山东新高考化学二轮复习专题突破练14综合实验探究

专题突破练14综合实验探究非选择题(本题包括5个小题,共100分)1.(2019全国2,28)(20分)咖啡因是一种生物碱(易溶于水及乙醇,熔点234.5℃,100℃以上开始升华),有兴奋大脑神经和利尿等作用。茶叶中含咖啡因约1%~5%、单宁酸(Ka约为106,易溶于水及乙醇)约3%~10%,还含有色素、纤维素等。实验室从茶叶中提取咖啡因的流程如下图所示。索氏提取装置如右图所示。实验时烧瓶中溶剂受热蒸发,蒸汽沿蒸汽导管2上升至球形冷凝管,冷凝后滴入滤纸套筒1中,与茶叶末接触,进行萃取。萃取液液面达到虹吸管3顶端时,经虹吸管3返回烧瓶,从而实现对茶叶末的连续萃取。回答下列问题:(1)实验时需将茶叶研细,放入滤纸套筒1中,研细的目的是。圆底烧瓶中加入95%乙醇为溶剂,加热前还要加几粒。

(2)提取过程不可选用明火直接加热,原因是。与常规的萃取相比,采用索氏提取器的优点是。

(3)提取液需经“蒸馏浓缩”除去大部分溶剂。与水相比,乙醇作为萃取剂的优点是。“蒸馏浓缩”需选用的仪器除了圆底烧瓶、蒸馏头、温度计、接收管之外,还有(填标号)。

A.直形冷凝管 B.球形冷凝管C.接收瓶 D.烧杯(4)浓缩液加生石灰的作用是中和和吸收。

(5)可采用如右图所示的简易装置分离提纯咖啡因。将粉状物放入蒸发皿中并小火加热,咖啡因在扎有小孔的滤纸上凝结,该分离提纯方法的名称是。

2.(2019山东德州二模)(20分)某学习小组设计如图装置,验证黄铜矿(主要成分CuFeS2)在空气中的氧化产物并测定CuFeS2的纯度(杂质不参与反应)。回答下列问题。(1)仪器a的名称,碱石灰的作用。

(2)为检验灼烧黄铜矿产生的气体,B中可选

a.HNO3溶液b.品红溶液c.BaCl2溶液d.溴水e.酸性KMnO4溶液(3)C中NaOH的作用。

(4)样品经煅烧后的固体中铜元素以泡铜(Cu、Cu2O)形式存在,其中Cu2O能与稀硫酸反应生成Cu和CuSO4。①请设计实验验证泡铜中含有Cu2O。

②用泡铜与CO反应来制取粗铜的装置如下图,实验时依次进行的操作:组装仪器→检查装置气密性→加装药品→→→…→尾气处理;CO还原Cu2O的化学方程式为。

(5)为测定CuFeS2的纯度,称取ag黄铜矿样品充分灼烧,从灼烧产物中分离出泡铜,完全溶于稀硝酸,并配成200mL的溶液,取20.00mL该溶液用cmol·L1的标准液EDTA(用H2Y2表示)滴定至终点(标准液不与杂质反应),消耗EDTAVmL,则CuFeS2的纯度为。(滴定时的反应为:Cu2++H2Y2CuY2+2H+)

3.(2019重庆九校联盟联考)(20分)过氧化钙(CaO2)常用作种子及谷物的无毒性消毒剂,常温下为白色的固体,微溶于水,且不溶于乙醇、乙醚和碱性溶液,但溶于酸。某实验小组拟探究CaO2的性质及其实验室制法。(1)实验探究CaO2与酸的反应。操作现象向盛有4gCaO2的大试管中加入10mL稀盐酸得溶液a剧烈反应,产生能使带火星木条复燃的气体取5mL溶液a置于试管中,滴入两滴石蕊溶液溶液变红,一段时间后溶液颜色明显变浅,稍后溶液变为无色①CaO2与盐酸反应的化学方程式为。

②加入石蕊溶液后溶液褪色可能是因为溶液a中存在较多的。

(2)用如图所示装置制备过氧化钙,其反应原理为Ca+O2CaO2。①请选择实验所需要的装置,按气流方向连接的顺序为(填仪器接口的字母,上述装置可不选用也可重复使用)。

②根据完整的实验装置进行实验,实验步骤如下:Ⅰ.检验装置的气密性后,装入药品;Ⅱ.打开分液漏斗活塞,通入气体一段时间,加热药品;Ⅲ.反应结束后,(填操作);Ⅳ.拆除装置,取出产物。

(3)利用反应Ca2++H2O2+2NH3+8H2OCaO2·8H2O↓+2NH4+在碱性环境下制取CaO2①NH3在Ca2+和H2O2的反应过程中所起的作用是。

②反应结束后,经过滤、洗涤、低温烘干可获得CaO2·8H2O。过滤需要的玻璃仪器是;将沉淀进行洗涤的操作为。

(4)设计实验证明CaO2的氧化性比FeCl3的氧化性强:。

4.(20分)氮化镓(GaN)被称为第三代半导体材料,其应用已经取得了突破性的进展。已知:(ⅰ)氮化镓性质稳定,不与水、酸反应,只在加热时溶于浓碱溶液。(ⅱ)NiCl2溶液在加热时,先转化为Ni(OH)2,后分解为NiO。(ⅲ)制备氮化镓的反应为2Ga+2NH32GaN+3H2某学校化学兴趣小组在实验室制备氮化镓,设计实验装置如图所示:设计实验步骤如下:①滴加几滴NiCl2溶液润湿金属镓粉末,置于反应器中;②先通入一段时间的H2后,再加热;③停止通氢气,改通入氨气,继续加热一段时间;④停止加热,继续通入氨气,直至冷却;⑤将反应器内的固体转移到盛有盐酸的烧杯中,充分反应后过滤、洗涤、干燥。(1)仪器X中的试剂是,仪器Y的名称是。

(2)该套装置中存在的一处明显错误是。

(3)步骤①中选择NiCl2溶液,不选择氧化镍的原因是。

a.增大接触面积,增大化学反应速率b.使镍能均匀附着在镓粉的表面,提高催化效率c.为了能更好形成原电池,增大反应速率(4)步骤③中制备氮化镓,则判断该反应接近完成时观察到的现象是。

(5)请写出步骤⑤中检验产品氮化镓固体洗涤干净的操作:

。

(6)镓元素与铝同族,其性质与铝类似,请写出氮化镓溶于热NaOH溶液的离子方程式:。

5.(2019陕西宝鸡中学三模)(20分)葡萄糖酸亚铁[(C6H11O7)2Fe]是医疗上常用的补铁剂,易溶于水,几乎不溶于乙醇。某实验小组同学拟用下图装置先制备FeCO3,再用FeCO3与葡萄糖酸反应进一步制得葡萄糖酸亚铁。请回答下列问题:(1)与普通漏斗比较,a漏斗的优点是。

(2)按上图连接好装置,检査气密性后加入药品,打开K1和K3,关闭K2。①b中的实验现象。

②一段时间后,关闭,打开(选填“K1”“K2”或“K3”),观察到b中的溶液会流入c中,同时c中析出FeCO3沉淀。

③b中产生的气体的作用是。

(3)将c中制得的碳酸亚铁在空气中过滤时间较长时,表面会变为红褐色,用化学方程式说明其原因:

(4)将葡萄糖酸与碳酸亚铁混合,须将溶液的pH调节至5.8,其原因是。向上述溶液中加入乙醇即可析出产品,加入乙醇的目的是。

(5)有同学提出用NaHCO3溶液代替Na2CO3溶液制得的碳酸亚铁纯度更高,其可能的原因是。

参考答案专题突破练14综合实验探究1.答案(1)增加固液接触面积,提取充分沸石(2)乙醇易挥发,易燃使用溶剂量少,可连续萃取(萃取效率高)(3)乙醇沸点低,易浓缩AC(4)单宁酸水(5)升华解析(1)将茶叶研细是为了增加固液接触面积,使提取充分。为了防止暴沸,需要加入沸石。(2)乙醇容易挥发,且易燃烧。根据所给萃取的原理和装置,可知该种萃取方法中萃取剂可以连续使用,萃取效率高。(3)乙醇的沸点比水的低,蒸馏浓缩更容易;直形冷凝管便于馏分液体流出,故A项正确,B项错误。(4)因为茶叶中含有单宁酸,故加入生石灰可以中和单宁酸,且生石灰可与水反应,从而达到吸收水的目的。(5)固体直接转化为气体,属于升华。2.答案(1)(球形)干燥管吸收通入空气中的二氧化碳和水蒸气(2)bde(3)吸收多余的SO2(4)①取少量泡铜置于试管中,加入适量稀硫酸,若溶液呈蓝色说明泡铜中含有Cu2O②通入气体点燃酒精灯CO+CuOCu+CO2(5)1.84解析(1)仪器a的名称是球形干燥管,碱石灰的作用是吸收通入空气中的二氧化碳和水蒸气。(2)灼烧黄铜矿产生的气体是二氧化硫。a.HNO3溶液可以氧化二氧化硫,但是没有明显的现象,且会产生不能被氢氧化钠溶液吸收的污染性气体NO,故不选a;b.二氧化硫气体可以漂白品红溶液,故选b;c.二氧化硫气体不与BaCl2溶液反应,故不选c;d.二氧化硫与溴可发生氧化还原反应,使溴水褪色,故选d;e.二氧化硫与酸性KMnO4溶液可发生氧化还原反应,使酸性高锰酸钾褪色,故选e。(3)C中NaOH溶液是用来吸收多余的二氧化硫气体,防止污染环境。(4)①因为铜排在氢后面,不与稀硫酸反应,而Cu2O能与稀硫酸反应生成Cu和CuSO4,所以可以用稀硫酸验证;具体方案是取少量泡铜置于试管中,加入适量稀硫酸,若溶液呈蓝色,说明泡铜中含有Cu2O。②实验开始之前先除掉装置中的空气,再加热,否则CO与空气混合加热可能会引起爆炸;因此步骤为组装仪器→检查装置气密性→加装药品→通入气体→点燃酒精灯→…→尾气处理。CO还原Cu2O的化学方程式为CO+CuOCu+CO2。(5)根据关系式进行计算:CuFeS2~Cu2+~H2Y21mol 1mol 1moln(CuFeS2) cV×103×200解得n(CuFeS2)=cV×102mol,则CuFeS2的纯度为cV×10-2mol3.答案(1)①2CaO2+4HCl2CaCl2+2H2O+O2↑②H2O2(2)①d→e→f→b→c→e(或d→e→f→c→b→e)②熄灭酒精灯,待反应管冷却至室温,停止通入氧气,并关闭分液漏斗的活塞(3)①中和生成的氢离子,促进反应进行(或使溶液呈碱性,减少CaO2·8H2O的溶解,或提高产品的产率等其他合理答案)②烧杯、漏斗、玻璃棒沿玻璃棒向漏斗中注入蒸馏水至浸没沉淀,让水自然流下,重复2~3次(4)在FeCl2溶液中滴加KSCN溶液,溶液不显红色,再加入少量CaO2粉末,溶液变红色,说明CaO2的氧化性比FeCl3的氧化性强解析(1)①CaO2与盐酸反应产生CaCl2、H2O和氧气,反应的化学方程式为2CaO2+4HCl2CaCl2+2H2O+O2↑;②加入石蕊后溶液褪色可能是因为溶液a中存在较多的H2O2,该物质具有氧化性,能将红色的物质氧化变为无色。(2)①用H2O2与MnO2反应产生O2,用浓硫酸干燥氧气,然后是氧气与Ca在加热时发生反应产生CaO2,为防止空气中的水分影响反应产物,应该再连接盛有浓硫酸的洗气瓶。故装置的连接顺序是d→e→f→b→c→e(或d→e→f→c→b→e)。②根据完整的实验装置进行实验,实验步骤如下:Ⅰ.检验装置的气密性后装入药品;Ⅱ.打开分液漏斗活塞,通入气体一段时间,加热药品;Ⅲ.反应结束后,熄灭酒精灯,待反应管冷却至室温,停止通入氧气,并关闭分液漏斗的活塞;Ⅳ.拆除装置,取出产物。(3)①根据反应的离子方程式可知NH3与反应产生的H+结合形成NH4+,所以NH3在Ca2+和H2O2的反应过程中所起的作用是中和生成的氢离子,促进反应进行。②反应结束后,经过滤、洗涤、低温烘干可获得CaO2·8H2O,过滤所需要的玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒。将沉淀进行洗涤的操作为沿玻璃棒向漏斗中注入蒸馏水至浸没沉淀,让水自然流下,重复2~3次。(4)要证明CaO2的氧化性比FeCl3的氧化性强,可在FeCl2溶液中滴加KSCN溶液,溶液不显红色,再加入少量CaO2粉末,溶液变红色,说明CaO2的氧化性比FeCl34.答案(1)浓氨水球形干燥管(2)装置F中溶液会产生倒吸或缺少尾气处理装置(3)ab(4)装置F中几乎不再产生气泡(5)取最后的一次洗涤液于试管中,滴加AgNO3溶液,若无白色沉淀,则证明氮化镓固体已洗涤干净(6)GaN+OH+H2OGaO2-+NH3解析(1)根据题中信息可知,装置A制取氢气,装置C制取氨气;由于是不需要加热条件下的液体与固体作用制氨气,故仪器X中的试剂是浓氨水,仪器Y的名称是球形干燥管。(2)因过量的氨气进入装置F与稀硫酸反应,装置F中的溶液会产生倒吸;同时该装置缺少尾气处理装置。(3)步骤①中选择NiCl2溶液,NiCl2溶液在加热时,先转化为Ni(OH)2,后分解为NiO,增大接触面积,增大化学反应速率,且能使NiO被还原生成的镍均匀附着在镓粉的表面,提高催化效率。(4)步骤③中制备氮化镓的反应为2Ga+2NH32GaN+3H2,氨气极易溶于水,氢气不溶于水,故判断该反应接近完成时观察到的现象是装置F中几乎不再产生气泡。(5)步骤⑤中检验产品氮化镓固体是否洗涤干净,即检验洗涤液中是否还含有Cl,操作为取最后的一次洗涤液于试管中,滴加AgNO3溶液,若无白色沉淀,则证明产品氮化镓固体已洗涤干净。(6)镓元素与铝同族,其性质与铝类似,则氮化镓溶