高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)考前專項(xiàng)沖刺集訓(xùn) 綜合實(shí)驗(yàn)題-人教版高三化學(xué)試題

綜合實(shí)驗(yàn)題題組一物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)1．硼位于ⅢA族，三鹵化硼是物質(zhì)結(jié)構(gòu)化學(xué)的研究熱點(diǎn)，也是重要的化工原料。三氯化硼(BCl3)可用于制取乙硼烷(B2H6)，也可作有機(jī)合成的催化劑。[查閱資料]①BCl3的熔點(diǎn)為－107.3℃，沸點(diǎn)為12.5℃；②2B＋6HCleq\o(=,\s\up7(△))2BCl3↑＋3H2↑；③硼與鋁的性質(zhì)相似，也能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)。[設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)]某同學(xué)設(shè)計(jì)如圖所示裝置制備三氯化硼：請回答下列問題：(1)常溫下，高錳酸鉀固體粉末與濃鹽酸發(fā)生的反應(yīng)可替代A裝置中的反應(yīng)，兩個(gè)反應(yīng)的產(chǎn)物中錳的價(jià)態(tài)相同。寫出高錳酸鉀固體粉末與濃鹽酸反應(yīng)的離子方程式：__________________。(2)E裝置的作用是____________________。如果拆去B裝置，可能的后果是__________________。(3)寫出D裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________；實(shí)驗(yàn)中可以用一個(gè)盛裝________(填試劑名稱)的干燥管代替F＋G裝置，使實(shí)驗(yàn)更簡便。(4)三氯化硼遇水劇烈反應(yīng)生成硼酸(H3BO3)和白霧，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________。實(shí)驗(yàn)室保存三氯化硼的注意事項(xiàng)是______________。(5)為了順利完成實(shí)驗(yàn)，正確的操作是________(填序號)，并解釋原因__________。①先點(diǎn)燃A處酒精燈，后點(diǎn)燃D處酒精燈②先點(diǎn)燃D處酒精燈，后點(diǎn)燃A處酒精燈③同時(shí)點(diǎn)燃A、D處酒精燈(6)請你設(shè)計(jì)一個(gè)簡易實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證制得的產(chǎn)品中是否含有硼粉：________________。答案(1)2MnOeq\o\al(－,4)＋10Cl－＋16H＋=2Mn2＋＋8H2O＋5Cl2↑(2)冷卻和收集三氯化硼硼粉與氯化氫反應(yīng)生成的產(chǎn)物中有氫氣，加熱氫氣與氯氣的混合氣體，易發(fā)生爆炸(3)2B＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(△))2BCl3堿石灰(4)BCl3＋3H2O=H3BO3＋3HCl↑密封冷暗處保存(5)①排盡裝置中的空氣，避免氧氣和硼粉反應(yīng)生成B2O3(或避免生成的三氯化硼與水蒸氣反應(yīng))(6)取少量樣品于試管中，滴加濃氫氧化鈉溶液，若有氣泡產(chǎn)生，則樣品中含有硼粉；若無氣泡產(chǎn)生，則樣品中無硼粉2．硫代硫酸鈉(Na2S2O3)可用作傳統(tǒng)照相業(yè)的定影劑、鞣革時(shí)重鉻酸鹽的還原劑及紙漿漂白時(shí)的脫氯劑等。某化學(xué)探究小組通過查閱資料，利用下圖所示裝置及試劑可制備硫代硫酸鈉。(1)裝置A中的“硫酸”最好選用________(填字母序號)。A．發(fā)煙硫酸 B．濃硫酸C．80%的硫酸 D．10%的硫酸(2)裝置C中除生成目標(biāo)產(chǎn)物硫代硫酸鈉外，還生成一種溫室氣體。則裝置C中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為____________________。(3)裝置B的作用是____________________，裝置D的作用是__________________。(4)若將分液漏斗中的硫酸換為濃鹽酸，裝置C中除生成硫代硫酸鈉外，還生成一種鈉鹽，該鈉鹽的化學(xué)式為____________，為防止該鈉鹽的生成，有同學(xué)在上述裝置中增加了如圖裝置E。該裝置E應(yīng)該添加的位置為________(填字母序號)。A．只能在裝置A和裝置B之間B．只能在裝置B和裝置C之間C．在裝置A和裝置B或裝置B和裝置C之間都可以D．只能在裝置C和裝置D之間該裝置中盛放的試劑為__________(填字母序號)。A．NaOH溶液 B．Na2SO3溶液C．NaHCO3溶液 D．NaHSO3溶液答案(1)C(2)4SO2＋2S2－＋COeq\o\al(2－,3)=3S2Oeq\o\al(2－,3)＋CO2(3)防止裝置C中的液體倒吸入裝置A中(或作安全瓶)吸收尾氣中的SO2(4)NaClAD解析(1)SOeq\o\al(2－,3)與H＋反應(yīng)可生成SO2，故所用硫酸不能是分子狀態(tài)的硫酸，必須能電離出H＋，硫酸的濃度大則反應(yīng)速率快，故選取80%的硫酸。(2)結(jié)合反應(yīng)物碳酸鈉可知生成的溫室氣體為二氧化碳，因此該反應(yīng)的反應(yīng)物為二氧化硫、硫化鈉和碳酸鈉，生成物為硫代硫酸鈉和二氧化碳。(3)裝置B中的兩個(gè)導(dǎo)管均為短管，作安全瓶；裝置D中的氫氧化鈉溶液可以與二氧化硫反應(yīng)，防止污染環(huán)境。(4)若將硫酸換為濃鹽酸，則生成的二氧化硫中混有HCl，HCl可與碳酸鈉、硫化鈉反應(yīng)生成氯化鈉；裝置E的作用是除去HCl，則其應(yīng)放置在安全瓶前；二氧化硫與氫氧化鈉、亞硫酸鈉、碳酸氫鈉溶液均能發(fā)生反應(yīng)，因此只能選取NaHSO3溶液。3．無水AlCl3是一種重要的有機(jī)合成催化劑，該物質(zhì)在183℃時(shí)升華，遇潮濕空氣即產(chǎn)生大量白霧。某中學(xué)化學(xué)興趣小組擬利用中學(xué)常見儀器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)制備無水AlCl3，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。請回答下列問題：(1)制備實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，先檢查裝置的氣密性，接下來的操作依次是________。a．加入MnO2粉末 b．點(diǎn)燃A處酒精處c．加入濃鹽酸 d．點(diǎn)燃D處酒精處(2)寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________________。(3)裝置B和C中的試劑分別是________、________。(4)甲同學(xué)認(rèn)為F和G可以用一種儀器替代，且加入一種藥品即可達(dá)到相同效果。這種藥品可以是________。(5)E中得到少量白色粉末，打開軟木塞后可明顯觀察到錐形瓶中有白霧產(chǎn)生，用化學(xué)方程式表示其原因：______________________。(6)制備過程中隨著鹽酸濃度的下降，氯氣的制取反應(yīng)會停止。為測定殘余液中鹽酸的濃度，某同學(xué)量取殘余液10.00mL，加水稀釋到250.00mL。然后從中取出20.00mL，用0.1000mol·L－1的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，終點(diǎn)時(shí)消耗NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液24.00mL。則該殘余液體中鹽酸的濃度為________。答案(1)acbd(2)MnO2＋4HCl(濃)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(3)飽和食鹽水濃硫酸(4)堿石灰(或氧化鈣)(5)AlCl3＋3H2O=Al(OH)3＋3HCl(6)3.00mol·L－1解析(1)操作順序是加入試劑(先在燒瓶中加入MnO2粉末，再通過分液漏斗加入適量的濃鹽酸)，然后點(diǎn)燃A處酒精燈進(jìn)行加熱；最后點(diǎn)燃D處酒精燈，使氯氣與鋁反應(yīng)。(2)裝置A中發(fā)生的是氯氣的制備反應(yīng)，即MnO2與濃鹽酸反應(yīng)生成Cl2。(3)用MnO2與濃鹽酸反應(yīng)制備的氯氣中含有HCl和水蒸氣，故裝置B中盛飽和食鹽水除去HCl，裝置C中盛濃硫酸除去水蒸氣。(4)F中裝有濃硫酸，可防止G中水蒸氣進(jìn)入收集裝置，裝置G中NaOH溶液是除去多余的氯氣，故可用干燥管盛堿石灰或氧化鈣來達(dá)到干燥和除去氯氣的目的。(5)AlCl3遇空氣中的水蒸氣發(fā)生水解反應(yīng)生成Al(OH)3和HCl(白霧)。(6)殘余液體中鹽酸的濃度為eq\f(24.00mL×0.1000mol·L－1,20.00mL)×eq\f(250.00mL,10.00mL)＝3.00mol·L－1。題組二組成與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評價(jià)1．碳銨是一種較常使用的化肥，它在常溫下易分解。某化學(xué)興趣小組對碳銨的成分存在疑問，進(jìn)行了如下探究。[定性實(shí)驗(yàn)]檢驗(yàn)溶液中的陰、陽離子。取少量固體放入試管中，加入鹽酸，把生成的氣體通入澄清石灰水中，有白色沉淀生成。再另取少量碳銨放入試管中，加入濃NaOH溶液，加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)生成的氣體，石蕊試紙變藍(lán)色。(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，推測碳銨中所含有的陰離子可能是________和________。(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，碳銨與足量NaOH溶液加熱反應(yīng)的離子方程式可能是____________。[定量實(shí)驗(yàn)]測定碳銨中C元素和N元素質(zhì)量比。該興趣小組準(zhǔn)確稱取ag碳銨，加熱使之分解，并把產(chǎn)物通入堿石灰中，如下圖所示。(3)碳銨固體應(yīng)放在________中進(jìn)行加熱。A．試管B．蒸發(fā)皿C．燒瓶D．坩堝(4)從安全的角度考慮，尾氣處理的裝置可以選用___________________________。(5)若灼燒后沒有固體殘余，稱量U形管在實(shí)驗(yàn)前后的質(zhì)量差為bg。由此測得N元素的質(zhì)量是________g。(6)為了測定碳銨中碳元素的質(zhì)量，他們設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案是將ag碳銨完全溶解于水，加入過量BaCl2，然后測定生成沉淀的質(zhì)量。請你評價(jià)該方案是否合理。________(填“合理”或“不合理”)，理由是__________________。答案(1)HCOeq\o\al(－,3)COeq\o\al(2－,3)(2)NHeq\o\al(＋,4)＋OH－eq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O、HCOeq\o\al(－,3)＋OH－=COeq\o\al(2－,3)＋H2O(或NHeq\o\al(＋,4)＋HCOeq\o\al(－,3)＋2OH－=NH3↑＋COeq\o\al(2－,3)＋2H2O)(3)A(4)A(5)eq\f(14,17)(a－b)(6)①不合理因?yàn)樘间@中可能含有HCOeq\o\al(－,3)，不能與BaCl2產(chǎn)生沉淀，所測得碳元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)不準(zhǔn)確②合理因?yàn)樘间@中只含有COeq\o\al(2－,3)，加入BaCl2能完全生成沉淀，可準(zhǔn)確測得碳元素的質(zhì)量③不合理測得的結(jié)果不準(zhǔn)確(答案合理即可)解析(1)HCOeq\o\al(－,3)和COeq\o\al(2－,3)均能與HCl反應(yīng)產(chǎn)生CO2氣體，加堿產(chǎn)生的堿性氣體只有NH3，因而碳銨是(NH4)2CO3或NH4HCO3。(3)由于灼燒固體后對氣體成分探究，故不能用坩堝加熱，要用試管。(4)尾氣主要成分是氨氣，B、C均不能起到防倒吸作用。(5)堿石灰的干燥管吸收CO2和H2O蒸氣，原樣品減輕的質(zhì)量(a－b)為氨氣的質(zhì)量。2．如圖是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行二氧化硫制備與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的組合裝置，部分固定裝置未畫出。(1)在組裝好裝置后，若要檢驗(yàn)A～D裝置的氣密性，其操作是首先________________，往D中裝入水，然后微熱A，觀察到D中有氣泡冒出，移開酒精燈或松開雙手，D中導(dǎo)管有水柱形成且高度保持不變，說明裝置氣密性良好。(2)裝置B中試劑X是________，裝置D中盛放NaOH溶液的作用是____________________。(3)關(guān)閉彈簧夾2，打開彈簧夾1，注入硫酸至浸沒三頸燒瓶中固體，檢驗(yàn)SO2與Na2O2反應(yīng)是否有氧氣生成的操作及現(xiàn)象是______________________________。(4)關(guān)閉彈簧夾1后，打開彈簧夾2，殘余氣體進(jìn)入E、F、G中，能說明I－還原性弱于SO2的現(xiàn)象為____________；發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是__________________。(5)為了驗(yàn)證E中SO2與FeCl3發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：取E中的溶液，往溶液中加入用稀硝酸酸化的BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀，說明SO2與FeCl3發(fā)生了氧化還原反應(yīng)。上述方案是否合理？________(填“合理”或“不合理”)，原因是____________________________。(6)實(shí)驗(yàn)過程中G中含酚酞的NaOH溶液逐漸褪色，此實(shí)驗(yàn)證明SO2具有漂白性還是其溶于水顯酸性？請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：__________________________。答案(1)關(guān)閉彈簧夾2和分液漏斗活塞，打開彈簧夾1(2)濃硫酸吸收未反應(yīng)的SO2，防止污染空氣(3)將帶火星的木條放在D試管口處，看木條是否復(fù)燃(4)F中溶液藍(lán)色褪去SO2＋I(xiàn)2＋2H2O=2I－＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋(5)不合理E中溶解的SO2與稀硝酸反應(yīng)也生成SOeq\o\al(2－,4)(6)取褪色后的溶液，滴加較濃的NaOH溶液，若變紅，則證明褪色是因SO2溶于水顯酸性(或取褪色后的溶液，加熱，若未變紅色，則證明SO2溶于水顯酸性)解析(1)檢驗(yàn)裝置的氣密性時(shí)首先要形成密封系統(tǒng)。(2)Na2O2能與水蒸氣反應(yīng)，故證明SO2與Na2O2反應(yīng)時(shí)要先除去水蒸氣；SO2是有毒的酸性氧化物，能被NaOH溶液吸收。(3)檢驗(yàn)氧氣用帶火星的木條，木條復(fù)燃則證明有氧氣。(4)SO2的還原性強(qiáng)于I－，聯(lián)想I2與SO2的反應(yīng)便可得出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和離子方程式。(5)評價(jià)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要考慮引入物質(zhì)與原溶液中粒子的反應(yīng)是否會對實(shí)驗(yàn)造成干擾。3．某化學(xué)學(xué)習(xí)小組為了解氧族元素的一些典型化合物的性質(zhì)，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)探究。經(jīng)查知：硫酸銅受熱分解生成氧化銅和氣體，受熱溫度不同，該氣體成分也不同。氣體成分可能是SO2、SO3和O2中的一種、兩種或三種。某化學(xué)課外活動(dòng)小組通過設(shè)計(jì)一探究性實(shí)驗(yàn)，測定反應(yīng)產(chǎn)生的SO2、SO3和O2的物質(zhì)的量，并經(jīng)計(jì)算確定各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)，從而確定CuSO4分解的化學(xué)方程式。實(shí)驗(yàn)用到的儀器如圖所示：提出猜想Ⅰ.所得氣體的成分可能只含__________一種；Ⅱ.所得氣體的成分可能含有__________兩種；Ⅲ.所得氣體的成分可能含有SO2、SO3、O2三種。實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)操作過程(略)。已知實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，硫酸銅完全分解。請回答下列問題：(1)請你組裝探究實(shí)驗(yàn)的裝置，按從左至右的方向，則儀器接口的連接順序?yàn)開_______(填序號)。(2)由于加熱時(shí)的溫度不同，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后測得相關(guān)數(shù)據(jù)也不同。數(shù)據(jù)如下：實(shí)驗(yàn)稱取CuSO4的質(zhì)量/g儀器C增加的質(zhì)量/g量筒中水的體積折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的體積/mL第①次6.42.88224第②次6.42.56448請通過計(jì)算，推斷出第①次和第②次的實(shí)驗(yàn)條件下CuSO4分解反應(yīng)的化學(xué)方程式：第①次________________________________________________________________________；第②次________________________________________________________________________。答案Ⅰ.SO3Ⅱ.SO2、O2(1)①③④⑥⑤②(2)4CuSO4eq\o(=,\s\up7(△))4CuO＋2SO3↑＋2SO2↑＋O2↑2CuSO4eq\o(=,\s\up7(△))2CuO＋2SO2↑＋O2↑解析根據(jù)猜想Ⅲ可知，猜想Ⅰ所得氣體的成分可能只含SO3一種，猜想Ⅱ所得氣體的成分可能含有SO2、O2兩種。(1)根據(jù)所給的裝置可判斷，堿石灰是吸收SO2或SO3的，最后通過排水法收集氧氣，并測量氧氣的體積，所以正確的連接順序是①③④⑥⑤②。(2)通過數(shù)據(jù)分析：n(CuSO4)＝0.04mol，第1次收集到的O2為0.01mol，由原子守恒和電子守恒知反應(yīng)化學(xué)方程式為4CuSO4eq\o(=,\s\up7(△))4CuO＋2SO3↑＋2SO2↑＋O2↑；同理，第②次反應(yīng)化學(xué)方程式為2CuSO4eq\o(=,\s\up7(△))2CuO＋2SO2↑＋O2↑。4．利用生產(chǎn)鈦白粉的副產(chǎn)品綠礬制備還原鐵粉的工藝流程如下：(1)從綠礬中浸出FeSO4，下列試劑可選的是________(填字母序號)，理由是____________________。a．H2O b．稀H2SO4c．濃H2SO4 d．HCl(2)實(shí)驗(yàn)室過濾操作中用到的玻璃儀器有燒杯、漏斗和__________，確定沉淀是否洗滌干凈的方法是________________________。(3)干燥過程主要是為了脫去游離水和結(jié)晶水，該過程中會有少量FeCO3·nH2O被空氣氧化為FeO(OH)，請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明有FeO(OH)生成：____________________。(4)還原鐵粉中含有少量的FexC，用下列裝置來測定還原鐵粉中碳的含量。請完成下列問題：①若用過氧化氫和催化劑二氧化錳制取氧氣，可選擇的裝置是____________。②為完成該實(shí)驗(yàn)，依據(jù)氣流方向，裝置的連接順序?yàn)開_______連________，________連________，________連________(裝置不可重復(fù)選用)；該實(shí)驗(yàn)有一明顯的缺陷，將導(dǎo)致含碳量的測量值________(填“偏大”或“偏小”)，改進(jìn)措施是________________________。答案(1)bH＋可抑制Fe2＋水解，同時(shí)防止引入新的雜質(zhì)(2)玻璃棒取最后一次洗滌液于試管中，向其中加入BaCl2溶液，若無明顯現(xiàn)象，則已洗滌干凈，否則未洗滌干凈(3)取樣品少許，用煮沸的稀硫酸溶解，向溶液中加入KSCN溶液，溶液變血紅色(4)①B②bhifgd(其中f、g順序可以互換)偏大在D的末端再連接一個(gè)與D相似的裝置解析(1)Fe2＋易水解，為防止其在溶液中水解和引入新的雜質(zhì)，應(yīng)選用稀H2SO4。(3)證明有FeO(OH)生成，實(shí)際上就是檢驗(yàn)Fe3＋，故可以用煮沸的稀硫酸(除去其中溶解的O2)溶解樣品，用KSCN溶液檢驗(yàn)。(4)H2O2分解不需要加熱，故應(yīng)選擇裝置B。從原理上分析，裝置連接順序應(yīng)該是制取O2→干燥O2→氧化還原鐵粉→吸收CO2→防止空氣中的CO2和水進(jìn)入的裝置。為定量測量生成的CO2，選擇裝置D；裝置F可作為干燥氧氣的裝置。由于裝置D與空氣相連，容易吸收空氣中的CO2和水蒸氣，導(dǎo)致測量結(jié)果偏大。5．亞鐵離子是血紅蛋白的重要組成成分，起著向人體組織傳送O2的作用，如果缺鐵就可能出現(xiàn)缺鐵性貧血，但是攝入過量的鐵也有害。下面是一種常見補(bǔ)鐵藥品說明書中的部分內(nèi)容：該藥品含F(xiàn)e2＋33%～36%，不溶于水但能溶于人體中的胃酸；與Vc(維生素C)同服可增加本品吸收。(一)甲同學(xué)設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)檢測該補(bǔ)鐵藥品中是否含有Fe2＋并探究Vc的作用：(1)加入新制氯水后溶液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是__________________________、Fe3＋＋SCN－[Fe(SCN)]2＋。(2)加入KSCN溶液后溶液變?yōu)榈t色，說明溶液中有少量Fe3＋。該離子存在的原因可能是________(填字母)。A．藥品中的鐵本來就應(yīng)該以三價(jià)鐵的形式存在B．在制藥過程中生成少量三價(jià)鐵C．藥品儲存過程中有少量三價(jià)鐵生成(3)藥品說明書中“與Vc(維生素C)