（新课改省份专版）2020高考化学一轮复习 跟踪检测（六十五）大题考法（3）物质制备型综合实验.doc

跟踪检测（六十五） 大题考法（3）物质制备型综合实验1碳酸镧La2(CO3)3可用于治疗终末期肾病患者的高磷酸盐血症。制备反应原理为2LaCl36NH4HCO3=La2(CO3)36NH4Cl3CO23H2O，某化学兴趣小组利用下列装置实验室中模拟制备碳酸镧。(1)盛放稀盐酸的仪器名称为_。(2)制备碳酸镧实验流程中导管从左向右的连接顺序为F_ _ 。(3)Y中发生反应的化学方程式为_。(4)X中盛放的试剂是_，其作用为_。(5)Z中应先通入NH3，后通入过量的CO2，原因为_。(6)该化学兴趣小组为探究La2(CO3)3和La(HCO3)3的稳定性强弱，设计了如下的实验装置，则甲试管中盛放的物质为_；实验过程中，发现乙试管中固体质量与灼烧时间的关系曲线如图所示，试描述实验过程中观察到的现象为_。解析：(2)装置W产生二氧化碳，通过装置X除去氯化氢，进入到装置Z中；装置Y产生氨气，进入装置Z中，且要防倒吸，因此要连接E。(5)Z中应先通入NH3，后通入过量的CO2，原因为NH3在水中的溶解度大，二氧化碳在水中的溶解度较小，但是在氨水中溶解度较大。这样操作可以得到浓度较大的碳酸氢铵溶液，提高反应速率和碳酸镧的产率。(6)一般正盐的稳定性强于对应的酸式盐，所以欲探究La2(CO3)3和La(HCO3)3的稳定性强弱，可以在相同温度下探究两者的稳定性，也可以给正盐更高的温度加热进行探究。如题中的实验装置，则甲试管中盛放的物质受热温度较低，应为La(HCO3)3；根据乙试管中固体质量与灼烧时间的关系曲线可知，碳酸镧在一定温度下会发生分解，所以碳酸氢镧一定在更低的温度下发生分解，所以实验过程中可以观察到的现象为B中澄清石灰水先变浑浊，A中后变浑浊。答案：(1)分液漏斗(2)ABDEC(3)NH3H2OCaO=Ca(OH)2NH3或NH3H2ONH3H2O(4)饱和NaHCO3溶液除去CO2中的HCl(5)NH3在水中的溶解度大(6)La(HCO3)3B中澄清石灰水先变浑浊，A中后变浑浊2(2018浙江4月选考)某兴趣小组以废铁屑制得硫酸亚铁铵后，按下列流程制备二水合草酸亚铁(FeC2O42H2O)，进一步制备高纯度还原铁粉。 已知：FeC2O42H2O难溶于水，150 开始失结晶水；H2C2O4易溶于水，溶解度随温度升高而增大。请回答：(1)下列操作或描述正确的是_。A步骤，H2C2O4稍过量主要是为了抑制Fe2水解B步骤，采用热水洗涤可提高除杂效果C步骤，母液中的溶质主要是(NH4)2SO4和H2C2O4D步骤，如果在常压下快速干燥，温度可选择略高于100 (2)如图装置，经过一系列操作完成步骤中的抽滤和洗涤。请选择合适的编号，按正确的操作顺序补充完整(洗涤操作只需考虑一次)：开抽气泵abd_c关抽气泵。a转移固液混合物；b.关活塞A；c.开活塞A；d.确认抽干；e.加洗涤剂洗涤。(3)称取一定量的FeC2O42H2O试样，用硫酸溶解，采用KMnO4滴定法测定，折算结果如下：n(Fe2)/moln(C2O)/mol试样中FeC2O42H2O的质量分数9.801049.801040.980由表中数据推测试样中最主要的杂质是_。(4)实现步骤必须用到的两种仪器是_(供选仪器：a.烧杯；b.坩埚；c.蒸馏烧瓶；d.高温炉；e.表面皿；f.锥形瓶)；该步骤的化学方程式是_。(5)为实现步骤，不宜用炭粉还原Fe2O3，理由是_。解析：(3)由测得的数据n(Fe2)n(C2O)9.80104 mol可知试样中不含杂质H2C2O4，又因试样中FeC2O42H2O的质量分数为0.980，故主要杂质为(NH4)2SO4。答案：(1)BD(2)cebd(3)(NH4)2SO4(4)bd4FeC2O42H2O3O22Fe2O38CO28H2O(5)用炭粉还原会引进杂质3(2019青岛调研)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2Ga2NH32GaN3H2。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，置于反应器内。先通入一段时间的H2，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)该套装置中存在的一处明显的错误是_。(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的浓NaOH溶液的离子方程式：_。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，液体与固体作用且不需要加热的条件下制氨气，则仪器X中的试剂是浓氨水。(2)过量的氨气进入装置F与稀硫酸反应，则装置F中会产生倒吸。(3)NiCl2溶液在加热时，先转化为Ni(OH)2，后分解为NiO，可增大接触面积，加快Ga与NiO制取催化剂Ni的化学反应速率；生成的镍能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，发生的反应为2Ga2NH32GaN3H2，过量的氨气被硫酸迅速吸收，氢气不溶于水，会产生气泡，故反应接近完成时，可观察到装置F中几乎不再产生气泡。(6)可以理解成GaN与水反应生成Ga(OH)3和NH3，虽然很难，但在热的浓NaOH溶液的环境下，NaOH与Ga(OH)3反应生成GaO，促进了反应的进行。答案：(1)浓氨水球形干燥管(2)装置F中会产生倒吸(3)ab(4)装置F中几乎不再产生气泡(5)取最后一次的洗涤液于试管中，滴加AgNO3溶液，若无白色沉淀产生，则证明产品氮化镓固体已洗涤干净(6)GaNOHH2OGaONH34乳酸亚铁CH3CH(OH)COO2Fe3H2O，M288.0 gmol1是一种新型的优良补铁剂，绿白色晶体，溶于水，几乎不溶于乙醇。某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3)出发，先制备绿矾，再合成乳酸亚铁。已知：几种金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 molL1计算)。金属离子开始沉淀的pH沉淀完全的pHFe31.13.2Al33.05.0Fe25.88.8研究性学习小组设计的由烧渣制备绿矾晶体的操作流程如图所示：由绿矾(FeSO47H2O)制备乳酸亚铁涉及下列反应：FeSO4Na2CO3=FeCO3Na2SO42CH3CH(OH)COOHFeCO32H2OCH3CH(OH)COO2Fe3H2OCO2请回答：(1)滤渣2的成分为_(写化学式)。(2)操作a为蒸发浓缩、冷却结晶、抽滤、洗涤、干燥。洗涤绿矾粗产品的具体操作为_。(3)据题干信息，欲制备较纯净的FeCO3时，某同学设计的实验装置示意图如图所示(夹持装置省略)。仪器A中存放的试剂为_，装置C的作用为_。(4)在室温下，将所得的乳酸亚铁成品用无水乙醇进行浸泡2次，从而得到精制产品，选择用无水乙醇进行浸泡的优点是_(写出两点)。(5)该学习小组同学用KMnO4滴定法测定样品中Fe2的量进而计算产品中乳酸亚铁的纯度，发现结果总是大于100%，其原因可能是_。经查阅文献后，小组同学改用Ce(SO4)2标准溶液滴定进行测定，反应中Ce4的还原产物为Ce3。测定时，先称取0.576 g样品，溶解后进行必要处理，用0.100 0 molL1Ce(SO4)2标准溶液滴定至终点，记录数据如表：滴定次数0.100 0 molL1Ce(SO4)2标准溶液体积/mL滴定前读数滴定后读数10.1019.8520.1221.3231.0520.70则产品中乳酸亚铁的纯度为_(用质量分数表示)。解析：硫铁矿烧渣中加入足量的稀H2SO4，滤渣1为SiO2，Fe2O3、Al2O3与稀H2SO4反应生成Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3，在Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3中加入过量的Fe粉，Fe2(SO4)3生成FeSO4，在NaOH溶液作用下控制pH为5.0，使Al3转化为Al(OH)3沉淀，滤液2中为FeSO4、Na2SO4，经过蒸发浓缩、冷却结晶、抽滤、洗涤、干燥，得到绿矾(FeSO47H2O)。(1)滤渣2为生成的Al(OH)3和过量的Fe粉。(3)由信息可知Na2CO3与FeSO4反应制备FeCO3，由于Na2CO3碱性较强，将FeSO4滴加到Na2CO3溶液中更易生成Fe(OH)2，故仪器A中存放的试剂为Na2CO3，Fe2易被空气氧化，故装置C可以防止空气进入装置B而氧化Fe2。(5)第二次滴定误差大，数据舍去，第一次和第三次两次滴定消耗0.100 0 molL1 Ce(SO4)2标准溶液平均体积为(19.75 mL19.65 mL)219.70 mL，根据得失电子相等可得关系式：Ce(SO4)2Fe2CH3CH(OH)COO2Fe3H2O，nCH3CH(OH)COO2Fe3H2OnCe(SO4)20.100 0 molL119.70103 L1.97103 mol，产品中CH3CH(OH)COO2Fe3H2O的纯度为100%98.5%。答案：(1)Al(OH)3、Fe(2)关小水龙头，加洗涤剂浸没滤渣，缓慢均匀流过，待液体流到布氏漏斗导管口时，再抽滤，重复23次(3)碳酸钠溶液防止空气进入装置B而氧化Fe2(4)可去除产品表面的有机杂质、降低产品溶解损耗、乙醇易挥发便于干燥等(5)乳酸根的OH被酸性高锰酸钾溶液氧化98.5%5三氯氧磷(POCl3)是一种重要的化工原料，工业上可以直接氧化PCl3制备POCl3，反应原理为P4(白磷)6Cl2=4PCl3,2PCl3O2=2POCl3。PCl3、POCl3的部分性质如下：物质熔点/沸点/其他PCl311275.5遇水生成H3PO3和HClPOCl32105.3遇水生成H3PO4和HCl某兴趣小组模拟该工艺设计实验装置如下(某些夹持装置、加热装置已略去)：(1)仪器a的名称为_，B装置中长颈漏斗的作用是_。(2)装置E用来制取Cl2，反应的离子方程式为_。(3)为使实验顺利进行，还需补充的装置为_。(4)反应时，需严格控制三个条件：先制取_，缓慢地通入C 中，直至C 中的白磷消失后，再通入另一种气体。C装置用水浴加热控制温度为6065 ，除加快反应速率外，另一目的是_。反应物必须干燥，否则会在C 装置中产生大量的白雾，其主要成分为_(写化学式)。(5)反应结束后通过下面步骤测定POCl3产品中Cl 的含量，元素Cl 的质量分数为_(写出计算式)。.取x g产品于锥形瓶中，加入足量NaOH溶液，POCl3完全反应后加稀硝酸至酸性；.向锥形瓶中加入0.100 0 molL1 的AgNO3 溶液40.00 mL，使Cl完全沉淀；.再向锥形瓶中加入20 mL硝基苯，振荡，使沉淀表面被有机物覆盖；.然后加入指示剂，用c molL1 NH4SCN溶液滴定过量Ag至终点，记下所用体积为V mL。已知：Ag3PO4溶于酸，Ksp(AgCl )3.21010，Ksp(AgSCN )21012解析：(1)仪器a的名称是冷凝管(或球形冷凝管)，装置A中产生氧气，发生反应的化学方程式为2Na2O22H2O=4NaOHO2(或2H2O22H2OO2)；B装置的作用除观察O2的流速之外，还有平衡气压、干燥O2(或平衡气压和除去水，防止PCl3和POCl3遇水反应引入杂质)。(2)二氧化锰与浓盐酸加热反应生成氯化锰、氯气和水，反应的离子方程式为4H2ClMnO2Mn2Cl22H2O。(3)C装置为氯气和白磷发生反应的装置，反应结束后会有氯气从冷凝管a中溢出，污染空气，需要吸收处理；同时，POCl3和PCl3遇水会发生反应，为使实验顺利进行，需要在a仪器后连接装有碱石灰的干燥管，防止外界中水蒸气进入C装置内。(4)根据题意可知，要先制备出三氯化磷，然后其被氧化为POCl3，所以先制取氯气，缓慢地通入C中，直至C中的白磷消失后，再通入氧气。由于PCl3的沸点是75.5 ，因此控制温度6065 ，其主要目的是加快反应速率，同时防止PCl3气化。POCl3和PCl3遇水会发生反应，均生成氯化氢，遇到水蒸气产生大量的白雾，所以反应物必须干燥。(5)根据题意可知，NH4SCN的物质的量为0.001cV mol，则与之反应的银离子的物质的量为0.001cV mol，而总的银离子的物质的量为0.004 mol，所以与氯离子反应的银离子的物质的量为0.004 mol0.001cV mol，因此氯离子的物质的量为0.004 mol0.001cV mol，则产品中Cl元素的含量为100%。答案：(1)球形冷凝管平衡气压(2)4H2ClMnO2Mn2Cl22H2O(3)在a仪器后连接装有碱石灰的干燥管(4)Cl2防止PCl3气化HCl(5)100%6实验室制备苯甲酸乙酯的反应装置示意图和有关数据如下：名称相对分子质量密度/(gcm3)沸点/水中溶解性苯甲酸1221.266249微溶乙醇460.78978.3溶苯甲酸乙酯1501.045213难溶环己烷840.77980.8难溶 环己烷、乙醇和水可形成共沸物，其混合物沸点为62.1 。合成反应：向圆底烧瓶中加入6.1 g苯甲酸、20 mL无水乙醇、25 mL环己烷和2片碎瓷片，搅拌后再加入2 mL浓硫酸。按图组装好仪器后，水浴加热回流1.5小时。分离提纯：继续水浴加热蒸出多余乙醇和环己烷，经分水器放出。剩余物质倒入盛有60 mL冷水的烧杯中，依次用碳酸钠、无水氯化钙处理后，再蒸馏纯化，收集210213 的馏分，得产品5.0 g。回答下列问题：(1)仪器A的名称为_，冷却水应从_(填“a”或“b”)口流出。(2)加入环己烷的目的为_。(3)合成反应中，分水器中会出现分层现象，且下层液体逐渐增多，当下层液体高度距分水器支管约2 cm时开启活塞放出少量下层液体。该操作的目的为_。(4)实验中加入碳酸钠的目的为_；经碳酸钠处理后，若粗产品与水分层不清，可采取的措施为_。(5)在该实验中，圆底烧瓶的容积最适合的是_(填字母)。A50 mLB100 mLC200 mL D300 mL(6)本实验的产率为_。解析：(2)根据题给信息“环己烷、乙醇和水可形成共沸物，其混合物沸点为62.1 ”可知环己烷在合成反应中的作用为在较低温度下带出生成的水，促进酯化反应向右进行，提高产率。(3)分水器中上层是油状物，下层是水，当油层液面高于支管口时，油层会沿着支管流回烧瓶，达到了使反应物冷凝回流，提高产率的目的。因此当下层液体高度距分水器支管约2 cm时，应开启活塞，放出下层的水，避免水层升高流入烧瓶。(4)合成反应结束后，圆底烧瓶中主要含有苯甲酸乙酯(产物)、苯甲酸(未反应完)、硫酸(催化剂)、乙醇、环己烷，水浴加热除去乙醇和环己烷，剩余的物质主要为苯甲酸乙酯、苯甲酸、硫酸。加入碳酸钠溶液可和苯甲酸、硫酸反应，生成易溶于水的盐，溶液分层；经碳酸钠溶液处理后，若粗产品与水分层不清，可加入食盐，进一步降低酯的溶解，该操作为盐析；然后用分液漏斗分出有机层，加入无水氯化钙吸收部分的水，再进行蒸馏，接收210213 的馏分。(5)由题表中的数据可计算出苯甲酸的体积约为5 mL，则圆底烧瓶中溶液的体积约为5 mL20 mL25 mL2 mL52 mL，而圆底烧瓶中所能盛放的溶液的体积应不超过圆底烧瓶的2/3，故应选择容积为100 mL的圆底烧瓶。(6)m(乙醇)(0.78920)g15.78 g，设苯甲酸乙酯的理论产量为x，则 122 g 46 g 150 g61 g 15.78 g(过量) x解得x7.5 g，则产率100%100%66.7%。答案：(1)球形冷凝管b(2)在较低温度下除去产物水，提高产率(3)确保乙醇和环己烷及时返回反应体系而下层水不会回流到体系中(4)除去苯甲酸和硫酸加氯化钠进行盐析(5)B(6)66.7%