高考化学二轮复习考前专项冲刺集训 综合实验题-人教版高三化学试题

综合实验题题组一物质制备实验1．硼位于ⅢA族，三卤化硼是物质结构化学的研究热点，也是重要的化工原料。三氯化硼(BCl3)可用于制取乙硼烷(B2H6)，也可作有机合成的催化剂。[查阅资料]①BCl3的熔点为－107.3℃，沸点为12.5℃；②2B＋6HCleq\o(=,\s\up7(△))2BCl3↑＋3H2↑；③硼与铝的性质相似，也能与氢氧化钠溶液反应。[设计实验]某同学设计如图所示装置制备三氯化硼：请回答下列问题：(1)常温下，高锰酸钾固体粉末与浓盐酸发生的反应可替代A装置中的反应，两个反应的产物中锰的价态相同。写出高锰酸钾固体粉末与浓盐酸反应的离子方程式：__________________。(2)E装置的作用是____________________。如果拆去B装置，可能的后果是__________________。(3)写出D装置中发生反应的化学方程式：____________________；实验中可以用一个盛装________(填试剂名称)的干燥管代替F＋G装置，使实验更简便。(4)三氯化硼遇水剧烈反应生成硼酸(H3BO3)和白雾，写出该反应的化学方程式________________________。实验室保存三氯化硼的注意事项是______________。(5)为了顺利完成实验，正确的操作是________(填序号)，并解释原因__________。①先点燃A处酒精灯，后点燃D处酒精灯②先点燃D处酒精灯，后点燃A处酒精灯③同时点燃A、D处酒精灯(6)请你设计一个简易实验，验证制得的产品中是否含有硼粉：________________。答案(1)2MnOeq\o\al(－,4)＋10Cl－＋16H＋=2Mn2＋＋8H2O＋5Cl2↑(2)冷却和收集三氯化硼硼粉与氯化氢反应生成的产物中有氢气，加热氢气与氯气的混合气体，易发生爆炸(3)2B＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(△))2BCl3碱石灰(4)BCl3＋3H2O=H3BO3＋3HCl↑密封冷暗处保存(5)①排尽装置中的空气，避免氧气和硼粉反应生成B2O3(或避免生成的三氯化硼与水蒸气反应)(6)取少量样品于试管中，滴加浓氢氧化钠溶液，若有气泡产生，则样品中含有硼粉；若无气泡产生，则样品中无硼粉2．硫代硫酸钠(Na2S2O3)可用作传统照相业的定影剂、鞣革时重铬酸盐的还原剂及纸浆漂白时的脱氯剂等。某化学探究小组通过查阅资料，利用下图所示装置及试剂可制备硫代硫酸钠。(1)装置A中的“硫酸”最好选用________(填字母序号)。A．发烟硫酸 B．浓硫酸C．80%的硫酸 D．10%的硫酸(2)装置C中除生成目标产物硫代硫酸钠外，还生成一种温室气体。则装置C中发生反应的离子方程式为____________________。(3)装置B的作用是____________________，装置D的作用是__________________。(4)若将分液漏斗中的硫酸换为浓盐酸，装置C中除生成硫代硫酸钠外，还生成一种钠盐，该钠盐的化学式为____________，为防止该钠盐的生成，有同学在上述装置中增加了如图装置E。该装置E应该添加的位置为________(填字母序号)。A．只能在装置A和装置B之间B．只能在装置B和装置C之间C．在装置A和装置B或装置B和装置C之间都可以D．只能在装置C和装置D之间该装置中盛放的试剂为__________(填字母序号)。A．NaOH溶液 B．Na2SO3溶液C．NaHCO3溶液 D．NaHSO3溶液答案(1)C(2)4SO2＋2S2－＋COeq\o\al(2－,3)=3S2Oeq\o\al(2－,3)＋CO2(3)防止装置C中的液体倒吸入装置A中(或作安全瓶)吸收尾气中的SO2(4)NaClAD解析(1)SOeq\o\al(2－,3)与H＋反应可生成SO2，故所用硫酸不能是分子状态的硫酸，必须能电离出H＋，硫酸的浓度大则反应速率快，故选取80%的硫酸。(2)结合反应物碳酸钠可知生成的温室气体为二氧化碳，因此该反应的反应物为二氧化硫、硫化钠和碳酸钠，生成物为硫代硫酸钠和二氧化碳。(3)装置B中的两个导管均为短管，作安全瓶；装置D中的氢氧化钠溶液可以与二氧化硫反应，防止污染环境。(4)若将硫酸换为浓盐酸，则生成的二氧化硫中混有HCl，HCl可与碳酸钠、硫化钠反应生成氯化钠；装置E的作用是除去HCl，则其应放置在安全瓶前；二氧化硫与氢氧化钠、亚硫酸钠、碳酸氢钠溶液均能发生反应，因此只能选取NaHSO3溶液。3．无水AlCl3是一种重要的有机合成催化剂，该物质在183℃时升华，遇潮湿空气即产生大量白雾。某中学化学兴趣小组拟利用中学常见仪器设计实验制备无水AlCl3，实验装置如图所示。请回答下列问题：(1)制备实验开始时，先检查装置的气密性，接下来的操作依次是________。a．加入MnO2粉末 b．点燃A处酒精处c．加入浓盐酸 d．点燃D处酒精处(2)写出装置A中发生反应的化学方程式：__________________________。(3)装置B和C中的试剂分别是________、________。(4)甲同学认为F和G可以用一种仪器替代，且加入一种药品即可达到相同效果。这种药品可以是________。(5)E中得到少量白色粉末，打开软木塞后可明显观察到锥形瓶中有白雾产生，用化学方程式表示其原因：______________________。(6)制备过程中随着盐酸浓度的下降，氯气的制取反应会停止。为测定残余液中盐酸的浓度，某同学量取残余液10.00mL，加水稀释到250.00mL。然后从中取出20.00mL，用0.1000mol·L－1的NaOH标准溶液进行滴定，终点时消耗NaOH标准溶液24.00mL。则该残余液体中盐酸的浓度为________。答案(1)acbd(2)MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(3)饱和食盐水浓硫酸(4)碱石灰(或氧化钙)(5)AlCl3＋3H2O=Al(OH)3＋3HCl(6)3.00mol·L－1解析(1)操作顺序是加入试剂(先在烧瓶中加入MnO2粉末，再通过分液漏斗加入适量的浓盐酸)，然后点燃A处酒精灯进行加热；最后点燃D处酒精灯，使氯气与铝反应。(2)装置A中发生的是氯气的制备反应，即MnO2与浓盐酸反应生成Cl2。(3)用MnO2与浓盐酸反应制备的氯气中含有HCl和水蒸气，故装置B中盛饱和食盐水除去HCl，装置C中盛浓硫酸除去水蒸气。(4)F中装有浓硫酸，可防止G中水蒸气进入收集装置，装置G中NaOH溶液是除去多余的氯气，故可用干燥管盛碱石灰或氧化钙来达到干燥和除去氯气的目的。(5)AlCl3遇空气中的水蒸气发生水解反应生成Al(OH)3和HCl(白雾)。(6)残余液体中盐酸的浓度为eq\f(24.00mL×0.1000mol·L－1,20.00mL)×eq\f(250.00mL,10.00mL)＝3.00mol·L－1。题组二组成与性质实验方案的设计与评价1．碳铵是一种较常使用的化肥，它在常温下易分解。某化学兴趣小组对碳铵的成分存在疑问，进行了如下探究。[定性实验]检验溶液中的阴、阳离子。取少量固体放入试管中，加入盐酸，把生成的气体通入澄清石灰水中，有白色沉淀生成。再另取少量碳铵放入试管中，加入浓NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体，石蕊试纸变蓝色。(1)根据实验现象，推测碳铵中所含有的阴离子可能是________和________。(2)根据实验现象，碳铵与足量NaOH溶液加热反应的离子方程式可能是____________。[定量实验]测定碳铵中C元素和N元素质量比。该兴趣小组准确称取ag碳铵，加热使之分解，并把产物通入碱石灰中，如下图所示。(3)碳铵固体应放在________中进行加热。A．试管B．蒸发皿C．烧瓶D．坩埚(4)从安全的角度考虑，尾气处理的装置可以选用___________________________。(5)若灼烧后没有固体残余，称量U形管在实验前后的质量差为bg。由此测得N元素的质量是________g。(6)为了测定碳铵中碳元素的质量，他们设计的实验方案是将ag碳铵完全溶解于水，加入过量BaCl2，然后测定生成沉淀的质量。请你评价该方案是否合理。________(填“合理”或“不合理”)，理由是__________________。答案(1)HCOeq\o\al(－,3)COeq\o\al(2－,3)(2)NHeq\o\al(＋,4)＋OH－eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O、HCOeq\o\al(－,3)＋OH－=COeq\o\al(2－,3)＋H2O(或NHeq\o\al(＋,4)＋HCOeq\o\al(－,3)＋2OH－=NH3↑＋COeq\o\al(2－,3)＋2H2O)(3)A(4)A(5)eq\f(14,17)(a－b)(6)①不合理因为碳铵中可能含有HCOeq\o\al(－,3)，不能与BaCl2产生沉淀，所测得碳元素质量分数不准确②合理因为碳铵中只含有COeq\o\al(2－,3)，加入BaCl2能完全生成沉淀，可准确测得碳元素的质量③不合理测得的结果不准确(答案合理即可)解析(1)HCOeq\o\al(－,3)和COeq\o\al(2－,3)均能与HCl反应产生CO2气体，加碱产生的碱性气体只有NH3，因而碳铵是(NH4)2CO3或NH4HCO3。(3)由于灼烧固体后对气体成分探究，故不能用坩埚加热，要用试管。(4)尾气主要成分是氨气，B、C均不能起到防倒吸作用。(5)碱石灰的干燥管吸收CO2和H2O蒸气，原样品减轻的质量(a－b)为氨气的质量。2．如图是在实验室进行二氧化硫制备与性质实验的组合装置，部分固定装置未画出。(1)在组装好装置后，若要检验A～D装置的气密性，其操作是首先________________，往D中装入水，然后微热A，观察到D中有气泡冒出，移开酒精灯或松开双手，D中导管有水柱形成且高度保持不变，说明装置气密性良好。(2)装置B中试剂X是________，装置D中盛放NaOH溶液的作用是____________________。(3)关闭弹簧夹2，打开弹簧夹1，注入硫酸至浸没三颈烧瓶中固体，检验SO2与Na2O2反应是否有氧气生成的操作及现象是______________________________。(4)关闭弹簧夹1后，打开弹簧夹2，残余气体进入E、F、G中，能说明I－还原性弱于SO2的现象为____________；发生反应的离子方程式是__________________。(5)为了验证E中SO2与FeCl3发生了氧化还原反应，设计了如下实验：取E中的溶液，往溶液中加入用稀硝酸酸化的BaCl2溶液，产生白色沉淀，说明SO2与FeCl3发生了氧化还原反应。上述方案是否合理？________(填“合理”或“不合理”)，原因是____________________________。(6)实验过程中G中含酚酞的NaOH溶液逐渐褪色，此实验证明SO2具有漂白性还是其溶于水显酸性？请设计实验验证：__________________________。答案(1)关闭弹簧夹2和分液漏斗活塞，打开弹簧夹1(2)浓硫酸吸收未反应的SO2，防止污染空气(3)将带火星的木条放在D试管口处，看木条是否复燃(4)F中溶液蓝色褪去SO2＋I2＋2H2O=2I－＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋(5)不合理E中溶解的SO2与稀硝酸反应也生成SOeq\o\al(2－,4)(6)取褪色后的溶液，滴加较浓的NaOH溶液，若变红，则证明褪色是因SO2溶于水显酸性(或取褪色后的溶液，加热，若未变红色，则证明SO2溶于水显酸性)解析(1)检验装置的气密性时首先要形成密封系统。(2)Na2O2能与水蒸气反应，故证明SO2与Na2O2反应时要先除去水蒸气；SO2是有毒的酸性氧化物，能被NaOH溶液吸收。(3)检验氧气用带火星的木条，木条复燃则证明有氧气。(4)SO2的还原性强于I－，联想I2与SO2的反应便可得出实验现象和离子方程式。(5)评价实验设计时，首先要考虑引入物质与原溶液中粒子的反应是否会对实验造成干扰。3．某化学学习小组为了解氧族元素的一些典型化合物的性质，进行了如下实验探究。经查知：硫酸铜受热分解生成氧化铜和气体，受热温度不同，该气体成分也不同。气体成分可能是SO2、SO3和O2中的一种、两种或三种。某化学课外活动小组通过设计一探究性实验，测定反应产生的SO2、SO3和O2的物质的量，并经计算确定各物质的化学计量数，从而确定CuSO4分解的化学方程式。实验用到的仪器如图所示：提出猜想Ⅰ.所得气体的成分可能只含__________一种；Ⅱ.所得气体的成分可能含有__________两种；Ⅲ.所得气体的成分可能含有SO2、SO3、O2三种。实验探究实验操作过程(略)。已知实验结束时，硫酸铜完全分解。请回答下列问题：(1)请你组装探究实验的装置，按从左至右的方向，则仪器接口的连接顺序为________(填序号)。(2)由于加热时的温度不同，实验结束后测得相关数据也不同。数据如下：实验称取CuSO4的质量/g仪器C增加的质量/g量筒中水的体积折算成标准状况下气体的体积/mL第①次6.42.88224第②次6.42.56448请通过计算，推断出第①次和第②次的实验条件下CuSO4分解反应的化学方程式：第①次________________________________________________________________________；第②次________________________________________________________________________。答案Ⅰ.SO3Ⅱ.SO2、O2(1)①③④⑥⑤②(2)4CuSO4eq\o(=,\s\up7(△))4CuO＋2SO3↑＋2SO2↑＋O2↑2CuSO4eq\o(=,\s\up7(△))2CuO＋2SO2↑＋O2↑解析根据猜想Ⅲ可知，猜想Ⅰ所得气体的成分可能只含SO3一种，猜想Ⅱ所得气体的成分可能含有SO2、O2两种。(1)根据所给的装置可判断，碱石灰是吸收SO2或SO3的，最后通过排水法收集氧气，并测量氧气的体积，所以正确的连接顺序是①③④⑥⑤②。(2)通过数据分析：n(CuSO4)＝0.04mol，第1次收集到的O2为0.01mol，由原子守恒和电子守恒知反应化学方程式为4CuSO4eq\o(=,\s\up7(△))4CuO＋2SO3↑＋2SO2↑＋O2↑；同理，第②次反应化学方程式为2CuSO4eq\o(=,\s\up7(△))2CuO＋2SO2↑＋O2↑。4．利用生产钛白粉的副产品绿矾制备还原铁粉的工艺流程如下：(1)从绿矾中浸出FeSO4，下列试剂可选的是________(填字母序号)，理由是____________________。a．H2O b．稀H2SO4c．浓H2SO4 d．HCl(2)实验室过滤操作中用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和__________，确定沉淀是否洗涤干净的方法是________________________。(3)干燥过程主要是为了脱去游离水和结晶水，该过程中会有少量FeCO3·nH2O被空气氧化为FeO(OH)，请设计实验证明有FeO(OH)生成：____________________。(4)还原铁粉中含有少量的FexC，用下列装置来测定还原铁粉中碳的含量。请完成下列问题：①若用过氧化氢和催化剂二氧化锰制取氧气，可选择的装置是____________。②为完成该实验，依据气流方向，装置的连接顺序为________连________，________连________，________连________(装置不可重复选用)；该实验有一明显的缺陷，将导致含碳量的测量值________(填“偏大”或“偏小”)，改进措施是________________________。答案(1)bH＋可抑制Fe2＋水解，同时防止引入新的杂质(2)玻璃棒取最后一次洗涤液于试管中，向其中加入BaCl2溶液，若无明显现象，则已洗涤干净，否则未洗涤干净(3)取样品少许，用煮沸的稀硫酸溶解，向溶液中加入KSCN溶液，溶液变血红色(4)①B②bhifgd(其中f、g顺序可以互换)偏大在D的末端再连接一个与D相似的装置解析(1)Fe2＋易水解，为防止其在溶液中水解和引入新的杂质，应选用稀H2SO4。(3)证明有FeO(OH)生成，实际上就是检验Fe3＋，故可以用煮沸的稀硫酸(除去其中溶解的O2)溶解样品，用KSCN溶液检验。(4)H2O2分解不需要加热，故应选择装置B。从原理上分析，装置连接顺序应该是制取O2→干燥O2→氧化还原铁粉→吸收CO2→防止空气中的CO2和水进入的装置。为定量测量生成的CO2，选择装置D；装置F可作为干燥氧气的装置。由于装置D与空气相连，容易吸收空气中的CO2和水蒸气，导致测量结果偏大。5．亚铁离子是血红蛋白的重要组成成分，起着向人体组织传送O2的作用，如果缺铁就可能出现缺铁性贫血，但是摄入过量的铁也有害。下面是一种常见补铁药品说明书中的部分内容：该药品含Fe2＋33%～36%，不溶于水但能溶于人体中的胃酸；与Vc(维生素C)同服可增加本品吸收。(一)甲同学设计了以下实验检测该补铁药品中是否含有Fe2＋并探究Vc的作用：(1)加入新制氯水后溶液中发生反应的离子方程式是__________________________、Fe3＋＋SCN－[Fe(SCN)]2＋。(2)加入KSCN溶液后溶液变为淡红色，说明溶液中有少量Fe3＋。该离子存在的原因可能是________(填字母)。A．药品中的铁本来就应该以三价铁的形式存在B．在制药过程中生成少量三价铁C．药品储存过程中有少量三价铁生成(3)药品说明书中“与Vc(维生素C)