈漏斗中液面上升;(4)反应后剩余的氯气能够污染空气,不能排放到空气中,装置E为球形干燥管,装有固体药品碱石灰,吸收多余的氯气,防止污染空气,所以试剂X为碱石灰;(5)因水浴能控制加热的温度,且能使反应试管受热均匀,由于氯气与单质碘需在温度稍低于70下反应,应采取水浴加热。答案:(1)蒸馏烧瓶(2)Ca(ClO)2+4HCl(浓)CaCl2+2Cl2+2H2O(3)吸滤瓶中液面下降,长颈漏斗中液面上升(4)碱石灰(5)水浴加热8.(20分)(2016泰州一模)K2SO4是无氯优质钾肥,MnSO4H2O在工业、农业等方面有广泛的应用。以硫酸工业的尾气联合制备K2SO4和MnSO4H2O的工艺流程如下:(1)检验K2SO4样品是否含有氯化物杂质的实验操作是_。(2)已知软锰矿浆主要成分是MnO2,反应的化学方程式为_。(3)已知室温下Mn(OH)2的Ksp=4.510-13,向MnSO4溶液中滴加氨水使溶液的pH=10,此时溶液中残留的Mn2+的浓度为_molL-1。(4)取一定量MnSO4H2O样品在空气中加热,样品的固体残留率(固体样品的剩余质量/固体样品的起始质量100%)随温度的变化如下图所示(样品在300时已完全失去结晶水,900以上残留固体为金属氧化物)。该曲线中B段所表示物质的化学式为_。煅烧过程中固体锰含量随温度的升高而增大,但当温度超过1 000时,再冷却后,测得产物的总锰含量反而减小。试分析产物总锰含量减小的原因:_。【解析】(1)检验K2SO4样品是否含有氯化物杂质,即检验是否存在氯离子,实验操作是取少量样品于试管中配成溶液,滴加过量Ba(NO3)2溶液,取上层清液滴加AgNO3溶液;(2)软锰矿浆主要成分是MnO2,反应为MnO2和SO2的反应,化学方程式为MnO2+SO2MnSO4;(3)Mn(OH)2的Ksp=4.510-13,溶液的pH=10,则c(OH-)=10-4molL-1,Ksp= c(Mn2+)c2(OH-)=4.510-13,则此时溶液中残留的Mn2+的浓度为4.510-5molL-1;(4)设MnSO4H2O的物质的量为1 mol,则m(MnSO4H2O)=1 mol169 gmol-1=169 g,曲线中B段为锰的氧化物,其质量为m(氧化物)=169 g0.451 7=76.34 g其中n(Mn)=1 mol,m(Mn)=1 mol55 gmol-1=55 gn(O)=moln(Mn)n(O)=1 molmol=34因此B段所表示物质的化学式为Mn3O4。温度超过1 000时,再冷却后,测得产物的总锰含量反而减小的原因可能是四氧化三锰被氧化为二氧化锰或三氧化二锰,使锰含量减小。答案:(1)取少量样品于试管中配成溶液,滴加过量Ba(NO3)2溶液,取上层清液滴加AgNO3溶液(2)MnO2+SO2MnSO4(3)4.510-5(4)Mn3O4部分Mn3O4又被氧化为Mn2O3或MnO2,造成总锰含量减小- 11 -
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