1、课时作业 31 物质的制备、实验方案的设计与评价一、选择题1根据侯氏制碱原理制备少量 NaHCO3 的实验，经过制取氨气、制取 NaHCO3、分离 NaHCO3、干燥 NaHCO3 四个步骤。下列图示装置和原理能达到实验目的的是( )解析：本题考查化学基本实验原理及选用装置的正误判断，意在考查考生的实验操作能力。A 项，制 NH3需要用 NH4Cl 固体和Ca(OH)2固体加热进行反应，错误；B 项，CO 2应从长导管进短导管出，错误；C 项，制得的 NaHCO3为固体，用过滤法分离，正确；D 项，加热时 NaHCO3会分解，错误。答案：C2用如图所示装置进行实验，将少量液体甲逐滴加入到固体乙
2、中，试管中试剂为丙，则下表中现象与结论均正确的是( )选项 甲 乙 丙 试管中现象A 浓硫酸 Na2SO3 石蕊溶液 先变红后褪色B 浓氨水 生石灰 AlCl3 溶液 先沉淀后消失C 醋酸 碳酸钙 BaCl2 溶液 变浑浊D 浓硝酸 铜 水 试管口出现红棕色解析：A 选项，SO 2只能使石蕊溶液变红，不能漂白石蕊溶液，错误；B 选项，氨水不与 Al(OH)3沉淀反应，错误； C 选项，CO 2不与 BaCl2溶液反应，错误；D 选项，浓硝酸与铜反应生成NO2，NO 2与水反应生成 NO，NO 遇空气变为红棕色 NO2，正确。答案：D3下列设计的实验方案能达到实验目的的是( )A制备 Al(OH
3、)3 悬浊液：向 1 molL1 AlCl3 溶液中加过量的6 molL1 NaOH 溶液B提纯含有少量乙酸的乙酸乙酯：向含有少量乙酸的乙酸乙酯中加入适量饱和 NaOH 溶液，振荡后静置分液，并除去有机相的水C检验溶液中是否含有 Fe2 ：取少量待检验溶液，向其中加入少量新制氯水，再滴加 KSCN 溶液，观察实验现象D探究催化剂对 H2O2 分解速率的影响：在相同条件下，向一支试管中加入 2 mL 5% H2O2 和 1 mL H2O，向另一支试管中加入 2 mL 5% H2O2 和 1 mL FeCl3 溶液，观察并比较实验现象解析：NaOH 过量，Al(OH) 3会被溶解生成 NaAlO2
4、，A 项错误；饱和 NaOH 溶液可以与 CH3COOH 反应，同时也与乙酸乙酯反应，B 项错误；待测液中先加氯水，则无法确定溶液中原来存在的是Fe2 还是 Fe3 ，或二者都有，C 项错误；H 2O2的浓度相同时，一支试管中加催化剂，一支不加，通过观察生成气泡的快慢来探究催化剂对 H2O2分解速率的影响，D 项正确。答案：D4实验室可将硬质玻璃管改装为燃烧管(如图所示) ，挤压软塑料瓶瓶壁，向装有固体 B 的锥形瓶中加入液体 A，同时往燃烧管中通入气体 C 并点燃，可看到明显的燃烧现象 (金属网用以防止气体混合爆炸) 。若用此装置模拟工业制氯化氢，则关于试剂选择正确的是( )选项 溶液 A
5、固体 B 气体 CA 稀硫酸 Zn Cl2B 浓盐酸 MnO2 H2C 稀硝酸 Fe Cl2D 浓盐酸 KMnO4 H2解析：Zn 与稀硫酸反应生成的氢气，在燃烧管中不能与氯气充分混合，不能燃烧，A 项错误；该装置不需加热即可获得氯气，而二氧化锰和浓盐酸的反应需加热才能发生，B 项错误；金属铁和硝酸反应不会产生氢气，C 项错误；浓盐酸和高锰酸钾在不加热的条件下可以生成氯气，氯气和氢气在燃烧管中混合均匀可以获得氯化氢，燃烧时产生苍白色火焰，D 项正确。答案：D5下列实验方案不能达到实验目的的是( )A图甲装置用 Cu 和浓硝酸可制取 NOB图乙装置可用于实验室制备 Cl2C图丙装置可用于实验室制
6、取乙酸乙酯D图丁装置可用于实验室分离 CO 和 CO2解析：Cu 和浓硝酸反应生成 NO2，NO 2可以与水反应生成NO，故可以用甲装置制取 NO，A 正确；KMnO 4具有强氧化性，在常温下就可以把浓盐酸氧化为 Cl2，故乙装置可用于实验室制备Cl2，B 正确；乙酸乙酯在强碱性溶液中可以完全水解，故不能用烧碱溶液吸收，并且导管伸入到液面以下，易倒吸，C 错误；CO 2可以先被碱液吸收，在球胆中收集 CO 气体，再通过分液漏斗向试剂瓶中加入酸液，CO 2即可放出，故丁装置可用于实验室分离 CO 和CO2，D 正确。答案：C6某学习小组拟利用如图装置制备氮化钙(化学式为 Ca3N2，极易与 H2
7、O 反应)。下列说法正确的是( )A打开活塞 K 通入 N2，试管 A 内有气泡产生，说明装置气密性良好B U 形管中盛放的干燥剂既可以是碱石灰，也可以是浓硫酸C将产物 Ca3N2 放入盐酸中，只能得到一种盐D反应结束后，先熄灭酒精灯，待反应管冷却至室温后再关闭活塞 K解析：若通入 N2的气流较大，即使装置气密性不好，也能在试管 A 内产生气泡，A 项错误；U 形管中不能盛放液体干燥剂， B 项错误；将 Ca3N2放入盐酸中可得到两种盐：CaCl 2和 NH4Cl，C 项错误；如果先关闭活塞 K，再熄灭酒精灯，有可能引起倒吸，D 项正确。答案：D7实验室某些物质的制备装置如图所示(省略夹持装置
8、和净化装置) ，仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的是( )选项 a 中的物质 b 中的物质 c 中的物质 d 中的物质 e 中的物质A 浓硫酸 Na2SO3 (NH4)2SO3 浓氨水 CaOB 浓硝酸 Cu H2SO4 稀盐酸 Na2SC 稀硫酸 Zn HCl 稀盐酸 MnO2D 浓硫酸 CH3CH2OH CH2BrCH2Br 溴单质 CCl4解析：a、b 中的物质反应生成 SO2，e 、d 中的物质反应生成NH3，SO 2和 NH3在 c 中生成(NH 4)2SO3，故 A 正确；e、d 中生成的 H2S 会溶解在稀盐酸中，故 B 错误；MnO 2与稀 HCl 不能生成Cl2
9、，故 C 错误；浓硫酸和乙醇在常温下不反应，Br 2会溶于 CCl4中，不能生成 Br2，故 D 错误。答案：A8铵明矾NH 4Al(SO4)212H2O是分析化学常用的基准试剂，其制备过程如图所示。下列分析不正确的是( )A过程反应：2NH 4HCO3Na 2SO4=2NaHCO3(NH 4)2SO4B检验溶液 B 中阴离子的试剂仅需 BaCl2 溶液C若省略过程，则铵明矾的产率明显降低D向铵明矾溶液中逐滴加入 NaOH 溶液，先后观察到：刺激性气体逸出白色沉淀生成白色沉淀消失解析：NaHCO 3的溶解度较小，过程可以产生 NaHCO3沉淀，符合离子反应的条件，A 项正确；过程调整溶液的 p
10、H2，溶液中不含有 CO ，故仅需 BaCl2溶液即可鉴别 SO ，B 项正确；23 24若省略过程，因 CO 与 Al3 的水解相互促进，导致铵明矾的23产率降低，C 项正确；向铵明矾溶液中加入 NaOH 溶液，Al 3 结合OH 的能力比 NH 强，应先产生白色沉淀，后产生有刺激性气味 4的气体，再加入过量的 NaOH 溶液，白色沉淀逐渐溶解并消失，D项错误。答案：D二、非选择题9如图是用于气体制备、干燥、性质验证、尾气处理的部分仪器装置( 加热及夹持固定装置均已略去)。请根据下列要求回答问题。(1)若烧瓶中盛装锌片，分液漏斗中盛装稀硫酸，则：当仪器连接顺序为 ACBBD 时，两次使用 B
11、 装置，其中所盛的药品依次是 CuO、无水 CuSO4 粉末。此实验的目的是_，D 装置的作用是_。为了使 B 中 CuO 反应充分，在不改变现有药品的条件下，可采取的方法有(写一种)_。加热前必须进行的操作是_。(2)若烧瓶中盛装 Na2O2 固体，分液漏斗中盛装浓氨水，慢慢打开分液漏斗的活塞，则：烧瓶内产生的气体主要有(写化学式)_。用产生的气体做氨的催化氧化实验，各装置按气流方向从左到右的连接顺序是(填字母)_E。试管 B 中的反应方程式为_。解析：(1) 装置 A 中锌片与稀硫酸反应产生 H2，装置 C 是对H2进行干燥，然后依次通过分别盛有 CuO、无水 CuSO4粉末的装置 B；通
12、过 CuO 时，氢气与 CuO 反应生成 Cu 和 H2O；通过无水CuSO4粉末时，可以检验生成的水。故实验目的是验证 H2的还原性并检验其氧化产物；装置 D 的作用是防止空气中的水分进入装置B，干扰产物 H2O 的检验。使 B 中 CuO 反应充分，在不改变现有药品的条件下，可以减缓 A 中产生氢气的速率，如控制硫酸的滴入速率、控制烧瓶的温度等。加热前必须检验装置中空气是否排尽(即检验氢气是否纯净)。(2) 滴入浓氨水，则 Na2O2与 H2O 反应生成 O2，放热使氨水分解，氨气逸出。 做氨的催化氧化实验，装置 A 为 O2、NH 3的发生装置，由于产生的 O2、NH 3中含有水蒸气，需
13、要通过装置 D 干燥后进入装置 B 发生催化氧化反应。答案：(1) 验证 H2的还原性并检验其氧化产物 防止空气中的水进入装置，干扰 H2氧化产物的检验 控制分液漏斗的活塞，使稀硫酸缓慢滴下(或在烧瓶中加水或将烧瓶放入冰水中或用冰毛巾捂着烧瓶等，其他合理答案也可) 检验装置中空气是否排尽或检验氢气是否纯净(2)O 2、NH 3 ADB4NH 35O 2 4NO6H 2O= = = = =催 化 剂 10亚硝酸钠(NaNO 2)是一种重要的工业盐，易溶于水，微溶于乙醇。某化学兴趣小组对亚硝酸钠进行多角度探究：.亚硝酸钠的制备。(1)实验中用恒压滴液漏斗，相比普通分液漏斗，显著的优点是_。(2)D
14、 中澄清石灰水变浑浊，则 C 中制备 NaNO2 的离子方程式为_。.探究亚硝酸钠与硫酸反应的气体产物成分。已知：NONO 22OH =2NO H 2O 2气体液化的温度：NO 2 为 21 ，NO 为152 (3)反应前应打开弹簧夹，先通入一段时间氮气，目的是_。(4)为了检验装置 A 中生成的气体产物，仪器的连接顺序( 按左右连接)： A、C、_、_、 _。(5)在关闭弹簧夹，打开分液漏斗活塞，滴入 70%硫酸后，装置A 中产生红棕色气体。确认装置 A 中产生的气体含有 NO，依据的现象是_。装置 B 的作用是_。.设计实验证明酸性条件下 NaNO2 具有氧化性。供选用的试剂：NaNO 2
15、 溶液、KMnO 4 溶液、FeSO 4 溶液、KI溶液、稀硫酸、淀粉溶液、KSCN 溶液_。解析：本题考查亚硝酸钠的制备及性质探究实验。.(1)恒压滴液漏斗可以将滴液漏斗与烧瓶连通，平衡滴液漏斗与烧瓶中压强，便于硝酸滴下。(2)D 中澄清石灰水变浑浊，说明 C 中产生 CO2，故C 中 NO、O 2通入 Na2CO3溶液中发生反应的离子方程式为4NOO 22CO =4NO 2CO 2。 .(3)先通入一段时间氮气，23 2排尽装置中的空气，目的是防止生成的 NO 被氧化，干扰产物气体的检验。(4)在装置 A 中制取气体，用浓硫酸 (C)对气体进行干燥，然后用冰水浴(E)检验 NO2，再用 O
16、2和热水浴(D)检验 NO，最后用NaOH 溶液(B)进行尾气处理。所以仪器的连接顺序(按左右连接)为 A、C、E 、D、B。(5) 确认装置 A 中产生的气体含有 NO，依据的现象是装置 D 中通入氧气后气体由无色变为红棕色，发生反应：2NOO 2=2NO2。 由于 NO、NO 2都是大气污染物，装置 B 的作用是尾气处理，吸收氮氧化物，防止空气污染。.要证明酸性条件下 NaNO2具有氧化性，则证明酸性条件下 NaNO2能将 Fe2 氧化为 Fe3 (或将 I 氧化为 I2)即可。答案：.(1)平衡滴液漏斗与烧瓶中压强，便于硝酸流下(2)4NOO 22CO =4NO 2CO 223 2.(3
17、) 排尽装置中的空气，防止生成的 NO 被氧化，干扰产物气体的检验 (4)E D B(5)D 中通入氧气后，气体由无色变为红棕色 尾气处理，吸收氮氧化物，防止空气污染.取硫酸亚铁溶液并滴加稀硫酸酸化，滴加几滴 KSCN 溶液，溶液仍为浅绿色，滴加少许 NaNO2溶液，此时溶液由浅绿色变为红色，证明 NaNO2具有氧化性(或者取 KI 溶液并滴加稀硫酸酸化，滴加淀粉溶液，无明显现象，滴加少许 NaNO2溶液，溶液变蓝，证明NaNO2具有氧化性)11PCl 3 可用于半导体生产的外延、扩散工序。有关物质的部分性质如下：熔点/ 沸点/ 密度/gmL 1 其他黄磷 44.1 280.5 1.822P(
18、过量)3Cl 2 2PCl3；2= = = = = P(少量)5Cl 2 2PCl5= = = = = PCl3 112 75.5 1.574遇水生成 H3PO3 和 HCl，遇O2 生成 POCl3POCl3 2 105.3 1.675遇水生成 H3PO4 和 HCl，能溶于 PCl3(一) 制备：如图是实验室制备 PCl3 的装置(部分仪器已省略) 。(1)仪器乙的名称是_。(2)实验室用漂白粉加浓盐酸制备 Cl2 的化学方程式为_。(3)碱石灰的作用是_。(4)向仪器甲中通入干燥 Cl2 之前，应先通入一段时间的 CO2，其目的是_。(二) 提纯：(5)粗产品中常含有 POCl3、PCl
19、 5 等。加入黄磷加热除去 PCl5 后，通过_( 填实验操作名称)，即可得到 PCl3 的纯品。(三) 分析：测定产品中 PCl3 纯度的方法如下：迅速称取 4.200 g 产品，水解完全后配成 500 mL 溶液，取出 25.00 mL 加入过量的 0.100 0 molL1 20.00 mL 碘溶液，充分反应后再用 0.100 0 molL1 Na2S2O3 溶液滴定过量的碘，终点时消耗 10.00 mL Na2S2O3 溶液。已知：H3PO3H 2OI 2=H3PO42HI；I 22Na 2S2O3=2NaINa 2S4O6；假设测定过程中没有其他反应。(6)根据上述数据，该产品中 P
20、Cl3 的质量分数为_。若滴定终点时俯视读数，则 PCl3 的质量分数_(填“偏大” “偏小”或“无影响”) 。解析：(1) 仪器乙为冷凝管。(2) 用漂白粉加浓盐酸制备 Cl2的反应为 Ca(ClO)24HCl( 浓) =CaCl22H 2O2Cl 2。(3)根据 PCl3遇水能发生反应，氯气有毒知，碱石灰的作用是防止空气中的水蒸气进入并吸收多余的 Cl2。(4)甲中通入干燥 Cl2之前，先通入 CO2，是为了排尽装置中的空气，防止 O2和水与 PCl3反应。(5)PCl3、 POCl3的沸点相差较大，可以利用蒸馏的方法分离。 (6)根据提供的反应，有 n(H3PO3) n(Na2S2O3)
21、n (I2)，则 25.00 mL 溶液12中 n(H3PO3)0.100 0 molL1 0.02 L 0.100 0 molL1 0.01 12L 0.001 5 mol。根据 PCl33H 2O=H3PO33HCl ，则 4.2 g 产品中 n(PCl3) 0.001 5 mol200.03 mol，PCl 3的质量分数为100%98.21%。由于滴定管 “0”刻度在137.5 g/mol 0.03 mol4.2 g上，若滴定终点时俯视读数，则计算时 Na2S2O3溶液的体积偏小，根据 n(H3PO3)n (I2) n(Na2S2O3)知 n(H3PO3)偏大，故 PCl3的质12量分数偏大。答案：(1) 冷凝管(2)Ca(ClO)24HCl(浓)= =CaCl22H 2O 2Cl2(3)吸收多余的 Cl2，防止污染环境；防止空气中的水分进入，影响产品纯度(4)排尽装置中的空气，防止 O2和水与 PCl3反应(5)蒸馏(6)98.21% 偏大
