2020届高考化学一轮(新课标通用)训练检测考点34 物质的制备 Word版含解析

考点34 物质的制备
[题组一基础小题]
1．下列有关物质的制备的说法不正确的是( )
A．用碳酸钠粉末可以制备CO2
B．欲制备Fe(OH)3胶体，向盛有沸水的烧杯中滴加FeCl3饱和溶液并长时间煮沸
C．加热分解NH4HCO3固体，将所得的气体进行适当处理可获得NH3
D．在氯化氢气氛中加热蒸发MgCl2溶液，制备无水MgCl2
答案B
解析选项A，Na2CO3粉末可以与稀硫酸等反应获取CO2；选项B，长时间煮沸得到的是Fe(OH)3沉淀；选项C，加热NH4HCO3得到CO2、NH3、H2O的混合气体，将混合气体通过碱石灰除去CO2和H2O即可得到NH3；选项D，加热蒸发MgCl2溶液制取无水MgCl2，需要防止Mg2＋的水解，故需要在氯化氢的气氛中进行，D项正确。

2．如图各相应仪器中加入的试剂，可用于制取、净化、收集的气体是( )
答案D
解析氢气、乙炔应该分别用向下排空气法和排水法收集，故A 、C 项错误；氯气中的氯化氢气体不能用浓硫酸除去，B 项错误；D 项中氧气的制取、净化、收集均正确。

3．六价铬有毒，而Cr 3＋相对安全。

工业含铬(CrO 3)废渣无害化处理的方法之一是干法解毒，用煤不完全燃烧生成的CO 还原CrO 3。

在实验室中模拟这一过程的装置如图所示，CO 由甲酸脱水制得；实验结束时熄灭酒精灯的顺序是( )
A ．Ⅲ、Ⅰ、Ⅳ
B ．Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ
C ．Ⅲ、Ⅳ、Ⅰ
D ．Ⅰ、Ⅳ、Ⅲ
答案A
解析CO 由甲酸脱水制得，一氧化碳是有毒气体，不能直接排放到空气中，最后需要点燃除去，Ⅲ装置中发生的反应是CO 还原CrO 3，需要冷却后再停止通一氧化碳气体，防止还原产物被氧化，所以熄灭酒精灯的顺序是先熄灭Ⅲ，再熄灭Ⅰ，最后熄灭Ⅳ，故选A 。

4．在实验室进行物质制备，下列从原料及试剂到制取相应的最终产物的设计合理的是( )
A ．C
――→在空气中点燃CO ――→CuO ，△CO 2――→NaOH 溶液
Na 2CO 3
B ．Cu ――→AgNO3溶液Cu(NO 3)2溶液――→NaOH 溶液
Cu(OH)2 C ．Fe ――→点燃Fe 2O 3――→H2SO4溶液
Fe 2(SO 4)3溶液 D ．CaO ――→H2O Ca(OH)2溶液――→Na2CO3
NaOH 溶液 答案D
解析A 项中，C 在空气中点燃，生成的产物为CO 、CO 2，虽然CO 中混有CO 2，但最终并不影响CO 2的制取，因反应难以控制生成CO ，所以不合理；B 项中，虽然原理上可行，但硝酸银的成本太高，经济上不可行；C 项中，铁在氧气中点燃，通常只能得到四氧化三铁，而得不到三氧化二铁，理论上不正确；D 项中，利用生石灰与水反应生成的熟石灰与碳酸钠反应制烧碱，是实验室获得少量的烧
碱的方法，可行。

5．某课外实验小组设计的下列实验合理的是( )
答案B
解析A项，铜与浓硫酸反应需要加热，错误；C项，二氧化氮气体与水反应不能用排水法收集，错误；D项，Na2O2溶于水，不能控制反应的停止，错误。

[题组二高考小题]
6．(2017·江苏高
考)下列制取SO2、验证其漂白性、收集并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是( )
A.制取SO2
B.验证漂白性
C.收集SO2
D.尾气处理
答案B
解析铜片和稀硫酸不反应，无法制备SO2，A错误；SO2能使品红溶液褪色，因此可以验证SO2的漂白性，B正确；SO2密度比空气大，用排空气法收集SO2时，导气管应“长进短出”，C错误；SO2和饱和NaHSO3溶液不反应，因此NaHSO3溶液不能作为吸收液，可用NaOH溶液，D错误。

7．(2016·全国卷Ⅱ)下列实验操作能达到实验目的的是( )
答案D
解析制备Fe(OH)3胶体时，应将饱和FeCl3溶液滴入沸水中，A项不能达到实验目的；将MgCl2溶液加热蒸干将得到Mg(OH)2，欲得到无水MgCl2，应在氯化氢气流中加热蒸干，B项不能达到实验目的；向混有CuO的Cu粉中加入稀HNO3，Cu也会与HNO3发生反应，C项不能达到实验目的。

[题组三模拟小题]
8．(2018·天津质
检)可用如图装置进行制取(必要时可加热)、净化、收集气体的实验是( )
A．铜和稀硝酸制一氧化氮
B．氯化钠与浓硫酸制氯化氢
C．锌和稀硫酸制氢气
D．硫化亚铁与稀硫酸制硫化氢
答案B
解析从题给的装置看所制取的气体应具备下列特点：①可用浓H2SO4干燥(即不与浓H2SO4反应)，②能用排空气法收集且密度比空气大，因此应选B。

9．(2018·银川检
测)常温下，使用下图的实验装置和表中所给的试剂制取并收集不同气体，能达到实验目的的是( )
答案D
解析A项，浓盐酸和MnO2反应制取Cl2，需要在加热条件下才能反应；B 项，NH3不能用浓硫酸干燥；C项，NO2的密度比空气的密度大，用向上排空气法收集，而图示中丁为向下排空气法；D项，硫酸和Na2SO3反应生成SO2，SO2用向上排空气法收集(丙)，用NaOH溶液吸收尾气，丁防倒吸。

4
10．(2018·太原期末)工业上以粗盐(含Ca2＋、Mg2＋、SO2－
等杂质)为主要原料，采用“侯氏制碱法”生产纯碱和化肥NH4Cl，实验室模拟工艺流程如图甲所示。

下列说法正确的是( )
A．饱和食盐水中先通入的气体为CO2
B．流程图中的“系列操作”中一定需要使用玻璃棒
C．如图乙所示装置可以比较Na2CO3和NaHCO3晶体的热稳定性
D．对粗盐溶液除杂可依次加入过量NaOH、Na2CO3、BaCl2溶液，过滤后再加入盐酸调节溶液的pH
答案B
解析A项，二氧化碳在水中溶解度较小，氨气溶解度较大，故应先通入氨气，使溶液为碱性溶液，再通入二氧化碳，可以达到实验目的，错误；B项，从溶液中得到固体，需要加热浓缩、冷却结晶、过滤等操作，因此流程图中的“系列操作”中一定需要玻璃棒搅拌、引流等，正确；C项，Na2CO3加热不易分
解，NaHCO3晶体加热容易分解，故小试管中盛放NaHCO3，大试管中盛放
4及泥沙，可Na2CO3，图中放反，错误；D项，除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SO2－
4，然后加NaOH除去Mg2＋，用Na2CO3除去Ca2＋和过以加过量BaCl2除去SO2－
量的Ba2＋，盐酸要放在最后，来除去过量的NaOH和Na2CO3，错误。

[题组一基础大题]
11．铁及其化合物在日常生产生活中用途广泛。

利用FeSO4制备还原铁粉的工业流程如下：
实验室中可用FeSO4(用铁粉和稀硫酸反应制得)和NH4HCO3在如下装置模拟上述流程中的“转化”环节。

(1)装置A的名称是__________，装置B中盛放的物质是________，NH4HCO3盛放在装置________中。

(2)实验过程中，欲将生成的FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合，操作方法是__ _________________________________________________________________，发生主要反应的离子方程式为________________________________________ _________________________。

FeSO4溶液要现用现配制的原因是______________________，检验久置的FeS O4是否变质的方法是
_______________________________________________________________。

(3)干燥过程主要目的是脱去游离水，过程中会有少量FeCO3在空气中被氧化为FeOOH，该反应的化学方程式为______________________________，取干燥后的FeCO3样品12.49 g，与碳混合后焙烧，最终得到还原铁粉6.16 g，计算样品中杂质FeOOH的质量：________g。

答案(1)分液漏斗铁粉 C
(2)(待D处的气体纯净后)关闭活塞3，打开活塞2 Fe2＋＋2HCO－3
===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O(或Fe2＋＋HCO－3===FeCO3↓＋H＋、HCO－3
＋H＋===CO2↑＋H2O) 亚铁离子易被氧化
取样品配成溶液，取少量溶液于试管中，再向试管中加入KSCN溶液，观察是否显血红色(合理答案即可)
(3)4FeCO3＋O2＋2H2O===4FeOOH＋4CO20.89
解析(1)装置A是分液漏斗，盛放稀硫酸，装置B中盛放铁粉，稀硫酸与铁粉反应生成H2和FeSO4。

装置C中盛放NH4HCO3。

(2)检验D处氢气已纯净时，表明装置中空气已排尽，关闭活塞3，打开活塞2，在氢气作用下将FeSO4溶液压入C中发生反应。

FeSO4具有还原性，易被O2氧化，故FeSO4溶液要现用现配。

用KSCN溶液检验久置的FeSO4是否变质。

(3)FeCO3、H2O、O2反应生成FeOOH和CO2。

设干燥后的FeCO3样品中FeCO3、FeOOH的物质的量分别为x、y，则x×116 g·mol－1＋y×89 g·mol－1＝12.49 g,56 g·mol－1×(x＋y)＝6.16 g，解得：x＝0.1 mol，y＝0.01 mol，故m(FeOOH)＝0.89 g。

[题组二高考大题]
12．(2018·全国卷Ⅰ节
选)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛。

回答下列
问题：
(1)生产Na2S2O5，通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。

写出该过程的化学方程式：__________________________________。

(2)利用烟道气中的SO2生产Na2S2O5的工艺为：
①pH＝4.1时，Ⅰ中为________溶液(写化学式)。

②工艺中加入Na2CO3固体，并再次充入SO2的目的是_____________________ _________。

答案(1)2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O
(2)①NaHSO3②得到NaHSO3过饱和溶液
解析(1)亚硫酸氢钠过饱和溶液经结晶脱水生成焦亚硫酸钠，根据原子守恒可知反应的方程式为2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O。

(2)①碳酸钠饱和溶液吸收SO2后的溶液显酸性，说明生成物是酸式盐，即Ⅰ中为NaHSO3溶液。

②要制备焦亚硫酸钠，需要制备亚硫酸氢钠过饱和溶液，因此工艺中加入碳酸钠固体、并再次充入二氧化硫的目的是得到NaHSO3过饱和溶液。

13．(2017·全国卷
Ⅰ)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为Fe TiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备。

工艺流程如下：
回答下列问题：
(1)“酸浸”实验中，铁的浸出率结果如下图所示。

由图可知，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为__________________。

4形式存在，写出相应反应的离子方程式：
(2)“酸浸”后，钛主要以TiOCl2－
_________________________________________________________________。

(3)TiO2·x H2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示：
分析40 ℃时TiO 2·x H 2O 转化率最高的原因： ____________________。

(4)Li 2Ti 5O 15中Ti 的化合价为＋4，其中过氧键的数目为________。

(5)若“滤液②”中c (Mg 2＋)＝0.02
mol·L －1，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使Fe 3＋恰好沉淀完全即溶液中c (Fe 3＋)＝1.0×10－5 mol·L －1，此时是否有Mg 3(PO 4)2沉淀生成？ _______________________________________________________________
(列式计算)。

FePO 4、Mg 3(PO 4)2的K sp 分别为1.3×10－22、1.0×10－24。

(6)写出“高温煅烧②”中由FePO 4制备LiFePO 4的化学方程式： ___________________________________________________________。

答案(1)100 ℃、2 h,90 ℃、5 h
(2)FeTiO 3＋4H ＋＋4Cl －===Fe 2＋＋TiOCl 2－4＋2H 2O
(3)低于40 ℃，TiO 2·x H 2O 转化反应速率随温度升高而增加；超过40 ℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO 2·x H 2O 转化反应速率下降 (4)4
(5)Fe 3＋恰好沉淀完全时，c (PO 3－4)＝
1.3×10－22
1.0×10－5
mol·L －1＝1.3×10－17
mol·L －1，c 3(Mg 2＋)·c 2(PO 3－4)值为0.013×(1.3×10－17)2≈1.7×10－40<
K sp [Mg 3(PO 4)2]，因此不会生成Mg 3(PO 4)2沉淀
(6)2FePO 4＋Li 2CO 3＋H 2C 2O 4=====高温
2LiFePO 4＋3CO 2↑＋H 2O
解析(1)根据图像分析，当铁的浸出率为70%时，所采用的实验条件为100 ℃、2 h,90 ℃、5 h 。

(2)“酸浸”时，发生反应的离子方程式为FeTiO 3＋4H ＋＋4Cl －===Fe 2＋＋TiOCl 2－4＋2H 2O 。

(3)当温度低于40 ℃时，H 2O 2、NH 3·H 2O 不易分解，但是温度低，反应速率慢，TiO 2·x H 2O 转化率低；当温度高于40 ℃时，H 2O 2分解，NH 3逸出，反应物浓度降低，反应速率下降，TiO 2·x H 2O 的转化率低。

(4)设Li 2Ti 5O 15中过氧键的数目为x ，则非过氧键氧原子数目为15－2x ，根据化合物中各元素正、负化合价代数和为零可得：2x ＋2×(15－2x )＝1×2＋4×5，解得：x ＝4。

(5)根据K sp (FePO 4)＝1.3×10－22及Fe 3＋恰好完全沉淀时溶液中c (Fe 3＋)＝
1.0×10－5 mol·L －1，可得c (PO 3－4)＝1.3×10－221.0×10－5
mol·L －1＝1.3×10－17 mol·L －1。

c (Mg 2＋)＝0.022
mol·L －1＝0.01 mol·L －1，则c 3(Mg 2＋)·c 2(PO 3－4)＝0.013×(1.3×10－17)2＝1.69×10－40≈1.7×10－40＜K sp [Mg 3(PO 4)2]＝1.0×10－24，因此不会生成Mg 3(PO 4)2沉淀。

(6)煅烧过程中，Fe 元素化合价由＋3降至＋2，被还原，则H 2C 2O 4应作还原
剂，其氧化产物为CO 2，反应的化学方程式为2FePO 4＋Li 2CO 3＋H 2C 2O 4=====
高温2LiFePO 4＋3CO 2↑＋H 2O 。

14．(2016·全国卷
Ⅰ)氮的氧化物(NO x )是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH 3将NO x 还原生成
N 2。

某同学在实验室中对NH 3与NO 2反应进行了探究。

回答下列问题：
(1)氨气的制备
①氨气的发生装置可以选择上图中的________，反应的化学方程式为______________________________。

②欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为：发生装置→________(按气流方向，用小写字母表示)。

(2)氨气与二氧化氮的反应
将上述收集到的NH 3充入注射器X 中，硬质玻璃管Y 中加入少量催化剂，充入NO 2(两端用夹子K 1、K 2夹好)。

在一定温度下按图示装置进行实验。

答案(1)①A 2NH 4Cl ＋Ca(OH)2=====△2NH 3↑＋CaCl 2＋2H 2O(或B
NH 3·H 2O =====△NH 3↑＋H 2O)
②dcfei
(2)①红棕色气体慢慢变浅 ②8NH 3＋6NO 2=====催化剂7N 2＋12H 2O
③Z 中NaOH 溶液产生倒吸现象
④反应后气体分子数减少，Y 管中压强小于外压
解析(1)①制备氨气，可用Ca(OH)2(s)和NH 4Cl(s)混合加热，可选用装置A ；也可采用加热浓氨水的方法，此时可选用装置B 。

②欲得到干燥的氨气，首先要干燥(干燥管要大口进气，小口出气)，其次要收集(氨气密度比空气小，要用向下排空气法)，最后为尾气处理(因氨气极易溶于水，要用防倒吸的F 装置)。

(2)NH 3和NO 2在催化剂、一定温度下可发生反应，故Y 管中红棕色气体慢慢
变浅；由化学方程式8NH 3＋6NO 2=====催化剂7N 2＋12H 2O 可以得出，反应后气体分子
数减少，压强减小，故打开K 2后，Z 中NaOH 溶液会产生倒吸现象。

[题组三 模拟大题]
15．(2018·四川绵阳三
诊)二氯化二硫(S 2Cl 2)在工业上用于橡胶的硫化，查阅相关资料得到如下信息：
①干燥的氯气与硫在110～140 ℃下反应可得S 2Cl 2，S 2Cl 2在300 ℃以上完全分
解。

②S2Cl2常温下为红棕色液体，沸点为137 ℃；S2Cl2遇水生成HCl、SO2、S。

③S的熔点为112.8 ℃，沸点为444.6 ℃。

某班同学在实验室制备S2Cl2并探究其性质，回答下列问题：
(一)氯气的制备
(1)氯气的发生装置可以选择图甲中的________(填字母)，反应的化学方程式为__________________________________________。

(2)欲收集一瓶干燥的氯气，选择图甲中的装置，其连接顺序为：发生装置→______________________(按气流方向，用小写字母表示)。

(二)S2Cl2的制备
将上述收集到的氯气通入图乙装置，在一定温度下进行实验。

(3)证明实验中有S2Cl2生成的现象是__________________。

若加热G时温度过高，在X中可能出现的现象是______________。

(4)Z中的试剂名称是________，如果没有Z装置，可能造成的不良影响有____ _______________________________________________________________。

(三)S2Cl2的性质探究
(5)取少量(二)中制得的S2Cl2于锥形瓶中，滴加足量NaOH溶液，发生反应的离子方程式为________________________________。

若要检验反应后的溶液中存
在Cl －，在滴加硝酸和硝酸银溶液之前，必须进行的操作是_________________________________________________________________。

答案(1)A(或B) MnO 2＋4HCl(浓)=====
△MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O[或2KMnO 4＋16HCl(浓)===2KCl ＋2MnCl 2＋5Cl 2↑＋8H 2O]
(2)e →f →c →d →h →g →i
(3)Y 中出现红棕色液体 有淡黄色固体沉积
(4)碱石灰(或氧化钙、生石灰)
空气中的水蒸气进入Y 中使S 2Cl 2变质；残余Cl 2逸散到空气中造成污染
(5)2S 2Cl 2＋6OH －===SO 2－3＋3S ↓＋4Cl －＋3H 2O
取适量上层清液于试管中，滴加足量Ba(NO 3)2溶液，过滤
解析(1)实验室中用浓盐酸与二氧化锰在加热条件下制备氯气(或用高锰酸钾氧化浓盐酸的方法)，所以选择装置A(或B)，发生的反应为MnO 2＋
4HCl(浓)=====△MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O[或2KMnO 4＋16HCl(浓)===2KCl ＋2MnCl 2＋5Cl 2↑＋8H 2O]。

(2)用A(或B)制取的氯气中含有氯化氢和水蒸气，先用饱和食盐水除去氯气中的氯化氢，再用浓硫酸进行干燥，因为氯气的密度比空气大，收集氯气用向上排空气法，为防止逸出的氯气污染大气，用氢氧化钠溶液吸收尾气，所以装置的连接顺序为e →f →c →d →h →g →i 。

(3)S 2Cl 2常温下是红棕色液体，若Y 中出现红棕色液体，证明有S 2Cl 2生成；由信息①可知S 2Cl 2在300 ℃以上完全分解，所以加热G 时温度过高会在X 中有淡黄色固体硫沉积。

(4)S 2Cl 2遇水生成HCl 、SO 2、S ，在Y 中的S 2Cl 2易与空气中扩散过来的水蒸气反应而变质，且未反应的氯气逸出会污染空气，所以装置Z 中盛装碱石灰可解决上述问题。

(5)S 2Cl 2遇水生成HCl 、SO 2、S ，HCl 、SO 2再与氢氧化钠反应生成氯化钠、亚硫酸钠和水，所以S 2Cl 2与NaOH 溶液反应的离子方程式为2S 2Cl 2＋6OH －===SO 2－3＋3S ↓＋4Cl －＋3H 2O ；用硝酸和硝酸银检验溶液中Cl －的存在，则需除去还原性离子SO 2－3的干扰，所以，加硝酸和硝酸银溶液前，可先加Ba(NO 3)2溶液除去SO 2－3，再将溶液进行过滤。