高考化学物质的制备Word文档格式.docx
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回访1 判断正误(正确打“√”,错误打“×
”)
(1)(2016·
全国甲卷)由MgCl2溶液制备无水MgCl2:
将MgCl2溶液加热蒸干。
( )
(2)(2016·
全国乙卷)用向上排空气法收集铜粉和稀硝酸反应产生的NO。
(3)(2016·
全国丙卷)排水法收集KMnO4分解产生的O2:
先熄灭酒精灯,后移出导管。
(4)(2016·
全国丙卷)浓盐酸与MnO2反应制备纯净Cl2:
气体产物先通过浓硫酸,后通过饱和食盐水。
[解析]
(1)MgCl2+2H2O
Mg(OH)2↓+2HCl↑;
(2)不能用排空法收集NO:
2NO+O2===2NO2;
(3)为防止倒吸,应先移出导管,再熄灭酒精灯;
(4)所得Cl2中混有H2O。
[答案]
(1)×
(2)×
(3)×
(4)×
回访2 (2016·
全国乙卷)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。
某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。
回答下列问题:
(1)氨气的制备
①氨气的发生装置可以选择上图中的__________________________,
反应的化学方程式为_____________________。
②欲收集一瓶干燥的氨气,选择上图中的装置,其连接顺序为:
发生装置→________(按气流方向,用小写字母表示)。
(2)氨气与二氧化氮的反应
将上述收集到的NH3充入注射器X中,硬质玻璃管Y中加入少量催化剂,充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。
在一定温度下按图示装置进行实验。
操作步骤
实验现象
解释原因
打开K1,推动注射器活塞,使X中的气体缓慢充入Y管中
①Y管中
________
②反应的化学方程式
__________________________________________________________________
将注射器活塞退回原处并固定,待装置恢复到室温
Y管中有少量水珠
生成的气态水凝聚
打开K2
③___________________________________________________________
④_______________________________________________________________
[解析]
(1)①图中给出了两种气体制备装置,一种是固固加热制气装置,一种是固液加热制气装置。
如果选择A装置制取氨气,则反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O;
如果选择B装置制取氨气,则反应的化学方程式为NH3·
H2O
NH3↑+H2O。
②欲收集一瓶干燥的氨气,首先要除去杂质,制备氨气的杂质只有水蒸气,由于氨气溶于水显碱性,因此要选用碱石灰作干燥剂,干燥管的进出口方向为粗进细出,因此先接d后接c;
其次要收集氨气,由于氨气的密度小于空气,要从短管进气,因此先接f再接e;
最后要进行尾气处理,由于氨气极易溶于水,因此可以选择水吸收尾气,还要注意防倒吸,所以接i。
(2)由题干内容“工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2”,结合实验条件可知反应为8NH3+6NO2
7N2+12H2O,NO2为红棕色气体,发生反应后变成无色气体,因此现象为红棕色气体逐渐变浅。
反应后气体分子数减少,Y管中的压强小于外压,因此产生倒吸现象。
[答案]
(1)①A 2NH4Cl+Ca(OH)2
2NH3↑+CaCl2+2H2O(或B NH3·
NH3↑+H2O) ②dcfei
(2)①红棕色气体慢慢变浅
②8NH3+6NO2
7N2+12H2O ③Z中NaOH溶液产生倒吸现象 ④反应后气体分子数减少,Y管中压强小于外压
回访3 (2016·
全国丙卷)过氧化钙微溶于水,溶于酸,可用作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。
以下是一种制备过氧化钙的实验方法。
(一)碳酸钙的制备
(1)步骤①加入氨水的目的是______________________________________。
小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大,有利于________。
(2)如图是某学生的过滤操作示意图,其操作不规范的是________(填标号)。
a.漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁
b.玻璃棒用作引流
c.将滤纸湿润,使其紧贴漏斗壁
d.滤纸边缘高出漏斗
e.用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度
(二)过氧化钙的制备
CaCO3
滤液
白色结晶
(3)步骤②的具体操作为逐滴加入稀盐酸,至溶液中尚存有少量固体,此时溶液呈________性(填“酸”、“碱”或“中”)。
将溶液煮沸,趁热过滤。
将溶液煮沸的作用是_________________________。
(4)步骤③中反应的化学方程式为____________________________________,
该反应需要在冰浴下进行,原因是_______________________________。
(5)将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤,使用乙醇洗涤的目的是______________________________________________________________。
(6)制备过氧化钙的另一种方法是:
将石灰石煅烧后,直接加入双氧水反应,过滤后可得到过氧化钙产品。
该工艺方法的优点是_______________________,
产品的缺点是________。
[解析]
(1)石灰石中含少量铁的氧化物,加入盐酸后生成CaCl2及铁的氯化物,加入双氧水可将Fe2+氧化成Fe3+,加入氨水的目的是中和剩余盐酸,调节溶液的pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,再通过过滤除去杂质。
小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大,有利于过滤分离。
(2)过滤操作中要求“一贴、二低、三靠”,图中漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁,a错误;
过滤时,玻璃棒用作引流,b正确;
将滤纸湿润,使其紧贴漏斗壁,防止存在气泡,c正确;
滤纸边缘要低于漏斗边缘,液面要低于滤纸边缘,d错误;
用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动,容易使滤纸破损,e错误。
(3)步骤②中逐滴加入稀盐酸,至溶液中尚存有少量固体,该固体为CaCO3,溶液中含有CaCl2,由于溶解了生成的CO2,溶液呈弱酸性。
将溶液煮沸,可排出溶解的CO2,防止与后续加入的氨水及生成的CaO2反应。
(4)滤液中含有CaCl2,加入氨水和双氧水在冰浴条件下反应,经过滤得到白色晶体(CaO2),结合元素守恒推知步骤③中反应还生成NH4Cl和H2O,化学方程式为CaCl2+2NH3·
H2O+H2O2+6H2O===CaO2·
8H2O↓+2NH4Cl或CaCl2+2NH3·
H2O+H2O2===CaO2↓+2NH4Cl+2H2O。
H2O2不稳定,受热易分解生成H2O和O2,故该反应在冰浴条件下进行,其目的是防止H2O2受热分解。
(5)过氧化钙微溶于水,能溶于酸,白色结晶(CaO2)可依次使用蒸馏水、乙醇洗涤,使用乙醇洗涤的目的是去除结晶表面水分。
(6)将石灰石煅烧后,直接加入双氧水反应,过滤后可得到过氧化钙产品。
与第一种方法相比,其优点是工艺简单、操作方便;
产品的缺点是纯度较低。
[答案]
(1)调节溶液pH使Fe(OH)3沉淀 过滤分离
(2)ade (3)酸 除去溶液中的CO2 (4)CaCl2+2NH3·
H2O+H2O2===CaO2↓+2NH4Cl+2H2O 温度过高时双氧水易分解 (5)去除结晶表面水分 (6)工艺简单、操作方便 纯度较低
[题型分析] 物质制备型实验题主要考查常见气体(Cl2、NH3、H2、CO2、SO2、NO、NO2等)和一些简单化合物的制备原理。
装置和操作方法、除杂、分离和提纯的方法,有向绿色化、综合化、探究化等方向发展。
[典型例题] 三氯化铁是一种高效、廉价的净水剂,为红棕色固体,易潮解生成FeCl3·
nH2O。
实验室用如下装置(部分加热、夹持等装置已略去)制备无水氯化铁固体。
(1)按气流方向仪器接口的连接顺序为a→________→________→________→________→b→c→________→________。
(2)实验前检查装置气密性的方法是_____________________________。
(3)装置D的作用是____________________________;
装置E中的试剂X是________,其作用是_________________。
(4)用无水氯化铁固体配制氯化铁溶液的操作是_____________________。
[解题指导] 明确实验目的→设计实验方案→组装仪器装置→气密性检查→装入药品→主体实验→实验完毕拆卸仪器。
[解析]
(1)用MnO2和浓盐酸反应制得的氯气中混有HCl和水蒸气,需要经过净化才可进行下一步反应;
实验后剩余的气体要用碱石灰吸收。
(2)该装置比较复杂,可通过微热法检查装置气密性。
(3)装置A是Cl2的制备装置,装置B是Cl2与Fe反应的实验装置,装置C可吸收Cl2中的水蒸气,装置D可吸收未反应的Cl2,同时防止空气中的水蒸气进入装置B使FeCl3潮解,装置E中盛饱和食盐水可吸收Cl2中的HCl气体。
(4)氯化铁易水解,要得到氯化铁溶液,应将无水氯化铁固体溶解在滴有少量稀盐酸的蒸馏水中,以抑制氯化铁的水解。
[答案]
(1)h i d e f g
(2)打开a处止水夹,用酒精灯微热圆底烧瓶,装置E和C中有气泡产生;
移开酒精灯后,C、E装置的导管内液面上升形成一段水柱
(3)吸收未反应的Cl2,同时防止空气中的水蒸气进入装置B 饱和食盐水 吸收Cl2中的HCl气体
(4)将无水氯化铁固体溶解在滴有少量稀盐酸的蒸馏水中
1.实验室制备气体时试剂的选择原则:
①方便、经济、安全原则,尽量做到减少废气的排放;
②反应速率要易于控制,便于气体的收集和检验;
③试剂发生反应制得的气体要唯一。
2.仪器的连接顺序。
①装置顺序:
制气装置→净化装置→干燥装置→反应或收集装置→除尾气装置。
②组装顺序:
由下向上,由左及右,先塞后定。
③操作顺序:
装配仪器→检查气密性→加入药品(先固后液)。
[针对训练]
1.(2016·
天津调研)如图所示仪器可用于实验室制备少量无水FeCl3,仪器连接顺序正确的是( )
A.a—e—d—c—b—h—i—g
B.a—b—c—d—e—f—g—h
C.a—d—e—c—b—h—i—g
D.a—c—b—d—e—h—i—f
A [制备无水FeCl3,装置依次是Cl2的发生装置、Cl2的净化装置、Cl2的干燥装置、铁粉和氯气的反应装置及尾气吸收装置,A项正确。
]
2.(2016·
南京盐城二模)下列有关实验装置进行的相应实验,能达到实验目的的是( )
A.利用图甲所示装置制取少量NH3
B.利用图乙所示装置制备Fe(OH)3胶体
C.利用图丙所示装置收集HCl
D.利用图丁所示装置检验是否生成乙烯
A [A项,氧化钙与氨水中的水反应,且反应放热,促进氨水分解生成氨气,正确;
B项,氯化铁与氢氧化钠生成氢氧化铁沉淀,不形成胶体,错误;
C项,氯化氢密度大于空气,应该用向上排空气法收集,即集气瓶进气管长,出气管短,错误;
D项,反应生成的乙烯和挥发出的乙醇均能使酸性高锰酸钾溶液褪色,错误。
3.(2016·
安徽“江南十校”联考)下列图示实验合理的是( )
【导学号:
14942071】
D [图示中缺少热源,A错误;
图示中制取CO2应该选择大理石和稀盐酸,B错误;
图示中洗气瓶内的试剂应该是饱和的NaHCO3溶液,C错误;
图示中吸收HCl气体的装置完全正确,D正确。
4.(2016·
长春检测)实验是化学研究的基础。
下列关于各实验装置的叙述正确的是( )
A.装置①常用于分离互不相溶的液体混合物
B.装置②可用于吸收NH3或HCl气体,并防止倒吸
C.装置③可用于收集H2、CO2、Cl2、NH3等气体
D.装置④可用于干燥、收集氯化氢,并吸收多余的氯化氢
C [A项,蒸馏用于分离互溶且沸点不同的液体混合物,错误;
B项,导管插入水中会发生倒吸,错误;
C项,导管长进短出可收集密度大于空气的气体,短进长出可以收集密度小于空气的气体,正确;
D项,碱石灰能吸收氯化氢,且收集氯化氢时导管应“长进短出”。
5.(2016·
广东调研)制备纯净的液态无水四氯化锡(SnCl4易挥发形成气体,极易发生水解)的反应为Sn+2Cl2
SnCl4。
Sn也可与HCl反应生成SnCl2。
已知:
物质
摩尔质量/(g·
mol-1)
熔点/℃
沸点/℃
Sn
119
232
2260
SnCl2
190
246.8
623
SnCl4
261
-30.2
114.1
MnO2
87
535(分解)
-
某同学设计的相关实验装置如图所示:
(1)A中浓盐酸与B中物质进行反应,化学方程式为__________________。
(2)D中的试剂为________,目的是________。
(3)G中冷却水的进水位置为________(填字母)。
(4)为避免E中副反应的发生,对装置需要改进的措施是________________。
(5)K中固体物质的作用为____________________。
(6)当要结束实验时,不能首先进行的操作是________(填序号)。
①关闭A的活塞 ②停止F的加热 ③停止G的通水
(7)若将B中的固体换成________,并将除A和B以外的器皿去掉,反应可制备SnCl2。
(8)实验结束后,若得到的SnCl4为13.05g,至少消耗________gMnO2。
为了避免尾气污染,需要改进的措施是_________________________。
[解析]
(1)A中发生MnO2在加热条件下氧化浓盐酸制取氯气的反应。
(2)由于SnCl4极易发生水解,故D的作用是除去氯气中的水蒸气,盛装试剂为浓硫酸。
(3)冷凝管中冷却水应从下口进,上口出,故进水位置为b。
(4)为避免E中发生HCl与Sn的反应,应除去氯气中的HCl,即在BD间增加盛有饱和食盐水的洗气瓶。
(5)K中固体为碱石灰,作用是防止空气中水分进入集气瓶中。
(6)结束实验时,为了防止倒吸,不能首先停止G的通水。
(7)根据Sn与盐酸的反应可知,将B中固体换为Sn,可以制备SnCl2。
(8)根据制备原理,可得关系式2MnO2~2Cl2~SnCl4,故消耗MnO2的质量为
×
2×
87g/mol=8.70g;
为了避免尾气污染,可以在K后面加尾气吸收装置。
[答案]
(1)4HCl(浓)+MnO2
MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)浓硫酸 除去水蒸气
(3)b
(4)BD间增加盛有饱和食盐水的洗气瓶
(5)防止空气中水分进入集气瓶中
(6)③
(7)Sn
(8)8.70 在K后面加尾气吸收装置
6.(2016·
南通第二次调研)如图所示(B中冷却装置未画出),将氯气和空气(不参与反应)以体积比约1∶3混合通入含水8%的碳酸钠中制备Cl2O,并用水吸收Cl2O制备次氯酸溶液。
Cl2O极易溶于水并与水反应生成HClO;
Cl2O的沸点为3.8℃,42℃以上分解为Cl2和O2。
(1)①实验中控制氯气与空气的体积比的方法是____________________。
②为使反应充分进行,实验中采取的措施有________________________。
(2)①装置B中产生Cl2O的化学方程式为___________________________。
②若B无冷却装置,进入C中的Cl2O会大量减少。
其原因是_____________。
(3)装置C中采用棕色圆底烧瓶是因为__________________。
(4)已知次氯酸可被H2O2、FeCl2等物质还原成Cl-。
测定C中所得次氯酸溶液的物质的量浓度的实验方案:
用________量取20.00mL次氯酸溶液,________。
(可选用的试剂:
H2O2溶液、FeCl2溶液、AgNO3溶液。
除常用仪器外须使用的仪器有:
电子天平,真空干燥箱)
[解析]
(1)①通过观察装置A中通入Cl2和空气的气泡,来控制两者的通入速率。
②图中B和C都采用了多孔球泡,目的是增加气体与溶液的接触面积,使得反应充分进行。
搅拌也可以使气体和液体充分接触。
(2)①B中为Cl2与Na2CO3溶液反应生成Cl2O,Cl的化合价升高,根据氧化还原反应的规律知,一定有元素的化合价降低,则为Cl由0价降低为-1价,对应的产物为NaCl,根据电子得失守恒配平反应。
②由题中给出的Cl2O的信息知,温度超过42℃时会分解,所以装置B需要冷却。
(3)B中生成的Cl2O通入装置C中会生成HClO,而HClO见光易分解,所以用棕色瓶保存HClO。
(4)HClO为酸性,且精确到0.01mL,所以用酸式滴定管量取HClO。
根据提供的试剂,可选用H2O2来还原HClO生成Cl-,再用AgNO3与生成的Cl-反应生成AgCl沉淀,对沉淀进行洗涤、干燥、称量,由Cl守恒可得出HClO的物质的量。
本题不可以选用FeCl2还原HClO,因为FeCl2会带入Cl-,也会与AgNO3反应生成AgCl沉淀,而造成干扰。
[答案]
(1)①通过观察A中产生气泡的速率调节流速
②搅拌、使用多孔球泡
(2)①2Cl2+Na2CO3===Cl2O+2NaCl+CO2
②该反应放热,温度升高Cl2O会分解
(3)HClO见光易分解
(4)酸式滴定管 加入足量的H2O2溶液,再加入足量的硝酸银溶液,过滤,洗涤,在真空干燥箱中干燥,用电子天平称量沉淀质量
7.(2016·
上海八校联考)氢化钙(CaH2)固体是登山运动员常用的能源提供剂。
氢化钙要密封保存,一旦接触到水就发生反应生成氢氧化钙和氢气。
氢化钙通常用氢气与金属钙加热制取。
图甲是模拟制取装置。
甲
乙
(1)利用图甲实验装置进行实验,实验步骤如下:
检查装置气密性后装入药品;
打开分液漏斗活塞,________(请按正确的顺序填入下列步骤的序号)。
①加热反应一段时间
②收集气体并检验其纯度
③关闭分液漏斗活塞
④停止加热,充分冷却
(2)为了确认进入装置C的氢气已经干燥,应在B、C之间再接一装置,该装置中加入的试剂是________;
装置D的作用是____________________________。
(3)某同学利用图乙装置测定上述实验中得到的氢化钙的含量。
他称取mg所制得的氢化钙样品,实验前后量气管中液面读数分别为V1mL、V2mL。
(上述气体体积均换算为标准状况下)
①装置中导管a的作用是_______________________________________。
②如何判断样品与水完全反应:
_________________________。
③产生的氢气体积为________mL;
若未冷却至室温即读数,则氢化钙含量________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
(4)请你再设计一种氢化钙纯度的测定方法:
【解析】
(1)由于加热不纯的H2可能发生爆炸,所以实验前必须检验其纯度,然后加热让其反应,为防止钙被氧化,必须一直通H2至反应结束。
(2)水蒸气需用无水CuSO4检验,装置D中的导管可用于平衡压强、防止倒吸,且浓硫酸可吸收空气中的水蒸气,以防其进入反应体系。
(3)①导管a可以起平衡压强的作用,从而便于液体流下、也不会产生由于液体引起的压强差。
②当量气管中的液面不再变化时反应已完全。
③读数差即为生成氢气的体积(V1-V2)mL,未冷却使得测得的体积比实际体积大,最终结果偏高。
(4)根据钙元素质量守恒进行设计实验。
[答案]
(1)②①④③
(2)无水硫酸铜 防止空气中的水蒸气进入C装置(其他合理答案均可)
(3)①平衡分液漏斗与锥形瓶内气体压强,使分液漏斗中的水能顺利滴下;
同时使滴入锥形瓶内水的体积等于进入分液漏斗内的气体体积,从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差
②量气管中液面不再变化(其他合理答案均可)
③V1-V2 偏高
(4)称取一定量的样品(m1g),加入盐酸溶液至不再冒气泡(反应完全),然后将溶液蒸发得到氯化钙固体(m2g),根据m1、m2即可得到氢化钙的纯度(其他合理答l案均可)
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