練案[31]第十章化學實驗基礎第31講物質的制備實驗方案的設計與評價A組基礎必做題1．(2022·江蘇泰州中學月考)下列有關實驗原理或實驗操作正確的是eq\x(導學號50813340)(C)A．用裝置甲收集SO2并驗證其漂白性B．用裝置乙驗證氯氣與水反應有鹽酸生成C．用NaOH溶液除去苯中混有的少量苯酚，反應后分液D．用澄清石灰水鑒別蘇打溶液和小蘇打溶液[解析]二氧化硫使酸性高錳酸鉀溶液褪色體現其還原性而非漂白性，故A錯誤；氯化氫易揮發，應除掉后再通入到NaHCO3溶液中，故B錯誤；氫氧化鈉溶液與苯酚反應生成苯酚鈉，苯酚鈉溶于水，苯不溶于水，通過分液進行分離，故C正確；Na2CO3＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋2NaOH、2NaHCO3＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，都出現白色沉淀，無法鑒別，故D錯誤。2．(2022·北京西城區期末)下列實驗裝置正確的是eq\x(導學號50813341)(B)[解析]A項，二氧化氮能夠與水反應，不能采用排水集氣法收集二氧化氮，錯誤；B項，氯化銨和氫氧化鈣混合加熱，生成氨氣，氨氣的密度比空氣小，可以采用向下排空氣法收集，試管口塞棉花防止氣體的對流，正確；C項，濃硫酸與乙醇加熱時會產生二氧化硫等氣體，二氧化硫也能使溴水褪色，應先除去雜質氣體再進行檢驗，錯誤；D項，收集乙酸乙酯的導氣管不能插入溶液中，容易產生倒吸現象，錯誤。3．(2022·海南省海南中學月考)下列氣體中，可用如圖所示裝置干燥、收集及處理尾氣的氣體是eq\x(導學號50813342)(C)①H2②HCl③NH3④Cl2⑤SO2⑥H2S⑦NOA．①② B．③④C．②⑤ D．⑥⑦[解析]干燥劑是濃硫酸，不能干燥具有較強還原性的氣體和堿性氣體，故H2S、NH3不能用濃H2SO4干燥；氣體收集采用的是向上排空氣法，H2不能用向上排空氣法收集；NO易與空氣中氧氣反應，不能用排空氣法收集；HCl、Cl2、SO2不與濃硫酸反應，且密度比空氣大，HCl、SO2在水中溶解度較大，應該用防倒吸裝置進行尾氣處理，氯氣需要用NaOH溶液吸收，所以可用圖中所示裝置干燥、收集及尾氣處理的氣體為HCl和SO2，故C正確。4．(2022·湖南長郡中學等十三校聯考)如圖所示儀器可用于實驗室制備少量無水FeCl3，儀器連接順序正確的是eq\x(導學號50813343)(B)A．a－b－c－d－e－f－g－h B．a－e－d－c－b－h－i－gC．a－d－e－c－b－h－i－g D．a－c－b－d－e－h－i－f[解析]根據反應2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(△))2FeCl3，可知裝置順序為制取氯氣、除雜(HCl、水蒸氣)、反應制備、尾氣處理，故導管的連接順序為a－e－d－c－b－h－i－g。5．(2022·安徽淮南模擬)下列有關實驗操作和結論均正確的是eq\x(導學號50813344)(D)選項實驗操作結論A配制Fe(NO3)2溶液時加入適量的硝酸抑制Fe3＋水解B濃硫酸和蔗糖反應產生的氣體通過足量的KMnO4溶液，氣體全部被吸收且溶液紫紅色褪去“黑面包實驗”產生的氣體具有還原性C往溶液中滴加NaOH溶液，將濕潤的紅色石蕊試紙置于試管口，試紙不變藍原溶液中無NHeq\o\al(＋,4)D幼兒使用含NaF的牙膏可以使牙齒上的Ca5(PO4)3OH轉化為Ca5(PO4)3FKsp[Ca5(PO4)3F]<K[Ca5(PO4)3[解析]亞鐵離子發生水解生成氫氧化亞鐵和氫離子，滴加HNO3時可以抑制Fe2＋水解，但HNO3具有強氧化性，同時能氧化Fe2＋，故A錯誤；“黑面包實驗”產生了CO2和SO2，SO2可以被KMnO4溶液吸收，CO2不可被KMnO4溶液吸收，故B錯誤；檢驗NHeq\o\al(＋,4)時，需往溶液中滴加濃NaOH溶液并加熱，將濕潤的紅色石蕊試紙置于試管口，觀察試紙是否變藍，故C錯誤；幼兒使用含NaF的牙膏可以使牙齒上的Ca5(PO4)3OH轉化為Ca5(PO4)3F，防止蛀牙，難溶沉淀向更難溶沉淀轉化，由于溶解度越小則Ksp越小，則溶度積：Ksp[Ca5(PO4)3F]<Ksp[Ca5(PO4)3OH]，故D正確。6．(2022·全國Ⅰ理綜)實驗室用H2還原WO3制備金屬W的裝置如圖所示(Zn粒中往往含有硫等雜質，焦性沒食子酸溶液用于吸收少量氧氣)。下列說法正確的是eq\x(導學號50813345)(B)A．①、②、③中依次盛裝KMnO4溶液、濃H2SO4、焦性沒食子酸溶液B．管式爐加熱前，用試管在④處收集氣體并點燃，通過聲音判斷氣體純度C．結束反應時，先關閉活塞K，再停止加熱D．裝置Q(啟普發生器)也可用于二氧化錳與濃鹽酸反應制備氯氣[解析]審題時抓住兩個關鍵、一個遷移：關鍵1——鋅粒中的硫指硫元素，即鋅粒中含有少量硫化鋅(ZnS)，暗示：制備氫氣時會生成H2S；關鍵2——焦性沒食子酸溶液用于吸收裝置內少量O2；遷移——氫氣還原氧化鎢實驗類似教材中氫氣還原氧化銅實驗。加熱WO3之前，要確保排盡裝置內的空氣，因為H2在空氣中的濃度達到一定范圍時，加熱易發生爆炸，通過檢驗氫氣的純度判斷空氣是否排盡，B項正確。裝置Q是啟普發生器，是氫氣的發生裝置，裝置排列順序是氫氣發生裝置→安全瓶→除去HCl、O2裝置→除去H2S裝置→干燥氫氣裝置→氫氣還原氧化鎢裝置→尾氣處理裝置。Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑、ZnS＋2HCl=ZnCl2＋H2S↑，用裝置Q制得的氫氣中含有H2S、O2、HCl、H2O等雜質，由于酸性高錳酸鉀溶液氧化氯化氫生成氯氣，所以，應先用焦性沒食子酸溶液吸收氧氣，同時除去氯化氫(易溶于水)，再用酸性高錳酸鉀溶液吸收硫化氫，最后用濃硫酸干燥，試劑盛放順序依次為焦性沒食子酸溶液、酸性高錳酸鉀溶液、濃硫酸，A項錯誤；類似氫氣還原氧化銅，實驗完畢后，先停止加熱，再繼續通入氫氣一段時間，C項錯誤；裝置Q不能加熱，適合塊狀固體與液體在常溫下反應，而實驗室用二氧化錳與濃鹽酸反應制氯氣需要加熱，且二氧化錳是粉末狀固體，故不能用裝置Q制備氯氣，D項錯誤。[實驗攻略](1)化學實驗裝置連接的一般思路：氣體發生裝置→安全裝置→除去雜質Ⅰ裝置→除去雜質2裝置→……→干燥裝置→主體反應裝置→尾氣處理裝置。(2)酸性高錳酸鉀溶液是常見的氧化劑。例如，2MnOeq\o\al(－,4)＋5H2S＋6H＋=2Mn2＋＋5S↓＋8H2O,2MnOeq\o\al(－,4)＋10Cl－＋16H＋=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O,5SO2＋2MnOeq\o\al(－,4)＋2H2O=5SOeq\o\al(2－,4)＋2Mn2＋＋4H＋。7．(2022·東北三省四市教研聯合體模擬)下列關于實驗的說法正確的是eq\x(導學號50813346)(C)選項實驗目的實驗操作A分離Fe(OH)3膠體和FeCl3溶液將混合液倒入過濾器中過濾B證明Ksp(CuS)<Ksp(ZnS)向10mLmol/LNa2S溶液中滴入幾滴mol/LZnCl2溶液，產生白色沉淀，再加入CuSO4溶液，產生黑色沉淀C證明酸性：H2CO3>H3BO3向Na2CO3溶液中滴入過量H3BO3溶液，無氣泡冒出D驗證鐵的吸氧腐蝕將鐵釘放入試管中，用鹽酸浸沒，產生氣泡[解析]分離膠體與溶液應該用半透膜滲析，A項錯誤；ZnCl2與Na2S反應后Na2S有剩余，加入CuSO4溶液，剩余的Na2S和CuSO4反應產生黑色沉淀，不能比較兩者溶度積的大小，B項錯誤；根據強酸制弱酸原理，向Na2CO3溶液中滴入H3BO3溶液，無氣泡冒出，說明H3BO3不能與Na2CO3溶液反應生成H2CO3，因而不能產生二氧化碳氣體，所以能夠證明酸性：H2CO3>H3BO3，C項正確；吸氧腐蝕發生在弱酸性或中性條件下，在酸性條件下發生的是析氫腐蝕或化學腐蝕，D項錯誤。8．(2022·江西九江十校聯考)某研究小組選用以下裝置(夾持裝置省略，裝置可重復選用)進行氯化亞鐵與氧氣反應的探究。已知氯化亞鐵的熔點為674℃、沸點為1023℃；三氯化鐵在300℃以上易升華，易溶于水并且有強烈的吸水性。在500℃條件下氯化亞鐵與氧氣可能發生多種反應，反應之一為12FeCl2＋3O2eq\o(=,\s\up7(△))2Fe2O3＋8FeCl3。回答下列問題：eq\x(導學號(1)儀器C的名稱是__干燥管__，連接好裝置后，加入藥品前的操作為__檢驗裝置的氣密性__。(2)E裝置的作用是__冷凝FeCl3并收集__。(3)反應過程發現，裝置B中除生成紅棕色固體外，還觀察到黃綠色反應，生成該氣體的化學方程式為__4FeCl2＋3O2eq\o(=,\s\up7(△))2Fe2O3＋4Cl2__。(4)待B中充分反應后，停止加熱，仍繼續通入氧氣直至反應管冷卻。則停止加熱前是否需要先將D中導管口移出水面，為什么？__不需要；因為O2還在繼續通入，不會引起倒吸__。(5)設計實驗：①利用E裝置U形管里的固體驗證Fe(OH)3是弱堿：__取少量固體加水溶解，用pH試紙(或pH計)測得溶液顯酸性__(簡述方法)。②利用E裝置U形管里的固體配成溶液，制得某種膠體，寫出制備該膠體的化學方程式：__FeCl3＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Fe(OH)3(膠體)＋3HCl__。[解析](1)儀器C是干燥管；本實驗是涉及氣體的實驗，連接好裝置后，加入藥品前要檢驗裝置的氣密性。(2)三氯化鐵在300℃以上易升華，E裝置盛放的是冰鹽水，作用是冷凝FeCl(3)裝置B中生成紅棕色的氧化鐵和黃綠色的氯氣，生成氯氣的化學方程式為4FeCl2＋3O2eq\o(=,\s\up7(△))2Fe2O3＋4Cl2。(4)待B中充分反應后，停止加熱，因為繼續通入氧氣直至反應管冷卻，所以停止加熱前不需要先將D中導管口移出水面。(5)①E裝置U形管中收集的物質是氯化鐵，取少量固體加水溶解，用pH試紙(或pH計)測得溶液顯酸性，證明氯化鐵是強酸弱堿鹽，即證明Fe(OH)3是弱堿。②在沸水中加入飽和氯化鐵溶液并加熱，可制備氫氧化鐵膠體，化學方程式為FeCl3＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Fe(OH)3(膠體)＋3HCl。B組能力提升題9．(2022·上海單科)下列氣體的制備和性質實驗中，由現象得出的結論錯誤的是eq\x(導學號50813348)(D)選項試劑試紙或試液現象結論A濃氨水、生石灰紅色石蕊試紙變藍NH3為堿性氣體B濃鹽酸、濃硫酸pH試紙變紅HCl為酸性氣體C濃鹽酸、二氧化錳淀粉碘化鉀試液變藍Cl2具有氧化性D亞硫酸鈉、硫酸品紅試液褪色SO2具有還原性[解析]A項，NH3可以用濃氨水和生石灰制取，可用紅色石蕊試紙檢驗，試紙變藍則說明NH3為堿性氣體，正確；B項，可以制取HCl氣體，pH試紙變紅，則說明HCl為酸性氣體，正確；C項，濃鹽酸和二氧化錳加熱可以制取Cl2，Cl2可以用濕潤的淀粉碘化鉀試液檢驗，試液變藍，說明KI轉化為I2，則說明Cl2有強氧化性，正確；D項，SO2使品紅試液褪色體現的是SO2的漂白性，錯誤。10．(2022·四川南充第二次高考適應性考試)利用如圖裝置可以進行實驗并能達到實驗目的的是eq\x(導學號50813349)(D)選項實驗目的X中試劑Y中試劑A用MnO2和濃鹽酸制取并收集純凈干燥的Cl2飽和食鹽水濃硫酸B用Cu與稀硝酸制取并收集純凈干燥的NO水濃硫酸C用CaO與濃氨水制取并收集純凈干燥的NH3NaOH溶液堿石灰DCaCO3和稀鹽酸制取并收集純凈干燥的CO2飽和NaHCO3溶液濃硫酸[解析]用MnO2和濃鹽酸制取Cl2需要加熱，故A錯誤；由于NO易被空氣中的氧氣氧化，所以不能使用排空氣法收集NO，故B錯誤；堿石灰呈固態，不能使用Y裝置盛放堿石灰，且NH3密度比空氣小，集氣瓶的導氣管應“長進短出”，故C錯誤；CaCO3和稀鹽酸制取的CO2含有HCl和水蒸氣，飽和NaHCO3溶液可以除去HCl，濃硫酸可以干燥CO2，所以可以制取并收集純凈干燥的CO2，故D正確。11．下列實驗中，對應的現象以及結論都正確且兩者具有因果關系的是eq\x(導學號50813350)(C)選項實驗目的操作、現象結論或原因A探究FeCl3溶液對H2O2的分解是否有催化作用將2mL5%的H2O2溶液分別放在兩支相同的試管中，其中一支浸入熱水中，且加入2滴FeCl3溶液，浸入熱水中的試管冒出氣泡的速率快FeCl3溶液對H2O2的分解有催化作用B分離乙酸(沸點117.9℃)和乙醇(沸點78蒸餾，分別收集78℃和沸點不同，且相差較大C確定碳、硅兩元素的非金屬性強弱常溫下測相同濃度的Na2CO3溶液和Na2SiO3溶液的pH，后者pH大碳的非金屬性強于硅的非金屬性D探究電解池中鐵作陽極時鐵是否為活性電極以鐵棒作陽極，石墨棒作陰極電解稀硫酸，向陽極區滴加KSCN溶液，溶液出現紅色鐵為活性電極[解析]驗證FeCl3對H2O2分解反應有催化作用時，應保持溫度相同，A項錯誤。乙酸在溫度低于117.9℃也具有揮發性，收集的乙醇中會含有乙酸，正確的分離方法應是先加入足量的生石灰，然后蒸餾，收集78℃的餾分；向殘留物中再加入濃硫酸蒸餾，收集117.9℃的餾分，B項錯誤。同濃度的Na2CO3溶液和Na2SiO3溶液的pH后者大，說明硅酸的水解程度大于碳酸水解程度，則硅酸的酸性弱于碳酸，故可得出碳的非金屬性強于硅的結論，C項正確。電解池中鐵作陽極時的電極反應為Fe－2e12．某同學設計了三種制備方案：①用KI晶體與濃硫酸反應制HI②用濃度均為mol·L－1的氯化鐵和氫氧化鈉混合制備氫氧化鐵膠體③用純堿和石灰水制燒堿，可用的方案是eq\x(導學號50813351)(B)A．① B．③C．②③ D．全部[解析]KI中的I－具有強還原性，不可用氧化性物質濃硫酸制取HI；制備氫氧化鐵膠體應把飽和氯化鐵溶液滴入沸水中至液體呈紅褐色；用純堿和石灰水反應除去沉淀制燒堿，只有B項正確。13．(2022·湖北百所中學聯考)利用如圖所示裝置進行下列實驗，能得出相應實驗結論的是eq\x(導學號50813352)(C)選項①②③實驗結論A.濃鹽酸MnO2NaBr溶液氧化性Cl2>Br2B.濃氨水堿石灰AgNO3溶液AgOH具有兩性C.濃硫酸Na2SO3FeCl3溶液SO2具有還原性D.稀鹽酸Na2CO3Na2SiO3非金屬性：Cl>C>Si[解析]A項，濃鹽酸和二氧化錳反應是在加熱的條件下發生的，故不能完成實驗；B項，本實驗中只在硝酸銀溶液中通入了氨氣這一種堿性的氣體，沒有加入酸性的物質，故不能說明AgOH具有兩性；C項，可以根據本實驗得到實驗的結論；D項，稀鹽酸和Na2CO3反應生成的CO2中含有氯化氫氣雜質，故與Na2SiO3反應生成沉淀的不知道是哪一種氣體且應比較HClO4與H2CO3酸性強弱來比較非金屬性，得不到正確的結論。14．(2022·河北衡水高三檢測)為驗證氧化性Cl2>Fe3＋>SO2，某小組用如圖1所示裝置進行實驗(夾持儀器和A中加熱裝置已略，氣密性已檢查)。eq\x(導學號50813353)實驗過程：Ⅰ.打開彈簧夾K1～K4，從兩側通入一段時間N2，再將T形導管插入B中，繼續通入N2，然后關閉K1、K3、K4。Ⅱ.打開活塞a，滴加一定量的濃鹽酸，給A加熱。Ⅲ.當B中溶液變黃時，停止加熱，夾緊彈簧夾K2。Ⅳ.打開活塞b，使約2mL的溶液流入D試管中，檢驗其中的離子。Ⅴ.打開彈簧夾K3、活塞c，加入70%的硫酸，一段時間后夾緊彈簧夾K3。Ⅵ.更新試管D，重復過程Ⅳ，檢驗B溶液中的離子。(1)A中發生反應的離子方程式為__MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O__。(2)用70%的硫酸制取SO2，反應速率比用98%的硫酸快，原因是__70%的硫酸中的氫離子比98%的硫酸中的氫離子濃度大__。(3)甲、乙、丙三位同學分別完成了上述實驗，他們的檢測結果一定能夠證明氧化性Cl2>Fe3＋>SO2的是__乙、丙__(填“甲”“乙”或“丙”)。過程ⅣB溶液中含有的離子過程ⅥB溶液中含有的離子甲有Fe3＋無Fe2＋有SOeq\o\al(2－,4)乙既有Fe3＋又有Fe2＋有SOeq\o\al(2－,4)丙有Fe3＋無Fe2＋有Fe2＋(4)進行實驗過程Ⅴ時，B中溶液顏色由黃色逐漸變為紅棕色，停止通氣，放置一段時間后溶液顏色變為淺綠色。查閱資源：Fe2＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,3)(aq)FeSO3(s)(墨綠色)提出假設：FeCl3與SO2的反應經歷了中間產物FeSO3，溶液的紅棕色是FeSO3(墨綠色)與FeCl3(黃色)的混合色。某同學設計如圖2實驗，證實該假設成立：①溶液E和F分別為__Na2SO3__、__FeCl3__。②請用化學平衡原理解釋步驟3中紅棕色溶液顏色變為淺綠色的原因__Fe3＋消耗SOeq\o\al(2－,3)，c(SOeq\o\al(2－,3))減小，平衡Fe2＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,3)(aq)FeSO3(s)(墨綠色)逆向移動，溶液顏色由紅棕色變為淺綠色__。15．(2022·河南鄭州第一次質量預