2021年高考化学非选择题突破训练——综合实验设计与评价（2）（有答案）

这是一份2021年高考化学非选择题突破训练——综合实验设计与评价（2）（有答案），共12页。试卷主要包含了填空题，实验题等内容，欢迎下载使用。

1.工业利用反应，在无水无氧条件下制取，实验装置如图所示。(的熔点为25℃，沸点为136℃，遇水发生水解生成)
回答下列问题：
（1）该实验设计中存在一个明显的错误：________________________，会导致无法制得；装置F中的试剂为_________________________。
（2）装置A中发生反应的离子方程式为_______________________。
（3）当观察到装置E中_____________________（现象）时才开始点燃D处酒精灯，装置E中冰水的作用是______________________________。
（4）若上述装置中缺少装置C，则D处硬质试管中发生的主要副反应化学方程式为______________________________。
（5）利用如图所示的装置测定的纯度，取产品，向安全漏安全漏斗斗中加入适当的蒸馏水，待充分反应后，将烧瓶和漏斗中的液体并转移至锥形瓶中，加入溶液mL，使氯离子完全沉淀，以高铁铵钒为指示剂，用溶液滴定过量的生成沉淀，滴定终点时，消耗滴定液mL。
①安全漏斗在实验中的作用除加水外，还有__________________________。
②根据上述数据计算该样品的纯度，________________________ （用含的代数式表示）。
2.有课外活动小组在实验室以活性炭作催化剂，用氯气和二氧化硫制备硫酰氯的实验装置如下：
已知：①硫酰氯常温下为无色液体，熔点为54.1℃，沸点为69.1℃，在潮湿空气中易
“发烟”；
②100℃以上或长时间存放硫酰氯都易分解，生成二氧化硫和氯气。
请回答下列问题：
（1）仪器装置的连接顺序：a接____________________（填写接口字母，可以重复）。
（2）恒压滴液漏斗与分液漏斗相比，其优点是_____________________，D为储气装置，用于提供氯气，则装置D的分液漏斗中盛放的试剂为____________________________。
（3）球形干燥管的作用是_____________________，硫酰氯在潮湿空气中“发烟”的化学方程式为_____________________________。
（4）为提高本实验中硫酰氯的产率，在实验操作中需要注意的事项有__________________________（填序号）。
①先通冷凝水，再通气
②控制气流速率，宜慢不宜快
③若三颈烧瓶发烫，可适当降温
④加热颈烧瓶
（5）反应结束后，将C装置中三颈烧瓶里的混合物分开的实验操作是____________________________，当装置D中排出氯气0.24 L（已折算成标准状况）时，最终得到1.08 g纯净的硫酰氯，则硫酰氯的产率为_______________________________。
（6）若C中活性炭吸收了水分，可能发生的副反应的离子方程式为____________________________。
二、实验题
3.某学习小组通过下列装置探究与是否反应产生。已知固体易升华，其蒸气为黄色。
实验操作和现象：
(1)该实验装置从安全角度分析，存在的问题是______________________。
(2)在进行上述实验前还必需进行的操作为_____________________。
(3)装置A中产生黄色气体能不能说明一定产生？原因为______________________。
(4)除了生成的氯气可使B中溶液变蓝外，推测还有两种可能。
①推测一：装置A中产生的另一种黄色气体也可使B中溶液变蓝。为排除这种黄色气体应作如何改进？__________________________。
②推测二：在酸性条件下，装置中的空气可使B中溶液变蓝。
发生反应的离子方程式为____________________；为排除这种情况应如何操作？_____________________。
(5)按照上述改进措施进行实验，观察到装置A中产生黄色气体，装置B中溶液变蓝，则A中发生反应的化学方程式为_____________________。
4.As2S,是国民经济发展中不可缺少的资源，是剧毒物质。某小组拟在实验室模拟对As2S,渣进行回收处理，湿法制取As2O3。实验装置及步骤如下。
步骤1:向C装置的反应瓶中，加入49.2g As2S3粉料与200mL足量的CuSO4溶液形成料浆，关闭开关B,控制温度80℃左右，持续搅拌反应1小时。
步骤2:待C装置反应瓶中的反应溶液冷却至室温，料浆中主要含CuS和As2O3.打开B,通入过量氧气使微溶的As2O3氧化成易溶的As2O3,过滤。
步骤3:向步骤2的滤液中通入二氧化硫，使As2O5还原，经冷却析出As2O3晶体19.8g。
(1)A装置中仪器X的名称是_____；步骤1将As2S3粉碎后制成料浆的目的是____________；实验中的加热方式为________。
(2)C装置反应瓶中发生反应的化学方程式为_______________________。步骤2中，若过滤后的溶液中Cu2+浓度为1.0ml·L-1,已知CuS的Ksp=6.3×10-36.则滤液中S2-浓度为______ml·L-1。
(3)步骤3中，通入二氧化硫使As2O5还原的离子方程式为______________________
(4)本实验中As2O3的产率最接近于( )(填标号)
A.40%B.50%C.60%D.70%
(5)将分离出As2O3晶体后的母液收集、循环使用，其实际工业生产的意义是____________________。
5.工业制得的氮化铝(AlN)产品中常含有少量Al4C3、Al2O3、C等杂质。某同学设计如下实验欲分别测定氮化铝(AlN)样品中AlN和Al4C3的质量分数(忽略NH3在强碱性溶液中的溶解)。
Ⅰ．实验原理：
(1)① Al4C3与硫酸反应可生成CH4且反应放热；请写出Al4C3与硫酸反应的化学方程式：
_______________________________。
② AlN溶于强酸产生铵盐，溶于强碱生成氨气。
Ⅱ．实验装置(如图所示，量气管为碱式滴定管改装)
Ⅲ．实验过程：
连接实验装置，检查装置的气密性。
称取4.8g AlN样品置于装置B锥形瓶中，各装置中加入相应药品，称得装置D的初始质量为a g；，重新连好装置；读取量气管的初始读数为x mL(量气装置左右液面相平)。
（2）①首先测量Al4C3的质量分数，先通过分液漏斗加入过量的_______,与锥形瓶内物质充分反应。对三个活塞的操作是____________。
②若无恒压管，则此步骤所测气体体积______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
③量气管中液面不再发生变化，说明反应已经结束，调节量气装置使左右液面相平。读取读数，若锥形瓶内气体未冷却至室温，则所测气体的体积_______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
④记录滴定管的读数为y mL(已知：该实验条件下的气体摩尔体积为VmL·ml－1)，则Al4C3的质量分数为_______%(用含x、y、Vm的代数式表示)。
⑤再测量AlN质量分数的数据：关闭活塞K1、K2，打开活塞K3，通过分液漏斗加入过量NaOH溶液并加热，使装置B瓶内物质充分反应；反应完成后，打开K2，通入一段时间空气的理由____________________________。
⑥最后称得装置D的质量为b g，则AlN的质量分数为_______(用含a、b的代数式表示)。
6.某铁矿石主要成分为和，实验室为测定和的物质的量之比，利用如图所示装置进行实验。
实验步骤如下：
Ⅰ.按图示连接仪器，检查装置气密性后加入药品；
Ⅱ.打开，通入一段时间氮气，关闭，取下干燥管快速称量其质量后再连接好装置；
Ⅲ.打开和分液漏斗活塞，向三颈烧瓶中慢慢滴加足量已经除去的稀硫酸（其他杂质与稀硫酸不反应，且无还原性物质），待反应完成后，打开通入一段时间氮气；
Ⅳ.关闭，取下三颈烧瓶过滤、洗涤，将滤液与洗涤液合并配制成100 mL溶液备用；
Ⅴ.取下上述步骤Ⅱ中的干燥管并称量其质量；
Ⅵ.取配制好的滤液25 mL于锥形瓶中，用溶液滴定。
回答下列问题：
（1）步骤Ⅱ中通入氮气的主要目的是_______________，需要称重的干燥管是_______________(填“E”或“F”)。
（2）实验过程中发现装置B中有黑色沉淀生成，写出装置A中与稀硫酸反应的化学方程式_______________。
（3）装置C的作用是_______________。
（4）步骤Ⅳ中过滤操作要迅速，否则会使测得的的含量_______________（填“偏高”或“偏低”）。检验沉淀是否洗涤干净，可采取的操作是_______________。
（5）若上述实验中，步骤Ⅵ消耗溶液45mL，则该矿石样品中_______________。
（6）铁、镍易与CO作用形成羰基配合物，的中心原子价电子数与配体提供的电子数之和为18，则___________________，1 ml 中含有键数目为________________________；已知为正四面体构型，下列溶剂能够溶解的是______________________(填写字母)。
A.四氯化碳
B.苯
C.水
D.液氨
7.三氯乙醛（CCl3CHO）是生产农药、医药的重要中间体，实验室制备三氯乙醛的反应装置示意图（加热装置未画出）和有关数据如图：
①制备反应原理：C2H5OH+4Cl2→CCl3CHO+5HCl
②反应过程中C2H5OH和HCl可能会生成副产物C2H5Cl，同时CCl3CHO（三氯乙醛）也能被次氯酸继续氧化生成CCl3COOH（三氯乙酸）
③相关物质的相对分子质量及部分物理性质：
（1）E的作用是___________，A中所发生反应的离子方程式为____________________。
（2）写出三氯乙醛被次氯酸氧化生成三氯乙酸的化学方程式：___________________。
（3）该设计流程中存在一处缺陷是__________，导致引起的后果是_______________。
（4）反应结束后，有人提出先将C中的混合物冷却到室温，再用分液的方法分离出三氯乙酸。你认为此方案是否可行______（填是或否），原因是________________________。
（5）测定产品纯度：称取产品4.6g配成待测溶液100.00mL，取待测液10.00mL于滴定瓶中，加入0.1000ml•L-1碘标准溶液25.00mL，再加入适量Na2CO3溶液，反应完全后，加盐酸调节溶液的pH，立即用0.02000ml•L-1 Na2S2O3溶液滴定至终点。进行三次平行实验，测得平均消耗Na2S2O3溶液20.00mL。则产品的纯度为______（计算结果保留四位有效数字）。滴定原理：、、。
8.“中国芯”的发展离不开单晶硅，四氯化硅是制备高纯硅的原料。某小组拟在实验室用下列装置模拟探究四氯化硅的制备和应用（夹持装置已省略）。
已知有关信息：
①Si +3HClSiHCl3+H2，Si + 2Cl2SiCl4
②SiC14遇水剧烈水解，SiC14的熔点、沸点分别为-70.0 ℃、57.7 ℃
请回答下列问题：
（1）装浓盐酸的仪器名称是_____________。
（2）写出A中发生反应的离子方程式：_____________。
（3）若拆去B装置，可能的后果是______________。
（4）有同学最初将E、F、G装置设计成图11装置，图11装置的主要缺点是__________（写出一个即可）。
（5）已知NH4Cl在高温条件下易分解生成NH3和HCl。利用SiCl4和NH3制备新型无机非金属材料（Si3N4）的装置如图1。写出该反应的化学方程式：_________。利用尾气制备盐酸，宜选择下列装置中的_____________（字母）。
（6）取少量SiCl4产品溶于足量蒸馏水中生成硅酸，该反应的化学方程式为__________。
参考答案
1.答案：（1）A中缺少加热装置；浓硫酸
（2）
（3）充满黄绿色气体；使冷凝
（4）
（5）①形成液封，吸收HCl气体 ②
解析： （1）实验室用二氧化锰和浓盐酸制取氯气时需要加热，遇水发生水解，需要防止装置G中的水蒸气进入装置E中。
（2）装置A中发生反应的离子方程式为。（3）制取需要在无水无氧条件下进行，因此需要排尽装置内部的空气，当观察到装置E中充满黄绿色气体时，开始点燃D处酒精灯； 的熔点为-25℃，沸点为136℃，装置E中冰水的作用是使冷凝。
（4）若缺少装置C，遇水发生水解生成。
（5）①安全漏斗的双球形成液封，吸收HCl气体。②根据题意可以确立原子守恒关系，，。
2.答案：（1）cbde（或ed）bcf
（2）平衡气压，便于液体流下；饱和食盐水
（3）吸收氯气和二氧化硫，防止污染环境，防止空气中的水分进入装置C；
（4）①②③
（5）过滤；80%
（6）
解析：（1）由题给装置图可知，A为二氧化硫制备装置，D为氯气提供装置、C为硫酰氯的制备装置，由于硫酰氯在潮湿空气中易“发烟”，通入C中的气体必须为于燥气体，则装置的连接顺序为 ABCBD，总接口的连接顺序为 acbde（或ed）bcf。
（2）与分液漏斗相比，恒压滴液漏斗可以平衡气压，便于液体流下；氯气溶于水，几乎不溶于饱和食盐水，则可利用分液漏斗中的饱和食盐水将装置D的氯气排出，与二氧化硫在装置C中反应。
（3）干燥管中盛有的试剂为碱石灰，氰气和二氧化硫都有毒，排入空气会造成环境污染，且装置C中产生的硫酰氯在潮湿空气中易“发烟”，所以要用碱石灰吸收氯气和二氧化硫，防止污染环境，防止空气中的水分进入装置C；由题意可知，硫酰氯在潮湿空气中易“发烟”的原因是硫酰氯与水反应生成三氧化硫和氯化氢，反应的化学方程式为。
（4）由于硫酰氯常温下为无色液体，熔点为-54.1℃，沸点为69.1℃，100℃以上开始分解，生成二氧化硫和氯气，因此为提高本实验中硫酰氯的产率，在实验操作中需要注意的事项有①先通冷凝水，再通气，②控制气流速率，宜慢不宜快，③若三颈烧瓶发烫，可适当降温，但不能加热三颈烧瓶，否则会加速硫酰氯的分解。
（5）反应结束后，装置C中有活性炭和硫酰氯，硫酰氯常温下为无色液体，可以用过滤的方法分离；生成硫酰氯的方程式为，氯气的物质的量为，由方程式可知，故理论上生成的质量为0.01ml×135 g/ml=1.35 g，故硫酰氯的产率为。
（6）若C中1.35 g活性炭吸收了水分，氯气和二氧化硫在水中发生氧化还原反应生成硫酸和盐酸，反应的离子方程式为 。
3.答案：(1)易升华,遇冷会凝华而易堵塞导管使装置炸裂
(2)检验装置气密性
(3)不能,升华后产生的气体也为黄色,也能使装置B中溶液变蓝
(4)①在装置A、B间添加冷凝装置
②
③在开始加热A装置前通入一段时间排尽装置内空气
(5)
解析：
4.答案：（1）蒸馏烧瓶；增大接触面积，加快反应速率和原料的转化率；水浴加热
（2）；
（3）
（4）B（5）提高的利用率（答案合理即可）
解析：
5.答案：(1)①
(2)①硫酸()；关闭，打开;②偏大;③偏大;④;
⑤将装置内的氨气全部带入装置D中，被完全吸收; = 6 \* GB3 \* MERGEFORMAT ⑥×100％
解析：
6.答案：（1）排出装置内的空气（氧气和二氧化碳），防止生成的被氧化，同时减小装置E的测量误差；E
（2）
（3）除去并检验是否除尽
（4）偏低；取最后一次洗涤液少许于试管中，向其中加入稀盐酸酸化的溶液，观察是否有白色沉淀生成，若有，则未洗涤干净，反之则洗涤干净
（5）4:5
（6）5；10或；AB
解析：（1）分析实验原理和装置可知，实验中要排出装置A中的氧化性气体，同时装置E吸收并测定其质量，故步骤Ⅱ中通入氮气的主要目的是排出装置中的空气（氧气和二氧化碳），需要称重的干燥管是E。
（2）由题意分析装置B中生成的黑色沉淀为CuS，则装置B中与溶液反应的物质为，装置A中与稀硫酸的反应方程式为。
（3）酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，可除去并检验是否除尽。
（4）过滤操作要迅速，否则产物中的易被空气中的氧气氧化，导致步骤Ⅵ中消耗的溶液体积偏小，从而求得的总量偏小，而E中测定的质量不变，则的量不变，所以测得的含量偏低。检验沉淀是否洗涤干净，应取最后一次洗涤液少许于试管中，向其中加入稀盐酸酸化的溶液，观察是否有白色沉淀生成，若有，则未洗涤干净，反之则洗涤干净。
（5）由题干信息知的质量为2.2g，物质的量为0.05ml，则的物质的量为
0.05ml，由离子方程式及消耗的的，可知100mL滤液中，因此，
。
（6）每个配体给中心原子提供一对电子，Fe原子含8个价电子，据题意知。Fe与CO形成5个配位键，配体CO与氮气分子互为等电子体，结构式为(含1个键)，故1 ml 中含有键数目为10；为正四面体构型，属于非极性分子，根据相似相溶原理，能够溶解的是四氯化碳苯。
7.答案：（1）冷凝回流；；
（2）CCl3CHO+HClO→CCl3COOH+HCl；
（3）无干燥装置；氯气和水反应生成HCl和HClO，会进一步生成副产物（答副产物增加即给分）；
（4）否；CCl3COOH溶于乙醇与CCl3CHO，无法分液；（5）73.75%
解析：
8.答案：（1）分液漏斗
（2）2 + 10Cl-+16H+=2Mn2+ +5Cl2↑+8H2O
（3）HCl和Si反应生成SiHCl3和H2，会使产品纯度降低；Cl2和H2混合共热易发生爆炸（写出一个即可）
（4）SiCl4在试剂瓶e中液化，压强减小，烧碱溶液倒吸入试剂瓶f中；烧碱溶液中水蒸气进入产品收集瓶，SiCl4发生水解（写出一个即可）
（5）3SiCl4+4NH3Si3N4+12HCl;c
（6）SiCl4+3H2O=H2SiO3↓+4HCl
解析：（1）区别分液漏斗、长颈漏斗、漏斗。装有浓盐酸的仪器是分液漏斗，以便于控制加入盐酸的量与速率。
（2）KMnO4与浓盐酸反应生成MnCl2、Cl2、KCl和H2O，化学方为2KMnO4 +16HCl=2KCl+2MnCl2 +SCl2↑+8H2O。
（3）依题意，HCl与Si反应生成SiHCl3和H2，H2和Cl2混合共热易发生爆炸。
（4）SiCl4在试剂瓶e中液化，压强减小，烧碱溶液倒吸入试剂瓶f中；NaOH溶液吸收尾气中的SiCl4和Cl2，水蒸气进入产品收集瓶，SiCl4发生水解反应。
（5）SiCl4与NH3反应生成Si3N4和HCl。收集HCl制备盐酸，要防倒吸，选c。
（6）SiCl4遇水剧烈水解生成硅酸，该反应的化学方程式为SiCl4+3H2O=H2SiO3↓+4HCl。
实验操作
现象
点燃酒精喷灯，加热
加热一段时间后，装置A中产生黄色气体，装置B中溶液变蓝
相对分子质量
熔点/℃
沸点/℃
溶解性
C2H5OH
46
-114.1
78.3
与水互溶
CCl3CHO
147.5
-57.5
97.8
可溶于水、乙醇
CCl3COOH
163.5
58
198
可溶于水、乙醇、三氯乙醛
C2H5Cl
64.5
-138.7
12.3
微溶于水，可溶于乙醇