高考?jí)狠S特訓(xùn) 題型三 以“氣體流程”為載體的定性、定量實(shí)驗(yàn)探究

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1、 題型三　以“氣體流程”為載體的定性、定量實(shí)驗(yàn)探究 1.(2018新鄉(xiāng)市高三三模)亞硝酸鈉(NaNO2)外觀酷似食鹽且有咸味，是一種常用的發(fā)色劑和防腐劑，但使用過(guò)量會(huì)使人中毒。某學(xué)習(xí)小組針對(duì)亞硝酸鈉設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)： 【制取NaNO2】 設(shè)計(jì)的制取裝置如下圖(夾持裝置略去)： 該小組查閱資料知：①2NO＋Na2O2===2NaNO2；2NO2＋Na2O2===2NaNO3； ②NO能被酸性高錳酸鉀氧化為NO。 (1)裝置A中用于盛放稀硝酸的儀器名稱(chēng)為_(kāi)_________，裝置A中發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)____________________________________

2、___________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)裝置D的作用是__________________________________________________________。 (3)若無(wú)裝置B，則進(jìn)入裝置D中的氣體除N2、NO外還可能有____________。 (4)甲同學(xué)檢查裝置氣密性后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)制得的NaNO2中混有較多的NaNO3雜質(zhì)。下列可以提高NaNO2純度的方案是________(填字母

3、)。 a.將B中的藥品換為堿石灰 b.將稀硝酸換為濃硝酸 c.實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前通一段時(shí)間CO2 d.在裝置A、B之間增加盛有水的洗氣瓶 【測(cè)定制得樣品中NaNO2的含量】 (5)該實(shí)驗(yàn)中需配制KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液并酸化，應(yīng)選擇________(填化學(xué)式)來(lái)酸化KMnO4溶液。 (6)已知：在酸性溶液中，NO可將MnO還原為Mn2＋。為測(cè)定樣品中亞硝酸鈉的含量，該小組稱(chēng)取4.0 g樣品溶于水配制成250 mL溶液，取25.00 mL溶液于錐形瓶中，用0.100 molL－1的酸性KMnO4 溶液進(jìn)行滴定，消耗20.00 mL酸性KMnO4溶液。滴定過(guò)程中酸性KMnO4溶液的作用是_____

4、_______________，所得樣品中NaNO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_______。 答案　(1)分液漏斗　3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O (2)吸收過(guò)量的NO，避免尾氣造成污染 (3)O2、NO2 (4)ad (5)H2SO4 (6)作氧化劑和指示劑　86.25% 解析　(1)控制液體的滴加速度，裝置A中用于盛放稀硝酸的儀器為分液漏斗；金屬銅與稀硝酸反應(yīng)生成硝酸銅、一氧化氮和水，所以裝置A中發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式為3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。 (2)裝置D中盛有酸性高錳酸鉀溶液，能夠氧化一氧化氮?dú)怏w，減少氣體對(duì)環(huán)境的

5、污染。 (3)沒(méi)有氯化鈣，水蒸氣就會(huì)與過(guò)氧化鈉反應(yīng)生成氧氣，部分NO會(huì)被氧氣氧化為NO2，所以，若無(wú)裝置B，則進(jìn)入裝置D中的氣體除N2、NO外還可能有O2、NO2。 (4)由于獲得一氧化氮所用的硝酸具有揮發(fā)性，且獲得NO的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生其他氮氧化物，因此提高NaNO2純度需要除去硝酸氣體和其他氮氧化物。將B中的藥品換為堿石灰可以吸收硝酸氣體和氮氧化物，a正確；將稀硝酸換為濃硝酸，硝酸的揮發(fā)性增強(qiáng)，不能除去硝酸氣體，b錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前通一段時(shí)間CO2不能除去硝酸氣體和氮氧化物，c錯(cuò)誤；在A、B之間增加盛有水的洗氣瓶可以吸收硝酸氣體和氮氧化物，d正確。 (5)高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，配制KMnO

6、4標(biāo)準(zhǔn)溶液并酸化，酸化的酸應(yīng)選擇稀硫酸。 (6)NO可將MnO還原為Mn2＋，體現(xiàn)了高錳酸鉀的強(qiáng)氧化性，滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為滴入最后一滴高錳酸鉀溶液，溶液變成紫紅色，且半分鐘內(nèi)不變色；消耗標(biāo)準(zhǔn)液的體積為20.00 mL,25.00 mL樣品消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量為0.100 molL－10.02 L＝0.002 mol，則250 mL樣品溶液中消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量為0.002 mol＝0.02 mol，根據(jù)化合價(jià)變化可得反應(yīng)關(guān)系式：2MnO～5NO，則4.0 g樣品中含有亞硝酸鈉的物質(zhì)的量為0.02 mol＝0.05 mol，質(zhì)量為69 gmol－10.05 mol＝3.45 g，所以反應(yīng)后的

7、固體中亞硝酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%＝86.25%。 2.(2018河南省高三4月適應(yīng)性考試)某化學(xué)探究學(xué)習(xí)小組擬利用如圖所示裝置(部分固定裝置已略去)測(cè)定某黑色銅硫化物樣品的化學(xué)式，按照如下步驟進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。 步驟一：利用如圖所示裝置，高溫灼燒1.6 g CuxSy至固體質(zhì)量不再變化，得到紅色固體和一種能使品紅溶液褪色的氣體。 步驟二：將D中所得溶液按下述流程進(jìn)行處理。 煮沸D中溶液并冷卻→配制250 mL溶液→取25.00 mL溶液，滴入2～3滴酚酞溶液→滴定，消耗0.1 molL－1 NaOH溶液20.00 mL。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)A裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)__

8、______________________________________。 停止加熱后還需繼續(xù)通入一段時(shí)間的O2，其目的是________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)儀器a的作用為_(kāi)___________。裝置D中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)__________________。 (3)步驟二中配制溶液時(shí)所需的玻璃儀器除玻璃棒和燒杯外，還有______________________； 判斷滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是____

9、_______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)利用題中提供的數(shù)據(jù)可計(jì)算得出該銅硫化物的化學(xué)式為_(kāi)_______。 (5)有同學(xué)認(rèn)為可將裝置D改為裝有足量堿石灰的干燥管，通過(guò)測(cè)定反應(yīng)前后干燥管的增重來(lái)計(jì)算硫元素的含量。你認(rèn)為此方案________(填“合理”或“不合理”)，原因是__________ ____________________________________

10、__________________________________________________________________________________________________。 答案　(1)2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑　使生成的SO2全部被H2O2溶液吸收 (2)防止倒吸　SO2＋H2O2===H2SO4 (3)250 mL容量瓶、膠頭滴管　當(dāng)加入最后一滴NaOH溶液時(shí)，溶液變?yōu)闇\紅色且30秒內(nèi)不褪色 (4)Cu2S (5)不合理　部分SO2被氧化，且空氣中的CO2和水蒸氣可能使干燥管增重 解析　(1)裝置A中發(fā)生反應(yīng)：2Na2O2＋2H2O

11、===4NaOH＋O2↑，根據(jù)操作步驟需要測(cè)SO2的含量，求銅硫化合物中硫的量，因此必須讓SO2全部被吸收，反應(yīng)停止后，繼續(xù)通一段時(shí)間的O2，其目的是讓SO2全部被吸收。(2)儀器a是干燥管，目的是防止倒吸；裝置D中盛放的是H2O2溶液，能氧化SO2，化學(xué)反應(yīng)方程式為H2O2＋SO2===H2SO4。(3)配制溶液時(shí)，用到的玻璃儀器是玻璃棒、燒杯、膠頭滴管、250 mL容量瓶，缺少的是膠頭滴管、250 mL容量瓶；判斷滴定到終點(diǎn)的標(biāo)志是加入最后一滴NaOH溶液時(shí)，溶液變?yōu)闇\紅色且30秒內(nèi)不褪色。(4)樣品中硫的物質(zhì)的量為 mol＝0.01 mol，樣品中銅的物質(zhì)的量為(1.6－0.0132)/

12、64 mol＝0.02 mol，因此銅硫化物的化學(xué)式為Cu2S。(5)裝置D不能改用足量的堿石灰，因?yàn)榭諝庵泻蠧O2和水蒸氣，均能被堿石灰吸收，造成所測(cè)S的物質(zhì)的量偏大，因此此方案不合理。 3.(2018茂名市高三下學(xué)期二模)ICl(氯化碘)紅棕色液體，熔點(diǎn)13.9 ℃，沸點(diǎn)97.4 ℃，易水解，接觸空氣時(shí)能形成五氧化二碘，能與許多單質(zhì)發(fā)生作用，溶于乙醇、乙醚等。某校研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)擬用下列儀器制備氯化碘?；卮鹣铝袉?wèn)題： (1)檢查A裝置氣密性的方法為_(kāi)____________________________________________ __________________

13、______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)上述裝置，按氣流方向連接的順序?yàn)開(kāi)_____________(裝置可重復(fù)使用)，A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)___________________________________________________________ ___________________________________________________

14、_____________________。 (3)C裝置的作用是_______________________________________________________。 (4)E裝置的燒瓶反應(yīng)時(shí)需放在水中，控制溫度大約40 ℃，其目的是______________ __________________________________________________________。 (5)按上述連接好的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟如下： ①檢查裝置氣密性后，裝入藥品 ②打開(kāi)分液漏斗活塞 ③關(guān)閉分液漏斗活塞 ④停止加熱E，充分冷卻 ⑤水浴加熱E 請(qǐng)按正確的順序填入上述步驟

15、的序號(hào)____________________________________________。 (6)在A裝置后可連接如圖的裝置，當(dāng)反應(yīng)結(jié)束關(guān)閉分液漏斗活塞后，關(guān)閉K，該裝置的作用是________________________________________________________________________。 (7)ICl和水反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)____________________________________________。 答案　(1)從A的導(dǎo)管口連接一個(gè)導(dǎo)管伸入水中，關(guān)閉分液漏斗活塞，手握?qǐng)A底燒瓶，若導(dǎo)管口有氣泡冒出，手放開(kāi)燒瓶后，有一段水柱倒吸入導(dǎo)

16、管，說(shuō)明A 裝置氣密性良好 (2)ACBEBD　MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O (3)除去Cl2中混有的HCl (4)減少I(mǎi)2的升華和ICl的揮發(fā) (5)①②⑤④③ (6)儲(chǔ)存多余的Cl2 (7)ICl＋H2O===HIO＋HCl 解析　(2)利用二氧化錳與濃鹽酸加熱制備氯氣，氯氣中含有氯化氫、水蒸氣雜質(zhì)，因此混合氣體先通過(guò)飽和食鹽水溶液，除去氯化氫，再通過(guò)濃硫酸除去水蒸氣，得到干燥純凈的氯氣，氯氣進(jìn)入到裝置E中，與碘進(jìn)行反應(yīng)，由于ICl(氯化碘)為紅棕色液體，易水解，所以還必須連接裝置B，最后多余的尾氣被堿液吸收；按氣流方向連接的順序?yàn)锳CBEBD，A中

17、發(fā)生的反應(yīng)為二氧化錳與濃鹽酸加熱制備氯氣，離子方程式為MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。 (4)氯化碘是紅棕色液體，熔點(diǎn)13.9 ℃，沸點(diǎn)97.4 ℃，根據(jù)信息可知ICl易揮發(fā)，溫度高揮發(fā)的快，同時(shí)單質(zhì)碘也易升華，因此E裝置的燒瓶反應(yīng)時(shí)需放在水中，控制溫度大約40 ℃，以減少I(mǎi)2的升華和ICl的揮發(fā)。 (5)裝置連接好后，首先檢查裝置的氣密性，不漏氣后，加入藥品，打開(kāi)分液漏斗活塞，反應(yīng)開(kāi)始進(jìn)行，用水浴法給裝置E加熱，反應(yīng)結(jié)束后，停止加熱E，充分冷卻，待到室溫后，再關(guān)閉分液漏斗活塞，正確實(shí)驗(yàn)步驟為①②⑤④③。 (6)在A裝置后可連接如圖的裝置，當(dāng)反應(yīng)結(jié)束關(guān)閉分液漏斗活

18、塞后，關(guān)閉K，該裝置可以用來(lái)儲(chǔ)存多余的Cl2，避免釋放到空氣中污染空氣。 (7)ICl易發(fā)生水解，生成鹽酸和次碘酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為ICl＋H2O===HIO＋HCl。 4.(2018珠海市高三3月質(zhì)量檢測(cè))甲醛(HCHO)，無(wú)色氣體，易溶于水，有特殊的刺激氣味，對(duì)人眼、鼻等有刺激作用。40%甲醛溶液沸點(diǎn)為96 ℃，易揮發(fā)。甲醛在堿性溶液中具有極強(qiáng)的還原性。為探究過(guò)量甲醛和新制Cu(OH)2反應(yīng)的產(chǎn)物成分，進(jìn)行如下研究： (1)在下圖裝置中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，向a中加入0.5 molL－1 CuSO4溶液50 mL和5 molL－1 NaOH溶液100 mL，振蕩，再加入40%的甲醛溶液40 m

19、L，緩慢加熱a，在65 ℃時(shí)回流20分鐘后冷卻至室溫。反應(yīng)過(guò)程中觀察到有棕色固體生成，最后變成紅色，并有氣體產(chǎn)生。 ①儀器b的名稱(chēng)是____________。 ②儀器c的作用為_(kāi)___________。 ③能說(shuō)明甲醛具有還原性的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_________________________________________。 (2)查閱資料發(fā)現(xiàn)氣體產(chǎn)物是副反應(yīng)產(chǎn)生的。為確認(rèn)氣體產(chǎn)物中含H2不含CO，將裝置A和如下圖所示的裝置連接后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 ①依次連接的合理順序?yàn)椋篈→B→______→______→______→______→G。 ②裝置B的作用是____________

20、_______________________________________________。 ③確認(rèn)氣體產(chǎn)物中含H2而不含CO的現(xiàn)象是____________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)已知：。證明a中甲醛的碳元素未被氧化成＋4價(jià)的實(shí)驗(yàn)方案為：取少量a中反應(yīng)后的清液，__________________________ _____________________________________________

21、___________________________，則說(shuō)明甲醛的碳元素未被氧化成＋4價(jià)。 (4)為研究紅色固體產(chǎn)物的組成，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)(以下每步均充分反應(yīng))： 已知：ⅰ.Cu2O[Cu(NH3)4]＋(無(wú)色)[Cu(NH3)4]2＋(藍(lán)色) ⅱ.2Cu＋8NH3H2O＋O2===2[Cu(NH3)4]2＋＋4OH－＋6H2O 通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)，可以得出紅色固體產(chǎn)物主要是________________。 答案　(1)①恒壓漏斗?、诶淠亓鳌、跘中出現(xiàn)紅色物質(zhì)(或A中出現(xiàn)棕色物質(zhì)) (2)①E　F　D　C　②吸收甲醛蒸氣，防止其干擾后續(xù)檢驗(yàn)?、跢中CuO顏色由黑變紅，D中無(wú)水硫酸

22、銅變藍(lán)，C中澄清石灰水不變渾濁 (3)滴入過(guò)量的濃鹽酸，未見(jiàn)氣泡產(chǎn)生 (4)Cu2O和Cu 解析　(1)①儀器b為恒壓漏斗。 ②儀器c為球形冷凝管，主要是冷凝回流反應(yīng)物。 ③能說(shuō)明甲醛具有還原性的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是和新制氫氧化銅加熱反應(yīng)生成氧化亞銅紅色沉淀，A中出現(xiàn)紅色物質(zhì)(或A中出現(xiàn)棕色物質(zhì))。 (2)①為確認(rèn)氣體產(chǎn)物中含H2不含CO，裝置A連接裝置B除去甲醛，防止干擾后續(xù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，利用裝置E吸收水蒸氣，通過(guò)裝置F中氧化銅加熱反應(yīng)，利用裝置D中無(wú)水硫酸銅檢驗(yàn)是否生成水蒸氣，裝置C中澄清石灰水檢驗(yàn)是否生成二氧化碳，從而驗(yàn)證氣體中是否含一氧化碳，通過(guò)裝置G收集剩余氣體，依次連接的合理順序?yàn)锳

23、BEFDCG。 ②裝置B的作用是吸收甲醛蒸氣，防止其干擾后續(xù)檢驗(yàn)。 ③F中氧化銅顏色由黑變紅，D中無(wú)水硫酸銅變藍(lán)，說(shuō)明生成了水蒸氣，原氣體中含有氫氣；C中澄清石灰水不變渾濁，說(shuō)明沒(méi)有生成二氧化碳，說(shuō)明氣體產(chǎn)物中不含CO。 (3)甲醛被氧化為甲酸，甲酸被氧化為碳酸，若堿溶液中甲醛被氧化生成碳酸鹽，加入濃鹽酸會(huì)生成二氧化碳?xì)怏w，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明a中甲醛的碳元素未被氧化成＋4價(jià)的方法為：取少量a中反應(yīng)后的清液，滴入過(guò)量的濃鹽酸，未見(jiàn)氣泡產(chǎn)生，說(shuō)明甲醛的碳元素未被氧化成＋4價(jià)。 (4)紅色固體與濃氨水混合，得到無(wú)色溶液，在空氣中變化為藍(lán)色，說(shuō)明含有Cu2O；剩余固體中加入濃氨水并搖動(dòng)錐形瓶得深藍(lán)色溶液是銅、氧氣和一水合氨溶液反應(yīng)生成深藍(lán)色絡(luò)離子，說(shuō)明含有Cu，因此紅色固體產(chǎn)物主要是Cu2O和Cu。