题型突破专项练(二)无机综合实验-2025版世纪金榜二轮化学收官专项辅导与训练

题型突破专项练(二)无机综合实验(36分钟40分)1.(12分)四氯化锡(SnCl4)是一种重要的化工原料,主要用于有机锡化合物的制造,也可用作分析试剂、有机合成脱水剂等。已知锡单质在加热时可直接与氯气化合生成SnCl4,某实验小组用如图装置对其进行合成。【相关药品性质】药品颜色、状态熔点(℃)沸点(℃)其他性质Sn银白色固体2312260较活泼金属能与O2、HCl等气体发生反应SnCl4无色液体-33114极易水解产生SnO2·xH2O溶胶请回答下列问题:(1)仪器A的名称是蒸馏烧瓶。(1分)

(2)写出SnCl4水解的化学方程式:SnCl4+(x+2)H2O===SnO2·xH2O(胶体)+4HCl;

将少量SnCl4置于空气中可观察到的现象是产生白雾。(4分)

(3)检验装置气密性后,向A中装入KMnO4固体,小试管D内装入Sn片,恒压滴液漏斗中加入浓盐酸,打开活塞滴入浓盐酸,待整套装置内充满黄绿色气体后(填操作及现象),点燃酒精灯开始反应。(1分)(4)若无洗气瓶B,可能会导致的问题是HCl未除可与Sn反应产生H2,H2与Cl2混合加热时可能发生爆炸;

洗气瓶C中所盛放的药品是浓硫酸。(2分)

(5)实验结束后,小试管E内收集到的液体呈淡黄色,其原因是SnCl4中溶有Cl2;(2分)

(6)碳与锡可形成多种氯化物,其沸点如下:氯化物CCl4SnCl2SnCl4沸点(℃)76623(分解)*114*注:SnCl2加热至623℃,未沸腾直接分解。解释表中氯化物沸点差异的原因:SnCl2为离子晶体,故沸点最高,SnCl4与CCl4为分子晶体,SnCl4相对分子质量较大,故沸点较高。(2分)

【解析】(1)由仪器A的构造可知为蒸馏烧瓶;(2)已知SnCl4水解产生SnO2·xH2O溶胶,水解的化学方程式为SnCl4+(x+2)H2O===SnO2·xH2O(胶体)+4HCl,将少量SnCl4置于空气中会吸收空气中的水蒸气发生水解生成HCl气体,会形成白色酸雾;(3)为防止Sn与空气中的氧气反应,在点燃D处酒精灯前应先制取氯气,用氯气排尽装置中的空气后再点燃D处酒精灯,具体操作:打开活塞滴入浓盐酸,待整套装置内充满黄绿色气体;(4)若无洗气瓶B,则挥发出的HCl气体会进入D中与Sn反应生成氢气,氢气与氯气在加热条件下会发生爆炸,洗气瓶C中浓硫酸目的是干燥氯气,防止水蒸气接触产物SnCl4使其水解;(5)过量的氯气会部分溶于液态SnCl4,使其显淡黄色;(6)SnCl2沸点较高,因其为离子晶体,离子晶体的沸点高于分子晶体,SnCl4与CCl4为分子晶体,SnCl4相对分子质量较大,范德华力越大,沸点越高。2.(16分)(2024·德州一模)S4N4是重要的硫-氮二元化合物,室温下为橙黄色固体,187℃熔化并分解。实验室利用NH3和SCl2制备S4N4的装置如图所示(加热及夹持装置略)。已知SCl2易水解,熔点为-121℃,沸点为60℃。回答下列问题:Ⅰ.制备SCl2(1)操作步骤的先后顺序为①④③②⑥⑤。(2分)

①组装仪器并检验装置气密性,加入药品②加热装置C使其中的硫黄熔化③通入N2,通冷凝水,一段时间后,关闭K1④打开K1、K2,关闭K3⑤充分反应后停止滴加浓盐酸⑥向装置A中滴加浓盐酸,加热装置C至135℃左右(2)仪器b的名称为三颈烧瓶,装置B中盛放的试剂为浓硫酸(填试剂名称)。(4分)

(3)为使装置C受热均匀,可采取的加热方式为沙浴(或油浴)加热,装置D的作用为吸收多余的氯气,防止污染环境,同时防止空气中的水蒸气进入C装置使二氯化硫水解。(4分)

Ⅱ.制备S4N4打开K3,向装置F中滴入浓氨水,待装置C中充分反应后停止滴加浓氨水,冷却后停止通冷凝水。(4)生成S4N4的同时还生成一种常见固体单质和一种盐,反应的化学方程式为6SCl2+16NH3===S4N4+2S+12NH4Cl。(2分)

Ⅲ.测定S4N4的纯度称取5.00g样品,加入NaOH溶液加热,使氮元素完全转化为NH3,用足量硼酸溶液吸收。将吸收液配成100mL溶液,用移液管移取20.00mL,以甲基红-亚甲蓝为指示剂用1.00mol·L-1盐酸进行滴定,重复3次实验,平均消耗20.00mL盐酸。已知滴定反应为(NH4)2B4O7+2HCl+5H2O===2NH4Cl+4H3BO3。(5)制得S4N4的纯度为92%。下列实验操作导致S4N4测定结果偏低的是BD(填字母)。(4分)

A.盛放待测液的锥形瓶洗涤后未干燥直接使用B.移液管用蒸馏水洗涤后未用吸收液润洗C.滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定后无气泡D.滴定前仰视滴定管读数,滴定后俯视读数【解析】浓盐酸与高锰酸钾在装置A中制取氯气,浓盐酸具有较强的挥发性,所以制取的氯气中有氯化氢和水蒸气,由于二氯化硫易水解,所以进入C装置的气体必须是干燥的,氯化氢和S不反应,所以B装置应是干燥装置,盛装浓硫酸,由于二氯化硫沸点较低,为防止其损失,用冷凝管冷凝回流,由于氯气有毒,不能直接排放,同时防止空气中的水蒸气进入C装置,D装置中盛装碱石灰,干燥的氯气和S在加热条件下反应制取二氯化硫;浓氨水和碱石灰在F装置中制取氨气,由于二氯化硫易水解,所以E装置用于干燥氨气,二氯化硫与氨气在装置C中制备S4N4。(1)为防止熔化的硫与氧气反应,该装置应在无氧环境中进行,即要通入氮气,待装置的空气排尽之后,制取干燥的氯气通入C中和S反应生成二氯化硫,所以操作步骤的先后顺序为①④③②⑥⑤。(2)根据仪器b的构造可知其名称为三颈烧瓶;浓盐酸与高锰酸钾在装置A中制取氯气,浓盐酸具有较强的挥发性,所以制取的氯气中有氯化氢和水蒸气,氯化氢和S不反应,由于二氯化硫易水解,所以进入C装置的气体必须是干燥的,因此B装置应是干燥装置,盛装浓硫酸。(3)为使装置C受热均匀,可采取的加热方式为沙浴(或油浴)加热;由于氯气有毒,多余的氯气不能直接排放,同时防止空气中的水蒸气进入C装置,D装置中盛装碱石灰,所以装置D的作用为吸收多余的氯气,防止污染环境,同时防止空气中的水蒸气进入C装置使二氯化硫水解。(4)根据反应的现象以及元素种类可知,生成S4N4的同时还生成的一种常见固体单质为S、一种盐为NH4Cl,反应的化学方程式为6SCl2+16NH3===S4N4+2S+12NH4Cl。(5)结合化学方程式和原子守恒可得出关系式S4N4~4NH3~4HCl,消耗盐酸平均体积为20.00mL,所以n(S4N4)=14n(HCl)×10020.00=14×20.00×10-3×1×10020.00=0.025mol,所以A.盛放待测液的锥形瓶洗涤后未干燥直接使用,不会影响消耗的盐酸体积,对实验结果无影响,故A错误;B.移液管用蒸馏水洗涤后未用吸收液润洗,相当于稀释了吸收液,消耗的盐酸体积偏小,所测结果偏低,故B正确;C.滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定后无气泡,造成盐酸体积偏大,所测结果偏高,故C错误;D.滴定前仰视滴定管读数,初次读数读大,滴定后俯视读数,末次读数读小,即盐酸体积偏小,所测结果偏低,故D正确。3.(12分)(2024·泰安三模)高锰酸钾在化工生产医药、水处理等诸多领域有重要应用。某学习小组在实验室中制备少量KMnO4的步骤如下:①向图中铁坩埚中加入KOH和KClO3,在不断搅拌下小火加热至熔融;②继续向熔融物中逐渐加入适量MnO2,并不断搅拌、加热充分反应,制得墨绿色固体K2MnO4;③坩埚冷却至室温后,将所得固体研细、移至烧杯,依次用适量蒸馏水、KOH稀溶液浸取,合并浸取液;④将浸取液移至图2装置B中,通入CO2至溶液pH为10~11时停止实验;⑤将装置B中所得悬浊液过滤、洗涤沉淀,将滤液和洗涤液合并后蒸发浓缩、降温结晶、抽滤、洗涤、干燥,制得产品。已知:相同温度下,K2CO3的溶解度大于KHCO3的溶解度。回答下列问题:(1)步骤①中用铁坩埚和粗铁丝代替陶瓷和玻璃仪器的原因为KOH加热条件下对玻璃和陶瓷有腐蚀作用。(1分)

(2)步骤②制备K2MnO4反应中的还原产物为KCl,则该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶3。(2分)

(3)步骤④中,测定溶液的pH时,用洁净的玻璃棒蘸取待测液并滴到pH试纸中央,一段时间后应观察pH试纸湿润环的边缘(填“中央”或“边缘”)颜色并与标准比色卡对比;K2MnO4发生反应同时生成MnO2和K2CO3的离子方程式为3MnO42-+2CO2===2MnO4-该步骤中,不宜通入足量CO2将K2CO3转化为KHCO3的原因为防止步骤⑤结晶时产品中混有KHCO3。(5分)

(4)步骤⑤蒸发浓缩至液体表面出现晶膜(或有少量晶体析出)(填现象)时再降温结晶。(1分)

(5)测定产品纯度:准确称量mg产品(混有少量K2MnO4),溶于水配成溶液、酸化,用cmol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定,达到滴定终点时,消耗标准溶液的体积为VmL。标准溶液应盛放在酸式(填“酸式”或“碱式”)滴定管中;产品中KMnO4的质量分数为158×(0.197cV-4m)353m×100%(用含【解析】利用铁坩埚和粗铁丝加入KOH和KClO3,不断搅拌下小火加热至熔融;利用稀硫酸与纯碱反应制二氧化碳,利用浸取液吸收,制备KMnO4。(1)步骤①中用铁坩埚和粗铁丝代替陶瓷和玻璃仪器的原因为KOH加热条件下对玻璃和陶瓷有腐蚀作用。(2)步骤②中KOH、KClO3和MnO2加热反应生成K2MnO4和KCl,由电子守恒知,该反应中KClO3与MnO2的物质的量之比为1∶3。(3)pH试纸湿润环的中央为KMnO4氧化指示剂所呈现的颜色,故应观察湿润环边缘的颜色并与标准比色卡对比;K2MnO4发生反应同时生成MnO2和K2CO3的离子方程式为3MnO42-+2CO2===2MnO4-+MnO2↓+2CO32-;相同温度下,K2CO3的溶解度大于KHCO3的溶解度,若通入足量CO2将K2CO3转化为KHCO(4)步骤⑤蒸发浓缩至液体表面出现晶膜(或有少量晶体析出)时再降温结晶。(