新高考人教版高考化学三轮专练六化学综合实验探究

专练六化学综合实验探究1．某研究小组同学为探究Fe3＋能否氧化SO2，设计了如下的实验装置(假设实验中所用装置的气密性良好)。(1)甲同学利用实线框内的装置制取SO2，并进行探究实验。①装置A中发生反应的化学方程式为___________________________________。②装置B的作用是____________________________。③反应一段时间后，甲同学取出装置C中的少量溶液，向其中加入盐酸酸化的BaCl2溶液，观察到有白色沉淀生成。由此得出结论：Fe3＋可以氧化SO2。(2)乙同学认为甲同学的实验不严谨，用虚线框内的装置代替装置A，先让装置E内的试剂反应一段时间后，关闭活塞1，打开活塞2，又反应片刻后，取装置C中的少量溶液，向其中加入酸性KMnO4溶液，观察到KMnO4溶液紫红色褪去。由此得出结论：Fe3＋可氧化SO2，且可被SO2还原成Fe2＋。①该实验制取H2时需用浓硫酸配制450mL3mol·L－1的稀硫酸，所需的玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管外，还需用到________。配制过程中若其他操作无误，但没有洗涤烧杯与玻璃棒，则所配制溶液的浓度会________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。②在该实验过程中，H2所起的作用是_________________________________。(3)丙同学认为甲、乙两位同学的实验均不严谨，为此利用乙同学的实验装置及操作重新进行实验。待装置F内的试剂反应一段时间后，取装置C中的少量溶液，向其中加入盐酸酸化的BaCl2溶液，得出与甲同学相同的结论。①甲同学实验不严谨的原因是________(填序号)。A．SO2的溶解度太小B．SO2与Fe3＋不发生反应C．H2SO3与BaCl2溶液不反应D．装置中的空气与SO2进入水中可生成H2SO4②乙同学的实验结论不严谨的原因是__________________________________________。【答案】(1)①Na2SO3＋H2SO4(浓),ＦNa2SO4＋SO2↑＋H2O②防止倒吸(2)①500mL容量瓶偏低②排尽装置中的空气，防止空气中的O2氧化SO2气体(3)①D②SO2也能使酸性高锰酸钾溶液褪色【解析】(1)①硫酸的酸性强于亚硫酸，浓硫酸与亚硫酸钠反应的化学方程式为Na2SO3＋H2SO4(浓),ＦNa2SO4＋SO2↑＋H2O。②装置B的作用是防止倒吸。(2)①要配制450mL3mol·L－1的稀硫酸，由于实验室中没有450mL的容量瓶，故应选用500mL的容量瓶；配制过程中未洗涤烧杯与玻璃棒，会造成溶质损失，导致所配溶液的浓度偏低。②乙同学用H2排尽装置中的空气，防止发生反应：2SO2＋2H2O＋O2,Ｆ2H2SO4。(3)①乙同学设计用H2排尽装置中的空气来改进甲同学的实验，正是改进甲同学实验方案不严谨的地方，因为装置中的O2会把SO2溶于水生成的H2SO3氧化成H2SO4。②丙同学改进了乙同学实验不够严谨的地方，Fe2＋能使酸性KMnO4溶液褪色，SO2也能使酸性KMnO4溶液褪色。2．氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料。为了分析某AlN样品(样品中的杂质不与氢氧化钠溶液反应)中AlN的含量，某实验小组设计了如下两种实验方案。已知：AlN＋NaOH＋H2O,ＦNaAlO2＋NH3↑【方案1】取一定量的样品，用以下装置测定样品中AlN的纯度(夹持装置已略去)。(1)上图C装置中球形干燥管的作用是_________________________________。(2)完成以下实验步骤：组装好实验装置，首先________________________________，再加入实验药品。接下来的实验操作是________，打开分液漏斗活塞，加入NaOH浓溶液，至不再产生气体。打开K1，通入氮气一段时间，测定C装置反应前后的质量变化。通入氮气的目的是_______________________________________。(3)若去掉装置B，则导致测定结果________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。由于上述装置还存在缺陷，导致测定结果偏高，请提出改进意见：_______________________________。【方案2】按以下步骤测定样品中AlN的纯度：(4)步骤②生成沉淀的离子方程式为_____________________________________。(5)步骤③的操作是________；AlN的纯度是____________(用m1、m2表示)。【答案】(1)防止倒吸(2)检查装置的气密性关闭K1，打开K2把装置中残留的氨气全部赶入C装置(3)偏高C装置出口处连接一个干燥装置(4)CO2＋AlO2－＋2H2O==HCO3－＋Al(OH)3↓(5)过滤、洗涤eq\f(41m2,51m1)×100%【解析】(1)分析装置和仪器作用，氨气是能与浓硫酸发生反应的气体，易发生倒吸，图C装置中球形干燥管的作用是防止倒吸。(3)若去除装置B，生成NH3中的H2O会进入装置C，而使测定结果偏高；装置存在缺陷是空气中的水蒸气也可以进入装置C，使测定结果偏高，需要连接一个干燥装置。(4)步骤②中偏铝酸钠溶液中通入过量CO2生成沉淀的离子方程式为CO2＋AlO2－＋2H2O,ＦHCO3－＋Al(OH)3↓。(5)步骤③的操作是过滤、洗涤。氧化铝的质量为m2g，则AlN的质量为eq\f(41m2,51)g，即AlN的纯度是×100%。3．某兴趣小组为探究氮的化合物的性质，设计了如下图所示实验装置，A为气体发生装置。按上图连接好各仪器，检查装置气密性后，先将C处铂丝网加热至红热，再将A处产生的无色气体通过后面装置。片刻后可观察到F中铜片慢慢溶解。请回答下列问题：(1)A制备气体[A中所用试剂，从下列固体物质中选取：①NH4HCO3、②NH4Cl、③Ca(OH)2]相对应的装置可以是________(填字母)。(2)写出题干装置C中发生反应的化学方程式：_____________________________，C处加热片刻后撤去酒精灯，铂丝仍保持红热，原因是____________________。(3)铜片完全溶解后，发现F装置中溶液呈绿色，加水稀释后呈蓝色，有同学得出两种结论：①浓Cu(NO3)2溶液呈绿色，稀Cu(NO3)2溶液呈蓝色；②Cu(NO3)2溶液呈蓝色，呈绿色是由于溶液溶解过量的NO2。试设计实验验证哪一种结论正确：______________________。(4)该兴趣小组同学共同设计了如图所示的实验装置，利用装置Ⅰ、Ⅱ制取气体，请回答下列问题：①甲同学认为：利用装置Ⅱ可以收集H2、NH3等气体，但不能收集O2和NO，理由是________________________________________________________________________。②乙同学认为：利用装置Ⅱ作简易改进(不改变仪器装置)，可收集NO、O2，改进的方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【答案】(1)a(2)4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))4NO＋6H2O反应放热，停止加热后放出的热量能维持反应继续进行(3)可在稀释后的硝酸铜溶液中再加入适量硝酸铜固体，如溶液仍为蓝色，则②结论正确；否则①正确(4)①O2密度比空气大，应用向上排空气法收集；NO易与空气中O2反应，不能用排空气法收集②在装置Ⅱ中加入水，用排水法收集【解析】本题主要考查气体的制备、化学方程式的书写、实验设计、实验的改进等。(1)加热NH4HCO3固体或NH4Cl和Ca(OH)2均可在a装置中进行。(2)在C中发生氨的催化氧化反应，反应方程式为4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))4NO＋6H2O；反应放热，停止加热后放出的热量能维持反应继续进行。(4)O2密度比空气大，应用向上排空气法收集，NO易与空气中O2反应，不能用排空气法收集；由于NO、O2都不溶于水，可在装置Ⅱ中加入水，用排水法收集。4．用电解方法制取金属镁时需要用无水MgCl2，而直接加热MgCl2·6H2O晶体却得不到无水MgCl2。某化学小组利用下图实验装置(夹持装置已略去)，通过测定反应物及生成物的质量来确定MgCl2·6H2O晶体受热分解的产物。请回答：(1)按气流方向连接各装置，其顺序为________(填仪器接口字母)。(2)实验过程中，装置B中的CCl4层始终为无色。装置B的作用为________________。实验结束后，需通入一段时间的空气，其目的为_________________________________。(3)实验中称取8.12gMgCl2·6H2O晶体，充分反应后，装置A中残留固体质量为3.06g，装置B增重1.46g，装置C增重3.60g，则装置A中发生反应的化学方程式为______________。(4)直接加热MgCl2·6H2O晶体得不到无水MgCl2的原因为____________________________________。(5)某同学采用如图装置(夹持装置已略去)由MgCl2·6H2O晶体制得了无水MgCl2。①方框中所缺装置从上图A、B、C、D中选择，按气流方向连接依次为________(只填仪器字母，不必填接口顺序)。②圆底烧瓶中盛装的液体甲为________。【答案】(1)g→a→b→f→e→c→d(2)吸收HCl，防止倒吸将生成的气体全部吹入B、C装置充分吸收(3)MgCl2·6H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Mg(OH)Cl＋HCl↑＋5H2O↑[其中Mg(OH)Cl只要原子配比正确即可，不要求必须写成此形式](4)加热分解出的水会使MgCl2水解(只需答出水解即可)(5)①CAB(写成CACB也可)②浓盐酸【解析】(2)装置B的作用为吸收氯化氢、防倒吸；实验结束后，需通入一段时间的空气，其目的是将气体全部吹入B、C装置被吸收。(3)8.12gMgCl2·6H2O晶体(物质的量为0.04mol)，装置B增重1.46g(HCl，物质的量为0.04mol)，装置C增重3.60g(水，物质的量为0.2mol)，则装置A中发生反应的化学方程式为MgCl2·6H2Oeq\o(=,\s\up7(△))Mg(OH)Cl＋HCl↑＋5H2O↑。(4)直接加热MgCl2·6H2O晶体得不到无水MgCl2的原因为加热分解出的水会使MgCl2水解。(5)①方框中所缺装置按气流方向连接依次为C、A、B；圆底烧瓶中盛装的液体甲为浓盐酸。5．利用生产钛白粉的副产品绿矾制备还原铁粉的工艺流程如下：(1)从绿矾中浸出FeSO4，下列试剂可选的是______________________________(填字母序号)，理由是_______________________________________________________。a．H2Ob．稀硫酸c．浓硫酸d．HCl(2)实验室过滤操作中用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和________，确定沉淀是否洗涤干净的方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)干燥过程主要是为了脱去游离水和结晶水，该过程中会有少量FeCO3·nH2O被空气氧化为FeO(OH)，请设计实验证明有FeO(OH)生成：___________________________________。(4)还原铁粉中含有少量的FexC，用下列装置来测定还原铁粉中碳的含量。请完成下列问题：①若用过氧化氢和催化剂二氧化锰制取氧气，可选择的装置是________。②为完成该实验，依据气流方向，装置的连接顺序为____连____，____连____，____连____(装置不可重复选用)；该实验有一明显的缺陷，将导致含碳量的测量值________(填“偏大”或“偏小”)，改进措施是____________________________________。【答案】(1)bH＋可抑制Fe2＋水解，同时防止引入新的杂质(2)玻璃棒取最后一次洗涤液于试管中，向其中加入BaCl2溶液，若无明显现象，则已洗涤干净，否则未洗涤干净(3)取样品少许，用煮沸的稀硫酸溶解，向溶液中加入KSCN溶液，溶液变血红色(4)①B②bhifgd(