【正文】 J 單元 化學實驗 目錄 J1 化學實驗常見儀器與基本方法 ..................................................................................... 1 J2 物質的分離、提純與檢驗 ....................................................................................... 18 J3 氣體的制取 ............................................................................................................ 42 J4 綜合實驗（實驗方案的設計與評價） ..................................................................... 46 J5 化學實驗綜合 ........................................................................................................ 47 J1 化學實驗常見儀器與基本方法 28． F1 F2 G1 G2 G3 G4 J1 J2 J3 【 2020西工大附中第八次適應性訓練】 （ 15分）氨既是實驗室中常用試劑，也是工業(yè)上重要原料。 ⑴ 某學習小組欲制備少量的氨水。供選用的 試劑有： ① NH4Cl ② (NH4)2CO3 。提供的裝置如下，請回答下列問題： ① 裝置 A 試管內發(fā)生反應的化學方程式為 ； ② 從提供的儀器中選擇并組裝一套本實驗的合理、簡潔裝置，按氣流方向連接順序為（用圖中標注的導管口符號表示） a→ ； ⑵ 氨在氧氣中燃燒，生成水和一種單質。 已知 ： N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H= mol1 2H2(g)+ O2(g)= 2H2O(l) △H= 572kJmol1 寫出氨在氧氣中燃燒生成液態(tài)水和氣態(tài)單質的熱化學方程式： ； ⑶ 已知在一定條件下，將 1molN2 和 3molH2 混合于一個 10L 的密閉容器中發(fā)生的反應為N2+3H2 催化劑 高溫高壓 2NH3， 5min 后達到平衡，平衡時氨的體積分數為 25%。 ① 該反應的平衡常數表達式 K = ； ② 從反應開始到平衡時， N2 的反應速率 ?(N2)= _________________； ⑷ 工業(yè) 上以氨氣、空氣為主要原料制取硝酸。在容積恒定的密閉容器中進行反應2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) △H＞ 0。該反應的反應速率 (?)隨時間 ( t)變化的關系如圖所示。若 2tt時刻只改變一個條件，下列說法正確的是 (填選項序號 ) 。 A．在 12~時，可依據容器內氣體的壓強保持不變判斷 反應已達到平衡狀態(tài) B．在 2t時，采取的措施可以是升高溫度 C．在 34~時，可依據容器內氣體的密度保持不變判斷反應已達到平衡狀態(tài) D．在 5t時，容器內 2NO的體積分數是整個過程中的最大值 ⑸ 為檢驗氨氣與酸反應得到的某種常見氮肥的成分，某同學進行了以下實驗： ① 加熱氮肥樣品產生氣體，其中一種氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，另一種氣體能使澄清石灰水變渾濁。 ② 取少量該氮肥樣品溶于水，并加入少量 BaCl2 溶液，沒有明顯變化。由此可知該氮肥的主要成分可能是 _____________(填選項序號 )； A． NH4Cl B． (NH4)2CO3 C． NH4HCO3 D． NH4NO3 ⑹ 硝酸廠常用 Na2CO3 溶液吸收處理尾氣 NO2 生成 CO2。若 NO2 和 Na2CO3 溶液完全反應時轉移電子 ，則反應的離子方程式是 。 【知識點】 氣體實驗室制法、蓋斯定律、化學平衡及有關計算 【答案解析】 ⑴① (NH4)2CO3 2NH3↑+CO2↑+H2O (2 分 ) ② e d f (2 分 ) ⑵ 4NH3(g)+ 3O2(g)= 2N2(g)+ 6H2O(l) △ H= kJmol1 (2 分 ) ⑶① K =)() )( 232 32HcNc NHc ? (1 分 ) ② (L﹒ min) (2 分 ) ⑷ AB (2 分 ) ⑸ C (2 分 ) ⑹ 2NO2+CO32 － = NO3－ +NO2－ +CO2 (2 分 ) 解析 ：（ 1） ① 裝置 A 是加熱固體制備氣體的裝置，加熱 NH4Cl 產生的氨氣和氯化氫氣體在試管口又會結合成 NH4Cl，所以，選用 (NH4)2CO3 固體，其發(fā)生的化學方程式為 : (NH4)2CO3 2NH3↑+CO2↑+H2O ()?正 ()?正 ()逆?朝霞 ()逆?朝霞 ()逆?朝霞 ()?正 ? 0t 1t 2t 3t 4t 5t t ② 制備少量的氨水，必須先除去 CO2 氣體，用裝置 C 中的堿石灰，而氨氣在水中的溶解度極大，為防止倒吸，接收裝置應選用含倒置漏斗的 D 燒杯，按氣流方向連接順序為 a→e d f （ 2） 已知： ① N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △ H= mol1 ② 2H2(g)+ O2(g)= 2H2O(l) △ H= 572kJmol1 運用蓋斯定律，由 ② 3 ① 2 得： 4NH3(g)+ 3O2(g)= 2N2(g)+ 6H2O(l)，反應熱跟著相應變化得： △ H= kJmol1 （ 3）有關化學平衡的計算，運用 “三段式 ”： N2 + 3H2 催化劑 高溫高壓 2NH3 始態(tài)的濃度（ mol/L）： 0 變化的濃度（ mol/L）： x 3x 2x 平衡的濃度（ mol/L）： 2x 氨的體積分數為 25%，有： 2x/(++2x)=25%， x= 平 衡 常 數 表 達 式 ： K =)()( )( 232 32HcNc NHc ? ， N2 的 反 應 速 率 ?(N2)= △C/t=247。5min=(L﹒ min) （ 4） A．該反應是非等體反應，所以在 t1t2 時，容器內氣體的壓強保持不變可以判斷反應已達到平衡狀態(tài) ，故 A 正確； B、在 t2 時，正逆反應速率都在瞬間增大，并且正反應速率增大的多，反應正向移動，該反應正向是吸熱的，所以采取的措施可以是升高溫度，故 B 正確； C、反應在容積恒定的密閉容器內進行，并且質量守恒，所以，在任何時刻，容器內氣體的密度都保持不變，這不能判斷反應已達到平衡狀態(tài)，故 C 錯誤； D、在 t4 時，正反應速率不變，逆反應速率減小，改變的條件應該是減小生成物的濃度，造成 t5 時 NO2 的體積分數減小，所以 t3—t4 時刻是容器內 NO2 的體積分數在整個過程中最大，故 D 錯誤。 （ 5）加熱氮肥樣品產生氣體，其中一種氣體能 使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，是氨氣；另一種氣體能使澄清石灰水變渾濁，是二氧化碳；取少量該氮肥樣品溶于水，并加入少量 BaCl2溶液，沒有明顯變化，說明不是碳酸銨，只能是碳酸氫銨，故選 C （ 6）用 Na2CO3 溶液吸收處理尾氣 NO2 生成 CO2， C 的化合價沒有變化，說明是 N 元素自身的氧化還原， NO2 是 ，轉移電子 ，說明化合價升高和降低的數值均是 1，則反應的離子方程式為： 2NO2+CO32 － = NO3－ +NO2－ +CO2 【思路點撥】 氨氣的實驗室制法比較簡單，注意裝置的防倒吸作 用；化學平衡的有關計算一定運用三段式的方法，結合圖像判斷化學平衡也是高考的熱點，注意方法的歸納及反應的特點。難度中等。 27． B1 F4 H2 J1 J2 O1【 2020西工大附中第八次適應性訓練】 （ 14 分） CoCl26H2O 是一種飼料營養(yǎng)強化劑。一種利用水鈷礦 (主要成分為 Co2O Co(OH)3，還含少量 Fe2OAl2O MnO 等 )制取 CoCl26H2O 的工藝流程如下： 已知： ① 浸出液含有陽離子主要有 H+、 Co2+、 Fe2+、 Mn2+、 Al3+等； ② 部分陽離子沉淀時溶液的 pH 見下表： (金屬離子濃度為： ) 沉淀物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Co(OH)2 Al(OH)3 Mn(OH)2 開始沉淀 完全沉淀 ③ CoCl26H2O 熔點為 86℃ ，加熱至 110~120℃ 時，失去結晶水生成 CoCl2。 ⑴ 寫出浸出過程中 Co2O3 發(fā)生反應的離子方程式 ________________________。 ⑵ 寫出加適量 NaClO3 發(fā)生反應的主要離子方程式 _____________________________。 ⑶ “加 Na2CO3 調 pH 至 a”，過濾所得到的沉淀成分為 。 ⑷ “操作 1”中包含 3 個基本實驗操作，它們依次是 ___________________和過濾。 ⑸ 萃取劑對金屬離子的萃取率與 pH 的關系如下圖 。 向 “濾液 ”中加入萃取劑的目的是 ；其使用的最佳 pH 范圍是___________(填選項序號 )。 A． ~ B． ~ C． ~ D． ~ ⑹ 為測定粗產品中 CoCl26H2O 含量，稱取一定質量的粗產品溶于水，加入足量 AgNO3 溶液，過濾、洗滌，將沉淀烘干后稱其質量。通過計算發(fā)現(xiàn)粗產品中 CoCl26H2O 的質量分數大于100％，其原因可能是 （答一條即可）。 ⑺ 已知某鋰離子電池正極是 LiCoO2，含 Li＋ 導電固體為電解質。充電時， Li＋ 還原為 Li，并以原子形式嵌入電池負極材料碳 6（ C6）中（如右圖所示）。若該電池 的總反應為 LiCoO2＋ C6 CoO2＋ LiC6，則電池放電時的正極反應式為 。 【知識點】 工藝流程題、化學實驗操作、電解原理 【答案解析】 ⑴ Co2O3 + SO32 － + 4H＋ =2Co2＋ +SO42 － +2H2O （ 2 分） ⑵ ClO3－ + 6Fe2＋ + 6H＋ = Cl－ + 6Fe3＋ +3H2O （ 2 分） ⑶ Fe(OH)3 Al(OH)3 （ 2 分） ⑷ 蒸發(fā) (濃縮 )、冷卻 (結晶 ) （ 2 分） ⑸ 除去溶液中的 Mn2＋ B （每空 1 分，共 2 分） ⑹ 粗產品含有可溶性氯化物或晶體失去了部分結晶水 （ 2 分） ⑺ CoO2 + Li＋ + e－ ＝ LiCoO2（ 2 分 ） 解析 ：（ 1）在水鈷礦浸出的過程中，亞硫酸根將 +3 價鈷還原成 +2 價，所以離子方程式為： Co2O3 + SO32 － + 4H＋ =2Co2＋ +SO42 － +2H2O （ 2）浸出液中加入 NaClO3 的作用是將亞鐵離子氧化成鐵離子，以便調節(jié) PH 來除去，其離子方程式為： ClO3－ + 6Fe2＋ + 6H＋ = Cl－ + 6Fe3＋ +3H2O （ 3） 加 Na2CO3 調 pH 至 a， a 要小于 ， 防止鈷離子被沉淀 ， 此時只有三價鐵離子和鋁離子沉淀下來 ， 所以 ， 過濾所得到的沉淀成分為 Fe(OH)3 Al(OH)3 （ 4） 操作 1 是由溶解結晶出晶體的基本實驗操作，其步驟包含了加熱濃縮、冷卻結晶，最后過濾。 （ 5） 濾液中除了含有鈷離子之外，還有錳離子，通過萃取率與 PH 的關系看出，在 PH 達到 3—4 時，錳離子基本萃取完成，而鈷離子幾乎沒有變化，所以，向 “濾液 ”中加入萃取劑的目的是 除去溶液中的 Mn2＋ ；其使用的最佳 pH 范圍是： B． ~ （ 6） 加入足量 AgNO3 溶液得到的是 AgCl 沉淀，而 粗產品可能含有可溶性氯化物，使氯離子含量變大，或晶體本身失去了部分結晶水，都會造成 質量分數大于 100％。 （ 7）電池放電時是原電池原理，正極得電子，化合價降低，發(fā)生還原反應，根據總方程式，正極應為 CoO2 放電，反應式為： CoO2 + Li＋ + e－ ＝ LiCoO2 【思路點撥】 本題在工藝流程中穿插了氧化還原反應方程式的書寫，常見離子的除雜方法，晶