2021届高考化学一轮复习物质的制备作业(1)

2021届高考化学一轮复习物质的制备作业(1)

考点34　物质的制备 ‎[题组一　基础小题]‎ ‎1．下列有关物质的制备的说法不正确的是(　　)‎ A．用碳酸钠粉末可以制备CO2‎ B．欲制备Fe(OH)3胶体，向盛有沸水的烧杯中滴加FeCl3饱和溶液并长时间煮沸 C．加热分解NH4HCO3固体，将所得的气体进行适当处理可获得NH3‎ D．在氯化氢气氛中加热蒸发MgCl2溶液，制备无水MgCl2‎ 答案　B 解析　选项A，Na2CO3粉末可以与稀硫酸等反应获取CO2；选项B，长时间煮沸得到的是Fe(OH)3沉淀；选项C，加热NH4HCO3得到CO2、NH3、H2O的混合气体，将混合气体通过碱石灰除去CO2和H2O即可得到NH3；选项D，加热蒸发MgCl2溶液制取无水MgCl2，需要防止Mg2＋的水解，故需要在氯化氢的气氛中进行，D项正确。‎ ‎2．如图各相应仪器中加入的试剂，可用于制取、净化、收集的气体是(　　)‎ 气体 a b c A H2‎ 稀硫酸 锌粒 浓硫酸 B Cl2‎ 浓盐酸 高锰酸钾 浓硫酸 C C2H2‎ 食盐水 电石 硫酸铜溶液 D O2‎ 过氧化氢 二氧化锰 浓硫酸 答案　D 解析　氢气、乙炔应该分别用向下排空气法和排水法收集，故A、C项错误；氯气中的氯化氢气体不能用浓硫酸除去，B项错误；D项中氧气的制取、净化、收集均正确。‎ ‎3．六价铬有毒，而Cr3＋相对安全。工业含铬(CrO3)废渣无害化处理的方法之一是干法解毒，用煤不完全燃烧生成的CO还原CrO3。在实验室中模拟这一过程的装置如图所示，CO由甲酸脱水制得；实验结束时熄灭酒精灯的顺序是(　　)‎ A．Ⅲ、Ⅰ、Ⅳ B．Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ C．Ⅲ、Ⅳ、Ⅰ D．Ⅰ、Ⅳ、Ⅲ 答案　A 解析　CO由甲酸脱水制得，一氧化碳是有毒气体，不能直接排放到空气中，最后需要点燃除去，Ⅲ装置中发生的反应是CO还原CrO3，需要冷却后再停止通一氧化碳气体，防止还原产物被氧化，所以熄灭酒精灯的顺序是先熄灭Ⅲ，再熄灭Ⅰ，最后熄灭Ⅳ，故选A。‎ ‎4．在实验室进行物质制备，下列从原料及试剂到制取相应的最终产物的设计合理的是(　　)‎ A．CCOCO2Na2CO3‎ B．CuCu(NO3)2溶液Cu(OH)2‎ C．FeFe2O3Fe2(SO4)3溶液 D．CaOCa(OH)2溶液NaOH溶液 答案　D 解析　A项中，C在空气中点燃，生成的产物为CO、CO2，虽然CO中混有CO2，但最终并不影响CO2的制取，因反应难以控制生成CO，‎ 所以不合理；B项中，虽然原理上可行，但硝酸银的成本太高，经济上不可行；C项中，铁在氧气中点燃，通常只能得到四氧化三铁，而得不到三氧化二铁，理论上不正确；D项中，利用生石灰与水反应生成的熟石灰与碳酸钠反应制烧碱，是实验室获得少量的烧碱的方法，可行。‎ ‎5．某课外实验小组设计的下列实验合理的是(　　)‎ A B C D 用铜与浓硫酸反应制备SO2‎ 制备少量氨气 制备并收集少量NO2气体 制备少量氧气 答案　B 解析　A项，铜与浓硫酸反应需要加热，错误；C项，二氧化氮气体与水反应不能用排水法收集，错误；D项，Na2O2溶于水，不能控制反应的停止，错误。‎ ‎[题组二　高考小题]‎ ‎6．(2017·江苏高考)下列制取SO2、验证其漂白性、收集并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是(　　) ‎ ‎　　　　‎ ‎　　　　‎ A.制取SO2 B.验证漂白性 ‎ C.收集SO2 D.尾气处理 答案　B 解析　铜片和稀硫酸不反应，无法制备SO2，A错误；SO2能使品红溶液褪色，因此可以验证SO2的漂白性，B正确；SO2密度比空气大，用排空气法收集SO2时，导气管应“长进短出”，C错误；SO2和饱和NaHSO3溶液不反应，因此NaHSO3溶液不能作为吸收液，可用NaOH溶液，D错误。‎ ‎7．(2016·全国卷Ⅱ)下列实验操作能达到实验目的的是(　　)‎ 实验目的 实验操作 A 制备Fe(OH)3胶体 将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中 B 由MgCl2溶液制备无水MgCl2‎ 将MgCl2溶液加热蒸干 C 除去Cu粉中混有的CuO 加入稀硝酸溶解，过滤、洗涤、干燥 D 比较水与乙醇中氢的活泼性 分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中 答案　D 解析　制备Fe(OH)3胶体时，应将饱和FeCl3溶液滴入沸水中，A项不能达到实验目的；将MgCl2溶液加热蒸干将得到Mg(OH)2，欲得到无水MgCl2，应在氯化氢气流中加热蒸干，B项不能达到实验目的；向混有CuO的Cu粉中加入稀HNO3，Cu也会与HNO3发生反应，C项不能达到实验目的。‎ ‎[题组三　模拟小题]‎ ‎8．(2018·天津质检)可用如图装置进行制取(必要时可加热)、净化、收集气体的实验是(　　)‎ A．铜和稀硝酸制一氧化氮 B．氯化钠与浓硫酸制氯化氢 C．锌和稀硫酸制氢气 D．硫化亚铁与稀硫酸制硫化氢 答案　B 解析　从题给的装置看所制取的气体应具备下列特点：①可用浓H2SO4干燥(即不与浓H2SO4反应)，②能用排空气法收集且密度比空气大，因此应选B。‎ ‎9．(2018·银川检测)常温下，使用下图的实验装置和表中所给的试剂制取并收集不同气体，能达到实验目的的是(　　)‎ 选项 甲 乙 丙 制取气体 A 浓盐酸 MnO2‎ 饱和食盐水 Cl2‎ B 浓氨水 碱石灰 浓硫酸 NH3‎ C 浓硝酸 Cu 浓硫酸 NO2‎ D ‎70%硫酸 Na2SO3‎ ‎—‎ SO2‎ 答案　D 解析　A项，浓盐酸和MnO2反应制取Cl2，需要在加热条件下才能反应；B项，NH3不能用浓硫酸干燥；C项，NO2的密度比空气的密度大，用向上排空气法收集，而图示中丁为向下排空气法；D项，硫酸和Na2SO3反应生成SO2，SO2用向上排空气法收集(丙)，用NaOH溶液吸收尾气，丁防倒吸。‎ ‎10．(2018·太原期末)工业上以粗盐(含Ca2＋、Mg2＋、SO等杂质)为主要原料，采用“侯氏制碱法”生产纯碱和化肥NH4Cl，实验室模拟工艺流程如图甲所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．饱和食盐水中先通入的气体为CO2‎ B．流程图中的“系列操作”中一定需要使用玻璃棒 C．如图乙所示装置可以比较Na2CO3和NaHCO3晶体的热稳定性 D．对粗盐溶液除杂可依次加入过量NaOH、Na2CO3、BaCl2溶液，过滤后再加入盐酸调节溶液的pH 答案　B 解析　A项，二氧化碳在水中溶解度较小，氨气溶解度较大，故应先通入氨气，使溶液为碱性溶液，再通入二氧化碳，可以达到实验目的，错误；B项，从溶液中得到固体，需要加热浓缩、冷却结晶、过滤等操作，因此流程图中的“系列操作”中一定需要玻璃棒搅拌、引流等，正确；C项，Na2CO3加热不易分解，NaHCO3晶体加热容易分解，故小试管中盛放NaHCO3，大试管中盛放Na2CO3，‎ 图中放反，错误；D项，除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SO及泥沙，可以加过量BaCl2除去SO，然后加NaOH除去Mg2＋，用Na2CO3除去Ca2＋和过量的Ba2＋，盐酸要放在最后，来除去过量的NaOH和Na2CO3，错误。‎ ‎[题组一　基础大题]‎ ‎11．铁及其化合物在日常生产生活中用途广泛。利用FeSO4制备还原铁粉的工业流程如下：‎ 实验室中可用FeSO4(用铁粉和稀硫酸反应制得)和NH4HCO3在如下装置模拟上述流程中的“转化”环节。‎ ‎(1)装置A的名称是__________，装置B中盛放的物质是________，NH4HCO3盛放在装置________中。‎ ‎(2)实验过程中，欲将生成的FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合，操作方法是___________________________________________________________________，‎ 发生主要反应的离子方程式为_________________________________________________________________。‎ FeSO4溶液要现用现配制的原因是______________________，检验久置的FeSO4是否变质的方法是 ‎_______________________________________________________________。‎ ‎(3)干燥过程主要目的是脱去游离水，过程中会有少量FeCO3在空气中被氧化为FeOOH，该反应的化学方程式为______________________________，‎ 取干燥后的FeCO3样品‎12.49 g，与碳混合后焙烧，最终得到还原铁粉‎6.16 g，计算样品中杂质FeOOH的质量：________g。‎ 答案　(1)分液漏斗　铁粉　C ‎(2)(待D处的气体纯净后)关闭活塞3，打开活塞2　Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O(或Fe2＋＋HCO===FeCO3↓＋H＋、HCO＋H＋===CO2↑＋H2O)　亚铁离子易被氧化　取样品配成溶液，取少量溶液于试管中，再向试管中加入KSCN溶液，观察是否显血红色(合理答案即可)‎ ‎(3)4FeCO3＋O2＋2H2O===4FeOOH＋4CO2　0.89‎ 解析　(1)装置A是分液漏斗，盛放稀硫酸，装置B中盛放铁粉，稀硫酸与铁粉反应生成H2和FeSO4。装置C中盛放NH4HCO3。‎ ‎(2)检验D处氢气已纯净时，表明装置中空气已排尽，关闭活塞3，打开活塞2，在氢气作用下将FeSO4溶液压入C中发生反应。FeSO4具有还原性，易被O2氧化，故FeSO4溶液要现用现配。用KSCN溶液检验久置的FeSO4是否变质。‎ ‎(3)FeCO3、H2O、O2反应生成FeOOH和CO2。设干燥后的FeCO3样品中FeCO3、FeOOH的物质的量分别为x、y，则x×‎116 g·mol－1＋y×‎89 g·mol－1＝‎12.49 g,‎56 g·mol－1×(x＋y)＝‎6.16 g，解得：x＝0.1 mol，y＝0.01 mol，故m(FeOOH)＝‎0.89 g。‎ ‎[题组二　高考大题]‎ ‎12．(2018·全国卷Ⅰ节选)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。回答下列问题：‎ ‎(1)生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。写出该过程的化学方程式：__________________________________。‎ ‎(2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为：‎ ‎①pH＝4.1时，Ⅰ中为________溶液(写化学式)。‎ ‎②工艺中加入Na2CO3固体，并再次充入SO2的目的是______________________________。‎ 答案　(1)2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O ‎(2)①NaHSO3　②得到NaHSO3过饱和溶液 解析　(1)亚硫酸氢钠过饱和溶液经结晶脱水生成焦亚硫酸钠，根据原子守恒可知反应的方程式为2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O。‎ ‎(2)①碳酸钠饱和溶液吸收SO2后的溶液显酸性，说明生成物是酸式盐，即Ⅰ中为NaHSO3溶液。②要制备焦亚硫酸钠，需要制备亚硫酸氢钠过饱和溶液，因此工艺中加入碳酸钠固体、并再次充入二氧化硫的目的是得到NaHSO3过饱和溶液。‎ ‎13．(2017·全国卷Ⅰ)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备。工艺流程如下：‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为__________________。‎ ‎(2)“酸浸”后，钛主要以TiOCl形式存在，写出相应反应的离子方程式： _________________________________________________________________。‎ ‎(3)TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示：‎ 温度/℃‎ ‎30‎ ‎35‎ ‎40‎ ‎45‎ ‎50‎ TiO2·xH2O转化率/%‎ ‎92‎ ‎95‎ ‎97‎ ‎93‎ ‎88‎ 分析‎40 ℃‎时TiO2·xH2O转化率最高的原因： ____________________。‎ ‎(4)Li2Ti5O15中Ti的化合价为＋4，其中过氧键的数目为________。‎ ‎(5)若“滤液②”中c(Mg2＋)＝0.02 mol·L－1，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使Fe3＋恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3＋)＝1.0×10－5 mol·L－1，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？ _______________________________________________________________‎ ‎(列式计算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10－22、1.0×10－24。‎ ‎(6)写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式： ___________________________________________________________。‎ 答案　(1)‎100 ℃‎、2 h,‎90 ℃‎、5 h ‎(2)FeTiO3＋4H＋＋4Cl－===Fe2＋＋TiOCl＋2H2O ‎(3)低于‎40 ℃‎，TiO2·xH2O转化反应速率随温度升高而增加；超过‎40 ℃‎，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化反应速率下降　(4)4‎ ‎(5)Fe3＋恰好沉淀完全时，c(PO)＝ mol·L－1＝1.3×10－17 mol·L－1，c3(Mg2＋)·c2(PO)值为0.013×(1.3×10－17)2≈1.7×10－40<‎ Ksp[Mg3(PO4)2]，因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀 ‎(6)2FePO4＋Li2CO3＋H‎2C2O42LiFePO4＋3CO2↑＋H2O 解析　(1)根据图像分析，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为‎100 ℃‎、2 h,‎90 ℃‎、5 h。‎ ‎(2)“酸浸”时，发生反应的离子方程式为FeTiO3＋4H＋＋4Cl－===Fe2＋‎ ‎＋TiOCl＋2H2O。‎ ‎(3)当温度低于‎40 ℃‎时，H2O2、NH3·H2O不易分解，但是温度低，反应速率慢，TiO2·xH2O转化率低；当温度高于‎40 ℃‎时，H2O2分解，NH3逸出，反应物浓度降低，反应速率下降，TiO2·xH2O的转化率低。‎ ‎(4)设Li2Ti5O15中过氧键的数目为x，则非过氧键氧原子数目为15－2x，根据化合物中各元素正、负化合价代数和为零可得：2x＋2×(15－2x)＝1×2＋4×5，解得：x＝4。‎ ‎(5)根据Ksp(FePO4)＝1.3×10－22及Fe3＋恰好完全沉淀时溶液中c(Fe3＋)＝1.0×10－5 mol·L－1，可得c(PO)＝ mol·L－1＝1.3×10－17 mol·L－1。c(Mg2＋)＝ mol·L－1＝0.01 mol·L－1，则c3(Mg2＋)·c2(PO)＝0.013×(1.3×10－17)2＝1.69×10－40≈1.7×10－40＜Ksp[Mg3(PO4)2]＝1.0×10－24，因此不会生成Mg3(PO4)2沉淀。‎ ‎(6)煅烧过程中，Fe元素化合价由＋3降至＋2，被还原，则H‎2C2O4应作还原剂，其氧化产物为CO2，反应的化学方程式为2FePO4＋Li2CO3＋H‎2C2O42LiFePO4＋3CO2↑＋H2O。‎ ‎14．(2016·全国卷Ⅰ)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成 N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题：‎ ‎(1)氨气的制备 ‎①氨气的发生装置可以选择上图中的________，反应的化学方程式为______________________________。‎ ‎②欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为：发生装置→________(按气流方向，用小写字母表示)。‎ ‎(2)氨气与二氧化氮的反应 将上述收集到的NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。‎ 操作步骤 实验现象 解释原因 打开K1，推动注射器活塞，使X中的气体缓慢通入Y管中 ‎①Y管中________________‎ ‎②反应的化学方程式： ___________________‎ 将注射器活塞退回原处并固定，待装置恢复到室温 Y管中有少量水珠 生成的气态水凝聚 打开K2‎ ‎③_________________‎ ‎④__________________‎ 答案　(1)①A　2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O(或B　NH3·H2ONH3↑＋H2O)‎ ‎②dcfei ‎(2)①红棕色气体慢慢变浅　②8NH3＋6NO27N2＋12H2O　③Z中NaOH溶液产生倒吸现象　‎ ‎④反应后气体分子数减少，Y管中压强小于外压 解析　(1)①制备氨气，可用Ca(OH)2(s)和NH4Cl(s)混合加热，可选用装置A；也可采用加热浓氨水的方法，此时可选用装置B。②欲得到干燥的氨气，首先要干燥(干燥管要大口进气，小口出气)，其次要收集(氨气密度比空气小，要用向下排空气法)，最后为尾气处理(因氨气极易溶于水，要用防倒吸的F装置)。‎ ‎(2)NH3和NO2在催化剂、一定温度下可发生反应，故Y管中红棕色气体慢慢变浅；由化学方程式8NH3＋6NO27N2＋12H2O可以得出，反应后气体分子数减少，压强减小，故打开K2后，Z中NaOH溶液会产生倒吸现象。‎ ‎[题组三　模拟大题]‎ ‎15．(2018·四川绵阳三诊)二氯化二硫(S2Cl2)在工业上用于橡胶的硫化，查阅相关资料得到如下信息：‎ ‎①干燥的氯气与硫在110～‎140 ℃‎下反应可得S2Cl2，S2Cl2在‎300 ℃‎以上完全分解。‎ ‎②S2Cl2常温下为红棕色液体，沸点为‎137 ℃‎；S2Cl2遇水生成HCl、SO2、S。‎ ‎③S的熔点为‎112.8 ℃‎，沸点为‎444.6 ℃‎。‎ 某班同学在实验室制备S2Cl2并探究其性质，回答下列问题：‎ ‎(一)氯气的制备 ‎(1)氯气的发生装置可以选择图甲中的________(填字母)，反应的化学方程式为__________________________________________。‎ ‎(2)欲收集一瓶干燥的氯气，选择图甲中的装置，其连接顺序为：发生装置→______________________(按气流方向，用小写字母表示)。‎ ‎(二)S2Cl2的制备 将上述收集到的氯气通入图乙装置，在一定温度下进行实验。‎ ‎(3)证明实验中有S2Cl2生成的现象是__________________。若加热G时温度过高，在X中可能出现的现象是______________。‎ ‎(4)Z中的试剂名称是________，如果没有Z装置，可能造成的不良影响有___________________________________________________________________。‎ ‎(三)S2Cl2的性质探究 ‎(5)取少量(二)中制得的S2Cl2于锥形瓶中，滴加足量NaOH溶液，发生反应的离子方程式为________________________________。若要检验反应后的溶液中存在Cl－，在滴加硝酸和硝酸银溶液之前，必须进行的操作是_________________________________________________________________。‎ 答案　(1)A(或B)　MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O[或2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O]‎ ‎(2)e→f→c→d→h→g→i ‎(3)Y中出现红棕色液体　有淡黄色固体沉积 ‎(4)碱石灰(或氧化钙、生石灰)　空气中的水蒸气进入Y中使S2Cl2变质；残余Cl2逸散到空气中造成污染 ‎(5)2S2Cl2＋6OH－===SO＋3S↓＋4Cl－＋3H2O　取适量上层清液于试管中，滴加足量Ba(NO3)2溶液，过滤 解析　(1)实验室中用浓盐酸与二氧化锰在加热条件下制备氯气(或用高锰酸钾氧化浓盐酸的方法)，所以选择装置A(或B)，发生的反应为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O[或2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O]。‎ ‎(2)用A(或B)制取的氯气中含有氯化氢和水蒸气，先用饱和食盐水除去氯气中的氯化氢，再用浓硫酸进行干燥，因为氯气的密度比空气大，‎ 收集氯气用向上排空气法，为防止逸出的氯气污染大气，用氢氧化钠溶液吸收尾气，所以装置的连接顺序为e→f→c→d→h→g→i。‎ ‎(3)S2Cl2常温下是红棕色液体，若Y中出现红棕色液体，证明有S2Cl2生成；由信息①可知S2Cl2在‎300 ℃‎以上完全分解，所以加热G时温度过高会在X中有淡黄色固体硫沉积。‎ ‎(4)S2Cl2遇水生成HCl、SO2、S，在Y中的S2Cl2易与空气中扩散过来的水蒸气反应而变质，且未反应的氯气逸出会污染空气，所以装置Z中盛装碱石灰可解决上述问题。‎ ‎(5)S2Cl2遇水生成HCl、SO2、S，HCl、SO2再与氢氧化钠反应生成氯化钠、亚硫酸钠和水，所以S2Cl2与NaOH溶液反应的离子方程式为2S2Cl2＋6OH－===SO＋3S↓＋4Cl－＋3H2O；用硝酸和硝酸银检验溶液中Cl－的存在，则需除去还原性离子SO的干扰，所以，加硝酸和硝酸银溶液前，可先加Ba(NO3)2溶液除去SO，再将溶液进行过滤。‎