2020年高三最后冲刺化学物质的制备练习试题

2020 年高三最后冲刺化学物质的制备练习试题 1 ． 三 氯 化 硼 (BCl3) 是 一 种 重 要 的 化 工 原 料 。 实 验 室 制 备 BCl3 的 原 理 B2O3+3C+3Cl2=2BCl3+3CO，某实验小组利用干燥的氯气和下列装置（装置可重复使用）制备 BCl3 并验证反应中有 CO 生成。已知：BCl3 的熔点为-107.3℃，沸点为 12.5℃，遇水水解生成 H3BO3 和 HCl，请回答下列问题： （实验Ⅰ）制备 BCl3 并验证产物 CO (1)该实验装置中合理的连接顺序为 G→_____→_____→_____→____→F→D→I。其中装置 E 的作用是___________________________。 (2)装置 J 中反应的化学方程式为____________________________________。 （实验Ⅱ）产品中氯含量的测定 ①准确称取少许 m 克产品，置于蒸馏水中完全水解，并配成 100mL 溶液。 ②取 10.00mL 溶液于锥形瓶中 ③加入 V1mL 浓度为 c1 mol/L AgNO3 溶液使氯离子完全沉淀；向其中加入少许硝基苯用力摇 动。 ④以硝酸铁为指示剂，用 c2 mol/L KSCN 标准溶液滴定过量的 AgNO3 溶液。发生反应： Ag++SCN−=AgSCN↓。 ⑤重复步骤②~④二次，达到滴定终点时用去 KSCN 溶液的平均体积为 V2 mL。 已知：Ksp(AgCl)>Ksp(AgSCN) 。 (3)步骤④中达到滴定终点的现象为__________________。 (4)实验过程中加入硝基苯的目的是___________________。 (5)产品中氯元素的质量分数为_________________%。 (6)下列操作，可能引起测得产品中氯含量偏高是__________。 A．步骤③中未加硝基苯B．步骤①中配制 100mL 溶液时，定容时俯视刻度线 C．用 KSCN 溶液滴定剩余 AgNO3 溶液时，滴定前有气泡，滴定后无气泡 D．滴定剩余 AgNO3 溶液时，KSCN 溶液滴到锥形瓶外面一滴 【答案】（1）E H J H 将 BCl3 冷凝为液态分离出来 （2）2NaOH+Cl2 =NaCl+NaClO+H2O （3）覆盖 AgCl，滴入最后一滴 KSCN 溶液时，混合液由无色变为血红色且半分钟内不褪 色 （4）防止滴定时 AgCl 沉淀转化为 AgSCN 沉淀，使滴定终点不准确 （5） （6）B 【解析】I.(1)用氯气与 B2O3、C 反应生成三氯化硼和 CO，三氯化硼的熔点为-107.3℃，沸 点为 12.5℃，所以收集三氯化硼要用冰水冷却，未反应的氯气尾气用氢氧化钠吸收，三氯化硼易 水解，为防止氢氧化钠溶液中水进入装置 E，在 E 和 J 之间接上 H 装置，用于吸水，生成的 CO 经干燥后再通过 F 装置还原氧化铜，再将生成的气体通过澄清石灰水检验，可以证明原反应中有 一氧化碳生成，多余的 CO 不能排放到空气中，要用排水法收集，据上面的分析可知，依次连接 的合理顺序为 G→E→H→J→H→F→D→I，故答案为：E、H、J、H；反应产生的 BCl3 为气态， 用冰水冷却降温变为液态，便于与未反应的氯气分离开来，所以其中装置 E 的作用是将 BCl3 冷 凝为液态分离出来；(2)中装置 J 中 Cl2 与 NaOH 溶液发生歧化反应，产生 NaCl、NaClO、H2O， 根据电子守恒、原子守恒，可得该反应的化学方程式为 2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O；II.(3)向 该物质中加入 AgNO3 溶液，发生反应：Ag++Cl−=AgCl↓，为了使溶液中的 Cl−沉淀完全，加入过 量的 AgNO3 溶液，然后以硝酸铁为指示剂，若溶液中 Cl−沉淀完全，用 c2 mol/L KSCN 标准溶液 滴定过量的 AgNO3 溶液。会发生反应：Ag+ +SCN−=AgSCN↓，溶液变为血红色，所以滴定终点 现象为滴入最后一滴 KSCN 溶液时，混合液由无色变为血红色且半分钟内不褪色；(4)硝基苯是 液态有机物，密度比水大，加入硝基苯就可以覆盖在反应产生 AgCl 沉淀上，防止滴定时 AgCl 沉淀转化为 AgSCN 沉淀，使滴定终点不准确；(5)根据离子反应可知 n(Ag+)=n(Cl−)+n(SCN−)， 则 10.00mL 中 含 有 n(Cl−)=n(Ag+)-n(SCN−)=c1 mol/L×V1×10−3L/mL–c2mol/L×V2 mL×10−3L/mL=(C1V1-C2V2)×10−3 mol；则 mg 中含有 Cl−元素的质量为 m= (C1V1-C2V2)×10−3mol× ×35.5g/mol，则产品中氯 元素的质量分数为 = ； m VCVC )5.35 2211 −（ 100 10.00 mL mL ( ) 3 1 1 2 2 10010 mol 35.5g / mol10.00 100%g mLCV C V mL m −− × × × × ( )1 1 2 235.5 100%m CV C V− ×A．步骤③中未加硝基苯，会使一部分 AgCl 转化为 AgSCN，导致 n(SCN−)增大，根据关系式 n(Ag+)=n(Cl−)+n(SCN−)可知样品中含有 n(Cl−)偏小，A 错误；B．步骤①中配制 100mL 溶液时， 定容时俯视刻度线，则使 c(Cl−)偏大，等体积时含有的 n(Cl−)偏大，B 正确；C．用 KSCN 溶液 滴定剩余 AgNO3 溶液时，滴定前有气泡，滴定后无气泡，V(标)偏大，则导致样品在 Cl−含量偏低， C 错误；D．滴定剩余 AgNO3 溶液时，KSCN 溶液滴到锥形瓶外面一滴，V(标)偏大，则导致样品 在 Cl−含量偏低，D 错误；故合理选项是 B。 2 ． 某 研 究 性 学 习 小 组 为 合 成 1­ 丁 醇 ， 查 阅 资 料 得 知 一 条 合 成 路 线 ： CH3CH=CH2+CO+H2→CH3CH2CH2CHO CH3CH2CH2CH2OH，CO 的 制 备 原 理 ：HCOOH CO↑+H2O，并设计出原料气的制备装置(如图)。 请填写下列空白： (1)实验室现有锌粒、稀硝酸、稀盐酸、浓硫酸、2­丙醇，从中选择合适的试剂制备氢气、丙 烯。写出化学方程式：______________________________________________。 (2)若用以上装置制备干燥纯净的 CO，装置中 a 和 b 的作用分别是________、________；c 和 d 中盛装的试剂分别是________、________。 (3)制丙烯时，还产生少量 SO2、CO2 及水蒸气，该小组用以下试剂检验这四种气体，混合气 体通过试剂的顺序是________(填序号)。 ①饱和 Na2SO3 溶液　②酸性 KMnO4 溶液　③石灰水　④无水 CuSO4　⑤品红溶液 (4)合成正丁醛的反应为正向放热的可逆反应，为增大反应速率和提高原料气的转化率，你 认为应该采用的适宜反应条件是________。 a．低温、高压、催化剂　 b．适当的温度、高压、催化剂 c．常温、常压、催化剂　 d．适当的温度、常压、催化剂 (5)正丁醛经催化加氢得到含少量正丁醛的 1­丁醇粗品，为纯化 1­丁醇，该小组查阅文献得 知：①R—CHO+NaHSO3(饱和)―→RCH(OH)SO3Na↓；②沸点：乙醚 34℃，1­丁醇 118℃，并设 计出如下提纯路线： 粗品 滤液 有机层 1­丁醇、乙醚 纯品 试剂 1 为________，操作 1 为________，操作 2 为________，操作 3 为________。【答案】（1）Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ (CH3)2CHOH CH2=CHCH3↑+H2O （2）恒压 防倒吸 NaOH 溶液 浓 H2SO4 （3）④⑤①②③或④⑤①③② （4）b （5）饱和 NaHSO3 溶液 过滤 萃取 蒸馏 【解析】（1）氢气可用活泼金属锌与非氧化性酸盐酸通过置换反应制备，氧化性酸如硝酸和 浓硫酸与锌反应不能产生氢气，方程式为Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑；2-丙醇通过消去反应即得到丙烯， 方程式为(CH3)2CHOH CH2=CHCH3↑+H2O；（2）甲酸在浓硫酸的作用下通过加热脱水 即生成 CO，由于甲酸易挥发，产生的 CO 中必然会混有甲酸，所以在收集之前需要除去甲酸， 可以利用 NaOH 溶液吸收甲酸．又因为甲酸易溶于水，所以必需防止液体倒流，即 b 的作用是 防止倒吸，最后通过浓硫酸干燥 CO；（3）检验丙烯可以用酸性 KMnO4 溶液，检验 SO2 可以用 酸性 KMnO4 溶液褪色、品红溶液或石灰水，检验 CO2 可以用石灰水，检验水蒸气可以用无水 CuSO4，所以在检验这四种气体必需考虑试剂的选择和顺序．只要通过溶液，就会产生水蒸气， 因此先检验水蒸气；然后检验 SO2 并在检验之后除去 SO2，除 SO2 可以用饱和 Na2SO3 溶液，最 后检验 CO2 和丙烯，因此顺序为④⑤①②③(或④⑤①③②)；（4）由于反应是一个体积减小的 可逆反应，所以采用高压，有利于增大反应速率和提高原料气的转化率；正向反应是放热反应， 虽然低温有利于提高原料气的转化率，但不利于增大反应速率，因此要采用适当的温度；催化剂 不能提高原料气的转化率，但有利于增大反应速率，缩短到达平衡所需要的时间，故正确所选项 是 b；（5）粗品中含有正丁醛，根据所给的信息利用饱和 NaHSO3 溶液形成沉淀，然后通过过 滤即可除去；由于饱和 NaHSO3 溶液是过量的，所以加入乙醚的目的是萃取溶液中的 1-丁醇；因 为 1-丁醇和乙醚的沸点相差很大，因此可以利用蒸馏将其分离开。 3．氮化铝（AIN）是一种新型无机材料，广泛应用于集成电路生产领域。某化学研究小组 利用氮气、氧化铝和活性炭制取氮化铝，设计下图实验装置。 试回答： （1）实验中用饱和 NaNO2 与 NH4Cl 溶液制取氮气的化学方程式为_____________。 （2）装置中分液漏斗与蒸馏烧瓶之间的导管 A 的作用是__________（填写序号）。a．防止 NaNO2 饱和溶液蒸发 b．保证实验装置不漏气 c．使 NaNO2 饱和溶液容易 滴下 （3）按图连接好实验装置，检查装置气密性的方法是___________________。 （4）化学研究小组的装置存在严重问题，请说明改进的办法_____________________。 （5）反应结束后，某同学用下图装置进行实验来测定氮化铝样品的质量分数（实验中导管 体积忽略不计）。已知：氮化铝和 NaOH 溶液反应生成 Na[Al(OH)4]和氨气。 ①广口瓶中的试剂 X 最好选用_______（填写序号）。 a．汽油 b．酒精 c．植物油 d．CCl4 ②广口瓶中的液体没有装满（上方留有空间），则实验测得 NH3 的体积将___（填“偏大”、“偏 小”、“不变”）。 ③若实验中称取氮化铝样品的质量为 10.0g，测得氨气的体积为 3.36L（标准状况），则样品 中 AlN 的质量分数为___________。 【答案】（1）NaNO2+NH4Cl ==== △ NaCl+N2↑+2H2O （2）c （3）在干燥管 D 末端连接一导管，将导管插入烧杯中的液面下，用酒精灯微热蒸馏烧瓶， 导管口有气泡冒出，撤掉酒精灯一段时间，导管内上升一段水柱，说明气密性良好（其它答案合 理即可） （4）在干燥管 D 末端连一尾气处理装置（答案合理即可） （5）c 不变 61.5% 【解析】(1)饱和 NaNO2 与 NH4Cl 溶液制取氮气，则根据原子守恒可知，还应该有水和氯化 钠生成，因此实验中用饱和 NaNO2 与 NH4Cl 溶液制取氮气的化学方程式为 NaNO2+NH4Cl ==== △ NaCl+N2↑+2H2O；（2）由于蒸馏烧瓶中有气体生成，压强大，分液漏斗中的液体不易滴下；分 液漏斗与蒸馏烧瓶之间的导管 A 连接后，可以保持压强相同，使 NaNO2 饱和溶液容易滴下，答 案选 c；（3）一般常用空气热胀冷缩法，因此根据该实验装置的特点可知，检查装置气密性的 方法是在干燥管 D 末端连接一导管，将导管插入烧杯中的液面下，用酒精灯微热蒸馏烧瓶，导 管口有气泡冒出，撤掉酒精灯一段时间，导管内上升一段水柱，说明气密性良好；（4）由于氮 气、氧化铝和活性炭制取氮化铝的同时，还有 CO 生成，所以必须有尾气处理装置，即在干燥管D 末端连一尾气处理装置；（5）①氮化铝和 NaOH 溶液反应生成 Na[Al(OH)4]和氨气，所以要 通过排水法测量氨气的体积，则根据氨气极易溶于水可知，X 应该是密度小于水与水不溶的试剂。 汽油易挥发，a 不正确。酒精和水互溶，四氯化碳密度大于水，因此选项 bd 均不正确。植物油 密度小于水、不溶于水，c 正确，答案选 c；②广口瓶中的液体没有装满（上方留有空间），由于 排除的水是依据压强差来完成的，所以对实验结果不影响，即则实验测得 NH3 的体积将不变；③ 测得氨气的体积为 3.36L（标准状况），氨气的物质的量是 3.36L÷22.4L/mol＝0.15mol，则根据氮 原子守恒可知，氮化铝的物质的量是 0.15mol，质量是 0.15mol×41g/mol＝6.15g，所以品中 AlN 的质量分数为 ×100%＝61.5%。 4．无水 MgBr2 常用于催化剂。某化学小组在实验室选用下图所示装置 (夹持装置略）采用 镁屑与液溴为原料制备无水 MgBr2。 已知：①在浓硫酸存在下，加热到 140℃时乙醇脱水生成乙醚(C2H5OC2H5)，加热到 170℃时 乙醇脱水生成 CH2=CH2。 ②乙醚的熔点为 34.6℃，沸点为 132℃。 ③Mg 和 Br2 剧烈反应，放出大量的热；MgBr2 具有强吸水性；MgBr2 能与乙醚发生反应 MgBr2+3C2H5OC2H5 MgBr2·3C2H5OC2H5。 实验主要步骤如下： I.选用上述部分装置，正确连接，检查装置的气密性。向装置中加入药品。 II.加热装置 A，迅速升温至 140℃，并保持 140℃加热一段时间，停止加热。 III.通入干燥的氮气，让液溴缓慢进入装置 B 中，直至完全加入。 IV.装置 B 中反应完毕后恢复至室温，过滤反应物，将得到的滤液转移至干燥的烧瓶中，在 冰水中冷却，析出晶体，再过滤得三乙醚合溴化镁粗产品。 V.用苯洗涤粗产品，减压过滤，得三乙醚合溴化镁，将其加热至 160℃分解得无水 MgBr2。 回答下列问题： (1)装置 A 中使用仪器 m 的优点是________。 (2)步骤 I 中所选装置的正确连接顺序是 a________ (填小写字母)。装置 D 的作用是 6.15 10.0 g g________。 (3)若加热装置 A 一段时间后发现忘记加入碎瓷片，应该采取的正确操作是________。 (4)步骤 V 中用苯洗涤三乙醚合溴化镁的目的是________。 (5)步骤 V 采用减压过滤（使容器内压强降低，以达到固液快速分离）。下列装置可用作减压 过滤的是________(填序号）。 (6)实验中若温度控制不当，装置 B 中会产生 CH2Br—CH2Br。请设计实验验证 CH2Br—CH2Br 的存在：_______。 【答案】（1）使系统内压强相等，便于液体顺利流下 （2）efbcg（ef 可颠倒，bc 可颠倒） 防止倒吸 （3）停止加热，冷却后补加碎瓷片 （4）除去乙醚和乙醇 （5）bc （6）取少量 CH2Br-CH2Br 于试管中，加入 NaOH 溶液，加热，再加入稀硝酸酸化，滴加 AgNO3 溶液，有淡黄色沉淀生成，证明有 CH2Br-CH2Br 【解析】(1)装置 A 中仪器 m 为恒压漏斗，其左侧导管可使漏斗内和烧瓶内气体相通、压强 相等，打开恒压漏斗时液体能顺利流下。(2)为使镁、溴、乙醚反应生成 MgBr2·3C2H5OC2H5，由 装置 A 制备乙醚并导入装置 B，用装置 D 防止装置 B 中液体倒吸至装置 A 中；装置 E 用干燥的 氮气将溴蒸气缓慢导入装置 B。故仪器连接顺序为 a－e，f－b，c－g（ef 可颠倒，bc 可颠倒）。(3) 加热液体易发生暴沸现象，常加入碎瓷片防止暴沸。若加热装置 A 一段时间后发现忘记加入碎 瓷片，应该停止加热，冷却后补加碎瓷片。(4)步骤 IV 得到的三乙醚合溴化镁粗产品吸附有乙醚 和乙醇，步骤 V 中用苯洗涤就是为了除去这些杂质。(5)减压过滤能使容器内压强降低而容器外 压强不变，以快速分离固液混合物。装置 b 用水流冲出装置内空气、装置 c 用抽气泵抽出装置 内空气，使装置内压强减小。装置 a、d 都不能使固液混合物上下压强差变大，不能加速固液分 离。(6)若装置A温度控制不当，可能生成CH2=CH2气体，在装置B中与溴加成产生CH2Br—CH2Br。 检验 CH2Br—CH2Br 即检验溴原子，可将其水解为溴离子，再用稀硝酸、AgNO3 溶液检验溴离 子，从而证明其存在。具体操作为：从反应后的混合物中分离提纯得到 CH2Br—CH2Br，取少量 CH2Br-CH2Br 于试管中，加入 NaOH 溶液，加热，再加入稀硝酸酸化，滴加 AgNO3 溶液，有淡黄色沉淀生成，证明有 CH2Br-CH2Br。 5．保险粉(Na2S2O4)广泛应用于造纸、印染、环保、医药等行业。该物质具有强还原性，在 空气中易被氧化，受热易分解，在碱性条件下比较稳定，易溶于水、不溶于乙醇。保险粉可以通 过 NaHSO3 与 NaBH4 反应制取。请按要求回答下列问题： I．NaHSO3 溶液的制备 (1)上图仪器 a 的名称___________；装置 C 中反应后溶液 pH=4.1，则发生反应的化学方程式 为___________。 II．保险粉的制备 打开下图(部分装置已省略)中活塞 K1 通入氮气，一段时间后，关闭 K1，打开恒压滴液漏斗 活塞向装置 E 中滴入碱性 NaBH4 溶液，在 30-40℃下充分反应。向反应后的溶液中加入乙醇，经 冷却结晶、过滤得到 Na2S2O4·2H2O 晶体，再用乙醇洗涤、真空烘干脱去晶体结晶水得到保险粉。 (2)反应产物中有 NaBO2，无气体。写出 E 中发生反应的化学方程式___________。 (3)通入氮气的作用是______________________。 (4)使用乙醇洗涤 Na2S2O4·2H2O 晶体的优点：______________________。 (5)对装置 E 的加热方式最好采用______________________。 Ⅲ．保险粉的纯度测定 (6)称取 2.0g Na2S2O4 样品溶于冷水配成 200mL 溶液，取出 25.00mL 该溶液于锥形瓶中，用 0.10mol/L 碱性 K3[Fe(CN)6]标准溶液滴定，原理为：4[Fe(CN)6]3−+2S2O2−4 +8OH−=4[Fe(CN)6]4−+4SO 2−3 +4H2O，用亚甲基蓝为指示剂，达到滴定终点时消耗标准溶液 24.00mL，则样品中 Na2S2O4 的 质量分数为___________(杂质不参与反应)(计算结果精确至 0.1%)。 【答案】（1）三颈烧瓶 2SO2+Na2CO3+H2O=2NaHSO3+CO2 （2）NaBH4+8NaHSO3 =======30 - 40℃ NaBO2+4Na2S2O4+6H2O （3）将装置 E 中空气赶出，防止 NaHSO3(或 Na2S2O4)被氧化 （4）减少保险粉的溶解损失(并有利于干燥) （5）水浴加热 （6）83.5% 【解析】(1)根据上图仪器 a 的结构可知 a 仪器的名称是三颈烧瓶；A 装置产生的 SO2 气体在 C 中与容器中的 NaOH、Na2CO3 发生反应，反应后溶液 pH=4.1