2019屆高考化學一輪復習第31講物質制備與工藝流程型綜合實驗題課時集訓

1、 第 31 講物質制備與工藝流程型綜合實驗題 課時集訓 知識點 基礎 能力 物質制備型綜合實驗 1,3 4 工藝流程型綜合實驗 2 5 測控導航表 基礎題組 1.(2018 寧夏銀川二模)亞硝酰氯(NOCI)是一種紅褐色液體或黃色氣體 ,其熔點-64.5 C , 沸點-5.5 C ,遇水易水解。它是有機合成中的重要試劑 ，可由 NO 與 CI2在常溫常壓下合成。 (1)實驗室制備原料氣 CI2的裝置如圖所示： I A B , 實驗室制 CI2時,裝置 A 中燒瓶內發(fā)生反應的化學方程式為 裝置 B中盛放的試劑為_ 為 。 ,其作用 (2 )將上述收集到的 CI 2充入 D 的集氣瓶中，按圖示裝置

2、制備亞硝 酰氯。 丁媒 NO NaOH -丫的冰鹽水 D 8 電子穩(wěn)定結構，則 NOCI的電子式為 NOCI 分子中各原子均滿足 裝置 D 中發(fā)生的反應方程式為 _ 如果不用裝置 E 會引起什么后果： _ 。 某同學認為裝置 F 不能有效吸收尾氣中的某種氣體 ，該氣體為 ,為了充分吸收尾 氣，可將尾氣與 _ 同時通入氫氧化鈉溶液中。 工業(yè)上可用間接電化學法除去 NO,其原理如圖所示，吸收塔中發(fā)生的反應為 NO+S +H2O N2+HS 。 2 吸- 收 J NOI 吸收塔內發(fā)生反應的氧化劑與還原劑物質的量之比為 _ 陰極的電極反應式為 _ 解析:(1)實驗室制取氯氣是利用二氧化錳和濃鹽酸在加熱

3、條件下反應 ，反應的化學方程式為 MnG+4HCI(濃)仝 MnCI2+CI2 f +2HO;濃鹽酸易揮發(fā)，產(chǎn)生的氯氣中含有雜質氯化氫氣體和水 蒸氣,在裝置 B 中盛放飽和食鹽水，其作用是除去 CI2中 HCI氣體。(2)NOCI 分子中各原子 rtt “ H r/ra 均滿足 8 電子穩(wěn)定結構，N 分別與 O 和 CI形成 1和 N-CI,則 NOCI的電子式為 ； 將上述收集到的 CI2充入 D 的集氣瓶中，然后充入干燥的 NO,所以 D 裝置是制備 NOCI的, 其發(fā)生的反應方程式為 2NO+C22NOCI;據(jù)題中信息亞硝酰氯 (NOCI)遇水易水解，如果 不用裝置 E 則 F 中的水蒸

4、氣會進入 D 裝置,導致產(chǎn)品水解；裝置 F 盛裝的是氫氧化鈉溶液,NO 不溶于水，也不與氫氧化鈉溶液反應，則裝置 F 不能有效吸收尾氣中的 NO 氣體,為了充分吸收 尾氣，可將尾氣與氧氣同時通入氫氧化鈉溶液中。 (3)吸收塔內發(fā)生反應的化學方程式為 h 丿 * 2NO+2S +2HQ N2+4HS ,其中氧化劑是 NQ,還原劑是 S/ ,則氧化劑與還原劑物質 的量之比為 1 : 1;據(jù)圖知陰極反應物為 HS ,生成物為 S2 ,又陰極發(fā)生還原反應，故電 極反應式為 2HS +2H+2e- S/ +2HQ 答案:(1)MnO2+4HCI(濃)丄 MnCI2+CI2T +2HO 飽和食鹽水 除去

5、C中 HCI氣體 ：O：N.Cl- rXVl (2) 2NO+C22NOClF 中的水蒸氣進入 D 裝置中，會導致產(chǎn)品水解 NO Q I “酸溶”時，在 Fe2+催化下，Pb 和 PbQ 反應生成 PbSQ,生成 1 mol PbSO4,轉移電子的物質 的量是 mol。Fe2+催化過程可表示為： 1 : + - 0 V +2H+2e S2 +2HO 導學號 96656202 b 、2 P b O 2. P 如下: 鉛廢料(主要含 Pb、PbQ PbQ、PbSQ)和稀 HbSQ 為原料制備高純 用。其主要流程 鉛的再生利 廢料 高址 FbO 等 PbO lNaOH 辭港M FeS% 稀 HiSC

6、L 3 _ (用離子方程式表示反應 ) (2) 寫出脫硫過程發(fā)生主要反應的化學方程式 2Fe2+PbQ+4H+S 2Fe3+PbSQ+2HQ 4 已知：PbO 溶解在 NaOH 溶液中，存在平衡：PbO(s)+NaOH(aq) NaHPbQaq),其溶解度曲線如圖所示。 NaOH 溶液。結合上述信息，完成由粗品 PbO 得到高純 PbO 的操 作:將粗品 PbO 溶解在一定量 _ (填“ 35%或“ 10% )的 NaOH 溶液中，加熱至 110 C , 充分溶解后， (填“趁熱過濾”或“蒸發(fā)濃縮” ),將濾液冷卻結晶，過濾、洗滌并干 燥得到高純 PbO 固體。 (4)將 PbO 粗品溶解在

7、HCl 和 NaCl 的混合溶液中，得到含 NaPbCb 的電解液，電解 NaPbCl 溶液，生成 Pb，如圖所示。 陰極的電極反應式是 _ 。 電解一段時間后，Na2PbCl4濃度極大下降，為了恢復其濃度且實現(xiàn)物質的循環(huán)利用 ，陰極區(qū) 采取的方法是 _ 。 解析:(1) “酸溶”時，在 Fe2+催化下,Pb、PbQ 和 HbSQ 反應生成 PbSQ 和水，化學方程式為 Pb+PbO+2H2SQ2PbSQ+2H2O,根據(jù)方程式可知，生成 1 mol PbSO 4,轉移 2 mol 電子。催化 劑通過參加反應，改變反應歷程，降低反應的活化能，加快化學反應速率，而本身的質量和化 學性質反應前后保持

8、不變，根據(jù)題給信息知反應中 Fe2 PbO 氧化為 Fe3+,則反應中 Fe3+ 2+ 3+ f J 2+ 被 Pb 還原為 Fe ,離子方程式為 2Fe +Pb+S ： PbSQ+2Fe。 (2 )根據(jù)上述分析，脫硫過程中發(fā)生的反應為 PbSO4+2NaOH 丄 PbO + NSO+HbQ (3) 根據(jù) PbO 的溶解度曲線，提純 PbO 的方法為將粗 PbO溶解在 NaOH 溶液中，結合溶解度曲線 特點可知濃度高的 NaOH 溶液和較高的溫度,PbO 的溶解度高，因此加熱至較高溫度，充分溶解, 然后在高溫下趁熱過濾除去雜質 ，冷卻后 PbO 又析出結晶，再次過濾可得到 PbO 固體。 (4

9、) 陰極發(fā)生還原反應,Na2PbCl4得到電子生成 Pb,電極反應式為 PbC +2ePb+4C。 陰極發(fā)生還原反應,Na2PbCl4得到電子生成 Pb,電極反應式為 PbC +2e Pb+4C，陽極 發(fā)生氧化反應，溶液中的 HO 放電生成氧氣和氫離子，電極方程式為 2HzO-4e Q f +4H,電 解一段時間后,Na2PbCl4濃度極大下降，為了恢復其濃度且實現(xiàn)物質的循環(huán)利用 ，根據(jù)少什么 加什么，溶液中減少了 Pb 和 O,應該在陰極區(qū)加 PbO 粗品，溶解在 HCl 和 NaCl 的混合溶液中， 得到含 NaPbCh粗品 PbO 中所含雜質不溶于 質子交撫膜 5 的電解液。6 答案：(

10、1)2 2Fe3+Pb+S： PbSO+2Fe2+ (2) PbSO4+2NaOH 亠 PbO+NaSQ+H2O (3) 35% 趁熱過濾 PbC +2e Pb+4C繼續(xù)向陰極區(qū)加 PbO 粗品 室可用苯和 1,2-二氯乙烷（CICH2CHCI）為原料，在無水 AICI 3催化下加熱制得，其制取步驟 為： 2HCl f 反應最佳條件為 n（苯）：n（1,2-二氯乙烷）=10 : 1,反應溫度在 60 65 C之間。實驗室制取聯(lián)芐的裝置如圖 2 所示（加熱和夾持儀器 略去）: 3.(2016 -山東濟寧二模）聯(lián)芐（一.idi 是一種重要的有機合成中間體 ,實驗 （一）催化劑的制（1） 將上述儀器

11、連接成一套制備并保存無水 AlCl 3的裝置，各管口標號連接順序為:d 接 e, 接 ，接 ，接。 （2） 有人建議將上述裝置中 D 去掉,其余裝置和試劑不變，也能制備無水 r W 是否可行？ （填“可行”或“不可行 是 （3） 裝置 A 中隱藏著一種安全隱患 （二）聯(lián)芐的制備 O ,請?zhí)岢鲆环N改進方案： + Cl CH2CH2 Cl AlCl 3。你認為這樣做 ”）,你的理由 圖 1 是實驗室制取少量無水 AlCl 3的相關實驗裝置的儀器和藥品 7 實驗步驟： 在三頸燒瓶中加入 120.0 mL 苯和適量無水 AICI 3,由滴液漏斗滴加 10.7 mL 1,2-二氯乙烷, 控制反應溫度在

12、6065 C ,反應約 60 min。將反應后的混合物依次用稀鹽酸、 2%NaCO 溶 液和 HO 洗滌分離,在所得產(chǎn)物中加入少量無水 MgSO 固體,靜置、 過濾,先常壓蒸餾,再減壓 蒸餾收集 170172 C的餾分，得聯(lián)芐 18.2 g 。 相關物理常數(shù)和物理性質如下表 名稱 相對分子質量 密度/ -3 (g cm ) 熔點/ c 沸點/ c 溶解性 苯 78 0.88 5.5 80.1 難溶水，易溶乙醇 1,2-二氯乙烷 99 1.27 -35.3 83.5 難溶水，可 溶苯 無水氯 化鋁 133.5 2.44 190 178 (升華) 遇水水解，微溶苯 聯(lián)芐 182 0.98 52 2

13、84 難溶水，易 溶苯 儀器 a 的名稱為 _ , 和 普 通 分 液 漏 斗 相 比，使 用 滴 液 漏 斗 的 優(yōu) 點 (5) 洗滌操作中，水洗的目的是 _ ; _ 無水硫酸鎂的作用是 _ 。 (6) 常壓蒸餾時,最低控制溫度是 _ 。 (7) 該實驗的產(chǎn)率約為 _ 。(小數(shù)點后保留兩位有效數(shù)字 ) 解析：實驗室用濃鹽酸和二氧化錳在加熱條件下制備氯氣 ，可用食鹽晶體和濃硫酸替代濃鹽 酸,為得到干燥的氯化鋁，生成的氯氣需除去氯化氫、水 ，可分別通過飽和食鹽水、濃硫酸 , 然后在裝置 A 中反應生成氯化鋁，為防止污染空氣和氯化鋁的水解 ,A 還要連接 E 裝置,以吸 收氯氣和水。 (1) 根據(jù)

14、上面的分析可知，將題述儀器連接成一套制備并保存無水 AlCl 3的裝置，各管口標號 連接順序為 dT eT fT gT ha c。 如果將題述裝置中 D 去掉，其余裝置和試劑不變，則制得的 Cl2中混有的 HCI與 Al 反應生 成 H,H2與 Cl2混合加熱時會發(fā)生爆炸，所以 D 裝置不能去掉。 (3) 裝置 A 中制得的氯化鋁容易將導管堵塞，所以可以在硬質玻璃管與廣口瓶之間用粗導管 連接,防止AlCl 3冷凝成固體造成堵塞。 (4) 由儀器結構特征可知，儀器 a 為球形冷凝管；滴液漏斗可以平衡漏斗內液體和下面的三頸 燒瓶中的壓強，便于漏斗內液體流下。 (5) 用水洗滌是為了洗掉氯化鋁、鹽酸

15、和碳酸鈉等可溶性無機物，加入無水硫酸鎂是為了吸收 少量水，即作干燥劑。 常壓蒸餾時，主要是除去混合物中的未反應的苯及 1,2-二氯乙烷，因為 1,2-二氯乙烷的 8 沸點比苯高且為 83.5 C ,所以常壓蒸餾時，最低控制溫度是 83.5 C。 120.0 mL X 0.88 g/cm3 苯的物質的量為 疋1.35 mol,1,2- 二氯乙烷的物質的量為 107 X 1,27 99 mol疋0.137 mol,由方程式可知苯過量，貝 U n(1,2-二氯乙烷)=n(聯(lián)芐)=0.137 mol ,理論生成聯(lián)芐的質量為 0. 1 3 7 m o l x9 18,2 g 182 g/mol24.93

16、 g,而實際生成聯(lián)芐為 18.2 g,故其產(chǎn)率為：，.X 100%73.00%。 答案:(1)f g h a b c (2)不可行制得的 Ch中混有的 HCI 與 Al 反應生成與 Cl2混合加熱時會發(fā)生爆炸 (3)在硬質玻璃管與廣口瓶之間用粗導管連接 ，防止 AICI 3冷凝 成固體造成堵塞 (4)球形冷凝管 可以使液體順利滴下 (5)洗掉氯化鋁、鹽酸和碳酸鈉等 可溶性無機物 作干燥劑(6)83.5 C (7)73.00% 一能力題組一 4. (2018 四川成都七中二診)氨基甲酸銨(H2NCOONH 是一種易分解、易水解的白色固體 ，可 用于化肥、滅火劑、洗滌劑等。某化學興趣小組模擬工業(yè)原

17、理制備氨基甲酸銨 反應式：2NH3(g)+CO2(g) HNCOONH H0 (1) 如果使用如圖所示的裝置制取 NH,你所選擇的試劑是 (2) 制備氨基甲酸銨的裝置如圖。 把氨和二氧化碳通入四氯化碳中 基甲酸銨小晶體懸浮在四氯化碳中 為惰性介質。) 發(fā)生器用冰水冷卻的原因是 液體石蠟鼓泡瓶的作用是 發(fā)生反應的儀器名稱是 。 從反應后的混合物中過濾分離出產(chǎn)品。 為了得到干燥產(chǎn)品，應采取的方法是 號)。 a.常壓加熱烘干 b.高壓加熱烘干 c.真空 40 C以下烘干 (3) 尾氣有污染，可用 _ 溶液吸收處理。 (4) 取因部分變質而混有碳酸氫銨的氨基甲酸銨樣品 使碳元素完全轉化為碳酸鈣 ，過濾

18、、洗滌、干燥 質,不斷攪拌混合，生成的氨 ,當懸浮物較多時，停止制備:(注：四氯化碳與液體石蠟均 (填序 1.173 0 g,用足量石灰水充分處理后 ,測得質量為 1.500 g。樣品中氨基甲酸銨的 O f 仔干燥的m 就休石爭mi 10 量分數(shù)為 _ 。 解析:(1)由圖可知，為固體與液體混合制備氨氣 或氫氧化鈉上，在溶解過程中放熱使?jié)獍彼纸馍砂睔狻?反應 2NH(g)+CO2(g) = HNCOONH) H0,是放熱反應，降溫平衡正向進行，因此發(fā) 生器用冰水冷卻提高反應物質轉化率 ，液體石蠟鼓泡瓶的作用是控制反應進行程度 ，控制氣 體流速和原料氣體的配比；發(fā)生反應的儀器是三頸燒瓶。 為

19、防止產(chǎn)品分解和被氧化,應該在真空和 40 C以下烘干。,且不需要加熱，則把濃氨水滴入固體氧化鈣 11 (3) 尾氣為氨氣，可以用稀硫酸吸收，防止氨氣污染空氣。 (4) 取因部分變質而混有碳酸氫銨的氨基甲酸銨樣品 1.173 0 g,用足量石灰水充分處理后 使碳元素完全轉化為碳酸鈣 ，過濾、洗滌、干燥，測得質量為 1.500 g,碳酸鈣物質的量為 一 .：r 汀圧宀=0.015 0 mol,設樣品中氨基甲酸銨物質的量為 x mol,碳酸氫銨物質的量為 y mol, 由碳元素守恒及質量守恒可知，x +y = 0. 0 1 5 0.012 Omol x 78 g/mol : ? -匚 ： X 100

20、%=79.8% 答案:(1)濃氨水與 NaOF 固體(或 CaO 堿石灰) (2) 降低溫度，提高反應物的轉化率 通過觀察氣泡，調節(jié) NH 與 CQ 通入比例 三頸燒瓶 c (3) 稀硫酸 (4) 79.8% 5. 導學號 966562 可鋅是一種應用廣泛的金屬 ，目前工業(yè)上主要采用“濕法”工藝冶煉鋅 , 某硫化鋅精礦的主要成分是 ZnS(還含有少量 FeS 等其他成分),以其為原料冶煉鋅的工藝流 程如圖所示： 含塵煙豈一*凈化、制感 毓化梓詁喬堆砂+麗甬卜槪止渣亠應卜謹液斗 粕礦 11 nn 密出漬-回收利用逢 4 回收利用 回答下列問題： (1) 硫化鋅精礦的焙燒在氧氣氣氛的沸騰爐中進行

21、，所產(chǎn)生焙砂的主要成分的化學式 為 。浸出液凈化過程中加入的主要物質是鋅粉，其作用 電解沉積過程中的陰極采用鋅板，陽極采用惰性電極，陽極的電極反應式 2 3 4 5 6 7 (3)在該流程中可循環(huán)使用的物質是 Zn和 _ 。 改進的鋅冶煉工藝，采用了 “氧壓酸浸”的全濕法流程 ，既省略了易導致空氣污染的焙燒 過程，又可獲得一種有工業(yè)價值的非金屬單質 ，“氧壓酸浸”中發(fā)生主要反應的離子方程式 為 _ 。 6 硫化鋅精礦(ZnS)遇到硫酸銅溶液可慢慢地轉化為銅藍 (CuS)。請解釋該反應發(fā)生的原 理： _ 。 7 我國古代曾采用“火法”工藝冶煉鋅。明代宋應星著的天工開物中有關于“升煉倭 鉛”的記載：“爐甘石十斤，裝載入一泥罐內然后逐層用煤炭餅墊盛 ，其底鋪薪，發(fā)火鍛 紅冷淀，毀罐取出即倭鉛也。”該煉鋅工藝主要反應的化學方程式為 _ (注:爐甘石的主要成分為碳酸鋅，倭鉛是指金屬鋅)。 解析:硫化鋅精礦的焙燒可生成 ZnO 氧化鐵等，含塵煙氣含有