2022版高考化学选考山东专用一轮总复习集训：专题二十气体的制备实验方案的设计与评价 —模拟

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专题二十　气体的制备　实验方案的设计与评价
【5年高考】
考点一　气体的制备
1.(2018江苏单科,5,2分)下列有关从海带中提取碘的实验原理和装置能达到实验目的的是 (　　)

A.用装置甲灼烧碎海带
B.用装置乙过滤海带灰的浸泡液
C.用装置丙制备用于氧化浸泡液中I-的Cl2
D.用装置丁吸收氧化浸泡液中I-后的Cl2 尾气
答案　B
2.(2017课标Ⅰ,10,6分)实验室用H2还原WO3制备金属W的装置如图所示(Zn粒中往往含有硫等杂质,焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气)。下列说法正确的是 (　　)

A.①、②、③中依次盛装KMnO4溶液、浓H2SO4、焦性没食子酸溶液
B.管式炉加热前,用试管在④处收集气体并点燃,通过声音判断气体纯度
C.结束反应时,先关闭活塞K,再停止加热
D.装置Q(启普发生器)也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气
答案　B
3.(2017天津理综,4,6分)以下实验设计能达到实验目的的是 (　　)

实验目的
实验设计
A.
除去NaHCO3固体中的Na2CO3
将固体加热至恒重
B.
制备无水AlCl3
蒸发Al与稀盐酸反应后的溶液
C.
重结晶提纯苯甲酸
将粗品水溶、过滤、蒸发、结晶
D.
鉴别NaBr和KI溶液
分别加新制氯水后,用CCl4萃取
答案　D
4.(2016课标Ⅱ,13,6分)下列实验操作能达到实验目的的是　　 (　　)

实验目的
实验操作
A.
制备Fe(OH)3胶体
将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中
B.
由MgCl2溶液制备无水MgCl2
将MgCl2溶液加热蒸干
C.
除去Cu粉中混有的CuO
加入稀硝酸溶解,过滤、洗涤、干燥
D.
比较水与乙醇中氢的活泼性
分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中
答案　D
5.(2018课标Ⅰ,26,14分)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中,加入少量蒸馏水,按图连接好装置。打开K1、K2,关闭K3。
①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色,该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 
②同时c中有气体产生,该气体的作用是　　　　　　　　　　　　。 
(3)打开K3,关闭K1和K2。c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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)去除水中溶解氧　分液(或滴液)漏斗
(2)①Zn+2Cr3+Zn2++2Cr2+
②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
6.(2020江苏单科,19,15分)实验室由炼钢污泥(简称铁泥,主要成分为铁的氧化物)制备软磁性材料α-Fe2O3。其主要实验流程如下:

(1)酸浸。用一定浓度的H2SO4溶液浸取铁泥中的铁元素。若其他条件不变,实验中采取下列措施能提高铁元素浸出率的有　　　　(填序号)。 
A.适当升高酸浸温度　　　　B.适当加快搅拌速度
C.适当缩短酸浸时间
(2)还原。向“酸浸”后的滤液中加入过量铁粉,使Fe3+完全转化为Fe2+。“还原”过程中除生成Fe2+外,还会生成　　　　　　(填化学式);检验Fe3+是否还原完全的实验操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)除杂。向“还原”后的滤液中加入NH4F溶液,使Ca2+转化为CaF2沉淀除去。若溶液的pH偏低,将会导致CaF2沉淀不完全,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[Ksp(CaF2)=5.3×10-9,Ka(HF)=6.3×10-4]。 
(4)沉铁。将提纯后的FeSO4溶液与氨水-NH4HCO3混合溶液反应,生成FeCO3沉淀。
①生成FeCO3沉淀的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
②设计以FeSO4溶液、氨水-NH4HCO3混合溶液为原料,制备FeCO3的实验方案:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[FeCO3沉淀需“洗涤完全”,Fe(OH)2开始沉淀的pH=6.5]。 
答案　(1)AB　(2)H2　取少量清液,向其中滴加几滴KSCN溶液,观察溶液颜色是否呈血红色
(3)pH偏低形成HF,导致溶液中F-浓度减小,CaF2沉淀不完全
(4)①Fe2++HCO3-+NH3·H2OFeCO3↓+NH4++H2O
或Fe2++HCO3-+NH3FeCO3↓+NH4+
②在搅拌下向FeSO4溶液中缓慢加入氨水-NH4HCO3混合溶液,控制溶液pH不大于6.5;静置后过滤,所得沉淀用蒸馏水洗涤2~3次;取最后一次洗涤后的滤液,滴加盐酸酸化的BaCl2溶液,不出现白色沉淀
考点二　实验方案的设计与评价
7.(2020山东,11,4分)(双选)下列操作不能达到实验目的的是　 (　　)

目的
操作
A
除去苯中少量的苯酚
加入适量NaOH溶液,振荡、静置、分液
B
证明酸性:碳酸>苯酚
将盐酸与NaHCO3混合产生的气体直接通入苯酚钠溶液
C
除去碱式滴定管胶管内的气泡
将尖嘴垂直向下,挤压胶管内玻璃球将气泡排出
D
配制用于检验醛基的氢氧化铜悬浊液
向试管中加入2mL10%NaOH溶液,再滴加数滴2%CuSO4溶液,振荡
答案　BC
8.(2019江苏单科,13,4分)室温下进行下列实验,根据实验操作和现象所得到的结论正确的是 (　　)
选项
实验操作和现象
结论
A
向X溶液中滴加几滴新制氯水,振荡,再加入少量KSCN溶液,溶液变为红色
X溶液中一定含有Fe2+
B
向浓度均为0.05mol·L-1的NaI、NaCl混合溶液中滴加少量AgNO3溶液,有黄色沉淀生成
Ksp(AgI)>Ksp(AgCl)
C
向3mLKI溶液中滴加几滴溴水,振荡,再滴加1mL淀粉溶液,溶液显蓝色
Br2的氧化性比I2的强
D
用pH试纸测得:CH3COONa溶液的pH约为9,NaNO2溶液的pH约为8
HNO2电离出H+的能力比CH3COOH的强
答案　C
9.(2018课标Ⅱ,13,6分)下列实验过程可以达到实验目的的是　　 (　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
编号
实验目的
实验过程
A
配制0.4000mol·L-1的NaOH溶液
称取4.0g固体NaOH于烧杯中,加入少量蒸馏水溶解,转移至250mL容量瓶中定容
B
探究维生素C的还原性
向盛有2mL黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液,观察颜色变化
C
制取并纯化氢气
向稀盐酸中加入锌粒,将生成的气体依次通过NaOH溶液、浓硫酸和KMnO4溶液
D
探究浓度对反应速率的影响
向2支盛有5mL不同浓度NaHSO3溶液的试管中同时加入2mL5%H2O2溶液,观察实验现象
答案　B
10.(2018江苏单科,12,4分)根据下列实验操作和现象所得出的结论正确的是 (　　)
选项
实验操作和现象
结论
A
向苯酚浊液中滴加Na2CO3溶液,浊液变清
苯酚的酸性强于H2CO3的酸性
B
向碘水中加入等体积CCl4,振荡后静置,上层接近无色,下层显紫红色
I2在CCl4 中的溶解度大于在水中的溶解度
C
向CuSO4溶液中加入铁粉,有红色固体析出
Fe2+的氧化性强于Cu2+的氧化性
D
向NaCl、NaI 的混合稀溶液中滴入少量稀AgNO3溶液,有黄色沉淀生成
Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
答案　B
11.(2020课标Ⅱ,27,15分)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:
+KMnO4+MnO2
+HCl+KCl
名称
相对分子
质量
熔点/℃
沸点/℃
密度/(g·
mL-1)
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
水,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1.5mL甲苯、100mL水和4.8g(约0.03mol)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1.0g。
(3)纯度测定:称取0.122g粗产品,配成乙醇溶液,于100mL容量瓶中定容。每次移取25.00mL溶液,用0.01000mol·L-1的KOH标准溶液滴定,三次滴定平均消耗21.50mL的KOH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　　　(填标号)。 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.100mL　　B.250mL　　C.500mL　　D.1000mL
(2)在反应装置中应选用　　　　　冷凝管(填“直形”或“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　　　(填标号)。 
A.70%　　B.60%　　C.50%　　D.40%
(7)若要得到纯度更高的苯甲酸,可通过在水中　　　　　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　2MnO4-+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O
(4)MnO2
(5)苯甲酸升华而损失
(6)86.0%　C
(7)重结晶
12.(2019北京理综,28,16分)化学小组实验探究SO2与AgNO3溶液的反应。
(1)实验一:用如下装置(夹持、加热仪器略)制备SO2,将足量SO2通入AgNO3溶液中,迅速反应,得到无色溶液A和白色沉淀B。

①浓H2SO4与Cu反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
②试剂a是　　　　　　　。 
(2)对体系中有关物质性质分析得出:沉淀B可能为Ag2SO3、Ag2SO4或二者混合物。(资料:Ag2SO4微溶于水;Ag2SO3难溶于水)
实验二:验证B的成分

①写出Ag2SO3溶于氨水的离子方程式: 
　。 
②加入盐酸后沉淀D大部分溶解,剩余少量沉淀F。推断D中主要是BaSO3,进而推断B中含有Ag2SO3。向滤液E中加入一种试剂,可进一步证实B中含有Ag2SO3。所用试剂及现象是　。 
(3)根据沉淀F的存在,推测SO42-的产生有两个途径:
途径1:实验一中,SO2在AgNO3溶液中被氧化生成Ag2SO4,随沉淀B进入D。
途径2:实验二中,SO32-被氧化为SO42-进入D。
实验三:探究SO42-的产生途径
①向溶液A中滴入过量盐酸,产生白色沉淀,证明溶液中含有　　　　;取上层清液继续滴加BaCl2溶液,未出现白色沉淀,可判断B中不含Ag2SO4。做出判断的理由:　　　　　　　　　　　　　　　。 
②实验三的结论:　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)实验一中SO2与AgNO3溶液反应的离子方程式是 
　　　　　　　　　　。 
(5)根据物质性质分析,SO2与AgNO3溶液应该可以发生氧化还原反应。将实验一所得混合物放置一段时间,有Ag和SO42-生成。
(6)根据上述实验所得结论: 
 
　。 
答案　(1)①Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
②饱和NaHSO3溶液
(2)①Ag2SO3+4NH3·H2O2Ag(NH3)2++SO32-+4H2O
②H2O2溶液,产生白色沉淀
(3)①Ag+　Ag2SO4溶解度大于BaSO4,没有BaSO4沉淀时,必定没有Ag2SO4
②途径1不产生SO42-,途径2产生SO42-
(4)2Ag++SO2+H2OAg2SO3↓+2H+
(6)实验条件下:SO2与AgNO3溶液生成Ag2SO3的速率大于生成Ag和SO42-的速率,碱性溶液中SO32-更易被氧化为SO42-
13.(2017课标Ⅲ,26,14分)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁,在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题:
(1)在试管中加入少量绿矾样品,加水溶解,滴加KSCN溶液,溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气,溶液逐渐变红。由此可知:　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)为测定绿矾中结晶水含量,将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重,记为m1g。将样品装入石英玻璃管中,再次将装置A称重,记为m2g。按下图连接好装置进行实验。

①仪器B的名称是　　　　。 
②将下列实验操作步骤正确排序　　　　　　(填标号);重复上述操作步骤,直至A恒重,记为m3g。 
a.点燃酒精灯,加热　　b.熄灭酒精灯
c.关闭K1和K2　　d.打开K1和K2,缓缓通入N2
e.称量A　　f.冷却到室温
③根据实验记录,计算绿矾化学式中结晶水数目x=　　　　(列式表示)。若实验时按a、d次序操作,则使x　　　　(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 
(3)为探究硫酸亚铁的分解产物,将(2)中已恒重的装置A接入下图所示的装置中,打开K1和K2,缓缓通入N2,加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。

①C、D中的溶液依次为　　　　(填标号)。C、D中有气泡冒出,并可观察到的现象分别为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
a.品红　　　　　b.NaOH　　　　　c.BaCl2
d.Ba(NO3)2　　　　　e.浓H2SO4
②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)样品中没有Fe(Ⅲ)　Fe(Ⅱ)易被氧气氧化为Fe(Ⅲ)
(2)①干燥管　②dabfce　③76(m2-m3)9(m3-m1)　偏小
(3)①c、a　生成白色沉淀、褪色
②2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑

[教师专用题组]
【5年高考】
考点一　气体的制备
1.(2020课标Ⅱ,27,15分)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:
+KMnO4+MnO2
+HCl+KCl

名称
相对分子
质量
熔点/℃
沸点/℃
密度/(g·
mL-1)
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
水,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1.5mL甲苯、100mL水和4.8g(约0.03mol)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1.0g。
(3)纯度测定:称取0.122g粗产品,配成乙醇溶液,于100mL容量瓶中定容。每次移取25.00mL溶液,用0.01000mol·L-1的KOH标准溶液滴定,三次滴定平均消耗21.50mL的KOH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　　　(填标号)。 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.100mL　　B.250mL　　C.500mL　　D.1000mL
(2)在反应装置中应选用　　　　　冷凝管(填“直形”或“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　　　(填标号)。 
A.70%　　B.60%　　C.50%　　D.40%
(7)若要得到纯度更高的苯甲酸,可通过在水中　　　　　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　2MnO4-+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O
(4)MnO2
(5)苯甲酸升华而损失
(6)86.0%　C
(7)重结晶
解析　(1)三颈烧瓶中盛放1.5mL甲苯和100mL水的混合物,加热时三颈烧瓶内液体体积不能超过烧瓶容积的2/3,不能少于1/3,故选用规格为250mL的三颈烧瓶最适宜。
(2)三颈烧瓶上装有的冷凝管起到冷凝回流的作用,由于球形冷凝管比直形冷凝管冷凝效果好,故选用球形冷凝管;甲苯为不溶于水的油状液体,苯甲酸钾易溶于水,故当回流液体中不再出现油珠时,说明甲苯完全被高锰酸钾氧化为苯甲酸钾。
(3)亚硫酸氢钠具有较强的还原性,从球形冷凝管上口加入饱和亚硫酸氢钠溶液可以还原三颈烧瓶中剩余的高锰酸钾,防止后面加入的盐酸被高锰酸钾氧化(2KMnO4+16HCl2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O),产生氯气;若在酸性条件下用草酸代替亚硫酸氢钠,则草酸被氧化为CO2,MnO4-被还原为Mn2+,根据得失电子守恒、电荷守恒、质量守恒可得反应的离子方程式为2MnO4-+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O。
(4)三颈烧瓶中高锰酸钾被甲苯还原为难溶于水的MnO2,故趁热过滤得到的滤渣为MnO2。
(5)据表格信息可知苯甲酸晶体在100℃左右开始升华,故干燥苯甲酸晶体时,温度不宜过高。
(6)由苯甲酸与KOH按照物质的量之比1∶1发生反应可知,25.00mL粗产品溶液中n(苯甲酸)=n(KOH)=0.01000mol·L-1×0.0215L=2.15×10-4mol,则0.122g粗产品中含有苯甲酸的质量为2.15×10-4mol×4×122g·mol-1=8.6×10-4×122g,纯度为8.6×10-4×122g0.122g×100%=86.0%。1.5mL甲苯理论上获得的苯甲酸的质量为1.5mL×0.867g·mL-192g·mol-1×122g·mol-1≈1.72g,1.0g 苯甲酸粗品中苯甲酸的质量为1.0g×86.0%=0.86g,则产率为0.86g1.72g×100%=50%。
(7)由于苯甲酸的溶解度受温度影响较大,故可以通过重结晶的方法提高苯甲酸的产率。
2.(2020课标Ⅲ,26,14分)氯可形成多种含氧酸盐,广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用下图装置(部分装置省略)制备KClO3和NaClO,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　　　　(填标号)。 
A.Na2S　　B.NaCl
C.Ca(OH)2　　D.H2SO4
(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KClO3和NaClO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(填“大于”或“小于”)。 
答案　(1)圆底烧瓶　饱和食盐水
(2)水浴加热　Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O　避免生成NaClO3
(3)吸收尾气(Cl2)　AC
(4)过滤　少量(冷)水洗涤
(5)紫　小于
解析　(1)a装置的作用是除去Cl2中混有的HCl气体,所以a中试剂为饱和食盐水。(2)b中采用的加热方式为水浴加热。冰水浴条件下,Cl2与NaOH反应生成NaCl、NaClO和H2O;b中温度较高,生成的是KClO3,则进入c中的Cl2温度较高,为防止生成NaClO3,所以用冰水浴冷却。(3)d装置的作用是吸收多余的Cl2。Cl2能与Na2S发生置换反应生成S和NaCl;Cl2与NaCl溶液不反应;Cl2能与Ca(OH)2反应生成CaCl2、Ca(ClO)2和H2O;Cl2与H2SO4不反应;故选A、C。(4)b中得到温度较高的KClO3和KCl的混合溶液,降低温度,KClO3的溶解度明显降低,而KCl的溶解度随温度变化不明显,所以采用降温结晶的方法得到KClO3;由于低温时,KClO3的溶解度较小,所以用冷水洗涤KClO3晶体。(5)2号试管中棕色溶液为碘水,说明NaClO将I-氧化为I2,加入CCl4萃取分层,碘的CCl4溶液为紫色;1号试管溶液颜色不变,说明KClO3不能氧化I-,该对照实验说明NaClO的氧化性强于KClO3。
3.(2020山东,20,12分)某同学利用Cl2氧化K2MnO4制备KMnO4的装置如下图所示(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:
3MnO42-+2H2O2MnO4-+MnO2↓+4OH-
回答下列问题:
(1)装置A中a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　　　(填“酸式”或“碱式”)滴定管中;在规格为50.00mL的滴定管中,若KMnO4溶液起始读数为15.00mL,此时滴定管中KMnO4溶液的实际体积为　　　(填标号)。 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.15.00mL　　B.35.00mL
C.大于35.00mL　　D.小于15.00mL
(4)某FeC2O4·2H2O样品中可能含有的杂质为Fe2(C2O4)3、H2C2O4·2H2O,采用KMnO4滴定法测定该样品的组成,实验步骤如下:
Ⅰ.称取mg样品于锥形瓶中,加入稀H2SO4溶解,水浴加热至75℃。用cmol·L-1的KMnO4溶液趁热滴定至溶液出现粉红色且30s内不褪色,消耗KMnO4溶液V1mL。
Ⅱ.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,在75℃继续用KMnO4溶液滴定至溶液出现粉红色且30s内不褪色,又消耗KMnO4溶液V2mL。
样品中所含H2C2O4·2H2O(M=126g·mol-1)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)。 
A.V1V2=3时,样品中一定不含杂质
B.V1V2越大,样品中H2C2O4·2H2O含量一定越高
C.若步骤Ⅰ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
答案　(1)平衡气压,使浓盐酸顺利滴下　NaOH溶液　Ca(ClO)2+4HClCaCl2+2Cl2↑+2H2O
(2)在装置A、B之间加装盛有饱和食盐水的洗气瓶
(3)酸式　C
(4)0.315c(V1-3V2)m×100%　B、D
解析　(1)装置A中a为恒压滴液漏斗,可平衡气压,使浓盐酸顺利滴下;装置C为尾气处理装置,用于吸收未反应的Cl2;漂白粉中含有Ca(ClO)2,与浓盐酸发生氧化还原反应,生成CaCl2、Cl2和H2O。(2)装置A生成的Cl2中会混有HCl气体,通入装置B中可使浓强碱溶液碱性减弱,导致部分MnO42-转化为MnO2,使KMnO4产率降低,改进的方法是在装置A、B之间加装盛有饱和食盐水的洗气瓶,以除去Cl2中的HCl气体。(3)氧化性试剂应盛放在酸式滴定管中;50.00mL滴定管的最大刻度线下方还盛有溶液,若KMnO4溶液起始读数为15.00mL,此时滴定管中KMnO4溶液的实际体积大于35.00mL。(4)若样品中含有FeC2O4·2H2O、Fe2(C2O4)3、H2C2O4·2H2O三种物质,可设该三种物质的物质的量分别为xmol、ymol、zmol,依据得失电子守恒,可得3x+6y+2z=cV1×10-3×5;依据铁原子守恒和得失电子守恒,可得x+2y=cV2×10-3×5,两式联立,解得z=(V1-3V2)×5c×10-32,H2C2O4·2H2O的质量为(V1-3V2)×5c×10-3×1262g=0.315c(V1-3V2)g,则样品中所含H2C2O4·2H2O的质量分数表达式为0.315c(V1-3V2)m×100%。V1V2=3时,H2C2O4·2H2O的质量分数为0,但可能含有杂质Fe2(C2O4)3,A不正确;V1V2越大,0.315c(V1-3V2)m×100%的值越大,样品中H2C2O4·2H2O含量越高,B正确;若步骤Ⅰ中滴入KMnO4溶液不足,会导致步骤Ⅱ中KMnO4溶液消耗体积偏大,则测得样品中Fe元素含量偏高,C不正确;若所用KMnO4溶液实际浓度偏低,会导致步骤Ⅱ中消耗KMnO4溶液体积偏大,则测得样品中Fe元素含量偏高,D正确。
4.(2020浙江7月选考,30,10分)硫代硫酸钠在纺织业等领域有广泛应用。某兴趣小组用下图装置制备Na2S2O3·5H2O。

合成反应:SO2+Na2CO3Na2SO3+CO2　2Na2S+3SO22Na2SO3+3S　Na2SO3+SNa2S2O3
滴定反应:I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6
已知:Na2S2O3·5H2O易溶于水,难溶于乙醇,50℃开始失结晶水。
实验步骤:
Ⅰ　Na2S2O3制备:装置A制备的SO2经过单向阀通入装置C中的混合溶液,加热、搅拌,至溶液pH约为7时,停止通入SO2气体,得产品混合溶液。
Ⅱ　产品分离提纯:产品混合溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,得到Na2S2O3·5H2O产品。
Ⅲ　产品纯度测定:以淀粉作指示剂,用Na2S2O3·5H2O产品配制的溶液滴定碘标准溶液至滴定终点,计算Na2S2O3·5H2O含量。
请回答:
(1)步骤Ⅰ　单向阀的作用是　　　　;装置C中的反应混合溶液pH过高或过低将导致产率降低,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)步骤Ⅱ　下列说法正确的是　　　　。 
A.快速蒸发溶液中水分,可得较大晶体颗粒
B.蒸发浓缩至溶液表面出现晶膜时,停止加热
C.冷却结晶后的固液混合物中加入乙醇可提高产率
D.可选用冷的Na2CO3溶液作洗涤剂
(3)步骤Ⅲ
①滴定前,有关滴定管的正确操作为(选出正确操作并按序排列):
检漏→蒸馏水洗涤→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→(　　)→开始滴定。
A.烘干
B.装入滴定液至零刻度以上
C.调整滴定液液面至零刻度或零刻度以下
D.用洗耳球吹出润洗液
E.排除气泡
F.用滴定液润洗2至3次
G.记录起始读数
②装标准碘溶液的碘量瓶(带瓶塞的锥形瓶)在滴定前应盖上瓶塞,目的是　　　　　　　　。 
③滴定法测得产品中Na2S2O3·5H2O含量为100.5%,则Na2S2O3·5H2O产品中可能混有的物质是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)防止倒吸
pH过高,Na2CO3、Na2S反应不充分;pH过低,导致Na2S2O3转化为S和 SO2
(2)BC
(3)①F　B　E　C　G　
②防止碘挥发损失
③Na2SO3;失去部分结晶水的Na2S2O3·5H2O
解析　(1)单向阀的作用是防止A中产生的SO2被C中溶液吸收时C中溶液被倒吸入A中。若C中溶液pH过低,Na2S2O3会转化为S和SO2;若C中溶液pH过高,Na2CO3、Na2S反应不充分,均会导致产率降低。(2)快速蒸发溶液中水分,得到的晶体颗粒较小,A错误;为防止Na2S2O3·5H2O失去结晶水,将溶液蒸发浓缩至表面出现晶膜时即停止加热,B正确;因Na2S2O3·5H2O难溶于乙醇,故在冷却结晶后的固液混合物中加入乙醇,可析出更多的Na2S2O3·5H2O晶体,C正确;用Na2CO3溶液作洗涤剂,会使产品中混入杂质,D错误。(3)②为防止I2挥发导致碘溶液浓度降低,碘量瓶在滴定前应盖上瓶塞。③产品中Na2S2O3·5H2O的含量偏高,可能是产品中混有失去部分结晶水的Na2S2O3·5H2O或者是混有Na2SO3杂质(Na2SO3+I2+H2ONa2SO4+2HI)。
解题总结　1.滴定操作的基本步骤:检漏→蒸馏水洗涤→所盛溶液润洗2~3次→装液→逐气泡→调液面→记录初始读数→滴定→记录终点读数。
2.产品中Na2S2O3·5H2O的含量偏高,说明相同质量的杂质耗I2量比Na2S2O3·5H2O要高,Na2SO3和失去部分结晶水的Na2S2O3·5H2O符合要求。
5.(2019海南单科,17,9分)干燥的二氧化碳和氨气反应可生成氨基甲酸铵固体,化学方程式为:
2NH3(g)+CO2(g)NH2COONH4(s)　ΔH”“　随温度升高,CO含量增大,说明生成CO的反应是吸热反应
③H2O、FeCl2溶液、NaOH溶液
④MgCl2、AlCl3、FeCl3
(2)SiCl4　高于136℃,低于181℃
解析　(1)①将已知的两个热化学方程式相加,即可得出答案。②观察图像可知,随着温度的升高,CO的含量增大,说明平衡向生成CO的方向移动,所以生成CO的反应是吸热反应,ΔH>0。④在室温下,TiCl4、SiCl4为液态,AlCl3、FeCl3、MgCl2为固态且在TiCl4中微溶或难溶,所以滤渣中应含有AlCl3、FeCl3、MgCl2,但AlCl3、FeCl3在TiCl4中微溶,故粗TiCl4混合液中仍然会存在少量的AlCl3、FeCl3。
(2)TiCl4在蒸馏塔二中被蒸出,说明物质a应是一种沸点比TiCl4低的物质,结合题给资料可知a是SiCl4。T2应控制在136℃以上,181℃以下,确保TiCl4被蒸出,同时AlCl3等杂质不能被蒸出。
审题方法　认真读题,捕捉到题目中的所有信息,依据相关知识进行分析。
12.(2017江苏单科,21B,12分)1-溴丙烷是一种重要的有机合成中间体,沸点为71℃,密度为1.36g·cm-3。实验室制备少量1-溴丙烷的主要步骤如下:
步骤1:在仪器A中加入搅拌磁子、12g正丙醇及20mL水,冰水冷却下缓慢加入28mL浓H2SO4;冷却至室温,搅拌下加入24gNaBr。
步骤2:如下图所示搭建实验装置,缓慢加热,直到无油状物馏出为止。

步骤3:将馏出液转入分液漏斗,分出有机相。
步骤4:将分出的有机相转入分液漏斗,依次用12mLH2O、12mL5%Na2CO3溶液和12mLH2O洗涤,分液,得粗产品,进一步提纯得1-溴丙烷。
(1)仪器A的名称是　　　　　;加入搅拌磁子的目的是搅拌和　　　　　。 
(2)反应时生成的主要有机副产物有2-溴丙烷和　。 
(3)步骤2中需向接受瓶内加入少量冰水并置于冰水浴中的目的是　　　　　　　　　　　。 
(4)步骤2中需缓慢加热使反应和蒸馏平稳进行,目的是　　　　　　　　　。 
(5)步骤4中用5%Na2CO3溶液洗涤有机相的操作:向分液漏斗中小心加入12mL5%Na2CO3溶液,振荡,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,静置,分液。 
答案　(1)蒸馏烧瓶　防止暴沸　
(2)丙烯、正丙醚　
(3)减少1-溴丙烷的挥发
(4)减少HBr挥发
(5)将分液漏斗下口向上倾斜、打开活塞排出气体
解析　(1)蒸馏烧瓶的特征是“自带支管”;加入搅拌磁子的作用是搅拌、防暴沸。
(2)正丙醇的结构简式为CH3CH2CH2OH,反应过程中正丙醇会发生分子内脱水和分子间脱水分别生成副产物丙烯和正丙醚。
13.(2016四川理综,9,13分)CuCl广泛应用于化工和印染等行业。某研究性学习小组拟热分解CuCl2·2H2O制备CuCl,并进行相关探究。
【资料查阅】　

【实验探究】　该小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器略)。

请回答下列问题:
(1)仪器X的名称是　　　　。 
(2)实验操作的先后顺序是a→　　　　→e(填操作的编号)。 
a.检查装置的气密性后加入药品
b.熄灭酒精灯,冷却
c.在“气体入口”处通入干燥HCl
d.点燃酒精灯,加热
e.停止通入HCl,然后通入N2
(3)在实验过程中,观察到B中物质由白色变为蓝色,C中试纸的颜色变化是　　　　　　　　。 
(4)装置D中发生的氧化还原反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　。 
【探究反思】
(5)反应结束后,取出CuCl产品进行实验,发现其中含有少量的CuCl2或CuO杂质。根据资料信息分析:
①若杂质是CuCl2,则产生的原因是　。 
②若杂质是CuO,则产生的原因是　。 
答案　(1)干燥管　(2)cdb　(3)先变红,后褪色　(4)Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O　(5)①加热时间不足或温度偏低　②通入HCl的量不足
解析　(1)X为干燥管。(2)根据资料可知,由CuCl2·2H2O热分解制备CuCl要防止Cu+被空气中氧气氧化,故应先通入干燥的HCl以排尽装置中的空气,然后再加热使CuCl2·2H2O分解,最后必须在无氧环境中冷却,结合上述思路,操作的顺序为a→c→d→b→e。(3)实验过程中,HCl会进入C中,另外当温度高于300℃时,试管中发生反应:2CuCl22CuCl+Cl2↑,故进入C的气体既有HCl又有Cl2,所以C中湿润蓝色石蕊试纸先变红,后褪色。(4)根据(3)可知进入D中的气体有HCl和Cl2,则装置D中发生的氧化还原反应的离子方程式为Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O。(5)①根据资料可知,含CuCl2杂质的原因是CuCl2没有完全分解,而造成此现象的原因是加热温度偏低或加热时间不足。②杂质CuO产生的原因是水的存在引起CuCl2水解生成Cu2(OH)2Cl2,再受热分解产生CuO,故原因是通入HCl的量不足。
14.(2016北京理综,27,12分)以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料,制备高纯PbO,实现铅的再生利用。其工作流程如下:

(1)过程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是　。 
(2)过程Ⅰ中,Fe2+催化过程可表示为:
ⅰ:2Fe2++PbO2+4H++SO42-2Fe3++PbSO4+2H2O
ⅱ:……
①写出ⅱ的离子方程式:　。 
②下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。
a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液几乎无色,再加入少量PbO2,溶液变红。
b. 
　　　　。 
(3)PbO溶解在NaOH溶液中,存在平衡:PbO(s)+NaOH(aq)NaHPbO2(aq),其溶解度曲线如下图所示。

①过程Ⅱ的目的是脱硫。滤液1经处理后可在过程Ⅱ中重复使用,其目的是　　　　(选填序号)。 
A.减少PbO的损失,提高产品的产率
B.重复利用NaOH,提高原料的利用率
C.增加Na2SO4浓度,提高脱硫效率
②过程Ⅲ的目的是提纯。结合上述溶解度曲线,简述过程Ⅲ的操作: 
 
　　　　　　　　　　。 
答案　(12分)(1)Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O
(2)①2Fe3++Pb+SO42-2Fe2++PbSO4
②b.取a中红色溶液,向其中加入铅粉后,红色褪去
(3)①A、B
②向PbO粗品中加入一定量的35%NaOH溶液,加热至110℃,充分溶解后,趁热过滤,冷却结晶,过滤得到PbO固体
解析　(2)①Fe2+作催化剂,Fe3+是中间产物,在反应ⅱ中Fe3+应被还原成Fe2+,Pb作还原剂被氧化成Pb2+,Pb2+与SO42-结合成PbSO4沉淀,所以ⅱ的离子方程式为Pb+2Fe3++SO42-PbSO4+2Fe2+。②a对应反应ⅰ,目的是检验PbO2能将Fe2+氧化成Fe3+,则b对应反应ⅱ,目的是检验Pb能把Fe3+还原成Fe2+,所以在实验中应加铅粉进行检验。
(3)①C项,SO42-浓度越大,脱硫的效率越低。②PbO在35%NaOH溶液中的溶解度随温度升高变化大,且在110℃时PbO的溶解度大,所以在35%NaOH溶液中进行溶解,加热至110℃,充分溶解后,趁热过滤,冷却结晶,过滤可得到较纯的PbO。
15.(2016浙江理综,29,15分)无水MgBr2可用作催化剂。实验室采用镁屑与液溴为原料制备无水MgBr2,装置如下图,主要步骤如下:

步骤1　三颈瓶中装入10g镁屑和150mL无水乙醚;装置B中加入15mL液溴。
步骤2　缓慢通入干燥的氮气,直至溴完全导入三颈瓶中。
步骤3　反应完毕后恢复至常温,过滤,滤液转移至另一干燥的烧瓶中,冷却至0℃,析出晶体,再过滤得三乙醚合溴化镁粗品。
步骤4　室温下用苯溶解粗品,冷却至0℃,析出晶体,过滤,洗涤得三乙醚合溴化镁,加热至160℃分解得无水MgBr2产品。
已知:①Mg与Br2反应剧烈放热;MgBr2具有强吸水性。
②MgBr2+3C2H5OC2H5MgBr2·3C2H5OC2H5
请回答:
(1)仪器A的名称是　　　　。实验中不能用干燥空气代替干燥N2,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)如将装置B改为装置C,可能会导致的后果是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)步骤3中,第一次过滤除去的物质是　　　　。 
(4)有关步骤4的说法,正确的是　　　　。 
A.可用95%的乙醇代替苯溶解粗品
B.洗涤晶体可选用0℃的苯
C.加热至160℃的主要目的是除去苯
D.该步骤的目的是除去乙醚和可能残留的溴
(5)为测定产品的纯度,可用EDTA(简写为Y4-)标准溶液滴定,反应的离子方程式:
Mg2++Y4-MgY2-
①滴定前润洗滴定管的操作方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
②测定时,先称取0.2500g无水MgBr2产品,溶解后,用0.0500mol·L-1的EDTA标准溶液滴定至终点,消耗EDTA标准溶液26.50mL,则测得无水MgBr2产品的纯度是　　　　(以质量分数表示)。 
答案　(1)干燥管　防止镁屑与氧气反应,生成的MgO阻碍Mg与Br2的反应
(2)会将液溴快速压入三颈瓶,反应过快大量放热而存在安全隐患　(3)镁屑　(4)BD
(5)①从滴定管上口加入少量待装液,倾斜着转动滴定管,使液体润湿内壁,然后从下部放出,重复2~3次　②97.5%
解析　(1)空气中含有氧气,Mg与Br2反应放热,会导致镁屑被氧气氧化,同时生成的MgO会阻碍Mg与Br2的反应。
(2)装置B可使液溴挥发,溴蒸气随氮气进入三颈瓶中,而装置C则会导致锥形瓶内气压增大,将液溴快速压入三颈瓶中,使反应过快大量放热而存在安全隐患。
(3)由题意可知第一次过滤时,产品未析出,故第一次过滤除去的是未反应的镁屑。
(4)MgBr2具有强吸水性,95%的乙醇中仍含有少量的水,A项不正确;0℃时晶体能析出,说明0℃时晶体在苯中的溶解度较小,B项正确;加热至160℃是让三乙醚合溴化镁转化为MgBr2,C项不正确;乙醚、液溴均易溶于苯中,步骤4可除去杂质得到高纯度的MgBr2,D项正确。
(5)②n(MgBr2)=n(Mg2+)=n(Y4-)=0.0500mol·L-1×26.50×10-3L=1.325×10-3mol,无水MgBr2产品的纯度为1.325×10-3mol×184g·mol-10.2500g×100%≈97.5%。
16.(2014课标Ⅰ,26,13分)乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素的成分之一,具有香蕉的香味。实验室制备乙酸异戊酯的反应、装置示意图和有关数据如下:



相对分子质量
密度/(g·cm-3)
沸点/℃
水中溶解性
异戊醇
88
0.8123
131
微溶
乙酸
60
1.0492
118
溶
乙酸异戊酯
130
0.8670
142
难溶
实验步骤:
在A中加入4.4g异戊醇、6.0g乙酸、数滴浓硫酸和2~3片碎瓷片。开始缓慢加热A,回流50min。反应液冷至室温后倒入分液漏斗中,分别用少量水、饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤;分出的产物加入少量无水MgSO4固体,静置片刻,过滤除去MgSO4固体,进行蒸馏纯化,收集140~143℃馏分,得乙酸异戊酯3.9g。
回答下列问题:
(1)仪器B的名称是　　　　　　。 
(2)在洗涤操作中,第一次水洗的主要目的是　　　　　　　　　　,第二次水洗的主要目的是　　　　　　　　　　　　　。 
(3)在洗涤、分液操作中,应充分振荡,然后静置,待分层后　　　　(填标号)。 
a.直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的上口倒出
b.直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的下口放出
c.先将水层从分液漏斗的下口放出,再将乙酸异戊酯从下口放出
d.先将水层从分液漏斗的下口放出,再将乙酸异戊酯从上口倒出
(4)本实验中加入过量乙酸的目的是　　　　　　　　。 
(5)实验中加入少量无水MgSO4的目的是　　　　。 
(6)在蒸馏操作中,仪器选择及安装都正确的是　　　　(填标号)。 


(7)本实验的产率是　　　　(填标号)。 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
a.30%　　b.40%　　c.60%　　d.90%
(8)在进行蒸馏操作时,若从130℃便开始收集馏分,会使实验的产率偏　　　　(填“高”或“低”),其原因是　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)球形冷凝管
(2)洗掉大部分硫酸和醋酸　洗掉碳酸氢钠
(3)d　(4)提高醇的转化率　(5)干燥　(6)b　(7)c
(8)高　会收集少量未反应的异戊醇
解析　(2)反应后A中液体是乙酸异戊酯、乙酸、硫酸、异戊醇、水的混合物,第一次水洗的目的是除去大部分乙酸、硫酸,用饱和NaHCO3溶液洗涤的目的是除去残留的少量CH3COOH、H2SO4,第二次水洗的目的是除去残留的少量NaHCO3。(3)静置分层后,乙酸异戊酯在上层,应先将水层从分液漏斗下口放出后,再从上口倒出乙酸异戊酯。(4)加入过量乙酸,可提高异戊醇(价格较高)的转化率。(5)加入无水MgSO4,可除去乙酸异戊酯中残留的少量水(MgSO4+7H2OMgSO4·7H2O)。(6)蒸馏时,温度计水银球应位于蒸馏烧瓶的支管口处,通常球形冷凝管用于反应装置中冷凝反应物蒸气,直形冷凝管用于蒸馏装置中冷凝馏分,故选择b装置。(7)乙酸过量,应用异戊醇的量计算乙酸异戊酯的理论产量。n(异戊醇)=4.4g88g/mol=0.05mol,故乙酸异戊酯的理论产量为0.05mol×130g/mol=6.5g,本实验的产率为3.9g6.5g×100%=60%。(8)若从130℃便开始收集馏分,则产品中会混入异戊醇,导致实验产率偏高。
17.(2014大纲全国,29,15分)苯乙酸铜是合成优良催化剂、传感材料——纳米氧化铜的重要前驱体之一。下面是它的一种实验室合成路线:


()2Cu+H2O
制备苯乙酸的装置示意图如下(加热和夹持装置等略):


已知:苯乙酸的熔点为76.5℃,微溶于冷水,溶于乙醇。
回答下列问题:
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(1)在250mL三口瓶a中加入70mL70%硫酸。配制此硫酸时,加入蒸馏水与浓硫酸的先后顺序是　。 
(2)将a中的溶液加热至100℃,缓缓滴加40g苯乙腈到硫酸溶液中,然后升温到130℃继续反应。在装置中,仪器b的作用是　　　　　　　;仪器c的名称是　　　　　,其作用是　　　　　　　。反应结束后加适量冷水,再分离出苯乙酸粗品。加入冷水的目的是　　　　　　　。下列仪器中可用于分离苯乙酸粗品的是　　　　(填标号)。 
A.分液漏斗　　　　B.漏斗　　　　C.烧杯
D.直形冷凝管　　　　E.玻璃棒
(3)提纯粗苯乙酸的方法是　　　　,最终得到44g纯品,则苯乙酸的产率是　　　　。 
(4)用CuCl2·2H2O和NaOH溶液制备适量Cu(OH)2沉淀,并多次用蒸馏水洗涤沉淀,判断沉淀洗干净的实验操作和现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(5)将苯乙酸加入到乙醇与水的混合溶剂中,充分溶解后,加入Cu(OH)2搅拌30min,过滤,滤液静置一段时间,析出苯乙酸铜晶体,混合溶剂中乙醇的作用是　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)先加水、再加入浓硫酸(1分)
(2)滴加苯乙腈(1分)　球形冷凝管(1分)　回流(或使汽化的反应液冷凝)(1分)　便于苯乙酸析出(2分)　BCE(全选对2分)
(3)重结晶(1分)　95%(2分)
(4)取少量洗涤液、加入稀硝酸、再加AgNO3溶液、无白色浑浊出现(2分)
(5)增大苯乙酸溶解度,便于充分反应(2分)
解析　(1)稀释浓硫酸时,应将浓硫酸加入水中。(2)b是滴液漏斗,用来滴加苯乙腈;c是球形冷凝管,作用是冷凝回流或使汽化的反应液冷凝。因苯乙酸微溶于冷水,故实验结束后加入冷水的目的是使苯乙酸结晶析出。过滤滤出苯乙酸粗品,所需仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒。(3)提纯粗苯乙酸的方法是重结晶。苯乙酸的产率=44g40g×136117×100%≈95%。(4)可用检验Cl-是否存在的方法来判断沉淀是否洗净。(5)加入乙醇,可增大苯乙酸的溶解度,便于反应充分进行。
18.(2013课标Ⅰ,26,13分)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:
+H2O


可能用到的有关数据如下:

相对分子质量
密度/(g·cm-3)
沸点/℃
溶解性
环己醇
100
0.9618
161
微溶于水
环己烯
82
0.8102
83
难溶于水
合成反应:
在a中加入20g环己醇和2小片碎瓷片,冷却搅动下慢慢加入1mL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10g。
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瓷片,应该采取的正确操作是　　　　(填正确答案标号)。 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.立即补加　　B.冷却后补加
C.不需补加　　D.重新配料
(3)本实验中最容易产生的副产物的结构简式为　　　　。 
(4)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　　　　(填“上口倒出”或“下口放出”)。 
(5)分离提纯过程中加入无水氯化钙的目的是　　　　。 
(6)在环己烯粗产物蒸馏过程中,不可能···用到的仪器有　　　(填正确答案标号)。 
A.圆底烧瓶　　　　B.温度计　　　C.吸滤瓶
D.球形冷凝管　　　E.接收器
(7)本实验所得到的环己烯产率是　　　(填正确答案标号)。 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.41%　　B.50%　　C.61%　　D.70%
答案　(1)直形冷凝管
(2)防止暴沸　B
(3)
(4)检漏　上口倒出　(5)干燥(或除水除醇)
(6)CD　(7)C
解析　本题以环己烯的制备为命题素材,考查蒸馏、分液等物质分离、提纯的基本操作。(2)液体混合物加热时为防止暴沸,应加入碎瓷片,若加热一段时间后发现忘记加碎瓷片,应待混合液冷却后补加。(3)本实验最易产生的副产物应该是分子间脱水生成的醚。(5)无水CaCl2的作用是除去环己烯中残留的少量水和醇。(7)由反应方程式知的理论产量为82100×20g=16.4g,故生成环己烯的产率=10g16.4g×100%=61%,C正确。
19.(2013天津理综,9,18分)FeCl3在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl3,再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。
Ⅰ.经查阅资料得知:无水FeCl3在空气中易潮解,加热易升华。他们设计了制备无水FeCl3的实验方案,装置示意图(加热及夹持装置略去)及操作步骤如下:

①检验装置的气密性;
②通入干燥的Cl2,赶尽装置中的空气;
③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成;
④……
⑤体系冷却后,停止通入Cl2,并用干燥的N2赶尽Cl2,将收集器密封。
请回答下列问题:
(1)装置A中反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)第③步加热后,生成的烟状FeCl3大部分进入收集器,少量沉积在反应管A右端。要使沉积的FeCl3进入收集器,第④步操作是　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)操作步骤中,为防止FeCl3潮解所采取的措施有(填步骤序号)　　　　。 
(4)装置B中冷水浴的作用为　　　　　　　　　　　;装置C的名称为　　　　;装置D中FeCl2全部反应后,因失去吸收Cl2的作用而失效,写出检验FeCl2是否失效的试剂:　　　　　　。 
(5)在虚线框中画出尾气吸收装置E并注明试剂。
Ⅱ.该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S,得到单质硫;过滤后,再以石墨为电极,在一定条件下电解滤液。
(6)FeCl3与H2S反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(7)电解池中H+在阴极放电产生H2,阳极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(8)综合分析实验Ⅱ的两个反应,可知该实验有两个显著优点:
①H2S的原子利用率为100%;②　。 
答案　(共18分)(1)2Fe+3Cl22FeCl3
(2)在沉积的FeCl3固体下方加热
(3)②⑤
(4)冷却,使FeCl3沉积,便于收集产品　干燥管
K3[Fe(CN)6]溶液
(5)
(6)2Fe3++H2S2Fe2++S↓+2H+
(7)Fe2+-e-Fe3+
(8)FeCl3得到循环利用
解析　(4)检验D中FeCl2是否失效可以用K3[Fe(CN)6]溶液,取D中溶液加K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉淀生成说明没有失效。(7)电解滤液时,阳极发生的反应为2Cl--2e-Cl2↑、2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,故可以理解为:Fe2+-e-Fe3+,电解总反应可以写成:2Fe2++2H+2Fe3++H2↑。
20.(2013山东理综,30,15分)TiO2既是制备其他含钛化合物的原料,又是一种性能优异的白色颜料。
(1)实验室利用反应TiO2(s)+CCl4(g)TiCl4(g)+CO2(g),在无水无氧条件下制备TiCl4,实验装置示意图如下:

有关物质性质如下表:
物质
熔点/℃
沸点/℃
其他
CCl4
-23
76
与TiCl4互溶
TiCl4
-25
136
遇潮湿空气产生白雾
仪器A的名称是　　　　。装置E中的试剂是　　　　。反应开始前依次进行如下操作:组装仪器、　　　　、加装药品、通N2一段时间后点燃酒精灯。反应结束后的操作包括:①停止通N2　②熄灭酒精灯　③冷却至室温。正确的顺序为　　　　　(填序号)。欲分离D中的液态混合物,所采用操作的名称是　　　　。 
(2)工业上由钛铁矿(FeTiO3)(含Fe2O3、SiO2等杂质)制备TiO2的有关反应包括:
酸溶　FeTiO3(s)+2H2SO4(aq)FeSO4(aq)+TiOSO4(aq)+2H2O(l)
水解　TiOSO4(aq)+2H2O(l)H2TiO3(s)+H2SO4(aq)
简要工艺流程如下:

①试剂A为　　　　。钛液Ⅰ需冷却至70℃左右,若温度过高会导致产品TiO2收率降低,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
②取少量酸洗后的H2TiO3,加入盐酸并振荡,滴加KSCN溶液后无明显现象,再加H2O2后出现微红色,说明H2TiO3中存在的杂质离子是　　　　。这种H2TiO3即使用水充分洗涤,煅烧后获得的TiO2也会发黄,发黄的杂质是　　　　(填化学式)。 
答案　(1)干燥管　浓H2SO4　检查气密性　②③①　分馏(或蒸馏)
(2)①Fe　温度过高会导致TiOSO4提前水解,产生H2TiO3沉淀　②Fe2+　Fe2O3
解析　(1)D装置用来冷凝收集TiCl4,TiCl4遇潮会发生反应,故装置E中应盛放浓H2SO4,隔绝空气中的水蒸气;组装好仪器加药品前应检查装置气密性;反应结束后应先熄灭酒精灯,冷却到室温后再停止通入N2,防止空气进入使产品变质;所得产品中会含有杂质CCl4,而CCl4与产品的沸点不同,故采用蒸馏法分离D中液体混合物。(2)①钛液Ⅰ中除有TiOSO4、FeSO4外,还混有Fe2(SO4)3,加入过量铁屑可把Fe2(SO4)3还原成FeSO4;温度过高时钛液Ⅰ中TiOSO4会提前水解转化成H2TiO3沉淀,过滤后混入FeSO4·7H2O中,从而降低钛液Ⅱ中TiOSO4的含量,导致TiO2收率降低。②由题意可知H2TiO3中应存在少量Fe2+;含Fe2+的H2TiO3在洗涤、煅烧过程中,Fe2+会转化成Fe(OH)2,Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3,Fe(OH)3分解生成Fe2O3,从而使产品TiO2发黄。
21.(2012课标,28,14分)溴苯是一种化工原料,实验室合成溴苯的装置示意图及有关数据如下:


苯
溴
溴苯
密度/g·cm-3
0.88
3.10
1.50
沸点/℃
80
59
156
水中溶解度
微溶
微溶
微溶
按下列合成步骤回答问题:
(1)在a中加入15mL无水苯和少量铁屑。在b中小心加入4.0mL液态溴。向a中滴入几滴溴,有白色烟雾产生,是因为生成了　　　　气体。继续滴加至液溴滴完。装置d的作用是　　　　　　; 
(2)液溴滴完后,经过下列步骤分离提纯:
①向a中加入10mL水,然后过滤除去未反应的铁屑;
②滤液依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗涤。NaOH溶液洗涤的作用是　　　　　　　　　; 
③向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙,静置、过滤。加入氯化钙的目的是　　　　; 
(3)经以上分离操作后,粗溴苯中还含有的主要杂质为　　　,要进一步提纯,下列操作中必须的是　　　　(填入正确选项前的字母); 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.重结晶　　B.过滤　　C.蒸馏　　D.萃取
(4)在该实验中,a的容积最适合的是　　　　(填入正确选项前的字母)。 
A.25mL　　B.50mL　　C.250mL　　D.500mL
答案　(1)HBr　吸收HBr和Br2
(2)除去HBr和未反应的Br2　干燥
(3)苯　C
(4)B
解析　(1)白色烟雾是由苯与Br2发生取代反应生成的HBr结合空气中的水蒸气形成的。装置d的作用是吸收HBr及未反应的Br2。(2)滤去铁屑后,滤液是溴苯及少量苯、Br2等的混合液,NaOH溶液可除去其中的Br2和HBr。粗溴苯中加入无水CaCl2,利用CaCl2+6H2OCaCl2·6H2O除去溴苯中残留的少量水。(3)通过题述分离操作,粗溴苯中还含有的杂质主要是未反应的苯,由于苯与溴苯的沸点相差较大,故可用蒸馏法除去杂质苯。
22.(2012天津理综,9,18分)信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后,得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线:

请回答下列问题:
(1)第①步Cu与酸反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　;得到滤渣1的主要成分为　。 
(2)第②步加H2O2的作用是　　　　　　　　　　　　,使用H2O2的优点是　　　　　　　　　　　　　　;调溶液pH的目的是使　　　　生成沉淀。 
(3)用第③步所得CuSO4·5H2O制备无水CuSO4的方法是　　　　　　　。 
(4)由滤渣2制取Al2(SO4)3·18H2O,探究小组设计了三种方案:
甲:滤渣2酸浸液Al2(SO4)3·18H2O
乙:滤渣2酸浸液滤液Al2(SO4)3·18H2O
丙:滤渣2滤液溶液Al2(SO4)3·18H2O
上述三种方案中,　　　　方案不可行,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　;从原子利用率角度考虑,　　　　方案更合理。 
(5)探究小组用滴定法测定CuSO4·5H2O(Mr=250)含量。取ag试样配成100mL溶液,每次取20.00mL,消除干扰离子后,用cmol·L-1EDTA(H2Y2-)标准溶液滴定至终点,平均消耗EDTA溶液bmL。滴定反应如下:
Cu2++H2Y2-CuY2-+2H+
写出计算CuSO4·5H2O质量分数的表达式ω=　　　　　　　　　　　　　　　; 
下列操作会导致CuSO4·5H2O含量的测定结果偏高的是　　　　　。 
a.未干燥锥形瓶
b.滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡
c.未除净可与EDTA反应的干扰离子
答案　(18分)(1)Cu+4H++2NO3-Cu2++2NO2↑+2H2O或3Cu+8H++2NO3-3Cu2++2NO↑+4H2O　Au、Pt
(2)将Fe2+氧化为Fe3+　不引入杂质,对环境无污染　Fe3+、Al3+
(3)加热脱水
(4)甲　所得产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质　乙
(5)cmol·L-1×b×10-3L×250g·mol-1×5ag×100%　c
解析　(1)Cu与稀H2SO4、浓HNO3的混酸反应的离子方程式为Cu+4H++2NO3-Cu2++2NO2↑+2H2O或3Cu+8H++2NO3-3Cu2++2NO↑+4H2O。Au、Pt不溶于稀H2SO4和浓HNO3的混酸,故滤渣1的主要成分为Au和Pt。
(2)H2O2具有氧化性,第②步加H2O2的作用是将滤液1中的Fe2+氧化为Fe3+。使用H2O2的优点是不引入杂质,对环境无污染。调溶液pH的目的是使Fe3+和Al3+分别转化为Fe(OH)3沉淀和Al(OH)3沉淀。
(3)加热脱水可使CuSO4·5H2O变为CuSO4:CuSO4·5H2OCuSO4+5H2O。
(4)甲方案不可行,因为酸浸液是Al2(SO4)3和Fe2(SO4)3的混合液,故所得产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质。乙和丙方案相比,丙方案中的H2SO4部分转化为Na2SO4,故从原子利用率角度考虑,乙方案更合理。
(5)20.00mL溶液中n(CuSO4·5H2O)=n(Cu2+)=n(H2Y2-)=cmol·L-1×b×10-3L,则100mL溶液中的n(CuSO4·5H2O)=cmol·L-1×b×10-3L×100mL20.00mL,故CuSO4·5H2O质量分数的表达式ω=cmol·L-1×b×10-3L×250g·mol-1×5ag×100%。
滴定实验中,未干燥锥形瓶,不影响测定结果。若滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡,所读取的消耗标准溶液的体积偏小,使测定结果偏低。若未除净可与EDTA反应的离子,消耗EDTA溶液的体积偏大,使测定结果偏高。
考点二　实验方案的设计与评价
1.(2018课标Ⅱ,13,6分)下列实验过程可以达到实验目的的是　 (　　)

编号
实验目的
实验过程
A
配制0.4000mol·L-1的NaOH溶液
称取4.0g固体NaOH于烧杯中,加入少量蒸馏水溶解,转移至250mL容量瓶中定容
B
探究维生素C的还原性
向盛有2mL黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液,观察颜色变化
C
制取并纯化氢气
向稀盐酸中加入锌粒,将生成的气体依次通过NaOH溶液、浓硫酸和KMnO4溶液
D
探究浓度对反应速率的影响
向2支盛有5mL不同浓度NaHSO3溶液的试管中同时加入2mL5%H2O2溶液,观察实验现象
答案　B　本题涉及的考点有溶液的配制、气体的制备、探究型化学实验方案的设计和评价等,通过化学实验基本操作考查分析与推测能力、探究与创新能力等,体现了科学探究与创新意识的学科核心素养。
A项,NaOH溶于水放热,因此溶解后需要冷却到室温后再转移至容量瓶中,错误;B项,FeCl3具有氧化性,能被维生素C还原为FeCl2,从而使溶液颜色发生变化,所以向盛有2mL黄色FeCl3溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液,通过观察颜色变化可以探究维生素C的还原性,正确;C项,向稀盐酸中加入锌粒,生成氢气,由于生成的氢气中含有氯化氢和水蒸气,因此将生成的气体依次通过NaOH溶液、浓硫酸即可,不需要通过KMnO4溶液,或者直接通过碱石灰,错误;D项,反应的方程式为HSO3-+H2O2SO42-+H++H2O,反应过程中没有明显的实验现象,因此无法探究浓度对反应速率的影响,错误。
2.(2020课标Ⅰ,27,15分)为验证不同化合价铁的氧化还原能力,利用下列电池装置进行实验。

回答下列问题:
(1)由FeSO4·7H2O固体配制0.10mol·L-1FeSO4溶液,需要的仪器有药匙、玻璃棒、　　　　　　　　　　　　　　　　(从下列图中选择,写出名称)。 

(2)电池装置中,盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应,并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据,盐桥中应选择　　　　　作为电解质。 

阳离子
u∞×108/(m2·s-1·V-1)
阴离子
u∞×108/(m2·s-1·V-1)
Li+
4.07
HCO3-
4.61
Na+
5.19
NO3-
7.40
Ca2+
6.59
Cl-
7.91
K+
7.62
SO42-
8.27
(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知,盐桥中的阳离子进入　　　　　电极溶液中。 
(4)电池反应一段时间后,测得铁电极溶液中c(Fe2+)增加了0.02mol·L-1。石墨电极上未见Fe析出。可知,石墨电极溶液中c(Fe2+)=　　　　　　　　。 
(5)根据(3)、(4)实验结果,可知石墨电极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　,铁电极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　。因此,验证了Fe2+氧化性小于　　　　、还原性小于　　　　。 
(6)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液,将铁电极浸泡一段时间,铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)烧杯、量筒、托盘天平　(2)KCl　
(3)石墨　(4)0.09mol·L-1　
(5)Fe3++e-Fe2+　Fe-2e-Fe2+　Fe3+　Fe
(6)取少量溶液,滴入KSCN溶液,不出现血红色
解析　(1)配制0.10mol·L-1FeSO4溶液,需要用托盘天平称取FeSO4·7H2O晶体,在烧杯中加一定量的蒸馏水将其溶解,一般用量筒量取溶解和洗涤所用的蒸馏水;(2)Fe2+和Fe3+都能水解使溶液显酸性,NO3-在酸性条件下能氧化Fe或Fe2+,K+和Cl-都不与溶液中的物质发生反应,且电迁移率接近,故盐桥中选择KCl作为电解质;(3)电子由铁电极流向石墨电极,即石墨电极得电子,溶液中负电荷增多,为平衡电荷使溶液保持电中性,盐桥中的阳离子应进入石墨电极溶液中;(4)两电极转移电子数相等,负极铁被氧化,正极Fe3+被还原,故正极(石墨电极)的电极反应式为Fe3++e-Fe2+,负极(铁电极)的电极反应式为Fe-2e-Fe2+,故石墨电极溶液中c(Fe2+)增加0.04mol·L-1,变为0.04mol·L-1+0.05mol·L-1=0.09mol·L-1;(5)总反应式为2Fe3++Fe3Fe2+,故氧化性:Fe2+(氧化产物)Ksp(ZnS)
答案　B　原溶液若含有Fe3+会出现同样的现象,A不正确;氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,B正确;由现象得出的结论是水解程度:Na2CO3>NaHCO3,C不正确;ZnS转化为CuS,说明Ksp(CuS)