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课时规范练30物质的制备实验方案的设计与评价一、选择题(本题共7小题,每小题7分,共49分。每小题只有一个选项符合题目要求)1.(2019山东临沂兴华学校高三月考)下列实验操作能达到实验目的的是()实验目的实验操作A配制1.0 molL-1 CuSO4溶液把25 g胆矾晶体溶于水配成100 mL溶液B证明某溶液中含有SO42-向该溶液中滴入BaCl2溶液C实验室制大量CO2向稀硫酸中加入大理石D制备Fe(OH)3胶体将饱和的FeCl3溶液滴加到热NaOH溶液中2.(2018湖南郴州质量检测)某同学查阅教材得知,普通锌锰电池筒内无机物质主要成分为MnO2、NH4Cl、ZnCl2等物质。他在探究废干电池内的黑色固体回收利用时,进行如图所示实验:下列有关实验的叙述中,不正确的是()A.操作中玻璃棒的作用是加快固体溶解速率B.操作的操作名称是过滤C.操作中盛放药品的仪器是坩埚D.操作的目的是除去滤渣中杂质3.(2018福建晋江季延中学高三检测)某兴趣小组查阅资料得知:连苯三酚的碱性溶液能定量吸收O2;CuCl的盐酸溶液能定量吸收CO,且易被O2氧化。拟设计实验方案,采用上述两种溶液和KOH溶液逐一吸收混合气体(由CO2、CO、N2和O2组成)的相应组分。有关该方案设计的下列说法不正确的是()A.采用上述3种吸收剂,气体被逐一吸收的顺序应该是CO2、O2和COB.其他两种吸收剂不变,O2的吸收剂可以用灼热的铜网替代C.CO的吸收必须在吸收O2后进行,因为CuCl的盐酸溶液会被O2氧化D.在3种气体被逐一吸收后,导出的气体中可能含有HCl4.(2018江苏化学,12)根据下列实验操作和现象所得出的结论正确的是()选项实验操作和现象结论A向苯酚浊液中滴加Na2CO3溶液,浊液变清苯酚的酸性强于H2CO3的酸性B向碘水中加入等体积CCl4,振荡后静置,上层接近无色,下层显紫红色I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度C向CuSO4溶液中加入铁粉,有红色固体析出Fe2+的氧化性强于Cu2+的氧化性D向NaCl、NaI的混合稀溶液中滴入少量稀AgNO3溶液,有黄色沉淀生成Ksp(AgCl)Ksp(AgI)5.(2018天津耀华中学月考)欲用下图装置对所制备的气体进行除杂检验,其设计方案合理的是()制备气体X(除杂试剂)Y(检验试剂)ACH3CH2Br与NaOH乙醇溶液共热H2O酸性KMnO4溶液B电石与NaCl水溶液H2OBr2的水溶液CC2H5OH与浓硫酸加热至170 饱和NaHSO3溶液酸性K2Cr2O7溶液D生石灰与浓氨水浓硫酸石蕊溶液6.(2018河南豫南豫北名校高三精英联赛)用下列实验装置进行相应实验,能达到实验目的的是(夹持装置未画出)()A.用装置甲检验溶液中是否有K+B.用装置乙验证牺牲阳极的阴极保护法C.用装置丙进行中和热的测定D.用装置丁加热熔融NaOH固体7.(2019河北邢台高三月考)实验室用HCl和O2制备氯气并检验氯气性质的装置如图所示。下列说法正确的是()A.、中盛放的试剂依次为浓盐酸、浓硫酸B.管式炉中发生反应时,氧化剂与还原剂的物质的量之比为12C.实验结束时先停止加热,关闭K,再从中拿出导管D.装置Q(贮气瓶)可用于贮存NH3二、非选择题(本题共3小题,共51分)8.(16分)工业上从废铅蓄电池的铅膏回收铅的过程中,可用碳酸盐溶液与处理后的铅膏(主要成分为PbSO4)发生反应:PbSO4(s)+CO32-(aq)PbCO3(s)+SO42-(aq)。某课题组以PbSO4为原料模拟该过程,探究上述反应的实验条件及固体产物的成分。(1)上述反应的平衡常数表达式:K=。(2)室温时,向两份相同的PbSO4样品中分别加入同体积、同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液均可实现上述转化,在溶液中PbSO4转化率较大,理由是。(3)查阅文献:上述反应还可能生成碱式碳酸铅2PbCO3Pb(OH)2,它和PbCO3受热都易分解生成PbO。该课题组对固体产物(不考虑PbSO4)的成分提出如下假设,请你完成假设二和假设三:假设一:全部为PbCO3;假设二:;假设三:。(4)为验证假设一是否成立,课题组进行如下研究。定性研究:请你完成下表中内容。实验步骤(不要求写出具体操作过程)预期的实验现象和结论取一定量样品充分干燥,定量研究:取26.7 mg的干燥样品,加热,测得固体质量随温度的变化关系如下图。某同学由图中信息得出结论:假设一不成立。你是否同意该同学的结论,并简述理由:。9.(2018江淮十校高三联考)(17分)为探究Na2SO3溶液和铬()盐溶液的反应规律,某同学进行实验如下:已知:Cr2O72-(橙色)+H2O2CrO42-(黄色)+2H+(1)进行实验和:序号操作现象向2 mL pH=2的0.05 molL-1 K2Cr2O7橙色溶液中滴加饱和Na2SO3溶液(pH约为9)3滴溶液变绿色(含Cr3+)向2 mL pH=8的0.1 molL-1 K2CrO4黄色溶液中滴加饱和Na2SO3溶液3滴溶液没有明显变化用离子方程式解释实验中现象:。实验说明在碱性条件下,。(2)继续进行实验:序号操作现象向2 mL蒸馏水中滴加pH=2的0.05 molL-1 K2Cr2O7橙色溶液3滴溶液变成浅黄色向2 mL饱和Na2SO3溶液中滴加pH=2的0.05 molL-1 K2Cr2O7橙色溶液3滴溶液变黄色实验的目的是。继续向中所得溶液中滴加稀硫酸,溶液变绿色,说明。根据实验可推测铬()盐中铬元素的稳定存在形式(填微粒符号):酸性条件碱性条件10.(2018河南南阳第一中学高三检测)(18分)氮化镓(GaN)被称为第三代半导体材料,其应用已经取得了突破性的进展。已知:()氮化镓性质稳定,不与水、酸反应,只在加热时溶于浓碱。()NiCl2溶液在加热时,先转化为Ni(OH)2,后分解为NiO。()制备氮化镓的反应为2Ga+2NH32GaN+3H2某学校化学兴趣小组实验室制备氮化镓,设计实验装置如图所示:设计实验步骤如下:滴加几滴NiCl2溶液润湿金属镓粉末,置于反应器中;先通入一段时间的H2后,再加热;停止通氢气,改通入氨气,继续加热一段时间;停止加热,继续通入氨气,直至冷却;将反应器内的固体转移到盛有盐酸的烧杯中,充分反应后过滤、洗涤、干燥。(1)仪器X中的试剂是,仪器Y的名称是。(2)指出该套装置中存在一处明显的错误是。(3)步骤中选择NiCl2溶液,不选择氧化镍的原因是。a.增大接触面积,加快化学反应速率b.使镍能均匀附着在镓粉的表面,提高催化效率c.为了能更好形成原电池,加快反应速率(4)步骤中制备氮化镓,则判断该反应接近完成时观察到的现象是。(5)请写出步骤中检验产品氮化镓固体洗涤干净的操作:。(6)镓元素与铝同族,其性质与铝类似,请写出氮化镓溶于热NaOH溶液的离子方程式:。课时规范练30物质的制备实验方案的设计与评价1.A25 g胆矾是0.1 mol,溶液体积是0.1 L,硫酸铜溶液的浓度是1 molL-1,A项正确;检验硫酸根时首先加入盐酸,排除其他离子的干扰,然后再加入氯化钡溶液,B项错误;硫酸钙微溶,应该用盐酸和大理石反应制备二氧化碳,C项错误;将饱和的FeCl3溶液滴加到沸腾的蒸馏水中制备氢氧化铁胶体,D项错误。2.D操作中玻璃棒起到搅拌加速溶解的作用,故A项正确;普通锌锰电池筒内无机物质主要成分为MnO2、NH4Cl、ZnCl2等物质,NH4Cl、ZnCl2易溶于水,MnO2难溶于水,操作是把固体与溶液分离,应是过滤,故B项正确;由图可知操作是在坩埚内灼烧滤渣,通常把泥三角放在三脚架上,再把坩埚放在泥三角上,故C项正确;二氧化锰是黑色固体,能作双氧水分解的催化剂,灼烧后的滤渣能加快双氧水分解产生氧气,能证明黑色固体是二氧化锰,所以该实验的目的不是除去滤渣中杂质,故D项错误。3.B根据题意,CuCl的盐酸溶液能定量吸收CO,且易被O2氧化,因此需要在CuCl的盐酸溶液能定量吸收CO之前吸收氧气,二氧化碳能够与连苯三酚的碱性溶液反应,因此需要在连苯三酚的碱性溶液定量吸收O2之前吸收二氧化碳,则气体被逐一吸收的顺序应该是CO2、O2和CO,故A项说法正确;CO和O2在通过灼热的铜网时能够发生反应生成二氧化碳,故B项说法错误;根据A项的分析,可知C项说法正确;CO的吸收在最后,由于使用的是CuCl的盐酸溶液,HCl容易挥发,在3种气体被逐一吸收后,导出的气体中可能含有挥发出来的HCl,故D项说法正确。4.B苯酚与Na2CO3反应生成苯酚钠和NaHCO3,说明苯酚的酸性强于HCO3-,A项错误;碘易溶于CCl4,微溶于水,B项正确;Fe与Cu2+反应生成Cu和Fe2+,氧化剂为Cu2+,氧化产物为Fe2+,则Cu2+的氧化性强于Fe2+,C项错误;Cl-和I-的浓度未知,若c(Cl-)=c(I-),则可以得出该结论,否则不能得出题中结论,D项错误。5.ACH3CH2Br与NaOH乙醇溶液共热生成乙烯,而挥发的乙醇也能使酸性高锰酸钾溶液褪色,干扰检验的进行,需要用水吸收乙醇,故A项正确;电石与水反应生成的乙炔中有硫化氢杂质,均具有还原性,应该用硫酸铜溶液除去硫化氢,故B项错误;乙醇在浓硫酸加热至170 发生消去反应生成乙烯气体,同时乙醇和浓硫酸在170 以上能发生氧化反应,生成黑色碳、二氧化硫气体和水,含有的杂质二氧化硫不能被饱和NaHSO3溶液吸收,而二氧化硫也能使酸性K2Cr2O7溶液褪色,故C项错误;生石灰与水反应生成氢氧化钙,同时放出大量热,使浓氨水分解,放出氨气,氨气能够与浓硫酸反应被吸收,不能检验到生成的氨气,故D项错误。6.B观察K的焰色反应需要透过蓝色的钴玻璃,由图可知,A项错误;Fe为正极,锌为负极,铁被保护,则溶液中没有Fe2+,滴入K3Fe(CN)6溶液,没有蓝色沉淀生成,则可验证牺牲阳极的阴极保护法,B项正确;为了使反应物充分反应,需要环形玻璃搅拌棒,由图可知,缺少环形玻璃搅拌棒,故C项错误;瓷坩埚中的二氧化硅与NaOH反应,仪器选择不合理,可使用铁坩埚,D项错误。7.A需将浓盐酸慢慢加入浓硫酸的底部制取HCl,A项正确;管式炉中发生反应4HCl+O22Cl2+2H2O,氧化剂与还原剂的物质的量之比为14,B项错误;实验结束时先从中拿出导管,再停止加热,关闭K,防止发生倒吸,故C项错误;因为NH3极易溶于水,装置Q(贮气瓶)装有水,不可用于贮存NH3,故D项错误。8.答案 (1)c(SO42-)c(CO32-)(2)Na2CO3Na2CO3溶液中的c(CO32-)大(3)全部为2PbCO3Pb(OH)2为PbCO3和2PbCO3Pb(OH)2的混合物(4)实验步骤(不要求写出具体操作过程)预期的实验现象和结论充分加热样品,将产生的气体通入盛有无水硫酸铜的干燥管若无水硫酸铜不变蓝,则假设一成立;若无水硫酸铜变蓝,则假设一不成立同意。若全部为PbCO3时,26.7 mg样品完全分解后最终固体质量应为22.3 mg(或不同意,实验最终得到固体的质量与全部为PbCO3分解所得固体质量相差不大,可能是实验过程中产生的误差引起的)(本题属于开放性试题,答案合理均可)解析 (1)根据PbSO4(s)+CO32-(aq)PbCO3(s)+SO42-(aq)知,化学平衡常数表达式为K=c(SO42-)c(CO32-)。(2)Na2CO3溶液中c(CO32-)较大,根据平衡移动原理,可知Na2CO3溶液中PbSO4转化率较大。(3)根据题中信息,提出另外两种假设。假设二:全部为碱式碳酸铅2PbCO3Pb(OH)2;假设三:为PbCO3和2PbCO3Pb(OH)2的混合物。(4)因为PbCO3受热分解不产生水,而2PbCO3Pb(OH)2受热分解产生水,所以可利用此不同设计实验方案。因为PbCO3PbO+CO2,所以可以利用固体加热前后质量的改变量来获得结论。9.答案 (1)Cr2O72-+3SO32-+8H+2Cr3+3SO42-+4H2ONa2SO3溶液和铬()盐溶液不发生氧化还原反应(2)空白对照,排除水的稀释对溶液颜色变化造成的影响酸性条件下,Na2SO3溶液和铬()盐溶液发生氧化还原反应,生成Cr3+Cr2O72-CrO42-10.答案 (1)浓氨水球形干燥管(2)装置F中会产生倒吸或缺少尾气处理装置(3)ab(4)装置F中几乎不再产生气泡(5)取最后的一次洗涤液于试管中,滴加AgNO3溶液,若无白色沉淀,则证明氮化镓固体已洗涤干净(6)GaN+OH-+H2OGaO2-+NH3解析 (1)根据题中信息可知,装置A制取氢气,装置C制取氨气,由于是不需要加热条件下的液体与固体作用制氨气,故仪器X中的试剂是浓氨水,仪器Y的名称是球形干燥管。(2)因过量的氨气进入装置F与浓硫酸反应,装置F中的溶液会产生倒吸;同时该装置缺少尾气处理装置。(3)步骤中选择NiCl2溶液,NiCl2溶液在加热时,先转化为Ni(OH)2,后分解为NiO,增大接触面积,加快化学反应速率,且能使镍均匀附着在镓粉的表面,提高催化效率。(4)步骤中制备氮化镓的反应为2Ga+2NH32GaN+3H2,氨气极易溶于水,氢气不溶于水,故判断该反应接近完成时观察到的现象是装置F中几乎不再产生气泡。(5)步骤中检验产品氮化镓固体是否洗涤干净,即检验洗涤液中是否还含有Cl-,操作为取最后的一次洗涤液于试管中,滴加AgNO3溶液,若无白色沉淀,则证明产品氮化镓固体已洗涤干净。(6)镓元素与铝同族,其性质与铝类似,则氮化镓溶于热NaOH溶液的离子方程式为GaN+OH-+H2OGaO2-+NH3。
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