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- 2021-07-06 发布
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一、选择题(本题包括13小题,每小题4分,共52分。)
1.(2020·沈阳模拟)《天工开物》中对制造染料“蓝靛”的叙述如下:“凡造淀,叶者茎多者入窖,少者入桶与缸。水浸七日,其汁自来。每水浆一石,下石灰五升,搅冲数十下,淀信即结。水性定时,淀沉于底……其掠出浮沫晒干者曰靛花。”文中没有涉及的实验操作是 ( )
A.溶解 B.搅拌 C.升华 D.蒸发
【解析】选C。“水浸七日,其汁自来”涉及溶解,A正确;“搅冲数十下”涉及搅拌,B正确;升华是指由固态受热直接变成气体,文中没有涉及,C错误;“其掠出浮沫晒干者曰靛花”涉及蒸发,D正确。
2.(2020·石家庄模拟)实验室模拟从海带中提取碘单质的流程如下:
干海带→海带灰→I-(aq)I2(aq)I2/CCl4I-(aq)·I(aq)I2(s)
下列装置不能达成相应操作目的的是 ( )
A.灼烧用酒精湿润的干海带
B.用水浸出海带灰中的I-
C.用NaOH溶液分离I2/CCl4
D.加入稀H2SO4后分离生成的I2
【解析】选D。灼烧在坩埚中进行,装置及仪器合理,故A正确;在烧杯中溶解,玻璃棒搅拌,操作合理,故B正确;NaOH与碘反应后,与四氯化碳分层,分液可分离,故C正确;加硫酸后生成碘的水溶液,不能蒸馏分离,应萃取后蒸馏,故D错误。
3.(2019·无锡模拟)用下列实验装置(部分夹持装置略去)进行相应的实验,能达到实验目的的是 ( )
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A.加热装置Ⅰ中的烧杯分离I2和高锰酸钾固体
B.用装置Ⅱ验证二氧化硫的漂白性
C.用装置Ⅲ制备氢氧化亚铁沉淀
D.用装置Ⅳ检验氯化铵受热分解生成的两种气体
【解析】选D。加热时混合物中的碘升华、碘蒸气遇冷凝华,但高锰酸钾固体会分解,故装置Ⅰ不能分离I2和高锰酸钾固体,A项错误;装置Ⅱ中锥形瓶内生成的二氧化硫能使烧杯内溴水褪色,这是二氧化硫的还原性而不是漂白性,B项错误;装置Ⅲ中,右边试管内生成硫酸亚铁溶液和氢气,氢气排出装置,硫酸亚铁溶液与左边试管内氢氧化钠溶液不能自动混合,不能制备氢氧化亚铁沉淀,C项错误;装置Ⅳ中,氯化铵受热分解生成氨气、氯化氢的混合气体,P2O5吸收氨气,湿润的蓝色石蕊试纸检验氯化氢,碱石灰吸收氯化氢,湿润的酚酞试纸检验氨气,D项正确。
4.(2020·锦州模拟)下列各组中的实验步骤及现象,能达到相应实验目的的
是 ( )
实验目的
实验步骤及现象
A
检验硫酸亚铁试样是否变质
加氯水,试样无现象,再加KSCN溶液变红
B
制取氯气并探究氯气是否具有漂白性
MnO2和浓盐酸加热,产生气体使干燥有色布条褪色
C
探究有机物中必定含有碳碳双键
取试样与溴的四氯化碳溶液混合,溶液褪色
D
探究浓度对化学平衡的影响
加入FeCl3固体,FeCl3和KSCN混合溶液红色变深
【解析】选D。硫酸亚铁加氯水被氧化,不能检验试样是否变质,A错误;MnO2和浓盐酸加热生成的氯气中含有水蒸气,氯气与水蒸气反应生成的HClO也能使干燥的有色布条褪色,
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B错误;有机物中含有碳碳三键也能使溴的四氯化碳溶液褪色,C错误;D项对于化学平衡FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl,加入FeCl3固体增大了反应物的浓度,平衡正向移动,生成更多的Fe(SCN)3,溶液红色变深,能够探究浓度对化学平衡的影响,D正确。
5.(2020·咸阳模拟)下列装置不能达到实验目的的是 ( )
A.制取无水MgCl2
B.除去甲烷中混有的乙烯
C.制取金属锰
D.利用高锰酸钾标准溶液滴定草酸溶液
【解析】选D。在HCl气流中可抑制镁离子水解,可制取无水MgCl2,故A正确;乙烯与溴水发生加成反应,甲烷不能,洗气可分离,故B正确;点燃镁条,引发铝热反应,可冶炼金属Mn,故C正确;眼睛应观察锥形瓶中颜色的变化,从而判断滴定终点,操作不合理,故D错误。
6.(双选)(2020·怀化模拟改编)下列实验方案不能达到实验目的的是( )
选项
实验方案
实验目的
A
用pH计测定同温度同浓度NaHCO3溶液和NaCN溶液的pH,比较pH大小
比较H2CO3、HCN的酸性强弱
B
用激光笔分别照射烧杯中的CuSO4溶液和Fe(OH)3胶体,观察烧杯中液体是否产生光路
区别溶液和胶体
C
取适量溶液于试管中,加入稀NaOH溶液,观察是否产生能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体
检验溶液中是否含N
D
向淀粉溶液中加入稀H2SO4,加热几分钟,冷却后再加入新制Cu(OH)2悬浊液,加热,观察是否有红色沉淀生成
检验淀粉水解是否生成葡萄糖
【解析】选C、D。用pH计测定同温度同浓度的NaHCO3溶液和NaCN溶液的pH,可知水解程度大小,则可比较H2CO3
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、HCN的酸性强弱,故A正确;胶体具有丁达尔效应,可用丁达尔效应鉴别溶液和胶体,故B正确;加入浓NaOH溶液加热,如产生使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体,则为氨气,说明含有铵根离子,故C错误;淀粉在酸性条件下水解生成葡萄糖,葡萄糖在碱性条件下与氢氧化铜悬浊液反应,应在碱性条件下检验,故D错误。
7.(2020·内江模拟)下列实验方法、原理合理且能达到实验目的的是 ( )
选项
目的
方法
原理
A
分离氢氧化铁胶体与FeCl3溶液
过滤
胶体粒子不能通过滤纸
B
用乙醇提取碘水中的碘
萃取
碘在乙醇中的溶解度较大
C
用AlCl3溶液制备无水AlCl3固体
蒸发
AlCl3受热不分解
D
除去乙醇中的水
加CaO
后蒸馏
生成的Ca(OH)2与乙醇的沸点相差较大
【解析】选D。胶体与溶液均可透过滤纸,过滤不能分离,应选渗析法,故A错误;乙醇与水互溶,不能作萃取剂,应选苯或四氯化碳等,故B错误;蒸发促进铝离子水解,且生成盐酸易挥发,应在HCl气流中蒸发,故C错误;加CaO与水反应,增大与乙醇的沸点差异,蒸馏可分离,故D正确。
【加固训练】
现有Na2SO3、Na2SO4混合物样品a g,为了测定其中Na2SO3的质量分数,设计了如下方案,其中明显不合理的是 ( )
A.将样品配制成溶液V1 L,取其中25.00 mL用标准KMnO4溶液滴定,消耗标准KMnO4溶液V2 mL
B.向样品中加足量H2O2,再加足量BaCl2溶液,过滤,将沉淀洗涤、干燥,称量其质量为b g
C.将样品与足量稀盐酸充分反应后,再加入足量BaCl2溶液,过滤,将沉淀洗涤、干燥,称量其质量为c g
D.将样品与足量稀盐酸充分反应,生成的气体依次通过盛有饱和NaHSO3溶液的洗气瓶、盛有浓硫酸的洗气瓶、盛有碱石灰的干燥管Ⅰ、盛有碱石灰的干燥管Ⅱ,测定干燥管Ⅰ增重d g
【解析】选D。用标准KMnO4溶液滴定,发生5S+2Mn+6H+5S+2Mn2++3H2O,高锰酸钾本身既是滴定剂,又是指示剂,可根据KMnO4的用量计算出Na2SO3的质量,计算Na2SO3的质量分数,A合理;先加足量H2O2,将S氧化成S,再加足量BaCl2溶液,生成BaSO4沉淀,设混合物中Na2SO3、Na2SO4的物质的量分别为x、y,由
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可求出x、y,进而求Na2SO3的质量,计算出Na2SO3的质量分数,B合理;加入足量稀盐酸,发生2H++SH2O+SO2↑,再加足量BaCl2溶液,根据沉淀的质量计算出Na2SO4的质量,可计算出Na2SO3的质量分数,C合理;样品与足量稀盐酸反应,生成的气体(含挥发的HCl)通过盛有饱和NaHSO3溶液时,发生HS+H+SO2↑+H2O,最终干燥管Ⅰ净增的质量还包括通过盛有饱和NaHSO3溶液的洗气瓶时生成的SO2的质量,故无法确定样品中Na2SO3的质量分数,D不合理。
8.欲从含Br-的废液中提取溴单质,需经过一系列操作,实验装置及物质的性质如下:
Br2
CCl4
正十二烷
密度/g·cm-3
3.12
1.59
0.753
沸点/℃
58.76
76.8
215~217
下列说法中正确的是 ( )
A.可用装置甲氧化废液中的Br-且能进行尾气处理
B.装置乙中选用正十二烷而不用CCl4,是因为Br2在正十二烷中的溶解度更大
C.用装置丙进行蒸馏先收集Br2再收集正十二烷
D.不能用装置丁长期贮存液溴
【解析】选C。装置甲通入氯气会将液体排入氢氧化钠溶液中,不能用甲装置氧化废液中的Br-,进气管应插入液面以下,故A错误;比较图表数据,溴单质和四氯化碳沸点相近,萃取分液后蒸馏过程中不能得到纯净的溴,选用正十二烷,因正十二烷的沸点高,便于用蒸馏法分离,
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故B错误;溴单质沸点低于正十二烷,用装置丙进行蒸馏、先收集Br2再收集正十二烷,故C正确;液溴能腐蚀橡胶塞,储存时用玻璃塞且用水液封防止挥发,图中装置正确,故D错误。
9.(双选)某固体混合物可能由SiO2、Fe2O3、Cu、K2SO4、KCl中的两种或两种以上的物质组成。某兴趣小组为探究该固体混合物的组成和比例,设计的部分实验方案如图所示(所加试剂均足量),下列说法正确的是 ( )
下列说法正确的是 ( )
A.固体X中必定存在KCl
B.蓝色溶液中存在的阳离子一定有Cu2+、Fe2+、H+,可能有Fe3+
C.可以计算混合物中Fe2O3与Cu的质量比
D.不能用稀HNO3代替稀H2SO4
【解析】选C、D。某固体混合物可能由SiO2、Fe2O3、Cu、K2SO4、KCl中的两种或两种以上的物质组成,由实验可知,固体X溶于水得到溶液A与稀硝酸、氯化钡反应生成0.1 mol白色沉淀,说明原固体中一定含K2SO4,其物质的量为
0.1 mol,溶液B和硝酸酸化的硝酸银溶液生成0.2 mol白色沉淀为氯化银沉淀,说明B中含氯离子,但由于上一步加入的氯化钡溶液,无法确定原固体是否含KCl,固体A溶于稀硫酸得到蓝色溶液C证明原溶液中一定含Cu2+,由于铜和稀硫酸不反应,说明固体中一定含Fe2O3,发生反应Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O,Fe2(SO4)3+Cu2FeSO4+CuSO4,固体C中加入氢氧化钠溶液固体质量减小,说明固体C中含有SiO2,固体C未完全溶于氢氧化钠溶液,说明铜未完全溶解。上述分析可知固体中不一定含KCl,故A错误;上述分析可知蓝色溶液中存在的阳离子一定有Cu2+、Fe2+、H+,由于铜过量,一定不含有Fe3+,故B错误;m1为SiO2、Fe2O3、Cu的总质量,m2-m3为SiO2的质量,m3为未反应的铜的质量,结合反应方程式判断可以计算Fe2O3与Cu的质量比,故C正确;用硝酸代替硫酸,铜会与硝酸反应无法判断Fe2O3的存在,对实验结果有影响,故D正确。
10.KI是一种常用的试剂,其晶体有吸湿性。露置在潮湿的空气中能被氧气氧化而析出游离态的碘,使晶体变成黄色,利用含碘废水制取KI的实验流程如图:下列说法不正确的是 ( )
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A.制CuI的反应中被还原的元素只有Cu
B.“滤渣2”中可循环利用的物质为铁粉
C.加入HI溶液的作用是除去过量的K2CO3,使制得的产品中KI纯度较高
D.“调pH”后的具体操作,若为“加热蒸发溶液至析岀大量晶体,用余热把溶液蒸干”,则制得产品不纯,因为4KI+O2+2H2O4KOH+2I2;正确的操作应是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
【解析】选A。制备CuI沉淀的反应为2Cu2++I2+4S22CuI↓+2S4,该反应中Cu元素化合价由+2变为+1、S元素化合价由+2变为+2.5,I元素化合价由0变为-1,所以被还原的元素有Cu、I,故A错误;通过以上分析知,滤渣2为Cu、Fe,其中Fe能循环利用,故B正确;过滤3后的滤液中含有过量的K2CO3,K2CO3和HI反应生成KI而除去碳酸钾,从而提高KI的纯度,故C正确;KI能被空气中氧气氧化而导致产品不纯,所以“调pH”后正确的操作应是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,故D正确。
11.下列关于有机化合物的说法正确的是 ( )
A.乙烯和聚乙烯互为同系物
B.丙烯和苯分子内所有原子均在同一平面内
C.分子式为C4H10O且可与金属钠反应放出氢气的有机物(不考虑立体异构)有4种
D.乙醇中含乙酸杂质,可加入碳酸钠溶液洗涤、分液除去
【解析】选C。聚乙烯中不含碳碳双键,所以二者结构不相似,不是同系物,故A错误;丙烯中甲基中C原子采用sp3杂化,具有甲烷结构特点,所以丙烯中所有原子不能共平面,故B错误;分子式为C4H10O且可与金属钠反应放出氢气的有机物为醇,碳链结构为C—C—C—C时,有两种;碳链结构为时,有两种,所以符合条件的醇有4种,故C正确;乙酸钠和乙醇互溶,所以不能加入碳酸钠溶液除去乙醇中的乙酸然后用分液方法分离,乙醇和乙酸互溶,可以采用蒸馏的方法分离,故D错误。
12.(2020·湘潭模拟)化合物乙是一种治疗神经类疾病的药物,可由化合物甲经多步反应得到。下列有关甲、乙的说法不正确的是 ( )
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A.甲和乙所含官能团均为5种
B.可用 NaHCO3溶液鉴别化合物甲和乙
C.甲的分子式为C14H11NO7
D.甲能与酸性高锰酸钾溶液反应,乙能与NaOH溶液反应
【解析】选C。甲含有酯基、硝基、醚键、碳碳双键和羧基;乙中含有酯基、酚羟基、氨基、醚键、溴原子,甲乙都含有5种官能团,故A正确;羧基和碳酸氢钠反应生成二氧化碳,其他官能团和碳酸氢钠不反应,甲含有羧基、乙不含羧基,所以可以用碳酸氢钠鉴别甲、乙,故B正确;根据结构简式确定分子式为C14H13NO6,故C错误;碳碳双键能被酸性高锰酸钾溶液氧化,甲含有碳碳双键,所以能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色;酯基、酚羟基能和NaOH反应,乙中的酚羟基和酯基都能和NaOH反应,故D正确。
13.1 mol酯C7H12O4完全水解可得到1 mol C5H8O4和2 mol 甲醇。该酯的分子结构共有 ( )
A.3种 B.4种 C.5种 D.6种
【解析】选B。1 mol该酯完全水解可得到1 mol C5H8O4和2 mol甲醇,则说明酯中含有2个酯基,其中含两个—COOCH3基团,可以看成丙烷的二元取代产物,含两个—COOCH3基团的R的同分异构体共有4种:CH3CH2CH(COOCH3)2,CH3OOCCH2CH(CH3)COOCH3,
CH3OOCCH2CH2CH2COOCH3,。
二、非选择题(本题包括4小题,共48分)
14.(12分)(2020·日照模拟)亚氯酸钠(NaClO2)是重要漂白剂,探究小组开展如下实验。
实验Ⅰ:用如图装置制取NaClO2。
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已知:NaClO2饱和溶液在低于38 ℃时析出NaClO2·3H2O,高于38 ℃时析出NaClO2,高于60 ℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。
(1)检查整套装置气密性的操作是首先___________, 打开K1、K2,然后向A、E中加水没过干燥管下端,用酒精灯微热三颈烧瓶,若A、E处有气泡,停止加热,一段时间后,A、E干燥管内形成一段稳定的水柱,说明整套装置气密性良好。
(2)用50%双氧水配制30% H2O2溶液,需要的玻璃仪器除玻璃棒、烧杯外,还需要的仪器有________(填仪器名称)。
(3)装置C的作用是__________。
(4)已知装置B中的产物有ClO2气体,则装置D中反应生成NaClO2的化学方程式为 ________________________________。
(5)请补充完整从装置D反应后的溶液中获得NaClO2晶体的操作步骤。
①减压,55 ℃蒸发结晶;
②_______________v_;
③38~60 ℃热水洗涤;
④低于60 ℃干燥得到成品。
(6)实验结束时,打开K1,关闭K2,装置A的作用是___________________。
【解析】装置B中制备得到ClO2,所以B中反应为NaClO3和Na2SO3在浓H2SO4的作用下生成ClO2和Na2SO4,装置C为安全瓶,装置D反应后的溶液获得NaClO2晶体,装置D中生成NaClO2,Cl元素的化合价降低,双氧水应表现还原性,有氧气生成,装置E为吸收多余的气体,防止污染空气,装置A是吸收B中剩余气体。
(1)组装好仪器后,检查整套装置气密性的操作是关闭分液漏斗活塞,打开K1、K2,然后向A、E中加水没过干燥管下端,用酒精灯微热三颈烧瓶,若A、E处有气泡,停止加热,一段时间后,A、E干燥管内形成一段稳定的水柱,说明整套装置气密性良好;
(2)根据仪器用途选取仪器;
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(3)装置C的作用是安全瓶,有防倒吸作用;
(4)装置D中ClO2和氢氧化钠、双氧水生成NaClO2,Cl元素的化合价降低,双氧水应表现还原性,有氧气生成,据此书写;
(5)从装置D的溶液获得NaClO2晶体,需要蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥;
(6)实验结束时,打开K1,关闭K2,装置A的作用是吸收多余的ClO2(或 ClO2、SO2),防止污染空气。
答案:(1) 关闭分液漏斗活塞 (2) 胶头滴管、量筒 (3) 防止D中溶液倒吸到B中(或安全瓶)
(4) 2ClO2+2NaOH+H2O22NaClO2+O2+2H2O (5) 趁热过滤 (6) 吸收多余的ClO2(或 ClO2、SO2),防止污染空气
【加固训练】
溴乙烷是重要的有机化工产品,实验室常用溴化钠——硫酸法制备溴乙烷,其中溴乙烷的制备和纯化装置如下:
可能用到的有关数据如下:
药品
名称
性状
密度/
g·cm-3
熔点
/℃
沸点
/℃
乙醇
无色液体
0.789 3
-117.3
78.4
溴乙烷
无色液体
1.461 2
-119
38.2
乙醚
无色液体
0.713 5
-116.3
34.6
浓硫酸
无色油
1.84
10.49
338
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状液体
其实验步骤如下:
步骤1:在反应装置的50 mL圆底烧瓶中加入4 mL乙醇、10.2 mL质量分数约为80%的浓硫酸,冷却至室温,加入几粒碎瓷片;再加入6.0 g研细的NaBr。按反应装置连接好仪器,接收瓶内加少量水,接液管末端浸没在水中,接收瓶浸入热水中,小火加热至无油状物生成为止。移去接收瓶后停止加热。
步骤2:将馏出物转入分液漏斗中,分出有机层,置于干燥的锥形瓶中,将锥形瓶置于冰水浴中边摇动边向锥形瓶中加入 2 mL浓硫酸。用干燥的分液漏斗分离硫酸。
步骤3:将有机层转入25 mL干燥的圆底烧瓶中,按图3连接好装置,加热蒸馏,接收瓶浸入冰水浴冷却,33 ℃有物质馏出,34 ℃换接收瓶,收集34~36 ℃的馏分,称重2.05 g。
请回答下列问题:
(1)制备溴乙烷的反应可分两步。第一步是浓硫酸与溴化钠反应制取溴化氢,则该反应能够发生的原因是 __;
第二步是生成的溴化氢与乙醇通过取代反应生成溴乙烷。
(2)步骤1中不用98%的浓硫酸,其主要原因有两点:
①尽可能减少乙醚的生成;
② __。
(3)步骤1中需将接收瓶内加少量水,接液管末端浸没在水中,这样做的原因是
__ 。
(4)步骤2中的第一次分液有机层在下层,其原因为 __。
(5)在步骤3中,最合适的加热方法是 __。
a.酒精灯直接加热 b.水浴加热
c.油浴加热
(6)根据步骤3计算溴乙烷的产率为_ _。
【解析】(1)用浓硫酸与溴化钠反应制取溴化氢,是高沸点酸制易挥发性酸。(2)浓硫酸具有强氧化性,能将溴离子氧化为单质溴。(3)溴乙烷沸点低(38.2 ℃
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),且生成的HBr易挥发。(4)溴乙烷的密度比水大,需将接收瓶内加少量水,接液管末端浸没在水中。(5)根据溴乙烷的沸点可知,该纯化装置用水浴加热最好。(6)根据溴原子守恒,理论上可制得溴乙烷6.35 g,产率=×100%≈32.28%。
答案:(1)高沸点酸制易挥发性酸
(2)尽可能减少Br-被氧化
(3)减少溴乙烷的挥发,吸收挥发出的HBr和乙醇 (4)溴乙烷的密度比水大
(5)b (6)32.28%
15.(12分)一氧化二氯(Cl2O)具有强氧化性,能与有机物发生剧烈反应,与水反应生成次氯酸,Cl2O的熔点为-120 ℃,沸点为2.0 ℃。Cl2的沸点为-34.6 ℃。制备原理:HgO(红色粉末)+2Cl2HgCl2(白色粉末)+Cl2O。某小组设计如下实验制备一氧化二氯(导管接口有一段橡胶管省略):
回答下列问题:
(1)C中发生反应的现象是_ _。
(2)气流从左至右,导管口连接顺序为a→________→j(填字母,仪器可重复使用)。
(3)写出A中反应的离子方程式 __。
(4)C、D装置的橡胶管接口内衬锡箔,其目的是 __。
(5)取少量产品于试管中, __(补充步骤和现象),
证明Cl2O的水溶液有漂白性。
(6)实验完毕后,为测定A装置烧瓶中残留溶液中盐酸的浓度进行如下实验:
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取烧瓶中溶液100 mL按如图所示装置进行实验,实验前量气管读数为x mL,当Y形管不再产生气泡时,每隔半分钟读数一次,当两次读数相等时调平量气管和烧杯内液面,读数为y mL(都已折合成标准状况)。
①每隔半分钟读数一次,其目的是_ _,
调平液面的操作是_ _。
②该溶液中c(HCl)=________mol·L-1(用含x和y的代数式表示)。
【解析】(1)依题意,氧化汞呈红色,氯化汞呈白色,反应时红色粉末逐渐变为白色。(2)实验顺序是制备氯气、除氯化氢、干燥氯气、主体反应、收集产品和处理尾气。(3)浓盐酸中氯化氢能完全电离。(4)依题意,一氧化二氯具有强氧化性,能氧化橡胶等有机物,故通过一氧化二氯的橡胶管内衬锡箔。(5)可用品红溶液等检验一氧化二氯水溶液的漂白性。(6)连续两次读数相同时表明已冷却至室温,上下移动烧杯可以调平液面。Zn+2HClZnCl2+H2↑。n(HCl)= mol,c(HCl)= mol·L-1。
答案:(1)红色粉末逐渐变为白色 (2) hicbdefgcb
(3)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
(4)避免一氧化二氯腐蚀橡胶管
(5)滴加品红溶液,溶液褪色
(6)①确保温度冷却至室温 上下移动烧杯
②
16.(12分)(2020·洛阳模拟)己二酸是工业上具有重要用途的二元羧酸,实验室可利用环己醇和高锰酸钾进行制备。回答下列问题:
Ⅰ.高锰酸钾的制备
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已知锰酸钾在酸性条件下反应生成高锰酸钾和二氧化锰,用如图装置制备高锰酸钾(加热和夹持装置略去)。
(1)甲装置的作用是__________________________, 乙装置中发生反应的化学方程式为__________________。
(2)该实验装置的缺陷是__________________________。
(3)锰酸钾反应完全后,将乙装置中所得溶液过滤,把滤液倒入蒸发皿中,蒸发浓缩、冷却、抽滤、洗涤、干燥得到KMnO4产品,请设计实验证明产品中含有少量MnO2____________________(写出实验操作、现象和结论)。
Ⅱ.制备己二酸
已知:
①
②反应时KMnO4被还原为MnO2,重要物质的物理性质如表:
物质
密度
/g·mL-1
熔点/℃
沸点/℃
溶解性
环己醇
0.96
25
161
微溶于水,与乙醇、乙醚、苯等混溶
己二酸
1.36
152
337.5
(分解)
微溶于水,易溶于乙醇、乙醚,不溶于苯
实验装置如图所示:
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实验步骤:在装有电动搅拌器、温度计的三颈烧瓶中,加入2.5 mL环己醇,恒压漏斗中盛有足量酸性KMnO4饱和溶液。开始微热三颈烧瓶,同时缓慢加入酸性KMnO4溶液,始终保持三颈烧瓶内液体温度不高于30 ℃,至KMnO4溶液滴完后,保持水温为50 ℃,同时搅拌30 min,反应结束,加入10 mL饱和Na2CO3溶液(过量),搅拌、静置、过滤、洗涤,将洗涤后溶液与滤液合并,加入过量稀硫酸,搅拌、静置、过滤、干燥,得到2.20 g纯净的己二酸。
(4)仪器A的名称是________。
(5)该制备反应为放热反应,保证三颈烧瓶内液体温度不高于30 ℃的措施有
(写一种)。
(6)反应结束后加饱和Na2CO3溶液的目的是 __,
第一次过滤所得滤渣的主要成分是________(写化学式)。
(7)本实验中所得己二酸的产率为________(精确到0.1%)。
【解析】(1)已知锰酸钾在酸性条件下反应生成高锰酸钾和二氧化锰,则甲装置生成乙酸挥发到乙中提供酸性环境,乙中为锰酸钾与醋酸反应生成高锰酸钾、二氧化锰、醋酸钾和水,反应为3K2MnO4+4CH3COOH2KMnO4+MnO2+4CH3COOK+2H2O;(2)乙酸易溶于水,导气管伸入乙中液面之下,甲易发生倒吸;(3)MnO2不溶于水,可用作过氧化氢制备氧气的催化剂,故证明产品中含有少量MnO2的方案为取少量产品溶于水,过滤、洗涤,将所得固体放入试管中,加入少量过氧化氢,产生大量气泡,则证明产品中含有MnO2;(4)由仪器图形可知仪器A为球形冷凝管;(5)100 ℃以下可用水浴加热,该制备反应为放热反应,保证三颈烧瓶内液体温度不高于30 ℃,可用冰水浴冷却;(6)已知己二酸微溶于水,加饱和Na2CO3溶液可以将其转化为己二酸钠,溶解性增强,后面再加酸得到己二酸;反应时KMnO4被还原为MnO2,故第一次过滤所得滤渣的主要成分是MnO2;
(7)设理论上生成的己二酸质量为mg,根据关系式:
环己醇 ~ 己二酸
100 146
2.5 mL×0.96 g·mL-1 m
则m=3.504 g,故本实验中所得己二酸的产率为×100%≈62.8%。
答案:(1)制备乙酸 3K2MnO4+4CH3COOH2KMnO4+MnO2+4CH3COOK+2H2O
(2)甲易发生倒吸
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(3)取少量产品溶于水,过滤、洗涤,将所得固体放入试管中,加入少量过氧化氢,产生大量气泡,则证明产品中含有MnO2
(4)球形冷凝管 (5)冰水浴
(6)将己二酸转化为己二酸钠,增强溶解性 MnO2
(7)62.8%
17.(12分)(2019·邢台模拟)硫氰化钾(KSCN)是常用的化学试剂,常用作Fe3+的指示剂,加入后产生红色絮状络合物。配制的硫氰酸盐(硫氰化物)溶液,还可以用于鉴别Fe3+和Cu2+。某实验小组同学设计实验,用KSCN探究Cu和Fe2(SO4)3溶液反应后的产物。已知:
ⅰ.Cu2+可与SCN-反应生成CuSCN白色沉淀和(SCN)2;
ⅱ.(SCN)2被称为“拟卤素”,在水溶液中呈黄绿色;(SCN)2的化学性质与Cl2相似,可与水、碱等发生反应。
实验Ⅰ:取少量反应后的清液于试管中,滴加2滴1 mol·L-1 KSCN溶液,立即出现白色沉淀,溶液局部变为红色,振荡后红色迅速褪去,继续滴加数滴KSCN溶液后,溶液又变为红色。
(1)依据现象可判断白色沉淀为__________,生成该沉淀的离子方程式为__
_ _。
实验Ⅱ:该小组同学继续探究白色沉淀的成因。进行如下实验:
试管内试剂
实验现象
第1组:2 mL 0.1 mol·L-1 CuSO4、2 mL水、3滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液
短时间内无明显变化,溶液颜色仍为蓝色,1小时后有少量白色沉淀生成
第2组:2 mL 0.2 mol·L-1 FeSO4、2 mL水、3滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液
无明显变化
第3组:2 mL 0.1 mol·L-1 CuSO4、2 mL 0.2 mol·L-1 FeSO4、3滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液
立刻产生白色沉淀,溶液局部变为红色,振荡后红色迅速褪去
(2)①根据现象可得到的结论为__ , 写出第3组实验中溶液局部变红的离子方程式: __。
②取第1组实验充分反应并过滤后的少量清液于试管中,加入过量KOH溶液后,试管中溶液的颜色变为________色,写出发生反应的化学方程式__
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__。
(3)有的同学认为实验Ⅱ不能充分证明其结论,并补充实验如下:
取2 mL 0.1 mol·L-1 Fe2(SO4)3于试管中,滴加3滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液,一段时间后溶液颜色仍为红色且无白色沉淀生成。滴加2 mL 0.1 mol·L-1 CuSO4溶液于试管中,溶液颜色仍为红色,1小时后产生少量白色沉淀,该实验现象可得出的结论为 __。
【解析】(1)由题中信息可知,白色沉淀为CuSCN,根据氧化还原反应原理可得生成白色沉淀的离子方程式为2Cu2+ + 4SCN-2CuSCN↓+(SCN)2。
(2)①由实验Ⅱ中3组对比实验可知,CuSO4和KSCN能缓慢反应生成白色沉淀CuSCN,Fe2+能加快CuSCN的生成速率;由题中信息可知,(SCN)2的性质与卤素单质相似,可以把Fe2+氧化为Fe3+,本身被还原为SCN-。
②由题中信息可知(SCN)2水溶液呈黄绿色,(SCN)2的化学性质与Cl2相似,可与水、碱等发生反应,滴加过量KOH溶液,溶液变为无色。
(3)有的同学认为实验II不能充分证明其结论,因为没有排除Fe3+对生成CuSCN的影响,根据实验:向2 mL 0.1 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液中滴加3滴0.1 mol·L-1 KSCN溶液后,一段时间后溶液颜色仍为红色且无白色沉淀生成,滴加2 mL
0.1 mol·L-1 CuSO4混合溶液于试管中,溶液颜色仍为红色,1小时后产生少量白色沉淀可说明白色沉淀不是由Fe3+与SCN-生成,且Fe3+不能加快CuSCN的生成速率。
答案:(1)CuSCN 2Cu2+ + 4SCN-2CuSCN↓+(SCN)2
(2)①CuSO4和KSCN能缓慢反应生成白色沉淀CuSCN,Fe2+能加快CuSCN的生成速率 (SCN)2+2Fe2+ 2Fe3++2SCN-,Fe3+ + 3SCN-Fe(SCN)3
②无 (SCN)2+2KOHKSCN+KSCNO+H2O,2KOH+CuSO4Cu(OH)2↓+K2SO4
(3)白色沉淀不是由Fe3+与SCN-生成,且Fe3+不能加快CuSCN的生成速率
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