2019届高考化学二轮复习化学实验方案设计与评价专题跟踪训练

第13讲化学实验方案设计与评价
专题跟踪训练（十三） 能力练（20分钟 50分）
非选择题（共50分）
1. （16分）三氯化硼是一种重要的化工原料。

某同学设计的三氯化硼制备装置如图所示。

［查阅资料］①BCl 3的熔点为—107.3 C,沸点为 12.5 C;
△
② 2B + 6HCI=====2BCb + ;
③硼与铝的性质相似，氯化物也易水解，硼也能与碱反应。

请回答下列问题:
（1）装置A 是用高锰酸钾固体与浓盐酸反应制氯气，反应的离子方程式为
⑵为了完成三氯化硼的制备，装置从左到右的接口连接顺序为
⑶装置E 中的试剂为 ____________________ ,如果拆去装置 E ,可能的后果是
（5）BCI 3与水能剧烈反应生成硼酸（H 3BQ ）和白雾，
⑹请设计一个简易实验，验证制得的产品中是否含有硼粉
［解析］（1）装置A 中发生反应的离子方程式为
2MnO + 16H + + 10CI —===2Mn +
+ 5CI 2 f
+ 8H2Q （2）由于制取的CI 2中含杂质HCI 、H 2O,所以CI 2与硼反应前需要先除去 CI 2中含有
的杂质，又因为“硼与铝的性质相似，氯化物也易水解”，生成
BCI 3的装置中应防止水蒸
⑷装置 D 中发生反应前先通入一段时间的氯气，
其目的是
该装置中发生反应的化学 方程式为
写出该反应的化学方程式
A
B C D
气进入，故右侧应连接盛有浓HSQ的干燥装置。

装置的连接顺序为hi fg bc~de^j（f
和g可互换，b和c可互换)。

(3)装置E中的试剂为饱和食盐水，目的是除去CI2中的HCI; 若拆去装置E,杂质HCI与硼反应产生的H2与CI2混合，加热时可能会引起爆炸。

(4)硼粉能与空气中的氧气反应，故反应前应通入CI2排尽装置中的空气。

(5)由“生成硼酸(H3BO)和
白雾”可知该反应为BCI3+ 3"0===出0+ 3HCI。

(6)由“硼也能与碱反应”可知在产品中加入NaOH 溶液，若产生气泡，则说明含有硼粉。

［答案］(1)2M n04 + 16H + 10CI ===2M n+ 5Cb f + 8f0
(2) a T hi T fg T bc f de^j(f 和g 可互换，b 和c 可互换)
(3) 饱和食盐水HCI与硼反应产生的H2与CI2混合，加热时可能会引起爆炸
△
⑷通入CI2以排尽装置中的空气，防止硼被氧化2B+ 3CI 2=====2BCl3
(5) BCI 3 + 3H2O===bBO+ 3HCI
(6) 取少量产品于试管中，加入NaOH溶液，若产生气泡(H2)，则说明含有硼粉
2. (18分)Co_ 60可用于癌症的放射性治疗和蔬菜保鲜。

已知：硫钴矿石(主要成分为
C Q S)灼烧会生成CctQ(黑色)，CctQ与AI发生铝热反应可生成Co。

请回答下列问题：
(1) _____________________________________________________________________ 写出“已知”中的两个反应的化学方程式：_________________________________________________ 、
CaQ时，可选用下面的装置
(2) 实验室由硫钴矿石(主要成分
为CO3S4)灼烧生成
_________ (填序号)。

(3) 钴单质可与稀盐酸反应生成CoCl2(蓝色)和Ha o CoCl2吸水后会生成不同颜色的物质,
如C0CI2 • 6H2O为粉红色。

如图所示为C0CI2 • 6H2O受热时的温度与质量的关系图。

幼业与粉红色
① 紫红色物质的化学式为 __________ ,若由粉红色固体制备紫红色固体， 可采用的实验
装置为 ___________ （从i 、n 、川中选择 ）。

② 由紫红色固体生成蓝紫色固体发生反应的化学方程式为 __________________________ 。

③ 综合上述反应过程， 钴的氯化物常作为变色硅胶 （一种干燥剂）的指示剂，当变色硅胶 由蓝色变为粉红色时，即失去干燥能力，该蓝色物质的化学式为
［解析］（1）由“硫钴矿石（主要成分为C8S ）灼烧生成CC 2O ”可得，该反应的化学方程
△
式为4C OB S + 25Q====6Co 2Q + 16SO 。

由“铝热反应”可得制备钴的化学反应方程式为
C B Q
高温
+ 2AI=====Al2Q + 2C O 。

⑵ 灼烧硫钴矿石时需要加热，可选用装置I 、n,但用坩埚灼烧时 产生的SQ 会污染空气，所以选用装置I 较好
（导出气体可用碱液吸收）。

（3）①由25 C 时钴
4.76 g
盐的质量可知，n （CoCl 2・ 6H 2Q ）= -I = 0.02 mol ; 25〜52 C 减少的质量为 H 2Q 的
238 g • mol 十口 1.44 g “ 「八、仏 0.08 mol 丄，— 质量，n （H 2Q ）= - = 0.08 mol ; C0CI 2 • 6H 2Q 失去水分子数= =4,故紫红
18 g • mol 0.02 mol 色物质的化学式为 CoCl 2 • 2H 2Q0由于失水温度为52 C,需要采用水浴加热，故采用装置川。

0.36 g
②52〜90 C 时，减少的质量为 H 2Q 的质量，n （H 2Q ）= 二=0.02 mol ; C0CI 2 • 2H 2Q
18 g • mol
△
成蓝紫色固体的化学方程式为 CoCl 2 • 2H 2Q====CoCl 2 •H 2Q+ HQ 。

③90〜120 C 时，失去水
的物质的量为0.02 mol ，故蓝色物质为CoCl 2o
3.32 - 2.96 - 2.60 ■
(A 26
52
—餐红色
［—蓝紫色 I — ~） 一蓝色
90
120温度/r
失去水分子数= 0.02 mol 0.02 mol
故蓝紫色物质的化学式为
CoCl 2・H 2Q 所以由紫红色固体生
咼温
［答案］(1)4C O 3S + 25C2=====6C Q Q + 16SQ C Q Q + 2Al=====Al 2Q+ 2C O
⑶①CoCl2・2H2O 川②CoCl2・2H2O====CoCl2 •H2O+ H2O ③C0CI2
3. (16分)亚硝酰氯(NOCI)的沸点为—5.5 C,具有刺鼻恶臭味，溶于发烟硫酸，遇水
则分解，是有机合成中的重要试剂。

某同学用如图装置，由NO与干燥纯净的CI2反应制备
NOC I。

止水夹
BCD
已知：①CI 2的沸点为一34.6 C, NOCI的沸点为一15 C；
②2NOF Cl2===2NOCI,2NO+ Cl2===2NOCI。

回答下列问题：
(1) _____________________________________________ 铜与稀硝酸反应的化学方程式为__________________________________________________________ ;
题图中实验装置的
af _______________________________________________ 。

(3)实验时，先制取氯气使其充满除A、B
__________________________________________________________________________________________ ?
装置中充满氯气后，, 下一步是制取NO , 具
/、体操作是
无水氯化钙可上下移
动的铜丝
稀硝酸弋
装置 A 中设计了可上下移动的铜丝其优点是
C外的整套装置，目的是
=芋严水
E 中冰盐水的温度可低至—22 C,
(4) 该同学的实其作用是
验设计
的。

匕
匕
厶
冃
可
不
足之处是
(5)若无C装置，则不禾U于NOCI的制备，主要原因是 _____________________________ (用化学方程式表示)。

［解析］⑴铜与稀硝酸反应的化学方程式为3Cu+ 8HNG(稀)===3Cu(NG”+ 2NOT +
4H2Q上下移动的铜丝的作用是可以控制反应的开始与停止。

(2)由已知②和NOCI遇水则分
解可知，需制取纯净的CI2和NQ并在制备与收集NOCI前后连接干燥管防止水蒸气进入装置，才能制备NOCI，最后还需要尾气处理装置。

装置的连接顺序为
c^i j f h。

(3)"先制取氯气使其充满除A、B、C外的整套装置”的
目的是排尽装置中的空气，以防止NO被氧化成NO而生成杂质NOCI。

向下移动铜丝与稀硝
酸接触，即可反应制得NQ E中冰盐水的作用是使NOCI冷凝成液态，分离NOCI与尾气。

(4) 该实验设计中B、C中有少量空气，可能会将NO氧化为NO,使制备的产物中含杂质NOCI。

⑸若无C装置，NOCI会与水反应生成HCI和HNQ
［答案］(1)3Cu + 8HNQ稀)===3Cu(NO3) 2+ 2NOT+ 4f0 可以控制反应的开始与停止
(2) d T C T i j f gf
(3) 排尽装置中的空气向下移动铜丝，与稀硝酸接触使NOCI冷凝成液态，分离NOCI
与尾气
(4) B、C中有少量空气，可能会将NO氧化为NO,使制备的产物中含杂质NOCI
(5) NOCI + HO===HNe HCI
拔高练(25分钟50分)
非选择题(共50分)
1. (16分)氯苯是染料、医药、有机合成的中间体，是重要的有机化工产品。

实验室制
取氯苯的装置如图所示(加热和夹持装置已略去)。

回答下列问题：
a d
(1) 仪器a、b组合成制取氯气的装置，反应不需要加热，则仪器a中的固体反应物可以
是________ (填标号)。

A. MnO
B. KMnO
C. K2C「2Q
(2) 把氯气通入仪器d中(仪器d中有FeCh和苯)，加热维持反应温度为40〜60 C,温度过高会生成过多的二氯苯。

对仪器 d 加热的方法是
⑶仪器c 的名称是 ___________ ,仪器c 出口的气体成分有 HCI 、CI 2、水蒸气和 ____________ 。

(4) 制取氯苯的化学方程式为 _________________________ 。

(5) 仪器d 中的反应完成后，工业上要进行水洗、碱洗及食盐干燥，才能蒸馏。

① 碱 洗 之 前 要 进 行 水 洗， 其 目 的 是
②用10% NaOH 溶液碱洗时发生氧化还原反应的化学方程式为
则10 t 苯可得成品氯苯 ___________________t。

(
列
出
计
算
式
即
可
)
［解析］
(l)KMn()4与K 2Cr 2()7均能与浓盐酸在常温下 反应生成
氯气扌仪器且中的固体可以为KMn()4或 K 2Cr 2O 7o (2〉由题给信息可知对仪器d 的加热方式为水 浴加热。

(3)由装置图可知仪器
c 的名称为球形冷凝管; 苯易挥发「苯与氯气发生取代反应生成
氯苯和HC1,所以 仪器c 出口的气体有氯化氢、水蒸气、氯气和苯蒸气。

(4)
+HCL (5)①水洗的目的是除去产品中的
FeCl 3 J1C1等易溶于水的无机物，水洗可节省碱的用量。

②碱洗
可除去产品中的发生的反应为氧化还原反应: Cl 2+2Na()H
^=NaCl-NaCl()+ H 2()& (6)根据表中数据, 10 t 苯可制得成品氯苯
的质量为10X(1—0.^92)X112.5 to
制取氯苯的化学方程式为Q + Cl 2
FeCU
△
［答案］(1)BC
(2)水浴加热
(3) 球形冷凝管 苯蒸气
②Cl 2+ 2NaOH===NaO NaCIO + H 2O
2. (14
分)磁性材料A 是由两种元素组成的化合物，
某研究小组按如图流程探究其组成:
请回答：
⑴A 的组成元素为____________________ (用元素符号表示)，化学式为
(2) 溶液C 可溶解铜片，列举该反应的一个实际应用 _______________________________ 。

(3) 已知化合物A 能与稀硫酸反应，生成一种淡黄色不溶物和一种气体 (标况下的密度为
1.518 g •L
— 1
)，该气体分子的电子式为 _____________________ ，写出该反应的离子方程式
(4) ________________________________________ 写出F ^G 反应的化学方程式 ，设计实验方案探究溶液 _____________________________________________ G 中的主要
微粒(不考虑H 2O 』、K +
> I —
) _________________________________________________ 。

［解析］(1)由C 中加入KSCN 溶液后呈红色，可推出 B 为FezQ , C 为FeCh 。

由无色酸 性溶液F 与I 2的KI 溶液反应后生成无色溶液 G,说明无色酸性溶液 F 具有还原性，结合“A 能与稀硫酸反应，生成一种淡黄色不溶物和一种气体
(M= 22.4 L • mol —上1.518 g ・L —1~34
一 1
g • mol ，为H 2S)”，说明A 中含有S 元素，则无色气体 E 为SO ，无色酸性溶液 F 为H 2SO 溶液，与I 2反应的化学方程式为 H 2SO + I 2+ H2O===bSQ + 2HI 。

由“2.960 g 化合物A ” “2.400 g 红棕色固体 B”，
10X
1 —腔卫喪丨乜)
78
2. 960 g
足化介物A 充
2. 400 g 红棕
盐酸
黄色
KSCN 落液
红色 色固体B
溶液C
溶液I )
巴W 无色酸圧|
Ij 的K1溶液
无色溶液G
|气休
E |
十I 溶液F
(棕红色｝ f
(酸性变强｝
(5)①洗去产品中的 FeCG HCl ，节省碱的用量，降低成本
可得n(Fe) = 0.03 mol , n(S) = 0.04 mol , A 的化学式为FesS。

(2)FeCI 3与铜片的反应为2FeCl3+ Cu===CuC2+ 2FeCl2,该反应在工业上可用于制印刷
电路板。

(3)该气体为H£S,H2S的电子式为H :blH。

该反应的
■ ・
离子方程式为F岂M+6H + ——3H2St +3F/++S。

(4)由溶液F到溶液G的反应方程式为+ I? + H2O^H2S()4 + 2HI，
G中需要检验的微粒有SOl~ . H2S()3,实验方案为取少量溶液G 于试管中，加入过量的BaCl2溶液检验SC)r的存在并除去SO 厂，过滤后取溶液■再向滤液中加入氧化剂(如H2()2),若又有白色沉淀产生，说明溶液中存在H2S()3O
［答案］(1)Fe、S Fe3S
(2)制印刷电路板
(3)H ：¥ : H Fe3S4+6H+^=3H2St +3Fe2++S
A A
(4)H2S()3十I?十H?()H2SO4十2HI 取少量溶液G 于试管中，
加入过量的BaCl2溶液，若产生白色沉淀，则有SO厂’过滤后取滤液，滴加H2O2溶液，若又有白色沉淀产生，说明溶液中存在H2S()3
3. (20分)(2018 •山东日照二模)水合肼(N2bk・H2O)又名水合联氨，无色液体，具有腐蚀性和强还原性，它是一种重要的化工试剂。

利用尿素法生产水合肼的原理为CO(NH)2 +
2NaOHF NaCIO===Ni •H 2O+ N Q CO+ NaCl。

△
实验1:制备NaCIO溶液(已知：3NaCIO=====NaCI + NaCIQ)。

(1) 图甲装置I中烧瓶内发生反应的化学方程式 _________________ 。

(2) 用NaOH固体配制溶质质量分数为30% NaOH溶液时，所需玻璃仪器除量筒外还有
______ (填标号)。

a. 烧杯
b.容量瓶
c.玻璃棒
d.烧瓶
(3) 图甲装置n中用冰水浴控制温度的目 _______________________ 。

实验2:制取水合肼。

(4) 图乙中若分液漏斗滴液速率过快，部分N2H. •H 2O会参与A中反应并产生大量氮气，降低产品产率。

写出该过程中反应生成氮气的化学方程式：__________________________________。

充分反应后，蒸馏A中溶液即可得到水合肼的粗产品。

实验3:测定馏分中水合肼的含量。

(5) 称取馏分3.0 g，加入适量NaHCO固体，加水配成250 mL溶液，移出25.00 mL置
—1
于锥形瓶中，并滴加2〜3滴淀粉溶液，用0.15 mol •L的碘的标准溶液滴定（滴定过程中，调节溶液的pH保持在6.5左右）。

（已知：N2H4 •H2O+ 2l2===N f+ 4HI + HzO）
①滴定时，碘的标准溶液盛放在_________ （填"酸式”或"碱式”）滴定管中。

②下列能导致馏分中水合肼的含量测定结果偏高的是____________ （填标号）。

a. 锥形瓶清洗干净后未干燥
b. 滴定前，滴定管内无气泡，滴定后有气泡
c. 读数时，滴定前平视，滴定后俯视
d. 盛标准液的滴定管水洗后，直接装标准液
③实验测得消耗碘的标准溶液的平均值为20. 00 mL，馏分中水合肼（N2H472O）的质量
分数为 ________ 。

［解析］（1）实验室用浓盐酸和二氧化锰共热制备氯气。

（2）配制一定质量分数的氢氧化
钠溶液，分三步：计算；称量（用托盘天平）；溶解（用玻璃棒、量筒和烧杯）。

（3） CI2与NaOH 的反应为放热反应，由已知信息知，温度过高，次氯酸钠易发生歧化反应，导致次氯酸钠含
量降低，影响产品的产率，故应用冰水浴控制温度。

（4）水合肼与次氯酸钠发生氧化还原反
应生成氮气、氯化钠和水。

（5）①碱式滴定管下部有一段橡胶管，橡胶中含碳碳双键，能与碘单质发生加成反应，所以，用酸式滴定管盛装碘的标准溶液。

②锥形瓶作反应容器，残留
蒸馏水不会影响实验，a项错误；滴定前滴定管内无气泡，滴定后有气泡，测得溶液体积偏小，结果偏低，b项错误；滴定管的0刻度在上部，俯视读数结果偏小，测定结果偏低，c
项错误：如果没有用待装液润洗，则测得消耗碘的标准溶液的体积偏大，结果偏高，d项正
确。

③ w（N2H ・H20）=
—1—3 1 —1250 mL
0.15 mol •L X 20.00 X 10 50 g • mol X
_____________________________ 2 & 25.00 mL
30g
X 100%F 25%
△
［答案］（1）MnO2 + 4HCl（浓）=====MnC b + Cl2?+ 2fO （2）ac
（3）防止NaCIO分解，影响水合肼的产率
⑷N 2H4 ・H2O+ 2NaCIO===Nf + 3HzO+ 2NaCl
（5）①酸式②d ③25%。