2020版导与练一轮复习化学习题:第十章 化学实验综合题型 第31讲 物质制备类综合实验含答案解析
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第31讲 物质制备类综合实验 课时集训 测控导航表 知识点 题号 无机物的制备 3 气体制备 1 工艺流程类制备 2 有机制备 4 1.(2019·中央民族大学附中质检)亚硝酰氯(NOCl,熔点:-64.5 ℃,沸点:-5.5 ℃)是一种黄色气体,遇水易水解。可用于合成清洁剂、触媒剂及中间体等。实验室可由氯气与一氧化氮在常温常压下合成。 (1)甲组的同学拟制备原料气NO和Cl2,制备装置如图所示:
为制备纯净干燥的气体,下表中缺少的药品是 装置Ⅰ 装置Ⅱ 烧瓶中 分液漏斗中
制备纯净Cl2 MnO2 ① ② 制备纯净NO Cu ③ ④ ① ,② ,③ ,④ 。 (2)乙组同学利用甲组制得的NO和Cl2制备NOCl,装置如图所示: ①装置连接顺序为a→ (按气流自左向右方向,用小写字母表示)。 ②装置Ⅳ、Ⅴ除可进一步干燥NO、Cl2外,另一个作用是 。 ③装置Ⅶ的作用是 。 ④装置Ⅷ中吸收尾气时,NOCl发生反应的化学方程式为 。 (3)丙组同学查阅资料,查得王水是浓硝酸与浓盐酸的混酸,一定条件下混酸可生成亚硝酰氯和氯气,该反应的化学方程式为 。 解析:(1)实验室通常用浓盐酸与MnO2混合加热制氯气,因浓盐酸有挥发性,氯气中混有的HCl气体需要用饱和食盐水除去,最后再用浓硫酸干燥即可得纯净Cl2;用铜与稀硝酸反应制NO气体,因装置中混有的氧气与NO反应生成少量NO2,因此需要通过水除去可能混有的NO2,最后再用浓硫酸干燥即可得纯净NO。(2)亚硝酰氯熔点、沸点较低,遇水易水解,故需要保持装置内干燥和反应混合气体干燥,同时需要考虑Cl2和NO尾气对环境的污染,需要用NaOH溶液除尾气,则装置连接顺序为a→e→f(或f→e)→c→b→d。②装置Ⅳ、Ⅴ除可进一步干燥NO、Cl2外,还可以通过观察气泡调节气体的流速,控制NO和Cl2的比例。③亚硝酰氯遇水易水解,装置Ⅶ的作用是防止 水蒸气进入反应器。④装置Ⅷ中NaOH溶液能吸收NO、Cl2及NOCl的尾气,其中NOCl与NaOH发生反应的化学方程式为NOCl+2NaOHNaCl+NaNO2+H2O。(3)浓硝酸与浓盐酸在一定条件下生成亚硝酰氯和氯气,发生反应的化学方程式为HNO3(浓)+3HCl(浓)NOCl↑+Cl2↑+2H2O。 答案:(1)①浓盐酸 ②饱和食盐水 ③稀硝酸 ④水 (2)①e→f(或f→e)→c→b→d ②通过观察气泡调节气体的流速,控制NO和Cl2的比例 ③防止水蒸气进入反应器 ④NOCl+2NaOH NaCl+NaNO2+H2O (3)HNO3(浓)+3HCl(浓)NOCl↑+Cl2↑+2H2O 2.(2019·中央民族大学附中质检)在实验室中,用下图所示流程,制备高锰酸钾晶体。
根据流程回答下列问题: (1)操作①和②均需在坩埚中进行,根据实验实际应选择坩埚为 (填字母)。 a.瓷坩埚 b.氧化铝坩埚 c.铁坩埚 d.石英坩埚 (2)操作④中调pH=10~11,使K2MnO4转化为KMnO4和MnO2时,一般通入CO2
气体,而不通入HCl气体的原因是
。 (3)得到墨绿色溶液后,也可用如图所示方法制备KMnO4,电极均为铂电极。 ①A极上的电极反应式为 。 ②这种方法与上面的方法相比,其优点是 。 (4)实验室中,可用草酸作标准溶液,利用下述反应,测定所得KMnO4晶体的纯度。5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO410CO2↑+2MnSO4+K2SO4+8H2O ①除0.10 mol·L-1草酸标准溶液,样品溶液和稀硫酸外,下列提供的实验用品中,还需要的有 (填用品代号字母)。
②滴定终点的判断方法是(滴定管内为草酸溶液) 。 ③取a g KMnO4晶体配制成100 mL溶液,每次取20.00 mL于锥形瓶中进行滴定实验两次。两次实验所用草酸标准溶液的体积分别为22.15 mL和22.17 mL,由此求得KMnO4晶体的纯度为 。 解析:(1)操作①和②中均有强碱性物质加热,瓷坩埚和石英坩埚中含有二氧化硅,氧化铝坩埚中含有氧化铝,高温下均与强碱KOH发生反应,故应选用铁坩埚,故选c项。(2)HCl具有还原性,易被KMnO4氧化,不能用来调节pH。(3)A电极为阳极,发生氧化反应,电极反应式为Mn-e-Mn,该方法无副产品,产率高,工艺简便。(4)①滴定实验中还需要的仪器有酸式滴定管、锥形瓶和铁架台(带滴定管夹);②在滴定过程中,当滴入最后一滴草 酸溶液,溶液红色褪去,并在半分钟内不再变红,说明达到滴定终点。③两次实验所用草酸标准溶液的平均体积为=22.16 mL,由反应方程式5H2C2O4+2KMnO4+3H2SO410CO2↑+2MnSO4+K2SO4+8H2O知
n(KMnO4)=n(H2C2O4)=×0.10 mol·L-1×0.022 16 L=0.000 886 4 mol,KMnO4
晶体的纯度为×100%≈×100%=%。 答案:(1)c (2)高锰酸钾与盐酸发生反应 (3)①Mn-e-Mn ②无副产品,产率高,工艺简便 (4)①acg ②滴入最后一滴草酸溶液,溶液红色褪去,并在半分钟内不再变红
③(或%) 3.无水MgBr2可用作催化剂。实验室采用镁屑与液溴为原料制备无水MgBr2,装置如图1,主要步骤如下:
步骤1 三颈瓶中装入10 g镁屑和150 mL无水乙醚;装置B中加入15 mL液溴。 步骤2 缓慢通入干燥的氮气,直至溴完全导入三颈瓶中。 步骤3 反应完毕后恢复至室温,过滤,滤液转移至另一干燥的烧瓶中,冷 却至0 ℃,析出晶体,再过滤得三乙醚合溴化镁粗品。 步骤4 室温下用苯溶解粗品,冷却至0 ℃,析出晶体,过滤,洗涤得三乙醚合溴化镁,加热至160 ℃分解得无水MgBr2产品。 已知:①Mg与Br2反应剧烈放热;MgBr2具有强吸水性。 ②MgBr2+3C2H5OC2H5MgBr2·3C2H5OC2H5 请回答: (1)仪器A的名称是 。 实验中不能用干燥空气代替干燥N2,原因是 。 (2)如将装置B改为装置C(图2),可能会导致的后果是 。
(3)步骤3中,第一次过滤除去的物质是 。 (4)有关步骤4的说法,正确的是 。 A.可用95%的乙醇代替苯溶解粗品 B.洗涤晶体可选用0 ℃的苯 C.加热至160 ℃的主要目的是除去苯 D.该步骤的目的是除去乙醚和可能残留的溴 (5)为测定产品的纯度,可用EDTA(简写为Y4-)标准溶液滴定,反应的离子方程式:Mg2++Y4-MgY2- ①滴定前润洗滴定管的操作方法是 。 ②测定时,先称取0.250 0 g无水MgBr2产品,溶解后,用0.050 0 mol·L-1的EDTA标准溶液滴定至终点,消耗EDTA标准溶液26.50 mL,则测得无水MgBr2产品的纯度是 (以质量分数表示)。 解析:(1)仪器A为球形干燥管。本实验要用镁屑与液溴反应生成无水溴化镁,所以装置中不应有能与镁反应的气体,例如氧气,所以不能用干燥的空气代替干燥的氮气。 (2)将装置B改为装置C,当干燥的氮气通入,会使气压变大,将液溴快速压入三颈瓶,反应过快大量放热而存在安全隐患。而装置B是利用干燥的氮气将溴蒸气带入三颈瓶中,可以控制反应的快慢。(3)步骤3第一次过滤去的是不溶于水的镁屑。(4)A.95%的乙醇中含有水,溴化镁有强烈的吸水性,错误;B.加入苯的目的是除去乙醚和溴,洗涤晶体用0 ℃的苯,可以减少产品的溶解,正确;C.加热至160 ℃的主要目的是分解三乙醚合溴化镁得到溴化镁,不是为了除去苯,错误;D.该步骤是为了除去乙醚和溴,正确。(5)①滴定前润洗滴定管需要从滴定管上口加入少量待测液,倾斜着转动滴 定管,使液体润湿内壁,然后从下部放出,重复2~3次。②据题意知:MgBr2~Y4-,n(MgBr2)=n(Y4-)= 0.050 0 mol·L-1×0.026 5 L=1.325×10-3mol,m(MgBr2)=1.325×10-3mol×184 g·mol-1=0.243 8 g,无
水溴化镁产品的纯度为×100%≈97.5%。 答案:(1)球形干燥管 防止镁屑与氧气反应生成MgO阻碍Mg与Br2的反应 (2)会将液溴快速压入三颈瓶,反应过快大量放热而存在安全隐患 (3)镁屑 (4)BD (5)①从滴定管上口加入少量待测液,倾斜着转动滴定管,使液体润湿内壁,然后从下部放出,重复2~3次 ②97.5% 4.硝基苯是重要的精细化工原料,是医药和染料的中间体,还可作有机溶剂。制备硝基苯的过程如下: ①配制混酸,组装如图反应装置。
取100 mL烧杯,用20 mL浓硫酸与18 mL浓硝酸配制混合酸,加入恒压滴液漏斗中。把18 mL苯加入三颈烧瓶中。 ②向室温下的苯中逐滴加入混酸,边滴边搅拌,混合均匀。 ③在50~60 ℃下发生反应,直至反应结束。 ④除去混合酸后,依次用蒸馏水和10% Na2CO3溶液洗涤,最后再用蒸馏水洗涤得到粗产品。
已知:Ⅰ.+HNO3(浓)+H2O +HNO3(浓)+++H2O Ⅱ.可能用到的有关数据列表如下:
物质 熔点 /℃ 沸点 /℃ 密度(20 ℃) /(g·cm-3) 溶解性