培优训练11制备及性质、原理探究综合实验

1、培优训练 11：制备及性质、原理探究综合实验1. 亚硝酞氯 (NOCl ，熔点： 64.5 ，沸点： 5.5 )是一种黄色气体，遇水易 水解。可用于合成清洁剂、 触媒剂及中间体等。 实验室可由氯气与一氧化氮在常 温常压下合成。(1) 甲组的同学拟制备原料气 NO 和 Cl2，制备装置如下图所示：为制备纯净干燥的气体，下表中缺少的药品是：装置装置烧瓶中分液漏斗中制备纯净 Cl2MnO2制备纯净 NOCu 装置连接顺序为 a(按气流自左向右方向， 用小写字母表示 ) 装置、除可进一步干燥 NO、Cl2 外，另一个作用是 装置的作用是 装置中吸收尾气时， NOCl 发生反应的化学方程式为(3) 丙组

2、同学查阅资料，查得王水是浓硝酸与浓盐酸的混酸，一定条件下混酸可生成亚硝酞氯和氯气，该反应的化学方程式为 解析 (1)实验室常用浓盐酸与 MnO2 加热来制备 Cl2，并用饱和食盐水除去 Cl2 中混有的 HCl；Cu与稀硝酸反应可以制备 NO，但 NO会与装置中的 O2生成少 量 NO2，并可能混有少量挥发的硝酸，可用水把二者除去。(2) 在装置中 NO与Cl2反应制备 NOCl后，IX装置的作用是冷却并收集 NOCl； 为了防止尾气污染空气， 装置中 NaOH 溶液的作用是吸收尾气；因为 NOCl 遇水易水解，所以在 IX 装置和 装置之间连接 装置，目的是防止水蒸气进入 装置。故连接顺序为

3、 a e f(或 fe)cbd。装置 、除可进一步干燥 NO、Cl2 外还可以通过观察气泡进而调节气体的流速。 NaOH 溶液吸收 NOCl 的化学方程式结合题意可由质量守恒写出。(3) 可结合题意利用氧化还原反应的配平可得反应的化学方程式为：HNO3(浓)3HCl(浓)=NOClCl22H2O。答案 (1)浓盐酸 饱和食盐水 稀硝酸 水(2) ef( 或 fe)c bd 通过观察气泡调节气体的流速防止水蒸气进入反应器 NOCl 2NaOH=NaClNaNO2H2O(3) HNO3(浓)3HCl(浓)=NOClCl22H2O2. (2018 安徽安庆二模， 26)氨基甲酸铵 (NH2COONH

4、4)是一种白色固体，可由两 种常见气体制取，其易分解、易水解，可用于医药、氨化剂等。某科研小组利用 以下装置制备氨基甲酸铵。回答下列问题：(1) 写出 a 中的固体药品的名称 ，制取氨气的原理为 (结合化学方程式并用简要的文字加以说明 )。(2) 恒压滴液漏斗的作用是 。_(3) 有同学建议 CO2 发生装置直接改用如下装置代替，你认为他的改进有何优点(试述一种 )： 。_(4) 反应器 C 中发生反应的化学方程式为 。_(5) 双通玻璃管的作用是 ；_b 中溶液的作用是 。_(6) 上述制得的氨基甲酸铵可能含有碳酸氢铵、碳酸铵中的一种或两种。设计方 案，进行成分探究，请填写表中空格。限选试剂

5、：蒸馏水、稀硝酸、 BaCl2溶液、Ba(OH)2溶液、AgNO3 溶液、稀盐酸实验步骤预期现象和结论步骤 1：取少量固体样品于试管中，加 入蒸馏水至固体溶解。得到无色溶液步骤 2：向试管中加入过量的 BaCl2 溶 液，静置。溶液不变浑浊，则证明固体中不含有。步骤 3：取步骤 2 的上层清液于试管中 加入少量的 。溶液变浑浊，则证明固体中含有。解析 由题意结合实验装置可得，三颈烧瓶中产生氨气，锥形瓶中产生 CO2，经 除杂、干燥后的氨气和 CO2在反应器 C 中反应生成氨基甲酸铵。(1) 恒压滴液漏斗中盛有浓氨水，是利用 NH3H2O 受热分解产生氨气，所以 a 中 的固体药品可以是生石灰或

6、氢氧化钠固体、碱石灰等。(2) a中产生气体，使压强增大， 使用恒压滴液漏斗可以平衡漏斗与三颈烧瓶中的 压强，使漏斗内液体顺利滴下。(4) 氨气和 CO2 在反应器 C 中反应生成氨基甲酸铵，化学方程式为2NH3CO2=H2NCOONH 4。(5) 双通玻璃管的作用是防止倒吸；锥形瓶中用稀盐酸与碳酸钙制取二氧化碳， 二氧化碳中会有氯化氢气体，所以 b 的作用是吸收氯化氢气体。(6) 碳酸铵能与 BaCl2溶液反应生成 BaCO3 沉淀，碳酸氢铵与 BaCl2溶液不反应， 所以步骤 2 中溶液不变浑浊，则证明固体中不含 (NH4)2CO3 ；碳酸氢铵能与 Ba(OH)2 溶液反应生成 BaCO3

7、 沉淀，所以步骤 3 中加入的试剂可以是 Ba(OH)2 溶液，溶液变浑浊，则证明固体中含有 NH4HCO3。答案 (1)生石灰(氢氧化钠、碱石灰均可 ) CaONH3H2O=Ca(OH)2NH3， CaO 与水反应放热促进氨气生成 (答案合理即可 )(2) 平衡压强，使漏斗内液体顺利滴下(3) 装置简单，无需干燥；低温环境，提高产率 (答其中一点即可 )(4) 2NH3CO2=H2NCOONH4(5) 防止倒吸 吸收氯化氢气体(6) (NH4)2CO3 Ba(OH)2 溶液 NH4HCO33. 为了更深刻地认识卤素的性质， 某化学小组对卤素及其化合物的制备和性质进 行如下实验探究，根据实验回

8、答问题。实验一 氯气的制取(1) 该小组拟用如图实验装置来制备纯净、 干燥的氯气，并完成与金属铁的反应 (夹 持仪器略去，下同 )。每个虚线框表示一个单元装置，请用文字描述将下列装置 的错误之处改正 。_实验二 探究氯化亚铁与氧气反应的产物已知氯化亚铁的熔点为 674 ，沸点为 1 023 ；三氯化铁在 100 左右时升华， 极易水解。在 500 条件下氯化亚铁与氧气可能发生反应： 12FeCl23O2= 2Fe2O38FeCl3、4FeCl23O2=2Fe2O34Cl2，该化学小组选用下图部分装置 (装置可以重复选用 )进行氯化亚铁与氧气反应产物的探究(2) 实验装置的合理连接顺序为： A

9、E。(3) 假设加热装置中的氯化亚铁完全反应，则反应后剩余固体的化学式是 。请设计实验方案验证你的假设 。_(4) 简述将 F 中的固体配成溶液的操作方法 。实验三 卤素化合物之间反应实验条件控制探究(5) 在不同实验条件下 KClO 3可将 KI 氧化为 I2或 KIO 3。下面是该小组设计的一 组实验数据记录表 (实验控制在室温下进行 )。试管标号12340.20 mol L1KI 溶液 /mL1.01.01.01.0KClO 3(s)/g0.100.100.100.106.0 mol L1 H 2SO4溶液/mL03.06.09.0蒸馏水 /mL9.06.03.00实验现象 该组实验的目

10、的是 。_ 2号试管反应完全后，取少量 2 号试管中的溶液滴加淀粉溶液后显蓝色，假设 还原产物只有 KCl ，写出反应的离子方程式 。解析 (1)浓盐酸具挥发性，制得的氯气中含有 HCl 、水蒸气。除去 HCl 用饱和 食盐水，故 中试剂换为饱和氯化钠溶液； 的作用是除去水蒸气， 故中导管 改为长进短出；中氯气和金属铁发生反应；中试管口应加一出气导管。 (2)A 为 O2 的发生装置，制得的氧气中含有水蒸气，由于三氯化铁极易水解，因此需 要对制得的氧气进行干燥， 可通过盛有碱石灰的装置 D；氯化亚铁与氧气反应的 产物为 Fe2O3、FeCl3、Cl2，通过装置 F 冷却可以收集到 FeCl3，

11、则氯化亚铁与氧 气反应的装置应选用装置 B 而不选装置 C；装置 E 用于吸收 Cl2，防止污染空气，故在装置 E 之前应再将连接装置 D，以防止装置 F中的 FeCl3水解。(4)F 中的固 体为 FeCl3，配制 FeCl3溶液，要抑制 FeCl3的水解，实验操作为：取 F 中固体溶 解于浓盐酸中，然后加水稀释。 (5)4 组实验只有硫酸的浓度不同，因此实验的 目的是探究其他条件相同时， 酸度对反应产物的影响。 滴加淀粉溶液后显蓝色， 说明有 I2 生成，由 II2，失 e；由 ClO3Cl，得 6e，根据得失电子守恒、 电荷守恒和原子守恒配平离子方程式为： ClO36I6H =Cl3I2

12、3H2O。 答案 (1)中试剂换为饱和氯化钠溶液；中导管改为长进短出；中试管口 加一出气导管 (合理即可 ) (2)D BFD (3)Fe2O3 取样少许加入稀盐酸使 其完全溶解，再加入几滴 KSCN 溶液，呈现红色 (4)先把 F 中的固体溶解于浓 盐酸中，然后加水稀释到所需浓度(5)探究其他条件相同时，酸度对反应产物的影响 ClO36I 6H=Cl3I2 3H2O4. (2018 陕西师大附中第五次月考， 16)某化学小组同学用下列装置和试剂进行实 验，探究 O2 与 KI 溶液发生反应的条件。供选试剂： 30%H2O2溶液、 0.1 mol/L H2SO4溶液、 MnO2固体、 KMnO

13、4固体(1)小组同学设计甲、乙、丙三组实验，记录如下操作现象甲向 I 的锥形瓶中加入 ，向 I的中加入 30%H2O2 溶液，连接 I 、，打开活塞I 中产生无色气体并伴随大量白雾； 中有气泡冒出，溶液迅速变蓝乙向中加入 KMnO 4固体，连接、 ，点燃酒精灯中有气泡冒出，溶液不变蓝丙向中加入 KMnO 4固体，中加入 适量 0.1 mol/L H 2SO4溶液，连接、 ，点燃酒精灯中有气泡冒出，溶液变蓝(2)丙实验中 O2 与 KI 溶液反应的离子方程式是 (3) 对比乙 、丙实验可知，O2 与 KI 溶液发生反应的适宜条件是 为进一步探究该条件对反应速率的影响，可采取的实验措施是(4) 由

14、甲、乙、丙三实验推测，甲实验可能是 I 中的白雾使溶液变蓝。学生将 I 中 产生的气体直接通入下列 (填字母 )溶液，证明了白雾中含有 H2O2。A.酸性 KMnO 4B.FeC12C.Na2SD.品红(5) 资料显示：KI 溶液在空气中久置过程中会被缓慢氧化： 4KI O22H2O=2I2 4KOH。该小组同学取 20 mL 久置的 KI 溶液，向其中加入几滴淀粉溶液，结 果没有观察到溶液颜色变蓝，他们猜想可能是发生了反应， 3I26OH=5IIO 3 3H2O 造 成 的 。 请 设 计 实 验 证 明 他 们 的 猜 想 是 否 正 确 ：解析 (1)甲实验：根据装置 不需要加热制取氧气

15、可知利用的是双氧水的分解， 过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成氧气，向的锥形瓶中加入MnO2 固体，向的分液漏斗中加入 30% H2O2溶液，连接、，打开活塞， 中产生 无色气体并伴随大量白雾； 中有气泡冒出， 溶液迅速变蓝说明生成碘单质； (2) 碘离子具有还原性， 在酸性条件下能够被氧气氧化成碘单质， 据此写出反应的离 子方程式为：O24I4H=2I22H2O；(3)向中加入 KMnO 4固体，连接、 ，点燃酒精灯， 中有气泡冒出，溶液不变蓝，向中加入 KMnO 4固体， 中加入适量 0.1 mol/L H 2SO4溶液，连接 、，点燃酒精灯， 中有气泡冒出， 溶液变蓝，对比乙、丙实验可

16、知， O2与KI 溶液发生反应的适宜条件是：酸性环 境；为进一步探究该条件对反应速率的影响， 可采取的实验措施是： 使用不同浓 度的稀硫酸作对比实验； (4)A.KMnO 4，高锰酸钾溶液能够将双氧水氧化，导致 高锰酸钾溶液退色， 而氧气不与高锰酸钾溶液反应， 如果高锰酸钾溶液退色可证 明混合气体中含有双氧水，故 A 正确；B.FeCl2，氧气和 H2O2 都能够氧化亚铁离 子，无法证明混合气体中含有双氧水，故 B 错误； C.Na2S，H2O2和氧气都能够氧化硫化钠，无法用硫化钠检验混合气体中是否含有双氧水，故C 错误； D.品红遇过氧化氢会被氧化红色褪去， 证明混合气体中含有双氧水， 故

17、D 正确；(5)KI 溶液在空气中久置过程中会被缓慢氧化： 4KI O22H2O=2I24KOH。该小 组同学取 20 mL 久置的 KI 溶液，向其中加入几滴淀粉溶液，结果没有观察到溶 液颜色变蓝， 他们猜想可能是发生了反应离子方程式为： 3I26OH=5IIO3 3H2O，设计实验证明他们的猜想是否正确，方案为：在上述未变蓝的溶液中 滴入 0.1 mol/L H 2SO4溶液观察现象，若溶液变蓝则猜想正确，否则错误。 答案 (1) MnO 2固体 分液漏斗(2) O24I4H=2I22H2O(3) 酸性环境 使用不同浓度的稀硫酸作对比实验(4) AD(5) 在上述未变蓝的溶液中滴入 0.1

18、 mol/L H 2SO4溶液，观察现象，若溶液变蓝， 则猜想正确，否则错误5. (2019 湖北武汉调研， 26)某同学在实验室进行铁盐与亚铁盐相互转化实验。 实验：将 Fe3转化为 Fe2(1) Fe3 与 Cu 粉发生反应的离子方程式为 (2)探究白色沉淀产生的原因，请填写实验方案：实验方案现象结论步骤 1：取 4 mLmol L 1CuSO4溶液，向其中滴加 3滴 0.1 molL1 KSCN 溶液产生白色沉淀CuSO4 溶 液 与 KSCN 溶液反应 产生了白色沉 淀步骤 2：取 无明显现象查阅资料：已知： SCN的化学性质与 I相似； 2Cu24I=2CuII2Cu2与 SCN反应

19、的离子方程式为 实验：将 Fe2转化为 Fe3实验方案现象向 3 mL 0.1 mol L1 FeSO4 溶液中加入 3 mol 0.5 mol L1 稀硝酸溶液变为棕色，放置一段时间后，棕色 消失，溶液变为黄色探究上述现象出现的原因：查阅资料： Fe2 NOFe(NO)2(棕色 )(3)用离子方程式解释 NO 产生的原因 (4) 从化学反应速率与限度的角度对体系中存在的反应进行分析：反应： Fe2与 HNO3反应；反应： Fe2与 NO 反应 依据实验现象， 可推知反应 的速率比 反应的(填“快”或“慢”)。反应是一个不可逆反应，设计实验方案加以证明： 。 请用化学平衡移动原理解释溶液由棕色

20、变为黄色的原因：解析 (1)Fe3与 Cu 反应的离子方程式为 2Fe3Cu=2Fe2Cu2。(2) 由反应 2Fe3Cu=2Fe2Cu2，可知得到的溶液中 Fe2为 0.2 molL 1， Cu2为 0.1 mol L1，分别取相同浓度的硫酸铜溶液、 硫酸亚铁溶液， 滴入 KSCN 溶液进行对照实验；由题目信息可知， Cu2与 SCN反应生成 CuSCN 沉淀，同 时生成 (SCN)2，反应的离子方程式为 2Cu24SCN=2CuSCN(SCN)2。(3) Fe2具有还原性，酸性条件下 NO3具有强氧化性，反应生成 Fe3、NO 与水， 反应的离子方程式为 3Fe2 4HNO3=3Fe3NO

21、2H2O。(4) 溶液先变为棕色，放置一段时间后，棕色消失，溶液变为黄色，反应速率 快的反应现象最先表现，反应 的速率比反应 的慢。答案 (1)2Fe3Cu=2Fe2Cu2(2) 0.1 0.2 mol L1FeSO4溶液，向其中滴加 3滴0.1 mol L1 KSCN 溶液 2Cu2 4SCN=2CuSCN(SCN)2(3) 3Fe24HNO3=3Fe3NO2H2O(4) 慢 取少量反应的溶液于试管中，向其中加入几滴K3Fe(CN)6溶液，溶液无明显变化， 说明反应是一个不可逆反应 Fe2被硝酸氧化为 Fe3，溶液中 Fe2浓度降低，导致平衡 Fe2 NOFe(NO)2逆向移动，最终 Fe(

22、NO)2完全转化为 Fe3，溶液由棕色变为黄色6. 某小组同学设计如下实验，研究亚铁盐与 H2O2 溶液的反应。【实验】试剂：酸化的 0.5 mol L1 FeSO4 溶液(pH0.2)，5% H2O2溶液 (pH5)操作现象取 2 mL 上述 FeSO4 溶液于试管中，加 入 5 滴 5% H2O2 溶液溶液立即变为棕黄色， 稍后，产生气泡。 测得反应后溶液 pH0.9向反应后的溶液中加入 KSCN 溶液溶液变红(1) 上 述 实 验 中 H2O2 溶 液 与 FeSO4 溶 液 反 应 的 离 子 方 程 式 是(2)产生气泡的原因是 。_【实验】试剂：未酸化的 0.5 mol L1 Fe

23、SO4溶液(pH3)，5% H2O2溶液(pH5)操作现象取2 mL 5% H2O2溶液于试管中，加入 5 滴上述 FeSO4 溶液溶液立即变为棕黄色，产生大量气泡， 并放热，反应混合物颜色加深且有浑浊。测得反应后溶液 pH 1.4(3)将上述混合物分离，得到棕黄色沉淀和红褐色胶体。取部分棕黄色沉淀洗净，加 4 molL 1盐酸，沉淀溶解得到黄色溶液。初步判断该沉淀中含有Fe2O3，经检验还含有 SO42。检验棕黄色沉淀中 SO24的方法是 (4)生成红褐色胶体的原因可能是写_(一条即可 )(5) 将 FeSO4 溶液加入 H2O2 溶液后，产生红褐色胶体，反应的离子方程式是 【实验】若用 FeCl2溶液替代 FeSO4 溶液，其余操作与实验相同，除了产生与相同的 现象外，还生成刺激性气味