高考化学一轮课时达标习题化学实验4含答案 6页

‎2019年高考化学一轮课时达标习题：第10章化学实验（4）含答案 ‎1．过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)是一种集洗涤、漂白、杀菌于一体的氧系漂白剂，该晶体具有Na2CO3和H2O2的双重性质。利用图2装置制备过碳酸钠，在冷水浴中充分反应后，按图1流程可获得过碳酸钠产品。‎ ‎(1)恒压滴液漏斗中支管的作用是__使液体顺利流下__。‎ ‎(2)制备过碳酸钠的关键是__控制反应温度__。‎ ‎(3)如果配制过碳酸钠的水中含有铁离子，不仅会削弱洗涤剂的去污能力，甚至完全失去杀菌作用。试分析其中的原因：__2H2O22H2O＋O2↑或2Fe3＋＋3CO＋3H2O===2Fe(OH)3↓＋3CO2↑__(写出其中一种即可，用化学方程式表示)。‎ ‎(4)某化学学习小组为了定性探究铁离子对这种新型漂白剂的不良影响，取该漂白剂100 mL，加入‎25 g FeCl3固体，产生大量无色无味气体，用贮气瓶收集气体。请选用下列试剂和实验用品完成气体成分的探究过程：0.1 mol/L NaOH溶液、8.0 mol/L NaOH溶液、澄清石灰水、0.01 mol/L KMnO4溶液、BaCl2稀溶液、品红溶液、蒸馏水、木条、酒精灯、火柴、洗气瓶。‎ ‎①提出假设：对该气体成分提出合理假设。‎ 假设1：气体是O2。‎ 假设2：气体是__CO2和O2__。‎ 假设3：气体是CO2。‎ ‎②设计方案：设计实验方案证明你的假设，在下表中完成实验步骤、预期现象与结论。‎ 实验步骤 预期现象与结论 将气体依次通入盛有__澄清石灰水__、__8.0_mol/L_NaOH溶液__的洗气瓶中，__并将带火星的木条放在最后一个洗气瓶的出口处__‎ ‎①__若澄清石灰水不变浑浊，木条复燃，则假设1成立__‎ ‎②__若澄清石灰水变浑浊，木条复燃，则假设2成立__‎ ‎③__若澄清石灰水变浑浊，木条不复燃，则假设3成立__‎ 解析 (1)恒压滴液漏斗中支管连接了上下两端，使液体上下气压相等，使漏斗中的液体能顺利流下。(2)温度高时H2O2易分解，故控制好反应温度是关键。(3)铁离子可以作催化剂，使过氧化氢分解，另外铁离子和碳酸根离子可以发生水解相互促进的反应。(4)无色无味气体可能是O2或CO2或CO2和O2二者的混合气体。检验CO2用澄清石灰水，检验O2用带火星的木条。‎ ‎2．将绿矾(FeSO4·7H2O)在隔绝空气条件下加强热分解。已知产物全部为氧化物。为探究绿矾分解的产物，某同学进行了以下实验：‎ ‎【实验一】　为探究固体产物中铁元素的价态，该同学将固体产物溶于足量的稀硫酸得到相应溶液，进行以下猜想和实验：‎ 猜想 实验步骤 预期现象与结论 猜想一：铁元素只显__＋2__价 ‎①向所得溶液中滴入KSCN溶液 ‎②向稀酸性KMnO4溶液中滴入所得溶液 KSCN溶液无明显现象；稀酸性KMnO4溶液颜色__褪色__‎ 猜想二：铁元素只显__＋3__价 KSCN溶液呈__血红__色；稀酸性KMnO4溶液颜色__无变化__‎ 猜想三：铁元素既有＋2价又有＋3价 KSCN溶液呈__血红__色；稀酸性KMnO4溶液颜色__褪色__‎ ‎【实验二】　为进一步探究该反应的产物，进行了如下图所示的实验：‎ ‎(1)实验开始时，点燃B处酒精喷灯之前应先打开A处活塞通CO2，其目的是__排净装置内的空气__。‎ ‎(2)图中装置C的作用是__防止产生倒吸__。‎ ‎(3)该组同学称取了‎55.6 g绿矾按如图装置进行实验，待绿矾分解完全后，测得D瓶中沉淀的质量为‎23.3 g，根据这些数据，可以得知，绿矾分解的化学方程式为__2FeSO4·7H2OFe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O__。‎ ‎(4)该组同学设计的装置存在着一个明显的缺陷是__未进行尾气处理__。‎ 解析 【实验一】　由题意知绿矾分解的产物全为氧化物，则铁元素可能为＋2价，也可能为＋3价，或者既有＋2价又有＋3价。＋2价铁具有还原性，可使酸性高锰酸钾溶液褪色，＋3价铁遇KSCN溶液生成血红色物质，利用这些性质可以检验铁元素的价态。‎ ‎【实验二】　(1)FeSO4具有还原性，能够被空气中的氧气氧化，实验开始时先通CO2的目的是排净装置内的空气，防止FeSO4·7H2O被氧化。(2)本实验有加热装置，反应产生气体，气体与氯化钡溶液反应产生白色沉淀，导气管内压强减小，容易发生倒吸，C为防倒吸装置。(3)‎55.6 g绿矾的物质的量为＝0.2 mol，那么分解前硫元素的物质的量为0.2 mol，白色沉淀为硫酸钡，其物质的量为＝0.1 mol，所以除了SO3以外还应有SO2，其物质的量也为0.1 mol，因此绿矾分解的化学方程式是2FeSO4·7H2OFe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O。(4)二氧化硫会污染环境，应添加尾气处理装置。‎ ‎3．硫代硫酸钠(Na2S2O3)是重要的化工原料，可用作分析试剂及鞣革的还原剂，易溶于水，受热、遇酸易变质。Na2S2O3·5H2O是无色透明晶体，易溶于水，其稀溶液与BaCl2溶液混合无沉淀生成。工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3·5H2O，‎ 某化学兴趣小组在实验室中用如图所示装置(部分夹持装置已略去)模拟其生产过程并探究其化学性质。 ‎ 烧瓶C中发生的反应如下：‎ Na2S(aq)＋H2O(l)＋SO2(g)===Na2SO3(aq)＋H2S(aq)①‎ ‎2H2S(aq)＋SO2(g)===3S(s)＋2H2O(l)　②‎ S(s)＋Na2SO3(aq)Na2S2O3(aq)　③‎ Ⅰ.制备Na2S2O3·5H2O ‎(1)加入药品之前须进行的操作是__检查装置气密性__；装置D的作用是__防止倒吸__；装置B的作用之一是观察SO2的生成速率，其中的试剂最好选用__c__(填字母)。‎ a．蒸馏水　　　　 b．饱和Na2SO3溶液 c．饱和NaHSO3溶液　　　　 d．饱和NaHCO3溶液 ‎(2)为保证硫代硫酸钠的产量，实验中产生的SO2不能过量，原因是__若SO2过量，溶液显酸性，产物分解，产率降低__；所制得的粗产品可以通过__重结晶__方法进一步提纯得到纯Na2S2O3·5H2O。‎ Ⅱ.测定产品纯度 准确称取w g产品，用适量蒸馏水溶解，以淀粉作指示剂，用0.10 mol·L－1 I2标准溶液滴定。反应原理为2S2O＋I2===S4O＋2I－。‎ ‎(3)滴定至终点时的现象：__溶液由无色变蓝色，且半分钟内不褪色__。滴定起始和终点时I2标准溶液液面位置如图所示，则消耗I2标准溶液的体积为__18.10__mL。产品的纯度为　%　(设Na2S2O3·5H2O的相对分子质量为M，列出用M、w表示的表达式)。‎ Ⅲ.探究Na2S2O3的部分化学性质 ‎(4)【提出假设】‎ 假设一：Na2S2O3与Na2SO4的结构相似，化学性质也应该相似，因此，室温时Na2S2O3溶液的pH＝7。‎ 假设二：从S的化合价推测Na2S2O3具有较强的还原性。‎ ‎【验证假设】　配制适量Na2S2O3溶液，进行如下实验，请将实验补充完整。‎ 实验操作 实验结论或现象 现象解释(用离子方程式表示)‎ 假设一 ‎__用玻璃棒蘸取Na2S2O3溶液点在pH试纸中部，再与标准比色卡对照(或用pH计测量Na2S2O3溶液的pH)__‎ 溶液pH＝8‎ ‎__S2O＋H2O===HS2O＋OH－__‎ 假设二 向溴水中滴入适量Na2S2O3溶液 溴水褪色 ‎__S2O＋4Br2＋5H2O===2SO＋8Br－＋10H＋__‎ 实验结论：__Na2S2O3溶液呈碱性，且具有还原性(或假设一不成立，假设二成立)__。‎ Ⅳ.Na2S2O3的应用 ‎(5)Na2S2O3的商品名为“海波”，俗称“大苏打”，化学上常用于滴定实验。为测定某K2Cr2O7溶液的浓度，研究小组的同学准确量取10.00 mL K2Cr2O7溶液于锥形瓶中，加入过量KI固体和适量稀H2SO4，滴加几滴指示剂，用0.10 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点，进行3次平行实验后，测得平均消耗Na2S2O3溶液的体积为30.00 mL，则c(K2Cr2O7)＝__0.05__mol·L－1。(已知：Cr2O＋6I－＋14H＋===2Cr3＋＋3I2＋7H2O)‎ Ⅴ.探究与反思 ‎(6)为验证产品中含有Na2SO3和Na2SO4，该小组设计了以下实验方案，请将实验方案补充完整。‎ 取适量产品配成稀溶液，__滴加足量BaCl2溶液有白色沉淀生成，过滤，用蒸馏水洗涤沉淀，向沉淀中加入足量稀盐酸，若沉淀部分溶解，并产生有刺激性气味的气体，则可确定产品中含有Na2SO3和Na2SO4__。(所需试剂从BaCl2溶液、稀HNO3、稀H2SO4、稀盐酸、蒸馏水中选择)‎ 解析 (1)加入药品前应先检查装置的气密性；装置D为安全瓶，防倒吸；装置B的作用之一是观察SO2的生成速率，故所选试剂应不与SO2反应，且SO2在其中的溶解度较小，故最好选用饱和NaHSO3溶液。(2)由题意可知硫代硫酸钠受热、遇酸易变质，若SO2过量，溶液显酸性，产物变质，产率降低；通常采用多次结晶的方法，即重结晶法提纯晶体产物。(3)Na2S2O3与I2反应产生I－，因此当Na2S2O3反应完全，过量的I2遇淀粉溶液变为蓝色。故滴定至终点时，溶液颜色的变化是由无色变为蓝色，且半分钟内不褪色。根据滴定起始和终点的液面位置图可知反应消耗I2标准溶液的体积为18.10 mL。n(I2)＝0.10 mol·L－1×0.018 ‎1 L＝1.81×10－3 mol；根据关系式2S2O～I2可知n(Na2S2O3)＝2×1.81×10－3mol＝3.62×10－3 mol，所以产品的纯度为3.62×10－3 mol×M g·mol－1÷w g×100%＝%。(4)假设一的实验结论是溶液的pH＝8，故实验目的是测定溶液的pH，具体操作是用玻璃棒蘸取Na2S2O3溶液点在pH试纸中部，将试纸颜色与标准比色卡对照。溶液呈碱性，原因是S2O在溶液中水解，离子方程式是S2O＋H2OHS2O＋OH－。假设二的实验现象是溴水褪色，证明Na2S2O3有还原性，发生反应的离子方程式是S2O＋4Br2＋5H2O===2SO＋8Br－＋10H＋，故实验结论是Na2S2O3溶液呈碱性，且Na2S2O3具有还原性。(5)根据所给离子方程式可得对应关系式：K2Cr2O7～3I2～6Na2S2O3，则c(K2Cr2O7)＝×n(Na2S2O3)÷V＝×0.10 mol·L－1×‎0.03 L÷‎0.01 L＝0.05 mol·L－1。(6)题干中给出Na2S2O3稀溶液与BaCl2溶液混合无沉淀生成，则可取适量产品配成稀溶液，滴加足量BaCl2溶液，有白色沉淀生成。因Na2S2O3在酸性环境中易分解，故需要过滤并用蒸馏水洗涤沉淀，再向沉淀中加入足量稀盐酸，若固体部分溶解，产生无色有刺激性气味的气体，证明产品中含有Na2SO3和Na2SO4。‎ ‎4．氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料。某AlN样品仅含有Al2O3杂质，为测定AlN的含量，设计如下三种实验方案。(已知：AlN＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋ NH3↑)‎ ‎【方案1】　取一定量的样品，用以下装置测定样品中AlN的纯度(夹持装置已略去)。‎ ‎(1)上图装置C中球形干燥管的作用是__防倒吸__。‎ ‎(2)完成以下实验步骤：组装好实验装置，首先__检查装置气密性__，再加入实验药品，接下来的实验操作是__关闭K1，打开K2__，打开分液漏斗活塞，加入NaOH浓溶液，至不再产生气体。打开K1，通入氮气一段时间，测定装置C反应前后的质量变化。通入氮气的目的是__把装置中残留的氨气全部赶入装置C__。‎ ‎(3)由于装置存在缺陷，导致测定结果偏高，请提出改进意见：__装置C出口处连接一个干燥装置__。　‎ ‎【方案2】　用下图装置测定m g样品中AlN的纯度(部分夹持装置已略去)。‎ ‎(4)为测定生成气体的体积，量气装置中的X液体可以是__ab__(填字母)。‎ a．CCl4　　　　 b．C6H6　　　　‎ c．NH4Cl溶液　　　　 d．H2O ‎ ‎(5)若m g样品完全反应，测得生成气体的体积为V mL(已转换为标准状况)，则AlN的质量分数是　×100%　(用含m、V的数学表达式表示)。‎ ‎【方案3】　按以下步骤测定样品中AlN的纯度：‎ ‎(6)步骤②生成沉淀的离子方程式为__AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO__。‎ ‎(7)若在步骤③中未洗涤，测定结果将__偏高__(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。‎ 解析 (1)根据装置和仪器作用分析，氨气与浓硫酸发生反应生成硫酸铵，易发生倒吸，装置C中球形干燥管的作用是防止倒吸。(2)组装好实验装置后，由原理可知气体制备需要先检查装置气密性，再加入实验药品，接下来的实验操作是关闭K1，打开K2，打开分液漏斗活塞，加入NaOH浓溶液，至不再产生气体。为了将装置内的氨气全部赶入装置C被浓硫酸吸收，准确测定装置C的增重，打开K1，通入氮气一段时间，测定装置C反应前后的质量变化。(3)装置中存在的缺陷是空气中的水蒸气也可以进入装置C，使测定结果偏高，改进的方法是在装置C出口处连接一个干燥装置。(4)由于氨气极易溶于水，难溶于有机溶剂(苯或CCl4 )，所以为了测定生成气体的体积，量气装置中的X液体可以是苯或CCl4，选ab项。(5)若m g样品完全反应，测得生成气体的体积为V mL(已转换为标准状况)，设AlN的质量为x，则：‎ AlN＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋NH3↑‎ ‎41 g‎　　　　　　　　　　　　‎‎22.4 L x　　　　　　　　　　　　 V×10－‎‎3 L x＝ g 则AlN的质量分数为×100%。‎ ‎(6)步骤②生成的沉淀是氢氧化铝，反应的离子方程式为AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。(7)若在步骤③中未洗涤，得到滤渣质量会增大，测定结果会偏高。‎