2021届高考化学二轮复习实验方案设计与评价(解析版)(DOC 13页).docx
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- 解析版 2021届高考化学二轮复习实验方案设计与评价【解析版】DOC 13页 2021 高考 化学 二轮 复习 实验 方案设计 评价 解析 DOC 13
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1、实验方案设计与评价1.(25分)(2020广东省湛江联考)FeCl2具有独有的脱色能力,适用于印染、造纸行业的污水处理。FeCl3在加热条件下遇水剧烈水解。FeCl3和FeCl2均不溶于C6H5Cl、C6H4Cl2、苯。回答下列问题:(1)由FeCl36H2O制得干燥FeCl2的过程如下:i.向盛有FeCl36H2O的容器中加入过量SOCl2(液体,易水解),加热,获得无水FeCl3。ii.将无水FeCl3置于反应管中,通入一段时间的氢气后加热,生成FeCl2。FeCl36H2O中加入SOCl2获得无水FeCl3的化学方程式为_(已知该反应为非氧化还原反应)。ii中通入一段时间的氢气后再加热的
2、目的是_。(2)利用反应2FeCl3+ C6H5Cl 2FeCl2+ C6H4Cl2+HCl,制取无水FeCl2。在三颈烧瓶中加入无水氯化铁和过量的氯苯,控制反应温度在一定范围内加热3 h,冷却、分离、提纯得到粗产品,实验装置如图。(加热装置略去)仪器B的名称是_。反应前需向A中通入N2的目的是_。反应结束后,冷却实验装置A,将三颈烧瓶内物质倒出,经_、_、干燥后,得到FeCl2粗产品。该装置存在的不足之处是_。(3)FeCl2的纯度测定。取a g样品配制成100 mL溶液;用移液管移取所配溶液5.00 mL,放入500 mL锥形瓶内并加水200 mL;往上述锥形瓶中加入硫酸锰溶液20.00
3、mL,用0.1 molL-1酸性KMnO4标准溶液滴定,终点时消耗酸性KMnO4标准溶液V mL。滴定至终点的判断依据是_。若所配溶液中w(FeCl2)= kVV为消耗的酸性高锰酸钾标准溶液的毫升数)gL-1,w(FeCl2)为每升溶液中所含FeCl2的质量,则k=_。【解析】(1)向盛有FeCl36H2O的容器中加入SOCl2,加热后发生了反应:6SOCl2+FeCl36H2OFeCl3+12HCl+6SO2,反应中生成了氯化氢,抑制了铁离子的水解;通入氢气,可排出装置内的空气,避免加热时发生爆炸;(2)仪器B为球形冷凝管;反应前需向A中通入N2,可避免氯化亚铁被氧化;由浊液得到固体,应进行
4、过滤、洗涤等操作;制备氯化亚铁,应避免氯化铁水解,应在B(或A)和C之间加一个无水氯化钙的球形干燥管;(3)该滴定过程中发生反应的离子方程式为5Fe2+MnO4-+8H+Mn2+5Fe3+4H2O,滴定终点,溶液呈浅紫色,且半分钟内不褪色,5 mL氯化亚铁溶液中n(FeCl2)=510-4V mol,则1 L氯化亚铁溶液中含有氯化亚铁的质量为m(FeCl2)=510-4V200127 g=12.7V g,即w(FeCl2)=kV gL-1=12.7V gL-1,因此k=12.7。答案:(1) FeCl36H2O+6SOCl2FeCl3+ 12HCl+6SO2排尽装置内的空气,防止加热时发生爆炸
5、(2)球形冷凝管排尽装置内的空气,防止生成的FeCl2被氧化过滤洗涤B(或A)和C之间缺少一个装有无水氯化钙(或P2O5或硅胶)的球形干燥管(3)当滴入最后一滴酸性高锰酸钾溶液于锥形瓶内的溶液中,溶液呈浅紫色且30 s内不褪色12.72.(25分)(2020广灵模拟)碘化钠可用作甲状腺肿瘤防治剂、祛痰剂和利尿剂等。实验室用NaOH、单质碘和水合肼(N2H4H2O)为原料可制备碘化钠。资料显示:水合肼有还原性,能消除水中溶解的氧气;NaIO3是一种氧化剂。回答下列问题:(1)水合肼的制备原理:NaClO+2NH3N2H4H2O+NaCl用如图所示装置制取水合肼,其连接顺序为_(按气流方向,用小写
6、字母表示)。开始实验时,先向氧化钙中滴加浓氨水,一段时间后再向装置B的三口烧瓶中缓慢滴加NaClO溶液。滴加NaClO溶液时不能过快的理由:_。(2)碘化钠的制备.向三口烧瓶中加入8.4 g NaOH及30 mL水,搅拌、冷却,加入25.4 g碘单质,打开恒温磁力搅拌器,保持6070 至反应完全;.继续加入稍过量的N2H4H2O,还原NaIO和NaIO3,得NaI溶液粗品,同时释放一种空气中含有的气体;.向上述反应液中加入1.0 g活性炭,煮沸半小时,然后将溶液与活性炭分离;.将步骤中分离出的溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,得产品24.0 g。步骤反应完全的现象是_。步骤中IO3-参
7、与反应的离子方程式为_。步骤中将溶液与活性炭分离的方法是_。本次实验的产率为_。实验发现,水合肼实际用量比理论值偏高,可能的原因是_。某同学检验产品NaI中是否混有NaIO3杂质。取少量固体样品于试管中,加水溶解,滴加少量淀粉溶液后再滴加适量稀硫酸,片刻后溶液变蓝,由此得出NaI中含有NaIO3杂质。请评价该实验结论的合理性:_(填“合理”或“不合理”),_。(若认为合理写出离子方程式,若认为不合理说明理由)【解析】制备NH3:由“先向氧化钙中滴加浓氨水”可知,反应为NH3H2O+CaO Ca(OH)2+NH3;制备N2H4H2O:由“一段时间后再向装置B的三口烧瓶中缓慢滴加NaClO溶液”可
8、知,反应为NaClO+2NH3N2H4H2O+NaCl;制备NaI:由“向三口烧瓶中加入8.4 g NaOH及30 mL水,搅拌、冷却,加入25.4 g碘单质”可知,反应为I2+2NaOHNaI+NaIO+H2O、3I2+6NaOH5NaI+NaIO3+3H2O。由“继续加入稍过量的N2H4H2O,还原NaIO和NaIO3,得NaI溶液粗品,同时释放一种空气中含有的气体”可知,反应为2IO3-+3N2H4H2O3N2+2I-+9H2O、2IO-+N2H4H2ON2+2I-+3H2O。(1)装置的连接顺序:制备NH3安全瓶制备N2H4H2O尾气处理,所以装置的连接顺序为f、a、b、c、d、e(a
9、和b的顺序可互换);制备N2H4H2O时,滴加NaClO溶液时不能过快的理由:滴加NaClO溶液过快,过量的NaClO溶液会继续氧化生成的水合肼(N2H4H2O),降低其产率;(2)步骤反应完全的现象:由步骤的原料I2可知,当固体I2完全消失,且溶液颜色变为无色时,即可判断I2已反应完全。步骤中将溶液与活性炭分离的方法:将固体与液体分离的操作为过滤。根据碘原子守恒:I22NaI 254300 25.4 gm(NaI)25425.4 g=300m(NaI),解得m(NaI)=30.0 gNaI的产率为24.0 g30.0 g100%=80%;由“水合肼有还原性,能消除水中溶解的氧气”可知,消耗水
10、合肼的量偏大的原因是水合肼能与溶液中的氧气反应。在酸性环境中,除了NaI与NaIO3反应可生成I2外,NaI与溶液中的O2还可以生成I2,故该实验结论不合理。答案:(1)f、a、b、c、d、e(a和b的顺序可互换)滴加NaClO溶液过快,过量的NaClO溶液会继续氧化水合肼,降低其产率(2)无固体残留且溶液呈无色2IO3-+3N2H4H2O3N2+2I-+9H2O过滤80%水合肼能与水中溶解的氧反应不合理可能是I-在酸性环境中被溶液中的O2氧化成I2而使淀粉变蓝3.(25分)(2020海门模拟)无水四氯化锡(SnCl4)常用作有机合成的氯化催化剂。实验室可用溢流法连续制备无水四氯化锡,实验装置
11、如图:查阅资料可知:Sn(s)+2Cl2(g)SnCl4(l) H=-511 kJmol-1SnCl4易挥发,极易发生水解。相关物质的物理性质如下:物质SnSnCl4CuCl2熔点/232-33620沸点/2260114993密度/gcm-37.3102.2263.386回答下列问题:(1)a管的作用是_。(2)A中反应的离子方程式是_。(3)D中冷水的作用是_。(4)尾气处理时,可选用的装置是_(填序号)。(5)锡粒中含铜杂质致D中产生CuCl2,但不影响E中产品的纯度,原因是_。(6)制得的SnCl4产品中常含有SnCl2,可用如下方法测定产品纯度:先准确称量7.60g产品于锥形瓶中,再加
12、过量的FeCl3溶液,发生反应:SnCl2+2FeCl3 SnCl4+2FeCl2,再用0.100 0 molL-1K2Cr2O7标准溶液滴定生成的Fe2+,此时还原产物为Cr3+,消耗标准溶液20.00 mL,则SnCl4产品的纯度为_。【解析】根据装置:A装置制备氯气:MnO2+4H+2Cl-Mn2+Cl2+2H2O,其中a可以平衡压强,使浓盐酸顺利流下,B吸收杂质HCl气体,C吸收水蒸气,干燥纯净的Cl2与Sn在D中反应制得SnCl4,锡粒中含铜杂质使得D中产生的SnCl4中含有CuCl2,但因为CuCl2熔点高,为固体,且密度比SnCl4大,不会随SnCl4液体溢出,E收集SnCl4液
13、体,尾气用盛放碱石灰的干燥管处理,据此分析作答。(1)a管的作用是平衡浓盐酸上下的气体压强,使浓盐酸顺利流下;(2)A中浓盐酸与MnO2混合加热制取Cl2,反应的离子方程式是MnO2+4H+2Cl- Mn2+Cl2+2H2O;(3)在D中制取的物质SnCl4中含有杂质CuCl2,SnCl4易挥发,所以D中冷水的作用是避免SnCl4挥发;(4)尾气中含有氯气会导致大气污染,因此一定要进行处理,可根据Cl2与碱反应的性质,用碱性物质吸收,同时为防止SnCl4水解,该装置还具有干燥的作用,用盛放碱石灰的干燥管可满足上述两个条件,故合理选项是;(5)锡粒中含铜杂质致D中产生CuCl2,但因为常温下Cu
14、Cl2为固体且密度比SnCl4大,故不影响E中产品的纯度;(6)滴定中,铁元素化合价由+2价变为+3价,升高1价,Cr元素化合价由+6价变为+3价,降低3价,则有关系式:3SnCl26Fe2+K2Cr2O7,n(SnCl2)=3n(K2Cr2O7)=30.100 0 molL-10.02 L=0.006 mol,故SnCl4产品的纯度为7.60 g-0.006mol190 gmol-17.60 g100%=85%。答案:(1)平衡压强使浓盐酸顺利流下(2)MnO2+4H+2Cl-Mn2+Cl2+2H2O(3)避免SnCl4挥发(4)(5)常温下,CuCl2为固体且密度比SnCl4大(6)85%
15、4.(25分)CCl3CHO是一种药物合成的中间体,可通过CH3CH2OH+4Cl2CCl3CHO +5HCl进行制备。制备时可能发生的副反应为C2H5OH+HClC2H5Cl+H2O、CCl3CHO+HClOCCl3COOH+HCl。合成该有机物的实验装置示意图(加热装置未画出)和有关数据如表:物质C2H5OHCCl3CHOCCl3COOHC2H5Cl熔点/-114.1-57.558-138.7沸点/78.397.819812.3溶解性与水互溶可溶于水、乙醇可溶于水、乙醇微溶于水,可溶于乙醇(1)恒压漏斗的作用是_;A装置中发生反应的化学方程式为_。(2)装置B的作用是_;装置F在吸收气体时
16、,为什么可以防止液体发生倒吸现象? _。(3)装置E中的温度计要控制在70 ,三口烧瓶采用的最佳加热方式是_。如果要在球形冷凝管中注入冷水增加冷凝效果,冷水应该从_(填“a”或“b”)口通入。实验使用球形冷凝管而不使用直形冷凝管的目的是_。(4)实验中装置C中的试剂是饱和食盐水,装置D中的试剂是浓H2SO4.如果不使用D装置,产品中会存在较多的杂质_(填化学式)。除去这些杂质最合适的实验方法是_。(5)利用碘量法可测定产品的纯度,反应原理如下:CCl3CHO+NaOHCHCl3+HCOONaHCOONa+I2HI+NaI+CO2I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6称取该实验制备的产品
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