双休伴学23　物质的制备综合题

8/8双休伴学23物质的制备综合题1.（2025·全国新课标卷27题）碘具有重要经济价值。实验室利用沉淀法从含碘废液中回收碘，相关反应的化学方程式为2CuSO4＋2NaI＋Na2SO3＋H2O2CuI（白色）↓＋2NaHSO4＋Na2SO2CuI＋8HNO3（浓）2Cu（NO3）2＋I2＋4NO2实验装置如图所示。实验步骤如下：①向A中加入Na2SO3，搅拌使其溶解。将CuSO4饱和溶液加入B中。②加热至60～70℃，逐滴加入饱和CuSO4溶液。停止加热，静置，沉降。③检查I－是否沉淀完全。确认沉淀完全后，弃去上层清液。④将B中溶液更换为浓硝酸，连接装置D。不断搅拌下，逐滴加入浓硝酸。⑤待析出的I2沉降后，过滤，洗涤，干燥得到产品。回答下列问题：（1）仪器A和C的名称分别是、。（2）称取CuSO4·5H2O于烧杯中，向其中加入适量蒸馏水，微热，搅拌，静置冷却，得到CuSO4饱和溶液。判断CuSO4溶液饱和的实验现象是。（3）步骤③中，确认I－沉淀完全的操作及现象是：取少量清液，加入一滴淀粉溶液，。（4）步骤④中，加入浓硝酸后A中的现象是，D中盛放。（5）步骤⑤中，使用（填字母）洗涤。a.水b.四氯化碳c.乙醇（6）若要进一步精制产品，可采取的方法是。答案：（1）三颈烧瓶温度计（2）烧杯底部有少量固体（3）缓慢滴加过量氯水，无蓝色出现（4）白色固体消失，析出紫黑色沉淀，产生红棕色气体，溶液呈绿色碱液（5）a（6）升华解析：第一步反应：2CuSO4＋2NaI＋Na2SO3＋H2O2CuI（白色）↓＋2NaHSO4＋Na2SO4，是利用Cu2＋与I－、SO32－在水溶液中发生氧化还原反应，生成CuI沉淀，实现碘元素的初步富集。第二步反应：2CuI＋8HNO3（浓）2Cu（NO3）2＋I2＋4NO2↑＋4H2O，是利用浓硝酸的强氧化性，将CuI中的I－氧化为I2，实现碘的提取，同时Cu＋被氧化为Cu2＋，HNO3被还原为NO2。装置A是反应容器，加热搅拌器可使反应体系受热均匀、反应更充分；装置B是分液漏斗，用于添加液体试剂（如CuSO4饱和溶液、浓硝酸）；装置D用于处理尾气。步骤①是准备试剂，使反应物在后续步骤可发生反应。步骤②控制温度60～70℃逐滴加CuSO4溶液，控制温度和滴加速度，能使反应平稳进行，避免局部过量导致副反应，有利于CuI沉淀生成。步骤③检查I－是否沉淀完全，可通过取上层清液，加淀粉和加氧化剂看是否有I2生成使淀粉变蓝，确保碘元素最大程度富集在沉淀中。步骤④更换B中溶液为浓硝酸并连接装置，是为后续将CuI转化为I2做准备，逐滴加浓硝酸可控制反应速率，防止反应过于剧烈。步骤⑤过滤、洗涤、干燥得到I2产品，洗涤可除去I2表面吸附的杂质[如Cu（NO2）2等]，干燥得到较纯净的碘单质。第二步反应生成NO2，是有毒气体，装置D加碱液吸收尾气，以免污染空气。（1）仪器A是三颈烧瓶（三颈瓶），仪器C是温度计。（2）判断CuSO4溶液饱和的实验现象是：溶液底部有未溶解的CuSO4·5H2O晶体即烧杯底部有少量固体。（3）步骤③中，确认I－沉淀完全的操作及现象是：取少量清液，加入一滴淀粉溶液，缓慢滴加过量氯水，若溶液不变蓝，说明I－沉淀完全。（4）步骤④中，加入浓硝酸后A中的现象是：有红棕色气体（NO2）产生，白色沉淀（CuI）逐渐溶解，有紫黑色沉淀析出（I2）溶液变为绿色；D中盛放碱液，如NaOH溶液（吸收NO2，防止污染空气）。（5）步骤⑤中，I2在水中溶解度小，在乙醇中溶解度大于水中溶解度，易溶于四氯化碳，则析出的I2沉降后，过滤，再用水洗涤表面的无机盐，以减少损耗，故答案是a。（6）若要进一步精制产品（I2），可采取的方法是升华（利用I2.（2025·甘肃兰州一模）二草酸合铜（Ⅱ）酸钾{K2[Cu（C2O4）2]·2H2O}是一种重要的配合物，具有特殊的结构和性质，制备流程如下：已知：ⅰ.H2C2O4△CO↑＋CO2↑＋Hⅱ：二草酸合铜（Ⅱ）酸钾微溶于冷水，可溶于热水，难溶于乙醇。实验步骤：步骤1：制备CuO：称取2.5g硫酸铜晶体（CuSO4·5H2O），溶于水，滴入过量的NaOH溶液，加热煮沸，冷却，用如图所示的装置抽滤，然后用蒸馏水洗涤，得到氧化铜。步骤2：制取KHC2O4：将H2C2O4晶体加入蒸馏水中，微热，溶解过程中温度不能超过85℃，待充分溶解后分次加入K2CO3，反应生成KHC2O4。步骤3：制备二草酸合铜（Ⅱ）酸钾：将CuO与KHC2O4混合液在50℃加热至反应充分，得到二草酸合铜（Ⅱ）酸钾。反应结束后将溶液冷却至室温，再置于冰水浴中冷却，析出晶体，过滤并用乙醇洗涤晶体。请回答：（1）步骤1称取2.5g硫酸铜晶体，需要用到的仪器有。抽滤时将仪器接在水龙头上，其作用是。用蒸馏水洗涤氧化铜时，证明已洗涤干净的方法：。（2）步骤2溶解过程中温度不能超过85℃的原因是。（3）步骤3制备二草酸合铜（Ⅱ）酸钾反应的化学方程式为。加热温度控制在50℃可以采取的加热措施是，用乙醇洗涤晶体的目的是。（4）将制得的K2[Cu（C2O4）2]·2H2O（M＝354g·mol－1）进行热重分析，结果如图所示，由图可知在C点剩余固体为K2CO3和。答案：（1）托盘天平、药匙抽气，减小吸滤瓶、安全瓶中的压强，加快过滤速度取最后一次洗涤滤液于洁净的试管中，加入盐酸酸化的氯化钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明已洗涤干净（其他合理答案也可）（2）防止草酸分解（3）2KHC2O4＋CuOK2[Cu（C2O4）2]＋H2O水浴加热洗去晶体表面杂质和水分，减少洗涤中晶体溶解造成的产物损失，加速晶体干燥（4）Cu2O解析：（1）步骤1称取2.5g硫酸铜晶体，称量固体药品，需要用到的仪器有托盘天平、药匙；抽滤时将仪器接在水龙头上，其作用是通过水流动起到抽气作用，减小吸滤瓶、安全瓶中的压强，加快过滤速度；用蒸馏水洗涤氧化铜时，证明已洗涤干净只要证明最后的洗涤液中不含SO42－。（2）草酸受热易分解，步骤2溶解过程中温度不能超过85℃的原因是防止草酸分解。（3）将CuO与KHC2O4混合液在50℃加热至反应充分，得到二草酸合铜（Ⅱ）酸钾，反应方程式为2KHC2O4＋CuOK2[Cu（C2O4）2]＋H2O；二草酸合铜（Ⅱ）酸钾微溶于冷水，可溶于热水，难溶于乙醇，用乙醇洗涤晶体可以洗去晶体表面杂质和水分，减少洗涤中晶体溶解造成的产物损失，加速晶体干燥。（4）K2[Cu（C2O4）2]·2H2O（M＝354g·mol－1）进行热重分析，加热至恒重，应得到剩余固体为K2CO3和铜的氧化物，1molK2[Cu（C2O4）2]·2H2O质量为354g，根据原子守恒，可得到1molK2CO3，1molK2CO3的质量为138g，C点剩余质量59.3％×354g≈210g，则铜的氧化物质量为210g－138g＝72g，根据铜原子守恒，该固体含有64g铜原子，余下应为O原子质量8g，该氧化物为Cu23.（2025·四川高考16题）双水杨醛缩乙二胺（H2L，Mr＝268）的锰配合物（MnLClx）常用作有机氧化反应的催化剂。某化学课外小组制备了该配合物并确定其组成。Ⅰ.MnLClx配合物的制备制备原理：实验步骤：实验装置如图所示（省略夹持和加热等装置）。将反应物用乙醇溶解，在空气中，65～70℃反应30分钟。反应结束后，经冷却、结晶、过滤、洗涤、干燥，获得产物。Ⅱ.MnLClx配合物中x的测定①移取20.00mL3.5mg·mL－1的MnLClx溶液置于锥形瓶中，加入10.00mL0.03000mol·L－1的维生素C（C6H8O6）溶液充分混合，放置3～4分钟。②往上述锥形瓶中加入5滴1％的淀粉溶液，立即用0.01000mol·L－1的I2标准溶液滴定至终点。平行测定三次，消耗标准溶液的平均体积为20.20mL。上述测定过程所涉及的反应如下：2MnLClx＋xC6H8O62MnL＋xC6H6O6＋2xHClI2＋C6H8O6C6H6O6回答下列问题：（1）制备过程中，仪器A的名称是，最适宜的加热方式为（填字母）。A.酒精灯B.水浴C.油浴（2）制备过程中，空气的作用是。（3）步骤①中，“10.00mL维生素C溶液”应用（填字母）量取。a.烧杯b.量筒c.移液管（4）步骤①中，加入维生素C溶液后，“放置3～4分钟”，时间不宜过长的原因是。（5）步骤②中，I2标准溶液应置于（填“酸式”或“碱式”）滴定管；滴定接近终点时，加入半滴I2标准溶液的操作过程是。（6）若滴定时过量，将引起测定结果（填“偏大”“偏小”或“不变”）。（7）根据实验数据，MnLClx中x＝（保留整数）。答案：（1）球形冷凝管B（2）将Mn2＋氧化（3）c（4）防止时间过长维生素C被氧化，影响后续测定结果（5）酸式微微转动酸式滴定管的活塞，使溶液悬在滴定管口，形成半滴，用锥形瓶内壁将其沾落，再以洗瓶用少量蒸馏水冲洗锥形瓶壁将I2的标准溶液冲入（6）偏小（7）1解析：（1）根据图中仪器可以看出，实验过程中使用了球形冷凝管，所以A的名称是球形冷凝管；在65～70℃中反应最适宜的加热方式为水浴加热，选B。（2）从Mn（CH3COO）2·4H2O到MnLClx中锰元素的价态升高，所以空气的作用是将Mn2＋氧化。（3）量取10.00mL维生素C溶液，因为体积精确到小数点后两位，所以应该使用移液管量取，选c。（4）维生素C具有较强的还原性，放置时间过长会被氧化，所以放置3～4分钟，避免影响后续的测定结果。（5）I2的标准溶液具有一定的氧化性，所以应该置于酸式滴定管；需要注意的是，最后接近滴定终点时，要半滴滴定避免滴定过量导致结果有误差，加入半滴的操作应该是微微转动酸式滴定管的活塞，使溶液悬在滴定管口，形成半滴，用锥形瓶内壁将其沾落，再以洗瓶用少量蒸馏水冲洗锥形瓶壁将I2的标准溶液冲入。（6）因为c标·V标＝c测·V测，滴定过量时，消耗的标准溶液体积偏大，因为维生素C的总量是一定的，就会导致计算得出的与I2的标准溶液反应的维生素C（C6H8O6）变多，从而与维生素C反应的MnLClx变少，最终测定的结果就会偏小。（7）根据双水杨醛缩乙二胺（H2L，Mr＝268）和相对原子质量可以计算得出M（MnLClx）＝55＋（268－2）＋35.5x＝321＋35.5x，移取的MnLClx质量为20.00mL×3.5mg·mL－1＝70mg，维生素C的物质的量为0.01L×0.03000mol·L－1＝0.0003mol＝0.3mmol，I2消耗的维生素C的物质的量为0.01mol·L－1×0.0202L＝0.000202mol＝0.202mmol，所以与MnLClx反应的维生素C的物质的量为0.3mmol－0.202mmol＝0.098mmol，根据反应的化学计量关系（2molMnLClx与xmol维生素C反应）进行计算：2x＝70321+35.5x04.（2025·黑龙江齐齐哈尔一模）环己酮（）是一种重要的化工原料，由H2O2氧化环己醇制备环己酮的实验方法如下：相关数据如下：物质密度/（g·cm－3）沸点/℃（101kPa）与水形成共沸物的沸点/℃部分性质环己醇0.96161.097.8能溶于水，具有还原性，易被氧化环己酮0.95155.098.0/3.4kPa95.0微溶于水，遇氧化剂易发生开环反应（1）环己酮的产率受H2O2用量影响，当H2O2用量过大时环己酮产率反而下降，其原因是。反应温度控制在60～70℃的原因是。（2）减压蒸馏的装置如图所示，当加热后已有馏分出来时才发现冷凝管没有通水，应该采取的措施是，进行减压蒸馏时，使用磁力加热搅拌器加热，磁子的作用除搅拌使混合物均匀受热外，还有。减压蒸馏的操作顺序为：打开双通旋塞，打开真空泵，缓慢关闭双通旋塞，接通冷凝水，开启磁力加热搅拌器，进行减压蒸馏。减压蒸馏完成后，需进行下列操作，正确的操作顺序是（填字母）。a.停止通冷凝水b.关闭磁力加热搅拌器，冷却至室温c.关闭真空泵d.缓慢打开双通旋塞（3）判断蒸馏是否完全，除了可以观察是否有馏出物，还可以通过观察进行判断。（4）传统的制备环己酮实验用酸性K2Cr2O7作氧化剂，更易把环己醇氧化生成己二酸，该反应的离子方程式为。（5）本实验中环己酮的产率为（保留2位有效数字）。答案：（1）H2O2具有强氧化性，会将环己酮进一步氧化发生开环反应温度过低，反应速率慢；温度过高，H2O2分解（2）停止加热，冷却后再通冷凝水防止液体暴沸badc（3）温度计读数是否发生变化（4）3＋4Cr2O72－＋32H＋3＋8Cr3＋＋19H（5）83％或者0.83解析：（1）表中信息环己酮微溶于水，遇氧化剂易发生开环反应，故过量的H2O2会将环己酮进一步氧化而导致产率下降；反应温度控制在60～70℃，温度过低，反应速率慢；温度过高，H2O2分解。（2）已经加热后才发现冷凝管没有通水，必须停止加热，冷却后再通冷凝水；进行减压蒸馏时，使用磁力加热搅拌器加热，磁子的作用除搅拌使混合物均匀受热外，还有防止暴沸的作用；减压蒸馏的操作顺序为：打开双通旋塞，打开真空泵，缓慢关闭双通旋塞，接通冷凝水，开启磁力加热搅拌器，进行减压蒸馏，减压蒸馏完成后，先后需进行的操作为：b.关闭磁力加热搅拌器，冷却至室温，a.停止通冷凝水，d.缓慢打开双通旋塞，c.关闭真空泵，正确的操作顺序是badc。（3）当一种馏分蒸馏完毕，开始蒸馏下一种沸点更高的馏分时，支管口处的温度会随之升高。因此，温度计的示数会相应增加。（4）传统的制备环己酮实验用酸性K2Cr2O7作氧化剂，更易把环己醇氧化生成己二酸，该反应的离子方程式为3＋4Cr2O72－＋32H＋3＋8Cr3＋＋19H2（5）反应过程碳原子守恒，可得：n（环己酮）＝n（环己醇）＝10mL×0.96g·mL－11005.（2025·山西晋城二模）某兴趣小组设计如下实验进行喷泉实验和制备肼。回答下列问题：Ⅰ.制备NH3并进行喷泉实验（实验装置如图1所示，加热及夹持装置已省略）。ⅰ.NH3的制备：打开K1、K3，关闭K2，加热甲处试管底部，反应生成NH3；ⅱ.喷泉实验：当丁中溶液变蓝后，停止制备NH3，关闭K1、K3。通过操作a引发喷泉，此过程中三颈烧瓶内气体压强随时间的变化关系如图2所示。（1）甲中制备NH3的化学方程式为；操作a为；C→D过程中，三颈烧瓶中的现象为。Ⅱ.制备水合肼（N2H4·H2O）。以NaClO溶液与含NaOH的CO（NH2）2（沸点：196.6℃）溶液为原料，利用图3装置（夹持仪器和加热装置已省略）制备N2H4·H2O（熔点：－51.7℃，沸点：118.5℃（2）实验中通过仪器a缓慢滴加的溶液是，三颈烧瓶中合成N2H4·H2O的化学方程式是（产物中还有两种盐），该反应中的氧化产物为（填化学式）。（3）从三颈烧瓶A所得溶液中获得N2H4·H2O的操作是（填字母）。a.过滤b.蒸发浓缩、冷却结晶c.蒸馏（4）样品水合肼含量的测定：称取样品0.1500g，加入适量NaHCO3固