■江西師范大學(xué)附屬中學(xué) 劉建陽

高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)題主要以物質(zhì)制備的基本原理和基本操作,以新物質(zhì)的制備為主線,對實(shí)驗(yàn)基本操作和物質(zhì)性質(zhì)、化學(xué)原理進(jìn)行考查,一般包括氣體的制備和性質(zhì)探究、實(shí)驗(yàn)探究題和綜合性實(shí)驗(yàn)題等題型。近幾年高考,還以物質(zhì)制備為載體,明顯加大了化工流程題型的考查。所以,在平時(shí)練習(xí)中要著重加強(qiáng)這些題型的基本內(nèi)容和解題方法的梳理和鞏固。

一、工業(yè)制備方法的典型考題

典例1 合成氨工業(yè)、硫酸工業(yè)的生產(chǎn)工藝流程大致為：

合成塔和接觸室中的反應(yīng)分別為：

(1)寫出流程中設(shè)備的名稱：B為____,X為____。

(2)進(jìn)入合成塔和接觸室中的氣體都要進(jìn)行熱處理,最理想的熱處理方法是____。

(3)采用循環(huán)操作可提高原料的利用率,下列生產(chǎn)中,采用循環(huán)操作的是____(填序號)。

①硫酸工業(yè) ②合成氨工業(yè)

③硝酸工業(yè)

(4)工業(yè)上常用98.3%的濃硫酸吸收SO3而不用稀硫酸或水的原因是____。

(5)工業(yè)生產(chǎn)中常用氨—酸法進(jìn)行尾氣脫硫,以達(dá)到消除污染、廢物利用的目的。硫酸工業(yè)尾氣中的SO2經(jīng)處理可以得到一種化肥,該肥料的化學(xué)式是____。

答案：(1)循環(huán)壓縮機(jī) 沸騰爐

(2)逆流換熱(或充分利用反應(yīng)中放出的熱量加熱反應(yīng)氣)

(3)①②③

(4)由于用稀硫酸或水吸收SO3時(shí)易形成酸霧,不利于SO3吸收

(5)(NH4)2SO4

點(diǎn)撥：對于第(3)問,只要在反應(yīng)過程中使用的且在尾氣處理器中還剩余的物質(zhì)都可以循環(huán)利用,故選①②③;第(5)問,氨水吸收SO2后得到亞硫酸銨,用硫酸處理后得到硫酸銨和可循環(huán)使用的SO2。

典例2 我國制堿工業(yè)的先驅(qū)侯德榜將制堿與制氨結(jié)合起來的聯(lián)合制堿法,為純堿和氮肥工業(yè)技術(shù)的發(fā)展做出了杰出的貢獻(xiàn)。其生產(chǎn)工藝流程示意如下。

表1為部分物質(zhì)的溶解性(室溫)。

表1

(1)粗鹽水中主要含有Ca2+、M g2+、SO2-4等雜質(zhì)離子,工業(yè)上常用加入稍過量的Na OH溶液、Na2CO3溶液、Ba Cl2溶液及適量的鹽酸等除雜、精制。則加入試劑合理的順序?yàn)開___、鹽酸(只寫一種)。加鹽酸的作用是(用化學(xué)方程式表示)___、___。

(2)制堿原理：Na Cl+CO2+NH3+H2ONa HCO3↓+NH4Cl。該反應(yīng)原理可看作是由以下兩個(gè)反應(yīng)加合而成,則其反應(yīng)類型為____。

(3)X的化學(xué)式為____。

(4)Y是濾液中的主要成分,Y與Ca(OH)2反應(yīng)的產(chǎn)物之一可用于循環(huán)使用,該產(chǎn)物的名稱為____,Y的化學(xué)式為____,寫出Y的一種用途：___。

答案：(1)Na OH 溶液、Ba Cl2溶液、Na2CO3溶液 Na OH+HClNa Cl+H2O Na2CO3+2 HCl2 Na Cl+H2O+CO2↑ (2)復(fù)分解反應(yīng) (3)CO2(4)氨氣

NH4Cl 制取氮肥

典例3 硝酸的工業(yè)制法是用氨氧化法制取,其法以氨和空氣為原料,在催化劑的作用下,最后在吸收塔中用水吸收制取硝酸。其具體的工藝流程如下。

請回答下列問題：

(1)從吸收塔中出來的硝酸濃度大約是50%,不能直接用于軍工、染料等工業(yè),必須將其送入蒸餾塔制成98%以上的濃硝酸。某中學(xué)實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)室模擬蒸餾塔中對稀硝酸蒸餾時(shí),應(yīng)注意選擇適宜的條件是____;原因是____。(請用化學(xué)方程式進(jìn)行解釋)

(2)在氧化爐中只發(fā)生主反應(yīng)①和副反應(yīng)②。

①4 NH3(g)+5 O2(g)4 NO(g)+6 H2O(g);ΔH=-905k J·mol-1

②4 NH3(g)+3 O2(g)2 N2(g)+6 H2O(g);ΔH=-1268k J·mol-1

試寫出N2氧化為NO的熱化學(xué)方程式：___。

(3)在氧化爐中催化氧化時(shí),有關(guān)物質(zhì)的產(chǎn)率與溫度的關(guān)系如圖1所示。

圖1

據(jù)圖1可知工業(yè)上氨催化氧化生成 NO時(shí),應(yīng)該控制溫度在___左右,該反應(yīng)所使用的催化劑是____。

溫度高于900℃時(shí),NO產(chǎn)率下降的可能原因是____。

(4)從氧化爐中出來的氣體為什么不直接進(jìn)入吸收塔,而是進(jìn)入熱交換器?這樣做的優(yōu)點(diǎn)是____。

(5)下列措施可提高氨催化氧化生成NO的產(chǎn)率的是____。

A.降低反應(yīng)體系的壓強(qiáng)

C.研究開發(fā)使用效果更好的催化劑

D.升高反應(yīng)體系的溫度

(2)N2(g)+O2(g)2 NO(g);ΔH=+181.5k J·mol-1

(3)800℃ 鉑或鉑銠合金

(4)這樣做既可以降低NO和O2混合氣的溫度,又可以預(yù)熱NH3和空氣,達(dá)到節(jié)約能源的目的

(5)A、B

典例4 氯堿工業(yè)的流程及產(chǎn)物的部分轉(zhuǎn)化關(guān)系如下,其中A、B、C、D、E分別表示一種或多種物質(zhì)。

請回答下列問題：

(1)離子膜電解槽中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____。

(2)反應(yīng)④的離子方程式為____。

(3)粗鹽水精制的過程中可能用到①鹽酸、②燒堿、③純堿、④氯化鋇、⑤過濾,添加試劑及操作的合理順序是____(填序號)。

二、海水資源利用的典型考題

典例5 將海水淡化與濃海水資源化結(jié)合起來是綜合利用海水的重要途徑之一。一般是先將海水淡化獲得淡水,再從剩余的濃海水中通過一系列工藝提取其他產(chǎn)品。

回答下列問題：

(1)下列改進(jìn)和優(yōu)化海水綜合利用工藝的設(shè)想和做法可行的是____(填序號)。

①用混凝法獲取淡水

②提高部分產(chǎn)品的質(zhì)量

③優(yōu)化提取產(chǎn)品的品種

④改進(jìn)鉀、溴、鎂的提取工藝

(2)采用“空氣吹出法”從濃海水中吹出B r2,并用純堿吸收。堿吸收溴的主要反應(yīng)是B r2+Na2CO3+H2O--→Na B r+Na B r O3+Na HCO3(未配平),吸收1molB r2時(shí)轉(zhuǎn)移的電子為____mol。

(3)海水提鎂的一段工藝流程如下。

濃海水的主要成分如表2。

表2

該工藝過程中,脫硫階段主要反應(yīng)的離子方程式為____,產(chǎn)品2的化學(xué)式為____,1L濃海水最多可得到產(chǎn)品2的質(zhì)量為____g。

(4)采用石墨陽極。不銹鋼陰極電解熔融的氯化鎂,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____,電解時(shí),若有少量水存在會造成產(chǎn)品鎂的消耗,寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：___。

典例6 海帶含有豐富的碘。為了從海帶中提取碘,某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)并進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)：

請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?/p>

(1)步驟①灼燒海帶時(shí),除需要三腳架外,還需要用到的儀器是____(從下列儀器中選擇所需的儀器,把標(biāo)號字母填寫在空白處)。

A.燒杯 B.坩堝 C.表面皿

D.泥三角 E.酒精燈 F.干燥器

(2)步驟③的實(shí)驗(yàn)操作名稱是____;步驟⑥的目的是從含碘苯溶液中分離出碘和回收苯,該步驟的實(shí)驗(yàn)操作名稱是____。

(3)步驟④反應(yīng)的離子方程式是____。

(4)步驟⑤中,某學(xué)生選擇用苯來提取碘的理由是____。

(5)請?jiān)O(shè)計(jì)一種檢驗(yàn)提取碘后的水溶液中是否還含有單質(zhì)碘的簡單方法：___。

答案：(1)B、D、E

(2)過濾蒸餾

(3)2 I-+M n O2+4 H+M n2++I2+2 H2O

(4)苯與水互不相溶,碘在苯中的溶解度比在水中大

(5)取少量提取碘后的水溶液于試管中,加入幾滴淀粉試液,觀察是否出現(xiàn)藍(lán)色(如果變藍(lán),說明還有單質(zhì)碘)

三、晶體制備的典型考題

典例7 醫(yī)療上綠礬(Fe SO4·7 H2O)是治療缺鐵性貧血的特效藥。某化學(xué)興趣小組對綠礬進(jìn)行了如下探究。

【制備產(chǎn)品】

該小組由廢鐵屑(含少量氧化銅、氧化鐵等雜質(zhì)),用圖2所示裝置制備Fe SO4·7 H2O晶體,步驟如下。

圖2

(1)預(yù)處理：先將廢鐵屑加入到飽和Na2CO3溶液中洗滌,目的是____,然后將廢鐵屑用水洗滌2～3遍。

(2)將洗滌后的廢鐵屑加入到圓底燒瓶中,并持續(xù)通入N2,N2的作用是____。

(3)再加入足量稀硫酸,控制溫度在50℃～80℃,充分反應(yīng)后,圓底燒瓶中剩余的固體為____。實(shí)驗(yàn)室常用鐵氰化鉀溶液檢驗(yàn)反應(yīng)生成的Fe2+,寫出該反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式：____。

(4)獲取產(chǎn)品：先向步驟(3)中反應(yīng)后的混合物中加入少許蒸餾水,趁熱過濾,____。濾出晶體,用少量冰水洗滌2～3次,再用濾紙將晶體吸干,密閉保存。

【測定Fe SO4·7 H2O含量】

(5)稱取上述樣品10.0g,溶于適量的稀硫酸中,配成100 m L溶液,準(zhǔn)確量取25.00m L該液體于錐形瓶中,用0.1000mol·L-1KM n O4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定滴定3次,平均消耗10.00m L標(biāo)準(zhǔn)液,該樣品中Fe SO4·7 H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為____。(已知Mr(Fe SO4·7 H2O)=278)

(6)若測量結(jié)果偏小,則可能是在定容時(shí)____(填“俯視”或“仰視”)讀數(shù)。

答案：(1)洗去鐵屑表面的油污

(2)排除裝置中的空氣或氧氣

(3)Cu Fe2-+2 Fe(C N)36+Fe3[Fe(C N)6]2↓

(4)冷卻結(jié)晶

(5)55.6% (6)仰視

典例8 無水氯化鋁是有機(jī)化工常用催化劑,其外觀為白色固體,178℃時(shí)升華,極易潮解,遇水后會發(fā)熱并產(chǎn)生白霧。實(shí)驗(yàn)室用圖3所示裝置制備少量無水氯化鋁,其反應(yīng)原理為2 A l+6 HCl(g)2 A l Cl3+3 H2。

圖3

完成下列填空：

(1)寫出燒瓶中(B處)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：___。

(2)C中盛有的試劑為____。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先點(diǎn)燃____(選填“B”或“D”)處酒精燈。

(3)用粗短導(dǎo)管連接D、E的目的是____(選填序號)。

a.防堵塞 b.防倒吸

c.平衡氣壓 d.冷凝回流

E瓶的作用是____。

(4)F中盛有堿石灰,其目的是____(選填序號)。

a.吸收 HCl b.吸收 Cl2

c.吸收 CO2d.吸收 H2O

(5)將D中固體改為市售氯化鋁(A l Cl3·6 H2O)也能進(jìn)行無水氯化鋁的制備,此時(shí)通入HCl氣體的目的是____。若實(shí)驗(yàn)條件控制不當(dāng),最終得到的物質(zhì)是堿式氯化鋁[化學(xué)式為A l2(OH)nCl(6-n)],且質(zhì)量是原市售氯化鋁的40%,則可推算n的值為____。

(6)有人建議將上述裝置A、B中的試劑改為濃鹽酸和二氧化錳,其余裝置和試劑均不變,也能制備無水A l Cl3。事實(shí)證明這樣做比較危險(xiǎn),請簡述理由：___。

答案：(1)Na Cl+H2SO4(濃)Na H SO4+HCl↑

(2)濃硫酸 B

(3)a 使A l Cl3冷凝,收集A l Cl3

(4)a、d

(5)抑制A l Cl3水解 4

(6)制得的Cl2中混有HCl,與A l反應(yīng)生成H2,H2與Cl2混合加熱時(shí)會發(fā)生爆炸

四、有機(jī)物制備的典型考題

典例9 實(shí)驗(yàn)室制備硝基苯的主要步驟如下。

①配制一定比例的濃硫酸和濃硝酸的混合酸加入反應(yīng)器中。

②向室溫下的混合酸中逐滴加入一定量的苯,充分振蕩,混合均勻。

③在50℃～60℃下發(fā)生反應(yīng)。

④除去混合酸后,粗產(chǎn)品依次用蒸餾水和5%的Na OH溶液洗滌,最后用蒸餾水洗滌。

⑤將用無水氯化鈣干燥后的粗硝基苯進(jìn)行蒸餾,得到純硝基苯。

(1)配制一定比例濃硝酸和濃硫酸混合酸時(shí),操作注意事項(xiàng)是____。

(2)步驟③的加熱方式是____。

(3)步驟④中,洗滌、分離粗硝基苯應(yīng)使用的儀器是____。

(4)步驟④中,粗產(chǎn)品用5%的Na OH溶液洗滌的目的是____。

(5)現(xiàn)有三種實(shí)驗(yàn)裝置,如圖4所示,要制備硝基苯,應(yīng)選用___。

圖4

答案：(1)一定要將濃硫酸沿內(nèi)壁緩緩注入盛有濃硝酸的燒杯中,并不斷攪拌,冷卻

(2)50℃～60℃水浴加熱

(3)分液漏斗

(4)洗去粗產(chǎn)品中的酸性雜質(zhì)

(5)C

典例10 制取肥皂的實(shí)驗(yàn)有以下步驟：

①在一個(gè)干燥的蒸發(fā)皿中加入植物油8m L、乙醇8m L、Na OH溶液4m L。

②在不斷攪拌下,給蒸發(fā)皿中液體微微加熱,直到混合物變稠。

③繼續(xù)加熱,直到皂化反應(yīng)完成。

④把盛混合物的蒸發(fā)皿放在冷水浴中冷卻。等待片刻,向混合物中加20m L熱蒸餾水,再放在冷水中冷卻。然后加入25 m L Na Cl飽和溶液充分?jǐn)嚢琛?/p>

⑤用紗布濾出固體物質(zhì),棄去濾液。把固體物質(zhì)擠干,壓成條狀,晾干,即得肥皂。

根據(jù)實(shí)驗(yàn),填空：

(1)在制肥皂時(shí)加入乙醇是利用了乙醇的什么性質(zhì)：___。

(2)如何驗(yàn)證皂化反應(yīng)已完成：____。

(3)在操作④中加入飽和Na Cl溶液的作用是____。

(4)寫出硬脂酸甘油酯發(fā)生皂化反應(yīng)的化學(xué)方程式：___。

(5)取用蒸發(fā)皿用的儀器是____。

(6)工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)用水蒸氣加熱的優(yōu)點(diǎn)是____。

答案：(1)植物油、Na OH溶液都能與乙醇混溶,加入乙醇可使植物油和Na OH溶液充分接觸,有利于反應(yīng)的進(jìn)行

(2)取反應(yīng)液,滴入熱水中,若液面上無油滴,則說明水解已完成

(3)鹽析,使肥皂析出

(5)坩堝鉗

(6)受熱均勻,溫度便于控制,不易產(chǎn)生結(jié)焦現(xiàn)象