1、非选择题专项训练四化学实验设计与评价1.(2015江西省临川一中模拟)氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料。某AlN样品仅含有Al2O3杂质,为测定AlN的含量,设计如下三种实验方案。已知:AlN+NaOH+H2ONaAlO2+NH3方案1取一定量的样品,用以下装置测定样品中AlN的纯度(夹持仪器已略去)。(1)上图C装置中球形干燥管的作用是。(2)完成以下实验步骤:组装好实验装置,首先,再加入实验药品。接下来的实验操作是,打开分液漏斗活塞,加入NaOH浓溶液至不再产生气体。打开K1,通过氮气一段时间,测定C装置反应前后的质量变化。通入氮气的目的是。(3)由于装置存在缺陷,导致测定结果偏高
2、,请提出改进意见:。方案2用下图装置测定m g样品中AlN的纯度(部分夹持装置已略去)。(4)为测定生成气体的体积,量气装置中的X液体可以是(填字母)。A.CCl4B.H2OC.NH4Cl溶液D.(5)若m g样品完全反应,测得生成气体的体积为V mL(已转换为标准状况),则AlN的质量分数为。方案3按以下步骤测定样品中AlN的纯度:(6)步骤生成沉淀的离子方程式为。(7)若在步骤中未洗涤,测定结果将(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。2.( 2015届四川成都模拟)碳铵是一种较常使用的化肥,它在常温下易分解。某化学兴趣小组对碳铵的成分存在疑问,进行了如下探究。定性实验检验溶液中的阴、阳离子。
3、取少量固体放入试管中,加入盐酸,把生成的气体通入澄清石灰水中,有白色沉淀生成。再另取少量碳铵放入试管中,加入浓NaOH溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体,石蕊试纸变蓝色。(1)根据实验现象,推测碳铵中所含有的阴离子可能是和。(2)根据实验现象,碳铵与足量NaOH溶液加热反应的离子方程式可能是。定量实验测定碳铵中碳元素和氮元素的质量比。该兴趣小组准确称取a g碳铵,加热使之分解,并把产物通入碱石灰中,如下图所示。(3)碳铵固体应放在中进行加热。A.试管B.蒸发皿C.烧瓶D.坩埚(4)从安全的角度考虑,尾气处理的装置可以选用。(5)若灼烧后没有固体残余,称量U形管在实验前后的质量差为b
4、 g。由此测得氮元素的质量是 g。(6)为了测定碳铵中碳元素的质量,他们设计的实验方案是将a g碳铵完全溶解于水,加入过量BaCl2,然后测定生成沉淀的质量。请你评价该方案是否合理?(填“合理”或“不合理”),理由是。3.(2015湖北武汉检测)三苯甲醇(C6H5)3COH是一种重要的化工原料和医药中间体。实验室合成三苯甲醇的实验装置如图所示。已知:过程中生成的中间物质格氏试剂易发生水解反应;部分相关物质的沸点如下:物质沸点/三苯甲醇380乙醚34.6溴苯156.2三苯甲醇的相对分子质量为260。请回答下列问题:(1)装置中玻璃仪器B的名称为;装有无水CaCl2的仪器A的作用是。(2)装置中滴
5、加液体未用普通分液漏斗而用滴液漏斗的作用是;制取格氏试剂时要保持温度约为40 ,可以采用加热方式。(3)制得的三苯甲醇粗产品中含有乙醚、溴苯、氯化铵等杂质,可以设计如下提纯方案:其中,操作的名称是;洗涤液最好选用(填字母序号)。a.水b.乙醚c.乙醇d.苯检验产品已经洗涤干净的操作为。(4)纯度测定:称取2.60 g产品,配成乙醚溶液,加入足量金属钠(乙醚与钠不反应),充分反应后,测得生成的气体在标准状况下的体积为100.80 mL。则产品中三苯甲醇的质量分数为。4.(2015届重庆巴蜀中学模拟)硼位于A族,三卤化硼是物质结构化学的研究热点,也是重要的化工原料。三氯化硼(BCl3)可用于制取乙
6、硼烷(B2H6),也可作有机合成的催化剂。查阅资料BCl3的熔点为-107.3 ,沸点为12.5 ;2B+6HCl2BCl3+3H2;硼与铝的性质相似,也能与氢氧化钠溶液反应。设计实验某同学设计如图所示装置制备三氯化硼:请回答下列问题:(1)常温下,高锰酸钾固体粉末与浓盐酸发生的反应可替代A装置中的反应,两个反应的产物中锰的价态相同。写出高锰酸钾固体粉末与浓盐酸反应的离子方程式:。(2)E装置的作用是。如果拆去B装置,可能的后果是。(3)写出D装置中发生反应的化学方程式:;实验中可以用一个盛装(填试剂名称)的干燥管代替F+G装置,使实验更简便。(4)三氯化硼遇水剧烈反应生成硼酸(H3BO3)和
7、白雾,写出该反应的化学方程式:。实验室保存三氯化硼的注意事项是。(5)为了顺利完成实验,正确的操作是(填序号),并解释原因。先点燃A处酒精灯,后点燃D处酒精灯先点燃D处酒精灯,后点燃A处酒精灯同时点燃A、D处酒精灯(6)请你设计一个简易实验,验证制得的产品中是否含有硼粉:。5.(2015湖北武汉检测)某化学兴趣小组为研究过氧化钠与SO2的反应情况,进行如下探究。(1)提出假设向一定量的过氧化钠固体中通入足量的SO2,对反应后的固体产物成分及反应原理提出如下假设:假设一:反应后固体中只有Na2SO3,证明SO2未被氧化;假设二:反应后固体中只有Na2SO4,证明SO2完全被氧化;假设三:反应后固
8、体中,证明SO2部分被氧化。(2)定性研究为验证假设三,该小组进行如下研究,请你完成下表中内容。实验步骤(不要求写出具体操作过程)预期的实验现象和结论取适量反应后的固体放入试管中,(3)定量研究通过测量气体的体积判断发生的化学反应,实验装置如下:B中所盛装试剂的名称为。装置D的作用是。请画出实验装置E。实验测得装置C中过氧化钠质量增加了m1 g,装置D质量增加了m2 g,装置E中收集到的气体为V L(已换算成标准状况下),用上述有关测量数据进行填表判断。SO2被氧化的程度V与m1或m2的关系未被氧化完全被氧化V=0部分被氧化参考答案1.答案:(1)防止发生倒吸(2)检查装置气密性关闭K1,打开
9、K2把装置中残留的氨气全部赶入C装置中(3)在C装置出口处连接一个干燥装置(4)AD(5)(6)Al+CO2+2H2OHC+Al(OH)3(7)偏高解析:(3)C装置必须准确测定NH3的质量,由于外界水蒸气会进入C装置,造成测定结果偏高,故应在C装置出口处连接一个干燥装置。(4)X液体不能溶解NH3,所以应选用有机溶剂,如植物油、CCl4、苯等。(5)。(6)AlNNaAlO2Al(OH)3Al2O3,若步骤中未洗涤Al(OH)3固体,会造成m2偏大,从而使测定结果偏高。2.答案:(1)HCC(2)N+OH-NH3+H2O、HC+OH-C+H2O(或N+HC+2OH-NH3+C+2H2O)(3
10、)A(4)A(5)(a-b)(6)不合理因为碳铵中可能含有HC,不能与BaCl2产生沉淀,所测得碳元素质量分数不准确合理因为碳铵中只含有C,加入BaCl2能完全生成沉淀,可准确测得碳元素的质量不合理测得的结果不准确(答案合理即可)解析:(1)HC和C均能与HCl反应产生CO2气体,加碱产生的碱性气体只有NH3,因而碳铵是(NH4)2CO3或NH4HCO3。(3)由于灼烧固体后对气体成分进行探究,故不能用坩埚加热,要用试管。(4)尾气主要成分是氨气,B、C均不能起到防倒吸作用。(5)碱石灰的干燥管吸收CO2和H2O,原样品减轻的质量(a-b) g为氨气的质量。3.答案:(1)冷凝管防止空气中的水
11、蒸气进入装置,避免格氏试剂水解(2)平衡压强,使漏斗内液体顺利滴下水浴(3)蒸馏或分馏a取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加硝酸银溶液,若无沉淀生成,则已经洗涤干净(4)90%解析:(1)图中玻璃仪器B的名称是冷凝管,由于格氏试剂容易水解,A的作用是防止空气中的水蒸气进入装置,避免格式试剂水解。(2)装置中滴加液体未用普通分液漏斗而用滴液漏斗的作用是平衡压强,使漏斗内液体顺利滴下;利用水浴加热,受热均匀,便于控制温度。(3)三苯甲醇粗产品中含有乙醚、溴苯、苯甲酸乙酯等有机物,三苯甲醇的沸点最高,所以先用蒸馏或分馏的方法除去有机杂质;由于氯化铵溶于水,不溶于有机溶剂,所以洗涤液选用水,故选a;检查
12、洗涤是否干净的一般步骤是:取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加硝酸银溶液,若无沉淀生成,则已洗涤干净,反之则未洗涤干净。(4)由2OHH2,可知三苯甲醇的物质的量是2=0.009 mol,所以产品中三苯甲醇的质量是0.009 mol260 gmol-1=2.34 g,则产品中三苯甲醇的质量分数=100%=90%。4.答案:(1)2Mn+10Cl-+16H+2Mn2+8H2O+5Cl2(2)冷却和收集三氯化硼硼粉与氯化氢反应生成的产物中有氢气,加热氢气与氯气的混合气体,易发生爆炸(3)2B+3Cl22BCl3碱石灰(4)BCl3+3H2OH3BO3+3HCl密封冷暗处保存(5)排尽装置中的空气,避
13、免氧气和硼粉反应生成B2O3(或避免生成的三氯化硼与水蒸气反应)(6)取少量样品于试管中,滴加浓氢氧化钠溶液,若有气泡产生,则样品中含有硼粉;若无气泡产生,则样品中无硼粉解析:(1)在A装置中用高锰酸钾固体粉末与浓盐酸发生反应可以制取氯气,反应的方程式为2Mn+10Cl-+16H+2Mn2+8H2O+5Cl2。(2)由于浓盐酸有挥发性,所以在氯气中含有HCl,用饱和NaCl溶液除去HCl杂质,用浓硫酸进行干燥,在D中发生反应:3Cl2+2B2BCl3。E装置的作用是冷却和收集三氯化硼;如果拆去B装置,可能会发生反应2B+6HCl2BCl3+3H2,在D中加热氢气与氯气的混合气体,易发生爆炸。为
14、防止倒吸及BCl3水解,在E与G之间连接一个盛有浓硫酸的装置。在实验中也可以用一个盛装碱石灰的干燥管代替F和G装置,使实验更简便。(4)三氯化硼遇水剧烈反应生成硼酸(H3BO3)和白雾,该反应的化学方程式是BCl3+3H2OH3BO3+3HCl;因此在实验室保存三氯化硼时要密封保存,防止受潮水解。(5)先点燃A处酒精灯,待整套装置中都充满Cl2后再点燃D处酒精灯,使之发生反应。(6)由于B的性质与Al相似,既能与强酸反应放出氢气,也能与强碱反应放出氢气,所以取少量样品于试管中,滴加浓NaOH溶液,若有气泡产生,则样品中含有硼粉。5.答案:(1)为Na2SO3和Na2SO4的混合物(2)实验步骤
15、(不要求写出具体操作过程)预期的实验现象和结论加少量水溶解,加入BaCl2溶液,再加入稀盐酸。加入BaCl2溶液有白色沉淀产生,加入稀盐酸沉淀部分溶解,证明原固体中既有亚硫酸钠也有硫酸钠。(其他合理答案均可。如先加足量盐酸,再加BaCl2溶液)(3)浓硫酸吸收未反应的SO20V解析:(1)根据题目已有假设可知,部分被氧化固体既有Na2SO3又有Na2SO4;(2)要验证固体为Na2SO3和Na2SO4的混合物,可先将固体配成溶液,然后再依次加入BaCl2溶液和稀盐酸,如果沉淀部分溶解即可证明;(3)要通过测量气体的体积判断发生的化学反应,则要尽可能排除干扰减小误差,装置B用来干燥SO2,其中所盛装试剂为浓硫酸;装置D用来吸收未反应完的SO2;装置E用来收集并测量SO2未被氧化时产生的O2,所以要用量气装置,通过排水法测量气体的体积。V只与m1有关,被氧化:Na2O2+SO2Na2SO4,未被氧化:2Na2O2+2SO22Na2SO3+O2,极端假设:装置C质量增加的m1 g全部来自于反应,则每产生标准状况下22.4 L的O2固体的质量增加96 g,利用差量法可以求得Vmax=m1,所以V的范围是0V。