2017年高考化学大题专题5：综合实验探究

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1、( 五 )综合实验探究1．(2016 ·全国卷 Ⅰ )氮的氧化物 (NO x) 是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用 NH 3 将 NO x 还原生成 N 2。某同学在实验室中对NH 3 与 NO 2 反应进行了探究。 回答下列问题：(1)氨气的制备① 氨 气 的 发 生 装 置 可 以 选 择 上 图 中 的 ________ ， 反 应 的 化 学 方 程 式 为______________________ 。②欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置， 其连接顺序为： 发生装置→ ________( 

2、按气流方向，用小写字母表示)。(2)氨气与二氧化氮的反应将上述收集到的NH 3 充入注射器X 中，硬质玻璃管Y 中加入少量催化剂， 充入 NO 2( 两端用夹子 K 1、 K2 夹好 ) 。在一定温度下按图示装置进行实验。操作步骤打开 K 1，推动注射器活塞，使 X 中的气体缓慢通入 Y 管中将注射器活塞退回原处并固定，待装置恢复到室温打开 K 2实验现象①Y 管中________________Y 管中有少量水珠③________解释原因②反应的化学方程式__________生成的气态水凝聚④ ________解

3、析： 本题考查综合实验设计，涉及氨气的制备、氨气与二氧化氮的反应实验，包括仪器选择、 连接装置接口、 描述现象、 分析原因等， 意在考查考生综合设计实验的能力。(1) ①观察装置知， A 装置适合加热固体制备气体，B 装置适合加热液体与固体制备气体或加热液体制备气体。 实验室通过氯化铵和消石灰共热制备氨气，加热固体混合物制备气体，可以选择 A 装置作发生装置，化学方程式为△2NH 4Cl ＋Ca(OH) 2=====2NH 3↑ ＋CaCl 2＋ 2H2O 。实验室还可以通过加热浓氨水制备氨气，故也可以选择B 装置作

4、发生装置，化学方程式为△NH 3·H 2O=====NH 3↑ ＋ H 2O。②实验室用碱石灰干燥氨气，用向下排空气法收集氨气，用水吸收尾气中的氨气并注意防倒吸。故选择C 、D 、 F 装置，注意连接干燥管时应大口进气，小口出气。所以，连接顺序为a、d、 c、f 、 e、 i 或 b、d、 c、f 、e、 i。(2)NO 2 呈红棕色，氨催化剂气与二氧化氮发生反应：8NH 3＋ 6NO 2 ===== 7N2＋ 12H 2O ，故观察到Y 管中红棕色气体慢慢变浅。 NH 3 与 NO 2 反应后生成的气态水凝聚，反应后

5、气体分子数减少，装置内压强减小，故打开 K 2，氢氧化钠溶液会产生倒吸现象。答案： (1)① A△2NH 4Cl ＋ Ca(OH) 2 =====2NH 3↑＋ CaCl 2＋ 2H2O[ 或 B△NH 3·H 2O=====NH 3↑＋ H 2O]② d c f e i(2)①红棕色气体慢慢变浅催化剂② 8NH 3＋ 6NO 2 ===== 7N2＋ 12H 2O③ Z 中 NaOH 溶液产生倒吸现象④反应后气体分子数减少，Y 管中压强小于外压2．(2016 ·北京卷 )用零价铁 (Fe)去除水体中的硝酸盐－

6、(NO 3 ) 已成为环境修复研究的热点之一。－(1)Fe 还原水体中NO 3 的反应原理如图所示。①作负极的物质是____________ 。②正极的电极反应式是____________。(2)将足量铁粉投入水体中，经初始 pH－24 小时测定 NO 3 的去除率和 pH，结果如下：pH ＝ 2.5 pH＝ 4.5－NO3 的去除率24 小时 pH接近 100%接近中性<50%接近中性铁的最终物质形态－pH＝ 4.5 时， NO 3 的去除率低。其原因是__________________ 。(3)实验发现：在

7、初始pH＝ 4.5 的水体中投入足量铁粉的同时，补充一定量的－2＋明显提高 NO 3 的去除率。对Fe 的作用提出两种假设：2 ＋－Ⅰ .Fe 直接还原 NO 3 ；2 ＋Ⅱ .Fe 破坏 FeO(OH) 氧化层。2 ＋Fe 可以①做对比实验，结果如图所示。可得到的结论是________。2 ＋②同位素示踪法证实Fe 能与 FeO(OH) 反应生成 Fe3 O4。结合该反应的离子方程式，2 ＋－释加入 Fe 提高 NO 3 去除率的原因：______________________ 。－(4)其他条件与 (2) 相同

8、，经 1 小时测定 NO 3 的去除率和pH，结果如下：解初始 pH－NO 3 的去除率pH ＝ 2.5约 10%pH ＝ 4.5约 3%1 小时 pH接近中性接近中性－与 (2)中数据对比， 解释 (2)中初始 pH 不同时， NO 3 去除率和铁的最终物质形态不同的原因： ________________________