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1、第 13 讲 化学实验方案设计与评价专题跟踪训练(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 BCl3的熔点为 107.3，沸点为12.5；2B 6HCl=2BCl3 3H2；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
2、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2MnO416H10Cl=2Mn25Cl28H2O。(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
3、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ahi fg bcdej(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；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BCl33H2O=H3BO33HCl。(6)由“硼也能与碱反应”可知在产品中加入 NaOH 溶液，若产
4、生气泡，则说明含有硼粉。答案 (1)2MnO416H10Cl=2Mn2 5Cl2 8H2O(2)a hi fg bcdej(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2B3Cl2=2BCl3(5)BCl33H2O=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)Co60 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
5、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)。(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 CoCl26H2O为粉红色。如图所示为CoCl26H2O受热时的温度与质量的关系图。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、中选择)。由紫红色固体生成蓝紫色固体发生反应的化学方程式为_。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
6、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 4Co3S425O2=6Co2O3 16SO2。由“铝热反应”可得制备钴的化学反应方程式为Co2O32Al=高温Al2O32Co。(2)灼烧硫钴矿石时需要加热，可选用装置、，但用坩埚灼烧时产生的 SO2会污染空气，所以选用装置较好(导出气体可用碱液吸收)。(3)由 25 时钴盐的质量可知，n(CoCl26H2O)4.76 g238 gmol10.02 mol；2552 减少的质量为H2O的质量
7、，n(H2O)1.44 g18 gmol 10.08 mol；CoCl26H2O失去水分子数0.08 mol0.02 mol 4，故紫红色物质的化学式为CoCl22H2O。由于失水温度为52，需要采用水浴加热，故采用装置。5290 时，减少的质量为H2O的质量，n(H2O)0.36 g18 gmol10.02 mol；CoCl22H2O失去水分子数0.02 mol0.02 mol1，故蓝紫色物质的化学式为CoCl2H2O。所以由紫红色固体生成蓝紫色固体的化学方程式为CoCl22H2O=CoCl2H2O H2O。90120 时，失去水的物质的量为0.02 mol，故蓝色物质为CoCl2。答案 (
8、1)4Co3S425O2=6Co2O316SO2Co2O32Al=高温Al2O32Co(2)(3)CoCl22H2O CoCl22H2O=CoCl2H2O H2O CoCl23(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：Cl2的沸点为 34.6，NO2Cl 的沸点为 15；2NO Cl2=2NOCl,2NO2Cl2=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)题图中实验装置的连接顺序：a
9、_。(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NO，具体操作是_；E中冰盐水的温度可低至22，其作用是_。(4)该同学的实验设计可能的不足之处是_。(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3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO 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
10、 备NOCl，最 后 还 需 要 尾 气 处 理 装 置。装 置 的 连 接 顺 序 为adebci j f gh。(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)22NO 4H2O 可以控制反应的开始
11、与停止(2)d ebci j f gh(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=HNO2HCl 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)。AMnO2BKMnO4CK2Cr2O7(2)把氯气
12、通入仪器d 中(仪器 d 中有 FeCl3和苯)，加热维持反应温度为4060，温度过高会生成过多的二氯苯。对仪器d加热的方法是_。(3)仪器 c 的名称是 _，仪器 c 出口的气体成分有HCl、Cl2、水蒸气和 _。(4)制取氯苯的化学方程式为_。(5)仪器 d 中的反应完成后，工业上要进行水洗、碱洗及食盐干燥，才能蒸馏。碱洗之前要进行水洗，其目的是_。用10%NaOH 溶 液 碱 洗 时 发 生 氧 化 还 原 反 应 的 化 学 方 程 式 为_。(6)工业生产中苯的流失情况如表所示：则 10 t苯可得成品氯苯_t。(列出计算式即可)解析 答案 (1)BC(2)水浴加热(3)球形冷凝管苯蒸
13、气(4)(5)洗去产品中的FeCl3、HCl，节省碱的用量，降低成本Cl22NaOH=NaCl NaClOH2O(6)101 0.0892112.5782(14 分)磁性材料A是由两种元素组成的化合物，某研究小组按如图流程探究其组成：请回答：(1)A的组成元素 为_(用元素符号表示)，化学式为_。(2)溶液 C可溶解铜片，列举该反应的一个实际应用_。(3)已知化合物A能与稀硫酸反应，生成一种淡黄色不溶物和一种气体(标况下的密度为1.518 g L 1)，该气体分子的电子式为_，写出该反应的离子方程式_。(4)写出 FG反应的化学方程式_，设计实验方案探究溶液G中的主要微粒(不考虑 H2O、H、
14、K、I)_ _。解析 (1)由 C中加入 KSCN 溶液后呈红色，可推出B为 Fe2O3，C为 FeCl3。由无色酸性溶液 F 与 I2的 KI 溶液反应后生成无色溶液G，说明无色酸性溶液F 具有还原性，结合“A能与稀硫酸反应，生成一种淡黄色不溶物和一种气体(M22.4 Lmol11.518 gL134 gmol1，为 H2S)”，说明A中含有 S元素，则无色气体E为 SO2，无色酸性溶液F为 H2SO3溶液，与 I2反应的化学方程式为H2SO3I2H2O=H2SO42HI。由“2.960 g化合物 A”“2.400 g 红棕色固体B”，可得n(Fe)0.03 mol，n(S)0.04 mol
15、，A的化学式为Fe3S4。(2)FeCl3与铜片的反应为2FeCl3Cu=CuCl22FeCl2，该反应在工业上可用于制印刷电路板。答案 (1)Fe、S Fe3S4(2)制印刷电路板3(20 分)(2018 山东日照二模)水合肼(N2H4H2O)又名水合联氨，无色液体，具有腐蚀性和强还原性，它是一种重要的化工试剂。利用尿素法生产水合肼的原理为CO(NH2)22NaOH NaClO=N2H4H2ONa2CO3NaCl。实验 1：制备 NaClO溶液(已知：3NaClO=2NaClNaClO3)。(1)图甲装置中烧瓶内发生反应的化学方程式_。(2)用 NaOH固体配制溶质质量分数为30%NaOH溶
16、液时，所需玻璃仪器除量筒外还有_(填标号)。a烧杯b容量瓶c玻璃棒d烧瓶(3)图甲装置中用冰水浴控制温度的目_。实验 2：制取水合肼。(4)图乙中若分液漏斗滴液速率过快，部分N2H4H2O会参与 A中反应并产生大量氮气，降低产品产率。写出该过程中反应生成氮气的化学方程式：_。充分反应后，蒸馏A中溶液即可得到水合肼的粗产品。实验 3：测定馏分中水合肼的含量。(5)称取馏分3.0 g，加入适量NaHCO3固体，加水配成250 mL 溶液，移出25.00 mL 置于锥形瓶中，并滴加 23 滴淀粉溶液，用 0.15 molL1的碘的标准溶液滴定(滴定过程中，调节溶液的pH保持在 6.5 左右)。(已知
17、：N2H4H2O2I2=N2 4HIH2O)滴定时，碘的标准溶液盛放在_(填“酸式”或“碱式”)滴定管中。下列能导致馏分中水合肼的含量测定结果偏高的是_(填标号)。a锥形瓶清洗干净后未干燥b滴定前，滴定管内无气泡，滴定后有气泡c读数时，滴定前平视，滴定后俯视d盛标准液的滴定管水洗后，直接装标准液实验测得消耗碘的标准溶液的平均值为20.00 mL，馏分中水合肼(N2H4H2O)的质量分数为 _。解析 (1)实验室用浓盐酸和二氧化锰共热制备氯气。(2)配制一定质量分数的氢氧化钠溶液，分三步：计算；称量(用托盘天平)；溶解(用玻璃棒、量筒和烧杯)。(3)Cl2与 NaOH的反应为放热反应，由已知信息
18、知，温度过高，次氯酸钠易发生歧化反应，导致次氯酸钠含量降低，影响产品的产率，故应用冰水浴控制温度。(4)水合肼与次氯酸钠发生氧化还原反应生成氮气、氯化钠和水。(5)碱式滴定管下部有一段橡胶管，橡胶中含碳碳双键，能与碘单质发生加成反应，所以，用酸式滴定管盛装碘的标准溶液。锥形瓶作反应容器，残留蒸馏水不会影响实验，a 项错误；滴定前滴定管内无气泡，滴定后有气泡，测得溶液体积偏小，结果偏低，b 项错误；滴定管的0 刻度在上部，俯视读数结果偏小，测定结果偏低，c项错误：如果没有用待装液润洗，则测得消耗碘的标准溶液的体积偏大，结果偏高，d 项正确。w(N2H4H2O)0.15 mol L120.00103 L 1250 gmol1250 mL25.00 mL3.0 g100%25%。答案 (1)MnO24HCl(浓)=MnCl2Cl2 2H2O(2)ac(3)防止 NaClO分解，影响水合肼的产率(4)N2H4H2O 2NaClO=N2 3H2O2NaCl