下载文档原格式
化学反应原理综合应用1．(2017·吉林长春七校联考)研究和深度开发二氧化碳的应用对发展低碳经济，构建生态文明社会具有重要的意义。
CO2与H2在一定条件下反应可合成乙烯：2CO2(g)＋6H2(g)催化剂CH2===CH2(g)＋4H2O(g)ΔH1已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH2＝－480 kJ· mol－1CH2===CH2(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(g)ΔH3＝－1 400 kJ·mol－l(1)ΔH1＝________。
(2)科学家用氮化镓与铜组装成如图1所示的人工光合系统，利用该装置成功地以CO2和H2O为原料合成了CH4。
铜电极表面的电极反应式为____________；为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量________(填“盐酸”或“硫酸”)。
图1图2(3)①CO2和H2充入一定体积的恒容密闭容器中，在两种温度下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，测得CH3OH的物质的量随时间的变化如图2所示。
该反应的ΔH________(填“>”或“<”)0，曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ________(填“>”“＝”或“<”)KⅡ。
②一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式加入反应物发生①中反应，一段时间后达到平衡。
若甲中平衡后气体的压强为开始的45，要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持化学反应向逆反应方向进行，则b的取值范围为________。
(4)可用K2CO3溶液吸收化学反应中生成的CO2，常温下pH＝10的K2CO3溶液中水电离的OH－的物质的量浓度为________。
常温下，0.1 mol·L－1KHCO3溶液的pH>8，则溶液中c(H2CO3)________(填“>”“＝”或“<”)c(CO2－3)。
【考纲解读】1.了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。
了解实验探究的一般过程。
2.了解化学实验的绿色化和安全性要求，树立绿色化学思想，形成环境保护的意识。
能识别化学品安全使用标识。
了解实验室一般事故的预防和处理方法。
3.掌握一定溶质质量分数、物质的量浓度溶液的配制方法。
初步掌握测定溶液pH的方法。
4.了解中学化学实验室常用仪器的主要用途和使用方法。
初步掌握天平、酸碱滴定管等仪器的使用方法。
初步了解中和滴定的原理和方法。
5.能根据物质的特性，运用过滤、蒸发、蒸馏、结晶、萃取等方法分离和提纯常见的物质。
了解层析是一种分离和提纯物质的方法。
6.能对常见的物质进行检验和分析。
初步了解常见物质的组成和结构的检测方法，并初步掌握其操作技能。
7.了解对物质进行定性研究和定量分析的基本方法。
8.认识反应条件控制在化学实验研究中的意义，初步掌握控制反应条件的方法。
9.了解常见气体和一些简单化合物的制备原理和方法。
10.能发现生产、生活和化学实验研究中有意义的化学问题。
11.能绘制和识别简单的实验仪器装置图。
能根据具体情况设计解决化学问题的实验方案，并能对设计的实验方案进行分析、比较、优化和改进。
12.能通过化学实验收集有关数据和事实，并科学地进行分析和处理。
【重点知识梳理】一、评价型实验题评价型实验题包括的题型很多，其中比较典型的有物质性质探究型、化学现象探究型、物质制备和应用探究型等，该类试题一般以实验装置图的形式给出实验的流程，其实验流程与考查内容一般为1．气体制备装置的选择及注意事项装置选择注意事项固体与固体加热装置①试管口应稍向下倾斜，防止产生的水蒸气在试管口冷凝后倒流而引起试管炸裂；②铁夹应夹在距试管口约1/3处；③胶塞中的导管伸入试管里面不能太长，否则会阻碍气体的导出固体与液体不加热装置①块状固体与液体在常温下反应制备气体时可用启普发生器，如图甲，当制取气体的量不多时，也可采用简易装置，如图乙；②装置乙、丁、戊、己中长颈漏斗的下端应伸入液面以下，否则起不到液封的作用；③加入的液体反应物(如酸)要适当；④粉末状固体与液体反应或产物为糊状物时常采用装置丙固体与液体液体与液体加热装置①先把固体药品加入烧瓶中，然后滴加液体药品，要注意液体滴加的速度，保证产气速率平稳，易于收集；②若使用分液漏斗，则需要在滴液的过程中，打开漏斗活塞，以保证液体能够顺利滴下；③分液漏斗中的液体滴完后，要关闭漏斗活塞，防止气体经漏斗逸出；④装置乙中的温度计必须插在反应液中；⑤烧瓶加热需要垫石棉网2.气体的干燥方法与干燥装置气体的干燥方法气体干燥选择干燥剂的原则不减原则：即通过干燥操作之后，目标气体的量不能减少；不反应原则：干燥剂不能与目标气体反应酸性干燥剂浓H2SO4可以干燥H2、O2、N2、CO2、CO、Cl2、HCl、SO2、CH4和C2H4等气体碱性干燥剂碱石灰主要用于干燥NH3，但也可干燥H2、O2、N2、CO和CH4等中性干燥剂CaCl2可以干燥H2、O2、N2、CO2、Cl2、HCl和H2S等，但不能干燥NH3气体的干盛装液态干燥剂，用于干燥气体；也可以盛装其他液体试剂，用来对酸性或中性气体进行除杂燥装置盛装碱石灰和CaCl2等固体干燥剂甲装置可以盛装液体干燥剂或固体干燥剂，乙和丙装置只能盛装固体干燥剂3.气体的收集装置及方法排水法①难溶或微溶于水，且与水不发生化学反应的气体，都可用排水集气法收集；②用排水集气法收集气体时，导管不伸入试管(或集气瓶)底部向上排空气法①比空气密度大的气体可用向上排空气法收集；②用排空气法收集气体时，导管一定要伸入集气瓶(或试管)底部，目的是把集气瓶(或试管)中的空气尽量排出；③为防止外界空气向集气瓶内扩散，集气瓶口可盖上毛玻璃片，若用试管收集时，可在试管口塞上一小团疏松的棉花向下排空气法比空气密度小的气体可用向下排空气法收集，如H2、NH3和CH4等气体排特殊溶液法①氯气可用排饱和食盐水的方法收集；②二氧化碳可用排饱和碳酸氢钠溶液的方法收集4.常见尾气处理装置及方法液体吸收法点燃法收集法处理装置适用气体装置A适用于吸收溶解度小的气体，如Cl2、CO2等；装置B、C可吸收溶解度大的气体，如HCl、HBr、CH4、CH2==CH2、H2、CO等CO、NH3、H2S等NH等3二、定量测定型实验题定量实验是从量的角度考查化学实验，考查学生细心操作，准确计算的能力，因而在历年高考中经常出现。
化学实验综合应用1．SO2是高中化学重点学习的三大气体之一，是常见的大气污染物之一，同时也是重要的工业原料，探究其制备方法和性质具有非常重要的意义，请回答下列问题。
Ⅰ.某研究小组将纯净的SO2气体通入0.5 mol·L－1的Ba(NO3)2溶液中，得到了BaSO4沉淀。
为探究上述溶液中何种微粒能氧化通入的SO2，该小组提出了如下假设：假设一：溶液中的NO－3假设二：溶液中溶解的O2(1)验证假设一：①请在下表空白处填写相关实验现象②设计实验1的目的是______________________________。
(2)为深入研究该反应，该小组还测得上述两个实验中溶液的pH随通入SO2体积的变化曲线如图甲。
实验2中溶液pH小于实验1的原因是(用离子方程式表示)______________________________。
Ⅱ.我国规定空气中SO2含量不得超过0.02 mg·L－1。
某化学兴趣小组选用图乙实验装置，测定工业原料气(含SO2、N2、O2)中SO2的含量。
(1)若原料气从左向右流，上述装置连接的顺序是：原料气→__________________________(用字母和箭头表示)。
当装置②中出现__________________现象时，立即停止通气。
(2)你认为以下试剂中，可以用来代替试管中的酸性高锰酸钾溶液的是________。
A．NaOH溶液B．溴水C．氨水D．BaCl2溶液Ⅲ.中华人民共和国国家标准(GB2760－2011)规定葡萄酒中SO2最大使用量为0.25 g·L－1。
某兴趣小组用图丙装置(夹持装置略)收集某葡萄酒中SO2，并对含量定性测定。
(1)B中加入250.00 mL葡萄酒和适量盐酸，加热使SO2全部逸出并与C中H2O2完全反应，除去C中过量的H2O2，然后用0.060 0 mol·L－1 NaOH标准溶液进行滴定，滴定至终点时，消耗NaOH溶液25.00 mL，该葡萄酒中SO2含量为____________g·L－1。
(2)该测定结果比实际值偏高，分析原因并利用现有装置提出改进措施：_____________________________________________。
答案：Ⅰ.(1)①无明显现象有白色沉淀②做对比实验(2)3SO2＋2NO－3＋2H2O===3SO2－4＋2NO↑＋4H＋(或3H2SO3＋2NO－3===2NO↑＋3SO2－4＋4H＋＋H2O)Ⅱ.(1)c→d→b→a→e溶液紫(或紫红)色褪去(2)BⅢ.(1)0.192(或0.19)(2)原因：盐酸的挥发；改进措施：用不挥发的强酸例如硫酸代替盐酸，或用蒸馏水代替葡萄酒进行对比实验，排除盐酸挥发的影响解析：Ⅰ.(1)①根据强酸制弱酸原理，SO2溶于H2O生成的H2SO3是弱酸，不能与BaCl2溶液反应，故实验1无明显现象；实验2中，SO2溶于水后生成H2SO3，H2SO3电离出H＋，与NO－3共存时相当于HNO3，具有强氧化性，发生反应：3SO2＋2NO－3＋2H2O===3SO2－4＋2NO↑＋4H＋，SO2－4＋Ba2＋===BaSO4↓，故实验2有白色沉淀生成。
②设计实验1的目的是做对比实验，证明实验2是溶液中的NO－3将SO2氧化生成BaSO4沉淀。
(2)实验1中pH减小是因为SO2溶于H2O生成H2SO3；实验2中pH减小是因为发生了氧化还原反应3SO2＋2NO－3＋2H2O===3SO2－4＋2NO↑＋4H＋或3H2SO3＋2NO－3===3SO2－4＋2NO↑＋4H＋＋H2O，反应产生硫酸，硫酸的酸性强于亚硫酸。
Ⅱ.(1)SO2可将酸性KMnO4溶液还原而使其褪色，N2、O2不溶于水，也不能被氧化，可以通过排水法测量其体积。
故正确的连接顺序为：原料气→c→d→b→a→e。
当KMnO4溶液中紫色褪去时，立即停止通气。
(2)四种物质除了BaCl2溶液外都能吸收SO2，但氢氧化钠与氨水吸收时无法判断反应终点，而与溴水反应时溶液颜色变浅直至完全褪色，可以判断终点，B项正确。
Ⅲ.(1)根据方程式：SO2＋H2O2===H2SO4和H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O，可找出关系式：SO2～2NaOH，n(SO2)＝12n(NaOH)＝12×0.025 L×0.0600 mol·L－1＝7.5×10－4mol，则该葡萄酒中SO2的含量＝7.5×10－4 mol×64 g·mol－10.25 L＝0.192 g·L－1。
(2)由于盐酸是挥发性酸，进入C装置的气体除了SO2外还有HCl，HCl也与NaOH反应，从而使消耗NaOH溶液的体积增加，导致测定结果偏高。
因此改进的措施为改用不挥发性的强酸，例如用硫酸代替盐酸，或用蒸馏水代替葡萄酒进行对比实验，消除盐酸挥发的影响。
2．(2017·山东烟台模拟)氯化亚砜(SOCl2)是一种液态化合物，沸点为77 ℃，在农药、制药行业中用途广泛。
SOCl2遇水剧烈反应，液面上产生白雾，并带有刺激性气味的气体产生。
实验室合成原理：SO2＋Cl2＋SCl2===2SOCl2，部分装置如图所示，回答以下问题：(1)仪器c的名称是________________，装置f的作用是________________________。
(2)实验室制Cl2的化学方程式为__________________________。
(3)SOCl2与水反应的化学方程式为____________________________。
蒸干AlCl3溶液不能得到无水AlCl3，使SOCl2与AlCl3·6H2O混合加热，可得到无水AlCl3，试解释原因：_____________________________________________。
(4)下列四种制备SO2的方案中最佳选择是___________。
(5)装置e 中产生的Cl 2经过d 后进入三颈烧瓶，请在d 的虚线框内画出所需实验装置图，并标出试剂。
(6)试验结束后，将三颈烧瓶中混合物分离开的实验操作是______________________；(已知SCl 2的沸点为50 ℃)若反应中消耗的Cl 2的体积为896 mL(已转化为标准状况，SO 2足量)，最后得到纯净的SOCl 24.76 g ，则SOCl 2的产率为________(保留三位有效数字)。
(7)分离产物后，向获得的SOCl 2中加入足量NaOH 溶液，振荡、静止得到无色溶液W ，检验溶液W 中存在的Cl －的方法是__________________________。
答案：(1)球形冷凝管 吸收逸出的有毒气体Cl 2、SO 2，防止空气中的水蒸气进入反应装置，防止SOCl 2水解(2)MnO 2＋4HCl(浓)=====△MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O(3)SOCl 2＋H 2O===SO 2↑＋2HCl ↑ AlCl 3溶液易水解，AlCl 3·6H 2O 与SOCl 2混合加热，SOCl 2与AlCl 3·6H 2O 中的结晶水作用，生成无水AlCl 3、SO 2和HCl 气体，SOCl 2吸水，产物SO 2和HCl 抑制AlCl 3水解(4)丁(5)(6)蒸馏(答分馏、精馏均可) 50.0% (7)取少量W 溶液于试管中，加入过量Ba(NO 3)2溶液，静置，取上层清液，滴加HNO 3酸化，再加入AgNO 3溶液，产生白色沉淀，则说明溶液中有Cl －解析：(1)仪器c 是球形冷凝管，f 有两个作用一个是防止有毒的氯气与二氧化硫逸出会造成污染，一个是防止空气中的水蒸气进入烧瓶中使氯化亚砜水解。
(2)实验室制备氯气的方程式为MnO 2＋4HCl(浓)=====△MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O 。
(3)氯化亚砜与水反应的方程式为SOCl 2＋H 2O===SO 2↑＋2HCl ↑，AlCl 3溶液易水解，AlCl 3·6H 2O 与SOCl 2混合加热，SOCl 2与AlCl 3·6H 2O 中的结晶水作用，生成无水AlCl 3、SO 2和HCl 气体，SOCl 2吸水，产物SO 2和HCl 溶于水呈酸性抑制AlCl 3水解。
(4)丁制取二氧化硫最佳。
因为甲利用固体加热制取气体，装置、药品均正确，但无法快速控制反应的进行与停止；乙利用浓H 2SO 4与Cu 加热制SO 2，但H 2SO 4的利用率较低；丙中无论是浓硝酸还是稀硝酸都具有很强的氧化性可以轻易的将亚硫酸钠中的＋4价的硫氧化为＋6价的硫酸根而无法得到二氧化硫；丁中反应生成硫酸钾与二氧化硫还有水。
(6)氯化亚砜沸点为77 ℃，已知SCl 2的沸点为50 ℃，所以采用分馏的方法即可将之分离。
消耗氯气0.04 mol ，得到氯化亚砜的理论值为0.08 mol ，即为9.52 g ，产率＝4.76 g 9.52 g×100%＝50.0%。
(7)取少量W 溶液于试管中，加入过量Ba(NO 3)2溶液，静置，取上层清液，滴加HNO 3酸化，再加入AgNO 3溶液，产生白色沉淀，则说明溶液中有Cl －。
滴加硝酸酸化是为了除去可能存在的碳酸根离子和过量的氢氧化钠，而加入足量的硝酸钡溶液是为了除去过量的亚硫酸根离子。
3．草酸铝是一种不溶于水和醇，溶于强酸的白色粉末，是重要的媒染剂。
某化学兴趣小组设计实验从废弃铝—空气海水电池中回收铝并制备草酸铝晶体。
【实验过程】1．铝的回收①称取16.0 g废弃电池原料；②用98.3%的硫酸进行酸浸、稀释、除杂、过滤；③将滤液蒸干得到硫酸铝固体m1 g。
2．草酸铝的制备④配制250 mL 0.20 mol·L－1的硫酸铝溶液；⑤量取0.10 mol·L－1的草酸铵溶液20.00 mL，并加入一定量的分散剂，缓缓加入配制的硫酸铝溶液25.00 mL，搅拌1 h；⑥抽滤、洗涤、干燥、称量固体质量为m2 g。
【问题讨论】(1)在用98.3%的硫酸进行酸浸时，浸出率与条件的关系如图所示：由图可知浓硫酸为浸取剂的最佳条件为_____________。
(2)步骤③蒸干溶液所需的仪器有带铁圈的铁架台、________、________、________。
(3)铝的回收率为________(回收率＝回收铝的质量原料的质量×100%)。
(4)步骤⑥中洗涤晶体时先用蒸馏水再用乙醇洗涤，原因是__________________________________。
(5)该研究小组在实验过程中发现，若用0.90 mol·L－1草酸铵进行实验，会导致沉淀的质量远远超过实际草酸铝的质量。
