第三单元物质的制备及实验方案的设计与评价(时间：45分钟 满分：100分)考 点题 号物质的制备2、9实验方案的设计4、5、6、10、11实验方案的评价1、3、7、8一、选择题(本题包括4个小题，共24分，每小题只有1个选项符合题意)1．下列装置中间的试管用来收集浓硝酸与铜反应所生成的气体，最终可使收到的气体中空气的含量最少的是( )。解析 由于装置图采用的是排空气法，NO2的密度比空气大，气体应长进短出才能使收集到的气体中空气含量最少，C正确。答案 C2．(2022·厦门模拟)下列气体制备与收集装置错误的是( )。-10-\n解析 D选项，NO气体易与空气中氧气发生反应，且其密度与空气非常相近，不能用排空气法收集。答案 D3．(2022·镇江中学一模)在实验室进行物质制备，下列设计的实验方案中，理论上正确、操作上可行、经济上合理的是( )。A．CCOCO2Na2CO3B．CuCu(NO3)2溶液Cu(OH)2C．FeFe2O3Fe2(SO4)3溶液D．CaOCa(OH)2溶液NaOH溶液解析 A中的碳在空气中燃烧，无法控制只产生CO，而且操作麻烦，况且NaOH的价格比Na2CO3要贵，所以A的方案从原则来看是不符合要求的；B中AgNO3价格昂贵用来制取Cu(OH)2经济上不合算；C中铁燃烧的产物是Fe3O4，D中由生石灰制备价格较高的NaOH，中间利用了水和Na2CO3，所以这个方案设计符合题目要求。答案 D4．为测定碳酸钠的质量分数(设含杂质碳酸氢钠)，某学生设计了如下实验方案，下列对实验方案的叙述正确的是( )。-10-\nA．称量所需要的仪器是托盘天平B．样品放在蒸发皿中灼烧C．样品中碳酸钠的质量分数为0.76D．如果灼烧后的样品放在空气中冷却，会造成实验结果偏大解析 托盘天平不可能精确到小数点后三位；灼烧应放在坩埚中，而不是蒸发皿中；碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠，根据化学反应方程式计算，求出碳酸钠的质量分数为0.892；灼烧后的样品放在空气中冷却，碳酸钠吸水，会造成实验结果偏大。答案 D二、选择题(本题包括3个小题，共18分，每小题有1～2个选项符合题意)5．(2022·苏北四市一调)下列实验操作、现象与结论对应关系正确的是( )。选项实验操作实验现象结论A向某溶液中先滴加盐酸无现象，再滴加BaCl2溶液有白色沉淀生成原溶液中含有SO42－B向AgCl沉淀中滴入稀KI溶液白色沉淀变黄AgI比AgCl更难溶C向无水乙醇中加入浓H2SO4，加热至170℃，将产生的气体通入酸性KMnO4溶液紫红色褪去使溶液褪色的气体一定是乙烯D向淀粉溶液中加入稀H2SO4，加热几分钟，冷却后再加入新制Cu(OH)2悬浊液，加热无砖红色沉淀生成淀粉没有水解生成葡萄糖解析 用乙醇与浓硫酸加热制乙烯的实验中，要检验产物是否是乙烯时要注意产物中可能混有乙醇和SO2，它们均能使酸性KMnO4溶液褪色，C项错误；用新制的Cu(OH)2悬浊液检验淀粉水解产物中是否有葡萄糖时，必须先用NaOH溶液中和H2SO4，否则Cu(OH)2悬浊液会与H2SO4反应而干扰葡萄糖的检验，D项错误。答案 AB6．(2022·广东高考)某同学通过系列实验探讨Mg及其化合物的性质，-10-\n操作正确且能达到目的的是( )。A．将水加入浓硫酸中得稀硫酸，置镁片于其中探讨Mg的活泼性B．将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成C．将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀D．将Mg(OH)2沉淀转入表面皿中，加足量稀盐酸，加热蒸干得无水MgCl2固体解析 浓硫酸稀释时，应将浓硫酸沿玻璃棒缓慢加入水中并用玻璃棒不断搅拌以防止液滴飞溅，A项错误；将NaOH溶液与MgSO4溶液混合即可得到Mg(OH)2沉淀，B项正确；过滤时，应使用玻璃棒引流，C项错误；对MgCl2溶液直接加热，Mg2＋易水解，不能得到MgCl2固体，D项错误。答案 B7．(2022·扬州质检)下列实验操作、现象与实验结论一致的是( )。选项实验操作、现象实验结论A将FeCl3溶液分别滴入NaBr、NaI溶液中，再分别滴加CCl4，振荡，静置氧化性：Fe3＋＞Br2＞I2B除锈的铁钉在浓硝酸中浸泡后，用蒸馏水洗净，再放入CuSO4溶液中无现象铁钉表面形成了一层致密稳定的氧化膜C向某溶液中加入Ba(NO3)2溶液，生成白色沉淀，加稀盐酸沉淀不消失该溶液中有SO42－D甲苯中滴入少量浓溴水，振荡，静置，溴水层褪色甲苯与溴发生了取代反应解析 选项A中的结论应该是氧化性：Br2＞Fe3＋＞I2；选项C不能确定是SO42－，因为SO32－或SiO32－也可能出现题述现象；选项D中是因为发生了萃取而未发生取代反应。答案 B三、非选择题(本题共4个小题，共58分)8．(14分)欲测定金属镁的相对原子质量。请利用下图给定的仪器组成一套实验装置(每个仪器只能使用一次，假设气体的体积可看作标准状况下的体积)。-10-\n填写下列各项(气流从左到右)：(1)各种仪器连接的先后顺序(用小写字母表示)应是______接________、________接________、________接________、________接________。(2)连接好仪器后，要进行的操作有以下几步，其先后顺序是________________________________________(填序号)。①待仪器B中的温度恢复至室温时，测得量筒C中水的体积为VamL；②擦掉镁条表面的氧化膜，将其置于天平上称量，得质量为mg，并将其投入试管B中的带孔隔板上；③检查装置的气密性；④旋开装置A上分液漏斗的活塞，使其中的水顺利流下，当镁完全溶解时再关闭这个活塞，这时A中共放入水VbmL。(3)根据实验数据可算出金属镁的相对原子质量，其数学表达式为________________________________________________________________________。(4)若试管B的温度未冷却至室温，就读出量筒C中水的体积，这将会使所测定镁的相对原子质量数据________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。解析 欲测定镁的相对原子质量，只能根据M＝求得，而一定质量的镁的物质的量是通过测定一定质量的镁条与盐酸反应置换出的氢气的体积来确定的。因此氢气的体积就是本实验中可测量的量。本题的反应原理：Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑。实验开始时，装置B中没有盐酸，而装置E中才有盐酸。如何让E中的盐酸进入B中？可以通过往A中加入水的方法把空气压进E中，进而把E中的盐酸压进B中与镁条反应，产生氢气。而B中产生的氢气将D中的水压进C中。此时进入C中水的体积包括两部分：一是从分液漏斗流入A中水的体积；二是反应产生氢气的体积。故可以确定仪器的连接顺序、实验步骤及实验数据的处理方法。若试管B的温度未冷却至室温，气体的温度偏高，导致气体体积偏大，从而使测定的镁的相对原子质量偏小。答案 (1)a h g b c f e d (2)③②④①-10-\n(3)(22.4×1000m)/(Va－Vb) (4)偏小9．(15分)二氧化氯(ClO2)作为一种高效强氧化剂已被联合国世界卫生组织(WHO)列为A1级消毒剂。常温下二氧化氯为黄绿色或橘黄色气体，性质非常不稳定，温度过高、二氧化氯的水溶液中溶质质量分数高于30%等均有可能引起爆炸。某研究小组设计如图所示实验装置制备ClO2。(1)如图所示，在烧瓶中先放入12.25gKClO3和9.00g草酸(H2C2O4)，然后加入足量的稀硫酸，水浴加热。反应后产物中有ClO2、CO2和一种酸式盐，该反应的化学方程式为__________________________________________，氧化产物与还原产物的物质的量之比为________。(2)在反应开始之前将烧杯中的水加热到80℃，然后停止加热，并使其保持在60～80℃之间。控制温度的目的是______________________，图示装置中缺少的一种必需的玻璃仪器是_________________________________________。(3)A装置用于吸收产生的二氧化氯，其中最好盛放________(填序号，下同)，B装置中盛放________。①50mL60℃的温水②50mL冰水③50mL饱和食盐水④50mLNaOH溶液(4)将二氧化氯溶液加入到硫化氢溶液中，加入少量的稀盐酸酸化过的氯化钡溶液，发现有白色沉淀生成。请写出有关反应的离子方程式：_____________________________________________________________。(5)从所制得的二氧化氯水溶液溶质质量分数的角度看，是否存在安全隐患，并简述原因：__________________________(用数据说明)。解析 (1)根据提供信息，草酸被氧化，因此酸式盐为KHSO4，根据C由＋3→＋4，Cl由＋5→＋4，因此氧化产物(CO2)与还原产物(ClO2)的物质的量之比为1∶1。(2)控制温度是为了防止生成的ClO2爆炸，由于要控制温度，因此缺少温度计。-10-\n(3)温度过高ClO2会爆炸，应选择冰水吸收ClO2，B装置用于吸收CO2，选择NaOH溶液。(4)根据提供信息，该沉淀为BaSO4，因此ClO2与H2S反应生成H2SO4和HCl。(5)通过计算可知草酸过量，生成的m(ClO2)＝mol×67.5g·mol－1＝6.75g，则溶液中二氧化氯的质量分数为×100%≈11.9%，因此不存在安全隐患。答案 (1)2KClO3＋H2C2O4＋2H2SO42CO2↑＋2ClO2↑＋2KHSO4＋2H2O 1∶1(2)使反应正常进行，并防止温度过高引起爆炸 温度计(3)② ④(4)8ClO2＋5H2S＋4H2O＋5Ba2＋===5BaSO4↓＋8Cl－＋18H＋(5)答案见解析10．(14分)(2022·徐州联考)某化学兴趣小组为了测定铁碳合金(铁和碳两种单质的混合物)中铁的质量分数，并探究浓硫酸的某些性质，设计了如图所示的实验装置(夹持仪器已省略)和实验方案进行探究。Ⅰ.测定铁碳合金中铁的质量分数(1)检查上述装置气密性的一种方法是关闭分液漏斗和通入N2的活塞，在装置E后面连上一根导管，然后________，则证明装置的气密性良好。(2)装置C中发生反应的离子方程式为_________________________________________________________________________________________________。(3)实验开始前称量装置E的质量，将ag铁碳合金样品放入装置A中，再加入足量的浓硫酸，待装置A中不再有气体放出时，停止加热，通入N2一段时间后拆下装置E并称量质量，装置E的质量增加bg。则铁碳合金中铁的质量分数为________(用含a、b的代数式表示)。(4)甲同学认为依据此实验测-10-\n得的数据计算铁碳合金中铁的质量分数可能会偏低，原因是空气中的CO2、H2O进入装置E中，使b增大。你认为改进的方法是________。Ⅱ.探究浓硫酸的某些性质(5)向装置A的烧瓶中滴加足量的浓硫酸，未点燃酒精灯前，装置A、B中均无明显现象，其原因是_______________________________________________________________________________________________________________。(6)装置A中铁与浓硫酸共热发生反应的化学方程式是________________________________________________________________。解析 (2)装置C中酸性高锰酸钾溶液能够氧化二氧化硫：5SO2＋2MnO4－＋2H2O===5SO42－＋2Mn2＋＋4H＋。(3)装置E增加的质量是二氧化碳的质量，由此可以求铁碳合金中碳的质量，从而求得铁的质量分数为1－。(4)防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置E，需要再加一个吸收装置。(5)铁在常温下遇浓硫酸会发生钝化，碳和浓硫酸在加热条件下才可以反应。(6)铁被氧化成三价铁。答案 (1)将导管插入水中，微热烧瓶，导管口产生气泡，停止加热后在导管末端形成一段稳定的水柱(2)5SO2＋2MnO4－＋2H2O===5SO42－＋2Mn2＋＋4H＋(3)1－(4)在装置E的后面再连接一个与E相同的装置(5)常温下，Fe被浓硫酸钝化，碳与浓H2SO4不反应(6)2Fe＋6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O11．(15分)过氧化钠是中学化学中常用的强氧化剂，一氧化碳和氢气是常用的还原剂。某学习小组探究过氧化钠与一氧化碳、氢气反应的产物。查阅资料：炽热的焦炭能与水蒸气反应生成CO和H2，同时CO和水蒸气在高温下能反应生成少量的二氧化碳。设计实验：根据实验目的设计如图所示实验装置(假设装置中的药品均足量)。-10-\n主要实验步骤：①连接装置并检查装置的气密性；②先点燃A处的酒精灯，再缓慢通入水蒸气，将装置内的空气排尽后，最后点燃C处的酒精灯；③当淡黄色的过氧化钠完全变为白色后，熄灭C处的酒精灯；④继续通入水蒸气至C处的玻璃管冷却，停止通入水蒸气并熄灭A处的酒精灯。实验过程中，无水硫酸铜没有变蓝，澄清石灰水没有变浑浊。请回答下列问题：(1)上述方案有不足之处，请提出修改建议：__________。B装置的作用是______________________________________________________________。(2)确认步骤②“装置内的空气排尽”的操作是________________________。(3)预测C处的玻璃管中可能发生的化学反应，写出相应的化学方程式：__________________(只写一个)。(4)实验室提供如下药品：酚酞试液、氯化钡溶液、澄清石灰水、盐酸、硝酸银溶液、硫酸铁溶液、硫酸铜溶液。请设计方案确认C处的玻璃管中白色固体M的成分并填写实验报告(根据需要，不必填满，不够也可以补充)：实验步骤实验操作实验现象和结论步骤一步骤二步骤三……(5)拓展实验，设计一个简单实验确认白色固体M中是否含有少量的过氧化钠：_____________________________________________________________。解析 由于气体参与反应时不可能反应完全，因此最后的尾气要进行处理，防止污染环境。若整个装置充满一氧化碳和氢气，可通过收集气体来验证。若过氧化钠与氢气反应则生成氢氧化钠，与一氧化碳反应则生成碳酸钠。验证二者的存在应从碳酸根离子和氢氧根离子入手，前者采用沉淀法，不能采用气体法(氢氧根离子会被消耗)，-10-\n后者采用指示剂法。根据过氧化钠与水反应时有气体放出的性质，或者过氧化钠具有强氧化性的性质，任选一种性质就可以证明其存在。答案 (1)在E装置后的导管处接一个气球或放一个点燃的酒精灯 干燥CO和H2并除去CO2(2)在E处收集一试管气体并点燃，若气体能安静燃烧或有轻微的爆鸣声，证明装置内的空气已排尽(3)Na2O2＋H22NaOH(或Na2O2＋CONa2CO3)(4)实验步骤实验操作实验现象和结论步骤一取少量白色固体M溶于水，加入足量的氯化钡溶液若产生白色沉淀，则说明白色固体M中含有碳酸钠，无法确定是否含有氢氧化钠；若无现象，则说明白色固体中不含碳酸钠，含有氢氧化钠步骤二若步骤一产生白色沉淀，再向步骤一的上层清液中滴加酚酞试液若溶液变红色，则说明白色固体M中含有氢氧化钠；否则不含氢氧化钠(5)取少量白色固体M，溶于水，若无气泡产生，则说明M中不含过氧化钠；若有气泡产生，则说明M中含过氧化钠(或向溶液中滴加酚酞试液，若红色不褪去，则说明M中不含有过氧化钠，否则M中含有过氧化钠)-10-
