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第13讲化学实验方案设计与评价专题跟踪训练(十三)能力练(20分钟50分)非选择题(共50分)1．(16分)三氯化硼是一种重要的化工原料。某同学设计的三氯化硼制备装置如图所示。[查阅资料]①BCl3的熔点为－107.3℃，沸点为12.5℃；②2B＋6HCl=====△2BCl3＋3H2；③硼与铝的性质相似，氯化物也易水解，硼也能与碱反应。请回答下列问题：(1)装置A是用高锰酸钾固体与浓盐酸反应制氯气，反应的离子方程式为___________________________________________________。(2)为了完成三氯化硼的制备，装置从左到右的接口连接顺序为________________________。(3)装置E中的试剂为__________，如果拆去装置E，可能的后果是__________________________________。(4)装置D中发生反应前先通入一段时间的氯气，其目的是__________________________，该装置中发生反应的化学方程式为____________________________。(5)BCl3与水能剧烈反应生成硼酸(H3BO3)和白雾，写出该反应的化学方程式______________________________________________。(6)请设计一个简易实验，验证制得的产品中是否含有硼粉__________________________。[解析](1)装置A中发生反应的离子方程式为2MnO－4＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O。(2)由于制取的Cl2中含杂质HCl、H2O，所以Cl2与硼反应前需要先除去Cl2中含有的杂质，又因为“硼与铝的性质相似，氯化物也易水解”，生成BCl3的装置中应防止水蒸气进入，故右侧应连接盛有浓H2SO4的干燥装置。装置的连接顺序为a→hi→fg→bc→de→j(f和g可互换，b和c可互换)。(3)装置E中的试剂为饱和食盐水，目的是除去Cl2中的HCl；若拆去装置E，杂质HCl与硼反应产生的H2与Cl2混合，加热时可能会引起爆炸。(4)硼粉能与空气中的氧气反应，故反应前应通入Cl2排尽装置中的空气。(5)由“生成硼酸(H3BO3)和白雾”可知该反应为BCl3＋3H2O===H3BO3＋3HCl。(6)由“硼也能与碱反应”可知在产品中加入NaOH溶液，若产生气泡，则说明含有硼粉。[答案](1)2MnO－4＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O(2)a→hi→fg→bc→de→j(f和g可互换，b和c可互换)(3)饱和食盐水HCl与硼反应产生的H2与Cl2混合，加热时可能会引起爆炸(4)通入Cl2以排尽装置中的空气，防止硼被氧化2B＋3Cl2=====△2BCl3(5)BCl3＋3H2O===H3BO3＋3HCl(6)取少量产品于试管中，加入NaOH溶液，若产生气泡(H2)，则说明含有硼粉2．(18分)Co－60可用于癌症的放射性治疗和蔬菜保鲜。已知：硫钴矿石(主要成分为Co3S4)灼烧会生成Co2O3(黑色)，Co2O3与Al发生铝热反应可生成Co。请回答下列问题：(1)写出“已知”中的两个反应的化学方程式：________________________、______________________。(2)实验室由硫钴矿石(主要成分为Co3S4)灼烧生成Co2O3时，可选用下面的装置__________(填序号)。(3)钴单质可与稀盐酸反应生成CoCl2(蓝色)和H2。CoCl2吸水后会生成不同颜色的物质，如CoCl2·6H2O为粉红色。如图所示为CoCl2·6H2O受热时的温度与质量的关系图。①紫红色物质的化学式为__________，若由粉红色固体制备紫红色固体，可采用的实验装置为__________(从Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中选择)。②由紫红色固体生成蓝紫色固体发生反应的化学方程式为______________________。③综合上述反应过程，钴的氯化物常作为变色硅胶(一种干燥剂)的指示剂，当变色硅胶由蓝色变为粉红色时，即失去干燥能力，该蓝色物质的化学式为_____________________________。[解析](1)由“硫钴矿石(主要成分为Co3S4)灼烧生成Co2O3”可得，该反应的化学方程式为4Co3S4＋25O2=====△6Co2O3＋16SO2。由“铝热反应”可得制备钴的化学反应方程式为Co2O3＋2Al=====高温Al2O3＋2Co。(2)灼烧硫钴矿石时需要加热，可选用装置Ⅰ、Ⅱ，但用坩埚灼烧时产生的SO2会污染空气，所以选用装置Ⅰ较好(导出气体可用碱液吸收)。(3)①由25℃时钴盐的质量可知，n(CoCl2·6H2O)＝4.76g238g·mol－1＝0.02mol；25～52℃减少的质量为H2O的质量，n(H2O)＝1.44g18g·mol－1＝0.08mol；CoCl2·6H2O失去水分子数＝0.08mol0.02mol＝4，故紫红色物质的化学式为CoCl2·2H2O。由于失水温度为52℃，需要采用水浴加热，故采用装置Ⅲ。②52～90℃时，减少的质量为H2O的质量，n(H2O)＝0.36g18g·mol－1＝0.02mol；CoCl2·2H2O失去水分子数＝0.02mol0.02mol＝1，故蓝紫色物质的化学式为CoCl2·H2O。所以由紫红色固体生成蓝紫色固体的化学方程式为CoCl2·2H2O=====△CoCl2·H2O＋H2O。③90～120℃时，失去水的物质的量为0.02mol，故蓝色物质为CoCl2。[答案](1)4Co3S4＋25O2=====△6Co2O3＋16SO2Co2O3＋2Al=====高温Al2O3＋2Co(2)Ⅰ(3)①CoCl2·2H2OⅢ②CoCl2·2H2O=====△CoCl2·H2O＋H2O③CoCl23．(16分)亚硝酰氯(NOCl)的沸点为－5.5℃，具有刺鼻恶臭味，溶于发烟硫酸，遇水则分解，是有机合成中的重要试剂。某同学用如图装置，由NO与干燥纯净的Cl2反应制备NOCl。已知：①Cl2的沸点为－34.6℃，NO2Cl的沸点为－15℃；②2NO＋Cl2===2NOCl,2NO2＋Cl2===2NO2Cl。回答下列问题：(1)铜与稀硝酸反应的化学方程式为__________________；装置A中设计了可上下移动的铜丝，其优点是_________________________________________。(2)题图中实验装置的连接顺序：a→_____________________________________________。(3)实验时，先制取氯气使其充满除A、B、C外的整套装置，目的是_____________________________________；装置中充满氯气后，下一步是制取NO，具体操作是_____________________________________________________；E中冰盐水的温度可低至－22℃，其作用是______________。(4)该同学的实验设计可能的不足之处是_______________________________________________________。(5)若无C装置，则不利于NOCl的制备，主要原因是______________________________(用化学方程式表示)。[解析](1)铜与稀硝酸反应的化学方程式为3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。上下移动的铜丝的作用是可以控制反应的开始与停止。(2)由已知②和NOCl遇水则分解可知，需制取纯净的Cl2和NO，并在制备与收集NOCl前后连接干燥管防止水蒸气进入装置，才能制备NOCl，最后还需要尾气处理装置。装置的连接顺序为a→d→e→b→c→i→j→f→g→h。(3)“先制取氯气使其充满除A、B、C外的整套装置”的目的是排尽装置中的空气，以防止NO被氧化成NO2而生成杂质NO2Cl。向下移动铜丝与稀硝酸接触，即可反应制得NO。E中冰盐水的作用是使NOCl冷凝成液态，分离NOCl与尾气。(4)该实验设计中B、C中有少量空气，可能会将NO氧化为NO2，使制备的产物中含杂质NO2Cl。(5)若无C装置，NOCl会与水反应生成HCl和HNO2。[答案](1)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O可以控制反应的开始与停止(2)d→e→b→c→i→j→f→g→h(3)排尽装置中的空气向下移动铜丝，与稀硝酸接触使NOCl冷凝成液态，分离NOCl与尾气(4)B、C中有少量空气，可能会将NO氧化为NO2，使制备的产物中含杂质NO2Cl(5)NOCl＋H2O===HNO2＋HCl拔高练(25分钟50分)非选择题(共50分)1．(16分)氯苯是染料、医药、有机合成的中间体，是重要的有机化工产品。实验室制取氯苯的装置如图所示(加热和夹持装置已略去)。回答下列问题：(1)仪器a、b组合成制取氯气的装置，反应不需要加热，则仪器a中的固体反应物可以是________(填标号)。A．MnO2B．KMnO4C．K2Cr2O7(2)把氯气通入仪器d中(仪器d中有FeCl3和苯)，加热维持反应温度为40～60℃，温度过高会生成过多的二氯苯。对仪器d加热的方法是____________________________________________。(3)仪器c的名称是________，仪器c出口的气体成分有HCl、Cl2、水蒸气和________。(4)制取氯苯的化学方程式为______________________。(5)仪器d中的反应完成后，工业上要进行水洗、碱洗及食盐干燥，才能蒸馏。①碱洗之前要进行水洗，其目的是________________________________________________。②用10%NaOH溶液碱洗时发生氧化还原反应的化学方程式为__________________________________________________。(6)工业生产中苯的流失情况如表所示：则10t苯可得成品氯苯________________t。(列出计算式即可)[解析][答案](1)BC(2)水浴加热(3)球形冷凝管苯蒸气(4)(5)①洗去产品中的FeCl3、HCl，节省碱的用量，降低成本②Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O(6)－782．(14分)磁性材料A是由两种元素组成的化合物，某研究小组按如图流程探究其组成：请回答：(1)A的组成元素为________(用元素符号表示)，化学式为__________________________。(2)溶液C可溶解铜片，列举该反应的一个实际应用__________________________。(3)已知化合物A能与稀硫酸反应，生成一种淡黄色不溶物和一种气体(标况下的密度为1.518g·L－1)，该气体分子的电子式为________________，写出该反应的离子方程式________________。(4)写出F→G反应的化学方程式_______________，设计实验方案探究溶液G中的主要微粒(不考虑H2O、H＋、K＋、I－)______________________________________________。[解析](1)由C中加入KSCN溶液后呈红色，可推出B为Fe2O3，C为FeCl3。由无色酸性溶液F与I2的KI溶液反应后生成无色溶液G，说明无色酸性溶液F具有还原性，结合“A能与稀硫酸反应，生成一种淡黄色不溶物和一种气体(M＝22.4L·mol－1×1.518g·L－1≈34g·mol－1，为H2S)”，说明A中含有S元素，则无色气体E为SO2，无色酸性溶液F为H2SO3溶液，与I2反应的化学方程式为H2SO3＋I2＋H2O===H2SO4＋2HI。由“2.960g化合物A”“2.40