北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
专题二十 实验方案的设计与评价
1.某化学兴趣小组拟采用如下图所示装置(部分夹持装置略去)制取氨基钾(KNH )。已知
2
氨基钾很容易与空气中的水和二氧化碳反应。
回答下列问题:
(1)A装置装药品前应检验气密性,操作是 。浓
氨水与生石灰混合能迅速产生氨气,主要利用生石灰吸水且遇水放热升温减小氨气溶解
度,以及 (从平衡角度回答)。
(2)整套装置的连接顺序为a- (装置不重复使用)。
(3)实验开始时应先打开分液漏斗的活塞,再点燃酒精灯,目的是
。药品M为 (填字母标号)。
A.无水氯化钙 B.碱石灰
C.五氧化二磷 D.硅胶
(4)D中硬质玻璃管内发生反应的化学方程式为 。
(5)B装置的作用是 。
答案 (1)关闭分液漏斗活塞,将导气管延长插入水中,微热烧瓶,导气管口有气泡冒出,停
止加热,导气管中倒吸一段水柱,证明A装置气密性良好 生成的Ca(OH) 增大氨水中氢
2
氧根离子浓度,使一水合氨的电离平衡逆向移动
(2)hi-fg-de-b
(3)利用产生的氨气排尽装置内的空气,防止金属钾被氧化 BD
(4)2K+2NH 2KNH +H
3 2 2
(5)吸收多余的NH ,并防止空气中的CO 和水蒸气进入D中
3 2
解析 (2)A装置制备氨气,用E装置中药品M干燥氨气,干燥的氨气和金属钾在D装置
中反应;为防止倒吸,尾气通过C装置;为吸收多余的NH ,并防止空气中的CO 和水蒸气
3 2
进入D装置中,在C装置后连接装有浓硫酸的B装置。(3)利用产生的氨气排尽装置内的
空气,防止金属钾被氧化,所以实验开始时应先打开分液漏斗的活塞,再点燃酒精灯;药品
M用于干燥氨气,无水氯化钙和五氧化二磷均能与氨气反应,不能用来干燥氨气,所以M
可以是碱石灰或硅胶,故选BD。(4)D装置中硬质玻璃管内金属钾和氨气反应生成氨基
钾和氢气,可写出发生反应的化学方程式。(5)B装置内的浓硫酸可以吸收氨气,防止污染北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
空气;氨基钾很容易与空气中的水和二氧化碳反应,B装置能防止空气中的CO 和水蒸气
2
进入D装置中。
名师点睛 装置的气密性检验:形成封闭体系(有活塞别忘关活塞)→操作(微热、手捂、
热毛巾捂、加水等)→描述现象→得出结论。微热法关键词是:封闭(将导管一端放入水
中)、微热、气泡、水柱。液差(封)法关键词是:封闭(用止水夹关闭右侧导气管,向××漏
斗中加水)、液差(××漏斗中形成一段水柱,停止注水后,水柱不变化)。注意:整套装置气
密性检查,为使其产生明显的现象,用酒精灯对装置中某个可加热容器微热,观察插入水中
的导管口处是否有气泡冒出,也可对整套装置适当分割,分段检查气密性。
2.CuCl是一种重要化工原料,常用作催化剂、杀菌剂。化学小组利用下图装置(部分夹持
装置略去)制备氯化亚铜。
已知:①CuCl为白色固体,微溶于水,不溶于酒精,在空气中能被迅速氧化。
②CuCl能溶于氨水,[Cu(NH ) ]+为无色。
3 2
实验步骤:
Ⅰ.向15 mL 0.5 mol·L-1的CuCl 溶液中,加入0.5 mol·L-1的NaOH溶液30 mL;打开A
2
中分液漏斗的活塞,产生SO 气体,一段时间后C中产生白色固体。
2
Ⅱ.将C中混合物过滤、洗涤、干燥得CuCl产品。
回答下列问题:
(1)仪器a的名称是 ,装置B的作用是 。
(2)步骤Ⅰ中通入SO 发生反应的离子方程式为 。
2
(3)步骤Ⅱ采用抽滤法快速过滤,防止滤渣被空气氧化为Cu (OH) Cl。CuCl被氧化为
2 3
Cu (OH) Cl的化学方程式为 ;用95%的乙醇代替蒸馏
2 3
水洗涤的优点是 。
(4)判断CuCl沉淀洗涤干净的实验方案是 。
(5)CuCl样品加氨水溶解后露置于空气中迅速得到深蓝色溶液,深蓝色是由溶液中的阳离
子 (填化学式)呈现的。
(6)准确称取所制备的氯化亚铜样品m g,将其置于过量的FeCl 溶液中,待样品完全溶解
3
后,加入适量稀硫酸,用a mol·L-1的K Cr O 溶液滴定到终点,消耗K Cr O 溶液b mL,反
2 2 7 2 2 7
应中Cr
O2-
被还原为Cr3+(该条件下Cl-不反应),样品中CuCl的质量分数为 。
2 7
答案 (1)三颈烧瓶 作安全瓶,防止倒吸,并可以降低二氧化硫在溶液中的溶解度
(2)SO +2Cu(OH) +2Cl- 2CuCl+SO2- +2H O
2 2 4 2
(3)4CuCl+O +4H O 2Cu (OH) Cl+2HCl 减少CuCl的损失,且较容易干燥
2 2 2 3
(4)取最后一次洗涤液于试管中,先向其中加入过量的稀盐酸,再向其中滴加氯化钡溶液,
若无白色沉淀生成,则洗涤干净
(5)[Cu(NH ) ]2+
3 4
59.7ab
(6) %
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解析 (1)B中长颈漏斗与外界连通可以平衡内外的气压,起到防倒吸的作用,同时饱和亚
硫酸氢钠溶液可以降低二氧化硫在水中的溶解度,减少二氧化硫的损失。(2)步骤Ⅰ在氯
化铜溶液中滴加氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铜,氢氧化铜悬浊液中通入二氧化硫,发生
氧化还原反应得到氯化亚铜。(3)CuCl被氧气氧化为Cu (OH) Cl,反应的化学方程式为
2 3
4CuCl+O +4H O 2Cu (OH) Cl+2HCl;CuCl不溶于乙醇,用95%的乙醇洗涤可减少
2 2 2 3
CuCl的损失,且乙醇易挥发,得到的CuCl比较容易干燥。(4)判断CuCl沉淀洗涤干净需
检验洗涤液中是否存在硫酸根离子。(5)CuCl在空气中迅速被氧化成CuCl ,加氨水后会
2
形成四氨合铜离子,为深蓝色的溶液。(6)该过程中的发生的反应有CuCl+Fe3+ Cu2+
+Fe2++Cl-、Cr
O2-
+6Fe2++14H+ 2Cr3++6Fe3++7H O,可得关系式:6CuCl~Cr
O2-
,样品
2 7 2 2 7
6ab×10-3×99.5 59.7ab
中CuCl的质量分数为= ×100%= %。
m m
3.四溴化钛(TiBr )可用作橡胶工业中烯烃聚合反应的催化剂。已知TiBr 常温下为橙黄
4 4
色固体,熔点为38.3 ℃,沸点为233.5 ℃,具有潮解性且易发生水解。实验室利用反应
TiO +C+2Br TiBr +CO 制备TiBr 的装置如图所示。回答下列问题:
2 2 4 2 4
(1)检查装置气密性并加入药品后,加热前应进行的操作是 ,其目的是
,此时活塞K 、K 、K 的状态为 ;一段时间后,打开电炉并加热反应管,此
1 2 3
时活塞K 、K 、K 的状态为 。
1 2 3
(2)试剂A为 ,装置单元X的作用是 ;
反应过程中需用热源间歇性微热连接管,其目的是 。
(3)反应结束后应继续通入一段时间CO ,主要目的是 。
2
(4)将连接管切断并熔封,采用蒸馏法提纯。此时应将a端的仪器改装为 、
承接管和接收瓶,在防腐胶塞上加装的仪器是 (填仪器名称)。
答案 (1)先通入过量的CO 气体 排尽装置内空气 打开K ,关闭K 和K 打开K 和
2 1 2 3 2
K ,同时关闭K
3 1
(2)浓硫酸 吸收多余的溴蒸气,同时防止外界的水蒸气进入装置使产物水解 防止产品
四溴化钛凝固成晶体,堵塞连接管,造成危险
(3)排出残留在装置中的TiBr 和溴蒸气
4
(4)直形冷凝管 温度计(量程250 ℃)
解析 (1)加热前应排尽装置内的空气,防止碳单质与氧气反应,浪费原料,还可能产生有
毒气体CO等,污染空气;此时仅仅是通入CO 气体,所以只需要打开K ,关闭K 和K ;而
2 1 2 3
CO 气体通入一段时间后,打开电炉并加热反应管,此时需要打开K 和K ,同时关闭K ,保
2 2 3 1
证CO 气体携带溴蒸气进入反应装置中。(2)四溴化钛易水解,进入的CO 气体必须干燥,
2 2
则试剂A为浓硫酸;装置单元X应为尾气处理装置,吸收多余的溴蒸气,同时还能防止空
气中的水蒸气干扰实验,使产品四溴化钛水解变质;反应过程中需用热源间歇性微热连接
管,其目的是防止产品四溴化钛凝固成晶体,堵塞连接管,造成危险,还可以使产品四溴化
钛熔化,流入收集装置中。(3)反应结束后在反应装置中还有少量四溴化钛残留,以及剩余
的溴蒸气,应继续通入一段时间CO ,主要目的是把少量残留四溴化钛排入收集装置中,提
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高产率,而且还可以排出剩余的溴蒸气,进行尾气处理,防止污染。(4)实验结束后,在产品
四溴化钛中还有残留的液溴,根据题中给出的四溴化钛的沸点233.5 ℃,将连接管切断并
熔封,采用蒸馏法提纯;此时应将a端的仪器改装为直形冷凝管、承接管和接收瓶,在防腐
胶塞上加装的仪器是温度计(量程是250 ℃)。
4.氮化钙有耐高温、抗冲击、导热性好等优良性质,被广泛应用于电子工业、陶瓷工业
等领域。某化学兴趣小组设计制备氮化钙并测定其纯度的实验如下。
已知:氮化钙(Ca N )是一种棕色粉末,遇水会发生水解,生成氢氧化钙并放出氨。
3 2
Ⅰ.氮化钙的制备(如图):
(1)仪器a的名称是 。
(2)装置A中每生成标准状况下6.72 L N ,转移的电子的物质的量为 。
2
(3)装置C的作用是吸收氧气,则C中发生反应的离子方程式为 。
(4)设计实验证明Ca N 中混有钙单质,写出实验操作及现象:
3 2
。
Ⅱ.测定氮化钙的纯度:
(5)甲同学称取m g反应后的固体,加入足量的碳酸钠溶液充分反应,过滤、洗涤、干燥
得n g沉淀,通过数据m、n即可求得氮化钙的质量分数。
甲同学的方案是否合理? (填“是”或“否”),理由是 。
(6)乙同学的方案如下:
取氮化钙样品24 g,按图所示装置进行实验,发现B装置增重5.1 g。
①该样品中氮化钙的质量分数为 。
②导致该样品中氮化钙含量测定结果偏低的可能原因是 。
答案 (1)分液漏斗
(2)0.9 mol
(3)4Fe2++O +4H+ 4Fe3++2H O (4)取少量固体,加足量稀硫酸,仍能收集到无色气体
2 2
(5)否 未参加反应的钙也能与水反应转化为钙离子而形成碳酸钙沉淀
(6)①92.5% ②氨气未能全部被吸收
解析
(2)装置A中发生反应的离子方程式为NO- +NH+
2H O+N ↑,每生成1 mol
2 4 2 2
N ,转移3 mol电子,则生成标准状况下6.72 L N 转移的电子的物质的量为 0.9 mol。
2 2
(3)装置C中氧气氧化亚铁离子,反应的离子方程式为4Fe2++O +4H+ 4Fe3++2H O。
2 2
(4)氮化钙与水反应生成氨气,氨气可与稀硫酸反应,但是钙单质和硫酸反应生成氢气,故北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
设计实验操作为取少量固体,加足量稀硫酸,仍能收集到无色气体。(5)该反应得到的沉淀
是碳酸钙,可是样品中含有钙单质,也可以生成碳酸钙沉淀。(6)乙同学的方案中B装置增
重的5.1 g即为氮化钙与水反应产生的氨气的质量,故n(NH )=0.3 mol,根据氮元素守恒
3
得n(Ca N )=0.15 mol,则样品中m(Ca N )=0.15 mol×148 g/mol=22.2 g,则样品中氮化钙
3 2 3 2
22.2 g
的质量分数为ω(Ca N )= ×100%=92.5%。
3 2 24 g
5.丙烯酸酯类聚合物能降低原油的凝点,改善其低温流动性,实现自动化输油。实验室合
成降凝剂所需的丙烯酸十八酯的装置如图,可能用到的有关数据如表。
十八醇 丙烯酸 甲苯 丙烯酸十八酯
相对分子质量 270 72 92 324
密度/g·cm-3 0.81 1.05 0.90 0.80
沸点/℃ 210 141 110.6 402
水中溶解度 难溶 可溶 难溶 难溶
实验步骤:
Ⅰ.向仪器甲中依次加入十八醇(C H OH)、阻凝剂、携水剂,安装好其他仪器。
18 37
Ⅱ.搅拌、加热,瓶内试剂完全溶解后加入丙烯酸、催化剂,加热至回流温度115~120 ℃,
待分水器水量达到理论量时停止加热。
Ⅲ.取甲中产物倒入分液漏斗中,先后用5%的Na CO 溶液和蒸馏水多次洗涤,分液后有机
2 3
层加入无水MgSO ,静置、过滤,得粗产品,进一步提纯,得纯净产品。
4
回答下列问题:
(1)仪器甲名称为 ,仪器乙的作用为 。
(2)步骤Ⅱ生成丙烯酸十八酯的化学方程式为
,保持回流温度恒定可采用的加热方式为 (填字母)。
a.沸水浴 b.盐浴 c.电加热套 d.油浴
(3)为将反应生成的水及时移出,需加入携水剂。实验选用甲苯作携水剂的原因是
。
(4)用5%Na CO 溶液水洗的目的是 ,加入无水MgSO 的目的
2 3 4
是 。
(5)步骤Ⅲ进一步提纯,在该提纯步骤中会用到的仪器有 (填标号)。北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
答案 (1)三颈烧瓶 冷凝回流
(2)CH CHCOOH+C H OH
2 18 37
CH CHCOOC H +H O bcd
2 18 37 2
(3)甲苯的沸点和水的沸点相差小于30 ℃,且甲苯不溶于水,所以甲苯可作携水剂
(4)除去剩余的丙烯酸 干燥有机物
(5)bcf
解析 (2)丙烯酸和十八醇(C H OH)在催化剂、加热条件下发生酯化反应生成丙烯酸
18 37
十八酯和水;该反应温度为115~120℃,超过了水的沸点,故不能用沸水浴,若要保持回流
温度恒定可采用的加热方式为盐浴、电加热套、油浴。(3)由于甲苯的沸点和水的沸点
相近,故甲苯和水产生共沸物,一起蒸出,然后在分水器中分层,可作为携水剂。(4)由于反
应后还会存在多余的反应物丙烯酸,因此要采用弱碱性的5%的Na CO 溶液来中和;由于
2 3
水洗后的有机物中会存在少量水分,加入无水MgSO 来作为吸水剂干燥除水。(5)产物中
4
主要杂质为十八醇,为了提高产物的纯度需要进行蒸馏,蒸馏需要用到的仪器有蒸馏烧瓶、
直形冷凝管和酒精灯。
6.从石油废催化剂(主要含有Al O 、V O 、Ni、Mo、Fe等)中回收钒、钼,是提取这些紧
2 3 2 5
缺金属的重要方法。国内采用的一种工业流程如下:
回答下列问题:
(1)对原料进行了两次焙烧,第一次焙烧的主要目的是 。
第二次焙烧时V O 发生反应的化学方程式为 。
2 5
(2)水浸取滤渣中主要含有氧化镍、三氧化二铁。“沉铁”时,若溶液中c(Ni2+)=0.35
mol·L-1,加入碳酸钠调节溶液的pH为 可使Fe3+恰好沉淀完全(离子浓度
≤1.0×10-5 mol·L-1),此时 (填“有”或“无”)Ni(OH) 沉淀生成。{假设溶液体
2
积不变,lg 6≈0.8;K [Fe(OH) ]=2.16×10-39,K [Ni(OH) ]=2×10-15}
sp 3 sp 2
(3)加入NH Cl调节溶液pH到8.5,将钒元素以偏钒酸铵的形式分离出来,加氨系数K(铵
4
盐与钒含量换算比)和温度对钒沉淀率的影响如图所示,则K最佳值约为 ,最佳
温度约为 ,温度过高会使沉钒率下降,原因是
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(4)钼酸铵溶液可以结晶出二钼酸铵[(NH ) Mo O ,相对分子质量为340],取少量晶体,一定
4 2 2 7
条件下受热分解的热重曲线如图所示:
则597 ℃时,二钼酸铵热分解的化学方程式为 。
答案 (1)去除废催化剂表面的有机物
V O +Na CO 2NaVO +CO ↑
2 5 2 3 3 2
(2)2.8 无
(3)4 80 ℃ 氯化铵受热分解,溶液中铵根离子浓度下降
(4)(NH ) Mo O 2MoO +2NH ↑+H O↑
4 2 2 7 3 3 2
解析 (2)根据K [Fe(OH) ]=c(Fe3+)×c3(OH-)=2.16×10-39可知,溶液中的c(OH-)=
sp 3
√K [Fe(OH) ]=√2.16×10-39 mol·L-1=6.0×10-12 mol·L-1,此时pH=-lg c(H+)=-lg
3 sp 3 3
c(Fe3+) 1×10-5
K =14-12+lg 6≈2.8;已知Q=c(Ni2+)×c2(OH-)=0.35×(6.0×10-12)2=1.26×10-
W
c(OH-)
23<K [Ni(OH) ]=2×10-15,则无Ni(OH) 生成。(3)由图像可知,温度最佳值约为80 ℃;因为
sp 2 2
NH Cl受热易分解,则温度过高因氯化铵分解,溶液中铵根离子浓度下降,会使沉钒率下降。
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(4)设有1 mol (NH ) Mo O ,则其质量为340 g,在597 ℃时,固体损失340 g×(1-
4 2 2 7
84.70%)=52 g,因为铵盐受热易分解,结合分解前后固体质量变化分析可知,固体损失的质
量为2 mol NH 与1 mol H O的质量,则余下固体应为MoO ,可得答案。
3 2 3
7.硫酸铵常温下是无色结晶或白色颗粒,无气味,280 ℃以上开始分解,500 ℃以上彻底分
解为气体。某实验小组设计如下实验证硫酸铵的分解产物。试回答下列问题。
图1
图2
图3
(1)组装好装置加入药品前要进行的操作为 。
(2)当图1与图2装置连接后,进行实验观察到无水硫酸铜变蓝色,证明硫酸铵分解产物中
有 ;还观察到品红溶液褪色、酸性KMnO 溶液紫色变浅。量气管中收集到一种
4
气体单质(经检验该气体能使燃着的火柴熄灭),最后大试管中无固体剩余。写出KMnO
4
溶液紫色变浅发生反应的离子方程式: 。
(3)图1与图3装置连接后,可以观察到硬质玻璃管中黑色固体变红色,硬质玻璃管中发生
反应的化学方程式为 。结合现象分析写出硫酸铵受热
分解的化学方程式: 。
(4)图4给出的是不同温度下13.2 g硫酸铵固体加热过程中的固体质量变化。写出290
℃时硫酸铵分解的化学方程式: 。350 ℃时分解产物的化学式
为H N SO ,x∶y∶z∶m= 。
x y z m
图4
(5)SO (g)可以将NH 氧化为N 和水蒸气,SO 被还原为SO ,各物质中的平均键能数据如
3 3 2 3 2
下表,写出该反应的热化学方程式: 。
化学键 S—O(SO 3 ) S—O(SO 2 ) N—H O—H
键能/(kJ·mol-1) a b c d e北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
答案 (1)检验装置气密性
(2)水蒸气(或水) 5SO
2
+2Mn
O-
+2H
2
O 2Mn2++5S
O2-
+4H+
4 4
(3)2NH +3CuO N +3Cu+3H O 3(NH ) SO N ↑+3SO ↑+6H O↑+4NH ↑
3 2 2 4 2 4 2 2 2 3
(4)(NH ) SO NH ↑+NH HSO 8∶2∶2∶7
4 2 4 3 4 4
(5)3SO (g)+2NH (g) N (g)+3H O(g)+3SO (g)
3 3 2 2 2
ΔH=(9a+6c-6b-e-6d) kJ·mol-1
解析 根据无水硫酸铜变蓝色可知分解产物中有水蒸气,根据品红溶液褪色可知分解产
物中有SO ,SO 可与酸性KMnO 溶液反应,使溶液颜色变浅;最后收集到无色气体单质,
2 2 4
经分析可知该气体一定是氮气。根据氧化还原反应化合价升降总数相等,结合原子守恒
进行配平,可知分解反应的化学方程式为3(NH ) SO
4 2 4
N ↑+3SO ↑+6H O↑+4NH ↑。(1)装置组装好之后应该先检查装置的气密性。(2)SO
2 2 2 3 2
可被Mn O-氧化而使KMnO
4
溶液紫色变浅,据此写出反应的离子方程式。(3)图1和图3
4
装置相连接后,碱石灰吸收了SO ,在玻璃管中还原性气体还原氧化铜生成氮气和铜,该还
2
原性气体一定是NH ,由此可写出反应的化学方程式。(4)13.2 g (NH ) SO 为0.1
3 4 2 4
mol,290 ℃时质量变为11.5 g,减少了1.7 g,可知恰好减少了0.1 mol NH ,因此反应的化
3
学方程式为(NH ) SO NH ↑+NH HSO ;350 ℃时质量变为10.6 g,相比11.5 g减少
4 2 4 3 4 4
了0.9 g,可知恰好减少了0.05 mol H O。反应前(NH ) SO 中四种元素原子的关系可表
2 4 2 4
示为H N S O ,所以剩余物质中四种元素原子的关系可表示为
0.8 0.2 0.1 0.4
H N S O ,x∶y∶z∶m=8∶2∶2∶7。
0.4 0.1 0.1 0.35
8.过氧化钙(CaO )是一种用途广泛的优良供氧剂,常温下为白色固体,能溶于酸,难溶于水、
2
乙醇,且本身无毒,不污染环境,某实验小组制备CaO 过程如下。
2
Ⅰ.制备CaO ·8H O
2 2
利用反应Ca2++H
2
O
2
+2NH
3
+8H
2
O CaO
2
·8H
2
O↓+2N
H+
,在碱性环境下制取
4
CaO ·8H O的装置如图:
2 2
(1)CaO 的电子式为 。
2
(2)写出甲装置中反应的化学方程式: 。
(3)仪器A的名称为 ;仪器B的作用是 。
(4)乙中反应温度需控制在0 ℃左右的原因是该反应是放热反应,温度低有利于提高
CaO ·8H O的产率和 。
2 2
(5)反应结束后,分离提纯CaO ·8H O的过程中,洗涤的操作为 。
2 2
Ⅱ.制得产品并定量检测北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
(6)CaO ·8H O脱水干燥即得CaO 产品。经检测知某CaO 产品中含有CaO ·xH O和
2 2 2 2 2 2
CaO,已知CaO ·xH O受热分解有CaO、O 和H O生成。①称取3.248 g产品,加热,在标
2 2 2 2
准状况下生成268.8 mL气体。②另取等量产品,溶于适量的稀盐酸后,加入足量的
Na CO 溶液得到沉淀2.80 g,则该产品中CaO ·xH O的x为 。
2 3 2 2
·· ··
答案 (1)Ca2+[··O ··O ··]2- (2)2NH
4
Cl+Ca(OH)
2
CaCl
2
+2NH
3
↑+2H
2
O (3)三颈烧瓶
·· ··
防倒吸 (4)过氧化氢的利用率 (5)向过滤器中加入蒸馏水浸没沉淀,待水自然流出后,
重复操作2~3次 (6)3
解析 (4)过氧化氢受热易分解,降低温度减少过氧化氢分解,可提高过氧化氢利用率。
0.266 8 L
(6)2CaO ·xH O~O ,266.8 mL氧气的物质的量为 ≈0.012 mol,则
2 2 2 22.4 L/mol
CaO ·xH O的物质的量为0.012 mol×2=0.024 mol;由②可知,反应生成2.80 g碳酸钙的
2 2
2.80 g
物质的量为 =0.028 mol,则样品中CaO ·xH O和CaO的物质的量之和为
100 g/mol 2 2
0.028 mol,CaO的物质的量为0.028 mol-0.024 mol=0.004 mol;由产品的质量为3.248 g
可得0.024 mol×(72+18x) g/mol+0.004 mol×56 g/mol=3.248 g,解得x=3。
9.某小组探究Cu与HNO 反应,发现有趣的现象。室温下,3 mol·L-1的稀硝酸(溶液A)遇
3
铜片短时间内无明显变化,一段时间后才有少量气泡产生,而溶液B(如图)遇铜片立即产
生气泡。
回答下列问题:
(1)探究溶液B遇铜片立即发生反应的原因。
①假设1: 对该反应有催化作用。
实验验证:向溶液A中加入少量硝酸铜,溶液呈浅蓝色,放入铜片,没有明显变化。
结论:假设1不成立。
②假设2:NO 对该反应有催化作用。
2
方案Ⅰ:向盛有铜片的溶液A中通入少量NO ,铜片表面立即产生气泡,反应持续进行。
2
有同学认为应补充对比实验:向盛有铜片的溶液A中加入几滴5 mol·L-1的硝酸,没有明
显变化。补充该实验的目的是 。
方案Ⅱ:向溶液B中通入氮气数分钟得溶液C。相同条件下,铜片与A、B、C三份溶液
的反应速率:B>C>A,该实验能够证明假设2成立的理由是 。
③查阅资料:NO 溶于水可以生成HNO 和 。
2 2
向盛有铜片的溶液A中加入HNO ,铜片上立即产生气泡,实验证明HNO 对该反应也有
2 2
催化作用。
结论:NO 和HNO 均对Cu与HNO 的反应有催化作用。
2 2 3
(2)试从结构角度解释NO
2
在金属表面得电子的能力强于N O-的原因: 。
3
(3)Cu与稀硝酸的反应中HNO 可能参与的催化过程如下。将ⅱ补充完整。
2
ⅰ.N +HNO +H+ 2NO ↑+H O
O- 2 2 2
3北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
ⅱ.
ⅲ.3NO +H O 2H++2N +NO
2 2 O-
3
(4)探究Cu(NO ) ·6H O的性质。
3 2 2
将一定质量的Cu(NO ) ·6H O放在坩埚中加热,在不同温度阶段进行质量分析,当温度升
3 2 2
至T ℃时,剩余固体质量变为原来的24.33%,则剩余固体的化学式可能为
。
答案 (1)①Cu2+ ②排除通入NO 与水反应引起硝酸浓度增大的影响 通入N 可以带
2 2
走溶液中的NO ,因此三份溶液中NO 的浓度:B>C>A,反应速率随NO 浓度降低而减慢,
2 2 2
说明NO 对该反应有催化作用 ③HNO (2)NO 有单电子,很容易得到一个电子形成
2 3 2
更稳定的N
O-
;N O-为平面正三角形结构,且带一个负电荷,难以获得电子
2 3
(3)Cu+2NO +2H+ Cu2++2HNO (4)Cu O
2 2 2
解析 (1)①溶液B与稀硝酸的区别是B是铜和浓硝酸反应后的稀释液,其先呈绿色后呈
蓝色,稀释液中除了硝酸还存在铜离子、少量二氧化氮,溶液B遇铜片立即发生反应,催
化剂能加快反应速率,故推测Cu2+对该反应有催化作用。②方案Ⅱ:向溶液B中通入氮气
数分钟得溶液C,则三份溶液中唯一的变量NO 的浓度不一样,由于通入N 可以带走溶液
2 2
中的NO ,所以NO 的浓度:B>C>A,则相同条件下,铜片与A、B、C三份溶液的反应速率:
2 2
B>C>A,说明NO 对该反应有催化作用。③已知NO 溶于水可以生成HNO ,氮元素化合
2 2 2
价降低,则该反应是氧化还原反应,推测氧化产物为HNO ,故NO 溶于水可以生成HNO
3 2 2
和HNO 。
3
(3)Cu与稀硝酸的总反应过程中HNO 可能参与催化,HNO 先在反应中消耗后又重新生
2 2
成,反应前后HNO
2
的质量和化学性质不发生改变;Cu与稀硝酸的总反应为 3Cu+2N
O-
3
1
+8H+ 3Cu2++2NO↑+4H O,反应ⅱ= (总反应-ⅰ×6-ⅲ×2)。(4)硝酸盐受热易分解,铜
2
3
活泼性较弱,硝酸铜晶体受热分解会生成铜的氧化物,假设Cu(NO ) ·6H O的质量为296
3 2 2
g,即1 mol,当温度升至T ℃时,剩余固体质量为296 g×24.33%≈72 g,其中Cu为64 g,
剩余8 g应为O,所以剩余物质中Cu和O的物质的量之比为1∶0.5,则该物质应为Cu O。
2
10.氯化亚铜(CuCl)是一种重要的化工产品。它难溶于H SO 、HNO 和醇,微溶于水,可
2 4 3
溶于浓盐酸和氨水,在水溶液中存在平衡:CuCl(白色)+2Cl- [CuCl ]2-(无色溶液)。在潮
3
湿空气中易水解氧化成绿色的碱式氯化铜[Cu (OH) Cl ],n随着环境酸度的改变而改变。
2 4-n n
某研究小组设计如下两种方案制备氯化亚铜。
方案一:铜粉还原CuSO 溶液
4
CuSO 溶液 滤液 滤渣 CuCl
4
请回答:
(1)步骤①中发生反应的离子方程式为 。
(2)步骤②中,加入大量水的作用是 。
(3)如图流程中用95%乙醇洗涤和真空干燥是为了防止 。
(4)随着pH减小,Cu (OH) Cl 中铜的质量分数 。
2 4-n n
A.增大 B.不变 B.减小 D.不能确定
方案二:在氯化氢气流中加热CuCl ·2H O晶体制备,其流程和实验装置(夹持仪器略)如图:
2 2北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
CuCl ·2H O CuCl CuCl+Cl
2 2 2 2
请回答:
(5)实验操作的先后顺序是a→ → → →e(填操作的编号)。
a.检査装置的气密性后加入药品
b.点燃酒精灯,加热
c.在“气体入口”处通入干燥HCl
d.熄灭酒精灯,冷却
e.停止通入HCl,然后通入N
2
(6)在实验过程中,观察到B中无水硫酸铜由白色变为蓝色,C中试纸的颜色变化是
。
(7)反应结束后,取出CuCl产品进行实验,发现其中含有少量的CuCl 杂质,请分析产生
2
CuCl 杂质的原因: 。
2
答案 (1)Cu+Cu2++6Cl- 2[CuCl ]2- (2)稀释促进平衡CuCl+2Cl- [CuCl ]2-逆向移
3 3
动,生成CuCl (3)CuCl在潮湿空气中被水解氧化 (4)C
(5)c b d (6)先变红后褪色
(7)加热时间不足或加热温度偏低,使CuCl 未完全分解
2
解析 (1) 由题给信息“氯化亚铜可溶于浓盐酸”,则步骤①中,铜、硫酸铜在氯化钠和
浓盐酸环境中发生反应,生成[CuCl ]2-,据此写出离子方程式。(3)为了加快乙醇和水的挥
3
发,防止CuCl在潮湿空气中水解氧化,析出的CuCl晶体用95%乙醇洗涤和真空干燥。(4)
随着pH减小,Cu (OH) Cl 中4-n减小,n增大,则铜的含量减小,故选C 。(5)先检查气密
2 4-n n
性,在“气体入口”处通入干燥HCl以使氯化铜晶体能在氯化氢环境中脱水,加热晶体,
氯化氢抑制了氯化铜的水解,故可得无水氯化铜,失水完毕后,停止加热,等冷却到室温后
停止通入HCl。(6)实验中有HCl气体,能使湿润的蓝色石蕊试纸变红,在大于300 ℃时,
氯化铜分解产生氯气,氯气能使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色,故C中试纸的颜色变
化是先变红后褪色。(7) 2CuCl Cl ↑+2CuCl,反应结束后,CuCl产品中含有少
2 2
量的CuCl 杂质的原因为加热时间不足或加热温度偏低,使CuCl 未完全分解。
2 2
11.三苯甲醇是有机合成中间体。实验室用格氏试剂( )与二苯酮反应制
备三苯甲醇。
已知:①格氏试剂非常活泼,易与水反应
②
③北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
(联苯)
④
(M=182 g·mol-1)
三苯甲醇(M=260 g·mol-1)
实验过程如下:
①合成格氏试剂:实验装置如图1所示,向三颈烧瓶加入0.75 g镁屑和1小粒碘,装好装置,
在恒压漏斗中加入3.20 mL溴苯(0.03 mol)和15.00 mL乙醚混匀,开始缓慢滴入三颈烧
瓶,滴完后待用。
②制备三苯甲醇:实验装置如图1所示,将5.5 g二苯酮与15 mL乙醇在恒压漏斗中混匀,
滴入三颈烧瓶。40 ℃左右水浴回流0.5 h,加入20 mL饱和氯化铵溶液,使晶体析出,经
过系列操作得到粗产品。
③提纯:用图2所示装置进行提纯,最后冷却抽滤。
图2北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
(1)实验中乙醚溶剂必须预先用 试剂除去溶解在其中痕量的水,再经过
得到;
A.浓硫酸 B.金属钠 C.过滤 D.蒸馏
(2)图1实验中,实验装置存在缺陷,应在球形冷凝管上连接 装置;
(3)合成格氏试剂过程中,如果混合液滴加过快将导致格氏试剂产率下降,其原因是 ;
(4)在制备三苯甲醇的过程中,不能先将20 mL饱和氯化铵溶液一起加入后再水浴回流的
原因是 ;
(5)步骤②中系列操作为 、过滤、洗涤、 ;
A.蒸发结晶 B.冷却结晶
C.高温烘干 D.滤纸吸干
(6)通过提纯得到产品4.00 g,则本实验产率为 (计算结果保留3位有效数字)。
答案 (1)B C (2)干燥
(3)滴加过快导致生成的格氏试剂与溴苯反应生成副产物联苯,导致格氏试剂产率下降
(4)先将20 mL饱和氯化铵溶液一起加入会导致格氏试剂与水反应,使三苯甲醇产率降低
(5)B D
(6)51.3%
解析 (1)乙醚中含有极少量水时通常用金属钠干燥,然后经过滤得到无水乙醚;(2)格氏
试剂易与水反应,为防止格氏试剂变质,应在球形冷凝管上连接干燥装置;(3)根据题中已
知信息可知,混合液滴入过快会产生副产物联苯,使格氏试剂产率下降,故合成格氏试剂过
程中,应缓慢滴加混合液;(4)格氏试剂非常活泼,易与水反应,加入饱和氯化铵溶液会发生
反应导致三苯甲醇产率减小;(5)反应结束后,反应液经冷却结晶、过滤、洗涤、滤纸吸干
可得到三苯甲醇晶体;(6)0.03 mol溴苯理论上得到0.03 mol格氏试剂,则理论上得到三
苯甲醇0.03 mol,即理论上生成的三苯甲醇的质量为0.03 mol×260 g·mol-1=7.80 g,故产
4.00 g
率为 ×100%≈51.3%。
7.80 g
12.实验室以合成氨(低温变换的)废催化剂(主要含Zn、Cu的单质和氧化物)为原料制取
ZnCO ·2Zn(OH) 和Cu O,其实验流程如下:
3 2 2
(1)“灼烧”时,使用的硅酸盐质仪器除玻璃棒、酒精灯外,还有 和 。
(2)“浸取”时,生成[Zn(NH ) ]CO 的离子方程式为 。
3 4 3
(3)加“Zn粉”时,为使Zn粉不过量太多{已知:溶液中[Cu(NH ) ]2+呈深蓝色},合适的操
3 4
作方法及依据的现象是 ;分离出的铜
粉中混有少量Zn,提纯铜粉的方案是 。
(4)已知反应:[Zn(NH ) ]2+ Zn2++4NH ,K=3.5×10-10,由[Zn(NH ) ]CO 溶液制取
3 4 3 3 4 3
ZnCO ·2Zn(OH) ,可采用的装置是 (填字母)。
3 2北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
(5)设计以提纯后的铜粉为原料制取Cu O的实验方案:向烧杯中加入一定量的铜粉,
2
,静置、冷却、过滤、水洗及干燥。[已知在约50 ℃时,发生反应:Cu+H O +H SO
2 2 2 4
CuSO +2H O。实验中必须使用的试剂:稀硫酸、葡萄糖溶液、10%的NaOH溶液和15%
4 2
的H O 溶液。]
2 2
答案 (1)坩埚 泥三角
(2)ZnO+3NH ·H O+N +HC [Zn(NH ) ]2++C +4H O
3 2 H+ O- 3 4 O2- 2
4 3 3
(3)搅拌下分次加入Zn粉,直到最后加入Zn粉时,溶液颜色由深蓝色变为无色 用稀硫酸
溶解、过滤和水洗(干燥) (4)CD
(5)搅拌下加入稍过量硫酸和过量的15%的H O 溶液,加热至约50 ℃,待铜粉完全溶解时,
2 2
煮沸溶液片刻(除去过量H O ),冷却至室温,向溶液中加入10%的NaOH溶液至沉淀完全,
2 2
再加入一定量的10%的NaOH溶液和足量葡萄糖溶液,充分加热
解析 (2)“浸取”时,生成[Zn(NH ) ]CO ,反应物为NH 、ZnO、NH HCO ,根据质量守恒、
3 4 3 3 4 3
电荷守恒可写出反应的离子方程式。(4)生成的氨气密度小于空气且极易溶于水,故由
[Zn(NH ) ]CO 溶液制取ZnCO ·2Zn(OH) ,采用的装置可加热且有防倒吸功能。
3 4 3 3 2
13.磷酸亚铁[Fe (PO ) ·8H O]是生产锂电池的原料,能溶于强酸,不溶于水。实验室可利
3 4 2 2
用FeSO ·7H O、Na HPO ·12H O及CH COONa·3H O为原料制备磷酸亚铁,主要反应为
4 2 2 4 2 3 2
3FeSO +2Na HPO +2CH COONa+8H O Fe (PO ) ·8H O↓+3Na SO +2CH COOH。
4 2 4 3 2 3 4 2 2 2 4 3
(1)应用煮沸并冷却的蒸馏水配制酸性FeSO 溶液,若蒸馏水未经煮沸直接配制,则可能发
4
生反应的离子方程式为 。
(2)可用如图装置合成磷酸亚铁。在三颈烧瓶中先加入抗坏血酸(即维生素C)稀溶液作底
液,向烧瓶中滴入Na HPO 与CH COONa混合溶液至pH=4时,再滴入FeSO 溶液,最终维
2 4 3 4
持pH=6。
①用抗坏血酸溶液作底液的作用是 。北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
②为提高反应过程中磷酸亚铁的产率,实验中可采取的措施有 。
A.适当提高水浴温度
B.将抗坏血酸改用稀硫酸,加快反应速率
C.适当加快搅拌速度,延长搅拌时间
D.把FeSO 溶液滴入Na HPO 与 CH COONa的混合溶液中,再加入抗坏血酸
4 2 4 3
(3)检验产品中是否混有Fe(OH) 或FePO 杂质的方法:
3 4
。
(4)某研究性学习小组的同学拟用工业品十二水合磷酸氢二钠(含Na HPO 、重金属盐及
2 4
有色杂质等)提纯得到Na HPO ·12H O晶体。已知:Na HPO 溶液pH在8.2~8.4之间,重
2 4 2 2 4
金属硫化物不溶于水。请补充实验步骤:将工业品溶于热水,
,冷却结晶,过滤、洗涤及干燥。[实验中可选用的试剂:Na S溶液、0.1 mol·L-1 H PO 溶
2 3 4
液、0.1 mol·L-1 NaOH溶液、活性炭]。
答案 (1)4Fe2++O +4H+ 4Fe3++2H O
2 2
(2)①防止亚铁离子被氧化[防止生成Fe(OH) 沉淀] ②AC
2
(3)取少量产品溶于适量盐酸中,向其中滴加几滴KSCN溶液,若溶液变为红色,说明含有
Fe(Ⅲ)杂质,反之不含有
(4)边搅拌边滴入Na S溶液,至不再生成沉淀为止;加入活性炭煮沸,趁热过滤;用0.1
2
mol·L-1 H PO 溶液和0.1 mol·L-1 NaOH溶液调节溶液pH在8.2~8.4,蒸发浓缩
3 4
解析 (1)水中溶解的氧气可以将Fe2+氧化为Fe3+。
(2)②适当提高水浴温度可以加快反应速率,从而提高磷酸亚铁的产率,A正确;将抗坏血
酸改用稀硫酸会导致Fe2+被氧化,降低磷酸亚铁的产率,B错误;适当加快搅拌速度,延长搅
拌时间,可以使反应物充分接触,加快反应速率,提高磷酸亚铁的产率,C正确;把FeSO 溶
4
液滴入Na HPO 与CH COONa的混合溶液中,Fe2+可能被氧化,降低磷酸亚铁产率,D错误。
2 4 3
(3)Fe(OH) 或FePO 难溶于水,但可溶于酸,溶解后产生Fe3+,然后用KSCN溶液检验。
3 4
(4)Na HPO ·12H O中含有的重金属盐与Na S反应生成硫化物沉淀而除去,有色杂质用
2 4 2 2
活性炭吸附而除去;除去杂质后﹐用H PO 和NaOH调节溶液pH使其范围在8.2~8.4之
3 4
间。
14.工业上以石煤(主要成分为V O ,含有少量SiO 、P O 等杂质)为原料制备钒的主要流
2 3 2 2 5
程如图:
纯碱
↓ MgSO NH Cl
4 4
→焙烧→ → ↓ →↓ → → →钒
除硅、磷 沉钒
↑
空气
已知:①NH VO 难溶于水;②K (MgSiO )=2.4×10-5,K [Mg (PO ) ]=2.7×10-27。
4 3 sp 3 sp 3 4 2
(1)焙烧:通入空气的条件下,向石煤中加纯碱焙烧,将V O 转化为NaVO 的化学方程式为
2 3 3
。
(2)除硅、磷:
①用MgSO 溶液除硅、磷时,Si、P会形成Mg (PO ) 、MgSiO 沉淀。若沉淀后溶液中
4 3 4 2 3
c(P )=1.0×10-8 mol·L-1,则c(Si )= mol·L-1。
O3- O2-
4 3
②如图所示,随着温度升高,除磷率下降,其原因是Mg (PO ) 溶解度增大, ;
3 4 2
随着温度升高,除硅率升高,其原因是 。北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
(3)沉钒:此过程反应温度需控制在50 ℃左右,温度不能过高的原因是 。
剩余固体质量
(4)灼烧:在灼烧NH VO 的过程中,固体的残留率( ×100%)随温度变化的
4 3
原始固体质量
曲线如图所示,则A~B段发生反应的化学方程式为 。
答案 (1)Na CO +O +V O 2NaVO +CO
2 3 2 2 3 3 2
(2)①0.08 ②促进Mg2+水解生成Mg(OH)
2
促进Si O2-水解生成硅酸沉淀
3
(3)NH Cl受热会分解 (4)2HVO V O +H O
4 3 2 5 2
解析 (1)V O 转化成NaVO ,V元素化合价升高,空气中O 作氧化剂,根据得失电子守恒、
2 3 3 2
原子守恒可写出化学方程式。(2)①K
sp
[Mg
3
(PO
4
)
2
]=c3(Mg2+)·c2(P
O3-
)=c3(Mg2+)×(1.0×10-
4
8)2=2.7×10-27,解得c(Mg2+)=3×10-4 mol·L-1,由K
sp
(MgSiO
3
)=c(Mg2+)·c(Si
O2-
)=3×10-4×c(Si
3
)=2.4×10-5,解得c(Si )=0.08 mol·L-1。②Mg (PO ) (s) 3Mg2+(aq)+2P (aq),升
O2- O2- 3 4 2 O3-
3 3 4
温促进Mg2+水解,导致沉淀溶解平衡右移,故除磷率下降;MgSiO
3
(s) Mg2+(aq)+Si
O2-
3
(aq),升温促进Si O2-水解成H
2
SiO
3
沉淀,故除硅率升高。(4)设NH
4
VO
3
为1 mol,即117
3
g,从起始到A点失去质量=117 g×(1-85.47%)≈17 g,结合铵盐受热分解一般产生NH ,推
3
测A点对应固体物质为HVO ;酸分解一般生成氧化物和水,故设B点对应固体物质为
3
VO ,根据V元素守恒知n(VO )=1 mol,则(51+16x)g·mol-1×1 mol=117 g×77.78%,解得
x x
x≈2.5,根据V、O物质的量之比知,B点对应固体物质为V O ,即可写出A~B段发生反应
2 5
的化学方程式。
15.碘酸钙[Ca(IO ) ]是重要的食品添加剂。实验室制取Ca(IO ) ·H O的实验流程如下:
3 2 3 2 2
已知:碘酸是易溶于水的强酸,不溶于有机溶剂。北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
(1)“转化”步骤是为了制得碘酸,该过程在图1所示的装置中进行,当观察到反应液中紫
红色接近褪去时,停止通入氯气。
图1
①转化时发生反应的离子方程式为 。
②转化过程中CCl 的作用是 。
4
③为增大转化过程的反应速率,可采取的措施是 。
(2)将CCl 与水层分离的玻璃仪器有烧杯、 。除去HIO 水溶液中少量I 的实验
4 3 2
操作为 ,直至用淀粉溶液检验不出碘单质的存在。
(3)已知:①Ca(IO ) ·6H O是一种难溶于水的白色固体,在碱性条件下不稳定。
3 2 2
②Ca(IO ) ·6H O加热升温过程中固体的质量变化如图2所示。
3 2 2
图2
设计以除碘后的水层为原料,制取Ca(IO ) ·H O的实验方案:向水层中 。
3 2 2
[实验中必须使用的试剂:Ca(OH) 粉末、AgNO 溶液]。
2 3
答案 (1)①I 2 +5Cl 2 +6H 2 O 2I O- +10Cl-+12H+
3
②增大Cl 的溶解量,提高Cl 的利用率 ③加快搅拌速率 (2)分液漏斗 将HIO 水溶
2 2 3
液用CCl 多次萃取,分液 (3)加入Ca(OH) 粉末,边加边搅拌至溶液pH约为7,过滤,洗涤
4 2
沉淀至向洗涤液中滴加AgNO 溶液不再有沉淀产生,将滤渣在100~160 ℃温度下加热至
3
恒重
解析 (1)①根据流程图分析,Cl 、I 和H O发生反应生成HIO 和HCl;②Cl 可溶于水,且
2 2 2 3 2
与水发生反应,降低转化过程中Cl 的利用率,而Cl 易溶于CCl ,加入CCl 增大Cl 的溶解
2 2 4 4 2
量,提高其利用率。(2)HIO 可溶于水但不溶于有机溶剂,碘单质在水中溶解度较小但极
3
易溶于有机溶剂,故可进行萃取分离。(3)除碘后的水层溶液为HIO 溶液,可与Ca(OH)
3 2
反应生成Ca(IO ) ·6H O,根据图示,在100~160 ℃条件下固体质量基本保持不变,根据热
3 2 2
重曲线所给数据可以算出此时固体主要成分为Ca(IO ) ·H O,即目标产物。
3 2 2
16.CS(NH ) (硫脲,白色而有光泽的晶体,溶于水,20 ℃时溶解度为13.6 g。在150 ℃时
2 2
转变成NH SCN)是用于制造药物、染料、金属矿物浮选剂的原料。某化学实验小组同
4
学用Ca(HS) 与CaCN 合成硫脲并探究其性质。
2 2
(1)制备Ca(HS) 溶液,所用装置如图(已知酸性:H CO >H S):
2 2 3 2北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
①装置a中反应发生的操作为 ;装置b中盛放的试剂是 。
②装置c盛放CaS和水的仪器名称是 ,装置c中的长直导管的作用是
。
(2)制备硫脲:将CaCN 与Ca(HS) 溶液混合,加热至80 ℃时,可合成硫脲,同时生成一种常
2 2
见的碱,该反应的化学方程式为
。
(3)探究硫脲的性质:
①取少量硫脲溶于水并加热,验证有NH SCN生成,可用的试剂是 。
4
②向盛有少量硫脲的试管中加入NaOH溶液,有NH 放出,检验该气体的方法为 。
3
③可用酸性KMnO
4
溶液滴定硫脲,已知Mn O-被还原为Mn2+,CS(NH
2
)
2
被氧化为CO
2
、
4
N 2 及S O2- ,该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
4
答案 (1)①打开装置a、b之间的活塞 饱和NaHCO 溶液 ②三颈烧瓶 作安全导管,
3
避免烧瓶内压强过大 (2)2CaCN +Ca(HS) +6H O 2CS(NH ) +3Ca(OH)
2 2 2 2 2 2
(3)①FeCl 溶液 ②用湿润的红色石蕊试纸置于试管口,若变蓝,则为NH ③14∶5
3 3
解析 (1)①装置a中,需防止启普发生器内正压力的形成,故应打开活塞;装置b中的试
剂应能除去CO 中混有的HCl,同时又不能吸收CO ,应为饱和NaHCO 溶液。②根据仪
2 2 3
器的构造可知装置c盛放CaS和水的仪器名称是三颈烧瓶;当装置c中压强过大时,可通
过调节c中的液体量来调节压强,所以长直导管的作用是作安全导管,避免烧瓶内压强过
大。(2)将CaCN 与Ca(HS) 溶液混合,加热至80 ℃时,可合成硫脲,同时生成Ca(OH) ,该
2 2 2
反应的化学方程式为2CaCN +Ca(HS) +6H O 2CS(NH ) +3Ca(OH) 。(3)①验证有
2 2 2 2 2 2
NH 4 SCN 生成 , 既可验证 N H+ , 又可验证 SCN - , 但验证 SCN - 的效果更好 , 可选用 FeCl 3 溶液。
4
②检验NH 的方法是将湿润的红色石蕊试纸置于试管口,若试纸变蓝,则为NH 。③已知
3 3
Mn 被还原为Mn2+,则发生反应的离子方程式为5CS(NH ) +14Mn +32H+ 14Mn2+
O- 2 2 O-
4 4
+5CO
2
↑+5N
2
↑+5S
O2-
+26H
2
O,该反应中氧化剂为Mn
O-
,还原剂为CS(NH
2
)
2
,二者的物
4 4
质的量之比为14∶5。
17.实验室以K MnO 为原料,用两种方法制备高锰酸钾。已知:K MnO 在浓强碱溶液中
2 4 2 4
可稳定存在,溶液呈墨绿色,当溶液碱性减弱时易发生反应:3Mn
O2-
+2H
2
O 2Mn
O-
4 4
+MnO ↓+4OH-。
2
(1)CO 法。实验装置如图。
2北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
①反应一段时间后,用玻璃棒蘸取溶液滴在滤纸上,仅有紫红色而没有绿色痕迹,由此可知
。
②停止通入CO ,过滤除去 (填化学式,下同),将滤液蒸发浓缩、冷却结晶,抽滤得
2
到KMnO 粗品。若CO 通入过多,产品中可能混有的杂质是 。
4 2
(2)电解法。实验装置如图。
①阳极的电极反应式为 ,阴极产生的气体为 (填化学式)。
②与CO 法相比,电解法的主要优点是 (写一条)。
2
(3)高锰酸钾可用于测定软锰矿中MnO 的含量,实验过程如下:称取m g样品于锥形瓶中,
2
加入V mL c mol·L-1Na C O 溶液,加稀H SO 酸化,充分反应后,用c mol·L-1KMnO 标
1 1 2 2 4 2 4 2 4
准溶液滴定过量的Na C O ,消耗KMnO 溶液V mL。
2 2 4 4 2
①滴定终点时溶液的颜色变化是 。
②软锰矿中MnO 的质量分数表达式为 。
2
答案 (1)①K 2 MnO 4 基本完全反应生成了KMnO 4 ②MnO 2 KHCO 3 (2)①Mn O2- -e-
4
Mn
O-
H
2
②纯度高,产率高 (3)①最后半滴溶液由无色变为紫色,且30 s内不
4
5
8.7(c V - c V )
褪色 ② 1 1 2 2 2 %
m
解析 (1)①溶液有紫红色说明生成KMnO ,而没有绿色痕迹,说明K MnO 基本反应完
4 2 4
全。②通入CO ,溶液碱性逐渐减弱,由题目信息可知同时生成的还有MnO 沉淀,可通过
2 2
过滤除去;若CO 过多,会与KOH反应生成KHCO ,故产品中还可能混有KHCO 。(2)①
2 3 3
由题可写出电极反应式:阳极为Mn
O2-
-e- Mn
O-
,阴极为2H
2
O+2e-
4 4
H ↑+2OH-。②和(1)中CO 法相比,电解法副产物更少,杂质更少,产品纯度更高,产率更
2 2
高。(3)由题可知测定过程中发生两个反应,首先是4H++C
2O2-
+MnO
2
2CO
2
↑+Mn2+
4
+2H
2
O,反应完成后剩余C 2O2-再与KMnO
4
反应:5C
2O2-
+2Mn
O-
+16H+ 2Mn2+
4 4 4
+10CO
2
↑+8H
2
O。当C 2O2-反应完成后,KMnO
4
剩余,溶液变为紫色。由2Mn
O-
~5C
2O2-
4 4 4北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
和C
O2-
~MnO 得n(MnO )=c(c V -2.5c V )×10-3 mol,故测得MnO 质量为(c V -
2 4 2 2 1 1 2 2 2 1 1
5
(c V - c V )×10-3×87
2.5c V )×10-3mol×87 g·mol-1,MnO 质量分数为 1 1 2 2 2 ×100%。
2 2 2
m
18.甘氨酸亚铁[(NH CH COO) Fe]是一种补铁强化剂。某学习小组利用FeCO 与甘氨酸
2 2 2 3
(NH CH COOH)制备甘氨酸亚铁,实验装置如图所示(夹持和加热、搅拌仪器已省略)。
2 2
有关物质性质如下表:
甘氨酸 柠檬酸 甘氨酸亚铁
易溶于水,微溶于乙醇 易溶于水和乙醇 易溶于水,难溶于乙醇
两性化合物 强酸性、强还原性
实验过程:
Ⅰ.合成:装置C中盛有0.1 mol FeCO 和200 mL1.0 mol·L-1甘氨酸溶液和适量柠檬酸。
3
实验时,先打开仪器a的活塞,待装置C中空气排净后,加热C并不断搅拌,并通过仪器b
向C中加入适量氢氧化钠溶液调节pH到6左右,使反应物充分反应。
Ⅱ.分离:反应结束后,过滤,将滤液进行蒸发浓缩;加入无水乙醇,过滤、洗涤并干燥。
回答下列问题:
(1)仪器a的名称是 。
(2)装置B中盛有的试剂是 ;实验过程中装置D的导管需要一直浸入液面下
的必要性是 。
(3)合成过程加入柠檬酸的作用是促进FeCO 溶解和 。
3
(4)加入氢氧化钠溶液调节pH若大于6,甘氨酸亚铁产量下降。原因可用离子方程式表示
为 。
(5)过程Ⅱ中加入无水乙醇的目的是 。
(6)可以用 试剂(写化学式)检验产品中是否含有Fe3+。
(7)本实验制得15.3 g甘氨酸亚铁(M=204 g·mol-1),则其产率是 。
答案 (1)分液漏斗 (2)饱和NaHCO 溶液 防止空气进入C(从而防止Fe2+被氧化) (3)
3
防止Fe2+被氧化
(4)Fe2++2OH- Fe(OH) ↓ (5)溶解柠檬酸,降低甘氨酸亚铁的溶解度,使其结晶析出
2
(6)KSCN (7)75%
解析 (2)由于盐酸具有挥发性,装置A中生成的二氧化碳气体中混有氯化氢,故装置B
中盛有饱和NaHCO 溶液,用于除去二氧化碳气体中混有的氯化氢;Fe2+具有还原性,易被
3
空气中的氧气氧化,影响实验结果,必须将D中导管没入液面以下,防止空气中的氧气进
入C装置将Fe2+氧化。(3)根据题中表格信息,柠檬酸具有强酸性和强还原性,合成过程加
入柠檬酸可促进FeCO 溶解和防止亚铁离子被氧化。(4)加入氢氧化钠溶液调节pH若
3
大于6,溶液碱性增强,会导致溶液中的亚铁离子在该条件下直接与氢氧根离子反应生成
