2019高考化学三轮冲刺 大题提分 大题精做2 化学物质制备实验设计.docx

大题精做二 化学物质制备实验设计1.（2018天津卷）下图中反应是制备SiH4的一种方法，其副产物MgCl26NH3是优质的镁资源。回答下列问题：（1）MgCl26NH3是所含元素的简单离子半径由小到大的顺序（H+除外）：_，Mg在元素周期表中的位置：_，Mg(OH)2的电子式：_。（2）A2B的化学式为_。反应的必备条件是_。上图中可以循环使用的物质有_。（3）在一定条件下，由SiH4和CH4反应生成H2和一种固体耐磨材料_（写化学式）。（4）为实现燃煤脱硫，向煤中加入浆状Mg(OH)2，使燃烧产生的SO2转化为稳定的Mg化合物，写出该反应的化学方程式：_。（5）用Mg制成的格式试剂（RMgBr）常用于有机合成，例如制备醇类化合物的合成路线如下：依据上述信息，写出制备所需醛的可能结构简式：_。【解析】（1）MgCl26NH3所含元素的简单离子为Mg2+、Cl、N3、H+，比较离子半径应该先看电子层，电子层多半径大，电子层相同时看核电荷数，核电荷数越大离子半径越小，所以这几种离子半径由小到大的顺序为：r(H+)r(Mg2+)r(N3)r(Cl)。Mg在周期表的第三周期A族。氢氧化镁是离子化合物，其中含有1个Mg2+和2个OH，所以电子式为：。（2）根据元素守恒，A2B中就一定有Mg和Si，考虑到各自化合价Mg为+2，Si为-4，所以化学式为Mg2Si。反应是MgCl2熔融电解得到单质Mg，所以必备条件为：熔融、电解。反应需要的是Mg2Si、NH3和NH4Cl，而后续过程又得到了NH3和NH4Cl，所以可以循环的是NH3和NH4Cl。（3）在一定条件下，由SiH4和CH4反应生成H2和一种固体耐磨材料，该耐磨材料一定有Si和C，考虑到课本中介绍了碳化硅的高硬度，所以该物质为SiC。（4）为实现燃煤脱硫，向煤中加入浆状Mg(OH)2，使燃烧产生的SO2转化为稳定的Mg化合物，二氧化硫是酸性氧化物与氢氧化镁这样的碱应该反应得到盐（亚硫酸镁），考虑到题目要求写出得到稳定化合物的方程式，所以产物应该为硫酸镁（亚硫酸镁被空气中的氧气氧化得到），所以反应为：2Mg(OH)2+2SO2+O2=2MgSO4+2H2O。（5）利用格氏试剂可以制备，现在要求制备，所以可以选择R为CH3CH2，R为CH3；或者选择R为CH3，R为CH3CH2，所以对应的醛RCHO可以是CH3CH2CHO或CH3CHO。【答案】(1)r(H+)r(Mg2+)r(N3)C；故答案为：NC；(2)NaCN用双氧水处理后，产生一种酸式盐和一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，即反应生成了HCO和NH3，离子方程式为：CN+H2O2+H2O=HCO+NH3；故答案为：CN+H2O2+H2O=HCO+NH3；(3)由于氨气极易溶于水，使体系内压强快速减小，易发生倒吸，所以b装置是安全瓶，防止倒吸；故答案为：作安全瓶，防止倒吸；(4)装置a中反应产生的O2，将三颈烧瓶中产生的NH3及时排出，减少副反应的发生；故答案为：将三颈烧瓶中产生的NH3及时排出，减少副反应的发生；(5)根据题目信息提示可知，制备反应需要在55的条件下进行，所以需要控制温度不能超过90，需要水浴加热、温度计和酒精灯；故答案为：ACD；(6)用硝酸银溶液滴定的过程中，当滴入最后一滴硝酸银溶液时，溶液中出现淡黄色沉淀，且半分钟内沉淀不消失时，说明已经滴定到终点；故答案为：滴入最后一滴硝酸银溶液时，溶液中出现淡黄色沉淀，且半分钟内沉淀不消失；根据化学计量关系可知，Ag+2CN，n(AgNO3)=1.00104molL10.0015mL=1.5107mol，即n(NaCN)=2 n(AgNO3)=1.5107mol2=3.0107mol，m(NaCN)=3.0107mol49g/mol=1.47105g，氰化钠的浓度为：0.0147mg0.1L=0.147g/L；0.147g/L0.50mg/L，所以已达到排放标准。故答案为：0.147，是。【答案】（1）取少量碳酸氢钠于试管中，加入稀硝酸，有无色气泡产生，说明硝酸酸性强于碳酸，非金属性NC （2）CN+H2O2+H2O=HCO+NH3 （3）作安全瓶，防止倒吸（4）将三颈烧瓶中产生的NH3及时排出，减少副反应的发生（5）ACD （6）滴入最后一滴硝酸银溶液时，溶液中出现淡黄色沉淀，且半分钟内沉淀不消失（7）0.147 是3.（2018安徽阜阳三中二模）醋酸亚铬水合物Cr(CH3COO)222H2O(相对分子质量为376)是一种氧气吸收剂，为红棕色晶体，潮湿时易被氧化，微溶于乙醇，不溶于水和乙醚(易挥发的有机溶剂)。其制备装置及步骤如下：待三颈烧瓶内的溶液由深绿色(Cr3+)变为亮蓝色(Cr2+)时，将溶液转移至装置乙中，当出现大量红棕色晶体时，关闭分液漏斗的旋塞。将装置乙中混合物快速过滤、洗涤和干燥，称量得到 Cr(CH3COO)222H2O。检查装置气密性后，往三颈烧瓶中依次加入过量锌粒、适量CrCl3溶液。关闭K2，打开K1，旋开分液漏斗的旋塞并控制好滴速。（1）正确的实验步骤为：_。（2）装置甲中连通管a的作用是_。（3）三颈烧瓶中的Zn除了与盐酸生成H2外，发生的另一个反应的离子方程式为_。（4）实现步骤中溶液自动转移至装置乙中的实验操作为_。（5）步骤目的是_。（6）洗涤产品时，依次用去氧的冷蒸馏水、无水乙醇、乙醚，目的是_。（7）已知其它反应物足量，实验时取用的CrCl3溶液中含溶质9.51g，实验后得干燥纯净的Cr(CH3COO)222H2O 9.48g，则该实验所得产品的产率为_(不考虑溶解的醋酸亚铬水合物)(用百分数表示，保留3位有效数字)。【解析】(1)装置甲：分液漏斗盛装稀盐酸，在圆底烧瓶中和锌反应Zn+2HCl=ZnCl2+H2，同时发生2CrCl3+Zn=2CrCl2+ZnCl2，生成氢气，用来增大压强把生成的CrCl2溶液压入装置乙中；装置乙：2Cr2+4CH3COO+2H2O=Cr(CH3COO)222H2O，装置丙是保持装置压强平衡，同时避免空气进入，故正确的实验步骤为：；（2）装置甲中连通管a的作用是平衡气压，使分液漏斗中的盐酸顺利流下；（3）装置甲：分液漏斗盛装稀盐酸，在圆底烧瓶中和锌反应Zn+2HCl=ZnCl2+H2，同时发生2CrCl3+Zn=2CrCl2+ZnCl2，该反应的离子反应为：2Cr3+Zn=2Cr2+Zn2+；（4）实验开始生成H2气后，为使生成的CrCl2溶液与CH3COONa溶液顺利混合，打开K2关闭K1，把生成的CrCl2溶液压入装置乙中反应，故答案为：关闭k1，打开k2；(5)步骤目的是让Zn与盐酸反应生成的H2排尽装置内的空气，防止产品被氧化；（6）醋酸亚铬水合物不溶于冷水和醚，微溶于醇，易溶于盐酸，所以可以选用冷水、无水乙醇和乙醚洗涤Cr(CH3COO)222H2O产品，洗涤产品时，依次用去氧的冷蒸馏水、无水乙醇、乙醚，目的是为了去除可溶性杂质和水分；（7）CrCl3为9.51g158.5g/mol=0.06mol，得到CrCl2为0.06mol，而CH3COONa为1.5mol，由方程式可知CH3COONa足量，则理论上可以得到Cr(CH3COO)222H2O的质量为0.06mol12376g/mol=11.28g，所得产品的产率为9.4g11.28g100%=84.0%。【答案】（1）（2）平衡气压，使分液漏斗中的盐酸顺利流下（3）2Cr3+Zn=2Cr2+Zn2+（4）关闭K1，打开K2（5）让Zn与盐酸反应生成的H2排尽装置内的空气，防止产品被氧化（6）为了去除可溶性杂质和水分（7）84.0% 4.（2018江苏卷）以Cl2、NaOH、(NH2)2CO（尿素）和SO2为原料可制备N2H4H2O（水合肼）和无水Na2SO3，其主要实验流程如下：已知：Cl2+2OH=ClO+Cl+H2O是放热反应。N2H4H2O沸点约118 ，具有强还原性，能与NaClO剧烈反应生成N2。（1）步骤制备NaClO溶液时，若温度超过40，Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl，其离子方程式为_；实验中控制温度除用冰水浴外，还需采取的措施是_。（2）步骤合成N2H4H2O的装置如图1所示。NaClO碱性溶液与尿素水溶液在40以下反应一段时间后，再迅速升温至110继续反应。实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是_；使用冷凝管的目的是_。（3）步骤用步骤得到的副产品Na2CO3制备无水Na2SO3（水溶液中H2SO3、HSO、SO随pH的分布如图2所示，Na2SO3的溶解度曲线如图3所示）。边搅拌边向Na2CO3溶液中通入SO2制备NaHSO3溶液。实验中确定何时停止通SO2的实验操作为_。请补充完整由NaHSO3溶液制备无水Na2SO3的实验方案： _，用少量无水乙醇洗涤，干燥，密封包装。【解析】步骤I中Cl2与NaOH溶液反应制备NaClO；步骤II中的反应为NaClO碱性溶液与尿素水溶液反应制备水合肼，；步骤III分离出水合肼溶液；步骤IV由SO2与Na2CO3反应制备Na2SO3。（1）温度超过40，Cl2与NaOH溶液发生歧化反应生成NaClO3、NaCl和H2O，反应的化学方程式为3Cl2+6NaOH5NaCl+NaClO3+3H2O，离子方程式为3Cl2+6OH5Cl+ClO+3H2O。由于Cl2与NaOH溶液的反应为放热反应，为了减少NaClO3的生成，应控制温度不超过40、减慢反应速率；实验中控制温度除用冰水浴外，还需采取的措施是：缓慢通入Cl2。（2）步骤II中的反应为NaClO碱性溶液与尿素水溶液反应制备水合肼，由于水合肼具有强还原性、能与NaClO剧烈反应生成N2，为了防止水合肼被氧化，应逐滴滴加NaClO碱性溶液，所以通过滴液漏斗滴加的溶液是NaClO碱性溶液。NaClO碱性溶液与尿素水溶液在110继续反应，N2H4H2O沸点约118，使用冷凝管的目的：减少水合肼的挥发。（3）向Na2CO3溶液中通入SO2制备NaHSO3溶液，根据图示溶液pH约为4时，HSO的摩尔分数最大，则溶液的pH约为4时停止通入SO2；实验中确定何时停止通入SO2的实验操作为：测量溶液的pH，若pH约为4，停止通SO2。由NaHSO3溶液制备无水Na2SO3，首先要加入NaOH将NaHSO3转化为Na2SO3，根据含硫微粒与pH的关系，加入NaOH应调节溶液的pH约为10；根据Na2SO3的溶解度曲线，温度高于34析出Na2SO3，低于34析出Na2SO37H2O，所以从Na2SO3溶液中获得无水Na2SO3应控制温度高于34。由NaHSO3溶液制备无水Na2SO3的实验方案为：边搅拌边向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液，测量溶液pH，pH约为10时，停止滴加NaOH溶液，加热浓缩溶液至有大量晶体析出，在高于34条件下趁热过滤，用少量无水乙醇洗涤，干燥，密封包装。【答案】（1）3Cl2+6OH5Cl+ClO+3H2O 缓慢通入Cl2（2）NaClO碱性溶液减少水合肼的挥发（3）测量溶液的pH，若pH约为4，停止通SO2边搅拌边向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液，测量溶液pH，pH约为10时，停止滴加NaOH溶液，加热浓缩溶液至有大量晶体析出，在高于34条件下趁热过滤5.（2018四川华大新高考联盟质量检测）富马酸亚铁(C4H2O4Fe)常用于治疗缺铁性贫血，也可作食品营养强化剂，它可由糠醛（）和硫酸亚铁制备。已知回答下列问题I制备富马酸(实验装置如图所示，夹持装置已略去)（1）将45.0g氯酸钠、0.2g五氧化二钒置于三颈烧瓶中，加入适量水，滴加糠醛并加热至90100，维持此温度34h。实验中冷凝管的作用是_，冷却液宜从_ (填a”或“b”)处进入。（2）冰水冷却使其结晶，并通过_操作可以得到富马酸粗品。（3）再用1molL1HCl溶液重结晶，得到纯富马酸。该操作中用1molL1HCl溶液的原因是_。合成富马酸亚铁（4）取富马酸溶于适量水中，加入碳酸钠并加热、搅拌，调节pH6.56.7，产生大量气泡。写出该反应的化学方程式：_。（5）将硫酸亚铁溶液和适量的Na2SO3溶液缓慢加入上述反应液中，维持温度100并充分搅拌34h。该操作过程中加入适量的Na2SO3溶液，其目的是_。写出生成富马酸亚铁的离子方程式：_。（6）过滤、干燥得到产品。过滤时滤纸要紧贴漏斗内壁，原因是_。.产品纯度测定（7）取0.300g样品置于250mL锥形瓶中，加入15.00mL硫酸，加热溶解后冷却，再加入50.00mL煮沸过的冷水和2滴邻二氮菲指示液，此时溶液呈红色；立即用0.1000molL1硫酸铈()铵(NH4)2Ce(SO4)3标准液滴定(还原产物为Ce3+)，滴定终点溶液变为浅蓝色。平行测定三次，平均消耗17.30mL标准液，则样品的纯度为_。【解析】（1）冷凝管的作用是冷凝，防止有机物挥发造成反应物转化率降低。冷凝管中冷却液的流向一般都是“下进上出”，即从a处进入。因此，本题正确答案为：冷凝回流，提高糠醛的转化率及减少富马酸的挥发；a；（2）从溶液中提取溶质需经过结晶、过滤、干燥等操作，故结晶后需过滤。因此，本题正确答案为：过滤；（3）富马酸是弱电解质，微溶于冷水，加入盐酸后可抑制富马酸的电离，降低在水中的溶解。因此，本题正确答案为：加盐酸，使HOOC-CH=CH-COOH(OOC-CH=CH-COO)2-+2H+平衡逆向移动，促使富马酸晶体析出，提高产量。（4）取富马酸溶于适量水中，加入碳酸钠并加热、搅拌，调节pH6.56.7，产生大量气泡，说明富马酸和碳酸钠反应生成富马酸的钠盐和水及二氧化碳气体，反应的化学方程式为HOOC-CH=CH-COOH+Na2CO3NaOOC-CH=CH-COONa+H2O+CO2。因此，本题正确答案为：HOOC-CH=CH-COOH+Na2CO3NaOOC-CH=CH-COONa+H2O+CO2。（5）Fe3+可以被SO还原为Fe2+，所以加入适量的Na2SO3溶液是为了防止富马酸亚铁（或Fe2+或富马酸根离子）被氧化。因此，本题正确答案为：防止富马酸亚铁（或Fe2+或富马酸根离子）被氧化；根据信息可以得出富马酸亚铁为沉淀，所以反应方程式为NaOOC-CH=CH-COONa+FeSO4Fe(OOC-CH=CH-COO)+Na2SO4，离子方程式为(OOC-CH=CH-COO)2+Fe2+Fe(OOC-CH=CH-COO)。因此，本题正确答案为：(OOC-CH=CH-COO)2+Fe2+Fe(OOC-CH=CH-COO)。（6）过滤时滤纸若未紧贴漏斗内壁，会留有气泡，导致滤纸破损，使过滤速率较慢。因此，本题正确答案为：防止滤纸与漏斗壁之间留有气泡，影响过滤速率（或防止滤纸破损，影响过滤效果）。（7）由反应关系可：n(C4H2O4Fe)=n(Fe2+)=n(Ce4+)=0.1000mol/L17.30103L=1.730103mol，则样品的纯度：w(C4H2O4Fe)=1.73010-3mol170g/mol0.3000g100%98.03%。因此，本题正确答案为：98.03%。【答案】（1）冷凝回流，提高糠醛的转化率及减少富马酸的挥发 a （2）过滤（3） 加盐酸，使HOOC-CH=CH-COOH(OOC-CH=CH-COO)2+2H+平衡逆向移动，促使富马酸晶体析出，提高产量（4） HOOC-CH=CH-COOH+Na2CO3NaOOC-CH=CH-COONa+H2O+CO2 （5） 防止富马酸亚铁（或Fe2+或富马酸根离子）被氧化(OOC-CH=CH-COO)2+Fe2+Fe(OOC-CH=CH-COO) （6）防止滤纸与漏斗壁之间留有气泡，影响过滤速率（或防止滤纸破损，影响过滤效果）（7）98.03%