2024届高考化学一轮总复习第十章化学实验基础与综合实验探究第3讲高考化学综合实验题探究课件

第3讲高考化学综合实验题探究第十章内容索引0102强基础增分策略增素能精准突破研专项前沿命题03【课程标准】1.具有较强的问题意识,能提出化学探究问题,能作出预测和假设,能依据实验目的和假设,设计解决简单问题的实验方案,能对实验方案进行评价。2.能运用实验基本操作实施实验方案,具有安全意识和环保意识。能观察并如实记录实验现象和数据,进行分析和推理,得出合理的结论,能对实验过程和结果进行反思,说明假设、证据和结论之间的关系。3.能根据不同类型实验的特点,设计并实施实验。能预测物质的某些性质,并进行实验验证;能运用变量控制的方法初步探究反应规律;能根据物质性质的差异选择物质分离的实验方法;能根据物质的特征反应和干扰因素选取适当的检验试剂;能根据反应原理选取实验装置制取物质。强基础增分策略一、物质制备及性质探究型综合实验1.物质(固体物质)制备的三大原则(1)选择最佳反应途径如用铝制取氢氧化铝2Al+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2↑、2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑、Al2(SO4)3+6NaAlO2+12H2O===8Al(OH)3↓+3Na2SO4,当n(Al3+)∶n()=1∶3时,Al(OH)3产率最高。(2)选择最佳原料如实验室用铝盐溶液与碱溶液反应制取氢氧化铝,应选用氨水,而不能选用强碱(如氢氧化钠)溶液;用铜盐与碱溶液反应制取氢氧化铜,应选用氢氧化钠溶液,而不能选用氨水等。(3)选择适宜操作方法如实验室制备氢氧化亚铁时,因氢氧化亚铁在空气中极易与氧气、水反应生成氢氧化铁,所以要注意隔绝空气。2.物质制备实验的操作顺序(1)实验操作顺序(2)加热操作先后顺序的选择若实验中有气体参与的反应需加热,应先加热气体发生装置,通入气体排出装置中的空气后,再给实验中需要加热的物质加热。其目的是:①防止爆炸(如氢气还原氧化铜);②保证产品纯度,防止反应物或生成物与空气中的物质反应。而完成实验后,熄灭酒精灯的顺序则相反。(3)防止实验中反应物或产物变质或损失①实验中反应物或产物若易吸水潮解、水解等,要采取措施防止吸水;②易挥发的液体产物要及时冷却;③易挥发的液体反应物,需在反应装置中加装冷凝回流装置(如长导管、竖直的干燥管、冷凝管等);④注意防止倒吸的问题。(4)选用仪器及连接顺序

二、气体制备相关问题1.常见气体制备装置2.气体的净化和干燥

(1)易溶于水或能与水反应不生成其他气体的气体杂质用水吸收。如H2(HCl)、N2(NH3)、NO(NO2)(括号内为杂质气体,下同),可将混合气体通过盛水的A装置来除杂。(2)酸性杂质用碱性吸收剂吸收,碱性杂质用酸性吸收剂来吸收。如CO(CO2),可将混合气体通过盛NaOH溶液的A装置,或盛碱石灰的B装置(或C装置或D装置)来除去杂质。(3)还原性杂质,可用氧化性较强的物质作吸收剂来吸收或转化;氧化性杂质,可用还原性较强的物质作吸收剂来吸收。例如CO2(CO),可将混合气体通过盛灼热CuO的E装置来除去杂质。(4)选用能与气体中的杂质反应生成难溶性物质或可溶性物质的试剂作吸收剂来除去杂质。如C2H2(H2S、PH3),可将混合气体通过盛有CuSO4溶液的A装置除去杂质。(5)常见干燥剂及其应用

类型液态干燥剂固体干燥剂装置洗气瓶球形干燥管或U形管常见干燥剂浓硫酸无水氯化钙碱石灰可干燥的气体H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CO、CH4、HCl、N2等H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CO、CH4、HCl、H2S等N2、O2、CH4、NH3等不可干燥的气体NH3、H2S、HBr、HI等NH3等Cl2、HCl、H2S、SO2、CO2、NO2等3.气体的收集

收集方法排水法向上排空气法向下排空气法气体特性不溶于水不与空气反应,密度比空气的大不与空气反应,密度比空气的小收集装置

实例O2、H2、NO、C2H2、CH4、C2H4等O2、H2S、CO2、NO2、Cl2、HCl、SO2等NH3、CH4、H2等4.尾气处理方法(1)实验室中常见气体的处理方法如下:常见气体Cl2SO2NO2H2SHClNH3CO、H2NO处理方法NaOH溶液CuSO4溶液或NaOH溶液水水或浓硫酸点燃或用气球收集与O2混合后通入NaOH溶液(2)尾气处理装置在水中溶解度较小的气体,多数可通入烧杯中的溶液中,用某些试剂吸收除去,如图

甲

。

对于溶解度很大、吸收速率很快的气体,吸收时应防止倒吸,如图

乙

。

某些可燃性气体可用点燃的方法除去,如CO、H2可点燃除去,如图

丙

。

尾气也可以采用收集的方法处理,如CH4、C2H4、H2、CO等,如图

丁

。

5.常见气体的实验室制法(1)O2的实验室制法(2)CO2的实验室制法

(3)H2的实验室制法

(4)NH3的实验室制法

(5)Cl2的实验室制法

应用提升

气体净化与干燥的先后顺序(1)若采用溶液除杂,应该是除杂在前,干燥在后。其原因是气体除杂过程中会从溶液中带出水蒸气,干燥剂可除去水蒸气。如实验室中利用大理石与稀盐酸反应制备CO2,欲制得干燥、纯净的CO2,可先将产生的气体通过饱和NaHCO3溶液,除去混入其中的HCl气体,再通过浓硫酸除去水蒸气。(2)若采用加热除杂,则一般是干燥在前。如N2中混有O2、CO2、H2O(g),可先将混合气体通过碱石灰,除去CO2和H2O(g),再将从干燥管中导出的气体通过装有灼热铜网的硬质玻璃管,除去O2,即可得到干燥、纯净的N2。若将混合气体先通过灼热的铜网,因气体中混有水蒸气,易使硬质玻璃管炸裂。易错辨析

判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)实验室用KClO3或H2O2制取氧气时都用到MnO2,其作用相同。(

√

)(2)实验室用图①装置制取并收集氨。(

×

)(3)用图②装置除去氯气中的HCl气体。(

×

)(4)实验室用图③装置制取Cl2。(

×

)(5)用图④装置收集氨。(

×

)(6)用图⑤装置制取少量纯净的CO2气体。(

×

)三、有机化合物的制备实验1.教材中四种典型有机化合物的制备(1)乙酸乙酯的制备①反应原理(化学方程式):

CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O

。

②实验装置:③试剂的混合方法:先加入

乙醇

,然后边振荡试管边慢慢加入

浓硫酸

,冷却至室温后再加

冰醋酸

。

④装置和试剂的作用

装置或试剂作用浓硫酸催化剂、吸水剂饱和碳酸钠溶液溶解乙醇,反应乙酸,降低乙酸乙酯的溶解度,有利于溶液分层,析出乙酸乙酯碎瓷片或沸石防止发生暴沸长导管导气兼冷凝;为防止倒吸,导气管不宜伸入饱和Na2CO3溶液中(2)制取溴苯①反应原理(化学方程式):②实验装置:③长导管作用:

导气兼冷凝回流

。

④提纯溴苯的方法:水洗、碱洗、再水洗。(3)制取硝基苯①反应原理(化学方程式):②实验装置:③注意事项:加药顺序温度计水银球位置提纯硝基苯的方法浓硝酸→浓硫酸(冷却)→苯

水浴中

水洗、碱洗,再水洗(4)制取乙烯①反应原理(化学方程式):②实验装置:③注意事项:温度计水银球位置碎瓷片或沸石的作用浓硫酸的作用除去混有的杂质CO2、SO2及乙醇迅速升温到170℃的目的反应液中防暴沸催化剂、吸水剂

用

NaOH溶液

洗气

防止发生副反应生成乙醚2.熟悉有机化合物制备实验的常用装置(1)反应装置:有机化合物易挥发,常采用冷凝回流装置减少有机化合物的挥发,提高原料的利用率和产物的产率。(2)蒸馏装置:利用有机化合物沸点的不同,用蒸馏方法可以实现分离。

3.提纯有机化合物的常用方法有机制备实验有反应物转化率低、副反应多等特点,制得的产物中常混有杂质,根据目标产物与杂质的性质差异,可用如下方法分离提纯:如苯与液溴发生取代反应后,产物为棕褐色,混合物中含有目标产物溴苯、有机杂质苯、无机杂质Br2、FeBr3、HBr等,提纯溴苯可用如下工艺流程:应用提升

蒸馏操作中几种仪器及操作的注意事项(1)温度计水银球的位置:若要控制反应温度,应插入反应液中;若要选择收集某温度下的馏分,则应放在支管口附近。(2)冷凝管的选择:球形冷凝管只能用于冷凝回流,直形冷凝管既能用于冷凝回流,又能用于冷凝收集馏分。(3)冷凝管的进出水方向:下进上出。(4)加热方法的选择①酒精灯加热。酒精灯的火焰温度一般在400~500

℃,需要温度不太高的实验都可用酒精灯加热。②水浴加热。水浴加热的温度不超过100

℃。(5)防暴沸:加碎瓷片(或沸石),防止溶液暴沸,若开始忘加碎瓷片(或沸石),需冷却后补加。四、实验方案的设计与评价1.实验方案设计的基本原则2.实验方案设计的一般思路

3.实验方案的评价(1)实验评价的几种类型(2)实验方案评价的原则

4.物质成分实验探究设计(1)含量测定对实验数据筛选的一般方法和思路一看数据是否符合测量仪器的精确度特点,如用托盘天平测得的质量的精确度为0.1g,若数值超过了这个范围,说明所得数据是无效的二看数据是否在误差允许范围内,若所得的数据明显超出误差允许范围,要舍去三看反应是否完全,是否是过量反应物作用下所得的数据,只有完全反应时所得的数据,才能进行有效处理和应用四看所得数据的测量环境是否一致,特别是气体体积数据,只有在温度、压强一致的情况下才能进行比较、运算五看数据测量过程是否规范、合理,错误和违反测量规则的数据要舍去(2)物质组成的定量测定中数据测定的常用方法①沉淀法:先将某种成分转化为沉淀,然后称量纯净、干燥的沉淀的质量,再进行相关计算。②测气体体积法:对于产生气体的反应,可以通过测定气体体积的方法测定样品纯度。A.常见测量气体体积的实验装置

B.量气时应注意的问题a.量气时应保持装置处于室温状态。b.读数时要特别注意消除“压强差”,既要保持液面相平还要注意视线与凹液面最低处相平。如图中(Ⅰ)(Ⅳ)应使左侧和右侧的液面高度保持相平。③测气体质量法将生成的气体通入足量的吸收剂中,通过称量实验前后吸收剂的质量,求得所吸收气体的质量,然后进行相关计算。④重量分析法A.在重量分析中,一般首先采用适当的方法,使被测组分以单质或化合物的形式从试样中与其他组分分离。B.重量分析法不需要选择合适的指示剂,实验的关键是准确判断反应是否进行完全,以及反应前后固体(或液体)质量的变化。C.重量分析的过程包括了分离和称量两个过程。根据分离的方法不同,重量分析法又可分为沉淀法、挥发法、萃取法等。D.计算方法:采用重量分析法进行定量计算时,可根据实验中发生反应的化学方程式或原子守恒确定相关物质之间的定量关系,再结合实验数据列出关系式,并进行相关计算。应用提升

实验方案设计中几个易忽视的问题(1)净化、吸收气体及实验结束熄灭酒精灯时要防止液体倒吸。(2)进行某些易燃、易爆实验时,要防止爆炸。如H2还原CuO实验中应先通入H2,气体点燃前要先验纯。(3)防止氧化。如H2还原CuO实验中要“先灭灯再停氢”,白磷切割要在水中进行等。(4)防止吸水。如实验取用、制取易吸水、潮解、水解的物质要采取必要措施,以保证达到实验目的。(5)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却。(6)仪器拆卸的科学性与安全性。如防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等。易错辨析

判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。(1)证明H2A是二元酸,可用中和滴定的方法,消耗的NaOH溶液体积是H2A溶液的二倍。(

×

)(2)1L0.5mol·L-1硫酸溶液与足量锌粉反应,加入少量铜粉可以加快反应速率,但不影响H2的产生量。(

√

)(3)用加热失水称重的方法测量胆矾晶体CuSO4·xH2O中结晶水的个数,需要用到坩埚,若已知坩埚质量,实验过程中需至少称重两次。(

×

)(4)实验产生的SO2可用排水法测量体积。(

×

)(5)欲测量BaCO3和BaSO4混合固体中BaCO3的质量分数,称量样品质量为m1,加足量盐酸溶解后过滤、洗涤、干燥,所得固体质量为m2,则BaCO3的质量分数为×100%。(

√

)增素能精准突破考点一无机物的制备【能力概述】【新教材·新高考】新教材变化

几乎没有变化新高考高频考点

分析近几年高考化学试题,选择题或非选择题中考查①常见气体的实验室制法(包括所用试剂)、反应原理、仪器和收集方法。②气体制备实验方案的评价预测考向

新的一年高考将围绕①常见气体制备方案的设计;②常见气体制备操作过程分析及评价进行考查考向1.气体的制备典例突破(2021全国乙卷)在实验室采用如图装置制备气体,合理的是(

)选项化学试剂制备的气体ACa(OH)2+NH4ClNH3BMnO2+HCl(浓)Cl2CMnO2+KClO3O2DNaCl+H2SO4(浓)HCl答案

C解析

NH3的密度小于空气的密度,收集NH3应该用向下排空气法,题干中装置采用的是向上排空气法,A项错误;MnO2与浓盐酸反应制Cl2、NaCl与浓硫酸反应制取HCl,均应该使用固—液加热型制气装置,而题干给出的装置属于固—固加热型制气装置,B、D项错误;利用MnO2与KClO3共热制取氧气,制取装置及收集装置均正确,C项符合题目要求。考题点睛

针对训练1.(2022广东卷)实验室用MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后,按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是(

)答案

D解析

A项装置为净化装置,通过饱和食盐水除掉氯化氢杂质,再通过浓硫酸干燥,处理顺序正确,不符合题意;B项装置为收集装置,氯气的密度比空气的大,收集氯气时导管应长进短出,装置正确,不符合题意;C项装置为性质检验装置,干燥的氯气通过干燥的红布条时,红布条不褪色,而通过湿润的红布条时,红布条褪色,据此可知氯气不具备漂白性,可以达到实验目的,不符合题意;D项装置为尾气处理装置,氯气在水中的溶解度不大,选用水吸收尾气会造成尾气吸收不完全,应选用氢氧化钠溶液吸收,D项不能达到实验目的,符合题意。2.(2021北京卷)实验室制备下列气体所选试剂、制备装置及收集方法均正确的是(

)选项气体试剂制备装置收集方法AO2KMnO4adBH2Zn+稀硫酸beCNOCu+稀硝酸bcDCO2石灰石+稀硫酸bc答案

B解析

KMnO4是固体物质,加热分解产生O2,由于O2难溶于水、密度比空气大,因此可以用排水法或向上排空气法收集,制取装置可以选a,但是收集装置不能选d,A错误;Zn与稀硫酸发生置换反应产生H2,块状固体与液体反应制取气体,产生的H2密度比空气小且难溶于水,制取氢气可以选用b,收集装置选e或d,B正确;Cu与稀硝酸反应产生NO气体,NO能够与O2发生反应产生NO2气体,因此不能使用排空气法收集,C错误;CaCO3与稀硫酸反应产生CaSO4、CO2气体,CaSO4微溶于水,使制取CO2气体的反应不能持续发生,因此不能使用该方法制取CO2气体,D错误。归纳总结气体制备装置的创新(1)固体加热制气体装置的创新如下图1所示,该装置用于加热易液化的固体物质,这样可有效地防止固体熔化时造成液体的倒流,如用草酸晶体受热分解制取CO气体可用此装置。(2)“固(液)+液

气体”装置的创新上图2装置A的改进优点是能控制反应液的温度;图2装置B的改进优点是使圆底烧瓶和球形分液漏斗中的气体压强相等,两容器内气体压强相等,便于液体顺利流下。(3)“块状固体+液体→气体”装置的创新

考向2.以气体制备为基础的无机物的制备典例突破高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型、高效、多功能水处理剂,K2FeO4为紫色固体,微溶于KOH溶液,K2FeO4具有强氧化性,在酸性或中性溶液中迅速产生O2,在碱性溶液中较稳定,某学习小组设计了制备K2FeO4的装置如图(夹持装置略)。下列叙述正确的是(

)A.试剂X为固体MnO2或KMnO4B.装置B中为浓硫酸,用于干燥Cl2C.可通过观察装置C中是否有紫色沉淀,判断C中反应是否已经完成D.拆除装置前必须先除去烧瓶中残留的Cl2以免污染空气答案

D解析

试剂X为KMnO4,不能是固体MnO2,因为浓盐酸和二氧化锰要在加热条件下才能反应生成氯气,故A错误;装置B中为饱和食盐水,用于除去氯气中的HCl气体,故B错误;K2FeO4为紫色固体,微溶于KOH溶液,只要生成K2FeO4就能看到紫色沉淀,因此不能通过观察装置C中是否有紫色沉淀来判断反应是否已经完成,故C错误;烧瓶中残留Cl2,因此在拆除装置前必须先除去烧瓶中残留的Cl2以免污染空气,故D正确。针对训练1.(双选)(2022山东模拟)溴化亚铁(FeBr2)是一种常用的催化剂,易潮解变质,800℃以上可升华,高温时溴化铁(FeBr3)迅速分解成溴化亚铁。如图所示制备溴化亚铁(部分夹持仪器未画出),下列说法错误的是(

)A.若用浓硫酸代替浓磷酸,则会导致产品的纯度降低B.常温下浓硫酸与浓磷酸黏度较大主要是由于分子间有氢键C.浓磷酸在与溴化钠反应中体现了磷酸的酸性比氢溴酸的酸性强D.碱石灰不能用无水氯化钙代替答案

AC解析

浓磷酸和溴化钠制备溴化氢,经过安全瓶及干燥后,溴化氢在高温条件下与铁反应生成溴化亚铁,化学方程式为Fe+2HBrFeBr2+H2↑,碱石灰用来吸收未反应的溴化氢,并防止空气中的水蒸气进入装置,实验结束时要关闭热源并继续通入氮气一段时间,使装置中残留的溴化氢被充分吸收,避免造成污染。浓磷酸换成浓硫酸,会发生副反应:2NaBr+2H2SO4(浓)Na2SO4+Br2↑+SO2↑+2H2O,生成的二氧化硫与铁不反应,溴与铁反应生成的溴化铁在高温下会迅速分解为溴化亚铁,对产品的纯度无影响,故A错误;分子间有氢键的液体,一般黏度较大,常温下浓硫酸与浓磷酸黏度较大主要是由于分子间有氢键,故B正确;氢溴酸是一种强酸,而磷酸为中强酸,浓磷酸能用于制备溴化氢的原因是浓磷酸具有难挥发性,从而生成易挥发的溴化氢,故C错误;碱石灰是用来吸收未反应的溴化氢,而无水氯化钙不能吸收溴化氢,故D正确。2.Fe/Fe3O4磁性材料在很多领域具有应用前景,其制备过程如下(各步均在N2氛围中进行):①称取9.95gFeCl2·4H2O(Mr=199),配成50mL溶液,转移至恒压滴液漏斗中。②向三颈烧瓶中加入100mL14mol·L-1KOH溶液。③持续磁力搅拌,将FeCl2溶液以2mL·min-1的速度全部滴入三颈烧瓶中,100℃下回流3h。④冷却后过滤,依次用热水和乙醇洗涤所得黑色沉淀,在40℃干燥。⑤管式炉内焙烧2h,得产品3.24g。部分装置如图:回答下列问题:(1)仪器a的名称是

;使用恒压滴液漏斗的原因是

。

(2)实验室制取N2有多种方法,请根据元素化合物知识和氧化还原反应相关理论,结合下列供选试剂和装置,选出一种可行的方法,化学方程式为

,对应的装置为

(填标号)。

可供选择的试剂:CuO(s)、NH3(g)、Cl2(g)、O2(g)、饱和NaNO2(aq)、饱和NH4Cl(aq)可供选择的发生装置(净化装置略去):(3)三颈烧瓶中反应生成了Fe和Fe3O4,离子方程式为

。

(4)为保证产品性能,需使其粒径适中、结晶度良好,可采取的措施有

(填字母)。

A.采用适宜的滴液速度B.用盐酸代替KOH溶液,抑制Fe2+水解C.在空气氛围中制备D.选择适宜的焙烧温度(5)步骤④中判断沉淀是否已经用水洗涤干净,应选择的试剂为

;使用乙醇洗涤的目的是

。

(6)该实验所得磁性材料的产率为

(结果保留至小数点后1位)。

答案

(1)(球形)冷凝管平衡气压,便于液体顺利流下(2)2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O(或NH4Cl+NaNO2NaCl+2H2O+N2↑)

A(或B)(3)4Fe2++8OH-===Fe↓+Fe3O4↓+4H2O

(4)AD(5)稀硝酸和硝酸银溶液除去晶体表面水分,便于快速干燥(6)90.0%解析

(1)根据仪器的构造与用途可知,仪器a的名称是(球形)冷凝管;恒压滴液漏斗在使用过程中可保持气压平衡,使液体顺利流下。(2)实验室中制备少量氮气的基本原理是用适当的氧化剂将氨或铵盐氧化,常见的可以是将氨气通入灼热的氧化铜中反应,其化学方程式为2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O;可选择气体通入硬质玻璃管与固体在加热条件下发生反应,即选择A装置。还可利用饱和NaNO2(aq)和饱和NH4Cl(aq)在加热条件下发生氧化还原反应制备氮气,反应的化学方程式为NH4Cl+NaNO2NaCl+2H2O+N2↑,可选择液体与液体加热制备气体型,所以选择B装置。(3)三颈烧瓶中FeCl2溶液与KOH溶液发生反应生成了Fe和Fe3O4,根据氧化还原反应的规律可知,该反应的离子方程式为4Fe2++8OH-===Fe↓+Fe3O4↓+4H2O。(4)结晶度受反应速率与温度的影响,所以为保证产品性能,需使其粒径适中、结晶度良好,可采取的措施有采用适宜的滴液速度、选择适宜的焙烧温度,A、D项符合题意,若用盐酸代替KOH溶液,目标产物Fe和Fe3O4均会溶解在盐酸中,因此得不到该晶粒,B不符合题意;若在空气氛围中制备,则亚铁离子容易被空气氧化,C不符合题意。(5)因为反应后溶液中有氯离子,所以在步骤④中判断沉淀是否已经用水洗涤干净,需取最后一次洗涤液,加入稀硝酸酸化后,再加入硝酸银溶液,若无白色沉淀生成,则证明已洗涤干净;乙醇易溶于水,易挥发,所以最后使用乙醇洗涤的目的是除去晶体表面水分,便于快速干燥。考点二有机化合物的制备【能力概述】【新教材•新高考】高频考点

分析近几年高考化学试题,选择题或非选择题中考查①酯化反应;②苯的溴代反应、硝化反应等基本有机制备及延伸实验,考查有机化合物的制备、检验和提纯。预测考向

新的一年高考将继续沿袭以往的考查形式典例突破溴化苄是重要的有机合成工业原料,可由苯甲醇为原料合成,实验原理及装置如图所示。反应结束后,反应液可按下列步骤分离和纯化:静置→分液→水洗→纯碱洗→水洗→干燥→减压蒸馏。下列有关说法不正确的是(

)A.实验时,应该先从冷凝管接口b处通水,后加热至反应温度B.该实验适宜用水浴加热C.浓硫酸作催化剂和吸水剂D.在水洗操作中因为振摇而使得分液漏斗中出现大量气体,可以通过打开上口瓶塞的方式来放气答案

D解析

为防止原料加热蒸发损失,同时达到冷凝回流的效果,应先从冷凝管接口b处通水,再加热至反应温度,故A正确;该实验要求温度较准确,适宜用热水浴加热,以便控制温度,故B正确;从反应的化学方程式看,浓硫酸作催化剂,产物中有水,通过浓硫酸吸水,促进反应更完全,故C正确;在水洗操作中,放气操作需要将分液漏斗倒置,再打开下口活塞进行放气,故D错误。考题点睛

针对训练1.乙酸乙酯的制备实验如下:步骤1:在试管a中加入无水乙醇、浓硫酸、冰醋酸,并加入沸石。在试管b中加入滴有酚酞的饱和碳酸钠溶液步骤2:点燃酒精灯,加热反应物至微微沸腾后,改用小火加热,观察到试管b中溶液上方出现无色液体步骤3:振荡试管b,溶液红色变浅步骤4:用分液漏斗分离试管b中的液体混合物下列关于该实验说法不正确的是(

)A.试管a中放入沸石的目的是防止加热时液体暴沸B.导管不伸入试管b中液面以下,其目的是防止倒吸C.步骤3中溶液红色变浅,是因为碳酸钠与乙醇发生反应D.步骤4中应先放出水相后再从分液漏斗上口倒出乙酸乙酯答案

C解析

实验室用乙醇和乙酸在浓硫酸作用下加热制备乙酸乙酯,加入药品时,为防止酸液飞溅,应先加入乙醇再加入浓硫酸和乙酸,反应的化学方程式为CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O,由于混合物中含有乙醇和乙酸,易溶于水,易产生倒吸,实验时导管不能插入到液面以下,为防止液体暴沸,应加入碎瓷片。试管a中放入沸石的目的是防止加热时液体暴沸,致使混合液冲进b中,引起危险,A正确;乙醇、乙酸易溶于水,导管不伸入试管b中液面以下,其目的是防止倒吸,B正确;步骤3中溶液红色变浅,是因为碳酸钠与乙酸发生反应,C错误;乙酸乙酯的密度小于水,步骤4中应先放出水相后再从分液漏斗上口倒出乙酸乙酯,D正确。2.(2022辽宁鞍山二模)苯甲酸被广泛应用于合成药物、染料等化学品,某实验小组采用液相氧化法对其进行合成,有关药品性质及具体实验步骤如下:【实验原理】已知:KMnO4在弱酸、弱碱及中性条件下的还原产物为MnO2。

【药品性质】

【实验步骤】(一)苯甲酸钾的制备。①烧瓶中加入2.64mL甲苯(0.025mol)、8.500gKMnO4(过量)、60mL蒸馏水及一小粒碎瓷片,加热,保持回流状态直至

Ⅰ

为止,停止加热。

②向上述得到的悬浊液中加入适量的饱和NaHSO3溶液,充分反应后,由m口加入图装置A中。将活塞n

Ⅱ

,进行过滤。

(二)苯甲酸的制备。③由p口向两颈烧瓶中加入一粒转子及15mL无水乙醇,m口装上球形冷凝管,加热搅拌回流20min,冷却后由p口加入4mL浓盐酸,塞紧玻璃塞搅拌10min后,将活塞n

Ⅲ

,浓缩两颈烧瓶中溶液至40mL左右。

④冷却溶液,开始析出白色片状的苯甲酸晶体,静置30min后过滤,用

Ⅳ

淋洗晶体,干燥得晶体1.464g。

请回答下列问题:(1)能被KMnO4氧化为苯甲酸的苯的同系物在结构上应具备的条件是

(填字母);

a.只有一个侧链b.侧链不能有支链结构c.侧链必须含有碳碳双键或碳碳三键等不饱和结构d.与苯环直接相连的碳原子上连有氢原子(2)装置A的名称为

,此实验中装置A的侧管需用棉布缠绕,其目的是

;

(3)步骤①中,可判断“反应1”结束的Ⅰ处的实验现象为

;

(4)步骤②中加入饱和NaHSO3溶液的目的是

;

(5)步骤②和③中,应对活塞n进行的操作是Ⅱ:

(填“关闭”或“打开”,下同),Ⅲ:

;

(6)步骤③中,回流20min的实验目的是

;

(7)步骤④中,Ⅳ处应选用的试剂为

(填字母);

a.乙醚

b.95%乙醇 c.冷水(8)通过提供的数据计算,该实验的产率为

。

答案

(1)ad

(2)恒压滴液漏斗保温,防止蒸汽过早冷凝液化(3)上层油层消失(4)除去未反应完的KMnO4

(5)打开关闭(6)利用回流液淋洗附着在MnO2上的苯甲酸钾,减少损失,提高产品收率(7)c

(8)48%解析

(一)苯甲酸钾的制备:烧瓶中加入2.64

mL甲苯(0.025

mol)、8.500

g

KMnO4(过量)、60

mL蒸馏水及一小粒碎瓷片,加热,保持回流状态直至上层油层消失为止,停止加热;向上述得到的悬浊液中加入适量的饱和NaHSO3溶液,充分反应后,由m口加入图装置A中,将活塞n打开,进行过滤。(二)苯甲酸的制备:由p口向两颈烧瓶中加入一粒转子及15

mL无水乙醇,m口装上球形冷凝管,加热搅拌回流20

min,冷却后由p口加入4

mL浓盐酸,塞紧玻璃塞搅拌10

min后,将活塞n关闭,浓缩两颈烧瓶中溶液至40

mL左右,冷却溶液,开始析出白色片状的苯甲酸晶体,静置30

min后过滤,用冷水淋洗晶体,干燥得晶体1.464

g。(1)能被KMnO4氧化为苯甲酸的苯的同系物在结构上应具备的条件是:与苯环直接相连的碳原子上有氢,且只有一个侧链,因此答案选ad。(2)装置A的名称为恒压滴液漏斗;产生的气体要进行回流,为了防止蒸汽过早冷凝液化,装置A的侧管需用棉布缠绕,起到保温作用。(3)甲苯为难溶于水的油状液体,故“反应1”结束时,即甲苯完全反应,Ⅰ处的实验现象为:上层油层消失。(4)步骤①中加的高锰酸钾是过量的,高锰酸钾有强氧化性,NaHSO3有还原性,两者发生氧化还原反应,因此步骤②中加入饱和NaHSO3溶液的目的是:除去未反应完的KMnO4。(5)步骤②中需将活塞n打开,使溶液经过脱脂棉片进入到烧瓶中,固体留在脱脂棉片上;步骤③中需将活塞n关闭,使气体经过装置A的侧管进行冷凝回流。(6)加入亚硫酸氢钠与高锰酸钾反应生成了二氧化锰,表面会附着苯甲酸钾,因此步骤③中,回流20

min的实验目的是:利用回流液淋洗附着在MnO2上的苯甲酸钾,减少损失,提高产品收率。(7)由题中表格可知,苯甲酸易溶于热水、乙醇、乙醚等溶剂,微溶于冷水,因此步骤④中,Ⅳ处应选用的试剂为冷水,答案选c。(8)依据方程式可知,1

mol甲苯完全反应能转化为1

mol苯甲酸,0.025

mol甲苯完全反应能转化为0.025

mol苯甲酸,质量为0.025

mol×122

g·mol-1=3.05

g,实际上只得到苯甲酸1.464

g,则苯甲酸的产率为归纳总结有机制备实验题的解题思路(1)分析制备流程(2)熟悉重要仪器

(3)找准答题思路

根据题给信息,初步判定物质的性质有机化合物制备中一般会给出相应的信息,通常会以表格的形式给出,表格中的数据主要是有机化合物的密度、沸点和在水中的溶解性,在分析这些数据时要多进行横向和纵向的比较,密度主要是与水比较,沸点主要是表中各物质的比较,溶解性主要是判断可溶还是不溶。主要根据这些数据选择分离、提纯的方法注意仪器名称和作用所给的装置图中有一些不常见的仪器,要明确这些仪器的作用,特别是无机制备实验中不常见的三颈烧瓶、球形冷凝管等关注有机反应条件大多数有机反应的副反应较多,且为可逆反应,因此设计有机化合物制备实验方案时,要注意控制反应条件,尽可能选择步骤少、副产物少的反应;由于副产物多,所以需要进行除杂、净化。另外,若为两种有机化合物参加的可逆反应,应考虑多加一些相对价廉的有机化合物,以提高另一种有机化合物的转化率和生成物的产率考点三实验方案的设计与评价【能力概述】【新教材•新高考】高频考点

分析近几年高考化学试题,选择题或非选择题中考查①物质制备综合实验探究;②物质性质的验证(检验)综合实验探究;③定量测定型综合实验探究预测考向

新的一年高考将围绕以下方面考查:①设计实验方案;②正确选用实验装置;③掌握控制实验条件的方法;④预测或描述实验现象,分析或处理实验数据,得出合理结论;⑤评价或改进实验方案。典例突破硫氰化铵(NH4SCN)可以作为聚合反应和过氧化氢生产的催化剂,某化学实验小组在实验室条件下模拟制备少量样品,常压下的制备原理为:CS2+2NH3NH4SCN+H2S。步骤1:将装置Ⅰ中药品A以恒定的速度滴入装有药品B的烧瓶中,确保有稳定的氨气缓慢通入装置Ⅱ;步骤2:装置Ⅱ加热至95℃,发生反应,观察到装置Ⅱ下层液体逐渐减少,直至近乎消失时停止通入氨气。回答下列问题:(1)仪器a的名称为

。装置Ⅰ中所盛装的药品A、B分别为

。

(2)装置Ⅱ中加入H2O的目的是

。

(3)反应开始后,为加快反应速率同时控制反应温度,装置Ⅱ可以采用的加热方式是

。

(4)装置Ⅲ中盛放的溶液可以是

,发生反应的离子方程式为

。

(5)该实验小组同学为检验生成的产物,设计了如下实验探究。①取少量Ⅱ中反应后的溶液于试管中,滴加

溶液,振荡,出现现象

,得出结论产物中含有SCN-。

②设计实验证明产物中存在:

(简述实验操作及现象)。答案

(1)球形分液漏斗浓氨水、碱石灰(2)液封,提高NH3的利用率(3)水浴加热(4)NaOH溶液(或CuSO4溶液或酸性KMnO4溶液等)

②取少量Ⅱ中反应后的溶液于试管中,滴加适量浓NaOH溶液,加热,在试管口放置一张湿润的红色石蕊试纸,红色石蕊试纸变蓝解析

装置Ⅰ加入浓氨水、碱石灰用于制备原料气NH3,NH3经过装有碱石灰的干燥管进入装置Ⅱ发生核心反应CS2+2NH3NH4SCN+H2S,反应温度为95

℃,可用水浴加热的方式加热,产生的H2S有毒,需要进行尾气处理。(1)由题图可知仪器a的名称为球形分液漏斗,装置Ⅰ制备氨气没有加热,可用浓氨水与碱石灰常温下反应制备,所以药品A、B分别为浓氨水、碱石灰。(2)加入H2O的目的是液封,吸收NH3,提高NH3的利用率。(3)反应温度为95

℃,所以装置Ⅱ可以采用的加热方式是水浴加热。(4)装置Ⅲ用于吸收反应生成的酸性有毒气体H2S,所以可以用NaOH溶液来吸收,发生反应的离子方程式为H2S+2OH-===S2-+2H2O;也可以用CuSO4溶液,发生反应的离子方程式为H2S+Cu2+===CuS↓+2H+,或者用酸性高锰酸钾溶液氧化:(5)①Fe3+与SCN-反应使溶液变成红色,可滴加FeCl3溶液验证产物中含有SCN-,若有SCN-,则遇到Fe3+溶液会变红。②

检验时需要将其转化为NH3,然后用湿润的红色石蕊试纸检验是否产生氨气。针对训练1.下列方案设计、现象和结论都正确的是(

)选项目的方案设计现象和结论A探究乙醇消去反应的产物取4mL乙醇,加入12mL浓硫酸、少量沸石,迅速升温至140℃,将产生的气体通入2mL溴水中若溴水褪色,则乙醇消去反应的产物为乙烯B探究乙酰水杨酸样品中是否含有水杨酸取少量样品,加入3mL蒸馏水和少量乙醇,振荡,再加入1~2滴FeCl3溶液若有紫色沉淀生成,则该产品中含有水杨酸C探究金属钠在氧气中燃烧所得固体粉末的成分取少量固体粉末,加入2~3mL蒸馏水若无气体生成,则固体粉末为Na2O;若有气体生成,则固体粉末为Na2O2D探究Na2SO3固体样品是否变质取少量待测样品溶于蒸馏水,加入足量稀盐酸,再加入足量BaCl2溶液若有白色沉淀产生,则样品已经变质答案

D解析

乙醇在140

℃、浓硫酸的作用下,会发生分子间脱水,而不发生消去反应,A项不符合题意;乙酰水杨酸中没有酚羟基,水杨酸中有酚羟基,酚羟基可以与FeCl3溶液反应显紫色,但是生成络合物,所以不会有沉淀生成,B项不符合题意;如果金属钠没有完全燃烧,剩余的金属钠与水反应也可以生成氢气,C项不符合题意;加入稀盐酸,亚硫酸根离子会转化为二氧化硫气体,加入氯化钡生成的沉淀只能是硫酸钡沉淀,可以说明样品已经变质,D项符合题意。2.(2022福建龙岩三模)某化学实验小组探究SO2与FeCl3溶液的反应。实验一:用如图所示实验装置制备SO2,并将足量SO2通入FeCl3溶液中,溶液迅速变为血红色;停止通入气体,将血红色溶液密闭放置5小时后,溶液变为浅绿色。(1)制备SO2的化学方程式为

。

(2)仪器a的名称为

,按图示装好药品后,打开K之前的操作是

。

(3)某同学取适量酸性KMnO4溶液于试管中,滴入几滴血红色溶液,溶液的紫色褪去,据此推断血红色溶液中含有Fe2+。此结论

(填“正确”或“不正确”),理由是

。

实验二:探究血红色溶液产生的原因实验过程如下表:实验序号假设实验内容结论①与溶液中c(H+)有关取适量上述血红色溶液,滴入Y溶液,溶液又变为黄色假设不成立②与c(H2SO3)或c(SO2)有关取实验①中溶液,滴入1mol·L-1NaHSO3溶液,溶液呈血红色,再逐滴滴入HCl溶液,出现×××现象假设不成立③与c()或c()有关在FeCl3溶液中加入Na2SO3溶液,立即变为血红色假设

(4)实验①中,Y是

(填化学式);实验②中现象是

;实验③的结论是

。

(5)为了进—步探究血红色物质产生的主要原因,又进行了以下实验:在0.5mL1mol·L-1的FeCl3溶液中,加入浓度相同的Na2SO3溶液V1mL、NaHSO3溶液V2mL并混合均匀,改变V1、V2的值并维持V1+V2=4.0进行多组实验,测得混合溶液的吸光度与

的关系如图所示。(已知吸光度越大,溶液颜色越深)①维持V1+V2=4.0的目的是

。

②该实验得出的结论是

。

解析

实验一先用亚硫酸钠固体和70%的H2SO4溶液反应制备二氧化硫气体,将二氧化硫通入氯化铁溶液中,探究变色原因。二氧化硫溶于水会生成亚硫酸,亚硫酸电离会产生氢离子、亚硫酸氢根、亚硫酸根,溶液中存在的微粒有氢离子、亚硫酸(或SO2)、亚硫酸氢根、亚硫酸根,故可能为这些微粒导致溶液变色,故实验二开始分别探究这些因素的影响。(1)实验室用亚硫酸钠固体和70%的H2SO4溶液来制备二氧化硫气体,化学方程式为Na2SO3+H2SO4══Na2SO4+SO2↑+H2O。(2)仪器a的名称为球形干燥管;打开K之前的操作是打开分液漏斗的上口活塞。(4)实验①假设与溶液中的氢离子浓度有关,故在上述血红色溶液中加入含氢离子的物质,若血红色颜色变深,则与氢离子浓度有关,但实际现象是颜色变为黄色,故假设不成立,固定单一变量,探究氢离子浓度的影响,则不能引入别的酸根离子,故加入的Y为HCl;实验②假设与c(H2SO3)或c(SO2)有关,向实验①溶液中,滴入1

mol·L-1

NaHSO3溶液,溶液呈血红色,再逐滴滴入HCl溶液,会产生亚硫酸或二氧化硫,出现与实验①相同的现象,假设不成立,归纳总结

探究物质性质的基本方法和程序考向2.成分推断型综合题典例突破(2021全国甲卷节选)胆矾(CuSO4·5H2O)易溶于水,难溶于乙醇。某小组用工业废铜焙烧得到的CuO(杂质为氧化铁及泥沙)为原料与稀硫酸反应制备胆矾,并测定其结晶水的含量。回答下列问题:(1)制备胆矾时,用到的实验仪器除量筒、酒精灯、玻璃棒、漏斗外,还必须使用的仪器有

(填字母)。

A.烧杯

B.容量瓶C.蒸发皿 D.移液管(2)将CuO加入适量的稀硫酸中,加热,其主要反应的化学方程式为

,与直接用废铜和浓硫酸反应相比,该方法的优点是

。

(3)待CuO完全反应后停止加热,边搅拌边加入适量H2O2,冷却后用NH3·H2O调pH为3.5~4,再煮沸10min,冷却后过滤。滤液经如下实验操作:加热蒸发、冷却结晶、

、乙醇洗涤、

,得到胆矾。其中,控制溶液pH为3.5~4的目的是

,煮沸10min的作用是

。

答案

(1)AC(2)CuO+H2SO4CuSO4+H2O不产生SO2(硫酸利用率高)(3)过滤干燥除尽铁和抑制CuSO4水解破坏Fe(OH)3胶体易于过滤解析

(1)原料与稀硫酸反应在烧杯中进行,其中稀硫酸用量筒量取,充分反应后需过滤除去不溶性杂质,用到烧杯、漏斗、玻璃棒,胆矾从溶液中析出需要蒸发滤液,蒸发滤液需要用到蒸发皿、玻璃棒、酒精灯,故选AC。(2)CuO与稀硫酸在加热时反应的化学方程式为CuO+H2SO4CuSO4+H2O;铜与浓硫酸在加热条件下反应的化学方程式为Cu+2H2SO4

CuSO4+SO2↑+2H2O,硫酸利用率低且产生的SO2会污染大气。将工业废铜焙烧得到CuO,再用稀硫酸溶解CuO,可以避免生成SO2,同时可提高硫酸利用率。(3)从滤液中获得胆矾的实验操作包括:加热蒸发、冷却结晶、过滤、乙醇洗涤、干燥。由于焙烧废铜得到的CuO中含有氧化铁,用硫酸溶解时产生硫酸铁杂质,为从CuSO4溶液中除去Fe2(SO4)3,应控制溶液pH为3.5~4,使Fe3+转化为Fe(OH)3,同时还可抑制CuSO4水解,防止生成Cu(OH)2沉淀;煮沸10

min的作用是破坏Fe(OH)3胶体,促进Fe(OH)3沉淀的生成。针对训练1.碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]是一种绿色细小无定型粉末状固体,可用作分析试剂及杀虫剂,不溶于水和乙醇。某化学小组探究碱式碳酸铜的实验室制法,通过查阅资料,提出了两种实验室制法。方法一:称取14gCuSO4·5H2O固体与16gNa2CO3·10H2O固体,分别于研钵中研细后再混合研磨,研磨过程中有气泡产生,固体变成糊状物。将糊状物投入200mL水中,快速搅拌,有绿色沉淀产生,减压过滤,洗涤,干燥得产品。回答下列问题:(1)写出上述过程中发生反应的化学方程式:

。

(2)采用减压过滤的目的是

。

方法二:通过如下装置制取(夹持及加热装置略去)。(3)仪器A的名称为

。

(4)实验中控制反应温度为75℃,若温度过高或过低,可能产生的后果为

。

(5)洗涤沉淀时,确认沉淀洗涤干净的方法是

。

在不断搅拌下,逐滴滴入CuSO4溶液,控制滴入的CuSO4与Na2CO3物质的量之比约为1∶1.2,控制反应温度在75℃,反应一段时间,有暗绿色沉淀产生,过滤,洗涤,干燥得产品。(6)在实验中发现,若混合反应物时将Na2CO3溶液滴入CuSO4溶液,开始得到的沉淀为蓝色沉淀,这是因为Cu2(OH)2CO3析出时将CuSO4包裹其中所致,下列方法可以除去沉淀中CuSO4的方法有

(填字母)。

A.长时间放置混合物 B.搅拌C.加热生成物

D.多次洗涤沉淀(7)通过X射线衍射的方法检测生成物,发现产物组成为Cux(OH)y(CO3)z。称取7.38g该物质加热使其分解,产物依次用浓硫酸和碱石灰吸收,分别增重了0.9g及0.88g,则该物质的化学式为

。

答案

(1)2CuSO4·5H2O+2Na2CO3·10H2O===Cu2(OH)2CO3+2Na2SO4+CO2↑+29H2O(2)碱式碳酸铜固体颗粒细小,用减压过滤来提高过滤效率(3)三颈烧瓶(4)温度太高,碱式碳酸铜受热分解;温度过低,反应缓慢以致于难以得到碱式碳酸铜(5)洗涤液中先加入盐酸酸化,再加入氯化钡溶液,若没有白色沉淀产生,说明沉淀洗涤干净(6)D

(7)Cu7(OH)10(CO3)2解析

(1)方法一过程中发生反应的化学方程式为2CuSO4·5H2O+2Na2CO3·10H2O===Cu2(OH)2CO3+2Na2SO4+CO2↑+29H2O。(2)根据题干可知,碱式碳酸铜是细小无定型粉末状固体,颗粒较小,用普通的常压过滤,过滤效率很低,需要用减压过滤来提高过滤效率。(3)仪器A为三颈烧瓶。(4)实验中控制反应温度为75

℃,温度太高,碱式碳酸铜受热分解;温度过低,反应缓慢以致于难以得到碱式碳酸铜。(5)可以通过检测洗涤液中是否含有

来确认沉淀是否洗涤干净,可采用盐酸酸化的氯化钡溶液检测。(6)长时间放置混合物,无法彻底除去CuSO4,A项错误;搅拌无法除去CuSO4,B项错误;加热使Cu2(OH)2CO3分解,C项错误;碱式碳酸铜不溶于水,而硫酸铜溶于水,故多次洗涤沉淀能够除去硫酸铜,D项正确。(7)通过X射线衍射的方法检测生成物,发现产物组成为Cux(OH)y(CO3)z。称取7.38

g该物质加热使其分解,产物依次用浓硫酸和碱石灰吸收,分别增重了0.9

g及0.88

g,浓硫酸吸收水,故水的质量为0.9

g,碱石灰吸收二氧化碳,故二氧化碳为0.88

g,剩余的为CuO,CuO与水、CO2的物质的量之比

=0.07∶0.05∶0.02=7∶5∶2,则该物质的化学式为Cu7(OH)10(CO3)2。2.CaS微溶于水,常用于制发光漆,还用于医药工业、重金属处理及环保中。可用硫酸钙与焦炭高温反应制备,主反应为CaSO4(s)+4C(s)CaS(s)+4CO(g),该反应过程中还可能产生SO2、CO2、CaO等副产物。某兴趣小组为了探究该反应的总化学方程式,设计了如图所示的实验装置[图中所用试剂均为足量,假设产生的气体在相应的装置中完全反应,CO不与酸性KMnO4溶液反应]。(1)仪器D的名称是

;实验开始前要通入N2的目的是

。

(2)长颈漏斗的作用是

。

(3)B中溶液颜色变浅,写出其中反应的离子方程式:

。

(4)能说明产物中有CO的实验现象是

。

(5)取A中少量剩余固体溶于水,并不断搅拌一段时间后有淡黄色浑浊出现,请解释产生该现象的原因

。

(6)如果实验前后B、C、E装置的质量变化分别为增重1.28g,增重0.44g,减轻0.64g,忽略装置中原有的CO2,则硫酸钙与焦炭高温焙烧时发生的总化学方程式为

;若反应后不通入N2,则计算出的CaS的化学计量数

(填“偏大”“偏小”“无影响”或“无法确定”)。

答案

(1)(球形)干燥管将装置中的空气排尽,以免干扰实验(2)防止堵塞(或平衡压强)(4)E中出现红色固体,F中澄清石灰水变浑浊(5)-2价的硫被O2氧化为硫单质(6)3CaSO4+5C

CaS+2SO2↑+CO2↑+4CO↑+2CaO无法确定归纳总结物质成分探究实验设计流程考向3.“定量探究型”实验方案的设计与评价典例突破为测定某氟化稀土样品中氟元素的质量分数,某化学兴趣小组进行了如下实验。利用高氯酸(高沸点酸)将样品中的氟元素转化为氟化氢(低沸点酸)蒸出,再进行滴定来测定含量。实验装置如图所示。(1)装置c的名称是

。玻璃管a的作用为

。

(2)实验步骤:①连接好实验装置,检查装置气密性;②往c中加入mg氟化稀土样品和一定体积的高氯酸,f中盛有滴加酚酞的NaOH溶液。加热装置b、c。①下列物质可代替高氯酸的是

(填字母)。

a.硫酸b.盐酸c.硝酸d.磷酸②水蒸气发生装置b的作用是

。

(3)定量测定:将f中得到的馏出液配成100mL溶液,取其中20mL加入V1mLamol·L-1La(NO3)3溶液,得到LaF3沉淀(不考虑其他沉淀的生成),再用cmol·L-1EDTA标准溶液滴定剩余La3+(La3+与EDTA按1∶1配合),消耗EDTA标准溶液V2mL,则氟化稀土样品中氟的质量分数为

。

(4)问题讨论:若观察到f中溶液红色褪去,可采用最简单的补救措施是

。否则会使实验结果

(填“偏高”“偏低”或“不受影响”)。实验中除有HF气体外,可能还有少量SiF4(易水解)气体生成。若有SiF4生成,实验结果将

(填“偏高”“偏低”或“不受影响”),理由是

。

答案

(1)三颈烧瓶平衡气压,防止仪器b中压强过大(2)①ad

②水蒸气进入c中,把c中产生的HF全部赶到f中,减少实验误差(4)添加NaOH溶液偏低不受影响SiF4气体进入到f中进行水解,重新生成HF,被溶液吸收,氟元素没有损失解析

装置c中利用高氯酸(高沸点酸)将样品中的氟元素转化为氟化氢(低沸点酸)蒸出,装置b产生的水蒸气能将HF吹至装置f中冷凝收集,再用滴定法测定氟含量。(1)装置c的名称为三颈烧瓶;玻璃管a与外界连通,作用为平衡气压,防止仪器b中压强过大;(2)①本实验利用的是高氯酸的高沸点的性质,即不易挥发的性质,硫酸和磷酸都不易挥发,盐酸和硝酸易挥发,所以正确选项为ad;②水蒸气发生装置b的作用是使水蒸气进入到c中,把c中产生的HF全部赶到f中,减少实验误差;(3)La3+分为两个部分,一部分与F-反应,比例为1∶3,另一部分与EDTA结合,比例为1∶1,EDTA消耗的La3+为cV2×10-3

mol,F-消耗的La3+为(aV1-cV2)×10-3

mol,20

mL溶液中F-的物质的量为(aV1-cV2)×10-3×3

mol,100

mL溶液中F-的物质的量为(aV1-cV2)×10-3×3×5

mol,氟化稀土样品中氟的质量分数为(4)f中的NaOH溶液是为了吸收挥发出来的HF,避免F元素的损失,当溶液红色褪去,说明NaOH不足,此时只需要再添加NaOH溶液;SiF4气体进入到f中进行水解,重新生成HF,被溶液吸收,氟元素没有损失,所以对实验结果没有影响。考题点睛

针对训练1.(2021山东卷节选)六氯化钨(WCl6)可用作有机合成催化剂,熔点为283℃,沸点为340℃,易溶于CS2,极易水解。实验室中,先将三氧化钨(WO3)还原为金属钨(W)再制备WCl6,装置如图所示(夹持装置略)。回答下列问题:(1)检查装置气密性并加入WO3。先通N2,其目的是

;一段时间后,加热管式炉,改通H2,对B处逸出的H2进行后续处理,仪器A的名称为

,证明WO3已被完全还原的现象是

。

(2)WO3完全还原后,进行的操作为:①冷却,停止通H2;②以干燥的接收装置替换E;③在B处加装盛有碱石灰的干燥管;④……