（课标版）高考化学一轮复习 核心突破练案（31）物质的制备 实验方案的设计与评价（含解析）新人教版-新人教版高三化学试题

第31讲物质的制备实验方案的设计与评价A组基础必做题1．(2019·北京西城区期末)下列实验装置正确的是(B)[解析]A项，二氧化氮能够与水反应，不能采用排水集气法收集二氧化氮，错误；B项，氯化铵和氢氧化钙混合加热，生成氨气，氨气的密度比空气小，可以采用向下排空气法收集，试管口塞棉花防止气体的对流，正确；C项，浓硫酸与乙醇加热时会产生二氧化硫等气体，二氧化硫也能使溴水褪色，应先除去杂质气体再进行检验，错误；D项，收集乙酸乙酯的导气管不能插入溶液中，容易产生倒吸现象，错误。2．(2020·湖南长郡中学等十三校联考)如图所示仪器可用于实验室制备少量无水FeCl3，仪器连接顺序正确的是(B)A．a－b－c－d－e－f－g－h B．a－e－d－c－b－h－i－gC．a－d－e－c－b－h－i－g D．a－c－b－d－e－h－i－f[解析]根据反应2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(△))2FeCl3，可知装置顺序为制取氯气、除杂(HCl、水蒸气)、反应制备、尾气处理，故导管的连接顺序为a－e－d－c－b－h－i－g。3．(2016·上海单科)下列气体的制备和性质实验中，由现象得出的结论错误的是(D)选项试剂试纸或试液现象结论A浓氨水、生石灰红色石蕊试纸变蓝NH3为碱性气体B浓盐酸、浓硫酸pH试纸变红HCl为酸性气体C浓盐酸、二氧化锰淀粉碘化钾试液变蓝Cl2具有氧化性D亚硫酸钠、硫酸品红试液褪色SO2具有还原性[解析]A项，NH3可以用浓氨水和生石灰制取，可用红色石蕊试纸检验，试纸变蓝则说明NH3为碱性气体，正确；B项，可以制取HCl气体，pH试纸变红，则说明HCl为酸性气体，正确；C项，浓盐酸和二氧化锰加热可以制取Cl2，Cl2可以用湿润的淀粉碘化钾试液检验，试液变蓝，说明KI转化为I2，则说明Cl2有强氧化性，正确；D项，SO2使品红试液褪色体现的是SO2的漂白性，错误。4．已知A、B、C三种液态物质的沸点逐渐增大且相差较大，能互溶，用蒸馏的方法将它们进行分离时，得到实验时间与温度的关系如图2所示，下列说法正确的是(D)A．蒸馏时，点燃酒精灯，然后从b口通入蒸馏水B．蒸馏一段时间后，发现忘加碎瓷片，应立即补充加入C．不同时间段，温度变化情况不同，主要原因是受热不均匀D．其中A、B的沸点分别约为80℃、200℃[解析]蒸馏时应先通入蒸馏水，然后点燃酒精灯，A错误；补加碎瓷片时应该停止加热，待液体冷却后再进行，B错误；当温度达到馏分的沸点时，热量主要用于馏分的汽化，所以温度几乎不变，而未达到馏分沸点时，热量主要用于液体升温，C错误；由图2可知A、B的沸点分别为80℃和200℃，D正确。5．(2020·山东普通高中学业水平等级考试模拟卷)锡为ⅣA族元素，四碘化锡是常用的有机合成试剂(SnI4，熔点114.5℃，沸点364.5℃，易水解)。实验室以过量锡箔为原料通过反应Sn＋2I2eq\o(=,\s\up7(△))SnI4制备SnI4。下列说法错误的是(D)A．加入碎瓷片的目的是防止暴沸B．SnI4可溶于CCl4中C．装置Ⅰ中a为冷凝水进水口D．装置Ⅱ的主要作用是吸收挥发的I2[解析]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Ⅰ中a为冷凝水进水口，C正确；据题可知：SnI4易水解，所以装置Ⅱ的主要作用是防止水蒸气进入装置使SnI4水解，所以D错误。6．(2020·经典习题选粹)实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的选项是(B)选项a中的物质b中的物质c中收集的气体d中的物质A浓氨水CaONH3H2OB浓硫酸Na2SO3SO2NaOH溶液C稀硝酸CuNO2H2OD浓盐酸MnO2Cl2NaOH溶液[解析]本题涉及的考点有NH3、SO2、NO2、Cl2的实验室制备方法、收集方法、尾气处理方法，主要考查常见气体制备实验方案的评价能力，体现科学探究与创新意识的学科核心素养。A项，NH3收集用向下排空气法，不符合；C项，铜和稀硝酸反应不能产生NO2，且NO2的吸收不能用水，可以用NaOH溶液；D项，用浓盐酸与MnO2反应制Cl2需要加热，本装置不能满足。7．(2019·北京理综)探究草酸(H2C2O4)性质，进行如下实验。(已知：室温下，0.1mol·L－1H2C2O4的pH＝1.3)实验装置试剂a现象①Ca(OH)2溶液(含酚酞)溶液褪色，产生白色沉淀②少量NaHCO3溶液产生气泡③酸性KMnO4溶液紫色溶液褪色④C2H5OH和浓硫酸加热后产生有香味物质由上述实验所得草酸性质所对应的方程式不正确的是(C)A．H2C2O4有酸性，Ca(OH)2＋H2C2O4=CaC2O4↓＋2H2OB．酸性：H2C2O4>H2CO3，NaHCO3＋H2C2O4=NaHC2O4＋CO2↑＋H2OC．H2C2O4有还原性，2MnOeq\o\al(－,4)＋5C2Oeq\o\al(2－,4)＋16H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2OD．H2C2O4可发生酯化反应，HOOCCOOH＋2C2H5OHeq\o(,\s\up7(浓硫酸),\s\do5(△))C2H5OOCCOOC2H5＋2H2O[解析]本题考查化学实验、化学方程式或离子方程式的正误判断，考查的核心素养是科学探究与创新意识。A项，往草酸中加入含酚酞的Ca(OH)2溶液，溶液褪色，可知草酸具有酸性，Ca(OH)2与H2C2O4反应生成CaC2O4白色沉淀，正确；B项，由实验②可知，在NaHCO3溶液中滴加草酸，有气泡生成，即生成CO2，说明草酸酸性比碳酸的强，正确；C项，草酸为弱电解质，在离子方程式中不能拆分，而应写成分子式，错误；D项，草酸结构中含2个羧基，与乙醇发生酯化反应生成含两个酯基的酯类物质，正确。8．(2020·山东济南高三检测)某研究小组为探究足量锌与浓硫酸的反应，生成物成分的定性探究，进行如下实验。(1)研究小组取65.0g锌粒与55mL98%的浓硫酸(ρ＝1.84g·mL－1)充分反应，所制得的气体成分是H2和SO2(填分子式)，发生反应的化学方程式为2H2SO4(浓)＋Zn=ZnSO4＋SO2↑＋2H2O、H2SO4(稀)＋Zn=ZnSO4＋H2↑。(2)为验证所制的气体成分，研究小组拟定以下装置进行实验。①装置E和G中的试剂分别为浓硫酸、无水CuSO4(或无水硫酸铜)。②装置B的作用是防止倒吸(或作安全瓶)；H的作用是防止空气中的水蒸气进入系统，干扰实验。③写出实验中观察到的现象及由该现象得出含有相应的气体成分的结论。现象结论C中品红溶液褪色，D中酸性KMnO4溶液颜色变浅气体中有SO2F中黑色粉末变红，G中白色粉末变蓝气体中有H2[解析](1)开始时浓硫酸与锌反应生成SO2，随着反应的进行，浓硫酸的浓度逐渐变小，Zn与稀硫酸反应得到的气体是H2，反应的化学方程式为2H2SO4(浓)＋Zn=ZnSO4＋SO2↑＋2H2O，H2SO4(稀)＋Zn=ZnSO4＋H2↑。(2)根据SO2和H2的化学性质来选择验证方法，SO2能使品红溶液褪色，H2可以还原CuO生成H2O，H2O能使白色无水CuSO4变蓝色。装置C盛放的品红溶液用来检验SO2气体，为防止装置C发生倒吸，在A与C之间加一个防倒吸的装置B，装置D盛放的酸性KMnO4溶液能吸收混合气体中的SO2，装置E中的浓硫酸吸收水蒸气，避免干扰后续实验，装置H的作用是防止空气中的水蒸气进入系统，干扰实验。C中品红溶液褪色，D中酸性KMnO4溶液颜色变浅，说明气体中有SO2；F中黑色粉末变红，G中白色粉末变蓝，证明气体中有H2。B组能力提升题9．(2019·江苏盐城四模)CuI是有机合成的一种催化剂，受热易氧化。实验室可通过向CuSO4与NaI的混合溶液中通入SO2制备CuI(2CuSO4＋2NaI＋SO2＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(△))2CuI↓＋2H2SO4＋Na2SO4)。下列实验装置不能达到实验目的的是(D)选项ABCD目的制备SO2制备CuI将CuI与母液分离干燥CuI固体装置[解析]Cu与浓硫酸在加热时发生反应可生成SO2，A正确；硫酸铜、NaI与SO2发生氧化还原反应生成CuI，多余的SO2用NaOH溶液吸收，B正确；固液分离可选用普通漏斗进行过滤，C正确；由于CuI易被氧化，因此不能直接对CuI固体进行加热干燥，D错误。10．(2018·天津理综，4)由下列实验及现象推出的相应结论正确的是(B)

实验现象结论A某溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液产生蓝色沉淀原溶液中有Fe2＋，无Fe3＋B向C6H5ONa溶液中通入CO2溶液变浑浊酸性：H2CO3>C6H5OHC向含有ZnS和Na2S的悬浊液中滴加CuSO4溶液生成黑色沉淀Ksp(CuS)<Ksp(ZnS)D①某溶液中加入Ba(NO3)2溶液②再加足量盐酸①产生白色沉淀②仍有白色沉淀原溶液中有SOeq\o\al(2－,4)[解析]K3[Fe(CN)6]溶液用于检验溶液中是否含有Fe2＋，待测液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，则原溶液中含有Fe2＋，但不能确定原溶液中是否含有Fe3＋，可加入KSCN溶液检验是否含有Fe3＋，A错误；向C6H5ONa溶液中通入CO2，溶液变浑浊，说明反应生成了C6H5OH，可知酸性：H2CO3>C6H5OH，B正确；向含有ZnS和Na2S的悬浊液中滴加CuSO4溶液，Na2S与CuSO4发生复分解反应生成黑色沉淀CuS，并未发生CuS和ZnS之间的转化，故无法比较Ksp(CuS)、Ksp(ZnS)的大小，C错误；待测液中加入Ba(NO3)2溶液，再加入足量盐酸，生成白色沉淀且不溶解，则该沉淀为BaSO4，由于NOeq\o\al(－,3)(H＋)可将SOeq\o\al(2－,3)氧化成SOeq\o\al(2－,4)，故不能确定原溶液中是否含有SOeq\o\al(2－,4)，D错误。11．(2020·广东高三检测)(双选)下列实验操作、现象和结论均正确的是(BC)选项实验操作现象结论A分别加热Na2CO3和NaHCO3固体试管内壁均有水珠两种物质均受热分解B向稀的苯酚水溶液滴加饱和溴水生成白色沉淀产物三溴苯酚不溶于水C向含I－的无色溶液中滴加少量新制氯水，再滴加淀粉溶液加入淀粉后溶液变成蓝色氧化性：Cl2>I2D向FeSO4溶液中先滴入KSCN溶液，再滴加H2O2溶液加入H2O2后溶液变成红色Fe2＋既有氧化性又有还原性[解析]本题考查化学实验，意在考查考生对知识的迁移运用能力。Na2CO3受热不会分解，试管中出现水珠，可能是药品潮湿导致的，结论不正确，A项错误；苯酚与饱和溴水反应生成三溴苯酚白色沉淀，B项正确；Cl2能将I－氧化为单质I2，I2遇淀粉溶液呈蓝色，C项正确；Fe2＋与KSCN溶液不会出现红色，但加入H2O2后，Fe2＋被氧化成Fe3＋，出现红色，实验只能证明Fe2＋具有还原性，D项错误。12．(2019·河南郑州第一次质量预测)某兴趣小组将表中所给混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，以研究硫酸铜的浓度对稀硫酸与锌反应生成氢气速率的影响。下列判断错误的是(D)实验组别混合溶液1234564mol·L－1H2SO4溶液/mL30V1V2V3V4V5饱和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100A.V1＝30，V6＝10，V7＝20B．本实验利用了控制变量思想，变量为铜离子浓度C．反应一段时间后，实验1中的金属呈灰白色，实验6中的金属呈现红色D．该小组的实验结论是硫酸铜的浓度与生成氢气的速率成正比[解析]本题考查探究性实验，考查的核心素养是科学探究与创新意识。本实验利用控制变量思想，通过改变铜离子浓度，来研究硫酸铜的浓度对反应速率的影响，B项正确；要研究硫酸铜的浓度对反应速率的影响，则每组硫酸的量要保持相同，6组实验的总体积也应该相同，根据实验l和实验6的数据，可知V1＝30，V6＝10，V7＝20，A项正确；反应一段时间后，实验1中的金属为Zn，呈灰白色，实验6中的金属为Cu，呈红色，C项正确；硫酸铜的浓度较小时，锌与置换出的铜形成原电池，化学反应速率加快，硫酸铜的浓度较大时，锌与硫酸铜反应生成的铜会附着在锌上，阻碍锌与硫酸反应，氢气生成速率下降，故硫酸铜的浓度与生成氢气的速率不成正比，D项错误。13．(2019·湖北黄冈调研考试)根据下列实验与现象，所得实验结论正确的是(A)

选项实验与现象实验结论A向某盐溶液中先滴加过量稀硝酸，再滴加少量Ba(NO3)2溶液，产生白色沉淀原溶液中含有SOeq\o\al(2－,4)、SOeq\o\al(2－,3)、HSOeq\o\al(－,3)中的一种或几种B将纯碱和盐酸反应生成的气体先通过饱和小苏打溶液，再通入Na2SiO3溶液中，出现白色胶状沉淀元素的非金属性：Cl>C>SiC左边棉球变为橙色，右边棉球变为蓝色氧化性：Cl2>Br2>I2D试管a出现白色沉淀，试管b出现黄色沉淀溶度积：Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)[解析]本题考查化学实验现象和结论的分析，考查的核心素养是科学探究与创新意识。先加入过量稀硝酸，后加入硝酸钡溶液，产生不溶于硝酸的白色沉淀，该沉淀为BaSO4，由于稀硝酸能将SOeq\o\al(2－,3)、HSOeq\o\al(－,3)氧化为SOeq\o\al(2－,4)，故原溶液中可能含有SOeq\o\al(2－,4)、SOeq\o\al(2－,3)、HSOeq\o\al(－,3)中的一种或几种，A项正确；纯碱和盐酸反应生成CO2，说明酸性HCl>H2CO3，将产生的气体先通过饱和NaHCO3溶液，除去CO2中混有的HCl，再通过Na2SiO3溶液，溶液中出现白色胶状沉淀，说明酸性H2CO3>H2SiO3，故酸性HCl>H2CO3>H2SiO3，根据元素的最高价氧化物对应的水化物酸性越强，非金属性越强，可知非金属性C>Si，但不能说明非金属性Cl>C，B项错误；将氯气通过浸有NaBr溶液的棉球，棉球变为橙色，说明氯气能将Br－氧化成Br2，则氧化性Cl2>Br2，由于氯气和Br2均会通过浸有淀粉KI溶液的棉球，氯气也能将I－氧化为I2，故不能说明氧化性Br2>I2，C项错误；向2mL0.1mol·L－1AgNO3溶液中滴入2mL0.05mol·L－1的NaCl溶液，溶液中Ag＋有剩余，再滴入2mL0.05mol·L－1的NaI溶液，剩余的Ag＋能与I－直接反应生成AgI沉淀，不能说明AgCl转化为了AgI，故不能说明溶度积Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)，D项错误。14．(2020·山东济南质量评估)某学习小组拟探究CO2和锌粒反应是否生成CO，已知CO能与银氨溶液反应产生黑色固体。实验装置如图所示：下列说法正确的是(D)A实验开始时，先点燃酒精灯，后打开活塞KB．b、c、f中试剂依次为氢氧化钠溶液、浓硫酸、银氨溶液C．装置e的作用是收集一氧化碳气体D．用上述装置(另择试剂)可以制备氢气并探究其还原性[解析]本题考查CO2与锌粒反应的实验探究，考查的核心素养是科学探究与创新意识。实验开始时，需先打开活塞K，利用a中反应产生的CO2排尽装置内空气，避免点燃酒精灯时装置中的空气与锌粉反应，A项错误；a中制得的CO2中含有HCl和水蒸气，用饱和碳酸氢钠溶液除去CO2中的HCl，B项错误；装置e作安全瓶，作用是防止装置f中的液体倒吸到硬质玻璃管中，C项错误；a装置适用于块状固体与液体反应，可以用锌粒与稀盐酸或稀硫酸反应制备氢气，可将d装置中锌粉换成氧化铜来探究H2的还原性，D项正确。15．(2020·山东青岛二中月考)常温常压下，一氧化二氯(Cl2O)为棕黄色气体，沸点为3.8℃，42℃以上会分解生成Cl2和O2，Cl2O易溶于水并与水反应生成HClO。Ⅰ.制备产品将氯气和空气(不参与反应)按体积比1﹕3混合通入含水8%的碳酸钠中制备Cl2O，并用水吸收Cl2O(不含Cl2)制备次氯酸溶液。(1)各装置的连接顺序为A→D→B→C→E。(2)装置B中多孔球泡和搅拌棒的作用是加快反应速率，使反应充分进行；装置C的作用是除去Cl2O中的Cl2。(3)制备Cl2O的化学方程式为2Cl2＋Na2CO3=Cl2O＋2NaCl＋CO2(或2Cl2＋2Na2CO3＋H2O=Cl2O＋2NaCl＋2NaHCO3)。(4)反应过程中，装置B需放在冷水中，其目的是防止反应放热温度过高导致Cl2O分解。(5)此方法相对于用氯气直接溶于水制备次氯酸溶液有两个主要优点，分别是制得的次氯酸纯度较高，溶液浓度较大。Ⅱ.测定浓度(6)已知次氯酸可被FeSO4等物质还原。用下列实验方案测定装置E所得溶液中次氯酸的物质的量浓度：量取10mL上述次氯酸溶液，并稀释至100mL，再从其中取出10.00mL于锥形瓶中，并加入10.00mL0.80mol·L－1的FeSO4溶液，充分反应后，用0.05000mol·L－1的酸性KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液24.00mL，则原次氯酸溶液的浓度为1.000mol·L－1。[解析]本题主要考查一氧化二氯(Cl2O)的制备及含量测定，涉及的知识点有仪器连接、化学方程式的书