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課時規(guī)范練30　物質(zhì)的制備　實驗方案的設計與評價 一、選擇題(本題共7小題,每小題7分,共49分。每小題只有一個選項符合題目要求) 1.(2019山東臨沂興華學校高三月考)下列實驗操作能達到實驗目的的是(　　) 實驗目的 實驗操作 A 配制1.0 molL-1 CuSO4溶液 把25 g膽礬晶體溶于水配成100 mL溶液 B 證明某溶液中含有SO42- 向該溶液中滴入BaCl2溶液 C 實驗室制大量CO2 向稀硫酸中加入大理石 D 制備Fe(OH)3膠體 將飽和的FeCl3溶液滴加到熱NaOH溶液中 2.(2018湖南郴州質(zhì)量檢測)某同學查閱教材得知,普通鋅錳電池筒內(nèi)無機物質(zhì)主要成分為MnO2、NH4Cl、ZnCl2等物質(zhì)。他在探究廢干電池內(nèi)的黑色固體回收利用時,進行如圖所示實驗: 下列有關實驗的敘述中,不正確的是(　　) A.操作①中玻璃棒的作用是加快固體溶解速率 B.操作②的操作名稱是過濾 C.操作③中盛放藥品的儀器是坩堝 D.操作④的目的是除去濾渣中雜質(zhì) 3.(2018福建晉江季延中學高三檢測)某興趣小組查閱資料得知:連苯三酚的堿性溶液能定量吸收O2;CuCl的鹽酸溶液能定量吸收CO,且易被O2氧化。擬設計實驗方案,采用上述兩種溶液和KOH溶液逐一吸收混合氣體(由CO2、CO、N2和O2組成)的相應組分。有關該方案設計的下列說法不正確的是(　　) A.采用上述3種吸收劑,氣體被逐一吸收的順序應該是CO2、O2和CO B.其他兩種吸收劑不變,O2的吸收劑可以用灼熱的銅網(wǎng)替代 C.CO的吸收必須在吸收O2后進行,因為CuCl的鹽酸溶液會被O2氧化 D.在3種氣體被逐一吸收后,導出的氣體中可能含有HCl 4.(2018江蘇化學,12)根據(jù)下列實驗操作和現(xiàn)象所得出的結論正確的是(　　) 選項 實驗操作和現(xiàn)象 結論 A 向苯酚濁液中滴加Na2CO3溶液,濁液變清 苯酚的酸性強于H2CO3的酸性 B 向碘水中加入等體積CCl4,振蕩后靜置,上層接近無色,下層顯紫紅色 I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度 C 向CuSO4溶液中加入鐵粉,有紅色固體析出 Fe2+的氧化性強于Cu2+的氧化性 D 向NaCl、NaI的混合稀溶液中滴入少量稀AgNO3溶液,有黃色沉淀生成 Ksp(AgCl)> Ksp(AgI) 5.(2018天津耀華中學月考)欲用下圖裝置對所制備的氣體進行除雜檢驗,其設計方案合理的是(　　) 制備氣體 X(除雜試劑) Y(檢驗試劑) A CH3CH2Br與NaOH乙醇溶液共熱 H2O 酸性KMnO4溶液 B 電石與NaCl水溶液 H2O Br2的水溶液 C C2H5OH與濃硫酸加熱至170 ℃ 飽和NaHSO3溶液 酸性K2Cr2O7溶液 D 生石灰與濃氨水 濃硫酸 石蕊溶液 6.(2018河南豫南豫北名校高三精英聯(lián)賽)用下列實驗裝置進行相應實驗,能達到實驗目的的是(夾持裝置未畫出) (　　) A.用裝置甲檢驗溶液中是否有K+ B.用裝置乙驗證犧牲陽極的陰極保護法 C.用裝置丙進行中和熱的測定 D.用裝置丁加熱熔融NaOH固體 7.(2019河北邢臺高三月考)實驗室用HCl和O2制備氯氣并檢驗氯氣性質(zhì)的裝置如圖所示。下列說法正確的是 (　　) A.①、②中盛放的試劑依次為濃鹽酸、濃硫酸 B.管式爐中發(fā)生反應時,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶2 C.實驗結束時先停止加熱,關閉K,再從④中拿出導管 D.裝置Q(貯氣瓶)可用于貯存NH3 二、非選擇題(本題共3小題,共51分) 8.(16分)工業(yè)上從廢鉛蓄電池的鉛膏回收鉛的過程中,可用碳酸鹽溶液與處理后的鉛膏(主要成分為PbSO4)發(fā)生反應:PbSO4(s)+CO32-(aq)PbCO3(s)+SO42-(aq)。某課題組以PbSO4為原料模擬該過程,探究上述反應的實驗條件及固體產(chǎn)物的成分。 (1)上述反應的平衡常數(shù)表達式:K=　　　　。 (2)室溫時,向兩份相同的PbSO4樣品中分別加入同體積、同濃度的Na2CO3和NaHCO3溶液均可實現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化,在　　　　溶液中PbSO4轉(zhuǎn)化率較大,理由是　　　　　　　　　　。 (3)查閱文獻:上述反應還可能生成堿式碳酸鉛[2PbCO3Pb(OH)2],它和PbCO3受熱都易分解生成PbO。該課題組對固體產(chǎn)物(不考慮PbSO4)的成分提出如下假設,請你完成假設二和假設三: 假設一:全部為PbCO3; 假設二:　　　　　　　　　　　　　　; 假設三:　　　　　　　　　　　　　　。 (4)為驗證假設一是否成立,課題組進行如下研究。 ①定性研究:請你完成下表中內(nèi)容。 實驗步驟(不要求寫出具體操作過程) 預期的實驗現(xiàn)象和結論 取一定量樣品充分干燥,　　　　　　　　　　　　　 ②定量研究:取26.7 mg的干燥樣品,加熱,測得固體質(zhì)量隨溫度的變化關系如下圖。某同學由圖中信息得出結論:假設一不成立。你是否同意該同學的結論,并簡述理由: 　。 9.(2018江淮十校高三聯(lián)考)(17分)為探究Na2SO3溶液和鉻(Ⅵ)鹽溶液的反應規(guī)律,某同學進行實驗如下: 已知:Cr2O72-(橙色)+H2O2CrO42-(黃色)+2H+ (1)進行實驗ⅰ和ⅱ: 序號 操作 現(xiàn)象 ⅰ 向2 mL pH=2的0.05 molL-1 K2Cr2O7橙色溶液中滴加飽和Na2SO3溶液(pH約為9)3滴 溶液變綠色(含Cr3+) ⅱ 向2 mL pH=8的0.1 molL-1 K2CrO4黃色溶液中滴加飽和Na2SO3溶液3滴 溶液沒有明顯變化 ①用離子方程式解釋實驗ⅰ中現(xiàn)象:　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②實驗ⅱ說明在堿性條件下,　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)繼續(xù)進行實驗: 序號 操作 現(xiàn)象 ⅲ 向2 mL蒸餾水中滴加pH=2的0.05 molL-1 K2Cr2O7橙色溶液3滴 溶液變成淺黃色 ⅳ 向2 mL飽和Na2SO3溶液中滴加pH=2的0.05 molL-1 K2Cr2O7橙色溶液3滴 溶液變黃色 ①實驗ⅲ的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②繼續(xù)向ⅳ中所得溶液中滴加稀硫酸,溶液變綠色,說明　　　　　　　　　　　　　　　。 ③根據(jù)實驗ⅰ~ⅳ可推測鉻(Ⅵ)鹽中鉻元素的穩(wěn)定存在形式(填微粒符號): 酸性條件 堿性條件 10.(2018河南南陽第一中學高三檢測)(18分)氮化鎵(GaN)被稱為第三代半導體材料,其應用已經(jīng)取得了突破性的進展。 已知: (ⅰ)氮化鎵性質(zhì)穩(wěn)定,不與水、酸反應,只在加熱時溶于濃堿。 (ⅱ)NiCl2溶液在加熱時,先轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2,后分解為NiO。 (ⅲ)制備氮化鎵的反應為2Ga+2NH32GaN+3H2 某學?；瘜W興趣小組實驗室制備氮化鎵,設計實驗裝置如圖所示: 設計實驗步驟如下: ①滴加幾滴NiCl2溶液潤濕金屬鎵粉末,置于反應器中; ②先通入一段時間的H2后,再加熱; ③停止通氫氣,改通入氨氣,繼續(xù)加熱一段時間; ④停止加熱,繼續(xù)通入氨氣,直至冷卻; ⑤將反應器內(nèi)的固體轉(zhuǎn)移到盛有鹽酸的燒杯中,充分反應后過濾、洗滌、干燥。 (1)儀器X中的試劑是　　　　,儀器Y的名稱是　　　　　　。 (2)指出該套裝置中存在一處明顯的錯誤是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)步驟①中選擇NiCl2溶液,不選擇氧化鎳的原因是　　　　　　　　　　。 a.增大接觸面積,加快化學反應速率 b.使鎳能均勻附著在鎵粉的表面,提高催化效率 c.為了能更好形成原電池,加快反應速率 (4)步驟③中制備氮化鎵,則判斷該反應接近完成時觀察到的現(xiàn)象是　　　　　　　　　　　　。 (5)請寫出步驟⑤中檢驗產(chǎn)品氮化鎵固體洗滌干凈的操作:　　　　　　　　。 (6)鎵元素與鋁同族,其性質(zhì)與鋁類似,請寫出氮化鎵溶于熱NaOH溶液的離子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　。  課時規(guī)范練30　物質(zhì)的制備　實驗方案的設計與評價 1.A　25 g膽礬是0.1 mol,溶液體積是0.1 L,硫酸銅溶液的濃度是1 molL-1,A項正確;檢驗硫酸根時首先加入鹽酸,排除其他離子的干擾,然后再加入氯化鋇溶液,B項錯誤;硫酸鈣微溶,應該用鹽酸和大理石反應制備二氧化碳,C項錯誤;將飽和的FeCl3溶液滴加到沸騰的蒸餾水中制備氫氧化鐵膠體,D項錯誤。 2.D　操作①中玻璃棒起到攪拌加速溶解的作用,故A項正確;普通鋅錳電池筒內(nèi)無機物質(zhì)主要成分為MnO2、NH4Cl、ZnCl2等物質(zhì),NH4Cl、ZnCl2易溶于水,MnO2難溶于水,操作②是把固體與溶液分離,應是過濾,故B項正確;由圖可知操作③是在坩堝內(nèi)灼燒濾渣,通常把泥三角放在三腳架上,再把坩堝放在泥三角上,故C項正確;二氧化錳是黑色固體,能作雙氧水分解的催化劑,灼燒后的濾渣能加快雙氧水分解產(chǎn)生氧氣,能證明黑色固體是二氧化錳,所以該實驗的目的不是除去濾渣中雜質(zhì),故D項錯誤。 3.B　根據(jù)題意,CuCl的鹽酸溶液能定量吸收CO,且易被O2氧化,因此需要在CuCl的鹽酸溶液能定量吸收CO之前吸收氧氣,二氧化碳能夠與連苯三酚的堿性溶液反應,因此需要在連苯三酚的堿性溶液定量吸收O2之前吸收二氧化碳,則氣體被逐一吸收的順序應該是CO2、O2和CO,故A項說法正確;CO和O2在通過灼熱的銅網(wǎng)時能夠發(fā)生反應生成二氧化碳,故B項說法錯誤;根據(jù)A項的分析,可知C項說法正確;CO的吸收在最后,由于使用的是CuCl的鹽酸溶液,HCl容易揮發(fā),在3種氣體被逐一吸收后,導出的氣體中可能含有揮發(fā)出來的HCl,故D項說法正確。 4.B　苯酚與Na2CO3反應生成苯酚鈉和NaHCO3,說明苯酚的酸性強于HCO3-,A項錯誤;碘易溶于CCl4,微溶于水,B項正確;Fe與Cu2+反應生成Cu和Fe2+,氧化劑為Cu2+,氧化產(chǎn)物為Fe2+,則Cu2+的氧化性強于Fe2+,C項錯誤;Cl-和I-的濃度未知,若c(Cl-)=c(I-),則可以得出該結論,否則不能得出題中結論,D項錯誤。 5.A　CH3CH2Br與NaOH乙醇溶液共熱生成乙烯,而揮發(fā)的乙醇也能使酸性高錳酸鉀溶液褪色,干擾檢驗的進行,需要用水吸收乙醇,故A項正確;電石與水反應生成的乙炔中有硫化氫雜質(zhì),均具有還原性,應該用硫酸銅溶液除去硫化氫,故B項錯誤;乙醇在濃硫酸加熱至170 ℃發(fā)生消去反應生成乙烯氣體,同時乙醇和濃硫酸在170 ℃以上能發(fā)生氧化反應,生成黑色碳、二氧化硫氣體和水,含有的雜質(zhì)二氧化硫不能被飽和NaHSO3溶液吸收,而二氧化硫也能使酸性K2Cr2O7溶液褪色,故C項錯誤;生石灰與水反應生成氫氧化鈣,同時放出大量熱,使?jié)獍彼纸?放出氨氣,氨氣能夠與濃硫酸反應被吸收,不能檢驗到生成的氨氣,故D項錯誤。 6.B　觀察K的焰色反應需要透過藍色的鈷玻璃,由圖可知,A項錯誤;Fe為正極,鋅為負極,鐵被保護,則溶液中沒有Fe2+,滴入K3[Fe(CN)6]溶液,沒有藍色沉淀生成,則可驗證犧牲陽極的陰極保護法,B項正確;為了使反應物充分反應,需要環(huán)形玻璃攪拌棒,由圖可知,缺少環(huán)形玻璃攪拌棒,故C項錯誤;瓷坩堝中的二氧化硅與NaOH反應,儀器選擇不合理,可使用鐵坩堝,D項錯誤。 7.A　需將濃鹽酸慢慢加入濃硫酸的底部制取HCl,A項正確;管式爐中發(fā)生反應4HCl+O22Cl2+2H2O,氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1∶4,B項錯誤;實驗結束時先從④中拿出導管,再停止加熱,關閉K,防止發(fā)生倒吸,故C項錯誤;因為NH3極易溶于水,裝置Q(貯氣瓶)裝有水,不可用于貯存NH3,故D項錯誤。 8.答案 (1)c(SO42-)c(CO32-) (2)Na2CO3　Na2CO3溶液中的c(CO32-)大 (3)全部為2PbCO3Pb(OH)2　為PbCO3和2PbCO3Pb(OH)2的混合物 (4)① 實驗步驟(不要求寫出具體操作過程) 預期的實驗現(xiàn)象和結論 充分加熱樣品,將產(chǎn)生的氣體通入盛有無水硫酸銅的干燥管 若無水硫酸銅不變藍,則假設一成立; 若無水硫酸銅變藍,則假設一不成立 ②同意。若全部為PbCO3時,26.7 mg樣品完全分解后最終固體質(zhì)量應為22.3 mg(或不同意,實驗最終得到固體的質(zhì)量與全部為PbCO3分解所得固體質(zhì)量相差不大,可能是實驗過程中產(chǎn)生的誤差引起的)(本題屬于開放性試題,答案合理均可) 解析 (1)根據(jù)PbSO4(s)+CO32-(aq)PbCO3(s)+SO42-(aq)知,化學平衡常數(shù)表達式為K=c(SO42-)c(CO32-)。(2)Na2CO3溶液中c(CO32-)較大,根據(jù)平衡移動原理,可知Na2CO3溶液中PbSO4轉(zhuǎn)化率較大。(3)根據(jù)題中信息,提出另外兩種假設。假設二:全部為堿式碳酸鉛[2PbCO3Pb(OH)2];假設三:為PbCO3和2PbCO3Pb(OH)2的混合物。(4)①因為PbCO3受熱分解不產(chǎn)生水,而2PbCO3Pb(OH)2受熱分解產(chǎn)生水,所以可利用此不同設計實驗方案。②因為PbCO3PbO+CO2↑,所以可以利用固體加熱前后質(zhì)量的改變量來獲得結論。 9.答案 (1)①Cr2O72-+3SO32-+8H+2Cr3++3SO42-+4H2O?、贜a2SO3溶液和鉻(Ⅵ)鹽溶液不發(fā)生氧化還原反應 (2)①空白對照,排除水的稀釋對溶液顏色變化造成的影響?、谒嵝詶l件下,Na2SO3溶液和鉻(Ⅵ)鹽溶液發(fā)生氧化還原反應,生成Cr3+?、跜r2O72-　　CrO42- 10.答案 (1)濃氨水　球形干燥管 (2)裝置F中會產(chǎn)生倒吸或缺少尾氣處理裝置 (3)ab　(4)裝置F中幾乎不再產(chǎn)生氣泡 (5)取最后的一次洗滌液于試管中,滴加AgNO3溶液,若無白色沉淀,則證明氮化鎵固體已洗滌干凈 (6)GaN+OH-+H2OGaO2-+NH3↑ 解析 (1)根據(jù)題中信息可知,裝置A制取氫氣,裝置C制取氨氣,由于是不需要加熱條件下的液體與固體作用制氨氣,故儀器X中的試劑是濃氨水,儀器Y的名稱是球形干燥管。(2)因過量的氨氣進入裝置F與濃硫酸反應,裝置F中的溶液會產(chǎn)生倒吸;同時該裝置缺少尾氣處理裝置。(3)步驟①中選擇NiCl2溶液,NiCl2溶液在加熱時,先轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2,后分解為NiO,增大接觸面積,加快化學反應速率,且能使鎳均勻附著在鎵粉的表面,提高催化效率。(4)步驟③中制備氮化鎵的反應為2Ga+2NH32GaN+3H2,氨氣極易溶于水,氫氣不溶于水,故判斷該反應接近完成時觀察到的現(xiàn)象是裝置F中幾乎不再產(chǎn)生氣泡。(5)步驟⑤中檢驗產(chǎn)品氮化鎵固體是否洗滌干凈,即檢驗洗滌液中是否還含有Cl-,操作為取最后的一次洗滌液于試管中,滴加AgNO3溶液,若無白色沉淀,則證明產(chǎn)品氮化鎵固體已洗滌干凈。(6)鎵元素與鋁同族,其性質(zhì)與鋁類似,則氮化鎵溶于熱NaOH溶液的離子方程式為GaN+OH-+H2OGaO2-+NH3↑。