24．(2011全国II卷29)(15分)(注意：在试题卷上作答无效)
(1)下图是用KMnO4 与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。
装置B、C、D的作用分别是：
B_____________________________________________________________________；
C_____________________________________________________________________；
D______________________________________________________________________；
(2)在实验室欲制取适量NO气体。
①下图中最适合完成该实验的简易装置是_________(填序号)；
②根据所选的装置完成下表(不需要的可不填)：
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应加入的物质 |
所起的作用 |
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A |
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B |
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C |
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D |
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③简单描述应观察到的实验现象______________________________________________。
答案：(1)向上排气收集氯气 安全作用，防止D中的液体倒吸进入集气管B中 吸收尾气，防止氯气扩散到空气中污染环境 (2)①I ②
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应加入的物质 |
所起的作用 |
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A |
铜屑和稀硝酸 |
发生NO气体 |
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B |
水 |
排水收集NO气体 |
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C |
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主要是接收B中排出的水 |
③反应开始时，A中铜表面出现无色小气泡，反应速率逐渐加快；A管上部空间由无色逐渐变为浅棕红色，随反应的进行又逐渐变为无色；A中的液体由无色变为浅蓝色；B中的水面逐渐下降，B管中的水逐渐流入烧杯C中。
须过量，其原因是_______；
；若该元素显+2价，则其原子的式量是
；若该元素显+3价，则其原子的式量是
。显然只有第二种情况成立，即该化合物是Mg3N2。
CO↑+H2O，并设计出原料气的制备装置(如下图)
CH2＝CHCH3↑+H2O；
19.(2011山东高考30，14分)实验室以含有Ca2+、Mg2+、Cl－、SO42－、Br－等离子的卤水为主要原料制备无水CaCl2和Br2，流程如下：
(1)操作Ⅰ使用的试剂是 ，所用主要仪器的名称是
。
(2)加入溶液W的目的是 。用CaO调节溶液Y的pH，可以除去Mg2+。由表中数据可知，理论上可选择pH最大范围是 。酸化溶液Z时，使用的试剂为 。
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开始沉淀时的pH |
沉淀完全时的pH |
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Mg2+ |
9.6 |
11.0 |
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Ca2+ |
12.2 |
c(OH－)＝1.8mol·L－1 |
(3)实验室用贝壳与稀盐酸反应制备并收集CO2气体，下列装置中合理的是 。
(4)常温下，H2SO3的电离常数
，
，H2CO3的电
离常数
，
。某同学设计实验验证H2SO3酸性强于H2CO3：将SO2和CO2气体分别通入水中至饱和，立即用酸度计测两溶液的pH，若前者的pH小于后者，则H2SO3酸性强于H2CO3。该实验设计不正确，错误在于
。
设计合理实验验证2SO3酸性强于H2CO3(简要说明实验步骤、现象和结论)。 。仪器器自选。
供选的试剂：CO2、SO2、Na2CO3、NaHCO3、KMnO4、NaHSO3、蒸馏水、饱和石灰水、酸性KMnO4 溶液、品红溶液、pH试纸。
解析：本题主要考察常见的基本实验操作、仪器的使用、离子的除杂和实验方案设计，综合性强。
(1)氯气具有强氧化性，通入氯气后可以将溶液中的Br－氧化溴单质，因为单质溴极易溶于有机溶剂，所以可以采用萃取的方法，萃取的主要仪器是分液漏斗。由流程图可知单质溴在下层，因此该有机溶剂的密度要比水的大且不溶于水，所以该试剂是CCl4；
(2)由于SO42－会与Ca2+结合形成微溶性的硫酸钙而影响氯化钙的制备，因此必需除去；由表中数据可知pH大于11时Mg2+沉淀完全，pH大于12.2时，Ca2+开始沉淀，所以理论上可选择pH最大范围是11.0≤pH＜12.2；因为不能引入新的杂质，所以酸化溶液Z时，使用的试剂应该为盐酸。
(3)实验室制取CO2的特点是固体和液体反应且不需要加热，由于盐酸易挥发，因此在收集之前需要出去挥发出HCl气体，因为CO2的密度大于空气中的，所以采用向上排空气发收集CO2气体。若采用长颈漏斗时，长颈漏斗的下端必需插入到溶液中，以防止CO2气体从长颈漏斗中挥发出来，因此选项b、d正确。
(4)H2SO3和H2CO3均属于二元酸，要想通过比较二者的pH来验证二者的酸性强弱，必需使二者的浓度相同，但是SO2和CO2气体溶于水后的饱和溶液其浓度显然不相等(因为二者的溶解度不同)，所以该实验设计不正确；要检验酸性强弱，可以采用多种方法，例如利用水解原理(酸越弱相应的强碱盐就越易水解)，也可以利用较强的酸制取较弱的酸来检验。由于SO2和CO2气体均可以使饱和石灰水编混浊，所以CO2气体在通入饱和石灰水之前必需除去CO2气体中混有的SO2气体。
答案：(1)四氯化碳；分液漏斗
(2)除去溶液中的SO42－；11.0≤pH＜12.2；盐酸
(3)b、d
(4)用于比较pH的两种酸的物质的量浓度不相等；参考方案如下：
方案一：配制相同物质的量浓度的NaHSO3和NaHCO3溶液，用酸度计(或pH试纸)测两溶液的pH。前者的pH小于后者，证明H2SO3酸性强于H2CO3。
方案二：将SO2气体依次通过NaHCO3(Na2CO3)溶液、酸性KMnO4溶液、品红溶液、澄清石灰水。品红溶液不褪色、且澄清石灰水变混浊，证明H2SO3酸性强于H2CO3。
方案三：将CO2气体依次通过NaHSO3(Na2SO3)溶液、品红溶液。品红溶液不褪色，证明H2SO3酸性强于H2CO3。
18、(2011广东高考33，17分)某同学进行实验研究时，欲配制1.0mol•L-1Ba(OH)2溶液，但只找到在空气中暴露已久的Ba(OH)2·8H2O试剂(化学式量：315)。在室温下配制溶液时发现所取试剂在水中仅部分溶解，烧杯中存在大量未溶物。为探究原因，该同学查得Ba(OH)2·8H2O在283K、293K和303K时的溶解度(g/100g H2O)分别为2.5、3.9和5.6。
(1)烧杯中未溶物可能仅为BaCO3，理由是 。
(2)假设试剂由大量Ba(OH)2·8H2O和少量BaCO3组成，设计实验方案，进行成分检验。在答题卡上写出实验步骤、预期现象和结论。(不考虑结晶水的检验；室温时BaCO3饱和溶液的pH=9.6)
限选试剂及仪器：稀盐酸、稀硫酸、NaOH溶液、澄清石灰水、pH计、烧杯、试管、带塞导气管、滴管
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实验步骤 |
预期现象和结论 |
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步骤1：取适量试剂于洁净烧杯中，加入足量蒸馏水，充分搅拌，静置，过滤，得滤液和沉淀。 |
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步骤2：取适量滤液于试管中，滴加稀硫酸。 |
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步骤3：取适量步骤1中的沉淀于是试管中，
。 |
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步骤4： |
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(3)将试剂初步提纯后，准确测定其中Ba(OH)2·8H2O的含量。实验如下：
①配制250ml 约0.1mol•L-1Ba(OH)2溶液：准确称取w克试样，置于烧杯中，加适量蒸馏水， ，将溶液转入 ，洗涤，定容，摇匀。
②滴定：准确量取25.00ml所配制Ba(OH)2溶液于锥形瓶中，滴加指示剂，将 (填“0.020”、“0.05”、“0.1980”或“1.5”)mol•L-
1盐酸装入50ml酸式滴定管，滴定至终点，记录数据。重复滴定2次。平均消耗盐酸Vml。
③ 计算Ba(OH)2·8H2O的质量分数= (只列出算式，不做运算)
(4)室温下， (填“能”或“不能”) 配制1.0 mol•L-1Ba(OH)2溶液
解析：本题考察常见的实验步骤的设计、仪器和试剂的选择、一定物质的量浓度的配制以及有关计算。
(1)Ba(OH)2属于强碱，易吸收空气中的水蒸气和CO2形成难溶的BaCO3沉淀，因此长时间暴露在空气中时Ba(OH)2就有可能转化为BaCO3。
(2)Ba(OH)2易溶于水，所以滤液中含有Ba2+，因此滴加稀硫酸使会产生白色沉淀BaSO4；要想验证沉淀为BaCO3，可以利用其能与酸反应产生能使澄清石灰水变浑浊的CO2气体；为进一步证明试剂是是否还有Ba(OH)2·8H2O，可以取步骤1中的滤液，用pH计测其pH值，若pH＞9.6，即证明滤液不是纯BaCO3溶液，即证明是由大量Ba(OH)2·8H2O和少量BaCO3组成，假设成立。
(3)①由于试样中含有难溶性的BaCO3，因此加水溶解后要过滤，且冷却后在转移到250ml容量瓶中；
②Ba(OH)2溶液的浓度约为0.1mol•L-1，体积是25ml，由于酸式滴定管的容量是50ml，因此盐酸的浓度至少应该是0.1 mol•L-1的，若盐酸的浓度过大，反应过快，不利于控制滴定终点，所以选择0.1980 mol•L-1的盐酸最恰当。
③消耗盐酸的物质的量是0.1980×V×10－3mol，所以25.00ml溶液中含有Ba(OH)2的物质的量是
，所以w克试样中Ba(OH)2的质量是
，故Ba(OH)2·8H2O的质量分数=
。
(4)若配制1L1.0 mol•L-1Ba(OH)2溶液，则溶液中溶解的Ba(OH)2·8H2O的质量是315g，所以此时的溶解度约是
g/100g
H2O，而在常温下Ba(OH)2·8H2O是3.9 g/100g H2O，显然不可能配制出1.0 mol•L-1Ba(OH)2溶液。
答案：(1)由于Ba(OH)2·8H2O与收空气中的CO2反，所取试剂大部分已变质为BaCO3，未变质的Ba(OH)2·8H2O在配制溶液时能全部溶解。
(2)
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实验步骤 |
预期现象和结论 |
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步骤1：取适量试剂于洁净烧杯中，加入足量蒸馏水，充分搅拌，静置，过滤，得滤液和沉淀。 |
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步骤2：取适量滤液于试管中，滴加稀硫酸。 |
出现白色沉淀，说明该试剂中有Ba2+存在 |
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步骤3：取适量步骤1中的沉淀于是试管中，滴加稀盐酸，连接带塞导气管将产生的气体导入澄清石灰水中。 |
澄清石灰水变混浊。说明该试剂中含有BaCO3 |
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步骤4：取步骤1中的滤液于烧杯中，用pH计测定其pH值。 |
PH值明显大于9.6，说明该试剂中含有Ba(OH)2。 |
(3)①搅拌溶解 250ml容量瓶中 ②0.1980
③
(4)不能。
16.(2011北京高考27，15分)
甲、乙两同学为探究SO2与可溶性钡的强酸盐能否反应生成白色BaSO3沉淀，用下图所示装置进行实验(夹持装置和A中加热装置已略，气密性已检验)
实验操作和现象：
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操作 |
现象 |
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关闭弹簧夹，滴加一定量浓硫酸，加热 |
A中有白雾生成，铜片表面产生气泡 B中有气泡冒出，产生大量白色沉淀 C中产生白色沉淀，液面上方略显浅棕色并逐渐消失 |
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打开弹簧夹，通入N2, 停止加热，一段时间后关闭 |
___________________ |
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从B、C中分别取少量白色沉淀，加稀盐酸 |
均未发现白色沉淀溶解 |
(1)A中反应的化学方程式是_________________。
(2)C中白色沉淀是__________________，该沉淀的生成表明SO2具有___________性。
(3)C中液面上方生成浅棕色气体的化学方程式是_____________________。
(4)分析B中不溶于稀盐酸的沉淀产生的原因，甲认为是空气参与反应，乙认为是白雾参与反应。
1为证实各自的观点，在原实验基础上：
甲在原有操作之前增加一步操作，该操作是_____________;
乙在A、B间增加洗气瓶D，D中盛放的试剂是_____________。
2进行实验，B中现象：
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甲 |
大量白色沉淀 |
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乙 |
少量白色沉淀 |
检验白色沉淀，发现均不溶于稀盐酸。结合离子方程式解释实验现象异同的原因：__________。
(5)合并(4)中两同学的方案进行试验。B中无沉淀生成，而C中产生白色沉淀，由此得出的结论是_______________。
解析：(1)浓硫酸具有强氧化性，在加热时可以氧化单质铜，生成硫酸铜、二氧化硫和水，方程式为2H2SO4(浓)+Cu
CuSO4+2H2O+2SO2↑；
(2)SO2溶于水显酸性，而在酸性条件下NO3－具有氧化性可将SO2氧化成硫酸，从而生成既不溶于水也不溶于酸的硫酸钡沉淀，这说明SO2具有还原性；而NO3－被还原成NO气体，由于试剂瓶中的空气将NO氧化成NO2，因此会出现浅棕色气体，方程式为2NO+O2=2NO2；
(3)见解析(2)
(4)①要排除空气参与反应，可在反应之前先通入氮气一段时间，将装置中的空气排出；由于铜和浓硫酸反应放热，因此产生的白雾中含有硫酸，为防止硫酸干扰后面的反应，需要饱和的NaHSO3溶液除去二氧化硫中混有的硫酸杂质；②甲仅仅是排除了空气，但并没有除去二氧化硫中混有的硫酸，因此会产生大量沉淀，方程式为SO42－+Ba2+=BaSO4↓；而乙虽然排除了二氧化硫中混有的硫酸，但没有排尽空气，由于在溶液中空气可氧化二氧化硫生成硫酸，所以也会生成硫酸钡沉淀，方程式为2Ba2++2SO2+O2+2H2O=2BaSO4+4H+。但由于白雾的量要远多于装置中氧气的量，所以产生的沉淀少。
(5)通过以上分析不难得出SO2与可溶性钡的强酸盐不能反应生成白色BaSO3沉淀。
答案：(1)2H2SO4(浓)+CuCuSO4+2H2O+2SO2↑；
(2)BaSO4 还原
(3)2NO+O2=2NO2；
(4)①通N2一段时间，排除装置的空气 饱和的NaHSO3溶液
②甲：SO42－+Ba2+=BaSO4↓；乙：2Ba2++2SO2+O2+2H2O=2BaSO4+4H+；白雾的量要远多于装置中氧气的量
(5)SO2与可溶性钡的强酸盐不能反应生成BaSO3沉淀
+
，因此与稀硫酸反应时共生成MnSO4的物质的量为0.05mol，根据方程式5MnSO4+2NaClO3+4H2O=5MnO2+Cl2↑+Na2SO4+4H2SO4，可计算出需要NaClO3的物质的量为0.02mol。