1、第三讲 物质的制备一、选择题1(2019江西九所重点中学模拟)实验室为探究铁与浓硫酸(足量)的反应，并验证SO2的性质，设计如图所示装置进行实验，下列说法不正确的是()A装置B中酸性KMnO4溶液逐渐褪色，体现了二氧化硫的还原性B实验结束后可向装置A的溶液中滴加KSCN溶液以检验生成的Fe3C装置D中品红溶液褪色可以验证SO2的漂白性D实验时将导管a插入浓硫酸中，可防止装置B中的溶液倒吸解析：铁丝与浓硫酸反应生成SO2，因为酸性高锰酸钾具有强氧化性，装置B中酸性高锰酸钾溶液褪色，体现了SO2的还原性，故A说法正确；浓硫酸具有强氧化性，可能把生成的Fe2氧化成Fe3，因此不能检验是否铁丝和浓硫酸
2、反应生成的是Fe3，故B说法错误；品红溶液褪色，体现SO2的漂白性，故C说法正确；导管a的作用是使内外压强相同，防止装置B中的溶液倒吸，故D说法正确。答案：B2(2019赤峰二中月考)用如图所示装置进行实验，实验现象与对应的结论均正确的是()选项实验现象结论A铜丝 稀硝酸出现红棕色气体硝酸与铜生成了NO2；中需要碱溶液吸收尾气B底端灼热的碳棒浓硝酸中出现红棕色气体产生气体一定是混合气体C铜丝Fe2(SO4)3溶液中溶液黄色变浅Cu与Fe2(SO4)3溶液发生置换反应D铁丝浓硫酸无明显现象铁与浓硫酸不反应解析：Cu和稀硝酸反应生成NO、Cu和浓硝酸反应生成NO2，所以该实验中生成无色的NO，NO
3、和装置中的氧气反应生成NO2，所以得到的结论错误，故A错误；碳棒与浓硝酸反应生成了二氧化氮和二氧化碳气体，二氧化碳为无色气体，二氧化氮为红棕色气体，故B正确；Cu和Fe3发生氧化还原反应生成Cu2和Fe2，铁离子呈黄色，铜离子为蓝色、亚铁离子为浅绿色，所以反应后溶液黄色变浅，Cu不能转换出Fe，故C错误；常温下铁和浓硫酸发生氧化还原反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止进一步反应，为钝化现象，所以结论错误，故D错误。答案：B3(2019陕西西工大附中月考)利用如图所示装置进行下列实验，能得出相应实验结论的是()选项实验结论A酸性高锰酸钾浓盐酸NaHCO3溶液Cl2与水反应生成酸性物质B浓硫酸蔗糖澄
4、清石灰水浓硫酸具有脱水性、氧化性C浓硝酸铁片NaOH溶液铁和浓硝酸反应可生成NOD稀盐酸Na2CO3Na2SiO3溶液非金属性：ClCSi解析：A项，浓盐酸被酸性高锰酸钾溶液氧化生成氯气，但浓盐酸易挥发，生成的氯气中含有氯化氢，氯化氢能与碳酸氢钠反应，结论不正确，错误；B项，浓硫酸具有脱水性，将蔗糖炭化，生成的碳又被浓硫酸氧化生成CO2，CO2能使澄清石灰水变浑浊，正确；C项，铁和浓硝酸反应生成NO2，错误；D项，盐酸不是最高价含氧酸，不能比较元素的非金属性强弱，错误。答案：B4(2019日照第二中学月考)为了净化和收集由盐酸和大理石制得的CO2气体，从图中选择合适的装置并连接。其中连接顺序合
5、理的是()AaaddeBccddgCbbddg Dddccf解析：盐酸和大理石制得的CO2气体含有氯化氢和水蒸气，除氯化氢用饱和NaHCO3溶液，除水蒸气用浓硫酸，CO2比空气密度大，所以用向上排空气法收集CO2气体。答案：B5(2019山东淄川中学月考)现用如图所示的实验仪器和药品来制备纯净、干燥的Cl2，并与粗铜反应。下列有关说法正确的是()A按气流方向连接各仪器接口，正确的连接顺序是B装置的目的是制备Cl2，反应的化学方程式为MnO24HCl(浓)=MnCl2Cl22H2OC装置中观察到的实验现象是产生大量淡蓝色的烟D装置的目的是吸收过量的Cl2，气体应从c口进解析：要利用图中所给实验仪
6、器和药品来制备纯净、干燥的Cl2并与粗铜粉反应，首先要找到Cl2的发生装置()，然后将制得的Cl2净化(除去HCl，用装置)、干燥(用装置)，并使其与粗铜粉反应(用装置)，最后进行尾气吸收(用装置)，A正确；MnO2应与浓HCl共热反应制备Cl2，B错误；盛放粗铜粉的硬质玻璃管中的实验现象是产生大量棕黄色的烟，C错误；吸收过量的Cl2应从长管进，D错误。答案：A6(2019陕西师大附属中学月考)一种用高岭土矿(主要成分为SiO2、Al2O3，含少量Fe2O3)为原料制备铝铵矾NH4Al(SO4)212H2O的工艺流程如图所示。下列说法不正确的是()A流程中控制速率和限度的措施有研磨、控制温度和
7、调解pH等B铝铵矾在溶液中水解生成氢氧化铝胶体，可用作净水剂C“中和”时需控制条件为20 和pH2.8的目的是促进Al3的水解D步骤X为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥解析：由流程图可知，制备铝铵矾过程中，需要通过研磨和升高温度等措施，使酸浸的反应速率增大、使酸浸更加充分；需要通过降低温度和调节溶液pH等措施，控制金属阳离子水解，A正确；铝铵矾在溶液中水解生成氢氧化铝胶体，氢氧化铝胶体吸附水中悬浮的杂质，达到净水的目的，B正确；“中和”时需控制条件为20 和pH2.8的目的是最大限度抑制Al3的水解，C错误；中和后得到硫酸铵和硫酸铝混合溶液，溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到铝
8、铵矾，D正确。答案：C7(2019沈阳一中月考)某同学用下列装置制备并检验Cl2的性质。下列说法正确的是()A图中：如果MnO2过量，浓盐酸就可全部消耗B图中：量筒中发生了加成反应C图中：生成蓝色的烟D图中：b会褪色，若将硫酸滴入烧杯中，至溶液显酸性，有Cl2生成解析：浓盐酸与二氧化锰的反应过程中浓度逐渐降低，稀盐酸与二氧化锰不反应，所以图中：如果MnO2过量，浓盐酸也不可能全部被消耗，A错误；图中：量筒中发生了甲烷和氯气的取代反应，B错误；图中铜和氯气反应生成氯化铜，产生棕黄色烟，C错误；氯气与水反应生成的次氯酸具有漂白性，因此图中湿润的有色布条能褪色。烧杯中氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠、
9、氯化钠和水，加入硫酸后，次氯酸钠和氯化钠在酸性溶液中会发生归中反应而生成氯气，D正确。答案：D8(2019广东南海中学月考)实验室通常采用粗锌与稀硫酸制氢气，因此制氢废液中含有大量的硫酸锌，同时含少量硫酸亚铁、硫酸铅等杂质。由制氢废液制备硫酸锌晶体(ZnSO47H2O)的流程如下。下列说法不正确的是()A步骤，涉及的化学反应为2Fe2H2O22H=2Fe32H2OB步骤，加入适量ZnO的目的是调节溶液pH，沉淀Fe3C步骤，涉及的操作：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥D步骤，产物一定是ZnO和SO2解析：制氢废液中含大量的ZnSO4，同时含少量FeSO4、硫酸铅等杂质，步骤，加入足量H2O
10、2将FeSO4完全氧化成Fe2(SO4)3，反应的离子方程式为2Fe2H2O22H=2Fe32H2O，A项正确；步骤加入适量ZnO，调节溶液的pH，使Fe3完全转化成Fe(OH)3沉淀，B项正确；经过滤除去Fe(OH)3和PbSO4得到ZnSO4溶液，步骤是从ZnSO4溶液中获得硫酸锌晶体的操作：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，C项正确；步骤从硫酸锌晶体制备ZnO，反应中Zn元素的化合价没有变化，产物可能是ZnO和SO3或ZnO、SO2和O2或它们的混合物，D项错误。答案：D二、非选择题9(2019吉林省实验中学月考)固体硝酸盐加热易分解且产物较复杂。某学习小组以Mg(NO3)2为研究对
11、象，拟通过实验探究其热分解的产物。(1)实验前，小组对Mg(NO3)2分解产物的组成提出如下4种猜想：甲：MgO、NO2、O2；乙：Mg(NO2)2、NO2、O2；丙：Mg3N2、O2；丁：MgO、NO2、N2。不需要实验验证就认定猜想丁不成立，理由是_。(2)实验过程：查阅资料得知2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O，针对甲、乙、丙猜想，设计如下图所示的实验装置(图中加热、夹持仪器等均省略)：图1检查图1装置气密性应如何操作？_。经检验装置气密性良好，称取7.4 g Mg(NO3)2固体置于硬质玻璃管A中，并连接好上图装置。在用酒精灯给硬质玻璃管A加热前，先进行的操作是_。观察到A
12、中有红棕色气体出现。待样品完全分解，A装置冷却至室温、称量，测得剩余固体的质量为2.0 g，通过计算确定该剩余固体的成分是_(填化学式)。(3)实验结果分析讨论：某同学提出：取A中少量剩余固体于试管中，加入适量水，如未见明显现象，也能直接排除甲、乙、丙中的一种猜想，判定依据是_(用化学方程式表示)。根据以上分析可初步确认猜想_(填“甲”“乙”或“丙”)是正确的。为验证产物中的O2，学习小组对实验装置进行了如图2的改进，其中装置B的作用是，装置C的作用是，若D中出现现象，说明产物中有O2。图2小组同学用改进后的装置重新实验，却发现D中无明显现象，但小组讨论认定分解产物中仍有O2存在，未检测到的原
13、因是_(用化学反应方程式表示)。解析：(1)Mg(NO3)2分解过程中发生了氧化还原反应(元素化合价既升高也降低)，而丁组中，只有降低的N元素，而没有升高的元素，不符合氧化还原反应的规律。(2)关闭k1，打开k2，将k2右侧连接导气管，并浸入水槽中，用手或热毛巾微热硬质玻璃管(或洗气瓶B)，若导管口有气泡逸出，冷却后导管口形成一段水柱，表明装置气密性良好；给硬质玻璃管A加热前，先通入氮气，排净空气，防止空气中氧气的干扰；7.4 g Mg(NO3)2的物质的量是0.05 mol，根据镁元素守恒，剩余固体的物质的量是0.05 mol，由固体的摩尔质量是40 gmol1，所以剩余固体是MgO。(3)
14、Mg3N2与水反应生成氨气和氢氧化镁，反应的化学方程式是Mg3N26H2O=3Mg(OH)22NH3，若没有没明显现象，则不可能是丙；根据以上分析一定有氧化镁生成，所以甲正确；根据2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O，装置B的作用是吸收产物中的NO2，NO2与水反应生成硝酸，酚酞溶液褪色，C装置的作用是验证NO2是否除尽；D中盛放的溶液是Na2SO3溶液，Na2SO3具有还原性，能被氧气氧化生成Na2SO4，若D中红色变浅或褪色，说明产物中有O2。B中可发生反应4NO2O24NaOH=4NaNO32H2O，所以D检测不到氧气。答案：(1)不符合氧化还原反应规律(或元素的化合价只有降低
15、没有升高)(2)关闭k1，打开k2，将k2右侧连接导气管，并浸入水槽中，用手或热毛巾微热硬质玻璃管(或洗气瓶B)，若导管口有气泡逸出，冷却后导管口形成一段水柱，表明装置气密性良好通入氮气，排净空气MgO(3)Mg3N26H2O=3Mg(OH)22NH3甲吸收产物中的NO2验证NO2是否除尽红色变浅或褪色4NO2O22H2O=4HNO3(4NO2O24NaOH=4NaNO32H2O)10(2019广东佛山中学月考)某小组在实验室使用软锰矿(主要成分为MnO2)和浓盐酸通过加热制备氯气，并对氯气的性质进行探究。(1)写出实验室制氯气的化学方程式_。欲制取并收集一瓶干燥的氯气，则“制取收集”的实验装
16、置连接顺序为：_cd_ijk。(2)装置C中饱和食盐水的作用是_。(3)该小组同学对氯气性质进行如下探究：实验步骤实验结论将氯气通入NaCl溶液中，再加入1 mL CCl4振荡，静置，观察四氯化碳层颜色氧化性从强到弱的顺序： 氯、溴、碘将氯气通入KBr溶液中，再加入1 mL CCl4振荡，静置，观察四氯化碳层颜色将氯气通入KI溶液中，再加入1 mL CCl4振荡，静置，观察四氧化碳层颜色该小组的实验设计缺陷是_，改进的办法是_。(4)某温度下，将Cl2通入NaOH溶液中，反应得到NaCl、NaClO、NaClO3的混合液，经测定ClO与ClO的浓度之比为13，则Cl2与NaOH溶液反应时被还原
17、的氯元素与被氧化的氯元素的质量之比为_。解析：(1)实验室用二氧化锰和浓盐酸加热方法制取氯气，化学方程式为MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O，制备的氯气中含有氯化氢和水蒸气，依次通过盛有饱和食盐水、浓硫酸洗气瓶除去杂质，氯气密度大于空气密度，用向上排空气法收集，尾气用氢氧化钠溶液吸收，所以正确的连接顺序为bcdghijk。(2)氯化氢易溶于水，氯气在饱和食盐水中溶解度较小，用饱和食盐水可以除去氯气中含有的氯化氢气体杂质。(3)该实验能证明氯气的氧化性大于溴、碘，但不能证明溴的氧化性大于碘，要想探究卤素单质的氧化性强弱还需要补充一个实验：KI溶液溴水1 mL CCl4，振荡，静置，观
18、察四氯化碳层颜色。(4)Cl2生成ClO与ClO是被氧化的过程，化合价分别由0价升高为1价和5价，ClO与ClO的物质的量浓度之比为13，则可设ClO为1 mol，ClO为3 mol，被氧化的Cl元素共为4 mol，失去电子的总物质的量为16 mol，氧化还原反应中氧化剂和还原剂之间得失电子数目相等，Cl2生成NaCl是被还原的过程，化合价由0价降低为1价，则得到电子的物质的量也应为16 mol，则被还原的Cl元素的物质的量为16 mol，所以被还原的氯元素和被氧化的氯元素的物质的量之比为16 mol4 mol41。答案：(1)MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2Obgh(2)除去Cl
19、2中的HCl杂质(3)不能证明溴的氧化性强于碘再做一组实验，步骤为KI溶液中加入溴水，再加入1 mL CCl4振荡，静置，观察CCl4层颜色(4)4111ZrO2常用作陶瓷材料，可由锆英砂(主要成分为ZrSiO4，也可表示为ZrO2SiO2，还含少量Fe2O3、Al2O3、SiO2等杂质)通过如下方法制取。已知：ZrO2能与烧碱反应生成可溶于水的Na2ZrO3，Na2ZrO3与酸反应生成ZrO2。部分金属离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀的pH如下表。金属离子Fe3Al3ZrO2开始沉淀时pH1.93.36.2沉淀完全时pH3.25.28.0(1)熔融时ZrSiO4发生反应的化学方程式为_，滤
20、渣的化学式为_。(2)为使滤液的杂质离子沉淀完全，需用氨水调pHa，则a的范围是_；继续加氨水至pHb时，所发生反应的离子方程式为_。(3)向过滤所得滤液中加入CaCO3粉末并加热，得到两种气体。该反应的离子方程式为_。(4)为得到纯净的ZrO2，Zr(OH)4需要洗涤，检验Zr(OH)4是否洗涤干净的方法是_。解析：(1)锆英砂在NaOH熔融下，生成Na2ZrO3、Na2SiO3、NaAlO2，Fe2O3不溶，再加入HCl酸浸时，Fe2O3溶解生成Fe3，Na2ZrO3转化成ZrO2，Na2SiO3转化成H2SiO3沉淀，NaAlO2转化成Al3，ZrSiO4与NaOH反应为非氧化还原反应，
21、根据元素守恒可配平反应。(2)加入氨水，使Fe3、Al3杂质除去，但不可使ZrO2沉淀，所以pH的范围为5.26.2。继续加入氨水，使ZrO2转化为Zr(OH)4沉淀，根据电荷守恒知，产物有2 mol NH生成，根据N元素守恒知，反应物有2 mol NH3H2O参加反应，根据H、O元素守恒知，反应物需要补充1 mol H2O。(3)NH水解显酸性，加入CaCO3可生成CO2，同时促进了NH水解，生成NH3。(4)过滤处的滤液为NH4Cl，Zr(OH)4沉淀是否洗涤干净，只要检验滤液中是否含有Cl即可。答案：(1)ZrSiO44NaOHNa2SiO3Na2ZrO32H2OH2SiO3(或H4Si
22、O4)(2)5.26.2ZrO22NH3H2OH2O=Zr(OH)42NH(3)2NHCaCO3Ca22NH3CO2H2O(4)取最后一次洗涤液，向其中滴加稀硝酸，再滴加硝酸银溶液，若无沉淀生成，则Zr(OH)4洗涤干净12某课题组同学受葡萄糖与新制氢氧化铜悬浊液反应实验的启发，拟设计实验利用氧化铜探究乙醛的还原性。提出猜想猜想1：_猜想2：CH3CHO2CuOCH3COOHCu2O。定性实验(1)甲同学设计如图1所示实验方案(部分夹持装置已略去)：图1已知：乙酸和乙醛的部分物理性质如下表所示。有机物乙酸乙醛溶解性易溶于乙醇和乙醛易溶于乙醇和乙酸沸点/117.920.8按上述实验方案进行实验，
23、当装置B中氧化铜完全反应后停止实验。补充“猜想1”：_(写化学方程式)。装置C中冷水浴的作用是_。分离、提纯产品的方法是_。实验中，先通入乙醛蒸气，后点燃装置B处酒精灯，这样操作的目的是_。(2)已知：Cu2O呈红色，在酸性条件下发生反应为Cu2O2H=CuCu2H2O。乙同学设计下列实验方案：方案实验操作实验现象取少量装置B中红色粉末于试管中，加入适量稀硫酸，振荡溶液变蓝色取少量装置B中红色粉末于试管中，加入适量稀硝酸，振荡溶液变蓝色取少量装置B中红色粉末于试管中，加入适量稀盐酸，振荡溶液中有红色固体上述方案能证明猜想2成立的是_(填“”“”或“”)。定量实验(3)丙同学认为乙同学设计的实验
24、方案不能证明猜想1是否成立，该同学设计了如图2所示实验方案定量探究红色固体的成分：已知：醋酸亚铬Cr(CH3COO)2溶液可以吸收少量的O2。下列有关说法正确的是_(填字母)。a装置D可以控制反应的发生与停止b装置F中盛装醋酸亚铬溶液c向装置D中滴几滴硫酸铜溶液可加快反应d实验中观察到装置G中有明显现象装置G中红色粉末完全反应后，称得固体粉末质量为19.2 g；装置H净增质量为2.0 g。选择合理数据计算，确定红色粉末的成分及物质的量。解析：(2)取少量装置B中红色粉末于试管中，加入稀硫酸，振荡，溶液变蓝色，可确定有Cu2O；Cu、Cu2O都能与稀硝酸反应产生Cu2，方案不能证明猜想2成立；红
25、色固体为Cu，无法确定此红色固体是否是Cu2O与酸反应生成的，方案不能证明猜想2成立。(3)装置E中装醋酸亚铬溶液吸收装置D中排出的氧气，装置F中装浓硫酸，干燥氢气，b项错误；氧化亚铜、铜都是红色，故装置G中无明显现象，d项错误。装置H还会吸收空气中水蒸气，净增质量大于生成水的质量，不能作为计算依据，只能根据装置G中红色粉末的质量变化进行计算。根据转化关系Cu2OCu，固体净减质量等于混合物中氧元素的质量。m(O)(20.819.2) g1.6 g，n(Cu2O)n(O)0.1 mol，m(Cu2O)144 gmol10.1 mol14.4 g，n(Cu)0.1 mol。答案：(1)CH3CHOCuOCuCH3COOH冷却产品蒸馏排尽装置中的空气(2)(3)ac0.1 mol Cu2O，0.1 mol Cu