1、高考热点专项练(四)与金属有关的实验考查(建议用时20分钟)1某学习小组设计实验制备供氢剂氢化钙(CaH2)，实验装置如图所示。已知：钙能与H2O、HCl、O2等反应；氢化钙遇水剧烈反应。下列说法正确的是()A相同条件下，粗锌(含少量铜)比纯锌反应速率慢B酸R为浓盐酸，装置b中盛装浓硫酸C实验时先点燃酒精灯，后打开活塞KD装置d的作用是防止水蒸气进入硬质玻璃管【解析】选D。锌、铜和酸构成原电池，反应速率比纯锌与酸反应速率快，A错误；酸R为浓盐酸，与锌反应生成氢气中含有氯化氢、水蒸气，因此装置b中盛放浓硫酸，只能吸收水蒸气，不能除去氯化氢，导致钙与氯化氢反应生成氯化钙，影响实验，B错误；由于钙能
2、够与氧气反应，所以先产生氢气，排净装置内的空气，然后再点燃酒精灯，才能保证氢气与钙反应，C错误；由于氢化钙遇水剧烈反应，所以装置d的作用是防止水蒸气进入硬质玻璃管，影响实验，D正确。2用CuCl22H2O晶体制取无水CuCl2的实验装置如图所示，下列说法错误的是()A.通入HCl可以抑制CuCl2的水解B先滴入浓硫酸，再点燃c处酒精灯C硬质玻璃管内部右侧会出现白雾D装置d中上层为苯，下层为NaOH溶液【解析】选D。本题主要考查制取无水CuCl2的实验流程。Cu2水解显酸性，故通入HCl可抑制Cu2水解，A正确；先滴入浓硫酸，使产生的HCl将装置中的空气排出，再点燃c处酒精灯，B正确；硬质玻璃管
3、内部充满了HCl气体，HCl气体极易溶于水，遇水蒸气出现白雾，C正确；若上层为苯，下层为NaOH溶液，导管插入下层NaOH溶液中会倒吸，应将NaOH溶液置于上层，下层为CCl4，D错误。3(双选)工业制取高铁酸钾(K2FeO4)时，先制取高铁酸钠，然后在低温下，往高铁酸钠溶液中加入KOH至饱和就可以析出高铁酸钾。湿法制备Na2FeO4的主要反应为2Fe(OH)33ClO4OH=2FeO3Cl5H2O干法制备Na2FeO4的主要反应为2FeSO46Na2O2=2Na2FeO42Na2SO4O22Na2O下列有关说法不正确的是()A.湿法和干法制备中,生成1 mol Na2FeO4转移电子数目相同
4、B.高铁酸钾在低温下的溶解度比高铁酸钠的溶解度小C.干法制备的主要反应中Na2O2是氧化剂D.K2FeO4处理水时,既能杀菌消毒,生成的Fe(OH)3 胶体还能吸附水中的悬浮杂质【解析】选A、C。湿法中每生成1 mol Na2FeO4,有1 mol Fe(OH)3参加反应,化合价由+3价升高到+6价,转移电子3 mol,干法中每生成1 mol Na2FeO4,有1 mol FeSO4参加反应,化合价由+2价升高到+6价,转移电子4 mol,O元素的化合价由-1价升高为0,转移电子0.5 mol2(1-0)=1 mol,共转移5 mol电子,所以生成1 mol Na2FeO4转移电子数目不相同,
5、A错误;在低温下,高铁酸钾容易变成固体析出,所以高铁酸钾在低温下的溶解度比高铁酸钠小,B正确;反应中Na2O2中O元素的化合价既升高又降低,则干法制备的主要反应中Na2O2既是氧化剂又是还原剂,C错误;K2FeO4具有强氧化性,利用其强氧化性能杀菌消毒,生成的Fe(OH)3胶体具有吸附性,能吸附悬浮物,D正确。【加固训练拔高】锌与一定浓度的硫酸溶液反应，可用如下装置探究反应产物(需要加热时，可加热)，若实验在标准状况下进行，下列说法正确的是() A.硫酸在反应中只作氧化剂B若6.5 g锌与硫酸反应后，硫酸有剩余，氢氧化钠溶液增重为6.4 g，此时无法确定量气管中是否收集到气体C若a g锌与足量
6、硫酸反应完全后，氢氧化钠溶液增重b g，量气管内收集到V mL气体，则D装有无水氯化钙的U形管撤走后，H2与SO2物质的量之比的测量结果偏大【解析】选C。硫酸在与锌反应时，既作氧化剂，又表现酸性作用，A错误；6.5 g(0.1 mol)锌与硫酸反应生成SO2的反应方程式为Zn2H2SO4(浓)ZnSO4SO22H2O，若NaOH溶液增重，则收集到6.4 g(0.1 mol)SO2，此时可确定，无H2产生，B错误；锌与硫酸反应生成H22e ，生成SO22e ，根据电荷守恒，可知，C正确；无水氯化钙用于干燥产生的气体，若撤去U形管，会导致SO2测量结果偏大，则H2与SO2的物质的量之比测量结果偏小
7、，D错误。4某化学学习小组利用如图装置来制备无水AlCl3或NaH(已知：AlCl3、NaH遇水都能迅速发生反应)。下列说法错误的是()A.制备无水AlCl3：装置A中的试剂可能是高锰酸钾B点燃D处酒精灯之前需排尽装置中的空气C装置C中的试剂为浓硫酸D制备无水AlCl3和NaH时装置E中碱石灰的作用完全相同【解析】选D。金属铝和氯气反应可制备氯化铝，则装置A为氯气的发生装置，浓盐酸和高锰酸钾在常温下反应产生Cl2，A项正确；铝和钠易被氧气氧化而变质，同时H2在加热前要验纯，因此，点燃D处酒精灯之前需排尽装置中的空气，B项正确；金属钠和氢气化合可以得到氢化钠，所以制备氢化钠时，装置A为氢气的发生
8、装置，装置B用于除去氢气中的HCl气体，试剂为氢氧化钠溶液，装置C为干燥装置，试剂为浓硫酸，制备氯化铝时，装置B用于除去氯气中的HCl，试剂为饱和食盐水，装置C的作用是除去气体中的水蒸气，试剂为浓硫酸，C项正确；制备氯化铝时，氯化铝易水解，生成氯气会污染空气，装置E中的碱石灰可吸收水和氯气，而制备氢化钠时，装置E中的碱石灰用于吸收水，作用不完全相同，D项错误。5为了探究铁、铜及其化合物的性质，某同学设计并进行了如下实验。下列说法错误的是()A.高温加热装置中发生的反应为3Fe4H2O(g)Fe3O44H2B虚线框处宜选择的装置是甲C实验时将螺旋状铜丝加热，变黑后再趁热迅速伸入试管中，可观察到铜
9、丝由黑色变为红色D.实验后，可用铝粉在高温下还原玻璃管中的固体获得铁单质【解析】选B。高温加热装置中铁与水蒸气发生反应，生成Fe3O4和H2，A项正确；氢气的密度比空气小，虚线框处宜选择的装置是乙，B项错误；铜丝加热变黑，是因为Cu被氧气氧化为CuO，伸入试管中，H2将CuO还原为Cu，铜丝由黑色变为红色，C项正确；实验后，可以利用Al和Fe3O4的反应：8Al3Fe3O44Al2O39Fe获得铁单质，D项正确。6四溴化钛(TiBr4)可用作橡胶工业中烯烃聚合反应的催化剂。已知TiBr4常温下为橙黄色固体，熔点为38.3 ，沸点为233.5 ，易潮解且易发生水解。实验室利用反应TiO2C2Br
10、2TiBr4CO2制备TiBr4的装置如图所示。回答下列问题：(1)检查装置气密性并加入药品后，加热前应进行的操作是_ _，其目的是_ _，此时活塞K1、K2、K3的状态为_ _；一段时间后，打开电炉并加热反应管，此时活塞K1、K2、K3的状态为_。(2)试剂A为_，装置单元X的作用是_ _；反应过程中需用热源间歇性微热连接管，其目的是_ _。(3)反应结束后应继续通入一段时间CO2，主要目的是_ _。(4)将连接管切断并熔封，采用蒸馏法提纯。此时应将a端的仪器改装为_、承接管和接收瓶，在防腐胶塞上加装的仪器是_(填仪器名称)。【解析】(1)检查装置气密性并加入药品后，加热前应排除装置内的空气
11、，一方面防止反应物碳单质与氧气反应，浪费原料，还可能产生有毒气体CO等污染空气，另一方面防止水蒸气使产物水解，因此加热前应进行的操作是先通入过量的CO2气体，其目的是排除装置内空气。此时仅仅是通入CO2气体，所以只需要打开K1，关闭K2和K3；一段时间后，打开电炉并加热反应管，此时需要打开K2和K3，同时关闭K1，保证CO2气体携带溴蒸气进入反应装置。(2)因为产品四溴化钛易发生水解，所以整套装置需要保持干燥，则通入的CO2气体必须干燥，所以试剂A为浓硫酸(作干燥剂)；装置单元X应为尾气处理装置，吸收多余的溴蒸气，同时还能防止外界的水蒸气使产品四溴化钛水解变质。反应过程中需用热源间歇性微热连接
12、管，其目的是防止产品四溴化钛凝固成晶体，堵塞连接管，造成危险。(3)反应结束后在反应装置中残留少量四溴化钛和溴蒸气，应继续通入一段时间CO2，主要目的是把少量残留的四溴化钛排入收集装置，提高产率，而且可以排出剩余的溴蒸气，进行尾气处理，防止污染。(4)在产品四溴化钛中还有残留的液溴，因此根据题中给出的四溴化钛的沸点(233.5 )，可以使用蒸馏法提纯。此时应将a端的仪器改装为直形冷凝管、承接管和接收瓶，在防腐胶塞上加装的仪器是温度计(量程是250 )。答案：(1)先通入过量的CO2气体排除装置内空气打开K1，关闭K2和K3打开K2和K3，同时关闭K1(2)浓硫酸吸收多余的溴蒸气同时防止外界的水
13、蒸气使产物水解防止产品四溴化钛凝固成晶体，堵塞连接管，造成危险(3)排出残留在装置中的TiBr4和溴蒸气(4)直形冷凝管温度计(量程250 )【加固训练拔高】某小组同学在制备氢氧化铜时，将20 mL 2 molL1的NaOH溶液滴入50 mL 1 molL1的CuSO4溶液中，得到了绿色沉淀，这与“氢氧化铜是蓝色沉淀”这一说法不符，为探究该绿色沉淀的成分，他们做了如下实验进行探究。实验一将20 mL 1 molL1的CuSO4溶液滴入50 mL 2 molL1的NaOH溶液中，观察到生成了蓝色沉淀。实验二将绿色沉淀过滤、洗涤、低温烘干。称取2.58 g该绿色沉淀，投入50 mL 2 molL1
14、的NaOH溶液中，剧烈振荡，沉淀变成蓝色，过滤、洗涤，并将洗涤液转移到滤液中，低温烘干称量得蓝色沉淀为1.96 g。向的滤液中加入足量氯化钡溶液，有白色沉淀生成，过滤、洗涤、烘干后称量为2.33 g。(1)配制220 mL 1.0 molL1的硫酸铜溶液除需用托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管外，还需要的玻璃仪器是_，在实验中需称量胆矾_g。(2)实验一的作用是_。(3)实验二中第步洗涤沉淀的方法是_。(4)通过计算，该绿色沉淀的成分可表示为_。【解析】本题主要考查物质成分的探究，涉及一定物质的量浓度溶液的配制、实验操作、实验过程中相关计算等。(1)由题意分析可知，要配220 mL
15、1.0 molL1硫酸铜溶液，还需要用到250 mL的容量瓶；需要胆矾的质量为0.25 L1 molL1250 gmol162.5 g。(2)实验一的作用是作对照实验，用来确认绿色沉淀不是氢氧化铜(或确认绿色沉淀和蓝色沉淀不是同一种物质)。(3)洗涤沉淀的方法：向过滤器中加水至浸没沉淀，待水自然流干后，重复操作23次。(4)中最终得到的1.96 g蓝色沉淀为Cu(OH)2，则n(Cu2)0.02 mol；向的滤液中加入足量氯化钡溶液，生成2.33 g白色沉淀，分析整个实验涉及的物质可知该白色沉淀为硫酸钡，即硫酸钡的质量是2.33 g，则SO的物质的量是0.01 mol，故可知2.58 g绿色沉淀中n(OH)0.02 mol；则2.58 g绿色沉淀中n(Cu2)n(SO)n(OH)0.02 mol0.01 mol0.02 mol212，所以绿色沉淀的成分可表示为Cu2(OH)2SO4。答案：(1)250 mL容量瓶62.5(2)作对照实验，用来确认绿色沉淀不是氢氧化铜(或确认绿色沉淀和蓝色沉淀不是同一种物质)(3)向过滤器中加水至浸没沉淀，待水自然流完后，重复操作23次(4)Cu2(OH)2SO4