综合实验1　无机物的制备

综合实验1无机物的制备01.研真题

明确考向02.题型练

提升考能内容索引01.研真题明确考向【真题】(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。实验流程图如下。分别称取3.71gCu(ClO4)2·6H2O和0.76gCu粉置于100mL乙腈(CH3CN)中反应，回流装置图和蒸馏装置图(加热、夹持等装置略)如下。已知：①乙腈是一种易挥发的强极性配位溶剂；②相关物质的信息如表所示。回答下列问题。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(1)下列与实验有关的图标表示排风的是________(填标号)。D(2)装置Ⅰ中仪器M的名称为______________。(3)装置Ⅰ中反应完全的现象是______________________。球形冷凝管溶液蓝色褪去变为无色解析：装置Ⅰ中仪器M的名称为球形冷凝管。解析：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中反应完全的现象是溶液蓝色褪去变为无色，可证明反应完全。(4)装置Ⅰ和装置Ⅱ中N2气球的作用是____________________________________________________。(5)[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__________________________________________________。排出装置内空气，防止制备的产品被氧化解析：由于制备的[Cu(CH3CN)4]ClO4中Cu元素为＋1价，具有较强的还原性，容易被空气中氧气氧化，因此装置Ⅰ和装置Ⅱ中N2气球的作用是排出装置内空气，防止制备的产品被氧化。防止直接蒸馏时，乙腈完全挥发，导致产物分解(6)为了使母液中的[Cu(CH3CN)4]ClO4结晶，步骤e中向母液中加入的最佳溶剂是________(填标号)。A．水B．乙醇C．乙醚B解析：为了使母液中的[Cu(CH3CN)4]ClO4结晶，可向母液中加入极性较小的溶剂，与水混溶的同时，扩大与[Cu(CH3CN)4]ClO4的极性差，进而使[Cu(CH3CN)4]ClO4析出，因此可选用的溶剂为乙醇，故答案为B。(7)合并步骤d和步骤e所得的产物，总质量为5.32g，则总收率为________(用百分数表示，保留三位有效数字)。81.2%

【高考动向】装置类无机物制备实验是高考的高频考点，多以陌生物质的制备为情境载体、实验装置图为素材进行命题，是实验题的主流考查形式，常考查装置的选择，仪器的组装与使用、物质的检验与鉴别、尾气处理、产物的定量测定等。为提高试题创新性，命题素材上，对实验装置进行创新；考法上，拓展考查物质性质的探究、实验方案的优化等。02.题型练提升考能再练真题1．(2025·云南卷)三氟甲基亚磺酸锂(Mr＝140)是我国科学家通过人工智能设计开发的一种锂离子电池补锂剂，其合成原理如下。实验步骤如下。Ⅰ.向A中加入3.5gNaHCO3、5.2gNa2SO3和20.0mL蒸馏水，搅拌下逐滴加入2.1mL(3.3g)三氟甲磺酰氯(Mr＝168.5)，有气泡产生(装置如图，夹持及加热装置省略)。80℃下反应3h后，减压蒸除溶剂得浅黄色固体。Ⅱ.向上述所得固体中加入10.0mL四氢呋喃(THF)，充分搅拌后，加入无水Na2SO4，振荡，抽滤、洗涤。将所得滤液减压蒸除THF，得黏稠状固体。加入适量乙醇进行重结晶。Ⅲ.将所得三氟甲基亚磺酸钠和3.0mLTHF加入圆底烧瓶中，搅拌溶解后逐滴加入足量浓盐酸，析出白色固体。抽滤、洗涤。Ⅳ.将滤液转入圆底烧瓶中，加入2.0mL蒸馏水和过量LiOH。室温搅拌反应1h后，减压蒸除溶剂，得粗产品。加入适量乙醇进行重结晶，得产品1.1g。已知：THF是一种有机溶剂，与水任意比互溶。回答下列问题。(1)仪器A的名称为________，冷凝管中冷却水应从________(填“b”或“c”)口通入。三颈烧瓶b解析：由图可知，A为三颈烧瓶，中间为冷凝管，为了提高冷凝效果，冷却水从b口通入，c口流出。(2)步骤Ⅰ反应中有气泡产生，其主要成分为________。二氧化碳解析：向A中加入3.5gNaHCO3、5.2gNa2SO3和20.0mL蒸馏水，搅拌下逐滴加入2.1mL(3.3g)三氟甲磺酰氯(Mr＝168.5)，生成了三氟甲基亚磺酸钠，硫酸钠和氯化氢，碳酸氢钠与氯化氢反应生成二氧化碳，所以有气泡产生。(3)步骤Ⅱ中第一次洗涤的目的是_______________________________________________。

将吸附在滤渣上的产品尽可能全部转入滤液中，提高产率解析：A中反应生成了三氟甲基亚磺酸钠，硫酸钠和氯化氢等，上述所得固体中加入10.0mL四氢呋喃(THF)，充分搅拌后，加入无水Na2SO4，可促进硫酸钠结晶析出，振荡，抽滤除去硫酸钠等固体，洗涤可将吸附在滤渣上的产品尽可能全部转入滤液中，提高产率。(4)步骤Ⅲ中发生反应的化学方程式为____________________________________，判断加入浓盐酸已足量的方法为______________________________________________________。取少量上层清液于小试管中,滴加浓盐酸,若无白色沉淀,则浓盐酸已足量解析：将所得三氟甲基亚磺酸钠和3.0mLTHF加入圆底烧瓶中，搅拌溶解后逐滴加入足量浓盐酸，发生的化学方程式为

＋NaCl，析出白色固体，所以判断加入盐酸已足量的方法为取少量上层清液于小试管中，滴加浓盐酸，若无白色沉淀，则浓盐酸已足量。(5)步骤Ⅳ中加入蒸馏水的作用是__________________________。(6)三氟甲基亚磺酸锂的产率为_____________(列出计算式即可)。作为溶剂，溶解后加快反应速率解析：将滤液转入圆底烧瓶中，加入2.0mL蒸馏水和过量LiOH，水可作为溶剂，溶解后加快反应速率。

2．(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_________________________________。升高温度，加快溶解速率，提高浸出率解析：步骤①中，加热的目的是加快溶解速率，提高浸出率。(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____________________________________________。防止生成Eu(OH)3沉淀缓慢滴加NaOH溶液，同时测定溶液的pH值解析：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，目的是防止生成Eu(OH)3沉淀；pH接近6时，为了防止pH变化过大，要缓慢滴加NaOH溶液，同时测定溶液的pH值。(3)如图所示玻璃仪器中，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____________。容量瓶、烧杯解析：配制一定物质的量浓度的苯甲酸钠溶液所需的仪器有容量瓶、烧杯，不需要漏斗和圆底烧瓶。(4)准确称取一定量产品，溶解于稀HNO3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_________________________________。

滴入最后半滴标准溶液，溶液由浅红色变无色，并保持半分钟不褪色滴定终点呈碱性，使用甲基橙误差较大解析：用酚酞做指示剂，HCl标准溶液滴定剩余的NaOH，滴定终点的现象为滴入最后半滴标准溶液，溶液由浅红色变无色，并保持半分钟不褪色；滴定终点呈碱性，甲基橙变色范围在酸性范围内，使用甲基橙做指示剂误差较大。

Eu(C7H5O2)3·xH2O吸潮的水分蒸发1.7

已知：相关物质性质如下表回答下列问题。物质熔点/℃沸点/℃性质ZrCl4437/白色固体，遇水剧烈水解，331℃以上升华SiCl4－7057.6无色或淡黄色发烟液体，易水解CCl4－2376.8难溶于水Ⅰ.制备ZrCl4组装好仪器后，部分实验步骤如下。①检查装置气密性②装入药品③……④关闭电炉，充分冷却(1)装置E的作用为___________________________________。吸收CO，防止污染空气解析：A中氯气与ZrSiO4、碳高温反应得到产物ZrCl4、SiCl4和副产物CCl4，结合表数据，B中收集ZrCl4，C中收集SiCl4，D可吸收未反应完全的氯气，同时防止E中水蒸气进入C使SiCl4水解，E吸收产生的毒气CO。装置E的作用为吸收CO，防止污染空气。(2)装置A中发生反应的化学方程式为____________________________________________。

(3)步骤③为____________________________________________。当看到C中充满黄绿色气体时，打开电炉解析：为防止空气中氧气、水干扰实验，应该首先使用氯气排净装置中空气，故步骤③为当看到C中充满黄绿色气体时，打开电炉。(4)反应过程中，需要不断加热A、B之间的玻璃管，其目的是_____________________。防止ZrCl4堵塞玻璃导管解析：ZrCl4容易冷凝成为固体，堵塞导管，故需要不断加热A、B之间的玻璃管，其目的是防止ZrCl4堵塞玻璃导管。(5)使用如图装置进一步提纯C中产品，获取SiCl4，下列说法错误的是________。A．仪器a的作用是多次冷凝回流，增强分离效果B．先从c通入冷凝水，再打开电热套C．应控制仪器a顶端支管口处蒸气温度为76.8℃左右D．仪器d中盛装的试剂可以选用五氧化二磷C解析：仪器a为球形冷凝管，作用是多次冷凝回流，增强分离效果，A正确；为了好的冷凝效果，冷凝水下进上出，应该先从c通入冷凝水，再打开电热套，B正确；SiCl4、CCl4沸点分别为57.6℃、76.8℃，则应控制仪器a顶端支管口处蒸气温度为高于57.6℃且低于76.8℃，C错误；仪器d中盛装的试剂为隔绝空气中水，可以选用五氧化二磷干燥剂，D正确。Ⅱ.测定ZrCl4的纯度ⅰ.取mg产品于烧瓶中，通过安全漏斗加入足量蒸馏水，充分反应后过滤、洗涤沉淀，合并滤液、洗涤液及安全漏斗中的液体，转移到容量瓶中配成100mL溶液。ⅱ.取20.00mL溶液于锥形瓶中，加入足量NaOH溶液；ⅲ.向锥形瓶中加入足量稀硝酸，再加入0.1000mol·L－1的AgNO3溶液50.00mL，使Cl－完全沉淀；ⅳ.向其中加入2mL硝基苯，用力摇动，使沉淀表面被有机物覆盖；ⅴ.加入指示剂，用cmol·L－1NH4SCN溶液滴定过量Ag+至终点，记下所用体积为VmL。[已知：Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgSCN)＝1.03×10－12。](6)安全漏斗的作用为_____________________________。ZrCl4的质量分数＝___________________________(列出算式)。若取消步骤ⅳ，则ZrCl4的质量分数________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。形成液封，充分吸收反应生成的HCl

偏小

制备[Co(NH3)6]Cl3的实验步骤如下。Ⅰ.取研细的CoCl2·6H2O和NH4Cl溶解后转入三颈烧瓶，控制温度在10℃以下，加入浓氨水和活性炭粉末，再逐滴加入30%的H2O2溶液，溶液逐渐变浑浊。实验装置如图乙所示。Ⅱ.将所得浊液趁热过滤，向滤液中逐滴加入少量浓盐酸后静置。Ⅲ.在静置的同时，需对静置液进行“操作A”后过滤；用无水乙醇洗涤晶体2～3次。(1)图中仪器a的名称为____________。(2)将Co2+转化[Co(NH3)6]3+过程中，先加浓氨水的目的是_______________________________________________________。(3)步骤Ⅱ向滤液中加入浓盐酸的原因是_______________________________________________________。(4)步骤Ⅲ中的“操作A”是____________。分液漏斗将不易被氧化的Co2+转化为具有较强还原性的[Co(NH3)6]2+增大氯离子浓度，有利于析出[Co(NH3)6]Cl3冷却结晶(5)用图丙装置测定产品中NH3的含量(部分装置已省略)。①蒸氨：取mg样品加入过量浓NaOH溶液后，加热三颈烧瓶，蒸出的NH3通入盛有V1mLc1mol·L－1H2SO4标准溶液的锥形瓶中。液封装置1的作用是____________________________________。液封装置2的作用是________________________________。②滴定：将液封装置2中的液体倒入锥形瓶后滴定剩余的H2SO4，消耗c2mol·L－1的NaOH标准溶液V2mL。若未将液封装置2中的液体倒入锥形瓶，测得的NH3的质量分数将________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。平衡气压，防止倒吸，防止氨气逸出防止氨气逸出偏低5．(无机物制备方案的设计与评价)醋酸亚铬常用作气体分析中的氧气吸收剂。某小组结合醋酸亚铬晶体结构设计了如下制备醋酸亚铬的实验装置。已知醋酸亚铬晶体(铬为＋2价)为砖红色难溶于冷水的固体，易溶于酸。回答下列问题。(1)醋酸亚铬晶体的化学式为__________________________________，铬离子配位数是_______。[Cr(CH3COO)2]2·2H2O或(CH3COO)2Cr·H2O6解析：读图可知，两个Cr2+与4个CH3COO－、2个H2O分子形成配离子，化学式为[Cr(CH3COO)2]2·2H2O或(CH3COO)2Cr·H2O；读图可知，Cr2+的配位数为6。