高考复习主观题突破五化学实验综合题

主观题突破五化学实验综合题高考总复习优化设计GAOKAOZONGFUXIYOUHUASHEJI2026突破点1实验仪器的选择、使用和装置的连接突破点2实验操作、现象、装置作用等的规范描述目录索引

突破点3实验数据的分析与处理突破点1实验仪器的选择、使用和装置的连接真题体验1.(2024·河北卷)市售的溴(纯度99%)中含有少量的Cl2和I2,某化学兴趣小组利用氧化还原反应原理,设计实验制备高纯度的溴。回答下列问题:(1)装置如图(夹持装置等略),将市售的溴滴入盛有浓CaBr2溶液的B中,水浴加热至不再有红棕色液体馏出。仪器C的名称为_____________。

直形冷凝管

(2)将D中溶液转移至__________(填仪器名称)中,边加热边向其中滴加酸化的KMnO4溶液至出现红棕色气体,继续加热将溶液蒸干得固体R。

(3)利用图示相同装置,将R和K2Cr2O7固体混合均匀放入B中,D中加入冷的蒸馏水。由A向B中滴加适量浓硫酸,水浴加热蒸馏。然后将D中的液体分液、干燥、蒸馏,得到高纯度的溴。D中蒸馏水的作用为__________和__________。

(4)本实验所用钾盐试剂均经重结晶的方法纯化。其中趁热过滤的具体操作为漏斗下端管口紧靠烧杯内壁,转移溶液时用______________________,滤液沿烧杯壁流下。

蒸发皿

冷凝

液封

玻璃棒引流,玻璃棒下端靠在三层滤纸处

解析:(1)仪器C为直形冷凝管。(2)将溶液蒸干时,应使用蒸发皿。(3)第(2)问中所得固体R的主要成分为KBr,蒸馏装置中KBr被K2Cr2O7氧化为溴蒸气,进入装置D中遇冷的蒸馏水液化,沉入蒸馏水底部,蒸馏水起到冷凝和液封作用。(4)趁热过滤的具体操作:漏斗下端管口紧靠烧杯内壁,转移溶液时用玻璃棒引流,玻璃棒下端靠在三层滤纸处,滤液沿烧杯壁流下。2.(2024·浙江1月卷)H2S可用于合成光电材料。某兴趣小组用CaS与MgCl2反应制备液态H2S,实验装置如图,反应方程式为CaS+MgCl2+2H2O══CaCl2+Mg(OH)2+H2S↑。已知:①H2S的沸点是61℃,有毒;②装置A内产生的H2S气体中含有酸性气体杂质。请回答:(1)仪器X的名称是__________。

(2)完善虚框内的装置排序:A→B→__________→F+G。

(3)下列干燥剂,可用于装置C中的是__________(填字母)。

A.氢氧化钾 B.五氧化二磷C.氯化钙 D.碱石灰(4)装置G中汞的两个作用是:①平衡气压;②__________。

圆底烧瓶

E→C→DBC液封

解析:(2)制备气体的装置包括发生装置、除杂装置、收集装置和尾气处理装置,由于不能骤冷,要逐步冷却,所以B连E,E连C,C连D,D连F。(3)H2S是酸性气体,不可以用碱性干燥剂,所以不可以用氢氧化钾和碱石灰,选B、C。(4)装置G中汞的两个作用是:①平衡气压;②液封。3.(2022·福建卷)某兴趣小组设计实验探究Ce-MnOx催化空气氧化CO的效率。在通风橱中用如图装置制备CO(加热及夹持装置省略),反应方程式:HCOOHCO↑+H2O。从B、C、D中选择合适的装置收集CO,正确的接口连接顺序为a→_______→_______→_______→_______→h(每空填一个接口标号)。

decb解析:在通风橱中用题图装置制备一氧化碳,用A装置制取一氧化碳,该气体中含有甲酸蒸气,故用水除去甲酸,再用B装置排水法收集一氧化碳气体,排出的水用E装置中的烧杯接收,故接口连接顺序为a→d→e→c→b→h。模型构建1.化学实验安全的创新设计(1)简易启普发生器(2)防堵塞安全装置

(3)冷凝或冷却装置

2.实验仪器的选择、连接及操作顺序(1)化学实验仪器的选择(2)实验仪器的连接、操作顺序

实验装置的组合顺序气体发生→除杂→干燥→主体实验→尾气处理接口的连接原则总体上遵循装置的排列顺序,但对于吸收装置应“长”进“短”出;量气装置应“短”进“长”出;洗气装置应“长”进“短”出;干燥管应“粗”进“细”出实验操作顺序气体发生一般按:装置选择与连接→气密性检查→装固体药品→加液体药品→开始实验(按程序)→拆卸仪器→其他处理等加热操作注意事项主体实验加热前一般应先通原料气赶走空气后再点燃酒精灯,其目的一是防止爆炸,如H2还原CuO、CO还原Fe2O3;二是保证产品纯度,如制Mg3N2、CuCl2等。反应结束时,应先熄灭酒精灯,继续通原料气直到冷却为止模型应用应用一

实验仪器的选择、使用1.(2025·陕晋青宁卷)某实验室制备糖精钴[Co(Sac)2(H2O)4]·xH2O,并测定其结晶水含量。已知:Sac-表示糖精根离子,其摩尔质量为182g·mol-1;糖精钴的溶解度在热水中较大,在冷水中较小;丙酮沸点为56℃,与水互溶。CoCl2·6H2O+2NaSac·2H2O══[Co(Sac)2(H2O)4]·xH2O+(6-x)H2O+2NaCl制备Ⅰ.称取1.0gCoCl2·6H2O,加入18mL蒸馏水,搅拌溶解,得溶液1。Ⅱ.称取2.6g(稍过量)糖精钠(NaSac·2H2O),加入10mL蒸馏水,加热搅拌,得溶液2。Ⅲ.将溶液2加入接近沸腾的溶液1中,反应3分钟后停止加热,静置,冷却结晶。Ⅳ.过滤,依次用三种不同试剂洗涤晶体,晾干得产品。回答下列问题:(1)Ⅰ和Ⅱ中除烧杯外,还需用到的玻璃仪器有_______________________(写出两种)。(2)Ⅲ中静置过程有少量晶体出现时,可将烧杯置于__________中,以使大量晶体析出。

(3)Ⅳ中用①丙酮、②冷水、③冷的1%NaSac溶液洗涤晶体,正确顺序为__________(填字母)。

A.①③②B.③②①C.②①③(4)Ⅳ中为了确认氯离子已经洗净,取水洗时的最后一次滤液于试管中,____________________(将实验操作、现象和结论补充完整)。量筒、玻璃棒

冰水浴

B向试管中先加稀硝酸、再加AgNO3溶液,若无白色沉淀产生,说明氯离子已经洗净(5)与本实验安全注意事项有关的图标有__________(填字母)。

ABC解析:(1)Ⅰ、Ⅱ均为溶解操作,需要的玻璃仪器有烧杯、量筒和玻璃棒。(2)依据题目信息“糖精钴的溶解度在冷水中较小”知,要使大量晶体析出,可将烧杯置于冰水中冷却。(3)步骤Ⅳ是对产品进行洗涤,先用冷的1%

NaSac溶液洗涤晶体,主要目的是洗去晶体附着的离子(Na+、Co2+、Cl-等),再用冷水洗去NaSac等,最后用丙酮洗去表面的H2O。(4)本题实际上是考查Cl-的检验方法。(5)步骤Ⅲ中“将溶液2加入接近沸腾的溶液1中”,需要戴护目镜和防热烫;步骤Ⅳ丙酮有毒,需要洗手。2.(2024·新课标卷)吡咯类化合物在导电聚合物、化学传感器及药物制剂上有着广泛应用。一种合成1-(4-甲氧基苯基)-2,5-二甲基吡咯(用吡咯X表示)的反应和方法如下:实验装置如图所示,将100mmol己-2,5-二酮(熔点:-5.5℃,密度:0.737g·cm-3)与100mmol4-甲氧基苯胺(熔点:57℃)放入①中,搅拌。待反应完成后,加入50%的乙醇溶液,析出浅棕色固体。加热至65℃,至固体溶解,加入脱色剂,回流20min,趁热过滤。滤液静置至室温,冰水浴冷却,有大量白色固体析出。经过滤、洗涤、干燥得到产品。回答下列问题:(1)量取己-2,5-二酮应使用的仪器为____________(填名称)。

(2)仪器①用铁夹固定在③上,③的名称是__________;仪器②的名称是____________。

(3)“加热”方式为__________。

(4)若需进一步提纯产品,可采用的方法是__________。

酸式滴定管

铁架台

球形冷凝管

水浴加热

重结晶

解析:(1)因为酮类对橡胶有腐蚀性,所以选用酸式滴定管量取己-2,5-二酮。(3)由题给信息“加热至65

℃”可知,应用水浴加热,这样便于控制温度,且受热更均匀。(4)由产品的分离提纯过程可知,若需进一步提纯,可采用的方法为重结晶。应用二

实验装置的连接3.(2024·甘肃卷)某兴趣小组设计了利用MnO2和H2SO3生成MnS2O6,再与Na2CO3反应制备Na2S2O6·2H2O的方案:(1)采用如图所示装置制备SO2,仪器a的名称为__________________。

恒压滴液漏斗

解析:根据仪器a的特点知,仪器a为恒压滴液漏斗。

(2)将步骤Ⅴ中正确操作或现象的标号填入相应括号中。

A.蒸发皿中出现少量晶体

B.使用漏斗趁热过滤C.利用蒸发皿余热使溶液蒸干

D.用玻璃棒不断搅拌E.等待蒸发皿冷却DAE解析:步骤Ⅴ的正确操作或现象为将滤液倒入蒸发皿中→用酒精灯加热→用玻璃棒不断搅拌→蒸发皿中出现少量晶体→停止加热→等待蒸发皿冷却→过滤、洗涤、干燥得到Na2S2O6·2H2O,依次填入D、A、E。4.(2023·福建卷)某研究小组以TiCl4为原料制备新型耐热材料TiN。步骤一:TiCl4水解制备TiO2(实验装置如图A,夹持装置省略):滴入TiCl4,边搅拌边加热,使混合液升温至80℃,保温3小时。离心分离白色沉淀TiO2·xH2O并洗涤,煅烧制得TiO2。步骤二:由TiO2制备TiN并测定产率(实验装置如图,夹持装置省略)。实验中部分操作如下:a.反应前,称取0.800gTiO2样品;b.打开装置B中恒压滴液漏斗旋塞;c.关闭装置B中恒压滴液漏斗旋塞;d.打开管式炉加热开关,加热至800℃左右;e.关闭管式炉加热开关,待装置冷却;f.反应后,称得瓷舟中固体质量为0.656g。正确的操作顺序:a→__________→f(填字母)。

b→d→e→c解析:该实验应先称取一定量的TiO2固体,将TiO2放入管式炉中,提前通入NH3排出管式炉中空气后再进行加热,当反应结束后,应先停止加热,待冷却至室温后再停止通入NH3,则正确的实验操作步骤为a→b→d→e→c→f。5.(2022·山东卷)根据反应TiO2+CCl4TiCl4+CO2↑制备TiCl4。已知TiCl4与CCl4分子结构相似,与CCl4互溶,但极易水解。选择合适仪器并组装蒸馏装置对TiCl4、CCl4混合物进行蒸馏提纯(加热及夹持装置略),安装顺序为①⑨⑧__________(填序号),先馏出的物质为__________。

⑥⑩③⑤

CCl4解析:组装蒸馏装置对TiCl4、CCl4混合物进行蒸馏提纯,按由下而上、从左到右的顺序组装,安装顺序为①⑨⑧,然后连接冷凝管,蒸馏应选择直形冷凝管⑥,接着连接尾接管⑩,TiCl4极易水解,为防止外界水蒸气进入,最后连接③⑤(防止空气中的水蒸气进入);由于TiCl4、CCl4分子结构相似,TiCl4的相对分子质量大于CCl4,TiCl4分子间的范德华力较大,TiCl4的沸点高于CCl4的沸点,故先蒸出的物质为CCl4。

回答下列问题:(1)实验操作的正确顺序:连接装置检查装置气密性,装入药品;_________(填字母)。

a.加热反应管继续升温至650℃,直至装置B中反应完全,停止加热装置Bb.关闭K1、K3,打开K2,水浴A保持在70~80℃之间c.停止加热装置A,打开K1、K3,关闭K2,继续通N2至E中无液滴滴下d.停止通入冷凝水e.打开K1、K2、K3,通入N2并通入冷凝水f.加热管式炉的反应管至400℃efbacd(2)仪器D的名称为___________;D、E作用为_______________________;COCl2气体有毒,遇水产生两种酸性气体,装置F中发生反应的化学方程式为________________________________________;图示装置存在的缺陷是____________________________________________________。

直形冷凝管

冷凝并收集未反应完的CCl4XCOCl2+4NaOH══Na2CO3+2NaCl+2H2O

B、C之间导管易造成堵塞;E、F之间无干燥装置

解析:三氯化铬易潮解,高温下易被氧化,因此反应前需要除去装置内的空气,先通入氮气,氮气通过浓硫酸干燥后通入装置A中,除去装置中原有的空气,随后加热装置A使四氯化碳汽化进入装置B中,在加热条件下CCl4与Cr2O3反应生成CrCl3,未反应的四氯化碳经过冷凝后收集,生成的COCl2被NaOH溶液吸收。(1)在装置B中的反应为Cr2O3+3CCl4

2CrCl3+3COCl2。反应时,应先将装置内空气排出,之后对其进行预加热,再将K1、K3关闭,对圆底烧瓶进行水浴加热,使氨气从K2进入反应装置。同时对硬质玻璃管继续加热,使反应进行。待B中反应结束后,停止加热,为将产物全部排出,开始继续通入氮气。综上所述,其顺序为efbacd。(2)装置D为直形冷凝管,装置D、E的作用是冷凝并收集未反应完的CCl4。根据上述分析可知,COCl2与水反应得到的酸性气体为CO2和HCl,故其与氢氧化钠溶液的反应为COCl2+4NaOH══Na2CO3+2NaCl+2H2O。由于B、C之间的导管较细,故气流可能会将Cr2O3粉末带入导管内,导致其堵塞。而且CrCl3易潮解,故E、F间需要加一个干燥装置。突破点2实验操作、现象、装置作用等的规范描述真题体验1.(2025·甘肃卷)某兴趣小组按如下流程由稀土氧化物Eu2O3和苯甲酸钠制备配合物Eu(C7H5O2)3·xH2O,并通过实验测定产品纯度和结晶水个数(杂质受热不分解)。已知Eu3+在碱性溶液中易形成Eu(OH)3沉淀。Eu(C7H5O2)3·xH2O在空气中易吸潮,加强热时分解生成Eu2O3。(1)步骤①中,加热的目的为____________________________________。(2)步骤②中,调节溶液pH时需搅拌并缓慢滴加NaOH溶液,目的为_____________________________;pH接近6时,为了防止pH变化过大,还应采取的操作为______________________________________。

加快反应速率,促进Eu2O3溶于稀盐酸中

防止碱性过强,形成Eu(OH)3沉淀

逐滴滴加NaOH溶液,并随时监测Ph(3)下图所示玻璃仪器中,配制一定物质的量浓度的苯甲酸钠溶液所需的仪器名称为__________________。

(4)准确称取一定量产品,溶解于稀硝酸中,萃取生成的苯甲酸,蒸去有机溶剂,加入一定量的NaOH标准溶液,滴入1~2滴酚酞溶液,用HCl标准溶液滴定剩余的NaOH。滴定终点的现象为___________________________________________________________________。实验所需的指示剂不可更换为甲基橙,原因为__________________________________________。

容量瓶、烧杯

当滴入最后半滴HCl标准溶液时,溶液由浅红色变为无色,且在半分钟内不复原

甲基橙的变色范围是3.1~4.4,若用甲基橙作为指示剂,误差较大

解析:(1)步骤①的目的是将Eu2O3溶解于稀盐酸中,加热的目的是加快反应速率,促进Eu2O3溶于稀盐酸中。(2)依据题干信息“Eu3+在碱性溶液中易形成Eu(OH)3沉淀”,步骤②中,调节溶液pH时需搅拌并缓慢滴加NaOH溶液,防止溶液碱性过强,形成Eu(OH)3沉淀。pH接近6时,为防止pH变化过大,还应采取的操作为逐滴滴加NaOH溶液,并随时监测pH。(3)配制一定物质的量浓度的溶液时,所需的玻璃仪器有容量瓶和烧杯等。(4)实验原理是先用过量NaOH中和苯甲酸,再用HCl标准溶液滴定剩余的NaOH。滴定终点的现象为当滴入最后半滴HCl标准溶液时,溶液由浅红色变为无色,并在半分钟内不复原。甲基橙的变色范围是3.1~4.4,而该滴定终点时溶液中含有NaCl和苯甲酸钠(呈弱碱性),若用甲基橙作为指示剂,误差较大。

Ⅱ.室温下向①中加入适量蒸馏水,搅拌下缓慢滴加足量30%H2O2溶液,加热至100℃,保持20min,冷却至室温。Ⅲ.将①中溶液全部转移至锥形瓶中,加入2滴甲基橙指示剂,用cmol·L-1HCl标准溶液滴定至终点,消耗HCl溶液的体积为V2mL。Ⅳ.不加入硫黄,重复步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ做空白实验,消耗HCl标准溶液体积为V3mL。计算样品中硫的质量分数。Ⅴ.平行测定三次,计算硫含量的平均值。

增大硫的溶解度,便于充分溶解

防止乙醇在步骤Ⅱ中被H2O2氧化为CH3COOH,CH3COOH与KOH反应使测定结果不准确水浴加热难以保持20min使温度处于100℃

取反应后的

当滴入最后半滴HCl标准溶液,锥形瓶内溶液颜色由黄色变为橙色,且在半分钟内不恢复原来的颜色

模型构建1.实验操作目的或原因规范描述

实验操作目的或原因规范描述先通入N2或惰性气体的目的除去装置中的空气,排除O2对实验的干扰末端连接碱石灰干燥管的目的防止空气中的CO2和水蒸气对实验的干扰冷凝回流操作的目的防止反应物的蒸气逸出脱离反应体系,从而提高反应物的转化率减压蒸馏的目的①减小压强,使液体沸点降低,更易分离出某种液体。②防止加热时某些物质(如H2O2)的分解。如浓缩双氧水需减压蒸馏恒压滴液漏斗中支管的作用平衡气压,使恒压滴液漏斗中的液体顺利滴下实验操作目的或原因规范描述调节溶液pH的目的①分离除杂:使杂质充分沉淀或溶解,提高纯度。②调控反应:使溶液呈酸性,提高氧化性,或使溶液呈碱性,控制反应的发生沉淀的洗涤目的①水洗:除去晶体表面水溶性的杂质。②“冰水洗涤”:能洗去晶体表面的杂质离子,同时防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗。③用特定有机试剂清洗晶体:洗去晶体表面的杂质,降低晶体的溶解度、有利于析出,减少损耗等“趁热过滤”的目的防止降温过程中杂质析出,提高产品的纯度2.基本操作规范答题

基本操作答题规范证明沉淀完全的操作静置,取沉淀后的上层清液,加入××试剂(沉淀剂),若没有沉淀生成,说明沉淀完全洗涤沉淀的操作沿玻璃棒向过滤器中的沉淀上加蒸馏水至没过沉淀,静置使其全部滤出,重复操作2~3次检验沉淀是否洗涤干净的操作取最后一次洗涤液,加入××试剂(根据沉淀可能吸附的杂质离子,选择合适的检验试剂),若没有××(特征现象)出现,证明沉淀已洗涤干净从溶液中得到晶体的操作蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤(包括水洗、冰水洗、热水洗、乙醇洗等)→干燥3.实验现象的规范描述模板(1)溶液:a.颜色由××色变成××色。b.液面上升或下降(形成液面差)。c.溶液变浑浊,或生成(产生)××色沉淀。d.溶液发生倒吸。e.产生大量气泡或有气体从溶液中逸出。(2)固体:a.固体表面产生大量气泡。b.固体逐渐溶解。c.固体体积逐渐变小(变细)。d.(固体)颜色由××变成××。(3)气体:a.生成××色(味)气体。b.气体由××色变成××色。c.先变××后××(加深、变浅、褪色)。(4)滴定终点的判断:滴溶液(当滴入最后半滴××标准溶液)→观色变(溶液由××色变成××色)→半分钟(且半分钟内不恢复原来颜色)。模型应用1.(2024·全国甲卷)CO(NH2)2·H2O2(俗称过氧化脲)是一种消毒剂,实验室中可用尿素与过氧化氢制取,反应方程式如下:CO(NH2)2+H2O2══CO(NH2)2·H2O2。(一)过氧化脲的合成烧杯中分别加入25mL30%H2O2(ρ=1.11g·cm-3)、40mL蒸馏水和12.0g尿素,搅拌溶解。30℃下反应40min,冷却结晶、过滤、干燥,得白色针状晶体9.4g。(二)过氧化脲性质检测Ⅰ.过氧化脲溶液用稀硫酸酸化后,滴加KMnO4溶液,紫红色消失。Ⅱ.过氧化脲溶液用稀硫酸酸化后,加入KI溶液和四氯化碳,振荡,静置。(三)产品纯度测定溶液配制:称取一定量产品,用蒸馏水溶解后配制成100mL溶液。滴定分析:量取25.00mL过氧化脲溶液至锥形瓶中,加入一定量稀硫酸,用准确浓度的KMnO4溶液滴定至微红色,记录滴定体积,计算纯度。回答下列问题:(1)性质检测Ⅱ中的现象为______________________________________。性质检测Ⅰ和Ⅱ分别说明过氧化脲具有的性质是________________。

(2)下图为“溶液配制”的部分过程,操作a应重复3次,目的是_____________,定容后还需要的操作为_____________________________。

液体分层,上层为无色,下层为紫红色

还原性、氧化性

避免溶质损失

盖好瓶塞,反复上下颠倒、摇匀

解析:(1)在过氧化脲的性质检测中,检测Ⅰ用稀硫酸酸化,加入高锰酸钾溶液,紫红色消失,说明过氧化脲被酸性高锰酸钾溶液氧化,体现了过氧化脲的还原性;检测Ⅱ用稀硫酸酸化,加入KI溶液和四氯化碳,过氧化脲会将KI氧化为I2单质,体现了过氧化脲的氧化性,生成的I2在四氯化碳中溶解度大,会溶于四氯化碳中,且四氯化碳密度大于水的,振荡,静置后出现的现象为液体分层,上层为无色,下层为紫红色。(2)操作a为洗涤烧杯和玻璃棒,并将洗涤液转移到容量瓶中,目的是避免溶质损失;定容后应盖好瓶塞,反复上下颠倒、摇匀。

已知:KCl和NaCl的溶解度如图所示

(1)步骤①中BaCl2溶液要稍过量,请描述检验BaCl2溶液是否过量的方法:__________________________________________________________________________________________________________________________。

(2)另有两种方案进行粗盐提纯。方案1:向粗盐水中加入石灰乳[主要成分为Ca(OH)2]除去Mg2+,再通入含NH3、CO2的工业废气除去Ca2+;方案2:向粗盐水中加入石灰乳除去Mg2+,再加入碳酸钠溶液除去Ca2+。相比于方案2,方案1的优点是_______________________________。

取少量上层清液于试管中,向其中加入稀硫酸,若有白色沉淀生成,则证明BaCl2溶液已过量,反之,则未过量方案1发生反应CaCl2+2NH3+H2O+CO2══CaCO3↓+2NH4Cl,可变废为宝,将粗盐杂质转化为铵盐,用作氮肥;减少了NH3等有害工业气体的排放,更加环保解析:(1)要检验BaCl2是否过量,只需检验反应后的溶液中是否存在Ba2+,方法为:取少量上层清液于试管中,向其中滴加稀硫酸,若出现白色沉淀,则BaCl2过量,若无现象,则说明BaCl2未过量。(2)通过对多个实验的对比,方案1使用了废气NH3和CO2,发生反应:CaCl2+2NH3+H2O+CO2══CaCO3↓+2NH4Cl,由此可知①利用废气,可变废为宝,生成铵盐,可用作氮肥;②减少了NH3等有害气体的排放,更加环保。3.(2023·全国新课标卷)实验室由安息香制备二苯乙二酮的反应式如下:相关信息列表如下:物质性状熔点/℃沸点/℃溶解性安息香白色固体133344难溶于冷水,溶于热水、乙醇、乙酸二苯乙二酮淡黄色固体95347不溶于水,溶于乙醇、苯、乙酸冰乙酸无色液体17118与水、乙醇互溶装置示意图如图所示,实验步骤为

①在圆底烧瓶中加入10mL冰乙酸、5mL水及9.0gFeCl3·6H2O,边搅拌边加热,至固体全部溶解。②停止加热,待沸腾平息后加入2.0g安息香,加热回流45~60min。③加入50mL水,煮沸后冷却,有黄色固体析出。④过滤,并用冷水洗涤固体3次,得到粗品。⑤粗品用75%的乙醇重结晶,干燥后得淡黄色结晶1.6g。回答下列问题:(1)实验步骤②中,安息香必须待沸腾平息后方可加入,其主要目的是________________________________________。

(2)在本实验中,FeCl3为氧化剂且过量,其还原产物为__________;某同学尝试改进本实验:采用催化量的FeCl3并通入空气制备二苯乙二酮。该方案是否可行?简述判断理由________________________________________。

(3)本实验步骤①~③在乙酸体系中进行,乙酸除作溶剂外,另一主要作用是防止__________。

防止沸腾时加入安息香固体引起暴沸

FeCl2可行,空气可将FeCl2氧化为FeCl3,FeCl3可循环利用

FeCl3水解

解析:(1)在液体沸腾时加入固体会引起暴沸,由安息香熔点可知其室温下为固体,故待沸腾平息后加入安息香,目的是防止沸腾时加入安息香固体引起暴沸。(2)FeCl3作氧化剂,安息香和FeCl3反应生成二苯乙二酮,FeCl3被还原为FeCl2。采用催化量的FeCl3并通入空气制备二苯乙二酮,空气可将还原产物FeCl2再氧化为FeCl3,FeCl3可循环利用。(3)FeCl3易水解,乙酸还可以防止Fe3+水解。4.(2024·黑吉辽卷)某实验小组为实现乙酸乙酯的绿色制备及反应过程可视化,设计实验方案如下:Ⅰ.向50mL烧瓶中分别加入5.7mL乙酸(100mmol)、8.8mL乙醇(150mmol)、1.4gNaHSO4固体及4~6滴1‰甲基紫的乙醇溶液。向小孔冷凝柱中装入变色硅胶。Ⅱ.加热回流50min后,反应液由蓝色变为紫色,变色硅胶由蓝色变为粉红色,停止加热。Ⅲ.冷却后,向烧瓶中缓慢加入饱和Na2CO3溶液至无CO2逸出,分离出有机相。Ⅳ.洗涤有机相后,加入无水MgSO4,过滤。Ⅴ.蒸馏滤液,收集73~78℃馏分,得无色液体6.60g,色谱检测纯度为98.0%。回答下列问题:(1)NaHSO4在反应中起__________作用,用其代替浓硫酸的优点是______________________________________________________________(答出一条即可)。

(2)甲基紫和变色硅胶的颜色变化均可指示反应进程。变色硅胶吸水,除指示反应进程外,还可____________________________________________。(3)使用小孔冷凝柱承载,而不向反应液中直接加入变色硅胶的优点是__________(填字母)。

A.无需分离

B.增大该反应平衡常数C.起到沸石作用,防止暴沸

D.不影响甲基紫指示反应进程催化剂

浓硫酸具有脱水性,使原料炭化,NaHSO4无脱水性,使产品产率更高吸收生成的H2O,使平衡正向移动,提高乙酸乙酯的产率

AD解析:乙酸乙酯的制备原理为

其中浓硫酸的作用为催化剂和吸水剂,既能催化反应,加快反应速率,又能吸收反应生成的水,使平衡正向移动,增大产率。本题所给实验中用NaHSO4代替浓硫酸起催化作用,用能吸水的变色硅胶吸水,使平衡正向移动,冷却后用Na2CO3溶液将剩余的酸性物质反应掉,用无水MgSO4干燥产品,最后蒸馏收集73~78

℃馏分获得产品乙酸乙酯。(1)用NaHSO4代替浓硫酸起催化作用,因为浓硫酸有脱水性,能够将反应原料炭化,而NaHSO4无脱水性,可提高产品产率。同时还有减少有毒气体(SO2)的产生等其他优点。(2)变色硅胶有吸水性,可吸收反应生成的水,使酯化反应平衡右移,提高产率。(3)不向溶液中直接加入变色硅胶的优点是后续过程中不用再分离出去,且与甲基紫指示剂分开,不会影响其指示进程。平衡常数只与温度有关。故选A、D。5.(2024·湖南卷)亚铜配合物广泛用作催化剂。实验室制备[Cu(CH3CN)4]ClO4的反应原理如下。Cu(ClO4)2·6H2O+Cu+8CH3CN══2[Cu(CH3CN)4]ClO4+6H2O实验步骤如下。分别称取3.71gCu(ClO4)2·6H2O和0.76gCu粉置于100mL乙腈(CH3CN)中,回流装置图和蒸馏装置图(加热、夹持等装置略)如下。装置图Ⅰ装置图Ⅱ已知:①乙腈是一种易挥发的强极性配位溶剂;②相关物质的信息如下。化合物[Cu(CH3CN)4]ClO4Cu(ClO4)2·6H2O相对分子质量327.5371在乙腈中颜色无色蓝色回答下列问题。(1)装置Ⅰ中反应完全的现象是_________________________________。

(2)装置Ⅰ和Ⅱ中N2气球的作用是________________________________________________________。

(3)[Cu(CH3CN)4]ClO4不能由步骤c直接获得,而是先蒸馏至接近饱和,再经步骤d冷却结晶获得。这样处理的目的是____________________。

双颈烧瓶中溶液蓝色褪去变为无色

排出装置内空气,防止产品[Cu(CH3CN)4]ClO4被氧化

冷却过程中可降低[Cu(CH3CN)4]ClO4在水中的溶解度,从而获得更多晶体状[Cu(CH3CN)4]ClO4解析:将Cu(ClO4)2·6H2O和Cu粉以及乙腈(CH3CN)加入双颈烧瓶中,经水浴加热并冷却回流进行充分反应,反应结束后过滤除去未反应完全的Cu粉,然后利用乙腈的挥发性进行蒸馏除去部分乙腈,将剩余溶液进行冷却结晶分离出[Cu(CH3CN)4]ClO4。(1)Cu(ClO4)2·6H2O在乙腈中为蓝色,[Cu(CH3CN)4]ClO4在乙腈中为无色,因此装置Ⅰ双颈烧瓶中溶液蓝色褪去变为无色,可证明Cu(ClO4)2·6H2O已充分反应。(2)由于制备的[Cu(CH3CN)4]ClO4中铜元素为+1价,具有较强的还原性,容易被空气中的氧气氧化,因此装置Ⅰ和Ⅱ中N2气球的作用是排出装置内空气,防止产品[Cu(CH3CN)4]ClO4被氧化。(3)[Cu(CH3CN)4]ClO4为离子化合物,极性较大,在水中的溶解度较大,在温度较高的环境下蒸馏难以与水分离,若直接将水蒸干难以获得晶体状固体,因此需先蒸馏至接近饱和,再经步骤d冷却结晶,从而获得[Cu(CH3CN)4]ClO4晶体。6.(2025·河北保定一模)苯乙酸乙酯常用于配制各种花香型日用香精,也用于有机合成。实验室以苯乙酸和乙醇为原料制备苯乙酸乙酯,实验装置如图(加热及夹持装置已省略)。已知:①相关物质的信息如表所示

物质颜色状态沸点/℃密度/(g·mL-1)苯乙酸无色晶体265.51.08苯乙酸乙酯无色液体2291.03乙醇无色液体78.50.79环己烷无色液体80.70.79乙醚无色液体34.50.71②环己烷、乙醇、水易形成共沸物,沸点为62.6℃。

实验步骤如下:Ⅰ.在三颈烧瓶中加入13.60g苯乙酸(M:136g·mol-1)、20mL环己烷、5mL浓硫酸、沸石,并通过分液漏斗加入65mL乙醇,控制温度在65~70℃加热回流2h至反应结束;Ⅱ.将反应后的液体倒入盛有适量水的烧杯中,在搅拌下分批加入Na2CO3粉末至pH呈中性;Ⅲ.将中和后的液体注入分液漏斗中,加入适量乙醚萃取,分出乙醚层,并加入适量无水氯化钙,静置后取清液得到粗产物;Ⅳ.对粗产物进行蒸馏,低温蒸出乙醚后,继续加热收集得到14.50mL产品。回答下列问题:(1)制备苯乙酸乙酯时,对仪器B应采用的加热方式为__________。

(2)打开分水器下端玻璃旋塞,放出的主要物质是水,使用分水器的目的是______________________________。

(3)判断反应已基本完成的实验现象是___________________________。

(4)加入无水氯化钙的作用是______________________________,收集馏分得到产品应控制的最佳温度为__________。

水浴加热

提高苯乙酸的转化率

分水器中的水面不再变化

吸收(去除)残余水分、干燥有机相

229℃

(1)制备苯乙酸乙酯时,控制温度在65~70

℃加热回流,为使反应物受热均匀,便于控制反应温度,应采用热水浴。(2)装置中分水器的作用是分离出生成物水,使平衡向正反应方向移动,提高苯乙酸的转化率。(3)分水器中的水面不再变化时,说明反应没有水生成,已达到平衡状态,化学平衡状态是反应的最大限度。(4)中和后的液体含有水,加入无水氯化钙是为了吸收(去除)残余水分、干燥有机相;苯乙酸乙酯的沸点为229

℃,收集苯乙酸乙酯的馏分得到产品应控制的最佳温度为229

℃。突破点3实验数据的分析与处理真题体验1.(2025·湖北卷)某小组在探究Cu2+的还原产物组成及其形态过程中,观察到的实验现象与理论预测有差异。根据实验描述,回答下列问题:(1)向2mL10%NaOH溶液加入5滴5%CuSO4溶液,振荡后加入2mL10%葡萄糖溶液,加热。①反应产生的砖红色沉淀为__________(写化学式),葡萄糖表现出__________(填“氧化”或“还原”)性。

②操作时,没有加入葡萄糖溶液就加热,有黑色沉淀生成。用化学方程式说明该沉淀产生的原因:______________________________。

Cu2O还原

Cu(OH)2

CuO+H2O解析:向新制Cu(OH)2悬浊液中加入2

mL

10%葡萄糖溶液后加热,发生反应,产生的砖红色沉淀为Cu2O,葡萄糖在反应中表现还原性。操作时,没有加入葡萄糖溶液就加热,Cu(OH)2受热分解为CuO和H2O:Cu(OH)2

CuO+H2O。(2)向20mL0.5mol·L-1CuSO4溶液中加入Zn粉使蓝色完全褪去,再加入盐酸并加热至溶液中无气泡产生为止。过滤得固体,洗涤并真空干燥。①加入盐酸的目的是________________________。

②同学甲一次性加入1.18gZn粉,得到0.78g红棕色固体,其组成是_______(填字母)。

a.Cu b.Cu包裹Znc.CuO d.Cu和Cu2O除去过量的Znb由实验结果可知,X的组成是__________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。从物质形态角度分析,X为黑色的原因是_________________________________。

③同学乙搅拌下分批加入1.18gZn粉,得到黑色粉末X。分析结果表明,X中不含Zn和Cu(Ⅰ)。关于X的组成提出了三种可能性:Ⅰ.CuO;Ⅱ.CuO和Cu;Ⅲ.Cu,开展了下面2个探究实验:Ⅲ

铜粉颗粒小,照射光线被吸收

2.(2024·山东卷)利用“燃烧-碘酸钾滴定法”测定钢铁中硫含量的实验装置如图所示(夹持装置略)。实验过程如下:①加样:将amg样品加入管式炉内瓷舟中(瓷舟两端带有气孔且有盖),聚四氟乙烯活塞滴定管G内预装c(KIO3)∶c(KI)略小于1∶5的KIO3碱性标准溶液,吸收管F内盛有盐酸酸化的淀粉水溶液。向F内滴入适量KIO3碱性标准溶液,发生反应:KIO3+5KI+6HCl══3I2+6KCl+3H2O,使溶液显浅蓝色。②燃烧:按一定流速通入O2,一段时间后,加热并使样品燃烧。③滴定:当F内溶液浅蓝色消退时(发生反应:SO2+I2+2H2O══H2SO4+2HI),立即用KIO3碱性标准溶液滴定至浅蓝色复现。随SO2不断进入F,滴定过程中溶液颜色“消退-变蓝”不断变换,直至终点。回答下列问题:(1)取20.00mL0.1000mol·L-1KIO3的碱性溶液和一定量的KI固体,配制1000mLKIO3碱性标准溶液,下列仪器必须用到的是________(填字母)。A.玻璃棒 B.1000mL锥形瓶C.500mL容量瓶 D.胶头滴管(2)装置B和C的作用是充分干燥O2,B中的试剂为__________。装置F中通气管末端多孔玻璃泡内置一密度小于水的磨砂浮子(见放大图),目的是____________。

(3)该滴定实验达终点的现象是___________________________________;滴定消耗KIO3碱性标准溶液VmL,样品中硫的质量分数为__________(用含a、V的代数式表示)。

AD浓硫酸

防倒吸

在蓝色消退后,滴入半滴标准溶液,溶液由无色变为浅蓝色,且半分钟内不褪色

催化剂

温度升高导致I2挥发,从而使KIO3的用量增加

不变

解析:分析实验过程和装置图可知,干燥的氧气与样品在高温条件下反应生成SO2,经装置E冷却后进入装置F,在装置F中SO2被氧化,根据滴定消耗的KIO3碱性标准溶液的体积,可测定样品中硫元素的含量。(1)配制1

000

mL

KIO3碱性标准溶液,需用到烧杯、玻璃棒、胶头滴管和1

000

mL容量瓶,所以选AD。(2)B中是液体干燥剂,所以可用浓硫酸。F中液体易发生倒吸,磨砂浮子的作用是防止倒吸。

模型构建1.定量实验数据的测定方法(1)沉淀法:先将欲测定离子转化为沉淀,然后称量沉淀(经洗涤、干燥)的质量,再通过原子守恒进行计算。(2)气体法:①测定气体的体积:把待测定元素转化为气体,通过排液量气装置测定气体体积,转化为标准状况下体积并进行计算。②测定气体的质量:一种是测定反应装置反应或分解释放出气体前后的质量差;另一种是根据气体性质选择恰当的吸收剂,计算吸收剂吸收前后的质量差,即为气体的质量。(3)滴定法:通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原滴定等获得相应数据后再进行相关计算。(4)热重法:分析热重曲线(物质质量与温度关系曲线),通过计算验证就可以知道样品热分解的产物的组成及其发生的分解反应等信息。

模型应用应用一

物质组成的测定1.(2024·贵州卷)十二钨硅酸在催化方面有重要用途。某实验小组制备十二钨硅酸晶体,并测定其结晶水含量的方法如下(装置如图,夹持装置省略):Ⅰ.将适量Na2WO4·2H2O、Na2SiO3·9H2O加入三颈烧瓶中,加适量水,加热,溶解。Ⅱ.持续搅拌下加热混合物至近沸,缓慢滴加浓盐酸至pH为2,反应30分钟,冷却。Ⅲ.将反应液转至萃取仪器中,加入乙醚,再分批次加入浓盐酸,萃取。Ⅳ.静置后液体分上、中、下三层,下层是油状钨硅酸醚合物。Ⅴ.将下层油状物转至蒸发皿中,加少量水,加热至混合液表面有晶膜形成,冷却结晶,抽滤,干燥,得到十二钨硅酸晶体(H4[SiW12O40]·nH2O)。已知:①制备过程中反应体系pH过低会产生钨的水合氧化物沉淀;②乙醚易挥发、易燃,难溶于水且密度比水小;③乙醚在高浓度盐酸中生成的[]+与[SiW12O40]4-缔合成密度较大的油状钨硅酸醚合物。结晶水测定:称取mg十二钨硅酸晶体(H4[SiW12O40]·nH2O,相对分子质量为M),采用热重分析法测得失去全部结晶水时失重w%,计算n=__________(用含w、M的代数式表示),若样品未充分干燥,会导致n的值__________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。

偏大

2.(2023·全国乙卷)元素分析是有机化合物的表征手段之一。按下图实验装置(部分装置略)对有