【鲁科版】高考化学一轮复习课时作业33制备实验方案的设计与评价（含解析）

这是一份【鲁科版】高考化学一轮复习课时作业33制备实验方案的设计与评价（含解析），共8页。试卷主要包含了N2在诸多领域用途广泛，工业上乙醚可用于制造无烟火药等内容，欢迎下载使用。

1．N2在诸多领域用途广泛。某化学兴趣小组为探究在实验室制备较为纯净N2的方法，进行了认真的准备。请你参与交流与讨论。
[查阅资料]N2的制法有下列三种方案：
方案1：加热NaNO2和NH4Cl的浓溶液制得N2。
方案2：加热条件下，以NH3还原CuO可制得N2，同时获得活性铜粉。
方案3：将空气缓缓通过灼热的铜粉获得较纯的N2。
[实验准备]以实验室常见仪器(药品)等设计的部分装置如下图(部分夹持和加热仪器未画出)。
[分析交流]
(1)若以方案1制得N2，应选择的发生装置是
________________________________________________________________________。
(2)若按方案2制得干燥、纯净的N2，且需要的NH3以生石灰和浓氨水作原料，整套制气装置按气流从左到右的连接顺序是________(填字母)。获得N2的反应原理是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(写反应方程式)。
(3)若以排水法收集N2，其中会混入水蒸气。但也不宜用排空气法，其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
你提出的收集方法是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)上述三个方案中，制得的N2纯度最差的是
________________________________________________________________________。
在N2纯度要求不甚严格的情况下，有人建议将方案2和方案3结合使用，你认为其优点是
________________________________________________________________________。
答案： (1)A
(2)E→D→B→C 2NH3＋3CuOeq \(=====,\s\up7(△))3Cu＋N2＋3H2O
(3)N2的相对分子质量28与空气的平均相对分子质量相近(用气体密度大小比较回答问题也可) 用气囊收集(其他合理答案也可)
(4)方案3 CuO和Cu可循环利用，节省药品
2．某小组同学用下图装置进行实验研究(a、b、c表示止水夹)。请评价或完善其方案：
(1)将装置A、C、E相连接，用MnO2和浓盐酸制取氯气，请回答：
①氯元素在周期表中的位置为______________。
②A中反应的离子方程式为______________。
③E中氢氧化钠溶液的作用是______________。
在C中加入适量的水可制得氯水。将所得氯水分成两份进行实验，其操作、现象和结论为：
④实验Ⅰ推出的相应结论是否合理？
________________________________________________________________________。
若不合理，说明理由(若合理，无需填写)：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
⑤实验Ⅱ推出的相应结论是否合理？
________________________________________________________________________。
若不合理，请说明理由(若合理，无需填写)：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)将B、D、E相连，在B中装浓硝酸和铜片，可制得NO2。B中反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
解析： (1)氯水中有漂白作用的不是Cl2，而是HClO。A、C、E相连接，制得的Cl2中含有HCl气体，HCl溶于水也能与NaHCO3粉末反应产生气泡。
答案： (1)①第三周期第ⅦA族
②MnO2＋2Cl－＋4H＋eq \(=====,\s\up7(△))Mn2＋＋2H2O＋Cl2↑
③吸收多余的Cl2(尾气处理)
④不合理 没有事先证明干燥的氯气有无漂白性
⑤不合理 制取的氯气中含HCl气体，其溶于水也能与NaHCO3粉末反应产生气泡
(2)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
3．(2019·全国卷Ⅰ，27)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：
回答下列问题：
(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)步骤②需要加热的目的是________________________，温度保持80～95 ℃，采用的合适加热方式是________________________________。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为________(填标号)。
(3)步骤③中选用足量的H2O2，理由是____________。分批加入H2O2，同时为了____________，溶液要保持pH小于0.5。
(4)步骤⑤的具体实验操作有________，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150 ℃时失掉1.5个结晶水，失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为________。
解析： (1)除去铁屑表面油污的方法是，用热纯碱溶液清洗铁屑，再用水洗。(2)铁与稀硫酸反应时加热，可提高反应速率。温度低于水的沸点，可以用热水浴加热，受热均匀且便于控制。含少量硫化物的铁屑与稀硫酸反应有H2S生成。氢气不与碱溶液反应，而硫化氢能与碱溶液反应，而H2S在水中溶解度小，故氢气中混有的硫化氢用烧碱溶液除去，又因为硫化氢与碱反应较快，容易引起倒吸，C装置倒置漏斗能防倒吸。故宜选择C装置吸收硫化氢。(3)铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，加入足量双氧水的目的是将Fe2＋全部氧化为Fe3＋，发生反应为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，从生成物看，又不引入杂质。铁离子对双氧水分解起催化作用，分批加入双氧水，避免反应过快、放出热量较多，减少双氧水分解，以免造成氧化剂损失；铁离子易水解，保持溶液呈强酸性，避免铁离子发生水解反应生成氢氧化铁。(4)步骤⑤是要从溶液中得到硫酸铁铵晶体，故实验操作有加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)。(5)失重5.6%是质量分数，设结晶水合物的化学式为NH4Fe(SO4)2·xH2O，由题意知eq \f(1.5×18,266＋18x)＝eq \f(5.6,100)，解得x＝12。
答案： (1)用热纯碱溶液清洗铁屑再用水洗
(2)加快反应 热水浴 C
(3)将Fe2＋全部氧化为Fe3＋；不引入杂质 防止Fe3＋水解
(4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)
(5)NH4Fe(SO4)2·12H2O
4．(2019·河北唐山调研)CuCl晶体呈白色，熔点为430 ℃，沸点为1 490 ℃，见光分解，露置于潮湿空气中易被氧化，难溶于水、稀盐酸、乙醇，易溶于浓盐酸生成H3CuCl4，反应的化学方程式为：
CuCl(s)＋3HCl(aq)===H3CuCl4(aq)
实验室用如图所示装置制取CuCl，反应原理为：
2Cu2＋＋SO2＋8Cl－＋2H2O===2CuCleq \\al(3－,4)＋SOeq \\al(2－,4)＋4H＋
CuCleq \\al(3－,4)(aq)===CuCl(s)＋3Cl－(aq)
(1)装置A中分液漏斗中的试剂应该是________。
A．稀硫酸 B．98%的硫酸
C．65%的硫酸
(2)装置B中反应结束后，取出混合物进行以下操作，得到CuCl晶体。
eq \x(混合物)eq \(――→,\s\up7(冷却),\s\d5(ⅰ))eq \(――→,\s\up7(倒入溶有SO2的水中),\s\d5(ⅱ))eq \(――→,\s\up7(过滤),\s\d5(ⅲ))eq \(――→,\s\up7(洗涤),\s\d5(ⅳ))eq \(――→,\s\up7(干燥),\s\d5(ⅴ))eq \x(\a\al(CuCl,晶体))
操作ⅱ的目的是
________________________________________________________________________；
操作ⅳ中宜选用的试剂是
________________________________________________________________________。
(3)实验室保存新制CuCl晶体的方法是
________________________________________________________________________。
(4)欲提纯某混有铜粉的CuCl晶体，请简述实验方案
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案： (1)C (2)促进CuCl固体析出、防止CuCl被氧化 乙醇、水 (3)避光、密封干燥保存 (4)将固体溶于浓盐酸后过滤，取滤液加入大量水，过滤，洗涤，干燥
5．葡萄糖酸钙是一种可促进骨骼生长的营养物质。葡萄糖酸钙可通过以下反应制得：
C6H12O6(葡萄糖)＋Br2＋H2O―→C6H12O7(葡萄糖酸)＋2HBr
2C6H12O7＋CaCO3―→Ca(C6H11O7)2(葡萄糖酸钙)＋H2O＋CO2↑
相关物质的溶解性见下表：
实验流程如下：
C6H12O6溶液eq \(――→,\s\up7(滴加3%溴水/55 ℃),\s\d5(① ))eq \(――→,\s\up7(过量CaCO3/70 ℃),\s\d5(②))
eq \(――→,\s\up7(趁热过滤),\s\d5(③)) eq \(――→,\s\up7(乙醇),\s\d5(④))悬浊液eq \(――→,\s\up7(抽滤),\s\d5(⑤))eq \(――→,\s\up7(洗涤),\s\d5(⑥))eq \(――→,\s\up7(干燥),\s\d5(⑦))Ca(C6H11O7)2
请回答下列问题：
(1)第①步中溴水氧化葡萄糖时，下列装置中最适合的是________。
制备葡萄糖酸钙的过程中，葡萄糖的氧化也可用其他试剂，下列物质中最适合的是________。
A．新制Cu(OH)2悬浊液 B．酸性KMnO4溶液
C．O2/葡萄糖氧化酶 D．[Ag(NH3)2]OH溶液
(2)第②步充分反应后CaCO3固体需有剩余，其目的是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
本实验中不宜用CaCl2替代CaCO3，理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)第③步需趁热过滤，其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)第④步加入乙醇的作用是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)第⑥步中，下列洗涤剂最合适的是________。
A．冷水 B．热水
C．乙醇 D．乙醇—水混合溶液
答案： (1)B C
(2)提高葡萄糖酸的转化率，便于后续分离 氯化钙难以与葡萄糖酸直接反应得到葡萄糖酸钙
(3)葡萄糖酸钙冷却后会结晶析出，如不趁热过滤会损失产品
(4)可降低葡萄糖酸钙在溶剂中的溶解度，有利于葡萄糖酸钙析出
(5)D
6．工业上乙醚可用于制造无烟火药。实验室合成乙醚的原理如下。
主反应 2CH3CH2OHeq \(――→,\s\up7(浓H2SO4),\s\d5(145 ℃))CH3CH2OCH2CH3＋H2O
副反应 CH3CH2OHeq \(――→,\s\up7(浓H2SO4),\s\d5(170 ℃))H2C===CH2↑＋H2O
[乙醚制备]装置设计如图(部分装置略)
(1)仪器a是________(写名称)；仪器b应更换为下列的________(填序号)。
A．干燥器 B．直形冷凝管
C．玻璃管 D．安全瓶
(2)实验操作的正确排序为________(填序号)，取出乙醚立即密闭保存。
a．安装实验仪器 b．加入12 mL浓硫酸和少量乙醇的混合物 c．检查装置气密性 d．熄灭酒精灯 e．通冷却水并加热烧瓶 f．拆除装置 g．控制滴加乙醇速率与馏出液速率相等
(3)加热后发现a中没有添加碎瓷片，处理方法是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
反应温度不超过145 ℃，其目的是________。若滴入乙醇的速率显著超过馏出液速率，则反应速率会降低，可能的原因是__________________。
[乙醚提纯]
(4)粗乙醚中含有的主要杂质为________；无水氯化镁的作用是______________________。
(5)操作a的名称是________；进行该操作时，必须用水浴代替酒精灯加热，其目的与制备实验中将尾接管支管接入室外相同，均为________________。
解析： (1)仪器a是三颈烧瓶。仪器b为球形冷凝管，应更换为直形冷凝管。(2)实验操作顺序为：先按照从左到右，从下到上组装实验仪器，再检查装置气密性，然后加入反应物，为了防止冷凝管遇冷破裂同时保证冷凝效果，先通冷却水后加热烧瓶，实验过程中控制滴加乙醇速率与馏出液速率相等，实验结束后先熄灭酒精灯后停止通入冷却水，最后拆除装置。(3)加热后发现a中没有添加碎瓷片，应停止加热，将烧瓶中的溶液冷却至室温，再重新加入碎瓷片。根据提供信息，反应温度为170 ℃时，有副反应发生，因此反应温度不超过145 ℃，其目的是避免副反应发生。若滴入乙醇的速率显著超过馏出液速率，则反应混合物的温度会降低，从而导致反应速率降低。(4)乙醇容易挥发，因此粗乙醚中含有的主要杂质为乙醇。无水氯化镁的作用是干燥乙醚。(5)操作a是从干燥后的有机层(主要含乙醇和乙醚)中分离出乙醚，故操作a为蒸馏。无水乙醚遇热容易爆炸，故蒸馏时用水浴代替酒精灯加热，目的是避免引发乙醚蒸气燃烧或爆炸。
答案： (1)三颈烧瓶 B (2)acbegdf (3)停止加热，将烧瓶中的溶液冷却至室温，再重新加入碎瓷片 避免副反应发生 温度骤降导致反应速率降低 (4)乙醇(或其他合理答案) 干燥乙醚 (5)蒸馏 避免引发乙醚蒸气燃烧或爆炸实验序号
实验操作
现象
结论
Ⅰ
将氯水滴入品红溶液中
品红溶液褪色
氯气有漂白性
Ⅱ
向氯水中加入碳酸氢钠粉末
有无色气泡产生
氯气与水反应的产物具有酸性
物质名称
葡萄糖酸钙
葡萄糖酸
溴化钙
氯化钙
水中的溶解性
可溶于冷水易溶于热水
可溶
易溶
易溶
乙醇中的溶解性
微溶
微溶
可溶
可溶