第13讲 化学实验方案设计与评价专题跟踪训练(十三)能力练(20分钟 50分)非选择题(共50分)1．(16分)三氯化硼是一种重要的化工原料。

某同学设计的三氯化硼制备装置如图所示。

[查阅资料]①BCl 3的熔点为－107.3 ℃，沸点为12.5 ℃；②2B＋6HCl=====△2BCl 3＋3H 2；③硼与铝的性质相似，氯化物也易水解，硼也能与碱反应。

请回答下列问题：(1)装置A 是用高锰酸钾固体与浓盐酸反应制氯气，反应的离子方程式为___________________________________________________。

(2)为了完成三氯化硼的制备，装置从左到右的接口连接顺序为________________________。

(3)装置E 中的试剂为__________，如果拆去装置E ，可能的后果是__________________________________。

(4)装置D 中发生反应前先通入一段时间的氯气，其目的是__________________________，该装置中发生反应的化学方程式为____________________________。

(5)BCl 3与水能剧烈反应生成硼酸(H 3BO 3)和白雾，写出该反应的化学方程式______________________________________________。

(6)请设计一个简易实验，验证制得的产品中是否含有硼粉__________________________。

[解析] (1)装置A 中发生反应的离子方程式为2MnO －4＋16H ＋＋10Cl －===2Mn 2＋＋5Cl 2↑＋8H 2O 。

(2)由于制取的Cl 2中含杂质HCl 、H 2O ，所以Cl 2与硼反应前需要先除去Cl 2中含有的杂质，又因为“硼与铝的性质相似，氯化物也易水解”，生成BCl 3的装置中应防止水蒸气进入，故右侧应连接盛有浓H 2SO 4的干燥装置。

装置的连接顺序为a→hi→fg→bc→de→j(f和g 可互换，b 和c 可互换)。

(3)装置E 中的试剂为饱和食盐水，目的是除去Cl 2中的HCl ；若拆去装置E ，杂质HCl 与硼反应产生的H 2与Cl 2混合，加热时可能会引起爆炸。

(4)硼粉能与空气中的氧气反应，故反应前应通入Cl 2排尽装置中的空气。

(5)由“生成硼酸(H 3BO 3)和白雾”可知该反应为BCl 3＋3H 2O===H 3BO 3＋3HCl 。

(6)由“硼也能与碱反应”可知在产品中加入NaOH 溶液，若产生气泡，则说明含有硼粉。

[答案] (1)2MnO －4＋16H ＋＋10Cl －===2Mn 2＋＋5Cl 2↑＋8H 2O(2)a→hi→fg→bc→de→j(f 和g 可互换，b 和c 可互换)(3)饱和食盐水 HCl 与硼反应产生的H 2与Cl 2混合，加热时可能会引起爆炸(4)通入Cl 2以排尽装置中的空气，防止硼被氧化 2B ＋3Cl 2=====△2BCl 3(5)BCl 3＋3H 2O===H 3BO 3＋3HCl(6)取少量产品于试管中，加入NaOH 溶液，若产生气泡(H 2)，则说明含有硼粉2．(18分)Co －60可用于癌症的放射性治疗和蔬菜保鲜。

已知：硫钴矿石(主要成分为Co 3S 4)灼烧会生成Co 2O 3(黑色)，Co 2O 3与Al 发生铝热反应可生成Co 。

请回答下列问题：(1)写出“已知”中的两个反应的化学方程式：________________________、______________________。

(2)实验室由硫钴矿石(主要成分为Co 3S 4)灼烧生成Co 2O 3时，可选用下面的装置__________(填序号)。

(3)钴单质可与稀盐酸反应生成CoCl 2(蓝色)和H 2。

CoCl 2吸水后会生成不同颜色的物质，如CoCl 2·6H 2O 为粉红色。

如图所示为CoCl 2·6H 2O 受热时的温度与质量的关系图。

①紫红色物质的化学式为__________，若由粉红色固体制备紫红色固体，可采用的实验装置为__________(从Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中选择)。

②由紫红色固体生成蓝紫色固体发生反应的化学方程式为______________________。

③综合上述反应过程，钴的氯化物常作为变色硅胶(一种干燥剂)的指示剂，当变色硅胶由蓝色变为粉红色时，即失去干燥能力，该蓝色物质的化学式为_____________________________。

[解析] (1)由“硫钴矿石(主要成分为Co 3S 4)灼烧生成Co 2O 3”可得，该反应的化学方程式为4Co 3S 4＋25O 2=====△6Co 2O 3＋16SO 2。

由“铝热反应”可得制备钴的化学反应方程式为Co 2O 3＋2Al=====高温Al 2O 3＋2Co 。

(2)灼烧硫钴矿石时需要加热，可选用装置Ⅰ、Ⅱ，但用坩埚灼烧时产生的SO 2会污染空气，所以选用装置Ⅰ较好(导出气体可用碱液吸收)。

(3)①由25 ℃时钴盐的质量可知，n (CoCl 2·6H 2O)＝ 4.76 g 238 g·mol－1＝0.02 mol ；25～52 ℃减少的质量为H 2O 的质量，n (H 2O)＝ 1.44 g 18 g·mol －1＝0.08 mol ；CoCl 2·6H 2O 失去水分子数＝0.08 mol 0.02 mol＝4，故紫红色物质的化学式为CoCl 2·2H 2O 。

由于失水温度为52 ℃，需要采用水浴加热，故采用装置Ⅲ。

②52～90 ℃时，减少的质量为H 2O 的质量，n (H 2O)＝0.36 g18 g·mol－1＝0.02 mol ；CoCl 2·2H 2O 失去水分子数＝0.02 mol 0.02 mol＝1，故蓝紫色物质的化学式为CoCl 2·H 2O 。

所以由紫红色固体生成蓝紫色固体的化学方程式为CoCl 2·2H 2O=====△CoCl 2·H 2O ＋H 2O 。

③90～120 ℃时，失去水的物质的量为0.02 mol ，故蓝色物质为CoCl 2。

[答案] (1)4Co 3S 4＋25O 2=====△6Co 2O 3＋16SO 2 Co 2O 3＋2Al=====高温Al 2O 3＋2Co(2)Ⅰ(3)①CoCl 2·2H 2O Ⅲ ②CoCl 2·2H 2O=====△CoCl 2·H 2O ＋H 2O ③CoCl 23．(16分)亚硝酰氯(NOCl)的沸点为－5.5 ℃，具有刺鼻恶臭味，溶于发烟硫酸，遇水则分解，是有机合成中的重要试剂。

某同学用如图装置，由NO 与干燥纯净的Cl 2反应制备NOCl 。

已知：①Cl 2的沸点为－34.6 ℃，NO 2Cl 的沸点为－15 ℃；②2NO＋Cl 2===2NOCl,2NO 2＋Cl 2===2NO 2Cl 。

回答下列问题：(1)铜与稀硝酸反应的化学方程式为__________________；装置A 中设计了可上下移动的铜丝，其优点是_________________________________________。

(2)题图中实验装置的连接顺序：a→_____________________________________________。

(3)实验时，先制取氯气使其充满除A 、B 、C 外的整套装置，目的是_____________________________________；装置中充满氯气后，下一步是制取NO ，具体操作是_____________________________________________________；E 中冰盐水的温度可低至－22 ℃，其作用是______________。

(4)该同学的实验设计可能的不足之处是_______________________________________________________。

(5)若无C 装置，则不利于NOCl 的制备，主要原因是______________________________(用化学方程式表示)。

[解析] (1)铜与稀硝酸反应的化学方程式为3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。

上下移动的铜丝的作用是可以控制反应的开始与停止。

(2)由已知②和NOCl遇水则分解可知，需制取纯净的Cl2和NO，并在制备与收集NOCl前后连接干燥管防止水蒸气进入装置，才能制备NOCl，最后还需要尾气处理装置。

装置的连接顺序为a→d→e→b→c→i→j→f→g→h。

(3)“先制取氯气使其充满除A、B、C外的整套装置”的目的是排尽装置中的空气，以防止NO被氧化成NO2而生成杂质NO2Cl。

向下移动铜丝与稀硝酸接触，即可反应制得NO。

E中冰盐水的作用是使NOCl冷凝成液态，分离NOCl与尾气。

(4)该实验设计中B、C中有少量空气，可能会将NO氧化为NO2，使制备的产物中含杂质NO2Cl。

(5)若无C装置，NOCl会与水反应生成HCl和HNO2。

[答案] (1)3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 可以控制反应的开始与停止(2)d→e→b→c→i→j→f→g→h(3)排尽装置中的空气向下移动铜丝，与稀硝酸接触使NOCl冷凝成液态，分离NOCl 与尾气(4)B、C中有少量空气，可能会将NO氧化为NO2，使制备的产物中含杂质NO2Cl(5)NOCl＋H2O===HNO2＋HCl拔高练(25分钟50分)非选择题(共50分)1．(16分)氯苯是染料、医药、有机合成的中间体，是重要的有机化工产品。

实验室制取氯苯的装置如图所示(加热和夹持装置已略去)。

回答下列问题：(1)仪器a、b组合成制取氯气的装置，反应不需要加热，则仪器a中的固体反应物可以是________(填标号)。

A．MnO2B．KMnO4C．K2Cr2O7(2)把氯气通入仪器d中(仪器d中有FeCl3和苯)，加热维持反应温度为40～60 ℃，温度过高会生成过多的二氯苯。

对仪器d加热的方法是____________________________________________。

(3)仪器c的名称是________，仪器c出口的气体成分有HCl、Cl2、水蒸气和________。

(4)制取氯苯的化学方程式为______________________。

(5)仪器d中的反应完成后，工业上要进行水洗、碱洗及食盐干燥，才能蒸馏。

①碱洗之前要进行水洗，其目的是________________________________________________。