2021高考化学一轮复习 10.3 物质制备型综合实验题组训练过关1（含解析）苏教版

物质制备型综合实验常见的气体制备1.(2020年山东等级考模拟)锡为a族元素,四碘化锡是常用的有机合成试剂(sni4,熔点144.5 ,沸点364.5 ,易水解)。实验室以过量锡箔为原料通过反应sn+2i2sni4制备sni4。下列说法错误的是()a.加入碎瓷片的目的是防止暴沸b.sni4可溶于ccl4中c.装置中a为冷凝水进水口d.装置的主要作用是吸收挥发的i2【解析】选d。液体加热时加入碎瓷片目的是防止暴沸,所以a正确;根据题干中 sni4的熔沸点,从组成分析可知sni4与ccl4为同族形成的同类物质,依据“相似相溶”原理可知 sni4可溶于 ccl4中,b正确;冷凝管的冷凝水为“下进上出”,所以装置中a为冷凝水进水口,c正确;据题可知:sni4,易水解,所以装置的主要作用是防止水蒸气进入装置使sni4水解,所以d错误。2.(2019成都模拟)为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,取铁钉放入一定量浓硫酸中加热,充分反应后收集到干燥气体y,丙同学认为气体y中除了so2,可能还含有co2和q气体,因此设计了下列实验装置(图中夹持仪器省略,实验前已将装置中空气排尽)进一步探究。(1)装置a中的现象是_,其作用是_。(2)为判断co2是否存在,需将装置m添加在_(填小写字母)。a.a之前b.ab之间c.bc之间d.cd之间若存在co2,则产生co2气体的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_。(3)若c中固体变红,d中固体变蓝,则q是_(填化学式),产生该气体的原因是_。(4)若某气体可能由co2、so2、h2中的一种或多种组成,经测定其中氧的质量分数为50%,则该气体的组成可能为_ (填小写字母)。a.so2b.h2、so2c.h2、co2d.co2、so2e.so2、co2、h2【解析】(2)由于碱石灰能吸收co2,所以在检验q气体之前首先检验co2,因此m应该放在ab之间;在加热时,铁钉中不仅铁和浓硫酸反应,碳也和浓硫酸反应生成二氧化硫、二氧化碳和水,其中氧化剂是浓硫酸,还原剂是碳,因此反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为21。(3)若c中固体变红,说明有红色的铜单质生成;d中固体变蓝,说明有水生成,因此q是氢气。这是由于浓硫酸变稀,铁与稀硫酸反应产生氢气。(4)若某气体可能由co2、so2、h2中的一种或多种组成,经测定其中氧的质量分数为50%,由于so2中氧元素的质量分数是50%,而co2中氧元素的质量分数大于50%,所以该气体的组成可能为so2或h2、co2或so2、co2、h2。答案:(1)溶液颜色变浅除去so2并验证so2是否除尽(2)b21(3)h2随着反应进行,浓硫酸变稀,铁与稀硫酸反应产生氢气(4)ace【归纳提升】气体制备题的备考策略熟悉高中阶段常见气体(h2、o2、cl2、co2、so2、h2s、nh3、no、no2、c2h4、c2h2等)的制备原理、装置、除杂、收集、尾气处理方法。(1)气体制备装置的选择,应根据反应物的聚集状态和反应条件,选择“固固加热”“固(液)液加热”“固(液)液不加热”的装置。如nh3的实验室制备方法,若选用nh4cl和ca(oh)2固体为原料,应选用“固固加热”装置;若选用浓氨水为原料,应选用“固(液)液加热”装置;若选择浓氨水和碱石灰为原料,应选用“固液不加热”装置。(2)除杂方法和试剂的选择,应首先考虑制备所得气体中混有的杂质,再选择合适试剂洗去杂质同时不影响目标气体产物;混有的水蒸气应最后除去,干燥剂的选择应根据目标气体产物的性质决定。如实验室制备所得cl2中混有hcl和水蒸气,应先通过饱和食盐水除去hcl,再用浓硫酸干燥。(3)收集方式的选择,应根据目标气体的溶解性和密度选择,若不溶于水且不与水反应(如no等)可选用排水法,密度大于空气(如co2等)可选用向上排空气法,密度小于空气(如h2等)可选用向下排空气法,某些气体可用排饱和溶液的方法(如收集cl2可用排饱和食盐水的方法)。(4)尾气处理方法的选择,应考虑尾气的性质,若易溶于水的气体(如nh3等)可用水吸收尾气并防倒吸;易与碱反应的酸性气体(如so2等)可用碱液吸收;易燃的气体(如ch4等)可点燃处理;不能直接处理的气体(如no等)可收集。常见的非气体制备3.纳米caco3作为工业上重要的无机填充材料,广泛应用于橡胶、塑料、涂料、油墨和造纸等行业。某化学兴趣小组在实验室中利用下列装置模拟工业制备纳米caco3。请回答下列问题:(1)仪器甲的名称是_,在该实验中,其作用是_。 (2)将上述接口连接顺序补充完整:a_;b_;d_。 (3)装置d中选择的试剂是_(填序号,下同),装置e中选择的试剂是_。 饱和na2co3溶液饱和nahco3溶液无水cacl2固体碱石灰(4)装置c中发生反应的离子方程式为_。 (5)随着气体的通入,三颈烧瓶中产生白色沉淀且逐渐增多,但一段时间后,白色沉淀逐渐减少,其可能的原因为_(结合化学用语解释)。 (6)当生成5 g沉淀时,理论上消耗两种气体(标准状况下)的总体积可能为_。 (7)已知:常温下,ksp(caco3)=2.810-9,ksp(caso3) =1.410-7。向浓度为1.0 moll-1的na2so3溶液中加入纳米caco3,若使caco3向caso3转化,则该混合液中c(so32-)c(co32-)的值(x)的取值范围为_。 【解析】根据装置图及使用的试剂可知,a是生成二氧化碳的装置,b是生成氨气的装置,c是生成碳酸钙沉淀的装置,生成的二氧化碳中混有氯化氢,可以通过装置d除去,装置e可以防止未反应的氨气污染空气。(1)根据图示,仪器甲为干燥管,在该实验中,可以防止因三颈烧瓶中气体的压强变化而引起的倒吸。(2)根据上述分析,生成的二氧化碳和氨气通入装置c中反应生成碳酸钙,通过装置d除去二氧化碳中的氯化氢,尾气用装置e吸收,上述接口连接顺序为afge;bc;d h。(3)装置d的作用是除去二氧化碳中的氯化氢,可以选择饱和nahco3溶液,装置e的作用是吸收未反应的氨气,可以选用无水cacl2固体。(4)装置c中氯化钙和氨气、二氧化碳反应生成氯化铵和碳酸钙,反应的离子方程式为ca2+2nh3 +co2+h2ocaco3+2nh4+。(5)碳酸钙与过量的二氧化碳反应生成碳酸氢钙:caco3+co2+h2oca(hco3)2。ca(hco3)2易溶于水,因此随着气体的通入,三颈烧瓶中产生白色沉淀且逐渐增多,但一段时间后,白色沉淀逐渐减少。(6)n(cacl2)=0.2 l0.5 moll-1=0.1 mol,5 g碳酸钙沉淀的物质的量=5 g100 gmol-1=0.05 mol,根据ca2+2nh3+co2+h2ocaco3+2nh4+可知,当氯化钙过量时,消耗氨气0.1 mol,二氧化碳0.05 mol,共消耗气体0.15 mol,标准状况下的体积=0.15 mol22.4 lmol-1=3.36 l;通入的气体过量将部分生成的碳酸钙溶解,则生成0.1 mol碳酸钙消耗氨气0.2 mol,二氧化碳0.1 mol,溶解0.05 mol碳酸钙需要消耗0.05 mol二氧化碳,共消耗气体0.35 mol,标准状况下的体积=0.35 mol22.4 lmol-1=7.84 l。(7)向浓度为1.0 moll-1的na2so3溶液中加入纳米caco3,若使caco3向caso3转化需要满足c(so32-)c(ca2+)ksp(caso3),即c(so32-)ksp(caco3)c(co32-)ksp(caso3),则c(so32-)c(co32-)ksp(caso3)ksp(caco3)=1.410-72.810-9=50。答案:(1)干燥管防止倒吸(2)fgech(3)(4)ca2+2nh3+co2+h2ocaco3+2nh4+(5)caco3+co2+h2oca(hco3)2,ca(hco3)2易溶于水(6)3.36 l或7.84 l(7)x50【加固训练】1.(2020定远模拟)装置甲、乙、丙都是铁与水蒸气反应的实验装置,下列说法不正确的是()a.甲装置中氯化钙的作用是除去氢气中混有的水蒸气b.选用丙装置,实验结束时先移去酒精灯,再将导气管拿出水面c.用乙装置实验时,蒸发皿中产生大量肥皂泡,点燃肥皂泡发出爆鸣声d.三个装置相比较,乙装置简单、操作简便、节约原料、安全性好【解析】选b。加热试管提供水蒸气,fe与水蒸气反应生成氢气,氯化钙干燥氢气,则氯化钙的作用是除去氢气中混有的水蒸气,故a正确;丙装置,实验结束时先将导气管拿出水面,防止水倒吸,后移去酒精灯,故b错误;氢气具有可燃性,则蒸发皿中产生大量肥皂泡,点燃肥皂泡发出爆鸣声,故c正确;制备气体的装置不能密封,且氢气具有可燃性,则乙装置简单、操作简便、节约原料、安全性好,故d正确。2.某中学化学实验小组为了探究so2与氯水的漂白性,设计了如下实验装置:(1)仪器a的名称为_。(2)写出e处发生反应的离子方程式:_ _。(3)反应开始后,发现b、d两个容器中品红溶液都褪色,停止通气后,加热b、d两个容器,现象分别为b_;d_。(4)装置c的作用是_。(5)该实验小组同学将上述两种气体按11同时通入品红溶液中,发现品红溶液几乎不褪色。试分析实验过程中品红溶液不褪色的原因是_(用离子方程式表示)。【解析】(1)仪器a的名称为分液漏斗;(2)e处是固体二氧化锰和浓盐酸加热生成氯气的反应,反应的离子方程式:mno2+4h+2cl-mn2+cl2+2h2o;(3)二氧化硫漂白后的物质具有不稳定性,加热时又能变为红色,而氯气的漂白具有不可逆性,加热也不能恢复红色(或溶液仍无色);(4)二氧化硫、氯气有毒,不能直接排放,二者都能与氢氧化钠反应,可以用氢氧化钠吸收过量的二氧化硫、氯气;(5)so2和cl2按11通入,so2和cl2恰好反应,二者反应生成h2so4和hcl,发生反应的离子方程式为so2+cl2+2h2o4h+so42-+2cl-,不再具有漂白性。答案:(1)分液漏斗 (2)mno2+4h+2cl-mn2+cl2+2h2o(3)溶液恢复红色溶液不恢复红色(或溶液仍无色)(4)吸收so2和cl2,防止污染空气(5)so2+cl2+2h2o4h+so42-+2cl-【归纳提升】高中阶段常见非气体物质的制备(1)fe(oh)2的制备原理:fe2+2oh- fe(oh)2由于fe(oh)2极易被氧化,可以采取一些措施来延缓fe(oh)2的变质:a.制备原料feso4溶液和naoh溶液配制所用蒸馏水应做煮沸除氧处理b.选用长滴管,伸入液面以下滴加溶液c.在溶液上加上一层苯或煤油,隔绝空气d.营造h2还原性气氛(可由fe与稀硫酸制备feso4同时得到,排尽装置中空气),短时间内避免接触氧气e.使用电解法,由铁作阳极(2)fe(oh)3胶体的制备