2021届高三化学一轮复习重点专题20——制备及性质、原理探究综合实验（练习）学生版

2021届高三化学一轮复习——制备及性质、原理探究综合实验1、（2020年北京高考）MnO2是重要的化工原料，山软锰矿制备MnO2的一种工艺流程如图：资料：①软锰矿的主要成分为MnO2，主要杂质有Al2O3和SiO2②全属离于沉淀的pH Fe3+Al3+Mn2+Fe2+开始沉淀时1.53.45.86.3完全沉淀时2.84.77.88.3 ③该工艺条件下，MnO2与H2SO4反应。(1)溶出①溶出前，软锰矿需研磨。目的是                              。②溶出时，Fe的氧化过程及得到Mn2+的主要途径如图所示：i.步骤II是从软锰矿中溶出Mn2+的主要反应，反应的离子方程式是                              。ii.若Fe2+全部来自于反应Fe+2H+=Fe2++H2↑，完全溶出Mn2+所需Fe与MnO2的物质的量比值为2。而实际比值(0.9)小于2，原因是                                   。(2)纯化。已知：MnO2的氧化性与溶液pH有关。纯化时先加入MnO2，后加入NH3·H2O，调溶液pH≈5，说明试剂加入顺序及调节pH的原因：                              。(3)电解。Mn2+纯化液经电解得MnO2。生成MnO2的电极反应式是                              。(4)产品纯度测定。向ag产品中依次加入足量bgNa2C2O4和足量稀H2SO4，加热至充分反应。再用cmol·L-1KMnO4溶液滴定剩余Na2C2O4至终点，消耗KMnO4溶液的体积为dL(已知：MnO2及MnO均被还原为Mn2+。相对分子质量：MnO2-86.94；Na2C2O4-134.0)产品纯度为                     (用质量分数表示)。  2、（2020年北京海淀）某研究小组查阅资料发现Fe3+与I-的反应具有可逆性，推测亚铁盐与饱和碘水的混合液中会存在Fe3+，并据此设计实验1（如下图所示），发现溶液未变红。该小组对溶液未变红的原因进行了如下探究。           I. 初步探究   实验2：用煮沸冷却后的蒸馏水重新配制两种饱和溶液进行实验，实验记录如下表。编号饱和(NH4)2Fe(SO4)2溶液饱和碘水石蜡油操作KSCN溶液现象2-11滴5 mL1 mL不加热1滴无明显现象2-21滴5 mL1 mL加热一段时间后冷却1滴无明显现象   （1）研究小组同学根据所查阅资料写出的Fe3+与I-反应的离子方程式为________。   （2）实验2中，加入石蜡油的目的是________。   （3）小组同学做出推断：反应速率不是导致实验1中溶液未变红的主要原因，他们的理        由是________。   II. 查阅资料，继续探究   【资料】AgSCN为不溶于水的白色固体。   实验3：           （4）试管a的实验现象说明滤液1中含有                   。   （5）试管b中，加入KSCN溶液后所产生实验现象的原因是                   。   （6）甲同学对实验3提出了质疑，认为其实验现象并不能证明I2氧化了Fe2+。他提出如        下假设：i. 可能是AgNO3氧化了Fe2+；ii. 可能是空气中的O2氧化了Fe2+。        他设计、实施了实验4，实验记录如下表。编号实验操作实验现象4在试管中加入1滴0.2 mol/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液，5 mL蒸馏水，1滴试剂a，一段时间后加入1滴KSCN溶液溶液不变红 ① 试剂a是________。 ② 依据实验4，甲同学做出判断：                             。   （7）根据实验1～4所得结论是                                     。 3.亚硝酞氯(NOCl，熔点：－64.5 ℃，沸点：－5.5 ℃)是一种黄色气体，遇水易水解。可用于合成清洁剂、触媒剂及中间体等。实验室可由氯气与一氧化氮在常温常压下合成。(1)甲组的同学拟制备原料气NO和Cl2，制备装置如下图所示：为制备纯净干燥的气体，下表中缺少的药品是： 装置Ⅰ装置Ⅱ 烧瓶中分液漏斗中制备纯净Cl2MnO2①________②________制备纯净NOCu③________④________(2)乙组同学利用甲组制得的NO和Cl2制备NOCl，装置如图所示：①装置连接顺序为a→______________(按气流自左向右方向，用小写字母表示)。②装置Ⅳ、Ⅴ除可进一步干燥NO、Cl2外，另一个作用是_____________________________________________________________________。③装置Ⅶ的作用是_________________________________________________________________________________________________________________________。④装置Ⅷ中吸收尾气时，NOCl发生反应的化学方程式为____________________________________________________________________。(3)丙组同学查阅资料，查得王水是浓硝酸与浓盐酸的混酸，一定条件下混酸可生成亚硝酞氯和氯气，该反应的化学方程式为_____________________     4、氨基甲酸铵(NH2COONH4)是一种白色固体，可由两种常见气体制取，其易分解、易水解，可用于医药、氨化剂等。某科研小组利用以下装置制备氨基甲酸铵。回答下列问题：(1)写出a中的固体药品的名称________，制取氨气的原理为__________________________________________   (结合化学方程式并用简要的文字加以说明)。(2)恒压滴液漏斗的作用是___________________________________________。(3)有同学建议CO2发生装置直接改用如下装置代替，你认为他的改进有何优点(试述一种)：____________________________________________________________。(4)反应器C中发生反应的化学方程式为_____________________________。(5)双通玻璃管的作用是________________________________________________；b中溶液的作用是____________________________________________________。(6)上述制得的氨基甲酸铵可能含有碳酸氢铵、碳酸铵中的一种或两种。设计方案，进行成分探究，请填写表中空格。限选试剂：蒸馏水、稀硝酸、BaCl2溶液、Ba(OH)2溶液、AgNO3溶液、稀盐酸。实验步骤预期现象和结论步骤1：取少量固体样品于试管中，加入蒸馏水至固体溶解。得到无色溶液步骤2：向试管中加入过量的BaCl2溶液，静置。溶液不变浑浊，则证明固体中不含有________。步骤3：取步骤2的上层清液于试管中加入少量的________。溶液变浑浊，则证明固体中含有________。  5.为了更深刻地认识卤素的性质，某化学小组对卤素及其化合物的制备和性质进行如下实验探究，根据实验回答问题。[实验一]氯气的制取(1)该小组拟用如图实验装置来制备纯净、干燥的氯气，并完成与金属铁的反应(夹持仪器略去，下同)。每个虚线框表示一个单元装置，请用文字描述将下列装置的错误之处改正_________________________。[实验二]探究氯化亚铁与氧气反应的产物已知氯化亚铁的熔点为674 ℃，沸点为1 023 ℃；三氯化铁在100 ℃左右时升华，极易水解。在500 ℃条件下氯化亚铁与氧气可能发生反应：12FeCl2＋3O22Fe2O3＋8FeCl3、4FeCl2＋3O22Fe2O3＋4Cl2，该化学小组选用下图部分装置(装置可以重复选用)进行氯化亚铁与氧气反应产物的探究。(2)实验装置的合理连接顺序为：A→________→E。(3)假设加热装置中的氯化亚铁完全反应，则反应后剩余固体的化学式是________。请设计实验方案验证你的假设__________________。(4)简述将F中的固体配成溶液的操作方法________。[实验三]卤素化合物之间反应实验条件控制探究(5)在不同实验条件下KClO3可将KI氧化为I2或KIO3。下面是该小组设计的一组实验数据记录表(实验控制在室温下进行)。试管标号12340.20 mol·L－1KI溶液/mL1.01.01.01.0KClO3(s)/g0.100.100.100.106.0 mol·L－1 H2SO4溶液/mL03.06.09.0蒸馏水/mL9.06.03.00实验现象    ①该组实验的目的是__________________________________________________。②2号试管反应完全后，取少量2号试管中的溶液滴加淀粉溶液后显蓝色，假设还原产物只有KCl，写出反应的离子方程式_________________________________________________。 6、已知铁离子，氯气、溴均为常见的氧化剂，某化学兴趣小组设计了如下实验探究其强弱：（1）①装置A中发生反应的离子方程式是___________________________________。②整套实验装置存在一处明显的不足，请指出___________________________________。（2）用改正后的装置进行实验，实验过程如下：实验操作实验现象结论打开活塞a，向圆底烧瓶中滴入适量浓盐酸；然后____________________。（填具体实验操作）D装置中：溶液变红E装置中：水层溶液变黄， 振荡后，下层CCl4层无明显变化。一段时间后_____________________________________。（填实验现象）Cl2、Br2、Fe3+的氧化性由强到弱的顺序为：Cl2＞Br2＞Fe3+（3）因忙于观察和记录，没有及时停止反应，D、E中均发生了新的变化。D装置中：红色慢慢褪去。E装置中：CCl4层颜色逐渐加深，直至变成红色。为探究上述实验现象的本质，小组同学查得资料如下：ⅰ．Fe3+ +3SCN-Fe(SCN)3是一个可逆反应。ⅱ．(SCN)2性质与卤素单质类似。氧化性：Cl2 ＞ (SCN)2。①请用平衡移动原理（结合上述资料）解释Cl2过量时D中溶液红色褪去的原因_________________________________________________________。现设计简单实验证明上述解释：取少量褪色后的溶液，滴加________溶液，若溶液颜色______________。则上述解释是合理的。小组同学另查得资料如下：ⅲ．Cl2和Br2反应生成BrCl，BrCl呈红色（略带黄色），沸点约5℃，它与水能发生水解反应，且该反应为非氧化还原反应。ⅳ．AgClO、AgBrO均可溶于水。①欲探究E中颜色变化的原因，设计实验如下：用分液漏斗分离出E的下层溶液，蒸馏、收集红色物质，取少量，加入AgNO3溶液，结果观察到仅有白色沉淀产生。请结合上述资料用两步离子方程式解释仅产生白色沉淀原因__________________________、__________________________。 7、某化学小组同学用下列装置和试剂进行实验，探究O2与KI溶液发生反应的条件。供选试剂：30%H2O2溶液、0.1 mol/L H2SO4溶液、MnO2固体、KMnO4固体(1)小组同学设计甲、乙、丙三组实验，记录如下 操作现象甲向I的锥形瓶中加入________，向I的________中加入30%H2O2溶液，连接I、Ⅲ，打开活塞I中产生无色气体并伴随大量白雾；Ⅲ中有气泡冒出，溶液迅速变蓝乙向Ⅱ中加入KMnO4固体，连接Ⅱ、Ⅲ，点燃酒精灯Ⅲ中有气泡冒出，溶液不变蓝丙向Ⅱ中加入KMnO4固体，Ⅲ中加入适量0.1 mol/L H2SO4溶液，连接Ⅱ、Ⅲ，点燃酒精灯Ⅲ中有气泡冒出，溶液变蓝(2)丙实验中O2与KI溶液反应的离子方程式是______________________(3)对比乙、丙实验可知，O2与KI溶液发生反应的适宜条件是___________。为进一步探究该条件对反应速率的影响，可采取的实验措施是________________________。 (4)由甲、乙、丙三实验推测，甲实验可能是I中的白雾使溶液变蓝。学生将I中产生的气体直接通入下列________(填字母)溶液，证明了白雾中含有H2O2。A.酸性 KMnO4        B.FeC12             C.Na2S             D.品红(5)资料显示：KI溶液在空气中久置过程中会被缓慢氧化：4KI＋O2＋2H2O===2I2＋4KOH。该小组同学取20 mL久置的KI溶液，向其中加入几滴淀粉溶液，结果没有观察到溶液颜色变蓝，他们猜想可能是发生了反应，3I2＋6OH－===5I－＋IO＋3H2O造成的。请设计实验证明他们的猜想是否正确：____________________________ 8、某学习小组探究SO2与Cu(OH)2悬浊液的反应。实验Ⅰ：向NaOH溶液中加入浓CuCl2溶液，制得含Cu(OH)2悬浊液，测溶液pH≈13。向悬浊液中通入SO2，产生大量白色沉淀，测溶液pH≈3。推测白色沉淀中可能含有Cu+、Cu2+、Cl- 、SO42-、SO32-、HSO3-。已知： i Cu(NH3)42+(蓝色)；Cu+Cu(NH3)2+(无色)；Cu+Cu+Cu2+ii.  Ag2SO4微溶于水，可溶于一定浓度的硝酸。实验Ⅱ：(1)①通过“白色沉淀A”确定一定存在的离子是____________________。②判断白色沉淀中金属离子仅含有Cu+、不含Cu2+的实验证据是____________________。③用以证实白色沉淀中无SO42-、SO32-、HSO3-的试剂a是____________________。④生成CuCl的离子方程式是____________________。(2)小组同学基于上述实验认为： SO2与Cu(OH)2悬浊液能发生氧化还原反应不仅基于本身的性质，还受到“生成了沉淀促进了氧化还原反应的发生”的影响。设计实验验证了此观点。①用实验Ⅰ方法制得含Cu(OH)2的悬浊液，过滤、洗涤获取纯净的Cu(OH)2固体。检验Cu(OH)2固体是否洗涤干净的方法是____________________。 编号实验现象III向Cu(OH)2固体中加入一定量的水，制得悬浊液(pH≈8)，向悬浊液中通入SO2a. 底部产生少量浅黄色沉淀，慢慢消失b. 静置，底部产生少量红色固体IV向CuSO4溶液中通入SO2无沉淀产生②经确认浅黄色沉淀是CuOH，红色固体是Cu，证明SO2与Cu(OH)2悬浊液发生了氧化还原反应。最终生成Cu的原因是____________________。③由实验III、IV可以得出的结论除“生成了沉淀促进了氧化还原反应的发生” 外还有_______________。 9某同学在实验室进行铁盐与亚铁盐相互转化实验。实验Ⅰ：将Fe3＋转化为Fe2＋(1)Fe3＋与Cu粉发生反应的离子方程式为________________________________(2)探究白色沉淀产生的原因，请填写实验方案：实验方案现象结论步骤1：取4 mL________mol·L－1 CuSO4溶液，向其中滴加3滴0.1 mol·L－1 KSCN溶液产生白色沉淀CuSO4溶液与KSCN溶液反应产生了白色沉淀步骤2：取_____________________无明显现象查阅资料：已知：①SCN－的化学性质与I－相似；②2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2。Cu2＋与SCN－反应的离子方程式为_______________________________________实验Ⅱ：将Fe2＋转化为Fe3＋实验方案现象向3 mL 0.1 mol·L－1 FeSO4溶液中加入3 mol 0.5 mol·L－1稀硝酸溶液变为棕色，放置一段时间后，棕色消失，溶液变为黄色探究上述现象出现的原因：查阅资料：Fe2＋＋NOFe(NO)2＋(棕色)(3)用离子方程式解释NO产生的原因______________________________________(4)从化学反应速率与限度的角度对体系中存在的反应进行分析：反应Ⅰ：Fe2＋与HNO3反应；反应Ⅱ：Fe2＋与NO反应①依据实验现象，可推知反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ的________(填“快”或“慢”)。②反应Ⅰ是一个不可逆反应，设计实验方案加以证明：________________________________③请用化学平衡移动原理解释溶液由棕色变为黄色的原因：____________________________ 10.某小组同学设计如下实验，研究亚铁盐与H2O2溶液的反应。【实验Ⅰ】试剂：酸化的0.5 mol·L－1 FeSO4溶液(pH＝0.2)，5% H2O2溶液(pH＝5)操作现象取2 mL上述FeSO4溶液于试管中，加入5滴5% H2O2溶液溶液立即变为棕黄色，稍后，产生气泡。测得反应后溶液pH＝0.9向反应后的溶液中加入KSCN溶液溶液变红(1)上述实验中H2O2溶液与FeSO4溶液反应的离子方程式是___________________。(2)产生气泡的原因是__________________________________________________。【实验Ⅱ】试剂：未酸化的0.5 mol·L－1 FeSO4溶液(pH＝3)，5% H2O2溶液(pH＝5)操作现象取2 mL 5% H2O2溶液于试管中，加入5滴上述FeSO4溶液溶液立即变为棕黄色，产生大量气泡，并放热，反应混合物颜色加深且有浑浊。测得反应后溶液pH＝1.4(3)将上述混合物分离，得到棕黄色沉淀和红褐色胶体。取部分棕黄色沉淀洗净，加4 mol·L－1盐酸，沉淀溶解得到黄色溶液。初步判断该沉淀中含有Fe2O3，经检验还含有SO。检验棕黄色沉淀中SO的方法是_________________________________________________________________________________________(4)生成红褐色胶体的原因可能是________________________(写一条即可)。(5)将FeSO4溶液加入H2O2溶液后，产生红褐色胶体，反应的离子方程式是______________。【实验Ⅲ】若用FeCl2溶液替代FeSO4溶液，其余操作与实验Ⅱ相同，除了产生与Ⅱ相同的现象外，还生成刺激性气味的气体，该气体能使湿润的蓝色石蕊试纸变红但不褪色。(6)产生的刺激性气味的气体是________(填化学式)。(7)由实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知，亚铁盐与H2O2反应的现象与_______________________________(至少写两点)有关。