高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第十章化學(xué)實驗綜合題型第31講物質(zhì)制備類綜合實驗習(xí)題（含解析）.docx

第31講物質(zhì)制備類綜合實驗測控導(dǎo)航表知識點題號無機物的制備3氣體制備1工藝流程類制備2有機制備41.(2019中央民族大學(xué)附中質(zhì)檢)亞硝酰氯(NOCl,熔點:-64.5 ,沸點:-5.5 )是一種黃色氣體,遇水易水解。可用于合成清潔劑、觸媒劑及中間體等。實驗室可由氯氣與一氧化氮在常溫常壓下合成。(1)甲組的同學(xué)擬制備原料氣NO和Cl2,制備裝置如圖所示:為制備純凈干燥的氣體,下表中缺少的藥品是裝置裝置燒瓶中分液漏斗中制備純凈Cl2MnO2制備純凈NOCu,。(2)乙組同學(xué)利用甲組制得的NO和Cl2制備NOCl,裝置如圖所示:裝置連接順序為a(按氣流自左向右方向,用小寫字母表示)。裝置、除可進一步干燥NO、Cl2外,另一個作用是 。裝置的作用是 。裝置中吸收尾氣時,NOCl發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。(3)丙組同學(xué)查閱資料,查得王水是濃硝酸與濃鹽酸的混酸,一定條件下混酸可生成亞硝酰氯和氯氣,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。解析:(1)實驗室通常用濃鹽酸與MnO2混合加熱制氯氣,因濃鹽酸有揮發(fā)性,氯氣中混有的HCl氣體需要用飽和食鹽水除去,最后再用濃硫酸干燥即可得純凈Cl2;用銅與稀硝酸反應(yīng)制NO氣體,因裝置中混有的氧氣與NO反應(yīng)生成少量NO2,因此需要通過水除去可能混有的NO2,最后再用濃硫酸干燥即可得純凈NO。(2)亞硝酰氯熔點、沸點較低,遇水易水解,故需要保持裝置內(nèi)干燥和反應(yīng)混合氣體干燥,同時需要考慮Cl2和NO尾氣對環(huán)境的污染,需要用NaOH溶液除尾氣,則裝置連接順序為aef(或fe)cbd。裝置、除可進一步干燥NO、Cl2外,還可以通過觀察氣泡調(diào)節(jié)氣體的流速,控制NO和Cl2的比例。亞硝酰氯遇水易水解,裝置的作用是防止水蒸氣進入反應(yīng)器。裝置中NaOH溶液能吸收NO、Cl2及NOCl的尾氣,其中NOCl與NaOH發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為NOCl+2NaOHNaCl+NaNO2+H2O。(3)濃硝酸與濃鹽酸在一定條件下生成亞硝酰氯和氯氣,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為HNO3(濃)+3HCl(濃)NOCl+Cl2+2H2O。答案:(1)濃鹽酸飽和食鹽水稀硝酸水(2)ef(或fe)cbd通過觀察氣泡調(diào)節(jié)氣體的流速,控制NO和Cl2的比例防止水蒸氣進入反應(yīng)器NOCl+2NaOHNaCl+NaNO2+H2O(3)HNO3(濃)+3HCl(濃)NOCl+Cl2+2H2O2.(2019中央民族大學(xué)附中質(zhì)檢)在實驗室中,用下圖所示流程,制備高錳酸鉀晶體。根據(jù)流程回答下列問題:(1)操作和均需在坩堝中進行,根據(jù)實驗實際應(yīng)選擇坩堝為(填字母)。a.瓷坩堝b.氧化鋁坩堝c.鐵坩堝d.石英坩堝(2)操作中調(diào)pH=1011,使K2MnO4轉(zhuǎn)化為KMnO4和MnO2時,一般通入CO2氣體,而不通入HCl氣體的原因是 。(3)得到墨綠色溶液后,也可用如圖所示方法制備KMnO4,電極均為鉑電極。A極上的電極反應(yīng)式為 。這種方法與上面的方法相比,其優(yōu)點是 。(4)實驗室中,可用草酸作標準溶液,利用下述反應(yīng),測定所得KMnO4晶體的純度。5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO410CO2+2MnSO4+K2SO4+8H2O除0.10 molL-1草酸標準溶液,樣品溶液和稀硫酸外,下列提供的實驗用品中,還需要的有 (填用品代號字母)。滴定終點的判斷方法是(滴定管內(nèi)為草酸溶液) 。取a g KMnO4晶體配制成100 mL溶液,每次取20.00 mL于錐形瓶中進行滴定實驗兩次。兩次實驗所用草酸標準溶液的體積分別為22.15 mL和22.17 mL,由此求得KMnO4晶體的純度為。解析:(1)操作和中均有強堿性物質(zhì)加熱,瓷坩堝和石英坩堝中含有二氧化硅,氧化鋁坩堝中含有氧化鋁,高溫下均與強堿KOH發(fā)生反應(yīng),故應(yīng)選用鐵坩堝,故選c項。(2)HCl具有還原性,易被KMnO4氧化,不能用來調(diào)節(jié)pH。(3)A電極為陽極,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為Mn-e-Mn,該方法無副產(chǎn)品,產(chǎn)率高,工藝簡便。(4)滴定實驗中還需要的儀器有酸式滴定管、錐形瓶和鐵架臺(帶滴定管夾);在滴定過程中,當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏尾菟崛芤?溶液紅色褪去,并在半分鐘內(nèi)不再變紅,說明達到滴定終點。兩次實驗所用草酸標準溶液的平均體積為=22.16 mL,由反應(yīng)方程式5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO410CO2+2MnSO4+K2SO4+8H2O知n(KMnO4)=n(H2C2O4)=0.10 molL-10.022 16 L=0.000 886 4 mol,KMnO4晶體的純度為100%100%=%。答案:(1)c(2)高錳酸鉀與鹽酸發(fā)生反應(yīng)(3)Mn-e-Mn無副產(chǎn)品,產(chǎn)率高,工藝簡便(4)acg滴入最后一滴草酸溶液,溶液紅色褪去,并在半分鐘內(nèi)不再變紅(或%)3.無水MgBr2可用作催化劑。實驗室采用鎂屑與液溴為原料制備無水MgBr2,裝置如圖1,主要步驟如下:步驟1三頸瓶中裝入10 g鎂屑和150 mL無水乙醚;裝置B中加入15 mL液溴。步驟2緩慢通入干燥的氮氣,直至溴完全導(dǎo)入三頸瓶中。步驟3反應(yīng)完畢后恢復(fù)至室溫,過濾,濾液轉(zhuǎn)移至另一干燥的燒瓶中,冷卻至0 ,析出晶體,再過濾得三乙醚合溴化鎂粗品。步驟4室溫下用苯溶解粗品,冷卻至0 ,析出晶體,過濾,洗滌得三乙醚合溴化鎂,加熱至160 分解得無水MgBr2產(chǎn)品。已知:Mg與Br2反應(yīng)劇烈放熱;MgBr2具有強吸水性。MgBr2+3C2H5OC2H5MgBr23C2H5OC2H5請回答:(1)儀器A的名稱是 。實驗中不能用干燥空氣代替干燥N2,原因是 。(2)如將裝置B改為裝置C(圖2),可能會導(dǎo)致的后果是 。(3)步驟3中,第一次過濾除去的物質(zhì)是。(4)有關(guān)步驟4的說法,正確的是 。A.可用95%的乙醇代替苯溶解粗品B.洗滌晶體可選用0 的苯C.加熱至160 的主要目的是除去苯D.該步驟的目的是除去乙醚和可能殘留的溴(5)為測定產(chǎn)品的純度,可用EDTA(簡寫為Y4-)標準溶液滴定,反應(yīng)的離子方程式:Mg2+Y4-MgY2-滴定前潤洗滴定管的操作方法是 。測定時,先稱取0.250 0 g無水MgBr2產(chǎn)品,溶解后,用0.050 0 molL-1的EDTA標準溶液滴定至終點,消耗EDTA標準溶液26.50 mL,則測得無水MgBr2產(chǎn)品的純度是(以質(zhì)量分數(shù)表示)。解析:(1)儀器A為球形干燥管。本實驗要用鎂屑與液溴反應(yīng)生成無水溴化鎂,所以裝置中不應(yīng)有能與鎂反應(yīng)的氣體,例如氧氣,所以不能用干燥的空氣代替干燥的氮氣。(2)將裝置B改為裝置C,當(dāng)干燥的氮氣通入,會使氣壓變大,將液溴快速壓入三頸瓶,反應(yīng)過快大量放熱而存在安全隱患。而裝置B是利用干燥的氮氣將溴蒸氣帶入三頸瓶中,可以控制反應(yīng)的快慢。(3)步驟3第一次過濾去的是不溶于水的鎂屑。(4)A.95%的乙醇中含有水,溴化鎂有強烈的吸水性,錯誤;B.加入苯的目的是除去乙醚和溴,洗滌晶體用0 的苯,可以減少產(chǎn)品的溶解,正確;C.加熱至160 的主要目的是分解三乙醚合溴化鎂得到溴化鎂,不是為了除去苯,錯誤;D.該步驟是為了除去乙醚和溴,正確。(5)滴定前潤洗滴定管需要從滴定管上口加入少量待測液,傾斜著轉(zhuǎn)動滴 定管,使液體潤濕內(nèi)壁,然后從下部放出,重復(fù)23次。據(jù)題意知:MgBr2Y4-,n(MgBr2)=n(Y4-)=0.050 0 molL-10.026 5 L=1.32510-3mol,m(MgBr2)=1.32510-3mol184 gmol-1=0.243 8 g,無水溴化鎂產(chǎn)品的純度為100%97.5%。答案:(1)球形干燥管防止鎂屑與氧氣反應(yīng)生成MgO阻礙Mg與Br2的反應(yīng)(2)會將液溴快速壓入三頸瓶,反應(yīng)過快大量放熱而存在安全隱患(3)鎂屑(4)BD(5)從滴定管上口加入少量待測液,傾斜著轉(zhuǎn)動滴定管,使液體潤濕內(nèi)壁,然后從下部放出,重復(fù)23次97.5%4.硝基苯是重要的精細化工原料,是醫(yī)藥和染料的中間體,還可作有機溶劑。制備硝基苯的過程如下:配制混酸,組裝如圖反應(yīng)裝置。取100 mL燒杯,用20 mL濃硫酸與18 mL濃硝酸配制混合酸,加入恒壓滴液漏斗中。把18 mL苯加入三頸燒瓶中。向室溫下的苯中逐滴加入混酸,邊滴邊攪拌,混合均勻。在5060 下發(fā)生反應(yīng),直至反應(yīng)結(jié)束。除去混合酸后,依次用蒸餾水和10% Na2CO3溶液洗滌,最后再用蒸餾水洗滌得到粗產(chǎn)品。已知:.+HNO3(濃)+H2O+HNO3(濃)+H2O.可能用到的有關(guān)數(shù)據(jù)列表如下:物質(zhì)熔點/沸點/密度(20 )/(gcm-3)溶解性苯5.5800.88微溶于水硝基苯5.7210.91.205難溶于水1,3-二硝基苯893011.57微溶于水濃硝酸831.4易溶于水濃硫酸3381.84易溶于水請回答下列問題:(1)配制混酸應(yīng)在燒杯中先加入。(2)恒壓滴液漏斗的優(yōu)點是 。(3)實驗裝置中長玻璃導(dǎo)管可用(填儀器名稱)代替。(4)反應(yīng)結(jié)束后產(chǎn)品在液體的(填“上”或者“下”)層,分離混酸和產(chǎn)品的操作方法為 。(5)用10%Na2CO3溶液洗滌之后再用蒸餾水洗滌時,怎樣驗證液體已洗凈? 。(6)為了得到更純凈的硝基苯,還須先向液體中加入 除去水,然后蒸餾,最終得到17.5 g硝基苯。則硝基苯的產(chǎn)率為(保留兩位有效數(shù)字)。若加熱后,發(fā)現(xiàn)未加沸石,應(yīng)采取的操作是 。解析:(1)由于濃硫酸的密度比濃硝酸的大,當(dāng)濃硫酸遇水時放出大量的熱,所以配制混酸應(yīng)將濃硫酸加入濃硝酸中,也就是在燒杯中先加入濃硝酸。(2)由于在反應(yīng)的過程中不斷加熱,會產(chǎn)生大量的氣體,這對于液體的加入很不利。若采用恒壓滴液漏斗滴加,可以保持漏斗內(nèi)壓強與發(fā)生器內(nèi)壓強相等,使漏斗內(nèi)液體能順利流下。(3)在實驗的過程中苯、硝酸會因為加熱而汽化,導(dǎo)致物質(zhì)的浪費與環(huán)境污染,所以在裝置中長玻璃管可以起到冷凝、降溫使物質(zhì)回流的作用。因此可用冷凝管等冷凝裝置代替。(4)反應(yīng)結(jié)束后產(chǎn)生的硝基苯、1,3-二硝基苯都是不溶于水的液體,密度比酸的混合溶液小。所以反應(yīng)結(jié)束后產(chǎn)品在液體的上層,分離互不相溶的兩層液體的方法是分液。(5)對于得到的粗產(chǎn)品依次用蒸餾水和10% Na2CO3溶液洗滌,最后再用蒸餾水洗滌。如果洗滌干凈,則洗滌液中不含有C,所以檢驗液體已洗凈的方法是取最后一次洗滌液,向溶液中加入氯化鈣,若無沉淀生成,說明已洗凈。(6)可加入CaO除去水,根據(jù)表中數(shù)據(jù),計算可知HNO3過量,根據(jù)苯的物質(zhì)的量計算生成的硝基苯的理論產(chǎn)量為123 gmol-124.98 g,故產(chǎn)率為100%70%。如果忘記加沸石,只能停止加熱,冷卻后補加。答案:(1)濃硝酸(2)可以保持恒壓滴液漏斗與三頸燒瓶內(nèi)壓強一致,使漏斗內(nèi)液體能順利流下(3)冷凝管(或球形、蛇形、直形冷凝管)(4)上分液(5)取最后一次洗滌液少許于試管中,滴加氯化鈣溶液,無沉淀生成,則說明已洗凈(其他合理答案均可)(6)氧化鈣70%停止加熱,冷卻后補加【教師用書備用】 (2018高考押題卷) 實驗室制取高純NaI晶體(無色)可按下列步驟進行:按化學(xué)計量稱取各原料,在三頸燒瓶中(如圖)先加入適量的高純水,然后按Na2CO3、I2和水合肼的投料順序分批加入。已知:I2+Na2CO3NaI+NaIO+CO2H0;3I2+3Na2CO35NaI+NaIO3+3CO2H0;I2(s)+I-(aq)(aq)水合肼(N2H4H2O)具有強還原性,可分別將IO-、I和I2還原為I-,本身被氧化 為 N2(放熱反應(yīng));100 左右水 合肼分解為氮氣和氨氣等。(1)常溫常壓時,I2與Na2CO3溶液反應(yīng)很慢,下列措施能夠加快反應(yīng)速率的是。a.將碘塊研成粉末b.起始時加少量NaIc.將溶液適當(dāng)加熱d.加大高純水的用量(2)I2與Na2CO3溶液反應(yīng)適宜溫度為4070 ,溫度不宜超過70 ,除防止反應(yīng)速率過快,另一原因是 。(3)加入稍過量水合肼發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 (只寫一個)。(4)整個實驗過程中都需要開動攪拌器,其目的是 。(5)反應(yīng)的后期I2與Na2CO3溶液反應(yīng)難以進行,此階段需對投料順序作適當(dāng)改進,改進的方法是 。(6)所得溶液(偏黃,且含少量S,極少量的K+和Cl-)進行脫色、提純并結(jié)晶,可制得高純NaI晶體。實驗方案為:在溶液中加入少量活性炭煮沸、 實驗中需使用的試劑有:HI溶液,Na2CO3溶液、Ba(OH)2溶液、高純水及pH試紙;除常用儀器外須使用的儀器有:真空干燥箱。解析:(1)粉末狀比塊狀的接觸面積大,溫度升高,均可以加快反應(yīng)速率。開始時加入NaI,可以將固態(tài)I2轉(zhuǎn)化成溶液,增大了I2的溶解量,反應(yīng)加快。(2)溫度升高,會使I2升華。(3)水合肼與IO-、I-可發(fā)生氧化還原反應(yīng),根據(jù)N和I的得失電子守恒配平反應(yīng)。(4)攪拌的目的很多,可以使反應(yīng)物充分接觸,可以散熱,可以將生成的氣體及時排出,以免容器內(nèi)產(chǎn)生的壓強過大。(5)反應(yīng)后期,、I-及碳酸鈉等均被稀釋,濃度低了,反應(yīng)難進行,所以可以先發(fā)生:2I2+N2H4H2O4HI+N2+H2O,再發(fā)生:2HI+Na2CO32NaI+CO2+H2O(藥品加入順序,一般是先固體,再液體)。(6)趁熱過濾除去活性炭等不溶性雜質(zhì),NaI、S、K+和Cl-仍在溶液中,先加入Ba(OH)2除去S,再加入Na2CO3除去過量的B,最后加入HI,除去過量的C,用pH試紙測定,當(dāng)溶液pH=6左右時,可知C被完全除去。再通過蒸發(fā)結(jié)晶析出Na