高二化学知能训练（鲁科版选修6）：主题4 物质的制备综合检测

主题综合检测(四)
一、选择题(本题包括15小题，每小题3分，共45分)
1．下列科学家中，为我国化学工业作出重大贡献的是(　　)
A．邓稼先　　　　　　　　　 B．李四光
C．华罗庚 D．侯德榜
解析：选D。此题考查了化学史知识。邓稼先是核物理学家，李四光为地质学家，华罗庚为数学家，只有侯德榜为化学家，是侯氏制碱法的发明人。
2．下列各图均为检查装置气密性的方法，根据实验现象判断，其中漏气的是(　　)
解析：选D。由于D中从左端加水后，水进入右端，说明右端的空气可以从其他地方逸出，故D漏气。
3．下列实验不能达到目的的是(　　)
A．往酸性KMnO4溶液中通入乙烯验证乙烯的还原性
B．加热氯化铵与氢氧化钙固体混合物制取氨气
C．用二氧化锰和稀盐酸反应制取氯气
D．用四氯化碳萃取碘水中的碘
解析：选C。制取氯气，应该用二氧化锰和浓盐酸反应。
4．下列实验室制备有关物质的方法中，合理又实用的是(　　)
A．用含少量Cu2＋的稀硫酸和锌粒反应制氢气
B．煅烧石灰石制备二氧化碳
C．用NH4Cl溶液和Ca(OH)2溶液反应制氨气
D．用FeCl3溶液和NaOH溶液反应制取Fe(OH)3 胶体
解析：选A。A项中锌与Cu2＋反应可置换出Cu，Zn—Cu—稀H2SO4形成原电池，可加快化学反应速率；煅烧石灰石需要的温度较高不经济，实验室里用石灰石和稀盐酸反应制取CO2；实验室制NH3是用NH4Cl固体和Ca(OH)2固体混合共热，而不是溶液；将饱和FeCl3溶液滴入沸水中，并不断加热，可制得Fe(OH)3胶体，用D项的方法得到的是Fe(OH)3沉淀而不是胶体。
5．下列装置或操作能达到实验目的的是(　　)
解析：选C。实验室制取并收集NH3，收集装置中用塞子将瓶口塞住，瓶内空气无法排出，A错；B装置中Zn放入CuSO4溶液中，置换出的Cu附着在Zn的表面，无法形成原电池，B错；装置C中，通过观察液面差能否稳定存在，可以检验装置的气密性；D装置中应该为长管进，短管出。
6．下列有关实验操作的说法正确的是(　　)
A．可用25 mL碱式滴定管量取20.00 mL KMnO4溶液
B．用pH试纸测定溶液的pH时，需先用蒸馏水润湿试纸
C．蒸馏时蒸馏烧瓶中液体的体积不能超过容积的2/3，液体也不能蒸干
D．将金属钠在研钵中研成粉末，使钠与水反应的实验更安全
解析：选C。应用酸式滴定管量取KMnO4溶液，因为KMnO4溶液腐蚀橡皮管，A不正确；pH试纸使用时不能润湿，否则使溶液的酸性或碱性减弱，产生误差，B不正确；C正确；钠易燃烧，不能研磨，D不正确。
7．用下列实验装置完成对应的实验，能达到实验目的的是(　　)
解析：选A。氨气易和稀硫酸反应，易发生倒吸，但装置A中盛有CCl4，则可避免倒吸，A正确；半透膜只允许小的分子透过，胶体及沉淀不能透过，所以B错；C中Na2CO3和NaHCO3应该换过位置来，C错；乙酸乙酯在碱液中发生彻底水解，得不到乙酸乙酯，D错。
8．在CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O的平衡体系中，加入一定量的C2HOH，当重新达到平衡时，18O原子还应存在于(　　)
A．乙酸乙酯中 B．乙酸中
C．水中 D．乙酸、乙酸乙酯和水中
解析：选A。羧酸分子中的羟基跟醇分子的羟基中的氢 原子结合成水，其余部分互相结合成酯，所以18O存在于乙酸乙酯中。
9．实验室制乙酸乙酯1 mL后，沿器壁加入紫色石蕊溶液0.5 mL，这时石蕊溶液将存在于饱和碳酸钠溶液层与乙酸乙酯层之间(整个过程不振荡)。对可能出现的现象中，叙述正确的是(　　)
A．石蕊层仍为紫色，有机层无色
B．石蕊层为三层环，由上而下是红、紫、蓝
C．石蕊层为两层，上层为紫色，下层为蓝色
D．石蕊层为三层环，由上而下是蓝、紫、红
解析：选B。上层酯层中由于混有乙酸而显红色；下层Na2CO3溶液使石蕊溶液显蓝色，由于不振荡，中层仍呈紫色。
10．下列各组物质，只用水不能鉴别的是(　　)
A．白色粉末：CuSO4、Na2CO3、CaCO3
B．无色液体：乙醇、苯、四氯化碳
C．白色粉末：NaOH、NaCl、NH4NO3
D．无色液体：苯、甲苯、乙醛
解析：选D。A中CuSO4溶于水得到蓝色溶液，Na2CO3溶于水得到无色溶液，CaCO3不溶于水；B中乙醇与水混溶，苯不溶于水浮于水面，CCl4不溶于水沉于水底；C中NaOH溶于水，溶液温度升高；NH4NO3溶于水，溶液温度降低。因此A、B、C三个选项中的物质均可通过水进行鉴别。D中苯和甲苯无法用水鉴别。
11．利用下列装置可以完成的实验组合是(　　)
选项 制气装置 洗气瓶中试剂 瓶中气体
A 氯酸钾、MnO2 浓硫酸 O2
B 石灰石、稀盐酸 NaHCO3溶液 CO2
C Zn、稀硫酸 浓硫酸 H2
D Na2CO3、浓盐酸 浓硝酸 CO2
解析：选B。制取O2为两种固体在加热条件下反应，因此A选项错误。H2不能用向上排空气法收集，C选项错误。Na2CO3与浓盐酸反应产生的气体中混有较多HCl，用浓硝酸无法除去，而且会混入HNO3，使制得的CO2不纯净，D选项说法错误。
12．下列制取物质的实验可能成功的是(　　)
A．把苯甲酸、甲醇、稀硫酸混合置于有回流设备的装置中，加热，合成苯甲酸甲酯
B．把苯和少量溴水及少量铁屑放在用带导管的瓶塞塞紧瓶口的烧瓶里，反应制取溴苯
C．把醋酸钠晶体(CH3COONa·3H2O)与干燥的碱石灰按一定比例混合后，加热，制取甲烷
D．把浓硝酸、浓硫酸、苯的混合液放在60 ℃的水浴中反应，制取硝基苯
解析：选D。稀硫酸不能做酯化反应的催化剂和脱水剂，故A不能成功；苯和溴水之间只发生溶解(萃取)作用，并不发生反应，只有苯和液溴在催化剂(FeBr3)作用下才发生反应，故B也不能成功；在有结晶水存在时，醋酸钠与碱石灰反应不能制得甲烷，C不能成功。
13．下列选用的相关仪器符合实验要求的是(　　)
A B C D
存放浓硝酸 分离水和乙酸乙酯 准确量取9.50 mL水 实验室制取乙烯
解析：选B。本题主要考查实验基本操作以及实验仪器的使用，意在考查考生的实验操作能力。浓硝酸具有强氧化性，不能用橡胶塞，一般用玻璃塞，A选项错误；水和乙酸乙酯互不相溶，可以用分液漏斗分离，B选项正确；量筒量取液体只能精确到0.1 mL，C选项错误；实验室制取乙烯需要的温度为170 ℃，该温度计的量程不足，D选项错误。
14．硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]又称莫尔盐，是常用的分析试剂。实验室用FeSO4和(NH4)2SO4两种溶液混合很容易得到莫尔盐晶体。为了确定产品中Fe2＋的含量，研究小组用KMnO4(酸化)溶液来滴定莫尔盐溶液中的Fe2＋。滴定时必须选用的仪器有(　　)
A．①④⑤⑥ B．②③⑦⑧
C．②④⑤⑥ D．④⑤⑥⑧
解析：选A。一般滴定实验均需要的仪器是滴定管、锥形瓶(④)、铁架台(⑤)、滴定管夹(⑥)。本实验中的KMnO4(酸化)溶液具有强氧化性，必须用酸式滴定管(①)。
15．下列说法正确的是(　　)
①用25 mL酸式滴定管可以准确放出8.00 mL的稀盐酸
②可用干燥的pH试纸测定氯水的pH　③使用容量瓶配制溶液，定容时俯视，所得溶液的浓度偏大　④加入盐酸有能使澄清石灰水变浑浊的无色气体生成，则原溶液中一定有大量CO存在　⑤在某温度下，一定量的醋酸与氢氧化钠溶液充分混合，若溶液呈碱性时，溶液中离子浓度大小的关系一定为：c(Na＋)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)＞c(H＋)　⑥如图是反应物和生成物的能量变化示意图，其可能发生反应的热化学方程式可表示为：2A(g)＋B(g)===2C(g)　ΔH＝Q kJ·mol－1(Q＜0)
A．①③⑥ B．②④⑤
C．①③⑤ D．①③⑤⑥
解析：选A。①滴定管的精确度为0.01 mL，因此25 mL酸式滴定管可以准确放出8.00 mL的稀盐酸；②氯水中的HClO具有漂白性，不能用pH试纸测氯水的pH；③使用容量瓶配制溶液，定容时俯视，溶液体积会偏小，溶液的浓度偏大；④含有HCO的溶液中加入盐酸也会放出CO2，因此无法确定是否大量含有CO；⑤溶液呈碱性，则c(OH－)＞c(H＋)，又因电荷守恒c(H＋)＋c(Na＋)＝c(CH3COO－)＋c(OH－)，若两者恰好完全反应，溶液的碱性是因CH3COONa水解所致，c(OH－)较小，则会有c(Na＋)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)＞c(H＋)，若反应中NaOH过量，则可能会有c(Na＋)＞c(OH－)＞c(CH3COO－)＞c(H＋)；⑥由图示可看出，反应物的总能量高于生成物的总能量，反应放热，ΔH＜0。综上所述，A项正确。本题若不能正确分析⑤，则导致错选D项。
二、非选择题(本题包括5小题，共55分)
16．(9分)实验是研究化学的基础，请根据下图回答相关问题：
(1)图①～⑤中所示的实验方法、装置或操作正确的是__________________________。
(2)图⑥所示实验中，两个Fe电极的电极反应式为：
左面：__________________；右面：________________。
(3)图⑦所示实验中，右面试管中盛放的是饱和碳酸钠溶液，其作用为：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)由图⑧所示实验可以得出的结论为：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)在分液漏斗中加入稀硫酸，锥形瓶中加入NaClO、NaCl的混合溶液，烧杯中加入某种试剂，利用图⑧所示实验装置可验证在酸性条件下，ClO－、Cl2、Fe3＋的氧化性强弱。则：
烧杯中加入的试剂为：
________________________________________________________________________；
锥形瓶中发生反应的离子方程式为：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
烧杯中的现象为：______________________。
解析：(1)①有危险，②中托盘天平不能读到小数点后两位，④应该用10 mL量筒量取，⑤中若沉淀由白色变为浅黄色，则可证明AgCl的溶度积大于AgBr。
(2)左面Fe电极为正极，H＋在该极得电子，发生还原反应；右面Fe电极为负极，铁失电子发生氧化反应。
(3)由于乙醇和乙酸都易挥发，因而有部分混在产品中，可用饱和碳酸钠溶液除去；另外，乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中的溶解度较小。
(4)根据强酸制弱酸的原理，由锥形瓶中有气泡，烧杯中溶液变浑浊的现象可知：硫酸酸性最强，碳酸次之，硅酸最弱。
(5)NaClO、NaCl在碱性条件下可以共存，但是酸性条件下可以反应生成Cl2，Cl2可将浅绿色的亚铁盐溶液氧化为棕黄色的铁盐溶液。
答案：(1)③⑤
(2)2H＋＋2e－===H2↑　Fe－2e－===Fe2＋
(3)①溶解乙醇；②中和乙酸；③降低乙酸乙酯的溶解度
(4)酸性强弱顺序为：硫酸＞碳酸＞硅酸
(5)FeCl2溶液(或FeSO4溶液)
Cl－＋ClO－＋2H＋===Cl2↑＋H2O
溶液由浅绿色变为棕黄色
17．(10分)某化学课外活动小组欲制取纯Na2CO3溶液并讨论实验过程中的相关问题。可供选择的试剂有
A．大理石 B．盐酸
C．氢氧化钠溶液 D．澄清石灰水
三名同学设计的制备实验方案的反应流程分别如下：
甲：NaOH溶液Na2CO3溶液
乙：NaOH溶液NaHCO3溶液Na2CO3固体Na2CO3溶液
丙：NaOH溶液NaHCO3溶液Na2CO3溶液
请完成下列问题：
(1)请指出甲、乙两方案的主要缺点：
甲方案________________________________________________________________________。
乙方案________________________________________________________________________。
(2)若采用丙方案制取纯Na2CO3溶液，其实验的关键有
________________________________________________________________________。
(3)假设反应②所得的Na2CO3固体中混有未分解的NaHCO3。乙同学选择澄清石灰水测定其中NaHCO3的质量分数，他能否达到实验目的？________(填“能”或“不能”)。若能，请说明计算所需的数据；若不能，请简要说明理由____________________。
解析：设计实验应遵循科学性、安全性、可行性、简约性等原则。NaOH与少量CO2反应生成Na2CO3，与足量CO2反应生成NaHCO3，甲方案不易得到纯Na2CO3溶液。乙方案经过溶液→固体→溶液等过程，过于繁琐。丙方案巧妙利用两等份NaOH溶液，向其中一份中通入过量CO2，使其转化为NaHCO3，再将两份混合，因发生反应：NaOH＋NaHCO3===Na2CO3＋H2O而生成纯净的Na2CO3溶液。
答案：(1)CO2的通入量不易控制　过程繁琐，操作复杂
(2)反应③应充分进行，反应③与④所用NaOH溶液的体积应相等
(3)能　固体样品的质量和沉淀总质量
18．(11分)孔雀石主要含Cu2(OH)2CO3，还含少量Fe、Si的化合物。实验室以孔雀石为原料制备CuSO4·5H2O及CaCO3，步骤如下：
请回答下列问题：
(1)溶液A中的金属离子有Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋。从下列所给试剂中选择：实验步骤中试剂①为________(填代号)，检验溶液A中Fe3＋的最佳试剂为________(填代号)。
a．KMnO4 b．(NH4)2S
c．H2O2 d．KSCN
(2)由溶液C获得CuSO4·5H2O，需要经过加热蒸发、________、过滤等操作。除烧杯、漏斗外，过滤操作还用到另一玻璃仪器，该仪器在此操作中的主要作用是____________________________________。
(3)制备CaCO3时，应向CaCl2溶液中先通入(或先加入)________(填化学式)。若实验过程中有氨气逸出，应选用下列________装置回收(填代号)。
(4)欲测定溶液A中Fe2＋的浓度，需要用容量瓶配制某标准溶液，定容时视线应________________________________________________________________________，
直到________________________________________________________________________。
用KMnO4标准溶液滴定时应选用________滴定管(填“酸式”或“碱式”)。
解析：本题考查化学实验基础知识，意在考查考生的实验基本操作和技能。
(1)溶液A中的金属离子有Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋，需将Fe2＋氧化成Fe3＋，再加CuO使其转化为Fe(OH)3沉淀而除去，为了不引入新的杂质，应选用H2O2，即选c；Fe3＋与KSCN生成红色溶液，灵敏度高，检验Fe3＋的最有效试剂为KSCN，即选d。(2)由CuSO4溶液获得CuSO4·5H2O，需要经过加热蒸发、冷却结晶、过滤而得到；过滤操作除烧杯、漏斗外还用到的另一玻璃仪器为玻璃棒，其作用为引流。(3)向CaCl2溶液中通入二氧化碳不能得到CaCO3，可先向其中通入氨气或加入NH3·H2O，使溶液呈碱性；由于氨气极易溶于水，应防止倒吸，故选b。(4)需要用容量瓶配制某标准溶液，定容时视线应平视凹液面，直到凹液面的最低处与刻度线相平；KMnO4溶液具有很强的氧化性，能腐蚀橡胶，不能选用碱式滴定管，应该选用酸式滴定管。
答案：(1)c　d
(2)冷却结晶　引流
(3)NH3·H2O　b
(4)平视凹液面(或平视刻度线)
凹液面的最低点与刻度线相切　酸式
19．(12分)酯是重要的有机合成中间体，广泛应用于溶剂、增塑剂、香料、黏合剂及印刷、纺织等工业。乙酸乙酯的实验室和工业制法常采用如下反应：CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O。
请根据要求回答下列问题：
(1)欲提高乙酸的转化率，可采取的措施有____________、________等。
(2)若用如图所示装置来制备少量的乙酸乙酯，产率往往偏低，其原因可能为________________________________________________________________________等。
(3)此反应以浓硫酸为催化剂，可能会造成____________________________、
______________________________等问题。
(4)目前对该反应的催化剂进行了新的探索，初步表明质子酸离子液体可用作此反应的催化剂，且能重复使用。实验数据如下表所示(乙酸和乙醇以等物质的量混合)：
同一反应时间 同一反应温度
反应温度/℃ 转化率(%) ★选择性(%) 反应时间/h 转化率(%) ★选择性(%)
40 77.8 100 2 80.2 100
60 92.3 100 3 87.8 100
80 92.6 100 4 92.3 100
120 94.5 98.7 6 93.0 100
★选择性100%表示反应生成的产物是乙酸乙酯和水
①根据表中数据，下列________(填字母)为该反应的最佳条件。
A．120 ℃，4 h B．80 ℃，2 h
C．60 ℃，4 h D．40 ℃，3 h
②当反应温度达到120 ℃时，反应选择性降低的原因可能为______________。
解析：本题围绕乙酸乙酯的制备原理设计问题，解题时要运用平衡移动原理分析问题，答案的开放性和数据的分析处理给试题增加了一定难度。
(1)酯化反应是可逆反应，增大乙醇的浓度或者移去乙酸乙酯，都可以使平衡正向移动，从而提高乙酸的转化率。
(2)乙酸、乙醇、乙酸乙酯和水的沸点分别为117.9 ℃、78.5 ℃、77.1 ℃和100 ℃。加热温度偏低时，不但反应进行缓慢，而且不能将生成的乙酸乙酯蒸馏出去；加热温度偏高时，会使乙醇、乙酸未经反应就过多地脱离反应体系，还会使乙醇与浓硫酸之间发生反应生成乙醚等物质。装置中烧瓶上方的导管也太短，不能很好地起到冷凝回流乙醇和乙酸的效果。
(3)浓硫酸有吸水性、脱水性和强氧化性，会使乙醇脱水炭化或生成乙醚，也会导致环境污染，这两点容易想到。
(4)分析表中数据可以看出，采用60 ℃的温度和4 h的时间较好，此时的转化率较高，选择性达100%。不选80 ℃，因为温度升高20 ℃时，转化率仅提高0.3%，不经济。
答案：(1)增大乙醇的浓度　移去生成物
(2)原料来不及反应就被蒸出；温度过高，发生了副反应；冷凝效果不好，部分产物挥发了(任填两种)
(3)产生大量的酸性废液(或造成环境污染)　部分原料炭化　催化剂重复使用困难　催化效果不理想(任填两种)
(4)①C　②乙醇脱水生成了乙醚
20．(13分)(2011年高考天津卷)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＋H2CH3CH2CH2CHO CH3CH2CH2CH2OH；
CO的制备原理：HCOOHCO↑＋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，写出化学反应方程式：______________________，
________________________________________________________________________。
(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________，________。若用以上装置制备H2, 气体发生装置中必需的玻璃仪器名称是______________；在虚线框内画出收集干燥H2的装置图。
(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)正丁醛经催化剂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：
试剂1为________，操作1为________，操作2为________，操作3为________。
解析：(1)实验室利用锌粒和稀盐酸反应制备氢气：Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑，利用2 丙醇在浓硫酸催化作用下发生消去反应制备丙烯：CH3CHCH3OHCH3CH===CH2↑＋H2O。
(2)制备干燥纯净的CO时，a管的作用是保持分液漏斗的压强平衡，使液体能够顺利流下。装置b为安全瓶，防止倒吸。c瓶盛有NaOH溶液，以除去挥发出的HCOOH；d瓶盛有浓硫酸除去CO中的H2O(g)。制备H2时，可在分液漏斗中装有稀盐酸在蒸馏烧瓶中装有锌粒，通过控制稀盐酸的滴加速度来控制反应的速度。
(3)气体通过各种溶液时，均可带出H2O(g)，故应先用无水CuSO4检验H2O(g)(由白色变成蓝色)，再用品红溶液检验SO2(品红褪色)，SO2和丙烯均可使酸性KMnO4溶液褪色，故应用饱和Na2SO3溶液除去SO2，再用酸性KMnO4溶液检验丙烯(紫红色变浅或褪去)。用石灰水检验CO2气体(产生白色浑浊)，故混合物通过试剂的顺序为④⑤①③②或④⑤①②③。
(4)合成正丁醛的反应为正向气体化学计量数减小且放热的可逆反应，升高温度、增大压强和使用催化剂均可增大反应速率。欲提高原料气的转化率，应在不增加反应物用量的情况下，使平衡正向移动，可增大压强或降低温度，综合分析可知，b项符合要求。
(5)由题给信息①可知，向粗品中加入饱和NaHSO3，溶液，使正丁醛转化为CH3CH2CH2CH(OH)SO3Na沉淀，通过过滤的方法除去沉淀，滤液中加入乙醚萃取1 丁醇，分液得到有机层。1 丁醇和乙醚的沸点相差较大，可通过蒸馏的方法除去乙醚，获得较纯净的1 丁醇。
答案：(1)Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
CH3CHCH3OHCH3CH===CH2↑＋H2O
(2)恒压　防倒吸　NaOH溶液　浓H2SO4　分液漏斗、蒸馏烧瓶
(3)④⑤①②③(或④⑤①③②)　(4)b
(5)饱和NaHSO3溶液　过滤　萃取　蒸馏