2025届高考化学一轮复习课时作业33制备实验方案的设计与评价含解析新人教版

PAGE7-制备试验方案的设计与评价1．N2在诸多领域用途广泛。某化学爱好小组为探究在试验室制备较为纯净N2的方法，进行了仔细的打算。请你参加沟通与探讨。[查阅资料]N2的制法有下列三种方案：方案1：加热NaNO2和NH4Cl的浓溶液制得N2。方案2：加热条件下，以NH3还原CuO可制得N2，同时获得活性铜粉。方案3：将空气缓缓通过灼热的铜粉获得较纯的N2。[试验打算]以试验室常见仪器(药品)等设计的部分装置如下图(部分夹持和加热仪器未画出)。[分析沟通](1)若以方案1制得N2，应选择的发生装置是________________________________________________________________________。(2)若按方案2制得干燥、纯净的N2，且须要的NH3以生石灰和浓氨水作原料，整套制气装置按气流从左到右的连接依次是________(填字母)。获得N2的反应原理是________________________________________________________________________________________________________________________________________________(写反应方程式)。(3)若以排水法收集N2，其中会混入水蒸气。但也不宜用排空气法，其缘由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。你提出的收集方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)上述三个方案中，制得的N2纯度最差的是________________________________________________________________________。在N2纯度要求不甚严格的状况下，有人建议将方案2和方案3结合运用，你认为其优点是________________________________________________________________________。答案：(1)A(2)E→D→B→C2NH3＋3CuOeq\o(=,\s\up7(△))3Cu＋N2＋3H2O(3)N2的相对分子质量28与空气的平均相对分子质量相近(用气体密度大小比较回答问题也可)用气囊收集(其他合理答案：也可)(4)方案3CuO和Cu可循环利用，节约药品2．某小组同学用下图装置进行试验探讨(a、b、c表示止水夹)。请评价或完善其方案：(1)将装置A、C、E相连接，用MnO2和浓盐酸制取氯气，请回答：①氯元素在周期表中的位置为______________。②A中反应的离子方程式为______________。③E中氢氧化钠溶液的作用是______________。在C中加入适量的水可制得氯水。将所得氯水分成两份进行试验，其操作、现象和结论为：试验序号试验操作现象结论Ⅰ将氯水滴入品红溶液中品红溶液褪色氯气有漂白性Ⅱ向氯水中加入碳酸氢钠粉末有无色气泡产生氯气与水反应的产物具有酸性④试验Ⅰ推出的相应结论是否合理？________________________________________________________________________。若不合理，说明理由(若合理，无需填写)：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。⑤试验Ⅱ推出的相应结论是否合理？________________________________________________________________________。若不合理，请说明理由(若合理，无需填写)：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)将B、D、E相连，在B中装浓硝酸和铜片，可制得NO2。B中反应的化学方程式为________________________________________________________________________。解析：(1)氯水中有漂白作用的不是Cl2，而是HClO。A、C、E相连接，制得的Cl2中含有HCl气体，HCl溶于水也能与NaHCO3粉末反应产生气泡。答案：(1)①第三周期第ⅦA族②MnO2＋2Cl－＋4H＋eq\o(=,\s\up7(△))Mn2＋＋2H2O＋Cl2↑③汲取多余的Cl2(尾气处理)④不合理没有事先证明干燥的氯气有无漂白性⑤不合理制取的氯气中含HCl气体，其溶于水也能与NaHCO3粉末反应产生气泡(2)Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O3．(2024·全国卷Ⅰ，27)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在试验室中探究采纳废铁屑来制备硫酸铁铵，详细流程如下：回答下列问题：(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)步骤②须要加热的目的是________________________，温度保持80～95℃，采纳的合适加热方式是________________________________。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体须要净化处理，合适的装置为________(填标号)。(3)步骤③中选用足量的H2O2，理由是____________。分批加入H2O2，同时为了____________，溶液要保持pH小于0.5。(4)步骤⑤的详细试验操作有________，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。(5)采纳热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150℃时失掉1.5个结晶水，失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为________。解析：(1)除去铁屑表面油污的方法是，用热纯碱溶液清洗铁屑，再用水洗。(2)铁与稀硫酸反应时加热，可提高反应速率。温度低于水的沸点，可以用热水浴加热，受热匀称且便于限制。含少量硫化物的铁屑与稀硫酸反应有H2S生成。氢气不与碱溶液反应，而硫化氢能与碱溶液反应，而H2S在水中溶解度小，故氢气中混有的硫化氢用烧碱溶液除去，又因为硫化氢与碱反应较快，简单引起倒吸，C装置倒置漏斗能防倒吸。故宜选择C装置汲取硫化氢。(3)铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，加入足量双氧水的目的是将Fe2＋全部氧化为Fe3＋，发生反应为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O，从生成物看，又不引入杂质。铁离子对双氧水分解起催化作用，分批加入双氧水，避开反应过快、放出热量较多，削减双氧水分解，以免造成氧化剂损失；铁离子易水解，保持溶液呈强酸性，避开铁离子发生水解反应生成氢氧化铁。(4)步骤⑤是要从溶液中得到硫酸铁铵晶体，故试验操作有加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)。(5)失重5.6%是质量分数，设结晶水合物的化学式为NH4Fe(SO4)2·xH2O，由题意知eq\f(1.5×18,266＋18x)＝eq\f(5.6,100)，解得x＝12。答案：(1)用热纯碱溶液清洗铁屑，再用水洗(2)加快反应热水浴C(3)将Fe2＋全部氧化为Fe3＋；不引入杂质防止Fe3＋水解(4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)(5)NH4Fe(SO4)2·12H2O4．(2024·河北唐山调研)CuCl晶体呈白色，熔点为430℃，沸点为1490℃，见光分解，露置于潮湿空气中易被氧化，难溶于水、稀盐酸、乙醇，易溶于浓盐酸生成H3CuCl4，反应的化学方程式为：CuCl(s)＋3HCl(aq)=H3CuCl4(aq)试验室用如图所示装置制取CuCl，反应原理为：2Cu2＋＋SO2＋8Cl－＋2H2O=2CuCleq\o\al(3－,4)＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋CuCleq\o\al(3－,4)(aq)=CuCl(s)＋3Cl－(aq)(1)装置A中分液漏斗中的试剂应当是________。A．稀硫酸 B．98%的硫酸C．65%的硫酸(2)装置B中反应结束后，取出混合物进行以下操作，得到CuCl晶体。eq\x(混合物)eq\o(→,\s\up7(冷却),\s\do5(ⅰ))eq\o(→,\s\up7(倒入溶有SO2的水中),\s\do5(ⅱ))eq\o(→,\s\up7(过滤),\s\do5(ⅲ))eq\o(→,\s\up7(洗涤),\s\do5(ⅳ))eq\o(→,\s\up7(干燥),\s\do5(ⅴ))eq\x(\a\al(CuCl,晶体))操作ⅱ的目的是________________________________________________________________________；操作ⅳ中宜选用的试剂是________________________________________________________________________。(3)试验室保存新制CuCl晶体的方法是________________________________________________________________________。(4)欲提纯某混有铜粉的CuCl晶体，请简述试验方案________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)C(2)促进CuCl固体析出、防止CuCl被氧化乙醇、水(3)避光、密封干燥保存(4)将固体溶于浓盐酸后过滤，取滤液加入大量水，过滤，洗涤，干燥5．葡萄糖酸钙是一种可促进骨骼生长的养分物质。葡萄糖酸钙可通过以下反应制得：C6H12O6(葡萄糖)＋Br2＋H2O→C6H12O7(葡萄糖酸)＋2HBr2C6H12O7＋CaCO3→Ca(C6H11O7)2(葡萄糖酸钙)＋H2O＋CO2↑相关物质的溶解性见下表：物质名称葡萄糖酸钙葡萄糖酸溴化钙氯化钙水中的溶解性可溶于冷水易溶于热水可溶易溶易溶乙醇中的溶解性微溶微溶可溶可溶试验流程如下：C6H12O6溶液eq\o(→,\s\up7(滴加3%溴水/55℃),\s\do5(①))eq\o(→,\s\up7(过量CaCO3/70℃),\s\do5(②))eq\o(→,\s\up7(趁热过滤),\s\do5(③))eq\o(→,\s\up7(乙醇),\s\do5(④))悬浊液eq\o(→,\s\up7(抽滤),\s\do5(⑤))eq\o(→,\s\up7(洗涤),\s\do5(⑥))eq\o(→,\s\up7(干燥),\s\do5(⑦))Ca(C6H11O7)2请回答下列问题：(1)第①步中溴水氧化葡萄糖时，下列装置中最适合的是________。制备葡萄糖酸钙的过程中，葡萄糖的氧化也可用其他试剂，下列物质中最适合的是________。A．新制Cu(OH)2悬浊液 B．酸性KMnO4溶液C．O2/葡萄糖氧化酶 D．[Ag(NH3)2]OH溶液(2)第②步充分反应后CaCO3固体需有剩余，其目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；本试验中不宜用CaCl2替代CaCO3，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)第③步需趁热过滤，其缘由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)第④步加入乙醇的作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)第⑥步中，下列洗涤剂最合适的是________。A．冷水 B．热水C．乙醇 D．乙醇—水混合溶液答案：(1)BC(2)提高葡萄糖酸的转化率，便于后续分别氯化钙难以与葡萄糖酸干脆反应得到葡萄糖酸钙(3)葡萄糖酸钙冷却后会结晶析出，如不趁热过滤会损失产品(4)可降低葡萄糖酸钙在溶剂中的溶解度，有利于葡萄糖酸钙析出(5)D6．工业上乙醚可用于制造无烟火药。试验室合成乙醚的原理如下。主反应2CH3CH2OHeq\o(→,\s\up7(浓H2SO4),\s\do5(145℃))CH3CH2OCH2CH3＋H2O副反应CH3CH2OHeq\o(→,\s\up7(浓H2SO4),\s\do5(170℃))H2C=CH2↑＋H2O[乙醚制备]装置设计如图(部分装置略)(1)仪器a是________(写名称)；仪器b应更换为下列的________(填序号)。A．干燥器 B．直形冷凝管C．玻璃管 D．平安瓶(2)试验操作的正确排序为________(填序号)，取出乙醚马上密闭保存。a．安装试验仪器 B．加入12mL浓硫酸和少量乙醇的混合物C．检查装置气密性 D．熄灭酒精灯e．通冷却水并加热烧瓶f．拆除装置g．限制滴加乙醇速率与馏出液速率相等(3)加热后发觉a中没有添加碎瓷片，处理方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；反应温度不超过145℃，其目的是________。若滴