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莲山 课件 w ww.5 Y
K J.CO
M

专题突破练(十五) 综合实验探究
1.在实验室进行有关物质的制备流程中,理论上正确、操作上可行、经济上合理的是(  )
A.C――→在空气中点燃CO――→CuO△CO2――→NaOH溶液Na2CO3溶液
B.Cu――→AgNO3溶液Cu(NO3)2溶液――→NaOH溶液Cu(OH)2
C.CaO――→H2OCa(OH)2溶液――→Na2CO3溶液NaOH溶液
D.Fe――→点燃Fe2O3――→H2SO4溶液Fe2(SO4)3溶液
解析: A项中实验室里用在空气中点燃单质碳来制备CO的方法,在操作上是不可行的。B项中用硝酸银溶液与铜反应来制备Cu(NO3)2是不经济的。D项中用点燃铁制备氧化铁在理论上不正确、操作上不可行。
答案: C
2.用以下三种途径来制取相同质量的硝酸铜:①铜与浓硝酸反应;②铜与稀硝酸反应;③铜与氧气反应生成CuO,CuO再与稀硝酸反应。下列有关叙述不正确的是(  )
A.所消耗的硝酸的量:①>②>③
B.对环境造成的危害,③最小
C.因铜与浓硝酸作用最快,故制取硝酸铜的最佳方案是①
D.三种途径所消耗的铜的质量相等
解析: 法①消耗的HNO3多,且产生的污染性气体也多,最佳方案应是③。
答案: C
3.下列有关实验现象的预测或装置的选用正确的是(  )
 
A.用装置(Ⅰ)加热草酸晶体获取某些气体(草酸晶体的熔点为101.5 ℃,分解温度约为150 ℃)
B.用装置(Ⅱ)进行实验时,酸性KMnO4溶液中出现气泡,且颜色逐渐褪去
C.用装置(Ⅲ)进行实验时,广口瓶内先有浅红棕色气体出现后又变为无色,且不会产生空气污染
D.用装置(Ⅳ)制取少量乙酸乙酯
解析: A项错误,由题给信息可知,草酸晶体的熔点(101.5 ℃)低于其分解温度(150 ℃),加热时,草酸晶体先熔化后分解,故试管口应稍向上倾斜;B项正确,浓硫酸与蔗糖(含少量水)作用,有二氧化硫气体生成,该气体能还原高锰酸钾,从而使酸性高锰酸钾溶液褪色;C项错误,产生的NO污染空气;D项错误,制取乙酸乙酯时需用酒精灯加热。
答案: B
4.(2017•厦门质检)下列实验操作不能达到实验目的的是(  )

选项 实验目的 实验操作
A 除去蛋白质溶液中混有的(NH4)2SO4 将混合物装入半透膜袋,并放入流动的蒸馏水中
B 除去Mg粉中混有的Al粉 加入足量NaOH溶液过滤、洗涤、干燥
C 用苯萃取溴水中的Br2 先从分液漏斗下口放出水层,再从上口倒出有机层
D 测定NaClO溶液的pH 用玻璃棒蘸取溶液点滴在pH试纸上,与标准比色卡对照
解析: A项,蛋白质溶液为胶体,不能透过半透膜,而简单离子如NH+4、SO2-4能透过半透膜,正确;B项,Al与过量NaOH溶液反应生成NaAlO2,过滤得Mg,洗涤、干燥,正确;C项,苯的密度小于水,有机层在上层,正确;D项,NaClO具有强氧化性,能将pH试纸漂白,无法用pH试纸测pH。
答案: D
5.(2017•山东济宁模拟)根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是(  )

选项 实验操作和现象 结论
A 向某食盐溶液中滴加淀粉溶液,溶液颜色没有变为蓝色 不是加碘食盐
B 某溶液中加入硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液,无现象,再滴加AgNO3溶液,有白色沉淀生成 溶液中一定含有Cl-
C 室温下,用pH试纸分别测0.100 mol•L-1 CH3COONa溶液和0.100 mol•L-1 Na2S溶液的pH,后者pH大 酸性:H2S<CH3COOH
D 将气体X分别通入溴水和酸性高锰酸钾溶液中,两溶液均褪色 气体X一定是C2H4
解析: 加碘食盐中添加的是KIO3,KIO3遇淀粉不变蓝,A项结论错误;某溶液中加入硝酸酸化的Ba(NO3)2溶液,无现象,说明溶液中不含SO2-4、SO2-3、CO2-3,再滴加AgNO3溶液,有白色沉淀生成,说明溶液中一定含有Cl-,B项结论正确;Na2S溶液的pH比CH3COONa溶液的pH大,说明酸性HS-<CH3COOH,C项结论错误;能使溴水和酸性高锰酸钾溶液都褪色的气体可以是C2H4,还可以是CH CH、CH3CH===CH2、CH3CCH、SO2、H2S等,D项结论错误。
答案: B
6.(2017•山东青岛质检)氯化铁可用作金属蚀刻、有机合成的催化剂,研究其制备及性质是一个重要的课题。
(1)氯化铁晶体的制备:
 
①实验过程中装置乙发生反应的离子方程式有____________________,装置丙的作用为____________________。
②为顺利达到实验目的,上述装置中弹簧夹打开和关闭的顺序为____________________。
③反应结束后,将乙中溶液边加入____________________,边进行加热浓缩、____________________、过滤、洗涤、干燥即得到产品。
(2)氯化铁的性质探究:
某兴趣小组将饱和FeCl3溶液进行加热蒸发、蒸干灼烧,在试管底部得到固体。为进一步探究该固体的成分设计了如下实验。(查阅文献知:①FeCl3溶液浓度越大,水解程度越小;②氯化铁的熔点为306 ℃、沸点为315 ℃,易升华,气态FeCl3会分解成FeCl2和Cl2;③FeCl2的熔点为670 ℃)
 

操作步骤 实验现象 解释原因
打开K,充入氮气 D中有气泡产生 ①充入N2的原因是________
关闭K,加热至600 ℃,充分灼烧固体 B中出现棕黄色固体 ②产生现象的原因是________
实验结束,振荡C静置 ③________ ④________(用相关的方程式说明)
⑤结合以上实验和文献资料,该固体可以确定的成分有________  
解析: (1)②弄清反应的原理才能正确地打开或关闭各弹簧夹。从所给装置和药品看,要先在乙中制备FeCl2:Fe+2HCl===FeCl2+H2↑,然后再将甲中产生的Cl2通入乙中制备FeCl3:2FeCl2+Cl2===2FeCl3。制备FeCl2时,产生的H2无法用NaOH溶液吸收,因此要关闭弹簧夹3,打开弹簧夹2,同时还要关闭弹簧夹1,当铁屑完全溶解后,FeCl2制备完成,需要通入Cl2,此时应打开弹簧夹1,同时关闭弹簧夹2,打开弹簧夹3,以吸收未反应的Cl2。③FeCl3易水解,因此不能将乙中的FeCl3溶液直接加热浓缩,而要先加入一定量的浓盐酸以抑制Fe3+的水解。
(2)②加热至600 ℃时,已远超FeCl3的沸点,此时FeCl3变为气态,同时部分发生分解,B中出现的棕黄色固体就是凝华后得到的FeCl3固体。③FeCl3受热分解生成FeCl2和Cl2,Cl2进入C装置与NaBr反应生成Br2,振荡后Br2溶于CCl4,静置,液体分两层,下层是橙红色的Br2的CCl4溶液,上层是无色的NaCl溶液。⑤本实验的固体是兴趣小组将饱和FeCl3溶液进行加热蒸发、蒸干灼烧得到的,由探究实验可知原固体中一定有FeCl3和FeCl2,而根据查阅文献获得的信息①可知,即使是饱和FeCl3溶液,也是有FeCl3发生水解的,只是程度小而已,这样在蒸干后得到的固体中就会有少量Fe(OH)3,再灼烧,Fe(OH)3分解为Fe2O3,所以原固体中可以确定的成分有FeCl3、FeCl2、Fe2O3。
答案: (1)①Fe+2H+===Fe2++H2↑、Cl2+2Fe2+===2Fe3++2Cl- 吸收多余的氯气
②关闭弹簧夹1和3,打开弹簧夹2,待铁屑完全溶解后打开弹簧夹1和3,关闭弹簧夹2
③浓盐酸 冷却结晶
(2)①排出装置内的空气  ②FeCl3易升华 ③溶液分层,上层接近无色,下层橙红色 ④2FeCl3=====△2FeCl2+Cl2、2Br-+Cl2===Br2+2Cl- ⑤FeCl3、FeCl2、Fe2O3
7.(2017•湖北八校联考)Ⅰ.某化学兴趣小组利用以下装置模拟合成氨并制备少量氨水
 
已知:加热(85 ℃)NH4Cl和NaNO2饱和溶液可以制取N2。
(1)B中仪器名称是______________;
(2)为了完成实验,装置从左到右接口的连接顺序是________
(3)D中玻璃纤维的作用是
________________________________________________________________________;
(4)小组中甲同学认为F装置不太合理,实验中会产生倒吸。乙同学认真分析后认为该装置无需改进,他的理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
Ⅱ.实验探究
(5)该小组同学利用制备的氨水再进行银镜反应实验。经查阅资料,配制的银氨溶液主要成分是[Ag(NH3)2]OH,小组同学对其组成进行了如下实验探究:
①在洁净的小试管中加入2 mL 2%的AgNO3溶液,然后边振荡试管边滴加2%的稀氨水,至最初产生的沉淀恰好溶解为止,制得银氨溶液。
②在制得的银氨溶液中加入无水乙醇,溶液变浑浊,过滤,用________洗涤,得到白色固体;
③将该白色固体用适量蒸馏水溶解,得到无色溶液,用广泛pH试纸检验溶液近似呈中性;向溶液中逐滴加入稀盐酸至不再产生沉淀,静置,取上层清液于另一支放有一小片铜的小试管中并微热,发现铜片的表面有气泡产生,遇到空气变成红棕色;另取少量上层清液加过量的NaOH溶液并加热,得到无色刺激性气体。由此确定通过上述方法制备的白色固体主要成分是____________;
(6)请根据以上探究,设计实验来制备少量纯净的[Ag(NH3)2]OH溶液:取2 mL 2%的AgNO3溶液于洁净的小试管中,
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________,
即得到[Ag(NH3)2]OH溶液。
解析: 本实验分两部分,Ⅰ是物质的制备,反应原理为N2+3H2 铁触媒2NH3,NH3+H2O NH3•H2O,该实验可分解为“常见仪器的使用”“装置的连接”“实验安全(防倒吸)”三个小实验;Ⅱ是探究物质的成分,依据元素化合物的性质即可作答。
(2)根据实验原理N2+3H2 铁触媒2NH3,A装置产生N2(含水蒸气),B装置产生H2(含HCl和水蒸气),H2通过E装置除去HCl后与N2一同通入C装置(干燥、混合、调节两气体比例),得到N2和H2的混合气体,进入D装置,与铁触媒接触发生反应,生成的NH3中混有未反应的N2、H2,该混合气体通入F中制得氨水,尾气中的H2用G装置处理,因此装置的连接顺序是  (或gf)kjl。
(4)弄清产生倒吸的原理本问就不难回答。产生倒吸的原理是大量气体迅速溶于水,导致导管内气体压强迅速减小,液体被外界气压压入导管内从而产生倒吸现象。本题中反应产生的NH3中含有大量的未反应的N2和H2,这两种气体均难溶于水,不会使导管内压强迅速减小,因而也就不会产生倒吸现象。
(5)②在银氨溶液中加入无水乙醇,溶液变浑浊,说明得到的沉淀物难溶于乙醇,因此可用无水乙醇洗涤该沉淀。
③由实验现象可知,该白色固体中含有[Ag(NH3)2]+和NO-3,因此其成分是[Ag(NH3)2]NO3。
(6)实验①中制备银氨溶液的反应原理为:AgNO3+NH3•H2O===AgOH↓+NH4NO3,AgOH+2NH3•H2O===[Ag(NH3)2]OH+2H2O,[Ag(NH3)2]OH+NH4NO3===[Ag(NH3)2]NO3+NH3•H2O,可见只要不发生最后一步反应就可得到纯净的[Ag(NH3)2]OH溶液。按此思路分析,实验方案就不难设计了。   
答案:  (1)启普发生器
(2)bih fg(或gf)kjl
(3)增大气体与催化剂铁触媒的接触面积
(4)该反应为可逆反应,反应物的转化率低,NH3中混有较多难溶于水的气体,装置F中不会产生倒吸
(5)无水乙醇 [Ag(NH3)2]NO3
(6)逐滴加入稀NaOH溶液至不再有沉淀生成,过滤,用适量蒸馏水洗涤,再将固体转移至小试管中,逐滴加入2%的稀氨水至沉淀恰好溶解(其他合理答案均可)
8.(2017•河南郑州模拟)资料显示:O2的氧化性随溶液pH的增大逐渐减弱。室温下,某学习小组利用下图装置探究不同条件下KI与O2的反应,实验记录如下:

装置 序号 烧杯中的液体 5分钟后现象
 
① 2 mL 1 mol•L-1 KI溶液+5滴淀粉溶液 无明显变化
 ② 2 mL 1 mol•L-1 KI溶液+5滴淀粉溶液+2 mL 0.2 mol•L-1 HCl溶液 溶液变蓝
 ③ 2 mL 1 mol•L-1 KI溶液+5滴淀粉溶液+2 mL 0.2 mol•L-1 KCl溶液 无明显变化
 ④ 2 mL 1 mol•L-1 KI溶液+5滴淀粉溶液+2 mL 0.2 mol•L-1 CH3COOH溶液 溶液变蓝,颜色较②浅
回答下列问题:
(1)实验③的目的是
________________________________________________________________________。
(2)实验②中发生反应的离子方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)实验②比实验④溶液颜色深的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
为进一步探究KI与O2的反应,用上述装置继续进行实验:

序号 烧杯中的液体 5小时后现象
⑤ 2 mL混有KOH的pH=8.5的1 mol•L-1 KI溶液+5滴淀粉溶液 溶液略变蓝
⑥ 2 mL混有KOH的pH=10的1 mol•L-1 KI溶液+5滴淀粉溶液 无明显变化
对于实验⑥的现象,甲同学猜想“pH=10时O2不能氧化I-”,他设计了下列装置进行实验以验证猜想。
 
(4)烧杯a中的溶液为__________。
(5)实验结果表明此猜想不成立。支持该结论的实验现象是:通入O2后,__________。
(6)乙同学向pH=10的“KOH­淀粉溶液”中滴加碘水,溶液先变蓝后迅速褪色,经检测褪色后的溶液中含有IO-3,用离子方程式表示褪色的原因是
________________________________________________________________________。
(7)该小组同学对实验过程进行了整体反思,推测实验①和实验⑥的现象产生的原因分别可能是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析: (1)对比实验①可知,实验②中溶液变蓝肯定是加入了HCl溶液引起的,但HCl溶液中还有Cl-,无法确定是H+的影响还是Cl-的影响,因此设计了实验③,加入含Cl-而不含H+的溶液,以验证Cl-是否影响KI与O2的反应。
(3)由实验②和实验④不难看出,二者的不同之处是所加的酸不同,一个是强酸,一个是弱酸,而两种酸的浓度相同,所以两溶液中的c(H+)不同,则实验现象的差别必然是c(H+)的不同所引起的,且c(H+)越大,溶液蓝色越深,说明O2的氧化性随c(H+)的增大而增强。
(4)甲同学设计的是原电池装置,可通过电流表指针是否发生偏转来判断反应是否发生,因此烧杯a中的溶液应是pH=10的KOH溶液。
(5)实验结果表明猜想不成立,说明pH=10时O2能氧化I-,其中负极上的反应为4I--4e-===2I2,正极上的反应为O2+2H2O+4e-===4OH-,因此可看到电流表指针偏转,烧杯b中的溶液逐渐变蓝色。
(6)由题中信息可知,I2在KOH溶液中发生了歧化反应,除生成IO-3外,还应生成I-,故反应的离子方程式是3I2+6OH-===IO-3+5I-+3H2O。
答案: (1)验证Cl-是否影响KI与O2的反应
(2)4I-+O2+4H+===2I2+2H2O
(3)其他条件相同时,HCl是强电解质,其溶液中c(H+)较醋酸溶液中的大,O2的氧化性较强
(4)pH=10的KOH溶液
(5)电流表指针偏转,烧杯b中的溶液逐渐变成蓝色
(6)3I2+6OH-===IO-3+5I-+3H2O
(7)中性条件下,O2的氧化性比较弱,短时间内难以生成“一定量”碘单质使溶液颜色发生变化;pH=10的KOH溶液中I-被氧化生成I2,I2迅速发生歧化反应变为IO-3和I-
 

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