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北京曲一线图书策划有限公司 2024版《5年高考3年模拟》A版 专题十七　实验方案的设计与评价 1.下列实验装置不能达到实验目的的是(　　) A.测定乙醇结构 B.制取少量CO2 C.制取少量碳酸钙 D.提纯乙酸乙酯 答案　D　1 mol羟基与钠反应生成0.5 mol H2,根据产生氢气的体积,可确定乙醇的结构,A正确;安全漏斗的弯管内会存留少量液体起到液封的作用,B正确;溶有NH3的CaCl2溶液能提高CO2的溶解度,发生反应:CaCl2+CO2+2NH3+H2O CaCO3↓+2NH4Cl,C正确;乙酸乙酯在NaOH溶液中会发生水解,应用饱和碳酸钠溶液除去乙酸乙酯中的乙酸,D错误。 2.利用下列装置(夹持装置省略)进行实验,能达到实验目的的是(　　) A.检验1-溴丙烷和氢氧化钠的醇溶液反应生成丙烯 B.观察铁的吸氧腐蚀 C.收集氨气 D.仪器中液体体积为9.40 mL 答案　B　乙醇具有挥发性,乙醇、丙烯均能使酸性高锰酸钾溶液褪色,乙醇对丙烯的检验有干扰,A错误;左边的试管中发生吸氧腐蚀,消耗氧气,使试管内气压下降,右边的试管中导管液面上升,B正确;氨气的密度小于空气,采用向下排空气法收集,应该长管进短管出,C错误;滴定管0刻度在上方,题图无法确定液体体积,D错误。 3.利用下列装置(部分夹持装置略)进行实验,能达到实验目的的是(　　) 甲 乙 丙 丁 A.用装置甲验证碳酸的酸性强于苯酚 B.用装置乙验证铁的吸氧腐蚀 C.用装置丙加热NaOH固体至熔融 D.用装置丁制备干燥的氨气 答案　B　由于盐酸具有挥发性,CO2中会混有HCl,干扰实验,A错误;铁丝在NaCl溶液中能发生吸氧腐蚀,试管内气压减小,导管中液面上升,可验证铁的吸氧腐蚀,B正确;熔融状态下NaOH能与陶瓷中的SiO2反应而腐蚀瓷坩埚,C错误;浓氨水滴到生石灰上可快速制NH3,NH3的密度比空气小,应用向下排空气法收集,D错误。 4.根据实验操作和现象所得出的结论正确的是(　　) 实验操作 现象 结论 A 向FeCl2和KSCN的混合溶液中滴入硝酸酸化的AgNO3溶液 生成沉淀, 溶液变红 氧化性:Fe3+<Ag+ B 将蔗糖和稀硫酸混合并水浴加热一段时间,调pH至碱性,加入新制适量氢氧化铜,加热 产生砖红 色沉淀 蔗糖水解生成葡萄糖 C 向浓溴水中滴加苯酚 有白色沉 淀生成 苯环对羟基活性产生影响 D 将有机物C6H10O滴加到盛有溴水的试管中 溴水颜 色褪去 C6H10O分子中一定含有碳碳双键 答案　B　稀硝酸具有强氧化性,也会将Fe2+氧化为Fe3+,氧化剂不一定是Ag+,A错误;向浓溴水中滴加苯酚,酚羟基的邻、对位氢被取代,而浓溴水与苯并不会发生取代反应,体现了羟基对苯环活性产生的影响,C错误;C6H10O中若含有醛基或碳碳三键等也可以使溴水褪色,D错误。 5.(双选)下列由实验操作及现象所得结论正确的是(　　) 选项 实验操作及现象 结论 A 向麦芽糖溶液中加入稀硫酸并加热,再调节pH呈碱性,加入银氨溶液,水浴加热,有银镜产生 证明麦芽糖发生了水解 B 向2份等体积等浓度的稀硫酸中分别加入少量等物质的量的ZnS和CuS固体,ZnS溶解而CuS不溶解 证明Ksp(ZnS)>Ksp(CuS) C 某溶液中加盐酸,产生使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体 原溶液中一定存在大量的CO32− D 向碘水中加入等体积CCl4,振荡后静置,上层接近无色,下层显紫红色 I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度 答案　BD　麦芽糖属于还原性糖,也能发生银镜反应,A错误;ZnS和CuS为同类型的沉淀物,ZnS溶解而CuS不溶解,说明硫化铜更难溶,Ksp更小,B正确;某溶液中加盐酸,产生使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体CO2,则原溶液中也可能大量存在HCO3−,C错误;下层显紫红色说明I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度,CCl4可以萃取碘水中的碘,D正确。 6.合成环己酮缩乙二醇的原理为+HOCH2CH2OH+H2O。在反应体系中加入适量苯,利用如图装置(加热及夹持装置省略)制备环己酮缩乙二醇。下列说法错误的是(　　) A.b是冷却水的进水口 B.苯可将反应产生的水及时带出 C.当苯即将回流至烧瓶中时,应将分水器中的水和苯放出 D.利用分水器分离出水,可提高环己酮缩乙二醇的产率 答案　C　冷凝管中的冷却水应该“下口进,上口出”,b是冷却水的进水口,A正确;苯易挥发,苯可将反应产生的水及时带出,促进反应正向进行,B正确;分水器中苯的密度小,在上层,苯回流进烧瓶中可提高苯的利用率,而当分水器中的水即将回流进烧瓶中时,应将分水器中的水放出,C错误;根据反应的化学方程式,水为生成物,分离出水会使平衡向正反应方向移动,提高环己酮缩乙二醇的产率,D正确。 7.LiH是制备有机合成的重要还原剂LiAlH4的反应物,氢化锂遇水蒸气剧烈反应。某小组设计如图装置制备LiH。下列说法不正确的是(　　) A.装置中可通过控制盐酸的滴加速度来控制氢气的生成速率 B.装置B、C可依次盛装饱和食盐水、浓硫酸 C.装置E用于吸收尾气,避免污染环境 D.实验中,先通入H2,后点燃酒精灯 答案　C　分液漏斗能够控制盐酸的滴加速度,所以可以控制H2的生成速率,A项正确;氯化氢气体极易溶于水,可以用饱和食盐水除去,浓硫酸可以除去氢气中的水蒸气,B项正确;装置中剩余尾气不能用浓硫酸吸收,可直接收集,装置E中浓硫酸的作用是避免空气中的水蒸气进入装置D,防止装置D中生成的LiH遇水蒸气剧烈反应,C项错误;实验中,先通入H2,将装置中的空气排出,然后点燃酒精灯,可避免可燃性气体引发的爆炸,D项正确。 8.超酸HSbF6是石油重整中常用的催化剂,实验室常以SbCl3、Cl2和HF为原料通过反应SbCl3+Cl2 SbCl5、SbCl5+6HF HSbF6+5HCl制备。制备SbCl5的实验装置如图所示。已知:SbCl3的熔点为73.4 ℃,沸点为220.3 ℃,易水解;SbCl5的熔点为3.5 ℃,液态SbCl5在140 ℃时即发生分解,2.9 kPa下沸点为79 ℃,也易水解。下列说法不正确的是(　　) A.装置Ⅰ中的a为冷凝水的进水口 B.装置Ⅱ的主要作用是吸收Cl2和空气中的水蒸气 C.SbCl5制备完成后,可直接常压蒸馏分离出SbCl5 D.由SbCl5制备HSbF6时,不能选用玻璃仪器 答案　C　装置Ⅰ为球形冷凝管,为增强冷凝效果,装置中下口a为冷凝水的进水口,A正确;装置Ⅱ为干燥管,干燥管中盛有的碱石灰用于吸收未反应的氯气,防止其污染空气,同时吸收空气中的水蒸气,防止水蒸气进入双颈烧瓶中导致SbCl3和SbCl5水解,B正确;SbCl5在140 ℃时即发生分解,所以制备完成后应采用减压蒸馏的方法分离出SbCl5,C错误;由SbCl5制备HSbF6时用到氢氟酸,氢氟酸能与玻璃中的SiO2反应,所以制备时不能选用玻璃仪器,D正确。 知识拓展　减小压强可以降低物质的沸点,减压蒸馏是分离和提纯有机化合物的常用方法之一,它特别适用于在常压蒸馏时未达沸点即已受热分解、氧化或聚合的物质。 9.某学生为验证淀粉水解程度,进行如下实验操作: 步骤1:取少量淀粉溶于水,充分搅拌后过滤,向滤液中加入少量稀硫酸并适当加热,反应一段时间后将溶液分成两等份。 步骤2:取其中一份溶液,滴加一定浓度的碘水,观察到溶液不显蓝色。 步骤3:另取一份溶液,滴加稍过量的NaOH溶液,充分振荡,再加入少量新制Cu(OH)2悬浊液,加热,观察到有砖红色沉淀生成。 下列有关说法不正确的是(　　) A.步骤2的现象说明淀粉已完全水解 B.步骤3的现象说明淀粉水解的产物具有还原性 C.如图所示的Cu2O晶胞中Cu原子的配位数为2 D.向新制Cu(OH)2悬浊液中滴加氨水后沉淀溶解,说明Cu(OH)2与氨水反应生成Cu2+ 答案　D　步骤2中溶液不显蓝色,证明溶液中不存在淀粉,淀粉已完全水解,A项正确;步骤3中新制的氢氧化铜被淀粉水解生成的葡萄糖还原为Cu2O,说明淀粉水解的产物具有还原性,B项正确;题图中白球数目为1+8×18=2,黑球数目为4,结合化学式为Cu2O,则黑球表示Cu原子,白球表示O原子,O原子的配位数为4,Cu原子的配位数为2,C项正确;向新制氢氧化铜悬浊液中滴加氨水,悬浊液转变为深蓝色溶液,沉淀溶解说明有铜氨配合物生成,D项错误。 知识归纳　新制Cu(OH)2悬浊液和银氨溶液均为弱氧化性的碱性溶液,能够将醛基氧化为羧基,所以含有醛基的糖为还原性糖。 10.一定条件下,通过下列实验探究盐类水解的应用。 实验 实验操作和现象 1 向40 mL沸水中滴加几滴FeCl3饱和溶液,继续煮沸,得到红褐色液体,停止加热 2 向5 mL略浑浊的泥水中加入2 mL明矾饱和溶液,静置,产生絮状沉淀,溶液变澄清 3 将20 mL Al2(SO4)3饱和溶液与30 mL NaHCO3饱和溶液混合,剧烈反应产生大量气体 4 向5 mL Na2CO3饱和溶液中滴加3滴植物油,煮沸,倒出液体后试管壁上无油珠残留 下列有关说法不正确的是(　　) A.实验1中红褐色液体在激光笔照射下会产生光亮的“通路” B.实验2中明矾电离出的Al3+吸附了水中的悬浮物而产生沉淀 C.实验3发生反应的离子方程式为Al3++3HCO3− Al(OH)3↓+3CO2↑ D.实验4中Na2CO3饱和溶液中存在c(OH-)=c(H+)+c(HCO3−)+2c(H2CO3) 答案　B　A项,实验1制备的Fe(OH)3胶体具有丁达尔效应,正确;B项,明矾净水的原理是Al3+水解生成Al(OH)3胶体,吸附水中悬浮物,错误;C项,Al3+与HCO3−发生相互促进的水解反应生成Al(OH)3沉淀和CO2,正确;D项,Na2CO3溶液中存在质子守恒:c(OH-)=c(H+)+c(HCO3−)+2c(H2CO3),正确。 11.某实验小组仅选择图中装置制备对溴异丙基苯[]并检验生成的HBr,其中装置错误的是(　　) 　　A　　　B 　　　C　　　D 答案　C　液溴易挥发,反应制得的HBr气体中含有少量溴,故用CCl4溶液除去HBr中混有的溴,B正确;HBr极易溶于水,检验生成的HBr时要防止倒吸,C错误;对溴异丙基苯的密度比水大,分液时对溴异丙基苯在下层,D正确。 12.下列实验操作、实验现象及解释或结论都正确的是(　　) 选项 实验操作 实验现象 解释或结论 A 工业上用SiO2与焦炭在高温条件下制备粗硅 生成可燃性气体,得到黑色固体粗硅 非金属性:C>Si B 常温下,用pH计分别测定等体积1 mol·L-1CH3COONH4溶液和0.1 mol·L-1CH3COONH4溶液的pH 测得pH都等于7 同温下,不同浓度的CH3COONH4溶液中水的电离程度相同 C 两块相同的未经打磨的铝片,相同温度下分别投入5.0 mL等浓度的CuSO4溶液和CuCl2溶液中 前者无明显现象,后者铝片发生溶解 Cl-能破坏铝片表面的氧化膜 D 向Ba(NO3)2溶液中通入SO2气体 产生白色沉淀 SO2具有还原性 答案　CD　该反应的化学方程式为2C+SiO2 Si+2CO↑,C元素的化合价升高,不能说明非金属性:C>Si;因体系中有CO气体生成,脱离体系,导致反应正向进行,也不能说明非金属性:Si>C,A错误。CH3COONH4易水解,由于CH3COO-和NH4+的水解程度相近,因此CH3COONH4溶液呈中性,CH3COONH4水解可促进水的电离;同温下,CH3COONH4溶液的浓度不同,对水电离的促进程度也不同,B错误。由实验操作知,二者的Cu2+浓度相同,前者无明显现象,后者铝片发生溶解,则说明Cl-能破坏铝片表面的氧化膜,C正确。SO2气体溶于水使溶液显酸性,酸性条件下NO3−能将SO2氧化生成SO42−,从而产生BaSO4白色沉淀,此反应说明SO2被氧化,具有还原性,D正确。 13.用所给试剂与图示装置能够制取相应气体的是(夹持仪器略)(　　) A B C D X中试剂 浓盐酸 浓硫酸 双氧水 浓氨水 Y中试剂 MnO2 C2H5OH MnO2 NaOH 气体 Cl2 C2H4 O2 NH3 答案　C　A项,浓盐酸与MnO2反应制备Cl2需要加热,错误;B项,浓硫酸条件下,C2H5OH发生消去反应制备C2H4需要加热,错误;C项,H2O2在MnO2催化下分解产生O2,并通过排水法收集O2,正确;D项,NH3极易溶于水,不能用排水法收集,错误。 14.锰酸钾(K2MnO4)在浓强碱溶液中可稳定存在,碱性减弱时易发生反应:3MnO42−+2H2O 2MnO4−+MnO2↓+4OH-。利用Cl2氧化K2MnO4制备KMnO4的装置如图所示(夹持装置略)。下列说法错误的是(　　) A.在强碱性环境下,氧化性:Cl2>KMnO4 B.装置Ⅰ中的漂白粉可以用二氧化锰代替 C.装置Ⅱ中盛放饱和氯化钠溶液,以提高KMnO4的产率 D.装置Ⅳ不需要防倒吸的原因是氢氧化钠溶液与氯气反应速率较慢 答案　B　A项,在强碱性环境下,利用Cl2氧化K2MnO4制备KMnO4,根据氧化还原反应中氧化性:氧化剂>氧化产物,说明氧化性:Cl2>KMnO4,正确;B项,装置Ⅰ用于制备氯气,如果其中的漂白粉用二氧化锰代替,则需要加热,错误;C项,装置Ⅱ中盛放饱和氯化钠溶液,以除去氯气中混有的氯化氢气体,防止氯化氢与Ⅲ中溶液中的碱反应导致碱性减弱,使MnO42−发生歧化反应而降低KMnO4的产率,正确。 15.根据下列实验操作及现象一定能推出相应结论的是(　　) 选项 实验操作 现象 结论 A 向某盐溶液中滴加几滴甲基橙溶液 溶液变红 该盐为强酸弱碱盐 B 向NaCl、Na2S的混合稀溶液中滴入少量稀AgNO3溶液 有黑色沉淀生成 Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2S) C 向酸性KMnO4溶液中加入足量H2O2溶液 溶液紫色褪去 H2O2具有还原性 D 向浓硝酸中加入红热木炭 有红棕色气体生成 浓硝酸可与木炭发生反应 答案　C　A项,向某盐溶液中滴加几滴甲基橙溶液,溶液变红,说明溶液呈酸性,该盐可能为强酸弱碱盐,也可能为酸式盐(例如NaHSO4等),错误;B项,向NaCl、Na2S的混合稀溶液中滴入少量稀AgNO3溶液,根据沉淀颜色不能说明Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2S),因为硫化银黑色沉淀可能覆盖了氯化银白色沉淀,错误;C项,向酸性KMnO4溶液中加入足量H2O2溶液,溶液紫色褪去,说明H2O2具有还原性,能够被酸性KMnO4溶液氧化,正确;D项,向浓硝酸中加入红热木炭,有红棕色气体生成,即产生了NO2气体,有可能是浓硝酸受热分解生成:4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O,不能证明浓硝酸可与木炭发生反应,错误。 易混易错 H2O2中氧元素的化合价为-1,故H2O2既具有氧化性又具有还原性。在具体题目中,应根据H2O2中氧元素的化合价变化或与H2O2反应的另一物质的性质,判断H2O2在该反应中体现的是氧化性还是还原性。 16.通过以下实验操作及现象,能推出相应结论的是(　　) 选项 实验操作 现象 结论 A 将Cl2通入Na2S溶液中 有淡黄色沉淀生成 非金属性:Cl>S B 向浓度均为0.1 mol/L的MgSO4和CuSO4混合溶液中逐滴加入稀NaOH溶液 先有蓝色沉淀生成 Ksp[Mg(OH)2]<Ksp[Cu(OH)2] C 将滴有酚酞的Na2CO3溶液加水稀释 溶液红色变浅 加水稀释,Na2CO3的水解程度变小 D 向Fe(NO3)2溶液中滴入稀H2SO4酸化后的H2O2溶液 溶液颜色变黄 氧化性:H2O2>Fe3+ 答案　A　A项,将Cl2通入Na2S溶液中,有淡黄色沉淀生成,说明生成了单质S,氧化性:Cl2>S,非金属性:Cl>S,正确;B项,先有Cu(OH)2蓝色沉淀生成,说明Ksp[Cu(OH)2]<Ksp[Mg(OH)2],错误;C项,加水稀释会提高Na2CO3的水解程度,但是稀释会导致溶液中c(OH-)减小,所以溶液碱性减弱,红色变浅,错误;D项,溶液颜色变黄,说明生成了Fe3+,因为溶液中有H+和NO3−,在酸性条件下NO3−也能氧化Fe2+,所以不能说明氧化性:H2O2>Fe3+,错误。 审题指导 对于溶液中的反应,当实验操作中所加的试剂含有硝酸根时,应注意溶液的酸碱性,若为酸性环境,则需考虑硝酸根的氧化性是否会对实验过程产生影响。 17.硫氰化钾(KSCN)是一种用途广泛的化学药品,常用于合成树脂、杀虫杀菌剂等。某化学小组用下图实验装置模拟工业制备硫氰化钾。 已知:①NH3不溶于CS2,CS2不溶于水且密度比水大。 ②三颈烧瓶内发生反应CS2+3NH3 NH4SCN+NH4HS。NH4HS在25 ℃时易分解生成NH3和H2S。 回答下列问题: (1)装置A中发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　。  (2)装置B的名称是　　　　　　　　　。  (3)下列说法正确的是　　　　　。  A.可用装置A直接加热NH4Cl固体制取氨气 B.装置B可以填充P2O5 C.三颈烧瓶中的左侧导气管应插入到下层液体中 D.装置D的作用是吸收NH3和H2S (4)制备KSCN溶液:反应一段时间后,熄灭A处酒精灯,关闭K1,维持三颈烧瓶内温度一段时间,让CS2充分反应,然后打开K2,缓慢滴入KOH溶液,并继续维持温度。判断CS2已反应完全的依据是　　　　　　　　　　　　　。  (5)制备KSCN晶体:先滤去三颈烧瓶中的固体催化剂,再　　　　　,　　　　　,过滤,洗涤,干燥,得到硫氰化钾晶体。  答案　(1)2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O　(2)(球形)干燥管　(3)CD　(4)三颈烧瓶内液体不再分层　(5)(减压)蒸发浓缩　冷却结晶 解析　(1)由题图可知装置A是利用氯化铵和氢氧化钙固体混合物加热制取氨气,发生反应的化学方程式是2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O。(3)A项,NH4Cl固体直接加热会分解产生氨气和氯化氢气体,两者在试管口遇冷又会化合生成NH4Cl,所以不能用装置A直接加热NH4Cl固体制取氨气,错误;B项,装置B用于干燥氨气,氨气是碱性气体,不能用酸性干燥剂P2O5进行干燥,错误;C项,三颈烧瓶中的左侧导气管应插入到下层液体中,使NH3与CS2充分接触,正确;D项,装置D是尾气处理装置,作用是吸收NH3和H2S,正确。(4)CS2不溶于水且密度比水大,在下层,若CS2已反应完全,则三颈烧瓶内液体不再分层。 18.一氧化二氯(Cl2O)是国际公认的高效安全灭菌消毒剂,现用如图所示装置制备少量Cl2O。 已知:常温下,Cl2O是棕黄色、有刺激性气味的气体,易溶于水;熔点:-120.6 ℃;沸点:2.0 ℃。 (1)盛有浓盐酸的仪器的名称是　　　　。  (2)装置A中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)装置B中的试剂是　　　　　。  (4)装置C中固体产物为NaCl和NaHCO3,写出该反应的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (5)装置E中Cl2O的收率与装置C的温度和纯碱的含水量的关系如表所示,下列猜想明显不合理的是　　　　　。  温度/℃ 纯碱含水量/% Cl2O收率/% 0~10 5.44 67.85 0~10 7.88 89.26 10~20 8.00 64.24 30~40 10.25 52.63 30~40 12.50 30.38 A.温度越高,Cl2O的收率越低 B.纯碱含水量越高,Cl2O的收率越高 C.随着纯碱含水量增大,Cl2O的收率先增大后减小 D.温度较低时,纯碱含水量越高,Cl2O的收率越高,温度较高时,纯碱含水量越高,Cl2O的收率越低 (6)C中盛装含水碳酸钠(即Na2CO3与水按照质量比106∶9调制而成),用来吸收氯气制备Cl2O。如果用Na2CO3·xH2O表示含水碳酸钠,则x为　　　　　。  答案　(1)分液漏斗 (2)MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O (3)饱和食盐水 (4)2Na2CO3+H2O+2Cl2 2NaCl+2NaHCO3+Cl2O (5)B　(6)0.5 解析　先采用MnO2与浓盐酸在加热条件下发生反应制备Cl2,再用饱和食盐水除去Cl2中混有的HCl气体;将Cl2通入潮湿的Na2CO3中加热,发生反应2Na2CO3+H2O+2Cl2 2NaCl+2NaHCO3+Cl2O,将产生的Cl2O用冰水混合物冷却,从而获得Cl2O,用NaOH溶液进行尾气处理。(1)盛有浓盐酸的仪器的名称是分液漏斗。(2)装置A采用MnO2与浓盐酸加热制备Cl2,反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O。(3)Cl2与潮湿的Na2CO3反应,所以Cl2不需要干燥,只需要除去Cl2中混有的HCl气体,因此装置B盛放的试剂是饱和食盐水。(4)装置C中,Cl2与潮湿的Na2CO3反应,固体产物为NaCl和NaHCO3,反应的化学方程式为2Na2CO3+H2O+2Cl2 2NaCl+2NaHCO3+Cl2O。(5)从题表中数据可以看出,温度越高,Cl2O的收率越低,A项正确;从题表中数据可以看出,随着纯碱含水量增大,Cl2O的收率先增大后减小,B项错误、C项正确;D项,0~10 ℃,纯碱含水量越高,Cl2O的收率越高,10 ℃以后,纯碱含水量越高,Cl2O的收率越低,正确。(6)Na2CO3与水的质量比为106∶9,可以计算出其物质的量之比为1∶0.5,如果用Na2CO3·xH2O表示含水碳酸钠,则x为0.5。 19.食盐中加KIO3可预防碘缺乏症。某研究小组制取KIO3并对其纯度进行测定。 Ⅰ.制取KIO3样品 ①原理:3Cl2+KI+6KOH 6KCl+KIO3+3H2O。 ②装置(C的加热装置已省略) Ⅱ.分离提纯 ①取C中溶液,加入浓盐酸,搅拌冷却,过滤,洗涤,得到KH(IO3)2粗产品。 ②将KH(IO3)2粗产品溶于水,加入KOH调pH至中性,得KIO3产品。 回答下列问题: (1)用装置A制取氯气,可选择的氧化剂有　　　。  A.高锰酸钾 B.氯酸钾 C.二氧化锰 D.氯化钾 (2)橡胶管a的作用是　　　　　　　　　　　　;该装置的设计缺陷是　　　　　　　　　　　　。  (3)配制一定浓度的KI溶液,下列仪器一定不需要的是　　　　　　(填仪器名称)。  (4)装置C中溶液有KI剩余,加入浓盐酸会导致KIO3产率偏小,原因是　　　　　　　　　　　　(用离子方程式表示)。  Ⅲ.测定KIO3产品纯度 a.取m g KIO3产品配成250 mL溶液,取25 mL,加稍过量的KI溶液与盐酸,加几滴淀粉指示剂,用0.100 0 mol/L Na2S2O3标准溶液滴定至终点,测得消耗标准溶液的平均体积为V mL。 b.不加KIO3产品,其他操作步骤、所用试剂及用量与步骤a完全相同,测得消耗Na2S2O3标准溶液的平均体积为V0 mL。(已知:2S2O32−+I2 S4O62−+2I-) (5)步骤b的目的是　　　　　　　　　。  (6)计算该KIO3样品的纯度:　　　　　　　　　　　　　　　　　　(填表达式)。  (7)某同学为证明食盐中含有KIO3,请你帮他完成试剂的选择:家用食盐、干海带(含有I-)、　　　　　　　　　　　　　(限选生活中常用的物质)。  答案　(1)AB　(2)使圆底烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等,便于液体顺利流下　缺少尾气处理装置　(3)坩埚、蒸馏烧瓶　(4)IO3−+5I-+6H+ 3I2+3H2O (5)做空白对照实验　(6)(V−V0)×10−3×2146m×100%　(7)食醋、淀粉(酸可以选柠檬酸、苹果醋、洁厕灵等;淀粉指示剂可以为馒头、面包、土豆、淘米水等) 解析　(1)装置A在是常温下制取氯气。高锰酸钾和浓盐酸在常温下发生反应生成氯气;氯酸钾和浓盐酸在常温下发生反应生成氯气;二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应生成氯气;氯化钾和浓盐酸不反应,所以可选择的氧化剂有高锰酸钾和氯酸钾。(2)橡胶管a连接分液漏斗上口和圆底烧瓶,使得圆底烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等,便于液体顺利流下。氯气有毒,所以该装置的设计缺陷是缺少尾气处理装置。(3)配制一定浓度的KI溶液的步骤有计算、称量、溶解并冷却、移液、洗涤、定容、摇匀等,需要的仪器有托盘天平、烧杯、玻璃棒、量筒、容量瓶、胶头滴管,所以不需要的仪器有坩埚和蒸馏烧瓶。(4)装置C中溶液有KI剩余,加入浓盐酸会导致KIO3产率偏小,原因是发生反应IO3−+5I-+6H+ 3I2+3H2O。(6)根据关系式IO3−~3I2~6S2O32−,反应生成的碘消耗Na2S2O3标准溶液的体积是(V-V0) mL,所以样品中KIO3的物质的量为0.100 0mol/L×(V−V0)×10−3L6×250 mL25 mL=(V−V0)×10−36 mol,样品的纯度是(V−V0)×10−3×2146m×100%。(7)根据反应IO3−+5I-+6H+ 3I2+3H2O,生成的I2能使淀粉变蓝,所以为证明食盐中含有KIO3,可以选用的试剂有食盐、干海带(含有I-)、食醋、淀粉。 20.过氧化氢是一种常用的绿色试剂,某学习小组针对H2O2性质进行如图1所示实验。 Ⅰ.验证H2O2的还原性 查阅资料:H2O2与氯水发生反应时表现还原性。 (1)制取氯水 图1 ①仪器X的名称是　　　　　,生成Cl2的化学方程式为　　　　　　　　　　　　。  ②饱和食盐水的作用是　。  (2)取5 mL上述新制氯水于试管中,向其中加入H2O2溶液至过量,产生大量气泡(该气体可使余烬复燃),还观察到溶液颜色发生的变化是　　　　　　　　。  Ⅱ.探究Cl-、NO3−对H2O2分解的影响 选用CuCl2溶液和Cu(NO3)2溶液,用如图2装置探究Cl-、NO3−对H2O2分解的影响。 图2 记录数据如下: 实验序号 添加试剂及用量 H2O2完全分解 所需时间/min 1 a mL b mol·L-1 CuCl2溶液 t1 2 a mL b mol·L-1 Cu(NO3)2溶液 t2 (3)实验结果显示t1<t2,可得出的结论是　　　更有利于H2O2分解。  (4)甲同学查阅资料得知:Cu2+能加速H2O2分解,K+对H2O2分解无影响。为排除Cu2+干扰,该同学进行实验:向两份50 mL 30% H2O2溶液中分别加入a mL浓度均为　　　　mol·L-1的　　　　(填化学式,下同)溶液和　　　　溶液。t2 min内,发现H2O2几乎均不分解。甲同学认为在无Cu2+存在的情况下,Cl-、NO3−对H2O2催化分解无影响。  (5)乙同学提出猜想:Cl-、NO3−对Cu2+催化H2O2分解会产生影响。于是用图2装置进行如表实验。限选试剂如下: A.a mL 2b mol·L-1 KCl溶液 B.少量KCl固体 C.a mL 2b mol·L-1 KNO3溶液 D.少量KNO3固体 实验 序号 添加试剂及用量 H2O2完全分解 所需时间/min 3 需同时加入a mL b mol·L-1 CuCl2溶液和①　　　　(填标号,下同)  t3(t3<t1) 4 需同时加入a mL b mol·L-1Cu(NO3)2溶液和②　　  t4(t4>t2) (6)根据实验1~4测得的H2O2完全分解所需时间,小组同学认为Cl-　　　　(填“增强”或“减弱”,下同)Cu2+的催化效果,NO3−　　　Cu2+的催化效果。  答案　(1)①圆底烧瓶　MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O　②除去Cl2中混有的HCl　(2)黄绿色褪去　(3)Cl-　(4)2b　KCl　KNO3　(5)①B　②D　(6)增强　减弱 解析　(1)②浓盐酸具有挥发性,生成的氯气中会混有HCl气体,饱和食盐水可以除去Cl2中混有的HCl。(2)由题述现象可知生成了氧气,H2O2被氧化,新制氯水中氯气最终全部转化为氯离子,所以溶液颜色发生的变化是黄绿色褪去。(3)t1<t2,即加入CuCl2溶液时H2O2分解速率更快,Cl-更有利于H2O2分解。(4)该实验与实验1、2形成对照,需保持阴离子的种类和物质的量与实验1、2相同,所以应向两份50 mL 30% H2O2溶液中分别加入a mL浓度均为2b mol·L-1的KCl溶液和KNO3溶液。(5)该实验的目的是探究Cl-、NO3−对Cu2+催化H2O2分解的影响,故只需改变阴离子的量,实验3中应加入a mL b mol·L-1 CuCl2溶液和少量KCl固体;实验4中应加入a mL b mol·L-1 Cu(NO3)2溶液和少量KNO3固体。(6)t3<t1,说明加入更多的Cl-后H2O2分解速率加快,即Cl-增强Cu2+的催化效果;而t4>t2,说明加入更多的NO3−后H2O2分解速率减慢,即NO3−减弱Cu2+的催化效果。 21.以酸性蚀刻液(主要含CuCl42−和H+)和碱性蚀刻液[主要含Cu(NH3)42+和Cl-]制备硫酸铜,并回收氯化铵的实验流程如下: (1)将一定量酸性蚀刻液和碱性蚀刻液加入三颈烧瓶(装置见图),通入NH3或HCl调节溶液pH在5.5左右,充分中和后,获得碱式氯化铜沉淀。实验中球形干燥管的作用是　　　　　　　。  (2)为确定酸化时加入稀硫酸的用量,需测定碱式氯化铜的组成,请补充实验方案: Ⅰ.取一定质量的碱式氯化铜固体,测定其中Cu元素的质量(具体步骤省略); Ⅱ.另取相同质量的碱式氯化铜固体,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,低温干燥至恒重。(可选用的试剂:2 mol·L-1盐酸、2 mol·L-1硝酸、AgNO3溶液、蒸馏水)  (3)①化浆酸化后经结晶得硫酸铜粗品,其中含有的主要杂质是　　　　(填化学式)。  ②将硫酸铜粗品溶于热水形成饱和溶液,加入适量乙醇搅拌,冷却后过滤,洗涤,可制得高纯度CuSO4·5H2O。加入乙醇的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)向滤液中加入水合肼(N2H4·H2O)除去残留的Cu2+,再经结晶获得副产品氯化铵。除铜时,溶液pH控制在6~7为宜。若溶液pH大于8,Cu2+的去除率反而下降,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案　(1)防止倒吸 (2)搅拌下,向其中加入2 mol·L-1硝酸,直至固体完全溶解;搅拌下,再逐滴加入AgNO3溶液,直至静置后,继续向上层清液中滴加AgNO3溶液无浑浊;过滤,用蒸馏水洗涤沉淀,直至向最后一次洗涤的滤液中加入2 mol·L-1盐酸无浑浊 (3)①CuCl2　②降低CuSO4的溶解度,便于CuSO4·5H2O晶体析出 (4)随着pH上升,溶液中NH4+转化为NH3·H2O,NH3·H2O与Cu2+形成稳定的Cu(NH3)42+,使Cu2+去除率下降 解析　(1)氨气和氯化氢都极易溶于水,实验中选用球形干燥管可防止通入气体时倒吸。(2)实验Ⅱ最后的操作是低温干燥至恒重,结合所给试剂可知是称量AgCl的质量,则实验Ⅱ的目的是测定碱式氯化铜中Cl-的质量,设计实验方案:搅拌下,加入2 mol·L-1硝酸至固体完全溶解,滴加AgNO3溶液沉淀Cl-,盐酸的作用是检验最后一次洗涤的滤液中是否含有Ag+。(3)①向碱式氯化铜中加入稀硫酸,化浆酸化得到CuSO4和CuCl2的混合溶液,所以混合溶液结晶得到的CuSO4粗品中一定含有CuCl2;②将CuSO4粗品溶于热水形成饱和溶液,加入适量乙醇搅拌,可以降低CuSO4的溶解度,便于CuSO4·5H2O晶体析出。(4)向滤液中加入水合肼除去残留的Cu2+时,若溶液的pH过大,溶液中NH4+与OH-反应生成NH3·H2O,NH3·H2O与溶液中的Cu2+形成稳定的Cu(NH3)42+,使Cu2+的去除率降低。 易错易混　本题(2)的实验Ⅱ中不能选择盐酸溶解碱式氯化铜,因为该实验的目的是测定碱式氯化铜固体中氯元素的含量,盐酸中的Cl-对测定结果有干扰。 22.实验室以碳酸锰矿(含MnCO3及少量Fe、Al、Si等氧化物)为原料制高纯MnCO3和MnO2的流程如下: (1)焙烧时的温度为300~500 ℃,写出焙烧时MnCO3所发生反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)焙烧前需测定碳酸锰矿中MnCO3的含量,测定过程如下:称取0.200 0 g碳酸锰矿粉于锥形瓶中,加入15 mL磷酸,加热并不断摇动至矿粉溶解,加入NH4NO3将溶液中的Mn2+转化为Mn(PO4)23−,待冷却至室温后,加入40 mL蒸馏水,滴加2滴N-苯基邻胺基苯甲酸作指示剂,用0.020 00 mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点[滴定过程中Mn(PO4)23−与Fe2+反应生成Mn2+和Fe3+],消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液30.00 mL。计算碳酸锰矿中MnCO3的含量(写出计算过程)。 (3)将过滤后所得溶液净化后可得MnSO4溶液。 ①将净化后MnSO4溶液置于如图所示三颈烧瓶中,控制一定的温度,将沉淀剂滴加到烧瓶中,充分反应后过滤、洗涤、干燥可得MnCO3白色粉末。沉淀剂可以使用Na2CO3溶液、NH4HCO3溶液或NH4HCO3与氨水的混合溶液。实验小组经过比较后使用的是NH4HCO3与氨水的混合溶液。 a.不使用Na2CO3溶液的原因是 　 　　　　　　　　　 　　　　　　　　 　 　　　　　　　　　 　　　　　　　　　 　　　　　　　　　 　　　　　。 b.不使用NH4HCO3溶液的原因是　　　　　　　　　　　　。  ②已知MnSO4可发生如下反应: MnSO4+K2S2O8+4NaOH MnO2↓+K2SO4+2Na2SO4+2H2O MnSO4和K2S2O8的物质的量相同,改变NaOH的物质的量,测得Mn的转化率、MnO2的含量{m(MnO2)m(MnO2)+m[Mn(OH)2]}与NaOH和MnSO4物质的量比值之间的关系如图所示。根据信息,补充完整制取纯净MnO2的实验方案:将20 mL 1.0 mol·L-1 MnSO4溶液和20 mL 1.0 mol·L-1 K2S2O8溶液混合, 　 　　　　　　　　　 　　　　　　　　 　 　　　　　　　　　 　　　　　　　　　 　　　　　　　　　 　　　　　, 得到纯净的MnO2。(实验中可使用的试剂是1.0 mol·L-1 NaOH溶