2021高中化学 实验专题限时集训

2021高中化学 实验专题限时集训

- 1 - 高中化学 实验专题限时集训 (时间：40 分钟) 1．下列有关实验原理、方法和结论都正确的是( ) A．已知 Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O，氢气还原氧化铜后所得红色固体能完全溶于稀硝酸， 说明还原产物是铜 B．用蒸馏水、酚酞、BaCl2 溶液和已知浓度盐酸标准液作试剂，可测定 NaOH 固体(杂质仅 为 Na2CO3)的纯度 C．实验室制取的溴乙烷中常含有少量溴，加适量的苯，振荡、静置后分液，可除去溴乙 烷中的溴 D．取一定量水垢加盐酸，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体，说明水垢的主要成分为 CaCO3、MgCO3 2．图 14－1 表示从混合物中分离出 X 的两种方案，根据方案Ⅰ和方案Ⅱ指出下列说法不 合理的是( ) 图 14－1 A．若含 X 的混合物为溴水，可通过方案Ⅰ进行分离，加入试剂为 CCl4 液体，充分振荡后 液体分层，下层为 X 的 CCl4 溶液 B．若含 X 的混合物为苯和乙酸，可通过方案Ⅰ进行分离，加入试剂为 NaOH 溶液，X 为苯 C．若含 X 的混合物为皂化反应后的混合物，可通过方案Ⅰ进行分离，加入试剂为饱和食 盐水，残留液中含有甘油 D．若含 X 的混合物为 Fe、Al，可通过方案Ⅱ进行分离，加入试剂为过量 NaOH 溶液，1 mol X 与足量氯气完全反应时，转移 3 mol 电子 - 2 - 3．某学校科技实验小组设计和运用“化学实验”来验证常见的化学反应原理。 利用图 14－2 所示装置可以证明：CO2 与 NaOH 溶液发生了化学反应。 图 14－2 (1)若用胶管将 A 与 B 连接，打开止水夹，挤压胶头滴管中的液体，发生的实验现象是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 开 始 时 ， 反 应 的 离 子 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 (2) 若 操 作 不 变 ， 用 胶 管 将 A 与 C 连 接 ， 可 观 察 到 的 现 象 是 ________________________________________________________________________。 Ⅱ.向 100 mL 2 mol/L 烧碱溶液中不断通入一定量 CO2 充分反应。在低温下蒸干溶液，得 到白色固体 X，X 的组成可能有四种情况：①NaOH、Na2CO3，②____________，③Na2CO3、NaHCO3， ④__________________________________________(按反应的先后顺序)。 (1)常温下，将固体 X 重新溶于水，在溶液中加入盐酸至溶液的 pH＝7，再将溶液蒸干， 得到固体的质量为___________________________________________________g， 在 该 步 实 验 中 ， 用 到 的 玻 璃 仪 器 有 ________________________________________________________________________( 填 仪 器 名称)。 (2) 若 要 验 证 固 体 X 为 第 ① 种 组 成 ， 选 用 的 试 剂 为 ________________________________________________________________________ (填序号字母)。 a．Ba(OH)2 溶液 b．MgCl2 溶液 c．酚酞溶液 d．盐酸 e．BaCl2 溶液 (3)若白色固体 X 为第③种组成，下列方案中不能确定 NaHCO3 质量分数的是________。 a．称量 a g 固体 X 与足量盐酸反应，加热、蒸干并灼烧得到 b g 固体 b．称量 a g 固体 X 与足量 Ba(OH)2 溶液反应，过滤、洗涤并烘干得到 b g 固体 c．称量 a g 固体 X 充分加热，质量减小 b g d．称量 a g 固体 X 与足量稀硫酸反应，用足量碱石灰吸收放出的气体，碱石灰质量增重 b g (4)若固体 X 的质量为 14.0 g，则 X 的组成为________(填①、②、③或④)。 - 3 - 4．S2Cl2 常用于橡胶硫化，有机物氯化的试剂，某研究性学习小组拟用实验室常用试剂和 仪器合成 S2Cl2。 查阅资料获息： ①S2Cl2 可由氯气通入熔融硫中制得： Cl2＋2S(熔融)===S2Cl2； ②S2Cl2 主要性质： 纯净的 S2Cl2 为无色油状液体，常含杂质呈红黄色，熔点－80 ℃，沸点 138 ℃，有窒息 性恶臭，在空气中强烈发烟，能刺激眼睛引起流泪，遇水强烈分解生成 S、SO2 和 HCl； ③设计仪器装置，部分药品如图 14－3 所示。(必要时仪器装置可重复使用) 图 14－3 请回答下列问题： (1)已知 S2Cl2 分子中各原子均达 8 电子稳定结构，请写出 S2Cl2 的电子式：________； (2) 制 取 Cl2 反 应 的 离 子 方 程 式 ： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； (3) 写 出 S2Cl2 与 水 反 应 的 化 学 反 应 方 程 式 ： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； (4)欲得到较纯净的 S2Cl2，请合理选择上述仪器，装置连接顺序是(按气流从左到右流向 填 接 口 代 号)________________________________________________________________________； (5)在选用的仪器装置中是否还有不足之处，若没有此小题可不必作答； 若有，请选用与题目不重复的仪器和药品以达到目的，将图画在方框内，并简要说明理 由________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 - 4 - 5．发酵粉是一种生产面食和膨化食品的化学膨松剂，由小苏打、臭粉(碳酸氢铵)、明矾 中的两种物质组成。某研究性学习小组为探究不同品牌的发酵粉的化学成分，进行如下实验。 【提出假设】 (1)假设 1：由小苏打和臭粉组成； 假设 2：由小苏打和明矾组成； 假设 3：由________________组成。 【方案与流程】 为探究某品牌的发酵粉的化学成分，某同学设计如下实验，得到如下现象： 图 14－4 (2)气体 A 的化学式为________，该发酵粉的成分为________(填化学式)，步骤②操作过 程 中 观 察 到 的 实 验 现 象 是 ________________________________________________________________________________ 。 (3)若步骤①和②操作不变(现象也相同)，将步骤③中足量稀盐酸改为足量氯化钡溶液， 观 察 到 有 白 色 沉 淀 生 成 ， 能 否 确 定 发 酵 粉 的 成 分 并 说 明 理 由 ： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)另一品牌的发酵粉的化学组成可能为假设 2 情况，请你设计实验验证，写出实验步骤、 预期现象和结论。 实验步骤(不要求写出具体操作过程) 预期现象和结论 1.取适量样品溶于稀盐酸后，将溶液分成两 份 —— 2.____________________________________ ____________________________________ ______________________________________ __________________________________ 3.____________________________________ ____________________________________ ______________________________________ __________________________________ - 5 - 6.四氯化钛是无色液体，沸点为 136 ℃。它极易水解，遇空气中的水蒸气即产生“白 烟”(TiCl4＋H2O===TiOCl2＋2HCl↑)。在 650 ℃～850 ℃下，将氯气通过二氧化钛和炭粉的混 合物可得到四氯化钛和一种有毒气体。图 14－5 是某科研小组制备 TiCl4 的反应装置，其主要 操作步骤如下： 图 14－5 ①连接好整套装置，在通 Cl2 前先通入 CO2 气体并持续一段时间； ②当锥形瓶中 TiCl4 的量不再增加时，停止加热，从侧管中改通 CO2 气体直到电炉中的瓷 管冷却为止； ③将 TiO2、炭粉混合均匀后，装入管式电炉中； ④将电炉升温到 800 ℃，一段时间后改通 Cl2，同时在冷凝管中通冷凝水。 试回答下列问题： (1)正确的操作顺序为(填序号)________。 (2)C 装 置 中 的 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)B 中 的 试 剂 为 ________ ； 其 作 用 是 ________________________________________________________________________。 (4)D 装 置 的 作 用 是 ________________________________________________________________________。 (5) 干 燥 管 中 无 水 CaCl2 的 作 用 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6) 从 环 境 保 护 的 角 度 ， 提 出 一 个 优 化 方 案 ： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 - 6 - 专题限时集训答案 1．B [解析] Cu、CuO 和 Cu2O 均能溶于稀硝酸，A 项错误；B 项可首先称量一定质量的 样品溶于适量水中，加入足量 BaCl2 后，以酚酞作指示剂用标准盐酸滴定可测得 NaOH 样品的 纯度，该项正确；苯和溴乙烷互溶，C 项错误；水垢的主要成分为 CaCO3 和 Mg(OH)2，D 项错误。 2．C [解析] CCl4 的密度大于水的密度，应在水的下层，A 项正确；乙酸和苯互溶，混 合物中加入 NaOH 溶液，与乙酸反应生成可溶于水的乙酸钠，通过分液可获得苯，B 项正确； 皂化反应后的混合物可通过方案Ⅰ进行分离，但加入试剂应为食盐固体，残留液中含有甘油， C 项错误；Fe、Al 混合物中加入过滤 NaOH 溶液，通过过滤可获得 Fe，1 mol Fe 与足量氯气 完全反应时，转移 3 mol 电子，D 项正确。 3．Ⅰ.(1)水沿导管由广口瓶进入烧瓶 CO2＋2OH－===CO2－ 3 ＋H2O (2)B 导管口有气泡冒出 Ⅱ.Na2CO3 NaHCO3 (1)11.7 玻璃棒和酒精灯 (2)eb(或 ec) (3)d (4)③ [解析] Ⅰ.由于 CO2 与 NaOH 溶液发生反应，使得烧瓶内压强减小，广口瓶里的水会沿导 管进入烧瓶中，若连接 C 管，B 管口会有气泡冒出。 Ⅱ.CO2 与 NaOH 溶液反应的过程中，随 CO2 量的不同，会生成 NaOH 和 Na2CO3 的混合物、Na2CO3、 Na2CO3 和 NaHCO3 的混合物、NaHCO3 四种情况。 (1)当固体溶于水并用盐酸调至中性时溶质为 NaCl，根据钠元素守恒可计算出 NaCl 固体 质量为 11.7 g，蒸发过程中用到的玻璃仪器为酒精灯和玻璃棒。 (4)根据元素守恒，若全部生成 Na2CO3 时，质量为 10.6 g；若全部为 NaHCO3 时，质量为 16.8 g，所以为第③种组成。 4．(1) (2)MnO2＋4H＋＋2Cl－=====△ Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O (3)2S2Cl2＋2H2O===3S＋SO2↑＋4HCl↑ (4)a→hi→jk→bc→fg→jk (5)设计中缺吸收尾气的装置与药品，应添加一个装有碱石灰的干燥管 [解析] (1)根据 S2Cl2 分子中各原子均达 8 电子稳定结构，则可根据价键规则(每个硫原子 形成 2 条共价键，而每个氯原子形成 1 条共价键)首先写出其结构式，再将结构式改写成电子 式，改写时将共价键改成电子对，使个原子均达到 8 电子结构。 (2)制取 Cl2 的实验为固体 MnO2 与浓盐酸加热。 (3)根据题意，S2Cl2 遇水强烈分解生成 S、SO2 和 HCl，根据电子守恒配平方程式即可。 (4)根据题中信息“S2Cl2 可由氯气通入熔融硫中制得”“遇水强烈分解”，故反应装置不 能选用 C 装置，因为熔融的硫可能流出，应选用 B 装置。其流程应为：制取氯气→除杂→干 燥→反应制备→冷凝使产物液化→连接干燥装置隔绝空气保护产品。 - 7 - (5)在化学实验中，只要涉及有毒气体的产生，就一定要进行尾气处理。 5．(1)臭粉和明矾 (2)NH3 NH4HCO3、NaHCO3 产生无色刺激性气味的气体，固体明显减少但不能消失 (3)不能，因为碳酸钠和硫酸铝钾均能与氯化钡溶液反应产生白色沉淀 (4) 实验步骤(不要求写具体操作过程) 预期现象和结论 2.取其中一份进行焰色反应实验 3.向其中一份溶液中滴加 BaCl2 溶液 焰色反应火焰呈黄色，且滴加 BaCl2 溶液后， 溶液变浑浊，假设 2 正确(或其他合理说法) [解析] (1)很明显，三种假设为三种物质的两种物质的组合，共有三种组合方式。 (2)由发酵粉与熟石灰研磨可得气体，则该气体为氨气，发酵粉中含有臭粉；由步骤③， 气体 B 为 CO2，则发酵粉中含有小苏打。 (4)本题为让考生补充实验，应在所给步骤之后追加实验操作，要证明发酵粉中含有小苏 打，只要证明操作 1 所得溶液中含有 Na＋即可，可用焰色反应来证明；要证明发酵粉中含有明 矾，只要证明操作 1 所得溶液中含有 SO 2－ 4 或 Al3＋即可，故用 BaCl2 溶液或 NaOH 溶液来证明都 可。 6．(1)③①④② (2)TiO2＋2Cl2＋2C=====高温TiCl4＋2CO (3)浓硫酸 干燥氯气 (4)冷凝四氯化钛 (5)防止 E 中的水蒸气进入 D 中，使 TiCl4 水解 (6)在尾气出口处加一点燃的酒精灯或增加一尾气处理装置 [解析] 由题意四氯化钛极易水解，故应首先用惰性气体(这里指 CO2)排尽装置中的空气， 且制得的氯气应先经过干燥，即 B 中应盛装浓硫酸，且制得的四氯化钛应采取保护措施，避 免与空气中的水蒸气反应，故在冷凝管后连接了无水氯化钙；在 650 ℃～850 ℃下发生反应 生成四氯化钛和一氧化碳，在 D 装置中被冷却并收集，尾气中含有没反应的氯气以及一氧化 碳，故装置最后还需要添加处理一氧化碳的装置。由上分析可得正确的操作顺序应为 ③①④②。