新教材2022届新高考化学人教版一轮课时作业：32　化学实验中的综合探究与创新突破

这是一份新教材2022届新高考化学人教版一轮课时作业：32　化学实验中的综合探究与创新突破，共10页。试卷主要包含了乙酰水杨酸是目前常用药物之一等内容，欢迎下载使用。

1．CuCl广泛应用于化工和印染等行业。某研究性学习小组拟热分解CuCl2·2H2O制备CuCl，并进行相关探究。
【资料查阅】
【实验探究】
该小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器略)
请回答下列问题：
(1)仪器X的名称是________。
(2)实验操作的先后顺序是a→________→e(填操作的编号)。
a．检查装置的气密性后加入药品
b．熄灭酒精灯，冷却
c．在“气体入口”处通入干燥HCl
d．点燃酒精灯，加热
e．停止通入HCl，然后通入N2
(3)在实验过程中，观察到B中物质由白色变为蓝色，C中试纸的颜色变化是________。
(4)装置D中发生的氧化还原反应的离子方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【探究反思】
(5)反应结束后，取出CuCl产品进行实验，发现其中含有少量的CuCl2或CuO杂质，根据资料信息分析：
①若杂质是CuCl2，则产生的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②若杂质是CuO，则产生的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．乙酰水杨酸(阿司匹林)是目前常用药物之一。实验室通过水杨酸进行乙酰化制备阿司匹林的一种方法如下：
实验过程：在100mL锥形瓶中加入水杨酸6.9g及醋酸酐10mL，充分摇动使固体完全溶解。缓慢滴加0.5mL浓硫酸后加热，维持瓶内温度在70℃左右，充分反应。稍冷后进行如下操作。
①在不断搅拌下将反应后的混合物倒入100mL冷水中，析出固体，过滤。
②所得结晶粗品加入50mL饱和碳酸氢钠溶液，溶解、过滤。
③滤液用浓盐酸酸化后冷却、过滤得固体。
④固体经纯化得白色的乙酰水杨酸晶体5.4g。
回答下列问题：
(1)该合成反应中应采用________加热。(填标号)
A．热水浴B．酒精灯
C．煤气灯D．电炉
(2)下列玻璃仪器中，①中需使用的有________(填标号)，不需使用的有________(填名称)。
(3)①中需使用冷水，目的是________________________________________________________________________。
(4)②中饱和碳酸氢钠的作用是________________________________________________________________________，
以便过滤除去难溶杂质。
(5)④采用的纯化方法为________。
(6)本实验的产率是________%。
3．醋酸亚铬水合物{[Cr(CH3COO)2]2·2H2O，相对分子质量为376}是一种深红色晶体，不溶于冷水，是常用的氧气吸收剂。实验室中以锌粒、三氯化铬溶液、醋酸钠溶液和盐酸为主要原料制备醋酸亚铬水合物，其装置如图所示，且仪器2中预先加入锌粒。已知二价铬不稳定，极易被氧气氧化，不与锌反应。制备过程中发生的相关反应如下：
Zn(s)＋2HCl(aq)===ZnCl2(aq)＋H2(g)
2CrCl3(aq)＋Zn(s)===2CrCl2(aq)＋ZnCl2(aq)
2Cr2＋(aq)＋4CH3COO－(aq)＋2H2O(l)===
[Cr(CH3COO)2]2·2H2O(s)
请回答下列问题：
(1)仪器1的名称是________。
(2)往仪器2中加盐酸和三氯化铬溶液的顺序最好是________(选下面字母)；目的是________________________________________________________________________。
A．盐酸和三氯化铬溶液同时加入
B．先加三氯化铬溶液一段时间后再加盐酸
C．先加盐酸一段时间后再加三氯化铬溶液
(3)为使生成的CrCl2溶液与CH3COONa溶液顺利混合，应关闭止水夹________(填“A”或“B”，下同)，打开止水夹________。
(4)本实验中锌粒要过量，其原因除了让产生的H2将CrCl2溶液压入装置3中与CH3COONa溶液反应外，另一个作用是________________________________________________________________________。
(5)已知其他反应物足量，实验时取用的CrCl3溶液中含溶质9.51g，取用的醋酸钠溶液为·L－1；实验后得干燥纯净的[Cr(CH3COO)2]2·2H2O9.48g，则该实验所得产品的产率为________(不考虑溶解的醋酸亚铬水合物)。
4．草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其K1＝5.4×10－2，K2＝5.4×10－5。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色，熔点为101℃，易溶于水，受热脱水、升华，170℃以上分解。回答下列问题：
(1)甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
由此可知草酸晶体分解的产物中有________。装置B中的主要作用是________________________。
(2)乙组同学认为草酸晶体分解的产物中还有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。
①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、________。装置H反应管中盛有的物质是________。
②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)设计实验证明：
①草酸的酸性比碳酸的强________________________________________________________________________。
②草酸为二元酸________________________________________________________________________。
5．Cu2SO3·CuSO3·2H2O是一种深红色固体(以下用M表示)。某学习小组拟测定胆矾样品的纯度，并以其为原料制备M。
已知：①M不溶于水和乙醇，100℃时发生分解反应；
②M可由胆矾和SO2为原料制备，反应原理为3Cu2＋＋6H2O＋3SO2eq \(=====,\s\up7(60～80℃))Cu2SO3·CuSO3·2H2O↓＋8H＋＋SOeq \\al(2－,4)。
Ⅰ.测定胆矾样品的纯度。
(1)取wg胆矾样品溶于蒸馏水配制成250mL溶液，从中取25.00mL于锥形瓶中，加入指示剂，用cml·L－1EDTA(简写成Na4Y)标准溶液滴定至终点(滴定原理：Cu2＋＋Y4－===CuY2－)，测得消耗了VmLEDTA标准溶液。则该胆矾样品的纯度为________%(用含c、V、w的代数式表示)。如果滴定管装液前没有用EDTA标准溶液润洗，测得的结果会________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
Ⅱ.制备M。
实验装置如下图所示：
(2)实验室用70%硫酸与亚硫酸钠粉末在常温下制备SO2。上图A处的气体发生装置可从下图装置中选择，最合适的是________(填字母)。
(3)装置D中的试剂是________。装置B中水浴加热的优点是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)实验完毕冷却至室温后，从锥形瓶中分离产品的操作包括：________、水洗、乙醇洗、常温干燥，得产品Cu2SO3·CuSO3·2H2O。检验产品已水洗完全的操作是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
课时作业32 化学实验中的综合探究与创新突破
1．解析：第1步：审题干信息，本题题干信息很简单，提取实验目的：用热分解CuCl2·2H2O晶体制取CuCl。第2步：(1)审“流程”，获取反应条件等有效信息：CuCl2·2H2O要在HCl气流中加热先脱结晶水，再继续加热使无水CuCl2分解，若不在HCl气流中加热，CuCl2·2H2O将会水解，最终产物为CuO。
(2)审“装置图”，获取每个仪器的作用等有效信息：
①A为CuCl2·2H2O分解产生CuCl的装置，气体入口必须通入HCl气体；
②X干燥管中盛放的无水CuSO4检验分解产生的水蒸气；
③C中湿润的蓝色石蕊试纸检验HCl以及反应产生的Cl2；
④D为尾气处理装置，吸收HCl和Cl2。
第3步，审问题信息：结合第1步、第2步提取的有效信息，结合题目提出的具体问题，联想已学过的知识，规范解答题目中的具体问题。
如本题第(2)问，结合第2步中获取的流程信息的条件控制，必须先通HCl排尽空气，防止O2影响产品纯度，然后点燃酒精灯，在HCl气流中加热分解CuCl2·2H2O，最后在HCl气流中冷却生成CuCl，即可顺利选择操作顺序：a→c→d→b→e。
第(3)问，结合第2步获取的有效信息，知通入C装置的气体有HCl和Cl2，再根据HCl和Cl2的性质，即可得出石蕊试纸“先变红后褪色”的实验结论。
第(4)问中NaOH吸收Cl2属于氧化还原反应，即可写出离子方程式。
第(5)问，结合流程信息，可知有CuCl2的原因，是分解不完全，可能是“加热时间不够”或“温度偏低”；产生CuO是CuCl2·2H2O发生水解时“HCl通入的量不足”。
答案：(1)球形干燥管 (2)c→d→b
(3)先变红后褪色
(4)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
(5)①加热时间不足或温度偏低 ②通入HCl的量不足
2．解析：本题涉及的考点有常用化学仪器的识别和使用，化学实验基本操作，物质分离、提纯的方法和判断，有机物的制备等。通过常用药物阿司匹林的制备与提纯，考查学生的化学实验探究能力，体现了科学探究与创新意识的学科核心素养。
(1)该合成反应需维持瓶内温度在70℃左右，采用热水浴加热最合适。
(2)①中在不断搅拌下将反应后的混合物倒入冷水中，应在烧杯中进行并用玻璃棒搅拌；过滤用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒，不需使用分液漏斗和容量瓶。
(3)温度降低，乙酰水杨酸晶体的溶解度减小，故①中使用冷水的目的是充分析出乙酰水杨酸固体。
(4)①中过滤得到乙酰水杨酸粗品，②中加入饱和NaHCO3溶液，乙酰水杨酸可以与饱和NaHCO3溶液反应，生成可溶的乙酰水杨酸钠，便于过滤除去难溶杂质。
(5)纯化乙酰水杨酸固体的方法为重结晶。
(6)结合已知数据，判断出醋酸酐过量，利用水杨酸质量计算出乙酰水杨酸的理论产量为9.0g，故本实验的产率为eq \f(5.4g,9.0g)×100%＝60%。
答案：(1)A
(2)BD 分液漏斗、容量瓶
(3)充分析出乙酰水杨酸固体(结晶)
(4)生成可溶的乙酰水杨酸钠
(5)重结晶
(6)60
3．解析：第一步：明确实验目的、要求及所给原料
以锌粒、CrCl3溶液、CH3COONa溶液和盐酸为主要原料制备[Cr(CH3COO)2]2·2H2O。
第二步：分析制备原理
要得到二价Cr，三氯化铬溶液中需要加入还原剂，选择Zn作还原剂，发生的反应为：2CrCl3(aq)＋Zn(s)===2CrCl2(aq)＋ZnCl2(aq)，然后Cr2＋与醋酸钠溶液反应：2Cr2＋(aq)＋4CH3COO－(aq)＋2H2O(l)===[Cr(CH3COO)2]2·2H2O(s)。
第三步：解决实际问题
例如装置2分析：①Cr2＋不稳定，极易被O2氧化，让锌粒与盐酸先反应产生H2，把装置2和3中的空气赶出，避免生成的Cr2＋被氧化；②还有一个作用是利用生成氢气，使装置内气压增大，将CrCl2溶液压入装置3中与CH3COONa溶液顺利混合；③装置2锌粒要过量，除了让产生的H2将CrCl2溶液压入装置3与CH3COONa溶液反应外，另一个作用是：过量的锌与CrCl3充分反应得到CrCl2。
第四步：产率计算要细算
题目中给了CrCl3和CH3COONa两个量，注意CH3COONa是过量的，根据元素守恒即可算出[Cr(CH3COO)2]2·2H2O的量。
答案：(1)分液漏斗
(2)C 让锌粒与盐酸先反应产生H2，把装置2和3中的空气赶出，避免生成的亚铬离子被氧化
(3)B A
(4)使锌与CrCl3充分反应得到CrCl2
(5)84.0%
4．解析：第(1)问考查CO2的检验方法
CO2能使澄清石灰水变浑浊
第(1)问考查草酸的物理性质
草酸的熔点为101℃，故草酸蒸气遇冷后会冷凝为非气态物质，故装置B的作用是冷凝。冷凝的目的是防止草酸蒸气进入澄清石灰水生成难溶性CaC2O4对CO2的检验造成干扰。
第(2)①问考查实验方案的设计
先分析如何排除CO2对CO检验的干扰：
检验CO气体，应先在H装置中进行CO还原CuO的反应，气体进入H装置前需除去CO中的CO2气体并检验CO2气体是否除尽，从H装置中导出的气体需用澄清石灰水检验由CO生成的CO2气体的存在。
再设计实验流程：
ABFD
第(2)②考查CO的检验方法
CO还原CuO时，黑色的CuO变成红色的单质Cu，且CO的氧化产物是CO2。
故证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是前面D中澄清石灰水无现象，H中的黑色粉末变成红色，其后的D中澄清石灰水变浑浊。
第(3)问考查草酸比碳酸酸性强、二元酸的证明方法
向NaHCO3溶液中加入草酸，若有CO2生成，即可证明草酸的酸性强于碳酸，当1ml草酸与NaOH完全中和时，需要消耗2mlNaOH溶液即可证明草酸为二元酸。
答案：(1)有气泡逸出，澄清石灰水变浑浊 CO2 冷凝(水蒸气、草酸等)，防止草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰CO2的检验
(2)①F、D、G、H、D、I CuO(氧化铜)
②前面D中澄清石灰水无现象，H中黑色粉末变红色，其后的D中澄清石灰水变浑浊
(3)①向盛有少量NaHCO3的试管里滴加草酸溶液，有气泡产生
②用NaOH标准溶液滴定草酸，消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍
5．解析：(1)Cu2＋～Y4－，故胆矾样品的纯度＝eq \f(\f(cV,1000) ml×250g·ml－1,wg×\f(25.00mL,250mL))×100%＝eq \f(250cV,w)%。如果滴定管装液前没有用EDTA标准溶液润洗，EDTA标准溶液在滴定管中会被稀释，使滴定消耗的EDTA标准溶液体积偏大，结果偏高。
(2)70%硫酸与亚硫酸钠粉末在常温下反应生成SO2，应选择固液不加热制气装置，即装置a。
(3)装置D用于吸收未反应的SO2，其中盛装的试剂可以是NaOH溶液、Na2CO3溶液、NaHCO3溶液或Na2SO3溶液等。装置B中水浴加热的优点是受热均匀，容易控制温度范围，可防止温度过高导致产品分解。
(4)用过滤的方法分离固体和溶液。水洗的目的是除去产品表面的可溶性杂质，通过检验洗涤液中是否存在SOeq \\al(2－,4)或H＋来判断水洗是否完全。
答案：(1)eq \f(250cV,w) 偏高
(2)a
(3)NaOH溶液(其他合理答案也可) 受热均匀，容易控制温度范围，可防止温度过高导致产品分解
(4)过滤 取最后一次洗涤液少许于试管中，加入盐酸酸化的BaCl2溶液，若无沉淀生成，则产品已水洗完全(也可检验最后一次洗涤液中的H＋)水杨酸
醋酸酐
乙酰水
杨酸
熔点/℃
157～159
－72～－74
135～138
相对密度/(g·cm－3)
1.44
1.10
1.35
相对分子质量
138
102
180