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(新高考)高考化学一轮复习课时练习第10章第3讲高考化学综合实验题探究(含解析)
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这是一份(新高考)高考化学一轮复习课时练习第10章第3讲高考化学综合实验题探究(含解析)，共44页。试卷主要包含了气体物质制备流程，气体发生装置，尾气处理装置的选择，涉气类制备实验先后顺序，实验条件的控制，常见有机物分离提纯的方法，草酸是一种重要的有机化工原料等内容，欢迎下载使用。
第3讲 高考化学综合实验题探究
课 程 标 准
知 识 建 构
1.掌握常见物质的实验室制法(包括所用试剂、反应原理、仪器和收集方法等)。
2．根据化学实验目的和要求，能做到正确选用实验装置；掌握控制实验条件的方法等。
3．能设计、评价和改进实验方案，能分析或处理实验数据，得出合理结论，预测或描述实验现象。
题型一 无机制备
1．气体物质制备流程
2．气体发生装置
(1)设计原则：根据制备原理、反应物状态和反应所需条件、制取气体的量等因素来设计反应装置。
(2)基本类型
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等
①试管要干燥；
②试管口略低于试管底；
③加热时先均匀加热再固定加强热
固、液加热或液、液加热型
Cl2、HCl等
①烧瓶加热时要隔石棉网
②反应物均为液体时，烧瓶内要加碎瓷片(或沸石)
固、液不加热或液、液不加热型
H2、CO2、SO2、NO、NO2等
①使用长颈漏斗时，要使漏斗下端插入液面以下；
②启普发生器只适用于块状固体和液体反应，且气体不溶于水；
③使用分液漏斗既可以增强气密性，又可控制液体流速
3.气体的净化装置
(1)基本类型
装置
示意图
适用
范围
试剂与杂质气体反应，与主要气体不反应；装置③用固体吸收还原性或氧化性杂质气体
杂质气体被冷却后变为液体，主要气体不变为液体
(2)吸收剂的选择
选择吸收剂应根据被提纯气体的性质和杂质的性质而确定，一般情况如下：
①易溶于水的气体杂质可用水来吸收；
②酸性杂质可用碱性物质吸收；
③碱性杂质可用酸性物质吸收；
④水为杂质时，可用干燥剂来吸收；
⑤能与杂质发生反应生成沉淀(或可溶物)的物质也可作为吸收剂。
4．尾气处理装置的选择
a用于吸收溶解或反应速率不是很快的气体，如用NaOH溶液吸收Cl2等。
b用于收集少量气体。
c、d用于吸收极易溶且溶解很快的气体，如HCl、HBr、NH3等；其中d吸收量少。
e用于处理难以吸收的可燃性气体，如H2、CO等。
5．涉气类制备实验先后顺序
(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，后除去无毒、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。
6．实验条件的控制
(1)排气方法
为了防止空气中的成分氧气、CO2、水蒸气干扰实验，常用其他稳定的气体(如氮气)排尽装置中的空气；有时也可充分利用反应产物气体(如：氨气、氯气、二氧化硫)等排尽装置中的空气。
(2)控制气体的流速及用量
①用分液漏斗控制液体滴加的速度和用量。
②观察气泡，控制气流速度，如图1，可观察气泡得到N2、H2的体积比约为1∶2的混合气。
③平衡气压如图2，用长玻璃管平衡气压，防堵塞。
(3)压送液体
根据装置的密封性，让反应生成气体或消耗气体，产生压强差，将液体压入或倒流入另一反应容器。
(4)温度控制
①控制低温的目的：减少某些反应物或产品分解如H2O2、NH4HCO3等；减少某些反应物或产品挥发，如盐酸、氨水等；防止某物质水解，避免副反应发生等。
②采取加热的目的：加快反应速率或使平衡移动，加速溶解等。
③常考温度控制方式：
a．水浴加热：均匀加热，反应温度在100 ℃以下。
b．油浴加热：均匀加热，反应温度100～260 ℃。
c．冰水冷却：使某物质液化、降低产物的溶解度；减少其他副反应，提高产品纯度等。
d．保温：如中和热测定时，两烧杯之间填泡沫，真空双层玻璃容器等。
【典例1】
答案 (1)去除水中溶解氧 分液漏斗
(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
解答物质制备试题的思维流程
(1)认真阅读题干，提取有用信息，包括实验目的、反应条件、陌生物质的性质、陌生反应原理等。
(2)仔细观察装置图(或框图)，联想熟悉的实验，找出每件仪器(或步骤)与熟悉的某一实验相似的地方，分析每件仪器中所装药品的作用。
(3)通读问题，整合信息，把所有的问题进行综合分析，运用题给信息和化学基础知识做出正确答案。
【对点练1】 (2020·安徽省江南十校4月综合素质测试)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉，是一种淡黄色粉末，易溶于水，不溶于乙醇。在实验室制备连二亚硫酸钠流程如下：
(1)反应Ⅰ是制备SO2，下图装置可制取纯净干燥的SO2：
①按气流方向连接各仪器接口，顺序为a→________→f，装置D的作用是________。
②装置A中反应的化学方程式为___________________________________。
(2)反应Ⅱ所用实验装置如图所示(部分装置省略)。
①通SO2之前先强力搅拌，将锌粉和水制成悬浊液，其目的是_______________________；控制反应温度的方法是________
②反应Ⅱ的离子方程式为________________________________________。
(3)“滤渣”经洗涤、灼烧，可得到一种工业产品是________(填化学式)；加入适量饱和食盐水的目的是__________________________________________。
(4)产品Na2S2O4·2H2O久置空气中易被氧化，其氧化产物可能是____________________________________________________(写2种)。
答案 (1)①d→e→c→b 防止倒吸
②Cu＋2H2SO4(浓)SO2↑＋CuSO4＋2H2O
(2)①加快SO2与Zn的反应速率 水浴加热
②2SO2＋Zn＋2OH－Zn(OH)2＋ S2O
(3)ZnO 减小Na2S2O4的溶解度
(4)Na2SO3、NaHSO3、Na2SO4或NaHSO4(任写2种)
解析 (1)①铜和浓硫酸在加热条件下反应制取二氧化硫，生成的二氧化硫中含有水蒸气，需要干燥；二氧化硫的密度比空气大，可以与水反应，应使用向上排空气法收集，收集时气体应长进短出，二氧化硫有毒，不能排放到空气中需要尾气处理，吸收尾气时，需要安装防倒吸装置，则按气流方向连接各仪器接口，顺序为a→d→e→c→b→f；二氧化硫被氢氧化钠吸收，使装置内压减小，易发生倒吸，则D为防倒吸装置；②铜和浓硫酸在加热条件下反应，化学方程式为：Cu＋2H2SO4(浓)SO2↑＋CuSO4＋2H2O；(2)①SO2与Zn粉直接接触反应，接触面积太小，通SO2之前先强力搅拌，将锌粉和水制成悬浊液，可增大SO2与Zn粉反应时的接触面积，从而加快SO2与Zn的反应速率；由流程图示，反应Ⅱ的反应温度为35 ℃，火焰温度太高不易控制，不能用酒精灯直接加热，应使用水浴加热的方法来控制温度；②二氧化硫与锌粉和氢氧化钠反应生成氢氧化锌和Na2S2O4，离子方程式为：2SO2＋Zn＋2OH－Zn(OH)2＋ S2O；(3)由(2)②可得过滤得到的“滤渣”为氢氧化锌，洗涤、灼烧，氢氧化锌分解为氧化锌(ZnO)；Na2S2O4易溶于水，冷却结晶过程中，加入适量饱和食盐水，可降低其溶解度加快结晶速度；(4)产品Na2S2O4·2H2O中硫的化合价为＋3价，被氧化时硫的化合价升高，可能变为＋4价或＋6价，则可能的产物有Na2SO3、NaHSO3、Na2SO4或NaHSO4(任写2种)。
【对点练2】 (2020·山东学业考试)四溴化钛(TiBr4)可用作橡胶工业中烯烃聚合反应的催化剂。已知TiBr4常温下为橙黄色固体，熔点为38.3 ℃，沸点为233.5 ℃，具有潮解性且易发生水解。实验室利用反应TiO2＋C＋2Br2TiBr4＋CO2制备TiBr4的装置如图所示。
回答下列问题：
(1)检查装置气密性并加入药品后，加热前应进行的操作是______________________________________________________________，
其目的是__________________________________________________，
此时活塞K1，K2，K3的状态为_______________________________；
一段时间后，打开电炉并加热反应管，此时活塞K1，K2，K3的状态为________。
(2)试剂A为________，装置单元X的作用是____________________；
反应过程中需用热源间歇性微热连接管，其目的是
________________________________________________________。
(3)反应结束后应继续通入一段时间CO2，主要目的是
________________________________________________________。
(4)将连接管切断并熔封，采用蒸馏法提纯。此时应将a端的仪器改装为________、承接管和接收瓶，在防腐胶塞上加装的仪器是________(填仪器名称)。
答案 (1)先通入过量的CO2气体 排除装置内空气 打开K1，关闭K2和K3 打开K2和K3，同时关闭K1
(2)浓硫酸 吸收多余的溴蒸气同时防止外界的水蒸气使产物水解 防止产品四溴化钛凝固成晶体，堵塞连接管，造成危险
(3)排出残留在装置中的TiBr4和溴蒸气
(4)直形冷凝管 温度计(量程250 ℃)
解析 (1)检查装置气密性并加入药品后，加热前应排除装置内的空气，防止反应物碳单质与氧气反应，浪费原料，还可能产生有毒气体CO等，污染空气，因此加热实验前应先通入过量的CO2气体，其目的是排除装置内空气；此时仅仅是通入CO2气体，所以只需要打开K1，关闭K2和K3；而反应开始一段时间后，打开电炉并加热反应管，此时需要打开K2和K3，同时关闭K1，保证CO2气体携带溴蒸气进入反应装置中。(2)因为产品四溴化钛易发生水解，整套装置需要保持干燥，因此进入的CO2气体必须干燥，试剂A为浓硫酸；装置单元X应为尾气处理装置，吸收多余的溴蒸气，同时还能防止空气中的水蒸气干扰实验，防止产品四溴化钛水解变质；反应过程中需用热源间歇性微热连接管，其目的是防止产品四溴化钛凝固成晶体，堵塞连接管，造成危险，用热源间歇性微热连接管可以使产品四溴化钛加热熔化，流入收集装置中。(3)反应结束后在反应装置中还有少量四溴化钛残留，以及剩余的溴蒸气，应继续通入一段时间CO2，主要目的是把少量残留四溴化钛排入收集装置中，提高产率，而且还可以排出剩余的溴蒸气，进行尾气处理，防止污染。(4)实验结束后，将连接管切断并熔封，采用蒸馏法提纯；在产品四溴化钛中还有残留的液溴，四溴化钛的沸点233.5 ℃，可以使用蒸馏法提纯；此时应将a端的仪器改装为直形冷凝管、承接管和接收瓶，在防腐胶塞上加装的仪器是温度计(量程是250 ℃)。
题型二 有机制备
1．有机物制备的思维流程
2．有机物制备的注意要点
(1)熟知常用仪器及用途
(2)依据物质性质和反应特点选择加热或冷却方式
①加热：酒精灯的火焰温度一般在400～500 ℃，乙酸乙酯的制取、石油的蒸馏等实验选用酒精灯加热，若温度要求更高，可选用酒精喷灯或电炉加热。除上述加热方式外还可以根据加热的温度要求选择水浴、油浴、沙浴加热。
②冷凝回流
有机物易挥发，因此在反应中通常采用冷凝回流装置，以减少有机物的挥发，提高原料的利用率和产物的产率。如图1、图3中的冷凝管，图2中的长玻璃管B的作用都是冷凝回流。
③防暴沸：加沸石(碎瓷片)，防止溶液暴沸，若开始忘加沸石(碎瓷片)，需停止加热，冷却后补加。
3．常见有机物分离提纯的方法
萃取、分液、蒸馏、洗气、重结晶。
【典例2】 (2020·课标全国Ⅱ，27)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·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。
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________(填字母)。
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________(填字母)。
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 2MnO＋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，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2MnO＋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＋KOH===C6H5COOK＋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×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 mol×122 g·mol－1＝1.708 g，则苯甲酸的产率为×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。
【对点练3】 工业上乙醚可用于制造无烟火药。实验室合成乙醚的原理如下：
主反应 2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3＋H2O
副反应 CH3CH2OHCH2===CH2↑＋H2O
【乙醚的制备】实验装置如图所示(夹持装置和加热装置略)
(1)仪器a是________(写名称)；仪器b应更换为下列的________(填字母)。
A．干燥器 B．直形冷凝管
C．玻璃管 D．安全瓶
(2)实验操作的正确排序为________(填字母)，取出乙醚后立即密闭保存。
a．组装实验仪器 b．加入12 mL浓硫酸和少量乙醇的混合物 c．检查装置气密性 d．熄灭酒精灯 e．先通冷却水后加热烧瓶 f．拆除装置 g．控制滴加乙醇的速率与产物馏出的速率相等
(3)加热后发现烧瓶中没有添加碎瓷片，处理方法是
_____________________________________________________________。
反应温度不超过140 ℃，其目的是______________________________。
若滴入乙醇的速率显著超过产物馏出的速率，则反应速率会降低，可能的原因是_____________________________________________________________。
【乙醚的提纯】
(4)粗乙醚中含有的主要杂质为________；无水氯化镁的作用是________________________________________________________________。
(5)操作a的名称是________；进行该操作时，必须用水浴代替酒精灯加热，其目的与制备实验中将尾接管支管接入室外相同，均为________________。
答案 (1)温度计 B (2)acbegdf (3)停止加热，将烧瓶中的溶液冷却至室温，再重新加入碎瓷片 避免副反应发生 温度骤降导致反应速率降低(其他合理答案也可) (4)乙醇(其他合理答案也可) 干燥乙醚 (5)蒸馏 避免乙醚蒸气燃烧或爆炸
解析
实验目的
乙醚的制备及纯化
实验原理
2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3＋H2O
实验装置
乙醚的制备：仪器a是温度计。球形冷凝管一般竖立放置，防止液体残留在球泡内，仪器b为球形冷凝管，应更换为直形冷凝管。
乙醚的提纯：乙醇易挥发，因此粗乙醚中含有的主要杂质为乙醇。无水氯化镁的作用是干燥乙醚
实验操作
实验操作顺序：先按照从左到右，从下到上的顺序组装实验仪器，再检查装置的气密性，然后加入反应物；为了防止冷凝管受热后遇冷破裂同时保证冷凝效果，应先通冷却水后加热烧瓶；实验过程中控制滴加乙醇的速率与产物馏出的速率相等；实验结束后先熄灭酒精灯后停止通冷却水，最后拆除装置。
加热后发现烧瓶中没有添加碎瓷片，应停止加热，将烧瓶中的溶液冷却至室温，再重新加入碎瓷片。
操作a是从干燥后的有机层(主要含乙醇和乙醚)中分离出乙醚，故操作a为蒸馏
实验现象及分析
若滴入乙醇的速率显著超过产物馏出的速率，则反应混合物的温度会降低，从而导致反应速率降低
结论或评价
根据题给信息，反应温度为170 ℃时，有副反应发生，因此反应温度应不超过140 ℃，其目的是避免副反应发生。
无水乙醚遇热容易爆炸，故蒸馏时应用水浴代替酒精灯加热，目的是避免乙醚蒸气燃烧或爆炸
【对点练4】 (2020·河北衡水中学高三期末预热联考)草酸二甲酯可用作制备维生素B13的中间体，也可用作增塑剂。实验室以草酸(HOOC—COOH)和甲醇为原料制备草酸二甲酯的一种方法如下：HOOC－COOH＋2CH3OHCH3OOC—COOCH3＋2H2O。
相关物质的有关数据如下表所示：
物质
苯
甲醇
草酸二甲酯
熔点/℃
5.5
－97
54
沸点/℃
80.1
64.3
163.5
相对分子质量
78
32
118
水溶性
不溶
互溶
不溶
实验过程：向如图反应装置中加入27 g草酸、40 g无水甲醇、100 mL苯、5 mL浓硫酸，搅拌下加热回流；待反应完全后，分离出甲醇和苯，所得反应液经水洗，有机层再用10%的碳酸钠溶液洗涤，然后用蒸馏水洗涤，加无水氯化钙固体干燥；过滤，滤液冷却后析出晶体，干燥，得草酸二甲酯30.1 g。
回答下列问题：
(1)仪器A的名称为________，反应过程中冷却水应从________(填“a”或“b”)口进入。
(2)分离出甲醇和苯的操作名称为________。
(3)用10%的碳酸钠溶液洗涤的目的是_______________________________。
(4)甲醇过量的目的是____________________________________________，
浓硫酸的作用是________________________________________________。
(5)分水器的优点是____________________________________(任写一点)。
(6)本实验的产率是________(保留三位有效数字)。
答案 (1)三颈烧瓶 a (2)蒸馏 (3) 中和乙二酸，溶解甲醇，降低乙二酸二甲酯的溶解度 (4)该反应是可逆反应，甲醇沸点低，易损失，增加甲醇的量，可提高草酸的转化率 催化剂和吸水剂 (5)可及时分离出水 (6)85.0%
解析 (1)根据A的结构可得仪器A为三颈烧瓶，反应过程中冷凝水应从下端a进水，上端b出水；(2)甲醇和苯互溶，根据沸点不同，用蒸馏的方法分离；(3)产品中混有乙二酸、甲醇杂质，饱和碳酸钠溶液的作用是除去乙二酸，溶解甲醇，降低乙二酸二甲酯的溶解度；(4)该反应是可逆反应，甲醇沸点低，易损失，增加甲醇的量，可提高草酸的转化率；浓硫酸在酯化反应中起到了催化剂作用，酯化反应为可逆反应，浓硫酸吸收反应生成的水，可以促进酯的生成，浓硫酸起到了吸水剂的作用；(5)实验中使用分水器，可及时分离出水，有利于平衡正向移动，并结合生成水的体积判断反应是否停止；(6)根据方程式知，甲醇过量，应用草酸计算，根据关系式：HOOC—COOH～CH3OOC—COOCH3可知，理论上生成草酸二甲酯的质量为×118 g/mol＝35.4 g，产率为：×100%≈85.0%。
题型三 组成探究
组成探究类实验题的思维流程：
【典例3】 绿矾(FeSO4·7H2O)在不同温度下可分解得到各种铁的氧化物和硫的氧化物。已知SO3是一种无色晶体，熔点16.8 ℃，沸点44.8 ℃，氧化性及脱水性较浓硫酸强，能漂白某些有机染料，如品红等。回答下列问题：
(1)同学甲按如图所示装置实验检验绿矾的分解产物。装置B中可观察到的现象是___________________________________________________________，
由此得出绿矾的分解产物中含有SO2。装置C的作用是
___________________________________________________________。
(2)同学乙认为同学甲的实验结论不严谨。乙对甲做完实验的B装置试管进行加热，发现褪色的品红溶液未恢复红色，则可证明绿矾分解的产物中________(填字母)。
A．不含SO2 B．可能含SO2
C．一定含有SO3
(3)同学丙查阅资料发现绿矾受热分解还可能有O2放出，为此，丙选用甲的部分装置和下列图示部分装置设计出了一套检验绿矾分解气态产物的装置：
①同学丙的实验装置中，依次连接的合理顺序为________。
②能证明绿矾分解产物中有O2的实验操作及现象是
____________________________________________________________。
(4)为证明绿矾分解产物中含有三价铁，选用的实验仪器有试管、药匙、________；选用的试剂为________。
答案 (1)品红溶液褪色 吸收尾气，防止SO2(SO3)等气体扩散到空气污染环境
(2) BC (3)①AFGBDH ②把H中的导管移出水面，撤走酒精灯，用拇指堵住试管口，取出试管，立即把带火星的木条伸入试管内，木条复燃，证明试管中收集的气体是氧气 (4)胶头滴管 盐酸、KSCN溶液
解析 (1)根据题意，绿矾在不同温度下可分解得到各种铁的氧化物和硫的氧化物，SO2、SO3都能使品红溶液褪色，装置B中可观察到的现象是品红溶液褪色。装置C的作用是吸收尾气，防止SO2(SO3)等气体扩散到空气污染环境。(2)经SO2漂白过的品红溶液加热后可恢复红色，SO3也能漂白品红，但SO3漂白后的品红溶液加热不恢复红色。对B装置试管进行加热，褪色的品红溶液未恢复红色，说明产物中一定含SO3，可能含SO2，答案选B、C。(3)①根据题意，绿矾分解的气态产物可能有H2O(g)、SO2、SO3和O2。检验H2O(g)用无水CuSO4；检验SO2用品红溶液；根据题给SO3的物理性质，检验SO3将气态产物冷却观察是否有晶体析出；检验O2用带火星的木条。为了防止检验其他气体时带出的H2O(g)干扰分解产物H2O(g)的检验，故先检验产物H2O(g)；由于SO3也能漂白品红，所以先检验SO3并除去SO3，后检验SO2；检验SO2后用碱液吸收SO2，收集并检验O2；装置连接的合理顺序为AFGBDH。②O2能使带火星的木条复燃，证明绿矾分解产物中有O2的实验操作及现象是：把H中的导管移出水面，撤走酒精灯，用拇指堵住试管口，取出试管，立即把带火星的木条伸入试管内，木条复燃，证明试管中收集的气体是O2。(4)绿矾分解得到铁的氧化物和硫的氧化物，要证明分解产物中含有三价铁，用非氧化性酸将分解的固体产物溶解，再用KSCN溶液检验；选用的实验仪器有试管、药匙、胶头滴管；选用的试剂是盐酸、KSCN溶液。
【对点练5】 (2020·福建厦门市高三质检)草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O，M＝180 g·mol－1)为淡黄色固体，难溶于水，可用作电池正极材料磷酸铁锂的原料。回答下列问题：
实验1探究纯草酸亚铁晶体热分解产物
(1)气体产物成分的探究，设计如下装置(可重复选用)进行实验：
①装置B的名称为_____________________________________________。
②按照气流从左到右的方向，上述装置的连接顺序为a→________________ →点燃(填仪器接口的字母编号)。
③为了排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸，实验前应进行的操作是________________________________________________________________。
④C处固体由黑变红，其后的澄清石灰水变浑浊，则证明气体产物中含有_________________________________________________________________。
(2)固体产物成分的探究，待固体热分解充分后，A处残留黑色固体。黑色固体可能是Fe或FeO，设计实验证明其成分为FeO的操作及现象为__________________________________________________________________。
(3)依据(1)和(2)结论，A处发生反应的化学方程式为
______________________________________________________________。
实验2草酸亚铁晶体样品纯度的测定
工业制得的草酸亚铁晶体中常含有FeSO4杂质，测定其纯度的流程如下图：
→
→
(4)草酸亚铁晶体溶解酸化用KMnO4溶液滴定至终点的离子方程式为
______________________________________________________________。
(5)草酸亚铁晶体样品的纯度为____________________________________(用代数式表示)，若配制溶液时Fe2＋被氧化，则测定结果将________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
答案 (1)①洗气瓶 ②fg→bc→hi→de→bc ③先通入一段时间的氮气 ④CO
(2)取少量固体溶于硫酸，无气体生成
(3)FeC2O4·2H2OFeO＋CO↑＋CO2↑＋2H2O
(4)3MnO＋5H2C2O4＋5Fe2＋＋14H＋===3Mn2＋＋5Fe3＋＋10CO2↑＋12H2O
(5)×100% 偏低
解析 (1)①根据图示，装置B的名称是洗气瓶；②先用无水硫酸铜检验水，再用澄清石灰水检验二氧化碳，用碱石灰除去二氧化碳并干燥气体，再用热的氧化铜检验CO，再用澄清石灰水检验二氧化碳的生成，最后用点燃的方法处理尾气，仪器的连接顺序是a→fg→bc →hi→de→bc；③为了排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸，实验前应进行的操作是先通入一段时间的氮气；④CO具有还原性，C处固体由黑变红，说明氧化铜被还原为铜，其后的澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成，则证明气体产物中含有CO；(2)铁与硫酸反应生成氢气，氧化亚铁和硫酸反应不生成氢气，取少量固体溶于硫酸，没有气体放出，则证明是FeO；(3)依据(1)和(2)，草酸亚铁晶体加热分解为氧化亚铁、CO、CO2、水，反应方程式是FeC2O4·2H2OFeO＋CO↑＋CO2↑＋2H2O ；(4)草酸亚铁被酸性高锰酸钾溶液氧化为Fe3＋、CO2，反应的离子方程式是3MnO＋5H2C2O4＋5Fe2＋＋14H＋===3Mn2＋＋5Fe3＋＋10CO2↑＋12H2O；(5)25 mL样品溶液中亚铁离子消耗高锰酸钾的物质的量是c mol/L×V2×10－3 L＝cV2×10－3 mol，草酸根离子消耗高锰酸钾的物质的量为c mol/L×V1×10－3L－c mol/L×V2×10－3 L＝c(V1－V2)×10－3 mol，根据方程式5H2C2O4＋2MnO＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，草酸亚铁晶体样品的纯度为×100% ；若配制溶液时Fe2＋被氧化，则V1减小，V2不变，测定结果将偏低。
【对点练6】 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内有一段稳定的水柱，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b、c，使b中产生的水蒸气进入c。
①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
②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·L－1 La(NO3)3溶液，得到LaF3沉淀，再用c2 mol·L－1 EDTA标准溶液滴定剩余La3＋(La3＋与EDTA按1∶1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____________________________________________________。
答案 (1)平衡压强 直形冷凝管 (2)在b和f中加水，水浸没导管a和e末端 (3)①CD ②充分吸收HF气体，防止其挥发损失 (4)%
(5)寻找最佳实验条件
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b和f中加水，使水浸没a和e的末端，从而形成密闭体系。(3)①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，A、B项错误；硫酸和磷酸沸点高，难挥发，C、D正确。
题型四 定量分析
1．定量测定的常用方法
(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。
(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)滴定法
利用滴定操作原理，通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原滴定等获得相应数据后再进行相关计算。
(5)热重法
只要物质受热时发生质量变化，都可以用热重法来研究物质的组成。热重法是在控制温度的条件下，测量物质的质量与温度关系的方法。通过分析热重曲线，可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、热分解情况及生成产物等与质量相联系的信息。
2．物质组成计算的常用方法
类型
解题方法
物质含量
计算
根据关系式法、得失电子守恒法等，求出混合物中某一成分的量，再除以样品的总量，即可得出其含量
确定物质
化学式
的计算
①根据题给信息，计算出有关物质的物质的量。②根据电荷守恒，确定出未知离子的物质的量。③根据质量守恒，确定出结晶水的物质的量。④各粒子的物质的量之比即为物质化学式的下标比
热重曲线
计算
①设晶体为1 mol。
②失重一般是先失水、再失气态非金属氧化物。
③计算每步的m(余)，＝固体残留率。
④晶体中金属质量不减少，仍在m(余)中。
⑤失重最后一般为金属氧化物，由质量守恒得m(O)，由n(金属)∶n(O)即可求出失重后物质的化学式
多步滴定
计算
复杂的滴定可分为两类：
(1)连续滴定法：第一步滴定反应生成的产物，还可以继续参加第二步的滴定。根据第二步滴定的消耗量，可计算出第一步滴定的反应物的量
(2)返滴定法：第一步用的滴定剂是过量的，然后第二步再用另一物质返滴定过量的物质。根据第一步加入的量减去第二步中过量的量，即可得出第一步所求物质的物质的量
【典例4】 (2021·1月湖南普高校招生适应性考试，15)蛋壳是一种很好的绿色钙源，其主要成分为CaCO3。以蛋壳为原料制备葡萄糖酸钙晶体(M[Ca(C6H11O7)2·H2O]＝448 g·mol－1)，并对其纯度进行测定，过程如下：
步骤Ⅰ.葡萄糖酸钙晶体的制备
步骤Ⅱ.产品纯度测定——KMnO4间接滴定法
①称取步骤Ⅰ中制得的产品0.600 g置于烧杯中，加入蒸馏水及适量稀盐酸溶解；
②加入足量(NH4)2C2O4溶液，用氨水调节pH为4～5，生成白色沉淀，过滤、洗涤；
③将②洗涤后所得的固体溶于稀硫酸溶液中，用0.020 00 mol·L－1KMnO4标准溶液滴定，消耗KMnO4标准溶液25.00 mL。
根据以上两个步骤，回答下列问题：
(1)以上两个步骤中不需要使用的仪器有____________(填字母)。
(2)步骤Ⅰ中“操作a”是__________、过滤、洗涤、干燥。
(3)步骤Ⅱ中用氨水调节pH为4～5的目的为________________。
(4)用KMnO4标准溶液滴定待测液的反应原理为__________________________________(用离子方程式表示)，判断滴定达到终点的现象为______________。
(5)根据以上实验数据，测得产品中葡萄糖酸钙晶体的纯度为____________(保留三位有效数字)。
答案 (1)C (2)蒸发浓缩、冷却结晶 (3)中和溶液中的H＋，增大溶液中C2O浓度，使Ca2＋完全沉淀
(4)5H2C2O4＋2MnO＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O 滴入最后一滴高锰酸钾标准溶液，溶液由无色变为浅紫色，且半分钟内不褪色 (5)93.3%
解析 蛋壳的主要成分是碳酸钙，洗涤、干燥后煅烧蛋壳，碳酸钙在高温下发生分解生成氧化钙和二氧化碳，加水浸泡后氧化钙和水反应生成氢氧化钙，控制溶液pH在6～7的范围内，加入葡萄糖酸溶液，氢氧化钙与葡萄糖酸溶液反应生成葡萄糖酸钙和水，过滤得到葡萄糖酸钙溶液，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到葡萄糖酸钙晶体。
(1)过滤时要用到漏斗、煅烧时要用到坩埚、滴定时要用到酸式滴定管，则步骤Ⅰ和Ⅱ中不需要使用的仪器是圆底烧瓶。(3)加入蒸馏水及适量稀盐酸溶解产品后所得溶液为酸性溶液，酸性溶液中加入足量(NH4)2C2O4，C2O会与氢离子反应导致浓度降低而不能生成沉淀，则向溶液中滴加氨水调节pH为4～5的目的是中和溶液中的氢离子，增大溶液中C2O的浓度，有利于钙离子完全转化为草酸钙沉淀。(5)由题意可得如下关系式：5Ca(C6H11O7)2·H2O～5CaC2O4～5H2C2O4～2MnO，则Ca(C6H11O7)2·H2O的物质的量为×0.020 00 mol·L－1×0.025 L＝1.250×10－3 mol，产品中葡萄糖酸钙晶体的纯度为×100%≈93.3%。
【对点练7】 (2020·青岛二模)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，以NH3和Na为原料加热至350～360 ℃制备氨基钠，并检验其生成的产物和测定产品的纯度。
图2
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”为________。
(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，取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V1时，G中液面低于漏斗侧液面，则所测得的纯度比实际产品纯度________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
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)2Na＋2NH32NaNH2＋H2 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
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，应先关闭K2，打开K1，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)仪器M名称为三颈烧瓶；“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，则X为为无水硫酸铜；(3)装置A中Na和氨气在加热条件生成NaNH2和H2，反应的化学方程式为2Na＋2NH32NaNH2＋H2；当C中试纸无变化，E中黑色粉末变红，F中白色粉末变蓝，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，则
NaNH2＋H2O===NaOH＋NH3↑
39 g 22.4 L
m g×x 10－3×(V2－V1)L)
产品纯度x＝×100%＝%，若读取V1时，G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，则(V2－V1)偏大，导致所测得的纯度比实际产品纯度偏高。
【对点练8】 (2020·德州二模)过氧化尿素[CO(NH2)2·H2O2]是过氧化氢水溶液与尿素的加和物，兼有尿素和过氧化氢的性质，是一种新型漂白、消毒剂，广泛应用于农业、医药、日用化工等领域。某化学小组同学用低浓度的双氧水和饱和尿素[CO(NH2)2]溶液在30 ℃条件下用如图装置合成过氧化尿素。请回答下列问题：
(1)仪器X的名称是________。
(2)制备过氧化尿素的化学方程式为________________________________，
反应时采取的受热方式为________。
(3)搅拌器不能选择铁质材料的原因是______________________________。
(4)过氧化尿素中活性氧含量的高低直接决定产品的质量，合格产品中活性氧的含量≥16%(相当于其中含H2O234%)。为了确定所得产品合格与否，质检员称取干燥样品8.000 g，溶解于水，在250 mL容量瓶中定容，准确量取其中25.00 mL溶液于锥形瓶中，加入1 mL 6 mol·L－1 H2SO4，然后用0.200 0 mol·L－1 KMnO4标准溶液滴定样品中的H2O2(KMnO4溶液与尿素不反应)。三次滴定平均消耗KMnO4溶液20.000 mL：
①请完善滴定时反应的离子方程式：____MnO＋____H2O2＋____===____
②若滴定前滴定管尖嘴处有气泡，滴定后消失，会使测得的活性氧含量________(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。
③根据滴定结果确定产品质量________(填“合格”或“不合格”)，活性氧的质量分数为________。
答案 (1)球形冷凝管
(2)CO(NH2)2＋H2O2===CO(NH2)2·H2O2 水浴加热
(3)2Fe＋3H2O2＋6H＋===2Fe3＋＋6H2O，生成的铁离子能催化过氧化氢的分解
(4)①2 5 6H＋ 2Mn2＋＋8H2O＋5O2↑ ②偏高
③合格 20%
解析 (1)根据图示可知，仪器X是球形冷凝管；(2)CO(NH2)2·H2O2是过氧化氢水溶液与尿素的加和物，由双氧水和饱和尿素CO(NH2)2反应制备，化学方程式为：CO(NH2)2＋H2O2===CO(NH2)2·H2O2，反应温度为30 ℃，可采取水浴加热的方式；(3)过氧化氢水溶液呈酸性，会与铁单质反应2Fe＋3H2O2＋6H＋===2Fe3＋＋6H2O，生成的金属离子能催化过氧化氢的分解，所以搅拌器不能选择铁质材料；(4)①反应中MnO是氧化剂，H2O2是还原剂，氧化产物是O2；依据元素化合价变化，锰元素化合价从＋7价变化为＋2价，过氧化氢中的氧元素化合价从－1价变化为0价，根据化合价升降总数相等配平离子方程式为：2MnO＋5H2O2＋6H＋===2Mn2＋＋8H2O＋5O2↑；②若滴定前滴定管尖嘴处有气泡，滴定后消失，依据反应的定量关系可知，5×c(标准)×V(标准)＝c(待测)×V(待测)×2，测得标准液体积偏大，结果偏高；③称取干燥样品8.000 g，溶解在250 mL容量瓶中定容，准确量取25.00 mL于锥形瓶中，加入1 mL 6 mol/L的硫酸，然后用0.200 0 mol/L KMnO4 标准溶液滴定，三次滴定平均消耗KMnO4溶液20.00 mL，
依据反应2MnO＋5H2O2＋6H＋===2Mn2＋＋8H2O＋5O2↑可知，
2MnO ～ 5H2O2
2 5
0.020 0 L×0.200 0 mol/L 0.01 mol
250 mL容量瓶中含过氧化氢0.1 mol，过氧化氢质量＝0.1 mol×34 g/mol＝3.4 g，过氧化氢质量分数＝3.4 g/8 g×100%＝42.5%，过氧化氢质量分数大于34%；活性氧为16%，相当于H2O234%，则活性氧质量分数＝为＝20%，该产品为合格产品。
1．(2020·浙江1月选考)某兴趣小组为探究H2S和Cl2O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
______________________________________________________。
答案 (1)2H2S＋Cl2O===2S↓＋2HCl＋H2O
(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
解析 (1)Cl2O是HClO的酸酐，溶于水产生不稳定的HClO并最终变为盐酸。由题意中可知淡黄色沉淀是S，则反应的化学方程式为：2H2S＋Cl2O===2S↓＋2HCl＋H2O 。(2)若Cl2O过量，过量的Cl2O与水反应生成HClO，具有强氧化性和漂白性，所以设计检验的实验方案为：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．(2020·海南卷)聚异丁烯是一种性能优异的功能高分子材料。某科研小组研究了使用特定引发剂、正己烷为溶剂、无水条件下异丁烯的聚合工艺。已知：异丁烯沸点266 K。反应方程式及主要装置示意图如下：
回答下列问题：
(1)仪器A的名称是________,P4O10 作用是_______________________。
(2)将钠块加入正己烷中，除去微量的水，反应方程式为
__________________________________________________________。
(3)浴槽中可选用的适宜冷却剂是________(填序号)。
序号
冷却剂
最低温度/℃
甲
NaCl－冰(质量比1∶3)
－21
乙
CaCl2·6H2O－冰(质量比1.43∶1)
－55
丙
液氨
－33
(4)补齐操作步骤
选项为： a．向三口瓶中通入一定量异丁烯
b．向三口瓶中加入一定量正己烷
①________(填编号)；
②待反应体系温度下降至既定温度：
③________(填编号)；
④搅拌下滴加引发剂，一段时间后加入反应终止剂停止反应。经后续处理得成品。
(5)测得成品平均相对分子质量为2.8×106，平均聚合度为________。
答案 (1)U型管或U型干燥管 吸收空气中的水分，防止水分进入三口瓶中 (2)2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ (3)乙 (4)①b ③a (5)50 000
解析 使用特定引发剂、正己烷为溶剂、无水条件下，将沸点266 K异丁烯适当加热后转变成气体，通入三口瓶中，在冷却槽中加入合适的冷却剂，在－60 ℃～－30 ℃下发生加聚反应得到聚异丁烯；(1)仪器A的名称是U型管或U型干燥管；由信息知，聚异丁烯是在无水条件下异丁烯发生加聚反应获得，P4O10 能吸收水分，作用是吸收空气中的水分，防止水分进入三口瓶中；(2)正己烷不和钠反应，而钠可与水反应，故将钠块加入正己烷中除去微量的水，反应方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ ；(3)由信息知，加聚反应需在－60 ℃～－30 ℃和引发剂作用下发生，由信息知，甲最低温度为－21 ℃，不合适；乙最低温度为－55 ℃，比较合适 ；丙最低温度为－33 ℃，但液氨易挥发生成有毒气体NH3，也不合适，故浴槽中可选用的适宜冷却剂是乙； (4)因异丁烯沸点较低，易挥发，为减少其损失，应先向三口瓶中加入适量的正己烷溶剂；待反应体系温度下降至既定温度；再向三口瓶中通入一定量异丁烯；在搅拌下滴加引发剂，一段时间后加入反应终止剂停止反应。经后续处理得成品。(5)异丁烯的分子式为C4H8，其相对分子质量为56，已知成品聚异丁烯平均相对分子质量为2.8×106，则平均聚合度为＝50 000 。
1．(2020·广东福建等省高三联考)NaNO2是一种白色或微黄色斜方晶体，易溶于水，微溶于乙醇。某校同学设计实验制备NaNO2并探究其性质。回答下列问题：
(1)甲组同学依据反应Na2CO3＋NO＋NO2===2NaNO2＋CO2，并利用下列装置制备少量含NaNO2的溶液。(E中氧气稍过量)
①正确的连接顺序：A→F→E→________→________→________ →尾气处理(填字母)。
②装置A的烧瓶中盛放的物质是________(填名称)，C装置的作用是______________________________________________________。
(2)乙组同学依据反应Pb＋NaNO3NaNO2＋PbO(难溶于水)，并按下列实验流程制备NaNO2：
①“熔融”时用Pb粉代替铅粒的目的是__________________________。
②由“过滤2”的滤液得到NaNO2晶体还需经过的具体操作为________、________、过滤、用乙醇洗涤后干燥。
(3)丙组同学探究NaNO2的性质，取少量乙组制得的NaNO2溶于水制得NaNO2溶液。
①取少量NaNO2溶液于试管中，滴入盐酸酸化，再加入KI和淀粉溶液，振荡，溶液变蓝，说明NaNO2具有________(填“氧化性”或“还原性”)。
②向酸性KMnO4溶液中滴入NaNO2溶液，溶液紫色逐渐褪去，发生反应的离子方程式为__________________________________(MnO被还原为Mn2＋)。
答案 (1)①D C B ②生石灰(或碱石灰或固体氢氧化钠) 除去未反应完的NH3
(2)①增大与NaNO3的接触面积，加快反应速率 ②蒸发浓缩 冷却结晶
(3)①氧化性 ②5NO＋2MnO＋6H＋===5NO＋2Mn2＋＋3H2O
解析 (1)①利用装置A中浓氨水制备NH3，用装置F干燥后再在装置E中和氧气混合均匀，在装置D处发生催化氧化反应，全部气体通入装置C中除去未反应完的NH3，然后通入装置B中，使其发生反应Na2CO3＋NO＋NO2===2NaNO2＋CO2，注意尾气用碱溶液吸收，结合气流方向，故装置的连接顺序为A→F→E→D→C→B→尾气处理；②装置A中是快速制NH3的，用碱性可以吸收水分的药品即可以使浓氨水逸出NH3，所以可以选用生石灰(或碱石灰或固体氢氧化钠)；制备少量NaNO2，需要比较纯净的NO和NO2，所以要用浓硫酸除去未反应完的NH3；(2)①“熔融”时用Pb粉代替铅粒的目的是增大与液态NaNO3的接触面积，加快反应速率；②由“过滤2”的滤液得到NaNO2晶体还需经过的具体操作为蒸发浓缩，冷却结晶，过滤、用乙醇洗涤后、干燥得到NaNO2晶体；(3)①淀粉溶液变蓝，说明KI被氧化生成了单质碘，所以NaNO2具有氧化性；②高锰酸钾具有强的氧化性，在酸性条件下与NaNO2发生氧化还原反应生成NO和水，高锰酸根离子被还原为二价锰离子，结合电子守恒、电荷守恒可得离子方程式为5NO＋2MnO＋6H＋===5NO＋2Mn2＋＋3H2O。
2．(2020·河北张家口市高三模拟)光气(COCl2)在农药、医药、工程塑料等方面都有广泛应用，光气常温下为无色气体，有腐草味，低温时为黄绿色液体，化学性质不稳定，遇水迅速水解，生成氯化氢。某实验小组利用如下实验装置合成光气并利用光气与浓氨水反应制备尿素[CO(NH2)2]。主要实验装置(夹持装置略去)及操作步骤如下：
①按如图连接装置，检验装置的气密性，然后加装实验药品；
②打开活塞a，向A中缓慢通入干燥的热空气；
③一段时间后，装置D中溶液会出现分层现象，且混合液上方有大量白色烟雾；
已知：3CCl4＋Al2O3===3COCl2＋2AlCl3
回答下列问题：
(1)检验整个装置的气密性的方法：_______________________________。
(2)步骤②中通入干燥的热空气的作用为___________________________。
(3)装置C的作用________________________________________________。
(4)装置D中反应除生成尿素[CO(NH2)2]外，还有NH4Cl生成，该反应的化学方程式为_________________________________________________________。
(5)分离装置D中混合液的操作名称为_____________________________。
(6)装置E中足量的NaOH溶液与少量的光气反应的离子方程式为_________________________________________________________________。
(7)实验后，将D中溶液先蒸发结晶，再用重结晶的方法得到尿素晶体(含有少量的NH4Cl杂质)，测定所得晶体中尿素的百分含量的方法：将7.07 g晶体中所含氮完全转化为氨气，所得氨气用100 mL 2.00 mol·L－1的硫酸溶液完全吸收，取吸收液10 mL，用0.400 0 mol·L－1的氢氧化钠标准溶液滴定。
①到达滴定终点时，消耗氢氧化钠45.00 mL，则该晶体中尿素的质量分数为________(保留3位有效数字)。
②若滴定前未用氢氧化钠标准溶液润洗滴定管，则测得该晶体中尿素的质量分数________(选填“偏大”或“偏小”)。
答案 (1)关闭活塞a，将装置末端导管插入盛水的烧杯中，加热装置A，观察末端导管口有气泡产生，停止加热，末端导管口有一段水柱
(2)加热蒸发CCl4，并且将热的CCl4气体带出，进入B装置发生反应
(3)防止D装置中的水进入装置B，导致光气发生水解反应
(4)COCl2＋4NH3·H2O===CO(NH2)2＋2NH4Cl＋4H2O
(5)分液
(6)COCl2＋4OH－===CO＋2Cl－＋2H2O
(7)①84.9% ②偏小
解析 本实验目的是合成光气并利用光气与浓氨水反应制备尿素[CO(NH2)2]；光气化学性质不稳定，遇水迅速水解，所以制备光气时要保持体系干燥，用干燥的热空气加热蒸发四氯化碳，并将其吹入B装置中与Al2O3反应制备光气，C装置可以防止水蒸气进入B装置；光气通入浓氨水中反应制备[CO(NH2)2]；D中吹过来的四氯化碳被冷凝，四氯化碳不溶于水，所以出现分层现象；未反应的光气在混合液上方与水蒸气反应生成HCl和CO2，HCl遇到挥发出的氨气反应生成氯化铵，所以产生大量白烟；装置E可以吸收尾气。(1)可以通过微热法检验装置的气密性，具体操作为：关闭活塞a，将装置末端导管插入盛水的烧杯中，加热装置A，观察末端导管口有气泡产生，停止加热，末端导管口有一段水柱，说明气密性良好；(2)根据分析可知，通入干燥热空气的作用为加热蒸发CCl4，并且将热的CCl4气体带出，进入B装置发生反应；(3)光气化学性质不稳定，遇水迅速水解，装置C的作用主要是防止D装置中的水蒸气进入装置B，导致光气发生水解反应；(4)D中反应物为COCl2和一水合氨，产物有[CO(NH2)2]和NH4Cl等，根据原子守恒可得化学方程式为COCl2＋4NH3·H2O===CO(NH2)2＋2NH4Cl＋4H2O；(5)装置D中液体分层，可通过分液的方法分离；(6)光气遇水水解产生HCl和CO2，HCl与NaOH反应生成NaCl和水，CO2和NaOH反应生成Na2CO3和水，所以光气和NaOH溶液反应的离子方程式为COCl2＋4OH－===CO＋2Cl－＋2H2O；(7)①到达滴定终点时，消耗氢氧化钠45.00 mL，则10 mL吸收液剩余n(H＋)＝0.045 L×0.4000 mol/L＝0.018 mol，则所得的氨气n(NH3)＝0.1 L×2.00 mol/L×2－0.018 mol×＝0.22 mol，设晶体中n([CO(NH2)2])＝x mol，n(NH)＝y mol；
根据原子守恒可得，解得x＝0.1 mol，y＝0.02 mol，所以尿素的质量分数为×100%＝84.9%；②若滴定前未用氢氧化钠标准溶液润洗滴定管，会使消耗的氢氧化钠标准溶液偏多，则测得该晶体中尿素的质量分数偏小。
3．(2020·湖北四地七校期末)乙苯是主要的化工产品。某课题组拟制备乙苯：查阅资料如下：
①几种有机物的沸点如下表：
有机物
苯
溴乙烷
乙苯
沸点/℃
80
38.4
136.2
②化学原理：
③氯化铝易升华、易潮解。
Ⅰ.制备氯化铝
甲同学选择下列装置制备氯化铝(装置不可重复使用)：
(1)本实验制备氯气的发生装置的玻璃仪器有________种。
(2)连接装置之后，检查装置的气密性，装药品。先点燃A处酒精灯，当________时(填实验现象)点燃F处酒精灯。
(3)气体流动方向是从左至右，装置导管接口连接顺序a→________→k→i→f→g→________。
(4)D装置存在明显缺陷，若不改进，导致的实验后果是
____________________________________________________________。
Ⅱ.制备乙苯
乙同学设计实验步骤如下：
步骤1：连接装置并检查气密性(如图所示，夹持装置省略)。
步骤2：用酒精灯微热烧瓶。
步骤3：在烧瓶中加入少量无水氯化铝、适量的苯和溴乙烷。
步骤4：加热，充分反应半小时。
步骤5：提纯产品。
回答下列问题：
(5)本实验加热方式宜采用________(填“ 酒精灯直接加热” 或“水浴加热”)。
(6)确认本实验A中已发生了反应的试剂可以是________。
A．硝酸银溶液 B．石蕊试液
C．品红溶液 D．氢氧化钠溶液
(7)提纯产品的操作步骤有：
①过滤 ②用稀盐酸洗涤 ③少量蒸馏水洗 ④加入大量无水氯化钙 ⑤用大量水洗 ⑥蒸馏并收集136.2 ℃馏分 ⑦分液
操作的先后顺序为⑤⑦________、________⑦________、________⑥(填其它代号)。
答案 (1)4 (2)F中充满黄绿色 (3)h→j→d→e b→c
(4)氯化铝易堵塞导管引起爆炸 (5)水浴加热 (6)AB (7)② ③ ④ ①
解析 Ⅰ.(1)本实验制备氯气的发生装置的玻璃仪器有酒精灯、圆底烧瓶、分液漏斗、导管共4种。
(2)连接装置之后，检查装置的气密性，装药品。先点燃A处酒精灯，当F中充满黄绿色气体时点燃F处酒精灯。
(3)气体流动方向是从左至右，装置导管接口连接顺序a→h→j→d→e→k→i→f→g→b→c；
(4)氯化铝易升华，易冷凝成固体，D装置存在明显缺陷，若不改进，导致的实验后果是氯化铝易堵塞导管引起爆炸。
Ⅱ.(5)根据反应物的性质，沸点：溴乙烷，38.4 ℃，苯，80 ℃，产物：136.2 ℃，本实验加热方式宜采用水浴加热。
(6)根据化学反应方程式：
，确认本实验A中已发生了反应，可以用硝酸银溶液检验产生的HBr电离产生的溴离子，也可以用石蕊试液检验生成的氢溴酸，故选AB。
(7)提纯产品的操作步骤有：⑤用大量水洗，洗去溶液中氯化铝等可溶的物质，⑦分液，②用稀盐酸洗涤有机层，③少量蒸馏水洗，⑦分液，④在有机层中加入大量无水氯化钙干燥，①过滤，⑥蒸馏并收集136.2 ℃馏分得苯乙烯。操作的先后顺序为⑤⑦②③⑦④①⑥。
4．(2021·安徽合肥高三调研检测)氮化硼(BN)是白色难溶于水的粉末状固体，高温下易被氧化。根据题意，回答下列问题：
Ⅰ.制备氮化硼
实验室以硼粉(黑色)为原料制备氮化硼的装置如图1所示，图2中提供了三种不同的氨气发生及干燥装置以及相关药品。
(1)图2装置中可填入图1虚线框中的是________(填字母)；简述产生NH3的反应原理___________________________________________________________。
(2)图2装置中盛放碱石灰的仪器名称为________；图1中多孔球泡的作用是_________________________________________________________________。
(3)当三颈烧瓶中出现______________________________的现象时说明反应完全，此时应立即停止通入O2，原因是_______________________________；
制备氮化硼的化学方程式为_____________________________________。
Ⅱ.测定氮化硼样品纯度
为测定制得的氮化硼样品纯度，设计以下实验：
①称取0.062 5 g氮化硼样品，加入浓硫酸和催化剂，微热，使样品中的N元素全部转化为铵盐；②向铵盐中加入足量NaOH溶液并加热，蒸出的氨用20.00 mL 0.100 8 mol·L－1稀硫酸吸收；③用0.100 00 mol·L－1 NaOH溶液滴定剩余硫酸，消耗NaOH溶液的平均体积为20.32 mL。
(4)氮化硼样品的纯度为________。
(5)下列实验操作可能使样品纯度测定结果偏低的是________(填字母)。
A．蒸出的氨未被稀硫酸完全吸收
B．滴定时未用NaOH标准溶液润洗滴定管
C．读数时，滴定前平视，滴定后俯视
D．选用酚酞作指示剂，滴定终点溶液呈粉红色
答案 (1)b CaO固体与氨水中的水反应放出大量的热，使得NH3·H2O受热分解放出氨气
(2)球形干燥管 调节气体流速，进而调整NH3与O2通入比例
(3)黑色粉末完全变成白色 避免生成的BN被氧气氧化导致产率降低 4B＋4NH3＋3O24BN＋6H2O
(4)80.0% (5)AB
解析 (1)图1虚线框中应放入实验室制取氨气和干燥氨气的装置，a装置不能制取氨气，c装置可以制取氨气，但不能用P2O5干燥氨气，b装置可以制取并干燥氨气，因此应将图2中b装置填入图1虚线框中。b装置中浓氨水滴入到广口瓶中，CaO与氨水中的水反应放出大量的热，使得NH3·H2O受热分解放出氨气。(2)图2中盛放碱石灰的仪器名称为球形干燥管；图1中多孔球泡的作用是调节气体流速，进而调节氨气与氧气的通入比例。(3)三颈烧瓶中黑色的硼粉不断反应生成白色的氮化硼，当黑色粉末完全变成白色时，说明反应完全，因为氮化硼在高温下容易被氧化，为避免生成的BN被氧气氧化导致产率降低，反应完全后应立即停止通入O2。氨气和硼、氧气反应生成BN的化学方程式为4B＋4NH3＋3O24BN＋6H2O。(4)根据纯度测定原理知，n(BN)＝n(NH3)，2NH3＋H2SO4===(NH4)2SO4、2NaOH＋H2SO4===Na2SO4＋2H2O，则n(H2SO4)＝n(NH3)＋n(NaOH)，代入数据，n(NH3)＝2n(H2SO4)－n(NaOH)＝0.100 8 mol·L－1×0.02 L×2－0.100 0 mol·L－1×0.020 32 L＝0.002 mol。故氮化硼样品的纯度为×100%＝80.00%。(5)蒸出的氨未被稀硫酸完全吸收，则BN的物质的量减少，测定结果偏低；滴定时未用NaOH标准溶液润洗滴定管，则消耗的氢氧化钠溶液的体积偏大，由n(BN)＝n(NH3)＝2n(H2SO4)－n(NaOH)知测定结果偏低；读数时，滴定前平视，滴定后俯视，则读数偏小，测定结果偏高；强碱滴定强酸时应选用酚酞作指示剂，滴定终点溶液呈粉红色，对测定结果无影响。
5．(2021·河南名校一模)环己酮是重要化工原料，是制造尼龙的主要中间体，也是重要的工业溶剂，实验室利用如下反应原理和实验装置(部分夹持装置略去)制备环己酮：
有关物质的物理性质见下表。
物质
沸点/℃
密度/(g·cm－3,20 ℃)
溶解性
环己醇
161.1(97.8)*
0.96
能溶于水和醚
环己酮
155.6(95.0)*
0.95
微溶于水，能溶于醚
水
100.0
1.0
*括号中的数据表示该有机物与水形成的具有固定组成的混合物的沸点。
A中，在55～65 ℃进行反应。反应完成后，加入适量水；蒸馏，收集95～100 ℃的馏分，得到主要含环己酮粗品和水的混合物。
(1)装置D的名称是________。
(2)酸性Na2Cr2O7溶液氧化环己醇反应的ΔH＜0，反应剧烈将导致体系温度迅速上升，副反应增多。简述滴加酸性Na2Cr2O7溶液的方法
____________________________________________________________；
A中发生反应的离子方程式为__________________________________。
(3)环己酮的提纯需要经过以下一系列的操作：
a．蒸馏、除去乙醚后，收集151～156 ℃馏分
b．水层用乙醚(乙醚沸点为34.6 ℃，易燃烧)萃取，萃取液并入有机层
c．过滤
d．往液体中加入NaCl固体至饱和，静置，分液
e．加入无水MgSO4固体，除去有机物中少量的水
①上述提纯步骤的正确顺序是__________________________________。
②d中往液体中加入NaCl固体的目的是___________________________。
③上述操作c、d中使用的玻璃仪器除烧杯、锥形瓶、玻璃棒外，还需要的玻璃仪器有________________________________________________________。
(4)恢复至室温时，分离得到纯产品体积为8 mL，则环己酮的产率为________ (保留三个有效数字)。
答案 (1)冷凝管(或直形冷凝管)
(2)打开分液漏斗上的玻璃塞，拧开下端的活塞，缓慢滴加
(3)①dbeca ②降低环己酮的溶解度，增加水层的密度，有利于分层 ③漏斗、分液漏斗
(4)80.8%
解析 (1)由装置图可知，装置D的名称是直形冷凝管。(2)为使液体顺利滴下，应先打开分液漏斗上的玻璃塞，加入酸性重铬酸钠溶液过快、过多，会导致反应剧烈，体系温度迅速上升，副反应增多，故拧开下端的活塞后，缓慢滴加；环己醇被重铬酸钠氧化成环己酮，Cr由＋6价降低到＋3价，离子反应为：。(3)①先向液体中加入NaCl固体至饱和，可降低环己酮在水中的溶解度，增加水层的密度，有利于分层，再用乙醚萃取水层，使水层中少量的有机物进一步被提取提高产品的产量，加入无水硫酸镁固体，除去有机物中少量水后过滤、蒸馏、除去乙醚后收集151～156 ℃馏分，故提纯步骤的顺序为dbeca。②向液体中加入NaCl固体至饱和，可降低环己酮的溶解度，增加水层的密度，有利于分层。③操作c为过滤，需要的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒，操作d为溶解、分液，需要的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯、玻璃棒。(4)环己醇的质量为10 mL×0.96 g·mL－1＝9.6 g，理论上得到环己酮的质量为×98 g·mol－1＝9.408 g，实际得到环己酮的质量为8 mL×0.95 g·mL－1＝7.6 g，环己酮的产率＝×100%＝80.8%。
6．(2020·河北唐山市高三期末)亚硫酸钠容易被氧化，某化学兴趣小组为测定某亚硫酸钠样品的纯度，三名学生分别设计了不同实验方案。
甲同学的实验方案：称取10.0 g样品，进行如图所示实验，测得装置D中干燥管实验前后增加了4.5 g。
(1)写出B中发生反应的化学方程式_________________________________。
装置E的作用是_________________________________________________。
乙同学的实验方案：称取10.0 g样品，溶于过量的盐酸后，再加入过量的BaCl2溶液，过滤、洗涤、烘干，称量沉淀质量为0.9 g。
(2)洗涤沉淀的方法是_______________________________，重复2～3次。
丙同学的设计方案步骤如下：
①称取样品10.0 g，加水溶解配成250 mL溶液；
②量取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中；
③用酸化的0.150 2 mol·L－1 KMnO4标准液滴定至终点；
④重复操作2～3次，得出消耗KMnO4溶液体积的平均值为19.97 mL。
(3)滴定中盛装KMnO4标准液的仪器是____________________________。
(4)写出滴定过程中发生反应的离子方程式：______________________。
(5)确定滴定达到终点的操作及现象为____________________________。
(6)三名学生通过实验数据计算出的样品纯度各不相同，指导教师指出________(填“甲”、“乙”、“丙”)同学实验误差较大，其实验装置存在明显缺陷，理由是____________________________________________________。
答案 (1)Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋H2O 防止空气中的CO2和水蒸气进入D中，影响实验结果
(2)向漏斗中注入蒸馏水至恰好浸没沉淀，待水自然流下
(3)酸式滴定管
(4)5SO＋2MnO＋6H＋===5SO＋2Mn2＋＋3H2O
(5)滴入最后一滴KMnO4溶液，溶液由无色变成浅紫红色，且半分钟内不褪色
(6)甲 反应结束后，装置中残留一定量的SO2(或SO2气流速度过快或装置气密性不好)，未被装置D吸收
解析 (1)B中反应的化学方程式为Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋H2O；因碱石灰能吸收空气中的CO2和水蒸气，会导致所测结果偏大，则装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的CO2和水蒸气，防止CO2和水蒸气进入D中，影响实验结果；
(2)乙同学最终得到的是硫酸钡沉淀，洗涤沉淀的方法是向过滤器中注入蒸馏水至恰好浸没沉淀，待水自然流下后，重复2～3次；
(3)KMnO4标准液盛装在酸式滴定管中；
(4)滴定过程中，酸性高锰酸钾溶液与亚硫酸钠发生氧化还原反应生成硫酸钠、硫酸钾、硫酸锰和水，反应的离子方程式为5SO＋2MnO＋6H＋===5SO＋2Mn2＋＋3H2O；
(5)当酸性高锰酸钾溶液过量时，溶液会变为紫色，则确定滴定达到终点的操作及现象为滴入最后一滴酸性高锰酸钾溶液，溶液由无色变成浅紫红色，且半分钟内不褪色；
(6)甲同学设计的实验存在缺陷，一是若装置气密性不好，二氧化硫泄露，导致测定结果偏低；二是二氧化硫气流速度过快，不能被D中碱石灰完全吸收，导致测定结果偏低；三是装置中残留二氧化硫，没有被D中碱石灰完全吸收，导致测定结果偏低。
7．(2020·广东揭阳市第三中学高三月考)草酸(H2C2O4)是一种重要的有机化工原料。为探究草酸的制取和草酸的性质，进行如下实验。
实验Ⅰ：探究草酸的制备
实验室用硝酸氧化淀粉水解液法制备草酸：C6H12O6＋12HNO3―→3H2C2O4＋9NO2↑＋3NO↑＋9H2O。装置如下图所示：
(1)上图实验装置中仪器乙的名称为：________，B装置的作用_____________________________________________________________。
(2)检验淀粉是否完全水解所需要的试剂为：________。
实验Ⅱ：探究草酸的不稳定性
已知：草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色，易溶于水，熔点为101 ℃，受热易脱水、升华，170 ℃以上分解产生H2O、CO和CO2。草酸的酸性比碳酸强，其钙盐难溶于水。
(3)请选取以上的装置证明草酸晶体分解的产物(可重复使用，加热装置和连接装置已略去)。仪器装置连接顺序为：C→________→________→________→________→D→A→F。
(4)若实验结束后测得A管质量减轻4.8 g，则至少需分解草酸晶体的质量为________g(已知草酸晶体的M＝126 g/mol)。
实验Ⅲ：探究草酸与酸性高锰酸钾的反应
(5)取一定量草酸溶液装入试管，加入一定体积的酸性高锰酸钾溶液，振荡试管，发现溶液开始缓慢褪色，后来迅速变成无色(反应热效应不明显，可忽略不计)。
该实验中草酸表现________性，该反应的离子方程式
_____________________________________________________________，
该反应的反应速率先慢后快的主要原因可能是
____________________________________________________________。
(6)设计实验证明草酸是弱酸。实验方案：
__________________________________________(提供的药品及仪器：蒸馏水、0.1 mol·L－1 NaOH溶液、pH计、0.1 mol·L－1草酸溶液，其它仪器自选)
答案 (1)球形冷凝管 防倒吸或安全瓶
(2)碘水或I2 (3)BFEF (4)37.8 (5)还原 5H2C2O4＋2MnO＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O 反应生成的MnSO4(或Mn2＋)对反应有催化作用，加快反应速率 (6)取少量0.1 mol/L草酸溶液于试管中，测定其pH，若pH＞1，则说明草酸为弱酸
解析 (1)题给实验装置中仪器乙的名称为球形冷凝管，B装置的作用防倒吸或安全瓶；(2)淀粉遇碘变蓝色，在已经水解的淀粉溶液中滴加几滴碘水，溶液显蓝色，则证明淀粉没有完全水解，溶液若不显色，则证明淀粉完全水解；(3)检验H2O、CO和CO2气体，首先应该用无水硫酸铜遇水蒸气变蓝，再利用二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，一氧化碳检验还原性，能还原黑色的氧化铜，生成的二氧化碳用澄清的石灰水检验，据此根据水蒸气、二氧化碳和一氧化碳的性质进行排序；(4)假设草酸晶体分解生成x mol CO；
CO＋CuOCO2＋Cu Δm(固体减少)
1 mol 80 g 64 g 16 g
x mol 4.8 g
x＝0.3 mol
H2C2O4·2H2O2H2O＋CO↑＋CO2↑
1 mol 1 mol
0.3 mol 0.3 mol
至少需分解草酸晶体的质量为0.3 mol×126 g/mol＝37.8 g；(5)酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，可以与草酸发生氧化还原反应，锰离子具有催化剂的作用；(6)弱酸不完全电离，所以取少量0.1 mol/L草酸溶液于试管中，测定其pH，若pH＞1，则说明草酸为弱酸。
8．(2020·济南二模)H2O2可降解废水中的有机物，活性炭(AC)能促进H2O2分解产生羟基自由基(·OH)，提高对水中有机化合物的降解率。实验表明，AC表面的酸碱性会影响H2O2的分解反应。实验室中，将纯化的AC在氮气(60 mL·min－1)和氨(20 mL·min－1)气氛中于650 ℃热处理2 h可制得氨气改性活性炭(ACN)。回答下列问题：
(1)纯化AC：将AC研磨后置于10%盐酸中浸泡6 h除去灰分，用蒸馏水洗涤至中性。研磨的目的是____________________________________________。
为了防止放置过程中再次吸水，烘干后的AC应置于________(填仪器名称)中备用。
(2)制备ACN如图1所示：
图1
检查装置气密性并加入药品后，加热前应进行的操作是
______________________________________________________________，
其目的是______________________________________________________；
一段时间后，打开电炉并加热反应管，此时活塞K1、K2、K3的状态为________。U型管b内试剂B的作用是__________________________________。
(3)通过氨气改性处理后，得到的ACN表面仍有少量羧基和酚羟基，其含量可采用滴定法测定。测定羧基含量的方法：在锥形瓶中加入ACN 0.5 g，加入0.05 mol·L－1的X溶液a mL。上恒温摇床，吸附平衡。以甲基橙作指示剂，用0.1 mol·L－1的标准盐酸反滴定剩余的X溶液，标准盐酸的平均用量为b mL，则X为________(填“NaOH”“Na2CO3”或“NaHCO3”)，计算所得活性炭表面的羧基含量为________ mol·kg－1(已知：ACN中，羧基的Ka＝1.0×10－4、酚羟基的Ka＝5.0×10－9、碳酸的Ka1＝4.2×10－7、Ka2＝5.6×10－11；用含a、b的代数式表示)。
(4)某课题组以2 500 mg·L－1苯酚溶液为模型废水，研究AC和ACN表面的酸碱性对H2O2降解苯酚的影响，得到如图2所示：由图像可知，________(填“AC”或“ACN”)更有利于H2O2降解苯酚，原因是_____________________________。
答案 (1)增大接触面积，提高酸洗涤效率 干燥器
(2)通入氮气 将装置内的空气赶走，以免干扰实验 关闭K1，打开K2、K3 防止烧杯中的水蒸气进入管式炉
(3)NaHCO3 0.1a－0.2b
(4)ACN ACN表面呈碱性，有利于双氧水分解产生羟基 自由基
解析 (1)研磨的目的是增大接触面积，提高酸洗涤效率；为了防止放置过程中再次吸水，烘干后的AC应置于干燥器中备用；(2)加热前应通入氮气，将装置内的空气赶走，以免干扰实验；关闭K1，打开K2、K3，打开电炉并加热反应管； U型管b内试剂B的作用是防止烧杯中的水蒸气进入管式炉；(3)能和酚羟基反应的有：Na2CO3，NaOH；能和羧酸反应的有：Na2CO3，NaOH，NaHCO3，所以测定羧基含量用NaHCO3标准溶液；根据NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O可知，剩余的n(NaHCO3)＝n(HCl)＝0.1×b×10－3mol，根据RCOOH＋NaHCO3===CO2↑＋H2O＋RCOONa，n(RCOOH)＝(0.05×a×10－3－0.1×b×10－3)mol，羧基含量为 mol·kg－1＝(0.1a－0.2b) mol·kg－1；(4)根据图像可知，ACN降解苯酚，剩余苯酚更少，降解的更多，因为ACN与AC的pH相比，ACN表面显碱性，有利于双氧水分解产生羟基。
第3讲 高考化学综合实验题探究
课 程 标 准
知 识 建 构
1.掌握常见物质的实验室制法(包括所用试剂、反应原理、仪器和收集方法等)。
2．根据化学实验目的和要求，能做到正确选用实验装置；掌握控制实验条件的方法等。
3．能设计、评价和改进实验方案，能分析或处理实验数据，得出合理结论，预测或描述实验现象。
题型一 无机制备
1．气体物质制备流程
2．气体发生装置
(1)设计原则：根据制备原理、反应物状态和反应所需条件、制取气体的量等因素来设计反应装置。
(2)基本类型
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等
①试管要干燥；
②试管口略低于试管底；
③加热时先均匀加热再固定加强热
固、液加热或液、液加热型
Cl2、HCl等
①烧瓶加热时要隔石棉网
②反应物均为液体时，烧瓶内要加碎瓷片(或沸石)
固、液不加热或液、液不加热型
H2、CO2、SO2、NO、NO2等
①使用长颈漏斗时，要使漏斗下端插入液面以下；
②启普发生器只适用于块状固体和液体反应，且气体不溶于水；
③使用分液漏斗既可以增强气密性，又可控制液体流速
3.气体的净化装置
(1)基本类型
装置
示意图
适用
范围
试剂与杂质气体反应，与主要气体不反应；装置③用固体吸收还原性或氧化性杂质气体
杂质气体被冷却后变为液体，主要气体不变为液体
(2)吸收剂的选择
选择吸收剂应根据被提纯气体的性质和杂质的性质而确定，一般情况如下：
①易溶于水的气体杂质可用水来吸收；
②酸性杂质可用碱性物质吸收；
③碱性杂质可用酸性物质吸收；
④水为杂质时，可用干燥剂来吸收；
⑤能与杂质发生反应生成沉淀(或可溶物)的物质也可作为吸收剂。
4．尾气处理装置的选择
a用于吸收溶解或反应速率不是很快的气体，如用NaOH溶液吸收Cl2等。
b用于收集少量气体。
c、d用于吸收极易溶且溶解很快的气体，如HCl、HBr、NH3等；其中d吸收量少。
e用于处理难以吸收的可燃性气体，如H2、CO等。
5．涉气类制备实验先后顺序
(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，后除去无毒、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。
6．实验条件的控制
(1)排气方法
为了防止空气中的成分氧气、CO2、水蒸气干扰实验，常用其他稳定的气体(如氮气)排尽装置中的空气；有时也可充分利用反应产物气体(如：氨气、氯气、二氧化硫)等排尽装置中的空气。
(2)控制气体的流速及用量
①用分液漏斗控制液体滴加的速度和用量。
②观察气泡，控制气流速度，如图1，可观察气泡得到N2、H2的体积比约为1∶2的混合气。
③平衡气压如图2，用长玻璃管平衡气压，防堵塞。
(3)压送液体
根据装置的密封性，让反应生成气体或消耗气体，产生压强差，将液体压入或倒流入另一反应容器。
(4)温度控制
①控制低温的目的：减少某些反应物或产品分解如H2O2、NH4HCO3等；减少某些反应物或产品挥发，如盐酸、氨水等；防止某物质水解，避免副反应发生等。
②采取加热的目的：加快反应速率或使平衡移动，加速溶解等。
③常考温度控制方式：
a．水浴加热：均匀加热，反应温度在100 ℃以下。
b．油浴加热：均匀加热，反应温度100～260 ℃。
c．冰水冷却：使某物质液化、降低产物的溶解度；减少其他副反应，提高产品纯度等。
d．保温：如中和热测定时，两烧杯之间填泡沫，真空双层玻璃容器等。
【典例1】
答案 (1)去除水中溶解氧 分液漏斗
(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
解答物质制备试题的思维流程
(1)认真阅读题干，提取有用信息，包括实验目的、反应条件、陌生物质的性质、陌生反应原理等。
(2)仔细观察装置图(或框图)，联想熟悉的实验，找出每件仪器(或步骤)与熟悉的某一实验相似的地方，分析每件仪器中所装药品的作用。
(3)通读问题，整合信息，把所有的问题进行综合分析，运用题给信息和化学基础知识做出正确答案。
【对点练1】 (2020·安徽省江南十校4月综合素质测试)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉，是一种淡黄色粉末，易溶于水，不溶于乙醇。在实验室制备连二亚硫酸钠流程如下：
(1)反应Ⅰ是制备SO2，下图装置可制取纯净干燥的SO2：
①按气流方向连接各仪器接口，顺序为a→________→f，装置D的作用是________。
②装置A中反应的化学方程式为___________________________________。
(2)反应Ⅱ所用实验装置如图所示(部分装置省略)。
①通SO2之前先强力搅拌，将锌粉和水制成悬浊液，其目的是_______________________；控制反应温度的方法是________
②反应Ⅱ的离子方程式为________________________________________。
(3)“滤渣”经洗涤、灼烧，可得到一种工业产品是________(填化学式)；加入适量饱和食盐水的目的是__________________________________________。
(4)产品Na2S2O4·2H2O久置空气中易被氧化，其氧化产物可能是____________________________________________________(写2种)。
答案 (1)①d→e→c→b 防止倒吸
②Cu＋2H2SO4(浓)SO2↑＋CuSO4＋2H2O
(2)①加快SO2与Zn的反应速率 水浴加热
②2SO2＋Zn＋2OH－Zn(OH)2＋ S2O
(3)ZnO 减小Na2S2O4的溶解度
(4)Na2SO3、NaHSO3、Na2SO4或NaHSO4(任写2种)
解析 (1)①铜和浓硫酸在加热条件下反应制取二氧化硫，生成的二氧化硫中含有水蒸气，需要干燥；二氧化硫的密度比空气大，可以与水反应，应使用向上排空气法收集，收集时气体应长进短出，二氧化硫有毒，不能排放到空气中需要尾气处理，吸收尾气时，需要安装防倒吸装置，则按气流方向连接各仪器接口，顺序为a→d→e→c→b→f；二氧化硫被氢氧化钠吸收，使装置内压减小，易发生倒吸，则D为防倒吸装置；②铜和浓硫酸在加热条件下反应，化学方程式为：Cu＋2H2SO4(浓)SO2↑＋CuSO4＋2H2O；(2)①SO2与Zn粉直接接触反应，接触面积太小，通SO2之前先强力搅拌，将锌粉和水制成悬浊液，可增大SO2与Zn粉反应时的接触面积，从而加快SO2与Zn的反应速率；由流程图示，反应Ⅱ的反应温度为35 ℃，火焰温度太高不易控制，不能用酒精灯直接加热，应使用水浴加热的方法来控制温度；②二氧化硫与锌粉和氢氧化钠反应生成氢氧化锌和Na2S2O4，离子方程式为：2SO2＋Zn＋2OH－Zn(OH)2＋ S2O；(3)由(2)②可得过滤得到的“滤渣”为氢氧化锌，洗涤、灼烧，氢氧化锌分解为氧化锌(ZnO)；Na2S2O4易溶于水，冷却结晶过程中，加入适量饱和食盐水，可降低其溶解度加快结晶速度；(4)产品Na2S2O4·2H2O中硫的化合价为＋3价，被氧化时硫的化合价升高，可能变为＋4价或＋6价，则可能的产物有Na2SO3、NaHSO3、Na2SO4或NaHSO4(任写2种)。
【对点练2】 (2020·山东学业考试)四溴化钛(TiBr4)可用作橡胶工业中烯烃聚合反应的催化剂。已知TiBr4常温下为橙黄色固体，熔点为38.3 ℃，沸点为233.5 ℃，具有潮解性且易发生水解。实验室利用反应TiO2＋C＋2Br2TiBr4＋CO2制备TiBr4的装置如图所示。
回答下列问题：
(1)检查装置气密性并加入药品后，加热前应进行的操作是______________________________________________________________，
其目的是__________________________________________________，
此时活塞K1，K2，K3的状态为_______________________________；
一段时间后，打开电炉并加热反应管，此时活塞K1，K2，K3的状态为________。
(2)试剂A为________，装置单元X的作用是____________________；
反应过程中需用热源间歇性微热连接管，其目的是
________________________________________________________。
(3)反应结束后应继续通入一段时间CO2，主要目的是
________________________________________________________。
(4)将连接管切断并熔封，采用蒸馏法提纯。此时应将a端的仪器改装为________、承接管和接收瓶，在防腐胶塞上加装的仪器是________(填仪器名称)。
答案 (1)先通入过量的CO2气体 排除装置内空气 打开K1，关闭K2和K3 打开K2和K3，同时关闭K1
(2)浓硫酸 吸收多余的溴蒸气同时防止外界的水蒸气使产物水解 防止产品四溴化钛凝固成晶体，堵塞连接管，造成危险
(3)排出残留在装置中的TiBr4和溴蒸气
(4)直形冷凝管 温度计(量程250 ℃)
解析 (1)检查装置气密性并加入药品后，加热前应排除装置内的空气，防止反应物碳单质与氧气反应，浪费原料，还可能产生有毒气体CO等，污染空气，因此加热实验前应先通入过量的CO2气体，其目的是排除装置内空气；此时仅仅是通入CO2气体，所以只需要打开K1，关闭K2和K3；而反应开始一段时间后，打开电炉并加热反应管，此时需要打开K2和K3，同时关闭K1，保证CO2气体携带溴蒸气进入反应装置中。(2)因为产品四溴化钛易发生水解，整套装置需要保持干燥，因此进入的CO2气体必须干燥，试剂A为浓硫酸；装置单元X应为尾气处理装置，吸收多余的溴蒸气，同时还能防止空气中的水蒸气干扰实验，防止产品四溴化钛水解变质；反应过程中需用热源间歇性微热连接管，其目的是防止产品四溴化钛凝固成晶体，堵塞连接管，造成危险，用热源间歇性微热连接管可以使产品四溴化钛加热熔化，流入收集装置中。(3)反应结束后在反应装置中还有少量四溴化钛残留，以及剩余的溴蒸气，应继续通入一段时间CO2，主要目的是把少量残留四溴化钛排入收集装置中，提高产率，而且还可以排出剩余的溴蒸气，进行尾气处理，防止污染。(4)实验结束后，将连接管切断并熔封，采用蒸馏法提纯；在产品四溴化钛中还有残留的液溴，四溴化钛的沸点233.5 ℃，可以使用蒸馏法提纯；此时应将a端的仪器改装为直形冷凝管、承接管和接收瓶，在防腐胶塞上加装的仪器是温度计(量程是250 ℃)。
题型二 有机制备
1．有机物制备的思维流程
2．有机物制备的注意要点
(1)熟知常用仪器及用途
(2)依据物质性质和反应特点选择加热或冷却方式
①加热：酒精灯的火焰温度一般在400～500 ℃，乙酸乙酯的制取、石油的蒸馏等实验选用酒精灯加热，若温度要求更高，可选用酒精喷灯或电炉加热。除上述加热方式外还可以根据加热的温度要求选择水浴、油浴、沙浴加热。
②冷凝回流
有机物易挥发，因此在反应中通常采用冷凝回流装置，以减少有机物的挥发，提高原料的利用率和产物的产率。如图1、图3中的冷凝管，图2中的长玻璃管B的作用都是冷凝回流。
③防暴沸：加沸石(碎瓷片)，防止溶液暴沸，若开始忘加沸石(碎瓷片)，需停止加热，冷却后补加。
3．常见有机物分离提纯的方法
萃取、分液、蒸馏、洗气、重结晶。
【典例2】 (2020·课标全国Ⅱ，27)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·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。
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________(填字母)。
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________(填字母)。
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 2MnO＋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，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2MnO＋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＋KOH===C6H5COOK＋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×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 mol×122 g·mol－1＝1.708 g，则苯甲酸的产率为×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。
【对点练3】 工业上乙醚可用于制造无烟火药。实验室合成乙醚的原理如下：
主反应 2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3＋H2O
副反应 CH3CH2OHCH2===CH2↑＋H2O
【乙醚的制备】实验装置如图所示(夹持装置和加热装置略)
(1)仪器a是________(写名称)；仪器b应更换为下列的________(填字母)。
A．干燥器 B．直形冷凝管
C．玻璃管 D．安全瓶
(2)实验操作的正确排序为________(填字母)，取出乙醚后立即密闭保存。
a．组装实验仪器 b．加入12 mL浓硫酸和少量乙醇的混合物 c．检查装置气密性 d．熄灭酒精灯 e．先通冷却水后加热烧瓶 f．拆除装置 g．控制滴加乙醇的速率与产物馏出的速率相等
(3)加热后发现烧瓶中没有添加碎瓷片，处理方法是
_____________________________________________________________。
反应温度不超过140 ℃，其目的是______________________________。
若滴入乙醇的速率显著超过产物馏出的速率，则反应速率会降低，可能的原因是_____________________________________________________________。
【乙醚的提纯】
(4)粗乙醚中含有的主要杂质为________；无水氯化镁的作用是________________________________________________________________。
(5)操作a的名称是________；进行该操作时，必须用水浴代替酒精灯加热，其目的与制备实验中将尾接管支管接入室外相同，均为________________。
答案 (1)温度计 B (2)acbegdf (3)停止加热，将烧瓶中的溶液冷却至室温，再重新加入碎瓷片 避免副反应发生 温度骤降导致反应速率降低(其他合理答案也可) (4)乙醇(其他合理答案也可) 干燥乙醚 (5)蒸馏 避免乙醚蒸气燃烧或爆炸
解析
实验目的
乙醚的制备及纯化
实验原理
2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3＋H2O
实验装置
乙醚的制备：仪器a是温度计。球形冷凝管一般竖立放置，防止液体残留在球泡内，仪器b为球形冷凝管，应更换为直形冷凝管。
乙醚的提纯：乙醇易挥发，因此粗乙醚中含有的主要杂质为乙醇。无水氯化镁的作用是干燥乙醚
实验操作
实验操作顺序：先按照从左到右，从下到上的顺序组装实验仪器，再检查装置的气密性，然后加入反应物；为了防止冷凝管受热后遇冷破裂同时保证冷凝效果，应先通冷却水后加热烧瓶；实验过程中控制滴加乙醇的速率与产物馏出的速率相等；实验结束后先熄灭酒精灯后停止通冷却水，最后拆除装置。
加热后发现烧瓶中没有添加碎瓷片，应停止加热，将烧瓶中的溶液冷却至室温，再重新加入碎瓷片。
操作a是从干燥后的有机层(主要含乙醇和乙醚)中分离出乙醚，故操作a为蒸馏
实验现象及分析
若滴入乙醇的速率显著超过产物馏出的速率，则反应混合物的温度会降低，从而导致反应速率降低
结论或评价
根据题给信息，反应温度为170 ℃时，有副反应发生，因此反应温度应不超过140 ℃，其目的是避免副反应发生。
无水乙醚遇热容易爆炸，故蒸馏时应用水浴代替酒精灯加热，目的是避免乙醚蒸气燃烧或爆炸
【对点练4】 (2020·河北衡水中学高三期末预热联考)草酸二甲酯可用作制备维生素B13的中间体，也可用作增塑剂。实验室以草酸(HOOC—COOH)和甲醇为原料制备草酸二甲酯的一种方法如下：HOOC－COOH＋2CH3OHCH3OOC—COOCH3＋2H2O。
相关物质的有关数据如下表所示：
物质
苯
甲醇
草酸二甲酯
熔点/℃
5.5
－97
54
沸点/℃
80.1
64.3
163.5
相对分子质量
78
32
118
水溶性
不溶
互溶
不溶
实验过程：向如图反应装置中加入27 g草酸、40 g无水甲醇、100 mL苯、5 mL浓硫酸，搅拌下加热回流；待反应完全后，分离出甲醇和苯，所得反应液经水洗，有机层再用10%的碳酸钠溶液洗涤，然后用蒸馏水洗涤，加无水氯化钙固体干燥；过滤，滤液冷却后析出晶体，干燥，得草酸二甲酯30.1 g。
回答下列问题：
(1)仪器A的名称为________，反应过程中冷却水应从________(填“a”或“b”)口进入。
(2)分离出甲醇和苯的操作名称为________。
(3)用10%的碳酸钠溶液洗涤的目的是_______________________________。
(4)甲醇过量的目的是____________________________________________，
浓硫酸的作用是________________________________________________。
(5)分水器的优点是____________________________________(任写一点)。
(6)本实验的产率是________(保留三位有效数字)。
答案 (1)三颈烧瓶 a (2)蒸馏 (3) 中和乙二酸，溶解甲醇，降低乙二酸二甲酯的溶解度 (4)该反应是可逆反应，甲醇沸点低，易损失，增加甲醇的量，可提高草酸的转化率 催化剂和吸水剂 (5)可及时分离出水 (6)85.0%
解析 (1)根据A的结构可得仪器A为三颈烧瓶，反应过程中冷凝水应从下端a进水，上端b出水；(2)甲醇和苯互溶，根据沸点不同，用蒸馏的方法分离；(3)产品中混有乙二酸、甲醇杂质，饱和碳酸钠溶液的作用是除去乙二酸，溶解甲醇，降低乙二酸二甲酯的溶解度；(4)该反应是可逆反应，甲醇沸点低，易损失，增加甲醇的量，可提高草酸的转化率；浓硫酸在酯化反应中起到了催化剂作用，酯化反应为可逆反应，浓硫酸吸收反应生成的水，可以促进酯的生成，浓硫酸起到了吸水剂的作用；(5)实验中使用分水器，可及时分离出水，有利于平衡正向移动，并结合生成水的体积判断反应是否停止；(6)根据方程式知，甲醇过量，应用草酸计算，根据关系式：HOOC—COOH～CH3OOC—COOCH3可知，理论上生成草酸二甲酯的质量为×118 g/mol＝35.4 g，产率为：×100%≈85.0%。
题型三 组成探究
组成探究类实验题的思维流程：
【典例3】 绿矾(FeSO4·7H2O)在不同温度下可分解得到各种铁的氧化物和硫的氧化物。已知SO3是一种无色晶体，熔点16.8 ℃，沸点44.8 ℃，氧化性及脱水性较浓硫酸强，能漂白某些有机染料，如品红等。回答下列问题：
(1)同学甲按如图所示装置实验检验绿矾的分解产物。装置B中可观察到的现象是___________________________________________________________，
由此得出绿矾的分解产物中含有SO2。装置C的作用是
___________________________________________________________。
(2)同学乙认为同学甲的实验结论不严谨。乙对甲做完实验的B装置试管进行加热，发现褪色的品红溶液未恢复红色，则可证明绿矾分解的产物中________(填字母)。
A．不含SO2 B．可能含SO2
C．一定含有SO3
(3)同学丙查阅资料发现绿矾受热分解还可能有O2放出，为此，丙选用甲的部分装置和下列图示部分装置设计出了一套检验绿矾分解气态产物的装置：
①同学丙的实验装置中，依次连接的合理顺序为________。
②能证明绿矾分解产物中有O2的实验操作及现象是
____________________________________________________________。
(4)为证明绿矾分解产物中含有三价铁，选用的实验仪器有试管、药匙、________；选用的试剂为________。
答案 (1)品红溶液褪色 吸收尾气，防止SO2(SO3)等气体扩散到空气污染环境
(2) BC (3)①AFGBDH ②把H中的导管移出水面，撤走酒精灯，用拇指堵住试管口，取出试管，立即把带火星的木条伸入试管内，木条复燃，证明试管中收集的气体是氧气 (4)胶头滴管 盐酸、KSCN溶液
解析 (1)根据题意，绿矾在不同温度下可分解得到各种铁的氧化物和硫的氧化物，SO2、SO3都能使品红溶液褪色，装置B中可观察到的现象是品红溶液褪色。装置C的作用是吸收尾气，防止SO2(SO3)等气体扩散到空气污染环境。(2)经SO2漂白过的品红溶液加热后可恢复红色，SO3也能漂白品红，但SO3漂白后的品红溶液加热不恢复红色。对B装置试管进行加热，褪色的品红溶液未恢复红色，说明产物中一定含SO3，可能含SO2，答案选B、C。(3)①根据题意，绿矾分解的气态产物可能有H2O(g)、SO2、SO3和O2。检验H2O(g)用无水CuSO4；检验SO2用品红溶液；根据题给SO3的物理性质，检验SO3将气态产物冷却观察是否有晶体析出；检验O2用带火星的木条。为了防止检验其他气体时带出的H2O(g)干扰分解产物H2O(g)的检验，故先检验产物H2O(g)；由于SO3也能漂白品红，所以先检验SO3并除去SO3，后检验SO2；检验SO2后用碱液吸收SO2，收集并检验O2；装置连接的合理顺序为AFGBDH。②O2能使带火星的木条复燃，证明绿矾分解产物中有O2的实验操作及现象是：把H中的导管移出水面，撤走酒精灯，用拇指堵住试管口，取出试管，立即把带火星的木条伸入试管内，木条复燃，证明试管中收集的气体是O2。(4)绿矾分解得到铁的氧化物和硫的氧化物，要证明分解产物中含有三价铁，用非氧化性酸将分解的固体产物溶解，再用KSCN溶液检验；选用的实验仪器有试管、药匙、胶头滴管；选用的试剂是盐酸、KSCN溶液。
【对点练5】 (2020·福建厦门市高三质检)草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O，M＝180 g·mol－1)为淡黄色固体，难溶于水，可用作电池正极材料磷酸铁锂的原料。回答下列问题：
实验1探究纯草酸亚铁晶体热分解产物
(1)气体产物成分的探究，设计如下装置(可重复选用)进行实验：
①装置B的名称为_____________________________________________。
②按照气流从左到右的方向，上述装置的连接顺序为a→________________ →点燃(填仪器接口的字母编号)。
③为了排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸，实验前应进行的操作是________________________________________________________________。
④C处固体由黑变红，其后的澄清石灰水变浑浊，则证明气体产物中含有_________________________________________________________________。
(2)固体产物成分的探究，待固体热分解充分后，A处残留黑色固体。黑色固体可能是Fe或FeO，设计实验证明其成分为FeO的操作及现象为__________________________________________________________________。
(3)依据(1)和(2)结论，A处发生反应的化学方程式为
______________________________________________________________。
实验2草酸亚铁晶体样品纯度的测定
工业制得的草酸亚铁晶体中常含有FeSO4杂质，测定其纯度的流程如下图：
→
→
(4)草酸亚铁晶体溶解酸化用KMnO4溶液滴定至终点的离子方程式为
______________________________________________________________。
(5)草酸亚铁晶体样品的纯度为____________________________________(用代数式表示)，若配制溶液时Fe2＋被氧化，则测定结果将________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
答案 (1)①洗气瓶 ②fg→bc→hi→de→bc ③先通入一段时间的氮气 ④CO
(2)取少量固体溶于硫酸，无气体生成
(3)FeC2O4·2H2OFeO＋CO↑＋CO2↑＋2H2O
(4)3MnO＋5H2C2O4＋5Fe2＋＋14H＋===3Mn2＋＋5Fe3＋＋10CO2↑＋12H2O
(5)×100% 偏低
解析 (1)①根据图示，装置B的名称是洗气瓶；②先用无水硫酸铜检验水，再用澄清石灰水检验二氧化碳，用碱石灰除去二氧化碳并干燥气体，再用热的氧化铜检验CO，再用澄清石灰水检验二氧化碳的生成，最后用点燃的方法处理尾气，仪器的连接顺序是a→fg→bc →hi→de→bc；③为了排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸，实验前应进行的操作是先通入一段时间的氮气；④CO具有还原性，C处固体由黑变红，说明氧化铜被还原为铜，其后的澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成，则证明气体产物中含有CO；(2)铁与硫酸反应生成氢气，氧化亚铁和硫酸反应不生成氢气，取少量固体溶于硫酸，没有气体放出，则证明是FeO；(3)依据(1)和(2)，草酸亚铁晶体加热分解为氧化亚铁、CO、CO2、水，反应方程式是FeC2O4·2H2OFeO＋CO↑＋CO2↑＋2H2O ；(4)草酸亚铁被酸性高锰酸钾溶液氧化为Fe3＋、CO2，反应的离子方程式是3MnO＋5H2C2O4＋5Fe2＋＋14H＋===3Mn2＋＋5Fe3＋＋10CO2↑＋12H2O；(5)25 mL样品溶液中亚铁离子消耗高锰酸钾的物质的量是c mol/L×V2×10－3 L＝cV2×10－3 mol，草酸根离子消耗高锰酸钾的物质的量为c mol/L×V1×10－3L－c mol/L×V2×10－3 L＝c(V1－V2)×10－3 mol，根据方程式5H2C2O4＋2MnO＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，草酸亚铁晶体样品的纯度为×100% ；若配制溶液时Fe2＋被氧化，则V1减小，V2不变，测定结果将偏低。
【对点练6】 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内有一段稳定的水柱，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b、c，使b中产生的水蒸气进入c。
①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
②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·L－1 La(NO3)3溶液，得到LaF3沉淀，再用c2 mol·L－1 EDTA标准溶液滴定剩余La3＋(La3＋与EDTA按1∶1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____________________________________________________。
答案 (1)平衡压强 直形冷凝管 (2)在b和f中加水，水浸没导管a和e末端 (3)①CD ②充分吸收HF气体，防止其挥发损失 (4)%
(5)寻找最佳实验条件
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b和f中加水，使水浸没a和e的末端，从而形成密闭体系。(3)①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，A、B项错误；硫酸和磷酸沸点高，难挥发，C、D正确。
题型四 定量分析
1．定量测定的常用方法
(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。
(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)滴定法
利用滴定操作原理，通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原滴定等获得相应数据后再进行相关计算。
(5)热重法
只要物质受热时发生质量变化，都可以用热重法来研究物质的组成。热重法是在控制温度的条件下，测量物质的质量与温度关系的方法。通过分析热重曲线，可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、热分解情况及生成产物等与质量相联系的信息。
2．物质组成计算的常用方法
类型
解题方法
物质含量
计算
根据关系式法、得失电子守恒法等，求出混合物中某一成分的量，再除以样品的总量，即可得出其含量
确定物质
化学式
的计算
①根据题给信息，计算出有关物质的物质的量。②根据电荷守恒，确定出未知离子的物质的量。③根据质量守恒，确定出结晶水的物质的量。④各粒子的物质的量之比即为物质化学式的下标比
热重曲线
计算
①设晶体为1 mol。
②失重一般是先失水、再失气态非金属氧化物。
③计算每步的m(余)，＝固体残留率。
④晶体中金属质量不减少，仍在m(余)中。
⑤失重最后一般为金属氧化物，由质量守恒得m(O)，由n(金属)∶n(O)即可求出失重后物质的化学式
多步滴定
计算
复杂的滴定可分为两类：
(1)连续滴定法：第一步滴定反应生成的产物，还可以继续参加第二步的滴定。根据第二步滴定的消耗量，可计算出第一步滴定的反应物的量
(2)返滴定法：第一步用的滴定剂是过量的，然后第二步再用另一物质返滴定过量的物质。根据第一步加入的量减去第二步中过量的量，即可得出第一步所求物质的物质的量
【典例4】 (2021·1月湖南普高校招生适应性考试，15)蛋壳是一种很好的绿色钙源，其主要成分为CaCO3。以蛋壳为原料制备葡萄糖酸钙晶体(M[Ca(C6H11O7)2·H2O]＝448 g·mol－1)，并对其纯度进行测定，过程如下：
步骤Ⅰ.葡萄糖酸钙晶体的制备
步骤Ⅱ.产品纯度测定——KMnO4间接滴定法
①称取步骤Ⅰ中制得的产品0.600 g置于烧杯中，加入蒸馏水及适量稀盐酸溶解；
②加入足量(NH4)2C2O4溶液，用氨水调节pH为4～5，生成白色沉淀，过滤、洗涤；
③将②洗涤后所得的固体溶于稀硫酸溶液中，用0.020 00 mol·L－1KMnO4标准溶液滴定，消耗KMnO4标准溶液25.00 mL。
根据以上两个步骤，回答下列问题：
(1)以上两个步骤中不需要使用的仪器有____________(填字母)。
(2)步骤Ⅰ中“操作a”是__________、过滤、洗涤、干燥。
(3)步骤Ⅱ中用氨水调节pH为4～5的目的为________________。
(4)用KMnO4标准溶液滴定待测液的反应原理为__________________________________(用离子方程式表示)，判断滴定达到终点的现象为______________。
(5)根据以上实验数据，测得产品中葡萄糖酸钙晶体的纯度为____________(保留三位有效数字)。
答案 (1)C (2)蒸发浓缩、冷却结晶 (3)中和溶液中的H＋，增大溶液中C2O浓度，使Ca2＋完全沉淀
(4)5H2C2O4＋2MnO＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O 滴入最后一滴高锰酸钾标准溶液，溶液由无色变为浅紫色，且半分钟内不褪色 (5)93.3%
解析 蛋壳的主要成分是碳酸钙，洗涤、干燥后煅烧蛋壳，碳酸钙在高温下发生分解生成氧化钙和二氧化碳，加水浸泡后氧化钙和水反应生成氢氧化钙，控制溶液pH在6～7的范围内，加入葡萄糖酸溶液，氢氧化钙与葡萄糖酸溶液反应生成葡萄糖酸钙和水，过滤得到葡萄糖酸钙溶液，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到葡萄糖酸钙晶体。
(1)过滤时要用到漏斗、煅烧时要用到坩埚、滴定时要用到酸式滴定管，则步骤Ⅰ和Ⅱ中不需要使用的仪器是圆底烧瓶。(3)加入蒸馏水及适量稀盐酸溶解产品后所得溶液为酸性溶液，酸性溶液中加入足量(NH4)2C2O4，C2O会与氢离子反应导致浓度降低而不能生成沉淀，则向溶液中滴加氨水调节pH为4～5的目的是中和溶液中的氢离子，增大溶液中C2O的浓度，有利于钙离子完全转化为草酸钙沉淀。(5)由题意可得如下关系式：5Ca(C6H11O7)2·H2O～5CaC2O4～5H2C2O4～2MnO，则Ca(C6H11O7)2·H2O的物质的量为×0.020 00 mol·L－1×0.025 L＝1.250×10－3 mol，产品中葡萄糖酸钙晶体的纯度为×100%≈93.3%。
【对点练7】 (2020·青岛二模)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，以NH3和Na为原料加热至350～360 ℃制备氨基钠，并检验其生成的产物和测定产品的纯度。
图2
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”为________。
(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，取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V1时，G中液面低于漏斗侧液面，则所测得的纯度比实际产品纯度________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
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)2Na＋2NH32NaNH2＋H2 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
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，应先关闭K2，打开K1，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)仪器M名称为三颈烧瓶；“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，则X为为无水硫酸铜；(3)装置A中Na和氨气在加热条件生成NaNH2和H2，反应的化学方程式为2Na＋2NH32NaNH2＋H2；当C中试纸无变化，E中黑色粉末变红，F中白色粉末变蓝，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，则
NaNH2＋H2O===NaOH＋NH3↑
39 g 22.4 L
m g×x 10－3×(V2－V1)L)
产品纯度x＝×100%＝%，若读取V1时，G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，则(V2－V1)偏大，导致所测得的纯度比实际产品纯度偏高。
【对点练8】 (2020·德州二模)过氧化尿素[CO(NH2)2·H2O2]是过氧化氢水溶液与尿素的加和物，兼有尿素和过氧化氢的性质，是一种新型漂白、消毒剂，广泛应用于农业、医药、日用化工等领域。某化学小组同学用低浓度的双氧水和饱和尿素[CO(NH2)2]溶液在30 ℃条件下用如图装置合成过氧化尿素。请回答下列问题：
(1)仪器X的名称是________。
(2)制备过氧化尿素的化学方程式为________________________________，
反应时采取的受热方式为________。
(3)搅拌器不能选择铁质材料的原因是______________________________。
(4)过氧化尿素中活性氧含量的高低直接决定产品的质量，合格产品中活性氧的含量≥16%(相当于其中含H2O234%)。为了确定所得产品合格与否，质检员称取干燥样品8.000 g，溶解于水，在250 mL容量瓶中定容，准确量取其中25.00 mL溶液于锥形瓶中，加入1 mL 6 mol·L－1 H2SO4，然后用0.200 0 mol·L－1 KMnO4标准溶液滴定样品中的H2O2(KMnO4溶液与尿素不反应)。三次滴定平均消耗KMnO4溶液20.000 mL：
①请完善滴定时反应的离子方程式：____MnO＋____H2O2＋____===____
②若滴定前滴定管尖嘴处有气泡，滴定后消失，会使测得的活性氧含量________(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。
③根据滴定结果确定产品质量________(填“合格”或“不合格”)，活性氧的质量分数为________。
答案 (1)球形冷凝管
(2)CO(NH2)2＋H2O2===CO(NH2)2·H2O2 水浴加热
(3)2Fe＋3H2O2＋6H＋===2Fe3＋＋6H2O，生成的铁离子能催化过氧化氢的分解
(4)①2 5 6H＋ 2Mn2＋＋8H2O＋5O2↑ ②偏高
③合格 20%
解析 (1)根据图示可知，仪器X是球形冷凝管；(2)CO(NH2)2·H2O2是过氧化氢水溶液与尿素的加和物，由双氧水和饱和尿素CO(NH2)2反应制备，化学方程式为：CO(NH2)2＋H2O2===CO(NH2)2·H2O2，反应温度为30 ℃，可采取水浴加热的方式；(3)过氧化氢水溶液呈酸性，会与铁单质反应2Fe＋3H2O2＋6H＋===2Fe3＋＋6H2O，生成的金属离子能催化过氧化氢的分解，所以搅拌器不能选择铁质材料；(4)①反应中MnO是氧化剂，H2O2是还原剂，氧化产物是O2；依据元素化合价变化，锰元素化合价从＋7价变化为＋2价，过氧化氢中的氧元素化合价从－1价变化为0价，根据化合价升降总数相等配平离子方程式为：2MnO＋5H2O2＋6H＋===2Mn2＋＋8H2O＋5O2↑；②若滴定前滴定管尖嘴处有气泡，滴定后消失，依据反应的定量关系可知，5×c(标准)×V(标准)＝c(待测)×V(待测)×2，测得标准液体积偏大，结果偏高；③称取干燥样品8.000 g，溶解在250 mL容量瓶中定容，准确量取25.00 mL于锥形瓶中，加入1 mL 6 mol/L的硫酸，然后用0.200 0 mol/L KMnO4 标准溶液滴定，三次滴定平均消耗KMnO4溶液20.00 mL，
依据反应2MnO＋5H2O2＋6H＋===2Mn2＋＋8H2O＋5O2↑可知，
2MnO ～ 5H2O2
2 5
0.020 0 L×0.200 0 mol/L 0.01 mol
250 mL容量瓶中含过氧化氢0.1 mol，过氧化氢质量＝0.1 mol×34 g/mol＝3.4 g，过氧化氢质量分数＝3.4 g/8 g×100%＝42.5%，过氧化氢质量分数大于34%；活性氧为16%，相当于H2O234%，则活性氧质量分数＝为＝20%，该产品为合格产品。
1．(2020·浙江1月选考)某兴趣小组为探究H2S和Cl2O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
______________________________________________________。
答案 (1)2H2S＋Cl2O===2S↓＋2HCl＋H2O
(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
解析 (1)Cl2O是HClO的酸酐，溶于水产生不稳定的HClO并最终变为盐酸。由题意中可知淡黄色沉淀是S，则反应的化学方程式为：2H2S＋Cl2O===2S↓＋2HCl＋H2O 。(2)若Cl2O过量，过量的Cl2O与水反应生成HClO，具有强氧化性和漂白性，所以设计检验的实验方案为：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．(2020·海南卷)聚异丁烯是一种性能优异的功能高分子材料。某科研小组研究了使用特定引发剂、正己烷为溶剂、无水条件下异丁烯的聚合工艺。已知：异丁烯沸点266 K。反应方程式及主要装置示意图如下：
回答下列问题：
(1)仪器A的名称是________,P4O10 作用是_______________________。
(2)将钠块加入正己烷中，除去微量的水，反应方程式为
__________________________________________________________。
(3)浴槽中可选用的适宜冷却剂是________(填序号)。
序号
冷却剂
最低温度/℃
甲
NaCl－冰(质量比1∶3)
－21
乙
CaCl2·6H2O－冰(质量比1.43∶1)
－55
丙
液氨
－33
(4)补齐操作步骤
选项为： a．向三口瓶中通入一定量异丁烯
b．向三口瓶中加入一定量正己烷
①________(填编号)；
②待反应体系温度下降至既定温度：
③________(填编号)；
④搅拌下滴加引发剂，一段时间后加入反应终止剂停止反应。经后续处理得成品。
(5)测得成品平均相对分子质量为2.8×106，平均聚合度为________。
答案 (1)U型管或U型干燥管 吸收空气中的水分，防止水分进入三口瓶中 (2)2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ (3)乙 (4)①b ③a (5)50 000
解析 使用特定引发剂、正己烷为溶剂、无水条件下，将沸点266 K异丁烯适当加热后转变成气体，通入三口瓶中，在冷却槽中加入合适的冷却剂，在－60 ℃～－30 ℃下发生加聚反应得到聚异丁烯；(1)仪器A的名称是U型管或U型干燥管；由信息知，聚异丁烯是在无水条件下异丁烯发生加聚反应获得，P4O10 能吸收水分，作用是吸收空气中的水分，防止水分进入三口瓶中；(2)正己烷不和钠反应，而钠可与水反应，故将钠块加入正己烷中除去微量的水，反应方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ ；(3)由信息知，加聚反应需在－60 ℃～－30 ℃和引发剂作用下发生，由信息知，甲最低温度为－21 ℃，不合适；乙最低温度为－55 ℃，比较合适 ；丙最低温度为－33 ℃，但液氨易挥发生成有毒气体NH3，也不合适，故浴槽中可选用的适宜冷却剂是乙； (4)因异丁烯沸点较低，易挥发，为减少其损失，应先向三口瓶中加入适量的正己烷溶剂；待反应体系温度下降至既定温度；再向三口瓶中通入一定量异丁烯；在搅拌下滴加引发剂，一段时间后加入反应终止剂停止反应。经后续处理得成品。(5)异丁烯的分子式为C4H8，其相对分子质量为56，已知成品聚异丁烯平均相对分子质量为2.8×106，则平均聚合度为＝50 000 。
1．(2020·广东福建等省高三联考)NaNO2是一种白色或微黄色斜方晶体，易溶于水，微溶于乙醇。某校同学设计实验制备NaNO2并探究其性质。回答下列问题：
(1)甲组同学依据反应Na2CO3＋NO＋NO2===2NaNO2＋CO2，并利用下列装置制备少量含NaNO2的溶液。(E中氧气稍过量)
①正确的连接顺序：A→F→E→________→________→________ →尾气处理(填字母)。
②装置A的烧瓶中盛放的物质是________(填名称)，C装置的作用是______________________________________________________。
(2)乙组同学依据反应Pb＋NaNO3NaNO2＋PbO(难溶于水)，并按下列实验流程制备NaNO2：
①“熔融”时用Pb粉代替铅粒的目的是__________________________。
②由“过滤2”的滤液得到NaNO2晶体还需经过的具体操作为________、________、过滤、用乙醇洗涤后干燥。
(3)丙组同学探究NaNO2的性质，取少量乙组制得的NaNO2溶于水制得NaNO2溶液。
①取少量NaNO2溶液于试管中，滴入盐酸酸化，再加入KI和淀粉溶液，振荡，溶液变蓝，说明NaNO2具有________(填“氧化性”或“还原性”)。
②向酸性KMnO4溶液中滴入NaNO2溶液，溶液紫色逐渐褪去，发生反应的离子方程式为__________________________________(MnO被还原为Mn2＋)。
答案 (1)①D C B ②生石灰(或碱石灰或固体氢氧化钠) 除去未反应完的NH3
(2)①增大与NaNO3的接触面积，加快反应速率 ②蒸发浓缩 冷却结晶
(3)①氧化性 ②5NO＋2MnO＋6H＋===5NO＋2Mn2＋＋3H2O
解析 (1)①利用装置A中浓氨水制备NH3，用装置F干燥后再在装置E中和氧气混合均匀，在装置D处发生催化氧化反应，全部气体通入装置C中除去未反应完的NH3，然后通入装置B中，使其发生反应Na2CO3＋NO＋NO2===2NaNO2＋CO2，注意尾气用碱溶液吸收，结合气流方向，故装置的连接顺序为A→F→E→D→C→B→尾气处理；②装置A中是快速制NH3的，用碱性可以吸收水分的药品即可以使浓氨水逸出NH3，所以可以选用生石灰(或碱石灰或固体氢氧化钠)；制备少量NaNO2，需要比较纯净的NO和NO2，所以要用浓硫酸除去未反应完的NH3；(2)①“熔融”时用Pb粉代替铅粒的目的是增大与液态NaNO3的接触面积，加快反应速率；②由“过滤2”的滤液得到NaNO2晶体还需经过的具体操作为蒸发浓缩，冷却结晶，过滤、用乙醇洗涤后、干燥得到NaNO2晶体；(3)①淀粉溶液变蓝，说明KI被氧化生成了单质碘，所以NaNO2具有氧化性；②高锰酸钾具有强的氧化性，在酸性条件下与NaNO2发生氧化还原反应生成NO和水，高锰酸根离子被还原为二价锰离子，结合电子守恒、电荷守恒可得离子方程式为5NO＋2MnO＋6H＋===5NO＋2Mn2＋＋3H2O。
2．(2020·河北张家口市高三模拟)光气(COCl2)在农药、医药、工程塑料等方面都有广泛应用，光气常温下为无色气体，有腐草味，低温时为黄绿色液体，化学性质不稳定，遇水迅速水解，生成氯化氢。某实验小组利用如下实验装置合成光气并利用光气与浓氨水反应制备尿素[CO(NH2)2]。主要实验装置(夹持装置略去)及操作步骤如下：
①按如图连接装置，检验装置的气密性，然后加装实验药品；
②打开活塞a，向A中缓慢通入干燥的热空气；
③一段时间后，装置D中溶液会出现分层现象，且混合液上方有大量白色烟雾；
已知：3CCl4＋Al2O3===3COCl2＋2AlCl3
回答下列问题：
(1)检验整个装置的气密性的方法：_______________________________。
(2)步骤②中通入干燥的热空气的作用为___________________________。
(3)装置C的作用________________________________________________。
(4)装置D中反应除生成尿素[CO(NH2)2]外，还有NH4Cl生成，该反应的化学方程式为_________________________________________________________。
(5)分离装置D中混合液的操作名称为_____________________________。
(6)装置E中足量的NaOH溶液与少量的光气反应的离子方程式为_________________________________________________________________。
(7)实验后，将D中溶液先蒸发结晶，再用重结晶的方法得到尿素晶体(含有少量的NH4Cl杂质)，测定所得晶体中尿素的百分含量的方法：将7.07 g晶体中所含氮完全转化为氨气，所得氨气用100 mL 2.00 mol·L－1的硫酸溶液完全吸收，取吸收液10 mL，用0.400 0 mol·L－1的氢氧化钠标准溶液滴定。
①到达滴定终点时，消耗氢氧化钠45.00 mL，则该晶体中尿素的质量分数为________(保留3位有效数字)。
②若滴定前未用氢氧化钠标准溶液润洗滴定管，则测得该晶体中尿素的质量分数________(选填“偏大”或“偏小”)。
答案 (1)关闭活塞a，将装置末端导管插入盛水的烧杯中，加热装置A，观察末端导管口有气泡产生，停止加热，末端导管口有一段水柱
(2)加热蒸发CCl4，并且将热的CCl4气体带出，进入B装置发生反应
(3)防止D装置中的水进入装置B，导致光气发生水解反应
(4)COCl2＋4NH3·H2O===CO(NH2)2＋2NH4Cl＋4H2O
(5)分液
(6)COCl2＋4OH－===CO＋2Cl－＋2H2O
(7)①84.9% ②偏小
解析 本实验目的是合成光气并利用光气与浓氨水反应制备尿素[CO(NH2)2]；光气化学性质不稳定，遇水迅速水解，所以制备光气时要保持体系干燥，用干燥的热空气加热蒸发四氯化碳，并将其吹入B装置中与Al2O3反应制备光气，C装置可以防止水蒸气进入B装置；光气通入浓氨水中反应制备[CO(NH2)2]；D中吹过来的四氯化碳被冷凝，四氯化碳不溶于水，所以出现分层现象；未反应的光气在混合液上方与水蒸气反应生成HCl和CO2，HCl遇到挥发出的氨气反应生成氯化铵，所以产生大量白烟；装置E可以吸收尾气。(1)可以通过微热法检验装置的气密性，具体操作为：关闭活塞a，将装置末端导管插入盛水的烧杯中，加热装置A，观察末端导管口有气泡产生，停止加热，末端导管口有一段水柱，说明气密性良好；(2)根据分析可知，通入干燥热空气的作用为加热蒸发CCl4，并且将热的CCl4气体带出，进入B装置发生反应；(3)光气化学性质不稳定，遇水迅速水解，装置C的作用主要是防止D装置中的水蒸气进入装置B，导致光气发生水解反应；(4)D中反应物为COCl2和一水合氨，产物有[CO(NH2)2]和NH4Cl等，根据原子守恒可得化学方程式为COCl2＋4NH3·H2O===CO(NH2)2＋2NH4Cl＋4H2O；(5)装置D中液体分层，可通过分液的方法分离；(6)光气遇水水解产生HCl和CO2，HCl与NaOH反应生成NaCl和水，CO2和NaOH反应生成Na2CO3和水，所以光气和NaOH溶液反应的离子方程式为COCl2＋4OH－===CO＋2Cl－＋2H2O；(7)①到达滴定终点时，消耗氢氧化钠45.00 mL，则10 mL吸收液剩余n(H＋)＝0.045 L×0.4000 mol/L＝0.018 mol，则所得的氨气n(NH3)＝0.1 L×2.00 mol/L×2－0.018 mol×＝0.22 mol，设晶体中n([CO(NH2)2])＝x mol，n(NH)＝y mol；
根据原子守恒可得，解得x＝0.1 mol，y＝0.02 mol，所以尿素的质量分数为×100%＝84.9%；②若滴定前未用氢氧化钠标准溶液润洗滴定管，会使消耗的氢氧化钠标准溶液偏多，则测得该晶体中尿素的质量分数偏小。
3．(2020·湖北四地七校期末)乙苯是主要的化工产品。某课题组拟制备乙苯：查阅资料如下：
①几种有机物的沸点如下表：
有机物
苯
溴乙烷
乙苯
沸点/℃
80
38.4
136.2
②化学原理：
③氯化铝易升华、易潮解。
Ⅰ.制备氯化铝
甲同学选择下列装置制备氯化铝(装置不可重复使用)：
(1)本实验制备氯气的发生装置的玻璃仪器有________种。
(2)连接装置之后，检查装置的气密性，装药品。先点燃A处酒精灯，当________时(填实验现象)点燃F处酒精灯。
(3)气体流动方向是从左至右，装置导管接口连接顺序a→________→k→i→f→g→________。
(4)D装置存在明显缺陷，若不改进，导致的实验后果是
____________________________________________________________。
Ⅱ.制备乙苯
乙同学设计实验步骤如下：
步骤1：连接装置并检查气密性(如图所示，夹持装置省略)。
步骤2：用酒精灯微热烧瓶。
步骤3：在烧瓶中加入少量无水氯化铝、适量的苯和溴乙烷。
步骤4：加热，充分反应半小时。
步骤5：提纯产品。
回答下列问题：
(5)本实验加热方式宜采用________(填“ 酒精灯直接加热” 或“水浴加热”)。
(6)确认本实验A中已发生了反应的试剂可以是________。
A．硝酸银溶液 B．石蕊试液
C．品红溶液 D．氢氧化钠溶液
(7)提纯产品的操作步骤有：
①过滤 ②用稀盐酸洗涤 ③少量蒸馏水洗 ④加入大量无水氯化钙 ⑤用大量水洗 ⑥蒸馏并收集136.2 ℃馏分 ⑦分液
操作的先后顺序为⑤⑦________、________⑦________、________⑥(填其它代号)。
答案 (1)4 (2)F中充满黄绿色 (3)h→j→d→e b→c
(4)氯化铝易堵塞导管引起爆炸 (5)水浴加热 (6)AB (7)② ③ ④ ①
解析 Ⅰ.(1)本实验制备氯气的发生装置的玻璃仪器有酒精灯、圆底烧瓶、分液漏斗、导管共4种。
(2)连接装置之后，检查装置的气密性，装药品。先点燃A处酒精灯，当F中充满黄绿色气体时点燃F处酒精灯。
(3)气体流动方向是从左至右，装置导管接口连接顺序a→h→j→d→e→k→i→f→g→b→c；
(4)氯化铝易升华，易冷凝成固体，D装置存在明显缺陷，若不改进，导致的实验后果是氯化铝易堵塞导管引起爆炸。
Ⅱ.(5)根据反应物的性质，沸点：溴乙烷，38.4 ℃，苯，80 ℃，产物：136.2 ℃，本实验加热方式宜采用水浴加热。
(6)根据化学反应方程式：
，确认本实验A中已发生了反应，可以用硝酸银溶液检验产生的HBr电离产生的溴离子，也可以用石蕊试液检验生成的氢溴酸，故选AB。
(7)提纯产品的操作步骤有：⑤用大量水洗，洗去溶液中氯化铝等可溶的物质，⑦分液，②用稀盐酸洗涤有机层，③少量蒸馏水洗，⑦分液，④在有机层中加入大量无水氯化钙干燥，①过滤，⑥蒸馏并收集136.2 ℃馏分得苯乙烯。操作的先后顺序为⑤⑦②③⑦④①⑥。
4．(2021·安徽合肥高三调研检测)氮化硼(BN)是白色难溶于水的粉末状固体，高温下易被氧化。根据题意，回答下列问题：
Ⅰ.制备氮化硼
实验室以硼粉(黑色)为原料制备氮化硼的装置如图1所示，图2中提供了三种不同的氨气发生及干燥装置以及相关药品。
(1)图2装置中可填入图1虚线框中的是________(填字母)；简述产生NH3的反应原理___________________________________________________________。
(2)图2装置中盛放碱石灰的仪器名称为________；图1中多孔球泡的作用是_________________________________________________________________。
(3)当三颈烧瓶中出现______________________________的现象时说明反应完全，此时应立即停止通入O2，原因是_______________________________；
制备氮化硼的化学方程式为_____________________________________。
Ⅱ.测定氮化硼样品纯度
为测定制得的氮化硼样品纯度，设计以下实验：
①称取0.062 5 g氮化硼样品，加入浓硫酸和催化剂，微热，使样品中的N元素全部转化为铵盐；②向铵盐中加入足量NaOH溶液并加热，蒸出的氨用20.00 mL 0.100 8 mol·L－1稀硫酸吸收；③用0.100 00 mol·L－1 NaOH溶液滴定剩余硫酸，消耗NaOH溶液的平均体积为20.32 mL。
(4)氮化硼样品的纯度为________。
(5)下列实验操作可能使样品纯度测定结果偏低的是________(填字母)。
A．蒸出的氨未被稀硫酸完全吸收
B．滴定时未用NaOH标准溶液润洗滴定管
C．读数时，滴定前平视，滴定后俯视
D．选用酚酞作指示剂，滴定终点溶液呈粉红色
答案 (1)b CaO固体与氨水中的水反应放出大量的热，使得NH3·H2O受热分解放出氨气
(2)球形干燥管 调节气体流速，进而调整NH3与O2通入比例
(3)黑色粉末完全变成白色 避免生成的BN被氧气氧化导致产率降低 4B＋4NH3＋3O24BN＋6H2O
(4)80.0% (5)AB
解析 (1)图1虚线框中应放入实验室制取氨气和干燥氨气的装置，a装置不能制取氨气，c装置可以制取氨气，但不能用P2O5干燥氨气，b装置可以制取并干燥氨气，因此应将图2中b装置填入图1虚线框中。b装置中浓氨水滴入到广口瓶中，CaO与氨水中的水反应放出大量的热，使得NH3·H2O受热分解放出氨气。(2)图2中盛放碱石灰的仪器名称为球形干燥管；图1中多孔球泡的作用是调节气体流速，进而调节氨气与氧气的通入比例。(3)三颈烧瓶中黑色的硼粉不断反应生成白色的氮化硼，当黑色粉末完全变成白色时，说明反应完全，因为氮化硼在高温下容易被氧化，为避免生成的BN被氧气氧化导致产率降低，反应完全后应立即停止通入O2。氨气和硼、氧气反应生成BN的化学方程式为4B＋4NH3＋3O24BN＋6H2O。(4)根据纯度测定原理知，n(BN)＝n(NH3)，2NH3＋H2SO4===(NH4)2SO4、2NaOH＋H2SO4===Na2SO4＋2H2O，则n(H2SO4)＝n(NH3)＋n(NaOH)，代入数据，n(NH3)＝2n(H2SO4)－n(NaOH)＝0.100 8 mol·L－1×0.02 L×2－0.100 0 mol·L－1×0.020 32 L＝0.002 mol。故氮化硼样品的纯度为×100%＝80.00%。(5)蒸出的氨未被稀硫酸完全吸收，则BN的物质的量减少，测定结果偏低；滴定时未用NaOH标准溶液润洗滴定管，则消耗的氢氧化钠溶液的体积偏大，由n(BN)＝n(NH3)＝2n(H2SO4)－n(NaOH)知测定结果偏低；读数时，滴定前平视，滴定后俯视，则读数偏小，测定结果偏高；强碱滴定强酸时应选用酚酞作指示剂，滴定终点溶液呈粉红色，对测定结果无影响。
5．(2021·河南名校一模)环己酮是重要化工原料，是制造尼龙的主要中间体，也是重要的工业溶剂，实验室利用如下反应原理和实验装置(部分夹持装置略去)制备环己酮：
有关物质的物理性质见下表。
物质
沸点/℃
密度/(g·cm－3,20 ℃)
溶解性
环己醇
161.1(97.8)*
0.96
能溶于水和醚
环己酮
155.6(95.0)*
0.95
微溶于水，能溶于醚
水
100.0
1.0
*括号中的数据表示该有机物与水形成的具有固定组成的混合物的沸点。
A中，在55～65 ℃进行反应。反应完成后，加入适量水；蒸馏，收集95～100 ℃的馏分，得到主要含环己酮粗品和水的混合物。
(1)装置D的名称是________。
(2)酸性Na2Cr2O7溶液氧化环己醇反应的ΔH＜0，反应剧烈将导致体系温度迅速上升，副反应增多。简述滴加酸性Na2Cr2O7溶液的方法
____________________________________________________________；
A中发生反应的离子方程式为__________________________________。
(3)环己酮的提纯需要经过以下一系列的操作：
a．蒸馏、除去乙醚后，收集151～156 ℃馏分
b．水层用乙醚(乙醚沸点为34.6 ℃，易燃烧)萃取，萃取液并入有机层
c．过滤
d．往液体中加入NaCl固体至饱和，静置，分液
e．加入无水MgSO4固体，除去有机物中少量的水
①上述提纯步骤的正确顺序是__________________________________。
②d中往液体中加入NaCl固体的目的是___________________________。
③上述操作c、d中使用的玻璃仪器除烧杯、锥形瓶、玻璃棒外，还需要的玻璃仪器有________________________________________________________。
(4)恢复至室温时，分离得到纯产品体积为8 mL，则环己酮的产率为________ (保留三个有效数字)。
答案 (1)冷凝管(或直形冷凝管)
(2)打开分液漏斗上的玻璃塞，拧开下端的活塞，缓慢滴加
(3)①dbeca ②降低环己酮的溶解度，增加水层的密度，有利于分层 ③漏斗、分液漏斗
(4)80.8%
解析 (1)由装置图可知，装置D的名称是直形冷凝管。(2)为使液体顺利滴下，应先打开分液漏斗上的玻璃塞，加入酸性重铬酸钠溶液过快、过多，会导致反应剧烈，体系温度迅速上升，副反应增多，故拧开下端的活塞后，缓慢滴加；环己醇被重铬酸钠氧化成环己酮，Cr由＋6价降低到＋3价，离子反应为：。(3)①先向液体中加入NaCl固体至饱和，可降低环己酮在水中的溶解度，增加水层的密度，有利于分层，再用乙醚萃取水层，使水层中少量的有机物进一步被提取提高产品的产量，加入无水硫酸镁固体，除去有机物中少量水后过滤、蒸馏、除去乙醚后收集151～156 ℃馏分，故提纯步骤的顺序为dbeca。②向液体中加入NaCl固体至饱和，可降低环己酮的溶解度，增加水层的密度，有利于分层。③操作c为过滤，需要的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒，操作d为溶解、分液，需要的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯、玻璃棒。(4)环己醇的质量为10 mL×0.96 g·mL－1＝9.6 g，理论上得到环己酮的质量为×98 g·mol－1＝9.408 g，实际得到环己酮的质量为8 mL×0.95 g·mL－1＝7.6 g，环己酮的产率＝×100%＝80.8%。
6．(2020·河北唐山市高三期末)亚硫酸钠容易被氧化，某化学兴趣小组为测定某亚硫酸钠样品的纯度，三名学生分别设计了不同实验方案。
甲同学的实验方案：称取10.0 g样品，进行如图所示实验，测得装置D中干燥管实验前后增加了4.5 g。
(1)写出B中发生反应的化学方程式_________________________________。
装置E的作用是_________________________________________________。
乙同学的实验方案：称取10.0 g样品，溶于过量的盐酸后，再加入过量的BaCl2溶液，过滤、洗涤、烘干，称量沉淀质量为0.9 g。
(2)洗涤沉淀的方法是_______________________________，重复2～3次。
丙同学的设计方案步骤如下：
①称取样品10.0 g，加水溶解配成250 mL溶液；
②量取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中；
③用酸化的0.150 2 mol·L－1 KMnO4标准液滴定至终点；
④重复操作2～3次，得出消耗KMnO4溶液体积的平均值为19.97 mL。
(3)滴定中盛装KMnO4标准液的仪器是____________________________。
(4)写出滴定过程中发生反应的离子方程式：______________________。
(5)确定滴定达到终点的操作及现象为____________________________。
(6)三名学生通过实验数据计算出的样品纯度各不相同，指导教师指出________(填“甲”、“乙”、“丙”)同学实验误差较大，其实验装置存在明显缺陷，理由是____________________________________________________。
答案 (1)Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋H2O 防止空气中的CO2和水蒸气进入D中，影响实验结果
(2)向漏斗中注入蒸馏水至恰好浸没沉淀，待水自然流下
(3)酸式滴定管
(4)5SO＋2MnO＋6H＋===5SO＋2Mn2＋＋3H2O
(5)滴入最后一滴KMnO4溶液，溶液由无色变成浅紫红色，且半分钟内不褪色
(6)甲 反应结束后，装置中残留一定量的SO2(或SO2气流速度过快或装置气密性不好)，未被装置D吸收
解析 (1)B中反应的化学方程式为Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋H2O；因碱石灰能吸收空气中的CO2和水蒸气，会导致所测结果偏大，则装置E中碱石灰的作用是吸收空气中的CO2和水蒸气，防止CO2和水蒸气进入D中，影响实验结果；
(2)乙同学最终得到的是硫酸钡沉淀，洗涤沉淀的方法是向过滤器中注入蒸馏水至恰好浸没沉淀，待水自然流下后，重复2～3次；
(3)KMnO4标准液盛装在酸式滴定管中；
(4)滴定过程中，酸性高锰酸钾溶液与亚硫酸钠发生氧化还原反应生成硫酸钠、硫酸钾、硫酸锰和水，反应的离子方程式为5SO＋2MnO＋6H＋===5SO＋2Mn2＋＋3H2O；
(5)当酸性高锰酸钾溶液过量时，溶液会变为紫色，则确定滴定达到终点的操作及现象为滴入最后一滴酸性高锰酸钾溶液，溶液由无色变成浅紫红色，且半分钟内不褪色；
(6)甲同学设计的实验存在缺陷，一是若装置气密性不好，二氧化硫泄露，导致测定结果偏低；二是二氧化硫气流速度过快，不能被D中碱石灰完全吸收，导致测定结果偏低；三是装置中残留二氧化硫，没有被D中碱石灰完全吸收，导致测定结果偏低。
7．(2020·广东揭阳市第三中学高三月考)草酸(H2C2O4)是一种重要的有机化工原料。为探究草酸的制取和草酸的性质，进行如下实验。
实验Ⅰ：探究草酸的制备
实验室用硝酸氧化淀粉水解液法制备草酸：C6H12O6＋12HNO3―→3H2C2O4＋9NO2↑＋3NO↑＋9H2O。装置如下图所示：
(1)上图实验装置中仪器乙的名称为：________，B装置的作用_____________________________________________________________。
(2)检验淀粉是否完全水解所需要的试剂为：________。
实验Ⅱ：探究草酸的不稳定性
已知：草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色，易溶于水，熔点为101 ℃，受热易脱水、升华，170 ℃以上分解产生H2O、CO和CO2。草酸的酸性比碳酸强，其钙盐难溶于水。
(3)请选取以上的装置证明草酸晶体分解的产物(可重复使用，加热装置和连接装置已略去)。仪器装置连接顺序为：C→________→________→________→________→D→A→F。
(4)若实验结束后测得A管质量减轻4.8 g，则至少需分解草酸晶体的质量为________g(已知草酸晶体的M＝126 g/mol)。
实验Ⅲ：探究草酸与酸性高锰酸钾的反应
(5)取一定量草酸溶液装入试管，加入一定体积的酸性高锰酸钾溶液，振荡试管，发现溶液开始缓慢褪色，后来迅速变成无色(反应热效应不明显，可忽略不计)。
该实验中草酸表现________性，该反应的离子方程式
_____________________________________________________________，
该反应的反应速率先慢后快的主要原因可能是
____________________________________________________________。
(6)设计实验证明草酸是弱酸。实验方案：
__________________________________________(提供的药品及仪器：蒸馏水、0.1 mol·L－1 NaOH溶液、pH计、0.1 mol·L－1草酸溶液，其它仪器自选)
答案 (1)球形冷凝管 防倒吸或安全瓶
(2)碘水或I2 (3)BFEF (4)37.8 (5)还原 5H2C2O4＋2MnO＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O 反应生成的MnSO4(或Mn2＋)对反应有催化作用，加快反应速率 (6)取少量0.1 mol/L草酸溶液于试管中，测定其pH，若pH＞1，则说明草酸为弱酸
解析 (1)题给实验装置中仪器乙的名称为球形冷凝管，B装置的作用防倒吸或安全瓶；(2)淀粉遇碘变蓝色，在已经水解的淀粉溶液中滴加几滴碘水，溶液显蓝色，则证明淀粉没有完全水解，溶液若不显色，则证明淀粉完全水解；(3)检验H2O、CO和CO2气体，首先应该用无水硫酸铜遇水蒸气变蓝，再利用二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，一氧化碳检验还原性，能还原黑色的氧化铜，生成的二氧化碳用澄清的石灰水检验，据此根据水蒸气、二氧化碳和一氧化碳的性质进行排序；(4)假设草酸晶体分解生成x mol CO；
CO＋CuOCO2＋Cu Δm(固体减少)
1 mol 80 g 64 g 16 g
x mol 4.8 g
x＝0.3 mol
H2C2O4·2H2O2H2O＋CO↑＋CO2↑
1 mol 1 mol
0.3 mol 0.3 mol
至少需分解草酸晶体的质量为0.3 mol×126 g/mol＝37.8 g；(5)酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，可以与草酸发生氧化还原反应，锰离子具有催化剂的作用；(6)弱酸不完全电离，所以取少量0.1 mol/L草酸溶液于试管中，测定其pH，若pH＞1，则说明草酸为弱酸。
8．(2020·济南二模)H2O2可降解废水中的有机物，活性炭(AC)能促进H2O2分解产生羟基自由基(·OH)，提高对水中有机化合物的降解率。实验表明，AC表面的酸碱性会影响H2O2的分解反应。实验室中，将纯化的AC在氮气(60 mL·min－1)和氨(20 mL·min－1)气氛中于650 ℃热处理2 h可制得氨气改性活性炭(ACN)。回答下列问题：
(1)纯化AC：将AC研磨后置于10%盐酸中浸泡6 h除去灰分，用蒸馏水洗涤至中性。研磨的目的是____________________________________________。
为了防止放置过程中再次吸水，烘干后的AC应置于________(填仪器名称)中备用。
(2)制备ACN如图1所示：
图1
检查装置气密性并加入药品后，加热前应进行的操作是
______________________________________________________________，
其目的是______________________________________________________；
一段时间后，打开电炉并加热反应管，此时活塞K1、K2、K3的状态为________。U型管b内试剂B的作用是__________________________________。
(3)通过氨气改性处理后，得到的ACN表面仍有少量羧基和酚羟基，其含量可采用滴定法测定。测定羧基含量的方法：在锥形瓶中加入ACN 0.5 g，加入0.05 mol·L－1的X溶液a mL。上恒温摇床，吸附平衡。以甲基橙作指示剂，用0.1 mol·L－1的标准盐酸反滴定剩余的X溶液，标准盐酸的平均用量为b mL，则X为________(填“NaOH”“Na2CO3”或“NaHCO3”)，计算所得活性炭表面的羧基含量为________ mol·kg－1(已知：ACN中，羧基的Ka＝1.0×10－4、酚羟基的Ka＝5.0×10－9、碳酸的Ka1＝4.2×10－7、Ka2＝5.6×10－11；用含a、b的代数式表示)。
(4)某课题组以2 500 mg·L－1苯酚溶液为模型废水，研究AC和ACN表面的酸碱性对H2O2降解苯酚的影响，得到如图2所示：由图像可知，________(填“AC”或“ACN”)更有利于H2O2降解苯酚，原因是_____________________________。
答案 (1)增大接触面积，提高酸洗涤效率 干燥器
(2)通入氮气 将装置内的空气赶走，以免干扰实验 关闭K1，打开K2、K3 防止烧杯中的水蒸气进入管式炉
(3)NaHCO3 0.1a－0.2b
(4)ACN ACN表面呈碱性，有利于双氧水分解产生羟基 自由基
解析 (1)研磨的目的是增大接触面积，提高酸洗涤效率；为了防止放置过程中再次吸水，烘干后的AC应置于干燥器中备用；(2)加热前应通入氮气，将装置内的空气赶走，以免干扰实验；关闭K1，打开K2、K3，打开电炉并加热反应管； U型管b内试剂B的作用是防止烧杯中的水蒸气进入管式炉；(3)能和酚羟基反应的有：Na2CO3，NaOH；能和羧酸反应的有：Na2CO3，NaOH，NaHCO3，所以测定羧基含量用NaHCO3标准溶液；根据NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O可知，剩余的n(NaHCO3)＝n(HCl)＝0.1×b×10－3mol，根据RCOOH＋NaHCO3===CO2↑＋H2O＋RCOONa，n(RCOOH)＝(0.05×a×10－3－0.1×b×10－3)mol，羧基含量为 mol·kg－1＝(0.1a－0.2b) mol·kg－1；(4)根据图像可知，ACN降解苯酚，剩余苯酚更少，降解的更多，因为ACN与AC的pH相比，ACN表面显碱性，有利于双氧水分解产生羟基。
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