高考专题训练实验题二.docx
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高考专题训练实验题二.docx
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高考专题训练实验题二
34.次硫酸氢钠甲醛(NaHSO2·HCHO·2H2O)俗称吊白块,不稳定,120℃时会分解。
在印染、医药以及原子能工业中有广泛应用。
以Na2SO3、SO2、HCHO和锌粉为原料制备次硫酸氢钠甲醛的实验步骤如下:
步骤1:
在三颈烧瓶中加入一定量Na2S03和水,搅拌溶解,缓慢通入SO2,至溶液pH约为4,制得NaHS03溶液。
步骤2:
将装置A中导气管换成橡皮塞。
向烧瓶中加入稍过量的锌粉和一定量甲醛溶液,在80~90℃下,反应约3h,冷却至室温,抽滤;
步骤3:
将滤液真空蒸发浓缩,冷却结晶。
(1)装置B的烧杯中应加入的溶液是____:
冷凝管中冷却水从____(填“a”,或“b”)口进水。
(2)A中多孔球泡的作用是________。
(3)冷凝管中回流的主要物质除H20外还有____(填化学式)。
(4)步骤3中在真空容器中蒸发浓缩的原因是____。
(5)为测定产品的纯度,准确称取2.Og样品,完全溶于水配成l00mL溶液,取20.00mL所配溶液,加过量碘完全反应后(己知I2不能氧化甲醛,杂质不反应),加入BaCl2溶液至沉淀完全,过滤、洗涤、干燥至恒重得到白色固体0.466g,产品的纯度为____。
【答案】NaOH溶液a增大气体与溶液的接触面积,加快气体的吸收速率HCHO防止温度过高使产物分解,也防止氧气将产物氧化77%
【解析】
【详解】
(1)该实验是以Na2SO3、SO2、HCHO和锌粉为原料制备次硫酸氢钠甲醛,SO2作为尾气不能排放到空气中,装置B的作用是吸收SO2,所以装置B的烧杯中应加入的溶液是NaOH溶液;冷凝水从下口进水,才有利于冷水在冷凝器中存在,冷凝效果更好,所以冷却水从a口进水。
(2)多孔球泡的表面积大,因此A中放置了多孔球泡的目的是为了增大气体与溶液的接触面积,加快气体的吸收速率。
(3)HCHO具有挥发性,在80℃~90℃条件下会大量挥发,加冷凝管可以使HCHO冷凝回流提高HCHO的利用率,即冷凝管中回流的主要物质除H20外还有HCHO。
(4)次硫酸氢钠甲醛具有还原性,在敞口容器中蒸发浓缩,可被空气中的氧气氧化变质,因此步骤3中在真空容器中蒸发浓缩的原因是为了防止温度过高使产物分解,同时也防止氧气将产物氧化。
(6)根据题意发生的离子反应为2H2O+HSO2-+2I2=SO42-+4I-+5H+,SO42-+Ba2+=BaSO4↓,因此得关系式为
NaHSO2•HCHO•2H2O~~BaSO4
154233
x0.466g
解得x=0.308g
则所得产品的纯度为
=77%。
35.焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化剂之一。
某研究小组进行如下实验:
实验一焦亚硫酸钠的制取
采用如图装置(实验前已除尽装置内的空气)制取Na2S2O5。
装置Ⅱ中有Na2S2O5晶体析出,发生的反应为:
Na2SO3+SO2=Na2S2O5
(1)装置I中产生气体的化学方程式为__________________。
(2)要从装置Ⅱ中获得已析出的晶体,可采取的分离方法是_________。
(3)装置Ⅲ用于处理尾气,可选用的最合理装置(夹持仪器已略去)为________(填序号)。
实验二焦亚硫酸钠的性质
Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3。
(4)证明NaHSO3溶液中HSO3-的电离程度大于水解程度,可采用的实验方法是________(填序号)。
a.测定溶液的pHb.加入Ba(OH)2溶液c.加入盐酸
d.加入品红溶液e.用蓝色石蕊试纸检测
(5)检验Na2S2O5晶体在空气中已被氧化的实验方案是____________。
实验三葡萄酒中抗氧化剂残留量的测定
(6)葡萄酒常用Na2S2O5作抗氧化剂。
测定某葡萄酒中抗氧化剂的残留量(以游离SO2计算)的方案如下:
(已知:
滴定时反应的化学方程式为SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI)
①按上述方案实验,消耗标准I2溶液25.00mL,该次实验测得样品中抗氧化剂的残留量(以游离SO2计算)为________________g·L-1。
②在上述实验过程中,若有部分HI被空气氧化,则测得结果____(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
【答案】Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O或Na2SO3+2H2SO4=2NaHSO4+SO2↑+H2O过滤da、e取少量Na2S2O5晶体于试管中,加适量水溶解,滴加足量盐酸,振荡,再滴入氯化钡溶液,有白色沉淀生成0.16偏低
【解析】
(1)装置Ⅰ中浓硫酸与亚硫酸钠反应产生二氧化硫气体,同时生成硫酸钠和水,其化学方程式为:
Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O或Na2SO3+2H2SO4=2NaHSO4+SO2↑+H2O;
(2)从装置Ⅱ中溶液中获得已析出的晶体,采取的方法是过滤;(3)装置Ⅲ用于处理尾气SO2,由于SO2属于酸性氧化物,除去尾气SO2应选择碱性溶液,a装置无气体出口,不利于气体与稀氨水充分接触,不选;要选择d,既可有效吸收,又可防止倒吸,2NaOH+SO2==Na2SO3+H2O;(4)证明NaHSO3溶液中HSO3-的电离程度大于水解程度,要利用两个平衡式HSO3-=H++SO32-,HSO3-+H2O==H2SO3+OH-,证明溶液呈酸性,可采用的实验方法是a、测定溶液的pH,PH<7,说明溶液呈酸性,选项a正确;b、加入Ba(OH)2溶液或盐酸,都会发生反应,无法判定电离、水解程度,选项b错误;c、加入盐酸,都不反应,无法判定电离、水解程度,选项c错误;d、品红只检验SO2的存在,选项d错误;e、用蓝色石蕊试纸检测,呈红色证明溶液呈酸性,选项e正确;答案选ae;(5)由于Na2S2O5中的硫元素为+4价,故检验Na2S2O5晶体已被氧化,实为检验SO42-,其实验方案为:
取少量Na2S2O5晶体于试管中,加适量水溶解,滴加足量盐酸,振荡,再滴入氯化钡溶液,有白色沉淀生成;(6)①由题设滴定反应的化学方程式知,样品中抗氧化剂的残留量(以SO2计算)与I2的物质的量之比为1∶1,n(SO2)=n(I2)=0.01000mol·L-1×0.025L=0.0025mol,残留量=
=0.16g·L-1;②由于实验过程中有部分HI被氧化生成I2,4HI+O2==2I2+2H2O,则用于与SO2反应的I2减少,故实验结果偏低。
点睛:
本题考查二氧化硫的制取,Na2S2O5含量的测定,实验操作等基础知识,掌握实验原理是解题的关键。
明确氧化还原反应配平原理及掌握实验中的基础操作,从而规范作答,才能提高得分率。
36.NH4Al(SO4)2·12H2O(铵明矾)可用作泡沫灭火器的内留剂、石油脱色剂等。
某兴趣小组同学用氧化铁、铝粉、镁条和氯酸钾等物质做铝热反应后的铝灰及硫酸铵等为原料制备铵明矾的实验,步骤如下:
(1)下列有关说法中正确的是_________。
A.“滤液1”中含有K+、Mg2+、Cl-
B.“滤渣1”和“滤渣2”中含有相同的物质
C.“过滤1”可用倾析法,以缩减实验时间
D.将“滤液3”蒸干并灼烧,可得纯碱
(2)用NaOH溶解“滤渣1”时,可以采用_________的方式提高浸出率(写出3条)。
(3)向“滤液2”中通入足量的CO2,写出相应的离子反应方程式__________________。
(4)由“滤渣3”制备铵明矾,经过如下步骤:
a→g→_________→h(依次填入正确的序号)
a.加硫酸溶解b.抽滤
c.加入蒸发皿中
d.降温结晶
e.蒸发至表面出现晶膜
f.配制饱和硫酸铵溶液
g.将硫酸铝溶液转移至蒸发皿
h.洗涤、干燥
(5)①根据各物质的溶解度曲线(见下图),在80℃时,用一定浓度的硫酸溶解“滤渣3”时,最适宜的硫酸浓度为_________。
A.3mol/L(1.20g/mL)
B.6mol/L(1.34g/mL)
C.9mol/L(1.49g/mL)
D.18mol/L(1.84g/mL)
②所需硫酸用量的简便确定方法是__________________。
【答案】BD加热、提高NaOH浓度、搅拌等AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-OH-+CO2=HCO3-f→c→e→d→bA逐滴加入(3mo1·L-1)硫酸,并不断搅拌,至沉淀恰好完全溶解
【解析】
【分析】
铝灰水洗的目的是洗去表面的氯酸钾杂质,所以滤液1主要含有KClO3,滤渣1主要含有氧化铁、铝粉、镁条,加入NaOH溶液,Al与NaOH溶液反应生成偏铝酸钠,故滤液2中主要含有偏铝酸钠和氢氧化钠,滤渣2中主要含有氧化铁、镁条,向滤液2中通入CO2气体,偏铝酸钠与CO2反应生成氢氧化铝,故滤渣3为氢氧化铝,得到的氢氧化铝再制备NH4Al(SO4)2·12H2O(铵明矾),据此答题。
【详解】
(1)A.“滤液1”中主要含有氯酸钾,故含有K+、ClO3-,故A错误;
B.“滤渣1”中含有氧化铁、铝粉、镁条,“滤渣2”中含有氧化铁、镁条,含有相同的物质为氧化铁、镁条,故B正确;
C.倾析法可以将颗粒较大的固体与溶液分离,滤渣1中含有铝粉,颗粒较小,不能使用倾析法,故C错误;
D.“滤液3”中主要含有碳酸氢钠,碳酸氢钠蒸干并灼烧,受热分解生成纯碱,故D正确。
故答案为:
BD。
(2)用NaOH溶解“滤渣1”时,可采用加热、提高NaOH浓度、搅拌等方式提高浸出率,故答案为:
加热、提高NaOH浓度、搅拌等。
(3)向“滤液2”中通入足量的CO2,偏铝酸钠与CO2反应生成氢氧化铝和碳酸氢钠,氢氧化钠与足量的CO2反应生成碳酸氢钠,离子方程式为:
AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-、OH-+CO2=HCO3-,故答案为:
AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-、OH-+CO2=HCO3-。
(4)由“滤渣3”中主要含有氢氧化铝,先加硫酸溶解,氢氧化铝与硫酸反应生成硫酸铝和水,将硫酸铝溶液转移至蒸发皿中,配制饱和硫酸铵溶液,加入蒸发皿中,蒸发至表面出现晶膜,降温结晶,抽滤,得到铵明矾,洗涤、干燥。
所以制备铵明矾的步骤为:
a→g→f→c→e→d→b→h,故答案为:
f→c→e→d→b。
(5)①由图可知,80℃时Al2(SO4)3·18H2O的溶解度约为70g,则100g水中可溶解70g晶体,则n[Al2(SO4)3·18H2O]=70g/666g/mol≈0.1mol,n(H2SO4)=n(SO42-)=0.1mol×3=0.3mol,若H2SO4溶解Al2O3后溶液的体积变化忽略不计,则c(H2SO4)=0.3mol/0.1L=3mol/L,故答案为:
A。
②用3mol/L的H2SO4溶解Al2O3后,得到的溶液接近Al2(SO4)3·18H2O的饱和溶液,有利于铵明矾的制备(可减少蒸发水的量),故答案为:
逐滴加入(3mo1·L-1)硫酸,并不断搅拌,至沉淀恰好完全溶解。
【点睛】
分析流程题需要掌握的技巧是:
浏览全题,确定该流程的目的,看懂生产流程图,了解流程图以外的文字描述、表格信息,后续设问中的提示性信息,并在下一步分析和解题中随时进行联系和调用。
37.(14分)某课外学习小组为探究硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)制备及影响因素,进行如下实验。
Ⅰ制取硫酸亚铁溶液
称取一定量铁屑,放入烧瓶中,加入25mL3mol·L-1硫酸,用酒精灯加热。
(1)加热一段时间后,发现烧瓶中溶液变黄并产生能使品红溶液褪色的气体。
产生该现象的原因是
(用化学方程式表示)。
(2)制备过程中,铁需过量的原因是。
Ⅱ实验改进
该小组同学发现以上实验不完善,查阅资料后,对实验做如下
改进:
①反应前通入氮气;②水浴加热,控制温度50~60℃;
③实验中适当补充硫酸调节pH=2;④增加尾气吸收装置。
改进装置如图(夹持和加热装置略去)。
(3)实验中采用水浴加热,除了便于控制温度外,还有的优点是。
(4)调节pH=2目的是。
(5)下列装置适合尾气吸收的是(填序号)。
Ⅲ晶体纯度测定
(6)烧瓶中的溶液经处理得硫酸亚铁晶体。
准确称取晶体0.5000g置于锥形瓶中,加入10mL3mol·L-1硫酸溶液和15mL新煮沸过的蒸馏水进行溶解,立即用0.02000mol·L-1高锰酸钾标准溶液滴定,消耗标准溶液体积的平均值为16.90mL。
(已知:
5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O)
①高锰酸钾标准溶液应盛装在滴定管(填“酸式”或“碱式”)。
②获得硫酸亚铁晶体的纯度为。
【答案】
(1)2Fe+6H2SO4(浓)△Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O(其他合理答案给分)(3分)
(2)防止Fe2+被氧化(2分)(3)均匀受热(2分)(4)抑制Fe2+的水解(2分)
(5)BC(2分)(6)①酸式(1分)②93.96%(2分)
【解析】
试题分析:
(1)加热一段时间后,发现烧瓶中溶液变黄并产生能使品红溶液褪色的气体,该气体应该是二氧化硫,溶液显黄色,说明有铁离子产生。
这说明在加热的条件下硫酸与铁反应生成了硫酸铁、二氧化硫和水,反应的化学方程式为2Fe+6H2SO4(浓)△Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O。
(2)亚铁离子极易被氧化,而铁具有还原性,因此铁过量的目的是防止Fe2+被氧化。
(3)水浴加热除了便于控制温度外,还有的优点是受热均匀。
(4)在溶液中亚铁离子易水解,溶液显酸性。
因此调节pH=2的目的是控制亚铁离子水解。
(5)二氧化硫易溶于水,直接吸收容易引起液体倒流,所以A装置不正确,BC装置正确,答案选BC。
(6)①高锰酸钾溶液具有强氧化性,因此高锰酸钾标准溶液应盛装在酸式滴定管中。
②消耗0.02000mol·L-1高锰酸钾的物质的量是0.02000mol·L-1×0.01690L=0.000338mol。
则根据方程式可知消耗亚铁离子的物质的量是0.000338mol×5=0.00169mol,因此硫酸亚铁晶体的质量=0.00169mol×278g/mol=0.46982g,所以纯度为
×100%=93.96%。
考点:
考查硫酸亚铁晶体制备实验方案设计与探究
38.三草酸合铁酸钾晶体{K3[Fe(C2O4)3]·xH2O}是一种光敏材料,为测定该晶体中铁的含量,某实验小组做了如下实验:
步骤一:
称量4.00g三草酸合铁酸钾晶体,配制成250mL溶液。
步骤二:
取所配溶液25.00mL于锥形瓶中,加稀H2SO4酸化,滴加KMnO4溶液至草酸根恰好全部氧化成二氧化碳,同时,MnO
被还原成Mn2+。
向反应后的溶液中加入一小匙锌粉,加热至黄色刚好消失,过滤,洗涤,将过滤及洗涤所得溶液收集到锥形瓶中,此时,溶液仍呈酸性。
步骤三:
用0.010mol/LKMnO4溶液滴定步骤二所得溶液至终点,消耗KMnO4溶液20.02mL,滴定中MnO
被还原成Mn2+。
重复步骤二、步骤三操作,滴定消耗0.010mol/LKMnO4溶液19.98mL。
请回答下列问题:
(1)配制三草酸合铁酸钾溶液的操作步骤依次是:
称量、________、转移、洗涤并转移、________、摇匀。
(2)加入锌粉的目的是___________________。
(3)写出步骤三中发生反应的离子方程式:
________________________。
(4)实验测得该晶体中铁的质量分数为__________。
在步骤二中,若加入的KMnO4溶液的量不够,则测得的铁含量________。
(选填“偏低”、“偏高”或“不变”)
【答案】
(1)溶解(1分)定容(1分)
(2)将Fe3+还原为Fe2+(2分)
(3)8H++MnO
+5Fe2+=Mn2++5Fe3++4H2O(2分)
(4)14.00%(或0.14)(2分)偏高(2分)
【解析】试题分析:
(1)配制三草酸合铁酸钾溶液的操作步骤依次是:
称量、溶解、转移、洗涤并转移、定容、摇匀。
(2)步骤二中加入锌粉至黄色刚好消失,目的是将Fe3+恰好还原成Fe2+;
(3)在步骤三中MnO4-将Fe2+氧化为Fe3+,根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒,发生反应的离子方程式是8H++MnO
+5Fe2+=Mn2++5Fe3++4H2O;
(4)消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00mL,n(Fe2+):
n(MnO4-)=5:
1,n(MnO4-)=0.010mol/L×0.02L=0.0002mol,所以n(Fe2+)=5n(MnO4-)=5×0.0002mol=0.001mol,所以250mL溶液中Fe的质量是m(Fe)=0.001mol×(250÷25)×56g/mol=0.56g,该晶体中铁元素的质量分数为(0.56g÷4.00g)×100%=11.400%;若步骤二中加入的KMnO4的溶液的量不足,则溶液中还存在部分草酸根离子,在第三步消耗的KMnO4溶液体积偏大,使的测得的铁含量偏高。
考点:
考查物质的量浓度的溶液的配制、元素含量及的物质结晶水的计算、误差分析、离子方程式的书写等知识。
39.铜是人类最早生产和使用的金属之一,在化学反应中铜元素可表现为0、+1、+2价。
Ⅰ.
(1)在西汉古籍中曾有记载:
“曾青得铁则化为铜”,即:
曾青(CuSO4)跟铁反应生成铜,试写出该反应的离子方程式。
(2)在原电池和电解池中,铜常用作电极,下列有关说法正确的是
A.锌铜原电池中铜是正极
B.用电解法精炼铜时粗铜作阴极
C.在镀件上镀铜时铜与电源正极相连
D.铜作阳极时不一定溶解
Ⅱ.学习小组对无水硫酸铜分解的产物进行实验探究。
(提出问题)碳酸钙受热分解生成CaO和CO2,那么无水硫酸铜受热分解也只生成CuO和SO3吗?
(设计实验)按如图装置进行试验。
D
D
(实验过程)
a.准确称取无水硫酸铜2.40g于装置A试管中加热,直至固体全部变为黑色,经验证该黑色粉末为CuO。
b.实验中,观察到装置E中的水部分被排入量筒中;实验结束后,测得量筒中水的体积为112mL(已折算成标准状态下气体的体积),并测得干燥管D的质量增加了1.32g。
(3)装置C的作用。
(4)根据装置E、F中现象,推测还有气体(填分子式)生成;实验生成的SO3为mol。
(5)装置A中反应的化学方程式为。
(实验结论)无水硫酸铜受热分解不仅仅生成CuO和SO3。
(反思与评价)
(6)任何实验都存在误差,请指出本实验中可能造成误差的因素是(任写2点)。
【答案】Ⅰ
(1)Fe+Cu2+==Fe2++Cu(2分)
(2)AC(各1分,共2分,选错不得分)
Ⅱ(3)干燥气体(或吸收混合气体中水蒸气)(2分)
(4)O2(2分)0.00500(2分)
(5)3CuSO4
3CuO+2SO2↑+SO3↑+O2↑(2分)
(6)①装置内部有气体滞留,气体吸收不完全;②称量造成的误差;③读数造成的误差;④导管中有水残留导致气体体积误差。
(2分,答案合理均可给分)
【解析】
试题分析:
Ⅰ
(1)铁与硫酸铜发生置换反应,离子方程式为Fe+Cu2+==Fe2++Cu
(2)A、锌铜原电池中锌比铜活泼,作负极,铜是正极,正确;B、用电解法精炼铜时粗铜作阳极,发生氧化反应,阴极有纯铜析出,错误;C、镀铜时铜与电源正极相连,作阳极,发生氧化反应,阴极上有铜析出,达到镀铜目的,正确;D、铜作阳极时一定溶解,错误,答案选AC;
Ⅱ(3)D装置是吸收混合气体,所以C装置是干燥混合气体,防止水进入D中;
(4)根据硫酸铜的元素组成,及该气体不溶于水判断还有O2生成;其物质的量是0.112L/22.4L/mol=0.005mol,所以硫酸铜分解的产物有氧化铜、二氧化硫、三氧化硫、氧气,其化学方程式为3CuSO4
3CuO+2SO2↑+SO3↑+O2↑,由此可知,生成SO3为0.005mol;
(5)根据(4)可知装置A中反应的化学方程式为3CuSO4
3CuO+2SO2↑+SO3↑+O2↑
(6)本实验中可能造成误差的因素是①装置内部有气体滞留,气体吸收不完全;②称量造成的误差;③读数造成的误差;④导管中有水残留导致气体体积误差。
考点:
考查铁、铜的置换反应,电化学反应原理的应用,反应产物的判断,化学方程式的书写,误差分析
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