题组二 无机物制备及性质实验的综合[典例剖析](20分)(2022·山东理综，31)工业上常利用含硫废水生产Na2S2O3·5H2O，实验室可用如下装置(略去部分夹持仪器)模拟生产过程。烧瓶C中发生反应如下：Na2S(aq)＋H2O(l)＋SO2(g)===Na2SO3(aq)＋H2S(aq)(Ⅰ)2H2S(aq)＋SO2(g)===3S(s)＋2H2O(l) (Ⅱ)S(s)＋Na2SO3(aq)Na2S2O3(aq) (Ⅲ)(1)仪器组装完成后，关闭两端活塞，向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱，若__________________________________________________，则整个装置气密性良好。装置D的作用是_____________________________________________________________________。装置E中为______________溶液。(2)为提高产品纯度，应使烧瓶C中Na2S和Na2SO3恰好完全反应，则烧瓶C中Na2S和Na2SO3物质的量之比为____________。(3)装置B的作用之一是观察SO2的生成速率，其中的液体最好选择________。a.蒸馏水b.饱和Na2SO3溶液c.饱和NaHSO3溶液d.饱和NaHCO3溶液实验中，为使SO2缓慢进入烧瓶C，采用的操作是______________________________。已知反应(Ⅲ)相对较慢，则烧瓶C中反应达到终点的现象是___________________。反应后期可用酒精灯适当加热烧瓶A，实验室用酒精灯加热时必须使用石棉网的仪器还有________。a.烧杯b.蒸发皿c.试管d.锥形瓶(4)反应终止后，烧瓶C中的溶液经蒸发浓缩、冷却结晶即可析出Na2S2O3·5H2O，其中可能含有Na2SO3、Na2SO4等杂质。利用所给试剂设计实验，检测产品中是否存在Na2SO4，简要说明实验操作、现象和结论：____________________________________________________。已知Na2S2O3·5H2O遇酸易分解：S2O＋2H＋===S↓＋SO2↑＋H2O\n供选择的试剂：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液[评分标准] (1)液柱高度保持不变(2分)(有“液面、水柱高度不变或不下降”给分，其余不给分) 防止倒吸(2分)[“防止E中溶液倒吸(入C)”得分，其他描述性的词，不能体现作用或有歧义的均不给分] NaOH(合理即可)(2分)[“氢氧化钠”、“KOH(氢氧化钾)”、“碱(性溶)液”、“KMnO4”均得分](2)2∶1(2分)(3)c(2分)(写“C”或“饱和NaHSO3溶液”不得分) 控制滴加硫酸的速度(合理即可)(2分)[下列不得分：控制A中反应速度或控制反应生成SO2的速度(注：无表示操作的字词)] 溶液变澄清(或浑浊消失)(2分)[“沉淀(固体)不再生成(或溶解)”、“黑色固体完全溶解”不得分] ad(3分)(少选得2分，错选得0分)(4)取少量产品溶于足量稀盐酸(或HCl)(1分)(无HCl或选硫酸或硝酸，全题0分；前面没加“盐酸”而是直接加“盐酸酸化的BaCl2”，全题0分；加“盐酸和BaCl2”的得2分)，静置，取上层清液(或过滤，取滤液)(1分)(有“上层清液”、“过滤”即得分)，滴加BaCl2溶液(1分)(“BaCl2”书写成“BaCl”不得分；BaCl2之前加“AgNO3”的不得分)[阅卷人的忠告] (1)“液体高度保持不变”正确作答的考生接近一半，答题中有错别字(如“柱”写错)不得分，部分考生因表达不准确不得分。“防止倒吸”正确作答的考生一半左右，部分考生将其用作“反应容器”不得分。“NaOH”多数考生能正确作答。(2)“2∶1”正确作答的考生不足三分之一，说明多数考生不能综合把握三个反应之间量的关系。(3)“c”多数考生能正确作答。“控制滴加硫酸的速度”正确作答的考生接近一半，部分考生因语言表达不准确不得分。“溶液变澄清(或浑浊消失)”正确作答的考生一半左右，部分考生表达不规范不得分。“ad”正确作答的考生一半，只选a的考生接近三分之一。(4)本问为简答题，阅卷时三个得分点分别是“稀盐酸”、“取上层清液(或过滤，取滤液)”、“滴加BaCl2溶液”，考生能得3分的不到三分之一。[挑战满分](限时25分钟)1.氨基甲酸铵(NH2COONH4)是一种白色固体，易分解、易水解，可用作肥料、灭火剂、洗涤剂等。某化学兴趣小组制备氨基甲酸铵，反应的化学方程式如下：2NH3(g)＋CO2(g)NH2COONH4(s) ΔH<0(1)如用右图装置制取氨气，你所选择的试剂是________________________。\n(2)制备氨基甲酸铵的装置如下图所示，把氨气和二氧化碳通入四氯化碳中，不断搅拌混合，生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中。当悬浮物较多时，停止制备。注：四氯化碳与液体石蜡均为惰性介质。①发生器用冰水冷却的原因是___________________________________________________。液体石蜡鼓泡瓶的作用是_______________________________________________________。②从反应后的混合物中分离出产品的实验方法是________(填写操作名称)。为了得到干燥产品，应采取的方法是________(填写选项序号)。A.常压加热烘干B.高压加热烘干C.真空40℃以下烘干③尾气处理装置如图所示。双通玻璃管的作用：________________________________________________________________；浓硫酸的作用：________________________________________________________________。(3)取因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品0.7820g，用足量石灰水充分处理后，使碳元素完全转化为碳酸钙，过滤、洗涤、干燥，测得质量为1.000g。则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数为__________________。[Mr(NH2COONH4)＝78g·mol－1、Mr(NH4HCO3)＝79g·mol－1、Mr(CaCO3)＝100g·mol－1]2.硼位于ⅢA族，三卤化硼是物质结构化学的研究热点，也是重要的化工原料。三氯化硼(BCl3)可用于制取乙硼烷(B2H6)，也可作有机合成的催化剂。[查阅资料] ①BCl3的熔点为－107.3℃，沸点为12.5℃；②2B＋6HCl2BCl3↑＋3H2↑；③硼与铝的性质相似，也能与氢氧化钠溶液反应。[设计实验] 某同学设计如图所示装置制备三氯化硼：\n请回答下列问题：(1)常温下，高锰酸钾固体粉末与浓盐酸发生的反应可替代A装置中的反应，两个反应的产物中锰的价态相同。写出高锰酸钾固体粉末与浓盐酸反应的离子方程式：________________________________________________________________________。(2)E装置的作用是____________________。如果拆去B装置，可能的后果是__________________。(3)写出D装置中发生反应的化学方程式：_________________________________________；实验中可以用一个盛装________(填试剂名称)的干燥管代替F＋G装置，使实验更简便。(4)三氯化硼遇水剧烈反应生成硼酸(H3BO3)和白雾，写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。实验室保存三氯化硼的注意事项是______________。(5)为了顺利完成实验，正确的操作是________(填序号)，并解释原因________________________________________________________________________。①先点燃A处酒精灯，后点燃D处酒精灯②先点燃D处酒精灯，后点燃A处酒精灯③同时点燃A、D处酒精灯(6)请你设计一个简易实验，验证制得的产品中是否含有硼粉：________________________________________________________________________。3.硫代硫酸钠(Na2S2O3)可用作传统照相业的定影剂、鞣革时重铬酸盐的还原剂及纸浆漂白时的脱氯剂等。某化学探究小组通过查阅资料，利用下图所示装置及试剂可制备硫代硫酸钠(部分夹持仪器略)。(1)装置A中的“硫酸”最好选用________(填字母序号)。A.发烟硫酸B.浓硫酸C.80%的硫酸D.10%的硫酸\n(2)装置C中除生成目标产物硫代硫酸钠外，还生成一种温室气体。则装置C中发生反应的离子方程式为__________________________________________________________________。(3)装置B的作用是____________________，装置D的作用是_________________________。(4)若将分液漏斗中的硫酸换为浓盐酸，装置C中除生成硫代硫酸钠外，还生成一种钠盐，该钠盐的化学式为____________，为防止该钠盐的生成，有同学在上述装置中增加了如图装置E。该装置E应该添加的位置为________(填字母序号)。A.只能在装置A和装置B之间B.只能在装置B和装置C之间C.在装置A和装置B或装置B和装置C之间都可以D.只能在装置C和装置D之间该装置中盛放的试剂为__________(填字母序号)。A.NaOH溶液B.Na2SO3溶液C.NaHCO3溶液D.NaHSO3溶液\n答案精析题组二[挑战满分]1.(1)浓氨水与氢氧化钠固体(其他合理答案均可) (2)①降低温度，提高反应物转化率(或降低温度，防止因反应放热造成产物分解) 通过观察气泡，调节NH3与CO2通入比例 ②过滤 C ③防止倒吸 吸收多余氨气 防止空气中水蒸气进入反应器使氨基甲酸铵水解 (3)0.8000或80.00%解析 (1)装置中无酒精灯，所以反应是固(液)＋液不需要加热的反应，浓氨水与固体氢氧化钠或CaO反应均可。(2)①该反应为放热反应，从反应速率、平衡移动两方面入手；液体石蜡鼓泡瓶的“鼓泡瓶”暗示了该题的答案。③尾气处理装置的作用除了尾气处理外，还可能具有防倒吸、防空气干扰等作用；氨基甲酸铵易水解，应防止空气中的水蒸气进入反应器。(3)充分利用守恒、注意题目要求，如本题中的“碳元素完全转化为碳酸钙”，“物质的量分数”。样品中n(C)＝n(CaCO3)＝0.0100mol，列方程组n(NH4HCO3)＋n(NH2COONH4)＝n(C)＝0.0100mol；79g·mol－1n(NH4HCO3)＋78g·mol－1n(NH2COONH4)＝0.7820g，n(NH2COONH4)＝0.0080mol。2.(1)2MnO＋10Cl－＋16H＋===2Mn2＋＋8H2O＋5Cl2↑(2)冷却和收集三氯化硼 硼粉与氯化氢反应生成的产物中有氢气，加热氢气与氯气的混合气体，易发生爆炸(3)2B＋3Cl22BCl3 碱石灰(4)BCl3＋3H2O===H3BO3＋3HCl↑ 密封冷暗处保存(5)① 排尽装置中的空气，避免氧气和硼粉反应生成B2O3(或避免生成的三氯化硼与水蒸气反应)(6)取少量样品于试管中，滴加浓氢氧化钠溶液，若有气泡产生，则样品中含有硼粉；若无气泡产生，则样品中无硼粉3.(1)C\n(2)4SO2＋2S2－＋CO===3S2O＋CO2(3)防止装置C中的液体倒吸入装置A中(或作安全瓶) 吸收尾气中的SO2(4)NaCl A D解析 (1)SO与H＋反应可生成SO2，故所用硫酸不能是分子状态的硫酸，必须能电离出H＋，硫酸的浓度大则反应速率快，故选取80%的硫酸。(2)结合反应物碳酸钠可知生成的温室气体为二氧化碳，因此该反应的反应物为二氧化硫、硫化钠和碳酸钠，生成物为硫代硫酸钠和二氧化碳。(3)装置B中的两个导管均为短管，作安全瓶；装置D中的氢氧化钠溶液可以与二氧化硫反应，防止污染环境。(4)若将硫酸换为浓盐酸，则生成的二氧化硫中混有HCl，HCl可与碳酸钠、硫化钠反应生成氯化钠；装置E的作用是除去HCl，则其应放置在安全瓶前；二氧化硫与氢氧化钠、亚硫酸钠、碳酸氢钠溶液均能发生反应，因此只能选取NaHSO3溶液。
