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 ；2B6HCl2BCl33H2；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
2、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2MnO16H10Cl=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ahifgbcdej(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
3、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，若产生气泡，则说明含有硼粉。答案(1)2MnO16H10Cl=2Mn25Cl28H2O(2)ahifgbcdej(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2B3Cl22BCl3(5)BCl33H2O=H3B
4、O33HCl(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
5、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4Co3S425O26Co2O316SO2。由“铝热反应”可得制备钴的化学反应方程式为Co2O32AlAl2O32Co。(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
6、碱液吸收)。(3)由25 时钴盐的质量可知，n(CoCl26H2O)0.02 mol；2552 减少的质量为H2O的质量，n(H2O)0.08 mol；CoCl26H2O失去水分子数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)0.02 mol；CoCl22H2O失去水分子数1，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CoCl22H2OCoCl2H2OH2O。90120 时，失去水的物质的量为0.02 mol，故蓝色物质为CoCl2。答案(1)4C
7、o3S425O26Co2O316SO2Co2O32AlAl2O32Co(2)(3)CoCl22H2OCoCl22H2OCoCl2H2OH2OCoCl23(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 ；2NOCl2=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_。(3)实验时，先制取氯气使
8、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)22NO4H2O。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，才能制备NOCl，最后还需要尾气处理装置。装置的连接顺序为adebcijfgh。(3
9、)“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)3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O可以控制反应的开始与停止(2)debcijfgh(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
10、空气，可能会将NO氧化为NO2，使制备的产物中含杂质NO2Cl(5)NOClH2O=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HC
11、l、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)球形冷凝管苯蒸气(4) (5)洗去产品中的FeCl3、HCl，节省碱的用量，降低成本Cl22NaOH=NaClNaClOH2O(6)2(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
12、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 gL1)，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、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 gmo
13、l1，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，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、SFe3S4(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
14、合肼的原理为CO(NH2)22NaOHNaClO=N2H4H2ONa2CO3NaCl。实验1：制备NaClO溶液(已知：3NaClO2NaClNaClO3)。(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
15、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：N2H4H2O2I2=N24HIH2O)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
16、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)100%25%。答案(1)MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O(2)ac(3)防止NaClO分解，影响水合肼的产率(4)N2H4H2O2NaClO=N23H2O2NaCl(5)酸式d25%
