山东省泰安第二中学高三培优训练之大题百练（四）以碳元素及其化合物为背景的综合实验题要求：每天一题，认真审题，规范答题，独立完成，力求完美。1．（18分）化学实验装置的科学设计是实验是否取得预期效果的关键。请回答下列有关实验装置的相关问题：Ⅰ．下图A为“人教版”教材制备乙酸乙酯的实验装置，某同学甲认为下图B装置进行酯化反应效果比A要好，他的理由是_________________________；某同学乙经查阅资料认为下图C装置进行酯化反应效果更好，他的理由是________________________。Ⅱ．某实验小组欲探究碳与浓硝酸反应的情况。甲同学设计了图1装置，认为若有红棕色气体产生就说明碳与浓硝酸发生了反应。（1）碳与浓硝酸反应的方程式_______________________。甲同学的实验应该在___________中进行，才符合化学实验安全性的要求。（2）乙同学认为红棕色气体不一定是碳与浓硝酸发生反应而得，所以他认为甲同学观点是错误的，他的理由是________________(用化学方程式表示)，所以他认为应该检验_____________(填化学式)的产生来证明碳与浓硝酸反应。为此乙同学查阅相关资料得知“0℃时四氧化二氮为液体”，从而改进了实验装置如图2所示。（3）为了减少干扰，对于A装置有下面4种操作方案，其中最合理的是（填写数字序号）_________。①将木炭与浓硝酸一同放在装置中加热；②先加热木炭，再将木炭投入冷浓硝酸。③先加热木炭，再加入冷浓硝酸；④先加热浓硝酸，然后将木炭投入其中；（4）请用平衡移动原理解释B装置的作用__________________________________________________（结合方程式与文字表述）。（5）C装置中出现的现象是_________，经检测C的溶液中还含有少量氮元素，只以NO3－形式存在，写出生成该离子的化学方程式________________。【答案】Ⅰ．便于冷凝回流，减少反应物损失；既能冷凝回流又能及时分离出反应生成的水，有利于酯的生成；Ⅱ．（1）C+4HNO3(浓)4NO2↑+CO2↑+2H2O，通风橱；（2）4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O，CO2；（3）②；（4）常温下存在平衡体系：2NO2N2O4，降低温度N2O4液化，平衡右移，除去混合气体中的NO2；（5）C中溶液变浑浊(或产生白色沉淀)，4NO2+O2+4OH-=4NO3-+2H2O。2．（14分）某化学兴趣小组为研究生铁(含碳)与浓硫酸的反应情况及产物性质，设计如下实验。请回答下列问题：（1）按上图所示装置进行实验(夹持装置及尾气处理装置未画出)。仪器b的名称为_____________：实验过程中，装置B中观察的现象是_______________；装置C中有白色沉淀生成，该沉淀是______________(填化学式)。（2）装置A中还会产生CO2气体，请写出产生CO2的化学方程式：_____________________________。（3）为了验证装置A中产生的气体中含有CO2，应先从下列①～④中选出必要的装置连接A装置中c处管口，从左到右的顺序为__________(填序号)；然后再进行的操作是从a处多次鼓入N2，其目的是________________________________。（4）某同学通过验证实验后期装置A中产生的气体中还含有H2，理由是___________________(用离子方程式表示)。2.(14分，每空2分)（1）分液漏斗；品红试纸退色，石蕊试纸变红；BaSO4（2）C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O（3）③②④；赶尽装置中的空气，防止空气的CO2影响实验（4）Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑3．（16分）某校化学研究性学习小组查阅资料了解到以下内容：乙二酸（HOOC－COOH，可简写为H2C2O4）俗称草酸，易溶于水，属于二元中强酸（为弱电解质），且酸性强于碳酸，草酸在常温下呈无色晶体状，其晶体的熔化温度低于草酸的分解温度，且易升华。为探究草酸的部分化学性质，进行了如下实验：（1）向盛有1mL饱和NaHCO3溶液的试管中加入足量乙二酸溶液，观察到有无色气泡产生。该反应的离子方程式为____________________________________。（2）取一定量草酸溶液装入试管，加入一定体积的酸性高锰酸钾溶液，振荡试管，发现溶液开始缓慢褪色，后来迅速变成无色。（反应热效应不明显，可忽略不计）①该实验说明草酸具有________（填“氧化”或“还原”）性，该反应的反应速率先慢后快的主要原因可能是______________。②请配平该反应的离子方程式：______MnO4－＋____H2C2O4＋____===____Mn2＋＋____CO2↑＋____。（3）为了探究草酸的不稳定性，某同学设计了如下实验装置：①C、H装置均变浑浊，E处无现象，G玻璃管里黑色变红色，写出A中反应的化学方程式：。②上述装置中，B装置的作用是。D的作用是。从环境保护角度来看，该方案的不足之处是。（4）该小组同学将2.52g草酸晶体（H2C2O4·2H2O）加入到100mL0.2mol·L－1的NaOH溶液中充分反应，测得反应后溶液呈酸性，形成的溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为_______________（用离子符号表示）。3.（1）HCO3—＋H2C2O4＝HC2O4—＋CO2↑＋H2O（3分）（2）①还原性（1分）反应产生的锰离子起催化作用或锰离子浓度增加，加快了反应速率（1分）②256H+2108H2O（2分）（3）①H2C2O4H2O＋CO↑＋CO2↑（3分）②冷凝草酸蒸气，避免对二氧化碳的检验产生干扰（1分）除去混合气体中的CO2（1分）没有尾气处理装置（1分）（4）c(Na＋)>c(HC2O4—)>c(H＋)>c(C2O42—)>c(OH－)（3分）4．（12分）碳、硫的含量影响钢铁性能．碳、硫含量的一种测定方法是将钢样中碳、硫转化为气体，再用测碳、测硫装置进行测定．（1）采用图1装置A，在高温下将x克钢样中碳、硫转化为CO2、SO2．①气体a的成分是 SO2、CO2、O2 ．②若钢样中碳以FeS形式存在，A中反应：3FeS+5O21 Fe3O4 +3 SO2 ．（2）将气体a通入测硫酸装置中（如图2），采用滴定法测定硫的含量．①H2O2氧化SO2的化学方程式： H2O2+SO2=H2SO4 ②用NaOH溶液滴定生成的H2SO4，消耗zmLNaOH溶液．若消耗1mLNaOH溶液相当于硫的质量为y克，则该钢样中硫的质量分数： ．（3）将气体a通入测碳装置中（如图3），采用重量法测定碳的含量．①气体a通过B和C的目的是 排除二氧化硫对二氧化碳测定的干扰 ②计算钢样中碳的质量分数，应测量的数据是 二氧化碳前后吸收瓶的质量 ．4.答案：（1）① SO2、CO2、O2 ．②3FeS+5O21 Fe3O4 +3 SO2 ．（2）① H2O2+SO2=H2SO4 ② ．（3）① 排除二氧化硫对二氧化碳测定的干扰 ② 二氧化碳前后吸收瓶的质量 ．5．(14分)欲测定含少量氯化钠的小苏打固态样品中NaHCO3的质量分数可采用以下四种方法。方法一：方法二：方法三：方法四：不使用化学试剂，使用实验室常用仪器按要求回答下列问题：（1）方法一：加入足量的试剂A（填写A的化学式）可将HCO3-离子转化为沉淀并称重。操作1、2、3、4的名称依次是溶解、、洗涤和烘干；（2）方法二：在操作1中所用到的玻璃仪器中，除了烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还需要的用到的是，在操作2中应选择的指示剂是；（3）在方法二中计算该样品中NaHCO3的质量分数为[用流程图中的数据m、V(HCl)填写有关的表达式]；（4）在方法三中：根据所用的实验装置，除了称量试样质量外，还需测定的实验数据是；（5）仔细分析方法三中的实验装置，若由此测得的数据来计算实验结果，则有可能偏高也有可能偏低，偏高的原因可能是，偏低的原因可能是（均文字简述）；（6）方法四的实验原理是：（用化学方程式表示）。5.⑴Ba（OH）2(1分合理答案均给分),过滤(1分)⑵100mL容量瓶(1分)甲基橙或者酚酞(1分，合理答案均给分)⑶(2分)⑷产生CO2的体积或者产生CO2的质量(2分合理答案均给分)⑸空气中的H2O或CO2进入C装置(2分合理答案均给分)，CO2溶于水或者硫酸的量不足(2分合理答案均给分)⑹2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑(2分合理答案均给分)6．（16分）实验室测定碳酸钠和碳酸氢钠混合物中碳酸钠的质量分数W(Na2CO3)，称取此混合物5.0g，溶于水中，配成250mL溶液。方案一：沉淀法。利用化学反应把HCO3—、CO32—完全转化为沉淀，称量干燥沉淀的质量，由此计算混合物中ω(Na2CO3)。（1）量取100mL配制好的溶液于烧杯中，滴加足量沉淀剂，把溶液中HCO3—、CO32—完全转化为沉淀，应选用的试剂是(填编号)。A．CaCl2溶液B．MgSO4溶液C．NaCl溶液D．Ba(OH)2溶液（2）过滤，洗涤沉淀，判断沉淀是否洗净的方法是；（3）将所得沉淀充分干燥，称量沉淀的质量为mg，由此可以计算ω(Na2CO3)。如果此步中，沉淀未干燥充分就称量，则测得ω(Na2CO3)(填“偏大”、“偏小"或“无影响”)。方案二：量气法。量取10.00mL配制好的溶液与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体在通常状况(约20℃、1.01×105Pa)的体积，由此计算混合物中ω(Na2CO3)。（1）装置中导管a的作用是。（2）若撤去导管a，使测得气体体积（“偏大”，“偏小”或“无影响”）。方案三：滴定法。量取25.00mL配制好的溶液加入锥形瓶中，滴加2滴酚酞试剂，摇匀，用0.2000mol/L的盐酸滴定到终点(已知终点时反应H++CO32—=HCO3—恰好完全)。重复此操作2次，消耗盐酸的体积平均值为20.00mL。（1）量取25.00mL配制好的溶液，应选择仪器来完成。（2）判断滴定终点的依据是。（3）此法测得ω(Na2CO3)=％。6、方案一：（1）D；（2）取少量最后一次洗涤液，滴加Na2SO4（其他合理答案均可）溶液，如无沉淀，则沉淀已洗净，反之则未完成；（3）偏小；方案二：（1）平衡气压，使液体顺利滴下；（2）偏大；方案三：（1）碱式滴定管（或移液管）；（2）由红色突变为无色，且30s不恢复；（3）84.8%。11．连二亚硫酸钠（Na2S2O4）又称保险粉，是印刷工业中重要的还原剂。某课题小组进行如下实验。Ⅰ．查阅材料（1）连二亚硫酸钠（Na2S2O4）是一种白色粉末，易溶于水，难溶于乙醇。（2）2Na2S2O4+4HCl=4NaCl+S↓+3SO2↑+2H2ONa2S2O3+2HCl=2NaCl+S↓+SO2↑+H2OⅡ．制备方法75℃时将甲酸钠和纯碱加入乙醇水溶液中，通入SO2进行反应，完成其反应方程式：___HCOONa+___Na2CO3+_____=___Na2S2O4+___CO2+___冷却至40-45℃，过滤，用______洗涤，干燥制得Na2S2O4Ⅲ．Na2S2O4的性质（1）Na2S2O4溶液在空气中易被氧化，课题小组测定0.050mol·L-1Na2S2O4溶液在空气中pH变化如右图：0-t1段主要生成HSO3-，根据pH变化图，HSO3-的电离平衡水解平衡(填“<”或“>”)，课题小组推测Na2S2O4溶液在空气中易被氧化，0-t1发生离子反应方程式为______________，t3时溶液中主要阴离子符号是_________。（2）隔绝空气加热Na2S2O4固体完全分解得到固体产物Na2SO3、Na2S2O3和气体为__________(填化学式)。请你设计实验验证产物有Na2S2O3存在，完成下表中内容：（供选择的试剂：稀盐酸、稀硝酸、BaCl2溶液、KMnO4溶液）实验步骤（不要求写出具体操作过程）预期的实验现象和结论【答案】Ⅱ.2HCOONa+Na2CO3+4SO2=2Na2S2O4+3CO2+H2O(2分)；乙醇（2分）；Ⅲ.（1）>(2分)；2S2O42-+O2+2H2O=4HSO3-(2分)；SO42-（或HSO4-）(2分)；（2）SO2(2分)；取少量完全分解的固体产物于试管中加入稀盐酸若有淡黄色沉淀，则有Na2S2O3存在（2分）（本题属于开放性试题，合理答案均可）7.
