2018年高考化学二轮复习压轴题热点题型提分练：+题型3+“整套装置型”定性、定量实验探究

题型三 “整套装置型” 定性、定量实验探究

1.CuCl 晶体呈白色，熔点为430 ℃，沸点为1 490 ℃，见光分解，露置于潮湿空气中易被氧化，难溶于水、稀盐酸、乙醇，易溶于浓盐酸生成H 3CuCl 4，反应的化学方程式为 CuCl(s)＋3HCl(aq) H 3CuCl 4(aq)。

(1)实验室用下图所示装置制取CuCl ，反应原理：

2Cu 2＋＋SO 2＋8Cl －＋2H 2O===2CuCl 3－4＋SO 2－4＋4H ＋

CuCl 3－4(aq) CuCl(s)＋3Cl －(aq)

①装置C 的作用是_____________________________________________________________。 ②装置B 中反应结束后，取出混合物进行如下图所示操作，得到CuCl 晶体。

混合物――→冷却ⅰ――→倒入溶有SO 2的水中ⅱ――→过滤ⅲ――→洗涤ⅳ――→干燥

ⅴCuCl 晶体 操作ⅱ的主要目的是___________________________________________________________。 操作ⅳ中宜选用的试剂是________________________。

③实验室保存新制CuCl 晶体的方法是

________________________________________________________________________。 ④欲提纯某混有铜粉的CuCl 晶体，请简述实验方案：

________________________________________________________________________。

(2)某同学利用如下图所示装置，测定高炉煤气中CO 、CO 2、N 2和O 2的百分组成。

已知：

ⅰ.CuCl的盐酸溶液能吸收CO形成Cu(CO)Cl·H2O。

ⅱ.保险粉(Na2S2O4)和KOH的混合溶液能吸收氧气。

①D、F洗气瓶中宜盛放的试剂分别是______________、________________。

②写出保险粉和KOH的混合溶液吸收O2的离子方程式：

________________________________________________________________________。

答案(1)①吸收SO2尾气，防止污染空气②促进CuCl固体析出、防止CuCl被氧化水、乙醇或稀盐酸③避光、密封④将固体溶于浓盐酸后过滤，取滤液加入大量水，过滤、洗涤、干燥

(2)①NaOH溶液(或“KOH溶液”、“Ba(OH)2溶液”等其他合理答案)CuCl的盐酸溶液

②2S2O2－4＋3O2＋4OH－===4SO2－4＋2H2O

解析(1)①根据制备CuCl的原理，可以判断C装臵是吸收SO2，防止空气污染。

②根据CuCl性质，将其倒入溶有SO2的水中，是为了促进CuCl固体析出，并防止其氧化；选择操作ⅳ所用试剂应根据其溶解性。

(2)①应选用碱溶液吸收CO2气体，Na2S2O4和KOH混合溶液吸收O2(应先吸收O2，再吸收CO，以防止CuCl被氧化，再用CuCl的盐酸溶液吸收CO，最后用量气管量N2的体积)。

2.不同浓度的硫酸与锌反应时，硫酸可以被还原为SO2，也可被还原为氢气。为了验证这一事实，某同学拟用如图装置进行实验(实验时压强为101 kPa，温度为0 ℃)。

(1)若在烧瓶中放入1.30 g锌粒，与c mol·L－1 H2SO4反应，为保证实验结论的可靠，量气管的适宜规格是____________(填字母)。

A.200 mL

B.400 mL

C.500 mL

(2)若1.30 g锌粒完全溶解，氢氧化钠洗气瓶增重1.28 g，则圆底烧瓶中发生反应的化学方程

式：________________________________________________________________________。

(3)若烧瓶中投入a g 锌且完全反应，氢氧化钠洗气瓶增重b g ，量气瓶中收集到V mL 气体，请写出a 、b 、V 的代数关系式：________________________________________________。

(4)若在烧瓶中投入d g 锌，加入一定量的c mol·L －

1 浓硫酸V L ，充分反应后锌有剩余，测得氢氧化钠洗气瓶增重m g ，则整个实验过程产生的气体中，n (H 2)n (SO 2)

＝____________(用含字母的代数式表示)。若撤走盛有无水氯化钙的U 形管，n (H 2)n (SO 2)

的数值将__________(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。

(5)反应结束后，为了准确地测量气体体积，量气管在读数时应注意：

①________________________________________________________________________， ②________________________________________________________________________， ③________________________________________________________________________。 答案 (1)C

(2)Zn ＋2H 2SO 4(浓)===ZnSO 4＋SO 2↑＋2H 2O

(3)a g 65 g·mol －1＝b g g·mol －1＋V ×10－

3 L 22.

4 L·mol －1 (4)cV －2m m

偏小 (5)①待冷却至0℃才开始读数 ②读数前使量气管左右液面相平 ③视线与量气管中液面的凹液面最低点在同一水平面

解析 (1)设最多生成的氢气体积为x L ，

Zn ＋H 2SO 4 === ZnSO 4＋H 2↑

1 mol 22.4 L

1.30 g

65 g·mol －1

＝0.02 mol x 则x ＝0.448 L ＝448 mL ，则量气管的规格应该选500 mL 。

(2)氢氧化钠是碱，能吸收酸性气体，氢氧化钠洗气瓶增重说明有酸性气体生成，当锌和硫酸反应时，锌作还原剂，硫酸作氧化剂，被还原为二氧化硫，由计算可知，1.30 g 锌和硫酸反应若只生成二氧化硫，共生成0.02 mol ，质量为0.02 mol × g·mol －

1＝1.28 g ，与氢氧化钠增重的质量一致，故发生反应的化学方程式：Zn ＋2H 2SO 4(浓)===ZnSO 4＋SO 2↑＋2H 2O 。

(3)根据氧化还原知识或根据方程式，1 mol 锌无论用来产生SO 2 还是产生氢气，都是1 mol

锌对应1 mol 气体，根据氧化还原反应中得失电子数相等可得：a g 65 g·mol －1 ＝b g g·mol －1

＋V ×10－

3 L

22.4 L·mol －1。

(4)Zn ＋2H 2SO 4(浓)===ZnSO 4＋SO 2↑＋2H 2O

2 mol 1 mol

m 32mol m

mol 则生成二氧化硫需要的硫酸为m 32

mol ； Zn ＋H 2SO 4===ZnSO 4＋H 2↑

1 mol 1 mol

⎝⎛⎭⎫cV －m 32mol ⎝

⎛⎭⎫cV －m 32mol 则：n (H 2)n (SO 2)＝⎝⎛⎭⎫cV －m 32mol m mol ＝cV －2m m 。

若撤走盛有无水氯化钙的U 形管，混合气体中的水蒸气进入氢氧化钠溶液，导致洗气瓶增重量增大，所以计算时二氧化硫的物质的量增大，氢气与二氧化硫的物质的量之比偏小。

(5)因为该反应是放热反应，随着反应的进行，溶液的温度逐渐升高，生成的气体温度高于标准状况下温度，温度对气体体积有影响，所以要待冷却至标准状况下温度才开始读数；在读数时，如果俯视或仰视都会造成误差，所以读数时眼睛视线与液面最低处相平。

3.中学常采用高锰酸钾加热分解法制取氧气，某兴趣小组经查阅资料获知：制得氧气后固体残余物中的锰酸钾(K 2MnO 4)具有强氧化性，与还原剂、有机物、易燃物混合可形成爆炸性混合物，如不妥善处置将造成危险。因此该小组对该残余物进行分离提纯，得到锰酸钾晶体，利用回收的锰酸钾与浓盐酸反应制取氯气，并设计实验验证氯气的化学性质。

(1)打开分液漏斗活塞及弹簧夹2，观察到烧瓶壁有紫红色物质生成并逐渐消失，黄绿色气体充满烧瓶。反应结束后，烧瓶内有黑色固体残余，写出过程中发生的化学反应方程式： ________________________________________________________________________。

(2)该方法制取氯气比用纯净的高锰酸钾要缓和平稳许多，试分析原因

________________________________________________________________________。

(3)该小组利用装置C吸收氯气制备漂白粉。

①C中盛装的试剂为____________；

②陶瓷多孔球泡的作用是__________________________________________________。

(4)测定漂白粉有效成分的质量分数：称取1.5 g所制漂白粉配成溶液，调节pH并加入指示剂，用0.100 0 mol·L－1 KI溶液进行滴定，三次平行实验平均每次消耗20.00 mL 标准液时达到滴定终点，反应原理涉及的方程式：3ClO－＋I－===3Cl－＋IO－3；IO－3＋5I－＋3H2O===6OH －＋3I

。

2

①所选的指示剂为____________，达到滴定终点的标志是

________________________________________________________________________。

②该漂白粉中有效成分的质量分数为____________。

(5)打开分液漏斗活塞及弹簧夹1，可观察到D中的现象为

________________________________________________________________________。

该现象能够证明氯气有氧化性。甲同学认为取D中反应后溶液，滴加酸化的银，若有白色沉淀产生，也能证明氯气氧化了亚硫酸氢钡，你认为是否正确并说明理由

________________________________________________________________________。

答案(1)3K2MnO4＋4HCl(浓)===2KMnO4＋4KCl＋MnO2＋2H2O、2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O

(2)锰酸钾生成高锰酸钾与二氧化锰两种物质，形成均匀的固体分散系，可降低高锰酸钾与盐酸反应速率

(3)①石灰乳②增大气体接触面积，使氯气吸收更充分

(4)①淀粉溶液最后一滴标准液滴下时，溶液变为浅蓝色，振荡后半分钟不褪色②14.3%

(5)出现白色沉淀不正确，氯气与水反应也生成氯离子，不能证明溶液中的氯离子一定是氯气氧化亚硫酸氢钡所得产物

解析A装臵产生氯气，饱和氯化钠溶液的作用是吸收氯气中的氯化氢气体，并降低氯气在水中的溶解度，C是制备漂白粉，D是验证氯气具有氧化性，氢氧化钠溶液的作用是吸收尾气。

(1)锰酸钾(K2MnO4)具有强氧化性，与浓盐酸反应观察到烧瓶壁有紫红色物质生成，该物质为高锰酸钾，锰元素的化合价在升高，根据K2MnO4中的化合价为＋6价，处于中间价态，推测出在反应中既作氧化剂又作还原剂，再结合烧瓶内有黑色固体残余，联想到二氧化锰，写出反应方程式：3K2MnO4＋4HCl(浓)===2KMnO4＋4KCl＋MnO2＋2H2O；第二个反应是高锰酸钾与浓盐酸反应产生氯气、氯化锰、氯化钾、水，方程式：2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl ＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。

(2)锰酸钾生成高锰酸钾与二氧化锰两种物质，形成均匀的固体分散系，可降低高锰酸钾与盐酸反应速率，所以用锰酸钾制取氯气比用纯净的高锰酸钾要缓和平稳许多。

(4)①反应产物有碘单质生成，用淀粉作指示剂，最后一滴标准液滴下时，溶液变为浅蓝色，振荡后半分钟不褪色，则达到终点。

②先根据反应离子方程式确定出ClO －与I －

的关系，

3ClO －＋I －===3Cl －＋IO －3①；IO －3＋5I －＋3H 2O===6OH －＋3I 2②；将方程式①＋②得：ClO －＋2I －＋H 2O===Cl －＋2OH －＋I 2。

每次实验消耗KI 溶液的体积为20.00 mL ，设次氯酸根离子的物质的量为x ，

ClO －＋2I －＋H 2O===Cl －＋2OH －＋I 2

1 mol

2 mol

x 0.100 0 mol·L －1×0.020 L 所以x ＝0.001 mol

每次实验次氯酸钙的质量：143 g·mol －

1×0.001 mol ×0.5＝0.071 5 g ，三次实验总质量为0.071 5 g ×3＝0.214 5 g ，

所以质量分数：0.214 5 g 1.5 g

×100%＝14.3%， 故答案为14.3%。

(5)打开分液漏斗活塞及弹簧夹1，氯气将亚硫酸氢钡氧化成硫酸钡沉淀；取D 中反应后溶液，滴加酸化的银，若有白色沉淀产生，不能证明氯气氧化了亚硫酸氢钡，因为氯气与水反应也生成氯离子，不能证明溶液中的氯离子一定是氯气氧化亚硫酸氢钡所得产物。

4.氢化钙(CaH 2)固体是登山运动员常用的能源提供剂。氢化钙要密封保存，一旦接触到水就发生反应生成氢氧化钙和氢气。氢化钙通常用氢气与金属钙加热制取，图1是模拟制取装置。

(1)装置B 的作用是__________________；装置D 的作用是___________________________。

(2)利用图1实验装置进行实验，实验步骤如下：检查装置气密性后装入药品；打开分液漏斗活塞，__________________________(请按正确的顺序填入下列步骤的序号)。

①加热反应一段时间 ②收集气体并检验其纯度

③关闭分液漏斗活塞 ④停止加热，充分冷却

(3)为了确认进入装置C 的氢气已经干燥，应在B 、C 之间再接一装置，该装置中加入的试剂是________________________________________________________________________。

(4)甲同学设计一个实验，测定上述实验中得到的氢化钙的纯度。请完善下列实验步骤： ①样品称量；②加入________溶液(填化学式)，搅拌、过滤；③________(填操作名称)；④________(填操作名称)；⑤称量碳酸钙。

(5)乙同学利用图2装置测定上述实验中得到的氢化钙的纯度。他称取46 mg 所制得的氢化钙样品，记录开始时注射器活栓停留在10.00 mL 刻度处，反应结束后充分冷却，活栓最终停留在57.04 mL 刻度处(上述气体体积均在标准状况下测定)。

试通过计算求样品中氢化钙的纯度：

______________________________________________。

答案 (1)除去氢气中的水蒸气 防止空气中的水蒸气进入C 装置

(2)②①④③

(3)无水硫酸铜(或其他合理答案)

(4)Na 2CO 3(K 2CO 3或其他合理答案) 洗涤 烘干(干燥)

(5)95.9%

解析 (5)CaH 2＋2H 2O===Ca(OH)2＋2H 2↑

n (CaH 2)＝12n (H 2)＝12×(57.04－10.00)×10－

3 L 22.

4 mol·L 1 ＝1.05×10－

3 mol CaH 2的纯度为1.05×10－3mol ×42 g·mol －

1

46×10－3 g ×100%≈95.9%。