2025屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)課時作業(yè)33制備實驗方案的設(shè)計與評價含解析新人教版

PAGE7-制備試驗方案的設(shè)計與評價1．N2在諸多領(lǐng)域用途廣泛。某化學(xué)愛好小組為探究在試驗室制備較為純凈N2的方法，進行了仔細的打算。請你參加溝通與探討。[查閱資料]N2的制法有下列三種方案：方案1：加熱NaNO2和NH4Cl的濃溶液制得N2。方案2：加熱條件下，以NH3還原CuO可制得N2，同時獲得活性銅粉。方案3：將空氣緩緩?fù)ㄟ^灼熱的銅粉獲得較純的N2。[試驗打算]以試驗室常見儀器(藥品)等設(shè)計的部分裝置如下圖(部分夾持和加熱儀器未畫出)。[分析溝通](1)若以方案1制得N2，應(yīng)選擇的發(fā)生裝置是________________________________________________________________________。(2)若按方案2制得干燥、純凈的N2，且須要的NH3以生石灰和濃氨水作原料，整套制氣裝置按氣流從左到右的連接依次是________(填字母)。獲得N2的反應(yīng)原理是________________________________________________________________________________________________________________________________________________(寫反應(yīng)方程式)。(3)若以排水法收集N2，其中會混入水蒸氣。但也不宜用排空氣法，其緣由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。你提出的收集方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)上述三個方案中，制得的N2純度最差的是________________________________________________________________________。在N2純度要求不甚嚴格的狀況下，有人建議將方案2和方案3結(jié)合運用，你認為其優(yōu)點是________________________________________________________________________。答案：(1)A(2)E→D→B→C2NH3＋3CuOeq\o(=,\s\up7(△))3Cu＋N2＋3H2O(3)N2的相對分子質(zhì)量28與空氣的平均相對分子質(zhì)量相近(用氣體密度大小比較回答問題也可)用氣囊收集(其他合理答案：也可)(4)方案3CuO和Cu可循環(huán)利用，節(jié)約藥品2．某小組同學(xué)用下圖裝置進行試驗探討(a、b、c表示止水夾)。請評價或完善其方案：(1)將裝置A、C、E相連接，用MnO2和濃鹽酸制取氯氣，請回答：①氯元素在周期表中的位置為______________。②A中反應(yīng)的離子方程式為______________。③E中氫氧化鈉溶液的作用是______________。在C中加入適量的水可制得氯水。將所得氯水分成兩份進行試驗，其操作、現(xiàn)象和結(jié)論為：試驗序號試驗操作現(xiàn)象結(jié)論Ⅰ將氯水滴入品紅溶液中品紅溶液褪色氯氣有漂白性Ⅱ向氯水中加入碳酸氫鈉粉末有無色氣泡產(chǎn)生氯氣與水反應(yīng)的產(chǎn)物具有酸性④試驗Ⅰ推出的相應(yīng)結(jié)論是否合理？________________________________________________________________________。若不合理，說明理由(若合理，無需填寫)：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。⑤試驗Ⅱ推出的相應(yīng)結(jié)論是否合理？________________________________________________________________________。若不合理，請說明理由(若合理，無需填寫)：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)將B、D、E相連，在B中裝濃硝酸和銅片，可制得NO2。B中反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。解析：(1)氯水中有漂白作用的不是Cl2，而是HClO。A、C、E相連接，制得的Cl2中含有HCl氣體，HCl溶于水也能與NaHCO3粉末反應(yīng)產(chǎn)生氣泡。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(尾氣處理)④不合理沒有事先證明干燥的氯氣有無漂白性⑤不合理制取的氯氣中含HCl氣體，其溶于水也能與NaHCO3粉末反應(yīng)產(chǎn)生氣泡(2)Cu＋4HNO3(濃)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O3．(2024·全國卷Ⅰ，27)硫酸鐵銨[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一種重要鐵鹽。為充分利用資源，變廢為寶，在試驗室中探究采納廢鐵屑來制備硫酸鐵銨，詳細流程如下：回答下列問題：(1)步驟①的目的是去除廢鐵屑表面的油污，方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)步驟②須要加熱的目的是________________________，溫度保持80～95℃，采納的合適加熱方式是________________________________。鐵屑中含有少量硫化物，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體須要凈化處理，合適的裝置為________(填標號)。(3)步驟③中選用足量的H2O2，理由是____________。分批加入H2O2，同時為了____________，溶液要保持pH小于0.5。(4)步驟⑤的詳細試驗操作有________，經(jīng)干燥得到硫酸鐵銨晶體樣品。(5)采納熱重分析法測定硫酸鐵銨晶體樣品所含結(jié)晶水?dāng)?shù)，將樣品加熱到150℃時失掉1.5個結(jié)晶水，失重5.6%。硫酸鐵銨晶體的化學(xué)式為________。解析：(1)除去鐵屑表面油污的方法是，用熱純堿溶液清洗鐵屑，再用水洗。(2)鐵與稀硫酸反應(yīng)時加熱，可提高反應(yīng)速率。溫度低于水的沸點，可以用熱水浴加熱，受熱勻稱且便于限制。含少量硫化物的鐵屑與稀硫酸反應(yīng)有H2S生成。氫氣不與堿溶液反應(yīng)，而硫化氫能與堿溶液反應(yīng)，而H2S在水中溶解度小，故氫氣中混有的硫化氫用燒堿溶液除去，又因為硫化氫與堿反應(yīng)較快，簡單引起倒吸，C裝置倒置漏斗能防倒吸。故宜選擇C裝置汲取硫化氫。(3)鐵與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，加入足量雙氧水的目的是將Fe2＋全部氧化為Fe3＋，發(fā)生反應(yīng)為2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O，從生成物看，又不引入雜質(zhì)。鐵離子對雙氧水分解起催化作用，分批加入雙氧水，避開反應(yīng)過快、放出熱量較多，削減雙氧水分解，以免造成氧化劑損失；鐵離子易水解，保持溶液呈強酸性，避開鐵離子發(fā)生水解反應(yīng)生成氫氧化鐵。(4)步驟⑤是要從溶液中得到硫酸鐵銨晶體，故試驗操作有加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾(洗滌)。(5)失重5.6%是質(zhì)量分數(shù)，設(shè)結(jié)晶水合物的化學(xué)式為NH4Fe(SO4)2·xH2O，由題意知eq\f(1.5×18,266＋18x)＝eq\f(5.6,100)，解得x＝12。答案：(1)用熱純堿溶液清洗鐵屑，再用水洗(2)加快反應(yīng)熱水浴C(3)將Fe2＋全部氧化為Fe3＋；不引入雜質(zhì)防止Fe3＋水解(4)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾(洗滌)(5)NH4Fe(SO4)2·12H2O4．(2024·河北唐山調(diào)研)CuCl晶體呈白色，熔點為430℃，沸點為1490℃，見光分解，露置于潮濕空氣中易被氧化，難溶于水、稀鹽酸、乙醇，易溶于濃鹽酸生成H3CuCl4，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CuCl(s)＋3HCl(aq)=H3CuCl4(aq)試驗室用如圖所示裝置制取CuCl，反應(yīng)原理為：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)裝置A中分液漏斗中的試劑應(yīng)當(dāng)是________。A．稀硫酸 B．98%的硫酸C．65%的硫酸(2)裝置B中反應(yīng)結(jié)束后，取出混合物進行以下操作，得到CuCl晶體。eq\x(混合物)eq\o(→,\s\up7(冷卻),\s\do5(ⅰ))eq\o(→,\s\up7(倒入溶有SO2的水中),\s\do5(ⅱ))eq\o(→,\s\up7(過濾),\s\do5(ⅲ))eq\o(→,\s\up7(洗滌),\s\do5(ⅳ))eq\o(→,\s\up7(干燥),\s\do5(ⅴ))eq\x(\a\al(CuCl,晶體))操作ⅱ的目的是________________________________________________________________________；操作ⅳ中宜選用的試劑是________________________________________________________________________。(3)試驗室保存新制CuCl晶體的方法是________________________________________________________________________。(4)欲提純某混有銅粉的CuCl晶體，請簡述試驗方案________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)C(2)促進CuCl固體析出、防止CuCl被氧化乙醇、水(3)避光、密封干燥保存(4)將固體溶于濃鹽酸后過濾，取濾液加入大量水，過濾，洗滌，干燥5．葡萄糖酸鈣是一種可促進骨骼生長的養(yǎng)分物質(zhì)。葡萄糖酸鈣可通過以下反應(yīng)制得：C6H12O6(葡萄糖)＋Br2＋H2O→C6H12O7(葡萄糖酸)＋2HBr2C6H12O7＋CaCO3→Ca(C6H11O7)2(葡萄糖酸鈣)＋H2O＋CO2↑相關(guān)物質(zhì)的溶解性見下表：物質(zhì)名稱葡萄糖酸鈣葡萄糖酸溴化鈣氯化鈣水中的溶解性可溶于冷水易溶于熱水可溶易溶易溶乙醇中的溶解性微溶微溶可溶可溶試驗流程如下：C6H12O6溶液eq\o(→,\s\up7(滴加3%溴水/55℃),\s\do5(①))eq\o(→,\s\up7(過量CaCO3/70℃),\s\do5(②))eq\o(→,\s\up7(趁熱過濾),\s\do5(③))eq\o(→,\s\up7(乙醇),\s\do5(④))懸濁液eq\o(→,\s\up7(抽濾),\s\do5(⑤))eq\o(→,\s\up7(洗滌),\s\do5(⑥))eq\o(→,\s\up7(干燥),\s\do5(⑦))Ca(C6H11O7)2請回答下列問題：(1)第①步中溴水氧化葡萄糖時，下列裝置中最適合的是________。制備葡萄糖酸鈣的過程中，葡萄糖的氧化也可用其他試劑，下列物質(zhì)中最適合的是________。A．新制Cu(OH)2懸濁液 B．酸性KMnO4溶液C．O2/葡萄糖氧化酶 D．[Ag(NH3)2]OH溶液(2)第②步充分反應(yīng)后CaCO3固體需有剩余，其目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；本試驗中不宜用CaCl2替代CaCO3，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)第③步需趁熱過濾，其緣由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)第④步加入乙醇的作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)第⑥步中，下列洗滌劑最合適的是________。A．冷水 B．熱水C．乙醇 D．乙醇—水混合溶液答案：(1)BC(2)提高葡萄糖酸的轉(zhuǎn)化率，便于后續(xù)分別氯化鈣難以與葡萄糖酸干脆反應(yīng)得到葡萄糖酸鈣(3)葡萄糖酸鈣冷卻后會結(jié)晶析出，如不趁熱過濾會損失產(chǎn)品(4)可降低葡萄糖酸鈣在溶劑中的溶解度，有利于葡萄糖酸鈣析出(5)D6．工業(yè)上乙醚可用于制造無煙火藥。試驗室合成乙醚的原理如下。主反應(yīng)2CH3CH2OHeq\o(→,\s\up7(濃H2SO4),\s\do5(145℃))CH3CH2OCH2CH3＋H2O副反應(yīng)CH3CH2OHeq\o(→,\s\up7(濃H2SO4),\s\do5(170℃))H2C=CH2↑＋H2O[乙醚制備]裝置設(shè)計如圖(部分裝置略)(1)儀器a是________(寫名稱)；儀器b應(yīng)更換為下列的________(填序號)。A．干燥器 B．直形冷凝管C．玻璃管 D．平安瓶(2)試驗操作的正確排序為________(填序號)，取出乙醚馬上密閉保存。a．安裝試驗儀器 B．加入12mL濃硫酸和少量乙醇的混合物C．檢查裝置氣密性 D．熄滅酒精燈e．通冷卻水并加熱燒瓶f．拆除裝置g．限制滴加乙醇速率與餾出液速率相等(3)加熱后發(fā)覺a中沒有添加碎瓷片，處理方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；反應(yīng)溫度不超過145℃，其目的是________。若滴