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-1-第三单元物质的制备及实验方案的设计与评价一、选择题1．下列装置中间的试管用来收集浓硝酸与铜反应所生成的气体，最终可使收到的气体中空气的含量最少的是()。解析由于装置图采用的是排空气法，NO2的密度比空气大，气体应长进短出才能使收集到的气体中空气含量最少，C正确。答案C2．下列气体制备与收集装置错误的是()。解析D选项，NO气体易与空气中氧气发生反应，且其密度与空气非常相近，不能用排空气法收集。答案D3．下列实验结论正确的是()A．将饱和氯水滴到淀粉碘化钾试纸上出现如图所示现象，说明氯水能将I－氧化成I2，`还能将I2进一步氧化成碘的化合物-2-B．将过量CO2通入Ca(ClO)2溶液中，最后得到澄清溶液，说明H2CO3的酸性比HClO弱C．向某溶液中加入新制Cu(OH)2，加热，出现红色沉淀，说明该溶液中一定含醛类物质D．向苯酚溶液中滴加少量稀溴水，溶液中没有沉淀生成，说明溶液中二者不能发生反应解析A实验中边缘变蓝色说明生成了单质碘，中间白色说明蓝色物质被氯水氧化了。将过量CO2通入Ca(ClO)2溶液中，先生成CaCO3沉淀，CO2过量时CaCO3溶解生成Ca(HCO3)2，所以最后得到澄清溶液，说明H2CO3的酸性比HClO强。C实验中只能证明该溶液中一定有含有醛基的物质，如葡萄糖。制备溴苯应使用浓溴水与稀苯酚溶液，且生成的三溴苯酚溶于苯酚溶液中，因此溶液中没有沉淀生成。答案A4．右图为实验室制氢气的简易装置。若在加稀硫酸时，发现锌粒与稀硫酸没有接触而稀硫酸又不够了，为使该反应顺利进行，则可以从长颈漏斗中加入的试剂是()①食盐水，②KNO3溶液，③适量稀硫酸铜溶液，④Na3CO3溶液，⑤CCl4，⑥浓氨水。A．①③⑤B．②⑥C．③⑤D．①②④解析②加入KNO3溶液后不再产生H2，会产生NO气体。④Na2CO3溶液会与H2SO4反应生成CO2，既消耗H2SO4又会使H2不纯净。⑤CCl4在下层，使稀H2SO4与锌粒接触。⑥浓氨水会与H2SO4反应。答案A5．下列实验方案或操作合理的是()。A．用过滤法可以除去Fe(OH)3胶体中的Cl－离子B．铜与浓硫酸反应时，可用蘸有浓溴水的棉花放在导管口吸收逸出的气体C．实验室需用某浓度的NaOH溶液450mL，则配制时应选用450mL的容量瓶D．已知Ksp(CuS)＜Ksp(FeS)，可通过加入过量的难溶电解质FeS使工业废水中的Cu2＋转化成硫化物沉淀除去-3-解析除去Fe(OH)3胶体中的Cl－离子应该用渗析的方法，不能用过滤的方法，因为胶体粒子也能透过滤纸，故A错；溴本身有毒，不能用该法进行尾气的处理，故B错；实验室中没有450mL的容量瓶，只能选用500mL的，故C错；根据“溶度积小的沉淀可以转化为溶度积更小的沉淀”规律可知，反应FeS(s)＋Cu2＋(aq)===CuS(s)＋Fe2＋(aq)可以发生，故D正确。答案D6．某同学通过系列实验探讨Mg及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是()。A．将水加入浓硫酸中得稀硫酸，置镁片于其中探讨Mg的活泼性B．将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成C．将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀D．将Mg(OH)2沉淀转入表面皿中，加足量稀盐酸，加热蒸干得无水MgCl2固体解析浓硫酸稀释时，应将浓硫酸沿玻璃棒缓慢加入水中并用玻璃棒不断搅拌以防止液滴飞溅，A项错误；将NaOH溶液与MgSO4溶液混合即可得到Mg(OH)2沉淀，B项正确；过滤时，应使用玻璃棒引流，C项错误；对MgCl2溶液直接加热，Mg2＋易水解，不能得到MgCl2固体，D项错误。答案B7．下列实验操作、现象与实验结论一致的是()。选项实验操作、现象实验结论A将FeCl3溶液分别滴入NaBr、NaI溶液中，再分别滴加CCl4，振荡，静置氧化性：Fe3＋＞Br2＞I2B除锈的铁钉在浓硝酸中浸泡后，用蒸馏水洗净，再放入CuSO4溶液中无现象铁钉表面形成了一层致密稳定的氧化膜C向某溶液中加入Ba(NO3)2溶液，生成白色沉淀，加稀盐酸沉淀不消失该溶液中有SO2－4D甲苯中滴入少量浓溴水，振荡，静置，溴水层褪色甲苯与溴发生了取代反应解析选项A中的结论应该是氧化性：Br2＞Fe3＋＞I2；选项C不能确定是SO2－4，因为SO2－3或SiO2－3也可能出现题述现象；选项D中是因为发生了萃取而未发生取代反应。答案B二、非选择题8．化学研究性学习小组拟通过实验探究“新制的还原性铁粉和过量盐酸反应生成FeCl2还是FeCl3”。请你参与探究并回答有关问题：-4-(1)一位同学用向反应后的溶液中滴加NaOH溶液的方法来验证溶液中是否含有Fe2＋。①可观察到的实验现象是______________________，②反应过程中发生反应的化学方程式是____________________________________________________________________。(2)另一位同学向反应后的溶液中先滴加KSCN溶液，再向其中滴加新制氯水，溶液呈现红色，但当滴加过量新制氯水时，却发现红色褪去。为了弄清溶液红色褪去的原因，同学们查到如下资料：Ⅰ.铁有一种化合物称为铁酸盐(含有FeO2－4)。Ⅱ.SCN－的电子式为Ⅲ.氯水具有很强的氧化性。于是同学们提出两种假设：①第一种假设是：Cl2可将Fe3＋氧化为FeO2－4，请写出该离子反应方程式__________。②第二种假设是：________________，提出该假设的理论依据是_____________。解析(1)向含有Fe2＋的溶液中滴加NaOH溶液，先生成白色的Fe(OH)2沉淀，后迅速变灰绿色，最终变成红褐色的Fe(OH)3沉淀。(2)红色褪去的原因可能是氯水的加入氧化了Fe3＋或SCN－。①根据得失电子守恒、质量守恒和电荷守恒配平该离子方程式。②第二种假设可能是SCN－被Cl2氧化。答案(1)①产生白色沉淀，沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色②FeCl2＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋2NaCl、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(2)①2Fe3＋＋3Cl2＋8H2O===2FeO2－4＋6Cl－＋16H＋②SCN－被Cl2氧化从电子式分析，SCN－中S为－2价，N为－3价，均为最低价，有被氧化的可能9．二氧化氯(ClO2)作为一种高效强氧化剂已被联合国世界卫生组织(WHO)列为A1级消毒剂。常温下二氧化氯为黄绿色或橘黄色气体，性质非常不稳定，温度过高、二氧化氯的水溶液中溶质质量分数高于30%等均有可能引起爆炸。某研究小组设计如图所示实验装置制备ClO2。(1)如图所示，在烧瓶中先放入12.25gKClO3和9.00g草酸(H2C2O4)，然后加入足量的稀硫酸，水浴加热。反应后产物中有ClO2、CO2和一种酸式盐，该反应的化学方程式为__________________________________________，氧化产物与还原产物的物质的量之比为-5-________。(2)在反应开始之前将烧杯中的水加热到80℃，然后停止加热，并使其保持在60～80℃之间。控制温度的目的是______________________，图示装置中缺少的一种必需的玻璃仪器是_____________________________。(3)A装置用于吸收产生的二氧化氯，其中最好盛放________(填序号，下同)，B装置中盛放________。①50mL60℃的温水②50mL冰水③50mL饱和食盐水④50mLNaOH溶液(4)将二氧化氯溶液加入到硫化氢溶液中，加入少量的稀盐酸酸化过的氯化钡溶液，发现有白色沉淀生成。请写出有关反应的离子方程式：___________________________________________________________。(5)从所制得的二氧化氯水溶液溶质质量分数的角度看，是否存在安全隐患，并简述原因：__________________________(用数据说明)。解析(1)根据提供信息，草酸被氧化，因此酸式盐为KHSO4，根据C由＋3→＋4，Cl由＋5→＋4，因此氧化产物(CO2)与还原产物(ClO2)的物质的量之比为1∶1。(2)控制温度是为了防止生成的ClO2爆炸，由于要控制温度，因此缺少温度计。(3)温度过高ClO2会爆炸，应选择冰水吸收ClO2，B装置用于吸收CO2，选择NaOH溶液。(4)根据提供信息，该沉淀为BaSO4，因此ClO2与H2S反应生成H2SO4和HCl。(5)通过计算可知草酸过量，生成的m(ClO2)＝12.25122.5mol×67.5g·mol－1＝6.75g，则溶液中二氧化氯的质量分数为6.756.75＋50×100%≈11.9%，因此不存在安全隐患。答案(1)2KClO3＋H2C2O4＋2H2SO4=====水浴加热2CO2↑＋2ClO2↑＋2KHSO4＋2H2O1∶1(2)使反应正常进行，并防止温度过高引起爆炸温度计(3)②④(4)8ClO2＋5H2S＋4H2O＋5Ba2＋===5BaSO4↓＋8Cl－＋18H＋(5)答案见解析10．某化学兴趣小组为了测定铁碳合金(铁和碳两种单质的混合物)中铁的质量分数，并探究浓硫酸的某些性质，设计了如图所示的实验装置(夹持仪器已省略)和实验方案进行探究。-6-Ⅰ.测定铁碳合金中铁的质量分数(1)检查上述装置气密性的一种方法是关闭分液漏斗和通入N2的活塞，在装置E后面连上一根导管，然后________，则证明装置的气密性良好。(2)装置C中发生反应的离子方程式为________________________________。(3)实验开始前称量装置E的质量，将ag铁碳合金样品放入装置A中，再加入足量的浓硫酸，待装置A中不再有气体放出时，停止加热，通入N2一段时间后拆下装置E并称量质量，装置E的质量增加bg。则铁碳合金中铁的质量分数为________(用含a、b的代数式表示)。(4)甲同学认为依据此实验测得的数据计算铁碳合金中铁的质量分数可能会偏低，原因是空气中的CO2、H2O进入装置E中，使b增大。你认为改进的方法是________。Ⅱ.探究浓硫酸的某些性质(5)向装置A的烧瓶中滴加足量的浓硫酸，未点燃酒精灯前，装置A、B中均无明显现象，其原因是_______________________________________。(6)装置A中铁与浓硫酸共热发生反应的化学方程式是________________________________________________________________。解析(2)装置C中酸性高锰酸钾溶液能够氧化二氧化硫：5SO2＋2MnO－4＋2H2O===5SO2－4＋2Mn2＋＋4H＋。(3)装置E增加的质量是二氧化碳的质量，由此可以求铁碳合金中碳的质量，从而求得铁的质量分数为1－3b11a。(4)防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置E，需要再加一个吸收装置。(5)铁在常温下遇浓硫酸会发生钝化，碳和浓硫酸在加热条件下才可以反应。(6)铁被氧化成三价铁。答案(1)将导管插入水中，微热烧瓶，导管口产生气泡，停止加热后在导管末端形成一段稳定的水柱(2)5SO2＋2MnO－4＋2H2O===5SO2－4＋2Mn2＋＋4H＋(3)1－3b11a(4)在装置E的后面再连接一个与E相同的装置(5)常温下，Fe被浓硫酸钝化，碳与浓H2SO4不反应-7-(6)2Fe＋6H2SO4(浓)=====△Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O11．过氧化钠是中学化学中常用的强氧化剂，一氧化碳和氢气是常用的还原剂。某学习小组探究过氧化钠与一氧化碳、氢气反应的产物。查阅资料：炽热的焦炭能与水蒸气反应生成CO和H2，同时CO和水蒸气在高温下能反应生成少量的二氧化碳。设计实验：根据实验目的设计如图所示实验装置(假设装置中的药品均足量)。主要实验步骤：①连接装置并检查装置的气密性；②先点燃A处的酒精灯，再缓慢通入水蒸气