物质实验制备大题-2019高考复习专题——元素及其化合物.pdf

《物质实验制备大题-2019高考复习专题——元素及其化合物.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物质实验制备大题-2019高考复习专题——元素及其化合物.pdf（11页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、1某研究小组在实验室以含铁的铜屑为原料制备Cu(NO3)2 H2O 晶体，并进一步探究用SOCl2制备少量无 水 Cu(NO3)2。设计的合成路线如下： 已知： Cu(NO3)2 3H2O Cu(NO3)2 Cu(OH)2 CuO SOCl2熔点 105、沸点 76、遇水剧烈水解生成两种酸性气体。 请回答： (1)第步调pH 适合的物质是_(填化学式 )。 (2)第步包括蒸发浓缩、冷却结晶、抽滤等步骤，其中蒸发浓缩的具体操作是_。为得到较大 颗粒的 Cu(NO3)2 3H2O 晶体，可采用的方法是 _(填一种 )。 (3)第步中发生反应的化学方程式是_。 (4)第步， 某同学设计的实验装置示意

2、图(夹持及控温装置省略，如图 )有一处不合理， 请提出改进方案并说 明理由 _。 装置改进后，向仪器A 中缓慢滴加SOCl2时，需打开活塞_(填“a”、“b”或 “a 和 b”)。 (5)为测定无水Cu(NO3)2产品的纯度，可用分光光度法。 已知： 4NH3 H2O + Cu 2+ = Cu(NH 3)4 2+ + 4H 2O；Cu(NH3)4 2+ 对特定波长光的吸收程度(用吸光度A 表示 )与 Cu 2+ 在一定浓度范围内成正比。现测得Cu(NH 3)4 2+的吸光度 A 与 Cu 2+ 标准溶液浓度关系如图所示： 准确称取0.3150g 无水Cu(NO 3)2，用蒸馏水溶解并定容至 1

3、00 mL ，准确移取该溶液10.00mL ，加过量 NH3 H2O， 再用蒸馏水定容至100 mL， 测得溶液吸光度A=0.620 ， 则无水 Cu(NO3)2产品的纯度是 _(以 质量分数表示)。 【答案】CuO 或 Cu（OH）2或 Cu2（OH）2CO3 将溶液转移至蒸发皿中，控制温度（不高于170，防 止硝酸铜水解） ，加热至溶液表面形成一层晶膜减慢冷却结晶的速度或冷却后静置较长时间Cu（NO3） 2?3H2O+3SOC12=Cu（NO3）2+3SO2 +6HCl 在 AB 之间增加干燥装置，防止 B 中的水蒸气进入A 中b 92.5% 【解析】分析：为提高铜的浸取率，所用硝酸必然是

4、过量的，此时铁也溶解转化为硝酸铁，调pH 的目的是 除去铁离子。然后蒸发浓缩、降温结晶得到硝酸铜晶体，最后在SOCl2的保护下脱去结晶水得到无水硝酸 铜，据此解答。 （4）第步，某同学设计的实验装置有一处不合理，根据装置图可知应该是氢氧化钠溶液中的水蒸气可以 进入 A 中影响 A 中的硝酸铜晶体脱水反应。改进的方法是在AB 之间增加干燥装置，理由是防止B 中的水 蒸气进入A 中；装置改进后，向仪器A 中缓慢滴加SOCl2时，需打开活塞b。 （5 ）由图像可知，A=0.620时，对应的溶液中c(Cu 2+)=1.55 10 -3mol/L ，则 nCu(NO3)2=100mL/10mL 0.1L

5、 1.55 10 -3mol/L=1.55 10 -3mol ， 则 无 水 Cu(NO3)2 产 品 的 纯 度 是 1.55 10 -3 188/0.3150 100%=92.5% 。 2KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题： （1）KIO3的化学名称是 _。 （2）利用 “KClO3氧化法 ” 制备 KIO 3工艺流程如下图所示： “ 酸化反应 ” 所得产物有KH(IO 3)2、Cl2 和 KCl 。 “ 逐 Cl2” 采用的方法是_。“ 滤液 ” 中的溶质主要是 _。“ 调 pH” 中发生反应的化学方程式为_。 （3）KIO3也可采用 “ 电解法 ” 制备

6、，装置如图所示。 写出电解时阴极的电极反应式_。 电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_，其迁移方向是_。 与 “ 电解法 ” 相比， “KClO 3氧化法 ” 的主要不足之处有 _ （写出一点）。 【答案】碘酸钾加热KCl KH(IO 3)2+KOH2KIO3+H2O 或（ HIO3+KOHKIO3+H2O） 2H2O+2e 2OH +H2 K + a 到 b 产生 Cl2易污染环境等 【解析】分析：本题考查的是化学工业以及电化学的相关知识。应该从题目的化工流程入手，判断每步流 程操作的目的，就可以顺利解决问题。 （3）由图示， 阴极为氢氧化钾溶液，所以反应为水电离的氢离子得电子，反应为

7、2H2O + 2e- = 2OH - + H 2 。 电解时，溶液中的阳离子应该向阴极迁移，明显是溶液中大量存在的钾离子迁移，方向为由左向右，即 由 a 到 b。 KClO 3氧化法的最大不足之处在于，生产中会产生污染环境的氯气。 3工业上用苯和1，2二氯乙烷制联苄的反应原理如下 实验室制取联苄的装置如图所示(加热和夹持仪器略去) 实验步骤： 在三颈烧瓶中加入120.0mL 苯和适量无水AlCl 3，由滴液漏斗滴加 10.0mL 1，2-二氯乙烷，控制反应温度 在 6065，反应约60min。 将反应后的混合物依次用2%Na2CO3溶液和水洗涤，在所得产物中加入少量无水MgSO4固体，静置、过

8、 滤，蒸馏收集一定温度下的馏分，得联苄18.2g。 相关物理常数和物理性质如下表： 名称相对分子质量密度 /g cm-3 熔点 /沸点 /溶解性 苯78 0.88 5.5 80.1 难溶于水，易溶于乙醇 1,2-二氯乙烷99 1.27 35.3 83.5 难溶于水，可溶于苯 联苄182 0.98 52 284 难溶于水，易溶于苯 (1) 和普通分液漏斗相比，使用滴液漏斗的优点是 _ ；球 形冷凝管进水口是 _(选填 “ a”或“ b”) (2)仪器 X 的名称是 _；装置中虚线部分的作用是_。 (3)洗涤操作中，用2%Na2CO3溶液洗涤的目的是 _；水洗的目的是_。 (4)在进行蒸馏操作时，

9、应收集_的馏分。 (5)该实验中，联苄的产率约为_%( 小数点后保留两位)。 【答案】平衡压强，使液体顺利滴下a 干燥管吸收挥发出的HCl 、防倒吸洗去残留的盐酸洗掉 Na2CO3(或洗掉可溶性无机物) 28477.95 【解析】试题分析：(1). 滴液漏斗内压强与三颈烧瓶中压强保持一致；冷凝管中的冷凝水应低进高出；(2) 根据装置图回答仪器X 的名称；反应生成的氯化氢易溶于水；(3) Na2CO3溶液与盐酸反应；碳酸钠可溶于 水； (4)联苄的沸点是284；(5)120mL 苯（密度 0.88g/mL ）的物质的量为120 0.88 78=1.35mol ，10.0mL 1， 2-二氯乙烷的

10、物质的量为10.0 1.27 99=0.1283mol ，根据苯、 1， 2-二氯乙烷为原料制备联苯的方程式可知， 苯过量，根据1，2-二氯乙烷的物质的量计算联苄的理论产量； 4四氯化钛是无色液体，沸点为136，极易水解。在800下，将氯气通过二氧化钛和炭粉的混合物可 制得四氯化钛，同时产生一种有毒气体。装置如下图。 （1）实验步骤： 先 将 适 量TiO2、 炭 粉 混 合 均 匀 ， 制 成 多 孔 状TiO2团 粒 。 然 后 进 行 如 下 操 作 ， 正 确 的 顺 序 为 _ （填序号）。 通入 CO2气体并开始加热； 观察反应已基本完成，停止加热，改通CO2气体直至冷却至室温；

11、将 TiO2团粒放入瓷管中适当位置，并连接好整套装置； 当管式炉升温到800后改通 Cl2，同时在冷凝管中通冷凝水； 取下锥形瓶，立即用塞子塞紧。 实验中不直接使用二氧化钛和炭粉，而是先制成多孔状TiO2团粒的原因是 _。 （2）冷凝管冷凝水的入口为_（填标号）。 （3）装置B 所装的药品为 _，作用为 _；实验中两次通入CO2，其中第二次 通入 CO2的作用是 _；可用 _气体代替CO2（任填一种）。 （4）以上步骤，观察到（填现象）_时，可确定反应已基本完成。 （5）制备反应的主要化学方程式为_ 。 （6）该装置存在明显的缺陷，提出改进措施_。 【答案】增大反应物接触面a 无水硫酸铜检验装

12、置中的水蒸气是否除尽将生成 的 TiCl 4气体完全排入冷凝管；防止冷却时，烧碱溶液或水蒸气倒吸入锥形瓶中 N2 冷凝管末端没有 TiCl4液滴继续滴下 TiO22C2Cl2 TiCl42CO 在装置末端出口处，放一盏点燃的酒精 灯 【解析】分析：本题是一道物质制备的实验题，解题时，应该先分析题目中给出的要制备的物质的基本性 质，再根据装置图，分出每个装置的作用，进行解答即可。 详解：（1）实验中应该先连接装置加入药品，通入二氧化碳排除装置的空气，再通入氯气进行反应，然后 在二氧化碳气体中冷却，最后塞紧塞子，防止水解。所以顺序为：。先将适量TiO2、炭粉混合 均匀，制成多孔状TiO2团粒，这样

13、可以增大反应物的接触面积，加快反应速率。 （2）冷凝水应该下口入上口出，所以入口为a。 （3）装置 B 中应该加入无水硫酸铜以验证水蒸气都被除去；实验结束后，持续通入二氧化碳的目的是为了 使生成物在二氧化碳气流中冷却，同时也将可能在装置中残留的TiCl4排入 D 中，也能防止氢氧化钠溶液或 水蒸气倒吸至D 中。实验中可以使用任意的惰性气体代替二氧化碳，例如：氮气或稀有气体。 （4）以上步骤，当反应结束的时候，没有TiCl4生成了，所以D 中冷凝管下端就不会再有液滴滴下。 （ 5）制备反应是二氧化钛、碳粉、氯气反应得到TiCl 4 和有毒气体（CO） ，所以反应为：TiO22C 2Cl2TiCl

14、42CO。 （6）该装置存在明显的缺陷是生成的CO 没有进行尾气处理，所以改进措施为：在装置末端出口处，放 一盏点燃的酒精灯，将CO 燃烧为二氧化碳。 5某实验小组在实验室利用氨气和新制备的硫酸亚铁溶液反应制备氢氧化亚铁。 （一）制备硫酸亚铁溶液 （1）步骤，加入稀硫酸的目的是_。 （2）步骤，加入还原铁粉后观察到的现象是_。 （二）制备氢氧化亚铁 （3）选择上图中的装置制备氢氧化亚铁，连接顺序为_（按气流方向，用装置字母表示）。反应结束 后继续通一段时间的N2，目的是 _。 （4）装置 B 中发生反应的离子方程式是_。装置 C 的作用是 _。 （三）探究思考 反应后将装置B 中固体过滤时白色

15、沉淀会逐渐转变为灰绿色。在查阅不同资料后，有同学认为灰绿色物质 是 Fe(OH)2被空气中的氧气氧化后生成的Fe3(OH) 8。 （5）Fe3(OH)8中 n(Fe 2+):n(Fe3+) =_，用氧化物的形式表示可写成 _。 （6）设计实验证明灰绿色物质中含Fe3(OH)8：_。 【答案】抑制 Fe 2+的水解 铁粉逐渐溶解，有无色气体生成，溶液由黄色逐渐变为浅绿色A C B D 防 止拆除装置时残留的氨气逸出污染空气Fe 2+ + 2NH3 + 2H2O= Fe(OH)2+ 2NH4 + 安全瓶，防倒吸1:2 FeO Fe2O3 4H2O 取少量灰绿色物质于试管中，加入稀盐酸（或稀硫酸）溶

16、解，将溶液分成两份，一份滴 入几滴KSCN溶液，变为血红色；另一份加入适量K3Fe(CN) 6溶液，生成蓝色沉淀，则灰绿色物质中含 Fe3(OH)8 【解析】 该实验的目的是利用氨气和新制备的硫酸亚铁溶液反应制备氢氧化亚铁。（一）制备硫酸亚铁溶液， 向硫酸铁晶体中加入去氧蒸馏水和稀硫酸，再加入过量的还原铁粉，将 Fe3+还原成 Fe 2+， 得到硫酸亚铁溶液。 （1）步骤，加入稀硫酸的目的是，目的是抑制Fe3+的水解；（2）步骤，加入还原铁粉后，铁粉和酸反 应和 Fe 3+ 反应，观察到的现象是铁粉逐渐溶解，有无色气体生成，溶液由黄色逐渐变为浅绿色；（二）制备 氢氧化亚铁，原理是将氨气通入硫酸

17、亚铁溶液中，此过程的关键是隔绝空气。（3）制备氢氧化亚铁的装置 中， A 装置的作用是将浓氨水滴到生石灰上，使生石灰和水反应放出热量，放出氨气，氮气的作用是将装 置中的空气全部排出，B 装置的作用是氨气和硫酸亚铁溶液反应产生氢氧化亚铁，C 装置的作用是作为安全 瓶防止倒吸，D 装置的作用是吸收尾气。故装置连接顺序为A C B D；反应结束后继续通一段时间的 N2，目的是将装置中残留的氨气全部被吸收，防止拆除装置时残留的氨气逸出污染空气； （4）装置 B 中发 生反应的离子方程式是：Fe2+ + 2NH3 + 2H2O= Fe(OH)2 + 2NH 4 +，装置 C 在 A 和 B 之间， 故

18、C 的作用是： 安 全瓶，防倒吸； （5）Fe3(OH) 8中， 3 个 Fe带 8 个正电荷，故 n(Fe2+):n(Fe 3+ ) =1：2，用氧化物的形式表示可 写成 FeO Fe2O3 4H2O； （6）要设计实验证明灰绿色物质中含Fe3(OH)8，即要证明此物质中既有 Fe 2+又有 Fe 3+，Fe2+用 K 3Fe(CN)6溶液检验， Fe 3+用 KSCN 溶液检验，故试验方法为：取少量灰绿色物质于试管中， 加入稀盐酸（或稀硫酸）溶解，将溶液分成两份，一份滴入几滴KSCN 溶液，变为血红色；另一份加入适 量 K3Fe(CN)6溶液，生成蓝色沉淀，则灰绿色物质中含 Fe3(OH)

19、8。 6氯化苄 (C6H5CH2Cl)为无色液体， 是一种重要的有机化工原料。现在实验室模拟工业上用甲苯与干燥氯气 在光照条件下加热反应合成氯化苄、分离出氯化苄并检验样品的纯度，其装置(夹持装置略去 )如图所示： 回答下列问题： （1）仪器 E 的名称是 _；其作用是 _；其进水口为_（填 “a”或“b”） 。 （2）装置 B 中的溶液为 _；装置 F 的作用是 _。 （3）用恒压滴液漏斗代替分液漏斗的优点是_。 （4）装置 A 中反应的离子方程式为_。 （5）反应结束后，关闭K1和 K2，打开 K3，加热三颈烧瓶，分馏出氯化苄，应选择温度范围为_。 物质溶解性熔点（）沸点（） 甲苯极微溶于水

20、，能与乙醇、乙醚等混溶94.9 110 氯化苄微溶于水，易溶于苯、甲苯等有机溶剂39 178.8 二氯化苄不溶于水，溶于乙醇、乙醚16 205 三氯化苄不溶于水，溶于乙醇、乙醚和苯7 220 （6）检测氯化苄样品的纯度： 称取 13.00g 样品于烧杯中， 加入 50.00mL 4 mol?L 1 NaOH 水溶液， 水浴加热 1 小时，冷却后加入35.00mL 40% HNO3， 再将全部溶液转移到容量瓶中配成 100mL 溶液。取 20.00mL 溶液于试管中， 加入足量的AgNO 3 溶液，充分振荡，过滤、洗涤、干燥，称量固体质量为2.87g，则该样品的纯度为_%（结果保留小数 点后 1

21、 位） 。 实际测量结果可能偏高，原因是_。 【答案】球形冷凝管导出Cl2、HCl气体，冷凝回流甲苯b 饱和食盐水防止水蒸气进入装置使 漏斗与烧瓶内压强一致，液体顺利流下2MnO4 +10Cl +16H+=2Mn2+5Cl 2 +8H2O 178.8205 97. 3 样 品混有二氯化苄、三氯化苄等杂质 【解析】分析：A 装置中产生氯气，利用B 和 C 装置分别除去氯化氢和水蒸气，干燥后的氯气与甲苯在装 置 D 中反应生成氯化苄，多余的氯气利用氢氧化钠溶液吸收。通过蒸馏装置分离出氯化苄，据此解答。 （6）2.87g 固体是氯化银， 物质的量是2.87g 143.5g/mol 0.02mol，因

22、此根据氯原子守恒可知氯化苄的物 质 的 量 是0.02mol 100mL/20mL 0.1mol ， 质 量 是0.1mol 126.5g/mol 12.65g ， 则 该 样 品 的 纯 度 为 12.65g/13.00g100%97.3%； 由于样品混有二氯化苄、三氯化苄等杂质，因此实际测量结果可能偏高。 7莫尔法是用硝酸银标准溶液测定卤离子含量的沉淀滴定法。将无水FeCl3与氯苯混合发生反应 :2FeCl3 +C6H5Cl 2FeCl3+C6H4C12+HC1，将生成的HC1 用水吸收，利用莫尔法测出无水FeCl3的转化率，同 时得到常用的还原剂FeCl2，按照如图装置，在三颈烧瓶中放入

23、162.5g 无水 FeCl3与 225g 氯苯，控制反应 温度在 130下加热3h，冷却、过滤、洗涤、干燥得到粗产品。有关数据如下： 回答下列问题: (1)仪器 a 的名称是 _，搅拌器的作用是_。 (2)反应结束后，还要继续通入N2的目的是 _；仪器 c 盛装的试剂是 _(填序号 )。 A.碱石灰B.浓硫酸C.无水氯化钙D.硅胶 (3)如何从滤液中回收过量的氯苯：_ (4)下列各装置 (盛有蒸馏水 )能代替图中虚线框内部分的是_(填序号 )。 (5)将锥形瓶内的溶液稀释至1000mL，从中取 10. 00mL ，用 0. 2000molL -1AgNO 3溶液进行滴定， 以 K2CrO4

24、溶液作指示剂，终点现象为_；若消耗 22.50mL AgNO 3溶液，则无水 FeCl3的转化率为 _。 (6)上述滴定完成时，若滴定管尖嘴处留有气泡会导致测定结果偏_(填“ 高” 或 “ 低”)。 【答案】三颈烧瓶或三口烧瓶加快反应速率将反应生成的HCl 全部排至装置d，被水完全吸收CD 蒸馏滤液，收集132的馏分eg 红色沉淀刚好出现90% 低 【解析】分析：将无水FeCl3与氯苯混合发生反应:2FeCl3 +C6H5Cl 2FeCl3+C6H4C12+HC1，将生成的 HC1 用水吸收，然后用硝酸银滴定生成的氯化氢测定无水FeCl3的转化率；根据表格数据， C6H5Cl 和 C6H4C1

25、2 的沸点相差较大，从滤液中回收过量的氯苯，可以选择蒸馏的方法分离；分析误差时需要根据c(待 测)=分析判断。 详解： (1)根据装置图，仪器a 是三颈烧瓶，搅拌可以使反应物充分混合，加快反应速率，故答案为：三颈 烧瓶；加快反应速率； (5) 锥形瓶内的溶液为氯化氢的水溶液，将锥形瓶内的溶液稀释至1000mL，从中取10. 00mL ，用0. 2000mol L -1AgNO 3溶液进行滴定，以 K2CrO4溶液作指示剂，根据表格数据，首先生成氯化银出，后生成铬 酸银沉淀，因此终点现象为红色沉淀刚好出现；根据方程式2FeCl3 +C6H5Cl 2FeCl3+C6H4C12+HC1， HC1+

26、AgNO3=AgCl+ HNO3 可知，2FeCl3HC1 AgNO3 ，n(FeCl3)=2n(AgNO 3)=2 0. 2000mol L -1 0.02250L =0.9mol ，无水 FeCl3的转化率为 100%=90%，故答案为：红色沉淀 刚好出现； 90%； (6)上述滴定完成时，若滴定管尖嘴处留有气泡会，导致溶液的体积偏小，根据c(待测 )=， 测定结果偏低，故答案为：低。 8过氧化钙 (CaO2)是一种白色晶体，无臭无味，能潮解，难溶于水，可与水缓慢反应；不溶于醇类、乙醚 等，易与酸反应，常用作杀菌剂、防腐剂等。通常利用CaCl2在碱性条件下与H2O2反应制得。某化学兴趣 小

27、组在实验室制备CaO2的实验方案和装置示意图(图一 ) 如下 : 已知 : CaO2的制备原理 : CaCl2+H2O2+2NH3?H2O+6H2O= CaO2?8H2O +2NH4Cl 请回答下列问题: （1）仪器 C 的名称为 _，支管 B 的作用 _； （2）加入氨水的作用是_； (从化学平衡移动的原理分析) （3）过滤后洗涤沉淀的试剂最好用_； A.水B.浓盐酸C.无水乙醇D.CaCl2溶液 （4）沉淀反应时常用冰水浴控制温度在O左右，其可能原因是_、_(写出两种 )。 （5）已知 CaO2在 350时能迅速分解，生成CaO 和 O2。该小组采用如图二所示的装置测定刚才制备的产 品中

28、CaO2的纯度 (设杂质不分解产生气体) 检查该装置气密性的方法是:_ ； 准确称取0.50g 样品，置于试管中加热使其完全分解，收集到44.80mL(已换算为标准状况)气体，则产品 中过氧化钙的质量分数为_(保留 4 位有效数字 )； 【答案】恒压滴液漏斗或恒压分液漏斗平衡气压，便于恒压滴液漏斗中的液体能够顺利滴下 CaCl2+H2O2CaO2+2HCl ，加入氨水与氯化氢发生中和反应，使该可逆反应向着生成CaO2的方向移动， 提过 CaO2的产率C 防止氨水挥发防止过氧化氢分解连接好装置，向水准管中注水至液面与量气管 中形成液面差，静置一段时间，若液面差保持不变，则装置不漏气，反之装置漏气57.60% 或 0.5760 【解析】（1） 、C 中装的是液态药品，C 装置能控制液体的滴加，有支管，所以为恒压滴液漏斗或恒压分液 漏斗。支管B 的作用是平衡气压，便于恒压滴液漏斗中的液体能够顺利滴下。（2）加入氨水能与氯化氢发 生中和反应， 使该可逆反应CaCl2+H2O2 CaO2+2HCl 向着生成CaO2的方向移动， 提过 CaO2的产率。 （3） 洗涤沉淀的试剂不能与CaO2反应， A、结合题干知过氧化钙能潮解，难溶于水，可与水缓慢反应，故不选