巩固练习-制备实验设计与评价(基础).doc

【巩固练习】
1.实验室制备少量硫酸亚铁晶体的实验步骤如下：取过量洁净的铁屑，加入20%％～30%的稀硫酸溶液，在50℃～80℃水浴中加热至不再产生气泡。将溶液趁热过滤，滤液移至试管中，用橡胶塞塞紧试管口．静置、冷却一段时间后收集产品．
（1）写出该实验制备硫酸亚铁的化学方程式：____________________________________。
（2）硫酸溶液过稀会导致______________________________________________________。
（3）采用水浴加热的原因是___________________________________
（4）反应时铁屑过量的目的是（用离子方程式表示）______________________________。
（5）溶液趁热过滤的原因是____________________________________________________。
塞紧试管口的目的是______________________________________________________。
（6）静置冷却一段时间后，在试管中观察到的现象是______________________________。

2.工业上以氨气为原料制备硝酸的过程如下：
O2
NH3
NO
吸收塔HNO3
O2
O2
H2O

某课外小组模拟上述部分过程设计了如下实验装置制备硝酸（所有橡胶制品均已被保护）。
Na2CO3溶液
冷水
a气体

（1）工业上用氨气制取NO的化学方程式是 。
（2）连接好该装置后，首先进行的操作是 。
（3）通入a气体的目的是 。
（4）盛有Na2CO3溶液的烧杯为尾气处理装置，该装置中反应的化学反应方程式是

2NO2 + Na2CO3 == NaNO2 + +
（5）已知：温度低于21.15℃时，NO2几乎全部转变为N2O4。工业上可用N2O4与水反应来提高硝酸产率。N2O4与a气体在冷水中生成硝酸的化学方程式是 。
（6）一定条件下，某密闭容器中N2O4和NO2的混合气体达到平衡时，c(NO2)=0.50mol/L、c(N2O4)=0.125 mol/L。则2NO2(g) N2O4(g)的平衡常数K= 。若NO2起始浓度为2 mol/L ，相同条件下，NO2的最大转化率为 。

3．实验室用浓盐酸和MnO2共热制Cl2，并用Cl2和Ca(OH)2反应制少量漂白粉，现已知反应：
2Cl2+2CaOH)2=Ca(ClO)2+CaCl2+2H2O
温度稍高即发生副反应：
6Cl2+6Ca(OH)2=Ca(ClO3)2 +5CaCl2+6H2O
现有三个同学分别设计的三套实验装置，如图所示：
（1）请从a．不容易控制反应速率；b．容易控制反应速率；c．有副反应发生；d．可防止副反应发生；e．污染环境；f．可防止污染环境等几个方面对上述甲、乙、丙三套装置的优缺点做出评析，并选择符合题目要求的选项填在空格内。

优点
缺点
甲装置

乙装置

丙装置

（2）上述装置中，甲由A、B两部分组成，乙由C、D、E三部分组成，丙由F、G两部分组成。请从上述装置中选取合理的组成部分，组装成一套较完善的实验装置，装置的各部分的连接顺序（按气流从左到右的方向）是 。
（3）实验中若用12mol·L－1的浓盐酸100mL与足量的MnO2反应，最终生成Ca(ClO)2的物质的量总是 0.15mol（填“大于”、“小于”或“等于”），其原因是（假定各步反应均无产物损耗，且无副反应发生） 。
4．(2014 北京四中)某校化学小组学生利用下图所列装置进行“铁与水反应”的实验，并利用产物进一步制取FeCl3·6H2O晶体。(图中夹持及尾气处理装置均已略去)

(1)装置B中发生反应的化学方程是 。
(2)装置E中的现象是 。
(3)停止反应，待B管冷却后，取其中的固体，加入过量稀盐酸充分反应，过滤。简述检验滤液中Fe3+的操作方法： 。
(4)该小组学生利用上述滤液制取FeCl3·6H2O晶体，设计流程如下：

①步骤I中通入Cl2的作用是 。

②步骤Ⅱ从FeCl3稀溶液中得到FeCl3·6H2O晶体的主要操作包括：_____
______________________________。
③该流程中需保持盐酸过量，主要原因是(结合离子方程式简要说明)
。
5．（2014•海南高考）硫代硫酸钠（Na2S2O3）可用做分析试剂及鞣革还原剂，它受热、遇酸易分解，工业上可用反应：2Na2S+Na2CO3+4SO2═3Na2S2O3+CO2制得。实验室模拟该工业过程的装置如图所示，回答下列问题：

（1）b中反应的粒子方程式为　 　，c中的试剂为　 　；
（2）反应开始后，c中先有浑浊产生，后又变澄清．此浑浊物是　 　；
（3）d中的试剂为　 　；
（4）试验中要控制SO2生成速率，可以采取的措施有　 　（写出两条）；
（5）为了保证硫代硫酸钠的产量，实验中通入的SO2不能过量，原因是　 　。
6．（2015 东北师大附中）某课外小组同学用下图所示装置在实验室制备氯气并探究其相关性质（夹持设备已略）。

（1）制备氯气选用的药品为：漂粉精固体和浓盐酸，相关的离子反应方程式为：
____________________________________________________________________；
（2）装置B的作用之一是安全瓶，监测实验进行时C中是否发生堵塞，请写出发生堵塞时B中的现象________________________________________；
（3）装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性，为此C中①、②、③依次放入_______；(选填字母)

①
②
③
a
干燥的有色布条
碱石灰
湿润的有色布条
b
干燥的有色布条
硅胶
湿润的有色布条
c
湿润的有色布条
浓硫酸
干燥的有色布条
d
湿润的有色布条
无水氯化钙
干燥的有色布条
（4）设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘的非金属性。当向D中缓缓通入一定量氯气时，可以看到无色溶液逐渐变为______色，说明氯的非金属性大于溴；之后打开活塞，将装置D中少量溶液加入装置E中，振荡；观察到的现象是____________，则说明溴的非金属性大于碘；
（5）有同学提出该实验方案仍有不足，请说明其中两点不足及原因是：
① ；② 。
【答案与解析】
1．（1）Fe+H2SO4（稀）＝FeSO4+H2↑
（2）反应速率慢 不利于晶体析出
（3）（4）Fe3++2Fe＝3Fe2+
（5）减少FeSO4的损失
防止空气进入试管将Fe2+氧化为Fe3+
（6）有浅绿色晶体析出
【解析】⑴铁和稀硫酸反应的方程式为：Fe+H2SO4(稀)FeSO4+H2↑。
（2）硫酸如果浓度过稀，则反应时速率过慢；另外由于溶液中含有较多的水，也不利于硫酸亚铁晶体的析出。
（3）水浴加热受热均匀，温度容易控制。
（4）铁屑过量的目的是防止Fe2＋被氧化成Fe3＋，即使被氧化Fe可以使Fe3＋还原：Fe+2Fe3＋=3Fe2＋。
(5)溶液趁热过滤的目的是减少FeSO4的损失；塞紧试管口的目的是防止空气中的氧气将FeSO4氧化。
（6）硫酸亚铁热溶液在冷却过程中，溶解度降低，在静止冷却一段时间后会有浅绿色硫酸亚铁晶体析出。
2.（1）4 NH3 +5 O24NO + 6H2O
（2）检验装置的气密性
（3）提高NO2的转化率 （或 2 NO + O2 = 2 NO2）
（4）NaNO3 CO2
（5）2N2O4 + O2 + 2H2O = 4HNO3
（6）1/2 50%
3．（1）

优点
缺点

甲装置
d
a、e
乙装置
f
a、c
丙装置
b
c、e

（2）综合上述三套装置的优缺点，完善的组合是F、B、E。
（3）小于
随着反应的进行，盐酸的浓度会越来越小，而稀盐酸是不与MnO2反应的，所以最终生成Ca(ClO)2的物质的量总是小于0.15mol。
【解析】这是一道物质制备实验方案设计题。
（1）仔细分析，可以发现甲装置中使用了冷却装置，可防止副反应发生，但没有使用分液漏斗滴加浓盐酸来控制反应速率，且反应装置中无尾气吸收装置，未反应完的氯气排入大气中会造成环境污染；故其优点为：d，缺点为：a、e。乙装置中，用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气，可以防止污染环境，但也没有使用分液漏斗滴加浓盐酸来控制反应速率，且反应装置中没有使用冷却装置，容量发生副反应，产生副产物；装置乙的优点：f，缺点：a、c。装置丙中使用分液漏斗可以控制反应速率，但无冷却和尾气吸收装置，其优点为b，缺点为：c、e。
（2）综合上述三套装置的优缺点，完善的组合是F、B、E。
（3）考虑到随着反应的进行，盐酸的浓度会越来越小，而稀盐酸是不与MnO2反应的，所以最终生成Ca(ClO)2的物质的量总是小于0.15mol。
本题考查了学生对物质制备实验方案的评价能力，要做好这类题，要求我们在平时的学习中要做到“知其然，还必须知其所以然”。
4． (1)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
(2)黑色固体变红，右端管壁有水珠
(3)取少量滤液，滴入几滴KSCN溶液，观察溶液是否变红色
(4)①将Fe2+氧化成Fe3+ ②加热浓缩，冷却结晶，过滤
③Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，过量盐酸抑制FeCl3水解
【解析】解答试题第一部分，利用学生非常熟悉的知识。题目设计首先从教材中学生非常熟悉的铁与水蒸气反应的实验入手，在对教材中实验进行评价和改进的基础上，进一步用具有创新的新实验取而代之。解答试题第二部分，对学生的思维能力要求较高。由固体Fe3O4制取FeCl3·6H2O ，要综合利用氯气能氧化FeCl2、HCl能抑止FeCl3水解等知识。
5.（1）SO32﹣+2H+=2SO2↑，硫化钠和碳酸钠的混合溶液；
（2）S；
（3）氢氧化钠溶液；
（4）控制反应的温度或硫酸的滴加速度；
（5）若通入的SO2过量，则溶液显酸性，硫代硫酸钠会分解。
【解析】（1）第一个装置为二氧化硫的制取装置，制取二氧化硫的原料为：亚硫酸钠和70%的浓硫酸，反应的离子方程式为：SO32﹣+2H+=2SO2↑，c装置为Na2S2O3的生成装置，根据反应原理可知c中的试剂为：硫化钠和碳酸钠的混合溶液；
（2）反应开始时发生的反应为：Na2S+4SO2+H2O=2H2S+Na2SO3，SO2+2H2S=3S↓+2H2O，故该浑浊物是S；

（3）d装置为尾气吸收装置，吸收二氧化硫和硫化氢等酸性气体，应选用氢氧化钠溶液；
（4）通过控制反应的温度或硫酸的滴加速度可以控制SO2生成速率；
（5）硫代硫酸钠遇酸易分解，若通入的SO2过量，则溶液显酸性，硫代硫酸钠会分解。
6.（1）++ 2H+ ＝ Cl2↑ + H2O ；
（2）B中长颈漏斗中液面明显上升，形成水柱；
（3）d ；
（4）黄（或橙）； 溶液变蓝色；
（5）①E处未能排除D中过量Cl2的干扰，而置换出I2 ；
②Cl2通入NaHSO3溶液中会产生SO2，污染空气。
（或：C、D装置之间无干燥装置，③处布条不干燥，也可褪色。）