2022屆高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 第13講 化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)專題跟蹤訓(xùn)練非選擇題(共50分)1(16分)三氯化硼是一種重要的化工原料。某同學(xué)設(shè)計(jì)的三氯化硼制備裝置如圖所示。查閱資料BCl3的熔點(diǎn)為107.3 ，沸點(diǎn)為12.5 ；2B6HCl2BCl33H2；硼與鋁的性質(zhì)相似，氯化物也易水解，硼也能與堿反應(yīng)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)裝置A是用高錳酸鉀固體與濃鹽酸反應(yīng)制氯氣，反應(yīng)的離子方程式為_。(2)為了完成三氯化硼的制備，裝置從左到右的接口連接順序?yàn)開。(3)裝置E中的試劑為_，如果拆去裝置E，可能的后果是_。(4)裝置D中發(fā)生反應(yīng)前先通入一段時(shí)間的氯氣，其目的是_，該裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(5)BCl3與水能劇烈反應(yīng)生成硼酸(H3BO3)和白霧，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式_。(6)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證制得的產(chǎn)品中是否含有硼粉_。解析(1)裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2MnO16H10Cl=2Mn25Cl28H2O。(2)由于制取的Cl2中含雜質(zhì)HCl、H2O，所以Cl2與硼反應(yīng)前需要先除去Cl2中含有的雜質(zhì)，又因?yàn)椤芭鹋c鋁的性質(zhì)相似，氯化物也易水解”，生成BCl3的裝置中應(yīng)防止水蒸氣進(jìn)入，故右側(cè)應(yīng)連接盛有濃H2SO4的干燥裝置。裝置的連接順序?yàn)閍hifgbcdej(f和g可互換，b和c可互換)。(3)裝置E中的試劑為飽和食鹽水，目的是除去Cl2中的HCl；若拆去裝置E，雜質(zhì)HCl與硼反應(yīng)產(chǎn)生的H2與Cl2混合，加熱時(shí)可能會(huì)引起爆炸。(4)硼粉能與空氣中的氧氣反應(yīng)，故反應(yīng)前應(yīng)通入Cl2排盡裝置中的空氣。(5)由“生成硼酸(H3BO3)和白霧”可知該反應(yīng)為BCl33H2O=H3BO33HCl。(6)由“硼也能與堿反應(yīng)”可知在產(chǎn)品中加入NaOH溶液，若產(chǎn)生氣泡，則說(shuō)明含有硼粉。答案(1)2MnO16H10Cl=2Mn25Cl28H2O(2)ahifgbcdej(f和g可互換，b和c可互換)(3)飽和食鹽水HCl與硼反應(yīng)產(chǎn)生的H2與Cl2混合，加熱時(shí)可能會(huì)引起爆炸(4)通入Cl2以排盡裝置中的空氣，防止硼被氧化2B3Cl22BCl3(5)BCl33H2O=H3BO33HCl(6)取少量產(chǎn)品于試管中，加入NaOH溶液，若產(chǎn)生氣泡(H2)，則說(shuō)明含有硼粉2(18分)Co60可用于癌癥的放射性治療和蔬菜保鮮。已知：硫鈷礦石(主要成分為Co3S4)灼燒會(huì)生成Co2O3(黑色)，Co2O3與Al發(fā)生鋁熱反應(yīng)可生成Co。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)寫出“已知”中的兩個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式：_、_。(2)實(shí)驗(yàn)室由硫鈷礦石(主要成分為Co3S4)灼燒生成Co2O3時(shí)，可選用下面的裝置_(填序號(hào))。(3)鈷單質(zhì)可與稀鹽酸反應(yīng)生成CoCl2(藍(lán)色)和H2。CoCl2吸水后會(huì)生成不同顏色的物質(zhì)，如CoCl2·6H2O為粉紅色。如圖所示為CoCl2·6H2O受熱時(shí)的溫度與質(zhì)量的關(guān)系圖。紫紅色物質(zhì)的化學(xué)式為_，若由粉紅色固體制備紫紅色固體，可采用的實(shí)驗(yàn)裝置為_(從、中選擇)。由紫紅色固體生成藍(lán)紫色固體發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。綜合上述反應(yīng)過(guò)程，鈷的氯化物常作為變色硅膠(一種干燥劑)的指示劑，當(dāng)變色硅膠由藍(lán)色變?yōu)榉奂t色時(shí)，即失去干燥能力，該藍(lán)色物質(zhì)的化學(xué)式為_。解析(1)由“硫鈷礦石(主要成分為Co3S4)灼燒生成Co2O3”可得，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Co3S425O26Co2O316SO2。由“鋁熱反應(yīng)”可得制備鈷的化學(xué)反應(yīng)方程式為Co2O32AlAl2O32Co。(2)灼燒硫鈷礦石時(shí)需要加熱，可選用裝置、，但用坩堝灼燒時(shí)產(chǎn)生的SO2會(huì)污染空氣，所以選用裝置較好(導(dǎo)出氣體可用堿液吸收)。(3)由25 時(shí)鈷鹽的質(zhì)量可知，n(CoCl2·6H2O)0.02 mol；2552 減少的質(zhì)量為H2O的質(zhì)量，n(H2O)0.08 mol；CoCl2·6H2O失去水分子數(shù)4，故紫紅色物質(zhì)的化學(xué)式為CoCl2·2H2O。由于失水溫度為52 ，需要采用水浴加熱，故采用裝置。5290 時(shí)，減少的質(zhì)量為H2O的質(zhì)量，n(H2O)0.02 mol；CoCl2·2H2O失去水分子數(shù)1，故藍(lán)紫色物質(zhì)的化學(xué)式為CoCl2·H2O。所以由紫紅色固體生成藍(lán)紫色固體的化學(xué)方程式為CoCl2·2H2OCoCl2·H2OH2O。90120 時(shí)，失去水的物質(zhì)的量為0.02 mol，故藍(lán)色物質(zhì)為CoCl2。答案(1)4Co3S425O26Co2O316SO2Co2O32AlAl2O32Co(2)(3)CoCl2·2H2OCoCl2·2H2OCoCl2·H2OH2OCoCl23(16分)亞硝酰氯(NOCl)的沸點(diǎn)為5.5 ，具有刺鼻惡臭味，溶于發(fā)煙硫酸，遇水則分解，是有機(jī)合成中的重要試劑。某同學(xué)用如圖裝置，由NO與干燥純凈的Cl2反應(yīng)制備NOCl。已知：Cl2的沸點(diǎn)為34.6 ，NO2Cl的沸點(diǎn)為15 ；2NOCl2=2NOCl,2NO2Cl2=2NO2Cl?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)銅與稀硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為_；裝置A中設(shè)計(jì)了可上下移動(dòng)的銅絲，其優(yōu)點(diǎn)是_。(2)題圖中實(shí)驗(yàn)裝置的連接順序：a_。(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，先制取氯氣使其充滿除A、B、C外的整套裝置，目的是_；裝置中充滿氯氣后，下一步是制取NO，具體操作是_；E中冰鹽水的溫度可低至22 ，其作用是_。(4)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可能的不足之處是_。(5)若無(wú)C裝置，則不利于NOCl的制備，主要原因是_(用化學(xué)方程式表示)。解析(1)銅與稀硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O。上下移動(dòng)的銅絲的作用是可以控制反應(yīng)的開始與停止。(2)由已知和NOCl遇水則分解可知，需制取純凈的Cl2和NO，并在制備與收集NOCl前后連接干燥管防止水蒸氣進(jìn)入裝置，才能制備NOCl，最后還需要尾氣處理裝置。裝置的連接順序?yàn)閍debcijfgh。(3)“先制取氯氣使其充滿除A、B、C外的整套裝置”的目的是排盡裝置中的空氣，以防止NO被氧化成NO2而生成雜質(zhì)NO2Cl。向下移動(dòng)銅絲與稀硝酸接觸，即可反應(yīng)制得NO。E中冰鹽水的作用是使NOCl冷凝成液態(tài)，分離NOCl與尾氣。(4)該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中B、C中有少量空氣，可能會(huì)將NO氧化為NO2，使制備的產(chǎn)物中含雜質(zhì)NO2Cl。(5)若無(wú)C裝置，NOCl會(huì)與水反應(yīng)生成HCl和HNO2。答案(1)3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O可以控制反應(yīng)的開始與停止(2)debcijfgh(3)排盡裝置中的空氣向下移動(dòng)銅絲，與稀硝酸接觸使NOCl冷凝成液態(tài)，分離NOCl與尾氣(4)B、C中有少量空氣，可能會(huì)將NO氧化為NO2，使制備的產(chǎn)物中含雜質(zhì)NO2Cl(5)NOClH2O=HNO2HCl拔高練(25分鐘50分)非選擇題(共50分)1(16分)氯苯是染料、醫(yī)藥、有機(jī)合成的中間體，是重要的有機(jī)化工產(chǎn)品。實(shí)驗(yàn)室制取氯苯的裝置如圖所示(加熱和夾持裝置已略去)?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)儀器a、b組合成制取氯氣的裝置，反應(yīng)不需要加熱，則儀器a中的固體反應(yīng)物可以是_(填標(biāo)號(hào))。AMnO2BKMnO4CK2Cr2O7(2)把氯氣通入儀器d中(儀器d中有FeCl3和苯)，加熱維持反應(yīng)溫度為4060 ，溫度過(guò)高會(huì)生成過(guò)多的二氯苯。對(duì)儀器d加熱的方法是_。(3)儀器c的名稱是_，儀器c出口的氣體成分有HCl、Cl2、水蒸氣和_。(4)制取氯苯的化學(xué)方程式為_。(5)儀器d中的反應(yīng)完成后，工業(yè)上要進(jìn)行水洗、堿洗及食鹽干燥，才能蒸餾。堿洗之前要進(jìn)行水洗，其目的是_。用10% NaOH溶液堿洗時(shí)發(fā)生氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(6)工業(yè)生產(chǎn)中苯的流失情況如表所示：則10 t苯可得成品氯苯_t。(列出計(jì)算式即可)解析答案(1)BC(2)水浴加熱(3)球形冷凝管苯蒸氣(4) (5)洗去產(chǎn)品中的FeCl3、HCl，節(jié)省堿的用量，降低成本Cl22NaOH=NaClNaClOH2O(6)2(14分)磁性材料A是由兩種元素組成的化合物，某研究小組按如圖流程探究其組成：請(qǐng)回答：(1)A的組成元素為_(用元素符號(hào)表示)，化學(xué)式為_。(2)溶液C可溶解銅片，列舉該反應(yīng)的一個(gè)實(shí)際應(yīng)用_。(3)已知化合物A能與稀硫酸反應(yīng)，生成一種淡黃色不溶物和一種氣體(標(biāo)況下的密度為1.518 g·L1)，該氣體分子的電子式為_，寫出該反應(yīng)的離子方程式_。(4)寫出FG反應(yīng)的化學(xué)方程式_，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案探究溶液G中的主要微粒(不考慮H2O、H、K、I)_ _。解析(1)由C中加入KSCN溶液后呈紅色，可推出B為Fe2O3，C為FeCl3。由無(wú)色酸性溶液F與I2的KI溶液反應(yīng)后生成無(wú)色溶液G，說(shuō)明無(wú)色酸性溶液F具有還原性，結(jié)合“A能與稀硫酸反應(yīng)，生成一種淡黃色不溶物和一種氣體(M22.4 L·mol1×1.518 g·L134 g·mol1，為H2S)”，說(shuō)明A中含有S元素，則無(wú)色氣體E為SO2，無(wú)色酸性溶液F為H2SO3溶液，與I2反應(yīng)的化學(xué)方程式為H2SO3I2H2O=H2SO42HI。由“2.960 g化合物A”“2.400 g紅棕色固體B”，可得n(Fe)0.03 mol，n(S)0.04 mol，A的化學(xué)式為Fe3S4。(2)FeCl3與銅片的反應(yīng)為2FeCl3Cu=CuCl22FeCl2，該反應(yīng)在工業(yè)上可用于制印刷電路板。 答案(1)Fe、SFe3S4(2)制印刷電路板3(20分)(2018·山東日照二模)水合肼(N2H4·H2O)又名水合聯(lián)氨，無(wú)色液體，具有腐蝕性和強(qiáng)還原性，它是一種重要的化工試劑。利用尿素法生產(chǎn)水合肼的原理為CO(NH2)22NaOHNaClO=N2H4·H2ONa2CO3NaCl。實(shí)驗(yàn)1：制備NaClO溶液(已知：3NaClO2NaClNaClO3)。(1)圖甲裝置中燒瓶?jī)?nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_。(2)用NaOH固體配制溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30% NaOH溶液時(shí)，所需玻璃儀器除量筒外還有_(填標(biāo)號(hào))。a燒杯 b容量瓶c玻璃棒 d燒瓶(3)圖甲裝置中用冰水浴控制溫度的目_。實(shí)驗(yàn)2：制取水合肼。(4)圖乙中若分液漏斗滴液速率過(guò)快，部分N2H4·H2O會(huì)參與A中反應(yīng)并產(chǎn)生大量氮?dú)?，降低產(chǎn)品產(chǎn)率。寫出該過(guò)程中反應(yīng)生成氮?dú)獾幕瘜W(xué)方程式：_。充分反應(yīng)后，蒸餾A中溶液即可得到水合肼的粗產(chǎn)品。實(shí)驗(yàn)3：測(cè)定餾分中水合肼的含量。(5)稱取餾分3.0 g，加入適量NaHCO3固體，加水配成250 mL溶液，移出25.00 mL置于錐形瓶中，并滴加23滴淀粉溶液，用0.15 mol·L1的碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定(滴定過(guò)程中，調(diào)節(jié)溶液的pH保持在6.5左右)。(已知：N2H4·H2O2I2=N24HIH2O)滴定時(shí)，碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液盛放在_(填“酸式”或“堿式”)滴定管中。下列能導(dǎo)致餾分中水合肼的含量測(cè)定結(jié)果偏高的是_(填標(biāo)號(hào))。a錐形瓶清洗干凈后未干燥b滴定前，滴定管內(nèi)無(wú)氣泡，滴定后有氣泡c讀數(shù)時(shí)，滴定前平視，滴定后俯視d盛標(biāo)準(zhǔn)液的滴定管水洗后，直接裝標(biāo)準(zhǔn)液實(shí)驗(yàn)測(cè)得消耗碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液的平均值為20. 00 mL，餾分中水合肼(N2H4·H2O)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_。解析(1)實(shí)驗(yàn)室用濃鹽酸和二氧化錳共熱制備氯氣。(2)配制一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氫氧化鈉溶液，分三步：計(jì)算；稱量(用托盤天平)；溶解(用玻璃棒、量筒和燒杯)。(3) Cl2與NaOH的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，由已知信息知，溫度過(guò)高，次氯酸鈉易發(fā)生歧化反應(yīng)，導(dǎo)致次氯酸鈉含量降低，影響產(chǎn)品的產(chǎn)率，故應(yīng)用冰水浴控制溫度。(4)水合肼與次氯酸鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氮?dú)?、氯化鈉和水。(5)堿式滴定管下部有一段橡膠管，橡膠中含碳碳雙鍵，能與碘單質(zhì)發(fā)生加成反應(yīng)，所以，用酸式滴定管盛裝碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液。錐形瓶作反應(yīng)容器，殘留蒸餾水不會(huì)影響實(shí)驗(yàn)，a項(xiàng)錯(cuò)誤；滴定前滴定管內(nèi)無(wú)氣泡，滴定后有氣泡，測(cè)得溶液體積偏小，結(jié)果偏低，b項(xiàng)錯(cuò)誤；滴定管的0刻度在上部，俯視讀數(shù)結(jié)果偏小，測(cè)定結(jié)果偏低，c項(xiàng)錯(cuò)誤：如果沒(méi)有用待裝液潤(rùn)洗，則測(cè)得消耗碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積偏大，結(jié)果偏高，d項(xiàng)正確。w(N2H4·H2O)×100%25%。答案(1)MnO24HCl(濃)MnCl2Cl22H2O(2)ac(3)防止NaClO分解，影響水合肼的產(chǎn)率(4)N2H4·H2O2NaClO=N23H2O2NaCl(5)酸式d25%