高考化学一轮复习 第1章 第4节 化学方案的设计与评价课时跟踪练试题

回夺市安然阳光实验学校化学实验方案的设计与评价
1．某研究小组探究在加热条件下FeSO4分解的气体产物及相关性质。

已知：SO2的沸点为－10 ℃、SO3的沸点为44.8 ℃。

Ⅰ.用如图所示装置设计实验，验证FeSO4分解生成的气体产物。

(1)实验前必须进行的操作是____________________________。

(2)按气流方向连接各仪器，用字母表示接口的连接顺序：a→
____________________。

(3)若观察到装置丙中有无色液体产生，装置丁中溶液变成无色，则 FeSO4分解的化学方程式为_______________________________
_____________________________________________________。

Ⅱ.为探究SO2使品红溶液褪色的原理，进行如下实验：
实验1：将稀盐酸和NaOH溶液分别滴入品红水溶液中。

观察到前者溶液颜色变浅，但未能完全褪色，后者溶液颜色几乎不变。

实验2：向滴有稀盐酸和NaOH溶液的两份品红水溶液中分别通入SO2。

观察到前者溶液逐渐褪色，后者溶液很快褪色。

实验3：在两份品红水溶液中分别加入一小粒Na2SO3固体和NaHSO3固体，前者溶液很快褪色，后者溶液褪色很慢。

(4)由实验1可推测品红水溶液呈________性。

(5)由实验2、3可推知，使品红水溶液褪色的主要微粒是________(填化学式)。

(6)若将SO2通入品红的无水乙醇溶液，试预测可能出现的现象：
_____________________________________________________。

(7)加热溶有Na2SO3的品红水溶液，发现不能恢复红色，试解释原因：
_________________________________________________
_____________________________________________________。

解析：Ⅰ.(1)验证FeSO4分解生成的气体产物，气体制备或检验气体产生的实验，在实验前必须检查装置气密性。

(2)先将高温分解气体通过装置丙，冷却收集得三氧化硫，再通过装置丁的品红水溶液检验二氧化硫的存在，最后用装置乙吸收尾气，按气流方向连接顺序为a→d→e→f→g→b→c。

(3)若观察到装置丙中有无色液体产生，则产物有三氧化硫；装置丁中溶液变成无色，则产物中有二氧化硫，则FeSO4分解的化学方程式为2FeSO4=====
△
Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑。

Ⅱ.(4)加入稀盐酸时品红颜色变浅，而加入氢氧化钠溶液时溶液颜色几乎不变，说明酸对品红溶液影响大，则由实验1可推测品红水溶液呈碱性。

(5)实验2：SO 2通入盐酸中不反应，以亚硫酸的形式存在溶液中，溶液中电离出的亚硫酸根离子和亚硫酸氢根离子浓度都很小，品红水溶液逐渐褪色；SO 2通入氢氧化钠溶液中反应生成亚硫酸钠，溶液中亚硫酸根离子(或亚硫酸氢根离子)浓度较大，品红水溶液很快褪色；可能是由亚硫酸根离子或亚硫酸氢根离子引起；实验3：在两份品红水溶液中分别加入一小粒Na 2SO 3固体和NaHSO 3固体，前者溶液很快褪色，后者溶液褪色很慢。

进一步说明是由亚硫酸根离子引起的褪色而不是亚硫酸氢根离子；即SO 2－
3。

(6)根据上述实验可知，使品红水溶液褪色的是亚硫酸根离子，若将SO 2通入品红的无水乙醇溶液中，溶液中不存在亚硫酸根离子，则品红的无水乙醇溶液不褪色。

(7)Na 2SO 3溶液中的c (SO 2－
3)大，加热后虽然SO 2－
3水解程度增大，但仍无法除尽，不能使品红水溶液恢复红色。

答案：Ⅰ.(1)检查装置气密性 (2)d →e →f →g →b →c (3)2FeSO 4=====△
Fe 2O 3＋SO 2↑＋SO 3↑ Ⅱ.(4)碱 (5)SO 2－
3 (6)品红的无水乙醇溶液不褪色
(7)Na 2SO 3溶液中的c (SO 2－3)大，加热后虽然SO 2－
3水解程度增大，但仍无法
除尽
2．(2019·济南调研)三氯氧磷(POCl 3)是一种重要的化工原料，工业上可
以直接氧化PCl 3制备POCl 3，反应原理为P 4(白磷)＋6Cl 2===4PCl 3、2PCl 3＋O 2===2POCl 3。

PCl 3、POCl 3的部分性质如下：
去)：
(1)仪器a 的名称为______________，B 装置中长颈漏斗的作用是______________________________________________________。

(2)装置E 用来制取Cl 2，反应的离子方程式为______________ _____________________________________________________。

(3)为使实验顺利进行，还需补充的装置为__________________ _____________________________________________________。

(4)反应时，需严格控制三个条件：
①先制取______________，缓慢地通入C 中，直至C 中的白磷消失后，再通入另一种气体。

②C 装置用水浴加热控制温度为60 ℃～65 ℃，除加快反应速率外，另一
目的是___________________________________________
_____________________________________________________。

③反应物必须干燥，否则会在C 装置中产生大量的白雾，其主要成分为
_____________________________________(写化学式)。

(5)反应结束后通过下面步骤测定POCl 3产品中Cl 的含量，元素Cl 的质量分数为___________________________________________
_______________________________________ (写出计算式)。

Ⅰ.取x g 产品于锥形瓶中，加入足量NaOH 溶液，POCl 3完全反应后加稀硝酸至酸性；
Ⅱ.向锥形瓶中加入0.100 0 mol·L －1
的AgNO 3 溶液40.00 mL ，使Cl －
完全沉淀；
Ⅲ.再向锥形瓶中加入20 mL 硝基苯，振荡，使沉淀表面被有机物覆盖； Ⅳ.然后加入指示剂，用c mol·L －1
NH 4SCN 溶液滴定过量Ag ＋
至终点，记下所用体积为V mL 。

[已知：AgPO 4溶于酸，K sp (AgCl )＝32×10
－10
，K sp (AgSCN )＝2×10
－12
] 解析：(1) 仪器a 的名称是冷凝管(或球形冷凝管)，装置A 中产生氧气，发生反应的化学方程式为2Na 2O 2＋2H 2O===4NaOH ＋O 2↑(或2H 2O 2=====MnO 2
2H 2O ＋O 2↑)；B 装置的作用除观察O 2的流速之外，还有平衡气压、干燥O 2(或平衡气压和除去水，防止PCl 3和POCl 3遇水反应引入杂质)。

(2)二氧化锰与浓盐酸加热反应生成氯化锰、氯气和水，反应的离子方程式
为4H ＋
＋2Cl －
＋MnO 2=====△
Mn 2＋
＋Cl 2↑＋2H 2O 。

(3)C 装置为氯气和磷发生反应的装置，反应结束后会有氯气从冷凝管a 中溢出，污染空气，需要吸收处理；同时，POCl 3和PCl 3遇水会发生反应，为使实验顺利进行，需要在a 仪器后连接装有碱石灰的干燥管，防止外界中水蒸气进入C 装置内。

(4)根据题意可知，要先制备出三氯化磷，然后其被氧化为POCl 3，所以先制取氯气，缓慢地通入C 中，直至C 中的白磷消失后，再通入另一种氧气。

②由于PCl 3的沸点是75.5 ℃，因此控制温度60 ℃～65 ℃，其主要目的是加快反应速率，同时防止PCl 3气化。

③POCl 3和PCl 3遇水会发生反应，均生成氯化氢，遇到水蒸气产生大量的白雾，所以反应物必须干燥。

(5)根据题意可知，NH 4SCN 的物质的量为0.001 cV mol ，则与之反应的银离子的物质的量为0.001 cV mol ，而总的银离子的物质的量为0.004 mol ，所以与
氯离子反应的银离子的物质的量为0.004 mol －0.001 cV mol ，因此氯离子的物质的量为0.004 mol －0.001 cV mol ，则产品中Cl 元素的含量为（0.004－0.001cV ）×35.5
x
×100%。

答案：(1)球形冷凝管 平衡气压
(2)4H ＋
＋2Cl －
＋MnO 2=====△
Mn 2＋
＋Cl 2↑＋2H 2O
(3)在a 仪器后连接装有碱石灰的干燥管
(4)①Cl 2 ②防止PCl 3气化 ③ HCl
(5)（4×10－3－cV ×10－3
）×35.5x
×100%
⎝ ⎛⎭
⎪⎫或3.55×（4－cV ）x %
3．有资料显示过量的氨气和氯气在常温下可合成岩脑砂(主要成分为NH 4Cl)，某小组对岩脑砂进行以下探究。

Ⅰ.岩脑砂的实验室制备。

(1)C 装置中盛放碱石灰的仪器名称为_____________________。

(2)为使氨气和氯气在D 中充分混合并反应，上述装置的连接顺序为a →d →c →________、__________←j ←i ←h ←g ←b 。

(3)装置D 处除易堵塞导管外，还有不足之处为_____________ _____________________________________________________。

(4)检验氨气和氯气反应有岩脑砂生成时，除了蒸馏水、稀HNO 3、AgNO 3溶液、红色石蕊试纸外，还需要的试剂为________________。

Ⅱ.天然岩脑砂中NH 4Cl 纯度的测定(杂质不影响NH 4Cl 纯度测定)。

已知：2NH 4Cl ＋3CuO=====△
3Cu ＋2HCl ↑＋N 2↑＋3H 2O 。

步骤：①准确称取1.19 g 岩脑砂；②将岩脑砂与足量的氧化铜混合加热(装
置如下)。

(5)连接好仪器后，检查装置的气密性时，先将H 和K 中装入蒸馏水，然后
加热G ，_________________________________________，
则气密性良好。

(6)装置H 的作用_______________________________________ _____________________________________________________。

(7)实验结束后，装置I 增重0.73 g ，则天然岩脑砂中NH 4Cl 的质量分数为_______________________________________________。

(8)若用K 中气体体积测定NH 4Cl 纯度，当量气管内液面低于量筒内液面时，所测纯度__________(填“偏高”“偏低”或“ 无影响”)
解析：(1)C 装置中盛放碱石灰的仪器名称为干燥管。

(2)制取氨气的气流顺序为adc ，制取氯气的气流顺序为bghij ，考虑到氯气的密度比空气大，氨气的密度比空气小，所以氨气从e 口进，氯气从f 口进，氨气和氯气会形成逆向流动，更有利于二者充分混合，同时注意确定连接顺序时，氯气气流是从右向左的，合理的连接顺序为a →d →c →e →f ←j ←i ←h ←g ←b 。

(3)装置D 处发生反应生成了氯化铵，氯化铵为固体小颗粒，导管太细，固体颗粒容易堵塞导管；因为氯气有毒，需要有尾气处理装置，所以不足之处为：无尾气处理装置。

(4)检验固体氯化铵中的铵根离子需要氢氧化钠溶液和红色石蕊试纸，检验
氯离子需要蒸馏水、硝酸银和稀硝酸，所以还需要的试剂为氢氧化钠浓溶液。

Ⅱ.(5)连接好仪器后，检查装置的气密性时，先将H 和K 中装入蒸馏水，然后加热G ，导管末端有气泡冒出，停止加热，量气管内形成一段水柱，则气密性良好。

(6)产生的气体通过装置H 中的浓硫酸，能够吸收混合气体中的水蒸气，防止对HCl 测定造成干扰，减小实验误差。

(7)装置I 增重为氯化氢气体的质量，0.73 g 氯化氢的物质的量为0.02 mol ，根据反应：2NH 4Cl ＋3CuO=====△
3Cu ＋2HCl ↑＋N 2↑＋3H 2O 可知，消耗氯化铵的量为0.02 mol ，质量为0.02×53.5＝1.07 g ，则天然岩脑砂中NH 4Cl 的质量分数
为1.07 g 1.19 g
×100%＝89.9%。

(8)当量气管内液面低于量筒内液面时，所测定氮气的体积偏小，根据反应：2NH 4Cl ＋3CuO=====△
3Cu ＋2HCl ↑＋N 2↑＋3H 2O 可知，氯化铵的质量偏小，所测纯度偏低。

答案：Ⅰ.(1)干燥管 (2) e f (3)无尾气处理装置 (4)氢氧化钠浓溶液
Ⅱ.(5)导管末端有气泡冒出，停止加热，量气管内形成一段水柱 (6)吸收反应产生的水蒸气，防止对HCl 测定造成干扰 (7) 89.9% (8)偏低
4．(2018·天津卷)烟道气中的NO x 是主要的大气污染物之一，为了监测其
含量，选用如下采样和检测方法。

回答下列问题： Ⅰ.采样 采样步骤：
①检验系统气密性；②加热器将烟道气加热至140 ℃；③打开抽气泵置换
系统内空气；④采集无尘、干燥的气样；⑤关闭系统，停止采样。

(1)A 中装有无碱玻璃棉，其作用为_________________________ _____________________________________________________。

(2)C 中填充的干燥剂是________(填序号)。

a ．碱石灰
b ．无水CuSO 4
c ．P 2O 5
(3)用实验室常用仪器组装一套装置，其作用与D(装有碱液)相同，在虚线框中画出该装置的示意图，标明气体的流向及试剂。

(4)采样步骤②加热烟道气的目的是_______________________ _____________________________________________________。

Ⅱ.NO x 含量的测定
将v L 气样通入适量酸化的H 2O 2溶液中，使NO x 完全被氧化成NO －
3，加水稀释至100.00 mL 。

量取20.00 mL 该溶液，加入v 1 mL c 1 mol·L －1
FeSO 4溶液(过量)，充分反应后，用c 2 mol·L －1
K 2Cr 2O 7溶液滴定剩余的Fe 2＋，终点时消耗v 2 mL 。

(5)NO被H2O2氧化为NO－3的离子方程式为_________________
_____________________________________________________。

(6)滴定操作使用的玻璃仪器主要有______________________。

(7)滴定过程中发生下列反应：
3Fe2＋＋NO－3＋4H＋===NO↑＋3Fe3＋＋2H2O
Cr2O2－7＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
则气样中NO x折合成NO2的含量为______mg·m－3。

(8)判断下列情况对NO x含量测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。

若缺少采样步骤③，会使测定结果________________________。

若FeSO4溶液部分变质，会使测定结果________________。

解析：(1)装置A是过滤器，装有无碱玻璃棉的作用是过滤除去粉尘。

(2)C中填充的是干燥剂，除去H2O且不能与NO x反应，所以应选有酸性、干燥能力强的P2O5。

(3)D装置中装有碱液，用于除去NO x，作用与实验室中的洗气瓶相同，该
装置的示意图为。

(4)烟道气中有水，采样步骤②加热器将烟道气加热至140 ℃的目的是防止NO x溶于冷凝水。

(5)NO被H2O2氧化为NO－3，H2O2的还原产物为H2O，离子方程式为2NO＋
3H2O2===2H＋＋2NO－3＋2H2O。

(6)滴定操作使用的玻璃仪器主要有锥形瓶、滴定管，因为该滴定液呈酸性，所以选用酸式滴定管。

(7)滴定过程中发生反应：
3Fe2＋＋NO－3＋4H＋===NO↑＋3Fe3＋＋3H2O
Cr2O2－7＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O与Cr2O2－7反应的Fe2＋的物质的量为6c2v2×10－3 mol，液中Fe2＋的物质的量为c1v1×10－3 mol，则与NO－3反应的Fe2＋的物质的量为(c1v1－6c2v2)×10－3 mol，NO－3的物质的量为
（c1v1－6c2v2）×10－3
3
mol，则v L气样中折合成NO2的含量为
（c1v1－6c2v2）×10－3
3v L
mol×46 g·mol－1×
100 mL
20 mL
×1 000 mg·g－1×1 000 L·m－3＝
23×（c1v1－6c2v2）
3v
×104mg·m－3。

(8)若缺少采样步骤③，系统内存在空气，会使收集的气样中NO x偏少，测定结果偏低。

若FeSO4溶液部分变质，溶液中的Fe2＋浓度减小，消耗的K2Cr2O7
溶液体积减小，使测定结果偏高。

答案：(1)除尘 (2)c
(3)
(4)防止NO x 溶于冷凝水
(5)2NO ＋3H 2O 2===2H ＋
＋2NO －
3＋2H 2O (6)锥形瓶、酸式滴定管 (7)23×（c 1v 1－6c 2v 2）3v ×104
(8)偏低 偏高。