2023版高考化学总复习：专题十六实验方案的设计与评价十年高考分类题组

1、专题十六实验方案的设计与评价考点一制备实验方案的设计与评价1.(2020浙江7月选考,30,10分)硫代硫酸钠在纺织业等领域有广泛应用。某兴趣小组用下图装置制备Na2S2O35H2O。合成反应:SO2+Na2CO3 Na2SO3+CO22Na2S+3SO2 2Na2SO3+3SNa2SO3+S Na2S2O3滴定反应:I2+2Na2S2O3 2NaI+Na2S4O6已知:Na2S2O35H2O易溶于水,难溶于乙醇,50 开始失结晶水。实验步骤:Na2S2O3制备:装置A制备的SO2经过单向阀通入装置C中的混合溶液,加热、搅拌,至溶液pH约为7时,停止通入SO2气体,得产品混合溶液。产品分离提纯

2、:产品混合溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,得到Na2S2O35H2O产品。产品纯度测定:以淀粉作指示剂,用Na2S2O35H2O产品配制的溶液滴定碘标准溶液至滴定终点,计算Na2S2O35H2O含量。请回答:(1)步骤单向阀的作用是;装置C中的反应混合溶液pH过高或过低将导致产率降低,原因是。(2)步骤下列说法正确的是。A.快速蒸发溶液中水分,可得较大晶体颗粒B.蒸发浓缩至溶液表面出现晶膜时,停止加热C.冷却结晶后的固液混合物中加入乙醇可提高产率D.可选用冷的Na2CO3溶液作洗涤剂(3)步骤滴定前,有关滴定管的正确操作为(选出正确操作并按序排列):检漏蒸馏水洗涤()()()()(

3、)开始滴定。A.烘干B.装入滴定液至零刻度以上C.调整滴定液液面至零刻度或零刻度以下D.用洗耳球吹出润洗液E.排除气泡F.用滴定液润洗2至3次G.记录起始读数装标准碘溶液的碘量瓶(带瓶塞的锥形瓶)在滴定前应盖上瓶塞,目的是。滴定法测得产品中Na2S2O35H2O含量为100.5%,则Na2S2O35H2O产品中可能混有的物质是。答案(1)防止倒吸pH过高,Na2CO3、Na2S反应不充分;pH过低,导致Na2S2O3转化为S和 SO2(2)BC(3)FBECG防止碘挥发损失Na2SO3;失去部分结晶水的Na2S2O35H2O解析(1)单向阀的作用是防止A中产生的SO2被C中溶液吸收时C中溶液被

4、倒吸入A中。若C中溶液pH过低,Na2S2O3会转化为S和SO2;若C中溶液pH过高,Na2CO3、Na2S反应不充分,均会导致产率降低。(2)快速蒸发溶液中水分,得到的晶体颗粒较小,A错误;为防止Na2S2O35H2O失去结晶水,将溶液蒸发浓缩至表面出现晶膜时即停止加热,B正确;因Na2S2O35H2O难溶于乙醇,故在冷却结晶后的固液混合物中加入乙醇,可析出更多的Na2S2O35H2O晶体,C正确;用Na2CO3溶液作洗涤剂,会使产品中混入杂质,D错误。(3)为防止I2挥发导致碘溶液浓度降低,碘量瓶在滴定前应盖上瓶塞。产品中Na2S2O35H2O的含量偏高,可能是产品中混有失去部分结晶水的N

5、a2S2O35H2O或者是混有Na2SO3杂质(Na2SO3+I2+H2O Na2SO4+2HI)。解题总结1.滴定操作的基本步骤:检漏蒸馏水洗涤所盛溶液润洗23次装液逐气泡调液面记录初始读数滴定记录终点读数。2.产品中Na2S2O35H2O的含量偏高,说明相同质量的杂质耗I2量比Na2S2O35H2O要高,Na2SO3和失去部分结晶水的Na2S2O35H2O符合要求。2.(2019浙江4月选考,31,10分)某兴趣小组在定量分析了镁渣含有MgCO3、Mg(OH)2、CaCO3、Al2O3、Fe2O3和SiO2中Mg含量的基础上,按如下流程制备六水合氯化镁(MgCl26H2O)。相关信息如下:

6、700 只发生MgCO3和Mg(OH)2的分解反应。NH4Cl溶液仅与体系中的MgO反应,且反应程度不大。“蒸氨”是将氨从固液混合物中蒸出来,且须控制合适的蒸出量。请回答:(1)下列说法正确的是。A.步骤,煅烧样品的容器可以用坩埚,不能用烧杯和锥形瓶B.步骤,蒸氨促进平衡正向移动,提高MgO的溶解量C.步骤,可以将固液混合物C先过滤,再蒸氨D.步骤,固液分离操作可采用常压过滤,也可采用减压过滤(2)步骤,需要搭建合适的装置,实现蒸氨、吸收和指示于一体(用硫酸溶液吸收氨气)。选择必须的仪器,并按连接顺序排列(填写代表仪器的字母,不考虑夹持和橡皮管连接):热源。为了指示蒸氨操作完成,在一定量硫酸溶

7、液中加指示剂。请给出指示剂并说明蒸氨可以停止时的现象。(3)溶液F经盐酸酸化、蒸发、结晶、过滤、洗涤和低温干燥得到产品。取少量产品溶于水后发现溶液呈碱性。含有的杂质是。从操作上分析引入杂质的原因是。(4)有同学采用盐酸代替步骤中的NH4Cl溶液处理固体B,然后除杂,制备MgCl2溶液。已知金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围:金属离子pH开始沉淀完全沉淀Al3+3.04.7Fe3+1.12.8Ca2+11.3-Mg2+8.410.9请给出合理的操作排序(从下列操作中选取,按先后次序列出字母,操作可重复使用):固体Ba()()()()()()MgCl2溶液产品。a.用盐酸溶解b.调pH=3.0c.

8、调pH=5.0d.调pH=8.5e.调pH=11.0f.过滤g.洗涤答案(1)ABD(2)adfc甲基橙,颜色由红色变橙色(3)碱式氯化镁(氢氧化镁)过度蒸发导致氯化镁水解(4)cfefga解析(1)烧杯和锥形瓶是玻璃材质的,不能承受高温煅烧,煅烧样品的容器可以用坩埚,A正确;信息显示NH4Cl溶液与MgO的反应程度不大,说明该反应可逆,化学方程式为MgO+2NH4Cl+H2O MgCl2+2NH3H2O,“蒸氨”时将氨从固液混合物中蒸出来,促进平衡正向移动,从而提高了MgO的溶解量,B正确;步骤中若将固液混合物C先过滤,再蒸氨,在蒸氨完成后为了将未反应完全的MgO除去,还需再过滤一次,费时麻

9、烦,C错误;步骤中固液分离操作可采用常压过滤,也可采用减压过滤(沉淀不是胶状沉淀),D正确。(2)为实现蒸氨、吸收和指示于一体,应将固、液混合物C置于烧瓶a中,连接d将生成的NH3导出,用c烧杯中的H2SO4溶液吸收,为防止NH3吸收时溶液倒吸,应在d、c间接一球形干燥管f,故仪器正确的连接顺为adfc。硫酸吸收NH3生成的(NH4)2SO4溶液呈酸性,可选择在酸性范围内变色的指示剂甲基橙,溶液颜色由红色变橙色,说明一定量的硫酸已反应完全,蒸氨可以停止。(3)溶液F中含MgCl2、NH4Cl和NH3H2O,盐酸酸化后NH3H2O转化为NH4Cl,再经蒸发、结晶、过滤、洗涤和低温干燥得到产品,产

10、品水溶液呈碱性,但单一MgCl2溶液呈酸性,应该是含有较多的碱式氯化镁Mg(OH)Cl(或氢氧化镁)杂质,由溶液过度蒸发和干燥时温度过高导致氯化镁水解而来。(4)固体B中含MgO、CaCO3、Al2O3、Fe2O3和SiO2,加盐酸溶解后,溶液中含Mg2+、Fe3+、Al3+、Ca2+,根据题给金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围,可先调pH=5.0,使Fe3+和Al3+完全沉淀,过滤滤去Fe(OH)3、Al(OH)3和SiO2,再将所得滤液调pH=11.0,使Mg2+完全沉淀而跟Ca2+分离,过滤将滤出的Mg(OH)2洗涤干净后用盐酸溶解即得MgCl2溶液,故合理的操作排序为固体Bacfefg

11、a。易错警示本题易错点有三,一是(2)中仪器连接顺序未考虑接球形干燥管防倒吸;二是不能正确分析(3)中产品中所含杂质的成分及成因;三是(4)中制备MgCl2溶液的操作排序。3.(2018浙江4月选考,31,10分)某兴趣小组以废铁屑制得硫酸亚铁铵后,按下列流程制备二水合草酸亚铁(FeC2O42H2O),进一步制备高纯度还原铁粉。(NH4)2Fe(SO4)26H2O FeC2O42H2OFe2O3Fe已知:FeC2O42H2O难溶于水,150 开始失结晶水;H2C2O4易溶于水,溶解度随温度升高而增大。请回答:(1)下列操作或描述正确的是。A.步骤,H2C2O4稍过量主要是为了抑制Fe2+水解B

12、.步骤,采用热水洗涤可提高除杂效果C.步骤,母液中的溶质主要是(NH4)2SO4和H2C2O4D.步骤,如果在常压下快速干燥,温度可选择略高于100 (2)如图装置,经过一系列操作完成步骤中的抽滤和洗涤。请选择合适的编号,按正确的操作顺序补充完整(洗涤操作只需考虑一次):开抽气泵abdc关抽气泵。a.转移固液混合物;b.关活塞A;c.开活塞A;d.确认抽干;e.加洗涤剂洗涤。(3)称取一定量的FeC2O42H2O试样,用硫酸溶解,采用KMnO4滴定法测定,折算结果如下:n(Fe2+)/moln(C2O42-)/mol试样中FeC2O42H2O的质量分数9.8010-49.8010-40.980

13、由表中数据推测试样中最主要的杂质是。(4)实现步骤必须用到的两种仪器是(供选仪器:a.烧杯;b.坩埚;c.蒸馏烧瓶;d.高温炉;e.表面皿;f.锥形瓶);该步骤的化学方程式是。(5)为实现步骤,不宜用炭粉还原Fe2O3,理由是。答案(10分)(1)BD(2分)(2)cebd(2分)(3)(NH4)2SO4(1分)(4)bd(2分)4FeC2O42H2O+3O22Fe2O3+8CO2+8H2O(2分)(5)用炭粉还原会引进杂质(1分)解析(1)溶解酸化后溶液已呈酸性,草酸过量的目的并不是抑制Fe2+水解,而是保证Fe2+完全沉淀,同时因H2C2O4具有还原性,可防止Fe2+氧化,A错误;步骤中采

14、用热水洗涤,有利于除去(NH4)2SO4和H2C2O4,B正确;步骤中发生的反应为(NH4)2Fe(SO4)2+H2C2O4+2H2O FeC2O42H2O+(NH4)2SO4+H2SO4,故步骤的母液中的溶质除(NH4)2SO4和H2C2O4外,还有H2SO4,C错误;因FeC2O42H2O在150 才开始失去结晶水,故步骤中在常压下略高于100 时干燥,既不影响产物的成分,又能加快干燥的速度,D正确。(2)抽滤完成后,需要洗涤FeC2O42H2O晶体,故应先打开活塞A使抽滤瓶内压强上升,再加入洗涤剂洗涤,待充分洗涤后,关闭活塞A,再次确认抽干,然后打开活塞A防止溶液倒吸,最后关闭抽气泵,故

15、正确的操作顺序是开抽气泵abdcebdc关抽气泵。(3)因试样中n(Fe2+)n(C2O42-)=11,故试样中最主要的杂质是(NH4)2SO4。(4)由得失电子守恒和原子守恒可写出FeC2O42H2O在O2中灼烧时反应的化学方程式。(5)用炭粉还原Fe2O3后,多余的炭粉不易除去。4.(2017北京理综,26,13分)TiCl4是由钛精矿(主要成分为TiO2)制备钛(Ti)的重要中间产物,制备纯TiCl4的流程示意图如下:钛精矿粗TiCl4纯TiCl4资料:TiCl4及所含杂质氯化物的性质化合物SiCl4TiCl4AlCl3FeCl3MgCl2沸点/58136181(升华)3161 412熔

16、点/-69-25193304714在TiCl4中的溶解性互溶微溶难溶(1)氯化过程:TiO2与Cl2难以直接反应,加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。已知:TiO2(s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+O2(g)H1=+175.4 kJmol-12C(s)+O2(g) 2CO(g)H2=-220.9 kJmol-1沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式:。氯化过程中CO和CO2可以相互转化,根据右图判断:CO2生成CO反应的H0(填“”“随温度升高,CO含量增大,说明生成CO的反应是吸热反应H2O、FeCl2溶液、NaOH溶液MgCl2、AlCl3、FeCl3(2

17、)SiCl4高于136 ,低于181 解析(1)将已知的两个热化学方程式相加,即可得出答案。观察图像可知,随着温度的升高,CO的含量增大,说明平衡向生成CO的方向移动,所以生成CO的反应是吸热反应,H0。在室温下,TiCl4、SiCl4为液态,AlCl3、FeCl3、MgCl2为固态且在TiCl4中微溶或难溶,所以滤渣中应含有AlCl3、FeCl3、MgCl2,但AlCl3、FeCl3在TiCl4中微溶,故粗TiCl4混合液中仍然会存在少量的AlCl3、FeCl3。(2)TiCl4在蒸馏塔二中被蒸出,说明物质a应是一种沸点比TiCl4低的物质,结合题给资料可知a是SiCl4。T2应控制在136

18、 以上,181 以下,确保TiCl4被蒸出,同时AlCl3等杂质不能被蒸出。审题方法认真读题,捕捉到题目中的所有信息,依据相关知识进行分析。5.(2017江苏单科,21B,12分)1-溴丙烷是一种重要的有机合成中间体,沸点为71 ,密度为1.36 gcm-3。实验室制备少量1-溴丙烷的主要步骤如下:步骤1:在仪器A中加入搅拌磁子、12 g正丙醇及20 mL水,冰水冷却下缓慢加入28 mL浓H2SO4;冷却至室温,搅拌下加入24 g NaBr。步骤2:如下图所示搭建实验装置,缓慢加热,直到无油状物馏出为止。步骤3:将馏出液转入分液漏斗,分出有机相。步骤4:将分出的有机相转入分液漏斗,依次用12

19、mL H2O、12 mL 5% Na2CO3溶液和12 mL H2O洗涤,分液,得粗产品,进一步提纯得1-溴丙烷。(1)仪器A的名称是;加入搅拌磁子的目的是搅拌和。(2)反应时生成的主要有机副产物有2-溴丙烷和。(3)步骤2中需向接受瓶内加入少量冰水并置于冰水浴中的目的是。(4)步骤2中需缓慢加热使反应和蒸馏平稳进行,目的是。(5)步骤4中用5%Na2CO3溶液洗涤有机相的操作:向分液漏斗中小心加入12 mL 5% Na2CO3溶液,振荡,静置,分液。答案(1)蒸馏烧瓶防止暴沸(2)丙烯、正丙醚(3)减少1-溴丙烷的挥发(4)减少HBr挥发(5)将分液漏斗下口向上倾斜、打开活塞排出气体解析(1

20、)蒸馏烧瓶的特征是“自带支管”;加入搅拌磁子的作用是搅拌、防暴沸。(2)正丙醇的结构简式为CH3CH2CH2OH,反应过程中正丙醇会发生分子内脱水和分子间脱水分别生成副产物丙烯和正丙醚。6.(2016四川理综,9,13分)CuCl广泛应用于化工和印染等行业。某研究性学习小组拟热分解CuCl22H2O制备CuCl,并进行相关探究。【资料查阅】【实验探究】该小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器略)。请回答下列问题:(1)仪器X的名称是。(2)实验操作的先后顺序是ae(填操作的编号)。a.检查装置的气密性后加入药品b.熄灭酒精灯,冷却c.在“气体入口”处通入干燥HCld.点燃酒精灯,加热e.停止通入

21、HCl,然后通入N2(3)在实验过程中,观察到B中物质由白色变为蓝色,C中试纸的颜色变化是。(4)装置D中发生的氧化还原反应的离子方程式是。【探究反思】(5)反应结束后,取出CuCl产品进行实验,发现其中含有少量的CuCl2或CuO杂质。根据资料信息分析:若杂质是CuCl2,则产生的原因是。若杂质是CuO,则产生的原因是。答案(1)干燥管(2)cdb(3)先变红,后褪色(4)Cl2+2OH- ClO-+Cl-+H2O(5)加热时间不足或温度偏低通入HCl的量不足解析(1)X为干燥管。(2)根据资料可知,由CuCl22H2O热分解制备CuCl要防止Cu+被空气中氧气氧化,故应先通入干燥的HCl以

22、排尽装置中的空气,然后再加热使CuCl22H2O分解,最后必须在无氧环境中冷却,结合上述思路,操作的顺序为acdbe。(3)实验过程中,HCl会进入C中,另外当温度高于300 时,试管中发生反应:2CuCl2 2CuCl+Cl2,故进入C的气体既有HCl又有Cl2,所以C中湿润蓝色石蕊试纸先变红,后褪色。(4)根据(3)可知进入D中的气体有HCl和Cl2,则装置D中发生的氧化还原反应的离子方程式为Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O。(5)根据资料可知,含CuCl2杂质的原因是CuCl2没有完全分解,而造成此现象的原因是加热温度偏低或加热时间不足。杂质CuO产生的原因是水的存在引起CuC

23、l2水解生成Cu2(OH)2Cl2,再受热分解产生CuO,故原因是通入HCl的量不足。7.(2016北京理综,27,12分)以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料,制备高纯PbO,实现铅的再生利用。其工作流程如下:(1)过程中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是。(2)过程中,Fe2+催化过程可表示为:2Fe2+PbO2+4H+SO42- 2Fe3+PbSO4+2H2O:写出的离子方程式:。下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液几乎无色,再加入少量P

24、bO2,溶液变红。b. 。(3)PbO溶解在NaOH溶液中,存在平衡:PbO(s)+NaOH(aq) NaHPbO2(aq),其溶解度曲线如下图所示。过程的目的是脱硫。滤液1经处理后可在过程中重复使用,其目的是(选填序号)。A.减少PbO的损失,提高产品的产率B.重复利用NaOH,提高原料的利用率C.增加Na2SO4浓度,提高脱硫效率过程的目的是提纯。结合上述溶解度曲线,简述过程的操作:。答案(12分)(1)Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O(2)2Fe3+Pb+SO42- 2Fe2+PbSO4b.取a中红色溶液,向其中加入铅粉后,红色褪去(3)A、B向PbO粗品中加入一定量

25、的35% NaOH溶液,加热至110 ,充分溶解后,趁热过滤,冷却结晶,过滤得到PbO固体解析(2)Fe2+作催化剂,Fe3+是中间产物,在反应中Fe3+应被还原成Fe2+,Pb作还原剂被氧化成Pb2+,Pb2+与SO42-结合成PbSO4沉淀,所以的离子方程式为Pb+2Fe3+SO42- PbSO4+2Fe2+。a对应反应,目的是检验PbO2能将Fe2+氧化成Fe3+,则b对应反应,目的是检验Pb能把Fe3+还原成Fe2+,所以在实验中应加铅粉进行检验。(3)C项,SO42-浓度越大,脱硫的效率越低。PbO在35% NaOH溶液中的溶解度随温度升高变化大,且在110 时PbO的溶解度大,所以

26、在35% NaOH溶液中进行溶解,加热至110 ,充分溶解后,趁热过滤,冷却结晶,过滤可得到较纯的PbO。8.(2016浙江理综,29,15分)无水MgBr2可用作催化剂。实验室采用镁屑与液溴为原料制备无水MgBr2,装置如下图,主要步骤如下:步骤1三颈瓶中装入10 g镁屑和150 mL无水乙醚;装置B中加入15 mL液溴。步骤2缓慢通入干燥的氮气,直至溴完全导入三颈瓶中。步骤3反应完毕后恢复至常温,过滤,滤液转移至另一干燥的烧瓶中,冷却至0 ,析出晶体,再过滤得三乙醚合溴化镁粗品。步骤4室温下用苯溶解粗品,冷却至0 ,析出晶体,过滤,洗涤得三乙醚合溴化镁,加热至160 分解得无水MgBr2产

27、品。已知:Mg与Br2反应剧烈放热;MgBr2具有强吸水性。MgBr2+3C2H5OC2H5 MgBr23C2H5OC2H5请回答:(1)仪器A的名称是。实验中不能用干燥空气代替干燥N2,原因是。(2)如将装置B改为装置C,可能会导致的后果是。(3)步骤3中,第一次过滤除去的物质是。(4)有关步骤4的说法,正确的是。A.可用95%的乙醇代替苯溶解粗品B.洗涤晶体可选用0 的苯C.加热至160 的主要目的是除去苯D.该步骤的目的是除去乙醚和可能残留的溴(5)为测定产品的纯度,可用EDTA(简写为Y4-)标准溶液滴定,反应的离子方程式:Mg2+Y4- MgY2-滴定前润洗滴定管的操作方法是。测定时

28、,先称取0.250 0 g无水MgBr2产品,溶解后,用0.050 0 molL-1的EDTA标准溶液滴定至终点,消耗EDTA标准溶液26.50 mL,则测得无水MgBr2产品的纯度是(以质量分数表示)。答案(1)干燥管防止镁屑与氧气反应,生成的MgO阻碍Mg与Br2的反应(2)会将液溴快速压入三颈瓶,反应过快大量放热而存在安全隐患(3)镁屑(4)BD(5)从滴定管上口加入少量待装液,倾斜着转动滴定管,使液体润湿内壁,然后从下部放出,重复23次97.5%解析(1)空气中含有氧气,Mg与Br2反应放热,会导致镁屑被氧气氧化,同时生成的MgO会阻碍Mg与Br2的反应。(2)装置B可使液溴挥发,溴蒸

29、气随氮气进入三颈瓶中,而装置C则会导致锥形瓶内气压增大,将液溴快速压入三颈瓶中,使反应过快大量放热而存在安全隐患。(3)由题意可知第一次过滤时,产品未析出,故第一次过滤除去的是未反应的镁屑。(4)MgBr2具有强吸水性,95%的乙醇中仍含有少量的水,A项不正确;0 时晶体能析出,说明0 时晶体在苯中的溶解度较小,B项正确;加热至160 是让三乙醚合溴化镁转化为MgBr2,C项不正确;乙醚、液溴均易溶于苯中,步骤4可除去杂质得到高纯度的MgBr2,D项正确。(5)n(MgBr2)=n(Mg2+)=n(Y4-)=0.050 0 molL-126.5010-3 L=1.32510-3 mol,无水M

30、gBr2产品的纯度为1.32510-3mol184 gmol-10.250 0 g100%97.5%。9.(2014课标,26,13分)乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素的成分之一,具有香蕉的香味。实验室制备乙酸异戊酯的反应、装置示意图和有关数据如下:相对分子质量密度/(gcm-3)沸点/水中溶解性异戊醇880.812 3131微溶乙酸601.049 2118溶乙酸异戊酯1300.867 0142难溶实验步骤:在A中加入4.4 g异戊醇、6.0 g乙酸、数滴浓硫酸和23片碎瓷片。开始缓慢加热A,回流50 min。反应液冷至室温后倒入分液漏斗中,分别用少量水、饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤;分出的产物加入少量

31、无水MgSO4固体,静置片刻,过滤除去MgSO4固体,进行蒸馏纯化,收集140143 馏分,得乙酸异戊酯3.9 g。回答下列问题:(1)仪器B的名称是。(2)在洗涤操作中,第一次水洗的主要目的是,第二次水洗的主要目的是。(3)在洗涤、分液操作中,应充分振荡,然后静置,待分层后(填标号)。a.直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的上口倒出b.直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的下口放出c.先将水层从分液漏斗的下口放出,再将乙酸异戊酯从下口放出d.先将水层从分液漏斗的下口放出,再将乙酸异戊酯从上口倒出(4)本实验中加入过量乙酸的目的是。(5)实验中加入少量无水MgSO4的目的是。(6)在蒸馏操作中,仪器选择及安装都

32、正确的是(填标号)。(7)本实验的产率是(填标号)。a.30% b.40% c.60% d.90%(8)在进行蒸馏操作时,若从130 便开始收集馏分,会使实验的产率偏(填“高”或“低”),其原因是。答案(1)球形冷凝管(2)洗掉大部分硫酸和醋酸洗掉碳酸氢钠(3)d(4)提高醇的转化率(5)干燥(6)b(7)c(8)高会收集少量未反应的异戊醇解析(2)反应后A中液体是乙酸异戊酯、乙酸、硫酸、异戊醇、水的混合物,第一次水洗的目的是除去大部分乙酸、硫酸,用饱和NaHCO3溶液洗涤的目的是除去残留的少量CH3COOH、H2SO4,第二次水洗的目的是除去残留的少量NaHCO3。(3)静置分层后,乙酸异戊

33、酯在上层,应先将水层从分液漏斗下口放出后,再从上口倒出乙酸异戊酯。(4)加入过量乙酸,可提高异戊醇(价格较高)的转化率。(5)加入无水MgSO4,可除去乙酸异戊酯中残留的少量水(MgSO4+7H2O MgSO47H2O)。(6)蒸馏时,温度计水银球应位于蒸馏烧瓶的支管口处,通常球形冷凝管用于反应装置中冷凝反应物蒸气,直形冷凝管用于蒸馏装置中冷凝馏分,故选择b装置。(7)乙酸过量,应用异戊醇的量计算乙酸异戊酯的理论产量。n(异戊醇)=4.4 g88 g/mol=0.05 mol,故乙酸异戊酯的理论产量为0.05 mol130 g/mol=6.5 g,本实验的产率为3.9 g6.5 g100%=6

34、0%。(8)若从130 便开始收集馏分,则产品中会混入异戊醇,导致实验产率偏高。10.(2013课标,26,13分)醇脱水是合成烯烃的常用方法,实验室合成环己烯的反应和实验装置如下: +H2O可能用到的有关数据如下:相对分子质量密度/(gcm-3)沸点/溶解性环己醇1000.961 8161微溶于水环己烯820.810 283难溶于水合成反应:在a中加入20 g环己醇和2小片碎瓷片,冷却搅动下慢慢加入1 mL浓硫酸。b中通入冷却水后,开始缓慢加热a,控制馏出物的温度不超过90 。分离提纯:反应粗产物倒入分液漏斗中分别用少量5%碳酸钠溶液和水洗涤,分离后加入无水氯化钙颗粒,静置一段时间后弃去氯化

35、钙。最终通过蒸馏得到纯净环己烯10 g。回答下列问题:(1)装置b的名称是。(2)加入碎瓷片的作用是;如果加热一段时间后发现忘记加瓷片,应该采取的正确操作是(填正确答案标号)。A.立即补加B.冷却后补加 C.不需补加 D.重新配料(3)本实验中最容易产生的副产物的结构简式为。(4)分液漏斗在使用前须清洗干净并;在本实验分离过程中,产物应该从分液漏斗的(填“上口倒出”或“下口放出”)。(5)分离提纯过程中加入无水氯化钙的目的是。(6)在环己烯粗产物蒸馏过程中,不可能用到的仪器有(填正确答案标号)。A.圆底烧瓶B.温度计C.吸滤瓶D.球形冷凝管E.接收器(7)本实验所得到的环己烯产率是(填正确答案

36、标号)。A.41% B.50% C.61% D.70%答案(1)直形冷凝管(2)防止暴沸B(3)(4)检漏上口倒出(5)干燥(或除水除醇)(6)CD(7)C解析本题以环己烯的制备为命题素材,考查蒸馏、分液等物质分离、提纯的基本操作。(2)液体混合物加热时为防止暴沸,应加入碎瓷片,若加热一段时间后发现忘记加碎瓷片,应待混合液冷却后补加。(3)本实验最易产生的副产物应该是分子间脱水生成的醚。(5)无水CaCl2的作用是除去环己烯中残留的少量水和醇。(7)由反应方程式知的理论产量为8210020 g=16.4 g,故生成环己烯的产率=10 g16.4 g100%=61%,C正确。11.(2013天津

37、理综,9,18分)FeCl3在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl3,再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。.经查阅资料得知:无水FeCl3在空气中易潮解,加热易升华。他们设计了制备无水FeCl3的实验方案,装置示意图(加热及夹持装置略去)及操作步骤如下:检验装置的气密性;通入干燥的Cl2,赶尽装置中的空气;用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成;体系冷却后,停止通入Cl2,并用干燥的N2赶尽Cl2,将收集器密封。请回答下列问题:(1)装置A中反应的化学方程式为。(2)第步加热后,生成的烟状FeCl3大部分进入收集器,少量沉积在反应管A右端。要使沉积的FeCl

38、3进入收集器,第步操作是。(3)操作步骤中,为防止FeCl3潮解所采取的措施有(填步骤序号)。(4)装置B中冷水浴的作用为;装置C的名称为;装置D中FeCl2全部反应后,因失去吸收Cl2的作用而失效,写出检验FeCl2是否失效的试剂:。(5)在虚线框中画出尾气吸收装置E并注明试剂。.该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S,得到单质硫;过滤后,再以石墨为电极,在一定条件下电解滤液。(6)FeCl3与H2S反应的离子方程式为。(7)电解池中H+在阴极放电产生H2,阳极的电极反应式为。(8)综合分析实验的两个反应,可知该实验有两个显著优点:H2S的原子利用率为100%;。答案(共18分)

39、(1)2Fe+3Cl2 2FeCl3(2)在沉积的FeCl3固体下方加热(3)(4)冷却,使FeCl3沉积,便于收集产品干燥管K3Fe(CN)6溶液(5)(6)2Fe3+H2S 2Fe2+S+2H+(7)Fe2+-e- Fe3+(8)FeCl3得到循环利用解析(4)检验D中FeCl2是否失效可以用K3Fe(CN)6溶液,取D中溶液加K3Fe(CN)6溶液,有蓝色沉淀生成说明没有失效。(7)电解滤液时,阳极发生的反应为2Cl-2e- Cl2、2Fe2+Cl2 2Fe3+2Cl-,故可以理解为:Fe2+-e- Fe3+,电解总反应可以写成:2Fe2+2H+ 2Fe3+H2。12.(2013山东理综

40、,30,15分)TiO2既是制备其他含钛化合物的原料,又是一种性能优异的白色颜料。(1)实验室利用反应TiO2(s)+CCl4(g) TiCl4(g)+CO2(g),在无水无氧条件下制备TiCl4,实验装置示意图如下:有关物质性质如下表:物质熔点/沸点/其他CCl4-2376与TiCl4互溶TiCl4-25136遇潮湿空气产生白雾仪器A的名称是。装置E中的试剂是。反应开始前依次进行如下操作:组装仪器、加装药品、通N2一段时间后点燃酒精灯。反应结束后的操作包括:停止通N2熄灭酒精灯冷却至室温。正确的顺序为(填序号)。欲分离D中的液态混合物,所采用操作的名称是。(2)工业上由钛铁矿(FeTiO3)

41、(含Fe2O3、SiO2等杂质)制备TiO2的有关反应包括:酸溶FeTiO3(s)+2H2SO4(aq) FeSO4(aq)+TiOSO4(aq)+2H2O(l)水解TiOSO4(aq)+2H2O(l) H2TiO3(s)+H2SO4(aq)简要工艺流程如下:试剂A为。钛液需冷却至70 左右,若温度过高会导致产品TiO2收率降低,原因是。取少量酸洗后的H2TiO3,加入盐酸并振荡,滴加KSCN溶液后无明显现象,再加H2O2后出现微红色,说明H2TiO3中存在的杂质离子是。这种H2TiO3即使用水充分洗涤,煅烧后获得的TiO2也会发黄,发黄的杂质是(填化学式)。答案(1)干燥管浓H2SO4检查气

42、密性分馏(或蒸馏)(2)Fe温度过高会导致TiOSO4提前水解,产生H2TiO3沉淀Fe2+Fe2O3解析(1)D装置用来冷凝收集TiCl4,TiCl4遇潮会发生反应,故装置E中应盛放浓H2SO4,隔绝空气中的水蒸气;组装好仪器加药品前应检查装置气密性;反应结束后应先熄灭酒精灯,冷却到室温后再停止通入N2,防止空气进入使产品变质;所得产品中会含有杂质CCl4,而CCl4与产品的沸点不同,故采用蒸馏法分离D中液体混合物。(2)钛液中除有TiOSO4、FeSO4外,还混有Fe2(SO4)3,加入过量铁屑可把Fe2(SO4)3还原成FeSO4;温度过高时钛液中TiOSO4会提前水解转化成H2TiO3

43、沉淀,过滤后混入FeSO47H2O中,从而降低钛液中TiOSO4的含量,导致TiO2收率降低。由题意可知H2TiO3中应存在少量Fe2+;含Fe2+的H2TiO3在洗涤、煅烧过程中,Fe2+会转化成Fe(OH)2,Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3,Fe(OH)3分解生成Fe2O3,从而使产品TiO2发黄。13.(2012天津理综,9,18分)信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后,得到含70% Cu、25% Al、4% Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线:请回答下列问题:(1)第步C

44、u与酸反应的离子方程式为;得到滤渣1的主要成分为。(2)第步加H2O2的作用是,使用H2O2的优点是;调溶液pH的目的是使生成沉淀。(3)用第步所得CuSO45H2O制备无水CuSO4的方法是。(4)由滤渣2制取Al2(SO4)318H2O,探究小组设计了三种方案:甲:滤渣2酸浸液Al2(SO4)318H2O乙:滤渣2酸浸液滤液Al2(SO4)318H2O丙:滤渣2滤液溶液Al2(SO4)318H2O上述三种方案中,方案不可行,原因是;从原子利用率角度考虑,方案更合理。(5)探究小组用滴定法测定CuSO45H2O(Mr=250)含量。取a g试样配成100 mL溶液,每次取20.00 mL,消

45、除干扰离子后,用c molL-1EDTA(H2Y2-)标准溶液滴定至终点,平均消耗EDTA溶液b mL。滴定反应如下:Cu2+H2Y2- CuY2-+2H+写出计算CuSO45H2O质量分数的表达式=;下列操作会导致CuSO45H2O含量的测定结果偏高的是。a.未干燥锥形瓶b.滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡c.未除净可与EDTA反应的干扰离子答案(18分)(1)Cu+4H+2NO3- Cu2+2NO2+2H2O或3Cu+8H+2NO3- 3Cu2+2NO+4H2OAu、Pt(2)将Fe2+氧化为Fe3+不引入杂质,对环境无污染Fe3+、Al3+(3)加热脱水(4)甲所得产品中含有较多Fe2(S

46、O4)3杂质乙(5)cmolL-1b10-3L250 gmol-15ag100%c解析(1)Cu与稀H2SO4、浓HNO3的混酸反应的离子方程式为Cu+4H+2NO3- Cu2+2NO2+2H2O或3Cu+8H+2NO3- 3Cu2+2NO+4H2O。Au、Pt不溶于稀H2SO4和浓HNO3的混酸,故滤渣1的主要成分为Au和Pt。(2)H2O2具有氧化性,第步加H2O2的作用是将滤液1中的Fe2+氧化为Fe3+。使用H2O2的优点是不引入杂质,对环境无污染。调溶液pH的目的是使Fe3+和Al3+分别转化为Fe(OH)3沉淀和Al(OH)3沉淀。(3)加热脱水可使CuSO45H2O变为CuSO4

47、:CuSO45H2O CuSO4+5H2O。(4)甲方案不可行,因为酸浸液是Al2(SO4)3和Fe2(SO4)3的混合液,故所得产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质。乙和丙方案相比,丙方案中的H2SO4部分转化为Na2SO4,故从原子利用率角度考虑,乙方案更合理。(5)20.00 mL溶液中n(CuSO45H2O)=n(Cu2+)=n(H2Y2-)=c molL-1b10-3 L,则100 mL溶液中的n(CuSO45H2O)=c molL-1b10-3L100 mL20.00 mL,故CuSO45H2O质量分数的表达式=cmolL-1b10-3L250 gmol-15ag100%。滴定实验

48、中,未干燥锥形瓶,不影响测定结果。若滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡,所读取的消耗标准溶液的体积偏小,使测定结果偏低。若未除净可与EDTA反应的离子,消耗EDTA溶液的体积偏大,使测定结果偏高。14.(2012课标,28,14分)溴苯是一种化工原料,实验室合成溴苯的装置示意图及有关数据如下:苯溴溴苯密度/gcm-30.883.101.50沸点/8059156水中溶解度微溶微溶微溶按下列合成步骤回答问题:(1)在a中加入15 mL无水苯和少量铁屑。在b中小心加入4.0 mL液态溴。向a中滴入几滴溴,有白色烟雾产生,是因为生成了气体。继续滴加至液溴滴完。装置d的作用是;(2)液溴滴完后,经过下列步骤

49、分离提纯:向a中加入10 mL水,然后过滤除去未反应的铁屑;滤液依次用10 mL水、8 mL 10%的NaOH溶液、10 mL水洗涤。NaOH溶液洗涤的作用是;向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙,静置、过滤。加入氯化钙的目的是;(3)经以上分离操作后,粗溴苯中还含有的主要杂质为,要进一步提纯,下列操作中必须的是(填入正确选项前的字母);A.重结晶 B.过滤 C.蒸馏 D.萃取(4)在该实验中,a的容积最适合的是(填入正确选项前的字母)。A.25 mLB.50 mL C.250 mL D.500 mL答案(1)HBr吸收HBr和Br2(2)除去HBr和未反应的Br2干燥(3)苯C(4)B解析(

50、1)白色烟雾是由苯与Br2发生取代反应生成的HBr结合空气中的水蒸气形成的。装置d的作用是吸收HBr及未反应的Br2。(2)滤去铁屑后,滤液是溴苯及少量苯、Br2等的混合液,NaOH溶液可除去其中的Br2和HBr。粗溴苯中加入无水CaCl2,利用CaCl2+6H2O CaCl26H2O除去溴苯中残留的少量水。(3)通过题述分离操作,粗溴苯中还含有的杂质主要是未反应的苯,由于苯与溴苯的沸点相差较大,故可用蒸馏法除去杂质苯。考点二探究实验方案的设计与评价1.(2016课标,28,15分)某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。回答下列问题:(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成0.1 molL-1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是。(2)甲组同学取2 mL FeCl2溶液,加入几滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液变红,说明Cl2可将Fe2+氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为。(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨,该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油,再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液,溶液变红,煤油的作用是。(4)丙组同学取10 mL 0.1 molL-1 KI溶液,