2019屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第31講物質(zhì)制備與工藝流程型綜合實(shí)驗(yàn)題課時(shí)集訓(xùn)

1、 第 31 講物質(zhì)制備與工藝流程型綜合實(shí)驗(yàn)題 課時(shí)集訓(xùn) 知識(shí)點(diǎn) 基礎(chǔ) 能力 物質(zhì)制備型綜合實(shí)驗(yàn) 1,3 4 工藝流程型綜合實(shí)驗(yàn) 2 5 測(cè)控導(dǎo)航表 基礎(chǔ)題組 1.(2018 寧夏銀川二模)亞硝酰氯(NOCI)是一種紅褐色液體或黃色氣體 ,其熔點(diǎn)-64.5 C , 沸點(diǎn)-5.5 C ,遇水易水解。它是有機(jī)合成中的重要試劑 ，可由 NO 與 CI2在常溫常壓下合成。 (1)實(shí)驗(yàn)室制備原料氣 CI2的裝置如圖所示： I A B , 實(shí)驗(yàn)室制 CI2時(shí),裝置 A 中燒瓶?jī)?nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 裝置 B中盛放的試劑為_(kāi) 為 。 ,其作用 (2 )將上述收集到的 CI 2充入 D 的集氣瓶中，按圖示裝置

2、制備亞硝 酰氯。 丁媒 NO NaOH -丫的冰鹽水 D 8 電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，則 NOCI的電子式為 NOCI 分子中各原子均滿足 裝置 D 中發(fā)生的反應(yīng)方程式為 _ 如果不用裝置 E 會(huì)引起什么后果： _ 。 某同學(xué)認(rèn)為裝置 F 不能有效吸收尾氣中的某種氣體 ，該氣體為 ,為了充分吸收尾 氣，可將尾氣與 _ 同時(shí)通入氫氧化鈉溶液中。 工業(yè)上可用間接電化學(xué)法除去 NO,其原理如圖所示，吸收塔中發(fā)生的反應(yīng)為 NO+S +H2O N2+HS 。 2 吸- 收 J NOI 吸收塔內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為 _ 陰極的電極反應(yīng)式為 _ 解析:(1)實(shí)驗(yàn)室制取氯氣是利用二氧化錳和濃鹽酸在加熱

3、條件下反應(yīng) ，反應(yīng)的化學(xué)方程式為 MnG+4HCI(濃)仝 MnCI2+CI2 f +2HO;濃鹽酸易揮發(fā)，產(chǎn)生的氯氣中含有雜質(zhì)氯化氫氣體和水 蒸氣,在裝置 B 中盛放飽和食鹽水，其作用是除去 CI2中 HCI氣體。(2)NOCI 分子中各原子 rtt “ H r/ra 均滿足 8 電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，N 分別與 O 和 CI形成 1和 N-CI,則 NOCI的電子式為 ； 將上述收集到的 CI2充入 D 的集氣瓶中，然后充入干燥的 NO,所以 D 裝置是制備 NOCI的, 其發(fā)生的反應(yīng)方程式為 2NO+C22NOCI;據(jù)題中信息亞硝酰氯 (NOCI)遇水易水解，如果 不用裝置 E 則 F 中的水蒸

4、氣會(huì)進(jìn)入 D 裝置,導(dǎo)致產(chǎn)品水解；裝置 F 盛裝的是氫氧化鈉溶液,NO 不溶于水，也不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，則裝置 F 不能有效吸收尾氣中的 NO 氣體,為了充分吸收 尾氣，可將尾氣與氧氣同時(shí)通入氫氧化鈉溶液中。 (3)吸收塔內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 h 丿 * 2NO+2S +2HQ N2+4HS ,其中氧化劑是 NQ,還原劑是 S/ ,則氧化劑與還原劑物質(zhì) 的量之比為 1 : 1;據(jù)圖知陰極反應(yīng)物為 HS ,生成物為 S2 ,又陰極發(fā)生還原反應(yīng)，故電 極反應(yīng)式為 2HS +2H+2e- S/ +2HQ 答案:(1)MnO2+4HCI(濃)丄 MnCI2+CI2T +2HO 飽和食鹽水 除去

5、C中 HCI氣體 ：O：N.Cl- rXVl (2) 2NO+C22NOClF 中的水蒸氣進(jìn)入 D 裝置中，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品水解 NO Q I “酸溶”時(shí)，在 Fe2+催化下，Pb 和 PbQ 反應(yīng)生成 PbSQ,生成 1 mol PbSO4,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì) 的量是 mol。Fe2+催化過(guò)程可表示為： 1 : + - 0 V +2H+2e S2 +2HO 導(dǎo)學(xué)號(hào) 96656202 b 、2 P b O 2. P 如下: 鉛廢料(主要含 Pb、PbQ PbQ、PbSQ)和稀 HbSQ 為原料制備高純 用。其主要流程 鉛的再生利 廢料 高址 FbO 等 PbO lNaOH 辭港M FeS% 稀 HiSC

6、L 3 _ (用離子方程式表示反應(yīng) ) (2) 寫出脫硫過(guò)程發(fā)生主要反應(yīng)的化學(xué)方程式 2Fe2+PbQ+4H+S 2Fe3+PbSQ+2HQ 4 已知：PbO 溶解在 NaOH 溶液中，存在平衡：PbO(s)+NaOH(aq) NaHPbQaq),其溶解度曲線如圖所示。 NaOH 溶液。結(jié)合上述信息，完成由粗品 PbO 得到高純 PbO 的操 作:將粗品 PbO 溶解在一定量 _ (填“ 35%或“ 10% )的 NaOH 溶液中，加熱至 110 C , 充分溶解后， (填“趁熱過(guò)濾”或“蒸發(fā)濃縮” ),將濾液冷卻結(jié)晶，過(guò)濾、洗滌并干 燥得到高純 PbO 固體。 (4)將 PbO 粗品溶解在

7、HCl 和 NaCl 的混合溶液中，得到含 NaPbCb 的電解液，電解 NaPbCl 溶液，生成 Pb，如圖所示。 陰極的電極反應(yīng)式是 _ 。 電解一段時(shí)間后，Na2PbCl4濃度極大下降，為了恢復(fù)其濃度且實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用 ，陰極區(qū) 采取的方法是 _ 。 解析:(1) “酸溶”時(shí)，在 Fe2+催化下,Pb、PbQ 和 HbSQ 反應(yīng)生成 PbSQ 和水，化學(xué)方程式為 Pb+PbO+2H2SQ2PbSQ+2H2O,根據(jù)方程式可知，生成 1 mol PbSO 4,轉(zhuǎn)移 2 mol 電子。催化 劑通過(guò)參加反應(yīng)，改變反應(yīng)歷程，降低反應(yīng)的活化能，加快化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化 學(xué)性質(zhì)反應(yīng)前后保持

8、不變，根據(jù)題給信息知反應(yīng)中 Fe2 PbO 氧化為 Fe3+,則反應(yīng)中 Fe3+ 2+ 3+ f J 2+ 被 Pb 還原為 Fe ,離子方程式為 2Fe +Pb+S ： PbSQ+2Fe。 (2 )根據(jù)上述分析，脫硫過(guò)程中發(fā)生的反應(yīng)為 PbSO4+2NaOH 丄 PbO + NSO+HbQ (3) 根據(jù) PbO 的溶解度曲線，提純 PbO 的方法為將粗 PbO溶解在 NaOH 溶液中，結(jié)合溶解度曲線 特點(diǎn)可知濃度高的 NaOH 溶液和較高的溫度,PbO 的溶解度高，因此加熱至較高溫度，充分溶解, 然后在高溫下趁熱過(guò)濾除去雜質(zhì) ，冷卻后 PbO 又析出結(jié)晶，再次過(guò)濾可得到 PbO 固體。 (4

9、) 陰極發(fā)生還原反應(yīng),Na2PbCl4得到電子生成 Pb,電極反應(yīng)式為 PbC +2ePb+4C。 陰極發(fā)生還原反應(yīng),Na2PbCl4得到電子生成 Pb,電極反應(yīng)式為 PbC +2e Pb+4C，陽(yáng)極 發(fā)生氧化反應(yīng)，溶液中的 HO 放電生成氧氣和氫離子，電極方程式為 2HzO-4e Q f +4H,電 解一段時(shí)間后,Na2PbCl4濃度極大下降，為了恢復(fù)其濃度且實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用 ，根據(jù)少什么 加什么，溶液中減少了 Pb 和 O,應(yīng)該在陰極區(qū)加 PbO 粗品，溶解在 HCl 和 NaCl 的混合溶液中， 得到含 NaPbCh粗品 PbO 中所含雜質(zhì)不溶于 質(zhì)子交撫膜 5 的電解液。6 答案：(

10、1)2 2Fe3+Pb+S： PbSO+2Fe2+ (2) PbSO4+2NaOH 亠 PbO+NaSQ+H2O (3) 35% 趁熱過(guò)濾 PbC +2e Pb+4C繼續(xù)向陰極區(qū)加 PbO 粗品 室可用苯和 1,2-二氯乙烷（CICH2CHCI）為原料，在無(wú)水 AICI 3催化下加熱制得，其制取步驟 為： 2HCl f 反應(yīng)最佳條件為 n（苯）：n（1,2-二氯乙烷）=10 : 1,反應(yīng)溫度在 60 65 C之間。實(shí)驗(yàn)室制取聯(lián)芐的裝置如圖 2 所示（加熱和夾持儀器 略去）: 3.(2016 -山東濟(jì)寧二模）聯(lián)芐（一.idi 是一種重要的有機(jī)合成中間體 ,實(shí)驗(yàn) （一）催化劑的制（1） 將上述儀器

11、連接成一套制備并保存無(wú)水 AlCl 3的裝置，各管口標(biāo)號(hào)連接順序?yàn)?d 接 e, 接 ，接 ，接。 （2） 有人建議將上述裝置中 D 去掉,其余裝置和試劑不變，也能制備無(wú)水 r W 是否可行？ （填“可行”或“不可行 是 （3） 裝置 A 中隱藏著一種安全隱患 （二）聯(lián)芐的制備 O ,請(qǐng)?zhí)岢鲆环N改進(jìn)方案： + Cl CH2CH2 Cl AlCl 3。你認(rèn)為這樣做 ”）,你的理由 圖 1 是實(shí)驗(yàn)室制取少量無(wú)水 AlCl 3的相關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置的儀器和藥品 7 實(shí)驗(yàn)步驟： 在三頸燒瓶中加入 120.0 mL 苯和適量無(wú)水 AICI 3,由滴液漏斗滴加 10.7 mL 1,2-二氯乙烷, 控制反應(yīng)溫度在

12、6065 C ,反應(yīng)約 60 min。將反應(yīng)后的混合物依次用稀鹽酸、 2%NaCO 溶 液和 HO 洗滌分離,在所得產(chǎn)物中加入少量無(wú)水 MgSO 固體,靜置、 過(guò)濾,先常壓蒸餾,再減壓 蒸餾收集 170172 C的餾分，得聯(lián)芐 18.2 g 。 相關(guān)物理常數(shù)和物理性質(zhì)如下表 名稱 相對(duì)分子質(zhì)量 密度/ -3 (g cm ) 熔點(diǎn)/ c 沸點(diǎn)/ c 溶解性 苯 78 0.88 5.5 80.1 難溶水，易溶乙醇 1,2-二氯乙烷 99 1.27 -35.3 83.5 難溶水，可 溶苯 無(wú)水氯 化鋁 133.5 2.44 190 178 (升華) 遇水水解，微溶苯 聯(lián)芐 182 0.98 52 2

13、84 難溶水，易 溶苯 儀器 a 的名稱為 _ , 和 普 通 分 液 漏 斗 相 比，使 用 滴 液 漏 斗 的 優(yōu) 點(diǎn) (5) 洗滌操作中，水洗的目的是 _ ; _ 無(wú)水硫酸鎂的作用是 _ 。 (6) 常壓蒸餾時(shí),最低控制溫度是 _ 。 (7) 該實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率約為 _ 。(小數(shù)點(diǎn)后保留兩位有效數(shù)字 ) 解析：實(shí)驗(yàn)室用濃鹽酸和二氧化錳在加熱條件下制備氯氣 ，可用食鹽晶體和濃硫酸替代濃鹽 酸,為得到干燥的氯化鋁，生成的氯氣需除去氯化氫、水 ，可分別通過(guò)飽和食鹽水、濃硫酸 , 然后在裝置 A 中反應(yīng)生成氯化鋁，為防止污染空氣和氯化鋁的水解 ,A 還要連接 E 裝置,以吸 收氯氣和水。 (1) 根據(jù)

14、上面的分析可知，將題述儀器連接成一套制備并保存無(wú)水 AlCl 3的裝置，各管口標(biāo)號(hào) 連接順序?yàn)?dT eT fT gT ha c。 如果將題述裝置中 D 去掉，其余裝置和試劑不變，則制得的 Cl2中混有的 HCI與 Al 反應(yīng)生 成 H,H2與 Cl2混合加熱時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸，所以 D 裝置不能去掉。 (3) 裝置 A 中制得的氯化鋁容易將導(dǎo)管堵塞，所以可以在硬質(zhì)玻璃管與廣口瓶之間用粗導(dǎo)管 連接,防止AlCl 3冷凝成固體造成堵塞。 (4) 由儀器結(jié)構(gòu)特征可知，儀器 a 為球形冷凝管；滴液漏斗可以平衡漏斗內(nèi)液體和下面的三頸 燒瓶中的壓強(qiáng)，便于漏斗內(nèi)液體流下。 (5) 用水洗滌是為了洗掉氯化鋁、鹽酸

15、和碳酸鈉等可溶性無(wú)機(jī)物，加入無(wú)水硫酸鎂是為了吸收 少量水，即作干燥劑。 常壓蒸餾時(shí)，主要是除去混合物中的未反應(yīng)的苯及 1,2-二氯乙烷，因?yàn)?1,2-二氯乙烷的 8 沸點(diǎn)比苯高且為 83.5 C ,所以常壓蒸餾時(shí)，最低控制溫度是 83.5 C。 120.0 mL X 0.88 g/cm3 苯的物質(zhì)的量為 疋1.35 mol,1,2- 二氯乙烷的物質(zhì)的量為 107 X 1,27 99 mol疋0.137 mol,由方程式可知苯過(guò)量，貝 U n(1,2-二氯乙烷)=n(聯(lián)芐)=0.137 mol ,理論生成聯(lián)芐的質(zhì)量為 0. 1 3 7 m o l x9 18,2 g 182 g/mol24.93

16、 g,而實(shí)際生成聯(lián)芐為 18.2 g,故其產(chǎn)率為：，.X 100%73.00%。 答案:(1)f g h a b c (2)不可行制得的 Ch中混有的 HCI 與 Al 反應(yīng)生成與 Cl2混合加熱時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸 (3)在硬質(zhì)玻璃管與廣口瓶之間用粗導(dǎo)管連接 ，防止 AICI 3冷凝 成固體造成堵塞 (4)球形冷凝管 可以使液體順利滴下 (5)洗掉氯化鋁、鹽酸和碳酸鈉等 可溶性無(wú)機(jī)物 作干燥劑(6)83.5 C (7)73.00% 一能力題組一 4. (2018 四川成都七中二診)氨基甲酸銨(H2NCOONH 是一種易分解、易水解的白色固體 ，可 用于化肥、滅火劑、洗滌劑等。某化學(xué)興趣小組模擬工業(yè)原

17、理制備氨基甲酸銨 反應(yīng)式：2NH3(g)+CO2(g) HNCOONH H0 (1) 如果使用如圖所示的裝置制取 NH,你所選擇的試劑是 (2) 制備氨基甲酸銨的裝置如圖。 把氨和二氧化碳通入四氯化碳中 基甲酸銨小晶體懸浮在四氯化碳中 為惰性介質(zhì)。) 發(fā)生器用冰水冷卻的原因是 液體石蠟鼓泡瓶的作用是 發(fā)生反應(yīng)的儀器名稱是 。 從反應(yīng)后的混合物中過(guò)濾分離出產(chǎn)品。 為了得到干燥產(chǎn)品，應(yīng)采取的方法是 號(hào))。 a.常壓加熱烘干 b.高壓加熱烘干 c.真空 40 C以下烘干 (3) 尾氣有污染，可用 _ 溶液吸收處理。 (4) 取因部分變質(zhì)而混有碳酸氫銨的氨基甲酸銨樣品 使碳元素完全轉(zhuǎn)化為碳酸鈣 ，過(guò)濾

18、、洗滌、干燥 質(zhì),不斷攪拌混合，生成的氨 ,當(dāng)懸浮物較多時(shí)，停止制備:(注：四氯化碳與液體石蠟均 (填序 1.173 0 g,用足量石灰水充分處理后 ,測(cè)得質(zhì)量為 1.500 g。樣品中氨基甲酸銨的 O f 仔干燥的m 就休石爭(zhēng)mi 10 量分?jǐn)?shù)為 _ 。 解析:(1)由圖可知，為固體與液體混合制備氨氣 或氫氧化鈉上，在溶解過(guò)程中放熱使?jié)獍彼纸馍砂睔狻?反應(yīng) 2NH(g)+CO2(g) = HNCOONH) H0,是放熱反應(yīng)，降溫平衡正向進(jìn)行，因此發(fā) 生器用冰水冷卻提高反應(yīng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化率 ，液體石蠟鼓泡瓶的作用是控制反應(yīng)進(jìn)行程度 ，控制氣 體流速和原料氣體的配比；發(fā)生反應(yīng)的儀器是三頸燒瓶。 為

19、防止產(chǎn)品分解和被氧化,應(yīng)該在真空和 40 C以下烘干。,且不需要加熱，則把濃氨水滴入固體氧化鈣 11 (3) 尾氣為氨氣，可以用稀硫酸吸收，防止氨氣污染空氣。 (4) 取因部分變質(zhì)而混有碳酸氫銨的氨基甲酸銨樣品 1.173 0 g,用足量石灰水充分處理后 使碳元素完全轉(zhuǎn)化為碳酸鈣 ，過(guò)濾、洗滌、干燥，測(cè)得質(zhì)量為 1.500 g,碳酸鈣物質(zhì)的量為 一 .：r 汀圧宀=0.015 0 mol,設(shè)樣品中氨基甲酸銨物質(zhì)的量為 x mol,碳酸氫銨物質(zhì)的量為 y mol, 由碳元素守恒及質(zhì)量守恒可知，x +y = 0. 0 1 5 0.012 Omol x 78 g/mol : ? -匚 ： X 100

20、%=79.8% 答案:(1)濃氨水與 NaOF 固體(或 CaO 堿石灰) (2) 降低溫度，提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率 通過(guò)觀察氣泡，調(diào)節(jié) NH 與 CQ 通入比例 三頸燒瓶 c (3) 稀硫酸 (4) 79.8% 5. 導(dǎo)學(xué)號(hào) 966562 可鋅是一種應(yīng)用廣泛的金屬 ，目前工業(yè)上主要采用“濕法”工藝冶煉鋅 , 某硫化鋅精礦的主要成分是 ZnS(還含有少量 FeS 等其他成分),以其為原料冶煉鋅的工藝流 程如圖所示： 含塵煙豈一*凈化、制感 毓化梓詁喬堆砂+麗甬卜槪止渣亠應(yīng)卜謹(jǐn)液斗 粕礦 11 nn 密出漬-回收利用逢 4 回收利用 回答下列問(wèn)題： (1) 硫化鋅精礦的焙燒在氧氣氣氛的沸騰爐中進(jìn)行

21、，所產(chǎn)生焙砂的主要成分的化學(xué)式 為 。浸出液凈化過(guò)程中加入的主要物質(zhì)是鋅粉，其作用 電解沉積過(guò)程中的陰極采用鋅板，陽(yáng)極采用惰性電極，陽(yáng)極的電極反應(yīng)式 2 3 4 5 6 7 (3)在該流程中可循環(huán)使用的物質(zhì)是 Zn和 _ 。 改進(jìn)的鋅冶煉工藝，采用了 “氧壓酸浸”的全濕法流程 ，既省略了易導(dǎo)致空氣污染的焙燒 過(guò)程，又可獲得一種有工業(yè)價(jià)值的非金屬單質(zhì) ，“氧壓酸浸”中發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式 為 _ 。 6 硫化鋅精礦(ZnS)遇到硫酸銅溶液可慢慢地轉(zhuǎn)化為銅藍(lán) (CuS)。請(qǐng)解釋該反應(yīng)發(fā)生的原 理： _ 。 7 我國(guó)古代曾采用“火法”工藝冶煉鋅。明代宋應(yīng)星著的天工開(kāi)物中有關(guān)于“升煉倭 鉛”的記載：“爐甘石十斤，裝載入一泥罐內(nèi)然后逐層用煤炭餅墊盛 ，其底鋪薪，發(fā)火鍛 紅冷淀，毀罐取出即倭鉛也?！痹摕掍\工藝主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為 _ (注:爐甘石的主要成分為碳酸鋅，倭鉛是指金屬鋅)。 解析:硫化鋅精礦的焙燒可生成 ZnO 氧化鐵等，含塵煙氣含有