山东专用2025版高考化学一轮复习专题二十气体的制备实验方案的设计与评价专题综合检测含解析

PAGEPAGE16专题二十气体的制备试验方案的设计与评价【3年模拟】时间:60分钟分值:80分一、选择题(每小题2分,共24分)1.用如图所示的装置进行试验(夹持仪器略去,必要时可加热),其中a、b、c中分别盛有试剂1、2、3,能达到相应试验目的的是 ()选项试剂1试剂2试剂3试验目的装置A浓盐酸MnO2饱和NaCl溶液除去Cl2中的HClB浓HNO3Cu片KI-淀粉溶液验证NO2的氧化性C稀硫酸溶液X澄清石灰水验证X中是否有COD70%硫酸Na2SO3酸性KMnO4溶液验证SO2具有漂白性答案AMnO2和浓盐酸加热制取氯气,由于浓盐酸具有挥发性,故制得的氯气中含有HCl,通过饱和食盐水可以除去HCl,A项正确;铜和浓硝酸反应生成NO2,由于浓硝酸具有挥发性,故制得的NO2中含有HNO3,HNO3也能将KI氧化为I2,从而对验证NO2的氧化性产生干扰,B项错误;能使澄清石灰水变浑浊的气体可能是CO2或SO2,因此若澄清石灰水变浑浊,溶液X可能含有CO32-、HCO3-、SO32-、HSO3-中的一种或几种,C项错误;Na2SO3与70%硫酸反应生成SO2,SO2.用下图装置制取、提纯并收集表中的四种气体(a、b、c表示相应仪器中加入的试剂),其中可行的是 ()选项气体abcANO2浓硝酸铜片NaOH溶液BSO2浓硫酸Cu酸性KMnO4溶液CNH3浓氨水生石灰碱石灰DO2双氧水MnO2浓硫酸答案D本题涉及了NO2、SO2、NH3、O2制备的原理、发生装置的选择、气体的干燥、收集的方法等学问,考查了对学问的识记、再现及应用等实力,体现了科学看法与社会责任的学科核心素养。A项,NO2能与氢氧化钠溶液反应,收集不到NO2气体,错误;B项,铜和浓硫酸反应须要加热,且SO2能被酸性KMnO4溶液氧化,故不能用酸性KMnO4溶液除杂,错误;C项,碱石灰是固体干燥剂,应放在干燥管中,且应用向下排空气法收集NH3,错误;D项,双氧水在MnO2的催化作用下分解放出O2,O2能用浓硫酸干燥,其密度大于空气,可用向上排空气法收集,正确。3.下列试验能够胜利的是()A.检验亚硫酸钠试样是否变质试样白色沉淀沉淀不溶解→说明试样已变质B.除去粗盐中含有的硫酸钙杂质粗盐精盐C.检验某溶液中是否含有Fe2+试样溶液颜色无改变溶液变红色→溶液中含有Fe2+D.证明酸性条件下H2O2的氧化性比I2强NaI溶液溶液变蓝色→氧化性:H2O2>I2答案CBaSO3在酸性条件下可以被NO3-氧化为BaSO4,A不正确;过量的Ba2+无法除去,B不正确;Fe2+可被氧化为Fe3+,C正确;稀硝酸也能氧化I-规律方法粗盐提纯时,除杂试剂BaCl2应在Na2CO3之前加入,过滤之后加盐酸调整溶液的pH。4.某活动小组以废催化剂(主要成分SiO2、ZnO、ZnS和CuS)为原料,制备硫酸锌和硫酸铜晶体。设计的试验方案如下:下列说法不正确的是 ()A.步骤①中能溶于稀硫酸的是ZnO、ZnSB.步骤①、③中发生的反应均为氧化还原反应C.步骤③涉及的离子反应可能为CuS+H2O2+2H+Cu2++S+2H2OD.步骤②和④中采纳蒸发浓缩、冷却结晶、过滤的方法均可获得粗晶体答案BA项,ZnO、ZnS可与稀硫酸反应,CuS不溶于稀硫酸,正确;B项,①中发生反应:ZnO+H2SO4ZnSO4+H2O、ZnS+H2SO4ZnSO4+H2S↑,不是氧化还原反应,错误;C项,③中发生反应:CuS+H2O2+2H+Cu2++S+2H2O,正确;D项,步骤②和④均为由溶液得到含结晶水的晶体,则均采纳蒸发浓缩、冷却结晶、过滤的方法获得晶体,正确。5.下列试验方案中不能达到相应试验目的的是 ()选项ABCD方案已知溶解度(20℃)NaHCO3:9.6gNa2CO3:21.8g将NO2球浸泡在冷水和热水中目的探究浓度对化学反应速率的影响制备氨气室温下比较NaHCO3和Na2CO3的溶解度探究温度对化学平衡的影响答案C向体积和浓度均相同的KMnO4酸性溶液中加入体积相同而浓度不同的H2C2O4溶液,视察KMnO4酸性溶液褪色快慢,可探究浓度对化学反应速率的影响,A项能达到目的;试验室可用加热NH4Cl和Ca(OH)2的方法来制备NH3,加热时试管口需略向下倾斜,B项能达到目的;依据NaHCO3和Na2CO3的溶解度和图示蒸馏水的体积、固体质量可知,NaHCO3和Na2CO3均未完全溶解,故通过该试验无法比较室温下NaHCO3和Na2CO3的溶解度,C项不能达到目的;依据图示装置,处于冷水和热水中的烧瓶中气体颜色不同,可探究温度对化学平衡的影响,D项能达到目的。温馨提示选项A能达到相应试验目的的关键是KMnO4不能过量,若不能保证KMnO4完全反应,则溶液颜色不能完全褪去。6.某同学探究SO2使品红溶液褪色的过程,将SO2通入水中得到pH=2的溶液A,后续操作如表所示,下列说法不正确的是 ()试验1试验2A.溶液ApH=2的缘由是SO2+H2OH2SO3H++HSO3-B.试验1、试验2均体现了SO2的还原性和漂白性C.经试验1、2对比可知品红溶液褪色的过程是可逆的D.试验2中用NaOH溶液调整pH=2的缘由是解除H+浓度改变产生的干扰答案BA项,溶液的pH=2的缘由是二氧化硫溶于水生成的亚硫酸不完全电离产生氢离子和亚硫酸氢根离子:SO2+H2OH2SO3H++HSO3-,正确;B项,试验1中SO2与I2反应,碘酒褪色,SO2表现还原性,生成H2SO4与HI,调整pH后滴加品红溶液,溶液变红,是品红溶液的颜色,该试验中SO2未表现出漂白性,错误;C项,试验2中滴加品红溶液后,溶液无色,可能是SO2表现漂白性,然后加入碘酒,SO2与碘单质反应被消耗,SO2表现还原性,溶液复原红色,对比试验1,说明试验2中ⅰ操作后溶液褪色的确是因为SO2具有漂白性,且加入碘酒并调整pH后溶液又变红说明该漂白过程是可逆的,正确;D项,试验1、2都是在pH=2的溶液中进行,可解除H+浓度不同产生的干扰,正确。思路点拨仔细分析试验方案,对比试验1、2的异同。试验1中滴加碘酒,I2能氧化SO2生成H2SO4和HI,碘酒褪色,加碱调整pH后滴加品红溶液不褪色;试验2中向A溶液中滴加品红褪色,说明SO2有漂白性,滴加碘酒能和SO2反应,加碱调整pH后溶液复原红色,说明SO2使品红溶液褪色的过程是可逆的。7.碘循环工艺不仅能汲取SO2降低环境污染,同时又能制得氢气,详细流程如下:下列说法正确的是 ()A.分别器中的物质分别操作为过滤B.膜反应器中,增大压强有利于提高速率和HI的平衡转化率C.该工艺中I2和HI的相互转化体现了“碘循环”D.碘循环工艺的总反应为2SO2+4H2O+I2H2+2H2SO4+2HI答案CA项,过滤适用于分别难溶性固体和液体,从硫酸和氢碘酸的混合液中分别出硫酸,不能用过滤法;B项,膜反应器中HI分解为H2和I2,该反应前后气体体积不变,增大压强化学平衡不移动,不能提高HI的平衡转化率;D项,视察分析流程图知,碘循环工艺的总反应为SO2+2H2OH2+H2SO4。8.(双选)铋酸钠(NaBiO3)是土黄色或棕色无定形粉末,不溶于冷水,在热水中分解有气泡产生。其悬浊液在酸性介质中是强氧化剂,可将Mn2+氧化为高锰酸根离子。可利用过氧化钠在熔融的状态下,氧化氧化铋(Bi2O3)制备铋酸钠。下列说法错误的是 ()A.铋酸钠可与盐酸酸化的硫酸锰反应制得高锰酸根离子B.铋酸钠在热水中分解生成Bi2O5C.上述用过氧化钠制备铋酸钠的同时有Na2O生成D.上述用过氧化钠制备铋酸钠需在无H2O、无CO2的环境中进行答案AB铋酸钠在酸性介质中具有强氧化性,可被溶液中的氯离子还原,因此不能用盐酸酸化,A项错误;铋酸钠在热水中分解有气泡产生,该气体只能是氧气,为氧化产物,则还原产物为Bi2O3,B项错误;依据原子守恒和得失电子守恒推断,用过氧化钠制备铋酸钠的反应中肯定有Na2O生成,反应的化学方程式为2Na2O2+Bi2O32NaBiO3+Na2O,C项正确;题述用过氧化钠制备铋酸钠需在无H2O、无CO2的环境中进行,D项正确。9.下列试验所用试剂、现象和结论均正确的是 ()选项试验装置现象结论A装置Ⅲ中有浅黄色沉淀苯和浓溴水发生取代反应B高锰酸钾溶液褪色,溴的四氯化碳溶液褪色石蜡油的分解产物中含有不饱和烃C盛有饱和碳酸钠溶液的试管中,上方出现油状液体制备乙酸乙酯D甲醚有气泡鉴别乙醇与甲醚(CH3OCH3)答案BA项,制取溴苯时应运用苯和液溴,不能运用浓溴水,A项错误;B项,石蜡油的主要成分是烃的混合物,在碎瓷片的催化作用下,石蜡油会裂(分)解,产物中含有烯烃等不饱和烃,B项正确;C项,制备乙酸乙酯时须要加入浓硫酸,C项错误;D项,甲醚与钠不反应,故与金属钠接触时不会有气泡产生,D项错误。学问归纳制备乙酸乙酯时,饱和碳酸钠溶液的作用:中和乙酸、溶解乙醇、降低乙酸乙酯的溶解度。10.为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系,进行如图所示试验:下列说法不正确的是 ()A.试管ⅰ溶液变蓝证明有I2生成B.结合试管ⅰ、ⅱ中现象,可知2Fe3++2I-2Fe2++I2C.试管ⅲ中溶液褪色说明I2转化为I-,此时I-还原性强于Fe2+D.对比试验Ⅰ和试管ⅲ中现象,说明物质的氧化性与还原性强弱受浓度影响答案CA项,淀粉遇碘变蓝,故试管ⅰ中溶液变蓝证明有I2生成,正确;B项,试管ⅱ中溶液变红,则有Fe3+存在,同时存在Fe3+与I2说明该反应为可逆反应,即2Fe3++2I-2Fe2++I2,正确;C项,试管ⅲ中产生AgI沉淀,说明I2转化为I-,反应平衡逆向移动,Fe2+为还原剂,I-为还原产物,故此时Fe2+还原性强于I-,错误;D项,试验Ⅰ中Fe2+为还原产物,I-为还原剂,故I-还原性强于Fe2+,试管ⅲ中加入AgNO3溶液,I-浓度降低,还原性减弱,故可以说明物质的氧化性与还原性强弱受浓度影响,正确。11.(双选)某爱好小组采纳10.0g废易拉罐(含Al97.2%、Fe1.3%等)制备明矾固体产品,试验方案如下。已知:明矾的化学式为KAl(SO4)2·12H2O,其摩尔质量为474g·mol-1。下列叙述错误的是 ()A.合理处理废易拉罐有利于环境爱护和资源再利用B.沉淀a为Fe(OH)3,沉淀b为Al2(CO3)3C.上述流程中的NaHCO3可用NaHSO4代替D.最终得到142.2g产品,则明矾的产率约为83.3%答案BC采纳废易拉罐制备明矾,有利于环境爱护和资源再利用,A项正确;向滤液中加入NaHCO3,滤液中的Al3+会与HCO3-发生相互促进的水解反应生成Al(OH)3沉淀,所以不能用NaHSO4代替NaHCO3,B、C项错误;10.0g废易拉罐中含有Al97.2%,所以m(Al)=9.72g,n(Al)=0.36mol,则n[KAl(SO4)2·12H2O]=0.36mol,m[KAl(SO4)2·12H2O]=170.64g,ω(明矾)=142.212.孔雀石的主要成分为xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O,为测定其中CuCO3的质量分数,称取ag样品进行试验。下列试验方案可行的是 ()A.充分加热样品,用碱石灰汲取逸出气体,增重bgB.加热至样品质量不再发生改变,称得其质量为bgC.向样品中加入足量的稀盐酸,用排水法收集逸出气体,得bmL气体D.向样品中加入足量的稀盐酸,充分反应,将生成的气体全部通入到足量Ba(OH)2溶液中,过滤、洗涤、烘干,得bg固体答案D充分加热样品,用碱石灰汲取逸出气体,气体为二氧化碳和水,无法求出CuCO3的质量,故A错误。加热至样品质量不再发生改变,称得其质量为bg,该固体为氧化铜,但氧化铜来自CuCO3和Cu(OH)2的分解,无法求出CuCO3的质量,故B错误。向样品中加入足量的稀盐酸,产生的气体二氧化碳能溶于水,测得的CO2体积不精确,不能精确求出CuCO3的质量,故C错误。向样品中加入足量的稀盐酸,充分反应,产生的气体二氧化碳来自CuCO3与盐酸的反应,将生成的气体全部通入到足量Ba(OH)2溶液中,过滤、洗涤、烘干,得bg固体,可依据碳酸钡的质量求出二氧化碳的质量,最终求出CuCO3的质量和质量分数,故D正确。试题分析xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O加热分解产生氧化铜、二氧化碳和水,氧化铜来自CuCO3和Cu(OH)2的分解,二氧化碳来自CuCO3的分解,水来自Cu(OH)2的分解和结晶水。xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O与盐酸反应产生氯化铜、二氧化碳和水,氯化铜来自CuCO3和Cu(OH)2与盐酸反应;二氧化碳来自CuCO3与盐酸反应,要测定其中CuCO3的质量分数,必需求出CuCO3的质量。二、非选择题(共56分)13.(14分)草酸是一种二元弱酸,可用作还原剂、沉淀剂等。某校课外小组的同学设计利用C2H2气体制取H2C2O4·2H2O。回答下列问题:(1)甲组的同学以电石(主要成分CaC2,少量CaS及Ca3P2杂质等)为原料,并用图1装置制取C2H2。图1①装置A中用饱和食盐水代替水的目的是。

②装置B中,NaClO将H2S、PH3氧化为硫酸及磷酸,本身被还原为NaCl,其中PH3被氧化的离子方程式为。

(2)乙组的同学依据文献资料,用Hg(NO3)2作催化剂,浓硝酸氧化C2H2制取H2C2O4·2H2O,制备装置如图2所示:图2①装置D中多孔球泡的作用是。

②装置D中生成H2C2O4的化学方程式为。

③从装置D中得到产品,还需经过(填操作名称)、过滤、洗涤及干燥。

(3)丙组设计了测定乙组产品中H2C2O4·2H2O质量分数的试验。他们的试验步骤如下:精确称取mg产品于锥形瓶中,加入适量的蒸馏水溶解,再加入少量稀硫酸,然后用cmol·L-1酸性KMnO4标准溶液滴定至终点,共消耗标准溶液VmL。①滴定终点的现象是。

②产品中H2C2O4·2H2O的质量分数为(列出含m、c、V的表达式)。

答案(1)①减慢反应速率,获得平缓气流②PH3+4ClO-H3PO4+4Cl-(2)①增大气体和溶液的接触面积,加快反应速率,使反应充分进行②C2H2+8HNO3H2C2O4+8NO2+4H2O③蒸发浓缩、冷却结晶(3)①当加入最终一滴标准液时,溶液由无色变为浅红色且30s内不复原原来的颜色②31.5cV解析(1)①电石与水反应特别猛烈,为了减慢反应速率,平缓地产生乙炔,可用饱和食盐水代替水;②NaClO将PH3氧化为磷酸,反应的离子方程式为PH3+4ClO-H3PO4+4Cl-。(2)①装置D中多孔球泡可增大乙炔气体与硝酸的接触面积,加快反应速率,使反应充分进行;②依据装置图,D中Hg(NO3)2作催化剂,浓硝酸氧化乙炔生成H2C2O4,反应的化学方程式为C2H2+8HNO3H2C2O4+8NO2+4H2O;③将反应后的D溶液加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到产品。(3)②依据关系式2MnO4-~5H2C2O4·2H2O,可知产品中H2C2O4·2H2O的质量分数为5×126×c×14.(14分)无水四氯化锡(SnCl4)常用作有机合成的氯化催化剂。试验室可用熔融的锡(熔点232℃)与Cl2反应制备SnCl4,装置如图所示。已知:①SnCl2、SnCl4有关物理性质如下表:物质颜色、状态熔点/℃沸点/℃SnCl2无色晶体246652SnCl4无色液体-33114②SnCl4遇水极易水解生成SnO2·xH2O。回答下列问题:(1)导管a的作用是,装置A中发生反应的离子方程式为。

(2)当视察到装置F液面上方出现现象时才起先点燃酒精灯,待锡熔化后适当增大氯气流量,接着加热。此时接着加热的目的有两点:加快氯气与锡反应和。

(3)若上述装置中缺少装置C(其他均相同),则D处具支试管中发生的主要副反应化学方程式为。

(4)Cl2和Sn的反应产物有SnCl4和SnCl2,为了防止产品中带入过多的SnCl2,装置D可改为油浴加热来限制温度,该温度范围是。

(5)制得的SnCl4产品中常含有SnCl2,可用如下方法测定产品纯度:先精确称量7.60g产品于锥形瓶中,再加过量的FeCl3溶液,发生反应:SnCl2+2FeCl3SnCl4+2FeCl2。再用0.1000mol·L-1K2Cr2O7标准溶液滴定生成的Fe2+,此时还原产物为Cr3+,消耗标准溶液20.00mL,则SnCl4产品的纯度为。

答案(1)使分液漏斗内的液体顺当流下2MnO4-+16H++10Cl-2Mn2++5Cl2↑+8H2(2)黄绿色气体使SnCl4汽化,利于从混合物中分别出来(3)SnCl4+(x+2)H2OSnO2·xH2O+4HCl(4)232℃~652℃(5)85%解析(1)导管a的作用是平衡压强,使分液漏斗内的液体顺当流下。(2)当视察到装置F液面上方出现黄绿色气体时,说明装置D中已经充溢Cl2;接着加热,除加快氯气与锡反应外,因SnCl4的沸点较低,可以将SnCl4转化为气态,便于分别。(3)若装置中缺少装置C(其他均相同),D装置中含有水蒸气,SnCl4易水解,则D处具支试管中发生的主要副反应的化学方程式为SnCl4+(x+2)H2OSnO2·xH2O+4HCl。(4)依据表中数据可知,SnCl4的熔、沸点较低,用油浴加热来限制温度可以将SnCl4转化为气态,为防止产品中带入过多的SnCl2,温度需低于SnCl2的沸点,应限制在232℃~652℃之间。(5)结合2Fe3++Sn2+2Fe2++Sn4+、6Fe2++Cr2O72-+14H+6Fe3++2Cr3++7H2O可知,存在3SnCl2~Cr2O72-,依据关系式知n(SnCl2)=3n(K2Cr2O7)=3×0.1000mol·L-1×0.02L=0.006mol,m(SnCl2)=0.006mol×190g·mol-1=1.14g,则SnCl4产品的纯度解题思路SnCl4极易水解,反应应在无水环境中进行;SnCl4在空气中极易水解,为防止其水解,用浓硫酸干燥氯气,装置F可防止G溶液中的水蒸气进入收集器中;金属锡易与氯气、氧气反应,反应时应先用氯气将装置中的空气排出。15.(14分)氯苯在染料、医药工业中常用于制造苯酚、硝基氯苯、苯胺、硝基苯酚等有机中间体。试验室中制备氯苯的装置如图所示(其中夹持仪器已略去)。请回答下列问题:(1)仪器a中盛有KMnO4晶体,仪器b中盛有浓盐酸。打开仪器b中的活塞,使浓盐酸缓缓滴下,可视察到仪器a内的现象是,用离子方程式表示产生该现象的缘由:。

(2)仪器b外侧的细玻璃导管的作用是。

(3)仪器d中盛有苯、FeCl3粉末,仪器a中生成的Cl2经过仪器e进入仪器d中。①仪器e的名称是,其中盛装的试剂名称是。

②仪器d中的反应进行过程中,应保持温度在40~60℃之间,以削减副反应的发生。仪器d的加热方式最好采纳加热。

(4)仪器c的作用是。

(5)该方法制备的氯苯中含有许多杂质。在工业生产中,先通过水洗除去FeCl3、HCl及部分Cl2,然后通过碱洗除去其余Cl2,碱洗后通过分液得到含氯苯的有机混合物,混合物成分及各成分的沸点如表所示:有机物苯氯苯邻二氯苯间二氯苯对二氯苯沸点/℃80.0132.2180.4172.0173.4①碱洗前先进行水洗的目的是。

②从该有机混合物中提取氯苯时,采纳蒸馏方法,收集℃左右的馏分。

(6)工业生产中,苯的流失量如表所示:损失项目蒸气挥发二氯苯其他合计苯流失量/(kg/t)20.811.756.789.2某一次投产,加入13t苯,则制得的氯苯为t(保留一位小数)。

答案(1)有黄绿色气体生成2MnO4-+10Cl-+16H+2Mn2++5Cl2↑+8H2(2)使浓盐酸能顺当滴下(或平衡仪器a、b内的压强)(3)①洗气瓶浓硫酸②水浴(4)冷凝回流(5)①削减后续碱洗操作时碱的用量,节约成本②132.2(6)17.1解析(1)仪器a内发生的反应是KMnO4在酸性条件下氧化Cl-生成Cl2的反应。(2)仪器b外侧的细玻璃导管能使仪器a与仪器b中的压强保持相同,从而使浓盐酸能顺当滴下。(3)①仪器a中制备的Cl2中含有水蒸气和HCl杂质,而后续氯苯的制备中也产生HCl,故只需除去水蒸气,因此洗气瓶中应盛有浓硫酸,对气体进行干燥。②制备氯苯的反应须要温度低于100℃,故最好采纳平缓易控的水浴加热方式。(6)13t×1000-89.16.(14分)草酸是一种常用的还原剂,某校高三化学小组探究草酸被氧化的速率问题。试验Ⅰ试剂混合后溶液pH现象(1h后溶液)试管滴管a4mL0.01mol·L-1KMnO4溶液,几滴浓H2SO42mL0.3mol·L-1H2C2O4溶液2褪为无色b4mL0.01mol·L-1KMnO4溶液,几滴浓NaOH7无明显改变c4mL0.01mol·L-1K2Cr2O7溶液,几滴浓H2SO42无明显改变d4mL0.01mol·L-1K2Cr2O7溶液,几滴浓NaOH7无明显改变(1)H2C2O4是二元弱酸,写出H2C2O4溶于水的电离方程式:。

(2)试验Ⅰ试管a中KMnO4最终被还原为Mn2+,该反应的离子方程式为。

(3)瑛瑛和超超查阅资料,试验Ⅰ试管c中H2C2O4与K2Cr2O7溶液反应需数月时间才能完成,但加入MnO2可促进H2C2O4与K2Cr2O7的反应。依据此资料,吉吉和昊昊设计如下试验证明了这一点。试验Ⅱ试验Ⅲ试验Ⅳ试验操作试验现象6min后固体完全溶解,溶液橙色变浅,温度不变6min后固体未溶解,溶液颜色无明显改变6min后固体未溶解,溶液颜色无明显改变试验Ⅳ的目的是:。

(4)睿睿和萌萌对试验Ⅱ接着进行探究,发觉溶液中Cr2O72-浓度臧臧和蔡蔡认为此改变是通过两个过程实现的。过程ⅰ.MnO2与H2C2O4反应生成了Mn2+。过程ⅱ.