(浙江选考)2020版高考化学大一轮复习第34讲《物质的制备与合成》课时作业(含解析) 练习

课后作业34　物质的制备与合成

(时间:45分钟　满分:100分)

一、选择题(本题包括12小题,每小题5分,共60分,每小题只有一个选项符合题目要求)

1.摩尔盐的组成可用(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O表示,下列关于该物质的叙述不正确的是(　　)

A.它是由(NH4)2SO4与FeSO4组成的混合物

B.它是一种纯净物

C.它是一种复盐

D.它是一种结晶水合物

答案A

解析摩尔盐即(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O,是有固定组成的纯净物,属于复盐,也属于一种结晶水合物。

2.下列关于制备硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]的叙述不正确的是(　　)

A.其操作过程可分为:①铁屑的净化,②硫酸亚铁的制取,③硫酸亚铁铵晶体的制备三个步骤

B.在铁屑和稀硫酸反应(加热)的过程中应适当补充水,使溶液体积基本保持不变

C.在蒸发皿中蒸发浓缩(NH4)2SO4和FeSO4混合液时,将溶液全部蒸干

D.在硫酸亚铁铵晶体析出后,抽滤,并用少量酒精洗去晶体表面附着的水分

答案C

解析在蒸发皿中蒸发浓缩溶液时,只需小火加热至溶液表面出现晶膜为止,不能将溶液全部蒸干,否则会使硫酸亚铁铵晶体失去结晶水。

3.某研究性学习小组为了检验硫酸亚铁铵晶体中含有N、Fe2+、S和H2O,设计了如下实验步骤:①取少量晶体放在试管内,用酒精灯加热,试管口有液体产生说明晶体中含有水;②将加热后剩余的晶体溶解于水,加入盐酸酸化的氯化钡溶液,有白色沉淀生成,说明晶体中含有S;③滤去白色沉淀,向滤液中加入过量的浓氢氧化钠溶液,加热,有能使红色石蕊试纸变蓝的气体产生,说明晶体中含有N;④向步骤③的剩余液体中加入KSCN溶液,无明显变化,再加入少量氯水,溶液变血红色,说明晶体中含有亚铁离子。其中不能达到实验目的的是(　　)

A.①③④ B.①④ C.③④ D.④

答案D

解析因为在步骤③中加入了过量浓NaOH溶液,Fe2+与OH-反应生成Fe(OH)2沉淀,故步骤④叙述不正确,也不能达到实验目的。

4.工业上常用过量废铁屑与硫酸反应生产硫酸亚铁,铁屑中常含有下列杂质,其中对生产过程及产品纯度影响不大的是(　　)

A.油污 B.铁锈 C.锌 D.硫化物

答案B

解析铁屑中含有油污会阻碍硫酸与铁的接触而影响反应速率;铁屑中含有铁锈,铁锈溶于硫酸生成硫酸铁后,由于生产中采用了过量的铁屑,Fe+2Fe3+3Fe2+,因此,铁屑中含有铁锈对生产过程及产品纯度影响不大;铁屑中含有锌,锌与硫酸反应生成硫酸锌影响产品纯度;铁屑中含有硫化物(FeS),与硫酸反应生成有毒的硫化氢气体。

5.乙酰水杨酸(俗称阿司匹林)是一种常见的解热、消炎、镇痛药物,它是一种有机弱酸,其结构简式为。当1 mol阿司匹林和足量氢氧化钠溶液反应时最多需氢氧化钠(　　)

A.1 mol B.2 mol C.3 mol D.4 mol

答案C

解析1mol阿司匹林中有1mol羧基,可以消耗1mol氢氧化钠;有1mol酯基,水解可生成1mol羧基、1mol酚羟基,又消耗2mol氢氧化钠。共需氢氧化钠3mol。

6.某种解热镇痛药的结构简式为

,当它完全水解时,可得到的产物有(　　)

A.2种 B.3种 C.4种 D.5种

答案C

解析该有机物的分子中含有三个可水解的官能团,其中两个、一个,水解可产生四种分子。

7.水杨酸的结构简式为,与水杨酸反应得到钠盐C7H5O3Na的是(　　)

A.NaOH B.Na2CO3 C.NaHCO3 D.NaCl

答案C

解析NaOH和Na2CO3既能与羧基反应又能与酚羟基反应生成C7H4O3Na2,NaCl既不能与羧基反应又不能与酚羟基反应。只有NaHCO3只与羧基反应而不能与酚羟基反应,生成的钠盐为,C项符合题意。

8.下列关于阿司匹林的叙述不正确的是(　　)

A.是一种具有镇痛、退热等功效的药物

B.难溶于水,溶于乙醇

C.能发生水解反应

D.能与FeCl3溶液形成深紫色配合物

答案D

解析阿司匹林的结构简式为,不含有酚羟基,故不能与FeCl3溶液形成深紫色配合物。

9.阿司匹林的一种同分异构体的结构简式为

,则1 mol该有机物和足量的NaOH溶液充分反应,消耗NaOH的物质的量为(　　)

A.1 mol B.2 mol C.3 mol D.4 mol

答案B

解析酯基水解后生成的甲醇不能与NaOH反应。

10.(2018·台州教学质评)聚合硫酸铁(PFS)是水处理中重要的絮凝剂,以废铁屑为原料制备PFS的具体工艺流程如下:

废铁屑溶液PFS固体产品[Fe2(OH)n(SO4]y

下列说法不正确的是(　　)

A.步骤①,粉碎的目的是增大反应物接触面积,提高“酸浸”反应速率

B.步骤③,可选用H2O2、Cl2、KMnO4等氧化剂将Fe2+转化为Fe3+

C.步骤④,加稀硫酸调节pH在一定范围内,若pH偏小,则Fe3+的水解程度太弱,若pH偏大时,则形成Fe(OH)3沉淀

D.步骤⑤,减压蒸发,有利于降低蒸发温度防止产物分解

答案B

解析废铁屑粉碎过筛后加入酸浸,过滤得到滤液在反应釜中加入氧化剂将亚铁离子氧化为铁离子,加入稀硫酸生成聚合硫酸铁,减压蒸发得到PFS固体产品。步骤①,粉碎可以增大反应物接触面积,提高“酸浸”反应速率,故A正确;步骤③,若选用Cl2、KMnO4等氧化剂将Fe2+转化为Fe3+,产品中将含有氯离子锰离子等杂质,故B错误;步骤④,若pH偏小则Fe3+水解程度太弱,若pH偏大时则形成Fe(OH)3沉淀,因此需要加稀硫酸调节pH在一定范围,故C正确;步骤⑤,为了防止聚合硫酸铁分解,可以减压蒸发,有利于降低蒸发温度,故D正确。

11.(2018·浙江选考十校联盟考试)氯酸钾是常见的氧化剂,用于制造火药、烟火,工业上用石灰乳氯化法制备氯酸钾的流程如下

已知:氯化过程主要发生反应6Ca(OH)2+6Cl25CaCl2+Ca(ClO3)2+6H2O

下列说法不正确的是(　　)

A.工业生产氯气的方法是电解饱和食盐水

B.由制备流程可知:KClO3的溶解度大于Ca(ClO3)2的溶解度

C.向热的滤液中加入稍过量的氯化钾,溶解后进行冷却,有大量氯酸钾晶体析出

D.氯化过程需要控制较高温度,其目的是增大反应速率和减少Cl2与Ca(OH)2之间的副反应

答案B

解析工业生产氯气的方法是电解饱和食盐水,A正确;热的氯酸钙与氯化钾反应生成溶解度更小的氯酸钾,因此由制备流程可知:KClO3的溶解度小于Ca(ClO3)2的溶解度,B错误;由于KClO3的溶解度小于Ca(ClO3)2的溶解度,所以向热的滤液中加入稍过量的氯化钾,溶解后进行冷却,有大量氯酸钾晶体析出,C正确;氯化过程需要控制较高温度,其目的是增大反应速率和减少Cl2与Ca(OH)2之间的副反应,D正确。

12.某学习小组拟利用如图装置制备氮化钙(化学式为Ca3N2,极易与H2O反应)。下列说法正确的是(　　)

A.打开活塞K通入N2,试管A内有气泡产生,说明装置气密性良好

B.U形管中盛放的干燥剂既可以是碱石灰,也可以是浓硫酸

C.将产物Ca3N2放入盐酸中,只能得到一种盐

D.反应结束后,先熄灭酒精灯,待反应管冷却至室温后再关闭活塞K

答案D

解析若通入N2的气流较大,即使装置气密性不好,也能在试管A内产生气泡,A项错误;U形管中不能盛放液体干燥剂,B项错误;将Ca3N2放入盐酸中可得到两种盐:CaCl2和NH4Cl,C项错误;如果先关闭活塞K,再熄灭酒精灯,有可能引起倒吸,D项正确。

二、非选择题(本题包括3小题,共40分)

13.(12分)硫酸亚铁铵的化学式为(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O,又名摩尔盐,是分析化学中常用的还原剂。某化学研究小组设计如下实验来制备摩尔盐并测定硫酸亚铁铵的纯度。

步骤一:铁屑的处理与称量。在盛有适量铁屑的锥形瓶中加入Na2CO3溶液,加热,过滤、洗涤、干燥、称量,质量记为m1。

步骤二:FeSO4的制备。将上述铁屑加入到一定量的稀硫酸中,充分反应后过滤并用少量热水洗涤锥形瓶和滤纸。滤液及洗涤液完全转移至蒸发皿中。滤渣干燥后称重,质量记为m2。

步骤三:硫酸亚铁铵的制备。准确称取所需质量的(NH4)2SO4加入“步骤二”中的蒸发皿中,缓缓加热一段时间后停止,冷却,待硫酸亚铁铵结晶后过滤。晶体用无水乙醇洗涤并自然干燥,称量所得晶体质量。

回答下列问题:

(1)步骤三中称取的(NH4)2SO4质量为　　　　　。 

(2)①铁屑用Na2CO3溶液处理的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　。制备FeSO4溶液时,用右图装置趁热过滤,原因是　 

　。 

②将(NH4)2SO4与FeSO4混合后加热、浓缩,停止加热的时机是 

　。 

答案(1)×132　(2)①除去铁屑表面的油污　加快过滤速度,防止FeSO4被氧化;趁热过滤防止FeSO4从溶液中析出　②浓缩至液体表面出现晶膜

解析(1)步骤二中的铁是过量的,目的是防止生成的F被氧化,所以m2是过量的铁粉的质量,参加反应的铁的质量为m1-m2,根据关系式:Fe~FeSO4~(NH4)2SO4~(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O,可知(NH4)2SO4的物质的量等于参加反应铁的物质的量,得到m[(NH4)2SO4]=×132。(2)用铁屑制取硫酸亚铁之前要除去表面的油污,制得的硫酸亚铁既要防止被氧化又要防止结晶,因此要趁热减压过滤,而制取硫酸亚铁铵时为了使其充分结晶,应冷却后过滤。

14.(10分)阿司匹林(乙酰水杨酸)是由水杨酸和乙酸酐合成的:

+(CH3CO)2O

　(水杨酸)　　　(乙酸酐)　　　　(阿司匹林)

+CH3COOH

在生成乙酰水杨酸的同时,水杨酸分子间也能发生聚合反应,生成少量聚合物(副产物)。合成乙酰水杨酸的实验步骤如下:

①向150 mL干燥锥形瓶中加入2.0 g水杨酸、5 mL乙酸酐(密度1.08 g·mL-1)和5滴浓硫酸,振荡,待其溶解后,控制温度在85~90 ℃条件下反应5~10 min。然后冷却,即有乙酰水杨酸晶体析出。

②减压过滤,用滤液淋洗锥形瓶,直至所有晶体被收集到布氏漏斗中。抽滤时用少量冷水洗涤晶体几次,继续抽滤,尽量将溶剂抽干。然后将粗产品转移至表面皿上,在空气中风干。

③将粗产品置于100 mL烧杯中,搅拌并缓慢加入25 mL饱和碳酸氢钠溶液,加完后继续搅拌2~3分钟,直到没有二氧化碳气体产生为止。过滤,用5~10 mL蒸馏水洗涤沉淀,合并滤液于烧杯中,不断搅拌,慢慢加入15 mL 4 mol·L-1盐酸,将烧杯置于冷水中冷却,即有晶体析出。抽滤,用冷水洗涤晶体1~2次,再抽干水分,即得产品(纯净物)1.9 g。

请回答下列问题:

(1)第①步中,要控制反应温度在85~90 ℃,应采用　　　　加热方法。用这种加热方法需要的玻璃仪器有　　　　　　　　　　。 

(2)在第②步中,用冷水洗涤晶体,其目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)第③步中,加入碳酸氢钠的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;加入盐酸的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)如何检验产品中是否混有水杨酸?

　。 

(5)试计算本次合成阿司匹林的产率为　　　　(保留两位有效数字)。 

答案(1)水浴　酒精灯、烧杯、温度计

(2)洗涤晶体表面附着的杂质、减少阿司匹林因溶解而引起的损耗

(3)使阿司匹林转化为可溶性盐,而与不溶性的物质相互分离　将阿司匹林的可溶性盐重新转化为阿司匹林

(4)向水中加入少量产品,然后滴加FeCl3溶液,若有紫色出现,产品中有水杨酸;若无紫色出现,说明产品中不含水杨酸(答案合理即可)　(5)73%

解析本题考查阿司匹林的合成实验。(1)水浴加热可以控制温度,需要的玻璃仪器有酒精灯、烧杯、温度计等;(2)洗涤晶体,除去表面的杂质,用冷水的目的是减小阿司匹林的溶解;(3)将阿司匹林转化为钠盐,钠盐溶于水,通过过滤而分离杂质;加入盐酸的目的是将钠盐酸化,重新转化为阿司匹林;(4)水杨酸含有酚羟基,通过FeCl3溶液的显色反应可以检验;(5)由2.0g水杨酸、5mL乙酸酐可以得出,乙酸酐过量,所以以水杨酸来计算,算出2.0g水杨酸能够产生阿司匹林的质量:

水杨酸~阿司匹林

138　　　180

2.0　　　m　m=2.6g,

所以阿司匹林的产率为×100%=73%。

15.(18分)实验室向40 mL硫酸亚铁溶液(浓度约为4.0 mol·L-1)中加入过量硫酸铵来制取摩尔盐[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O],其流程如下:

过量硫酸铵硫酸亚
铁溶液蒸发
浓缩冷却
结晶洗涤、吸
干、称重计算
产率

请回答下列问题:

(1)摩尔盐的溶解度随温度变化并不大,采用冷却结晶回收率不高,有人建议直接采用蒸发结晶,你认为是否合理?　　　　　,并给出你的理由　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)若降温过程中未见摩尔盐晶体析出,可以　　　　　　　　　　　　　　促使结晶出现。 

(3)下图所示为减压过滤装置,回答有关问题。

①写出图中A、B、C三种仪器的名称:

A　　　　　;B　　　　　;C　　　　　。 

②该装置图有几处错误,请指出。

　; 

　(写出两处即可)。 

(4)过滤是一种常见的物质分离方法,下列实验方法也可用于物质分离的是　　　　　。 

a.分液　　b.蒸馏　　c.盐析

d.滴定　　e.洗气　　f.纸层析

(5)另取等量硫酸亚铁溶液和1 mol·L-1的酸性高锰酸钾溶液进行滴定:

①滴定终点的现象为 

　, 

滴定原理为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(用离子方程式表示)。 

②滴定过程中可能用到下列哪些仪器?　　　　　。 

(6)滴定至终点耗用酸性高锰酸钾溶液40 mL。若实验最后得到摩尔盐晶体是58.8 g,则本次实验的产率为　　　　。 

答案(1)不合理

若蒸发结晶,会有硫酸铵杂质;会失去部分或全部结晶水;Fe2+易被氧化

(2)用玻璃棒小心摩擦烧杯内壁(或向其中投入晶种)

(3)①布氏漏斗　吸滤瓶　安全瓶

②布氏漏斗颈口斜面应与吸滤瓶的支管口相对;安全瓶的长管和短管连接顺序错误

(4)a、b、c、e、f

(5)①最后一滴酸性高锰酸钾溶液颜色不褪去(或溶液变红半分钟内不褪色)

5Fe2++Mn+8H+5Fe3++Mn2++4H2O

②A、B

(6)75%

解析(1)因为加入过量(NH4)2SO4,若采用蒸发结晶,会有(NH4)2SO4杂质,且在蒸发加热过程中,会使晶体失去结晶水。

(2)在过饱和溶液中加晶种或用玻璃棒摩擦烧杯壁能促使结晶。

(3)图中A为布氏漏斗,B为吸滤瓶,C为安全瓶。在减压过滤时,布氏漏斗颈口斜面应与吸滤瓶的支管口相对,安全瓶中的导管应左短右长。

(4)所给方法中,只有滴定不能用于物质的分离。

(5)用酸性KMnO4溶液滴定FeSO4,不用其他指示剂,待KMnO4溶液不褪色即为终点,酸性KMnO4溶液应用酸式滴定管盛放,故所用仪器为A、B。

(6)根据滴定反应方程式:5Fe2++Mn+8H+5Fe3++Mn2++4H2O可知,40mL1mol·L-1的酸性KMnO4溶液应与78.4g摩尔盐反应,而实验中只得到58.8g,故本次实验产率为×100%=75%。