2021届高考化学一轮复习物质的制备作业(2)

2021届高考化学一轮复习物质的制备作业(2)

跟踪检测（三十四） 物质的制备 ‎1．漂白粉与硫酸反应制氯气的原理为Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2SO42CaSO4＋2Cl2↑＋2H2O。该实验的发生装置为(　　)‎ 解析：选B　反应特点为“固液加热型”制取气体，固体放入圆底烧瓶，液体放入分液漏斗中，用酒精灯加热。‎ ‎2．关于下列各实验装置的叙述中，不正确的是(　　)‎ A．装置①可用于实验室制取少量NH3或O2‎ B．可用从a处加水的方法检验装置②的气密性 C．实验室不可用装置③收集HCl D．验证溴乙烷发生消去反应生成烯烃的实验可利用装置④进行 解析：选D　装置①适用于固体和液体反应生成气体，实验室制备少量氨气可用浓氨水和生石灰，制备少量氧气可用过氧化氢和二氧化锰，都可以用该装置，A正确；装置②关闭活塞，从a处加水至形成液面差，静置，如左边液面不发生变化，可证明气密性良好，B正确；HCl气体的密度比空气大，应该用向上排空气法收集，装置③不能收集HCl，C正确；乙醇具有挥发性，也能使酸性KMnO4溶液褪色，所以酸性KMnO4溶液褪色，不一定有乙烯生成，D错误。‎ ‎3．(2019·九江模拟)用下列实验装置进行相应实验，能达到实验目的的是(　　)‎ A．用图2所示装置制取少量氨气 B．用图1所示装置除去Cl2中含有的少量HCl C．选择合适的试剂，用图4所示装置可分别制取少量CO2、NO和O2‎ D．用图3所示装置制取少量纯净的CO2气体 解析：选B　收集氨气不能用橡皮塞塞住试管口，否则会因压强过大而导致实验事故，可以在试管口塞一团棉花，图示装置不合理，A错误；除去HCl可以用饱和食盐水，洗气时应该“长进短出”，图1所示装置合理，B正确；NO易与空气中的O2反应生成NO2，不能用排空气法收集，C错误；纯碱为粉末状固体，易溶于水，不能使反应随时停止，应选碳酸钙与盐酸反应制取少量CO2，D错误。‎ ‎4．如图是制取、洗涤并测量生成气体体积的装置示意图，利用此装置进行表中所列实验，能达到实验目的是(　　)‎ 选项 a(液体)‎ b(固体)‎ c(液体)‎ A 稀盐酸 锌粒 浓H2SO4‎ B 浓盐酸 MnO2‎ 浓H2SO4‎ C 稀硫酸 CaCO3‎ 浓H2SO4‎ D 浓氨水 生石灰 浓H2SO4‎ 解析：选A　A项，H2可用浓硫酸干燥，并能用排水法收集，正确；B项，浓盐酸和MnO2反应需要加热，且Cl2微溶于水，不能用排水法收集，错误；C项，不能用稀硫酸和CaCO3 反应制备CO2，生成CaSO4微溶会覆盖在CaCO3表面，使反应停止，且CO2微溶于水，不能用排水法收集，错误；D项，NH3不能用浓硫酸干燥，也不能用排水法收集，错误。‎ ‎5．(2019·西安模拟)无水MgBr2可用作催化剂。实验室采用镁屑与液溴为原料制备无水MgBr2，装置如图。已知：Mg与Br2反应剧烈放热；MgBr2具有强吸水性。下列说法错误的是(　　)‎ A．实验必须要缓慢通入干燥的N2以免反应过于剧烈 B．若用干燥的空气代替干燥的N2，其主要的缺点是制得的MgBr2中含有杂质 C．装有无水CaCl2固体的a的作用是防止外界水蒸气进入反应装置 D．冷凝管起冷凝回流作用，可防止乙醚、溴等的挥发 解析：选B　A项，实验中要缓慢通入干燥的N2，使得溴蒸气的浓度减小，可以使镁屑和溴的反应速率减慢，正确；B项，本实验要用镁屑和液溴反应生成MgBr2，所以装置中不能有能与镁反应的气体，例如氧气，若用干燥的空气代替干燥的N2，空气中含有氧气，镁屑与氧气反应生成的氧化镁阻碍Mg和Br2的反应，错误；C项，装有无水CaCl2固体的干燥管a可以防止外界水蒸气进入反应装置，因为MgBr2具有强吸水性，正确；D项，乙醚、溴均易挥发，冷凝管能够将乙醚、溴冷凝回流，提高乙醚、溴的利用率，正确。‎ ‎6．MnSO4是制备高纯MnCO3的中间原料。实验室用如图所示装置可制备少量MnSO4溶液，反应原理为MnO2＋H2SO3===MnSO4＋H2O。下列说法错误的是(　　)‎ A．缓慢通入混合气体可提高SO2的转化率 B．若不通N2，则烧瓶中的进气管口容易被堵塞 C．若实验中将N2换成空气，则反应液中的浓度之比变大 D．石灰乳对尾气的吸收效果比澄清石灰水更好 解析：选C　A项，缓慢通入混合气体，可以使反应充分进行，提高SO2的转化率，正确；B项，若不通N2，则烧瓶中的进气管口容易被MnO2堵塞，正确；C项，SO2和水反应生成亚硫酸，亚硫酸不稳定易被氧气氧化，空气中含有氧气，将亚硫酸氧化为硫酸，导致溶液中SO浓度增大，则反应液中的浓度之比变小，错误；D项，Ca(OH)2微溶于水，使用石灰乳对尾气的吸收效果比澄清石灰水更好，正确。‎ ‎7．(NH4)2SO4是一种常见的化肥，某工厂用石膏、NH3、H2O和CO2制备(NH4)2SO4的工艺流程如图。下列说法正确的是(　　)‎ A．通入NH3和CO2的顺序可以互换 B．操作2为将滤液加热浓缩、冷却结晶、过滤，可得(NH4)2SO4‎ C．步骤②中反应的离子方程式为Ca2＋＋2NH3＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2NH D．通入的NH3和CO2均应过量，且工艺流程中CO2可循环利用 解析：选B　A项，中性条件下CO2的溶解度很小，不能把CaSO4完全转化为CaCO3，故通入NH3和CO2的顺序不可以互换，错误；B项，操作2为将滤液加热浓缩、冷却结晶、过滤，可得(NH4)2SO4晶体，正确；C项，硫酸钙悬浊液参加反应，所以硫酸钙应该写化学式，总的离子方程式为CaSO4＋2NH3＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2NH＋SO，错误；D项，通入的CO2不应过量，否则生成的碳酸钙会转化为碳酸氢钙影响后续工艺，错误。‎ ‎8．(2019·安徽十校联考)高纯氧化铁是现代电子工业的重要材料。如图是用硫酸厂产生的烧渣(主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2)为原料制备高纯氧化铁(软磁αFe2O3)的生产流程示意图。下列说法不正确的是(　　)‎ A．酸溶时，常需将烧渣粉碎、并加入过量H2SO4，其目的是提高铁元素的浸出率，同时抑制铁离子的水解 B．反应②的离子方程式为FeS2＋14Fe3＋＋8H2O===15Fe2＋＋2SO＋16H＋‎ C．加入NH4HCO3生成FeCO3，检验FeCO3是否洗涤干净的方法是取最后一次洗涤液少量放入试管，滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，若无沉淀生成说明洗涤干净 D．煅烧时空气中的氧气作氧化剂，所以用氯气代替空气也可得到高纯氧化铁 解析：选D　A项，Fe2O3、Fe3O4、FeO能与稀硫酸反应得到Fe2＋和Fe3＋，酸溶时，常需要将烧渣粉碎，通过增大接触面积，提高铁元素的浸出率，因Fe2＋和Fe3＋都容易水解，通过加入过量硫酸，抑制其水解，正确；B项，滤液中加入FeS2将Fe3＋还原为Fe2＋，－1价的硫被氧化生成SO，离子反应方程式为FeS2＋14Fe3＋＋8H2O===15Fe2＋＋2SO＋16H＋，正确；C项，碳酸氢铵能和硫酸反应生成硫酸铵、水和二氧化碳，同时能调节溶液的pH，使Fe2＋全部转化为碳酸亚铁，过滤得到碳酸亚铁，滤液中有硫酸铵，所以操作为取最后一次洗涤液，滴加盐酸酸化的氯化钡溶液，若无沉淀生成，说明洗涤干净，正确；D项，煅烧时空气中的氧气作氧化剂，用氯气代替空气会生成氯化铁，不能得到高纯氧化铁，错误。‎ ‎9．某化学课外小组查阅资料知：苯和液溴在有溴化铁(FeBr3)存在的条件下可发生反应生成溴苯和溴化氢，此反应为放热反应。他们设计了如图装置制取溴苯。先向分液漏斗中加入苯和液溴，再将混合液慢慢滴入反应器A中。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)装置A中发生反应的化学方程式是_______________________________________。‎ ‎(2)装置C中看到的现象是___________________________________________________，‎ 证明______________。‎ ‎(3)装置B内盛有四氯化碳，实验中观察到的现象是__________，原因是________________________________________________________________________。‎ ‎(4)如果没有B装置，将A、C直接相连，你认为是否妥当(填“是”或“否”)________，理由是________________________________________________________________________。‎ ‎(5)实验完毕后将A试管中的液体倒在装有冷水的烧杯中，烧杯________层(填“上”或“下”)为溴苯，这说明溴苯____________且____________。‎ 解析：(1)反应时首先是铁和溴反应生成溴化铁，溴化铁作催化剂，在催化剂作用下，苯环上的氢原子被溴原子取代，生成HBr和溴苯，则装置A中发生反应的化学方程式分别是2Fe＋3Br2===2FeBr3和＋HBr。(2)溴化氢易挥发，能与硝酸银溶液反应产生淡黄色沉淀溴化银，则装置C中看到的现象是导管口有白雾，试管内有淡黄色的沉淀生成，由此可以证明有HBr生成。(3)装置B内盛CCl4液体，由于反应放热，A中溴蒸气逸出，挥发逸出的溴蒸气可溶于四氯化碳中，因此实验中观察到的现象是液体变橙色。(4)由于逸出的溴蒸气也能与AgNO3溶液反应产生溴化银沉淀，影响实验的准确性，因此如果没有B装置将A、C直接相连，是不妥当的。(5)实验完毕后将A试管中的液体倒在装有冷水的烧杯中，烧杯下层为溴苯，这说明溴苯具有不溶于水和密度比水大的性质。‎ 答案：(1)2Fe＋3Br2===2FeBr3，＋HBr ‎(2)导管口有白雾，试管内有淡黄色的沉淀生成　有溴化氢生成 ‎(3)液体变橙色　反应放热，挥发逸出的溴蒸气溶于四氯化碳中 ‎(4)否　挥发逸出的溴蒸气能与硝酸银溶液反应 ‎(5)下　不溶于水　密度比水大 ‎10．(2019·济南模拟)四氯化锡(SnCl4)是一种重要的化工产品，可在加热条件下直接氯化来制备。已知：四氯化锡是无色液体，熔点－33 ℃，沸点114 ℃。SnCl4极易水解，在潮湿的空气中发烟。实验室可以通过如图装置制备少量SnCl4(夹持装置略)。‎ ‎(1)装置Ⅰ中发生反应的离子方程式为_______________________________________。‎ ‎(2)装置Ⅱ中的最佳试剂为____________，装置Ⅶ的作用为_________________________。‎ ‎(3)该装置存在的缺陷是______________________________________________________。‎ ‎(4)如果没有装置Ⅲ，在Ⅳ中除生成SnCl4外，还会生成的含锡的化合物的化学式为______________。‎ ‎(5)实验用锡粒中含有杂质Cu。某同学设计下列实验测定锡粒的纯度。‎ 第一步：称取0.613 g锡粒溶入足量盐酸中，过滤；‎ 第二步：向滤液中加入过量FeCl3溶液，将Sn2＋氧化成Sn4＋；‎ 第三步：用0.100 mol·L－1K2Cr2O7溶液滴定生成的Fe2＋，发生反应的表达式为(未配平)Fe2＋＋Cr2O＋H＋―→Cr3＋＋Fe3＋＋H2O。‎ 第二步中发生反应的离子方程式是_____________________________________________‎ ‎__________________，若达到滴定终点时共消耗16.0 mL K2Cr2O7溶液，试写出试样中锡的质量分数________。(仅写计算结果，锡的相对原子质量按119计算)‎ 解析：(1)装置Ⅰ中浓盐酸与MnO2在加热时发生反应产生氯气，发生反应的离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。(2)‎ 由于盐酸有挥发性，所以在制取的氯气中含有杂质HCl，在与金属锡反应前要除去，因此装置Ⅱ中的最佳试剂为除去HCl同时还可以减少氯气消耗的饱和食盐水；SnCl4极易水解，在潮湿的空气中发烟，装置Ⅶ的作用为防止空气中的水蒸气进入Ⅵ中使SnCl4水解。(3)未反应的氯气没有除去，缺少尾气处理装置。(4)如果没有装置Ⅲ，则在氯气中含有水蒸气，所以在Ⅳ中除生成SnCl4外，还会生成SnCl4水解产生的含锡的化合物Sn(OH)4或SnO2。(5)滴定过程中的反应方程式为6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，第二步中加入过量FeCl3溶液，将Sn2＋氧化成Sn4＋，反应的方程式为2Fe3＋＋Sn2＋===Sn4＋＋2Fe2＋，令锡粉中锡的质量分数为x，则：‎ Sn～Sn2＋～2Fe3＋～2Fe2＋～K2Cr2O7‎ ‎119 g mol ‎0．613x g 0.100 mol·L－1×0.016 L ＝，解得x≈93.18%。‎ 答案：(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O ‎(2)饱和食盐水　防止空气中水蒸气进入装置Ⅵ中使SnCl4水解　(3)缺少尾气处理装置 ‎(4)Sn(OH)4(或SnO2)‎ ‎(5)2Fe3＋＋Sn2＋===Sn4＋＋2Fe2＋　93.18%‎ ‎11．(2019·临汾模拟)以Cl2、NaOH、(NH2)2CO(尿素)和SO2为原料可制备N2H4·H2O(水合肼)和无水Na2SO3，其主要实验流程如图：‎ 已知：①Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O是放热反应；‎ ‎②N2H4·H2O沸点约118 ℃，具有强还原性，能与NaClO剧烈反应生成N2。‎ ‎(1)步骤Ⅰ制备NaClO溶液时，若温度超过40 ℃，Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl，其离子方程式为______________________________________；实验中控制温度除用冰水浴外还需采取的措施是_______________________________________________。‎ ‎(2)步骤Ⅱ合成N2H4·H2O的装置如图1所示。NaClO碱性溶液与尿素水溶液在40 ℃以下反应一段时间后，再迅速升温至110 ℃继续反应。实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是________________；使用冷凝管的目的是______________。‎ ‎(3)步骤Ⅳ用步骤Ⅲ得到的副产品Na2CO3制备无水Na2SO3(水溶液中H2SO3、HSO、SO随pH的分布如图2所示，Na2SO3的溶解度曲线如图3所示)。‎ ‎①边搅拌边向Na2CO3溶液中通入SO2制备NaHSO3溶液。实验中确定何时停止通SO2的实验操作为___________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②请补充完整由NaHSO3溶液制备无水Na2SO3的实验方案：_______________________________________________________________________________‎ ‎_______________________________________________________________________________‎ ‎______________________________________________________________________________，‎ 用少量无水乙醇洗涤，干燥，密封包装。‎ 解析：(1)温度超过40 ℃，Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl，反应的离子方程式为3Cl2＋6OH－ClO＋5Cl－＋3H2O，实验中控制温度除用冰水浴外，还应控制通入氯气的速率，避免反应过于剧烈，放出大量的热而导致温度升高。(2)实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是NaClO碱性溶液，避免N2H4·H2O与NaClO剧烈反应生成N2，为避免N2H4·H2O的挥发，可使用冷凝管回流。(3)用Na2CO3制备无水Na2SO3，在Na2CO3溶液中通入过量的SO2生成NaHSO3，然后在NaHSO3溶液中加入NaOH溶液可生成Na2SO3。①由图像可知，溶液pH约为4时，可完全反应生成NaHSO3，此时可停止通入SO2，可通过测量溶液pH的方法控制。②由NaHSO3溶液制备无水Na2SO3，可边搅拌边向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液，测量溶液pH，由题图2可知pH约为10时，可完全反应生成Na2SO3，此时停止滴加NaOH溶液，加热浓缩溶液至有大量晶体析出，由题图3可知在高于34 ℃条件下趁热过滤，可得到无水Na2SO3。‎ 答案：(1)3Cl2＋6OH－5Cl－＋ClO＋3H2O　缓慢通入Cl2　(2)NaClO碱性溶液　减少水合肼的挥发 ‎(3)①测量溶液的pH，当pH约为4时，停止通SO2‎ ‎②边搅拌边向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液，测量溶液pH，pH约为10时，停止滴加NaOH溶液，加热浓缩溶液至有大量晶体析出，在高于34 ℃条件下趁热过滤