2019高考化学二轮冲刺复习第13讲化学实验方案设计与评价跟踪训练(含解析) - 图文

更新时间:2023-11-28 13:00:01 阅读量: 教育文库 文档下载

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专题跟踪训练(十三)

能力练(20分钟 50分)

非选择题(共50分)

1.(16分)三氯化硼是一种重要的化工原料。某同学设计的三氯化硼制备装置如图所示。

[查阅资料]①BCl3的熔点为-107.3 ℃,沸点为12.5 ℃;

②2B+6HCl=====2BCl3+3H2;

③硼与铝的性质相似,氯化物也易水解,硼也能与碱反应。 请回答下列问题:

(1)装置A是用高锰酸钾固体与浓盐酸反应制氯气,反应的离子方程式为___________________________________________________。

(2)为了完成三氯化硼的制备,装置从左到右的接口连接顺序为________________________。

(3)装置E中的试剂为__________,如果拆去装置E,可能的后果是__________________________________。

(4)装置D中发生反应前先通入一段时间的氯气,其目的是__________________________,该装置中发生反应的化学方程式为____________________________。

(5)BCl3与水能剧烈反应生成硼酸(H3BO3)和白雾,写出该反应的化学方程式______________________________________________。

(6)请设计一个简易实验,验证制得的产品中是否含有硼粉__________________________。

[解析] (1)装置A中发生反应的离子方程式为2MnO4+16H+10Cl===2Mn+5Cl2↑+8H2O。(2)由于制取的Cl2中含杂质HCl、H2O,所以Cl2与硼反应前需要先除去Cl2中含有的杂质,又因为“硼与铝的性质相似,氯化物也易水解”,生成BCl3的装置中应防止水蒸气进入,故右侧应连接盛有浓H2SO4的干燥装置。装置的连接顺序为a→hi→fg→bc→de→j(f和g可互换,b和c可互换)。(3)装置E中的试剂为饱和食盐水,目的是除去Cl2中的HCl;

2+

若拆去装置E,杂质HCl与硼反应产生的H2与Cl2混合,加热时可能会引起爆炸。(4)硼粉能与空气中的氧气反应,故反应前应通入Cl2排尽装置中的空气。(5)由“生成硼酸(H3BO3)和白雾”可知该反应为BCl3+3H2O===H3BO3+3HCl。(6)由“硼也能与碱反应”可知在产品中加入NaOH溶液,若产生气泡,则说明含有硼粉。

[答案] (1)2MnO4+16H+10Cl===2Mn+5Cl2↑+8H2O (2)a→hi→fg→bc→de→j(f和g可互换,b和c可互换)

(3)饱和食盐水 HCl与硼反应产生的H2与Cl2混合,加热时可能会引起爆炸

(4)通入Cl2以排尽装置中的空气,防止硼被氧化 2B+3Cl2=====2BCl3 (5)BCl3+3H2O===H3BO3+3HCl

(6)取少量产品于试管中,加入NaOH溶液,若产生气泡(H2),则说明含有硼粉 2.(18分)Co-60可用于癌症的放射性治疗和蔬菜保鲜。已知:硫钴矿石(主要成分为Co3S4)灼烧会生成Co2O3(黑色),Co2O3与Al发生铝热反应可生成Co。请回答下列问题:

(1)写出“已知”中的两个反应的化学方程式:________________________、______________________。

(2)实验室由硫钴矿石(主要成分为Co3S4)灼烧生成Co2O3时,可选用下面的装置__________(填序号)。

2+

(3)钴单质可与稀盐酸反应生成CoCl2(蓝色)和H2。CoCl2吸水后会生成不同颜色的物质,如CoCl2·6H2O为粉红色。如图所示为CoCl2·6H2O受热时的温度与质量的关系图。

①紫红色物质的化学式为__________,若由粉红色固体制备紫红色固体,可采用的实验装置为__________(从Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中选择)。

②由紫红色固体生成蓝紫色固体发生反应的化学方程式为______________________。 ③综合上述反应过程,钴的氯化物常作为变色硅胶(一种干燥剂)的指示剂,当变色硅胶由蓝色变为粉红色时,即失去干燥能力,该蓝色物质的化学式为_____________________________。

[解析] (1)由“硫钴矿石(主要成分为Co3S4)灼烧生成Co2O3”可得,该反应的化学方程

式为4Co3S4+25O2=====6Co2O3+16SO2。由“铝热反应”可得制备钴的化学反应方程式为Co2O3

高温

+2Al=====Al2O3+2Co。(2)灼烧硫钴矿石时需要加热,可选用装置Ⅰ、Ⅱ,但用坩埚灼烧时产生的SO2会污染空气,所以选用装置Ⅰ较好(导出气体可用碱液吸收)。(3)①由25 ℃时钴4.76 g盐的质量可知,n(CoCl2·6H2O)=-1=0.02 mol;25~52 ℃减少的质量为H2O的

238 g·mol质量,n(H2O)=

1.44 g0.08 mol

mol;CoCl2·6H2O失去水分子数==4,故紫红-1=0.08

18 g·mol0.02 mol

色物质的化学式为CoCl2·2H2O。由于失水温度为52 ℃,需要采用水浴加热,故采用装置Ⅲ。②52~90 ℃时,减少的质量为H2O的质量,n(H2O)=

0.36 g

-1=0.02 mol;CoCl2·2H2O

18 g·mol

0.02 mol

失去水分子数==1,故蓝紫色物质的化学式为CoCl2·H2O。所以由紫红色固体生

0.02 mol

成蓝紫色固体的化学方程式为CoCl2·2H2O=====CoCl2·H2O+H2O。③90~120 ℃时,失去水的物质的量为0.02 mol,故蓝色物质为CoCl2。

高温

[答案] (1)4Co3S4+25O2=====6Co2O3+16SO2 Co2O3+2Al=====Al2O3+2Co (2)Ⅰ

(3)①CoCl2·2H2O Ⅲ ②CoCl2·2H2O=====CoCl2·H2O+H2O ③CoCl2

3.(16分)亚硝酰氯(NOCl)的沸点为-5.5 ℃,具有刺鼻恶臭味,溶于发烟硫酸,遇水则分解,是有机合成中的重要试剂。某同学用如图装置,由NO与干燥纯净的Cl2反应制备NOCl。

已知:①Cl2的沸点为-34.6 ℃,NO2Cl的沸点为-15 ℃; ②2NO+Cl2===2NOCl,2NO2+Cl2===2NO2Cl。 回答下列问题:

(1)铜与稀硝酸反应的化学方程式为__________________; 装置

A

中设计了可上下移动的铜丝,其优点是

_________________________________________。

(2)

a→_____________________________________________。

(3)实验时,先制取氯气使其充满除A、B、C外的整套装置,目的是_____________________________________;

装置中充满氯气后,下一步是制取_____________________________________________________;

E中冰盐水的温度可低至-22 ℃,其作用是______________。 (4)

NO,具体操作是

_______________________________________________________。

(5)若无

C

装置,则不利于

NOCl

的制备,主要原因是

______________________________(用化学方程式表示)。

[解析] (1)铜与稀硝酸反应的化学方程式为3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。上下移动的铜丝的作用是可以控制反应的开始与停止。(2)由已知②和NOCl遇水则分解可知,需制取纯净的Cl2和NO,并在制备与收集NOCl前后连接干燥管防止水蒸气进入装置,才能制备NOCl,最后还需要尾气处理装置。装置的连接顺序为a→d→e→b→c→i→j→f→g→h。(3)“先制取氯气使其充满除A、B、C外的整套装置”的目的是排尽装置中的空气,以防止NO被氧化成NO2而生成杂质NO2Cl。向下移动铜丝与稀硝酸接触,即可反应制得NO。E中冰盐水的作用是使NOCl冷凝成液态,分离NOCl与尾气。(4)该实验设计中B、C中有少量空气,可能会将NO氧化为NO2,使制备的产物中含杂质NO2Cl。(5)若无C装置,NOCl会与水反应生成HCl和HNO2。

[答案] (1)3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 可以控制反应的开始与停止 (2)d→e→b→c→i→j→f→g→h

(3)排尽装置中的空气 向下移动铜丝,与稀硝酸接触 使NOCl冷凝成液态,分离NOCl与尾气

(4)B、C中有少量空气,可能会将NO氧化为NO2,使制备的产物中含杂质NO2Cl (5)NOCl+H2O===HNO2+HCl

拔高练(25分钟 50分)

非选择题(共50分)

1.(16分)氯苯是染料、医药、有机合成的中间体,是重要的有机化工产品。实验室制取氯苯的装置如图所示(加热和夹持装置已略去)。回答下列问题:

(1)仪器a、b组合成制取氯气的装置,反应不需要加热,则仪器a中的固体反应物可以是________(填标号)。

A.MnO2 B.KMnO4 C.K2Cr2O7

(2)把氯气通入仪器d中(仪器d中有FeCl3和苯),加热维持反应温度为40~60 ℃,温度过高会生成过多的二氯苯。对仪器____________________________________________。

d

加热的方法是

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