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第2讲物质的制备和定量实验课前体验1.右图为气体制备装置，下列气体能用此装置制取并能实现“随开随用，随关随停”的是A.锌粉和稀硫酸制氢气B.亚硫酸钠固体与浓硫酸反应制二氧化硫C.二氧化锰和浓盐酸制氯气D.大理石块与盐酸制二氧化碳【解析】该装置为简易启普发生器，其反应原理应满足：(1)反应物为块状难溶于水的固体和液体；(2)反应不加热且不能太剧烈；本题中只有D符合以上要求。课前体验2.现只有烧碱、浓盐酸、铜片、大理石、纯水和锌，从欠缺试剂的角度考虑，不能进行的实验项目是A.测定盐酸的物质的量浓度B.制取氢气C.制取碳酸钠D.制氯化铜【解析】本题主要考查实验的原理和反应的选择，综合程度较高。A无准确浓度的烧碱溶液，无法测定；B可通过锌和盐酸反应制氢气；C可由等量两份烧碱的溶液，其中一份通足量CO2后加入另一份烧碱溶液即可制碳酸钠；D可将铜片在空气充分灼烧后加入盐酸即可制氯化铜。故选A。课前体验3.右图是实验室制备CO2的简易装置图。用该装置制备CO2可起到随时使反应发生，也可以随时使反应停止的效果。下图装置可起到与右图装置相同效果的是【解析】A中分液漏斗有开关无法实现随开随停；C中没有漏斗也无法实现随开随停的作用。课前体验4.某课外活动小组欲利用右图装置和下列试剂制取少量氧气、氯化氢和氨气:A.浓H2SO4B.浓盐酸C.食盐D.MnO2E.KClO3F.H2O2G.浓氨水H.KMnO4I.CaO试用各试剂序号回答：①若要快速制备少量氧气，应选择。②若要快速制备少量氯化氢，应选择。③若要快速制备少量氨气，应选择。DFABGI【解析】快速制备O2一般用MnO2和H2O2。快速制备HCl一般用浓盐酸脱水法，脱水剂可用浓硫酸或P2O5。快速制备氨气可以用浓氨水与生石灰反应。课前体验5.化合物KxFe(C2O4)y·3H2O(Fe为+3价)是一种光敏材料,实验室可以用如下的方法来制备这种材料并测定这种材料的组成。Ⅰ.制备(1)结晶时应将溶液用冰水冷却并在黑暗处等待晶体的析出，这样操作的原因是(2)操作Ⅲ的名称是用冰水冷却有利于析出更多的晶体、黑暗可以防止晶体分解过滤、洗涤课前体验Ⅱ.组成测定称取一定量的晶体置于锥形瓶中，加入足量的蒸馏水和稀硫酸，将C2O42−转化为H2C2O4后用0.1000mol/LKMnO4溶液滴定，当消耗KMnO4溶液24.00mL时恰好完全反应;再向溶液中加入适量的还原剂,恰好将Fe3+完全转化为Fe2+,用上述KMnO4溶液继续滴定,当Fe2+被完全氧化时,用去KMnO4溶液4.00mL。相关反应的化学方程式如下：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO42MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2OMnO4−+5Fe2++8H+Mn2++5Fe3++4H2O(3)配制100mL0.1000mol·L−1KMnO4溶液及滴定实验中所需的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒、锥形瓶外还有(填仪器名称)。两次滴定中，终点时溶液颜色为色，且30秒内不变色。100mL容量瓶、酸式滴定管红(紫)课前体验2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO42MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2OMnO4−+5Fe2++8H+Mn2++5Fe3++4H2O(4)该化合物KxFe(C2O4)y·3H2O中，x=。3Ⅱ.组成测定称取一定量的晶体置于锥形瓶中，加入足量的蒸馏水和稀硫酸，将C2O42−转化为H2C2O4后用0.1000mol/LKMnO4溶液滴定，当消耗KMnO4溶液24.00mL时恰好完全反应;再向溶液中加入适量的还原剂,恰好将Fe3+完全转化为Fe2+,用上述KMnO4溶液继续滴定,当Fe2+被完全氧化时,用去KMnO4溶液4.00mL。相关反应的化学方程式如下：课前体验【解析】题中已经告知制得的化合物是光敏物质，因此制备过程中应该尽可能避光；依据题中信息可知晶体中n(C2O42−)∶n(Fe3+)=24.00×2.5∶4.00×5=3∶1，依据电荷守恒可判断x=3。本题考查学生的定量实验操作基础知识以及获取信息能力、实验能力、灵活应变能力和计算能力。典例精析【例1】某化学课外小组的学生提出实验室制取氨气的几种方法，其中比较简便易行的方案是()A.硫酸铵固体与石灰石共热B.浓氨水逐滴加到新制生石灰中C.在一定条件下H2与N2化合D.加热分解氯化铵固体B【解析】A中硫酸铵与石灰石不反应；B中生石灰吸收浓氨水中的水使之浓度增大，放出热量，有利于NH3·HO分解放出NH3；C中实验室难以达到合成氨的条件而且得到的是混合气体；D中NH4Cl分解产生的NH3将在冷却时重新与HCl化合生成NH4Cl，难以分离。故选B。典例精析【例1】某化学课外小组的学生提出实验室制取氨气的几种方法，其中比较简便易行的方案是()A.硫酸铵固体与石灰石共热B.浓氨水逐滴加到新制生石灰中C.在一定条件下H2与N2化合D.加热分解氯化铵固体B【评注】制备实验方案的选择应根据原理正确、条件简单、操作简便、易于分离等原则进行分析、取舍。典例精析变式1下列反应适用于实验室制取氧气的是()①高锰酸钾加热分解②硝酸铵热分解③过氧化氢催化分解④二氧化氮热分解A.①②B.②④C.①③D.③④C【解析】①③反应操作简便易于分离可作实验室制O2的方案；②反应有爆炸等危险因素存在且产生N2和O2难以分离；④为可逆反应，生成的NO与O2在常温下易转化为NO2。故选C。典例精析【例2】在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。请选用适当的化学试剂和实验用品。用下图中的实验装置进行实验，证明过氧化钠可作供氧剂。(1)A是制取CO2的装置。写出A中发生反应的化学方程式CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑典例精析(2)填写表中空格仪器加入试剂加入试剂的目的B饱和NaHCO3溶液CD除去二氧化碳中的氯化氢过氧化钠固体与二氧化碳反应NaOH溶液吸收二氧化碳气体【例2】在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。请选用适当的化学试剂和实验用品。用下图中的实验装置进行实验，证明过氧化钠可作供氧剂。典例精析(3)写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2【例2】在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。请选用适当的化学试剂和实验用品。用下图中的实验装置进行实验，证明过氧化钠可作供氧剂。典例精析(4)试管F中收集满气体后，下一步实验操作是把E中的导管移出水面，关闭分液漏斗活塞，用拇指堵住试管口，取出试管，立即把带火星的木条伸入试管口内，木条复燃，证明试管中收集的气体是氧气。【例2】在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。请选用适当的化学试剂和实验用品。用下图中的实验装置进行实验，证明过氧化钠可作供氧剂。典例精析【解析】实验室用大理石与稀盐酸反应来制备CO2，生成的CO2气体中含有HCl杂质，通过B装置中的饱和NaHCO3可将其除去。除去HCl后的CO2通过装有Na2O2的装置C从而生成O2，因生成的O2中含有在水中溶解度较小的CO2气体，会影响O2的检验，故在收集O2之前应将其除去，故D中可加NaOH溶液。F中收集满气体后，要注意将试管移出水面，关闭分液漏斗开关，使反应停止。【评注】本题为综合实验题，考查了实验原理和仪器的选择原理，气体除杂和检验等相关知识，对实验的基本操作能力要求较高。典例精析变式2某化学兴趣小组的同学利用下图所示实验装置进行实验(图中a、b、c表示止水夹)。请按要求填空：(1)利用B装置可制取的气体有(写出两种即可)。H2、CO2等(2)A、C、E相连后的装置可用于制取Cl2并进行相关的性质实验。典例精析①若在丙中加入适量水，即可制得氯水。将所得氯水分为两份，进行Ⅰ、Ⅱ两个实验，实验操作、现象、结论如下：实验序号实验操作现象结论Ⅰ将氯水滴入品红溶液溶液溶液褪色氯气与水反应的产物有漂白性Ⅱ氯水中加入NaHCO3粉末有无色气泡产生氯气与水反应的产物具有较强的酸性请你评价实验Ⅰ、Ⅱ的结论是否合理？若不合理，请说明理由：实验Ⅰ的结论合理，实验Ⅱ的结论不合理。制取的氯气中含有HCl气体，HCl溶于水后能与NaHCO3粉末反应产生无色气体。典例精析变式2某化学兴趣小组的同学利用下图所示实验装置进行实验(图中a、b、c表示止水夹)。请按要求填空：②请利用上述装置设计一个简单的实验验证Cl−和Br−的还原性强弱(分别指出甲、乙、丙中盛装的试剂、实验现象及结论)：在甲、乙、丙中分别装入浓盐酸、MnO2、NaBr溶液；烧瓶中有黄绿色气体产生，试管中溶液由无色变为橙色，可证明Cl2的氧化性强于Br2，Br−的还原性强于Cl−。典例精析请按要求填空：(3)B、D、E装置相连后，在B中盛装浓硝酸和铜片(放在有孔塑料板上)，可制得NO2并进行有关实验。①B中发生反应的化学方程式为Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O变式2某化学兴趣小组的同学利用下图所示实验装置进行实验(图中a、b、c表示止水夹)。典例精析请按要求填空：②欲用D装置验证NO2与水的反应，其操作步骤为：在D装置的试管中收集满气体后，先关闭止水夹，再打开止水夹c，使烧杯中的水进入试管丁的操作是a、b双手握紧(或微热)试管丁使试管中的气体逸出，NO2与水接触后即可引发烧杯中的水倒流入试管丁。变式2某化学兴趣小组的同学利用下图所示实验装置进行实验(图中a、b、c表示止水夹)。典例精析请按要求填空：③试管丁中的NO2与水充分反应后，若向试管内缓缓通入一定量的O2，直至试管全部充满水，则所得溶液溶质的物质的量浓度是(气体体积按标准状况计算)。0.045mol/L变式2某化学兴趣小组的同学利用下图所示实验装置进行实验(图中a、b、c表示止水夹)。典例精析【解析】(1)B为启普发生器的简易装置,可以制备H2、CO2等气体；(2)实验Ⅰ的结论合理；A中产生的Cl2含有HCl未经除去，故而实验Ⅱ的结论不合理；验证Cl−与Br−的还原性，可利用反应Cl2+2Br−2Cl−+Br2，为此需制取Cl2并将之通入NaBr溶液中。(3)要验证NO2与H2O反应，可让一定量的NO2与水接触，若气体体积变小且红棕色变浅，说明NO2与水发生了反应。操作方法是先关闭a和b，使导管内a处到试管中封闭了一段NO2气体然后打开c并微热试管使NO2排入水中。试管充满水时，其中的溶质是HNO3，其浓度计算方法如下：设试管体积为VL，则溶液体积也为VL，NO2的物质的量为(V/22.4)mol(标准状况)，生成硝酸的物质的量也为(V/22.4)mol,故HNO3的浓度为(1/22.4)mol·L−1。典例精析【备选题】某研究性学习小组查阅资料得知，漂白粉与硫酸反应可制取氯气，化学方程式为：Ca(ClO)2+CaCl2+2H2SO42CaSO4+2Cl2↑+2H2O他们利用该反应设计如下制取氯气并验证其性质的实验。试回答：(1)该实验中A部分的装置是(填写下图装置的序号)。b典例精析(2)请你帮助他们设计一个实验，证明洗气瓶C中的Na2SO3已被氧化(简述实验步骤)：取少量溶液置于洁净的试管中，向其中滴加稀盐酸至不再产生气体，再向其中滴入氯化钡溶液，若产生白色沉淀，证明亚硫酸钠被氧化【备选题】某研究性学习小组查阅资料得知，漂白粉与硫酸反应可制取氯气，化学方程式为：Ca(ClO)2+CaCl2+2H2SO42CaSO4+2Cl2↑+2H2O他们利用该反应设计如下制取氯气并验证其性质的实验。试回答：典例精析(3)写出D装置中发生反应的离子方程式。Cl2+H2OH++Cl−+HClOH++HCO3−CO2↑+H2O【备选题】某研究性学习小组查阅资料得知，漂白粉与硫酸反应可制取氯气，化学方程式为：Ca(ClO)2+CaCl2+2H2SO42CaSO4+2Cl2↑+2H2O他们利用该反应设计如下制取氯气并验证其性质的实验。试回答：典例精析(4)该实验存在明显的缺陷，请你提出改进的方法。应将尾气通入NaOH溶液中【备选题】某研究性学习小组查阅资料得知，漂白粉与硫酸反应可制取氯气，化学方程式为：Ca