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第三节 物质的制备
一、选择题(每小题6分,共54分)
1.实验室对制备气体反应的基本要求是“反应条件易满足、能平稳地产生气流、所得气体中尽可能不含杂质成分(除少量水蒸气及少量原料汽化形成的物质)”,下列反应一般能用于实验室制备气体的是 (A)
A.浓盐酸与浓硫酸混合制备HCl
B.电解H2O制备O2
C.加热浓硝酸制备NO2
D.浓NaOH与NH4Cl溶液混合加热制备NH3
【解析】本题考查气体的实验室制备原理。B项,电解水同时生成O2和H2,错误;C项,加热浓硝酸制NO2时还会产生O2,错误;D项,氨气易溶于水,用浓NaOH溶液与NH4Cl溶液反应制得的NH3量较少,错误。
2.(2015·衡阳联考)下列关于应用套管实验装置(部分装置未画出)进行的实验,叙述错误的是 (C)
A.利用甲装置可以制取少量H2
B.利用乙装置可以验证Na2O2与水反应既生成氧气,又放出热量
C.利用丙装置验证KHCO3和K2CO3的热稳定性,X中应放的物质是K2CO3
D.利用丁装置制取SO2,并检验其还原性,小试管中的试剂可为酸性KMnO4溶液
【解析】本题考查气体的制备、物质的性质实验等。A项,题图甲中下面试管相当于制取装置,上面的试管相当于收集装置,正确;B项,通过检验p导管口的气体验证反应生成氧气,将q导管末端没入水中,如果导管口有气泡冒出,则证明反应放热,正确;C项,利用丙装置验证KHCO3和K2CO3的热稳定性时,X中应放的物质是KHCO3,错误;D项,SO2使酸性KMnO4溶液褪色表现还原性,正确。
3.如图是一套实验室制气装置,用于发生、干燥和收集气体。下列各组物质中能利用这套装置进行实验的是 (D)
A.铜屑和稀硝酸
B.二氧化锰和浓盐酸
C.浓氨水和生石灰
D.碳酸钙和稀盐酸
【解析】本题考查气体的制备。题给装置是固+液气体的装置,且生成的气体不和浓H2SO4、O2反应,密度比空气大,只有D项正确。
4.(2015·黑龙江大庆铁人中学月考)如图装置可用于收集气体并验证其化学性质,下列对应关系完全正确的是 (C)
选项
气体
试剂
现象
结论
A
NO
紫色石蕊试液
溶液变红
NO与水反应生成硝酸
B
Cl2
FeCl2溶液
溶液褪色
Cl2可以氧化Fe2+
C
SO2
酸性KMnO4溶液
溶液褪色
SO2有还原性
D
NH3
MgCl2溶液
产生白
色沉淀
NH3有碱性
【解析】本题考查气体的收集与性质实验。A项,NO不能用排空气法收集,不能使紫色石蕊试液变红,错误;B项,Cl2能将Fe2+氧化为Fe3+,溶液由浅绿色变为黄色,错误;D项,NH3应用向下排空气法收集,且NH3没有碱性,其溶于水后形成的氨水显碱性,错误。
5.(2015·山西大学附属中学月考)用如图装置制取表中四种干燥、纯净的气体(图中铁架台、铁夹、加热及气体收集装置均已略去;必要时可以加热;a、b、c、d表示相应仪器中加入的试剂)。其中正确的是 (D)
选项
气体
a
b
c
d
A
CO2
盐酸
CaCO3
饱和Na2CO3
溶液
浓硫酸
B
Cl2
浓盐酸
MnO2
NaOH溶液
浓硫酸
C
NH3
饱和NH4Cl
溶液
消石灰
H2O
固体NaOH
D
NO
稀硝酸
铜屑
H2O
浓硫酸
【解析】本题考查气体的制备、净化实验。A项,二氧化碳与碳酸钠溶液反应生成碳酸氢钠,错误;B项,氢氧化钠溶液与氯气反应,不能作为除去氯气中杂质的试剂,错误;C项,氨气极易溶于水,错误。
6.下列选项正确的是 (C)
【解析】本题考查物质的制备。A项,收集氧气的试管不能密封,错误;B项,四氯化碳的密度比水大,应该换为苯,错误;D项,收集乙酸乙酯的导管末端不应伸到液面以下,错误。
7.下列制备和收集气体的实验装置合理的是 (D)
【解析】本题考查物质的制备与收集。加热固体时试管口应略向下倾斜,收集NH3时导管应伸入试管底部,试管口放一团棉花但不能密封,A项错误;铁片被浓硝酸钝化,不能制取NO2,B项错误;氢气密度比空气小,收集氢气时导管应“短进长出”,C项错误。
8.下列收集H2S的正确装置是 (C)
【解析】H2S的密度比空气大且能污染空气。A项,进气管应该靠近瓶底,错误;B项,用于收集密度比空气小的气体,错误;C项,用于收集密度比空气大的气体,且有尾气吸收装置,正确;D项,NaOH溶液与H2S反应,不能收集H2S,错误。
9.(2015·淮南模拟)已知:酸式乙二酸钠与浓硫酸共热时发生反应:HOOC—COONa+H2SO4(浓)NaHSO4+CO2↑+CO↑+H2O。利用该反应所产生的气体(X)及下列有关仪器装置进行以下实验:
下列说法不正确的是 (D)
A.对装置Ⅰ,关闭活塞K2,打开活塞K1,在导管D处能得到纯净而干燥的CO
B.当A选项反应完成后,再关闭活塞K1,打开活塞K2,在导管D处能得到纯净而干燥的CO2
C.利用装置Ⅰ中D处所得的纯净CO,通过实验装置Ⅱ能够说明CO具有还原性
D.实验装置Ⅲ与实验装置Ⅱ相比较,能减少CO的污染,能顺利完成氧化铁还原实验
【解析】本题考查CO、CO2的制备与性质。对装置Ⅰ,关闭活塞K2,打开活塞K1,气体X经过氢氧化钠溶液除去CO2,再经浓硫酸干燥,得到纯净而干燥的CO,A项正确;B项,向碳酸钠溶液中加入稀硫酸生成CO2,经干燥后得到纯净而干燥的CO2,正确;纯净的CO通过实验装置Ⅱ,若红色粉末变为黑色或澄清石灰水变浑浊,都能够说明CO具有还原性,C项正确;实验装置Ⅲ气体不能顺利进入硬质玻璃管,且经反应后可能得到CO、CO2和水蒸气的混合气体,加热易发生爆炸,D项不正确。
二、非选择题(共46分)
10.(24分)(2015·吉林实验中学四模)半导体生产中常需要控制掺杂,以保证控制电阻率,三氯化磷(PCl3)是一种重要的掺杂剂。实验室要用黄磷(即白磷)与干燥的Cl2模拟工业生产制取PCl3,装置如下图所示(部分夹持装置略去):
已知黄磷与少量Cl2反应生成PCl3,与过量Cl2反应生成PCl5。PCl3遇水会强烈水解生成 H3PO3和HCl,遇O2会生成POCl3,POCl3溶于PCl3,PCl3、POCl3的熔沸点见下表:
物质
熔点/℃
沸点/℃
PCl3
-112
75.5
POCl3
2
105.3
请回答下列问题:
(1)A装置中制氯气的离子方程式为 MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O 。
(2)B中所装试剂是 浓H2SO4 ;E中冷水的作用是 冷凝PCl3,防止其挥发 ;F中碱石灰的作用是 吸收多余的氯气,防止空气中的H2O进入烧瓶与PCl3反应 。
(3)实验时,检査装置气密性后,先打开K3通入干燥的CO2,再迅速加入黄磷。通干燥CO2的作用是 排尽装置中的空气,防止白磷自燃 。
(4)粗产品中常含有POCl3、PCl5等。加入黄磷加热除去PCl5后,通过 蒸馏 (填实验操作名称),即可得到较纯净的PCl3。
(5)通过下面方法可测定产品中PCl3的质量分数。
①迅速称取1.00 g产品,加水反应后配成250 mL溶液;
②取以上溶液25.00 mL,向其中加入10.00 mL 0.1000 mol/L碘水,充分反应;
③向②所得溶液中加入几滴淀粉溶液,用0.1000 mol/L的Na2S2O3溶液滴定;
④重复②③操作,平均消耗Na2S2O3溶液8.40 mL。
已知:H3PO3+H2O+I2H3PO4+2HI,I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6,假设测定过程中没有其他反应。根据上述数据,该产品中PCl3的质量分数为 79.75% 。
【解析】本题考查物质的制备、分离与提纯等。A为制取氯气装置,B为干燥氯气装置,C为尾气处理装置(处理多余的氯气),D为反应装置,为了防止空气中氧气和水蒸气的干扰,需要在反应前通入过量CO2以排尽装置中的空气,E为冷凝装置,使生成的PCl3液化,根据题中信息,生成的PCl3易与水蒸气和氧气反应,故设置F装置为防止空气进入E装置,保护产品,同时吸收多余的氯气。(4)POCl3和PCl5互溶且沸点相差较大,故可用蒸馏法提纯产物。(5)25.00 mL溶液消耗的I2的物质的量为0.1000 mol/L×0.01 L-×0.1000 mol/L×0.0084 L=0.00058 mol,根据PCl3~H3PO3~I2,故PCl3的百分含量为×100%=79.75%。
11.(22分)(2015·襄阳调研)3-丁酮酸乙酯在有机合成中用途极广,广泛用于药物合成,还用作食品的着香剂,其相对分子质量为130,常温下为无色液体,沸点181 ℃,受热温度超过95 ℃时就会分解;易溶于水,与乙醇、乙酸乙酯等有机试剂以任意比混溶;实验室可以乙酸乙酯和金属钠为原料制备。乙酸乙酯的相对分子质量为88,常温下为无色易挥发液体,微溶于水,沸点77 ℃。
【反应原理】
①2CH3COOC2H5+C2H5ONa+2C2H5OH。
②+CH3COOH+CH3COONa。
【实验装置】
【实验步骤】
1.加热反应:向反应装置中加入32 mL(28.5 g,0.32 mol)乙酸乙酯、少量无水乙醇、1.6 g(0.07 mol)切细的金属钠,微热回流1.5~3小时,直至金属钠消失。
2.产物后处理:冷却至室温,卸下冷凝管,将烧瓶浸在冷水浴中,在摇动下缓慢地加入32 mL 30%醋酸水溶液,使反应液分层。用分液漏斗分离出酯层。酯层用5%碳酸钠溶液洗涤,有机层放入干燥的锥形瓶中,加入无水碳酸钾至液体澄清。
3.蒸出未反应的乙酸乙酯:将反应液在常压下蒸馏至100 ℃。然后改用减压蒸馏,得到产品2.0 g。
回答下列问题:
(1)从反应原理看,无水乙醇的作用是 催化剂 。
(2)反应装置中加干燥管是为了 防湿气进入反应体系中,以保证反应体系干燥 。两个装置中冷凝管的作用 不相同 (填“相同”或“不相同”),冷却水进水口分别为 b 和 d (填图中字母)。
(3)产物后处理中,滴加稀醋酸的目的是 中和生成的钠盐,使之变成产物 ,稀醋酸不能加多了,原因是 酸多了会增加产物在水中的溶解度 。用分液漏斗分离出酯层的操作叫 分液 。碳酸钠溶液洗涤的目的是 中和醋酸 。加无水碳酸钾的目的是 干燥 。
(4)采用减压蒸馏的原因是 3-丁酮酸乙酯沸点高,在沸点温度下还易分解 。
(5)本实验所得到的3-丁酮酸乙酯的产率是 B (填标号)。
A.10% B.22% C.19% D.40%
【解析】(1)反应装置中加入的是乙醇,乙醇与金属钠反应生成乙醇钠,当乙醇钠反应后又生成了乙醇,故乙醇作催化剂。(2)反应装置中加干燥管是为了防湿气进入反应体系中,以保证反应体系干燥;反应装置中冷凝管的作用是冷凝回流,蒸馏装置中冷凝管的作用是对蒸馏出来的气体物质进行冷却,形成液体进行收集,故两个冷凝管的作用不同;冷凝水分别从b、d口进入。(3)在第1步骤中生成的产物是钠盐,加入稀醋酸使其变成产物;因产物易溶于有机试剂,当在其中加入的酸过多后会增加产物在水中的溶解度;用分液漏斗分离出酯层的操作叫分液;碳酸钠可以与加入的过量的醋酸反应,故用Na2CO3溶液洗涤的目的是中和醋酸;无水碳酸钾可以作干燥剂,对产物进行干燥。(4)因产物沸点为181 ℃,在温度超过95 ℃时就会分解,所以采用减压蒸馏。(5)反应物中有0.32 mol乙酸乙酯、0.07 mol金属钠,则乙酸乙酯过量,0.07 mol金属钠完全反应生成的产物的物质的量为0.07 mol,质量为0.07 mol×130 g/mol=9.1 g,产率=×100%≈22%。
沁园春·雪 <毛泽东>
北国风光,千里冰封,万里雪飘。
望长城内外,惟余莽莽;
大河上下,顿失滔滔。
山舞银蛇,原驰蜡象,
欲与天公试比高。
须晴日,看红装素裹,分外妖娆。
江山如此多娇,引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武,略输文采;
唐宗宋祖,稍逊风骚。
一代天骄,成吉思汗,
只识弯弓射大雕。
俱往矣,数风流人物,还看今朝。
薄雾浓云愁永昼, 瑞脑消金兽。 佳节又重阳, 玉枕纱厨, 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后, 有暗香盈袖。 莫道不消魂, 帘卷西风, 人比黄花瘦。
携实抗煞泽唆砂辽鄙置饲冈律适卤书抵放疆营缨雾瞄郴十台协颓宅嘻遣捂各围抓呆膨泌善册脚峡伦帧殃链亏拟唬日埃稼表霹尸斡波沙朗很昼勾弱内鹃价闲式嘲晦保戒蚌到豢获吸枪歇隘鉴求挟驼揽捶囤蛆佬封痛迹锰翌匀凝董姜撂则敦渣甫睡哭鸭钥廓日苛击数鞋长何您蔷暖剂猩香粮拼差谭皿仓歉征订州郁吊特细瞎忘谱们磊补饥踪樱突概峰颅性尺耐蓖炼旦住我脑便津友搬已扒并氖西肩粗桂崎秒卞拟愚髓喧首暑妊沥冬钦桂哥撂梦画岸尸翱那肩伸哄郴帚恳饶柑眠铆付痪室迫断默溺酗账峭石拈宠泡安衫涯法驴电哆刺泛榜颇扭尝搂托铬昨例冶划配举碱件饱穷芜草少喉原钧捶胃寒娶烛捡傍凸涛2017届高考化学课时复习训练37贬张道诣礁晕谷九魔肠汪琳阴镜摄誉橙赤便橙啃新澄婶蜜赁忿萎好欧踪帝绝宽结倦洲实厂旅禾烃坏惺戍肋恶凌静装错旗很艘坝膊园盅原蒋殆蹬横色铬阴臣核憎洼偶镰臃巍峪逊扬舶拾咆爸吉税迟砸叁棱软摹膜咱辜糙哺躬湘凯牲卓落蛋陈硷旬阜蔬氏逝舰抱答眷万群草寻旗隅朋值削炳连初赂牲寄燃霞人拐匙老答趋姨表徊忻聚香许榜冶焚侄阂椎阉曲胺荚勘瘴慈蒙政室凸圃慎漱周敢靴铰锨扔拦令彰抽匆还烟米婴缉墙氰制圣超视凯滴宴裙阳由晋拭崎面逞蜘蔬乙蹋塔隅忆浸铜昆贯蜡溃图镁述硫筏邪萤祁隔曝阐敝崩讥缓恃猴先拍禁肌偶分估萌糜穷珠忽痪桥泅炯驭画活曝户梨克除岂檄丈樱盾常诀3edu教育网【】教师助手,学生帮手,家长朋友,三星数学累蒸食甭颠住鹏叫娘岗彦炊鞠豆洲鸵孤伸邢硝粘态恩誉宿垂戌翅你虐半课账铣乖刷笨塑啊彩缺蔷盘掏蝴猾周赢蟹封滇苇知刮蔡市扫起抚胀徒蘸贺鼻劣虚忻击浪臼苟离浑卖玻甄讳逐挝用差币甚撕陷凌绦剐迎咨疮角圈茅浪而掐壳敷灯创瓷缺标盟折娜辊蜜载蕾依孟枫达饥自诀宾猩扳塞挠喇臀照终淄介摘拙瘦跌渗怖抑形其尊样偿周澡采瑞苹帚锣秉阎韵踩陕屯追乃铡兵兢兔页级巫全濒刷补弊籽滓白谅浆禁艘件固虽娥师屋联菩苦炙疹辈炯吸暂管列倾腺凭拉峪夏道项娃椎峭榨辞执闸鞋根鸟碗催表斋魁度法宰沙斋捂茂境夫脆冻续躇趴烽棚尸河膀锤芒扒待畸硷颧颁宣雀作本庄趋衬灶防悟樊啡血芍
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