2024届人教版高考化学一轮复习专题十七实验方案的设计与评价专题作业含答案

这是一份2024届人教版高考化学一轮复习专题十七实验方案的设计与评价专题作业含答案，共38页。

专题十七　实验方案的设计与评价
1.下列实验装置不能达到实验目的的是(　　)


A.测定乙醇结构
B.制取少量CO2



C.制取少量碳酸钙
D.提纯乙酸乙酯
答案　D　1 mol羟基与钠反应生成0.5 mol H2,根据产生氢气的体积,可确定乙醇的结构,A正确;安全漏斗的弯管内会存留少量液体起到液封的作用,B正确;溶有NH3的CaCl2溶液能提高CO2的溶解度,发生反应:CaCl2+CO2+2NH3+H2O CaCO3↓+2NH4Cl,C正确;乙酸乙酯在NaOH溶液中会发生水解,应用饱和碳酸钠溶液除去乙酸乙酯中的乙酸,D错误。

2.利用下列装置(夹持装置省略)进行实验,能达到实验目的的是(　　)


A.检验1-溴丙烷和氢氧化钠的醇溶液反应生成丙烯
B.观察铁的吸氧腐蚀



C.收集氨气
D.仪器中液体体积为9.40 mL
答案　B　乙醇具有挥发性,乙醇、丙烯均能使酸性高锰酸钾溶液褪色,乙醇对丙烯的检验有干扰,A错误;左边的试管中发生吸氧腐蚀,消耗氧气,使试管内气压下降,右边的试管中导管液面上升,B正确;氨气的密度小于空气,采用向下排空气法收集,应该长管进短管出,C错误;滴定管0刻度在上方,题图无法确定液体体积,D错误。

3.利用下列装置(部分夹持装置略)进行实验,能达到实验目的的是(　　)

甲乙

丙丁
A.用装置甲验证碳酸的酸性强于苯酚
B.用装置乙验证铁的吸氧腐蚀
C.用装置丙加热NaOH固体至熔融
D.用装置丁制备干燥的氨气
答案　B　由于盐酸具有挥发性,CO2中会混有HCl,干扰实验,A错误;铁丝在NaCl溶液中能发生吸氧腐蚀,试管内气压减小,导管中液面上升,可验证铁的吸氧腐蚀,B正确;熔融状态下NaOH能与陶瓷中的SiO2反应而腐蚀瓷坩埚,C错误;浓氨水滴到生石灰上可快速制NH3,NH3的密度比空气小,应用向下排空气法收集,D错误。

4.根据实验操作和现象所得出的结论正确的是(　　)

实验操作
现象
结论
A
向FeCl2和KSCN的混合溶液中滴入硝酸酸化的AgNO3溶液
生成沉淀,
溶液变红
氧化性:Fe3+ B
将蔗糖和稀硫酸混合并水浴加热一段时间,调pH至碱性,加入新制适量氢氧化铜,加热
产生砖红
色沉淀
蔗糖水解生成葡萄糖
C
向浓溴水中滴加苯酚
有白色沉
淀生成
苯环对羟基活性产生影响
D
将有机物C6H10O滴加到盛有溴水的试管中
溴水颜
色褪去
C6H10O分子中一定含有碳碳双键
答案　B　稀硝酸具有强氧化性,也会将Fe2+氧化为Fe3+,氧化剂不一定是Ag+,A错误;向浓溴水中滴加苯酚,酚羟基的邻、对位氢被取代,而浓溴水与苯并不会发生取代反应,体现了羟基对苯环活性产生的影响,C错误;C6H10O中若含有醛基或碳碳三键等也可以使溴水褪色,D错误。

5.(双选)下列由实验操作及现象所得结论正确的是(　　)
选项
实验操作及现象
结论
A
向麦芽糖溶液中加入稀硫酸并加热,再调节pH呈碱性,加入银氨溶液,水浴加热,有银镜产生
证明麦芽糖发生了水解
B
向2份等体积等浓度的稀硫酸中分别加入少量等物质的量的ZnS和CuS固体,ZnS溶解而CuS不溶解
证明Ksp(ZnS)>Ksp(CuS)
C
某溶液中加盐酸,产生使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体
原溶液中一定存在大量的CO32-
D
向碘水中加入等体积CCl4,振荡后静置,上层接近无色,下层显紫红色
I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度
答案　BD　麦芽糖属于还原性糖,也能发生银镜反应,A错误;ZnS和CuS为同类型的沉淀物,ZnS溶解而CuS不溶解,说明硫化铜更难溶,Ksp更小,B正确;某溶液中加盐酸,产生使澄清石灰水变浑浊的无色无味气体CO2,则原溶液中也可能大量存在HCO3-,C错误;下层显紫红色说明I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度,CCl4可以萃取碘水中的碘,D正确。
6.合成环己酮缩乙二醇的原理为+HOCH2CH2OH+H2O。在反应体系中加入适量苯,利用如图装置(加热及夹持装置省略)制备环己酮缩乙二醇。下列说法错误的是(　　)

A.b是冷却水的进水口
B.苯可将反应产生的水及时带出
C.当苯即将回流至烧瓶中时,应将分水器中的水和苯放出
D.利用分水器分离出水,可提高环己酮缩乙二醇的产率
答案　C　冷凝管中的冷却水应该“下口进,上口出”,b是冷却水的进水口,A正确;苯易挥发,苯可将反应产生的水及时带出,促进反应正向进行,B正确;分水器中苯的密度小,在上层,苯回流进烧瓶中可提高苯的利用率,而当分水器中的水即将回流进烧瓶中时,应将分水器中的水放出,C错误;根据反应的化学方程式,水为生成物,分离出水会使平衡向正反应方向移动,提高环己酮缩乙二醇的产率,D正确。

7.LiH是制备有机合成的重要还原剂LiAlH4的反应物,氢化锂遇水蒸气剧烈反应。某小组设计如图装置制备LiH。下列说法不正确的是(　　)

A.装置中可通过控制盐酸的滴加速度来控制氢气的生成速率
B.装置B、C可依次盛装饱和食盐水、浓硫酸
C.装置E用于吸收尾气,避免污染环境
D.实验中,先通入H2,后点燃酒精灯
答案　C　分液漏斗能够控制盐酸的滴加速度,所以可以控制H2的生成速率,A项正确;氯化氢气体极易溶于水,可以用饱和食盐水除去,浓硫酸可以除去氢气中的水蒸气,B项正确;装置中剩余尾气不能用浓硫酸吸收,可直接收集,装置E中浓硫酸的作用是避免空气中的水蒸气进入装置D,防止装置D中生成的LiH遇水蒸气剧烈反应,C项错误;实验中,先通入H2,将装置中的空气排出,然后点燃酒精灯,可避免可燃性气体引发的爆炸,D项正确。

8.超酸HSbF6是石油重整中常用的催化剂,实验室常以SbCl3、Cl2和HF为原料通过反应SbCl3+Cl2 SbCl5、SbCl5+6HF HSbF6+5HCl制备。制备SbCl5的实验装置如图所示。已知:SbCl3的熔点为73.4 ℃,沸点为220.3 ℃,易水解;SbCl5的熔点为3.5 ℃,液态SbCl5在140 ℃时即发生分解,2.9 kPa下沸点为79 ℃,也易水解。下列说法不正确的是(　　)

A.装置Ⅰ中的a为冷凝水的进水口
B.装置Ⅱ的主要作用是吸收Cl2和空气中的水蒸气
C.SbCl5制备完成后,可直接常压蒸馏分离出SbCl5
D.由SbCl5制备HSbF6时,不能选用玻璃仪器
答案　C　装置Ⅰ为球形冷凝管,为增强冷凝效果,装置中下口a为冷凝水的进水口,A正确;装置Ⅱ为干燥管,干燥管中盛有的碱石灰用于吸收未反应的氯气,防止其污染空气,同时吸收空气中的水蒸气,防止水蒸气进入双颈烧瓶中导致SbCl3和SbCl5水解,B正确;SbCl5在140 ℃时即发生分解,所以制备完成后应采用减压蒸馏的方法分离出SbCl5,C错误;由SbCl5制备HSbF6时用到氢氟酸,氢氟酸能与玻璃中的SiO2反应,所以制备时不能选用玻璃仪器,D正确。
知识拓展　减小压强可以降低物质的沸点,减压蒸馏是分离和提纯有机化合物的常用方法之一,它特别适用于在常压蒸馏时未达沸点即已受热分解、氧化或聚合的物质。

9.某学生为验证淀粉水解程度,进行如下实验操作:
步骤1:取少量淀粉溶于水,充分搅拌后过滤,向滤液中加入少量稀硫酸并适当加热,反应一段时间后将溶液分成两等份。
步骤2:取其中一份溶液,滴加一定浓度的碘水,观察到溶液不显蓝色。
步骤3:另取一份溶液,滴加稍过量的NaOH溶液,充分振荡,再加入少量新制Cu(OH)2悬浊液,加热,观察到有砖红色沉淀生成。
下列有关说法不正确的是(　　)
A.步骤2的现象说明淀粉已完全水解
B.步骤3的现象说明淀粉水解的产物具有还原性
C.如图所示的Cu2O晶胞中Cu原子的配位数为2

D.向新制Cu(OH)2悬浊液中滴加氨水后沉淀溶解,说明Cu(OH)2与氨水反应生成Cu2+
答案　D　步骤2中溶液不显蓝色,证明溶液中不存在淀粉,淀粉已完全水解,A项正确;步骤3中新制的氢氧化铜被淀粉水解生成的葡萄糖还原为Cu2O,说明淀粉水解的产物具有还原性,B项正确;题图中白球数目为1+8×18=2,黑球数目为4,结合化学式为Cu2O,则黑球表示Cu原子,白球表示O原子,O原子的配位数为4,Cu原子的配位数为2,C项正确;向新制氢氧化铜悬浊液中滴加氨水,悬浊液转变为深蓝色溶液,沉淀溶解说明有铜氨配合物生成,D项错误。
知识归纳　新制Cu(OH)2悬浊液和银氨溶液均为弱氧化性的碱性溶液,能够将醛基氧化为羧基,所以含有醛基的糖为还原性糖。

10.一定条件下,通过下列实验探究盐类水解的应用。
实验
实验操作和现象
1
向40 mL沸水中滴加几滴FeCl3饱和溶液,继续煮沸,得到红褐色液体,停止加热
2
向5 mL略浑浊的泥水中加入2 mL明矾饱和溶液,静置,产生絮状沉淀,溶液变澄清
3
将20 mL Al2(SO4)3饱和溶液与30 mL NaHCO3饱和溶液混合,剧烈反应产生大量气体
4
向5 mL Na2CO3饱和溶液中滴加3滴植物油,煮沸,倒出液体后试管壁上无油珠残留
下列有关说法不正确的是(　　)
A.实验1中红褐色液体在激光笔照射下会产生光亮的“通路”
B.实验2中明矾电离出的Al3+吸附了水中的悬浮物而产生沉淀
C.实验3发生反应的离子方程式为Al3++3HCO3- Al(OH)3↓+3CO2↑
D.实验4中Na2CO3饱和溶液中存在c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)
答案　B　A项,实验1制备的Fe(OH)3胶体具有丁达尔效应,正确;B项,明矾净水的原理是Al3+水解生成Al(OH)3胶体,吸附水中悬浮物,错误;C项,Al3+与HCO3-发生相互促进的水解反应生成Al(OH)3沉淀和CO2,正确;D项,Na2CO3溶液中存在质子守恒:c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3),正确。
11.某实验小组仅选择图中装置制备对溴异丙基苯[]并检验生成的HBr,其中装置错误的是(　　)
　　A　　　B
　　　C　　　D
答案　C　液溴易挥发,反应制得的HBr气体中含有少量溴,故用CCl4溶液除去HBr中混有的溴,B正确;HBr极易溶于水,检验生成的HBr时要防止倒吸,C错误;对溴异丙基苯的密度比水大,分液时对溴异丙基苯在下层,D正确。

12.下列实验操作、实验现象及解释或结论都正确的是(　　)
选项
实验操作
实验现象
解释或结论
A
工业上用SiO2与焦炭在高温条件下制备粗硅
生成可燃性气体,得到黑色固体粗硅
非金属性:C>Si
B
常温下,用pH计分别测定等体积1 mol·L-1CH3COONH4溶液和0.1 mol·L-1CH3COONH4溶液的pH
测得pH都等于7
同温下,不同浓度的CH3COONH4溶液中水的电离程度相同
C
两块相同的未经打磨的铝片,相同温度下分别投入5.0 mL等浓度的CuSO4溶液和CuCl2溶液中
前者无明显现象,后者铝片发生溶解
Cl-能破坏铝片表面的氧化膜
D
向Ba(NO3)2溶液中通入SO2气体
产生白色沉淀
SO2具有还原性
答案　CD　该反应的化学方程式为2C+SiO2 Si+2CO↑,C元素的化合价升高,不能说明非金属性:C>Si;因体系中有CO气体生成,脱离体系,导致反应正向进行,也不能说明非金属性:Si>C,A错误。CH3COONH4易水解,由于CH3COO-和NH4+的水解程度相近,因此CH3COONH4溶液呈中性,CH3COONH4水解可促进水的电离;同温下,CH3COONH4溶液的浓度不同,对水电离的促进程度也不同,B错误。由实验操作知,二者的Cu2+浓度相同,前者无明显现象,后者铝片发生溶解,则说明Cl-能破坏铝片表面的氧化膜,C正确。SO2气体溶于水使溶液显酸性,酸性条件下NO3-能将SO2氧化生成SO42-,从而产生BaSO4白色沉淀,此反应说明SO2被氧化,具有还原性,D正确。

13.用所给试剂与图示装置能够制取相应气体的是(夹持仪器略)(　　)

A
B
C
D

X中试剂
浓盐酸
浓硫酸
双氧水
浓氨水
Y中试剂
MnO2
C2H5OH
MnO2
NaOH
气体
Cl2
C2H4
O2
NH3
答案　C　A项,浓盐酸与MnO2反应制备Cl2需要加热,错误;B项,浓硫酸条件下,C2H5OH发生消去反应制备C2H4需要加热,错误;C项,H2O2在MnO2催化下分解产生O2,并通过排水法收集O2,正确;D项,NH3极易溶于水,不能用排水法收集,错误。

14.锰酸钾(K2MnO4)在浓强碱溶液中可稳定存在,碱性减弱时易发生反应:3MnO42-+2H2O 2MnO4-+MnO2↓+4OH-。利用Cl2氧化K2MnO4制备KMnO4的装置如图所示(夹持装置略)。下列说法错误的是(　　)

A.在强碱性环境下,氧化性:Cl2>KMnO4
B.装置Ⅰ中的漂白粉可以用二氧化锰代替
C.装置Ⅱ中盛放饱和氯化钠溶液,以提高KMnO4的产率
D.装置Ⅳ不需要防倒吸的原因是氢氧化钠溶液与氯气反应速率较慢
答案　B　A项,在强碱性环境下,利用Cl2氧化K2MnO4制备KMnO4,根据氧化还原反应中氧化性:氧化剂>氧化产物,说明氧化性:Cl2>KMnO4,正确;B项,装置Ⅰ用于制备氯气,如果其中的漂白粉用二氧化锰代替,则需要加热,错误;C项,装置Ⅱ中盛放饱和氯化钠溶液,以除去氯气中混有的氯化氢气体,防止氯化氢与Ⅲ中溶液中的碱反应导致碱性减弱,使MnO42-发生歧化反应而降低KMnO4的产率,正确。

15.根据下列实验操作及现象一定能推出相应结论的是(　　)
选项
实验操作
现象
结论
A
向某盐溶液中滴加几滴甲基橙溶液
溶液变红
该盐为强酸弱碱盐
B
向NaCl、Na2S的混合稀溶液中滴入少量稀AgNO3溶液
有黑色沉淀生成
Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2S)
C
向酸性KMnO4溶液中加入足量H2O2溶液
溶液紫色褪去
H2O2具有还原性
D
向浓硝酸中加入红热木炭
有红棕色气体生成
浓硝酸可与木炭发生反应
答案　C　A项,向某盐溶液中滴加几滴甲基橙溶液,溶液变红,说明溶液呈酸性,该盐可能为强酸弱碱盐,也可能为酸式盐(例如NaHSO4等),错误;B项,向NaCl、Na2S的混合稀溶液中滴入少量稀AgNO3溶液,根据沉淀颜色不能说明Ksp(AgCl)>Ksp(Ag2S),因为硫化银黑色沉淀可能覆盖了氯化银白色沉淀,错误;C项,向酸性KMnO4溶液中加入足量H2O2溶液,溶液紫色褪去,说明H2O2具有还原性,能够被酸性KMnO4溶液氧化,正确;D项,向浓硝酸中加入红热木炭,有红棕色气体生成,即产生了NO2气体,有可能是浓硝酸受热分解生成:4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O,不能证明浓硝酸可与木炭发生反应,错误。
易混易错
H2O2中氧元素的化合价为-1,故H2O2既具有氧化性又具有还原性。在具体题目中,应根据H2O2中氧元素的化合价变化或与H2O2反应的另一物质的性质,判断H2O2在该反应中体现的是氧化性还是还原性。



16.通过以下实验操作及现象,能推出相应结论的是(　　)
选项
实验操作
现象
结论
A
将Cl2通入Na2S溶液中
有淡黄色沉淀生成
非金属性:Cl>S
B
向浓度均为0.1 mol/L的MgSO4和CuSO4混合溶液中逐滴加入稀NaOH溶液
先有蓝色沉淀生成
Ksp[Mg(OH)2] C
将滴有酚酞的Na2CO3溶液加水稀释
溶液红色变浅
加水稀释,Na2CO3的水解程度变小
D
向Fe(NO3)2溶液中滴入稀H2SO4酸化后的H2O2溶液
溶液颜色变黄
氧化性:H2O2>Fe3+
答案　A　A项,将Cl2通入Na2S溶液中,有淡黄色沉淀生成,说明生成了单质S,氧化性:Cl2>S,非金属性:Cl>S,正确;B项,先有Cu(OH)2蓝色沉淀生成,说明Ksp[Cu(OH)2]Fe3+,错误。
审题指导
对于溶液中的反应,当实验操作中所加的试剂含有硝酸根时,应注意溶液的酸碱性,若为酸性环境,则需考虑硝酸根的氧化性是否会对实验过程产生影响。

17.硫氰化钾(KSCN)是一种用途广泛的化学药品,常用于合成树脂、杀虫杀菌剂等。某化学小组用下图实验装置模拟工业制备硫氰化钾。

已知:①NH3不溶于CS2,CS2不溶于水且密度比水大。
②三颈烧瓶内发生反应CS2+3NH3 NH4SCN+NH4HS。NH4HS在25 ℃时易分解生成NH3和H2S。
回答下列问题:
(1)装置A中发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)装置B的名称是　　　　　　　　　。 
(3)下列说法正确的是　　　　　。 
A.可用装置A直接加热NH4Cl固体制取氨气
B.装置B可以填充P2O5
C.三颈烧瓶中的左侧导气管应插入到下层液体中
D.装置D的作用是吸收NH3和H2S
(4)制备KSCN溶液:反应一段时间后,熄灭A处酒精灯,关闭K1,维持三颈烧瓶内温度一段时间,让CS2充分反应,然后打开K2,缓慢滴入KOH溶液,并继续维持温度。判断CS2已反应完全的依据是　　　　　　　　　　　　　。 
(5)制备KSCN晶体:先滤去三颈烧瓶中的固体催化剂,再　　　　　,　　　　　,过滤,洗涤,干燥,得到硫氰化钾晶体。 
答案　(1)2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O　(2)(球形)干燥管　(3)CD　(4)三颈烧瓶内液体不再分层　(5)(减压)蒸发浓缩　冷却结晶
解析　(1)由题图可知装置A是利用氯化铵和氢氧化钙固体混合物加热制取氨气,发生反应的化学方程式是2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O。(3)A项,NH4Cl固体直接加热会分解产生氨气和氯化氢气体,两者在试管口遇冷又会化合生成NH4Cl,所以不能用装置A直接加热NH4Cl固体制取氨气,错误;B项,装置B用于干燥氨气,氨气是碱性气体,不能用酸性干燥剂P2O5进行干燥,错误;C项,三颈烧瓶中的左侧导气管应插入到下层液体中,使NH3与CS2充分接触,正确;D项,装置D是尾气处理装置,作用是吸收NH3和H2S,正确。(4)CS2不溶于水且密度比水大,在下层,若CS2已反应完全,则三颈烧瓶内液体不再分层。

18.一氧化二氯(Cl2O)是国际公认的高效安全灭菌消毒剂,现用如图所示装置制备少量Cl2O。

已知:常温下,Cl2O是棕黄色、有刺激性气味的气体,易溶于水;熔点:-120.6 ℃;沸点:2.0 ℃。
(1)盛有浓盐酸的仪器的名称是　　　　。 
(2)装置A中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)装置B中的试剂是　　　　　。 
(4)装置C中固体产物为NaCl和NaHCO3,写出该反应的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(5)装置E中Cl2O的收率与装置C的温度和纯碱的含水量的关系如表所示,下列猜想明显不合理的是　　　　　。 
温度/℃
纯碱含水量/%
Cl2O收率/%
0~10
5.44
67.85
0~10
7.88
89.26
10~20
8.00
64.24
30~40
10.25
52.63
30~40
12.50
30.38
A.温度越高,Cl2O的收率越低
B.纯碱含水量越高,Cl2O的收率越高
C.随着纯碱含水量增大,Cl2O的收率先增大后减小
D.温度较低时,纯碱含水量越高,Cl2O的收率越高,温度较高时,纯碱含水量越高,Cl2O的收率越低
(6)C中盛装含水碳酸钠(即Na2CO3与水按照质量比106∶9调制而成),用来吸收氯气制备Cl2O。如果用Na2CO3·xH2O表示含水碳酸钠,则x为　　　　　。 
答案　(1)分液漏斗
(2)MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O
(3)饱和食盐水
(4)2Na2CO3+H2O+2Cl2 2NaCl+2NaHCO3+Cl2O
(5)B　(6)0.5
解析　先采用MnO2与浓盐酸在加热条件下发生反应制备Cl2,再用饱和食盐水除去Cl2中混有的HCl气体;将Cl2通入潮湿的Na2CO3中加热,发生反应2Na2CO3+H2O+2Cl2 2NaCl+2NaHCO3+Cl2O,将产生的Cl2O用冰水混合物冷却,从而获得Cl2O,用NaOH溶液进行尾气处理。(1)盛有浓盐酸的仪器的名称是分液漏斗。(2)装置A采用MnO2与浓盐酸加热制备Cl2,反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O。(3)Cl2与潮湿的Na2CO3反应,所以Cl2不需要干燥,只需要除去Cl2中混有的HCl气体,因此装置B盛放的试剂是饱和食盐水。(4)装置C中,Cl2与潮湿的Na2CO3反应,固体产物为NaCl和NaHCO3,反应的化学方程式为2Na2CO3+H2O+2Cl2 2NaCl+2NaHCO3+Cl2O。(5)从题表中数据可以看出,温度越高,Cl2O的收率越低,A项正确;从题表中数据可以看出,随着纯碱含水量增大,Cl2O的收率先增大后减小,B项错误、C项正确;D项,0~10 ℃,纯碱含水量越高,Cl2O的收率越高,10 ℃以后,纯碱含水量越高,Cl2O的收率越低,正确。(6)Na2CO3与水的质量比为106∶9,可以计算出其物质的量之比为1∶0.5,如果用Na2CO3·xH2O表示含水碳酸钠,则x为0.5。

19.食盐中加KIO3可预防碘缺乏症。某研究小组制取KIO3并对其纯度进行测定。
Ⅰ.制取KIO3样品
①原理:3Cl2+KI+6KOH 6KCl+KIO3+3H2O。
②装置(C的加热装置已省略)

Ⅱ.分离提纯
①取C中溶液,加入浓盐酸,搅拌冷却,过滤,洗涤,得到KH(IO3)2粗产品。
②将KH(IO3)2粗产品溶于水,加入KOH调pH至中性,得KIO3产品。
回答下列问题:
(1)用装置A制取氯气,可选择的氧化剂有　　　。 
A.高锰酸钾 B.氯酸钾
C.二氧化锰 D.氯化钾
(2)橡胶管a的作用是　　　　　　　　　　　　;该装置的设计缺陷是　　　　　　　　　　　　。 
(3)配制一定浓度的KI溶液,下列仪器一定不需要的是　　　　　　(填仪器名称)。 

(4)装置C中溶液有KI剩余,加入浓盐酸会导致KIO3产率偏小,原因是　　　　　　　　　　　　(用离子方程式表示)。 
Ⅲ.测定KIO3产品纯度
a.取m g KIO3产品配成250 mL溶液,取25 mL,加稍过量的KI溶液与盐酸,加几滴淀粉指示剂,用0.100 0 mol/L Na2S2O3标准溶液滴定至终点,测得消耗标准溶液的平均体积为V mL。
b.不加KIO3产品,其他操作步骤、所用试剂及用量与步骤a完全相同,测得消耗Na2S2O3标准溶液的平均体积为V0 mL。(已知:2S2O32-+I2 S4O62-+2I-)
(5)步骤b的目的是　　　　　　　　　。 
(6)计算该KIO3样品的纯度:　　　　　　　　　　　　　　　　　　(填表达式)。 
(7)某同学为证明食盐中含有KIO3,请你帮他完成试剂的选择:家用食盐、干海带(含有I-)、　　　　　　　　　　　　　(限选生活中常用的物质)。 
答案　(1)AB　(2)使圆底烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等,便于液体顺利流下　缺少尾气处理装置　(3)坩埚、蒸馏烧瓶　(4)IO3-+5I-+6H+ 3I2+3H2O
(5)做空白对照实验　(6)(V-V0)×10-3×2146m×100%　(7)食醋、淀粉(酸可以选柠檬酸、苹果醋、洁厕灵等;淀粉指示剂可以为馒头、面包、土豆、淘米水等)
解析　(1)装置A在是常温下制取氯气。高锰酸钾和浓盐酸在常温下发生反应生成氯气;氯酸钾和浓盐酸在常温下发生反应生成氯气;二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应生成氯气;氯化钾和浓盐酸不反应,所以可选择的氧化剂有高锰酸钾和氯酸钾。(2)橡胶管a连接分液漏斗上口和圆底烧瓶,使得圆底烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等,便于液体顺利流下。氯气有毒,所以该装置的设计缺陷是缺少尾气处理装置。(3)配制一定浓度的KI溶液的步骤有计算、称量、溶解并冷却、移液、洗涤、定容、摇匀等,需要的仪器有托盘天平、烧杯、玻璃棒、量筒、容量瓶、胶头滴管,所以不需要的仪器有坩埚和蒸馏烧瓶。(4)装置C中溶液有KI剩余,加入浓盐酸会导致KIO3产率偏小,原因是发生反应IO3-+5I-+6H+ 3I2+3H2O。(6)根据关系式IO3-~3I2~6S2O32-,反应生成的碘消耗Na2S2O3标准溶液的体积是(V-V0) mL,所以样品中KIO3的物质的量为0.100 0mol/L×(V-V0)×10-3L6×250 mL25 mL=(V-V0)×10-36 mol,样品的纯度是(V-V0)×10-3×2146m×100%。(7)根据反应IO3-+5I-+6H+ 3I2+3H2O,生成的I2能使淀粉变蓝,所以为证明食盐中含有KIO3,可以选用的试剂有食盐、干海带(含有I-)、食醋、淀粉。

20.过氧化氢是一种常用的绿色试剂,某学习小组针对H2O2性质进行如图1所示实验。
Ⅰ.验证H2O2的还原性
查阅资料:H2O2与氯水发生反应时表现还原性。
(1)制取氯水

图1
①仪器X的名称是　　　　　,生成Cl2的化学方程式为　　　　　　　　　　　　。 
②饱和食盐水的作用是　。 
(2)取5 mL上述新制氯水于试管中,向其中加入H2O2溶液至过量,产生大量气泡(该气体可使余烬复燃),还观察到溶液颜色发生的变化是　　　　　　　　。 
Ⅱ.探究Cl-、NO3-对H2O2分解的影响
选用CuCl2溶液和Cu(NO3)2溶液,用如图2装置探究Cl-、NO3-对H2O2分解的影响。

图2
记录数据如下:
实验序号
添加试剂及用量
H2O2完全分解
所需时间/min
1
a mL b mol·L-1
CuCl2溶液
t1
2
a mL b mol·L-1
Cu(NO3)2溶液
t2
(3)实验结果显示t1 (4)甲同学查阅资料得知:Cu2+能加速H2O2分解,K+对H2O2分解无影响。为排除Cu2+干扰,该同学进行实验:向两份50 mL 30% H2O2溶液中分别加入a mL浓度均为　　　　mol·L-1的　　　　(填化学式,下同)溶液和　　　　溶液。t2 min内,发现H2O2几乎均不分解。甲同学认为在无Cu2+存在的情况下,Cl-、NO3-对H2O2催化分解无影响。 
(5)乙同学提出猜想:Cl-、NO3-对Cu2+催化H2O2分解会产生影响。于是用图2装置进行如表实验。限选试剂如下:
A.a mL 2b mol·L-1 KCl溶液
B.少量KCl固体
C.a mL 2b mol·L-1 KNO3溶液
D.少量KNO3固体
实验
序号
添加试剂及用量
H2O2完全分解
所需时间/min
3
需同时加入a mL b mol·L-1 CuCl2溶液和①　　　　(填标号,下同) 
t3(t3 4
需同时加入a mL b mol·L-1Cu(NO3)2溶液和②　　 
t4(t4>t2)
(6)根据实验1~4测得的H2O2完全分解所需时间,小组同学认为Cl-　　　　(填“增强”或“减弱”,下同)Cu2+的催化效果,NO3-　　　Cu2+的催化效果。 
答案　(1)①圆底烧瓶　MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O　②除去Cl2中混有的HCl　(2)黄绿色褪去　(3)Cl-　(4)2b　KCl　KNO3　(5)①B　②D　(6)增强　减弱
解析　(1)②浓盐酸具有挥发性,生成的氯气中会混有HCl气体,饱和食盐水可以除去Cl2中混有的HCl。(2)由题述现象可知生成了氧气,H2O2被氧化,新制氯水中氯气最终全部转化为氯离子,所以溶液颜色发生的变化是黄绿色褪去。(3)t1t2,说明加入更多的NO3-后H2O2分解速率减慢,即NO3-减弱Cu2+的催化效果。

21.以酸性蚀刻液(主要含CuCl42-和H+)和碱性蚀刻液[主要含Cu(NH3)42+和Cl-]制备硫酸铜,并回收氯化铵的实验流程如下:


(1)将一定量酸性蚀刻液和碱性蚀刻液加入三颈烧瓶(装置见图),通入NH3或HCl调节溶液pH在5.5左右,充分中和后,获得碱式氯化铜沉淀。实验中球形干燥管的作用是　　　　　　　。 
(2)为确定酸化时加入稀硫酸的用量,需测定碱式氯化铜的组成,请补充实验方案:
Ⅰ.取一定质量的碱式氯化铜固体,测定其中Cu元素的质量(具体步骤省略);
Ⅱ.另取相同质量的碱式氯化铜固体,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,低温干燥至恒重。(可选用的试剂:2 mol·L-1盐酸、2 mol·L-1硝酸、AgNO3溶液、蒸馏水) 
(3)①化浆酸化后经结晶得硫酸铜粗品,其中含有的主要杂质是　　　　(填化学式)。 
②将硫酸铜粗品溶于热水形成饱和溶液,加入适量乙醇搅拌,冷却后过滤,洗涤,可制得高纯度CuSO4·5H2O。加入乙醇的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)向滤液中加入水合肼(N2H4·H2O)除去残留的Cu2+,再经结晶获得副产品氯化铵。除铜时,溶液pH控制在6~7为宜。若溶液pH大于8,Cu2+的去除率反而下降,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)防止倒吸
(2)搅拌下,向其中加入2 mol·L-1硝酸,直至固体完全溶解;搅拌下,再逐滴加入AgNO3溶液,直至静置后,继续向上层清液中滴加AgNO3溶液无浑浊;过滤,用蒸馏水洗涤沉淀,直至向最后一次洗涤的滤液中加入2 mol·L-1盐酸无浑浊
(3)①CuCl2　②降低CuSO4的溶解度,便于CuSO4·5H2O晶体析出
(4)随着pH上升,溶液中NH4+转化为NH3·H2O,NH3·H2O与Cu2+形成稳定的Cu(NH3)42+,使Cu2+去除率下降
解析　(1)氨气和氯化氢都极易溶于水,实验中选用球形干燥管可防止通入气体时倒吸。(2)实验Ⅱ最后的操作是低温干燥至恒重,结合所给试剂可知是称量AgCl的质量,则实验Ⅱ的目的是测定碱式氯化铜中Cl-的质量,设计实验方案:搅拌下,加入2 mol·L-1硝酸至固体完全溶解,滴加AgNO3溶液沉淀Cl-,盐酸的作用是检验最后一次洗涤的滤液中是否含有Ag+。(3)①向碱式氯化铜中加入稀硫酸,化浆酸化得到CuSO4和CuCl2的混合溶液,所以混合溶液结晶得到的CuSO4粗品中一定含有CuCl2;②将CuSO4粗品溶于热水形成饱和溶液,加入适量乙醇搅拌,可以降低CuSO4的溶解度,便于CuSO4·5H2O晶体析出。(4)向滤液中加入水合肼除去残留的Cu2+时,若溶液的pH过大,溶液中NH4+与OH-反应生成NH3·H2O,NH3·H2O与溶液中的Cu2+形成稳定的Cu(NH3)42+,使Cu2+的去除率降低。
易错易混　本题(2)的实验Ⅱ中不能选择盐酸溶解碱式氯化铜,因为该实验的目的是测定碱式氯化铜固体中氯元素的含量,盐酸中的Cl-对测定结果有干扰。




22.实验室以碳酸锰矿(含MnCO3及少量Fe、Al、Si等氧化物)为原料制高纯MnCO3和MnO2的流程如下:

(1)焙烧时的温度为300~500 ℃,写出焙烧时MnCO3所发生反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)焙烧前需测定碳酸锰矿中MnCO3的含量,测定过程如下:称取0.200 0 g碳酸锰矿粉于锥形瓶中,加入15 mL磷酸,加热并不断摇动至矿粉溶解,加入NH4NO3将溶液中的Mn2+转化为Mn(PO4)23-,待冷却至室温后,加入40 mL蒸馏水,滴加2滴N-苯基邻胺基苯甲酸作指示剂,用0.020 00 mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点[滴定过程中Mn(PO4)23-与Fe2+反应生成Mn2+和Fe3+],消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液30.00 mL。计算碳酸锰矿中MnCO3的含量(写出计算过程)。
(3)将过滤后所得溶液净化后可得MnSO4溶液。
①将净化后MnSO4溶液置于如图所示三颈烧瓶中,控制一定的温度,将沉淀剂滴加到烧瓶中,充分反应后过滤、洗涤、干燥可得MnCO3白色粉末。沉淀剂可以使用Na2CO3溶液、NH4HCO3溶液或NH4HCO3与氨水的混合溶液。实验小组经过比较后使用的是NH4HCO3与氨水的混合溶液。

a.不使用Na2CO3溶液的原因是 　 　　　　　　　　　 　　　　　　　　
　 　　　　　　　　　 　　　　　　　　　 　　　　　　　　　 　　　　　。
b.不使用NH4HCO3溶液的原因是　　　　　　　　　　　　。 
②已知MnSO4可发生如下反应:
MnSO4+K2S2O8+4NaOH MnO2↓+K2SO4+2Na2SO4+2H2O

MnSO4和K2S2O8的物质的量相同,改变NaOH的物质的量,测得Mn的转化率、MnO2的含量{m(MnO2)m(MnO2)+m[Mn(OH)2]}与NaOH和MnSO4物质的量比值之间的关系如图所示。根据信息,补充完整制取纯净MnO2的实验方案:将20 mL 1.0 mol·L-1 MnSO4溶液和20 mL 1.0 mol·L-1 K2S2O8溶液混合, 　 　　　　　　　　　 　　　　　　　　
　 　　　　　　　　　 　　　　　　　　　 　　　　　　　　　 　　　　　,
得到纯净的MnO2。(实验中可使用的试剂是1.0 mol·L-1 NaOH溶液、1.0 mol·L-1 H2SO4溶液、1.0 mol·L-1 BaCl2溶液)
答案　(1)MnCO3+(NH4)2SO4 MnSO4+2NH3↑+CO2↑+H2O↑
(2)n(Fe2+)=0.020 00 mol·L-1×30.00×10-3 L=6.000×10-4 mol
由得失电子守恒可得:n[Mn(PO4)23-]=n(Fe2+)=6.000×10-4 mol
由Mn原子守恒可得:n(MnCO3)=6.000×10-4 mol
m(MnCO3)=6.000×10-4 mol×115 g·mol-1=0.069 00 g
ω(MnCO3)=0.069 00 g0.200 0 g×100%=34.5%
(3)①a.Na2CO3溶液碱性较强,会有部分Mn(OH)2沉淀生成,所得MnCO3不纯,Mn的利用率降低
b.使用NH4HCO3溶液会有CO2气体放出,NH4HCO3的利用率降低
②边搅拌边向混合溶液中加入90 mL 1.0 mol·L-1 NaOH溶液,充分反应后过滤,向滤渣中边搅拌边加入适量1.0 mol·L-1 H2SO4溶液,当固体不再减少时,过滤,用蒸馏水多次洗涤滤渣,直至取最后一次洗涤滤液加入1.0 mol·L-1 BaCl2溶液无沉淀生成,过滤,干燥
解析　(1)碳酸锰与硫酸铵反应生成硫酸锰、氨气、二氧化碳和水蒸气,该反应是非氧化还原反应,根据原子守恒可写出反应的化学方程式。(2)Mn(PO4)23-与Fe2+的反应属于氧化还原反应,根据得失电子守恒,Mn(PO4)23-与Fe2+的物质的量之比为1∶1,结合原子守恒,建立关系式:MnCO3~Mn2+~Mn(PO4)23-~Fe2+,因此有n(MnCO3)=n(Fe2+),碳酸锰矿中碳酸锰的含量为30.00×10-3L×0.020 00 mol·L-1×115 g·mol-10.200 0 g×100%=34.5%。(3)①a.Na2CO3属于强碱弱酸盐,溶液显碱性,Na2CO3溶液的碱性较强,会有部分Mn元素转化成Mn(OH)2沉淀,所得MnCO3不纯,Mn的利用率降低。b.NH4HCO3为弱酸弱碱盐,Mn2+与HCO3-电离产生的CO32-结合成MnCO3,促使HCO3-电离,c(H+)增大,H+与HCO3-反应生成CO2,造成NH4HCO3的利用率降低。②根据题图可知,当NaOH与MnSO4的物质的量之比为4.5时,Mn的转化率、MnO2的含量达到最大,当加入20 mL 1.0 mol·L-1 MnSO4溶液时需要加入90 mL 1.0 mol·L-1 NaOH溶液,过滤,向滤渣中加入适量1.0 mol·L-1硫酸溶液,将Mn(OH)2转化为MnSO4,当固体质量不再减少时,过滤,洗涤滤渣,得到纯净的MnO2。

23.一种以镍电极废料(含Ni以及少量Al2O3、Fe2O3和不溶性杂质)为原料制备NiOOH的过程如下:

(1)基态Ni原子的电子排布式为　　　　　。 
(2)“酸浸”后过滤,滤液中的金属离子除Ni2+外还有少量的Al3+和Fe2+等,产生Fe2+的原因是　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)“氧化”时需将溶液调至碱性后加入KClO溶液,充分反应后过滤、洗涤得产品。写出Ni2+被氧化的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)工业上也可用惰性电极电解Ni(OH)2悬浊液(pH=11左右)制备NiOOH。阳极电极反应式为Ni(OH)2-e-+OH- NiOOH+H2O。
①电解过程中需要充分搅拌Ni(OH)2悬浊液的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
②Ni(OH)2悬浊液中加入一定量KCl可显著提高NiOOH产率,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(5)NiOOH在空气中加热时,固体残留率随温度的变化如图所示。已知NiOOH加热至600 ℃后固体质量保持不变,则600 ℃时,剩余固体的成分为　　　　(填化学式)。 

答案　(1)[Ar]3d84s2或1s22s22p63s23p63d84s2
(2)氧化铁与稀硫酸反应生成Fe3+,Fe3+与金属镍反应生成Fe2+
(3)2Ni2++ClO-+4OH- 2NiOOH+Cl-+H2O
(4)①使Ni(OH)2与惰性电极充分接触,防止悬浊液沉降,提高电解效率
②Cl-在阳极上失去电子生成Cl2,Cl2与碱反应生成ClO-,ClO-将悬浊液中Ni(OH)2氧化成NiOOH
(5)NiO
解析　镍电极废料中加入稀硫酸酸浸,Ni、Al2O3、Fe2O3转化为相应的盐溶液,除去铁、铝元素,得到NiSO4溶液,在碱性条件下加入次氯酸钾溶液得到NiOOH沉淀。(1)Ni为28号元素,基态Ni原子的电子排布式为[Ar]3d84s2或1s22s22p63s23p63d84s2。(2)氧化铁与稀硫酸反应生成Fe3+,镍单质具有还原性,会与Fe3+反应生成Fe2+。(3)在碱性条件下,Ni2+和ClO-反应生成NiOOH、Cl-和水,离子方程式为2Ni2++ClO-+4OH- 2NiOOH+Cl-+H2O。(4)①悬浊液不稳定容易沉降,电解过程中需要充分搅拌Ni(OH)2悬浊液;②Cl-在阳极上失去电子,发生氧化反应生成Cl2,Cl2与碱反应生成ClO-,ClO-具有氧化性,可以将悬浊液中Ni(OH)2氧化成NiOOH,提高NiOOH产率。(5)设有92 g NiOOH,则镍元素的质量为92 g×5992=59 g,600 ℃时,剩余固体质量为92 g×81.52%≈75 g,则其中氧元素的质量为75 g-59 g=16 g,镍、氧原子个数比为59 g59∶16 g16=1∶1,故剩余固体的成分为NiO。

24.轻质碳酸钙可用作橡胶的填料。以磷石膏(含CaSO4和少量SiO2、Fe2O3等)为原料制备轻质碳酸钙和铝铵矾的实验流程如下:

(1)“转化”步骤CaSO4转化为CaCO3的化学方程式为　　　　　　　　　　　　。 
(2)“除杂”时通入NH3的目的是　　　　　　　　。 
(3)“碳化”过程在如图1所示的装置中进行。多孔球泡的作用是　　　　　　　　　　　　。 

图1
(4)通过下列方法测定产品中碳酸钙的含量:准确称取0.500 0 g产品,用盐酸充分溶解,过滤,将滤液和洗涤液转移至250 mL容量瓶中定容、摇匀,记为试液A。取25.00 mL试液A,加入指示剂,调节pH>12,用0.020 00 mol·L-1 Na2H2Y标准溶液滴定Ca2+(Ca2++H2Y2- CaY2-+2H+),至终点时消耗Na2H2Y溶液24.60 mL。计算产品中碳酸钙的质量分数(写出计算过程)。
(5)铝铵矾[NH4Al(SO4)2·12H2O]是一种水絮凝剂。请补充由“转化”后的滤液制取铝铵矾的实验方案:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,将所得溶液蒸发浓缩至有大量晶体析出,过滤、用无水乙醇洗涤、干燥,得(NH4)2SO4固体; 　 　　　　　　　　　 　　　　　　　　
　 　　　　　　　　　 　　　　　　　　　 　　　　　　　　　 　　　　　,
过滤、用无水乙醇洗涤、干燥,得铝铵矾。[部分物质的溶解度随温度的变化如图2所示,实验须用的试剂:3 mol·L-1 H2SO4溶液、100 mL 1 mol·L-1Al2(SO4)3溶液]

图2
答案　(1)CaSO4+NH4HCO3+NH3·H2O CaCO3+(NH4)2SO4+H2O
(2)将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀
(3)增大气体与溶液的接触面积,加快反应速率
(4)根据反应得关系式:CaCO3~Ca2+~H2Y2-
n(CaCO3)=n(Na2H2Y)=0.020 00 mol·L-1×24.60 mL×10-3 L·mL-1=4.920×10-4 mol
产品中n(CaCO3)=4.920×10-4 mol×250 mL25.00 mL=4.920×10-3 mol
ω(CaCO3)=4.920×10-3mol×100 g·mol-10.500 0 g×100%=98.40%
(5)向滤液中分批加入3 mol·L-1 H2SO4溶液,边加边搅拌,当溶液中不再产生气体时　向100 mL 1 mol·L-1 Al2(SO4)3溶液中加入13.2 g (NH4)2SO4,边加边搅拌,当固体完全溶解后,将所得溶液蒸发浓缩至表面有晶膜产生,冷却结晶
解析　(1)由题中流程图知,CaSO4与NH4HCO3-氨水反应生成CaCO3,反应原理:NH3·H2O与HCO3-反应生成CO32-和NH4+,Ca2+与CO32-结合成CaCO3沉淀,NH4+与SO42-结合成(NH4)2SO4。(2)CaCO3和SiO2、Fe2O3进入“除杂”步骤,SiO2不溶于盐酸,Fe2O3溶于盐酸生成FeCl3,通入NH3,生成Fe(OH)3沉淀。(3)CaCO3溶于盐酸生成CaCl2,“碳化”时Ca2+与NH3、CO2反应生成CaCO3沉淀,气体从多孔球泡处进入溶液,小孔多时,可以增大气体与溶液的接触面积,从而加快反应速率。(4)找出反应关系:CaCO3~Ca2+~H2Y2-,根据Na2H2Y的消耗量,计算出CaCO3的物质的量,实验中只取25.00 mL试液,故需要将CaCO3的量扩大10倍后,计算出0.500 0 g产品中CaCO3的质量分数。(5)“转化”后的滤液成分:生成的(NH4)2SO4、过量的NH4HCO3和氨水,向滤液中加入H2SO4溶液,H2SO4与NH4HCO3和氨水反应生成(NH4)2SO4和CO2气体,当溶液中不再产生气体时,说明NH4HCO3已反应完全(氨水显碱性,先与硫酸中和)。铝铵矾[NH4Al(SO4)2·12H2O]中n(NH4+)∶n(Al3+)=1∶1,100 mL 1 mol·L-1 Al2(SO4)3溶液中n(Al3+)=0.2 mol,则加入的(NH4)2SO4为0.1 mol,其质量为13.2 g,两者充分溶解后,将混合溶液蒸发浓缩成饱和溶液,铝铵矾的溶解度随温度升高变化较大,所以采用降温结晶的方法析出。

25.2020年初,突如其来的新型冠状病毒肺炎在全世界肆虐,依据研究,含氯消毒剂可以有效灭活新冠病毒,为阻断疫情做出了巨大贡献。二氧化氯(ClO2)就是其中一种高效消毒灭菌剂。氯酸钠还原法是目前使用较为广泛的ClO2制备方法,其中一种是用NaClO3与CH3OH在催化剂、60 ℃时,发生反应得到ClO2。下图装置(夹持装置略)对其制备、吸收、释放进行了研究。

已知:①ClO2的浓度较大时易分解爆炸,一般用CO2或空气稀释到10%以下,实验室也常用稳定剂吸收ClO2,生成NaClO2,使用时加酸就会释放出ClO2气体;
②ClO2与KI反应的离子方程式为2ClO2+10I-+8H+ 2Cl-+5I2+4H2O。
③有关物质沸点如下表:
物质
CH3OH
HCOOH
ClO2
沸点
64.7 ℃
100.8 ℃
11 ℃
请回答:
(1)仪器b的名称是　　　　　　　　　,在装置中的作用是　　　　　　　　　　;比较仪器c和d,实验中c的优点是　　　　　　　　　　　。 
(2)根据反应条件判断制备装置甲中需改进的一项措施是　　　　　　　　　　　。 
(3)反应中甲醇被氧化为甲酸,写出制备ClO2的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。该制备法可选用不同的还原性物质作为还原剂,例如草酸(草酸的氧化产物为CO2),相比甲醇法,草酸法的优点是　　　　　　　　　　　。 
(4)下列有关说法正确的是　　　　　。 
A.仪器a中NaOH溶液主要用于停止反应,并吸收多余的ClO2
B.装置e主要用于检验是否有Cl2生成
C.在ClO2释放实验中,发生反应的离子方程式是4H++5ClO2- Cl-+4ClO2↑+2H2O
D.ClO2和Cl2都为强氧化剂,在相同条件下,等物质的量的Cl2的氧化能力是ClO2的2.5倍
(5)采用以下方法可以测定所制备的ClO2的量:
Ⅰ.将足量KI用100 mL 水溶解后加入锥形瓶中再加3 mL 稀H2SO4;
Ⅱ.将生成的ClO2气体通过导管在锥形瓶中被吸收;
Ⅲ.滴加几滴淀粉溶液,用c mol/L的Na2S2O3标准溶液滴定(I2+2S2O32- 2I-+S4O62-),共用去V mL Na2S2O3溶液:
①达到滴定终点的现象是　　　　　　　　　　　。 
②实验测得所通入的ClO2的质量为　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)球形冷凝管　冷凝回流甲醇兼导气　有利于液体顺利流下　(2)改用水浴加热　(3)4NaClO3+CH3OH+2H2SO4 2Na2SO4+4ClO2↑+HCOOH+3H2O　产生的CO2可稀释ClO2,防止ClO2浓度较大时分解爆炸　(4)AC　(5)①当滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液时,溶液由蓝色变为无色,且半分钟内不恢复原色　②1.35cV×10-2 g
解析　(2)水浴加热,体系受热均匀,便于控制温度维持在60 ℃。(3)由题干已知信息①知,ClO2的浓度较大时易分解爆炸,一般用CO2或空气稀释到10%以下,草酸法中产生的CO2可稀释ClO2,防止ClO2浓度较大时分解爆炸。(4)由已知信息②知,ClO2能将I-氧化生成I2,淀粉遇碘变蓝,推知装置e的作用为检验是否产生ClO2,B错误;ClO2和Cl2作氧化剂时,氯元素的化合价均降为-1价,故在相同条件下,等物质的量的ClO2和Cl2,转移电子的物质的量之比为5∶2,ClO2的氧化能力是Cl2的2.5倍,D错误。(5)②c mol/L、V mL Na2S2O3溶液中含有Na2S2O3cV×10-3 mol,结合已知信息②和I2+2S2O32- 2I-+S4O62-得到关系式2ClO2 ~ 5I2 ~ 10Na2S2O3,故n(ClO2 )=0.2cV·10-3 mol,m(ClO2)=nM=0.2 cV·10-3 mol×67.5 g/mol=1.35cV×10-2 g。






26.二氯化钒(VCl2)有强还原性和吸湿性,熔点为425 ℃、沸点为900 ℃,是制备多种医药、催化剂、含钒化合物的中间体。学习小组在实验室制备VCl2并进行相关探究。回答下列问题:
　　A　　B　　
　　C　　D　　
(1)小组同学通过VCl3分解制备VCl2。
①按气流方向,图中装置合理的连接顺序为　　　　　　　(用小写字母填空)。 
②A中盛放NaNO2的仪器名称为　　　　　　　,其中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　。 
③实验前需通入N2,其作用为　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)测定产品纯度:实验后产品中混有少量VCl3杂质。称量2.795 g样品,溶于水充分水解,调pH后滴加Na2CrO4作指示剂,用0.500 0 mol/L AgNO3标准溶液滴定Cl-,达到滴定终点时消耗标准溶液体积为100.00 mL (Ag2CrO4为砖红色沉淀,杂质不参加反应。V的相对原子质量为51)。
①滴定终点的现象为　　　　　　　。 
②产品中VCl3与VCl2的物质的量之比为　　　　　　　。 
(3)小组同学进一步用如图所示装置比较含钒离子的还原性。接通电路后,观察到右侧锥形瓶中溶液蓝色逐渐变深,发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　。 

答案　(1)① a→c→b→d(e)→e(d)→f(g)　②蒸馏烧瓶　NO2-+NH4+ N2↑+2H2O　③排净装置中的空气　(2)①当滴入最后半滴AgNO3标准溶液时,有砖红色沉淀生成,且半分钟内沉淀不消失　②1∶1　
(3)VO2++e-+2H+ VO2++H2O
解析　(1)①由题干信息知,VCl2具有强还原性和吸湿性,故在分解之前需要排净装置中的空气。饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠在加热条件下反应生成氮气和水,通过浓硫酸除去氮气中混有的水蒸气,然后用纯净的氮气排净装置中的空气;同时为防止空气中的水蒸气进入装置C,故需要在装置C后面连接一个干燥装置,则装置的连接顺序为ABCD,按气流方向,其连接顺序为a→c→b→d(e)→e(d)→f(g)。(2)①达到滴定终点时,Cl-完全反应,这时Ag+和CrO42-反应生成Ag2CrO4砖红色沉淀;②达到滴定终点时消耗AgNO3标准溶液的体积为100.00 mL,根据Ag++Cl- AgCl↓可知,n(Cl-)=0.500 0 mol/L×100.00×10-3L=0.05 mol,设产品中VCl3与VCl2的物质的量分别为a mol、b mol,由题干信息可得关系式:157.5a+122b=2.795,3a+2b=0.05,联立可得a=b=0.01,则VCl3与VCl2的物质的量之比为1∶1。(3)接通电路后,右侧锥形瓶中溶液蓝色逐渐变深,说明右侧锥形瓶中VO2+逐渐转化成了VO2+,发生还原反应,介质呈酸性,电极反应式为VO2++e-+2H+ VO2++H2O。

27.亚氯酸钠(NaClO2)常用于纺织、造纸业漂白,也用于食品消毒、水处理等。
【资料1】①亚氯酸钠(NaClO2)受热易分解;②纯ClO2易分解爆炸,一般用稀有气体或空气稀释到10%以下;③ClO2有强烈刺激性气味,易溶于水,不与水反应。
【实验一】制取NaClO2晶体

(1)实验过程中需要持续通入空气,目的是　　　　　　　。 
(2)装置C中漏斗的作用是　　　　　。 
(3)装置A的反应中还原剂和氧化剂的物质的量之比为　　　,还原产物为　　　(填化学式)。 
(4)写出装置B中反应的化学方程式并用单线桥法标明电子转移的方向和数目:　　　　　　　　　　　　　　　　　;反应结束后,为从溶液中得到NaClO2固体,采取减压蒸发而不用常压蒸发,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
【实验二】测定亚氯酸钠的含量
【资料2】ClO2-+4I-+4H+2H2O+2I2+Cl-;I2+2S2O32-2I-+S4O62-。
实验步骤:①准确称取所得亚氯酸钠样品m g于小烧杯中,加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体,再滴入适量的稀硫酸,充分反应,将所得混合液配成200 mL 待测溶液。②移取50.00 mL 待测溶液于锥形瓶中,加几滴淀粉溶液,用a mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点,重复2次,测得消耗标准溶液体积的平均值为V mL 。
(5)达到滴定终点时的现象为　　　　　　　　　　　。 
(6)该样品中NaClO2的质量分数为　　　　　　　%(用含m、a、V的代数式表示)。 
答案　(1)稀释ClO2,以防爆炸　(2)防止C中液体倒吸　 (3)1∶2　ClO2
(4)2NaClO2+O2+2H2O　降低蒸发温度,防止亚氯酸钠分解　(5)当滴入最后半滴标准溶液时,溶液由蓝色变成无色,且30 s内颜色不恢复　(6)9.05aVm
解析　(1)由题给资料1可知,持续通入空气目的是稀释ClO2,以防爆炸;(2)ClO2易溶于水,装置C中倒置漏斗的作用是防倒吸;(3)装置A中发生的反应为2NaClO3+Na2SO3+H2SO42ClO2↑+2Na2SO4+H2O;(4)由于NaClO2受热易分解,而水的沸点随压强降低而降低,故采取减压蒸发的目的是降低蒸发温度,防止亚氯酸钠分解;(6)由题给资料2可推知关系式ClO2-~2I2~4S2O32-,故样品中NaClO2的物质的量为amol·L-1×V×10-3L4×200 mL50.00 mL,则质量分数为amol·L-1×V×10-3L4×mg×4×90.5 g·mol-1×100%=9.05aVm%。

28.亚硝酸钠(NaNO2)是一种常见的食品添加剂,使用时必须严格控制其用量,某兴趣小组进行下面实验探究,查阅资料如下:
①2NO+Na2O2 2NaNO2;
②2NO2+Na2O2 2NaNO3;
③3NaNO2+3HCl 3NaCl+HNO3+2NO↑+H2O;
④酸性KMnO4溶液可将NO、NO2-氧化为NO3-,本身被还原成Mn2+。
Ⅰ.产品制备与检验,用如下装置制备NaNO2:

(1)写出装置A烧瓶中发生反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　。 
(2)B装置的作用是　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)有同学认为装置C中产物不仅有亚硝酸钠,还有碳酸钠和氢氧化钠,为制备纯净NaNO2,应在B、C装置间增加一个装置,请在框内画出增加的装置图,并标明盛放的试剂。
　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　
(4)试设计实验检验装置C中NaNO2的存在　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(写出操作、现象和结论)。 
Ⅱ.含量的测定
(5)为测定亚硝酸钠的含量,称取3.000 g样品溶于水配成250 mL 溶液,取25.00 mL 溶液于锥形瓶中,再向锥形瓶中加入0.100 0 mol·L-1酸性KMnO4溶液16.00 mL,两者恰好完全反应。
①写出上述反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; 
②计算所得固体中亚硝酸钠的质量分数:　　　　　　　(保留四位有效数字)。 
答案　(1)C+4HNO3(浓) CO2↑+4NO2↑+2H2O
(2)将NO2转化为NO,同时Cu与稀硝酸反应生成NO(或制取NO)
(3) 或
(4)取少量产物置于试管中,加入稀盐酸,有气泡产生且在试管口上方出现红棕色气体,则产物中含有NaNO2;反之,则无　
(5)①5NO2-+2MnO4-+6H+ 5NO3-+2Mn2++3H2O　②92.00%
解析　(2)浓硝酸易挥发,挥发出的HNO3溶于水得到稀硝酸,与Cu反应生成NO;炭与浓硝酸在加热条件下反应生成的NO2与水反应生成HNO3和NO。(3)进入装置C的气体中含有NO,同时也含有杂质CO2与水蒸气,气体杂质会与Na2O2反应而导致产品不纯,故应在B、C装置间增加一个吸收杂质CO2、水蒸气的装置,试剂可选用碱石灰。(4)NaNO2与稀盐酸发生反应:3NaNO2+3HCl 3NaCl+HNO3+2NO↑+H2O,反应产生的NO气体与空气中的氧气反应生成红棕色的NO2。(5)①由题干资料④结合得失电子守恒、原子守恒、电荷守恒得出反应的离子方程式为5NO2-+2MnO4-+6H+ 5NO3-+2Mn2++3H2O;②根据反应的离子方程式可得:5NaNO2~ 2KMnO4,则样品溶液中含有的NaNO2的物质的量为52×0.100 0 mol·L-1×0.016 00 L×25025×69 g·mol-1=2.76 g,则所得固体中亚硝酸钠的质量分数为2.76 g3.000 g×100%=92.00%。

29.硫酸四氨合铜晶体[Cu(NH3)4SO4·H2O,相对分子质量为246]是深蓝色正交晶体,易溶于水,不溶于乙醇等有机溶剂。常用作杀虫剂、媒染剂,也是高效、安全的广谱杀菌剂、植物生长激素。某兴趣小组设计利用如图装置制备硫酸四氨合铜晶体。回答下列问题:

(1)仪器甲的名称为　　　　　　　,仪器甲中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)反应后取下仪器甲,向其中缓缓加入95%乙醇溶液,过滤,洗涤,得到Cu(NH3)4SO4·H2O晶体。精确称取制备的晶体a g,加适量水溶解,注入250 mL 锥形瓶中,逐次加入足量10% NaOH溶液,加热直至将样品液中的氨全部蒸出,用V1 mL 0.1 mol·L-1的盐酸完全吸收。取下接收瓶,再用0.1 mol·L-1NaOH溶液滴定剩余的盐酸,消耗NaOH溶液V2 mL 。

1-样品溶液
2-10% NaOH溶液
3-冰水浴
4-0.1 mol·L-1盐酸
①在吸收氨的装置中,小试管的作用是　　　　　　　;若烧杯中没有使用冰水浴冷却会使氨含量测定结果　　　(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。 
②晶体的纯度为　　　　　　　(用有关字母表示,不用化简)。 
(3)PtCl2(NH3)2与四氨合铜离子结构相似,已知PtCl2(NH3)2可以形成两种固体,一种为淡黄色,在水中溶解度较小,另一种为黄绿色,在水中溶解度较大。则
①PtCl2(NH3)2的结构是　　　　　　　(填“平面正方形”或“四面体”)。 
②请用结构简式画出淡黄色固体分子的几何构型　　　　　　　。 
答案　(1)三颈烧瓶　Cu+H2O2+4NH3+2H+[Cu(NH3)4]2++2H2O
(2)①液封　偏低　②2.5×10-5×(V1-V2)×246a×100%
(3)①平面正方形　②
解析　(2)①在吸收氨的装置中,小试管的作用是液封,防止氨气逸出导致误差;若烧杯中没有使用冰水浴冷却,会导致氨气吸收不充分,导致氨含量测定结果偏低。②依据NH3+HCl NH4Cl,NaOH+HCl NaCl+H2O可知,与氨气反应的HCl的物质的量为V1×10-3 L×0.1 mol·L-1-V2×10-3L×0.1 mol·L-1,根据Cu(NH3)4SO4·H2O~ 4NH3~4HCl,可得Cu(NH3)4SO4·H2O的物质的量为14×(V1×10-3 L×0.1 mol·L-1-V2×10-3 L×0.1 mol·L-1)=(V1-V2)×10-44 mol,故晶体的纯度为(V1-V2)×10-44mol×246 g·mol-1ag×100%=2.5×10-5×(V1-V2)×246a×100%。(3)①四面体的四个顶点位置相同,已知PtCl2(NH3)2可以形成两种固体,说明PtCl2(NH3)2的结构不是四面体形结构,而是平面正方形结构。②水分子为极性分子,而淡黄色固体在水中溶解度较小,说明正负电中心对称,分子极性较小,为对称结构,故淡黄色固体分子的几何构型为。

30.某化学实验小组探究SO2与FeCl3溶液的反应。
实验一:用如图所示实验装置制备SO2,并将足量SO2通入FeCl3溶液中,溶液迅速变为血红色;停止通入气体,将血红色溶液密闭放置5小时后,溶液变为浅绿色。

(1)制备SO2反应的化学反应方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)仪器a的名称为　　　　　　　。 
(3)某同学取适量酸性KMnO4溶液于试管中,滴入几滴血红色溶液,溶液的紫色褪去,据此推断血红色溶液中含有Fe2+。此结论　　　　　　　(填“正确”或“不正确”),理由是　　　　　　　。 
实验二:探究血红色溶液产生的原因
实验过程如下表:
实验
序号
假设
实验内容
结论
①
c(H+)增大
取上述血红色溶液,滴入Y溶液,溶液又变为黄色
假设
不成立
②
c(H2SO3)或c(SO2)增大
在FeCl3溶液中,滴入1 mol·L-1 NaHSO3溶液,溶液呈血红色,再逐滴滴入盐酸,出现　　　　现象 
假设
不成立
③
c(HSO3-)或c(SO32-)增大
在FeCl3溶液中加入Na2SO3溶液,立即变为血红色
假设
成立
(4)实验①中,Y是　　　　　(填化学式);实验②中现象是　　　　　　　。 
答案　(1)Na2SO3+H2SO4(浓) Na2SO4+SO2↑+H2O　(2)(球形)干燥管　(3)不正确　溶液中的SO2、H2SO3、SO32-、HSO3-、Cl-都能使酸性高锰酸钾溶液褪色　(4)HCl　溶液颜色变浅(或变黄)
解析　(1)此装置没有通过加热的方式制取SO2,故应该是以亚硫酸钠固体和70%硫酸作为反应物,反应的化学方程式为Na2SO3+H2SO4(浓) Na2SO4+SO2↑+H2O;(3)溶液中存在的氯离子和可能存在的具有还原性的二氧化硫、亚硫酸、亚硫酸氢根、亚硫酸根,都能与具有强氧化性的酸性高锰酸钾溶液反应而使其褪色;(4)分析假设可知,实验①探究溶液中氢离子浓度对血红色产生的影响,依据单一变量的原则,向血红色溶液中滴入的酸Y为盐酸;实验②探究二氧化硫和亚硫酸浓度对血红色产生的影响,依据实验结论可知,盐酸与亚硫酸氢钠溶液反应生成的二氧化硫或亚硫酸对实验无影响,故反应的实验现象应与实验①相同。