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    2022高中化学一轮专题复习 专题十 化学实验基础学案

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    2022高中化学一轮专题复习 专题十 化学实验基础学案

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    这是一份2022高中化学一轮专题复习 专题十 化学实验基础学案,共166页。


     

     

    考纲要求靶向明确

    1了解化学实验室常用仪器的主要用途和使用方法。

    2能识别化学药品安全使用标识。

    知识点一 常用化学仪器的识别与使用

    【考必备·清单】

    1加热仪器——酒精灯

    (1)加热时用外焰加热;

    (2)酒精灯中的酒精不超过酒精灯容积的且不少于

    (3)绝对禁止向燃着的酒精灯中添加酒精以免失火;

    (4)绝对禁止用酒精灯引燃另一只酒精灯;

    (5)用完酒精灯必须用灯帽盖灭不可用嘴吹灭。

    2可加热的仪器

    (1)仪器为蒸发皿。使用方法:用于蒸发或浓缩溶液,加热时液体体积不超过其容积的蒸发浓缩时要用玻璃棒不断搅拌快蒸干时停止加热。

    (2)仪器为坩埚。使用方法:用于灼烧固体物质把坩埚放在三脚架上的泥三角上加热取放坩埚必须使用坩埚钳加热完的坩埚应放在石棉网上冷却。

    (3)仪器A的名称为圆底烧瓶B的名称为蒸馏烧瓶。使用方法:a.常用于组装有液体参与反应的反应装置其中B主要用于混合液体的蒸馏和分馏;b.加热液体时不能超过其容积的

    (4)仪器为锥形瓶。使用方法:a.可用于组装气体发生装置;b.用于中和滴定操作;c.作蒸馏装置的接收器。

    (5)仪器为烧杯。使用方法:a.可用于物质的溶解与稀释;b.用于称量具有腐蚀性的固体药品;c.组装水浴加热装置。

    [名师点拨] (1)移动试管用试管夹移动蒸发皿和坩埚用坩埚钳。

    (2)熔融固体NaOH不能用瓷坩埚应使用铁坩埚。原因是NaOH能与瓷坩埚中的成分SiO2发生化学反应。

    3常用的计量仪器

    (1)A为量筒用于量取一定体积的液体;精确度:0.1 mL

    (2)B为容量瓶主要用于配制一定物质的量浓度的溶液。

    该仪器使用前需查漏

    不能(不能)将固体或浓溶液直接在该仪器中溶解或稀释。

    (3)C为酸式滴定管。

    使用前需查漏“0”刻度在上方不可盛装碱性溶液;精确度:0.01 mL

    (4)D为碱式滴定管用于盛装碱性溶液不可盛装酸性和强氧化性液体(KMnO4溶液)

    (5)E为托盘天平。

    称量前先调零点;

    腐蚀性药品应放于烧杯内称量;

    ③“

    精确度:0.1 g

    (6)F为温度计。

    测反应混合液的温度时温度计的水银球应插入混合液中但不能接触容器内壁;

    测蒸气的温度时水银球应在液面以上;

    测馏分温度时水银球应放在蒸馏烧瓶支管口处

    [名师点拨] (1)化学仪器中30

    滴定管的0刻度在滴定管的上部(但不是最上端)在量取液体的体积时液面不一定要在0刻度处但要在0刻度以下;滴定管读数时装液或放液后12 min后才能观察液面高度。

    量杯、量筒、容量瓶没有0刻度。

    温度计的0刻度在温度计的中下部。

    (2)不同量器读数的差别:量筒读到小数点后一位(5.6 mL)滴定管读到小数点后两位(16.20 mL)

    4其他常用仪器

    (1)A仪器的名称为漏斗;主要用途:组装过滤器;向小口容器中转移液体。

    (2)B仪器的名称为长颈漏斗;主要用途:用于组装气体发生装置。

    使用方法和注意事项:制取气体时应将长管末端插入液面以下防止气体逸出。

    (3)C仪器的名称为分液漏斗;主要用途:用于随时添加液体;用于萃取分液。

    使用方法和注意事项:使用前先检漏;分离液体时下层液体由下口流出上层液体由上口倒出

    (4)D仪器的名称为干燥管;主要用途:盛放颗粒状固体干燥剂碱石灰无水CaCl2

    注意事项:一般为口进气口出气。

    (5)E仪器的名称为冷凝管;主要用途:用于蒸馏或分馏时冷凝易液化的气体;用于液体回流。

    使用方法和注意事项:直形冷凝管一般用于蒸馏或分馏时馏分的冷凝;球形冷凝管通常用于反应装置中的冷凝回流;冷却水从口进口出。

    (6)三颈烧瓶(F)用作反应器。

    三颈口一般放置温度计、冷凝管、分液漏斗、搅拌器等。一般用于液体混合物的分离与提纯。

    (7)U形管(如图)内装固体干燥剂或吸收剂用于干燥或吸收某些气体。不可装液体干燥剂。

    [名师点拨] (1)三颈烧瓶是近几年常考仪器常与温度计、冷凝管、搅拌器、分液漏斗等仪器配套组装成分馏装置、蒸馏装置或回流装置

    (2)因为馏分容易因冷凝而留在球形容器中造成馏分损失故蒸馏时不能用球形冷凝管只能用直形冷凝管;球形冷凝管常用于竖直装置中的冷凝回流。

    【夯基础·小题】

    1判断正误(确的打,错误的打“×”)

    (1)过滤时玻璃棒的作用是搅拌和引流(  )

    (2)高温焙烧时用于盛放固体的仪器名称是蒸发皿(  )

    (3)如图A配制250 mL 0.1 mol·L1盐酸(  )

    (4)如图B用稀盐酸滴定NaOH溶液(  )

    (5)C中仪器a的名称是蒸馏烧瓶b的名称是分液漏斗(  )

    (6)D记录滴定终点读数为12.20 mL(  )

    (7)pH试纸测定溶液的pH用玻璃棒蘸取待测液(  )

    (8)粗盐提纯实验时多次用到玻璃棒其中蒸发结晶时要不断搅拌以防止因受热不均匀而引起飞溅(  )

    答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7) (8)

    2仅用下表提供的玻璃仪器(非玻璃仪器任选)就能实现相应实验目的的是(  )

    选项

    实验目的

    实验仪器

    A

    将溴水滴入KI溶液中从溶液中分离生成的I2

    胶头滴管、试管、漏斗、玻璃棒、烧杯

    B

    实验室通过蒸馏的方法除去自来水中含有的Cl等杂质制取蒸馏水

    酒精灯、蒸馏烧瓶、冷凝管、尾接管、锥形瓶

    C

    用植物油提取溴水中的Br2

    铁架台、分液漏斗、玻璃棒、烧杯

    D

    用浓氨水和氢氧化钠固体制取氨气

    酒精灯、烧杯、导管、集气瓶

    答案:B

    [方法技巧] 实验仪器的选择问题常见解题思路

    3对下列有关仪器的名称、图形、用途与使用操作做出判断:

    选项

    (1)

    (2)

    (3)

    (4)

    名称

    250 mL容量瓶

    长颈漏斗

    酸式滴定管

    直形冷凝管

    图形

    用途与使用操作

    配制1.0 mol·L1 NaCl溶液定容时

    仰视刻度线则配

    得的溶液浓度大于1.0 mol·L1

    用酒精萃取碘水中的碘分液时碘层需从下口放出

    可用于量取10.00 mL高锰酸钾溶液

    蒸馏实验中将蒸气冷凝为液体判断

    判断

     

     

     

     

     

    解析:(1)定容时仰视刻度线成溶液体积偏大,致使配得的溶液浓度偏低,错误。(2)图为分液漏斗而不是长颈漏斗乙醇能与水互溶不能用作碘水的萃取剂错误。(3)KMnO4具有强氧化性能腐蚀碱式滴定管的橡胶管故用酸式滴定管量取KMnO4溶液正确。(4)蒸馏实验中直形冷凝管水的流向是下口进、上口出错误。

    答案:(1)错误 (2)错误 (3)正确 (4)错误

     

    知识点二 实验仪器的创新应用

     

    【考必备·清单】

    1广口瓶的创新应用

    要注意在广口瓶的不同用途中导气管的长短不同。

    (1)A装置可作集气瓶和洗气瓶。

    若作为集气瓶口进气属于向下排空气法,可收集的气体有H2NH3CH4等。

    若作为集气瓶口进气属于向上排空气法可收集的气体有O2Cl2CO2SO2NO2等。

    若作为集气瓶充满水此时气体由口进入属于排水集气法可收集的气体有O2H2N2NO等。

    若集气瓶内装入液体气体由a进入,如图,则有以下几种用途:

    a若装入浓硫酸则为干燥瓶可干燥O2Cl2CO2SO2等气体;

    b若装入NaOH溶液、饱和食盐水等则为洗气瓶;

    c用于监控气体流速从广口瓶中产生气泡的速率来监控所通气体的速率。

    (2)B装置用于测量气体的体积。

    广口瓶中盛液体气体从短管、长管。将广口瓶中的水排到量筒中来测量气体的体积。

    (3)CD装置可作为安全防倒吸装置。

    C置左边瓶中长导管与另一弯管连接伸入溶液中,气体短进长出

    D装置中两短导管间加一长直玻璃管气体从两短导管中的一个进从另一个出。

    2球形干燥管的创新应用

    装置图

    解读

    尾气吸收装置

    可用于一般尾气的吸收如内盛碱石灰可吸收HClCl2SO2(如图a)

    可用于防倒吸装置如极易溶于水的HClNH3(如图b)

    气体检验装置

    如干燥管中内盛无水CuSO4可用于水蒸气的检验(如图c)

    辅助测定气体防止外界因素干扰;定量测定气体时有时需要考虑空气中的成分对测定结果产生的影响所以在测定装置后需接一个干燥管目的是防止空气中的CO2水蒸气对定量测定产生干扰(如图d)

    简易的发生装置

    类似启普发生器原理通过调节活塞进而使产生的气体调控液面高度而决定反应是否继续(如图e)

    过滤装置

    可用于水的净化等较简单的过滤(如图f)

     

    3形式多变的量气装置

    如图ABCDE均是直接测量气体体积的装置F装置是通过测量气体排出的液体的体积来确定气体体积。

    4化学实验安全的创新设计

    (1)防倒吸装置

    (2)防堵塞安全装置

    (3)防污染安全装置

    实验室制取Cl2尾气的处理可采用装置。

    制取CO尾气处理可采用ac装置。

    制取H2尾气处理可采用ac装置。

    【夯基础·小题】

    1广口瓶被称为气体实验的万能瓶是因为它可以配合玻璃管和其他简单仪器组装成各种功能的装置。下列各图中能用作防倒吸安全瓶的是(  )

    解析:B A该装置是排液量气装置错误;B该装置可作为安全瓶防倒吸因为进气管较短(刚露出瓶塞)若发生倒吸倒吸液会被盛装在B瓶中不会再倒流到前一装置从而防止倒吸正确;C该装置是混气装置进入C瓶中的两气体在C瓶中充分混合错误;D该装置是洗气装置错误。

    2利用下列实验装置不能完成相应实验的是(  )

    A用装置测量生成氧气的化学反应速率

    B用装置比较NaHCO3Na2CO3的热稳定性

    C使装置中分液漏斗内的液体顺利滴入蒸馏烧瓶

    D装置可实现制取CO2即关即止即开即用

    解析:B 装置可根据单位时间内生成氧气的体积测定反应速率A项正确;用装置比较NaHCO3Na2CO3的热稳定性,NaHCO3Na2CO3的位置颠倒过来才有说服力B项不正确;装置中分液漏斗和蒸馏烧瓶相通压强相等液体能顺利滴下C项正确;装置中当夹紧止水夹后右侧气压增大液面下降大理石与盐酸脱离反应终止D项正确。

    3干燥管在不同情况下常具有多种功能。下列两种不同图示就分别代表了干燥管的不同应用。请回答有关问题:

    (1)图甲所示的干燥管可作为气体干燥装置下列组合中aR均正确的是________

    选项

    A

    B

    C

    D

    气体a

    NH3

    SO2

    C2H4

    Cl2

    固体R

    碱石灰

    浓硫酸

    高锰酸钾

    碱石灰

    (2)甲装置还可以作为特殊情况下的气体发生装置。例如在常温下可用此装置来制备空气中的某种单质气体此时气体a________固体R________

    (3)若按图乙来组装可用NaOH浓溶液吸Cl284消毒液此时干燥管的作用是__________________

    解析:(1)甲作为干燥装置要求固体R必须能吸收水且不与a发生反应。B中浓硫酸为液体干燥剂;C中的高锰酸钾不易吸收水且与乙烯反应;D中的碱石灰能吸收水但能与Cl2发生反应。(2)甲作为制气装置要求反应原理是在常温下某气体与固体反应产生气体例如二氧化碳与过氧化钠反应制取氧气。

    答案:(1)A (2)CO2 Na2O2 (3)防止倒吸

    知识点三 试剂的存放与实验安全

    【考必备·清单】

    1化学试剂的保存

    (1)试剂瓶及瓶塞的选择

    (2)试剂的保存方法

    保存依据

    保存方法

    典型实例

    防氧化

    密封或用后立即盖好

    Na2SO3固体Na2SKI液等还原性物质,用后立即盖好

    加入还原剂

    FeSO4溶液中应加入少量

    隔绝空气

    KNa保存在煤油中;Li保存在石蜡油中;白磷通常保存在

    防吸水(或与水反应或潮解)

    密封保存

    NaOHCaCl2P2O5、浓硫酸等干燥剂,应密封保存

    防与CO2反应

    密封保存减少露置时间

    NaOH固体、Na2O2固体、石灰水等碱性物质

    防挥发

    密封置于阴凉处

    浓盐酸、浓氨水等置于阴凉处

    液封

    液溴保存在玻璃瓶中并用(液溴有毒且易挥发)

    防见光分解

    保存在棕色瓶中置于阴凉处

    浓硝酸、AgNO3溶液、氯水等

    防水解

    加入酸()抑制水解

    FeCl3溶液中加稀盐酸

    防腐蚀

    能腐蚀橡胶的物质用玻璃瓶

    浓硝酸、KMnO4溶液、溴水等能腐蚀橡胶;汽油、苯、CCl4等能使橡胶溶胀

    能腐蚀玻璃的物质不能用玻璃瓶

    氢氟酸保存在塑料瓶中

    防变质

    现配现用

    银氨溶液、氨水、氯水等

     

    [名师点拨] (1)固态药品要放在广口瓶中;液态试剂一般要放在细口瓶中;一般药品均应密封保存并放在低温、干燥、通风处。

    (2)易反应的试剂不能存放在一起如强酸不能和强碱存放在一起;强氧化性试剂不能和强还原性试剂(或有机试剂)存放在一起。

    2化学实验安全

    (1)常见意外事故的处理

     

    意外事故

    处理方法

    碱洒在皮肤上

    用大量水冲洗最后涂上硼酸

    少量浓H2SO4溅在皮肤上

    先用抹布擦去再用大量水冲洗最后涂上NaHCO3 溶液

    液溴洒在皮肤上

    酒精洗涤

    水银洒在桌面上

    硫粉覆盖

    酸液溅到眼中

    用大量水冲洗边洗边眨眼睛

    酒精等有机物在实验台上着火

    湿抹布盖灭

    钠、钾着火

    沙土覆灭不能用泡沫灭火器和干粉灭火器扑灭

    误服重金属盐

    立即口服牛奶鸡蛋清

     

    (2)实验设计应遵循的安全性原则

    防止爆炸。点燃气体前一定要先检验气体的纯度。

    防止倒吸和污染。要注意以下几点:a.加热尽可能均匀;b.在反应容器后加一个安全瓶;c.防止有害气体污染空气。有毒酸性气体如Cl2HClH2SSO2NO2用强碱溶液吸收;CO点燃除掉;NO先与足量空气混合后再通入碱溶液中;H2和其他可燃性气体如气态烃虽无毒性但弥散在空气中有着火或爆炸的危险应当点燃除掉;NH3用水或稀硫酸吸收;制备有毒气体的实验应在通风橱内进行。

    防止暴沸。在反应容器中要放一些沸石或碎瓷片。

    防止泄漏。防气体泄漏主要是检查装置的气密性;防液体泄漏主要是检查滴定管、分液漏斗、容量瓶等是否漏水。

    防止堵塞。如加热KMnO4O2细小的KMnO4粉末可能引起导管堵塞要在试管口放一团棉花。

    防止挥发。有密封、液封、冷凝回流等方法。

    防止中毒。化学药品可通过呼吸道、消化道、五官以及皮肤的伤口侵入人体引起中毒实验中应注意采取合理的措施尽量在通风橱内进行。

    防氧化。如H2还原CuO的实验中要先灭灯再停氢防反应生成的Cu被空气中的O2氧化;切割白磷要在水下进行等。

    [名师点拨] (1)与水能发生剧烈反应的化学药品不能用水灭火如钾、钠、钙粉、镁粉、铝粉、电石、过氧化钠、磷化钙等它们与水反应放出氢气、氧气等将引起更大火灾。

    (2)比水密度小的有机溶剂如苯、石油等烃类、醇、醚、酮、酯类等着火不能用水扑灭否则会扩大燃烧面积;比水密度大且不溶于水的有机溶剂如二硫化碳等着火可用水扑灭也可用泡沫灭火器、二氧化碳灭火器扑灭。

    (3)反应器内的燃烧若是敞口器皿可用石棉布盖灭;蒸馏加热时,如因冷凝效果不好,易燃蒸气在冷凝器顶端燃烧,绝对不可用塞子或其他物件堵塞冷凝管口,应先停止加热,再进行扑救,以防爆炸。

    【夯基础·小题】

    1下列有关物质的存放或运输叙述不正确的是(  )

    A液溴易挥发存放液溴的试剂瓶中应加水封

    B可用磨口玻璃瓶保存NaOH溶液

    CNH4F水溶液中含有HF因此NH4F溶液不能存放于玻璃试剂瓶中

    D常温下能用铁罐运输浓硝酸

    解析:B 因为液溴易挥发故存放液溴的试剂瓶中应加水封且需要密封A项正确;玻璃中的成分SiO2会与NaOH溶液反应生成Na2SiO3会黏结玻璃瓶颈与玻璃塞B项错误;HF会与玻璃中的成分SiO2发生反应生成SiF4C项正确;常温下铁遇浓硝酸会发生钝化故常温下可以用铁罐运输浓硝酸D项正确。

    2下列实验操作中不会发生安全事故的是(  )

    A用锌粒和稀硫酸反应制取氢气把产生的气体直接点燃观察燃烧现象

    B把消石灰与NH4Cl固体混合加热产生的气体用导管直接通入水中制取浓氨水

    C取用少量白磷时应在水中切割白磷剩余的白磷立即放回原试剂瓶中

    D做完铜与浓硫酸反应实验后的试管立即用大量水冲洗

    解析:C AH2O2的混合气体容易爆炸点燃前必须验纯;BNH3极易溶于水导管直接通入水中会发生倒吸;D浓硫酸溶于水会放出大量热易造成暴沸。

    【新教材·应用】

    启普发生器是一种实验室常用的气体发生装置,以荷兰化学家D.J.启普的姓氏命名。它用普通玻璃制成由球形漏斗、容器和导气管三部分构成其构造见下图:

    [问题探究]

    (1)使用前如何检查启普发生器的气密性?

    提示:关闭导气管上的活塞从球形漏斗中注入蒸馏水至球形漏斗中液面高于容器中的液面并长时间保持该高度差不变则说明该装置气密性良好。

    (2)启普发生器的使用条件有哪些?

    提示:启普发生器是用固体与液体试剂在常温条件下反应制取气体的典型装置因此启普发生器的使用应具备以下三个条件:一是块状固体与液体反应;二是反应不需要加热;三是生成的气体难溶于水。

    (3)实验室里用碳酸钠固体与稀盐酸反应制取CO2能否使用启普发生器?中学阶段能用启普发生器制取的气体有哪些?试写出其制取原理(用化学方程式表示)

    提示:不能原因是碳酸钠易溶于水无法控制反应的进行与停止。中学阶段用启普发生器制取的气体主要有H2CO2H2S其反应原理分别为

    ZnH2SO4()===ZnSO4H2

    CaCO32HCl===CaCl2H2OCO2

    FeSH2SO4()===FeSO4H2S

    (4)下列制取气体的装置能替代启普发生器的有哪些?

    提示:装置ABC都能随时控制反应的发生和停止能代替启普发生器制取气体;装置D中导气管没有活塞控制反应的发生与停止,不能代替启普发生器。

    随堂检测反馈

    1(2020·浙江7月选考)固液分离操作中需要用到的仪器是(  )

    解析:C A为干燥管不能进行固液分离A项错误;B为蒸馏烧瓶不能进行固液分离B项错误;C为漏斗用过滤的方法进行固液分离时需用到漏斗C项正确;D为牛角管,不能进行固液分离,D项错误。

    2(2020·山东等级考)实验室中下列做法错误的是(  )

    A用冷水贮存白磷

    B用浓硫酸干燥二氧化硫

    C用酒精灯直接加热蒸发皿

    D用二氧化碳灭火器扑灭金属钾的燃烧

    解析:D 白磷的着火点较低为防止其自燃通常将其贮存在冷水中A项正确;浓硫酸具有吸水性且不与SO2反应可用于干燥SO2B项正确;蒸发皿可直接用酒精灯加热C项正确;金属钾燃烧生成的K2O2KO2等产物均能和CO2反应并放出O2O2又能促进金属钾的燃烧因此不能用二氧化碳灭火器扑灭金属钾的燃烧可直接用干燥的沙土盖灭D项错误。

    3(2020·天津等级考)下列实验仪器或装置的选择正确的是(  )

    配制50.00 mL 0.100 0 mol·L1 Na2CO3溶液

    除去Cl2中的HCl

    A

    B

    蒸馏用冷凝管

    盛装Na2SiO3溶液的试剂瓶

    C

    D

    解析:B 配制一定物质的量浓度的溶液应选用容量瓶A项错误;氯化氢极易溶于水通入饱和食盐水在除去HCl的同时也可以降低氯气的溶解度B项正确;蒸馏时应选用直形冷凝管C项错误;盛装Na2SiO3溶液的试剂瓶应使用橡胶塞D项错误。

    4实验室提供的玻璃仪器有试管、导管、容量瓶、烧杯、酒精灯、表面皿、玻璃棒(非玻璃仪器任选)选用上述仪器能完成的实验是(  )

    A粗盐的提纯

    B备乙酸乙酯

    C用四氯化碳萃取碘水中的碘

    D配制0.1 mol·L1盐酸溶液

    解析:B 完成粗盐提纯实验尚缺少的玻璃仪器是漏斗A项不符合题意;用CCl4萃取碘水中的I2尚缺少分液漏斗C项不符合题意;配制0.1 mol·L1盐酸溶液尚缺少胶头滴管和量筒D项不符合题意;用试管、导气管、酒精灯三种玻璃仪器即可完成乙酸乙酯的制备实验B项符合题意。

    5(2020·全国卷节选)FeSO4·7H2O固体配制0.10 mol·L1 FeSO4溶液需要的仪器有药匙、玻璃棒、________________(从下列图中选择写出名称)

    解析:利用固体配制一定物质的量浓度的溶液时需要用托盘天平称量固体用烧杯溶解固体用量筒量取蒸馏水。

    答案:(1)烧杯、量筒、托盘天平

    [课时跟踪检测]                                                          

    1下列玻璃仪器没有标注温度的是(  )

    解析:A A图示为蒸馏烧瓶仪器未标注温度符合题意;B图示为量筒量取溶液体积体积与温度有关所以量筒上标有温度;C图示为容量瓶,配制一定体积一定物质的量浓度的溶液的专用仪器,溶液体积与温度有关,所以容量瓶标有温度;D图示为温度计测量温度用的仪器标有温度。

    2《本草纲目》记载:凡使白矾石以瓷瓶盛。于火中令内外通赤用钳揭起盖旋安石峰巢入内烧之。每十两用巢六两烧尽为度。取出放冷研粉。在实验室完成有关操作没有用到的仪器是(  )

    A蒸发皿         B.坩埚

    C坩埚钳    D.研钵

    解析:A 由题述可知题中过程为固体的加热、灼烧、冷却和研磨,固体灼烧要用到坩埚,坩埚要用坩埚钳取放,研磨在研钵中进行,题述过程中没有用到蒸发皿,故选A

    3下列数据记录合理的是(  )

    A用托盘天平称取5.85 g食盐

    B10 mL量筒量取8.36 mL稀硫酸

    C用广范pH试纸测得某溶液pH5.5

    D用酸式滴定管移取高锰酸钾溶液19.10 mL

    解析:D A托盘天平的精确度为0.1 g不能用托盘天平称取5.85 g食盐错误;B量筒的精确度为0.1 mL不能用10 mL量筒量取8.36 mL稀硫酸错误;CpH试纸精确度为1读数为整数错误;D高锰酸钾可氧化橡胶则用酸式滴定管移取高锰酸钾溶液正确。

    4滴定管中的液面如图所示此时的读数为(  )

    A.15.10 mL    B15.00 mL

    C14.90 mL    D14.80 mL

    解析:C 由图示滴定管液面可知液面处于15刻度以上,滴定管的0刻度在上方且滴定管自下而上刻度逐渐减小每个小刻度为0.1 mL则体积应为14.90 mL

    5下列试剂保存方法或实验方法中不正确的是(  )

    A用托盘天平称取5.2 g NaOH固体时不能把NaOH放在纸片上称

    B10 mL的量筒量取9.0 mL无水乙醇使液面最低点至刻度9.0 mL

    C浓硫酸保存在广口瓶中没有挥发性无须密封

    D溴水密封保存放置于阴凉处

    解析:C NaOH具有腐蚀性易潮解用托盘天平称量时需要用烧杯盛放氢氧化钠,而不能用纸片,故A正确;量筒的小刻度在下大刻度在上所以用容积为10 mL的量筒量取9.0 mL无水乙醇使液面最低点至刻度9.0 mLB正确;浓硫酸易吸水应密封保存C不正确;溴水易挥发应密封保存溴水见光易分解应放置在棕色试剂瓶中置于阴凉处D正确。

    6在中学化学实验中使用的玻璃、陶瓷仪器等在实验操作中不能承受温度的急剧变化否则会引起安全事故。下列实验操作过程不是基于上述原因的是(  )

    A用排水法收集气体后先移出导气管,后熄灭酒精灯

    B在用二氧化锰和浓盐酸制氯气时先加入二氧化锰再加入浓盐酸然后点燃酒精灯

    C用固体氯化铵和氢氧化钙制取氨气的实验结束后将大试管从铁架台上取下置于石棉网上冷却后再洗涤

    D钠与水反应时只能取黄豆粒大小的钠投入盛水的烧杯中反应

    解析:D 先移出导气管是为了避免液体倒吸进入前一装置引起装置炸裂A不符合题意;先加热再加入浓盐酸会因温度骤变而使试管炸裂B不符合题意;大试管取下后若直接洗涤会因温度骤降而使试管炸裂C不符合题意;钠与水反应剧烈,若钠块过大会因为反应过于剧烈而引起爆炸,不是因温度急剧变化而引起安全事故,D符合题意。

    7下列关于仪器使用的说法不正确的是(  )

    A冷凝管的冷凝水下进上出

    B烧瓶需要垫上石棉网才能加热

    C蒸馏时温度计水银球插入蒸馏烧瓶液面以下

    D振荡分液漏斗时应关闭其玻璃塞和活塞

    解析:C A为了使水与馏分充分接触提高冷凝效果冷凝管中冷凝水下进上出正确;B烧瓶不能直接加热为了受热均匀给烧瓶加热时需要垫上石棉网正确;C蒸馏时用温度计控制馏分组成,蒸馏时需要将温度计水银球放在蒸馏烧瓶的支管口处,不能插入溶液,错误;D振荡分液漏斗时应关闭其玻璃塞和活塞避免溶液溅出正确。

    8茶叶中铁元素的检验可经过以下四个步骤完成各步骤中选用的实验用品不能都用到的是(  )

    A将茶叶灼烧灰化选用

    B用浓硝酸溶解茶叶灰并加蒸馏水稀释选用

    C过滤得到滤液选用

    D检验滤液中的Fe3选用

    解析:B 茶叶灼烧在坩埚中进行需要用到酒精灯、坩埚、三脚架和泥三角A正确;容量瓶是用来配制一定物质的量浓度溶液的容器不能用来稀释B错误;过滤用到漏斗、玻璃棒、烧杯C正确;检验铁离子一般用KSCN溶液因此需要试管、胶头滴管和KSCN溶液D正确。

    9下列实验操作与安全事故处理错误的是(  )

    A用试管夹从试管底由下往上夹在距离管口约三分之一处手持试管夹长柄末端进行加热

    B制备乙酸乙酯时将乙醇和乙酸依次加入浓硫酸中

    C把玻璃管插入橡胶塞孔时用厚布护手紧握用水润湿的玻璃管插入端缓慢旋进塞孔中

    D实验时不慎打破温度计水银球用滴管将水银吸出放入水封的小瓶中残破的温度计插入装有硫粉的广口瓶中

    解析:B 制备乙酸乙酯时正确的加液顺序是先加乙醇然后边振荡试管边加入浓硫酸和乙酸B项错误。

    10下列选用的相关仪器、用品不符合实验要求的是(  )

    A

    B

    C

    D

    准确量取

    1901 mL

    新制氯水的保存

    测定0.1 mol·L1 Na2CO3溶液的pH

    分离水和乙酸乙酯

    25 mL

    式滴定管

    带玻璃塞的棕色细口瓶

    镊子、pH试纸、表面皿

    分液漏斗、烧杯

    解析:C 滴定管的测量精度为0.01 mLA项正确;新制氯水见光易分解和易挥发,具有强氧化性,应用带玻璃塞的棕色细口瓶盛放,B项正确;测定溶液pH应用玻璃棒蘸取待测液点在pH试纸上再与标准比色卡对照不能用镊子C项错误;水和乙酸乙酯不相溶可用分液的方法分离故需用分液漏斗D项正确。

    11基本的化学实验技能是学习化学和进行探究活动的基础和保证。如图所示是分离混合物时常用的仪器回答下列问题:

    (1)写出仪器ACE的名称________________________

    (2)分离以下混合物应该主要选用什么仪器?(填字母符号)食用油和酒精:________汽油和水:________

    (3)微型化学实验被誉为绿色环保的化学实验如图为某种微型实验装置。如果H处放少量锌粒G处盛稀

    盐酸则加热处的现象为___________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    反应的化学方程式为_________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    为了实验安全在加热前应采取的措施是________________________________________

    _____________________________________________________

    用微型仪器进行实验除试剂的用量极少以外还可能具有的优点是________________

    _______________________________________________

    解析:(1)由图可知ACE分别为蒸馏烧瓶、分液漏斗、直形冷凝管。(2)食用油和酒精互溶但二者沸点不同利用蒸馏法分,选择的仪器为AE;汽油和水分层利用分液法分离选择的仪器为C(3)如果H处放少量锌粒G处盛稀盐酸当稀盐酸和锌粒反应时生成氢气在加热的条件下氧化铜被氢气还原生成了铜所以加热处的现象为固体由黑色变为红色;反应的化学方程式为CuOH2CuH2O;为了实验安全在加热前应采取的措施是通一段时间氢气使整个装置中不再有空气以防止氢气和空气的混合气体在加热时发生爆炸。用微型仪器进行实验除试剂的用量极少以外,还可能具有的优点是产生的废物少(或减少污染);加热时间短;反应时间短等。

    答案:(1)蒸馏烧瓶 分液漏斗 直形冷凝管 (2)AE C (3)固体由黑色变为红色 CuOH2CuH2O 通一会氢气使整个装置中不再有空气 产生的废物少(其他合理答案也可)

    12下图是处理铵盐产生氨气并用g吸收氨气的装置。回答下列问题:

    (1)b中放入少量碎瓷片的目的是____________________________________________

    f的名称是________

    (2)玻璃管a的作用:_____________________________________________

    作用原理是__________________________________________________________

    (3)e为中空双层玻璃瓶其作用是__________________________________________

    解析:(1)碎瓷片的作用是防止液体暴沸。(2)a管与外界连通用于平衡装置内气体的压强。当b装置内气体压强过大时就会造成a管内液面上升甚至溢出从而使装置b中气压稳定。(3)双层玻璃瓶的作用是保温从而使氨气尽量多的逸出。

    答案:(1)防止暴沸 直形冷凝管

    (2)起到缓冲作用避免b中压强过大 当b中压强过大时a管中液面上升使装置b中气压稳定

    (3)保温使氨气全部逸出

    13熟练使用中学化学实验中常见仪器及用品是化学学习的基本要求。回答以下问题:

    (1)仪器:a.分液漏斗;b.试剂瓶;c.集气瓶;d.滴定管;e.容量瓶;f.量筒;g.托盘天平其中标有“0”刻度的是________(填字母)

    (2)磨砂是增加玻璃仪器密封性的一种处理工艺。在下列仪器中,没有用磨砂工艺处理的有____________(填字母)

    a试管;b.分液漏斗;c.带胶头滴管的试剂瓶(滴瓶)d.集气瓶;e.酸式滴定管;f.碱式滴定管

    (3)如图中的装置D是实验室制备CO2的简易装置图用该装置制备CO2可起到随开随用、随关随停的效果。图中的装置ABC也可起到相同效果的有________(填字母)

    解析:(1)题目中标0刻度的仪器有滴定管、托盘天平dg(2)凡是玻璃相互接触处不能漏水漏气要进行磨砂处理用到磨砂工艺处理的玻璃仪器有分液漏斗、细口瓶、广口瓶、滴瓶、集气瓶、酸式滴定管等即没有用到此工艺的为af(3)装置D制备CO2可起到随时使反应发生也可以随时使反应停止的效果则关闭止水夹时气体的气压增大可使固体与液体分离。A中锥形瓶中液体太多不能使固体、液体分离错误;B中关闭止水夹气体增多液体被压入烧杯中可实现固体、液体分离正确;C中试管内的长导管在液面以下产生的气体难以将液体与固体分离,错误。

    答案:(1)dg (2)af (3)B

     

     

    考纲要求靶向明确

    1掌握化学实验的基本操作。

    2掌握常见物质的检验、分离和提纯的方法。

    3了解化学实验是科学探究过程的一种重要方法。

    知识点一 化学实验的基本操作

    【考必备·清单】

    1药品取用

    (1)根据药品的性状和用量选择取用方法

    (2)向仪器中加入药品的操作图示

    向容器内加固体药品

    向容器内加液体药品

    (3)特殊药品的取用

    药品

    取用方法

    金属钠、钾等活泼金属

    用镊子取出一块金属钠或钾后用滤纸吸干表面的煤油放在玻璃片或白瓷板上用小刀切割一小块余下的立即放回原瓶

    白磷

    用镊子夹持住白磷用小刀在水下切割

    液溴

    (在通风橱中)先捏瘪滴管胶头再伸入下层吸取(上层为水溶液层)因液溴有很强的腐蚀性要注意防止其沾在皮肤上

    [名师点拨] 药品取用要做到三不:不能用手直接接触药品;不能把鼻孔凑到容器口去闻药品的气味;不能尝任何药品的味道。

    2试纸的使用

    (2)使用方法

    检验液体:取一小块试纸放在表面皿或玻璃片上用蘸有待测液的玻璃棒(或用胶头滴管吸取待测液)点在试纸中部观察试纸颜色变化。

    检验气体:先用蒸馏水把试纸润湿用镊子夹取或粘在玻璃棒的一端然后再放在集气瓶口或导管口处,观察试纸的颜色变化。

    [名师点拨] (1)试纸不能伸入溶液中也不能与管口接触。

    (2)不可使用pH试纸测定H2O2、浓HNO3、氯水、NaClOCa(ClO)2等具有漂白性的溶液的pH

    (3)pH试纸测定溶液的pH时试纸不可润湿否则可能导致误差使酸性溶液的pH偏大碱性溶液的pH偏小中性溶液无影响。

    (4)蓝色石蕊试纸检验酸性物质由蓝色变红色;而红色石蕊试纸检验碱性物质由红色变蓝色;(CH3COO)2Pb试纸检验H2S由白色变黑色。

    3物质的溶解和加热

    (1)物质的溶解

    固体的溶解

    a使用仪器:烧杯、试管、玻璃棒等。

    b促溶方法:研细、搅拌加热等。

    c注意事项:FeCl3AlCl3等易水解的固体溶解时不能加热。

    液体的溶解

    一般方法:将密度的液体沿着器壁慢慢注入密度的液体中并用玻璃棒轻轻搅拌。如浓H2SO4稀释时是把H2SO4慢慢加入到并用玻璃棒不断搅拌。

    气体的溶解

    a对溶解度不大的气体CO2Cl2H2S用如图所示装置。

    b对极易溶于水的气体NH3HCl,用如图所示装置。

    [名师点拨] 液体物质的溶解或混合方法是把密度较大的液体加入到密度较小的液体中如浓H2SO4与浓硝酸混合时要把浓H2SO4沿玻璃棒注入浓HNO3中。

    (2)物质的加热

    加热方式

    适用范围

    直接加热

    瓷质、金属质或小而薄的玻璃仪器(如试管)

    隔石棉网加热

    较大的玻璃反应器(如烧杯、烧瓶等)

    水浴(冰水浴、热水浴)

    需严格控制温度的(如硝基苯的制备反应温度5060 )

    需反应混合液静置的(如银镜反应)

    蒸馏沸点相差较小的混合液

     

    [名师点拨] (1)固体加热时试管口要略向下倾斜,先给试管预热,受热均匀后再固定在药品部位加热。

    (2)液体加热时先把玻璃容器外壁的水擦干用试管加热时液体的体积不超过试管容积的先用试管夹夹住试管中上部管口向上倾斜且管口不得对着人。

    (3)中学阶段用水浴加热的有机实验:硝基苯的制取(5060 )乙酸乙酯的水解(7080 )银镜反应(热水浴)蔗糖水解等。

    4装置气密性的检查

    (1)检查范围

    凡是有导气管的实验装置在放入药品之前均需要先检查装置的气密性。

    (2)思维流程

    (3)特殊装置气密性的检查方法——抽气法或吹气法

    A:关闭分液漏斗活塞轻轻向外拉动或向里推动注射器的活塞,一段时间后,活塞能回到原来的位置,表明装置的气密性良好。(气压法的拓展)

    B:打开弹簧夹向导管口吹气如果长颈漏斗中的液面上升且停止吹气后关闭弹簧夹长颈漏斗液面保持稳定则表明装置的气密性良好。(液差法的拓展)

    5化学实验的规范操作要求

    (1)化学实验操作中的9先与后

    加热试管时先均匀加热后局部加热。

    使用容量瓶、分液漏斗、滴定管前先检查是否漏水后洗涤干净

    制取气体时,先检查装置的气密性后装药品。

    用排液法收集气体时先移导管后撤酒精灯

    用石蕊试纸、淀粉碘化钾试纸检验气体性质时要先用蒸馏水将试纸润湿再将试纸靠近气体检验。

    中和滴定实验用蒸馏水洗净的滴定管、移液管要先用待盛液洗涤23次后再盛装试液。注入滴定管中的液体液面开始在“0”刻度以上当赶走滴定管尖嘴部分的空气后溶液液面最低处应在“0”刻度或“0”刻度以下。

    点燃可燃性气体时应先验纯后点燃比如H2爆炸极限是与氧气混合4%74.2%如果不验纯就不知道集气瓶内有没有掺杂氧气点燃时就容易发生爆炸;净化气体时应先净化后干燥。

    配制一定物质的量浓度的溶液时溶解或稀释后的溶液应先冷却再移入容量瓶。

    检验蔗糖、淀粉水解程度时先在水解后的溶液中加NaOH溶液中和H2SO4再加银氨溶液或新制Cu(OH)2悬浊液。

    (2)化学实验操作中的6上、下

    收集气体时相对分子质量大于29的用向上排空气法收集,小于29的用向下排空气法收集。

    分液操作时应打开分液漏斗旋塞下层液体先从下口放出上层液体再从分液漏斗的上口倒出。

    配制一定物质的量浓度的溶液在引流时玻璃棒的上面不能靠在容量瓶口上而下端则应靠在容量瓶刻度线下的内壁上(即下靠上不靠下端靠线下)

    用水冷凝气体时冷凝管中的水从口流入口流出(逆流原理)

    温度计测液体温度时水银球应在液面以下而测蒸气温度时应在液面以上。

    制气体实验中长颈漏斗的末端应插入液面以而用分液漏斗加液时漏斗下端不能插入液面以

    【夯基础·小题】

    1判断下列实验操作装置图的正误(正确的打错误的打“×”)

    答案:(1)× (2)× (3)× (4) (5)× (6)× (7)× (8)

    2下列有关实验原理或实验操作正确的是(  )

    A用蒸馏水润湿的pH试纸测得某溶液的pH10

    B10 mL量筒量取0.50 mol·L1 H2SO4溶液5.50 mL

    C向铁钉上镀铜时铁钉连接直流电源的正极

    D盛装Na2CO3溶液的试剂瓶要使用橡胶塞

    解析:D 用pH试纸测量某溶液的pH时不能润湿A项错误;10 mL量筒量取溶液的体积时只能估读到小数点后一位B项错误;向铁钉上镀铜时镀件铁钉连接直流电源的负极镀层金属连接在电源的正极上C项错误;由于Na2CO3溶液水解显碱性容易与玻璃中的SiO2发生反应生成有黏性的Na2SiO3所以盛装Na2CO3溶液的试剂瓶要使用橡胶塞D项正确。

    3下列实验操作中先后顺序正确的是(  )

    A制备乙酸乙酯时先将乙酸加入反应器中

    B检验某溶液中是否含有SO应先加入BaCl2溶液再加入稀硝酸

    C滴定管洗净后应先用蒸馏水润洗再注入标准液进行滴定

    D在制取干燥纯净的氯气时先使氯气通过饱和食盐水再通过浓硫酸

    解析:D 制备乙酸乙酯时应先加乙醇然后再加浓硫酸和乙酸A项错误;由于硝酸具有强氧化性ClAg反应生成不溶于稀硝酸的AgCl沉淀(白色)故此操作不能检验溶液中是否含有SOB项错误;滴定管内壁上残存的蒸馏水会对加入的标准液起到稀释的作用从而降低了标准液的浓度C项错误;实验室制备的氯气通过饱和食盐水可以除去杂质HCl通过浓硫酸可以除去其中的水蒸气D项正确。

    知识点二 物质的分离与提纯

    【考必备·清单】

    1分离与提纯的区别与联系

     

    分离

    提纯

    目的

    将两种或多种物质分开得到几种纯净物

    除去物质中混有的少量杂质而得到纯净物质

    原理

    依据各组分的物理性质和化学性质差异使物质分离

    联系

    提纯建立在分离之上只是将杂质弃去

     

    2分离提纯的原则与注意事项

    (1)原则——两不两易

    两不:不增(不增加新的杂质)不减(不减少被提纯的物质)

    两易:易分离(被提纯的物质与杂质易分离)易复原(被提纯的物质易恢复到原来的组成状态)

    (2)注意事项

    除杂试剂须过量;

    过量试剂须除尽;

    除去多种杂质时要考虑加入试剂的先后顺序选择最佳的除杂途径。

    3物质分离提纯的实验装置

    (1)过滤:分离不溶性固体与液体的方法。

    [名师点拨] 若滤液浑浊需要换滤纸重新过滤。浑浊的原因可能是滤纸破损、滤液面超过滤纸边缘。

    (2)蒸发:分离溶于溶剂的固体溶质。

    (3)蒸馏:分离相互溶解且沸点相差较大的液体混合物。

    (4)萃取和分液(如图1)

    溶质在萃取剂中的溶解度比在原溶剂中

    两种溶剂互不相溶

    溶质和萃取剂不反应

    分液时下层液体从下口放出上层液体从上口倒出。

    (5)升华(如图2):利用物质升华的性质进行分离属于物理变化。

    (6)洗气(如图3)

    适用条件:除去气体中的杂质气体。

    说明:管进气管出气。

    (7)创新实验装置

    过滤装置的创新——抽滤

    特点:由于水流的作用使装置ab中气体的压强减小故使过滤速率加快。

    蒸馏、冷凝装置

    a蒸馏、冷凝装置的创新

    特点:图1、图2、图3由于冷凝管竖立使液体混合物能冷凝回流若以此容器作反应装置可使反应物循环利用提高了反应物的转化率。

    b减压蒸馏

    特点:减压蒸馏(又称真空蒸馏)是分离和提纯化合物的一种重要方法尤其适用于高沸点物质和那些在常压蒸馏时未达到沸点就已受热分解、氧化或聚合的化合物的分离和提纯。

    4物质分离与提纯的物理方法

    [名师点拨] (1)结晶指晶体从溶液中析出的过程。如果溶质的溶解度随温度变化较小可采用蒸发溶剂的方法使溶质结晶析出。如果溶质的溶解度随温度变化较大可采用降温的方法使溶质结晶析出。控制条件如缓慢降温、采用低浓度溶液以减小结晶速率等可得到较完整的大晶体。

    (2)重结晶指析出的晶体经过溶解后再次从溶液中结晶析出的过程是一种利用物质的溶解性不同而进行提纯、分离的方法。为了制得更纯的晶体有时可进行多次重结晶。

    5物质分离提纯的常用化学方法

    方法

    原理

    杂质成分

    沉淀法

    将杂质离子转化为沉淀

    ClSOCO及能形成弱碱的金属阳离子

    气化法

    将杂质离子转化为气体

    COHCOSOHSO

    S2NH

    杂转

    纯法

    将杂质转化为需要提纯的物质

    杂质中含不同价态的相同元素(用氧化剂或还原剂)、同一种酸的正盐与酸式盐(用对应的酸或碱)

    氧化

    还原法

    用氧化剂(还原剂)除去具有还原性(氧化性)的杂质

    如用酸性KMnO4溶液除去CO2中的SO2热的铜网除去N2中的O2

    热分

    解法

    加热使不稳定的物质分解除去

    如除去NaCl中的NH4Cl

    酸碱

    溶解法

    利用物质与酸或碱溶液反应的差异进行分离

    如用过量的NaOH溶液可除去Fe2O3中的Al2O3

    pH

    加入试剂调节溶液pH使溶液中某种成分生成沉淀而分离

    如向含有Cu2Fe3的溶液中加入CuOCu(OH)2Cu2(OH)2CO3调节pH使Fe3转化为Fe(OH)3沉淀而除去

    吸收法

    常用于气体的净化和干燥可根据被提纯气体中所含杂质气体的性质选择适当固体或溶液作吸收剂常用的实验装置是洗气瓶或干燥管

    CO2中混有HCl气体可通过饱和NaHCO3溶液除去

     

    [名师点拨] 分步沉淀又称选择性沉淀指选择适当沉淀剂或控制溶液的pH使溶液中两种或多种离子分步沉淀下来达到分离的目的。如向等浓度的KClK2CrO4混合液中逐滴加入稀AgNO3溶液先产生AgCl沉淀后产生Ag2CrO4沉淀。

    6常考的物质除杂方法

    (1)利用物质的性质差异进行除杂

     

    原物质

    所含杂质

    除杂质试剂

    主要操

    作方法

    N2

    O2

    灼热的铜网

    吸收法

    CO

    CO2

    NaOH溶液

    洗气

    CO2

    CO

    灼热CuO

    转化法

    CO2

    H2S

    CuSO4溶液

    洗气

    CO2

    HCl

    饱和NaHCO3溶液

    洗气

    SO2

    HCl

    饱和NaHSO3溶液

    洗气

    Cl2

    HCl

    饱和食盐水

    洗气

    炭粉

    MnO2

    浓盐酸(加热)

    过滤

    Fe2O3

    Al2O3

    过量NaOH溶液

    过滤

    Al2O3

    SiO2

    盐酸;氨水

    过滤、灼烧

    NaHCO3溶液

    Na2CO3

    CO2

    化法

    FeCl3溶液

    FeCl2

    Cl2

    转化法

    FeCl3溶液

    CuCl2

    FeCl2

    过滤

    FeCl2溶液

    FeCl3

    过滤

    乙烷

    乙烯

    溴水

    洗气

    乙醇

    新制CaO

    蒸馏

    乙烯

    SO2

    NaOH溶液

    洗气

    溴苯

    NaOH溶液

    分液

    乙酸乙酯

    乙酸

    饱和Na2CO3溶液

    分液

     

    [名师点拨] (1)除去气体杂质时一般先除其他杂质然后再除去水蒸气。

    (2)除去多种杂质时要考虑加入试剂的先后顺序。

     


      (2)利用溶解度曲线从溶液中获取溶质的方法

     

    制备物

    溶解度曲线

    分析

    答题指导

    制备

    FeSO4·7H2O

    晶体

    60 时形成拐点FeSO4的溶解度最大

    低于60 结晶的是FeSO4·7H2O晶体

    将温度控制在60_可制得FeSO4含量最高的饱和溶液再降低温度到0 可析出最多的FeSO4·7H2O晶体

    制备无水

    Na2SO3

    34 形成拐点低于34 Na2SO3·7H2O会结晶析出

    饱和溶液在高于34 无水Na2SO3会析出

    在高于34 条件下蒸发浓缩且还要趁热过滤否则无水Na2SO3中会混有Na2SO3·7H2O导致产品不纯

    制备

    MnSO4·H2O

    晶体

    60_是溶解度的交叉点

    高于40_以后MnSO4·H2O的溶解度减小MgSO4·6H2O的溶解度增大

    MnSO4MgSO4混合溶液中制备MnSO4·H2O晶体需控制结晶的温度高于60_

    从溶液中得到晶体的具体操作

    蒸发浓缩冷却结晶过滤洗涤干燥;蒸发浓缩趁热过滤洗涤干燥

     

    【夯基础·小题】

    1.判断正误(正确的打错误的打“×”)

    (1)制取无水乙醇可向乙醇中加入CaO之后过滤(  )

    (2)用乙醇萃取出溴水中的溴再用蒸馏的方法分离溴与乙醇(  )

    (3)提纯混有少量硝酸钾的氯化钠应采用在较高温度下制得浓溶液再冷却结晶、过滤、干燥的方法(  )

    (4)NaCl的熔点高除去碘中的NaCl应采用加热升华的方法(  )

    (5)根据食用油和汽油的密度不同可选用分液的方法分离(  )

    (6)Cl2HCl混合气体通过饱和食盐水可得到纯净的Cl2(  )

    (7)除去KCl中的MnO2:蒸发结晶(  )

    答案:(1)× (2)× (3)× (4) (5)× (6)× (7)×

    2下列有关实验装置进行的相应实验,能达到实验目的的是(  )

    A.利用图1装置可从氯化铁溶液中直接蒸发结晶获得氯化铁晶体

    B.利用图2装置可分离石油得到汽油、煤油和柴油等各种馏分

    C.利用图3装置可分离CH3CH2OHCH3COOC2H5

    D.利用图4和图1可进行粗盐提纯

    解析:D 加热FeCl3溶液促进Fe3水解直接蒸干得到的是Fe(OH)3Fe2O3A项错误;石油蒸馏时温度计的水银球应放在蒸馏烧瓶的支管口处B项错误;乙醇和乙酸乙酯互溶不能用分液法分离C项错误。

    3按以下实验方案可从海洋物质样品中提取具有抗肿瘤活性的天然产物。

    (1)(2)(3)(4)的分离提纯方法依次为________________________________

    答案:过滤 分液 蒸发结晶 蒸馏

     

    知识点三 物质的检验与鉴别

    【考必备·清单】

    1物质检验的原则

    (1)方法、条件或试剂选择越简单越好实验现象越明显、越典型越好。

    (2)若无限定要求一般先考虑用物理方法然后再考虑用化学方法。

    (3)用物理方法时一般可按观察法嗅闻法水溶法的顺序进行。

    (4)用化学方法时对固体可按加热法水溶法指示剂测试法指定试剂法的顺序进行检验;对液体可按指示剂测试法指定试剂法的顺序进行检验;对气体可按点燃法通入指定试剂法等的顺序进行检验。

    2物质检验与鉴别的一般程序与思维模型

    (1)气态物质的检验与鉴别

    气态物质的检验与鉴别思维模型

    H2的检验H2易燃、还原性

    CO的检验CO易燃、还原性

    Cl2的检Cl2呈黄绿色、具有刺激性气味和强氧化性

    气态物质的检验流程

    由于气态物质贮存困难使用时易扩散故检验时要尽可能利用其物理性质;若利用其化学性质则先考虑使用试纸。一般按下列顺序进行检验:

    [名师点拨] 有多种气体需要检验时应尽量避免前步检验对后步检验的干扰。如被检验的气体中含有CO2和水蒸气时应先通过无水CuSO4检验水蒸气再通入澄清石灰水检验CO2

    (2)液体物质(或溶液中离子)的检验与鉴别

    液体物质(或溶液中离子)的检验与鉴别思维模型

    【夯基础·小题】

    1判断正误(正确的打错误的打“×”)

    (1)气体通过无水CuSO4粉末粉末变蓝证明原气体中含有水蒸气(  )

    (2)能使品红溶液褪色的气体一定是SO2(  )

    (3)将某气体通入溴水中溴水颜色褪去该气体一定是乙烯(  )

    (4)某气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝该气体一定是氯气(  )

    (5)某气体在空气中可产生白雾且能使湿润的蓝色石蕊试纸变红该气体一定是HCl(  )

    (6)取少量溶液滴加CaCl2溶液观察是否出现白色浑浊来确定NaCl溶液中是否混有Na2CO3(  )

    答案:(1) (2)× (3)× (4)× (5)× (6)

    2下列说法正确的(  )

    A.可用NaOH溶液鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种稀溶液

    B.可用分液的方法除去乙酸乙酯中的乙酸

    C.可用品红溶液鉴别三氧化硫和二氧化硫

    D.可用丁达尔效应区分淀粉溶液和氢氧化铁胶体

    解析:C NaOH溶液不与Na2CO3反应NaOH溶液虽能与NaHCO3反应但没有明显现象故不能用NaOH溶液鉴别碳酸钠和碳酸氢钠两种稀溶液A错误;分液可用于分离互不相溶的液体混合物而乙酸乙酯和乙酸互溶不能利用分液的方法除去乙酸乙酯中的乙酸B错误;二氧化硫可使品红溶液褪色,而三氧化硫不可以,故可用品红溶液鉴别二氧化硫和三氧化硫,C正确;淀粉溶液和氢氧化铁胶体均属于胶体两者均会产生丁达尔效应故不能用丁达尔效应区分淀粉溶液和氢氧化铁胶体D错误。

    3为达到预期的实验目的下列操作正确的是(  )

    A.在溶液中加入稀NaOH溶液后将湿润的红色石蕊试纸放在试管口检验NH

    B.将混有HClCl2通入饱和NaHCO3溶液中除去HCl

    C.为区别KClAlCl3MgCl2溶液分别向三种溶液中滴加NaOH溶液至过量

    D.用苯萃取溴水中的溴分液时有机层从分液漏斗的下端放出

    解析:C 本题主要考查物质的检验与除杂。稀NaOH溶液与NH反应生成NH3·H2O几乎没有NH3放出湿润的红色石蕊试纸不会变蓝色不能检验NH的存在A错误。HClCl2都能和饱和NaHCO3溶液反应所以不能用饱和NaHCO3溶液除去Cl2中的HCl应该用饱和食盐水除去Cl2中的HClB错误。NaOHKCl溶液不反应无现象;AlCl3溶液中加入NaOH溶液至过量先有白色沉淀产生而后沉淀消失;MgCl2溶液中加入NaOH溶液至过量有白色沉淀生成且不消失反应现象不同可以鉴别C正确。苯的密度小于水的密度且不溶于水所以苯和水混合时在水的上方有机层应该从分液漏斗的上口倒出D错误。

    【新教材·应用】

    用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子

    粗盐除NaCl还含有MgCl2CaCl2Na2SO4等杂质以下是制备精盐的实验方案其工艺流程如下图所示:

    [实验操作步骤]

    用托盘天平称取5 g粗盐放入100 mL烧杯中然后加入20 mL用玻璃棒搅拌使粗盐全部溶解得到粗盐水。

    向粗盐水中滴加过量的BaCl2溶液(23 mL)使SOBa2完全反应生成BaSO4沉淀将烧杯静置。

    向粗盐水中滴加过量的NaOH溶液(0.25 mL)使Mg2OH完全反应生成Mg(OH)2沉淀。

    向溶液中滴加过量的饱和Na2CO3溶液(23 mL)使Ca2Ba2(请思考:Ba2是从哪里来的?)CO完全反应生成沉淀。

    将烧杯静置然后过滤除去生成的沉淀和不溶性杂质。

    向所得滤液中滴加盐酸用玻璃棒搅拌直到没有气泡冒出并用pH试纸检验使滤液呈中性或微酸性。

    将滤液倒入蒸发皿中用酒精灯加热同时用玻璃棒不断搅拌。当蒸发皿中出现较多固体时停止加热利用蒸发皿的余热使滤液蒸干得到去除了杂质离子的精盐。

    [问题探究]

    (1)如何通过实验判断步骤中粗盐水中的SO已沉淀完全?

    提示:静置后向上层清液中继续滴加23BaCl2溶液若溶液中不出现浑浊则表明SO已沉淀完全;若出现浑浊则应继续滴加BaCl2溶液直至SO沉淀完全。

    (2)为什么每次所加试剂都要稍微过量?第步加入盐酸的目的是什么?

    提示:加入沉淀剂稍微过量的目的是为了保证完全去除溶液中的杂质离子加入盐酸的目的是除去溶液中的CO并调节溶液的pH

    (3)过滤操作中得到沉淀的成分是什么?

    提示:BaSO4Mg(OH)2CaCO3BaCO3

    (4)步和第步的操作顺序能否颠倒?为什么?

    提示:先过滤再加盐酸的操作顺序不能颠倒。若在过滤前加入稀盐酸会使生成的沉淀溶解产生新的杂质。

    (5)从实验设计方案优化的角度分析步骤可否颠倒?若请说明理由。

    提示步骤不能颠倒因过量的BaCl2必须要用Na2CO3溶液除去否则不能除去过量的钡离子。

    (6)除本实验中加入试剂的顺序外还有无其他顺序加入试剂达到同样的实验目的?

    提示:有;如NaOH溶液BaCl2溶液Na2CO3溶液稀盐酸;BaCl2溶液Na2CO3溶液NaOH溶液稀盐酸;同样可以达到同样的目的。

    随堂检测反馈

    1(2020·全国卷)下列气体去除杂质的方法中不能实现目的的是(  )

     

    选项

    气体(杂质)

    方法

    A

    SO2(H2S)

    通过酸性高锰酸钾溶液

    B

    Cl2(HCl)

    通过饱和的食盐水

    C

    N2(O2)

    通过灼热的铜丝网

    D

    NO(NO2)

    通过氢氧化钠溶液

    解析:A 二氧化硫和硫化氢都具有还原性都能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应不能用酸性高锰酸钾溶液除去二氧化硫中的硫化氢气体A项符合题意;HCl极易溶于水氯气在饱和食盐水中的溶解度很小可用饱和食盐水除去氯气中的氯化氢气体B项不符合题意;铜与氧气在加热条件下反应生成氧化铜铜与氮气不反应故可用灼热的铜丝网除去氮气中的氧气C项不符合题意;NO2可与NaOH反应NO不与NaOH反应可用NaOH溶液除去NO中的NO2D项不符合题意。

    2(2020·天津等级考)检验下列物质所选用的试剂正确的是(  )

     

    选项

    待检验物质

    所用试剂

    A

    海水中的碘元素

    淀粉溶液

    B

    SO2气体

    澄清石灰水

    C

    溶液中的Cu2

    氨水

    D

    溶液中的NH

    NaOH溶液湿润的蓝色石蕊试纸

    解析:C 淀粉遇碘单质变蓝色而海水中的碘以离子形式存在A项错误;CO2SO2与澄清石灰水反应现象相同B项错误;向含Cu2的溶液中滴加氨水可以生成蓝色沉淀继续滴加氨水沉淀溶解C项正确;检验氨气应用湿润的红色石蕊试纸D项错误。

    3(2019·上海高考)下列物质分离(括号内的物质为杂质)的方法错误的是(  )

    A.硝基苯()——蒸馏

    B.乙烯(SO2)——氢氧化钠溶液

    C.己烷(己烯)——溴水分液

    D.乙酸乙酯(乙醇)——碳酸钠溶液分液

    解析:C A二者互溶沸点不同可用蒸馏的方法分离正确;B乙烯不溶于水二氧化硫可与氢氧化钠溶液反应可用氢氧化钠溶液除杂正确;C己烯与溴反应生成二溴己烷与己烷互溶不能得到纯净物错误;D乙酸乙酯不溶于饱和碳酸钠溶液乙醇易溶于水液体分层可用分液的方法分离正确。

    4(2020·7月选考)下列有关实验说法不正确的是(  )

    A.萃取Br2向盛有溴水的分液漏斗中加入CCl4振荡、静置分层后打开旋塞先将水层放出

    B.做焰色反应前铂丝用稀盐酸清洗并灼烧至火焰呈无色

    C.乙醇、苯等有机溶剂易被引燃使用时须远离明火用毕立即塞紧瓶塞

    D.可用AgNO3溶液和稀HNO3区分NaClNaNO2NaNO3

    解析:A 分离分液漏斗中的液体时下层液体从下口流出上层液体从上口倒出因四氯化碳密度比水大,在下故水层应从上口倒出A项错误;做焰色反应前铂丝应用稀盐酸清洗并灼烧至火焰呈无色目的是防止其他离子产生干扰B项正确;乙醇、苯等有机物易挥发遇明火易被引燃使用时须远离明火用毕立即塞紧瓶塞C项正确;加入硝酸银得到白色沉淀加入稀硝酸沉淀不溶解的是NaCl加入硝酸银得到白色沉淀加入稀硝酸沉淀溶解的是NaNO2加入硝酸银得不到沉淀的是NaNO3D项正确。

    5(2020·山东等级考)实验室分离Fe3Al3的流程如下:

    已知Fe3在浓盐酸中生成黄色配离子[FeCl4]该配离子在乙醚(Et2O沸点34.6 )中生成缔合物Et2O·H·[FeCl4]。下列说法错误的是(  )

    A.萃取振荡时分液漏斗下口应倾斜向下

    B.分液时应先将下层液体由分液漏斗下口放出

    C.分液后水相为无色说明已达到分离目的

    D.蒸馏时选用直形冷凝管

    解析:A 萃取振荡时应盖上分液漏斗上方的瓶塞关闭旋塞将分液漏斗下口倾斜向上A项错误;液体分层后先将下层液体由分液漏斗下口放出再关闭旋塞从上口倒出上层液体B项正确;加入乙醚萃取后Fe3完全转化为Et2O·H·[FeCl4]则分液后水相为无色说明已达到分离目的C项正确;蒸馏时选用直形冷凝管便于馏分流出D项正确。

    [课时跟踪检测]                                                        

    1(2021·郑州模拟)中医书籍《本草衍义》中张仲景治伤寒对茵陈蒿的使用有以下叙述:方用山茵陈、山枙子各三分秦艽、升麻各四钱末之。每用三钱水四合煎及二合去滓食后温服以知为度。文中没有涉及到的操作方法是(  )

    A.称量      B.结晶

    C.过滤    D.蒸发

    解析:B 秦艽、升麻各四钱,要通过称量得到,A项不符合题意;最后以液体服用未采用结晶方法B项符合题意;去滓是过滤的过程C项不符合题意;每用三钱水四合煎及二合水减少采用蒸发的方法D项不符合题意。

    2下列实验操作正确的是(  )

    A.用滴管滴加液体时为防止液体滴到试管外面滴管应紧贴试管内壁

    B.过滤时为加快过滤速度可用玻璃棒搅动漏斗内液体

    C.皮肤上不慎沾上了浓硫酸应先用水冲洗再涂上一层氢氧化钠溶液

    D.称量易潮解的药品时药品应放在小烧杯等容器中称量

    解析D A为防止试剂相互污染用滴管滴加液体时滴管不能伸入试管内错误;B过滤时不能用玻璃棒搅动漏斗内液体防止弄破滤纸错误;C浓硫酸沾到皮肤上应该立即用干抹布擦去然后再用大量水冲洗最后涂上3%5%的碳酸氢钠溶液错误;D称量易潮解的药品时药品应放在小烧杯等容器中称量防止吸水潮解正确。

    3(2021·广元模拟)下列表中所采取的分离方法与对应原理都正确的是(  )

     

    选项

    目的

    分离方法

    原理

    A

    分离溶于水中的碘

    乙醇萃取

    碘在乙醇中的溶解度较大

    B

    除去丁醇中的乙醚

    蒸馏

    丁醇与乙醚的沸点相差较大

    C

    除去KNO3中混杂的NaCl

    重结晶

    NaCl在水中的溶解度很大

    D

    分离苯和溴苯

    分液

    二者不互溶

    解析:B 乙醇易溶于水不能用于萃取A错误;丁醇与乙醚的沸点相差较大且二者互溶则可通过蒸馏分,故B正确;重结晶是利用不同物质溶解度随温度变化不同进行分离的方法氯化钠溶解度随温度变化较小C错误;二者互溶不能用分液的方法分离应用蒸馏的方法D错误。

    4(2021·滨州模拟)硝石(KNO3)在战国时已用作医药《开宝本草》中记载了它的提取方法:此即地霜也所在山泽冬月地上有霜扫取以水淋汁后乃煎炼而成。实验室若用此法提取KNO3不需要使用的装置是(  )

    解析:C 扫取以水淋汁需要溶解A不符合题意;要得到纯净的KNO3需要除去不溶性杂质即过滤B不符合题意;图C为灼烧的装置从硝酸钾溶液中获得硝酸钾不需要灼烧C符合题意;乃煎炼而成需要蒸发结晶D不符合题意。

    5下列有关实验操作正确的是(  )

     

    A.配制

    010 mol·L1NaOH溶液

    B.苯萃取碘水中的I2分出水层后的操作

    C.除去CO中的CO2

    D.记录滴

    定终点的

    读数为 

    1220 mL

     

    解析:C 配制一定物质的量浓度的溶液时应在烧杯中溶解固体药品而不应该在容量瓶中进行溶解A错误;苯的密度比水的小在分液漏斗上层应该从分液漏斗上口倒出含碘的苯溶液B错误;CO2能被氢氧化钠溶液吸收CO不与氢氧化钠溶液反应故可以用氢氧化钠溶液除去CO中的CO2C正确;滴定管的0刻度在上方故读数应为11.80 mLD错误。

    6(2021·佛山模拟)利用乙醚、95%乙醇浸泡杜仲干叶得到提取液进一步获得绿原酸粗产品的工艺流程如图。下列说法错误的是(  )

    A.常温下绿原酸易溶于水

    B.浸膏的主要成分是绿原酸

    C.减压蒸馏的目的是降低蒸馏温度,以免绿原酸变质

    D.绿原酸粗产品可以通过重结晶进一步提纯

    解析:A 流程中加入温水冷却、过滤得到产品可知绿原酸难溶于水A错误;由流程可知浸膏的主要成分是绿原酸B正确;减压蒸馏可降低温度避免温度过高导致绿原酸变质C正确;绿原酸难溶于水可用重结晶的方法进一步提纯 D正确。

    7(2021·商丘模拟)一种从I2CCl4溶液中分离I2的主要步骤如下下述步骤中一定不需要的装置是(  )

    加入浓NaOH溶液(3I26NaOH===5NaINaIO33H2O) 分离出NaINaIO3的混合水溶液 向水溶液中加入硫酸沉碘(5IIO6H===3I23H2O) 分离出I2 提纯碘

    解析:D 由步骤沉碘可知需要过滤分离出碘图中过滤装置需要A确;碘易升华,可利用此性质提纯碘,图中升华装置需要,故B正确;CCl4NaOH溶液分层图中分液装置需要C正确;混合物分离碘的过程不需要蒸馏则不需要图中蒸馏装置D错误。

    8(2021·青岛模拟)精油被誉为西方的中草药其护肤和调养的功效非常显著。如图是工业常用的精油提炼方法下列说法错误的是(  )

    A.该提取方法的原理为蒸馏

    B.提取过程中采用了水浴加热

    C.在实验室中乙部分可以用蛇形冷凝管代替

    D.丙部分利用水与精油的密度差异进行分离

    解析:B 图中实验利用混合物的沸点不同进行分离为蒸馏法A正确;由富含精油的水蒸气可知温度不低于100 不能用水浴加热B错误;乙为冷凝装置可用蛇形冷凝管代替C正确;丙中水与精油的密度不同精油难溶于水可分液分离D正确。

    9(2021·淄博二模)已知:正丁醇沸点:117.2 正丁醛沸点:75.7 正丁醇合成正丁醛的反应:CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2CHO实验装置如图。下列说法不正确的是(  )

    A.为防止产物进一步氧化应将适量Na2Cr2O7酸性溶液逐滴加入正丁醇中

    B.向分馏出的馏出物中加入少量金属钠可检验其中是否含有正丁醇

    C.当温度计1示数为9095 温度计2示数在76 左右时收集产物

    D.向分离所得的粗正丁醛中加入无水CaCl2固体过滤、蒸馏可提纯正丁醛

    解析:B 醛基具有还原性Na2Cr2O7中+6价的铬具有氧化性在酸性条件下既能氧化正丁醇又能氧化正丁醛为防止产物进一步氧化应将酸化的Na2Cr2O7溶液逐滴加入正丁醇中A正确;Na2Cr2O7氧化正丁醇的同时有水生成加入钠不能检验是否含有正丁醇B错误;由反应物和产物的沸点数据可知,温度计1保持在9095 既可保证正丁醛及时蒸出又可尽量避免其被进一步氧化温度计2示数在76 左右时收集到的产物为正丁醛C正确;氯化钙可吸水过滤后可用蒸馏的方法得到正丁醛D正确。

    10薰衣草精油常用作芳香剂、驱虫剂的原料。“DIY”兴趣小组在实验室从新鲜薰衣草中提取少量精油。

    查阅资料:薰衣草精油成分复杂沸点:100220 相同温度时在水中的溶解度小于在苯、四氯化碳(有毒、沸点76.8 )等溶剂中的溶解度。

    设计方案:小组讨论后提出如下提取方案(在横线上填写操作名称)

    (1)步骤:在研钵中将薰衣草捣碎转移至小烧杯中并加入适量蒸馏水搅拌使充分溶解后________

    (2)步骤:在薰衣草水中加入适量CCl4进行________

    (3)步骤:将CCl4层进行________

    方案实施:按预先设计的方案进行实验。

    (4)步骤使用到的主要仪器有________(填字母)

    具体操作:振荡、________、静置、分液。溶有精油的CCl4层在________()

    (5)步骤使用如图实验装置其中仪器e的名称为________冷却水从________(填字母)通入。加热收集温度在________的馏分(该馏分可循环使用)

    交流反思:观察产品并进行小组讨论后认为该方案主要有以下两个缺点:

    缺点1:精油中的某些成分有热敏性受热后品质会发生改变;

    缺点2:该方法提取的精油中残留少量CCl4

    (6)基于小组的交流、反思和分析你认为该小组进一步的研究方向是________________________________________________________________________

    解析:(1)分离难溶性物质和溶液采用过滤的方法薰衣草捣碎并加入蒸馏水浸取充分溶解后将难溶性的物质和溶液分离。(2)精油易溶于有机溶剂难溶于水所以步骤在薰衣草水中加入适量CCl4进行萃取、分液。(3)分离互溶的液体采用蒸馏的方法精油和四氯化碳互溶所以步骤是将CCl4层进行蒸馏分离两种物质。(4)步骤为萃取、分液需要分液漏斗故选b;具体操作:振荡、放气、静置、分液;CCl4密度大于水所以应该在下层。(5)冷却水采用逆流的方式所以g为进水口;加热收集76.8 时的馏分即得到四氯化碳。(6)缺点1:精油中的某些成分有热敏性受热后品质会发生改变所以应该选取沸点较低的萃取剂;缺点2:该方法提取的精油中残留少量CCl4四氯化碳有毒应该选取无毒的萃取剂所以研究方向为应该选取无毒、高效、沸点低的萃取剂。

    答案:(1)过滤 (2)萃取、分液 (3)蒸馏 (4)b 放气 下 (5)蒸馏烧瓶 g 76.8 (6)选取无毒、高效、沸点低的萃取剂

    11某探究小组在实验室中用铝土矿(主要成分为Al2O3还含有Fe2O3SiO2)提取氧化铝。回答下列问题:

    (1)在实验中需用1 mol·L1 NaOH溶液480 mL配制该溶液已有下列仪器:托盘天平(砝码)、胶头滴管、药匙、玻璃棒,还缺少的仪器有________________________________________________________________________

    在灼烧操作中用到下列仪器中的一种其名称是______

    (2)写出步骤中发生反应的离子方程式:______________________________________

    ________________________________________________________________________

    (3)操作中的洗涤操作如何进行?_________________________________________

    ________________________________________________________________________

    解析:(1)配制1 mol·L1 NaOH溶液480 mL需要500 mL容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管等灼烧固体应在坩埚中进行。(2)铝土矿中的Fe2O3Al2O3均能与盐酸反应。(3)过滤操作后应在过滤器中用蒸馏水洗涤沉淀。

    答案:(1)500  mL容量瓶、烧杯 坩埚

    (2)Fe2O36H===2Fe33H2OAl2O36H===2Al33H2O

    (3)向过滤器中加入蒸馏水使水刚好浸没沉淀物待水自然流尽后重复操作23

    12茴香油是一种淡黄色液体其主要成分是茴香脑(熔点2223 沸点233235 不溶于水易溶于乙醚)茴香油在水蒸气作用下易挥发实验室提取茴香油的流程如图所示:

    水蒸气蒸馏装置如下图所示。实验时a处烧瓶中加入约占其容积的蒸馏水加入12粒沸石。向c处烧瓶中加入茴香籽粉和热水安装装置。打开T形管b处的螺旋夹加热a处烧瓶当有水蒸气从T形管口冲出时接通d处冷凝水并关闭b处的螺旋夹水蒸气进入c处烧瓶中开始蒸馏并收集馏分。

    回答下列问题:

    (1)d处仪器名称是________。蒸馏过程中装置中若发生堵塞其现象是____________

    ____________________________________________________________

    (2)当观察到________时停止蒸馏。水蒸气蒸馏结束时应先________再停止加热。

    (3)操作A需使用下列玻璃仪器中的________(填字母)

    (4)操作A之前需加入NaCl使馏出液饱和目的是____________________________将粗品进行蒸馏是为了除去________

    解析:(1)由题中图示信息可知该装置为蒸馏装置d处仪器名称为直形冷凝,蒸馏过程中装置中若发生堵塞,会使装置内压强增大,使a处的水压向安全管会发生安全管内水位上升的现象。(2)茴香油是一种淡黄色液体且茴香油不溶于水当观察到接液管处馏出液无油状液体时说明茴香油蒸馏完全可以停止蒸馏;水蒸气蒸馏结束时为了防止倒吸应先打开b处螺旋夹再停止加热。(3)由题意可知在操作A前加入乙醚进行萃取则操作A是分液操作需要分液漏斗、烧杯AD(4)向馏出液中加入NaCl至饱和可以降低产品的溶解度。增加水层的密度有利于液体分层;粗产品中混有乙醚蒸馏是为了除去乙醚。

    答案:(1)直形冷凝管 安全管内水位上升 (2)接液管内无油状液体流出 打开b处螺旋夹 (3)AD (4)降低产品的溶解度有利于液体分层 乙醚

     

    无机化工流程题具有很强的综合性是每年高考的固定题型这类试题的特点是情境新问题设置每年都有独到之处。题目一般将化工生产流程或流程中的某一片段用框图的形式表示出来主要涉及化学实验的基本操作、物质的性质、制备与转化、混合物的分离与提纯、陌生情景中化学方程式的书写及简单计算等内容。此类试题阅读量大、陌生度高要求考生将所学知识与框图中物质转化的相关信息充分融合从而挖掘图表中的有用信息、提高自身解决问题的关键能力。

    1工艺流程图示

    根据工艺流程的生产阶段特征近五年高考题中所涉及的工艺流程题一般分为三个阶段即原料预处理阶段、物质转化及除杂阶段、产品的获得及纯化阶段。

    2流程转化中的四大思想

    (1)元素守恒思想。原料中的核心元素经多步转化最终存留于目标产物中该思想是工艺流程图的主线。

    (2)物料转化思想。工艺流程图中呈现的各个方框一般表示工业生产中的反应釜方框中的物质表示反应釜中的主要物质方框之间的箭头表示转化关系箭头的上方或下方一般注明转化时加入的试剂或需控制的条件等。

    (3)教材联系生产的思想。工艺流程题中的大部分化学反应来源于教材部分陌生的化学反应其反应原理也源于教材;工艺流程图中的工业操作(反应装置)与教材中的实验操作(实验装置)相对应。

    (4)绿色环保思想。对环境无害的物质可以直接排放部分物质需要循环利用实现资源利用最大化。

    题型一 物质制备型工艺流程题

    【提素能·归纳】

    1制备过程中原料预处理的5种常用方法

     

    看方法

    想目的

    研磨

    增大固体与液体或气体间的接触面积加快反应速率

    水浸

    与水接触反应或溶解

    酸浸

    与酸接触反应或溶解使可溶性金属离子进入溶液不溶物通过过滤除去

    灼烧

    除去可燃性杂质或使原料初步转化如从海带中提取碘时的灼烧就是为了使海带中难溶于水的碘元素转化为易溶的I

    煅烧

    改变结构使一些物质能溶解并使一些杂质在高温下氧化、分解如煅烧高岭土

     

    2制备过程中控制反应条件的6种方法

     

    看方法

    想目的

    调节溶

    液的pH

    常用于使某些金属离子形成氢氧化物沉淀

    控制温度

    根据需要升温或降温改变反应速率或使平衡向需要的方向移动

    控制压强

    改变速率影响平衡

    使用合适

    的催化剂

    改变反应速率控制达到平衡所需要的时间

    趁热过滤

    防止某物质降温时析出

    冰水洗涤

    洗去固体表面的杂质离子并减少固体在洗涤过程中的溶解损耗

     

    [名师点拨] 调节pH所需的物质一般应满足两点

    (1)能与H反应使溶液的pH变大。

    (2)不引入新杂质。例如若要除去Cu2中混有的Fe3可加入CuOCu(OH)2Cu2(OH)2CO3等物质来调节溶液的pH不可加入NaOH溶液、氨水等。

    3化工流程题中表述性词汇八大答题方向

    化工生产流程和综合实验题中经常会出现一些表述性词语这些表述性词语就是隐性信息它可以暗示我们所应考虑的答题角度。常见的有

    (1)控制较低温度——常考虑物质的挥发、物质的不稳定性和物质的转化等。

    (2)加过量试剂——常考虑反应完全或增大转化率、提高产率等。

    (3)能否加其他物质——常考虑会不会引入杂质或是否影响产品的纯度。

    (4)在空气中或在其他气体中——主要考虑O2H2OCO2、其他气体是否参与反应或达到防氧化、防水解、防潮解等目的。

    (5)判断沉淀是否洗净——常取少量最后一次洗涤液于试管中向其中滴加某试剂以检验其中的某种离子。

    (6)检验某物质的设计方案——通常取少量某液体于试管中加入另一试剂产生某现象然后得出结论。

    (7)控制pH——常考虑防水解、促进生成沉淀或除去杂质等。

    (8)用某些有机试剂清洗——降低物质的溶解度有利于产品析出;洗涤沉淀:减少损耗和提高利用率等。

    4教材中重要物质制备的工艺流程

     

    资源

    名称

    工艺流程

    主要反应与说明

    海洋

    (1)

    氏制

    碱法

    NaClNH3CO2H2O===NaHCO3NH4Cl

    2NaHCO3Na2CO3CO2H2O

    向饱和氯化钠溶液中先通入氨气再通入二氧化碳通入气体的顺序不能颠倒。侯氏制碱法的原料利用率高副产物NH4Cl是化肥

    (2)

    碱工

    业 

     

    氯碱工业

    制备次氯酸钠:2NaOHCl2===NaClNaClOH2O

    制备氯化氢:H2Cl22HCl

    海洋(3)

    取溴

    Cl22Br===Br22Cl

    要用热的空气或水蒸气把生成的溴吹出

    (4)

    水制镁

    CaCO3CaOCO2

    CaOH2O===Ca(OH)2

    MgCl2Ca(OH)2===Mg(OH)2CaCl2

    Mg(OH)22H===2H2OMg2

    MgCl2(熔融)MgCl2

    结晶析出的MgCl2·6H2O要在氯化氢气流中加热才能得到无水氯化镁

    (5)

    带提碘

    Cl22I===I22Cl

    通入氯气氧化萃取分液得到碘的CCl4溶液反萃取过滤得到碘单质

    矿产

    (6)

    的冶炼

    Al2O32OH===2AlOH2O

    AlOCO22H2O===Al(OH)3HCO

    2Al(OH)3Al2O33H2O

    2Al2O3(熔融)4Al3O2

    Al2O3AlOAl(OH)3Al2O3这一系列的变化是为了得到纯净的Al2O3

     

    [典题示例1] (2020·全国卷)某油脂厂废弃的油脂加氢镍催化剂主要含金属NiAlFe及其氧化物还有少量其他不溶性物质。采用如下工艺流程回收其中的镍制备硫酸镍晶体(NiSO4·7H2O)

    溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示:

     

    金属离子

    Ni2

    Al3

    Fe3

    Fe2

    开始沉淀时

    (c0.01 mol·L1)pH

    7.2

    3.7

    2.2

    7.5

    沉淀完全时(c1.0×105 mol·L1)pH

    8.7

    4.7

    3.2

    9.0

    回答下列问题:

    (1)碱浸NaOH的两个作用分别是________________________。为回收金属用稀硫酸将滤液①”调为中性生成沉淀。写出该反应的离子方程式________________

    (2)滤液②”中含有的金属离子是________

    (4)利用上述表格数据计算Ni(OH)2Ksp____________________________(列出计算式)。如果转化后的溶液中Ni2浓度为1.0 mol·L1pH应控制的pH范围是________

    (5)硫酸镍在强碱溶液中用NaClO氧化可沉淀出能用作镍镉电池正极材料的NiOOH。写出该反应的离子方程式________________________________________________________

    (6)将分离出硫酸镍晶体后的母液收集、循环使用其意义是______________________

    _____________________________________________

    [流程图解]

    [解析] (1)由题给条件可,该废镍催化剂表面覆有油脂,且其中含有NiAlFe及其氧化物等碱浸油脂在氢氧化钠溶液中水解而被除去铝及其氧化物也会与氢氧化钠溶液反应而被除去碱浸NaOH的两个作用分别是除去油脂、溶解铝及其氧化物。滤液中铝元素以AlO[Al(OH)4]的形式存在加入稀硫酸生成沉淀的离子方程式为AlOHH2O===Al(OH)3[Al(OH)4]H===Al(OH)3H2O(2)NiFe及其氧化物不与NaOH溶液反应NiFe及其氧化物存在于滤饼滤饼中加入稀硫酸NiFe及其氧化物与稀硫酸反应故得到的滤液中含有的金属离子为Ni2Fe2Fe3(3)转化过程是将二价铁离子全部转化为三价铁离子选用的氧化剂是H2O2溶液选用过氧化氢溶液氧化的好处是不引入其他杂质因此替代过氧化氢溶液的物质也不能引入其他杂质可用O2或空气替代H2O2液;由题表中金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH可知Fe2开始沉淀时Ni2已经沉淀一部分Ni2沉淀完全时Fe2还不能沉淀完全转化时会生成Fe3则滤液中可能含有Fe3(4)pH7.2c(H)107.2 mol·L1c(OH)mol·L1Kspc(Ni2c2(OH)0.01×(107.214)2或利用Ni2沉淀完全时计算得Ksp105×(108.714)2c(Ni2)1.0 mol·L1若不生成Ni(OH)2c(OH) mol·L1c(H)106.2 mol·L1pH6.2同时应调节pH3.2以除去Fe3pH应控制的范围是3.26.2(5)由题意可知反应物为硫酸镍、次氯酸钠和强碱生成物为NiOOH硫酸镍中镍为+2NiOOH中镍为+3镍的化合价升高被氧化则次氯酸钠中氯元素被还原得到氯化钠该反应的离子方程式为2Ni2ClO4OH===2NiOOHH2OCl(6)母液中还含有少量的硫酸镍将母液收集、循环使用可提高镍的回收率。

    [答案] (1)除去油脂、溶解铝及其氧化物

    AlOHH2O===Al(OH)3[Al(OH)4]H===Al(OH)3H2O

    (2)Ni2Fe2Fe3

    (3)O2或空气 Fe3

    (4)0.01×(107.214)2[105×(108.714)2]

    326.2

    (5)2Ni2ClO4OH===2NiOOHClH2O

    (6)提高镍回收率

    [规律方法]

    拆分流程图——“三看、二挖、一联

    【练能力·突破】

    1(2020·全国卷节选)钒具有广泛用途。黏土钒矿中钒以+3、+4、+5价的化合物存在还包括钾、镁的铝硅酸盐以及SiO2Fe3O4。采用以下工艺流程可由黏土钒矿制备NH4VO3

    该工艺条件下溶液中金属离子开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:

     

    金属离子

    Fe3

    Fe2

    Al3

    Mn2

    开始沉淀pH

    1.9

    7.0

    3.0

    8.1

    完全沉淀pH

    3.2

    9.0

    4.7

    10.1

    回答下列问题:

    (1)酸浸氧化需要加热其原因是_________________________________________

    (2)中和沉淀钒水解并沉淀为V2O5·xH2O随滤液可除去金属离子KMg2Na________以及部分的________

    (3)沉淀转溶V2O5·xH2O转化为钒酸盐溶解。滤的主要成分是________

    (4)pH中有沉淀生成生成沉淀反应的化学方程式是_______________________

    (5)沉钒中析出NH4VO3晶体时需要加入过量NH4Cl其原因是________________

    _____________________________________________________

    解析:(1)酸浸氧化中温度较低时酸浸和氧化反应速率较慢。为了加快酸浸和氧化反应速率,需要加热。(2)根据表格中数据知pH3.03.1铁离子接近沉淀完全少量铁离子随滤液除去Al3部分沉淀大量铝离子随滤液除去KMg2NaMn2随滤液除去。(3)pH13的强碱性溶液中V2O5·xH2O转化为钒酸盐而溶解Al(OH)3转化为NaAlO2而溶解Fe(OH)3不溶故滤渣的主要成分是Fe(OH)3(4)pH8.5时铝元素沉淀pH时生成氢氧化铝沉淀反应的化学方程式为NaAlO2HClH2O===Al(OH)3NaCl(5)沉钒时加入过量NH4Cl的原因是利用同离子效应使NH4VO3尽可能析出完全。

    答案:(1)加快酸浸和氧化反应速率(促进氧化完全)

    (2)Mn2 Al3Fe3

    (3)Fe(OH)3

    (4)NaAlO2HClH2O===Al(OH)3NaCl

    (5)利用同离子效应促进NH4VO3尽可能析出完全

    2(2019·全国卷)硼酸(H3BO3)是一种重要的化工原料广泛应用于玻璃、医药、肥料等工业。一种以硼镁矿(Mg2B2O5·H2OSiO2及少量Fe2O3Al2O3)为原料生产硼酸及轻质氧化镁的工艺流程如下:

    回答下列问题:

    (1)95 ℃“溶浸硼镁矿粉产生的气体在吸收中反应的化学方程式为_________

    ________________________________________________

    (2)滤渣1的主要成分有__________。为检验过滤1后的滤液中是否含有Fe3可选用的化学试剂是________

    (3)根据H3BO3的解离反应:H3BO3H2OHB(OH)Ka5.81×1010可判断H3BO3______酸;在过滤2将溶液pH调节至3.5目的是_______________

    _________________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    (4)沉镁中生成Mg(OH)2·MgCO3沉淀的离子方程式为________________________________________________________________________

    母液经加热后可返回________工序循环使用。由碱式碳酸镁制备轻质氧化镁的方法是________

    解析:(1)硼镁矿粉中加入(NH4)2SO4溶液反应生成氨气氨气与碳酸氢铵溶液反应的化学方程式为NH4HCO3NH3===(NH4)2CO3(2)硼镁矿中的SiO2Fe2O3Al2O3(NH4)2SO4溶液不反应也不溶解过滤后形成滤渣1。因为KSCN溶液遇Fe3变为红色所以KSCN溶液常用于Fe3的检验。(3)根据题目信息中H3BO3的解离方程式和Ka的数值可知H3BO3为一元弱酸。在过滤2将溶液pH调节至3.5目的是将溶液中的硼元素转化为H3BO3沉淀析出。(4)根据工艺流程中的原料进入情况及生成物情况可知沉镁时加入的原料为(NH4)2CO3溶液、MgSO4溶液产物为Mg(OH)2·MgCO3因此反应的离子方程式为2Mg23CO2H2O===Mg(OH)2·MgCO32HCO2Mg22COH2O===Mg(OH)2·MgCO3CO2。母液的主要成分为硫酸铵可以返回到溶浸工序循环使用。碱式碳酸镁热稳定性差,可以在高温焙烧的条件下制取氧化镁,化学方程式为Mg(OH)2·MgCO32MgOCO2H2O

    答案:(1)NH4HCO3NH3===(NH4)2CO3

    (2)SiO2Fe2O3Al2O3 KSCN

    (3)一元弱 转化为H3BO3促进析出

    (4)2Mg23CO2H2O===Mg(OH)2·MgCO32HCO[2Mg22COH2O===Mg(OH)2·MgCO3CO2] 溶浸 高温焙烧

    题型二 物质分离、提纯型工艺流程题

    【提素能·归纳】

    1把握物质提纯的6种常用方法

     

    看目的

    选方法

    除去可溶性杂质

    水溶法

    除去碱性杂质

    酸溶法

    除去酸性杂质

    碱溶法

    除去还原性或氧化性杂质

    氧化还原法

    除去受热易分解或易挥发的杂质

    加热灼烧法

    除去酸性Cu2溶液中的Fe3

    pH

      2.正确选择物质分离的6种常用方法

     

    看目的

    选方法

    分离难溶物质和易溶物根据特殊需要采用趁热过滤或者抽滤等方法

    过滤

    (热滤或抽滤)

    利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同提纯分离物质如用CCl4或苯萃取溴水中的溴

    萃取和分液

    提纯溶解度随温度变化不大的溶质NaCl

    蒸发结晶

    提纯溶解度随温度变化较大的溶质、易水解的溶质或结晶水合物KNO3FeCl3CuCl2CuSO4·5H2OFeSO4·7H2O

    冷却结晶

    分离沸点不同且互溶的液体混合物如分离乙醇与甘油

    蒸馏或分馏

    利用气体易液化的特点分离气体如合成氨工业采用冷却法分离氨与氮气、氢气

    冷却法

     

    3物质成分确定的3类方法

    (1)滤渣、滤液成分的确定

    要考虑样品中原料和杂质的成分在每一步骤中与每一种试剂反应的情况:

    反应过程中哪些物质(离子)消失了?

    所加试剂是否过量或离子间发生化学反应又产生了哪些新离子?这些离子间是否会发生反应?

    (2)循环物质的确定

    (3)副产品的判断

    [典题示例2] 活性氧化锌是一种新型多功能无机材料以粗氧化锌(含铁、铜的氧化物)为原料提纯获得纯净活性氧化锌的生产过程如下:

    已知各相关氢氧化物沉淀的pH范围如下表所示:

     

     

    Zn(OH)2

    Fe(OH)2

    Fe(OH)3

    Cu(OH)2

    开始沉淀pH

    5.4

    7.0

    2.3

    4.7

    完全沉淀pH

    8.0

    9.0

    4.1

    6.7

     

    请回答下列问题:

    (1)步骤中加入H2O2溶液的作用是______________________________________(用离子方程式表示)

    (2)ZnO调节pH以除去含铁杂质调节pH的适宜范围是________________

    (3)步骤中加入Zn粉的作用:______________进一步调节溶液的pH

    (4)碱式碳酸锌[Zn2(OH)2CO3]煅烧的化学方程式为____________________________

    [流程图解]

    流程图中各步主要转换如下:

    [解析] (1)根据上图转换关系可知加入H2O2溶液的作用是将溶液中的Fe2氧化成Fe3其离子方程式为2Fe2H2O22H===2Fe32H2O(2)加入ZnO调节pH的目的是使Fe3完全沉淀而使Cu2不沉淀需控制溶液pH的范围为4.1pH<4.7(3)Zn粉能与溶液中的Cu2发生置换反应除去Cu2Zn粉还能与过量的稀硫酸反应进一步调节溶液的pH(4)煅烧碱式碳酸锌生成ZnOCO2H2O其化学方程式为Zn2(OH)2CO32ZnOCO2H2O

    [答案] (1)2Fe2H2O22H===2Fe32H2O

    (2)4.14.7

    (3)除去溶液中的Cu2

    (4)Zn2(OH)2CO32ZnOCO2H2O

    [方法技巧] 工艺流程中常考的文字叙述答题模板

    (1)滴定终点的判断:当滴入最后一滴标准液时溶液颜色由××色变为××,且半分钟内不恢复原色(注:只写变色褪色不得分)

    (2)洗涤沉淀的方法:往漏斗中加入蒸馏水(或特定试剂)至没过沉淀待水(或特定试剂)自然流下后重复以上操作23次。

    (3)检验沉淀是否洗涤干净:取最后一次的洗涤液滴加××试剂(可与某种杂质离子发生沉淀反应)如果没有沉淀生成说明沉淀洗涤干净;否则说明沉淀未洗涤干净(注:这种情况因为离子浓度较低应该选用反应灵敏的特征反应;此时一般不用焰色反应检验)

    (4)检验沉淀是否完全的方法:静置向上层清液中继续滴加××试剂若没有沉淀生成说明沉淀完全;若出现沉淀则说明沉淀未完全。

    (5)萃取操作:在分液漏斗中加溶液和萃取剂右手按住漏斗上口的玻璃塞左手握活塞倒转用力振荡放气正立放在铁圈上静置。

    【练能力·突破】

    1某化学实验室以一种工业上的废渣(废渣主要含有MgCO3MgSiO3和少量FeAl的氧化物)为原料制备MgCO3·3H2O。实验流程如下图所示:

    (1)为了加快废渣的酸溶速率可采取的办法有______________________________

    ___________________________________________________________________(任写一点)

    酸溶时废渣中主要成分发生反应的离子方程式为

    ________________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    (2)加入30%H2O2的目的是____________________________________________

    (3)用萃取分液的方法除去溶液中的Fe3

    加入30%H2O2检验溶液中是否含有Fe2的最佳试剂是________________________

    ________________________________________________

    萃取分液完成后检验水相中是否含有Fe3的最佳试剂是_______________________

    ______________________________________________

    (4)室温下除去MgSO4溶液中的Al3(使Al3浓度小于1×106 mol·L1)而不引入其他杂质应加入的试剂X________应调节pH的范围为________{已知:Ksp[Al(OH)3]1.0×1033pH8.5Mg(OH)2开始沉淀}

    (5)向滤液中加入Na2CO3溶液生成MgCO3沉淀并用蒸馏水洗涤确认沉淀洗净的操作及现象是________________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    解析:(1)为了加快废渣的酸溶速率可采取的办法有升高温度、搅拌、适当提高硫酸浓度等酸溶时废渣中主要是碳酸镁和硅酸镁与硫酸的反应写离子方程式时碳酸镁和硅酸镁都不能拆分。(2)由流程信息可知,下一步是萃取分液除去溶液中的Fe3而溶液中可能含有亚铁离子因而用双氧水将亚铁离子氧化为铁离子便于除去。(3)检验溶液中是否含有Fe2的最佳试剂是K3[Fe(CN)6]溶液。萃取分液完成后检验水相中是否含有Fe3的最佳试剂是KSCN溶液。(4)MgOMg(OH)2MgCO3Mg2(OH)2 CO3均能消耗溶液中的氢离子且不引入新的杂质。根据氢氧化铝的溶度积常数可知当铝离子浓度小于1×106 mol·L1c(OH)>1.0×109 mol·L1pH应大于5.0又因为pH8.5Mg(OH)2开始沉淀所以应调节pH的范围为5.0<pH<8.5(5)沉淀表面含有硫酸根离子可以通过检验硫酸根离子判断沉淀是否洗涤干净。

    答案:(1)升高温度、搅拌、适当提高硫酸浓度等(合理即可)

    MgCO32H===Mg2H2OCO2

    MgSiO32H===Mg2H2SiO3

    (2)Fe2氧化为Fe3便于除铁

    (3)K3[Fe(CN)6]溶液 KSCN溶液

    (4)MgOMg(OH)2MgCO3Mg2(OH)2 CO3(写出一个即可) 5.0<pH<8.5

    (5)取少量最后一次的洗涤过滤液于试管中,向其中滴加盐酸酸化的氯化钡溶液,若不产生白色沉淀,则表明已洗涤干净

    2纳米铜是一种性能优异的超导材料以辉铜矿(主要成分为Cu2S)为原料制备纳米铜粉的工艺流程如图1所示:

    (1)用黄铜矿(主要成分为CuFeS2)、废铜渣和稀硫酸共同作用可获得较纯净的Cu2S其原理如图2所示该反应的离子方程式为____________________________________________

    ________________________________________________________________________

    (2)从辉铜矿中浸取铜元素时可用FeCl3溶液作浸取剂。

    反应:Cu2S4FeCl3===2CuCl24FeCl2S每生成1 mol CuCl2反应中转移电子的物质的量为________;浸取时在有氧环境下可维持Fe3较高浓度有关反应的离子方程式为________________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    浸取过程中加入洗涤剂溶解硫时铜元素浸取率的变化如图3所示未洗硫时铜元素浸取率较低,其原因是_____________________________________________________

    (3)萃取两种金属离子萃取率与pH的关系如图4所示pH>1.7pH越大金属离子萃取率越低其中Fe3萃取率降低的原因是________________________________

    ________________________________________________________________________

    (4)反萃取得到的CuSO4溶液制备纳米铜粉时该反应中还原产物与氧化产物的质量之比为________

    (5)在萃取后的水相中加入适量氨水静置再经过滤、________、干燥、________等操作可得到Fe2O3

    解析:(4)在碱性条件下Cu2N2H4反应生成氮气和铜,离子方程式为2Cu2N2H44OH===2CuN24H2O反应中还原产物为Cu氧化产物为N2质量之比为(2×64)28327

    答案:(1)CuFeS2Cu2H===Cu2SFe2H2S

    (2)2 mol 4Fe2O24H===4Fe32H2O

    生成的硫覆盖在Cu2S表面阻碍浸取

    (3)Fe3水解程度随pH的升高而增大

    (4)327

    (5)洗涤 煅烧(或灼烧)

    【新情境·素养】

    亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的杀菌消毒剂同时也是对烟气进行脱硫脱硝的吸收剂。

    以氯酸钠(NaClO3)为原料制备NaClO2粗品的工艺流程如下图所示:

    已知:

    .ClO2易分解爆炸空气中ClO2的体积分数在10%以下比较安全;

    .NaClO2在碱性溶液中能稳定存在在酸性溶液中迅速分解。

    [问题探究]

    (1)NaClO3溶液在酸性条件下与通入的SO2发生氧化还原反应写出该反应的化学方程式。

    提示NaClO33SO23H2O===NaCl3H2SO4

    (2)ClO2气体通入H2O2NaOH溶液中发生反应生成NaClO2写出该反应的离子方程式反应中H2O2起的作用是什么

    提示2ClO22OHH2O2===2ClOO22H2O反应中H2O2起还原剂的作用。

    (3)反应进行的过程中为什么要持续不断地鼓入空气?

    提示:根据信息可知ClO2易分解爆炸空气中ClO2的体积分数在10%以下比较安全所以要持续通入过量空气以防ClO2分解发生爆炸。

    (4)知压强越大,物质的沸点越高,反应结束后采用减压蒸发操作的原因是什么?

    提示:减压可以使物质的沸点降低在较低温度下进行蒸发结晶可避免NaClO2因温度过高而发生分解。

    (5)采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫脱硝ClO能将烟气中的SO2NO分别氧化成SONO试分别写出该反应的离子方程式。

    提示:ClO2SO24OH===Cl2SO2H2O

    3ClO4NO4OH===4NO3Cl2H2O

    烟气脱硫的反应速率大于脱硝的反应速率SO2NO在烟气中的初始浓度不同外还可能存在的原因是什么?

    提示:还可能存在的原因是SO2NO的溶解度更大;在此条件下SO2的还原性更强;脱硝反应的活化能更大等。

    (6)研究表明(NH4)2CO3NOSO2的脱除率有影响其实验结果如下图所示:

    随着(NH4)2CO3浓度增大造成NO脱除率下降的主要原因是什么?

    提示:(NH4)2CO3溶液呈碱性浓度越大碱性越强但碱性增强NaClO2的氧化性下降故脱除率下降。

    随堂检测反馈

    1(2020·山东等级考)用软锰矿(主要成分为MnO2含少量Fe3O4Al2O3)BaS制备高纯MnCO3的工艺流程如下:

    已知:MnO2是一种两性氧化物;25 时相关物质的Ksp见下表。

     

    物质

    Fe(OH)2

    Fe(OH)3

    Al(OH)3

    Mn(OH)2

    Ksp

    1×1016.3

    1×1038.6

    1×1032.3

    1×1012.7

    回答下列问题:

    (1)软锰矿预先粉碎的目的是________________MnO2BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式为____________________________________

    (2)保持BaS投料量不变MnO2BaS投料比增大S的量达到最大值后无明显变化Ba(OH)2的量达到最大值后会减小减小的原因是_____________________________

    (3)滤液可循环使用应当将其导入到________操作中(填操作单元的名称)

    (4)净化时需先加入的试剂X________(填化学式)再使用氨水调溶液的pHpH的理论最小值为________(当溶液中某离子浓度c1.0×105 mol·L1可认为该离子沉淀完全)

    (5)碳化过程中发生反应的离子方程式为____________________________________

    解析:(1)对软锰矿进行粉碎其表面积增大在后续加入硫化钡溶液时固体与溶液接触面积大充分反应能提高反应速率。分析该制备工艺流程图可知反应操作中硫化钡中的硫元素转化为硫单质硫化钡中的钡元素转化为氢氧化钡故软锰矿中的二氧化锰在反应操作中被硫化钡中的S2还原Mn元素由+4价转化为+2MnO2BaS溶液反应转化为MnO的化学方程式是MnO2BaSH2O===Ba(OH)2MnOS(2)加入的MnO2的量增大Ba(OH)2的量减少是因为MnO2为两性氧化物能与强碱Ba(OH)2反应从而导致Ba(OH)2的量减少。(3)滤液中仍含少量的Ba(OH)2为提高其产率可将滤液导入前边的蒸发操作中。(4)由软锰矿中的杂质成分有Fe3O4可知其经过与S2反应操作后主要以Fe2形式存在结合表中四种氢氧化物的溶度积数据为减少Mn(OH)2的损失需将Fe2转化为Fe3,然后再调节溶液pH使杂质Fe3转化为Fe(OH)3净化操作中需加入氧化剂结合后续操作中的物质转化可知净化操作中加入的试剂X为过氧化氢(H2O2)溶液。对比表中的溶度积数据可知相较于Fe(OH)3Al(OH)3的溶度积较大若要除去Al(OH)3Fe(OH)3两种杂质以前者的溶度积进行计算推知调节溶液的pH大小由已知信息可知沉淀完全时的最大金属离子浓度为1.0×105 mol·L1此时c3(OH) mol3·L31×1027.3 mol3·L3c(OH)1×109.1 mol·L1c(H) mol·L11×104.9 mol·L1,此时pH4.9(5)由工艺流程图中的碳化操作可知该操作中加入的物质是碳酸氢铵、氨水压滤操作后的滤液中含Mn2由目标产物可知该反应的生成物中有碳酸锰碳化过程中发生反应的离子方程式是Mn2HCONH3·H2O===MnCO3NHH2O

    答案:(1)增大接触面积充分反应提高反应速率 MnO2BaSH2O===Ba(OH)2MnOS

    (2)过量的MnO2消耗了产生的Ba(OH)2

    (3)蒸发

    (4)H2O2 4.9

    (5)Mn2HCONH3·H2O===MnCO3NHH2O

    2(2018·江苏高考)以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3Fe2O3SiO2少量FeS2和金属硫酸盐)为原料生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如下:

    (1)焙烧过程均会产生SO2NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为________________________________________________________________________

    (2)添加1% CaO和不添加CaO的矿粉焙烧其硫去除率随温度变化曲线如图所示。

    已知:多数金属硫酸盐的分解温度都高于600

    硫去除率=×100%

    不添加CaO的矿粉在低于500 焙烧时去除的硫元素主要来源于________

    700 焙烧时添加1% CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低其主要原因是____________________________________

    (3)过滤得到的滤液中通入过量CO2铝元素存在的形式由________(填化学式)转化________(填化学式)

    (4)过滤得到的滤渣中含大量的Fe2O3Fe2O3FeS2混合后在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4SO2理论上完全反应消耗的n(FeS2)n(Fe2O3)________

    解析:(1)NaOH吸收过量SO2的离子方程式为SO2OH===HSO(2)由已知多数金属硫酸盐的分解温度都高于600 不添加CaO的矿粉在低于500 焙烧时去除的硫元素主要来源于杂质FeS2700 焙烧时FeS2中的硫元素生成SO2添加CaOSO2会与CaOO2反应生成CaSO4而留在矿粉中。(3)NaOH溶液碱浸后Al2O3SiO2溶解转化为NaAlO2Na2SiO3通入过量CO2NaAlO2CO2H2O反应转化为Al(OH)3(4)Fe2O3FeS2在缺氧条件下焙烧生成Fe3O4SO2发生反应的化学方程式配平为16Fe2O3FeS211Fe3O42SO2可得关系式:FeS216Fe2O3则理论上完全反应消耗的n(FeS2)n(Fe2O3)116

    答案:(1)SO2OH===HSO

    (2)FeS2 硫元素转化为CaSO4而留在矿粉中

    (3)NaAlO2 Al(OH)3 (4)116

    [课时跟踪检测]                                                          

    1(2020·北京高考)MnO2重要化工原料,由软锰矿制备MnO2的一种工艺流程如下:

    软锰矿Mn2溶出液Mn2纯化液MnO2

    资料:软锰矿的主要成分为MnO2主要杂质有Al2O3SiO2

    金属离子沉淀的pH

     

     

    Fe3

    Al3

    Mn2

    Fe2

    开始沉淀时

    1.5

    3.4

    5.8

    6.3

    完全沉淀时

    2.8

    4.7

    7.8

    8.3

     

    该工艺条件下MnO2H2SO4不反应。

    (1)溶出

    溶出前软锰矿需研磨。目的是________________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    溶出时Fe的氧化过程及得到Mn2的主要途径如图所示。

    .从软锰矿中溶出Mn2的主要反应反应的离子方程式是___________

    _____________________________________________________________

    .Fe2全部来自于反应Fe2H===Fe2H2完全溶出Mn2所需FeMnO2的物质的量比值为2而实际比值(0.9)小于2原因是_____________________________________

    (2)纯化

    已知O2的氧化性与溶液pH有关。纯化时先加入MnO2后加入NH3·H2O调溶液pH5说明试剂加入顺序及调节pH的原因:_________________________________

    _________________________________________________

    (3)电解

    Mn2纯化液经电解得MnO2生成MnO2的电极反应式是___________________________

    _____________________________________________

    (4)产品纯度测定

    a g产品中依次加入足量b g Na2C2O4和足量稀H2SO4加热至充分反应再用c mol·L1 KMnO4溶液滴定剩余Na2C2O4至终点消耗KMnO4溶液的体积为d L(已知:MnO2MnO均被还原为Mn2相对分子质量:MnO2 86.94Na2C2O4 134.0)产品纯度为________(用质量分数表示)

    解析:(1)研磨软锰矿可增大固体与浓硫酸的接触面积增大反应速率提高浸出率;②ⅰ.根据反应途径可知二氧化锰与亚铁离子反应生成二价锰离子和铁离子则反应的离子方程式为MnO24H2Fe2===Mn22Fe32H2O.根据方程式可知FeMnO2的物质的量比值为2实际反应时二氧化锰能够氧化单质铁为Fe2导致需要的铁减少,故实际比值(0.9)小于2(2)MnO2的氧化性与溶液pH有关且随酸性的减弱氧化性逐渐减弱溶液显酸性时二氧化锰的氧化性较强故纯化时先加入MnO2后加入NH3·H2O调溶液pH5除去溶液中的Al3Fe3(3)电解时溶液呈酸性Mn2失电子与水反应生成二氧化锰和氢离子则电极反应式为Mn22e2H2O===MnO24H(4)根据题意可知部分草酸钠与二氧化锰发生氧化还原反应,剩余部分再与高锰酸钾反应(5H2C2O42KMnO43H2SO4===K2SO42MnSO410CO28H2O)则与二氧化锰反应的草酸钠:MnO2Na2C2O42H2SO4===Na2SO4MnSO42CO22H2On(MnO2)n(Na2C2O4)×5产品纯度=

    ×100%×100%

    答案:(1)增大反应速率提高浸出率 MnO24H2Fe2===Mn22Fe32H2O 二氧化锰能够氧化单质铁为Fe2

    (2)MnO2的氧化性随酸性的减弱逐渐减弱

    (3)Mn22e2H2O===MnO24H

    (4)×100%

    2(2021·芜湖模拟)鞣剂[Cr(OH)SO4]可用于提高皮革的耐曲折强度。一种以铬渣(Cr2O3及少量Fe2O3CaOAl2O3SiO2等杂质)为原料制备Cr(OH)SO4的工艺流程如图

    回答下列问题:

    (1)焙烧Cr2O3转化为Na2CrO4的化学方程式是

    ________________________________________________________________________

    (2)水浸过程中物料的粒度(颗粒大小)对铬残余量的影响如图所示。最佳的反应条件为________目。

    (3)滤渣1中一种成分为铁铝酸四钙(Ca4Fe2Al2O10)它是制造水泥的原料之一用氧化物的形式表示其化学式__________________

    (4)滤渣2主要成分为Al(OH)3________(填化学式)过滤2将溶液pH调至aa________6.5(小于大于)目的是__________________________________

    (用离子方程式表示)

    (5)已知CH3OH被氧化生成CO2写出生成Cr(OH)SO4的化学方程式__________________

    ______________________________________________________

    (6)某厂用m1 kg的铬渣(Cr2O340%)制备Cr(OH)SO4最终得到产品m2 kg产率为________

    解析:(1)焙烧Cr2O3转化为Na2CrO4的化学方程式是2Cr2O34Na2CO33O24Na2CrO44CO2(2)由图可知水浸过程中物料的粒度(颗粒大小)60目时铬残余量最小则最佳的反应条件为60目。(3)滤渣1中一种成分为铁铝酸四钙(Ca4Fe2Al2O10)用氧化物的形式表示其化学式4CaO·Al2O3·Fe2O3(4)滤渣2主要成分为Al(OH)3H2SiO3过滤2将溶液pH调至aa小于6.5目的是2CrO2HCr2OH2O(5)CH3OH被氧化生成CO2则生成Cr(OH)SO4的化学方程式为Na2Cr2O73H2SO4CH3OH===2Cr(OH)SO4Na2SO4CO24H2O(6)m1 kg的铬渣(Cr2O3 40%)制备Cr(OH)SO4最终得到产品m2 kgCr原子守恒可知理论上生成的产品的质量为×165 g·mol1×2 kg产率为×100%×100%

    答案(1)2Cr2O34Na2CO33O24Na2CrO44CO2

    (2)60

    (3)4CaO·Al2O3·Fe2O3

    (4)H2SiO3 小于 2CrO2HCr2OH2O

    (5)Na2Cr2O73H2SO4CH3OH===2Cr(OH)SO4Na2SO4CO24H2O

    (6)×100%

    3Na5PW11O39Cu/TiO2膜可催化污染物的光降解一种生产工艺流程如下回答下列问题

    (1)溶解Ⅰ”发生的离子反应方程式为________________________________________________________________________

    Na2WO4(钨酸钠)在酸性条件下有较强的氧化性该步骤不能用浓盐酸代替浓硝酸的原因是________________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    (2)除杂时用过量有机溶剂萃取溶液中的NO再通过________方法分离杂质。

    (3)溶解Ⅱ”需要加入水、乙醇和稀硫酸。加入乙醇的目的是________________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    钛酸四丁酯水解生成TiO2C4H9OH的化学方程式为________________________________________________________________________

    溶液中Cu2浓度为0.02 mol·L1需调节pH小于________{已知Ksp[Cu(OH)2]2×1020}

    (4)焙烧温度、Na5PW11O39Cu用量对Na5PW11O39Cu/TiO2膜催化活性的影响随时间(t)变化分别如图1、图2所示。

    制备Na5PW11O39Cu/TiO2膜的最佳条件:焙烧温________Na5PW11O39Cu用量________

    解析:(1)浓硝酸、HPOWO反应生成PW11O化学方程式为HPO11WO17H===PW11O9H2ONa2WO4(钨酸钠)在酸性条件下有较强的氧化性会和浓盐酸反应生成有毒气体氯气,污染环境。(2)除杂时用过量有机溶剂萃取溶液中的NO再通过分液方法分离杂质。(3)溶解 需要加入水、乙醇和稀硫酸加入乙醇的目的是增大钛酸四丁酯的溶解度。钛酸四丁酯水解生成TiO2C4H9OH化学方程式为Ti(OC4H9)42H2O===TiO24C4H9OHKsp[Cu(OH)2]c(Cu2c2(OH)2×1020c(OH)109 mol·L1c(H)105 mol·L1pH=-lg c(H)=-lg 1055(4)由图1可知温度为100 Na5PW11O39Cu/TiO2膜的活性最高;由图2可知当Na5PW11O39Cu用量为3.0 gNa5PW11O39Cu/TiO2膜的活性最高。

    答案:(1)HPO11WO17H===PW11O9H2O WO具有强氧化性能将盐酸氧化生成有毒气体氯气污染环境

    (2)分液

    (3)增大钛酸四丁酯的溶解度 Ti(OC4H9)42H2O===TiO24C4H9OH 5 (4)100  3.0 g

    4(2021·银川模拟)三氧化二钴主要用作颜料、釉料及磁性材料利用铜钴矿石制备Co2O3的工艺流程如图1

    已知:铜钴矿石主要含有CoO(OH)CoCO3Cu2(OH)2CO3SiO2其中还含有一定量的Fe2O3MgOCaO等。

    回答下列问题:

    (1)浸泡过程中可以加快反应速率和提高原料利用率的方法有_________________

    ___________(写出2种即可)

    (2)浸泡过程中加入Na2SO3溶液的主要作用是______________________________

    ________________________________________________________________________

    (3)沉铜后的滤液中加入NaClO3溶液写出滤液中的金属离子与NaClO3反应的离子方程式________________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    (4)温度、pH对铜、钴浸出率的影响如图2、图3所示:

    ①“浸泡铜钴矿石的适宜条件为______________

    3pH增大时铜、钴浸出率下降的原因可能是___________________________

    ________________________________________________________________________

    (5)CoC2O4·2H2O在空气中高温煅烧得到Co2O3的化学方程式_____________________

    ___________________________________________________

    (6)一定温度下向滤液A中加入足量的NaF溶液可将Ca2Mg2沉淀而除去若所得滤液Bc(Mg2)1.0×105 mol·L1则滤液Bc(Ca2)__________[已知该温度下Ksp(CaF2)3.4×1011Ksp(MgF2)7.1×1011]

    解析:往铜钴矿石中加入过量稀硫酸和Na2SO3溶液浸泡后溶液中含有Co2Cu2Fe2Mg2Ca2加入Na2SO3溶液主要是将Co3Fe3还原为Co2Fe2沉铜后先加入NaClO3溶液将Fe2氧化为Fe3再加入Na2CO3溶液调节pH使Fe3形成沉淀,过滤后所得滤液A主要含有Co2Mg2Ca2再用NaF溶液除去钙离子、镁离子过滤后向滤液B中加入浓Na2CO3溶液使Co2转化为CoCO3固体CoCO3固体中先加盐酸再加草酸铵溶液得到二水合草酸钴煅烧后制得Co2O3(1)浸泡过程中可以加快反应速率和提高原料利用率的方法有升温、粉碎矿石、适当增大稀硫酸的浓度等。(2)Na2SO3具有较强的还原性加入过量的Na2SO3溶液可将Co3Fe3还原为Co2Fe2(3)由图1可知沉铜后加入NaClO3溶液时Co2并未被氧化被氧化的是Fe2反应的离子方程式为ClO6Fe26H===Cl6Fe33H2O(4)根据图2、图3可知浸泡铜钴矿石的适宜条件是温度为6575 pH0.51.53反映的是pH变化对铜、钴浸出率的影响浸泡过程是利用HCoO(OH)CoCO3Cu2(OH)2CO3发生反应以浸出金属离子pH逐渐增大时H的浓度减小铜、钴浸出率降低。(5)CoC2O4·2H2O在空气中高温煅烧得到Co2O3的化学方程式为4CoC2O4·2H2O3O22Co2O38CO28H2O(6)c(Ca2)×c(Mg2)×1.0×105mol·L14.8×106 mol·L1

    答案:(1)升温、粉碎矿石、适当增大稀硫酸的浓度(写出2种即可)

    (2)Co3Fe3还原为Co2Fe2

    (3)ClO6Fe26H===Cl6Fe33H2O

    (4)温度为6575 pH0.51.5 pH升高后溶液中c(H)下降溶解CoO(OH)CoCO3Cu2(OH)2CO3的能力降低 (5)4CoC2O4·2H2O3O22Co2O38CO28H2O

    (6)4.8×106 mol·L1

    5一种磁性材料的磨削废料的主要成分是铁镍合金(含镍质量分数约21%)还含有铜、钙、镁、硅的氧化物。由该废料制备氢氧化镍工艺流程如下:

    回答下列问题:

    (1)酸溶溶液中有Fe3Fe2Ni2等生成废渣的主要成分是________;金属镍溶解的离子方程式为______________________________

    (2)除铁H2O2的作用是______________________加入碳酸钠的目的是________________________________________________________________________

    (3)除铜反应的离子方程式为______________________________若用Na2S代替H2S除铜优点是______________________

    (4)已知除钙镁过程在陶瓷容器中进行NaF的实际用量不能过多的理由为________________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    解析:(1)酸溶硅的氧化物与硫酸和硝酸均不反应故废渣的主要成分为SiO2酸溶时加入的是混酸金属镍溶解时Ni与硝酸发生氧化还原反应离子方程式为5Ni12H2NO===5Ni2N26H2O(2)酸溶后所得溶液中含有Fe3Fe2除铁H2O2的作用是将Fe2氧化为Fe3加入碳酸钠的目的是调节溶液的pH使Fe3完全沉淀为黄钠铁矾渣。(3)除铜时通入H2SCu2沉淀反应的离子方程式为H2SCu2===CuS2HH2S为易挥发的有毒气体若用Na2S代替H2S除铜可保护环境。(4)除铜时生成了CuSH,溶液酸性增强,加入NaF除钙镁时NaF的实际用量过多则有HF生成HF会腐蚀陶瓷容器。

    答案:(1)SiO2 5Ni12H2NO===5Ni2N26H2O

    (2)Fe2氧化为Fe3 调节溶液的pH使Fe3完全沉淀为黄钠铁矾渣

    (3)H2SCu2===CuS2H 无易挥发的有毒气体H2S逸出可保护环境

    (4)过量的F结合H成氢氟酸会腐蚀陶瓷容器

    6钴被誉为战略物资有出色的性能和广泛的应用。以水钴矿(主要成分为Co2O3CoOCuOFe2O3CaOMgONiOSiO2)为原料制备CoCl2·6H2O的工艺流程如图所示:

    回答下列问题:

    (1)酸浸

    钴的浸出率随酸浸时间、温度的变化关系如下图所示。综合考虑成本应选择的最佳工艺条件为________;滤渣A的主要成分为________

    写出Co2O3与浓硫酸反应生成CoSO4的化学方程式:

    ________________________________________________________________________

    (2)净化除杂过程包括除铁、除钙镁、除铜等步骤。

    除铁:加入适量Na2SO4固体析出淡黄色晶体黄钠铁矾Na2Fe6(SO4)4(OH)12写出反应的离子方程式:______________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    除铜:加入适量Na2S2O3发生反应:2CuSO42Na2S2O32H2O===Cu2SS2Na2SO42H2SO4Na2S2O3中硫元素的化合价是________上述反应每消耗15.8 g Na2S2O3反应中转移电子________ mol

    (3)萃取和反萃取

    ①“水相C中的溶质主要是Na2SO4________(写化学式)

    实验室称取100 g原料(含钴11.80%)反萃取时得到浓度为0.036 mol·L1 CoCl2溶液5 L忽略损耗钴的产率=________(产率=×100%)

    解析:(1)结合题给图像和钴的浸出率来看综合考虑成本应选择的最佳工艺条件为12 h90 ;水钴矿主要成分中的SiO2在酸浸过程中不能溶解所以滤渣A的主要成分为SiO2(二氧化硅)Co2O3与浓硫酸反应生成CoSO4可知Co2O3作氧化剂而硫酸中的HS都处于最高价故只能是氧元素被氧化生成O2根据电子守恒可以写出该反应的化学方程式为2Co2O34H2SO4()4CoSO44H2OO2(2)加入适量Na2SO4固体析出淡黄色晶体黄钠铁矾Na2Fe6(SO4)4(OH)12根据原子守恒可写出反应的离子方程式为2Na6Fe34SO12H2ONa2Fe6(SO4)4(OH)1212H加入适量Na2S2O3发生反应:2CuSO42Na2S2O32H2O===Cu2SS2Na2SO42H2SO4Na2S2O3中硫元素的平均化合价是+2化合价降低的是铜从+2价降到+1Na2S2O3中有一部分S化合价从+2价降到-2价或0有一部分从+2价升高到+6(生成H2SO4),每消耗2 mol Na2S2O3反应中转移电子的物质的量为(62)×2 mol8 mol则每消耗15.8 g Na2S2O3反应中转移电子××80.4 mol(3)纵览整个流程可知经过酸浸过滤得到的滤液经历了除铁、除钙镁、除铜以后再经过萃取操作水相C中的主要溶质只剩下Na2SO4NiSO4实验室称取100 g原料(11.80 %)反萃取时得到浓度为0.036 mol·L1 CoCl2溶液5 L忽略损耗则钴的产率=×100%90%

    答案:(1)12 h90  SiO2(二氧化硅)

    2Co2O34H2SO4()4CoSO44H2OO2

    (2)2Na6Fe34SO12H2ONa2Fe6(SO4)4(OH)1212H

    2 0.4

    (3)NiSO4 90%

     

     

    考点一 以气体制备为主线的物质制备实验

    【提素能·归纳】

    1气体制备的发生装置

    (1)常见气体制备装置

    般需从反应物的状态、溶解性和反应条件确定制气装置类型,具体如下:

     

    反应装

    置类型

    反应装置图

    适用

    气体

    操作注意事项

    固、固

    加热型

    O2

    NH3

    试管要干燥;

    试管口略低于试管底;

    加热时先预热再固定加热;

    KMnO4制取O2需在管口处塞一小团棉花

    固、液

    加热型

    或液、

    液加热

    Cl2

    加热烧瓶时要垫石棉网

    反应物均为液体时烧瓶内要加碎瓷片

    固、液

    不加热

    O2H2

    CO2

    SO2

    NO

    NO2

    使用长颈漏斗时要使漏斗下端插入液面以下

    启普发生器只适用于块状固体与液体反应且气体难溶于水;

    使用分液漏斗既可以增强气密性,又可控制液体流速

     

    (2)气体制备装置的创新

    固体加热制气体装置的创新

    如下图1所示该装置用于加热易液化的固体物质这样可有效地防止固体熔化时造成液体的倒流如用草酸晶体受热分解制取CO气体可用此装置。

    ②“()+液气体装置的创新

    上图2装置A的改进优点是能控制反应液的温度2装置B的改进优点是使圆底烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等;两容器内气体压强相等便于液体顺利流下

    ③“块状固体+液体气体装置的创新

     

    大试管中的小试管中盛有液体反应物起液封的作用防止气体从长颈漏斗中逸出这样设计可节约试剂

    装置可通过伸入或拉出燃烧匙,做到控制反应的发生和停止

    装置通过倾斜Y形管使液体与固体接触发生反应便于控制反应的进行

     

    2常见气体的净化方法和净化装置

    (1)净化方法

     

    净化方法

    举例

    液化法

    利用液化温度不同从空气中分离出N2O2

    水洗法

    利用溶解度不同从N2NH3的混合气体中除去NH3

    氧化还原法

    通过灼热的铜丝网除去某些混合气体中的O2;通过灼热的CuO除去H2CO

    酸碱法

    NH3CO2的混合气体通过碱石灰除去CO2

    沉淀法

    除去CO2中的H2S可利用CuSO4溶液化学方程式为H2SCuSO4===CuSH2SO4

    (2)常见净化装置

    a装置为加热固态试剂以除去气体中杂质的装置为防止固体流动两端用石棉或玻璃棉堵住但要使气流通畅。

    b装置一般盛液体试剂用于洗气。

    cd装置一般盛固体试剂用于气体除杂和定量计算。

    3尾气的处理

    (1)转化处理

    对有毒、有害的气体必须用适当的方法处理成无毒、无害的气体再排放到空气中。实验室中常见气体的处理方法如下:

     

    Cl2

    SO2

    NO2

    H2S

    HCl

    NH3

    CO

    NO

    NaOH溶液

    CuSO4溶液或NaOH溶液

    水或

    浓硫酸

    点燃

    O2混合后通入NaOH溶液

     

    (2)直接排放处理

    主要是针对无毒、无害气体的处理N2O2CO2等。

    (3)尾气处理装置

    在水中溶解度较小的气体多数可通入烧杯中的溶液中用某些试剂吸收除去如图

    对于溶解度很大、吸收速率很快的气体吸收时应防止倒吸如图

    某些可燃性气体可用点燃的方法除去COH2可点燃除去如图

    尾气也可以采用收集的方法处理,如CH4C2H4H2CO如图

    [名师点拨] 气体净化与干燥的先后顺序

    (1)若采用溶液除杂应该是除杂在前干燥在后。其原因是气体除杂过程中会从溶液中带出水蒸气干燥剂可除去水蒸气。如实验室中利用大理石与稀盐酸反应制备CO2欲制得干燥、纯净的CO2可先将产生的气体通过饱和NaHCO3溶液除去混入其中的HCl气体再通过浓硫酸除去水蒸气。

    (2)若采用加热除杂则一般是干燥在前。如N2中混有O2CO2H2O(g)可先将混合气体通过碱石灰除去CO2H2O(g)再将从干燥管中导出的气体通过装有灼热铜网的硬质玻璃管除去O2即可得到干燥、纯净的N2。若将混合气体先通过灼热的铜网因气体中混有水蒸气易使硬质玻璃管炸裂。

    4防倒吸装置

    (1)肚容式

    对于NH3HCl等易溶于水的气体吸收时常用倒置的小漏斗、干燥管、双耳球等防倒吸装置,如下图所示:

    (2)分液式

    把导气管末端插入气体溶解度小的液体中不会发生倒吸气体进入上层液体被充分吸收。像HClNH3均可用如图所示装置吸收。

    5实验操作先后流程

    (1)装配仪器时:先下后上先左后右。

    (2)加入试剂时:先固后液。

    (3)实验开始时:先检查装置气密性再加药品后点燃酒精灯。

    (4)净化气体时:一般先除去有毒、有刺激性气味的气体,再除去无毒、无味的气体,最后除水蒸气。

    (5)防倒吸实验:往往是最后停止加热或停止通气。

    (6)防氧化实验:往往是最后停止通气。

    [典题示例1] (2020·全国卷)氯可形成多种含氧酸盐广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用如图装置(部分装置省略)制备KClO3NaClO探究其氧化还原性质。

    回答下列问题:

    (1)盛放MnO2粉末的仪器名称是________a中的试剂为________

    (2)b中采用的加热方式是________c中化学反应的离子方程式是________________________________采用冰水浴冷却的目的是________________

    (3)d的作用是________可选用试剂________(填字母)

    A.Na2S         BNaCl

    C.Ca(OH)2    DH2SO4

    (4)反应结束后取出b中试管经冷却结晶________________干燥得到KClO3晶体。

    (5)取少量KClO3NaClO溶液分别置于1号和2号试管中滴加中性KI溶液。1号试管溶液颜色不变。2号试管溶液变为棕色加入CCl4振荡静置后CCl4层显________色。可知该条件下KClO3的氧化能力________NaClO(大于小于)

    [解析] (1)由装置图可知盛放MnO2粉末的仪器是圆底烧瓶;浓盐酸与二氧化锰在加热条件下反应制取氯气制取的氯气中会混有杂质氯化氢和水蒸气a中的试剂是饱和食盐水可以除去杂质氯化氢。(2)b中采用的加热方式是水浴加热。c中氯气与冷的氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水离子方程式为Cl22OH===ClClOH2O;因为氯气与热的氢氧化钠溶液反应会生成氯酸钠为防止生成氯酸钠该反应需在冰水浴冷却的条件下进行。(3)氯气有毒能污染空气实验结束时剩余的氯气要进行尾气吸收d的作用是吸收尾气(Cl2)。因为Cl2可和Na2S发生反应Cl2Na2S===2NaClS故可用Na2S溶液吸收Cl2A项正确;氯气与氯化钠不反应不能用氯化钠溶液吸收B项错误;因Cl2可和Ca(OH)2发生反应2Cl22Ca(OH)2===CaCl2Ca(ClO)22H2O故可用Ca(OH)2溶液吸收Cl2C项正确;氯气与H2SO4不反应不能用H2SO4吸收,D项错误。(4)冷却结晶后要进行过滤使晶体和液体分离过滤得到的晶体要用少量冷水洗涤防止氯酸钾溶解损失洗涤后干燥就得到氯酸钾晶体。(5)2号试管溶液变棕色说明发生了氧化还原反应碘离子被氧化成碘单质碘单质易溶于四氯化碳碘的四氯化碳溶液呈紫色。同一还原剂(KI)和不同氧化剂作用氯酸钾不与KI反应次氯酸钠能与KI反应说明氯酸钾的氧化能力小于次氯酸钠。

    [答案] (1)圆底烧瓶 饱和食盐水

    (2)水浴加热 Cl22OH===ClOClH2O

    避免生成NaClO3

    (3)吸收尾气(Cl2) AC

    (4)过滤 少量()水洗涤

    (5)紫 小于

    [方法技巧] 有关气体实验的思维模型

    【练能力·突破】

    1微型实验具有设计简单、节约药品等优点某化学活动小组利用所学知识设计氯气制备和性质探究实验如下。回答下列问题:

    .氯气的制备

    (1)若实验室用2KMnO416HCl()===2KCl2MnCl25Cl28H2O制取少量氯气则反应的最佳装置应选用图中的________(填字母)

    (2)利用下图装置收集纯净的氯气其连接顺序为发生装置________________(按气流方向用字母表示)

    (3)AB两组同学分别用两种方法制取氯气A组用含146 g HCl的浓盐酸与足量的二氧化锰反应;B组用87 g二氧化锰与足量的浓盐酸反应则所得氯气的物质的量的关系为A________B(“>”“<”)

    .氯气微型实验

    (4)根据图示完成下表。

     

    位置

    实验现象

    解释原因

    6

    溶液变黄色

    反应的离子方程式:

    ________________

    5

    ________

    Cl2HS===2ClSH

    4

    ________

    氯气的氧化性大于碘单质

     

    (5)仔细观察上述装置利用该套装置________(不能)证明溴单质的氧化性强于碘若能应如何操作(若不能请解释为什么。)________________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    解析:.(1)用高锰酸钾制取氯气为典型的固液装置不加热反应观察图示a装置为固液加热装置;b装置为固固加热装置;c装置为固液不加热装置且能控制盐酸的加入量;d装置也是固液不加热装置但是需一次性加入盐酸产生氯气的量无法控制;故最佳装置选c(2)实验装置的连接顺序为发生装置 除杂装置收集装置尾气处理装置;除杂装置中长导管进气、短导管出气;因为饱和食盐水中有水浓硫酸有吸水性所以先连接盛有饱和食盐水的装置后连接盛有浓硫酸的装置;因氯气的密度大于空气的密度收集装置中应该采用长进短出的方式故导管的连接顺序为发生装置CDABGFE(3)反应的化学方程式为4HCl()MnO2MnCl2Cl22H2OA组:n(HCl)4 mol浓盐酸与MnO2发生化学反应随着反应的进行盐酸的浓度降低还原性减弱稀盐酸与MnO2不反应所以所得n(Cl2)<1 molB组:n(MnO2)1 mol由于浓盐酸足量生成的n(Cl2)1 mol所以所得Cl2的物质的量的关系为A<B.(4)氯气具有强氧化性能够氧化溴化钠溶液得到单质溴离子方程式为Cl22Br===Br22Cl5Cl2KHS溶液反应生成黄色的固体(单质硫)4Cl2KI反应生成单质碘使淀粉溶液变蓝色。(5)先使2NaBr与少量Cl2反应得到单质溴再利用溴的挥发性使Br2蒸气与淀粉­KI溶液反应即可达到实验目的。

    答案:.(1)c (2)CDABGFE (3)< .(4)Cl22Br===2ClBr2 有浅黄色固体析出 溶液变蓝色 (5)能 打开2下方的弹簧夹使氯气缓慢上升到2位置待溶液变黄色立即夹住弹簧夹不使氯气上升。然后取下上节玻璃管2处微微加热即看到红棕色的溴上升到1此时有蓝色出现(合理描述均可)

    2(2021·佛山模拟)高纯镍常用作加成反应的催化剂制取原理:Ni(s)4CO(g)Ni(CO)4(g)实验室用如图所示装置制取Ni(CO)4已知COPdCl2H2O===CO2Pd(黑色)2HClNi(CO)4熔点-25 沸点43 60 以上与空气混合易爆炸;Fe(CO)5熔点-20 沸点103 。回答下列问题:

    (1)装置A中发生反应的化学方程式为__________________________________________

    (2)装置C用于合成Ni(CO)4(夹持装置略)最适宜选用的装置为________(填标号)

    (3)实验过程中必须先观察到__________________(填实验现象)才加热C装置原因是________________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    (4)制得的Ni(CO)4中常溶有Fe(CO)5等杂质提纯的方法是________(填字母)

    A.分液    B.过滤 

    C.蒸馏  D.蒸发浓缩、冷却结晶

    (5)利用封管实验原理也可冶炼高纯镍。如图所示的石英玻璃封管中充有CO气体则不纯的镍(Ni)粉应放置在封管的________温度区域端(“323 K”“473 K”)

    (6)实验中加入6.90 g HCOOHC装置质量减轻1.18 g(设杂质不参加反应)E装置中盛有PdCl2溶液200 mLPdCl2溶液的物质的量浓度至少为________ mol·L1

    解析:(1)根据实验流程装置A中甲酸在浓硫酸的作用下生成CO和水,反应方程式为HCOOHH2OCO(2)根据题干条件温度在5080 时更有利于Ni(CO)4的生成而太高的温度不利于Ni(CO)4的生成所以为了更好的控制温度且避免温度过高应选用水浴加热即选用装置。(3)由题干条件CONi(CO)4与装置中空气混合在加热条件下会发生爆炸所以必须保证CO气体将装置中空气排尽CO能与PdCl2溶液反应生成黑色沉淀,所以要先观察到E装置中生成黑色沉淀再加热C装置。(4)Ni(CO)4Fe(CO)5熔点相差不大而沸点相差很大所以采用蒸馏的方法除去Ni(CO)4中的Fe(CO)5杂质故选C(5)323 K49.85 473 K199.85 根据方程式Ni(s)4CO(g)Ni(CO)4(g)可知温度较高(180200 )Ni(CO)4分解生成Ni单质所以高纯镍粉在封管的温度较高处473 K的区域端生成不纯的镍粉在封管的低温323 K的区域端反应;(6)n(HCOOH)0.15 mol根据化学方程式可知生成CO的物质的量n(CO)0.15 molC装置中发生Ni(s)4CO(g)Ni(CO)4(g)C管减轻的质量即参加反应的Ni的质量反应的Ni的物质的量n(Ni)0.02 mol则消耗n(CO)4n(Ni)0.08 mol所以PdCl2溶液至少要吸收CO的物质的量为0.15 mol0.08 mol0.07 mol根据方程式COPdCl2H2O===CO2Pd(黑色)2HCl可知所需n(PdCl2)n(CO)0.07 mol所以PdCl2的物质的量浓度至少为0.35 mol·L1

    答案:(1)HCOOHH2OCO

    (2) (3)E装置中产生黑色沉淀 防止CONi(CO)4与装置中空气混合在加热条件下发生爆炸

    (4)C

    (5)323 K (6)0.35

     


    考点二 以有机物制备为主线的综合实验

    【提素能·归纳】

    1教材中四种典型有机物的制备

    (1)乙酸乙酯的制备

    反应原理(化学方程式)CH3COOHC2H5OHCH3COOC2H5H2O

    实验装置:

    试剂的混合方法:先加入乙醇然后边振荡试管边慢慢加入浓硫酸冷却至室温后再加冰醋酸

    饱和碳酸钠溶液的作用:溶解乙醇,反应乙酸,降低乙酸乙酯的溶解度,有利于溶液分层,析出乙酸乙酯。

    浓硫酸的作用:催化剂、吸水剂。

    碎瓷片或沸石的作用:防止发生暴沸。

    装置中长导管的作用:导气兼冷凝;为防止倒吸,导气管不宜伸入饱和Na2CO3溶液中。

    (2)制取溴苯

    反应原理(化学方程式)

    实验装置:

    长导管作用:导气兼冷凝回流

    导管出口在液面上:防止倒吸

    提纯溴苯的方法:水洗、碱洗、再水洗。

    (3)制取硝基苯

    反应原理(化学方程式)

    实验装置:

    加药顺序:浓硝酸浓硫酸(冷却)

    长导管的作用:冷凝回流

    温度计水银球位置:水浴中

    提纯硝基苯的方法:水洗、碱洗、再水洗。

    (4)制取乙烯

    反应原理(化学方程式)CH3CH2OHCH2===CH2H2O

    实验装置:

    温度计水银球位置:反应液中

    碎瓷片或沸石的作用:防暴沸

    浓硫酸的作用:催化剂、吸水剂

    NaOH溶液洗气:除去混有的杂质CO2SO2及乙醇等。

    迅速升温到170 ,防止发生副反应生成乙醚。

    2熟悉有机物制备实验的常用装置

    (1)反应装置:有机物易挥发常采用冷凝回流装置减少有机物的挥发提高原料的利用率和产物的产率。

    (2)蒸馏装置:利用有机物沸点的不同用蒸馏方法可以实现分离。

    [名师点拨] (1)温度计水银球的位置:若要控制反应温度应插入反应液中;若要选择收集某温度下的馏分则应放在支管口附近。

    (2)冷凝管的选择:球形冷凝管只能用于冷凝回流直形冷凝管既能用于冷凝回流又能用于冷凝收集馏分。

    (3)冷凝管的进出水方向:下进上出。

    (4)加热方法的选择

    酒精灯加热。酒精灯的火焰温度一般在400500 所以需要温度不太高的实验都可用酒精灯加热。

    水浴加热。水浴加热的温度不超过100

    (5)防暴沸:加碎瓷片(或沸石)防止溶液暴沸若开始忘加碎瓷片(或沸石)需冷却后补加。

    3提纯有机物的常用方法

    有机制备实验有反应物转化率低、副反应多等特点,制得的产物中常混有杂质,根据目标产物与杂质的性质差异,可用如下方法分离提纯:

    如苯与液溴发生取代反应后产物为棕褐色混合物中含有目标产物溴苯、有机杂质苯、无机杂质Br2FeBr3HBr提纯溴苯可用如下工艺流程:

    [典题示例2] 醇脱水是合成烯烃的常用方法实验室合成环己烯的反应和实验装置如下:

    可能用到的有关数据如下:

     

     

    相对分

    子质量

    密度/

    (g·cm3)

    沸点/

    溶解性

    环己醇

    100

    0.961 8

    161

    微溶于水

    环己烯

    82

    0.810 2

    83

    难溶于水

     

    合成反应:

    a中加入20 g环己醇和2片碎瓷片冷却搅动下慢慢加入1 mL浓硫酸。b中通入冷却水后开始缓慢加热a控制馏出物的温度不超过90

    分离提纯:

    反应粗产物倒入分液漏斗中分别用少量5%碳酸钠溶液和水洗涤分离后加入无水氯化钙颗粒静置一段时间后弃去氯化钙。最终通过蒸馏得到纯净环己烯10 g

    回答下列问题:

    (1)装置b的名称是__________________________

    (2)加入碎瓷片的作用是________________________________________________________________________

    如果加热一段时间后发现忘记加碎瓷片应该采取的正确操作是________(填字母)

    A.立即补加     B.冷却后补加

    C.不需补加    D.重新配料

    (3)分液漏斗在使用前须清洗干净并________;在本实验分离过程中产物应该从分液漏斗的________(上口倒出下口放出)

    (4)分离提纯过程中加入无水氯化钙的目的是__________________________________________

    (5)在环己烯粗产物蒸馏过程中不可能用到的仪器有________(填字母下同)

    A.圆底烧瓶 B.温度计 C.吸滤瓶 D.球形冷凝管

    E.接收器

    (6)本实验所得到的环己烯的产率是________

    A.41%    B50%

    C.61%    D70%

    [解题流程] 有机物制备实验一般包括制备过程和提纯过程。本题给出了详细的实验过程可对题干信息解读如下:

     

    制备过程

    提纯过程

    醇脱水是合成烯烃的常用方法制备原理;

    20 g环己醇反应物用量用于计算;

    碎瓷片防止暴沸;

    冷却搅拌下加入浓硫酸浓硫酸溶解放热;

    通入冷却水产物冷却产物呈液态利于分离;

    缓慢加热反应开始;

    馏出物的温度不超过90 ℃→产物环己烯的沸点为83 环己醇的沸点为161 可分离出环己烯

    粗产物用5%碳酸钠溶液洗涤除去少量的酸;

    粗产物用水洗使粗产物中的无机物进入水层;

    分离得到较纯的环己烯;

    加入无水氯化钙干燥产品(环己烯)

    蒸馏得到纯净的环己烯(除去环己醇)

    10 g环己烯产物量用于计算

     

    [解析] (1)装置b为直形冷凝管可用于冷凝回流。(2)加入碎瓷片的作用是防止有机物在加热时发生暴沸。如果在加热时发现忘记加碎瓷片这时必须停止加热待冷却后补加碎瓷片。(3)分液漏斗在使用前必须要检漏。实验生成的环己烯的密度比水的密度要小所以环己烯应从上口倒出。(4)加入无水氯化钙的目的:除去产物中少量的水。(5)观察题中实验装置图知蒸馏过程中不可能用到吸滤瓶及球形冷凝管。(6)20 g环己醇的物质的量为0.2 mol理论上生成环己烯的物质的量为0.2 mol环己烯的质量为0.2 mol×82 g·mol116.4 g实际得到环己烯的质量为10 g则产率为×100%61%

    [答案] (1)直形冷凝管 (2)防止暴沸 B (3)检漏 上口倒出 (4)除去水 (5)CD (6)C

     

    [规律方法]

    有机物制备的思维流程

    【练能力·突破】

    1(2021·南阳模拟)丙烯酸甲酯(CH2===CHCOOCH3)是一种重要的有机合成中间体沸点为80.5 某实验小组制取丙烯酸甲酯的装置如图所示:

    回答下列问题:

    .丙烯酸甲酯的制备与提纯

    步骤1:将10.0 g丙烯酸、6.0 g甲醇和2 mL浓硫酸放置于三颈烧瓶中连接好冷凝管用搅拌棒搅拌,水浴加热。

    步骤2:充分反应后冷却向混合液中加入5%Na2CO3溶液洗至中性分离出有机相。

    步骤3:有机相经无水Na2SO4干燥、过滤、蒸馏得丙烯酸甲酯。

    (1)步骤1装置如图1所示(加热和夹持装置已略去)。三颈烧瓶中进行的可逆反应的化学方程式为________________________________________________________________________

    __________________________本实验中最容易产生的副产物的结构简式为________

    (2)仪器b的作用为________

    (3)混合液用5%Na2CO3溶液洗涤的目的是________________________________

    (4)实验室配制100 g 5% Na2CO3溶液需用到的玻璃仪器是______________________

    (5)关于产品的蒸馏操作(夹持装置未画出)如图2所示。将步骤3(蒸馏)的操作补齐:安装蒸馏装置加入待蒸馏的物质和沸石________________________弃去前馏分收集80.5 的馏分。

    .丙烯酸甲酯含量的测定

    步骤1:将油状物质提纯后平均分成5取出1份置于锥形瓶中加入2.5 mol·L1 KOH溶液10.00 mL加热使之完全水解。

    步骤2:用酚酞作指示剂向冷却后的溶液中滴加0.5 mol·L1 HCl溶液中和过量的KOH滴到终点时共消耗盐酸20.00 mL

    (6)本次酯化反应中丙烯酸的转化率为________

    解析:.(1)根据分析三颈烧瓶中进行的可逆反应的化学方程式为CH2===CHCOOHCH3OHCH2===CHCOOCH3H2O;本实验中使用的反应物中有甲醇甲醇具有和乙醇相似的化学性质在浓硫酸作用下达到一定温度甲醇会发生分子间脱水生成甲醚,则最容易产生的副产物的结构简式为CH3OCH3(2)制取丙烯酸甲酯过程中反应物丙烯酸、甲醇都易挥发导致原子利用率较低产率也较低仪器b的作用为冷凝回流提高反应物的利用率从而提高产率。(3)混合液中有丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲醇、浓硫酸浓硫酸、丙烯酸能与Na2CO3溶液反应甲醇能溶于碳酸钠溶液中所以用5%Na2CO3溶液洗涤的目的是除去混合液中的丙烯酸、浓硫酸和甲醇(降低丙烯酸甲酯的溶解度)(4)配制100 g 5% Na2CO3溶液通常用的玻璃仪器是烧杯、玻璃棒、量筒。(5)安装蒸馏装置加入待蒸馏的物质和沸石通冷凝水、加热弃去前馏分收集80.5 的馏分。.(6)中和过量的KOH滴到终点时共消耗盐酸20.00 mL0.5×0.02 mol0.01 mol所以用于水解的KOH的物质的量为0.025 mol0.01 mol0.015 mol所以用于生成CH2===CHCOOCH3CH2===CHCOOH的质量为:0.015 mol×72 g·mol11.08 g参加实验的样品为原样品的则丙烯酸的转化率为×100%54.0%

    答案:(1)CH2===CHCOOHCH3OHCH2===CHCOOCH3H2O CH3OCH3

    (2)冷凝回流

    (3)除去混合液中的丙烯酸、浓硫酸和甲醇(降低丙烯酸甲酯的溶解度)

    (4)烧杯、玻璃棒、量筒

    (5)通冷凝水、加热

    (6)54.0%

    2苯甲酸甲酯是一种重要的工业原料某研究性学习小组的同学拟用下列装置制取高纯度的苯甲酸甲酯。

    有关数据如表所示:

     

    物质

    熔点/

    沸点/

    密度/

    (g·cm3)

    水溶性

    苯甲

    122.4

    249

    1.27

    微溶

    甲醇

    97

    64.3

    0.79

    互溶

    苯甲酸

    甲酯

    12.3

    199.6

    1.09

    不溶

     

    回答下列问题:

    (1)在烧瓶中混合有机物及浓硫酸的方法是________________________________

    ________________________________________________________________________

    在实际实验中甲醇、苯甲酸的物质的量之比远大于理论上物质的量之比目的是________________________________________________________________________

    装置C中除加入甲醇、苯甲酸与浓硫酸外还需要加入________

    (2)C装置上部的冷凝管的主要作用是_______________________________

    _________________________________________冷却剂在冷凝管中的流动方向是________________________________________________________________________

    (3)制备和提纯苯甲酸甲酯的操作先后顺序为________(填装置字母代号)

    (4)ANa2CO3的作用是____________________________________________________

    D装置的作用是___________________________________________________________

    B装置中温度计显示________ 时可收集苯甲酸甲酯。

    解析:(1)混合试剂的过程中固体试剂通常是最先放入相应的容器中当涉及浓硫酸与液体有机物的混合时应将浓硫酸缓慢加入液体有机物中。因苯甲酸在常温下是固体浓硫酸的密度又比甲醇的大故应先将苯甲酸放入烧瓶中再加入甲醇最后向烧瓶中加入浓硫酸。为防止暴沸还需要加沸石或碎瓷片。甲醇过量,可提高苯甲酸的利用率。(2)甲醇沸点较低易汽化C中冷凝管的作用是冷凝回流避免造成试剂的损失其中冷却剂应从d口进入、c口流出。(3)(4)反应完成后取下冷凝管向蒸馏烧瓶中加入水使反应液冷却然后转移到分液漏斗中进行萃取(主要是除去甲醇)、分液有机层密度较大分液时从下口流出进入锥形瓶中其中没有反应完的苯甲酸与Na2CO3反应没有反应完的Na2CO3再通过过滤的方法(利用D装置)除去最后通过蒸馏的方法得到苯甲酸甲酯蒸馏时温度达到苯甲酸甲酯的沸点时即可开始收集。

    答案:(1)先将一定量的苯甲酸放入烧瓶中然后再加入甲醇最后边振荡边缓慢加入一定量的浓硫酸 提高苯甲酸的利用率 沸石(或碎瓷片)

    (2)冷凝回流 从d口进入、c口流出

    (3)CFEADB (4)除去苯甲酸甲酯中的苯甲酸 除去没有反应完的Na2CO3 199.6

    【新情境·素养】

    实验室可用溢流法连续制备无水四氯化锡(SnCl4)SnCl4易挥发极易发生水解Cl2极易溶于SnCl4。制备原理与实验装置图如下:

    Sn(s)2Cl2(g)===SnCl4(l)ΔH=-511 kJ·mol1

    已知各物质的熔、沸点数据如下:

     

    物质

    Sn

    SnCl4

    CuCl2

    熔点/

    232

    33

    620

    沸点/

    2 260

    114

    993

     

    制备过程中,锡粒逐渐被消耗,须提拉橡胶塞及时向反应器中补加锡粒。当SnCl4液面升至侧口高度时液态产物经侧管流入接收瓶。

    [问题探究]

    (1)装置AKMnO4与浓盐酸常温下反应能产生Cl2试写出反应的离子方程式。

    提示:2MnO10Cl16H===2Mn25Cl28H2O

    (2)装置A中导管a的作用是什么?

    提示:导管a将分液漏斗和三颈烧瓶连通使两容器内气体压强相等便于分液漏斗中的盐酸顺利流下。

    (3)装置E中冷却水的作用是什么?

    提示SnCl4的熔、沸点较低 Cl2Sn制取SnCl4的反应是放热反应会造成SnCl4挥发而收集量下降因此冷却水的作用是避免SnCl4汽化而损失导致产率下降。

    (4)锡粒中含铜杂质导致装置E中产生CuCl2但并不影响F中产品的纯度其原因是什么?

    提示:CuCl2的熔点较高不会随SnCl4液体溢出进入收集瓶(F装置)

    (5)尾气处理时能否把尾气直接通入NaOH溶液中?为什么?以下甲、乙、丙三套装置中你选择哪套装置来吸收多余的氯气?

    提示:不能;因为尾气的主要成分是Cl2SnCl4SnCl4极易发生水解因此尾气不能通入到NaOH溶液中且尾气处理装置中不能含有水甲、丙装置均不正确故选乙装置。

    随堂检测反馈

    1(2020·全国卷)苯甲酸可用作食品防腐剂。实验室可通过甲苯氧化制苯甲酸其反应原理简示如下:

     

    名称

    相对分

    子质量

    熔点/

    沸点/

    密度/

    (g·mL1)

    溶解性

    甲苯

    92

    95

    110.6

    0.867

    不溶于水

    易溶于乙醇

    苯甲酸

    122

     122.4

    (100 左右开始升华)

    248

    ——

    微溶于冷

    易溶于

    乙醇、热水

    实验步骤:

    (1)在装有温度计、冷凝管和搅拌器的三颈烧瓶中加入1.5 mL甲苯、100 mL水和4.8 g(0.03 mol)高锰酸钾慢慢开启搅拌器并加热回流至回流液不再出现油珠。

    (2)停止加热继续搅拌冷却片刻后从冷凝管上口慢慢加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液并将反应混合物趁热过滤用少量热水洗涤滤渣。合并滤液和洗涤液于冰水浴中冷却然后用浓盐酸酸化至苯甲酸析出完全。将析出的苯甲酸过滤用少量冷水洗涤,放在沸水浴上干燥。称量,粗产品为1.0 g

    (3)纯度测定:称取0.122 g粗产品配成乙醇溶液100 mL容量瓶中定容。每次移取25.00 mL溶液0.010 00 mol·L1KOH标准溶液滴定三次滴定平均消耗21.50 mLKOH标准溶液。

    回答下列问题:

    (1)根据上述实验药品的用量三颈烧瓶的最适宜规格为________(填字母)

    A.100 mL        B250 mL

    C.500 mL    D1 000 mL

    (2)在反应装置中应选用________冷凝管(直形球形)当回流液不再出现油珠即可判断反应已完成其判断理由是________________________________________________________________________

    (3)加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液的目的是____________________________________;该步骤亦可用草酸在酸性条件下处理请用反应的离子方程式表达其原理__________________________________________________

    (4)用少量热水洗涤滤渣一步中滤渣的主要成分是____________

    (5)干燥苯甲酸晶体时若温度过高可能出现的结果是____________________

    (6)本实验制备的苯甲酸的纯度为________;据此估算本实验中苯甲酸的产率最接近于________(填字母)

    A.70%    B60%

    C.50%    D40%

    (7)若要得到纯度更高的苯甲酸可通过在水中________的方法提纯。

    解析:(1)三颈烧瓶中加入1.5 mL甲苯、100 mL水和4.8 g KMnO4所加液体体积不能超过三颈烧瓶容积的即三颈烧瓶的最适宜规格应为250 mL(2)球形冷凝管可使气体冷却回流让反应更为彻底冷凝效果更好故应选用球形冷凝管;由于甲苯是不溶于水的油状液体当回流液中不再出现油状液体时说明甲苯已经完全被氧化为苯甲酸钾。(3)取用甲苯质量为1.5 mL×0.867 g·mL11.3 g其物质的量约为0.014 mol实验中加入的KMnO4过量NaHSO3具有还原性可用NaHSO3溶液除去过量的KMnO4避免在用浓盐酸酸化时KMnO4与盐酸反应生成有毒的Cl2;用草酸在酸性条件下处理过量的KMnO4溶液发生反应的离子方程式为2MnO5H2C2O46H===2Mn210CO28H2O(4)据题给制备苯甲酸的第一步反应可知,用少量热水洗涤的滤渣为MnO2(5)因苯甲酸在100 左右开始升华若干燥时温度过高可能导致部分苯甲酸升华而损失。(6)根据C6H5COOHKOH===C6H5COOKH2O可知25.00×103 L×c(C6H5COOH)21.50×103 L×0.010 00 mol·L1解得c(C6H5COOH)0.008 6 mol·L1故样品中苯甲酸的纯度为×100%86.0%0.014 mol甲苯理论上可生成0.014 mol苯甲酸其质量为0.014mol×122 g·mol11.708 g则苯甲酸的产率为×100%50%C项正确。(7)由于苯甲酸微溶于冷水易溶于热水若要得到纯度更高的苯甲酸可通过在水中重结晶的方法提纯。

    答案:(1)B

    (2)球形 无油珠说明不溶于水的甲苯已经被完全氧化

    (3)除去过量的高锰酸钾避免在用盐酸酸化时产生氯气 2MnO5H2C2O46H===2Mn210CO28H2O

    (4)MnO2

    (5)苯甲酸升华而损失

    (6)86.0% C

    (7)重结晶

    2(2020·山东等级考节选)某同学利用Cl2氧化K2MnO4制备KMnO4的装置如图所示(夹持装置略)

    已知:锰酸钾(K2MnO4)在浓强碱溶液中可稳定存在碱性减弱时易发生反应:

    3MnO2H2O===2MnOMnO24OH

    回答下列问题:

    (1)装置Aa的作用是________;装置C中的试剂为________;装置A中制备Cl2的化学方程式为____________________________________

    (2)上述装置存在一处缺陷会导致KMnO4产率降低改进的方法是________________________________________________________________________

    (3)KMnO4常作氧化还原滴定的氧化剂滴定时应将KMnO4溶液加入________(酸式碱式)滴定管中;在规格为50.00 mL的滴定管中KMnO4溶液起始读数为15.00 mL此时滴定管中KMnO4溶液的实际体积为________(填字母)

    A.15.00 mL    B35.00 mL

    C.大于35.00 mL    D.小于15.00 mL

    解析:(1)装置Aa的作用是平衡气压使浓盐酸能够顺利滴下。该实验过程中有毒性较大的氯气参与反应故装置C中盛放NaOH溶液用于吸收有毒气体氯气防止其逸出污染空气。酸性条件下ClOCl发生氧化还原反应(归中反应)生成氯气故装置A中制备Cl2的化学方程式是Ca(ClO)24HCl===CaCl22Cl22H2O(2)盐酸具有挥发性则用浓盐酸制备的Cl2中含有HCl杂质该杂质进入装置B中会使溶液碱性减弱而溶液碱性减弱时MnO易发生歧化反应生成MnOMnO2又因为HCl还可还原装置B中生成的KMnO4导致产物损失改进的方法是在装置A和装置B之间加装盛有饱和食盐水的洗气瓶以除去Cl2中的HCl杂质。(3)KMnO4具有强氧化性可腐蚀橡胶管因此KMnO4溶液应采用酸式滴定管盛装。滴定管的构造特点是0刻度在上最大刻度在下最大刻度线下仍然存在一定容积因此滴定管起始读数为15.00 mL滴定管中KMnO4溶液的实际体积大于35.00 mL(50.00 mL15.00 mL)C项正确。

    答案:(1)平衡气压使浓盐酸顺利滴下 NaOH溶液 Ca(ClO)24HCl===CaCl22Cl22H2O

    (2)在装置AB之间加装盛有饱和食盐水的洗气瓶

    (3)酸式 C

    [课时跟踪检测]                                                            

    1(2021·深圳模拟)碳酸铈[Ce2(CO3)3]是制备稀土发光材料、汽车尾气净化催化剂的重要原料。碳酸铈可由铈的氯化物和碳酸氢铵反应制备。甲同学利用下列装置模拟制备Ce2(CO3)3

    已知:

    .装置C中溶液为亚硫酸钠溶液。

    .Ksp[Ce2(CO3)3]1.00×1028

    .Ce3易被空气氧化成Ce4

    (1)装置D中盛放稀盐酸的实验仪器名称为________装置C中溶液的作用是________________________________________________________________________

    (2)装置A中发生的化学反应方程式为_____________________________

    ________________________________________________________________________

    (3)实验装置中有一处不合理请针对不合理之处写出改进措施:_________________

    ________________________________________________________________________

    (4)装置B中制备Ce2(CO3)3反应的离子方程式为_____________________________

    ________________________________________________________________________

    (5)实验过程中当Ce3沉淀完全时[c(Ce3)1×105 mol·L1]溶液中c(CO)________

    (6)Ce2(CO3)3在装置B中沉淀然后经过静置、过滤、洗涤、干燥后即可得到产品。检验产品是否洗涤干净的方法为________________________________________________________________________

    (7)为测定产品中Ce2(CO3)3的纯度2.00 g产品加入稀硫酸、H2O2溶液至全部溶解配成100.00 mL溶液25.00 mL溶液用0.10 mol·L1FeSO4溶液滴定至终点(铈被还原成Ce3)消耗FeSO4溶液20.00 mL则产品中Ce2(CO3)3的纯度为________

    解析:(1)装置C中的溶液为亚硫酸钠溶液有较强的还原性,能防止空气中的氧气进入装置B中氧化Ce3(4)装置BCeCl3溶液和碳酸氢铵反应生成Ce2(CO3)3发生反应的离子方程式为2Ce36HCO===Ce2(CO3)33CO23H2O(5)已知Ksp[Ce2(CO3)3]c2(Ce3)×c3(CO)1.00×1028c(Ce3)=1×105 mol·L1c(CO) mol·L11×106 mol·L1(6)最初沉淀Ce2(CO3)3的洗涤液中含有Cl故取最后一次洗涤液少许于试管中加入少量硝酸银溶液如无沉淀产生则证明已经洗涤干净。(7)已知滴定时发生的反应为Ce4Fe2===Ce3Fe3消耗0.10 mol·L1FeSO4溶液20.00 mL即参加反应的Fe2的物质的量为0.02 L×0.10 mol·L12×103 mol则产品中Ce2(CO3)3的纯度为×100%92.00%

    答案:(1)分液漏斗 防止空气中的氧气进入装置B中氧化Ce3

    (2)2NH4ClCa(OH)2CaCl22H2O2NH3

    (3)装置BD之间连接盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气瓶吸收挥发出来的HCl气体

    (4)2Ce36HCO===Ce2(CO3)33CO23H2O

    (5)1×106 mol·L1

    (6)取最后一次洗涤液少许于试管中加入少量硝酸银溶液如无沉淀产生则证明已经洗涤干净

    (7)92.00%

    2(2019·全国卷 节选)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:

     

     

    水杨酸

    醋酸酐

    乙酰水杨酸

    熔点/

    157159

    72~-74

    135138

    相对密度/(g·cm3)

    1.44

    1.10

    1.35

    相对分子质量

    138

    102

    180

    实验过程:在100 mL锥形瓶中加入水杨酸6.9 g及醋酸酐10 mL充分摇动使固体完全溶解。缓慢滴加0.5 mL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。

    在不断搅拌下将反应后的混合物倒入100 mL冷水中析出固体过滤。

    所得结晶粗品加入50 mL饱和碳酸氢钠溶液溶解、过滤。

    滤液用浓盐酸酸化后冷却、过滤得固体。

    固体经纯化得白色的乙酰水杨酸晶体5.4 g

    回答下列问题:

    (1)该合成反应中应采用________加热(填字母)

    A.热水浴       B.酒精灯

    C.煤气灯    D.电炉

    (2)中需使用冷水目的是________________________________________________

    (3)中饱和碳酸氢钠的作用是______________________________________________

    以便过滤除去难溶杂质。

    (4)采用的纯化方法为________

    (5)本实验的产率是________%

    解析:(1)该反应的温度应控制在70 左右所以应采用热水浴加热故选A(2)操作中使用冷水的目的是降低乙酰水杨酸的溶解度使其充分结晶析出。(3)中饱和NaHCO3的作用是与乙酰水杨酸反应生成乙酰水杨酸钠乙酰水杨酸钠能溶于水以便过滤除去其他难溶性杂质。(4)可利用重结晶的方法来纯化得到乙酰水杨酸晶体。(5)设生成乙酰水杨酸的质量为x

    138            180

    6.9 g           x

    x9.0 g

    乙酰水杨酸的产率为×100%60%

    答案:(1)A (2)充分析出乙酰水杨酸固体(结晶)

    (3)生成可溶的乙酰水杨酸钠 (4)重结晶 (5)60

    3氮化镓(GaN)被称为第三代半导体材料其应用已经取得了突破性的进展。

    已知:()氮化镓性质稳定不与水、酸反应只在加热时溶于浓碱。

    ()NiCl2溶液在加热时先转化为Ni(OH)2后分解为NiO

    ()制备氮化镓的反应为2Ga2NH32GaN3H2

    某学校化学兴趣小组实验室制备氮化镓设计实验装置如图所示。

    设计实验步骤如下:

    滴加几滴NiCl2溶液润湿金属镓粉末置于反应器内。

    先通入一段时间的H2再加热。

    停止通氢气改通入氨气继续加热一段时间。

    停止加热继续通入氨气直至冷却。

    将反应器内的固体转移到盛有盐酸的烧杯中充分反应后过滤、洗涤、干燥。

    (1)仪器X中的试剂是____________仪器Y的名称是__________

    (2)该套装置中存在的一处明显的错误是_________________________________

    (3)步骤中选择NiCl2溶液不选择氧化镍的原因是____(填字母)

    a.增大接触面积加快化学反应速率

    b.使镍能均匀附着在镓粉的表面提高催化效率

    c.为了能更好地形成原电池加快反应速率

    (4)步骤中制备氮化镓则判断该反应接近完成时观察到的现象是________________________________________________________________________

    (5)请写出步骤中检验产品氮化镓固体洗涤干净的操作:________________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    (6)镓元素与铝同族其性质与铝类似请写出氮化镓溶于热的浓NaOH溶液的离子方程式:________________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    解析:(1)根据题中信息可知装置A制取氢气装置C制取氨气液体与固体作用且不需要加热的条件下制氨气则仪器X中的试剂是浓氨水。(2)过量的氨气进入装置F与稀硫酸反应则装置F中会发生倒吸。(3)NiCl2溶液在加热时先转化为Ni(OH)2,后分解为NiO可增大接触面积加快化学反应速率;生成的镍能均匀附着在镓粉的表面提高催化效率。(4)步骤中制备氮化镓发生的反应为2Ga2NH32GaN3H2过量的氨气被硫酸迅速吸收氢气不溶于水会产生气泡故反应接近完成时可观察到装置F中几乎不再产生气泡。(6)可以理解成GaN与水反应生成Ga(OH)3NH3虽然很难但在热的浓NaOH溶液的环境下NaOHGa(OH)3反应生成GaO促进了反应的进行。

    答案:(1)浓氨水 球形干燥管

    (2)装置F中发生倒吸

    (3)ab

    (4)装置F中几乎不再产生气泡

    (5)取少许最后一次的洗涤液于试管中滴加AgNO3溶液若无白色沉淀产生则证明产品氮化镓固体已洗涤干净

    (6)GaNOHH2OGaONH3

    4(2020·江苏高考)羟基乙酸钠易溶于热水微溶于冷水不溶于醇、醚等有机溶剂。制备少量羟基乙酸钠的反应为ClCH2COOH2NaOHHOCH2COONaNaClH2O ΔH0

    实验步骤如下:

    步骤1:在如图所示装置的反应瓶中加入40 g氯乙酸、50 mL搅拌。逐步加入40% NaOH溶液95 继续搅拌反应2小时反应过程中控制pH约为9

    步骤2:蒸出部分水至液面有薄膜加少量热水趁热过滤。滤液冷却15 过滤得粗产品。

    步骤3:粗产品溶解于适量热水中加活性炭脱色分离掉活性炭。

    步骤4:将去除活性炭后的溶液加到适量乙醇中冷却至15 以下结晶、过滤、干燥得羟基乙酸钠。

    (1)步骤1如图所示的装置中仪器A的名称是________;逐步加入NaOH溶液的目的是__________________________________________________________________

    (2)步骤2,蒸馏烧瓶中加入沸石或碎瓷片的目的是________

    (3)步骤3粗产品溶解于过量水会导致产率________(增大减小);去除活性炭的操作名称是________

    (4)步骤4将去除活性炭后的溶液加到适量乙醇中的目的是____________________

    ____________________________________________________

    解析:(1)仪器A(回流)冷凝管,起冷凝回流的作用。题述制备反应是放热反应,逐步加入NaOH溶液可以防止升温太快;反应过程中需控制pH约为9逐步加入NaOH溶液还可以控制反应体系的pH防止体系的碱性太强。(2)蒸馏时向蒸馏烧瓶中加入沸石或碎瓷片可以防止液体暴沸保证实验安全。(3)步骤3若将粗产品溶解于过量水中则在步骤4中溶于水的产品增多析出的晶体会减少从而导致产率减小。羟基乙酸钠易溶于热水活性炭不溶于水为防止羟基乙酸钠从溶液中析出分离出活性炭时应趁热过滤。(4)因为羟基乙酸钠微溶于冷水不溶于醇、醚等有机溶剂,所以将去除活性炭后的溶液加到适量的乙醇中,可以使羟基乙酸钠充分析出,提高羟基乙酸钠的析出量(产率)。

    答案:(1)(回流)冷凝管 防止升温太快、控制反应体系pH

    (2)防止暴沸

    (3)减小 趁热过滤

    (4)提高羟基乙酸钠的析出量(产率)

    5亚硝酰氯(ClNO)常用于合成洗涤剂、触媒及用作中间体。某学习小组在实验室用Cl2NO制备ClNO并测定其纯度进行如下实验(夹持装置略去)

    查阅资料:

    亚硝酰氯(ClNO)的熔点为-64.5 、沸点为-5.5 气态时呈黄色液态时呈红褐色。

    亚硝酰氯遇水易反应生成一种氯化物和两种氮的常见氧化物其中一种呈红棕色。

    请回答下列问题:

    .Cl2的制备:舍勒制备氯气的方法至今还是实验室制取氯气的主要方法之一。

    (1)该方法可以选择上图中的________(填字母标号)Cl2发生装置该反应中被氧化与被还原物质的物质的量之比为________

    (2)欲收集一瓶纯净干燥的氯气,选择上图中的装置,其连接顺序为a______________ih(按气流方向填小写字母标号)

    .亚硝酰氯(ClNO)的制备。实验室可用如图装置制备亚硝酰氯(冰盐水的温度一般在-20~-10 )

    (3)实验室也可用B装置制备NO;与B装置相比使用X装置的优点为________________________________________________________________________

    (4)组装好实验装置后应______________然后装入药品。一段时间后两种气体在Z中反应的现象为________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    .亚硝酰氯纯度的测定:将所得亚硝酰氯产品13.10 g溶于水配制成250 mL溶液;取出25.00 mLK2CrO4溶液为指示剂0.8 mol·L1 AgNO3标准溶液滴定至终点消耗标准溶液的体积为22.50 mL(已知:Ag2CrO4为砖红色固体)

    (5)配制溶液时除使用烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒外还需用到的玻璃仪器是________;滴定终点判断的方法是_________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    (6)亚硝酰氯(ClNO)与水反应的离子方程式为____________________________

    ________________________________________________________________________

    亚硝酰氯(ClNO)的质量分数为________

    解析:(1)舍勒利用MnO2和浓盐酸加热制备Cl2在实验室可用固液加热装置C制备Cl21 mol MnO2被还原时有2 mol HCl被氧化即反应中被氧化与被还原的物质的物质的量之比为21(2)制得的Cl2需经饱和食盐水除杂、浓硫酸干燥再利用装置D收集Cl2由于Cl2的密度比空气的大收集时导管需长进短出其中过量的Cl2可用碱石灰处理则装置接口的连接顺序为agfedcbih(3)使用装置X制备NO气体能做到随时控制反应的发生和停止。(4)组装好实验装置后应先检查装置的气密性然后加入药品。反应一段时间后可以看到Z中黄绿色混合气体颜色变浅Z中有红褐色液体生成。(5)配制250 mL溶液除了要用所给仪器外还要用到250 mL容量瓶。达到滴定终点时滴入最后一滴AgNO3标准溶液后产生砖红色沉淀30 s内不消失。(6)根据题中信息可知ClNO与水反应生成的红棕色气体为NO2则另一氧化物为NO生成的氯化物为HCl反应的离子方程式为2ClNOH2O===2H2ClNONO2。根据题中信息可找到关系式:

     ClNO ~ Cl ~ Ag

        65.5 g              1 mol

    m(ClNO)                0.8 mol·L1×22.50×103 L

    解得m(ClNO)1.179 g则产品中ClNO的纯度为×100%90%

    答案:(1)C 21

    (2)gfedcb

    (3)随开随用随关随停(或能随时控制反应的发生和停止)

    (4)检查装置的气密性 黄绿色气体变浅有红褐色液体生成

    (5)250 mL容量瓶 滴入最后一滴AgNO3标准溶液后产生砖红色沉淀30 s内不消失

    (6)2ClNOH2O===2H2ClNONO2 90%

    6水合肼(N2H4·H2O)是一种在生产生活中有着广泛用途的精细化工原料具有强碱性和强还原性。实验室一般采用次氯酸钠(受热易分解)氧化尿素(NH2CONH2)制备水合肼制备过程可分为两个阶段:

    (第一阶段)制备次氯酸钠

    (1)实验中选用A装置作为氯气的发生装置其离子方程式为________________________________________________________________________

    (2)实验中选用G装置作为次氯酸钠的合成装置并采用冰水浴的原因是________________________________________________________________________

    (第二阶段)制备水合肼

    将第一阶段制备的次氯酸钠碱性溶液转移至分液漏斗中慢慢滴加到盛有尿素的仪器中并不断搅拌;然后取下分液漏斗换上X装置快速升温108 的条件下回流5  min;将混合物转移到蒸馏装置中进行蒸馏收集108114 馏分得水合肼产品。

    (3)请写出此阶段制备水合肼的离子反应方程式:

    ________________________________________________________________________

    (4)m仪器的名称为________X装置应选用图乙中的________(“L”“M”)

    (5)加入次氯酸钠碱性溶液时慢慢滴加的目的是________________________________

    ________________________________________________________________________

    (含量测定)测定馏分中水合肼含量。

    (6)称取馏分1.0 g加水配成100 mL溶液用滴定管量取25.00 mL置于锥形瓶中并滴加23滴淀粉溶液0.10 mol·L1的碘标准溶液滴定。(已知:N2H4·H2O2I2===N24HIH2O)经过三次滴定实验测得消耗碘标准溶液的平均体积为2.60 mL则馏分中水合肼(N2H4·H2O)的质量分数为______________

    解析:(1)根据得失电子守恒及电荷守恒可得二氧化锰和浓盐酸反应生成氯气的离子方程式为MnO24H2ClMn2Cl22H2O(2)由题可知NaClO受热容易分解实验在冰水浴中进行可防止NaClO在较高温度下分解。(3)NaClO氧化尿素制备N2H4·H2OClO在碱性条件下将尿素氧化为N2H4·H2O同时自身被还原为Cl根据得失电子守恒及电荷守恒可得反应的离子方程式为ClOCO(NH2)22OH===N2H4·H2OClCO(4)由题图乙可知m为三颈烧瓶;冷凝回流时为了增大蒸气与冷凝水的接触面积通常使用球形冷凝管故选择M(5)由题知N2H4·H2O具有强还原性慢慢加入NaClO的目的是防止NaClO浓度过大将N2H4·H2O氧化。(6)由题给化学方程式可得关系式:

    N2H4·H2O  ~  2I2

    1        2

    n(N2H4·H2O) 0.10 mol·L1×2.60×103 L

    可得n(N2H4·H2O)1.30×104 mol则样品中m(N2H4·H2O)1.3×104 mol×50 g·mol1×0.026 gN2H4·H2O的质量分数为×100%2.6%

    答案:(1)MnO24H2ClMn2Cl22H2O (2)防止次氯酸钠在较高温度下分解 (3)ClOCO(NH2)22OH===N2H4·H2OClCO (4)三颈烧瓶 M (5)水合肼还原性很强防止次氯酸钠浓度过大将其氧化 (6)2.6%

     

    这类试题的命题素材通常为探究物质本身的性质如酸性及其强弱、氧化性及其强弱、还原性及其强弱、溶度积大小、电离能力及其强弱、水解能力及其强弱等探究物质间能否发生反应(通常与物质检验相结合)、探究某反应物或生成物的组成与性质等。如2020年全国卷T27通过原电池原理探究物质氧化能力的强弱2020年北京高考T19探究Na2SO3分解产物的成分2018年全国卷T28探究三草酸合铁酸钾的分解产物等。题目设计实验目的性、综合性强,给予了考生较大的创造空间,突出体现了化学学科素养中实验探究与创新能力的考查。

    题型一 物质性质的实验探究

    【提素能·归纳】

    1探究物质性质的基本方法和程序

    2性质原理探究命题角度

     

    类型

    思考方向

    酸性强

    弱比较

    可通过强酸制弱酸、对应盐溶液的碱性、同浓度溶液导电能力或pH等方法来比较

    金属性强

    弱比较

    可通过与水或酸反应置换氢的能力、最高价氧化物对应水化物的碱性、置换反应、原电池的正负极、电解池中阴极阳离子的放电顺序等方法来比较

    非金属性

    强弱比较

    可通过最高价氧化物对应水化物的酸性、气态氢化物的稳定性、与H2化合的难易程度、相互之间的置换、对应阴离子的还原性等方法来比较

    弱酸酸式盐

    的电离程度

    与水解程度

    比较

    可通过测定溶液的酸碱性的方法来比较

    Ksp的大小

    比较(

    AgClAgI

    为例)

    向少量的AgNO3溶液中滴加NaCl溶液至不再有白色沉淀生成再向其中滴KI溶液产生黄色沉淀;向浓度均为0.1 mol·L1NaClNaI混合溶液中滴加0.1 mol·L1 AgNO3溶液先产生黄色沉淀

    一元酸、二

    元酸判断

    可用NaOH溶液进行中和滴定测定消耗V(NaOH)来确定

    羟基的数

    目判断

    可通过取一定量试剂与足量Na反应测定放出氢气的量来确定

    羧基的数

    目判断

    可通过取一定量试剂与足量NaHCO3反应测定放出CO2的量来确定

     

    3实验探究设计需要注意的问题

    (1)有水蒸气生成时先检验水蒸气再检验其他成分。

    (2)对于需要进行转化才能检验的成分要注意排除干扰。如CO的检验要先检验CO中是否含有CO2如果有CO2先除去CO2后才能对CO实施转化最后再检验CO转化生成的CO2

    (3)若试题只给出部分药品和装置则应给出必要的补充;若给出多余的试剂品种则应进行筛选。

    (4)注重答题的规范性有些题目要求指出试剂的名称。如无水硫酸铜、澄清石灰水、酸性KMnO4溶液、饱和NaHCO3溶液等。

    4实验探究示例

     

    探究示例

    探究原理与方法

    探究盐酸、碳酸、硅酸的酸性强弱

    利用强酸制弱酸的原理探究:盐酸与碳酸盐反应制取CO2气体净化后通入硅酸钠溶液中生成硅酸沉淀

    利用盐的水解原理探究:用pH试纸(pH)测定同浓度的NaCl溶液、NaHCO3溶液、Na2SiO3溶液的pHpH越大则对应酸的酸性越弱

    探究Cl2

    Fe3I2

    的氧化性强弱

    利用氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性原理探究:将氯气通入FeCl2溶液中氯气将Fe2氧化成Fe3FeCl3溶液滴入淀粉­KI溶液中Fe3I氧化成I2

    探究CuSZnS的溶度积大小

    向浓度相同的CuSO4ZnSO4的混合液中滴入Na2S溶液若先生成黑色沉淀CuS、后生成白色沉淀ZnS则说明Ksp(ZnS)>Ksp(CuS)

    探究HCOOHCH3COOH电离能力的强弱

    pH(pH)分别测定同浓度的HCOOH溶液、CH3COOH溶液的pH

    pH试纸(pH)分别测定同浓度的HCOONa溶液、CH3COONa溶液的pH盐溶液的pH越大则对应酸的酸性越弱

     

    [典题示例1] (2020·北京高考)探究Na2SO3固体的热分解产物。

    资料:4Na2SO3Na2S3Na2SO4

    Na2S能与S反应生成Na2SxNa2Sx与酸反应生成SH2S

    BaS易溶于水。

    隔绝空气条件下加热无水Na2SO3固体得到黄色固体A过程中未检测到气体生成。黄色固体A加水得到浊液放置得无色溶液B

    (1)检验分解产物Na2S

    取少量溶液B向其中滴加CuSO4溶液产生黑色沉淀证实有S2反应的离子方程式是________________________________________________________________________

    (2)检验分解产物Na2SO4

    取少量溶液B滴加BaCl2溶液产生白色沉淀加入盐酸沉淀增多(经检验该沉淀含S)同时产生有臭鸡蛋气味的气体(H2S)由于沉淀增多对检验造成干扰另取少量溶液B加入足量盐酸离心沉降(固液分离)___________________________________________

    ________________________________________________________________________(填操作和现象)

    可证实分解产物中含有SO

    (3)探究(2)S的来源

    来源1:固体A中有未分解的Na2SO3在酸性条件下与Na2S反应生成S

    来源2:溶液B中有Na2Sx加酸反应生成S

    针对来源1进行如下实验:

    实验可证实来源1不成立。实验证据是

    ________________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    不能用盐酸代替硫酸的原因是

    ________________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    写出来源2产生S的反应的离子方程式:

    ________________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    (4)实验证明Na2SO3固体热分解有Na2SNa2SO4S产生。运用氧化还原反应规律分析产物中S产生的合理性:______________________________________________________

    [解析] (1)Na2SCuSO4溶液反应生成硫化铜和硫酸钠反应的离子方程式是S2Cu2===CuS(2)根据题干资料:Na2S能与S反应生成Na2SxNa2Sx与酸反应生成SH2S取少量溶液B滴加BaCl2溶液产生白色沉淀加入盐酸沉淀增多(经检验该沉淀含S)同时产生有臭鸡蛋气味的气体(H2S),说明B溶液中含有Na2SxNa2Sx与酸反应生成SH2S由于沉淀增多对检验造成干扰另取少量溶液B加入足量盐酸离心沉降(固液分离)滴加BaCl2溶液产生白色沉淀可证实分解产物中含有SO(3)实验可证实来源1不成立。根据分析溶液2H2SO3向溶液2中加入少量KMnO4溶液H2SO3具有还原性酸性条件下KMnO4具有强氧化性二者混合后应发生氧化还原反应KMnO4溶液应该褪色,但得到的溶液仍为紫色,说明溶液B中不含Na2SO3不能用盐酸代替硫酸的原因是盐酸中Cl元素为-1Cl元素的最低价态具有还原性Cl会与KMnO4溶液发生氧化还原反应使KMnO4溶液褪色干扰实验现象和实验结论。来源2认为溶液B中有Na2Sx加酸反应生成S反应的离子方程式:S2H===H2S(x1)S(4)根据已知资料:4Na2SO3Na2S3Na2SO4亚硫酸钠中硫为+4硫酸钠中硫为+6硫化钠中硫为-2根据反应可知Na2SO3发生歧化反应其中的S元素化合价既可高也可降低能从+4价降为-2也应该可以降到0价生成硫单质。

    [答案] (1)S2Cu2===CuS

    (2)滴加BaCl2溶液产生白色沉淀

    (3)向溶液2中加入KMnO4溶液溶液没有褪色 盐酸中Cl元素为-1Cl元素的最低价具有还原性会与KMnO4溶液发生氧化还原反应使KMnO4溶液褪色干扰实验现象和实验结论 S2H===H2S(x1)S

    (4)根据反应4Na2SO3Na2S3Na2SO4可知Na2SO3发生歧化反应其中的S元素化合价既可升高也可降低,能从+4价降为-2也应该可以降到0价生成硫单质。

    【练能力·突破】

    1(2021·南平模拟)84消毒液1984年北京某医院研制使用而得名2020年抗击新型冠状病毒肺炎中被广泛用于消毒其有效成分是NaClO。某校化学研究性学习小组在实验室制备NaClO溶液并进行性质探究和成分测定。

    已知:室温下饱和NaClO溶液pH11

    25 H2CO3Ka14.4×107Ka24.7×1011HClOKa3.0×108

    .制备NaClO溶液

    该学习小组按如图装置进行实验(部分夹持装置省去)

    (1)图中A为实验室制备Cl2的发生装置可以选用下列图中________(填代号)装置用该装置制备Cl2反应的化学方程式为________________________________________________________________________

    (2)B装置中仪器a的名称是________B装置可除去氯气中的氯化氢杂质此外还有______________________作用(写出一点)

    .NaClO性质探究

    按上图装置进行实验一段时间后C瓶中的溶液进行实验如下表:

     

    实验内容

    实验现象

    实验1

    取样滴加紫色石蕊试液

    变蓝不褪色

    实验2

    测定溶液的pH

    12

    (3)C瓶溶液中的溶质除NaCl还有____________________(填化学式)

    (4)C瓶中NaOH溶液换成NaHCO3溶液反应一段时间后C瓶中的溶液按上表实验内容进行实验。现象为实验1中紫色石蕊试液立即褪色实验2中溶液的pH7。结合平衡移动原理解释紫色石蕊试液立即褪色的原因是___________________________________

    .测定C瓶溶液中NaClO含量(单位:g·L1)

    .C瓶溶液10.00 mL于锥形瓶中加入适量硫酸酸化迅速加入过量KI溶液盖紧瓶塞并在暗处充分反应。

    .0.100 0 mol·L1 Na2S2O3标准溶液滴定上述锥形瓶中的溶液至终点重复操作23消耗Na2S2O3溶液的平均用量为12.00 mL(已知:I22S2O===2IS4O)

    (5)中主要发生反应的离子方程式为

    ________________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    中用________作指示剂。

    (6)盖紧瓶塞并在暗处反应的原因是_________________________________________

    (7)C瓶溶液中NaClO含量是________g·L1(保留2位小数)

    解析:(1)实验室若采用二氧化锰与浓盐酸加热的方法制备Cl2应选用甲装置化学方程式为MnO24HCl()Cl2MnCl22H2O若采用高锰酸钾与浓盐酸常温下制备氯气因高锰酸钾易溶于水不能选用丙装置制取应该选用乙装,化学方程式为2KMnO416HCl===2KCl2MnCl25Cl28H2O(2)B装置中仪器a为长颈漏斗B装置既可除去氯气中的氯化氢杂质又可起到平衡内外压强的作用从而能有效的防止倒吸现象另外过量的氯气还可以贮藏在B中。(3)C瓶溶液中的溶质除NaCl还存在产物次氯酸钠但室温下饱和NaClO溶液pH11C中溶液的pH12从而说明溶液中还存在未反应完的氢氧化钠。(4)溶液中存在平衡:Cl2H2OHClHClO结合酸性:HCl>H2CO3>HClO则碳酸氢钠只能与盐酸反应不能与次氯酸反应HCO消耗H使平衡右移HClO浓度增大HClO浓度越大漂白能力增强因此使紫色石蕊褪色。(5).C瓶溶液10.00 mL于锥形瓶中加入适量硫酸酸化迅速加入过量KI溶液C中的ClO具有强氧化性能氧化碘离子发生反应的离子方程式为ClO2I2H===I2ClH2O.0.100 0 mol·L1 Na2S2O3标准溶液滴定含碘单质的溶液至终点应选用淀粉作指示剂。(6)盖紧瓶塞并在暗处反应的主要原因是HClO不稳定在受热或者见光条件下易发生分解反应同时也可以防止溶液中产生的氯气和碘逸出。(7)结合反应ClO2I2H===I2ClH2OI22S2O===2IS4O根据转化关系可得关系式:ClO2S2On(ClO)n(2S2O)×0.100 0 mol·L1×0.012 L0.000 6 molC瓶溶液中NaClO含量是4.47 g·L1

    答案:(1)甲或乙 MnO24HCl()Cl2MnCl22H2O2KMnO416HCl===2KCl2MnCl25Cl28H2O

    (2)长颈漏斗 贮藏少量气体或平衡气压(安全瓶)或防倒吸

    (3)NaClONaOH

    (4)溶液中存在平衡Cl2H2OHClHClOHCO消耗H使平衡右移HClO浓度增大

    (5)ClO2I2H===I2ClH2O 淀粉

    (6)防止HClO分解(防止Cl2I2逸出)

    (7)4.47

    2(2021·海珠模拟)实验小组用如图装置探究FeSO4固体受热分解的产物。

    已知:

    物质

    熔点/

    沸点/

    SO2

    72

    10

    SO3

    16.8

    44.8

    实验过程和现象:

    步骤

    实验过程

    实验现象

    通入一段时间N2后关闭活塞K充分加热

    A中固体变为红棕色B中有白色沉淀D试管中有无色液体

    用带火星的木条靠近装置D的导管口

    木条不复燃

    充分反应停止加热打开活塞K继续通入N2至装置冷却A中固体加足量盐酸

    固体溶解溶液呈黄色

    所得溶液滴入D试管中

    溶液变为浅绿色

     

    (1)步骤中通入N2的目的是__________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    (2)步骤和步骤中发生反应的离子方程式分别为_________________________________________________________________________________________________

    (3)本实验中FeSO4分解的产物是____________________________________________

    (4)对在步骤装置D中收集到的物质列举一种检验方法_____________________

    ________________________________________________________

    解析:(1)通入氮气可以排出装置中的空气避免硫酸亚铁被空气中的氧气氧化影响硫酸亚铁分解产物的推断。(2)步骤是氧化铁被盐酸溶解反应的离子方程式是Fe2O36H===2Fe33H2O步骤是三价铁离子被二氧化硫还原反应的离子方程式为2Fe3SO22H2O===2Fe2SO4H(3)根据上述分析,本实验中FeSO4分解的产物是Fe2O3SO2SO3(4)步骤装置D中收集到的物质为二氧化硫二氧化硫可以用品红溶液检验。

    答案:(1)排尽装置内空气以免干扰实验

    (2)Fe2O36H===2Fe33H2O 2Fe3SO22H2O===2Fe2SO4H

    (3)Fe2O3SO2SO3

    (4)取少量品红溶液于试管中,滴加D中的无色液体振荡观察到品红溶液褪色;再对试管进行加热发现品红溶液颜色恢复说明为SO2

    题型二 实验方案的评价与规范答题

    【提素能·归纳】

    1实验方案的评价

    (1)实验评价的几种类型

    (2)实验方案评价的原则

    2综合实验中的答题模板

    (1)实验现象模板

    描述现象时要注意语言的全面性、准确性全面性要包括看到的、听到的、触摸到的、闻到的;准确性要指明产生这种现象的部分。按现象+结论模式描述时忌现象结论不分正确的思维是根据××现象推出生成了××物质或发生了××应。

    溶液中:颜色由××变成××;液面上升(或下降);溶液变浑浊;生成××色沉淀;产生大量气泡。

    固体:固体表面产生大量气泡;逐渐溶解;颜色由××变成××

    气体:生成××××味气体;气体由××色变成××色。

    (2)操作或措施模板

    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。

    蒸发结晶的操作:将溶液转移到蒸发皿中加热并用玻璃棒不断搅拌待有大量晶体出现时停止加热,利用余热将剩余水分蒸干。

    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。

    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××出现(特征现象)证明沉淀已洗涤干净。

    滴定终点溶液颜色变化的判断:滴加最后一滴溶液时溶液由××色变为××且半分钟内不变色。

    (3)仪器或试剂作用模板

    有机物制备装置中长导管(或冷凝管)的作用:冷凝回流、导气。

    有机物分离过程中加无水氯化钙的作用:干燥(除水)

    固液加热型制气装置中恒压漏斗上的支管的作用:保证反应容器(一般为圆底烧瓶)内压强与恒压漏斗内压强相等(平衡压强)使恒压漏斗内的液体顺利滴下。

    温度计的使用方法:蒸馏时温度计的液泡置于蒸馏烧瓶的支管口处测定馏分的温度;制乙烯时温度计的液泡置于反应液液面以下(不能接触瓶底)测定反应液的温度。

    (4)某操作的目的、作用或原因模板

    沉淀的目的:除去××杂质(可溶于水)

    沉淀用乙醇洗涤的目的:a.减小固体的溶解损失;b.除去固体表面吸附的杂质;c.乙醇挥发带走水分使固体快速干燥。

    冷凝回流的作用及目的:防止××蒸气逸出而脱离反应体系提高××物质的转化率。

    控制溶液pH的目的:防止××离子水解;防止××离子沉淀;确保××离子沉淀完全;防止××物质溶解等。

    ⑤“趁热过滤有时先向滤液中加入少量水加热至沸腾,然后再冷却结晶出目标产物的原因:稀释溶液,防止降温过程中杂质析出,提高产品的纯度。

    加过量A试剂的原因:使B物质反应完全或提高B物质的转化率等。

    加入氧化性试剂的目的:使××(还原性)物质转化为××物质。

    温度不高于××℃的原因:温度过低反应速率较慢温度过高××物质(H2O2、浓硝酸、NH4HCO3)分解或××物质(如浓硝酸、浓盐酸)挥发或××物质(Na2SO3)氧化或促进××物质(AlCl3)水解。

    减压蒸馏(减压蒸发)的原因:减小压强使液体沸点降低防止××物质(H2O2、浓硝酸、NH4HCO3)受热分解。

    蒸发、反应时的气体氛围:抑制××离子的水解(如蒸发AlCl3溶液得无水AlCl3时需在HCl气流中进行加热MgCl2·6H2OMgCl2时需在HCl气流中进行等)

    配制某溶液时事先煮沸水的原因:除去溶解在水中的氧气,防止某物质被氧化。

    反应容器中和大气相通的玻璃管的作用:指示容器中压强大小,避免反应容器中压强过大。

    加热的目的:加快反应速率或促进平衡向某个方向(一般是有利于生成目标产物的方向)移动。

    用平衡移动原理解释某现象的原因:溶液中存在××平衡,该平衡是××(平衡反应的特点)××(条件改变)使平衡向××方向移动产生××现象

    [典题示例2] (2020·天津等级考)为测定CuSO4溶液的浓度甲、乙两同学设计了两个方案。回答下列问题:

    .甲方案

    实验原理:CuSO4BaCl2===BaSO4CuCl2

    实验步骤:

    (1)判断SO沉淀完全的操作为_________________________________________

    ________________________________________________________________________

    (2)步骤判断沉淀是否洗净所选用的试剂为________

    (3)步骤灼烧时盛装样品的仪器名称为____________

    (4)固体质量为w gc(CuSO4)________mol·L1

    (5)若步骤从烧杯中转移沉淀时未洗涤烧杯则测得c(CuSO4)________(偏高”“偏低无影响)

    .乙方案

    实验原理:ZnCuSO4===ZnSO4Cu

    ZnH2SO4===ZnSO4H2

    实验步骤:

    按如图安装装置(夹持仪器略去)

    ②……

    在仪器ABCDE中加入图示的试剂

    调整DE中两液面相平,使D中液面保持在0或略低于0刻度位置读数并记录

    CuSO4溶液滴入A中并搅拌反应完成后再滴加稀硫酸至体系不再有气体产生

    待体系恢复到室温移动E保持DE中两液面相平读数并记录

    处理数据

    (6)步骤________________

    (7)步骤需保证体系恢复到室温的原因是________(填字母)

    a反应热受温度影响

    b气体密度受温度影响

    c反应速率受温度影响

    (8)Zn粉质量为a g若测得H2体积为b mL已知实验条件下ρ(H2)d g·L1c(CuSO4)________mol·L1(列出计算表达式)

    (9)若步骤E管液面高于D未调液面即读数则测得c(CuSO4)________(偏高”“偏低无影响)

    (10)是否能用同样的装置和方法测定MgSO4溶液的浓度:________()

    [解析] (1)加入BaCl2溶液后SO已经完全沉淀则向上层清液中继续加入BaCl2溶液时就不会产生新的沉淀故相应的检验方法是向上层清液中加入BaCl2溶液没有白色沉淀出现说明SO沉淀完全。(2)BaSO4沉淀中所含有的杂质为Cu2Cl可用AgNO3溶液检验最后一次洗涤液中是否含有Cl的方法达到目的。(3)灼烧固体时通常在坩埚中进行。(4)w g BaSO4的物质的量是 molSO守恒可知n(CuSO4) molc(CuSO4) mol·L1(5)由于烧杯内壁会沾有一定量BaSO4因此若不洗涤烧杯会导致BaSO4损失由此计算出的CuSO4的量少于理论值从而导致测量出的CuSO4溶液浓度偏低。(6)由于实验涉及气体故装置连接好后应检查装置的气密性。(7)由于气体密度受温度影响故要想准确测量氢气的体积必须保证反应前后体系温度相等故答案为b(8)消耗的锌的物质的量为 mol生成的n(H2) mol因此与CuSO4反应的Zn的物质的量为molc(CuSO4) mol·L1(9)E管液面高于D管时说明CD中气体压强大于大气压这样测量出的气体体积值偏小c(CuSO4)的计算表达式知测量出的c(CuSO4)偏高。(10)由于MgSO4不能与锌反应故不能用此方法测定MgSO4溶液的浓度。

    [答案] (1)向上层清液中继续滴加BaCl2溶液无白色沉淀生成则沉淀完全 (2)AgNO3溶液 (3)坩埚

    (4) (5)偏低 (6)检查装置气密性

    (7)b (8) (9)偏高 (10)

    【练能力·突破】

    1(1)向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液溶液变成棕黄色一段时间后溶液中有气泡出现并放热随后有红褐色沉淀生成产生气泡的原因是________________________________________________________________________

    _____________________________________________________生成沉淀的原因是________________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________(用平衡移动原理解释)

    (2)CuCl微溶于水难溶于乙醇在湿空气中水解且易被氧化。在制备氯化亚铜的实验中相对水洗选择用酒精洗涤产品的优点是_____________________________________

    ________________________________________________________________________

    (3)铬元素(Cr)在溶液中主要以Cr3(蓝紫色)Cr(OH)(绿色)Cr2O(橙红色)CrO(黄色)等形式存在Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体。Cr3Al3的化学性质相似Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直至过量可观察到的现象是____________________

    ________________________________________________________________________

    答案:(1)Fe3催化H2O2分解产生O2 溶液中存在Fe3的水解平衡其为吸热反应H2O2分解放热促进该水解平衡正向移动生成Fe(OH)3沉淀

    (2)减少CuCl的溶解损失;乙醇挥发带走水分使CuCl快速干燥

    (3)随着NaOH液的加入,蓝紫色溶液变浅,同时有灰蓝色沉淀生成;随着NaOH溶液的继续加入沉淀溶解最终形成绿色溶液

    2世界环保联盟将全面禁止在自来水中加氯气取而代之的是安全高效的杀菌消毒剂ClO2ClO2在常温下是一种黄绿色、有刺激性气味的气体熔点:-59 沸点:11.0 它可以看作是亚氯酸(HClO2)和氯酸(HClO3)的混合酸酐少量的ClO2可用饱和草酸(H2C2O4)溶液与KClO3粉末在60 时反应制得。甲、乙、丙三位同学分别设计了三套制备ClO2的实验装置:

    (1)从甲、乙、丙三套装置中选出合理部分(按气流向右的方向)组成一套较为完善的实验装置(填所选部分的编号)________

    (2)为了能使反应在适宜条件下进行在组装的装置中还应添加某一仪器该仪器名称是________

    (3)在组装后的装置中尾气吸收剂与尾气(ClO2等气)发生反应,生成的主要物质(除水外)________________________(填化学式)

    (4)文献报道等质量时ClO2的消毒效果是Cl22.63由此可判断ClO2的最终还原产物是________(用离子符号或化学式表示)

    解析:(1)由题意少量的ClO2可用饱和草酸(H2C2O4)溶液与KClO3粉末在60 时反应制得,因此反应室采用水浴加热以控制温度,应选A3A2其中A3中有分液漏斗A3A2易于控制反应速率A3最佳;ClO2的沸点为11.0 可通过冰水浴冷却获得B1;为防止ClO2污染空气应用碱液吸收C2(2)为使水浴温度控制在60 需要温度计。(3)ClO2可看作HClO2HClO3的混合酸酐NaOH溶液会发生反应:2ClO22NaOH===NaClO3NaClO2H2O而且2KClO3H2C2O4===K2CO32ClO2CO2H2OCO22NaOH===Na2CO3H2O故产物中有NaClO2NaClO3Na2CO3(4)ClO2被还原产物中氯元素的化合价为x×(4x)2.63××2x1。故ClO2还原产物为Cl

    答案:(1)A3B1C2 (2)温度计

    (3)NaClO2 NaClO3 Na2CO3

    (4)Cl

    【新情境·素养】

    某小组同学设计实验探究Fe3Ag氧化性的相对强弱及影响因素。

    (1)甲同学设计的实验方案如下:

    实验

    装置

    操作

    现象

    将一根洁净的银丝插入pH2KNO3溶液中10分钟后取上层清液于试管中滴加AgNO3溶液

    没有明显现象

    将一根洁净的银丝插入pH2Fe(NO3)3溶液中10分钟后取上层清液于试管中滴加AgNO3溶液

    溶液由黄色变为浅绿色;向反应后的上层清液中滴加AgNO3溶液后产生浑浊溶液由浅绿色变为黄色

    5.0 mL 0.1 mol·L1 Fe(NO3)2溶液中滴加5.0 mL0.1 mol·L1 AgNO3溶液3分钟后取上层清液于试管中滴加KSCN溶液

    溶液由浅绿色变为黄色产生浑浊;向反应后的上层清液中滴加KSCN溶液溶液立即变红

     

    (2)乙同学设计实验探究AgNO3溶液和Fe(NO3)2溶液反应的限度。

    实验

    装置

    操作

    现象

    10 mL 0.1 mol·L1 AgNO3溶液中滴加5 mL 0.1 mol·L1Fe(NO3)2溶液。取反应后的上层清液于试管中,滴加铁氰化钾溶液

    无色溶液变为黄色向反应后的上层清液中滴加铁氰化钾溶液产生蓝色沉淀

    2.0 g Ag粉中加入2 mL 0.1 mol·L1Fe(NO3)3溶液充分反应后取上层清液于试管中滴加KSCN溶液

    黄色溶液变为浅绿色;向反应后的上层清液中滴加KSCN溶液溶液变为红色

     

    [问题探究]

    (1)比较实验,你得出的实验结论是什么?

    提示:实验作对照实验证明此条件下NO不能氧化Ag排除Fe(NO3)3溶液中NO的干扰比较实验说明该条件下Fe3能氧化银单质Fe3的氧化性比Ag的强。

    (2)实验中能否得出Ag的氧化性大于Fe3的实验结论?若不能请补充相应的实验方案来证明上述结论。

    提示:不能因为缺少对照实验即原Fe(NO3)2溶液中可能存在少量Fe(NO3)3溶液会干扰Fe3的检验。补充的实验方案是取少量0.1 mol·L1 Fe(NO3)2溶液于洁净试管中滴加几滴KSCN溶液溶液不变红。

    (3)通过实验的实验现象你得出溶液中存在哪种离子?

    提示:溶液中存在Fe2

    (4)比较实验判断AgNO3溶液和Fe(NO3)2溶液的反应能否进行完全?写出该反应的离子方程式。

    提示:由实验AgNO3过量但反应后溶液中仍存在Fe2。实验Ag过量但反应后溶液中仍存在Fe3故此反应为可逆反应反应的离子方程式为AgFe2Fe3Ag

    (5)丙同学设计实验进一步探究AgNO3溶液和Fe(NO3)2溶液反应的限度装置如图所示(已知电流表指针偏向与电子的流向相同)

    K刚闭合时电流表指针向右偏转此时石墨电极作正极,试比较此过程中AgFe3的氧化性强弱。

    提示:K刚闭合时电流表指针向右偏转则电子从Ag极流出Ag作负极石墨作正极。银能还原Fe3说明Fe3的氧化性大于Ag的氧化性。

    当指针归零后向左烧杯中滴加AgNO3的饱和溶液发现指针向左偏转试比较此过程中AgFe3的氧化性强弱。

    提示:指针归零说明反应达到平衡没有电子转移。增大AgNO3溶液浓,指针向左偏转,说明石墨作负极,Ag作阳极Ag能氧化Fe2说明Ag的氧化性大于Fe3的氧化性。

    通过以上实验事实说明在其他条件不变时物质的氧化性的强弱与什么因素有关?

    提示:物质的浓度。

    随堂检测反馈

    1(2020·浙江1月选考节选)某兴趣小组为探究H2SCl2O的性质将两种气体同时通入水中,实验装置如图:

    请回答:

    (1)三颈瓶中出现淡黄色沉淀溶液呈强酸性用一个化学方程式表示______________

    _________________________________________________

    (2)若通入水中的Cl2O已过量设计实验方案检验_______________________

    解析:(1)H2S具有强还原性Cl2O具有强氧化性两者一同通入水中发生氧化还原反应生成SHCl故反应的化学方程式为2H2SCl2O===2S2HClH2O(2)要检验通入水中的Cl2O已过量可以检验溶液具有强氧化性方法为用玻璃棒蘸取少量溶液滴在KI­淀粉试纸上KI­淀粉试纸变蓝(或先变蓝后褪色)则说明Cl2O过量。

    答案(1)2H2SCl2O===2S2HClH2O

    (2)用玻璃棒蘸取清液点到KI­淀粉试纸上,如果变蓝(或变蓝后再褪色),说明Cl2O过量

    2(2018·全国卷)醋酸亚铬[(CH3COO)2Cr·2H2O]为砖红色晶体难溶于冷水易溶于酸在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂将三价铬还原为二价铬;二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示。回答下列问题:

    (1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却目的是________。仪器a的名称是________

    (2)将过量锌粒和氯化铬固体置于c加入少量蒸馏水按图连接好装置。打开K1K2关闭K3

    c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色该反应的离子方程式为________________

    ________________________________________________________

    同时c中有气体产生该气体的作用是________________________________________________________________________

    (3)打开K3关闭K1K2c中亮蓝色溶液流入d其原因是________________________________________________________________________

    d中析出砖红色沉淀。为使沉淀充分析出并分离需采用的操作是________________、洗涤、干燥。

    (4)指出装置d可能存在的缺点_______________________________________________

    ___________________________________________

    解析:(1)由题给信息[(CH3COO)2Cr·2H2O]在气体分析中用作O2吸收剂说明Cr2具有强还原性易被O2氧化故所用蒸馏水需经煮沸除去其中的O2以免影响[(CH3COO)2Cr·2H2O]的制备。由仪器的结构特点可知a为分液(或滴液)漏斗。(2)ZnCr3还原为Cr2离子方程式为Zn2Cr3===Zn22Cr2Zn2H===Zn2H2H2起到排除c中空气的作用以防Cr2被氧化。(3)过量的Zn与盐酸反应放出大量的H2使装置c中压强增大关闭K1K2打开K3溶液被压入装置d。由题给信息知[(CH3COO)2Cr·2H2O]难溶于冷水因此应用冰浴冷却以便于[(CH3COO)2Cr·2H2O]析出再将沉淀过滤、洗涤、干燥即可。(4)装置d的缺点是该装置与大气直接相通空气中的O2易将[(CH3COO)2Cr·2H2O]氧化。

    答案:(1)去除水中溶解氧 分液(或滴液)漏斗

    (2)Zn2Cr3===Zn22Cr2 排除c中空气

    (3)c中产生H2使压强大于大气压 (冰浴)冷却 过滤

    (4)敞开体系可能使醋酸亚铬与空气接触

    [课时跟踪检测]                                                               

    1(2021·厦门模拟)某化学兴趣小组为探究氧化性强弱的影响因素进行如下实验。

    (1)饱和食盐水的作用是___________________________________________________

    装置F可吸收微量氯气制得氯水使用倒置漏斗的目的是________________________________________________________________________

    (2)装置A中产生Cl2的化学方程式为___________________________________________

    ________________________________________________________________________

    可推知氧化性:Cl2________MnO(“>”“<”)

    (3)装置D中可观察到溶液变紫红色则该反应的离子方程式为________________________________________________________________________

    可推知氧化性:Cl2________MnO(“>”“<”)

    (4)通过对(2)(3)可判断的氧化性强弱的影响因素是________。利用本实验充分反应所得溶液设计实验验证你的判断。实验方案为________________________________________

    ________________________________________________________________________

    (5)有同学认为无需流量控制器你是否认可?并简要说明理由。________________________________________________________________________

    解析:(1)高锰酸钾与浓盐酸反应产生的氯气中往往混有HCl、水蒸气等杂质饱和食盐水可除去氯气中的氯化氢气体降低氯气的溶解度有利于Cl2的逸出;氯气在水中的溶解度不大吸收微量氯气制氯水使用倒置漏斗可增大氯气与水的接触面积使吸收更充分。(2)装置A中试剂为高锰酸钾与浓盐酸生成氯气的化学方程式为2KMnO416HCl===2MnCl25Cl22KCl8H2O;由氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性可知氧化性:Cl2<MnO(3)装置D中的试剂为锰酸钾碱性溶液通入Cl2溶液变紫红色说明氯气的氧化性大于锰酸根离子则反应的离子方程式为2MnOCl2===2MnO2Cl可推知氧化性:Cl2>MnO(4)在酸性条件下高锰酸钾的氧化性强碱性条件下锰酸根离子具有还原性可被氯气氧化为高锰酸根离 则氧化性强弱的影响因素是溶液酸碱性;验证本实验充分反应所得溶液中是否有高锰酸根离子的方法:滴加盐酸至酸性证明是否有氯气产生。(5)有同学认为无需流量控制器是错误的若产生Cl2速率过快过量氯气会造成D中溶液由碱性变为酸性干扰实验的验证。

    答案:(1)除去氯气中的氯化氢气体 增大气体接触面积使吸收充分

    (2)2KMnO416HCl===2MnCl25Cl22KCl8H2O

    <

    (3)2MnOCl2===2MnO2Cl >

    (4)溶液酸碱性 取D中溶液于试管中滴加盐酸至酸性用湿润的淀粉­KI试纸检验是否产生氯气

    (5)若产生Cl2速率过快过量氯气会造成D中溶液由碱性变为酸性

    2某研究性学习小组的同学通过查阅资料得到如下信息:在加热及适当催化剂存在下CH4可将SO2还原为单质硫(另有CO2H2O生成);实验室制备CH4的原理为CH3COONaNaOHCH4Na2CO3

    (1)实验室制备CH4时要先将所用固体试剂研细再充分混合这样处理的目的是________________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    实际制备中常用碱石灰代替NaOH,以减少反应容器(试管)破损情况的出现,从试剂角度分析,导致试管易出现破损的原因是___________________________________________

    (2)为验证SO2能氧化CH4并有CO2生成该同学设计如下装置(夹持及加热仪器省略)进行实验。

    装置A的作用有干燥气体、将气体充分混合及______________________________

    ________________________________________________________________________

    C中可观察到的现象是_____________________________________________________

    D中试剂通常是_________________________________________________________

    表明B中确实有CO2生成的现象是____________________________________________

    (3)该小组同学讨论后认为B中可能还有CO生成但能否直接在加热条件下用CuO检验从F逸出的气体中到底有无CO的问题上发生了争执甲同学认为能而乙同学认为不能你同意哪位同学的观点并说明理由__________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    解析:(1)固体研细后可增大单位质量的固体的表面积有利于物质间充分混合反应。温度较高时NaOH易与玻璃中的SiO2发生反应从而导致试管易出现破损。(2)实验中需要控制气体的流速通过观察A中气泡产生的快慢就可推知气流速率的相对大小然后根据需要加以调控B中生成的硫蒸气、水蒸气进入CU形管内会凝华、液化CU形管内有黄色固体及无色液体出现。SO2CO2均可与澄清石灰水作用故要先用酸性KMnO4溶液除去SO2。当E中溶液不褪色而F中澄清石灰水变浑浊时表明有CO2生成。

    答案:(1)增大固体比表面积有利于物质间充分混合反应 加热时NaOH易与玻璃中的SiO2发生反应

    (2)通过观察气泡调控气流速率 U形管内有黄色固体及无色液体出现 酸性KMnO4溶液 E中溶液不褪色F中溶液出现浑浊

    (3)同意乙同学的观点理由是过量的CH4也可能还原CuO

    3(2021·安徽模拟)CS(NH2)2(硫脲白色而有光泽的晶体溶于水20 时溶解度为13.6 g;在150 时转变成NH4SCN)是用于制造药物、染料、金属矿物的浮选剂等的原料。某化学实验小组同学用Ca(HS)2CaCN2(石灰氮)合成硫脲并探究其性质。

    (1)制备Ca(HS)2溶液用装置如图(已知酸性:H2CO3>H2S)

    装置a中反应发生的操作为_______________________________________________

    装置b中盛放的试剂是______________________________________________________

    装置c中的长直导管的作用是______________________________________________

    (2)制备硫脲:将CaCN2Ca(HS)2溶液混合加热至80 可合成硫脲同时生成一种常见的碱合适的加热方式是 ;

    该反应的化学方程式为______________________________________________________

    (3)探究硫脲的性质

    取少量硫脲溶于水并加热验证有NH4SCN生成可用的试剂是________(填化学式)

    向盛有少量硫脲的试管中加入NaOH溶液NH3放出检验该气体的方法为________________________________________________________________________

    可用酸性KMnO4溶液滴定硫脲已知MnO 被还原为Mn2CS(NH2)2被氧化为CO2N2SO该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________

    解析:(1)装置a使启普发生器内液体浸没固体应打开活塞反应发生的操作为打开装置ab之间的活塞;装置b中盛放的试剂既能除去CO2中混入的HCl又不吸收CO2所以应选择饱和NaHCO3溶液。当装置c中压力过大时可通过调节c中的液体量来调节压强所以长直导管的作用是作安全导管避免烧瓶内压强过大。(2)因为温度不高于100 (控制在80 )所以合适的加热方式是热水浴;元素的化合价没有变化根据质量守恒写出化学方程式为2CaCN2Ca(HS)26H2O2CS(NH2)23Ca(OH)2(3)验证NH4SCN既可验证NH又可验证SCN但验证SCN时效果更好可用的试剂是FeCl3发生反应的离子方程式为Fe3SCN===Fe(SCN)3生成红色溶液;已知MnO中的Mn的化合价降低被还原为Mn2CS(NH2)2被氧化为CO2N2SO根据电子守恒和电荷守恒发生反应的离子方程式为5CS(NH2)214MnO32H===14Mn25CO25N25SO26H2O该反应中氧化剂为MnO还原剂为CS(NH2)2二者的物质的量之比为145

    答案:(1)打开装置ab之间的活塞 饱和NaHCO3溶液 作安全导管,避免烧瓶内压强过大 (2)热水浴

    2CaCN2Ca(HS)26H2O2CS(NH2)23Ca(OH)2

    (3)FeCl3

    用湿润的红色石蕊试纸置于试管口若变蓝则为NH3

    145

    4二氯亚砜(SOCl2)是一种无色易挥发液体剧烈水解生成两种气体常用作脱水剂其熔点为-105 点为79 140 以上时易分解。

    (1)以硫黄(S)、液氯和三氧化硫为原料在一定条件下合成二氯亚砜原子利用率达100%则三者的物质的量之比为 。

    (2)甲同学设计如图装置用ZnCl2·xH2O晶体制取无水ZnCl2回收剩余的SOCl2(夹持及加热装置略)

    SOCl2在该实验中的作用是_________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    加热条件下A装置中总的化学方程式为_______________________________________

    ________________________________________________________________________

    实验结束后为检验ZnCl2·xH2O晶体是否完全脱水甲同学设计实验方案如下正确的实验顺序为________(填字母)

    a干燥

    b洗涤

    c加入足量硝酸酸化的硝酸银溶液充分反应

    d称取蒸干后的固体m g溶于水

    e过滤

    f称得固体为n g

    ________(保留小数点后两位)即可证明晶体已完全脱水。

    (3)乙同学认为SOCl2还可用作由FeCl3·6H2O制取无水FeCl3的脱水剂但丙同学认为该实验可能发生副反应使最后的产品不纯。

    可能发生的副反应的离子方程式为_________________________________________

    丙同学设计了如下实验方案判断副反应的可能性:

    .取少量FeCl3·6H2O于试管中加入足量SOCl2振荡使两种物质充分反应;

    .往上述试管中加水使固体溶解取溶解后所得溶液少许于两支试管中进行实验验证,完成表格内容。

    可供选择的试剂:AgNO3溶液、稀盐酸、稀HNO3、酸性KMnO4溶液、KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、溴水。

    方案

    操作

    现象

    结论

    往一支试管中滴加________

    若无明显现象

    则发生了上述副反应

    往另一支试管中滴加________________

    ________

    则没有发生上述副反应

     

    解析:(1)以硫黄、液氯和三氧化硫为原料在一定条件下合成SOCl2原子利用率达100%则该反应的化学方程式为2S3Cl2SO33SOCl2所以三者的物质的量之比为231(2)ZnCl2·xH2O晶体制取无水ZnCl2关键要抑制Zn2水解由题意可知SOCl2遇水剧烈反应生成HCl而生成的HCl可以抑制Zn2水解;经以上分析可写出A装置中总的化学方程式:SOCl2ZnCl2·xH2OZnCl2SO22HCl(x1)H2O实验结束后检验ZnCl2·xH2O晶体是否完全脱水的操作方法:d.称取蒸干后的固体m g溶于水;c.加入足量硝酸酸化的硝酸银溶液,充分反应;e.过滤;b.洗涤;a.干燥;f.称得固体为n g即正确的实验顺序为dcebafZnCl2·xH2O完全脱水得到ZnCl2m gZnCl2的质量溶于水后加入足量硝酸酸化的硝酸银溶液过滤洗涤干燥称得固体为n gn gAgCl的质量由氯离子守恒:ZnCl22AgCl则有2×可得0.47(3)SOCl2S为+4有还原性FeCl3具有氧化性可与SOCl2发生氧化还原反应根据得失电子守恒、原子守恒及电荷守恒可得可能发生的副反应的离子方程式为SOCl22Fe33H2O===SO6H2Fe22Cl若发生上述氧化还原反应Fe3会被还原为Fe2SOCl2会被氧化为SO。方案一:若发生了副反应由于加入足量SOCl2Fe3会被完全还原Fe2可滴加KSCN溶液若没有明显现象则证明Fe3已完全被还原脱水过程中发生了氧化还原反应;方案二:若没发生副反应则无Fe2生成可滴加K3[Fe(CN)6]溶液若无蓝色沉淀生成则证明没有Fe2生成脱水过程中没有发生氧化还原反应。

    答案:(1)231

    (2)作脱水剂与水反应生成的HCl可以抑制氯化锌的水解 SOCl2ZnCl2·xH2OZnCl2SO22HCl(x1)H2O

    dcebaf 0.47

    (3)SOCl22Fe33H2O===SO6H2Fe22Cl

    KSCN溶液 K3[Fe(CN)6]溶液 若无蓝色沉淀生成

    5(2021·济南模拟)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化剂之一。某实验小组设计如图装置制备焦亚硫酸钠(部分夹持装置省略),并探究其有关性质。

    已知.Na2SO3SO2===Na2S2O5

    .Na2S2O5易溶于水微溶于乙醇。性质活泼受潮易分解露置空气中易被氧化成硫酸钠。

    回答下列问题:

    (1)仪器组装结束并检查装置气密性开始实验需进行的第一步操作是

    ________________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    (2)装置中的试剂最好选用____________________________________________

    该装置的作用是____________________________________________________________

    (3)实验过程中观察到装置中有晶体析出实验结束后经过滤、洗涤、干燥得到产品Na2S2O5晶体干燥时需将晶体置于干燥器中目的是________________________________________________________________________

    (4)装置用于处理尾气可选用的合理装置为______(填字母)

    (5)Na2S2O5体在空气中易变质,请设计实验方案检验实验所得产品是否变质,简要说明实验操作、现象和结论:_______________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    解析:(1)Na2S2O5易被氧化成硫酸钠开始实验需要先打开装置的夹子,通入N2排出装置中的空气然后关闭夹子再开始制备Na2S2O5(2)通过观察装置中的气泡调控SO2的生成速率由于SO2易溶于水装置中的试剂最好选用饱和亚硫酸氢钠溶液;装置的作用除了观察气泡调控SO2的生成速率还作为作安全瓶防止倒吸。(3)由于Na2S2O5性质活泼受潮易分解露置空气中易氧化成硫酸钠则干燥时需将晶体置于干燥器中从而隔绝空气和水蒸气。(4)a装置瓶塞为单孔无法吸收SO2c装置漏斗伸入溶液中无法防止倒吸;只有bd装置能够防止倒吸可用于吸收SO2(5)Na2S2O5晶体易被空气中的氧气氧化成硫酸钠通过检验硫酸根离子即可判断是否变质。

    答案:(1)打开装置的夹子通入N2排出装置中的空气然后关闭夹子

    (2)饱和亚硫酸氢钠溶液 观察气泡调控SO2的生成速率作安全瓶

    (3)隔绝空气和水蒸气

    (4)bd

    (5)取少量产品溶于足量稀盐酸振荡、静置滴加BaCl2溶液若出现沉淀则说明已变质

    6(2021·潍坊模拟)某化学小组为研究甲醛和新制Cu(OH)2反应进行如下探究。该小组设计如图1装置(气密性良好)并进行实验:向试管中依次加入6 mol·L1 NaOH溶液12 mL0.5 mol·L1 CuSO4溶液8 mL振荡再加入40%的甲醛溶液6 mL放入65 水浴中加热20 min后冷却至室温;反应过程中观察到有红色固体生成有少量气体产生并收集该气体。回答下列问题:

    已知:Cu2O易溶于浓氨水形成[Cu(NH3)4](无色)它在空气中能被氧化为[Cu(NH3)4]2(蓝色)

    (1)实验中NaOH溶液过量的目的是_________________________________________

    使用水浴加热的目的是_________________________________________________

    (2)跟乙醛与氢氧化铜的反应相似甲醛和新制Cu(OH)2反应的产物为甲酸钠、氧化亚铜和水。该小组同学通过查阅资料发现甲醛和新制Cu(OH)2还能发生下列反应:HCHOCu(OH)2CuCO2H2O

    HCHO4Cu(OH)22NaOH2Cu2ONa2CO36H2O

    小组同学对实验中红色固体产物的组成作出猜想:铜或氧化亚铜或它们的混合物。为了验证固体产物设计如图2实验方案并进行实验(以下每步均充分反应)

    摇动锥形瓶的目的是__________________________________________________

    锥形瓶中固体完全溶解得到深蓝色溶液的离子方程式为____________________

    ____________________________________________________

    将容量瓶中的溶液稀释100倍后溶液的颜色与容量瓶相近。由此可知固体产物的组成及物质的量之比约为________

    (3)为进一步确认生成的气体是CO将收集的气体利用如图3所示的装置进行实验(部分夹持仪器略去)

    无水氯化钙的作用是_____________________________________________________

    实验中先通气后加热的目的是________________________________

    证明气体是CO的现象________________________________________________

    (4)甲醛与氢氧化铜反应的实验中甲醛被氧化可能的产物为甲酸钠或碳酸钠。请设计实验方案证明溶液中甲醛的氧化产物________________________________________

    解析:(1)提供碱性溶液环境在碱性条件下醛更易被氧化;在碱性条件下也可避免因氢氧化铜过量而导致其分解变黑(氧化铜)而掩盖氧化亚铜的砖红色;采用水浴加热的目的是受热均匀便于控制温度。(2)氧化亚铜加入浓氨水得到无色溶液在空气中变为蓝色摇动锥形瓶的目的是有利于溶液与空气中的氧气接触。锥形瓶中固体完全溶解得到深蓝色溶液,是铜、氧气和一水合氨溶液反应生成深蓝色络离子,反应的离子方程式为2Cu8NH3·H2OO2===2[Cu(NH3)4]24OH6H2O将容量瓶中的溶液稀释100倍后溶液的颜色与容量瓶相近说明浓度相同根据反应现象和元素守恒得到固体物质组成为Cu2OCu由此可知固体产物的组成及物质的量之比约为n(Cu2O)n(Cu)1200(3)气体通入硬质玻璃管之前要除水蒸气,以防爆炸,所以用无水氯化钙吸收水蒸气。排尽装置中的空气,防止加热时发生爆炸,干扰实验的进行。COCuOCuCO2黑色的CuO粉末生成红色的Cu单质用澄清石灰水检验生成的CO2变浑浊证明有CO2生成通过两方面证明更全面准确所以证明气体是CO的现象:黑色粉末变为红色澄清石灰水变浑浊。(4)甲醛被氢氧化铜氧化为甲酸在碱溶液中生成甲酸盐;或被氧化为碳,在碱溶液中生成碳酸盐,所以生成CO;常加入稀盐酸看是否有气泡生成来检验碳酸根离子的存在所以取少量反应后的澄清溶液于试管中滴入过量的盐酸若无气泡产生说明甲醛被氧化成甲酸钠;若有气泡产生说明甲醛被氧化为碳酸钠。

    答案:(1)提供碱性溶液环境或OHCu(OH)2反应生成[Cu(OH)4]2 受热均匀便于控制温度

    (2)有利于溶液与空气中的氧气接触

    2Cu8NH3·H2OO2===2[Cu(NH3)4]24OH6H2O

    1200

    (3)吸收水蒸气 排尽装置中的空气防止加热时发生爆炸 黑色粉末变为红色澄清石灰水变浑浊

    (4)取少量反应后的澄清溶液于试管中滴入过量的盐酸若无气泡产生说明甲醛被氧化成甲酸钠若有气泡产生说明甲醛被氧化为碳酸钠(其他合理答案也可)

     

    定量实验是将化学实验与化学计算有机结合在一起的实验。测定物质化学组成与含量的探究性实验是近几年高考命题的常考题型。设计中先通过实验测出相关的有效数据然后经计算得出物质的组成与含量。由于定量实验目的性、实用性强能给予学生较大的创造空间更能激发学生的学习兴趣培养学生严谨求实的科学态度因此复习过程中应注重定性实验拓展到定量实验的探讨。

    题型一 物质组成与含量的测定

    【提素能·归纳】

    1含量测定对实验数据筛选的一般方法和思路

    (1)一看数据是否符合测量仪器的精度特点如用托盘天平测得的质量的精确度为0.1 g若数值超过了这个范围说明所得数据是无效的。

    (2)二看数据是否在误差允许范围内若所得的数据明显超出误差允许范围要舍去。

    (3)三看反应是否完全是否是过量反应物作用下所得的数据只有完全反应时所得的数据才能进行有效处理和应用。

    (4)四看所得数据的测量环境是否一致特别是气体体积数据只有在温度、压强一致的情况下才能进行比较、运算。

    (5)五看数据测量过程是否规范、合理错误和违反测量规则的数据要舍去。

    2物质组成的定量测定中数据测定的常用方法

    (1)沉淀法

    先将某种成分转化为沉淀然后称量纯净、干燥的沉淀的质量再进行相关计算。

    (2)测气体体积法:对于产生气体的反应可以通过测定气体体积的方法测定样品纯度。

    常见测量气体体积的实验装置

    量气时应注意的问题

    a量气时应保持装置处于室温状态。

    b读数时要特别注意消除压强差既要保持液面相平还要注意视线与凹液面最低处相平。如图中()()应使左侧和右侧的液面高度保持相平

    (3)测气体质量法

    将生成的气体通入足量的吸收剂中通过称量实验前后吸收剂的质量求得所吸收气体的质量然后进行相关计算。

    (4)重量分析法

    在重量分析中一般首先采用适当的方法使被测组分以单质或化合物的形式从试样中与其他组分分离。

    重量分析法不需要选择合适的指示剂实验的关键是准确判断反应是否反应完全以及反应前后固体(或液体)质量的变化。

    重量分析的过程包括了分离和称量两个过程。根据分离的方法不同重量分析法又可分为沉淀法、挥发法、萃取法等。

    计算方法

    采用重量分析法进行定量计算时,可根据实验中发生反应的化学方程式或原子守恒确定相关物质之间的定量关系,再结合实验数据列出关系式,并进行相关计算。

    [典题示例1] (2021·黄冈模拟)工业制得的氮化铝(AlN)产品中常含有少量Al4C3Al2O3C等杂质。某同学设计如下实验分别测定氮化铝样品中AlNAl4C3的质量分数。已知Al4C3与硫酸反应可生成CH4AlN溶于强酸生成铵盐溶于强碱生成氨气(忽略NH3在强碱性溶液中的溶解)该实验条件下的气体摩尔体积为Vm L·mol1实验装置如图(量气管为碱式滴定管改装)

    实验过程:连好装置后检查装置的气密性;称得装置D的初始质量为a g;称取b g AlN样品置于装置B的锥形瓶中各装置中加入相应药品重新连好装置;读取量气管中液面的初始读数为x mL(量气装置左右液面相平)

    (1)若先测量Al4C3质量分数K1K2K3三个活塞的操作是关闭活塞________打开活塞_____________________________________________________________

    说明反应已经结束。读取读数之前应对量气管进行的操作为____________________

    _______________________________________________

    若量气管中的液面高于右侧球形容器中的液面所测气体体积________(偏大”“偏小无影响)记录滴定管的读数为y mLAl4C3的质量分数为____________________________(用可能含abxyVm的代数式表示)若无恒压管对所测Al4C3质量分数的影响是________(偏大”“偏小无影响)

    (2)若先测量AlN质量分数:首先关闭活塞K1打开活塞K3通过分液漏斗加入过量的某物质写出AlN与过量的某物质发生反应的离子方程式___________________________

    _____________________________________________________________________;反应完成后____________________(填该步应进行的操作)最后称得装置D的质量为c g进而测得AlN的质量分数。

    [解析] (1)通过分液漏斗加入稀硫酸硫酸与样品中的Al4C3完全反应量取生成的甲烷气体,从而测得Al4C3的百分含量故应关闭活塞K2K3打开活塞K1当量气管中液面不再变化时说明反应已经结束。利用连通器原理读取读数之前应对量气管进行的操作为调整量气管高度使左右两边液面相平;若量气管中的液面高于右侧球形容器中的液面说明气体的压强大于大气压所测气体体积偏小。甲烷的体积为(xy)mL物质的量为×103 mol根据碳原子守恒Al4C3的物质的量等于甲烷的物质的量的三分之一所以Al4C3的质量为××103 mol×144 g·mol1×103 gAl4C3的质量分数为×100%×100%若无恒压管最终量气管读数偏大根据上题公式对所测Al4C3质量分数的影响是偏大。(2)若先测量AlN质量分数:首先关闭活塞K1打开活塞K3AlN溶于强酸生成铵盐溶于强碱生成氨气通过分液漏斗加入氢氧化钠发生反应的离子方程式为AlNOHH2O===AlONH3;反应完成后打开K2入一段时间空气,平衡气压,最后称得装置D的质量为c g进而测得AlN的质量分数。

    [答案] (1)K2K3 K1 量气管中液面不再变化 调整量气管高度使左右两边液面相平 偏小

    ×100% 偏大

    (2)AlNOHH2O===AlONH3 打开K2通入一段时间空气

    【练能力·突破】

    1氢化铝锂(LiAlH4)是有机合成中的重要还原剂。某课题组设计实验制备氢化铝锂并测定其纯度。已知: 氢化铝锂、氢化锂遇水都剧烈反应并产生同一种气体。

    .制备氢化锂

    选择图1中的装置制备氢化锂(有些装置可重复使用)

    (1)装置的连接顺序(从左至右)A________________

    (2)检查好装置的气密性点燃酒精灯前需进行的实验操作是______________________

    ________________________________________________________________________

    (3)写出制备氢化锂的化学方程式:_____________________________________________

    ____________________________________________________

    .制备氢化铝锂

    1947SchlesingerBondFinholt首次制得氢化铝锂方法是使氢化锂与无水三氯化铝按一定比例在乙醚中混合,搅拌,充分反应后,经一系列操作得到LiAlH4晶体。

    (4)写出氢化锂与无水三氯化铝反应的化学方程式:____________________________

    ____________________________________________

    .测定氢化铝锂产品(不含氢化锂)的纯度

    (5)按图2装配仪器、检查装置气密性并装好试剂(Y形管中的蒸馏水足量,为了避免氢化铝锂遇水发生爆炸,蒸馏水中需掺入四氢呋喃作稀释剂),启动反应的操作是________________________________。读数之前上下移动量气管右侧的容器使量气管左、右两侧的液面在同一水平面上其目的是________________________________

    (6)在标准状况下反应前量气管读数为V1 mL反应完毕并冷却之后量气管读数为V2 mL。该样品的纯度为________(用含aV1V2 的代数式表示)。如果起始读数时俯视刻度线,测得的结果将________(偏高”“偏低无影响)

    解析:(1)氢化锂遇水能够剧烈反应因此生成的氢气需要干燥并除去其中混有的H2S因此需要先通过NaOH溶液除去硫化氢气体再通过浓硫酸干燥然后在C装置中发生反应生成氢化锂为防止外界水蒸气进入装置后面需要接干燥装置B最后用排水集气法收集未反应的氢气装置的连接顺序(从左至右)ADBCBE(2)检查好装置的气密性点燃酒精灯前需要先制备氢气,并检验氢气的纯度,因此进行的实验操作为打开装置A中分液漏斗的活塞一段时间后用小试管在装置E的水槽中收集气体并验纯。(3)氢气与锂反应制备氢化锂的化学方程式为2LiH22LiH(4)氢化锂与无水三氯化铝按一定比例在乙醚中混合充分反应得到LiAlH4反应的化学方程式为4LiHAlCl3===LiAlH43LiCl(5)启动反应时只需要倾斜Y形管将蒸馏水(掺入四氢呋喃)全部注入a g产品中即可。读数之前上下移动量气管右侧的容器使量气管左、右两侧的液面在同一水平面上可以确保量气管内气体的压强与大气压强相等减少实验误差。(6)氢化铝锂、氢化锂遇水都剧烈反应并产生同一种气体即氢气LiAlH44H2O===LiOHAl(OH)34H2在标准状况下反应前量气管读数为V1 mL反应完毕并冷却之后量气管读数为V2 mL则生成的氢气为(V2V1)mL根据方程式LiAlH4的物质的量为×则样品的纯度=×100%%。如果起始读数时俯视刻度线导致V1偏小结果偏高。

    案:(1)DBCBE

    (2)打开装置A中分液漏斗的活塞一段时间后用小试管在装置E的水槽中收集气体并验纯

    (3)2LiH22LiH

    (4)4LiHAlCl3===LiAlH43LiCl

    (5)倾斜Y形管将蒸馏水(掺入四氢呋喃)全部注入a g产品中 确保量气管内气体的压强与大气压强相等

    (6)% 偏高

    2碱式碳酸镍[Nix(OH)y(CO3)z·nH2O]是一种绿色晶体常用作催化剂和陶瓷着色剂为确定其组成某小组进行了实验探究。

    [查阅资料] 碱式碳酸镍在300 以上分解生成3种氧化物。NiO为绿色粉末Ni2O3为灰黑色固体。

    [实验探究] 选用下图所示部分装置进行实验(夹持装置略)

    实验.定性探究:确定3种氧化物的组成。

    (1)预测三种氧化物分别是NiHC三种元素的氧化物的理论依据是________________________

    (2)经检验生成的三种氧化物分别为NiOH2OCO2装置连接顺序为AB________(填装置的字母序号)。其中装置B中的现象为______________________

    实验.定量分析:确定碱式碳酸镍的组成。连接装置ABFDD进行实验。实验步骤如下:

    .称量碱式碳酸镍、装置F、装置D(前一个)的质量并记录;

    .打开活塞K缓缓通入空气

    .点燃酒精灯加热;

    .熄灭酒精灯冷却到室温关闭K

    .再次称量装置F、装置D(前一个)的质量并记录。

    (3)步骤的目的是_______________________________________________________ 。

    (4)若缺少装置A将导致所测得的x________(偏大”“偏小无影响)

    (5)重复操作______________________________________可判断碱式碳酸镍已完全分解。

    (6)实验前测得石英玻璃管中的样品质量为3.77 g其他数据如表所示:

     

    装置F质量/g

    装置D(前一个)质量/g

    实验前

    132.00

    41.00

    实验后

    133.08

    41.44

     

    该碱式碳酸镍的化学式为________________

    解析:(1)碱式碳酸镍[Nix(OH)y(CO3)z·nH2O]共含4种元素其中一种为氧元素根据元素守恒可知生成的三种氧化物只能是NiHC三种元素的氧化物。(2)生成的氧化物NiOH2OCO2NiO可通过固体状态变化检验检验H2OCO2时先用无水硫酸铜检验水蒸气再用澄清石灰水检验CO2故装置连接顺序为ABEC。反应后B中绿色晶体变成绿色粉末。(3)步骤打开活塞K缓慢通入空气目的是排出装置中空气中的H2OCO2防止水蒸气和二氧化碳的质量测量产生误差。(4)若缺少装置A则会导致CH元素质量偏大、Ni元素质量偏小x值偏小。(5)碱式碳酸镍完全分解时装置F、装置D(前一个)的质量均保持不变。(6)F中增加的质量为生成H2O的质量其质量为(133.08132.00)g1.08 gn(H2O)0.06 molD(前一个)中增加的质量为生成CO2的质量其质量为(41.4441.00)g0.44 gn(CO2)0.01 mol则生成的n(NiO) mol0.03 molNiCH的个数比为0.030.01(0.06×2)3112由化学式Nix(OH)y(CO3)z·nH2O可知x3zy2n12z根据电荷守恒可知2xy2z联立解得y4zn4zz1故该碱式碳酸镍的化学式为Ni3(OH)4CO3·4H2O

    答案:(1)化学反应前后元素种类不变 (2)EC 绿色晶体变成绿色粉末 (3)防止水蒸气和二氧化碳的质量测量产生误差 (4)偏小 (5)装置F、装置D(前一个)的质量与前一次测量值相比不变 (6)Ni3(OH)4CO3·4H2O

    题型二 滴定原理在定量实验中的应用

    【提素能·归纳】

    1滴定分析法

    定量实验中的滴定方法包括酸碱中和滴定、沉淀滴定、氧化还原滴定等主要是根据滴定过程中标准溶液的消耗量来计算待测溶液的浓度。应用较多的是氧化还原滴定,其中碘量法是氧化还原滴定中应用较为广泛的一种方法,在近几年的高考试题中多次出现。

    I2可作氧化剂能被Sn2H2S等还原剂还原I可作还原剂能被IOCr2OMnO等氧化剂氧化故碘量法分为直接碘量法和间接碘量法。

    直接碘量法是用碘滴定液直接滴定还原性物质的方法在滴定过程中I2被还原为I

    间接碘量法(又称滴定碘法)是利用I的还原性与氧化性物质反应生成I2淀粉溶液遇I2显蓝色再加入Na2S2O3标准溶液与I2反应滴定终点的现象为蓝色消失且半分钟内不变色从而测出氧化性物质的含量。例如用间接碘量法测定混合气中ClO2的含量有关反应的离子方程式为2ClO210I8H===2Cl5I24H2OI22S2O===2IS4O得关系式2ClO25I210S2O然后根据已知条件进行计算。

    2滴定实验中常用的计算方法——关系式法

    关系式法常应用于一步反应或分多步进行的连续反应中利用该法可以减少不必要的中间运算过程避免计算错误并能迅速准确地获得结果。一步反应可以直接找出反应物与目标产物的关系;在多步反应中若第一步反应的产物是下一步反应的反应物可以根据化学方程式将该物质作为中介找出已知物质和所求物质之间量的关系。利用这种方法解题的关键是建立已知物质和所求物质之间量的关系式。

    如用Na2S2O3滴定法测水中溶氧量经过如下三步反应:

    O22Mn(OH)2===2MnO(OH)2

    MnO(OH)22I4H===Mn2I23H2O

    2Na2S2O3I2===Na2S4O62NaI

    因此水中溶氧量与Na2S2O3之间的关系为

    O22MnO(OH)22I24Na2S2O3

    (中介物质) (中介物质)

    [典题示例2] 水中溶氧量(DO)是衡量水体自净能力的一个指标通常用每升水中溶解氧分子的质量表示单位mg·L1。我国《地表水环境质量标准》规定生活饮用水源的DO不能低于5 mg·L1。某化学小组同学设计了下列装置(夹持装置略)测定某河水的DO

    .测定原理

    碱性条件下O2可将Mn2氧化为MnO(OH)2

    2Mn2O24OH===2MnO(OH)2

    酸性条件下MnO(OH)2可将I氧化为I2

    MnO(OH)2IHMn2I2H2O(未配平)

    Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2

    2S2OI2===S4O2I

    .测定步骤

    a安装装置检查气密性N2排尽空气后止充N2

    b向烧瓶中加入200 mL水样。

    c向烧瓶中依次迅速加入1 mL MnSO4无氧溶液(过量)2 mL碱性KI无氧溶液(过量)开启搅拌器至反应完全。

    d搅拌并向烧瓶中加入2 mL H2SO4无氧溶液至反应完全溶液为中性或弱酸性。

    e从烧瓶中取出40.00 mL溶液以淀粉作指示剂0.010 00 mol·L1 Na2S2O3溶液进行滴定记录数据。

    f……

    g处理数据(忽略氧气从水样中的逸出量和加入试剂后水样体积的变化)

    回答下列问题:

    (1)配制以上无氧溶液时除去所用溶剂水中氧的简单操作为____________________

    ____________________________________________________

    (2)在橡胶塞处加入水样及有关试剂应选择的仪器是______________(填序号)

    滴定管 注射器 量筒

    (3)搅拌的作用是________________________________________________________________________

    (4)配平反应的方程式其化学计量数依次为______________________

    (5)步骤f________________________

    (6)步骤e中达到滴定终点的标志为____________________________________________

    ______________

    若某次滴定消耗Na2S2O3溶液4.50 mL水样的DO________ mg·L1(保留一位小数)。作为饮用水源此次测得DO是否达标:________()

    (7)步骤d中加入H2SO4溶液反应后若溶液pH过低滴定时会产生明显的误差。写出产生此误差的原因(用离子方程式表示至少写出2)__________________________________

    ________________________________________________________________________

    [解析] (1)气体的溶解度随温度升高而减小故可用将水加热煮沸法除去溶解在溶剂水中的氧气。(2)测定步骤中加入的试剂均为无氧溶液且加入的水样要防止空气中氧气的干扰故需要隔绝空气所以选用密封性较好的注射器。(3)搅拌能够使物质混合均匀加快化学反应的进行。(4)MnO(OH)2Mn显+4I化合价升高生成I2,故根据化合价升降总数相等和元素守恒、电荷守恒配平方程式为MnO(OH)22I4H===Mn2I23H2O(5)氧化化原滴定一般采用重复滴定23次来减小滴定误差。(6)Na2S2O3溶液进行滴定时I2的量逐渐减小至消失时为滴定终点此时的现象是蓝色消失且半分钟内不变色。根据题中所给反应方程式得关系式:

    2Mn2O22MnO(OH)22I24Na2S2O3

        1            4

       n(O2)   0.004 5 L×0.010 00 mol·L1

    n(O2)

    ×0.004 5 L×0.010 00 mol·L1DO

    9.0×103 g·L19.0 mg·L1根据生活饮用水的DO不低于5 mg·L1此次测得的DO达标。(7)Na2S2O3在酸性条件下可以发生歧化反应生成SSO2且生成的SO2可被I2氧化。另外在酸性条件下I也可被氧气氧化。

    [答案] (1)将溶剂水煮沸后冷却 (2)

    (3)使溶液混合均匀快速完成反应 (4)124113

    (5)重复步骤e的操作23

    (6)溶液蓝色褪去半分钟内不变色 9.0 是

    (7)2HS2O===SSO2H2O

    SO2I22H2O===4HSO2I

    4H4IO2===2I22H2O(任写其中2)

    【练能力·突破】

    1草酸亚铁在形成晶体时会结合一定量的水;在工农业生产中具有重要用途如作照相的显影剂生产磷酸铁锂电池的原料等。

    已知:草酸亚铁不溶于水,可溶于酸;

    Fe(SCN)3C2O===Fe(C2O4)6SCN

    回答下列问题:

    .甲同学检查药品时发现该晶体显浅黄色认为晶体不纯可能是因为部分的铁被氧化。为验证自己的猜想进行实验验证。取少量的晶体样品溶于稀硫酸滴加KSCN溶液溶液无明显变化。由此认为晶体中不存在+3价的铁。你认为________(正确不正确)理由是_____________________________________________________________

    .乙同学为测定草酸亚铁晶体FeC2O4·xH2O中的结晶水含量利用如下装置:

    做实验前首先要_________________________________________________________

    称取一定质量的晶体装好药品开始实验接下来的实验步骤依次为________(填字母)重复实验直至装置B恒重。

    a点燃酒精灯加热 b.熄灭酒精灯 c.关闭K d.打开K缓缓通入氮气 e.冷却至室温 f.称量

    .丙同学用滴定的方法也可以测定草酸亚铁晶体中结晶水的含量。取a g草酸亚铁晶体溶于稀硫酸再把所得溶液稀释成500 mL取出50 mL放入锥形瓶向其中逐滴滴入未知浓度的酸性KMnO4溶液振荡发现溶液颜色逐渐变为棕黄色且有气泡冒出当溶液颜色突变成浅紫色停止滴加。接着向溶液中加入稍过量的KI溶液和几滴淀粉溶液,然后再用c mol·L1 Na2S2O3溶液滴定至终点。几次实验平均消耗Na2S2O3溶液V mL

    (2Na2S2O3I2===Na2S4O62NaI)

    (1)写出向溶液中滴加酸性KMnO4溶液发生反应的离子方程式:________________________________________________________________________

    (2)上述实验中稀释草酸亚铁溶液时除烧杯和玻璃棒外,还必需的玻璃仪器有________________________________________________________________________

    (3)x________(用含acV的代数式表示)

    (4)若实验中滴入KMnO4溶液过多则所得x________(偏大”“偏小无影响)

    解析:.根据题给信息C2OSCN更易与Fe3结合所以取少量的晶体样品溶于稀硫酸滴加KSCN溶液溶液无明显变化不能判定晶体中不存在+3价的铁。.做实验前首先要检查装置是否漏气即检查装置的气密性。将一定质量的晶体装好由于草酸亚铁晶体中亚铁离子易被氧气氧化所以要排尽装置内的空气先打开K缓缓通入氮气然后点燃酒精灯加热反应结束后熄灭酒精灯冷却至室温后关闭K进行称量重复实验直至装置B恒重即正确的实验步骤为dabecf.(1)草酸亚铁晶体中含有Fe2C2O在酸性条件,能分别被KMnO4溶液氧化为Fe3CO2MnO被还原为Mn2根据得失电子守恒、原子守恒及电荷守恒可得反应的离子方程式为3MnO5Fe25C2O24H===3Mn25Fe312H2O10CO2(2)把草酸亚铁溶液稀释成500 mL溶液时除烧杯和玻璃棒外还必需的玻璃仪器有500 mL容量瓶、胶头滴管。(3)根据反应3MnO5Fe25C2O24H===3Mn25Fe312H2O10CO2可知反应生成Fe3其可把I氧化为I2反应为2Fe32I===2Fe2I2;生成的I2又被Na2S2O3还原为I反应为2Na2S2O3I2===Na2S4O62NaI;根据上述反应关系可知:n(FeC2O4·xH2O)n(Fe2)n(Fe3)2n(I2)n(Na2S2O3)cV×103 mol所以50 mL溶液中n(FeC2O4·xH2O)cV×103 mol又因为原溶液体积为500 mL所以n(FeC2O4·xH2O)cV×103× molcV×102 mol草酸亚铁晶体为a g所以cV×102 mol解得x(4)若实验中滴入KMnO4溶液过多碘离子被氧化的量增多消耗的n(Na2S2O3)增多根据x可知所得x值偏小。

    答案:.不正确 根据已知,C2OSCN更易与Fe3结合

    .检查装置的气密性 dabecf

    .(1)3MnO5Fe25C2O24H===3Mn25Fe312H2O10CO2

    (2)500 mL容量瓶、胶头滴管

    (3) (4)偏小

    2蒸馏碘滴定法可测量中药材中二氧化硫是否超标(亚硫酸盐折算成二氧化硫)。原理是利用如图所示装置将亚硫酸盐转化为SO2然后用碘标准溶液滴定吸收液。

    实验步骤如下:

    .SO2含量的测定

    烧瓶A中加中药粉10 g加蒸馏水300 mL;锥形瓶中加蒸馏水125 mL和淀粉试液1 mL作为吸收液;打开冷凝水通氮气滴入盐酸10 mL;加热烧瓶A并保持微沸约3 min0.010 00 mol·L1碘标准溶液一边吸收一边滴定至终点时消耗碘标准溶液V1 mL

    .空白实验

    只加300 mL蒸馏水重复上述操作需碘标准溶液V0 mL

    (1)仪器C的名称为________仪器B的进水口为________(“a”“b”)

    (2)滴入盐酸前先通氮气一段时间作用是___________________________________

    ________________________________________________________________________

    测定过程中氮气的流速过快会导致测量结果________(偏大”“偏小不变)

    (3)滴定过程中使用的滴定管为________(填序号)

    A酸式无色滴定管    B.酸式棕色滴定管

    C碱式无色滴定管    D.碱式棕色滴定管

    滴定时锥形瓶中反应的离子方程式为__________________________________________

    ________________________________________________________________________

    滴定终点的现象是____________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    (4)空白实验的目的是______________________________________________________

    (5)该中药中SO2含量为________mg·kg1

    解析:(1)由图中仪器C的构造可知C是分液漏斗;仪器B是冷凝管起冷凝作用所以冷却水应该下口进上口出即进水口为b(2)SO2有强还原性溶于水后易被O2氧化所以先通入N2将装置内的空气排净避免空气中的O2干扰SO2的测定;若氮气的流速过快会使一部分SO2来不及被吸收就被氮气带出,所以导致测量结果偏小。(3)滴定管中盛放的是碘标准溶液碘会腐蚀碱式滴定管下端的橡胶管所以只能用酸式滴定管碘标准溶液须使用棕色滴定管B正确。滴定时单质I2SO2氧化为H2SO4根据得失电子守恒及电荷守恒可得离子方程式为I2SO22H2O===4HSO2I;达到滴定终点时二氧化硫反应完全加入的单质碘遇淀粉使溶液显蓝色所以滴定终点的现象为当滴入最后一滴碘标准溶液时锥形瓶内溶液由无色变为蓝色30 s内不褪色。(4)做空白实验的目的主要是消除其他试剂、实验操作等因素引起的误差。(5)用于氧化SO2I2标准溶液体积为(V1V0)mLI2的物质的量为0.010 00·(V1V0)×103 mol(V1V0)×105 mol由关系式:I2SO2n(SO2)(V1V0)×105 mol10 g中药粉中m(SO2)6.4(V1V0)×104 g1 kg药粉中含有SO2的质量为6.4(V1V0)×102 g即有64(V1V0)mg SO2

    答案:(1)分液漏斗 b

    (2)排出装置内空气避免空气中O2干扰SO2测定 偏小

    (3)B I2SO22H2O===4HSO2I 当滴入最后一滴碘标准溶液时锥形瓶内溶液由无色变为蓝色30 s内不褪色

    (4)消除其他试剂、实验操作等因素引起的误差

    (5)64(V1V0)

    【新情境·素养】

    莫尔盐[硫酸亚铁铵(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]又称马尔氏盐;浅蓝绿色结晶或粉末;对光敏感;在空气中逐渐风化及氧化;溶于水几乎不溶于乙醇;低毒有刺激性。

    硫酸亚铁铵是一种重要的化工原料用途十分广泛。它可以作净水剂;在无机化学工业中它是制取其他铁化合物的原料如用于制造氧化铁系颜料、磁性材料、黄血盐和其他铁盐等;它还有许多方面的直接应用,如可用作印染工业的媒染剂,制革工业中用于鞣革,木材工业中用作防腐剂,医药中用于治疗缺铁性贫血,农业中施用于缺铁性土壤,畜牧业中用作饲料添加剂等,还可以与鞣酸、没食子酸等混合后配制蓝黑墨水。

    [实验一] 莫尔盐热分解产物的实验探究

    2 500 时把117.6 g莫尔盐隔绝空气加热完全分解为检验其分解产物的成分设计如下实验装置进行实验加热A中的莫尔盐至分解完全。

    [问题探究]

    (1)装置A中固体充分加热较长时间后通入N2的目的是什么?

    提示:通入N2可将装置A中分解产生的气体全部驱赶至BC装置中以保证莫尔盐分解产生的气体在BC装置中被充分吸收。

    (2)实验中观察到装置B中出现白色浑浊由此判断莫尔盐分解产物中含有哪种气体?写出装置B中发生反应的化学方程式。

    提示:SO3SO3H2OBaCl2===BaSO42HCl

    (3)实验中,观察到装置C中有白色沉淀生成由此判断莫尔盐分解产物中含有哪种气体?写出装置C中发生反应的离子方程式。

    提示SO2H2O2SO2===SO2HBa2SO===BaSO4

    (4)莫尔盐在装置A中完全分解后得到23.2 g等物质的量的FeOFe2O3的混合物同时装置BC中得到沉淀的质量分别是46.6 g93.2 g通过其他实验测得生成6.8 g NH32.24 L(标况)N2试通过计算写出莫尔盐分解的化学方程式。

    提示:n(莫尔盐)0.3 mol

    莫尔盐分解得到的23.2 g固体产物中n(FeO)0.1 moln(Fe2O3)0.1 mol

    莫尔盐分解得到的气体产物中

    n(SO3)n(BaSO4)0.2 mol

    n(SO2)n(BaSO4)0.4 mol

    n(N2)0.1 mol

    n(NH3)0.4 mol

    n[(NH4)2Fe(SO4)2]n(FeO)n(Fe2O3)n(SO3)n(SO2)n(N2)n(NH3)0.30.10.10.20.40.10.43112414

    因此莫尔盐分解的化学方程式为3(NH4)2Fe(SO4)2·6H2OFeOFe2O32SO34SO2N24NH324H2O

    [实验二] 莫尔盐含量的实验测定

    为测定硫酸亚铁铵晶体纯度某学生取m g硫酸亚铁铵样品配制成500 mL溶液根据物质组成甲、乙两位同学设计了如下三个实验方案请回答:

    ()方案一:取20.00 mL硫酸亚铁铵溶液用0.100 0 mol·L1酸性KMnO4溶液分三次进行滴定。滴定数据如下:

    滴定次数

    1

    2

    3

    酸性KMnO4溶液用量/mL

    19.96

    20.03

    20.01

     

    ()方案二:(通过NH测定)实验设计如下图所示。取20.00 mL硫酸亚铁铵溶液进行该实验。

    [问题探究]

    (1)写出方案一中酸性KMnO4氧化Fe2的离子方程式依据滴定数据计算硫酸亚铁铵晶体的纯度。

    提示:MnO5Fe28H===Mn25Fe34H2O

    n[(NH4)2Fe(SO4)2]n(Fe2)5n(KMnO4)5×0.100 0 mol·L1×20.00×103 L

    则样品中n[(NH4)2Fe(SO4)2]5×0.100 0 mol·L1×20.00×103 L×0.25 mol故硫酸亚铁铵晶体的纯度为×100%×100%

    (2)方案二中AB两套装置中哪一个较为合理?你判断的理由是什么?

    提示:装置B更合理;原因是NH3极易溶于水A装置会出现倒吸。

    (3)若测得NH3的体积为V L(已折算为标准状况)则该硫酸亚铁铵晶体的纯度是多少?

    提示:m g硫酸亚铁铵样品中含N的物质的量为

    × mol

    则硫酸亚铁铵的纯度为

    ×100%

    ×100%

    随堂检测反馈

    1(2020·山东等级考节选)FeC2O4·2H2O样品中可能含有的杂质为Fe2(C2O4)3H2C2O4·2H2O采用KMnO4滴定法测定该样品的组成实验步骤如下:

    .称取m g样品于锥形瓶中加入稀H2SO4溶解水浴加热至75 。用c mol·L1KMnO4溶液趁热滴定至溶液出现粉红色且30 s内不褪色消耗KMnO4溶液V1 mL

    .向上述溶液中加入适量还原剂将Fe3完全还原为Fe2,加入稀H2SO4酸化后75 继续用KMnO4溶液滴定至溶液出现粉红色且30 s内不褪色又消耗KMnO4溶液V2 mL

    样品中所含H2C2O4·2H2O(M126 g·mol1)的质量分数表达式为__________________

    下列关于样品组成分析的说法正确的是________(填标号)

    A3样品中一定不含杂质

    B越大样品中H2C2O4·2H2O含量一定越高

    C若步骤中滴入KMnO4溶液不足则测得样品中Fe元素含量偏低

    D若所用KMnO4溶液实际浓度偏低则测得样品中Fe元素含量偏高

    解析:FeC2O4·2H2OFe2(C2O4)3H2C2O4·2H2O的物质的量分别为xyz则由实验步骤和实验步骤反应过程中得失电子守恒可列等式:

    cV1×103 mol cV2×103 mol

    联立①②两式解得zc(V13V2)×103 mol则样品中所含H2C2O4·2H2O的质量分数为z××100%×100%。当33z0y不一定等于0A项错误;由上述分析知样品中

    H2C2O4·2H2O的质量分数为×100%越大样品中H2C2O4·2H2O含量一定越高B项正确;若实验步骤中滴入的高锰酸钾溶液不足则实验步骤所得混合液中残留C2O实验步骤中消耗高锰酸钾溶液偏多测得样品中Fe元素含量偏高C项错误;结合上述分析知Fe元素的质量分数为×100%若所用高锰酸钾溶液实际浓度偏低,则得到的V2偏大测得样品中Fe元素含量偏高D项正确。

    答案:×100% BD

    2硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2OM248 g·mol1)可用作定影剂、还原剂。

    利用K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测定步骤如下:

    (1)溶液配制:称取1.200 0 g某硫代硫酸钠晶体样品用新煮沸并冷却的蒸馏水在__________中溶解完全溶解后全部转移至100 mL__________加蒸馏水至________

    (2)滴定:取0.009 50 mol·L1K2Cr2O7标准溶液20.00 mL硫酸酸化后加入过量KI发生反应:Cr2O6I14H===3I22Cr37H2O。然后用硫代硫酸钠样品溶液滴定至淡黄绿色生反应:I22S2O===S4O2I。加入淀粉溶液作为指示剂继续滴定当溶液______即为终点。平行滴定3样品溶液的平均用量为24.80 mL则样品纯度为________%(保留1位小数)

    解析:(1)配制一定物质的量浓度的溶液应该在烧杯中溶解冷却至室温后转移至100 mL的容量瓶中加蒸馏水至距刻度线12 cm,改用胶头滴管滴加至溶液的凹液面最低处与刻度线相平。

    (2)加入淀粉作指示剂淀粉遇I2变蓝色加入的Na2S2O3样品与I2反应I2消耗完后溶液蓝色褪去且半分钟内不恢复即为滴定终点。

    由反应Cr2O6I14H===3I22Cr37H2O

    I22S2O===S4O2I

    得关系式:Cr2O ~ 3I2 ~ 6S2O

                1                   6

    0009 50 mol·L1×0.02 L0.009 50 mol·L1×0.02 L×6

    硫代硫酸钠样品溶液的浓度为

    样品的纯度为

    ×100%95.0%

    答案:(1)烧杯 容量瓶 刻度线 (2)蓝色褪去且半分钟内不恢复 95.0

    [课时跟踪检测]                                                           

    1(2021·南平模拟)CN有剧毒含氰电镀废水需处理达标后才能排放某兴趣小组在密闭系统中用如图装置进行模拟实验测定CN被处理的百分率。具体原理及部分操作步骤如图所示:

    步骤

    原理

    操作

    1

    TiO2催化作用下NaClOCN氧化成CNO(CNCNON元素均为-3)

    1 L含氰电镀废水经浓缩后与过量NaClO溶液混合倒入甲中塞上橡皮塞

    2

    在酸性条件下CNONaClO反应生成N2CO2Cl2

    一段时间后打开橡皮塞和活塞使溶液全部进入乙中关闭活塞

     

    已知:含氰电镀废水中CN浓度为a mg·L1;玻璃棉不参与反应。

    (1)写出甲中的反应的离子方程式____________________________________________

    (2)乙中反应的离子方程式为2CNO6ClO8H===N22CO23Cl24H2O该反应的氧化剂是________

    (3)上述实验是通过测定CO2的量来确定对CN的处理效果。丙装置中的试剂是________丁装置中主要发生反应的化学方程式是_____________________

    ___________________________________________________丁装置中玻璃棉的作用是________________________________________________________________________

    干燥管的作用是______________________________________________________

    (4)若干燥管增重b mgCN被处理的百分率是________(用含ab的代数式来表示)

    (5)该装置气密性良好假定每一个装置都充分反应,则利用该装置测得的CN被处理的百分率与实际值相比________(偏高偏低)简述可能的原因:________________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    解析:(1)甲中的反应为NaClOCN氧化成CNONaClO具有强氧化性被还原为Cl离子方程式为CNClOCNOCl(2)根据反应:2CNO6ClO8H===N22CO23Cl24H2OClO中的+1Cl元素被还原为0NaClO(ClO)为氧化剂。(3)实验原理为测量干燥管吸收的二氧化碳的质量来确定对CN的处理效果由于乙装置中产生N2CO2Cl2H2O氯水与水都能被碱石灰吸收影响二氧化碳质量的测定所以进入干燥管的气体应除去氯气与水用浓硫酸吸水用铜网除去氯气同时应防止空气中的CO2、水蒸气进入干燥管干扰实验所以丙装置的试剂是浓硫酸丁装置中发生的反应为CuCl2CuCl2为了防止CuCl2固体粉末堵塞导管(或吸附CuCl2固体)丁装置中需要使用玻璃棉;干燥管的作用是吸收CO2干燥管的作用是防止空气中的CO2、水蒸气进入干燥管影响CO2的测量。(4)含氰电镀废水中CN浓度为a mg·L11 L该废水中含有CN的质量为a mg·L1×1 La mg干燥管增重的b mgCO2的质量

    结合C元素守恒可得关系式:CN  ~  CO2

                              26           44

                             m(CN)         b mg

    m(CN) mgCN被处理的百分率是×100%×100%(5)装置中残留有CO2未被完全吸收导致测定的CO2质量偏低测得的CN被处理的百分率与实际值相比偏低。

    答案:(1)CNClOCNOCl

    (2)NaClO(ClO)

    (3)浓硫酸 CuCl2CuCl2 防止CuCl2固体粉末堵塞导管(或吸附CuCl2固体) 防止空气中的CO2、水蒸气进入干燥管影响CO2的测量

    (4)×100%

    (5)偏低 前面装置中残留有CO2未被完全吸收

    2为测定某氟化稀土样品中氟元素的质量分数某化学兴趣小组进行了如下实验。利用高氯酸(高沸点酸)将样品中的氟元素转化为氟化氢(低沸点酸)蒸出再滴定测量。实验装置如图所示:

    (1)a的作用是________仪器d的名称是________

    (2)检查装置气密性:________________________________________________________________________

    (填操作)关闭K微热c导管e末端有气泡冒出;停止加热导管e内形成一段稳定的水柱说明装置气密性良好。

    (3)c中加入一定体积的高氯酸和m g氟化稀土样品f中盛有滴加酚酞的NaOH溶液。加热bc使b中产生的水蒸气进入c

    下列物质可代替高氯酸的是________(填字母)

    A硝酸       B.盐酸

    C硫酸    D.磷酸

    实验中除有HF气体外可能还有少量SiF4(易水解)气体生成。若有SiF4生成实验结果将________(偏高”“偏低不受影响)

    若观察到f中溶液红色褪去需要向f中及时补加NaOH溶液否则会使实验结果偏低原因是_________________________________________________________________

    ____________________

    (4)向馏出液中加入V1 mL c1 mol·L1La(NO3)3溶液得到LaF3沉淀再用c2 mol·L1 EDTA标准溶液滴定剩余La3(La3EDTA11配合)消耗EDTA标准溶液V2 mL则氟化稀土样品中氟的质量分数为__________________

    (5)用样品进行实验前需要用0.084 g氟化钠代替样品进行实验改变条件(高氯酸用量、反应温度、蒸馏时间)测量并计算出氟元素质量重复多次。该操作的目的是______________________________________

    解析:(1)a的作用是平衡压强防止圆底烧瓶中压强过大引起爆炸。仪器d的名称是直形冷凝管。(2)检查装置气密性时在bf中加水使水浸没ae的末端从而形成密闭体系。(3)此实验是利用高氯酸(高沸点酸)将样品中的氟元素转化为HF(低沸点酸)蒸出。硝酸和盐酸易挥发AB项错误;硫酸和磷酸沸点高难挥发CD正确。

    答案:(1)平衡压强 直形冷凝管

    (2)bf中加水水浸没导管ae的末端

    (3)CD 受影响 此实验需要充分吸收HF气体防止其挥发损失

    (4)%

    (5)寻找最佳实验条件

    3某浅绿色晶体X[x(NH4)2SO4·yFeSO4·zH2O]在分析化学中常用作还原剂。为确定其组成某小组同学进行如下实验:

    .NH含量的测定

    采用蒸馏法蒸馏的装置如图所示:

    相关的实验步骤如下:

    准确称取58.80 g晶体X加水溶解后将溶液注入三颈烧瓶中;

    准确量取50.00 mL 3.030 mol·L1 H2SO4溶液于锥形瓶中;

    向三颈烧瓶中加入足量NaOH溶液通入氮气加热蒸氨结束后取下锥形瓶;

    0.120 mol·L1 NaOH标准溶液滴定锥形瓶中过量的硫酸滴定终点时消耗25.00 mL NaOH标准溶液。

    (1)仪器M的名称为________________

    (2)步骤发生的氧化还原反应的化学方程式为____________________________。蒸氨结束后为了减少实验误差还需要对直形冷凝管进行处理处理的操作方法是________________________________________________

    (3)步骤若振荡时锥形瓶中有液体溅出则所测得的n(NH)的值将________(偏大”“偏小不变)

    .SO含量的测定

    采用重量分析法实验步骤如下:

    另准确称取58.80 g晶体X于烧杯中加水溶解边搅拌边加入过量的BaCl2溶液;

    将得到的溶液用无灰滤纸(灰分质量很小可忽略)过滤洗涤沉淀34次;

    用滤纸包裹好沉淀取出灼烧滤纸包至滤纸完全灰化;

    继续灼烧沉淀至恒重称量得沉淀质量为69.90 g

    (4)步骤判断BaCl2溶液已过量的实验操作和现象是

    ________________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    (5)步骤采用冷水洗涤沉淀其主要目的是

    ________________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    (6)结合实验通过计算得出晶体X的化学式为__________________

    解析:(2)Fe2NaOH溶液反应生成Fe(OH)2沉淀随后被氧化为氢氧化铁反应的化学方程式为4Fe(OH)2O22H2O===4Fe(OH)3;蒸氨结束后直形冷凝管中会残留一些液氨会对测定结果产生影响因此为了减少实验误差还需要对直形冷凝管进行处理处理的操作方法是用蒸馏水冲洗冷凝管内通道23将洗涤液注入锥形瓶中。(3)步骤若振荡时锥形瓶中有液体溅出消耗NaOH的量减少则测定锥形瓶内溶液中剩余的硫酸的量减少,与氨气反应的硫酸的量增多,造成所测得的n(NH)的值偏大。(5)用冷水洗涤可以降低固体的溶解度减少固体的溶解。(6)过量的H的物质的量为0.120 mol·L1×0.025 L0.003 molNH3反应的H的物质的量为3.030 mol·L1×0.05 L×20.003 mol0.3 moln(NH)0.3 mol69.90 g沉淀为BaSO4n(SO)0.3 mol;利用电荷守恒:n(NH)2n(Fe2)2n(SO)n(Fe2)0.15 mol;再利用质量守恒得m(H2O)58.80 gm(NH)m(SO)m(Fe2)16.2 gn(H2O)0.9 moln(NH)n(Fe2)n(SO)n(H2O)2126晶体X的化学式为(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O

    答案:(1)分液漏斗

    (2)4Fe(OH)2O22H2O===4Fe(OH)3 用蒸馏水冲洗冷凝管内通道23将洗涤液注入锥形瓶中

    (3)偏大

    (4)待浊液分层后向上层清液中加入12BaCl2溶液,若无白色浑浊出现,则说明BaCl2溶液已过量

    (5)尽可能减少沉淀的溶解损失减小实验误差

    (6)(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O

    4(2021·青岛模拟)氨基钠(NaNH2)常用作有机合成的还原剂、脱水剂。某学习小组用如图1装置NH3Na为原料加热至350360 制备氨基钠并检验其生成的产物和测定产品的纯度。

    已知:NaNH2极易水解且易被空气氧化。回答下列问题:

    (1)实验时应先关闭K2打开K1通一段时间He目的是________________________________________________________________________

    (2)仪器M名称为________试剂X________

    (3)装置A中发生反应的化学方程式为

    ________________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    能证明气体产物的实验现象是

    ________________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    (4)装置C的作用是_________________________________________________________

    (5)制备时通入的氨气过量待钠充分反应后m g产品按如图2装置进行实验(产品所含杂质与水反应不放出气体)。用注射器向试管中缓慢加入H2O至恰好完全反应立即停止G中液面从刻度V1变为V2(已知V2>V1数据已折合为标准状况单位mL)若忽略固体体积读取刻度时保持两处液面相平则产品纯度为________;若读取V1G中液面低于漏斗侧液面则所测得的纯度比实际产品纯度________(偏高”“偏低无影响)

    解析:(1)根据题干可知NaNH2极易水解且易被空气氧化所以在实验前需排尽装置中的空气即实验时通一段时间He目的是排尽装置内的空气防止加热E时发生爆炸。(2)试剂X的作用是检验反应中生成的水蒸气无水硫酸铜遇水变蓝色X为无水硫酸铜。(3)装置ANa和氨气在加热条件下生成NaNH2H2,发生反应的化学方程式为2Na2NH32NaNH2H2;当C中试纸无变化E中黑色粉末变红F中白色粉末变蓝时说明A中有H2生成。(4)装置C中湿润红色石蕊试纸是为了检验氨气是否除尽。(5)设产品纯度为x

    NaNH2H2O===NaOHNH3

    39 g          22.4 L

    m g×x       103×(V2V1)L

    产品纯度x×100%%若读取V1G中液面低于漏斗侧液面此时G中压强大于1个大气压强V1相对标准状况下体积偏小(V2V1)偏大导致所测得的纯度比实际产品纯度偏高。

    答案:(1)排尽装置内的空气防止加热E时发生爆炸

    (2)三颈烧瓶 无水硫酸铜

    (3)2Na2NH32NaNH2H2 C中试纸无变化E中黑色粉末变红F中白色粉末变蓝

    (4)检验氨气是否除尽

    (5)% 偏高

    5(2021·中山模拟)某学习小组根据高中知识设计如下测定室内甲醛含量的装置(夹持装置已略)

    .配制银氨溶液

    (1)盛装AgNO3溶液的仪器D的名称________________

    (2)关闭K2K3打开K1和分液漏斗活塞将饱和食盐水滴入圆底烧瓶中当观察到D中最初生成的白色沉淀恰好完全溶解时关闭K1和分液漏斗活塞。请写出A装置中发生反应的化学方程式______________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    饱和食盐水的用途是_______________________________________________________

    (3)已知银氨溶液的成分是Ag(NH3)2OH写出D中生成银氨溶液的化学方程式

    ________________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    .测定室内空气中甲醛含量

    (4)用热水浴加热D打开K3将滑动隔板由最左端抽到最右端吸入1 L室内空气关闭K3后续操作是__________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    共计进行上述操作十次。

    (5)装置中毛细管的作用是___________________________________________________

    (6)已知甲醛被银氨溶液氧化的化学方程式为HCHO4Ag(NH3)2OH===(NH4)2CO34Ag6NH32H2O测得共生成Ag 2.16 mg。则空气中甲醛的含量为________ mg·L1(空气中其他物质不与银氨溶液反应)

    (7)该设计装置存在一个明显的不足之处是_____________________________________

    解析:.(2)A中饱和食盐水和氮化镁反应制取氨气同时生成氢氧化镁反应的化学方程式为Mg3N26H2O===3Mg(OH)22NH3;氮化镁与水反应速率很快所以饱和食盐水的作用是降低氮化镁与水的反应速率。(3)硝酸银与氨水反应生成Ag(NH3)2OH和硝酸铵、水D中生成银氨溶液的化学方程式为AgNO33NH3·H2O===Ag(NH3)2OHNH4NO32H2O.(4)用热水浴加热三颈烧瓶打开K3将滑动隔板由最左端抽到最右端吸入1 L室内空气关闭K3后续操作是打开K2向左缓慢推动滑动隔板将气体全部推出再关闭K2(5)装置中毛细管的作用是减小气体的通入速率,使空气中的甲醛气体被完全吸收。(6)甲醛和银氨溶液反应生成银和碳酸盐根据甲醛被氧化为碳酸盐氢氧化二氨合银被还原为单质银甲醛中碳元素化合价由04银由+10生成Ag 2.16 mg根据电子守恒规律:设消耗甲醛的物质的量为x4x2×105 molx5×106 mol因为实验进行了10次操作所以测得1 L空气中甲醛的含量为5×107 mol即为5×107 mol×30×103 mg·L10.015 mg·L1(7)甲醛被银氨溶液氧化会生成氨气会污染空气因此该装置缺少一个尾气处理装置。

    答案:.(1)三颈烧瓶

    (2)Mg3N26H2O===3Mg(OH)22NH3 降低氮化镁与水的反应速率

    (3)AgNO33NH3·H2O===Ag(NH3)2OHNH4NO32H2O

    .(4)打开K2向左缓慢推动滑动隔板将气体全部推出再关闭K2

    (5)减小气体的通入速率使空气中的甲醛气体被完全吸收

    (6)0.015

    (7)缺少尾气处理装置

    6(2021·遂宁模拟)两个化学兴趣小组进行了以下探究活动:

    第一组:探究铁质材料与热浓硫酸的反应。

    (1)称取铁钉(碳素钢)15.0 g放入40.0 mL浓硫酸中加热充分反应后得到溶液X并收集到气体Y

    甲同学认为X中除Fe3外还可能含有Fe2。若要确认其中是否含有Fe2应选择加入的试剂________(填标号)

    a酸性KMnO4溶液        b.铁粉和KSCN溶液

    c浓氨水     dKSCN溶液和氯水

    乙同学取448 mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中发生反应SO2Br22H2O===2HBrH2SO4然后加入足量BaCl2溶液经适当操作后得到干燥固体2.33 g。据此推知气体YSO2的体积分数为________

    分析上述实验中SO2体积分数的结果丙同学认为气体Y中还可能含有H2CO2气体。为此设计了下列探究实验装置(图中夹持仪器省略)

    (2)写出产生CO2的化学方程式: _________________________________________

    (3)装置A中试剂的作用是______________________________________________

    装置G中试剂的作用是________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    (4)如果气体Y中含有H2预计实验现象应是_____________________________________

    ________________________________________________________________________

    第二组:拟用下列装置定量分析空气中SO2的含量。

    (5)已知该实验中气体的流速为8 L·min1、从气体通入溶液到紫色恰好褪去用时8 min消耗2 mol·L1酸性KMnO4溶液的体积为500 mL则此次取样处的空气中二氧化硫含量为________ g·L1(已知KMnO4被还原的产物通常为Mn2)

    解析:(1)碳素钢放入浓硫酸中在加热时发生反应:2Fe6H2SO4()Fe2(SO4)33SO26H2OC2H2SO4()CO22SO22H2O随着反应的进行当酸溶液变稀后会发生反应:FeH2SO4===FeSO4H2。反应后得到的溶液X中含有硫酸铁、硫酸亚铁及过量的硫酸气体Y中含有SO2CO2H2和水蒸气。甲同学认为X中除Fe3外还可能含有Fe2。若要确认其中是否含有Fe2根据Fe2的还原性所以选择酸性高锰酸钾溶液。将气体Y通入足量溴水中充分反应后再滴加足量BaCl2溶液经适当操作后得到干燥固体2.33 gn(SO2)n(BaSO4)0.01 mol气体Y的总物质的量是n0.02 mol所以其中SO2的体积分数是×100%50%(2)C与浓硫酸在加热时反应产生CO2的化学方程式是C2H2SO4()CO22SO22H2O(3)装置A中盛有酸性高锰酸钾可以除去还原性气体二氧化硫装置G中试剂为碱石灰防止空气中的水蒸气进入F从而防止对H2的检验产生干扰。(4)若气体Y中含H2E中粉末由黑变红F中固体由白变蓝。(5)该实验中已经知道的数据有气体流速8 L·min1、酸性KMnO4溶液的体积0.5 L其浓度为2 mol·L1。若从气体通入到紫色恰好褪去用时8分钟则气体的体积V64 L根据SO2KMnO4反应的化学方程式2KMnO45SO22H2O===K2SO42MnSO42H2SO4可知n(SO2)n(KMnO4)2.5×2 mol·L1×0.5 L2.5 mol则此次取样处的空气中二氧化硫含量为2.5 g·L1

    答案:(1)a 50%

    (2)C2H2SO4()CO22SO22H2O

    (3)除去混合气体中的SO2 防止空气中的水蒸气进入F从而防止对H2的检验产生干扰

    (4)E中粉末由黑变红F中固体由白变蓝

    (5)2. 5

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