通用版高考化学考点题型拓展复习题二十三实验方案的设计与评价含答案

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专题二十三　实验方案的设计与评价
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考点　实验方案的设计与评价
1. [2020山东,20,12分]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:
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50.00 mL的滴定管中,若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　　　　(填标号)。 
A.15.00 mL　　B.35.00 mL　　　C.大于35.00 mL　　D.小于15.00 mL
(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m g样品于锥形瓶中,加入稀H2SO4溶解,水浴加热至75 ℃。用c mol·L-1的KMnO4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。
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30 s内不褪色,又消耗KMnO4溶液V2 mL。
样品中所含H2C2O4·2H2O(M=126 g·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
2.[2020全国卷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1.5 mL甲苯、100 mL水和4.8 g(约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,于100 mL容量瓶中定容。每次移取25.00 mL溶液,用0.010 00 mol·L-1的KOH标准溶液滴定,三次滴定平均消耗21.50 mL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.100 mL　　B.250 mL　　C.500 mL　　D.1 000 mL
(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。 
3.[2017北京,28,16分]某小组在验证反应“Fe+2Ag+Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+,发现和探究过程如下。
向硝酸酸化的0.05 mol·L-1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,烧杯底部有黑色固体,溶液呈黄色。
(1)检验产物
①取出少量黑色固体,洗涤后,　　　　(填操作和现象),证明黑色固体中含有Ag。 
②取上层清液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀,说明溶液中含有　　　　。 
(2)针对“溶液呈黄色”,甲认为溶液中有Fe3+,乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+,乙依据的原理是　　　　　　　　　(用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验: 
①取上层清液,滴加KSCN溶液,溶液变红,证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生,且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关,对比实验记录如下:
序号
取样时间/min
现象
ⅰ
3
产生大量白色沉淀;溶液呈红色
ⅱ
30
产生白色沉淀,较3 min时量少;溶液红色较3 min时加深
ⅲ
120
产生白色沉淀,较30 min时量少;溶液红色较30 min时变浅
(资料:Ag+与SCN-生成白色沉淀AgSCN)
②对Fe3+产生的原因作出如下假设:
假设a:可能是铁粉表面有氧化层,能产生Fe3+;
假设b:空气中存在O2,由于　　　　　　　　(用离子方程式表示),可产生Fe3+; 
假设c:酸性溶液中的NO3-具有氧化性,可产生Fe3+;
假设d:根据　　　　　　　　　　　　现象,判断溶液中存在Ag+,可产生Fe3+。 
③下述实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因。实验Ⅱ可证实假设d成立。
实验Ⅰ:向硝酸酸化的　　　　溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,不同时间取上层清液滴加KSCN溶液。
3 min时溶液呈浅红色,30 min后溶液几乎无色。 

实验Ⅱ:装置如图所示。其中甲溶液是　　　,操作及现象是　 。 
(3)根据实验现象,结合方程式推测实验ⅰ~ⅲ中Fe3+浓度变化的原因:　 。 
拓展变式
1. [2020安徽合肥质检]以Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象,探究亚硫酸盐的性质和盐溶液间反应的多样性。
实验
装置
试剂
现象
滴管
试管
Ⅰ

0.2 mol·L-1
Na2SO3溶液
饱和Ag2SO4溶液
产生白色沉淀
Ⅱ
0.2 mol·L-1CuSO4溶液
溶液变绿,继续滴加产生棕黄色沉淀
Ⅲ
0.1 mol·L-1Al2(SO4)3溶液
开始无明显变化,继续滴加产生白色沉淀
(1)经检验,实验Ⅰ中产生的白色沉淀是Ag2SO3。用离子方程式解释此现象:　　　　　　　　　　　　。 
(2)经检验,实验Ⅱ中产生的棕黄色沉淀中不含SO42−,含有Cu+、Cu2+和SO32−。
已知:2Cu+Cu+Cu2+,2Cu2++4I-2CuI↓(白色)+I2。
①用稀硫酸证实棕黄色沉淀中含有Cu+的实验现象是　　　　　　　　　　　　。 
②通过下列实验证实,棕黄色沉淀中含有Cu2+和SO32−。

白色沉淀A是BaSO4,试剂1是　 ; 
证实沉淀中含有Cu2+和SO32−的理由是　 。 
(3)已知:Al2(SO3)3在溶液中不存在。经检验,实验Ⅲ中产生的白色沉淀中无SO42−,该白色沉淀既能溶于强酸,又能溶于强碱,还可使酸性KMnO4溶液褪色。
①推测白色沉淀中含有亚硫酸根离子和　 (填离子符号)。 
②对于沉淀中亚硫酸根离子的存在形式提出两种假设:
i.被Al(OH)3所吸附;
ii.存在于铝的碱式盐中。
对假设ii设计了对比实验,证实了假设ii成立。请将对比实验方案补充完整。
步骤一:

步骤二:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(按步骤一中图的形式呈现)。 
(4)根据实验,亚硫酸盐的性质有　　　　　　　　　　　。 
2.[2020江西师范大学附中第一次联考]亚硝酰氯(NOCl,熔点为-64.5 ℃,沸点为-5.5 ℃)是一种黄色气体,

图1
易水解,用于合成洗涤剂和催化剂。实验室可由氯气与一氧化氮在常温常压下合成亚硝酰氯。
(1)甲组同学制备原料气NO和Cl2,制备装置如图1所示。
为制备纯净干燥的气体,请补充下表中缺少的药品:

装置Ⅰ
装置Ⅱ

烧瓶中
分液漏斗中
制备纯净Cl2
MnO2
①　　　 
②　　　 
制备纯净NO
Cu
③　　　 
④　　　 
(2)乙组同学利用甲组制得的NO和Cl2制备并收集NOCl,装置如图2所示:

图2
①装置连接顺序为a→　　　　(按气流自左向右方向,用小写字母表示)。  
②装置Ⅳ、Ⅴ除可进一步干燥NO、Cl2外,另一个作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　。  
③装置Ⅶ的作用是　　　　　　　　　　　　　　　。  
④装置Ⅷ中吸收尾气时,NOCl发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。  
(3)丙组同学查阅资料,查得配制王水(浓硝酸与浓盐酸按体积比1∶3混合而成)过程中会生成亚硝酰氯和氯气,该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 
3.[2020四川泸州三检]一水硫酸四氨合铜[Cu(NH3)4SO4·H2O,相对分子质量为246]是一种重要的染料及农药中间体,可溶于水,难溶于乙醇。某化学兴趣小组通过设计实验制备一水硫酸四氨合铜并测定产品纯度。
Ⅰ.实验室制取CuSO4溶液
方案i:铜与浓硫酸在加热条件下制备。
方案ii:将铜在空气中充分加热至完全变黑,再向其中加稀硫酸即可。
(1)请写出方案i中涉及反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。该方案的缺点是　　　　　　　　　　　　(写一点即可)。 
(2)实际生产中方案ii常常有红色固体未反应,猜想其原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)基于(2)中的现象对实验进行了改进,其中一种方案是在稀硫酸和加热至完全变黑的铜的反应容器中滴加H2O2溶液,观察到的现象是　　　　　　　　　　　。H2O2的沸点为150.2 ℃,为增大反应速率需要提高H2O2溶液的浓度,可通过如图所示装置将稀H2O2溶液浓缩,冷却水的入口是　　　(填“a”或“b”),减压设备的作用是　　　　　　　　　　。 
Ⅱ.一水硫酸四氨合铜的制备
(4)向硫酸铜溶液中加入适量氨水可产生浅蓝色沉淀Cu2(OH)2SO4,试写出该反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　。继续滴加氨水,沉淀溶解,变为深蓝色溶液。从深蓝色溶液中析出深蓝色晶体的简便操作是向深蓝色溶液中滴加　　　　(填试剂名称)。 
Ⅲ.产品纯度的测定
(5)精确称取m g该产品,加适量水溶解,然后逐滴加入足量NaOH溶液,通入水蒸气将氨全部蒸出,用V1 mL 0.200 mol·L-1的盐酸完全吸收。以甲基橙为指示剂,用0.200 mol·L-1 NaOH标准溶液滴定剩余的盐酸,到滴定终点时消耗V2 mL NaOH溶液。该产品的纯度为　　　　　　　　　　　　%(用含m、V1、V2的表达式表示)。 
4.[2020蓉城名校二模]正丁醚是一种用途很广的化工产品,毒性和危险性小,是安全性很高的有机溶剂,对许多天然及合成油脂、树脂、橡胶、有机酸酯、生物碱等都有很强的溶解
能力,还可用于合成电子级清洗剂和多种有机合成材料。利用正丁醇制取正丁醚的反应为2CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3+H2O。
相关物质的部分信息如表所示:
物质
沸点/℃
密度/(g/cm3)
溶解度/g
相对分子质量
正丁醇
117.7
0.81
7.7
74
正丁醚
142
0.77
不溶于水
130
某课外化学学习小组查阅相关资料后设计了合成正丁醚的实验步骤。
①在100 mL两口烧瓶中加入30.0 mL正丁醇、5.0 mL浓硫酸和几粒沸石,充分摇匀。在分水器中加入3.0 mL饱和食盐水,按如图所示装置甲组装仪器,接通冷凝水。
②反应:在电热套上加热,使两口烧瓶内液体微沸,回流反应约1小时。当水层不再变化时,两口烧瓶中反应温度达150 ℃,反应已基本完成,停止加热。
③蒸馏:待反应液冷却后,将装置甲改成蒸馏装置,如图中丙装置所示,再加几粒沸石,蒸馏,收集馏分。
④精制:将馏出液倒入盛有10 mL水的分液漏斗中,充分振荡,静置,弃去水层,有机层依次用5 mL水、3 mL 5% NaOH溶液、3 mL水和3 mL饱和氯化钙溶液洗涤,分去水层,将有机层倒入洁净干燥的锥形瓶中,然后加入无水氯化钙,再将液体转入装置丙中进行蒸馏,收集到馏分9.0 mL。

　　　　　 甲　　　　　　乙　　　　　　 丙
请回答下列问题:
(1)制备正丁醚反应的反应类型是　　　　　　,仪器a的名称是　　　　　　。 
(2)步骤①中向两口烧瓶中添加液体试剂的顺序是　　　　　　　　　　　　。相比装置乙,装置甲的优点是　。 
(3)在步骤②中采用电热套加热而不采用酒精灯直接加热的原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)在步骤③中收集馏分,适宜的温度范围为　　　　(填标号)。 
A.115~119 ℃　　 B.140~144 ℃　　 C.148~152 ℃
(5)在步骤④中,有机层在　　　　(填“上”或“下”)层,加入无水氯化钙的作用是　　　　　　　　。 
(6)实验后所得正丁醚的产率约为　　　　%(结果保留3位有效数字)。 
答案
专题二十三　实验方案的设计与评价
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1.(1)平衡气压,使浓盐酸顺利滴下(1分)　NaOH溶液(1分)　Ca(ClO)2+4HClCaCl2+2Cl2↑+2H2O(2分)　(2)在装置A、B之间加装盛有饱和食盐水的洗气瓶(2分)　(3)酸式(1分)　C(1分)　(4)0.315c(V1-3V2)m×100%(2分)　B、D(2分)
【解析】　(1)装置A中a连接滴定管和圆底烧瓶,能平衡气压,使浓盐酸顺利滴下。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,ClO-与Cl-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)2+4HClCaCl2+2Cl2↑+2H2O。(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MnO42−易发生歧化反应生成MnO4-和MnO2,且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时,滴定管中KMnO4溶液的实际体积大于35.00 mL(即50.00 mL-15.00 mL),C项正确。(4)设FeC2O4·2H2O、Fe2(C2O4)3、H2C2O4·2H2O的物质的量分别为x、y、z,则由实验步骤Ⅰ和实验步骤Ⅱ反应过程中得失电子守恒可列等式:3x5+6y5+2z5=cV1×10-3 mol①、x5+2y5=cV2×10-3 mol②,联立①②两式,解得z=52c(V1-3V2)×10-3 mol,则样品中所含H2C2O4·2H2O的质量分数为z×126g·mol-1mg×100%=0.315c(V1-3V2)m×100%。当V1V2=3时,则3x5+6y5+2z5x5+2y5=3,z=0,但y不一定等于0,故A项错误;由上述分析知样品中H2C2O4·2H2O的质量分数为0.315c(V1-3V2)m×100%,则V1V2越大,样品中H2C2O4·2H2O含量一定越高,B项正确;若实验步骤Ⅰ中滴入的高锰酸钾溶液不足,则实验步骤Ⅰ所得混合液中残留C2O42−,实验步骤Ⅱ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56×5cV2×10-3m×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。
2.(1)B(1分)　(2)球形(1分)　无油珠说明不溶于水的甲苯已经被完全氧化(2分)　(3)除去过量的高锰酸钾,避免在用盐酸酸化时,产生氯气(2分)　2MnO4-+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O(2分)　(4)MnO2(1分)　(5)苯甲酸升华而损失(2分)　(6)86.0%(2分)　C(1分)　(7)重结晶(1分)
【解析】　(1)加热液体,所盛液体体积不超过三颈烧瓶容积的23,三颈烧瓶中已经加入1.5 mL甲苯、100 mL水和4.8 g KMnO4,所以应选用250 mL的三颈烧瓶。(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,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·mL-1≈1.3 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2MnO4-+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O。(4)根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C6H5COOH+KOHC6H5COOK+H2O,可知25.00 mL×10-3 L·mL-1×c(C6H5COOH)=21.50 mL×10-3 L·mL-1×0.010 00 mol·L-1,解得c(C6H5COOH)=0.008 6 mol·L-1,故样品中苯甲酸的纯度为0.0086×0.1×122g0.122g×100%=86.0%;0.014 mol甲苯理论上可生成0.014 mol苯甲酸,其质量为0.014×122 g=1.708 g,则苯甲酸的产率为1.0g×86.0%1.708g×100%≈50%,故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。
3.(1)①加硝酸加热溶解固体,再滴加稀盐酸,产生白色沉淀(2分)
②Fe2+(1分)　(2)2Fe3++Fe3Fe2+(1分)　②4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O(2分)　加入KSCN溶液后产生白色沉淀(2分)　③0.05 mol·L-1 NaNO3(2分)　FeSO4溶液(2分)　分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液,同时滴加KSCN溶液,后者红色更深(2分)　(3)溶液中存在反应:①2Ag++FeFe2++2Ag,②Ag++Fe2+Fe3++Ag,③Fe+2Fe3+3Fe2+。反应开始时,c(Ag+)大,以反应①、②为主,c(Fe3+)增大。约30 min后,c(Ag+)小,以反应③为主,c(Fe3+)减小(2分)
【解析】　(1)①黑色固体溶于热的硝酸溶液后,向其中加入稀盐酸,产生白色沉淀,可证明黑色固体中含有Ag。②可利用K3[Fe(CN)6]检验Fe2+的存在。(2)过量的铁粉会与Fe3+反应。②空气中的O2会与Fe2+发生氧化还原反应,产生Fe3+;加入KSCN溶液后产生白色沉淀,说明溶液中存在Ag+,Ag+可与Fe2+反应产生Fe3+。③实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因,只要将原实验反应体系中的Ag+替换,其他微粒的种类及浓度保持不变,做对比实验即可,所以可选用0.05 mol·L-1 NaNO3溶液(pH≈2);实验Ⅱ利用原电池装置证明反应Ag+ + Fe2+Ag + Fe3+能发生,所以甲溶液是FeSO4溶液。操作和现象:分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液,同时滴加KSCN溶液,后者红色更深。

1.(1)2Ag++SO32−Ag2SO3↓　(2)①加入稀硫酸后,有红色固体生成　②盐酸酸化的BaCl2溶液　在I-的作用下,Cu2+转化为白色沉淀CuI,SO32−转化为SO42−　(3)①Al3+、OH-
②
(4)溶解性、还原性、水解使溶液显碱性
【解析】
实验目的
以Na2SO3溶液和不同金属的硫酸盐溶液作为实验对象,探究亚硫酸盐的性质和盐溶液间反应的多样性
实验原理
亚硫酸盐具有还原性、水解使溶液显碱性;Ag2SO3为难溶电解质;2Cu+Cu+Cu2+,2Cu2++4I-2CuI↓(白色)+I2;I2+SO32−+H2OSO42−+2I-+2H+;Al3++3OH-Al(OH)3↓,Al(OH)3+OH-AlO2-+2H2O等
现象分析
(1)实验Ⅰ中Ag2SO4为饱和溶液,滴入0.2 mol·L-1 Na2SO3溶液相当于被稀释,因此不可能产生Ag2SO4沉淀,溶液中SO32−浓度较大,因此推断白色沉淀为Ag2SO3,发生反应的离子方程式为2Ag++SO32−Ag2SO3↓。
(2)①依据2Cu+Cu+Cu2+,棕黄色沉淀中含有Cu+,则加入稀硫酸会发生歧化反应生成铜单质,实验现象是有红色固体生成。②根据2Cu2++4I-2CuI↓(白色)+I2可知,向洗净的棕黄色沉淀中加入KI溶液可生成白色沉淀CuI和I2,取上层清液加淀粉溶液无明显现象,可知产生的I2参与了其他反应。另取上层清液加入试剂1得到白色沉淀BaSO4,则可推测所用试剂1为盐酸酸化的BaCl2溶液,则加入KI溶液后生成的I2与SO32−发生氧化还原反应生成了SO42−。
(3)①实验Ⅲ中产生的白色沉淀中无SO42−,该白色沉淀既能溶于强酸,又能溶于强碱,结合原子守恒可知沉淀中还应含有Al3+和OH-
实验设计
(3)②根据假设可知实验的目的是证明产生的沉淀是Al(OH)3还是铝的碱式盐,步骤一中的实验首先制备出实验Ⅲ中的白色沉淀,然后滴加稀NaOH溶液,因此对比实验(步骤二中的实验)首先要制备出Al(OH)3沉淀,然后滴加稀NaOH溶液,若两者消耗的稀NaOH溶液体积相同,则实验Ⅲ中的沉淀就是Al(OH)3沉淀,若步骤一消耗的稀NaOH溶液体积大于步骤二的,则实验Ⅲ中的沉淀为铝的碱式盐,所以步骤二为

实验评价
(4)根据实验Ⅰ中的现象可知Ag2SO3难溶于水,根据(2)中SO32−被氧化成硫酸根离子及(3)中沉淀使酸性高锰酸钾溶液褪色可知,亚硫酸盐具有还原性;由实验Ⅲ可知亚硫酸盐水解使溶液显碱性


2.(1)①浓盐酸　②饱和食盐水　③稀硝酸　④水　(2)①e→f(或f→e)→b→c→d　②通过观察气泡调节气体的流速　③防止水蒸气进入装置Ⅸ中　④NOCl+2NaOHNaCl+NaNO2+H2O　(3)HNO3(浓)+3HCl(浓)NOCl↑+Cl2↑+2H2O
【解析】　
实验
目的
制备亚硝酰氯(NOCl)
实验
原理
制亚硝酰氯(NOCl):2NO+Cl22NOCl。
制Cl2:MnO2+4HCl(浓)Cl2↑+MnCl2+2H2O。
制NO:3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。
HNO3(浓)+3HCl(浓)NOCl↑+Cl2↑+2H2O
实验
装置
(1)制Cl2及纯化装置:分液漏斗中盛放的试剂为浓盐酸;除去Cl2中的HCl杂质时,洗气瓶(装置Ⅱ)中盛放的试剂为饱和食盐水。制NO及纯化装置:分液漏斗中盛放的试剂为稀硝酸;除去NO中的NO2杂质时,洗气瓶(装置Ⅱ)中盛放的试剂为水。
(2)①、③制亚硝酰氯(NOCl)装置:由“亚硝酰氯(NOCl,沸点为-5.5 ℃)是一种黄色气体”及“易水解”,可知按气体流向,装置连接顺序为干燥Cl2和干燥NO→混合反应制得NOCl气体→冷凝液化→防止水蒸气进入冷凝液化装置→尾气处理,即装置连接顺序为a→e→f(或f→e)→b→c→d。
(2)②两个浓硫酸洗气瓶(装置Ⅳ、Ⅴ)的作用除了干燥气体外,还具有调节气体流速的作用(通过观察气泡调节气体流速)
实验
分析
(2)④装置Ⅷ中吸收尾气时,NOCl发生反应,由“易水解”可知,NOCl+H2OHNO2+HCl,HNO2、HCl再与NaOH溶液反应可得NaNO2、NaCl和H2O,总反应为NOCl+2NaOHNaCl+NaNO2+H2O。
(3)“配制王水(浓硝酸与浓盐酸按体积比1∶3混合而成)过程中会生成亚硝酰氯和氯气”,根据原子守恒及得失电子守恒可得其反应方程式为HNO3(浓)+3HCl(浓)NOCl↑+Cl2↑+2H2O

3.(1)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O　会产生空气污染物SO2(或其他合理答案)　(2)铜表面生成的CuO阻止内部的铜与O2继续反应　(3)固体全部溶解、溶液变蓝　a　降低水的沸点,避免H2O2分解　(4)2Cu2++2NH3·H2O+SO42−Cu2(OH)2SO4↓+2NH4+　乙醇　(5)1.23(V1-V2)m
【解析】　(1)方案i中铜与浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜、二氧化硫和水,反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O,其缺点有会产生空气污染物SO2、硫酸的利用率比较低、不节能等。(2)实际生产中方案ii常常有红色固体未反应,可能是铜表面生成的CuO阻止内部的铜与O2继续反应。(3)H2O2具有氧化性,Cu在H2O2的作用下与稀硫酸反应可生成硫酸铜,该反应的化学方程式为Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O,可观察到固体全部溶解、溶液变蓝。为增大反应速率需要提高H2O2溶液的浓度,H2O2的沸点为150.2 ℃,沸点较高,又容易分解,故可通过减压蒸馏的方法,降低H2O的沸点,在保证H2O2未分解的情况下,将H2O蒸馏除去,达到浓缩稀H2O2溶液的目的。冷却水从a口进,b口出。(4)依题意,反应物有CuSO4和NH3·H2O,产物有Cu2(OH)2SO4,根据质量守恒、电荷守恒可知发生反应的离子方程式为2Cu2++2NH3·H2O+SO42−Cu2(OH)2SO4↓+2NH4+。继续滴加氨水,沉淀溶解,变为深蓝色溶液,即Cu(NH3)4SO4溶液。由题意知Cu(NH3)4SO4·H2O难溶于乙醇,可溶于水,故从深蓝色溶液中析出深蓝色晶体的简便操作是向深蓝色溶液中滴加乙醇。(5)与氨气反应的HCl的物质的量为0.200 mol·L-1×V1×10-3 L-0.200 mol·L-1×V2×10-3 L=2(V1-V2) ×10-4 mol,根据NH3~HCl可知,n(NH3)=n(HCl)=2(V1-V2)×10-4 mol,则n[Cu(NH3)4SO4·H2O]=14n(NH3)=5(V1-V2)×10-5 mol,则该产品的纯度为5(V1-V2)×10-5mol×246g·mol-1mg×100%=1.23(V1-V2)m%。
4.(1)取代反应　球形冷凝管　(2)先加正丁醇,再加浓硫酸　装置甲中有分水器,在反应过程中能及时将产生的水分离出去,有利于提高正丁醇的转化率,且在甲装置中有温度计,易于监测反应温度　(3)见解析　(4)B　(5)上　干燥正丁醚　(6)32.5
【解析】　(1)根据制备正丁醚的反应可知一个正丁醇分子的羟基氢原子被另一个正丁醇分子的正丁基取代,该反应是取代反应。仪器a是球形冷凝管。(2)浓硫酸与密度比其小的液体混合时,应先加其他液体后加浓硫酸,防止浓硫酸被稀释时放热,引起液体飞溅,所以步骤①中向两口烧瓶中添加液体试剂的顺序是先加正丁醇,再加浓硫酸。装置甲中有分水器,在反应过程中能及时将产生的水分离出去,有利于提高正丁醇的转化率,且在装置甲中有温度计,易于监测反应温度。(3)电热套加热更均匀,更易于控制加热温度;且正丁醇和正丁醚均为易燃液体,遇明火易燃烧,不能采用酒精灯直接加热。(4)根据题表数据可知,正丁醚的沸点是142 ℃,所以收集馏分的适宜温度范围应选140~144 ℃。(5)根据题表数据可知,正丁醚的密度为0.77 g/cm3,小于水的密度,所以有机层在上层。用无水氯化钙干燥正丁醚。(6)设正丁醚的理论产量为x,由2CH3CH2CH2CH2OH~CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3可得14830.0mL×0.81g/cm3=130x,解得x≈21.34 g。实际收集到的正丁醚的质量为9.0 mL×0.77 g/cm3=6.93 g,故正丁醚的产率为6.93g21.34g×100%≈32.5%。