全國通用版2019高考化學總復習優(yōu)編增分練：高考壓軸大題特訓題型三以“氣體流程”為載體的定性定量實驗探究.doc

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題型三　以“氣體流程”為載體的定性、定量實驗探究 1.(2018新鄉(xiāng)市高三三模)亞硝酸鈉(NaNO2)外觀酷似食鹽且有咸味，是一種常用的發(fā)色劑和防腐劑，但使用過量會使人中毒。某學習小組針對亞硝酸鈉設計了如下實驗： 【制取NaNO2】 設計的制取裝置如下圖(夾持裝置略去)： 該小組查閱資料知：①2NO＋Na2O2===2NaNO2；2NO2＋Na2O2===2NaNO3； ②NO能被酸性高錳酸鉀氧化為NO。 (1)裝置A中用于盛放稀硝酸的儀器名稱為__________，裝置A中發(fā)生主要反應的離子方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)裝置D的作用是__________________________________________________________。 (3)若無裝置B，則進入裝置D中的氣體除N2、NO外還可能有____________。 (4)甲同學檢查裝置氣密性后進行實驗，發(fā)現(xiàn)制得的NaNO2中混有較多的NaNO3雜質。下列可以提高NaNO2純度的方案是________(填字母)。 a.將B中的藥品換為堿石灰 b.將稀硝酸換為濃硝酸 c.實驗開始前通一段時間CO2 d.在裝置A、B之間增加盛有水的洗氣瓶 【測定制得樣品中NaNO2的含量】 (5)該實驗中需配制KMnO4標準溶液并酸化，應選擇________(填化學式)來酸化KMnO4溶液。 (6)已知：在酸性溶液中，NO可將MnO還原為Mn2＋。為測定樣品中亞硝酸鈉的含量，該小組稱取4.0 g樣品溶于水配制成250 mL溶液，取25.00 mL溶液于錐形瓶中，用0.100 molL－1的酸性KMnO4 溶液進行滴定，消耗20.00 mL酸性KMnO4溶液。滴定過程中酸性KMnO4溶液的作用是____________________，所得樣品中NaNO2的質量分數為________。 答案　(1)分液漏斗　3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O (2)吸收過量的NO，避免尾氣造成污染 (3)O2、NO2 (4)ad (5)H2SO4 (6)作氧化劑和指示劑　86.25% 解析　(1)控制液體的滴加速度，裝置A中用于盛放稀硝酸的儀器為分液漏斗；金屬銅與稀硝酸反應生成硝酸銅、一氧化氮和水，所以裝置A中發(fā)生主要反應的離子方程式為3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。 (2)裝置D中盛有酸性高錳酸鉀溶液，能夠氧化一氧化氮氣體，減少氣體對環(huán)境的污染。 (3)沒有氯化鈣，水蒸氣就會與過氧化鈉反應生成氧氣，部分NO會被氧氣氧化為NO2，所以，若無裝置B，則進入裝置D中的氣體除N2、NO外還可能有O2、NO2。 (4)由于獲得一氧化氮所用的硝酸具有揮發(fā)性，且獲得NO的過程中會產生其他氮氧化物，因此提高NaNO2純度需要除去硝酸氣體和其他氮氧化物。將B中的藥品換為堿石灰可以吸收硝酸氣體和氮氧化物，a正確；將稀硝酸換為濃硝酸，硝酸的揮發(fā)性增強，不能除去硝酸氣體，b錯誤；實驗開始前通一段時間CO2不能除去硝酸氣體和氮氧化物，c錯誤；在A、B之間增加盛有水的洗氣瓶可以吸收硝酸氣體和氮氧化物，d正確。 (5)高錳酸鉀具有強氧化性，配制KMnO4標準溶液并酸化，酸化的酸應選擇稀硫酸。 (6)NO可將MnO還原為Mn2＋，體現(xiàn)了高錳酸鉀的強氧化性，滴定終點的現(xiàn)象為滴入最后一滴高錳酸鉀溶液，溶液變成紫紅色，且半分鐘內不變色；消耗標準液的體積為20.00 mL,25.00 mL樣品消耗高錳酸鉀的物質的量為0.100 molL－10.02 L＝0.002 mol，則250 mL樣品溶液中消耗高錳酸鉀的物質的量為0.002 mol＝0.02 mol，根據化合價變化可得反應關系式：2MnO～5NO，則4.0 g樣品中含有亞硝酸鈉的物質的量為0.02 mol＝0.05 mol，質量為69 gmol－10.05 mol＝3.45 g，所以反應后的固體中亞硝酸鈉的質量分數為100%＝86.25%。 2.(2018河南省高三4月適應性考試)某化學探究學習小組擬利用如圖所示裝置(部分固定裝置已略去)測定某黑色銅硫化物樣品的化學式，按照如下步驟進行了實驗。 步驟一：利用如圖所示裝置，高溫灼燒1.6 g CuxSy至固體質量不再變化，得到紅色固體和一種能使品紅溶液褪色的氣體。 步驟二：將D中所得溶液按下述流程進行處理。 煮沸D中溶液并冷卻→配制250 mL溶液→取25.00 mL溶液，滴入2～3滴酚酞溶液→滴定，消耗0.1 molL－1 NaOH溶液20.00 mL。 請回答下列問題： (1)A裝置中發(fā)生反應的化學方程式為_________________________________________。 停止加熱后還需繼續(xù)通入一段時間的O2，其目的是________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)儀器a的作用為____________。裝置D中反應的化學方程式為___________________。 (3)步驟二中配制溶液時所需的玻璃儀器除玻璃棒和燒杯外，還有______________________； 判斷滴定終點的現(xiàn)象是___________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)利用題中提供的數據可計算得出該銅硫化物的化學式為________。 (5)有同學認為可將裝置D改為裝有足量堿石灰的干燥管，通過測定反應前后干燥管的增重來計算硫元素的含量。你認為此方案________(填“合理”或“不合理”)，原因是__________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________。 答案　(1)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑　使生成的SO2全部被H2O2溶液吸收 (2)防止倒吸　SO2＋H2O2===H2SO4 (3)250 mL容量瓶、膠頭滴管　當加入最后一滴NaOH溶液時，溶液變?yōu)闇\紅色且30秒內不褪色 (4)Cu2S (5)不合理　部分SO2被氧化，且空氣中的CO2和水蒸氣可能使干燥管增重 解析　(1)裝置A中發(fā)生反應：2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，根據操作步驟需要測SO2的含量，求銅硫化合物中硫的量，因此必須讓SO2全部被吸收，反應停止后，繼續(xù)通一段時間的O2，其目的是讓SO2全部被吸收。(2)儀器a是干燥管，目的是防止倒吸；裝置D中盛放的是H2O2溶液，能氧化SO2，化學反應方程式為H2O2＋SO2===H2SO4。(3)配制溶液時，用到的玻璃儀器是玻璃棒、燒杯、膠頭滴管、250 mL容量瓶，缺少的是膠頭滴管、250 mL容量瓶；判斷滴定到終點的標志是加入最后一滴NaOH溶液時，溶液變?yōu)闇\紅色且30秒內不褪色。(4)樣品中硫的物質的量為 mol＝0.01 mol，樣品中銅的物質的量為(1.6－0.0132)/64 mol＝0.02 mol，因此銅硫化物的化學式為Cu2S。(5)裝置D不能改用足量的堿石灰，因為空氣中含有CO2和水蒸氣，均能被堿石灰吸收，造成所測S的物質的量偏大，因此此方案不合理。 3.(2018茂名市高三下學期二模)ICl(氯化碘)紅棕色液體，熔點13.9 ℃，沸點97.4 ℃，易水解，接觸空氣時能形成五氧化二碘，能與許多單質發(fā)生作用，溶于乙醇、乙醚等。某校研究性學習小組的同學擬用下列儀器制備氯化碘?；卮鹣铝袉栴}： (1)檢查A裝置氣密性的方法為_____________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)上述裝置，按氣流方向連接的順序為______________(裝置可重復使用)，A中發(fā)生反應的離子方程式為____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)C裝置的作用是_______________________________________________________。 (4)E裝置的燒瓶反應時需放在水中，控制溫度大約40 ℃，其目的是______________ __________________________________________________________。 (5)按上述連接好的裝置進行實驗，實驗步驟如下： ①檢查裝置氣密性后，裝入藥品 ②打開分液漏斗活塞 ③關閉分液漏斗活塞 ④停止加熱E，充分冷卻 ⑤水浴加熱E 請按正確的順序填入上述步驟的序號____________________________________________。 (6)在A裝置后可連接如圖的裝置，當反應結束關閉分液漏斗活塞后，關閉K，該裝置的作用是________________________________________________________________________。 (7)ICl和水反應的化學方程式為_____________________________________________。 答案　(1)從A的導管口連接一個導管伸入水中，關閉分液漏斗活塞，手握圓底燒瓶，若導管口有氣泡冒出，手放開燒瓶后，有一段水柱倒吸入導管，說明A 裝置氣密性良好 (2)ACBEBD　MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O (3)除去Cl2中混有的HCl (4)減少I2的升華和ICl的揮發(fā) (5)①②⑤④③ (6)儲存多余的Cl2 (7)ICl＋H2O===HIO＋HCl 解析　(2)利用二氧化錳與濃鹽酸加熱制備氯氣，氯氣中含有氯化氫、水蒸氣雜質，因此混合氣體先通過飽和食鹽水溶液，除去氯化氫，再通過濃硫酸除去水蒸氣，得到干燥純凈的氯氣，氯氣進入到裝置E中，與碘進行反應，由于ICl(氯化碘)為紅棕色液體，易水解，所以還必須連接裝置B，最后多余的尾氣被堿液吸收；按氣流方向連接的順序為ACBEBD，A中發(fā)生的反應為二氧化錳與濃鹽酸加熱制備氯氣，離子方程式為MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。 (4)氯化碘是紅棕色液體，熔點13.9 ℃，沸點97.4 ℃，根據信息可知ICl易揮發(fā)，溫度高揮發(fā)的快，同時單質碘也易升華，因此E裝置的燒瓶反應時需放在水中，控制溫度大約40 ℃，以減少I2的升華和ICl的揮發(fā)。 (5)裝置連接好后，首先檢查裝置的氣密性，不漏氣后，加入藥品，打開分液漏斗活塞，反應開始進行，用水浴法給裝置E加熱，反應結束后，停止加熱E，充分冷卻，待到室溫后，再關閉分液漏斗活塞，正確實驗步驟為①②⑤④③。 (6)在A裝置后可連接如圖的裝置，當反應結束關閉分液漏斗活塞后，關閉K，該裝置可以用來儲存多余的Cl2，避免釋放到空氣中污染空氣。 (7)ICl易發(fā)生水解，生成鹽酸和次碘酸，反應的化學方程式為ICl＋H2O===HIO＋HCl。 4.(2018珠海市高三3月質量檢測)甲醛(HCHO)，無色氣體，易溶于水，有特殊的刺激氣味，對人眼、鼻等有刺激作用。40%甲醛溶液沸點為96 ℃，易揮發(fā)。甲醛在堿性溶液中具有極強的還原性。為探究過量甲醛和新制Cu(OH)2反應的產物成分，進行如下研究： (1)在下圖裝置中進行實驗，向a中加入0.5 molL－1 CuSO4溶液50 mL和5 molL－1 NaOH溶液100 mL，振蕩，再加入40%的甲醛溶液40 mL，緩慢加熱a，在65 ℃時回流20分鐘后冷卻至室溫。反應過程中觀察到有棕色固體生成，最后變成紅色，并有氣體產生。 ①儀器b的名稱是____________。 ②儀器c的作用為____________。 ③能說明甲醛具有還原性的實驗現(xiàn)象是_________________________________________。 (2)查閱資料發(fā)現(xiàn)氣體產物是副反應產生的。為確認氣體產物中含H2不含CO，將裝置A和如下圖所示的裝置連接后進行實驗。 ①依次連接的合理順序為：A→B→______→______→______→______→G。 ②裝置B的作用是___________________________________________________________。 ③確認氣體產物中含H2而不含CO的現(xiàn)象是____________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)已知：。證明a中甲醛的碳元素未被氧化成＋4價的實驗方案為：取少量a中反應后的清液，__________________________ ________________________________________________________________________，則說明甲醛的碳元素未被氧化成＋4價。 (4)為研究紅色固體產物的組成，進行如下實驗(以下每步均充分反應)： 已知：ⅰ.Cu2O[Cu(NH3)4]＋(無色)[Cu(NH3)4]2＋(藍色) ⅱ.2Cu＋8NH3H2O＋O2===2[Cu(NH3)4]2＋＋4OH－＋6H2O 通過上述實驗，可以得出紅色固體產物主要是________________。 答案　(1)①恒壓漏斗?、诶淠亓鳌、跘中出現(xiàn)紅色物質(或A中出現(xiàn)棕色物質) (2)①E　F　D　C　②吸收甲醛蒸氣，防止其干擾后續(xù)檢驗　③F中CuO顏色由黑變紅，D中無水硫酸銅變藍，C中澄清石灰水不變渾濁 (3)滴入過量的濃鹽酸，未見氣泡產生 (4)Cu2O和Cu 解析　(1)①儀器b為恒壓漏斗。 ②儀器c為球形冷凝管，主要是冷凝回流反應物。 ③能說明甲醛具有還原性的實驗現(xiàn)象是和新制氫氧化銅加熱反應生成氧化亞銅紅色沉淀，A中出現(xiàn)紅色物質(或A中出現(xiàn)棕色物質)。 (2)①為確認氣體產物中含H2不含CO，裝置A連接裝置B除去甲醛，防止干擾后續(xù)實驗驗證，利用裝置E吸收水蒸氣，通過裝置F中氧化銅加熱反應，利用裝置D中無水硫酸銅檢驗是否生成水蒸氣，裝置C中澄清石灰水檢驗是否生成二氧化碳，從而驗證氣體中是否含一氧化碳，通過裝置G收集剩余氣體，依次連接的合理順序為ABEFDCG。 ②裝置B的作用是吸收甲醛蒸氣，防止其干擾后續(xù)檢驗。 ③F中氧化銅顏色由黑變紅，D中無水硫酸銅變藍，說明生成了水蒸氣，原氣體中含有氫氣；C中澄清石灰水不變渾濁，說明沒有生成二氧化碳，說明氣體產物中不含CO。 (3)甲醛被氧化為甲酸，甲酸被氧化為碳酸，若堿溶液中甲醛被氧化生成碳酸鹽，加入濃鹽酸會生成二氧化碳氣體，設計實驗證明a中甲醛的碳元素未被氧化成＋4價的方法為：取少量a中反應后的清液，滴入過量的濃鹽酸，未見氣泡產生，說明甲醛的碳元素未被氧化成＋4價。 (4)紅色固體與濃氨水混合，得到無色溶液，在空氣中變化為藍色，說明含有Cu2O；剩余固體中加入濃氨水并搖動錐形瓶得深藍色溶液是銅、氧氣和一水合氨溶液反應生成深藍色絡離子，說明含有Cu，因此紅色固體產物主要是Cu2O和Cu。