2022届高考化学人教版二轮专题复习学案-专题十综合实验探究

[备考要点]1.了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。2.掌握常见气体的实验室制法(包括试剂、反应原理、仪器和收集方法)。3.根据化学实验目的和要求，能做到：(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)评价或陈述实验方案。考点一评价型实验题评价型实验题包括的题型很多，其中比较典型的有物质性质探究型、组成成分探究型、物质制备和应用探究型等，该类试题一般以实验装置图的形式给出实验的流程，其实验流程与考查内容一般为1．常见的气体发生装置固体与液体在常温下反应制备气体的装置，如图5，分液漏斗与烧瓶间的导管能平衡气体压强，使液体顺利滴下，排出气体体积不包括加入液体所占体积；如图6、图7，能随制随停，便于控制反应。2．常见的净化装置——用于除去气体中的杂质气体特别提醒(1)判断气体中杂质的方法①看反应介质。若反应在溶液中进行，则制取的气体中一定含有水蒸气；若反应物中有气体，由于气体不能充分反应，则制取的气体中一定含有原来的气体，如用CO2与Na2O2反应制取的O2中一定含有CO2杂质。②看反应物的性质。如用浓盐酸制取的气体中含有挥发出的HCl气体。③看生成物的成分。如用氯化铵和消石灰反应制取的氨气中含有水蒸气。(2)气体干燥剂的选择酸性碱性中性干燥剂浓硫酸、P2O5碱石灰、CaOCaCl2气体CO2、SO2、Cl2、NO2NH3H2、CO、N2、NO、CH4注意：选取干燥剂时，除了常规的从酸碱性角度考虑外，还要考虑特殊反应，如浓硫酸不能干燥还原性气体(H2S、HI等)，可用P2O5干燥；中性干燥剂CaCl2不能干燥NH3，因为二者会发生络合反应(这些知识可能会成为高考的设题点)。3．常见的气体收集装置特别提醒(1)密度比空气大且不与空气中的成分反应的气体可用向上排空气法收集，导气管应“长进短出”；密度比空气小且不与空气中的成分反应的气体则用向下排空气法收集，导气管应“短进长出”。(2)易溶于水或能与水反应的气体，如NH3、HCl、NO2等，需用排空气法或排其他试剂法收集。(3)常温下能与空气中的成分反应的气体(如NO)，密度与空气接近的气体(如N2、CO、C2H4等)，都不能用排空气法收集。(4)能溶于水但溶解度不大的气体，可以用排饱和溶液的方法收集，如CO2——排饱和NaHCO3溶液；SO2——排饱和NaHSO3溶液；H2S——排饱和NaHS溶液；Cl2——排饱和NaCl溶液。4．有毒气体的处理装置特别提醒(1)装置C适用于溶解度较小的有毒气体，如Cl2、NO2、H2S等。(2)装置D、E适用于溶解度较大的气体，如HCl、NH3等。(3)装置A适用于某些可燃性气体，如CO等。(4)装置B采用收集法处理尾气，适用于NO、CO等。判断下列装置是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”(1)制Cl2()(2)制SO2()(3)制CO2()(4)制NH3()(5)吸收NH3()(6)吸收Cl2()(7)吸收SO2()(8)收集NH3()答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×(7)×(8)×角度一“仪器连接”评价型1．(2021·山东，18)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……；⑤加热，通Cl2；⑥……。碱石灰的作用是____________________；操作④是__________________，目的是____________________。(3)利用碘量法测定WCl6产品纯度，实验如下：①称量：将足量CS2(易挥发)加入干燥的称量瓶中，盖紧称重为m1g；开盖并计时1分钟，盖紧称重为m2g；再开盖加入待测样品并计时1分钟，盖紧称重为m3g，则样品质量为__________g(不考虑空气中水蒸气的干扰)。②滴定：先将WCl6转化为可溶的Na2WO4，通过IOeq\o\al(－,3)离子交换柱发生反应：WOeq\o\al(2－,4)＋Ba(IO3)2=BaWO4＋2IOeq\o\al(－,3)；交换结束后，向所得含IOeq\o\al(－,3)的溶液中加入适量酸化的KI溶液，发生反应：IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋6H＋=3I2＋3H2O；反应完全后，用Na2S2O3标准溶液滴定，发生反应：I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)。滴定达终点时消耗cmol·L－1的Na2S2O3溶液VmL，则样品中WCl6(摩尔质量为Mg·mol－1)的质量分数为____________。称量时，若加入待测样品后，开盖时间超过1分钟，则滴定时消耗Na2S2O3溶液的体积将__________(填“偏大”“偏小”或“不变”)，样品中WCl6质量分数的测定值将______________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。答案(1)排出装置中的空气直形冷凝管淡黄色固体变为银白色(2)吸收多余氯气，防止污染空气；防止空气中的水蒸气进入E再次通入N2排出装置中的H2(3)①m3＋m1－2m2②eq\f(cVM,120m3＋m1－2m2)%不变偏大解析(1)用H2还原WO3制备W，装置中不能有空气，所以先通N2，其目的是排出装置中的空气；由仪器构造可知仪器A的名称为直形冷凝管；WO3为淡黄色固体，被还原后生成的W为银白色，所以能证明WO3已被完全还原的现象是淡黄色固体变为银白色。(2)由信息可知WCl6极易水解，W与Cl2反应制取WCl6时，要在B处加装盛有碱石灰的干燥管，防止空气中的水蒸气进入E中，所以碱石灰的作用其一是吸收多余氯气，防止污染空气；其二是防止空气中的水蒸气进入E；在操作⑤加热，通Cl2之前，装置中有多余的H2，需要除去，所以操作④是再次通入N2，目的是排出装置中的H2。(3)①称量时加入足量的CS2，盖紧称重为m1g，由于CS2易挥发，开盖时要挥发出来，称量的质量要减少，开盖并计时1分钟，盖紧称重m2g，则挥发出的CS2的质量为(m1－m2)g，再开盖加入待测样品并计时1分钟，又挥发出(m1－m2)g的CS2，盖紧称重为m3g，则样品质量为m3g＋2(m1－m2)g－m1g＝(m3＋m1－2m2)g。②滴定时，根据关系式：WOeq\o\al(2－,4)～2IOeq\o\al(－,3)～6I2～12S2Oeq\o\al(2－,3)，样品中n(WCl6)＝n(WOeq\o\al(2－,4))＝eq\f(1,12)n(S2Oeq\o\al(2－,3))＝eq\f(1,12)cV×10－3mol，m(WCl6)＝eq\f(1,12)cV×10－3mol×Mg·mol－1＝eq\f(cVM,12000)g，则样品中WCl6的质量分数为eq\f(\f(cVM,12000)g,m3＋m1－2m2g)×100%＝eq\f(cVM,120m3＋m1－2m2)%；根据测定原理，称量时，若加入待测样品后，开盖时间超过1分钟，挥发的CS2的质量增大，m3偏小，但WCl6的质量不变，则滴定时消耗Na2S2O3溶液的体积将不变，样品中WCl6质量分数的测定值将偏大。角度二“流程转化”评价型2．(2021·河北，14)化工专家侯德榜发明的侯氏制碱法为我国纯碱工业和国民经济发展做出了重要贡献，某化学兴趣小组在实验室中模拟并改进侯氏制碱法制备NaHCO3，进一步处理得到产品Na2CO3和NH4Cl，实验流程如图：回答下列问题：(1)从A～E中选择合适的仪器制备NaHCO3，正确的连接顺序是______________(按气流方向，用小写字母表示)。为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下，可将分液漏斗上部的玻璃塞打开或________________________________________________________________________。(2)B中使用雾化装置的优点是__________________。(3)生成NaHCO3的总反应的化学方程式为_____________________________________________________________________________________________________________。(4)反应完成后，将B中U形管内的混合物处理得到固体NaHCO3和滤液：①对固体NaHCO3充分加热，产生的气体先通过足量浓硫酸，再通过足量Na2O2，Na2O2增重0.14g，则固体NaHCO3的质量为____________g。②向滤液中加入NaCl粉末，存在NaCl(s)＋NH4Cl(aq)→NaCl(aq)＋NH4Cl(s)过程。为使NH4Cl沉淀充分析出并分离，根据NaCl和NH4Cl溶解度曲线，需采用的操作为________、________、洗涤、干燥。(5)无水NaHCO3可作为基准物质标定盐酸浓度。称量前，若无水NaHCO3保存不当，吸收了一定量水分，用其标定盐酸浓度时，会使结果__________(填标号)。A．偏高B．偏低C．不变答案(1)aefbcgh将玻璃塞上的凹槽对准漏斗颈部的小孔(2)使氨盐水雾化，可增大与二氧化碳的接触面积，从而提高产率(或其他合理答案)(3)NH3·H2O＋NaCl＋CO2=NH4Cl＋NaHCO3↓(4)①0.84②冷却结晶过滤(5)A解析(1)经分析可知，要制备NaHCO3，需先选用装置A制备二氧化碳，然后通入饱和碳酸氢钠溶液中除去二氧化碳中的HCl，后与饱和氨盐水充分接触来制备NaHCO3，其中过量的二氧化碳可被氢氧化钠溶液吸收，所以按气流方向正确的连接顺序应为aefbcgh；为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下，可将分液漏斗上部的玻璃塞打开或将玻璃塞上的凹槽对准漏斗颈部的小孔。(3)生成NaHCO3的总反应的化学方程式为NH3·H2O＋NaCl＋CO2=NH4Cl＋NaHCO3↓。(4)①对固体NaHCO3充分加热，产生二氧化碳和水蒸气，反应的化学方程式为2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O，将气体先通过足量浓硫酸，吸收水蒸气，再通过足量Na2O2，Na2O2与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，反应的化学方程式为2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2，根据化学方程式及差量法可知，当增重0.14g(2CO的质量)时，消耗的二氧化碳的质量为eq\f(0.14g,28g·mol－1)×44g·mol－1＝0.22g，其物质的量为eq\f(0.22g,44g·mol－1)＝0.005mol，根据关系式2NaHCO3～CO2可知，消耗的NaHCO3的物质的量为2×0.005mol＝0.01mol，所以固体NaHCO3的质量为0.01mol×84g·mol－1＝0.84g。②根据溶解度随温度的变化曲线可以看出，氯化铵的溶解度随着温度的升高而不断增大，而氯化钠的溶解度随着温度的升高变化并不明显，所以要想使NH4Cl沉淀充分析出并分离，需采用的操作为冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。(5)称量前，若无水NaHCO3保存不当，吸收了一定量水分，标准液被稀释，浓度减小，所以用其标定盐酸浓度时，消耗的碳酸氢钠的体积V(标)会增大，根据c(测)＝eq\f(c标·V标,V测)可知，最终会使c(测)偏高。角度三“反应原理”评价型3．(2021·广东，17)含氯物质在生产生活中有重要作用。1774年，舍勒在研究软锰矿(主要成分是MnO2)的过程中，将它与浓盐酸混合加热，产生了一种黄绿色气体。1810年，戴维确认这是一种新元素组成的单质，并命名为chlorine(中文命名“氯气”)。(1)实验室沿用舍勒的方法制取Cl2的化学方程式为_____________________________________________________________________________________________________。(2)实验室制取干燥Cl2时，净化与收集Cl2所需装置的接口连接顺序为______________。(3)某氯水久置后不能使品红溶液褪色，可推测氯水中________已分解。检验此久置氯水中Cl－存在的操作及现象是___________________________________________________________________________________________________________________________。(4)某合作学习小组进行以下实验探究。①实验任务通过测定溶液电导率，探究温度对AgCl溶解度的影响。②查阅资料电导率是表征电解质溶液导电能力的物理量。温度一定时，强电解质稀溶液的电导率随溶液中离子浓度的增大而增大；离子浓度一定时，稀溶液电导率随温度的升高而增大。25℃时，Ksp(AgCl)＝1.8×10－10。③提出猜想猜想a：较高温度的AgCl饱和溶液的电导率较大。猜想b：AgCl在水中的溶解度S(45℃)>S(35℃)>S(25℃)。④设计实验、验证猜想取试样Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(不同温度下配制的AgCl饱和溶液)，在设定的测试温度下，进行表1中实验1～3，记录数据。表1实验序号试样测试温度/℃电导率/(μS·cm－1)1Ⅰ：25℃的AgCl饱和溶液25A12Ⅱ：35℃的AgCl饱和溶液35A23Ⅲ：45℃的AgCl饱和溶液45A3⑤数据分析、交流讨论25℃的AgCl饱和溶液中，c(Cl－)＝____________mol·L－1。实验结果为A3>A2>A1。小组同学认为，此结果可以证明③中的猜想a成立，但不足以证明猜想b成立。结合②中信息，猜想b不足以成立的理由有__________________________________________________________________________________________________________________。⑥优化实验小组同学为进一步验证猜想b，在实验1～3的基础上完善方案，进行实验4和5。请完成表2中内容。表2实验序号试样测试温度/℃电导率/(μS·cm－1)4ⅠB15B2⑦实验总结根据实验1～5的结果，并结合②中信息，小组同学认为猜想b也成立。猜想b成立的判断依据是____________________。答案(1)MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(2)c→d→b→a→e(3)HClO向溶液中加入过量稀硝酸，防止溶液中含有COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)等，再加入少量AgNO3溶液，若有白色沉淀生成，则证明原溶液中含有Cl－(4)⑤1.34×10－5测试温度不同，根据电导率结果无法判断不同温度下饱和溶液的溶解度⑥45Ⅱ45⑦A3>B2>B1解析(1)实验室通常采用浓盐酸和MnO2制取Cl2，化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(2)根据化学方程式可知，制取的氯气中混有氯化氢、水蒸气，氯气有毒，必须进行尾气处理，因此使用饱和食盐水吸收氯化氢气体，浓硫酸除去水蒸气，最后用NaOH溶液吸收尾气，因此接口连接顺序为c→d→b→a→e。(3)氯水久置后不能使品红溶液褪色，说明HClO已分解；检验Cl－的方法为向溶液中加入过量稀硝酸，防止溶液中含有COeq\o\al(2－,3)、HCOeq\o\al(－,3)等，再加入少量AgNO3溶液，若有白色沉淀生成，则证明原溶液中含有Cl－。(4)⑤25℃时，Ksp(AgCl)＝c(Ag＋)·c(Cl－)，根据沉淀溶解平衡可知，饱和AgCl溶液中c(Ag＋)＝c(Cl－)，所以c(Cl－)＝eq\r(KspAgCl)＝eq\r(1.8×10－10)mol·L－1≈1.34×10－5mol·L－1；实验1～3中，温度不同饱和溶液的浓度不同，根据资料显示离子浓度一定时，稀溶液电导率随温度的升高而增大，所以根据实验1～3无法判断温度较高的饱和溶液的离子浓度大，进而不能得出温度与溶解度的关系。⑥如果要判断AgCl在水中的溶解度随温度的变化情况，可以设计不同温度下的饱和溶液在相同温度下进行测试，如果温度较高的饱和溶液的电导率比温度较低的饱和溶液的电导率高，则可以得出温度升高饱和溶液中离子浓度升高。所以可以设计试样Ⅰ、Ⅱ在45℃下进行测试与实验3比较。⑦猜想b成立的判断依据是A3>B2>B1。1．(2021·江西省八所重点中学高三下学期4月联考)文献表明：相同条件下，草酸根(C2Oeq\o\al(2－,4))的还原性强于Fe2＋。为检验这一结论，某研究性小组进行以下实验：资料：i.无水氯化铁在300℃以上升华，遇潮湿空气极易潮解。ii.K3[Fe(C2O4)3]·3H2O为亮绿色晶体，光照易分解；FeC2O4·2H2O为黄色固体，微溶于水，可溶于强酸。iii.配合物的稳定性可以用稳定常数K来衡量，如Cu2＋＋4NH3=[Cu(NH3)4]2＋，其稳定常数表达式为K＝eq\f(c{[CuNH34]2＋},cCu2＋·c4NH3)，已知K{[Fe(C2O4)3]3－}＝1020，K[Fe(SCN)3]＝2×103。(实验1)用以下装置制取无水氯化铁(1)仪器X的名称是________。装置D的作用是______________。(2)欲制得纯净的FeCl3，实验过程中点燃装置F处酒精灯的时机是________。(3)装置的连接顺序为A→________(按气流方向，用大写字母表示)。(实验2)通过Fe3＋和C2Oeq\o\al(2－,4)在溶液中的反应比较Fe2＋和C2Oeq\o\al(2－,4)的还原性强弱。操作现象在避光处，向10mL0.5mol·L－1FeCl3溶液中缓慢加入0.5mol·L－1K2C2O4溶液至过量，搅拌，充分反应后，冰水浴冷却，过滤得到亮绿色溶液和亮绿色晶体(4)取实验2中少量晶体洗净，配成溶液，滴加KSCN溶液，不变红。继续加入硫酸，溶液变红，说明晶体含有＋3价的铁元素。其原因是____________________________________________________________________________________________________________________。(5)经检验，亮绿色晶体为K3[Fe(C2O4)3]·3H2O。设计实验，确认实验2中没有发生氧化还原反应的操作和现象是___________________________________________________________________________________________________________________________________________。(6)取实验2中的亮绿色溶液光照一段时间，产生黄色浑浊且有气泡产生。补全反应的离子方程式：________[Fe(C2O4)3]3－eq\o(=,\s\up7(光照))________FeC2O4↓＋________↑＋________。(实验3)又设计以下装置直接比较Fe2＋和C2Oeq\o\al(2－,4)的还原性强弱，并达到了预期的目的。(7)描述达到预期目的可能产生的现象：_______________________________________________________________________________________________________________。答案(1)圆底烧瓶收集氯化铁(2)待装置F的玻璃管内充满黄绿色气体时再点燃酒精灯(3)E→C→F→D→B(4)K{[Fe(C2O4)3]3－}>K[Fe(SCN)3]，说明[Fe(C2O4)3]3－比Fe(SCN)3更稳定，[Fe(C2O4)3]3－中的Fe3＋不能与SCN－反应转化为Fe(SCN)3，也就不能显示红色。加入硫酸后，H＋与C2Oeq\o\al(2－,4)结合可使平衡逆向移动，c(Fe3＋)增大，遇KSCN溶液变红(5)取少量实验2中的亮绿色溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，不出现蓝色沉淀(6)222CO23C2Oeq\o\al(2－,4)(7)电流表的指针发生偏转，一段时间后，左侧溶液变为浅绿色，右侧有气泡产生解析实验1中，装置A为二氧化锰与浓盐酸共热制备氯气，浓盐酸易挥发，用饱和食盐水除去氯化氢，氯化铁遇到潮湿的空气极易水解，则制备的氯气为干燥的，用装置C除去水蒸气，干燥的氯气与铁粉在装置F中反应，无水氯化铁在300℃以上升华，则装置D的作用是收集氯化铁，氯气有毒，未反应的氯气用碱石灰吸收。实验2通过含Fe3＋和C2Oeq\o\al(2－,4)的溶液混合，得到亮绿色晶体K3[Fe(C2O4)3]·3H2O。(3)根据分析，装置的连接顺序为A→E→C→F→D→B。(4)已知K{[Fe(C2O4)3]3－}＞K[Fe(SCN)3]，说明[Fe(C2O4)3]3－比Fe(SCN)3更稳定，[Fe(C2O4)3]3－不能电离出Fe3＋，则不能与SCN－反应转化为Fe(SCN)3，也就不能显示红色。加入硫酸后，H＋与C2Oeq\o\al(2－,4)结合可使平衡逆向移动，c(Fe3＋)增大，Fe3＋遇KSCN溶液变红。(5)若Fe3＋和C2Oeq\o\al(2－,4)发生氧化还原反应，则生成亚铁离子，亚铁离子与铁氰化钾反应显蓝色，则操作为取少量实验2中的亮绿色溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，不出现蓝色沉淀，则未发生氧化还原反应。(6)已知K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体，光照易分解，Fe的化合价降低，则部分C的化合价升高，离子方程式为2[Fe(C2O4)3]3－eq\o(=,\s\up7(光照))2FeC2O4↓＋2CO2↑＋3C2Oeq\o\al(2－,4)。(7)草酸根离子失电子能力大于亚铁离子，该装置为原电池，左侧为正极，铁离子得电子生成亚铁离子，溶液变为浅绿色，右侧为负极，草酸根离子失电子生成二氧化碳，现象为电流表的指针发生偏转，一段时间后，左侧溶液变为浅绿色，右侧有气泡产生。2．(2021·山西省高三3月高考考前适应性测试)三草酸合铁酸钾{K3[Fe(C2O4)3]}为翠绿色晶体，溶于水，难溶于乙醇，230℃时分解。该物质对光敏感，光照下即发生分解。实验室以废铁屑为原料制备三草酸合铁酸钾晶体，然后探究三草酸合铁酸钾受热分解的产物，并对所得气体产物和固体产物进行验证。Ⅰ.实验室以废铁屑为原料制备三草酸合铁酸钾晶体反应过程如图所示：请回答下列问题：(1)废铁屑需要在5%Na2CO3溶液中加热数分钟，并洗涤干净。用化学用语和必要的文字说明Na2CO3溶液的作用是___________________________________________________________。(2)步骤③生成了K3[Fe(C2O4)3]，写出该反应的化学方程式：___________________________。(3)得到K3[Fe(C2O4)3]溶液后，需要加入乙醇，其目的是_______________________________。(4)“结晶”时应将溶液放在黑暗处等待晶体的析出，这样操作的原因是_________________。Ⅱ.某化学研究小组探究无水三草酸合铁酸钾K3[Fe(C2O4)3]受热分解的产物，并对所得气体产物和固体产物进行验证，按下图装置进行实验(夹持仪器已略去)。(5)实验开始时缓缓通入氮气一段时间后，应先加热反应管________(填“A”或“E”)。(6)待反应完全后，停止加热，停止加热前不需要先断开A、B的连接处和E、F的连接处，原因是________________________________________________________________________。(7)足量NaOH溶液的作用是_____________________________________________________。(8)能证明分解产物中有CO气体生成的实验现象是_______________________________________________________________________________________________________________。(9)研究小组为探究反应后所得固体中铁元素的存在形式，取A中充分反应后所得固体于试管中，加入足量蒸馏水，过滤、洗涤、干燥得到4.4g黑色粉末(铁元素不可能以三价形式存在)，将4.4g该黑色粉末溶于足量稀硝酸中，收集到标准状况下1.12LNO气体，通过计算即可判断出黑色粉末的成分，依据黑色粉末的组成，写出该黑色粉末和足量稀硝酸反应总的离子方程式：________________________________________________________________________。答案(1)COeq\o\al(2－,3)＋H2OHCOeq\o\al(－,3)＋OH－，利用碳酸钠水解显碱性去除油污(2)2FeC2O4＋H2O2＋3K2C2O4＋H2C2O4=2K3[Fe(C2O4)3]＋2H2O(3)三草酸合铁酸钾晶体难溶于乙醇，便于析出(4)防止三草酸合铁酸钾在光照下发生分解(5)E(6)试验结束直到反应管冷却，仍继续通氮气，不会产生倒吸(7)除去CO中的CO2气体，防止干扰检验CO气体(8)E中黑色固体变成红色，F中澄清石灰水变浑浊(9)4Fe＋3FeO＋5NOeq\o\al(－,3)＋26H＋=7Fe3＋＋5NO↑＋13H2O解析(1)Na2CO3发生水解COeq\o\al(2－,3)＋H2OHCOeq\o\al(－,3)＋OH－，溶液呈碱性，废铁屑表面的油污在碱性条件下发生水解从而去除油污，加热碳酸钠溶液，溶液的碱性更强，去油污效果更好。(3)加入乙醇使K3[Fe(C2O4)3]充分结晶析出，减少其在水中的溶解度。(4)K3[Fe(C2O4)3]对光敏感，光照下即发生分解，在暗处是为了防止其见光分解。(5)先加热E是为了防止先加热A产生的CO还没来得及与灼热的氧化铜反应就排出去了，造成环境污染。(6)因为停止加热后，还在继续加入氮气直至装置冷却至室温，所以不需要断开连接处以防发生倒吸。(7)将二氧化碳完全吸收，防止对后续的一氧化碳的检验造成干扰。(9)4.4g的黑色粉末可能是铁或氧化亚mol，若全部为氧化亚铁，则转移电子数为eq\f(4.4g,72g·mol－1)×1≈0.06mol，由此可知黑色固体为铁和氧化亚铁的混合物，设4.4g中铁和氧化亚铁的物质的量分别为x、ymol，则56x＋72y＝4.4,3x＋＋5NO↑＋13H2O。3．(2021·河南省名校联盟高三1月联考)某课外活动小组利用石墨电极电解1mol·L－1的FeCl2溶液，探究影响电解产物的因素，回答下列问题：(1)实验室配制1mol·L－1的FeCl2溶液时，为了防止FeCl2被氧化常加入适量的________(填试剂名称)，若配制100mL此溶液，需要用托盘天平称量FeCl2·4H2O的质量为________g。(2)探究装置如图所示：①湿润的淀粉­KI试纸检测的物质是________________(填化学式)。②从价态角度分析，在两极均有可能放电的离子是______________(填离子符号，下同)。③在无限稀释的水溶液中部分离子的离子淌度如下表所示(注：淌度越大的离子向电极的迁移速率越快)：阳离子淌度(10－8m2·V－1·s－1)阴离子淌度/(10－8m2·V－1·s－1)H＋36.3OH－20.5Li＋4.01Cl－7.91Na＋5.19I－7.95Fe2＋5.4SOeq\o\al(2－,4)8.27仅从淌度角度分析，________在B电极放电更具优势。(3)电解电压控制在1.5V时，电解现象如下表所示：实验编号ⅠⅡⅢ溶液pHpH＝4.91pH＝2.38pH＝－0.43阳极湿润的淀粉­KI试纸未变色未变色未变色电极附近加KSCN溶液盐酸酸化才变红无需酸化即可变红无需酸化即可变红是否出现浑浊变浑浊少量浑浊无浑浊阴极是否有气泡产生无无有电极表面是否出现镀层出现银白色镀层出现银白色镀层无镀层出现①实验Ⅱ中阳极电极反应式为______________________________________________。②实验Ⅰ中溶液变浑浊的主要原因是______________________________________________。③结合上述实验，试分析影响阴极放电物质的主要因素是_____________________。答案(1)铁粉19.9(2)①Cl2②Fe2＋③H＋(3)①Fe2＋－e－=Fe3＋②实验Ⅰ中溶液的pH较高，生成的Fe3＋转化为Fe(OH)3③Fe2＋和H＋浓度的相对大小(溶液的pH或H＋浓度的大小)解析(1)亚铁离子具有较强的还原性，在空气中易被氧化，因此实验室配制1mol·L－1的FeCl2溶液时，常加入适量的铁粉防止FeCl2被氧化；若配制100mL此溶液，需要用托盘天平称量FeCl2·4H2O的质量m＝cVM＝1mol·L－1×0.1L×199g·mol－1＝19.9g。(2)①根据电解池工作原理可知，A电极为电解池的阳极，发生失电子的氧化反应，氯离子若在A电极失去电子会生成氯气，氯气具有氧化性，可将碘离子氧化为碘单质，进而使淀粉­KI试纸变蓝，因此湿润的淀粉­KI试纸放在A电极区，是为了检测是否有氯气生成。②从价态角度分析，Fe2＋处于中间价态，化合价既可以升高，也可以降低，则既可以在A电极发生氧化反应，又可能在B电极发生还原反应，故在两极均有可能放电的离子是Fe2＋。③淌度越大的离子向电极的迁移速率越快，B电极为电解池的阴极，溶液中阳离子会放电，从表格数据明显可以看出，仅从淌度角度分析，H＋的淌度最大，在B电极放电更具优势。(3)根据表格数据可以看出，①实验Ⅱ中阳极湿润的淀粉­KI试纸未变色，且电极附近加KSCN溶液时，无需酸化即可变红，则说明亚铁离子被氧化为铁离子，其电极反应式为Fe2＋－e－=Fe3＋。②根据实验Ⅰ中阳极湿润的淀粉­KI试纸未变色，且电极附近加KSCN溶液时，盐酸酸化才变红，则说明亚铁离子被氧化为铁离子，溶液变浑浊，主要是因为溶液的pH＝4.91，酸性较弱，生成的铁离子转化为氢氧化铁所导致的。③结合上述三个实验的阴极现象可分析得出影响阴极放电物质的主要因素是Fe2＋和H＋浓度的相对大小(溶液的pH或H＋浓度的大小)。考点二定量测定型实验题常见的定量测定型实验题包括混合物成分的测定、物质纯度的测定以及化学式的确定等。该类试题常涉及物质的称量、物质的分离与提纯、中和滴定、一定物质的量浓度溶液的配制等实验操作。实验过程或问题解答中要特别注意以下几个问题：1．气体体积的测量(1)量气装置的改进(2)量气时应注意的问题①量气时应保持装置处于室温状态。②读数时要特别注意消除“压强差”，保持液面相平，同时要注意视线与液面最低处相平。如图(Ⅰ)、(Ⅳ)应使左侧和右侧的液面高度保持相平。2．测定实验中要有消除干扰气体的意识如用“惰性”气体将干扰气体排出，或用溶液吸收干扰气体等。3．测定实验中要有被测量气体全部被测量的意识如采取反应结束后继续向装置中通入“惰性”气体以使被测量气体全部被吸收剂吸收的方法。4．测定实验中要有“数据”的采集处理意识实验数据的采集是化学计算的基础，一般来讲，固体试剂称质量，而液体试剂和气体试剂则测量体积。(1)称量固体质量时，中学一般用托盘天平，可估读到0.1g，精确度要求高的实验中可以用分析天平或电子天平，可精确到0.0001g。(2)测量液体体积时，一般实验中选用适当规格的量筒，可估读到0.1mL，准确度要求高的定量实验如中和滴定中选用滴定管(酸式或碱式)或移液管，可估读到0.01mL。容量瓶作为精密的定容仪器，用于配制一定物质的量浓度的溶液，一般不用于量取液体的体积。(3)气体除了量取外，还可以称量。称量气体的质量时一般有两种方法：一种方法是称量反应装置在放出气体前后的质量减小值；另一种方法是称量吸收装置吸收气体前后的质量增大值。(4)用pH试纸(测得整数值)或pH计(精确到0.01)直接测出溶液的pH，经过计算可以得到溶液中H＋或OH－的物质的量浓度。为了保证数据的准确性，实验中要采取必要的措施，确保离子完全沉淀、气体完全被吸收等，必要时可以进行平行实验，重复测定，然后取其平均值进行计算。如中和滴定实验中测量酸或碱的体积要平行做2～3次滴定，然后取体积的平均值求算未知溶液的浓度，但对于“离群”数据(指与其他数据有很大差异的数据)要舍弃，因为数据“离群”的原因可能是操作中出现了较大的误差。(1)利用上图制备气体，并量取气体的体积，a的作用是_____________________________。(2)若用量筒量取气体体积时如图所示，应怎样操作才能读出气体的体积？______________。(3)实验中为了排尽空气、充分吸收某种气体、降低某种气体的浓度，常用性质稳定的气体——氮气作载气。回答在不同情况下氮气的作用：①若需测定该装置中生成的气体的质量，而系统内的空气干扰气体的测定，则实验前，通N2的作用是____________________；实验后，通N2的作用是_____________________________________________________________________________________________________。②若生成的气体在浓度高时容易发生爆炸，则N2的作用是____________________________。答案(1)平衡气压，使分液漏斗中的液体顺利滴下；可以消除由于液体滴入而使气体体积增大的影响(2)应将量筒慢慢地向下移动，当量筒中的液面和水槽中的液面相平时再读数(3)①将空气排尽使生成的气体充分被指定装置吸收②稀释气体，控制易爆炸气体的浓度(2021·全国甲卷，27)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加入到适量的稀硫酸中，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___________________________________________。(4)结晶水测定：称量干燥坩埚的质量为m1，加入胆矾后总质量为m2，将坩埚加热至胆矾全部变为白色，置于干燥器中冷至室温后称量，重复上述操作，最终总质量恒定为m3。根据实验数据，胆矾分子中结晶水的个数为____________________(写表达式)。(5)下列操作中，会导致结晶水数目测定值偏高的是________(填标号)。①胆矾未充分干燥②坩埚未置于干燥器中冷却③加热时有少量胆矾迸溅出来答案(1)AC(2)CuO＋H2SO4eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋H2O不会产生二氧化硫且产生等量胆矾消耗硫酸少(硫酸利用率高)(3)过滤干燥除尽铁，抑制硫酸铜水解破坏氢氧化铁胶体，使其沉淀，易于过滤(4)eq\f(80m2－m3,9m3－m1)(5)①③解析(1)制备胆矾时，根据题干信息可知，需进行溶解、过滤、结晶操作，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烧杯和蒸发皿。(2)将CuO加入到适量的稀硫酸中，加热，其主要反应的化学方程式为CuO＋H2SO4eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋H2O；直接用废铜和浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，与这种方法相比，将CuO加入到适量的稀硫酸中，加热制备胆矾的实验方案具有的优点是不会产生二氧化硫且产生等量胆矾消耗硫酸少(硫酸利用率高)。(3)硫酸铜溶液制硫酸铜晶体，操作步骤有加热蒸发、冷却结晶、过滤、乙醇洗涤、干燥；CuO中含氧化铁杂质，溶于硫酸后会形成铁离子，为使铁元素以氢氧化铁形式沉淀完全，需控制溶液pH为3.5～4，同时酸性环境还可抑制铜离子发生水解；操作过程中可能会生成氢氧化铁胶体，所以煮沸10min的目的是破坏氢氧化铁胶体，使其沉淀，易于过滤。(4)水的质量是(m2－m3)g，所以胆矾(CuSO4·nH2O)中n值的表达式为eq\f(m2－m3,18)∶eq\f(m3－m1,160)＝n∶1，解得n＝eq\f(80m2－m3,9m3－m1)。(5)①胆矾未充分干燥，导致所测m2偏大，根据n＝eq\f(80m2－m3,9m3－m1)可知，最终会导致结晶水数目测定值偏高，符合题意；②坩埚未置于干燥器中冷却，部分白色硫酸铜会与空气中的水蒸气结合重新生成胆矾，导致所测m3偏大，根据n＝eq\f(80m2－m3,9m3－m1)可知，最终会导致结晶水数目测定值偏低，不符合题意；③加热胆矾晶体时有晶体从坩埚中溅出，会使m3数值偏小，根据n＝eq\f(80m2－m3,9m3－m1)可知，最终会导致结晶水数目测定值偏高，符合题意。1．12gNa2CO3样品中混有一定量的Na2SO4(设均不含结晶水)，某实验小组设计如下方案测定样品中Na2CO3的质量分数。(1)甲同学通过测定二氧化碳的质量来测定碳酸钠的质量分数，实验装置如图：①主要实验步骤有：a.向装置中通入空气；b.称量干燥管B与装入碱石灰的总质量；c.打开分液漏斗活塞，使稀硫酸与样品充分反应。合理的步骤是________(可重复)。②按气体从左向右的流向，干燥管A的作用是____________________，干燥管C的作用是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③干燥管B增重4.4g，则样品中Na2CO3的质量分数为________。(2)乙同学利用图ⅰ、ⅱ、ⅲ三个仪器组装一套装置完成Na2CO3质量分数的测定，其中样品已称量完毕，ⅲ中装有CO2难溶于其中的液体。①ⅱ中盛装的是________(填字母)。a．浓硫酸 b．饱和NaHCO3溶液c．10mol·L－1盐酸 d．2mol·L－1硫酸②用橡胶管连接对应接口的方式是：A接________，B接________，C接________(填各接口的字母)。③在测量气体体积时，组合仪器与ⅳ装置相比更为准确，主要原因是____________________________________________________________________________________________。组合仪器相对于ⅳ装置的另一个优点是_______________________________________________________________________________________________________________。④若样品的质量为1.2g，在标准状况下利用装置ⅳ能否完成实验？________(填“能”或“不能”)，说明理由：______________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)①abcab②除去空气中的二氧化碳和水防止空气中的水分和二氧化碳被干燥管B吸收③88.33%(2)①d②DEF③装置ⅳ将滴下酸的体积也计入气体体积，而组合仪器没有液体可以顺利滴下④不能在标准状况下生成CO2的体积为224mL，超过量气管的量程解析(1)③m(Na2CO3)＝0.1mol×106g·mol－1＝10.6g，w(Na2CO3)＝eq\f(10.6g,12g)×100%≈88.33%。(2)①ⅰ中为样品，ⅱ中为稀硫酸，ⅰ与ⅱ连接为固液反应装置，且硫酸难挥发，所以选d。2．(2021·安徽省蚌埠市高三第三次教学质量检测)二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色有刺激性气味的气体，易溶于水，与Cl2的氧化性相近，在自来水消毒等方面应用广泛。某兴趣小组通过下图装置对其制备、吸收、释放和应用进行了研究。(1)仪器C的名称是________。(2)A中发生反应的产物有ClO2、Cl2、NaCl等，请写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。(3)关闭B的活塞，ClO2在D中被稳定剂完全吸收生成NaClO2，此时F中溶液的颜色不变，则装置C的作用是____________________。(4)已知在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2，该反应的离子方程式为________________________________________________________________________。在ClO2释放实验中，打开E的活塞，D中发生反应，则装置F的作用是_______________。(5)若实验室需要配制450mL4mol·L－1的NaOH溶液，所使用的玻璃仪器除量筒、胶头滴管、玻璃棒、烧杯外，还必须有______________。(6)自来水厂用碘量法检测水中ClO2的浓度，其实验操作如下：取100.0mL的水样，酸化，加入足量的碘化钾，用氢氧化钠溶液调至中性，加入淀粉溶液。再用0.1000mol·L－1Na2S2O3标准溶液滴定碘单质(I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6))，达到滴定终点时用去10.00mLNa2S2O3标准溶液，测得该水样中的ClO2含量为______mg·L－1。答案(1)球形干燥管(2)2NaClO3＋4HCl=2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O(3)吸收Cl2(4)4H＋＋5ClOeq\o\al(－,2)=Cl－＋4ClO2↑＋2H2O验证是否有ClO2生成(5)500mL容量瓶(6)135解析(2)氯酸钠和稀盐酸混合产生Cl2、ClO2和NaCl，根据电子转移守恒和原子守恒，化学方程式为2NaClO3＋4HCl=2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O。(3)F装置中发生Cl2＋2KI=2KCl＋I2时，淀粉遇碘变蓝，而F中溶液的颜色不变，则装置C的作用是吸收Cl2。(4)在酸性条件下NaClO2可发生反应生成NaCl并释放出ClO2，根据元素守恒可以知道应还有水生成，该反应的离子方程式为4H＋＋5ClOeq\o\al(－,2)=Cl－＋4ClO2↑＋2H2O；在ClO2释放试验中，打开E的活塞，D中发生反应，则装置F的作用是验证是否有ClO2生成。(6)已知在水样中加入足量的KI发生的离子方程式为2ClO2＋10I－＋8H＋=2Cl－＋5I2＋4H2O，再用0.1000mol·L－1Na2S2O3标准溶液滴定I2单质发生反应：I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)。可得滴定过程中的转化关系为2ClO2～5I2～10S2Oeq\o\al(2－,3)，反应之后消耗S2Oeq\o\al(2－,3)的物质的量为0.1000mol·L－1×10.00×10－3L＝1×10－3mol，故ClO2的物质的量为1×10－3mol×eq\f(2,10)＝2×10－4mol，故该水样中ClO2的含量为eq\f(2×10－4mol×67.5×103mg·mol－1,0.1L)＝135mg·L－1。考点三有机制备型实验题“有机实验”在高考中频频出现，主要涉及有机物的制备、有机物官能团性质的实验探究等。常常考查蒸馏和分液操作、反应条件的控制、产率的计算等问题。(1)分离液体混合物的方法方法适用条件实例说明分液互不相溶的液体混合物分离CCl4和水等分液时下层液体从下口流出，上层液体从上口倒出蒸馏两种或两种以上互溶的液体，沸点相差较大分离酒精和水等在蒸馏烧瓶中放少量碎瓷片，防止液体暴沸(2)高考真题中出现的实验装置特别提醒球形冷凝管由于气体与冷凝水接触时间长，具有较好的冷凝效果，但必须竖直放置，所以蒸馏装置必须用直形冷凝管。(2020·全国卷Ⅱ，27)苯甲酸可用作食品防腐剂。实验室可通过甲苯氧化制苯甲酸，其反应原理简示如下：名称相对分子质量熔点/℃沸点/℃密度/(g·mL－1)溶解性甲苯92－95110.60.867不溶于水，易溶于乙醇苯甲酸122122.4(100℃左右开始升华)248—微溶于冷水，易溶于乙醇、热水实验步骤：mol)高锰酸钾，慢慢开启搅拌器，并加热回流至回流液不再出现油珠。(2)停止加热，继续搅拌，冷却片刻后，从冷凝管上口慢慢加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液，并将反应混合物趁热过滤，用少量热水洗涤滤渣。合并滤液和洗涤液，于冰水浴中冷却，然后用浓盐酸酸化至苯甲酸析出完全。将析出的苯甲酸过滤，用少量冷水洗涤，放在沸水浴上干燥。称量，粗产品为1.0g。mL溶液，用0.01000mol·L－1的KOH标准溶液滴定，三次滴定平均消耗21.50mL的KOH标准溶液。回答下列问题：(1)根据上述实验药品的用量，三颈烧瓶的最适宜规格为________(填标号)。A．100mL B．250mLC．500mL D．1000mL(2)在反应装置中应选用________冷凝管(填“直形”或“球形”)，当回流液不再出现油珠即可判断反应已完成，其判断理由是_________________________________________。(3)加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液的目的是________________________；该步骤亦可用草酸在酸性条件下处理，请用反应的离子方程式表达其原理__________________________________。(4)“用少量热水洗涤滤渣”一步中滤渣的主要成分是_______________________________。(5)干燥苯甲酸晶体时，若温度过高，可能出现的结果是________________________________________________________________________。(6)本实验制备的苯甲酸的纯度为________；据此估算本实验中苯甲酸的产率最接近于________(填标号)。A．70% B．60%C．50% D．40%(7)若要得到纯度更高的苯甲酸，可通过在水中________的方法提纯。答案(1)B(2)球形无油珠说明不溶于水的甲苯已经被完全氧化(3