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-1-非选择题专项练（三）物质成分、物质性质的验证与探究时间:45分钟分值:85分1.(15分)某实验小组同学依据资料深入探究Fe3+在水溶液中的行为。资料:ⅰ.Fe3+在水溶液中以水合铁离子的形式存在,如[Fe(H2O)6]3+;[Fe(H2O)6]3+发生如下水解反应:[Fe(H2O)6]3+(几乎无色)+nH2O[Fe(H2O)6-n(OH)n]3-n(黄色)+nH3O+(n=0~6)。ⅱ.[FeCl4(H2O)2]-为黄色。进行实验:【实验Ⅰ】【实验Ⅱ】分别用试管①、③中的试剂作为待测液,用色度计测定其透光率。透光率越小,溶液颜色越深;透光率越大,溶液颜色越浅。图1Fe(NO3)3溶液透光率随温度变化曲线图2FeCl3溶液透光率随温度变化曲线(1)实验Ⅰ中,试管②中溶液变为无色的原因是-2-。(2)实验Ⅰ中,试管③中溶液呈棕黄色与[FeCl4(H2O)2]-有关,支持此结论的实验现象是。(3)由实验Ⅱ图1、2可知:加热时,溶液颜色(填“变浅”“变深”或“不变”)。(4)由实验Ⅱ可以得出如下结论:[结论一]FeCl3溶液中存在可逆反应:[FeCl4(H2O)2]-+4H2O[Fe(H2O)6]3++4Cl-得出此结论的理由是。[结论二]结论一中反应的ΔH(填“0”或“0”)。(5)实验小组同学重新设计了一个实验证明(4)中结论一。实验方案:取试管①中溶液,(请描述必要的实验操作和现象)。2.(14分)Ⅰ.某环保部门处理含CN-电镀废水的方法如图(CN-和CNO-中N的化合价均为-3价):含CN-的废水含CNO-的废水N2、CO2、Cl2某学习小组依据上述方法,用下图实验装置进行该电镀废水处理的研究。操作步骤:ⅰ.先关闭装置甲的活塞,再将含CN-废水与过量NaClO溶液混合,取200mL混合液[其中c(CN-)为0.200mol·L-1]加入装置甲中。ⅱ.待装置甲中充分反应后,打开活塞,使溶液全部流入装置乙中,关闭活塞。ⅲ.测定干燥管Ⅰ增加的质量。(1)写出装置乙中反应的离子方程式:。(2)装置丙中的试剂是,装置丁的作用是。(3)假定上述实验中的气体都被充分吸收。若干燥管Ⅰ增重1.408g。则CN-被处理的百分率为。-3-(4)你认为用此装置进行实验,CN-被处理的百分率与(3)中比较会(填“偏高”“偏低”“无法确定”或“无影响”),简述你的理由:。Ⅱ.防治空气污染,燃煤脱硫很重要。目前,科学家对Fe3+溶液脱硫技术的研究已取得新成果。(5)某学习小组为了探究“SO2与Fe3+反应的产物”,将过量的SO2通入FeCl3溶液中后,各取10mL反应液分别加入编号为A、B、C的试管中,并设计以下3种实验方案:方案①:A中加入少量KMnO4溶液,溶液紫红色褪去。方案②:B中加入KSCN溶液,溶液不变红,再加入新制的氯水,溶液变红。方案③:C中加入稀盐酸酸化的BaCl2溶液,产生白色沉淀。上述实验方案中不合理的是。3.(15分)甲醛(HCHO)与葡萄糖相似,具有强还原性,40%甲醛溶液的沸点为96℃,易挥发。为探究过量甲醛和新制Cu(OH)2反应的产物,进行如下研究。(1)在右图装置中进行实验,向a中加入0.5mol·L-1CuSO4溶液50mL和5mol·L-1NaOH溶液100mL,振荡,再加入40%的甲醛溶液50mL,缓慢加热a,在65℃时回流20分钟后冷却至室温。反应过程中观察到有棕色固体生成,最后变成红色,并有气体产生。①仪器b的名称是,作用为。②能说明甲醛具有还原性的实验现象是。(2)查阅资料发现气体产物是副反应产生的。为确认气体产物含H2不含CO,将装置A和下图所示的装置连接后进行实验。-4-依次连接的合理顺序为A→B→→→→→G,装置B的作用是。(3)已知:。设计实验证明a中甲醛中的碳元素未被氧化成+4价:。(4)为研究红色固体产物的组成,进行如下实验(以下每步均充分反应):已知:Cu2O[Cu(NH3)4]+(无色)(蓝色)。①摇动锥形瓶ⅰ的目的是。②锥形瓶ⅱ中固体完全溶解得深蓝色溶液的离子方程式为。③将容量瓶ⅱ中的溶液稀释100倍后,溶液的颜色与容量瓶ⅰ相近。由此可知固体产物的组成及物质的量之比约为。4.(13分)甲烷在加热条件下可还原氧化铜,气体产物除水蒸气外,还有碳的氧化物。某化学小组利用下图装置探究其反应产物。-5-[查阅资料]①CO能与银氨溶液反应:CO+2[Ag(NH3)2]++2OH-2Ag↓+2N+C+2NH3;②Cu2O为红色,不与Ag+反应,能发生反应:Cu2O+2H+Cu2++Cu+H2O。(1)装置A中反应的化学方程式为。(2)按气流方向各装置从左到右的连接顺序为A→(填字母编号)。(3)实验中滴加稀盐酸的操作为。(4)已知气体产物中含有CO,则装置C中可观察到的现象是;装置F的作用为。(5)当反应结束后,D处试管中固体全部变为红色。①设计实验证明红色固体中含有Cu2O:。②欲验证红色固体中是否含有Cu,甲同学设计如下实验:向少量红色固体中加入0.1mol·L-1AgNO3溶液,发现溶液变蓝,据此判断红色固体中含有Cu。乙同学认为该方案不合理,欲证明甲同学的结论,还需增加如下对比实验,完成下表中内容。实验步骤(不要求写出具体操作步骤)预期现象和结论若观察到溶液不变蓝,则证明红色固体中含有Cu。若观察到溶液变蓝,则不能证明红色固体中含有Cu5.(14分)硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]是一种重要的化工原料,是分析化学中的重要试剂。(1)Fe2+容易被氧化,FeSO4溶液在空气中会因氧化变质产生红褐色沉淀,其发生反应的离子方程式是。(2)硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]较硫酸亚铁不易被氧气氧化,常用来代替硫酸亚铁。硫酸亚-6-铁铵不易被氧化的原因是。(3)硫酸亚铁铵隔绝空气加热完全分解,为检验分解产物的成分,设计如图实验装置进行实验。①A中固体充分加热较长时间后,通入氮气,目的是。②B中BaCl2溶液的作用是。③若观察到C中有白色沉淀生成,则C中发生的反应为(用离子方程式表示)。④A中固体残留物可能为Fe2O3和FeO的混合物,设计实验证明固体残留物的成分。⑤若A中分解产物有N2,固体残留物中只有Fe2O3,Fe2O3的物质的量为bmol,C中沉淀的物质的量为amol,则ba(填“大于”“小于”或“等于”)。(4)向一定量的Fe、FeO、Fe3O4、Fe2O3的混合物中加入150mL4mol·L-1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解,放出2.24LNO(标准状况),向所得溶液中加入KSCN溶液,无红色出现。若向所得溶液中加入氢氧化钠至沉淀完全,则消耗氢氧化钠的质量为。6.(14分)某研究性学习小组选用以下装置进行实验设计和探究(图中a、b、c均为止水夹):-7-(1)在进行气体制备实验时,应先检验装置的气密性。将A装置中导管末端密封后,在分液漏斗甲内装一定量的蒸馏水,然后,则证明A装置的气密性良好。(2)利用E装置能吸收的气体有(任写两种即可)。(3)用锌粒和稀硫酸制备H2时应选用装置作为发生装置(填所选装置的字母序号),实验时先在稀硫酸中加入少量硫酸铜晶体可使反应速率加快,原因是。(4)某同学将A、C、E装置连接后设计实验比较Cl-和S2-的还原性强弱。①A中仪器乙的名称为,A装置中发生反应的离子方程式为。②C中说明Cl-和S2-的还原性强弱的实验现象是。(5)另一同学将B、D、E装置连接后,在B装置中加入铜片和浓硝酸,制取NO2,然后进行NO2气体与水反应的实验,并观察相关现象:①B装置中发生反应的离子方程式为。②反应一段时间后D装置中的具支试管丁中收集满NO2气体,若进行NO2气体与水反应的实验,应(填对a、b、c三个止水夹进行的操作),然后再适当加热丁。实验现象为。-8-答案精解精析1.答案(1)[Fe(H2O)6]3++nH2O[Fe(H2O)6-n(OH)n]3-n+nH3O+,加入HNO3后,c(H+)增大,导致此平衡逆向移动,溶液由黄色变为无色(2分)(2)试管②、④中加入等量的HNO3后,②中溶液褪色,而④中溶液为黄色(3分)(3)变深(2分)(4)升高或降低相同温度时,FeCl3溶液透光率随温度变化幅度明显大于Fe(NO3)3溶液,说明在FeCl3溶液中除存在水合铁离子的水解平衡之外,还存在[FeCl4(H2O)2]-+4H2O[Fe(H2O)6]3++4Cl-(3分)0(2分)(5)先滴加HNO3,再滴加几滴NaCl溶液,最后测此溶液透光率随温度改变的变化情况。若通过以上操作,经由先褪色再变黄后的溶液,透光率随温度升高而减小,随温度下降而增大,则证明了(4)中结论一(其他合理答案均可)(3分)解析(1)加入HNO3后,c(H+)增大,导致[Fe(H2O)6]3++nH2O[Fe(H2O)6-n(OH)n]3-n+nH3O+平衡逆向移动,溶液由黄色变为无色。(2)试管②、④中加入等量的HNO3后,②中溶液褪色,而④中溶液为黄色,说明试管③中溶液呈棕黄色与[FeCl4(H2O)2]-有关。(3)由图1、2可知,加热时,溶液的透光率均减小,即溶液颜色变深。(4)由图1、2可得,升高或降低相同温度时,FeCl3溶液的透光率随温度变化幅度明显大于Fe(NO3)3溶液,说明在FeCl3溶液中除存在水合铁离子的水解平衡之外,还存在[FeCl4(H2O)2]-+4H2O[Fe(H2O)6]3++4Cl-。2.答案(1)2CNO-+6ClO-+8H+N2↑+2CO2↑+3Cl2↑+4H2O(2分)(2)浓硫酸(2分)吸收混合气中的Cl2(2分)(3)80.0%(2分)(4)偏高(2分)部分Cl2在装置丁中没有被吸收而在干燥管Ⅰ中被吸收(2分)(或偏低部分CO2残留在装置内没有在干燥管Ⅰ中被完全吸收或无法确定部分Cl2在干燥管Ⅰ中被吸收,部分CO2没有在干燥管Ⅰ中被吸收)(5)方案①(2分)解析(1)乙中CNO-和ClO-在酸性条件下发生氧化还原反应,最终CNO-被氧化为N2,ClO-被还原为Cl2,根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平离子方程式即可。(2)装置丙的作用是吸收混合-9-气中的H2O,应选择浓硫酸;装置丁的作用是吸收混合气中的Cl2。(3)干燥管Ⅰ增加的质量为反应产生的CO2的质量,由CN-~CO2可得,被处理的n(CN-)==0.032mol,CN-被处理的百分率为×100%=80.0%。(5)方案①不合理,因为SO2、Fe2+均具有还原性,均能与KMnO4发生氧化还原反应而使溶液褪色。3.答案(1)①球形冷凝管(1分)冷凝回流(1分)②a中出现红色固体(或a中出现棕色固体)(2分)(2)EFDC(共2分)吸收甲醛蒸气,防止其干扰后续检验(1分)(3)取少量a中反应后的清液,滴入过量的浓盐酸,未见气泡产生,说明甲醛中的碳元素未被氧化成+4价(2分,其他答案参照评分)(4)①有利于溶液与空气中的氧气接触(2分)②2Cu+8NH3·H2O+O22[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O(2分)③n(Cu2O)∶n(Cu)≈1∶200(2分)解析(1)①由仪器b的示意图知其名称为球形冷凝管,作用为冷凝回流。②甲醛和新制Cu(OH)2混合加热,甲醛被氧化成甲酸(HCOOH),Cu(OH)2被还原为Cu2O,则A中会出现红色固体。(2)检验混合气体中含H2不含CO,需先将气体干燥,通过灼热的CuO,再将生成的气体依次通过无水CuSO4和澄清石灰水检验,最后用G收集尾气。注意:甲醛有挥发性和还原性,影响产物的检验,需先用装置B吸收甲醛蒸气。(3)若证明没有+4价C元素生成,只要证明没有Na2CO3生成即可。(4)①由题意可知,无色[Cu(NH3)4]+在空气中会被氧化为蓝色[Cu(NH3)4]2+,摇动锥形瓶ⅰ有利于[Cu(NH3)4]+与O2充分接触;②剩余固体为Cu,据得失电子守恒、电荷守恒、质量守恒可得Cu、O2、NH3·H2O反应的离子方程式;③容量瓶ⅱ中溶液稀释100倍后,溶液颜色与容量瓶ⅰ相近,说明稀释前容量瓶ⅱ