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2023高三二轮复习化学（老高考）题型突破三 化学实验课件PPT
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这是一份2023高三二轮复习化学（老高考）题型突破三 化学实验课件PPT，共60页。
高考命题1 制备类综合实验
要点❶ 制备实验的流程
要点❷ 操作目的分析角度
要点❸ 常见基本操作及答题规范
要点❹ 实验条件控制分析角度
（2）现有浓H3PO4质量分数为85%，密度为1.7 g·mL－1。若实验需100 mL 1.7 ml·L－1的H3PO4溶液，则需浓H3PO4 mL（保留一位小数）。
（3）装置中活塞K2的作用为 。实验过程中，当出现 现象时，应及时关闭K1，打开K2。
（1）实验室用NH4Cl（s）和Ca（OH）2（s）制备氨气的化学方程式为 。
答案：（2）11.5
答案：（3）平衡气压防倒吸 倒吸
（5）若本实验不选用pH传感器，还可选用 作指示剂，当溶液颜色由 色变为浅红时，停止通NH3。
（3）由于NH3极易溶于水，因此可选择打开活塞K2以平衡气压，防止发生倒吸，所以实验过程中，当出现倒吸现象时，应及时关闭K1，打开K2。
（5）由（4）小问可知，当pH为8.0～9.0时，可制得（NH4）2HPO4，说明（NH4）2HPO4溶液显碱性，因此若不选用pH传感器，还可以选用酚酞作指示剂，当溶液颜色由无色变为浅红时，停止通入NH3，即可制得（NH4）2HPO4溶液。
2.[2022·山东化学]实验室利用FeCl2·4H2O和亚硫酰氯（SOCl2）制备无水FeCl2的装置如图所示（加热及夹持装置略）。已知SOCl2沸点为76 ℃，遇水极易反应生成两种酸性气体。回答下列问题：
（1）实验开始先通N2。一段时间后，先加热装置 （填“a”或“b”）。装置b内发生反应的化学方程式为 。装置c、d共同起到的作用是 。
答案：（2）⑥⑩③⑤ CCl4
解析：SOCl2与H2O反应生成两种酸性气体，FeCl2·4H2O与SOCl2制备无水FeCl2的反应原理为SOCl2吸收FeCl2·4H2O受热失去的结晶水生成SO2和HCl，HCl可抑制FeCl2的水解，从而制得无水FeCl2。
（2）组装蒸馏装置对TiCl4、CCl4混合物进行蒸馏提纯，按由下而上、从左到右的顺序组装，安装顺序为①⑨⑧，然后连接冷凝管，蒸馏装置中应选择⑥直形冷凝管，不选用⑦球形冷凝管，接着连接⑩尾接管，TiCl4极易水解，为防止外界水蒸气进入，最后连接③⑤，安装顺序为①⑨⑧⑥⑩③⑤；由于TiCl4、CCl4分子结构相似，TiCl4的相对分子质量大于CCl4，TiCl4分子间的范德华力较大，TiCl4的沸点高于CCl4，故先馏出的物质为CCl4。
3.[2022·全国乙卷]二草酸合铜（Ⅱ）酸钾（K2[Cu（C2O4）2]）可用于无机合成、功能材料制备。实验室制备二草酸合铜（Ⅱ）酸钾可采用如下步骤：
Ⅰ.取已知浓度的CuSO4溶液，搅拌下滴加足量NaOH溶液，产生浅蓝色沉淀。加热，沉淀转变成黑色，过滤。
Ⅱ.向草酸（H2C2O4）溶液中加入适量K2CO3固体，制得KHC2O4和K2C2O4混合溶液。
Ⅲ.将Ⅱ的混合溶液加热至80～85 ℃，加入Ⅰ中的黑色沉淀。全部溶解后，趁热过滤。
Ⅳ.将Ⅲ的滤液用蒸汽浴加热浓缩，经一系列操作后，干燥，得到二草酸合铜（Ⅱ）酸钾晶体，进行表征和分析。
（1）由CuSO4·5H2O配制Ⅰ中的CuSO4溶液，下列仪器中不需要的是 （填仪器名称）。
答案：（1）分液漏斗和球形冷凝管
解析：（1）由CuSO4·5H2O固体配制硫酸铜溶液，需用天平称量一定质量的CuSO4·5H2O固体，将称量好的固体放入烧杯中，用量筒量取一定体积的水溶解CuSO4·5H2O，因此用不到的仪器有分液漏斗和球形冷凝管。
（3）Ⅰ中的黑色沉淀是 （写化学式）。
（2）长期存放的CuSO4·5H2O中，会出现少量白色固体，原因是 。
答案：（2）CuSO4·5H2O风化失去结晶水生成无水硫酸铜
解析（2）CuSO4·5H2O含结晶水，长期放置会风化失去结晶水，生成无水硫酸铜，无水硫酸铜为白色固体。
解析（3）硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液反应生成浅蓝色的氢氧化铜沉淀，加热，氢氧化铜分解生成黑色的氧化铜。
（5）Ⅱ中，为防止反应过于剧烈而引起喷溅，加入K2CO3应采取 的方法。
（4）Ⅱ中原料配比为n（H2C2O4）∶n（K2CO3）＝1.5∶1，写出反应的化学方程式 。
答案：（5）分批加入并搅拌
解析（5）为防止草酸和碳酸钾反应时过于剧烈，造成液体喷溅，可减缓反应速率，将碳酸钾进行分批加入并搅拌。
（7）Ⅳ中“一系列操作”包括 。
（6）Ⅲ中应采用 进行加热。
解析（6）Ⅲ中将混合溶液加热至80～85 ℃，应采取水浴加热，便于控制温度。
答案：（7）冷却结晶、过滤、洗涤
解析（7）从溶液获得晶体的一般方法为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，因此将Ⅲ的滤液用蒸汽浴加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，得到二草酸合铜（Ⅱ）酸钾晶体。
4.[2022·湖北化学]高技术领域常使用高纯试剂。纯磷酸（熔点为42 ℃，易吸潮）可通过市售85%磷酸溶液减压蒸馏除水、结晶除杂得到，纯化过程需要严格控制温度和水分，温度低于21 ℃易形成2H3PO4·H2O（熔点为30 ℃），高于100 ℃则发生分子间脱水生成焦磷酸等。某兴趣小组为制备磷酸晶体设计的实验装置如下（夹持装置略）：
（1）A的名称是 。B的进水口为 （填“a”或“b”）。
答案：（1）圆底烧瓶 b
（2）P2O5的作用是 。
答案：（2）干燥气体
答案：（3）溶液沿毛细管上升
（4）升高温度能提高除水速度，实验选用水浴加热的目的是 。
答案：（4）使溶液受热均匀
（3）空气流入毛细管的主要作用是防止 ，还具有搅拌和加速水逸出的作用。
（6）过滤磷酸晶体时，除了需要干燥的环境外，还需要控制温度为 （填标号）。
（7）磷酸中少量的水极难除去的原因是 。
（5）磷酸易形成过饱和溶液，难以结晶，可向过饱和溶液中加入 促进其结晶。
答案：（5）磷酸晶体
答案：（7）磷酸可与水分子间形成氢键
解析：空气通过氯化钙除水，经过安全瓶后再通过浓硫酸除水，然后通过五氧化二磷，干燥的空气流入毛细管对圆底烧瓶中的溶液进行搅拌，同时还具有加速水逸出和防止溶液沿毛细管上升的作用，将85%磷酸溶液进行减压蒸馏除水、结晶除杂得到纯磷酸。
（1）由仪器构造可知，仪器A为圆底烧瓶，仪器B为直形冷凝管，冷凝水应从b口进、a口出，形成逆流冷却，使冷却效果更好。
（2）纯磷酸制备过程中要严格控制温度和水分，因此五氧化二磷的作用为干燥气体。
（3）空气流入毛细管可以对烧瓶中的溶液进行搅拌，使其受热均匀，同时还具有加速水逸出和防止溶液沿毛细管上升的作用。
（4）升高温度能提高除水速度，而纯磷酸制备过程中要严格控制温度，水浴加热可以避免直接加热造成的局部过热与温度的不可控性，使溶液受热均匀。
（5）过饱和溶液暂时处于亚稳态，当加入其溶质的晶体时可使此状态失去平衡，过多的溶质就会结晶，因此可向磷酸的过饱和溶液中加入磷酸晶体促进其结晶。
（6）纯磷酸纯化过程中，温度低于21 ℃易形成2H3PO4·H2O（熔点为30 ℃），高于100 ℃则发生分子间脱水生成焦磷酸，纯磷酸的熔点为42 ℃，因此过滤磷酸晶体时，除了需要干燥的环境外，还需要控制温度为42～100 ℃。
（7）磷酸的结构式为 ，分子中含羟基，可与水分子间形成氢键，因此磷酸中少量的水极难除去。
高考命题2 有机物的制备
要点❶ 熟悉有机物制备实验的常用装置
（1）反应装置：有机物易挥发，常采用冷凝回流装置减少有机物的挥发，提高原料的利用率和产物的产率。
（2）蒸馏装置：利用有机物沸点的不同，用蒸馏方法可以实现分离。
[特别提示] （1）温度计水银球的位置：若要控制反应温度，应插入反应液中；若要选择收集某温度下的馏分，则应放在蒸馏烧瓶的支管口附近。
（2）冷凝管的选择：球形冷凝管只能用于冷凝回流，直形冷凝管既能用于冷凝回流，又能用于冷凝收集馏分。
（3）冷凝管的进出水方向：下进上出。
①酒精灯加热。酒精灯的火焰温度一般在400～500 ℃，所以需要温度不太高的实验都可以用酒精灯加热。
②水浴加热。水浴加热的温度不超过100 ℃。
（5）防暴沸：加碎瓷片（或沸石），防止溶液暴沸，若开始忘加碎瓷片（或沸石），需冷却后补加。
要点❷ 实验制备的创新
（1）蒸馏、冷凝装置的创新
特点：图1、图2、图3由于冷凝管竖立，使液体混合物能冷凝回流，若以此容器作反应装置，可使反应物循环利用，提高了反应物的转化率。
特点：减压蒸馏（又称真空蒸馏）是分离和提纯化合物的一种重要方法，尤其适用于高沸点物质和那些在常压蒸馏时未达到沸点就已受热分解、氧化或聚合的化合物的分离和提纯。
要点❸ 提纯有机物的常用方法
有机制备实验有反应物转化率低、副反应多等特点，制得的产物中常混有杂质，根据目标产物与杂质的性质差异，可用如下方法分离提纯：
如苯与液溴发生取代反应后，产物为棕褐色，混合物中含有目标产物溴苯、有机杂质苯、无机杂质Br2、FeBr3、HBr等，提纯溴苯可用如下工艺流程：
1.[2020·全国卷Ⅱ]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：
（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 ml）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 ml·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。
（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）。
（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 。
答案：（2）球形 无油珠说明不溶于水的甲苯已经被完全氧化
（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）。
（4）“用少量热水洗涤滤渣”一步中滤渣的主要成分是 。
（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：（5）苯甲酸升华而损失
答案：（6）86.0% C
解析：本题围绕由甲苯制备苯甲酸的实验，考查实验仪器的选择、实验现象的分析、酸碱中和滴定、产率的计算、产物的分离和提纯等。
（2）由实验步骤可知，反应装置中冷凝管的作用是冷凝回流，应选用球形冷凝管；甲苯为油状液体，不溶于水，而苯甲酸钾可溶于水，因此当回流液中不再有油珠，说明不溶于水的甲苯已经被完全氧化，反应完成。
（4）高锰酸钾被还原产生二氧化锰，二氧化锰不溶于水，因此趁热过滤得到的滤渣的主要成分是MnO2。
（5）由于苯甲酸在100 ℃左右开始升华，因此干燥苯甲酸晶体时温度不宜过高。
（7）由题中所给苯甲酸的溶解性和步骤（2）可知，实验中要得到纯度更高的苯甲酸，可以通过重结晶的方法进行提纯。
2.[2019·全国卷Ⅲ]乙酰水杨酸（阿司匹林）是目前常用药物之一。实验室通过水杨酸进行乙酰化制备阿司匹林的一种方法如下：
实验过程：在100 mL锥形瓶中加入水杨酸6.9 g及醋酸酐10 mL，充分摇动使固体完全溶解。缓慢滴加0.5 mL浓硫酸后加热，维持瓶内温度在70 ℃左右，充分反应。稍冷后进行如下操作。
①在不断搅拌下将反应后的混合物倒入100 mL冷水中，析出固体，过滤。
②所得结晶粗品加入50 mL饱和碳酸氢钠溶液，溶解、过滤。
③滤液用浓盐酸酸化后冷却、过滤得固体。
④固体经纯化得白色的乙酰水杨酸晶体5.4 g。
（1）该合成反应中应采用 （填标号）加热。
解析：（1）该反应的温度应控制在70 ℃左右，所以应采用热水浴加热，故选A。
（2）下列玻璃仪器中，①中需使用的有 （填标号），不需使用的有 （填名称）。
答案：（2）BD 分液漏斗、容量瓶
解析：（2）①中的操作是过滤，应选择的仪器是烧杯和漏斗，不需要使用分液漏斗和容量瓶。
（4）②中饱和碳酸氢钠的作用是 ，以便过滤除去难溶杂质。
（5）④采用的纯化方法为 。
（3）①中需使用冷水，目的是 。
答案：（3）充分析出乙酰水杨酸固体（结晶）
解析：（3）①中使用冷水的目的是降低乙酰水杨酸的溶解度，使其充分结晶析出。
答案：（4）生成可溶的乙酰水杨酸钠
解析：（4）②中饱和NaHCO3的作用是与乙酰水杨酸反应生成乙酰水杨酸钠，乙酰水杨酸钠能溶于水，以便过滤除去其他难溶性杂质。
解析：（5）可利用重结晶的方法来纯化得到乙酰水杨酸晶体。
（6）本实验的产率是 %。
解析：（6）设生成乙酰水杨酸的质量为x。
＋（CH3CO）2O
138 180
6.9 g x
要点❶ 物质组成的定量测定的常用方法
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。
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。量气装置的设计：下列装置中，A是常规的量气装置，B、C、D是改进后的量气装置。
①量气时应保持装置处于室温状态。
②读数时要特别注意消除“压强差”，保持液面相平，同时要注意视线与凹液面最低处相平。如图B应使左侧和右侧的液面高度保持相平。
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。
即利用滴定操作原理，通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原反应滴定等获得相应数据后再进行相关计算。
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，我们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。
要点❷ 物质组成计算的常用方法
1.[2022·辽宁化学]H2O2作为绿色氧化剂应用广泛，氢醌法制备H2O2原理及装置如下：
已知：H2O、HX等杂质易使Ni催化剂中毒。回答下列问题：
（1）A中反应的离子方程式为 。
（2）装置B应为 （填序号）。
（3）检查装置气密性并加入药品，所有活塞处于关闭状态。开始制备时，打开活塞 ，控温45 ℃。一段时间后，仅保持活塞b打开，抽出残留气体。随后关闭活塞b，打开活塞 ，继续反应一段时间。关闭电源和活塞，过滤三颈烧瓶中混合物，加水萃取，分液，减压蒸馏，得产品。
答案：（3）a、b c、d
（4）装置F的作用为 。
答案：（4）防止外界水蒸气进入C中使催化剂中毒
（5）反应过程中，控温45 ℃的原因为 。
答案：（5）适当升温加快反应速率，同时防止温度过高H2O2分解（或适当升温提高催化剂活性，合理即可）
（6）氢醌法制备H2O2总反应的化学方程式为 。
答案：（6）H2＋O2 H2O2
（7）取2.50 g 产品，加蒸馏水定容至100 mL，摇匀。取20.00 mL 于锥形瓶中，用0.050 0 ml·L－1酸性KMnO4标准溶液滴定。平行滴定三次，消耗标准溶液体积分别为19.98 mL、20.90 mL、20.02 mL。假设其他杂质不干扰结果，产品中H2O2质量分数为 。
解析：本题考查制备H2O2，涉及反应方程式书写、装置的选择与作用、实验操作顺序、反应条件选择、质量分数计算等。
（2）制取的H2中混有的HCl和H2O容易使Ni催化剂中毒，需分别通过装有饱和食盐水和浓H2SO4的洗气瓶除去。
（3）开始制备时，打开活塞a、b，A中产生的H2进入C中，在Ni催化作用下与乙基蒽醌反应生成乙基蒽醇，一段时间后，关闭a，仅保持活塞b打开，将残留H2抽出，随后关闭活塞b，打开活塞c、d，将O2通入C中与乙基蒽醇反应生成H2O2和乙基蒽醌。
（4）H2O容易使Ni催化剂中毒，实验中需要保持C装置为无水环境，F的作用为防止外界水蒸气进入C中。
2.[2022·北京化学]煤中硫的存在形态分为有机硫和无机硫（CaSO4、硫化物及微量单质硫等）。库仑滴定法是常用的快捷检测煤中全硫含量的方法。其主要过程如图所示。
已知：在催化剂作用下，煤在管式炉中燃烧，出口气体主要含O2、CO2、H2O、N2、SO2。
（2）高温下，煤中CaSO4完全转化为SO2，该反应的化学方程式为 。
（1）煤样需研磨成细小粉末，其目的是 。
答案：（1）增大与空气的接触面积，使反应更加充分
解析：（1）煤样研磨成细小粉末后固体表面积增大，与空气的接触面积增大，反应更加充分。
答案：（2）2CaSO4 2CaO＋2SO2↑＋O2↑
解析（2）由题意可知，在催化剂作用下，硫酸钙高温分解生成氧化钙、二氧化硫和氧气，反应的化学方程式为2CaSO4 2CaO＋2SO2↑＋O2↑。
（3）通过干燥装置后，待测气体进入库仑测硫仪进行测定。
已知：库仑测硫仪中电解原理示意图如下。
②测硫仪工作时电解池的阳极反应式为 。
①SO2在电解池中发生反应的离子方程式为 。
（4）煤样为a g，电解消耗的电量为x库仑，煤样中硫的质量分数为 （已知：电解中转移1 ml电子所消耗的电量为96 500库仑）。
（5）条件控制和误差分析。
②测定过程中，管式炉内壁上有SO3残留，测得全硫量结果 （填“偏大”或“偏小”）。
3.[2022·湖南化学]某实验小组以BaS溶液为原料制备BaCl2·2H2O，并用重量法测定产品中BaCl2·2H2O的含量。设计了如下实验方案：
可选用试剂：NaCl晶体、BaS溶液、浓H2SO4、稀H2SO4、CuSO4溶液、蒸馏水。
步骤1.BaCl2·2H2O的制备
按如图所示装置进行实验，得到BaCl2溶液，经一系列步骤获得BaCl2·2H2O产品。
步骤2.产品中BaCl2·2H2O的含量测定
①称取产品0.500 0 g，用100 mL水溶解，酸化，加热至近沸；
②在不断搅拌下，向①所得溶液逐滴加入热的 0.100 ml·L－1H2SO4溶液；
③沉淀完全后，60 ℃水浴40分钟，经过滤、洗涤、烘干等步骤，称量白色固体，质量为0.466 0 g。
（1）Ⅰ是制取 气体的装置，在试剂a过量并微热时，发生主要反应的化学方程式为 。
答案：（1）HCl H2SO4（浓）＋NaCl NaHSO4＋HCl↑
（2）Ⅱ中b仪器的作用是 ；Ⅲ中的试剂应选用 。
（3）在沉淀过程中，某同学在加入一定量热的H2SO4溶液后，认为沉淀已经完全，判断沉淀已完全的方法是 。
答案：（2）防止倒吸 CuSO4溶液
答案：（3）静置，取上层清液于一洁净试管中，继续滴加硫酸溶液，无白色沉淀生成，则已沉淀完全
（4）沉淀过程中需加入过量的H2SO4溶液，原因是 。
答案：（4）使钡离子沉淀完全
（5）在过滤操作中，下列仪器不需要用到的是 （填名称）。
（6）产品中BaCl2·2H2O的质量分数为 （保留三位有效数字）。
答案：（6）97.6%
解析：装置Ⅰ中浓硫酸和氯化钠共热制备HCl，装置Ⅱ中氯化氢与BaS溶液反应制备BaCl2·2H2O，装置Ⅲ中硫酸铜溶液用于吸收生成的H2S，防止污染空气。
（1）由分析可知，装置Ⅰ为浓硫酸和氯化钠共热制取HCl气体的装置，在浓硫酸过量并微热时，浓硫酸与氯化钠反应生成硫酸氢钠和氯化氢，发生主要反应的化学方程式为H2SO4（浓）＋NaCl NaHSO4＋HCl↑。
（2）氯化氢极易溶于水，装置Ⅱ中b仪器的作用是防止倒吸；装置Ⅱ中氯化氢与BaS溶液反应生成H2S，H2S有毒，对环境有污染，装置Ⅲ中盛放CuSO4溶液，用于吸收H2S。
（3）硫酸与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀，因此判断沉淀已完全的方法是静置，取上层清液于一洁净试管中，继续滴加硫酸溶液，无白色沉淀生成，则已沉淀完全。
（4）为了使钡离子沉淀完全，沉淀过程中需加入过量的硫酸溶液。
（5）过滤用到的仪器有：铁架台、烧杯、漏斗、玻璃棒，用不到锥形瓶。
实验Ⅰ：将0.010 0 ml·L－1 Ag2SO4溶液与0.040 0 ml·L－1 FeSO4溶液（pH＝1）等体积混合，产生灰黑色沉淀，溶液呈黄色。
实验Ⅱ：向少量Ag粉中加入0.010 0 ml·L－1 Fe2（SO4）3溶液（pH＝1），固体完全溶解。
①取Ⅰ中沉淀，加入浓硝酸，证实沉淀为Ag。现象是 。
②Ⅱ中溶液选用Fe2（SO4）3，不选用Fe（NO3）3的原因是 。
③小组同学采用电化学装置从平衡移动角度进行验证。补全电化学装置示意图，写出操作及现象 。
实验Ⅲ：一定温度下，待实验Ⅰ中反应达到平衡状态时，取v mL上层清液，用 c1 ml·L－1 KSCN标准溶液滴定Ag＋，至出现稳定的浅红色时消耗KSCN标准溶液 v1 mL。
①滴定过程中Fe3＋的作用是 。
②测得平衡常数K＝ 。
解析：（2）①Fe3＋与SCN－反应生成红色的Fe（SCN）2＋，因Ag＋与SCN－反应相较于Fe3＋与SCN－反应更加容易及彻底，当溶液变为稳定浅红色，说明溶液中的Ag＋恰好滴定完全，且溶液中Fe3＋浓度不变，说明上述反应达到平衡，故溶液中Fe3＋的作用是作滴定反应的指示剂。
②不用实验Ⅱ中清液测定K的原因是 。
答案：（3）①偏低 ②Ag完全反应，无法判断体系是否达到化学平衡状态
①取实验Ⅰ的浊液测定c（Ag＋），会使所测K值 （填“偏高”“偏低”或“不受影响”）。
②由于实验Ⅱ中Ag完全溶解，故无法判断体系是否达到化学平衡状态，因而不用实验Ⅱ所得溶液进行测定并计算K。
题型突破三 化学实验——无机物、有机物的制备
1.[2022·重庆模拟]亚硝酰硫酸（NOSO4H）主要用于染料、医药等工业，是一种浅黄色、遇水易分解的固体，但溶于浓硫酸后并不分解。某实验小组将SO2通入浓硫酸和浓硝酸的混合溶液中制备亚硝酰硫酸，并测定产品的纯度。
（1）仪器X的名称为 ；按气流从左到右的顺序，上述仪器的连接顺序为（填仪器接口字母） ；装置D的作用是 。
答案：（1）蒸馏烧瓶 aedbc（或cb）gf 防止空气中的水蒸气进入三颈烧瓶，同时吸收尾气SO2和HNO3
解析：（1）由图可知，X仪器为蒸馏烧瓶；装置A制备二氧化硫气体，经C干燥后进入B中反应，最后进入D中吸收多余的二氧化硫，仪器连接顺序为aedbc（或cb）gf；装置D（球形干燥管）既能防止空气中的水蒸气进入三颈烧瓶，又能吸收尾气SO2和HNO3。
（2）装置B中发生反应的化学方程式为 。开始时反应缓慢，待生成少量NOSO4H后，温度变化不大，但反应速率明显加快，其可能原因是 。
答案：（2）SO2＋HNO3（浓） NOSO4H 生成的NOSO4H对反应有催化作用
（3）装置B中维持反应体系温度不高于20 ℃的原因是 。
解析：（2）装置B中SO2在浓硫酸的作用下与浓硝酸生成亚硝酰硫酸（NOSO4H），对应的化学方程式为SO2＋HNO3（浓） NOSO4H；开始时反应缓慢，生成少量NOSO4H后，温度变化不大，但反应速率明显加快，可能是亚硝酰硫酸对反应起催化作用。
答案：（3）防止浓硝酸分解（或挥发）而减少产率
解析：（3）浓硝酸不稳定，受热易分解，会导致反应产率降低。
（4）测定产品的纯度：称取4.5 g产品放入锥形瓶中，加入100.00 mL 0.10 ml·L－1的KMnO4溶液和适量稀H2SO4，摇匀，再将溶液加热至60～70 ℃（使生成的HNO3挥发逸出），冷却至室温，然后用0.20 ml·L－1的Na2C2O4标准溶液滴定至终点，消耗Na2C2O4溶液的体积为25.00 mL。
①滴定终点的现象为 。
②该产品的纯度为 （保留小数点后一位，NOSO4H的摩尔质量为127 g·ml－1）。
③若配制KMnO4标准溶液时仰视刻度线定容，则测定的NOSO4H的纯度 （填“偏高”“偏低”或“无影响”）。
答案：（4）①当滴入最后一滴标准液，溶液由浅红色变成无色，且30 s不变色 ②56.4% ③偏高
解析：（4）①在氧化还原滴定操作中，高锰酸钾自身可作滴定操作的指示剂，当滴入最后一滴标准液，溶液由浅红色变为无色，且30 s不变色，说明反应达到终点。
③若配制KMnO4标准溶液时仰视刻度线定容，配得的KMnO4溶液浓度偏低，滴定时消耗Na2C2O4体积也偏小，最后算得与NOSO4H反应消耗的高锰酸钾的量偏高，导致测定的NOSO4H纯度偏高。
2.[2022·昌吉质检]过二硫酸盐[如（NH4）2S2O8、Na2S2O8]都具有强氧化性，可作为氧化剂和漂白剂，（NH4）2S2O8被广泛用于蓄电池工业，在照相工业上用来除去海波。
Ⅰ.（NH4）2S2O8的制备
（1）仪器a的名称是 。
Ⅱ.（NH4）2S2O8的性质及应用
（2）充分反应后，将B中混合液经一系列操作得到晶体，用无水乙醚洗涤，目的是 。
（3）烘干产品时，用红外灯低温烘干，可能的原因是 。
答案：（2）防止产品因溶解造成损失，便于晶体干燥
答案：（3）产品受热易分解
Ⅲ.标定（NH4）2S2O8溶液的浓度
答案：（5）溶液由蓝色恰好变成无色，且30 s不恢复原色 0.046
（1）仪器a的名称是分液漏斗。
（2）用无水乙醚洗涤沉淀，可以防止产品因溶解造成损失，同时乙醚易挥发，便于晶体干燥。
（3）（NH4）2S2O8易分解，则烘干产品时，用红外灯低温烘干，可能的原因是产品受热易分解。
3.[2022·榆林模拟]硫化锂（Li2S）易潮解，加热条件下易被空气中的O2氧化。某小组选择下列装置（装置可重复使用）制备Li2S。回答下列问题：
已知：①粗锌中含少量Cu和FeS；
（1）装置A的名称是 ，停止装置A中反应的操作是 （填“打开”或“关闭”）K。
答案：（1）启普发生器 关闭
（2）气流从左至右，导管口连接顺序是a→ → → → →d→e→ → 。
答案：（2）g f b c b c
（3）其他条件相同，粗锌与稀硫酸反应比纯锌 （填“快”或“慢”），实验中观察到装置D中产生黑色沉淀，其离子方程式为 。
（4）实验完毕后，选择图1、图2装置对装置A中混合物进行分离。先选择图1装置过滤，再将滤液进行蒸发浓缩、降温结晶，再选择图2装置过滤，得到粗皓矾（ZnSO4·7H2O）。
下列有关说法正确的是 （填标号）。
（5）探究Li2S产品成分：
①由实验Ⅱ知，Li2S样品中还含有 （填化学式），产生该杂质可能原因是 （填标号）。
②测定产品纯度：向w g样品（设杂质只有Li2SO3）中加入过量的V1 mL c1 ml·L－1稀硫酸，充分反应后（设没有S单质生成），煮沸溶液以除去残留的酸性气体；滴加酚酞溶液作指示剂，用标准c2 ml·L－1的NaOH溶液滴定过量的硫酸，消耗NaOH溶液V2 mL。Li2S样品的纯度为 （列出计算式）。
解析：由实验装置图可知，装置A中粗锌与稀硫酸反应制备氢气，由于粗锌中含有硫化亚铁，硫化亚铁与稀硫酸反应生成的硫化氢气体会混入制得的氢气中，装置D中盛有的硫酸铜溶液用于除去硫化氢气体，装置B中盛有的浓硫酸用于干燥氢气，装置C中氢气与硫酸锂共热反应制备硫化锂，为防止空气中氧气进入C中导致硫化锂被氧化，装置C后应连接一个B装置，防止空气中的氧气进入，则装置的连接顺序为ADBCB，导管口连接顺序为a→g→f→b→c→d→e→b→c，该装置的设计缺陷是没有氢气的尾气处理装置。
（1）由实验装置图可知，装置A为启普发生器，实验时关闭活塞K，用反应生成的氢气增大装置中的压强，使液面与粗锌脱离就能停止装置A中反应。
（2）由分析可知，气流从左至右，导管口连接顺序是a→g→f→b→c→d→e→b→c。
（4）A.由粗锌的成分可知，实验完毕后，装置A中可能得到含有铜、锌、硫酸锌、硫酸亚铁的混合物，在加热条件下过滤混合物，可以增大硫酸锌在溶液中的溶解度，避免析出ZnSO4·7H2O，故正确；B.在加热条件下过滤混合物，可以除去铜和未反应的锌，故错误；C.铜与稀硫酸不反应，则制得的ZnSO4·7H2O中不可能含有胆矾，故错误；D.用抽滤的方法得到粗皓矾可以加快过滤的速率，防止ZnSO4·7H2O溶解造成产率降低。
4.[2022·咸阳模拟]次磷酸钠（NaH2PO2）是一种白色粉末，微溶于无水乙醇，不溶于乙醚，具有强还原性，酸性条件下易被氧化生成H3PO4。实验室使用白磷、熟石灰和碳酸钠溶液模拟工业制备次磷酸钠晶体。
Ⅰ.制备次磷酸钙[Ca（H2PO2）2]溶液
（1）实验前，经检验装置的气密性良好。其中仪器a的名称为 。
（2）将一定量的白磷和过量的熟石灰依次投入仪器a中，加水调成稀浆状，搅拌下加热升温到90 ℃，至无PH3气体放出时停止反应。则a中发生反应的化学方程式为 。
（3）实验过程中装置B中出现红色沉淀，则浓硫酸铜溶液的作用是 。
答案：（2）2P4＋3Ca（OH）2＋6H2O 3Ca（H2PO2）2＋2PH3↑
Ⅱ.制备次磷酸钠（NaH2PO2）溶液
答案：（3）除尽尾气中的PH3
（4）过滤除去未反应的固体物质，然后通入二氧化碳，其目的是 ；再向次磷酸钙溶液中加入碳酸钠溶液，判断次磷酸钙完全反应的方法为 。
答案：（4）使溶解在滤液中的氢氧化钙转化成碳酸钙沉淀而除去 将反应液静置，再用胶头滴管取三颈烧瓶中少量的上层清液继续滴加碳酸钠溶液，若不出现白色沉淀，则说明反应完全
（5）过滤除去碳酸钙后将滤液蒸发浓缩，该操作需在 条件下进行，再经过冷却结晶，制得次磷酸钠晶体。
答案：（5）无氧（或隔绝空气加热）
①判断达到滴定终点的现象是 。
②晶体中NaH2PO2的质量分数为 （列出表达式）。
解析：Ⅰ中白磷和熟石灰、水在加热时，会生成次磷酸钙和PH3，浓硫酸铜溶液的目的是除尽尾气中的PH3气体。Ⅱ中左侧装置产生二氧化碳，饱和碳酸氢钠溶液除去挥发出的盐酸，通入适量二氧化碳的目的是使溶解在滤液中的氢氧化钙转化成碳酸钙沉淀而除去，据此分析解题。
（1）由装置图可知仪器a的名称是三颈烧瓶。
（2）白磷和熟石灰、水在加热时，会生成次磷酸钙和PH3气体，则反应的化学方程式为2P4＋3Ca（OH）2＋6H2O 3Ca（H2PO2）2＋2PH3↑。
（3）采用浓硫酸铜溶液的目的是除尽尾气中的PH3气体，PH3会将硫酸铜还原为单质铜。
（4）在加入碳酸钠之前需通入适量的二氧化碳，其目的是使溶解在滤液中的氢氧化钙转化成碳酸钙沉淀而除去。为了检验烧瓶中的次磷酸钙溶液是否反应完全，可以将反应液静置，再用胶头滴管取三颈烧瓶中少量的上层清液继续滴加碳酸钠溶液，若不出现白色沉淀，则说明反应完全。
（5）由于次磷酸钠具有强还原性，因此在蒸发浓缩时应隔绝空气加热。
题型突破三 化学实验——原理探究和定量实验
1.[2022·北京丰台区检测]某小组进行如下实验：向0.1 ml·L－1 FeCl3溶液中通入SO2或加入Na2SO3溶液，均得到红色溶液。
已知：溶液中＋4价含硫微粒物质的量分数随pH变化的曲线如图所示。
Ⅰ.推测Fe3＋与溶液中的某种＋4价含硫微粒形成了红色的配离子。设计如下实验（均在常温下进行）：
（1）将上述实验补充完整 。
答案：（1）SO2的饱和溶液，用NaOH固体调pH＝10
解析：（1）结合溶液中＋4价含硫微粒物质的量分数随pH变化的曲线可知，实验A、B、C探究的是不同pH下，不同＋4价含硫微粒对实验的影响，因此C实验应为SO2的饱和溶液，用NaOH固体调pH＝10。
Ⅱ.探究pH对FeCl3和Na2SO3反应的影响。设计如下实验：
③通过理论分析，甲认为其猜测 （填“成立”或“不成立”），并进一步实验，获得了证据。实验方案为反应相同时间，分别取实验a和b中的溶液，检测 浓度（填离子符号），比较其大小关系。
④将乙的假设补充完整 （填化学式）。
（3）探究实验b中溶液褪色更快的原因：
①从电极反应的角度，进行理论分析：
⑤乙设计实验进行验证：
取10 mL 0.1 ml·L－1 Na2SO3溶液加硫酸调pH＝1.7，用KMnO4溶液滴定，消耗体积为V1。另取一份相同的溶液放置10分钟后，再用KMnO4溶液滴定，消耗体积为V2，前后差值（V1－V2）为ΔVa。用同样的方法对10 mL 0.1 ml·L－1 Na2SO3（含H2SO4）pH＝1.3的溶液进行滴定，消耗KMnO4溶液前后体积差值为ΔVb。
经对比可知，ΔVa＞ΔVb，由此得出的实验结论是 。
（4）综合上述分析，pH降低，有利于 反应的发生，导致实验b中溶液褪色更快。
2.[2022·九江模拟]某化学兴趣小组探究SO2与Ca（NO3）2溶液的反应。
Ⅰ.实验一：用如下装置制备SO2，然后将SO2通入Ca（NO3）2溶液中，有白色沉淀M产生。
（1）固体a是 （写名称）。
（2）装置D的作用是 。
答案：（2）吸收SO2气体，防止污染空气；防倒吸
Ⅱ.根据所学知识推测：白色沉淀M可能为CaSO3或CaSO4，也可能是二者混合物。（查阅资料得知：CaSO4微溶于水；CaSO3难溶于水。）实验二：探究白色沉淀M的成分。反应后将装置C中物质转移到烧杯中静置，利用倾析法倾倒出上层清液，抽滤，洗涤得到沉淀M。取沉淀M少许于试管中，加入过量的稀HCl，充分反应，发现沉淀部分溶解。由此可知白色沉淀M含有CaSO3。
（4）适合利用倾析法将下列物质与水分离的是 。
（3）配制1 ml·L－1 Ca（NO3）2溶液时所用蒸馏水必须除去水中溶解的氧气，除氧方法是 。
答案：（3）将蒸馏水加热煮沸迅速冷却
（5）取加入过量稀HCl静置后的上层溶液于试管中，加入一种试剂，可进一步证实沉淀M中含有CaSO3，则所加试剂及现象是 。
（6）有氧CaCl2溶液中通入SO2发生反应的离子方程式为 。
答案：（5）H2O2溶液；产生白色沉淀
答案：（7）O2 CaCl2溶液在有氧条件下比Ca（NO3）2溶液在无氧条件下酸性强
解析：由实验装置图可知，装置A中浓硫酸与亚硫酸钠反应制备二氧化硫，装置B中饱和亚硫酸氢钠溶液用于除去二氧化硫中混有的酸雾，装置C中硝酸钙溶液与二氧化硫反应得到硫酸钙白色沉淀，装置D中盛有的氢氧化钠溶液用于吸收二氧化硫气体，防止污染空气，倒置的漏斗用于防止产生倒吸。
（1）由分析可知，固体a为亚硫酸钠。
（2）由分析可知，装置D中盛有的氢氧化钠溶液用于吸收二氧化硫气体，防止污染空气，倒置的漏斗用于防止发生倒吸。
（3）除去蒸馏水中溶解的氧气的方法为将蒸馏水加热煮沸，迅速冷却。
（4）易沉淀固体、大颗粒沉淀适合利用倾析法与水分离。
（5）若沉淀M中含有亚硫酸钙，向加入过量稀盐酸静置后的上层溶液的试管中加入过氧化氢溶液，过氧化氢溶液在酸性条件下将亚硫酸根离子氧化生成硫酸，溶液中的钙离子反应会得到白色硫酸钙沉淀。
（7）由氯化钙溶液在有氧条件下比硝酸钙溶液在无氧条件下酸性强可知，对二氧化硫氧化起主要作用的是氧气。
3.[2022·天津学情调查]（NH4）2Cr2O7用于有机合成催化剂、媒染剂、显影液等。某化学兴趣小组对（NH4）2Cr2O7的部分性质及组成进行探究。回答下列问题：
（1）为探究（NH4）2Cr2O7 （摩尔质量：252 g·ml－1）的分解产物，按如图连接好装置，在A中加入2.52 g样品进行实验。
③整个实验过程中未观察到D中溶液变色，实验结束后测得A、B中质量变化分别为1.00 g、0.72 g，写出重铬酸铵加热分解反应的化学方程式 。
答案：（1）①防止D中水蒸气进入B中
①C的作用是 。
②实验操作步骤：a.打开K1和K2，持续缓缓通入N2→b.点燃酒精灯，加热→c.熄灭酒精灯→d.冷却至室温→e.关闭K1和K2→f.称量A和B，整个实验过程中需要持续通入氮气，其作用为 、 。
Ⅰ.称取样品a g，配成250 mL溶液。
Ⅲ.以酚酞作指示剂，用c ml·L－1 NaOH标准溶液进行滴定，记录数据。
Ⅳ.重复步骤 （填写实验步骤序号）2～3次，处理数据。
①量取25.00 mL样品溶液所用玻璃仪器为 。
②滴定终点时锥形瓶中溶液颜色的变化为 。
④下列情况会导致测定结果偏低的是 （填序号）。
a.实验中使用的甲醛中混有微量甲酸
b.步骤Ⅱ没有静置5 min
c.滴定终点读数时，俯视标准液液面
③若实验平均消耗NaOH溶液的体积为b mL，该样品中氮的质量分数的计算式为 （用含a、b、c的式子表示，需要化简）。
（2）I2易溶于CCl4的原因是 ，分液操作用到的主要玻璃仪器有 、烧杯。
答案：（2）单质碘和四氯化碳均是非极性分子 分液漏斗
解析（2）单质碘和四氯化碳均是非极性分子，根据相似相溶原理可知I2易溶于CCl4；分液操作用到的主要玻璃仪器有分液漏斗、烧杯。
（3）滴定时选用的指示剂是 ，滴定终点的现象是 。
答案：（3）淀粉溶液 溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不恢复原来的颜色
解析（3）碘遇淀粉显蓝色，则滴定时选用的指示剂是淀粉溶液，滴定终点的现象是溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不恢复原来的颜色。
（4）实验测得分配比为86∶1，则V1∶V2＝ 。
（6）通过实验Ⅰ和实验Ⅱ，测得平衡常数K＝ （用含c、V3、V4的代数式表示，可以不化简）。
5.[2022·汕头模拟]某次银镜反应实验完成后，甲同学在清洗试管时，发现向做过银镜反应的试管内滴加0.1 ml·L－1 Fe（NO3）3溶液，银镜会消失。
Ⅰ.甲同学推测Fe（NO3）3溶液中的Fe3＋具有氧化性，能够溶解单质Ag，设计如下实验方案，证明其结论：
取一支沾有少量Ag的试管，加入5 mL 0.05 ml·L－1 Fe2（SO4）3溶液（过量），充分振荡，发现银镜消失较慢，溶液黄色明显变浅，产生较多白色沉淀。
（1）选用0.05 ml·L－1 Fe2（SO4）3溶液的目的是 。
答案：（1）防止酸性条件下硝酸根离子把银氧化干扰实验，且保证Fe3＋浓度相等
解析：（1）为抑制铁离子水解，铁盐溶液常加相对应酸使溶液呈酸性，选用硫酸铁溶液，目的是防止酸性条件下硝酸根离子把银氧化干扰实验，且保证Fe3＋浓度相等。
（2）实验完成后向试管中加入 （填序号，①KSCN溶液、②K2[Fe（CN）6]溶液、③稀HCl），若出现 ，则证明甲同学推测正确。
（3）该实验方案中涉及化学反应的离子方程式为 。
答案：（2）② 蓝色沉淀
解析：（2）实验完成后向试管中加入②，若出现蓝色沉淀，则说明有亚铁离子生成，证明甲同学推测正确。
Ⅱ.乙同学在甲同学实验方案基础上又设计了如下列实验方案：
（4）乙同学的实验目的为 ，根据实验目的可以判断出步骤c中的试剂A可为pH＝ ，浓度为0.3 ml·L－1的 （填离子符号）溶液。
Ⅲ.丙同学查阅资料发现，Ag＋、Fe3＋的氧化性差异不大，推测在一定条件下Ag与Fe3＋反应可能是可逆反应，改用如图所示装置进行探究，连接装置（盐桥中的物质不参与反应），进行下表中实验操作并记录电流表读数。
（6）Ag＋和Fe2＋反应的离子方程式为 。
答案：（5）0＜x＜b或x＝0或x＜0 从电压表读x可以看出加入浓Fe2（SO4）3溶液后，电流方向会发生偏转，乙电池中Ag变为负极，故证明Ag与Fe3＋反应是可逆反应
（5）根据步骤C中电流表读数x确定Ag与Fe3＋反应是可逆反应，则读数x可能为 ，请具体说明如何通过电流表的读数x判断该反应为可逆反应： 。
解析：（5）从电压表读数x可以看出加入浓Fe2（SO4）3溶液后，电流方向会发生偏转，乙电池中Ag变为负极，故证明Ag与Fe3＋反应是可逆反应，因此读数x可能为0＜x＜b或x＝0或x＜0。
高考命题1 制备类综合实验
要点❶ 制备实验的流程
要点❷ 操作目的分析角度
要点❸ 常见基本操作及答题规范
要点❹ 实验条件控制分析角度
（2）现有浓H3PO4质量分数为85%，密度为1.7 g·mL－1。若实验需100 mL 1.7 ml·L－1的H3PO4溶液，则需浓H3PO4 mL（保留一位小数）。
（3）装置中活塞K2的作用为 。实验过程中，当出现 现象时，应及时关闭K1，打开K2。
（1）实验室用NH4Cl（s）和Ca（OH）2（s）制备氨气的化学方程式为 。
答案：（2）11.5
答案：（3）平衡气压防倒吸 倒吸
（5）若本实验不选用pH传感器，还可选用 作指示剂，当溶液颜色由 色变为浅红时，停止通NH3。
（3）由于NH3极易溶于水，因此可选择打开活塞K2以平衡气压，防止发生倒吸，所以实验过程中，当出现倒吸现象时，应及时关闭K1，打开K2。
（5）由（4）小问可知，当pH为8.0～9.0时，可制得（NH4）2HPO4，说明（NH4）2HPO4溶液显碱性，因此若不选用pH传感器，还可以选用酚酞作指示剂，当溶液颜色由无色变为浅红时，停止通入NH3，即可制得（NH4）2HPO4溶液。
2.[2022·山东化学]实验室利用FeCl2·4H2O和亚硫酰氯（SOCl2）制备无水FeCl2的装置如图所示（加热及夹持装置略）。已知SOCl2沸点为76 ℃，遇水极易反应生成两种酸性气体。回答下列问题：
（1）实验开始先通N2。一段时间后，先加热装置 （填“a”或“b”）。装置b内发生反应的化学方程式为 。装置c、d共同起到的作用是 。
答案：（2）⑥⑩③⑤ CCl4
解析：SOCl2与H2O反应生成两种酸性气体，FeCl2·4H2O与SOCl2制备无水FeCl2的反应原理为SOCl2吸收FeCl2·4H2O受热失去的结晶水生成SO2和HCl，HCl可抑制FeCl2的水解，从而制得无水FeCl2。
（2）组装蒸馏装置对TiCl4、CCl4混合物进行蒸馏提纯，按由下而上、从左到右的顺序组装，安装顺序为①⑨⑧，然后连接冷凝管，蒸馏装置中应选择⑥直形冷凝管，不选用⑦球形冷凝管，接着连接⑩尾接管，TiCl4极易水解，为防止外界水蒸气进入，最后连接③⑤，安装顺序为①⑨⑧⑥⑩③⑤；由于TiCl4、CCl4分子结构相似，TiCl4的相对分子质量大于CCl4，TiCl4分子间的范德华力较大，TiCl4的沸点高于CCl4，故先馏出的物质为CCl4。
3.[2022·全国乙卷]二草酸合铜（Ⅱ）酸钾（K2[Cu（C2O4）2]）可用于无机合成、功能材料制备。实验室制备二草酸合铜（Ⅱ）酸钾可采用如下步骤：
Ⅰ.取已知浓度的CuSO4溶液，搅拌下滴加足量NaOH溶液，产生浅蓝色沉淀。加热，沉淀转变成黑色，过滤。
Ⅱ.向草酸（H2C2O4）溶液中加入适量K2CO3固体，制得KHC2O4和K2C2O4混合溶液。
Ⅲ.将Ⅱ的混合溶液加热至80～85 ℃，加入Ⅰ中的黑色沉淀。全部溶解后，趁热过滤。
Ⅳ.将Ⅲ的滤液用蒸汽浴加热浓缩，经一系列操作后，干燥，得到二草酸合铜（Ⅱ）酸钾晶体，进行表征和分析。
（1）由CuSO4·5H2O配制Ⅰ中的CuSO4溶液，下列仪器中不需要的是 （填仪器名称）。
答案：（1）分液漏斗和球形冷凝管
解析：（1）由CuSO4·5H2O固体配制硫酸铜溶液，需用天平称量一定质量的CuSO4·5H2O固体，将称量好的固体放入烧杯中，用量筒量取一定体积的水溶解CuSO4·5H2O，因此用不到的仪器有分液漏斗和球形冷凝管。
（3）Ⅰ中的黑色沉淀是 （写化学式）。
（2）长期存放的CuSO4·5H2O中，会出现少量白色固体，原因是 。
答案：（2）CuSO4·5H2O风化失去结晶水生成无水硫酸铜
解析（2）CuSO4·5H2O含结晶水，长期放置会风化失去结晶水，生成无水硫酸铜，无水硫酸铜为白色固体。
解析（3）硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液反应生成浅蓝色的氢氧化铜沉淀，加热，氢氧化铜分解生成黑色的氧化铜。
（5）Ⅱ中，为防止反应过于剧烈而引起喷溅，加入K2CO3应采取 的方法。
（4）Ⅱ中原料配比为n（H2C2O4）∶n（K2CO3）＝1.5∶1，写出反应的化学方程式 。
答案：（5）分批加入并搅拌
解析（5）为防止草酸和碳酸钾反应时过于剧烈，造成液体喷溅，可减缓反应速率，将碳酸钾进行分批加入并搅拌。
（7）Ⅳ中“一系列操作”包括 。
（6）Ⅲ中应采用 进行加热。
解析（6）Ⅲ中将混合溶液加热至80～85 ℃，应采取水浴加热，便于控制温度。
答案：（7）冷却结晶、过滤、洗涤
解析（7）从溶液获得晶体的一般方法为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，因此将Ⅲ的滤液用蒸汽浴加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，得到二草酸合铜（Ⅱ）酸钾晶体。
4.[2022·湖北化学]高技术领域常使用高纯试剂。纯磷酸（熔点为42 ℃，易吸潮）可通过市售85%磷酸溶液减压蒸馏除水、结晶除杂得到，纯化过程需要严格控制温度和水分，温度低于21 ℃易形成2H3PO4·H2O（熔点为30 ℃），高于100 ℃则发生分子间脱水生成焦磷酸等。某兴趣小组为制备磷酸晶体设计的实验装置如下（夹持装置略）：
（1）A的名称是 。B的进水口为 （填“a”或“b”）。
答案：（1）圆底烧瓶 b
（2）P2O5的作用是 。
答案：（2）干燥气体
答案：（3）溶液沿毛细管上升
（4）升高温度能提高除水速度，实验选用水浴加热的目的是 。
答案：（4）使溶液受热均匀
（3）空气流入毛细管的主要作用是防止 ，还具有搅拌和加速水逸出的作用。
（6）过滤磷酸晶体时，除了需要干燥的环境外，还需要控制温度为 （填标号）。
（7）磷酸中少量的水极难除去的原因是 。
（5）磷酸易形成过饱和溶液，难以结晶，可向过饱和溶液中加入 促进其结晶。
答案：（5）磷酸晶体
答案：（7）磷酸可与水分子间形成氢键
解析：空气通过氯化钙除水，经过安全瓶后再通过浓硫酸除水，然后通过五氧化二磷，干燥的空气流入毛细管对圆底烧瓶中的溶液进行搅拌，同时还具有加速水逸出和防止溶液沿毛细管上升的作用，将85%磷酸溶液进行减压蒸馏除水、结晶除杂得到纯磷酸。
（1）由仪器构造可知，仪器A为圆底烧瓶，仪器B为直形冷凝管，冷凝水应从b口进、a口出，形成逆流冷却，使冷却效果更好。
（2）纯磷酸制备过程中要严格控制温度和水分，因此五氧化二磷的作用为干燥气体。
（3）空气流入毛细管可以对烧瓶中的溶液进行搅拌，使其受热均匀，同时还具有加速水逸出和防止溶液沿毛细管上升的作用。
（4）升高温度能提高除水速度，而纯磷酸制备过程中要严格控制温度，水浴加热可以避免直接加热造成的局部过热与温度的不可控性，使溶液受热均匀。
（5）过饱和溶液暂时处于亚稳态，当加入其溶质的晶体时可使此状态失去平衡，过多的溶质就会结晶，因此可向磷酸的过饱和溶液中加入磷酸晶体促进其结晶。
（6）纯磷酸纯化过程中，温度低于21 ℃易形成2H3PO4·H2O（熔点为30 ℃），高于100 ℃则发生分子间脱水生成焦磷酸，纯磷酸的熔点为42 ℃，因此过滤磷酸晶体时，除了需要干燥的环境外，还需要控制温度为42～100 ℃。
（7）磷酸的结构式为 ，分子中含羟基，可与水分子间形成氢键，因此磷酸中少量的水极难除去。
高考命题2 有机物的制备
要点❶ 熟悉有机物制备实验的常用装置
（1）反应装置：有机物易挥发，常采用冷凝回流装置减少有机物的挥发，提高原料的利用率和产物的产率。
（2）蒸馏装置：利用有机物沸点的不同，用蒸馏方法可以实现分离。
[特别提示] （1）温度计水银球的位置：若要控制反应温度，应插入反应液中；若要选择收集某温度下的馏分，则应放在蒸馏烧瓶的支管口附近。
（2）冷凝管的选择：球形冷凝管只能用于冷凝回流，直形冷凝管既能用于冷凝回流，又能用于冷凝收集馏分。
（3）冷凝管的进出水方向：下进上出。
①酒精灯加热。酒精灯的火焰温度一般在400～500 ℃，所以需要温度不太高的实验都可以用酒精灯加热。
②水浴加热。水浴加热的温度不超过100 ℃。
（5）防暴沸：加碎瓷片（或沸石），防止溶液暴沸，若开始忘加碎瓷片（或沸石），需冷却后补加。
要点❷ 实验制备的创新
（1）蒸馏、冷凝装置的创新
特点：图1、图2、图3由于冷凝管竖立，使液体混合物能冷凝回流，若以此容器作反应装置，可使反应物循环利用，提高了反应物的转化率。
特点：减压蒸馏（又称真空蒸馏）是分离和提纯化合物的一种重要方法，尤其适用于高沸点物质和那些在常压蒸馏时未达到沸点就已受热分解、氧化或聚合的化合物的分离和提纯。
要点❸ 提纯有机物的常用方法
有机制备实验有反应物转化率低、副反应多等特点，制得的产物中常混有杂质，根据目标产物与杂质的性质差异，可用如下方法分离提纯：
如苯与液溴发生取代反应后，产物为棕褐色，混合物中含有目标产物溴苯、有机杂质苯、无机杂质Br2、FeBr3、HBr等，提纯溴苯可用如下工艺流程：
1.[2020·全国卷Ⅱ]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：
（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 ml）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 ml·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。
（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）。
（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 。
答案：（2）球形 无油珠说明不溶于水的甲苯已经被完全氧化
（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）。
（4）“用少量热水洗涤滤渣”一步中滤渣的主要成分是 。
（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：（5）苯甲酸升华而损失
答案：（6）86.0% C
解析：本题围绕由甲苯制备苯甲酸的实验，考查实验仪器的选择、实验现象的分析、酸碱中和滴定、产率的计算、产物的分离和提纯等。
（2）由实验步骤可知，反应装置中冷凝管的作用是冷凝回流，应选用球形冷凝管；甲苯为油状液体，不溶于水，而苯甲酸钾可溶于水，因此当回流液中不再有油珠，说明不溶于水的甲苯已经被完全氧化，反应完成。
（4）高锰酸钾被还原产生二氧化锰，二氧化锰不溶于水，因此趁热过滤得到的滤渣的主要成分是MnO2。
（5）由于苯甲酸在100 ℃左右开始升华，因此干燥苯甲酸晶体时温度不宜过高。
（7）由题中所给苯甲酸的溶解性和步骤（2）可知，实验中要得到纯度更高的苯甲酸，可以通过重结晶的方法进行提纯。
2.[2019·全国卷Ⅲ]乙酰水杨酸（阿司匹林）是目前常用药物之一。实验室通过水杨酸进行乙酰化制备阿司匹林的一种方法如下：
实验过程：在100 mL锥形瓶中加入水杨酸6.9 g及醋酸酐10 mL，充分摇动使固体完全溶解。缓慢滴加0.5 mL浓硫酸后加热，维持瓶内温度在70 ℃左右，充分反应。稍冷后进行如下操作。
①在不断搅拌下将反应后的混合物倒入100 mL冷水中，析出固体，过滤。
②所得结晶粗品加入50 mL饱和碳酸氢钠溶液，溶解、过滤。
③滤液用浓盐酸酸化后冷却、过滤得固体。
④固体经纯化得白色的乙酰水杨酸晶体5.4 g。
（1）该合成反应中应采用 （填标号）加热。
解析：（1）该反应的温度应控制在70 ℃左右，所以应采用热水浴加热，故选A。
（2）下列玻璃仪器中，①中需使用的有 （填标号），不需使用的有 （填名称）。
答案：（2）BD 分液漏斗、容量瓶
解析：（2）①中的操作是过滤，应选择的仪器是烧杯和漏斗，不需要使用分液漏斗和容量瓶。
（4）②中饱和碳酸氢钠的作用是 ，以便过滤除去难溶杂质。
（5）④采用的纯化方法为 。
（3）①中需使用冷水，目的是 。
答案：（3）充分析出乙酰水杨酸固体（结晶）
解析：（3）①中使用冷水的目的是降低乙酰水杨酸的溶解度，使其充分结晶析出。
答案：（4）生成可溶的乙酰水杨酸钠
解析：（4）②中饱和NaHCO3的作用是与乙酰水杨酸反应生成乙酰水杨酸钠，乙酰水杨酸钠能溶于水，以便过滤除去其他难溶性杂质。
解析：（5）可利用重结晶的方法来纯化得到乙酰水杨酸晶体。
（6）本实验的产率是 %。
解析：（6）设生成乙酰水杨酸的质量为x。
＋（CH3CO）2O
138 180
6.9 g x
要点❶ 物质组成的定量测定的常用方法
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。
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。量气装置的设计：下列装置中，A是常规的量气装置，B、C、D是改进后的量气装置。
①量气时应保持装置处于室温状态。
②读数时要特别注意消除“压强差”，保持液面相平，同时要注意视线与凹液面最低处相平。如图B应使左侧和右侧的液面高度保持相平。
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。
即利用滴定操作原理，通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原反应滴定等获得相应数据后再进行相关计算。
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，我们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。
要点❷ 物质组成计算的常用方法
1.[2022·辽宁化学]H2O2作为绿色氧化剂应用广泛，氢醌法制备H2O2原理及装置如下：
已知：H2O、HX等杂质易使Ni催化剂中毒。回答下列问题：
（1）A中反应的离子方程式为 。
（2）装置B应为 （填序号）。
（3）检查装置气密性并加入药品，所有活塞处于关闭状态。开始制备时，打开活塞 ，控温45 ℃。一段时间后，仅保持活塞b打开，抽出残留气体。随后关闭活塞b，打开活塞 ，继续反应一段时间。关闭电源和活塞，过滤三颈烧瓶中混合物，加水萃取，分液，减压蒸馏，得产品。
答案：（3）a、b c、d
（4）装置F的作用为 。
答案：（4）防止外界水蒸气进入C中使催化剂中毒
（5）反应过程中，控温45 ℃的原因为 。
答案：（5）适当升温加快反应速率，同时防止温度过高H2O2分解（或适当升温提高催化剂活性，合理即可）
（6）氢醌法制备H2O2总反应的化学方程式为 。
答案：（6）H2＋O2 H2O2
（7）取2.50 g 产品，加蒸馏水定容至100 mL，摇匀。取20.00 mL 于锥形瓶中，用0.050 0 ml·L－1酸性KMnO4标准溶液滴定。平行滴定三次，消耗标准溶液体积分别为19.98 mL、20.90 mL、20.02 mL。假设其他杂质不干扰结果，产品中H2O2质量分数为 。
解析：本题考查制备H2O2，涉及反应方程式书写、装置的选择与作用、实验操作顺序、反应条件选择、质量分数计算等。
（2）制取的H2中混有的HCl和H2O容易使Ni催化剂中毒，需分别通过装有饱和食盐水和浓H2SO4的洗气瓶除去。
（3）开始制备时，打开活塞a、b，A中产生的H2进入C中，在Ni催化作用下与乙基蒽醌反应生成乙基蒽醇，一段时间后，关闭a，仅保持活塞b打开，将残留H2抽出，随后关闭活塞b，打开活塞c、d，将O2通入C中与乙基蒽醇反应生成H2O2和乙基蒽醌。
（4）H2O容易使Ni催化剂中毒，实验中需要保持C装置为无水环境，F的作用为防止外界水蒸气进入C中。
2.[2022·北京化学]煤中硫的存在形态分为有机硫和无机硫（CaSO4、硫化物及微量单质硫等）。库仑滴定法是常用的快捷检测煤中全硫含量的方法。其主要过程如图所示。
已知：在催化剂作用下，煤在管式炉中燃烧，出口气体主要含O2、CO2、H2O、N2、SO2。
（2）高温下，煤中CaSO4完全转化为SO2，该反应的化学方程式为 。
（1）煤样需研磨成细小粉末，其目的是 。
答案：（1）增大与空气的接触面积，使反应更加充分
解析：（1）煤样研磨成细小粉末后固体表面积增大，与空气的接触面积增大，反应更加充分。
答案：（2）2CaSO4 2CaO＋2SO2↑＋O2↑
解析（2）由题意可知，在催化剂作用下，硫酸钙高温分解生成氧化钙、二氧化硫和氧气，反应的化学方程式为2CaSO4 2CaO＋2SO2↑＋O2↑。
（3）通过干燥装置后，待测气体进入库仑测硫仪进行测定。
已知：库仑测硫仪中电解原理示意图如下。
②测硫仪工作时电解池的阳极反应式为 。
①SO2在电解池中发生反应的离子方程式为 。
（4）煤样为a g，电解消耗的电量为x库仑，煤样中硫的质量分数为 （已知：电解中转移1 ml电子所消耗的电量为96 500库仑）。
（5）条件控制和误差分析。
②测定过程中，管式炉内壁上有SO3残留，测得全硫量结果 （填“偏大”或“偏小”）。
3.[2022·湖南化学]某实验小组以BaS溶液为原料制备BaCl2·2H2O，并用重量法测定产品中BaCl2·2H2O的含量。设计了如下实验方案：
可选用试剂：NaCl晶体、BaS溶液、浓H2SO4、稀H2SO4、CuSO4溶液、蒸馏水。
步骤1.BaCl2·2H2O的制备
按如图所示装置进行实验，得到BaCl2溶液，经一系列步骤获得BaCl2·2H2O产品。
步骤2.产品中BaCl2·2H2O的含量测定
①称取产品0.500 0 g，用100 mL水溶解，酸化，加热至近沸；
②在不断搅拌下，向①所得溶液逐滴加入热的 0.100 ml·L－1H2SO4溶液；
③沉淀完全后，60 ℃水浴40分钟，经过滤、洗涤、烘干等步骤，称量白色固体，质量为0.466 0 g。
（1）Ⅰ是制取 气体的装置，在试剂a过量并微热时，发生主要反应的化学方程式为 。
答案：（1）HCl H2SO4（浓）＋NaCl NaHSO4＋HCl↑
（2）Ⅱ中b仪器的作用是 ；Ⅲ中的试剂应选用 。
（3）在沉淀过程中，某同学在加入一定量热的H2SO4溶液后，认为沉淀已经完全，判断沉淀已完全的方法是 。
答案：（2）防止倒吸 CuSO4溶液
答案：（3）静置，取上层清液于一洁净试管中，继续滴加硫酸溶液，无白色沉淀生成，则已沉淀完全
（4）沉淀过程中需加入过量的H2SO4溶液，原因是 。
答案：（4）使钡离子沉淀完全
（5）在过滤操作中，下列仪器不需要用到的是 （填名称）。
（6）产品中BaCl2·2H2O的质量分数为 （保留三位有效数字）。
答案：（6）97.6%
解析：装置Ⅰ中浓硫酸和氯化钠共热制备HCl，装置Ⅱ中氯化氢与BaS溶液反应制备BaCl2·2H2O，装置Ⅲ中硫酸铜溶液用于吸收生成的H2S，防止污染空气。
（1）由分析可知，装置Ⅰ为浓硫酸和氯化钠共热制取HCl气体的装置，在浓硫酸过量并微热时，浓硫酸与氯化钠反应生成硫酸氢钠和氯化氢，发生主要反应的化学方程式为H2SO4（浓）＋NaCl NaHSO4＋HCl↑。
（2）氯化氢极易溶于水，装置Ⅱ中b仪器的作用是防止倒吸；装置Ⅱ中氯化氢与BaS溶液反应生成H2S，H2S有毒，对环境有污染，装置Ⅲ中盛放CuSO4溶液，用于吸收H2S。
（3）硫酸与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀，因此判断沉淀已完全的方法是静置，取上层清液于一洁净试管中，继续滴加硫酸溶液，无白色沉淀生成，则已沉淀完全。
（4）为了使钡离子沉淀完全，沉淀过程中需加入过量的硫酸溶液。
（5）过滤用到的仪器有：铁架台、烧杯、漏斗、玻璃棒，用不到锥形瓶。
实验Ⅰ：将0.010 0 ml·L－1 Ag2SO4溶液与0.040 0 ml·L－1 FeSO4溶液（pH＝1）等体积混合，产生灰黑色沉淀，溶液呈黄色。
实验Ⅱ：向少量Ag粉中加入0.010 0 ml·L－1 Fe2（SO4）3溶液（pH＝1），固体完全溶解。
①取Ⅰ中沉淀，加入浓硝酸，证实沉淀为Ag。现象是 。
②Ⅱ中溶液选用Fe2（SO4）3，不选用Fe（NO3）3的原因是 。
③小组同学采用电化学装置从平衡移动角度进行验证。补全电化学装置示意图，写出操作及现象 。
实验Ⅲ：一定温度下，待实验Ⅰ中反应达到平衡状态时，取v mL上层清液，用 c1 ml·L－1 KSCN标准溶液滴定Ag＋，至出现稳定的浅红色时消耗KSCN标准溶液 v1 mL。
①滴定过程中Fe3＋的作用是 。
②测得平衡常数K＝ 。
解析：（2）①Fe3＋与SCN－反应生成红色的Fe（SCN）2＋，因Ag＋与SCN－反应相较于Fe3＋与SCN－反应更加容易及彻底，当溶液变为稳定浅红色，说明溶液中的Ag＋恰好滴定完全，且溶液中Fe3＋浓度不变，说明上述反应达到平衡，故溶液中Fe3＋的作用是作滴定反应的指示剂。
②不用实验Ⅱ中清液测定K的原因是 。
答案：（3）①偏低 ②Ag完全反应，无法判断体系是否达到化学平衡状态
①取实验Ⅰ的浊液测定c（Ag＋），会使所测K值 （填“偏高”“偏低”或“不受影响”）。
②由于实验Ⅱ中Ag完全溶解，故无法判断体系是否达到化学平衡状态，因而不用实验Ⅱ所得溶液进行测定并计算K。
题型突破三 化学实验——无机物、有机物的制备
1.[2022·重庆模拟]亚硝酰硫酸（NOSO4H）主要用于染料、医药等工业，是一种浅黄色、遇水易分解的固体，但溶于浓硫酸后并不分解。某实验小组将SO2通入浓硫酸和浓硝酸的混合溶液中制备亚硝酰硫酸，并测定产品的纯度。
（1）仪器X的名称为 ；按气流从左到右的顺序，上述仪器的连接顺序为（填仪器接口字母） ；装置D的作用是 。
答案：（1）蒸馏烧瓶 aedbc（或cb）gf 防止空气中的水蒸气进入三颈烧瓶，同时吸收尾气SO2和HNO3
解析：（1）由图可知，X仪器为蒸馏烧瓶；装置A制备二氧化硫气体，经C干燥后进入B中反应，最后进入D中吸收多余的二氧化硫，仪器连接顺序为aedbc（或cb）gf；装置D（球形干燥管）既能防止空气中的水蒸气进入三颈烧瓶，又能吸收尾气SO2和HNO3。
（2）装置B中发生反应的化学方程式为 。开始时反应缓慢，待生成少量NOSO4H后，温度变化不大，但反应速率明显加快，其可能原因是 。
答案：（2）SO2＋HNO3（浓） NOSO4H 生成的NOSO4H对反应有催化作用
（3）装置B中维持反应体系温度不高于20 ℃的原因是 。
解析：（2）装置B中SO2在浓硫酸的作用下与浓硝酸生成亚硝酰硫酸（NOSO4H），对应的化学方程式为SO2＋HNO3（浓） NOSO4H；开始时反应缓慢，生成少量NOSO4H后，温度变化不大，但反应速率明显加快，可能是亚硝酰硫酸对反应起催化作用。
答案：（3）防止浓硝酸分解（或挥发）而减少产率
解析：（3）浓硝酸不稳定，受热易分解，会导致反应产率降低。
（4）测定产品的纯度：称取4.5 g产品放入锥形瓶中，加入100.00 mL 0.10 ml·L－1的KMnO4溶液和适量稀H2SO4，摇匀，再将溶液加热至60～70 ℃（使生成的HNO3挥发逸出），冷却至室温，然后用0.20 ml·L－1的Na2C2O4标准溶液滴定至终点，消耗Na2C2O4溶液的体积为25.00 mL。
①滴定终点的现象为 。
②该产品的纯度为 （保留小数点后一位，NOSO4H的摩尔质量为127 g·ml－1）。
③若配制KMnO4标准溶液时仰视刻度线定容，则测定的NOSO4H的纯度 （填“偏高”“偏低”或“无影响”）。
答案：（4）①当滴入最后一滴标准液，溶液由浅红色变成无色，且30 s不变色 ②56.4% ③偏高
解析：（4）①在氧化还原滴定操作中，高锰酸钾自身可作滴定操作的指示剂，当滴入最后一滴标准液，溶液由浅红色变为无色，且30 s不变色，说明反应达到终点。
③若配制KMnO4标准溶液时仰视刻度线定容，配得的KMnO4溶液浓度偏低，滴定时消耗Na2C2O4体积也偏小，最后算得与NOSO4H反应消耗的高锰酸钾的量偏高，导致测定的NOSO4H纯度偏高。
2.[2022·昌吉质检]过二硫酸盐[如（NH4）2S2O8、Na2S2O8]都具有强氧化性，可作为氧化剂和漂白剂，（NH4）2S2O8被广泛用于蓄电池工业，在照相工业上用来除去海波。
Ⅰ.（NH4）2S2O8的制备
（1）仪器a的名称是 。
Ⅱ.（NH4）2S2O8的性质及应用
（2）充分反应后，将B中混合液经一系列操作得到晶体，用无水乙醚洗涤，目的是 。
（3）烘干产品时，用红外灯低温烘干，可能的原因是 。
答案：（2）防止产品因溶解造成损失，便于晶体干燥
答案：（3）产品受热易分解
Ⅲ.标定（NH4）2S2O8溶液的浓度
答案：（5）溶液由蓝色恰好变成无色，且30 s不恢复原色 0.046
（1）仪器a的名称是分液漏斗。
（2）用无水乙醚洗涤沉淀，可以防止产品因溶解造成损失，同时乙醚易挥发，便于晶体干燥。
（3）（NH4）2S2O8易分解，则烘干产品时，用红外灯低温烘干，可能的原因是产品受热易分解。
3.[2022·榆林模拟]硫化锂（Li2S）易潮解，加热条件下易被空气中的O2氧化。某小组选择下列装置（装置可重复使用）制备Li2S。回答下列问题：
已知：①粗锌中含少量Cu和FeS；
（1）装置A的名称是 ，停止装置A中反应的操作是 （填“打开”或“关闭”）K。
答案：（1）启普发生器 关闭
（2）气流从左至右，导管口连接顺序是a→ → → → →d→e→ → 。
答案：（2）g f b c b c
（3）其他条件相同，粗锌与稀硫酸反应比纯锌 （填“快”或“慢”），实验中观察到装置D中产生黑色沉淀，其离子方程式为 。
（4）实验完毕后，选择图1、图2装置对装置A中混合物进行分离。先选择图1装置过滤，再将滤液进行蒸发浓缩、降温结晶，再选择图2装置过滤，得到粗皓矾（ZnSO4·7H2O）。
下列有关说法正确的是 （填标号）。
（5）探究Li2S产品成分：
①由实验Ⅱ知，Li2S样品中还含有 （填化学式），产生该杂质可能原因是 （填标号）。
②测定产品纯度：向w g样品（设杂质只有Li2SO3）中加入过量的V1 mL c1 ml·L－1稀硫酸，充分反应后（设没有S单质生成），煮沸溶液以除去残留的酸性气体；滴加酚酞溶液作指示剂，用标准c2 ml·L－1的NaOH溶液滴定过量的硫酸，消耗NaOH溶液V2 mL。Li2S样品的纯度为 （列出计算式）。
解析：由实验装置图可知，装置A中粗锌与稀硫酸反应制备氢气，由于粗锌中含有硫化亚铁，硫化亚铁与稀硫酸反应生成的硫化氢气体会混入制得的氢气中，装置D中盛有的硫酸铜溶液用于除去硫化氢气体，装置B中盛有的浓硫酸用于干燥氢气，装置C中氢气与硫酸锂共热反应制备硫化锂，为防止空气中氧气进入C中导致硫化锂被氧化，装置C后应连接一个B装置，防止空气中的氧气进入，则装置的连接顺序为ADBCB，导管口连接顺序为a→g→f→b→c→d→e→b→c，该装置的设计缺陷是没有氢气的尾气处理装置。
（1）由实验装置图可知，装置A为启普发生器，实验时关闭活塞K，用反应生成的氢气增大装置中的压强，使液面与粗锌脱离就能停止装置A中反应。
（2）由分析可知，气流从左至右，导管口连接顺序是a→g→f→b→c→d→e→b→c。
（4）A.由粗锌的成分可知，实验完毕后，装置A中可能得到含有铜、锌、硫酸锌、硫酸亚铁的混合物，在加热条件下过滤混合物，可以增大硫酸锌在溶液中的溶解度，避免析出ZnSO4·7H2O，故正确；B.在加热条件下过滤混合物，可以除去铜和未反应的锌，故错误；C.铜与稀硫酸不反应，则制得的ZnSO4·7H2O中不可能含有胆矾，故错误；D.用抽滤的方法得到粗皓矾可以加快过滤的速率，防止ZnSO4·7H2O溶解造成产率降低。
4.[2022·咸阳模拟]次磷酸钠（NaH2PO2）是一种白色粉末，微溶于无水乙醇，不溶于乙醚，具有强还原性，酸性条件下易被氧化生成H3PO4。实验室使用白磷、熟石灰和碳酸钠溶液模拟工业制备次磷酸钠晶体。
Ⅰ.制备次磷酸钙[Ca（H2PO2）2]溶液
（1）实验前，经检验装置的气密性良好。其中仪器a的名称为 。
（2）将一定量的白磷和过量的熟石灰依次投入仪器a中，加水调成稀浆状，搅拌下加热升温到90 ℃，至无PH3气体放出时停止反应。则a中发生反应的化学方程式为 。
（3）实验过程中装置B中出现红色沉淀，则浓硫酸铜溶液的作用是 。
答案：（2）2P4＋3Ca（OH）2＋6H2O 3Ca（H2PO2）2＋2PH3↑
Ⅱ.制备次磷酸钠（NaH2PO2）溶液
答案：（3）除尽尾气中的PH3
（4）过滤除去未反应的固体物质，然后通入二氧化碳，其目的是 ；再向次磷酸钙溶液中加入碳酸钠溶液，判断次磷酸钙完全反应的方法为 。
答案：（4）使溶解在滤液中的氢氧化钙转化成碳酸钙沉淀而除去 将反应液静置，再用胶头滴管取三颈烧瓶中少量的上层清液继续滴加碳酸钠溶液，若不出现白色沉淀，则说明反应完全
（5）过滤除去碳酸钙后将滤液蒸发浓缩，该操作需在 条件下进行，再经过冷却结晶，制得次磷酸钠晶体。
答案：（5）无氧（或隔绝空气加热）
①判断达到滴定终点的现象是 。
②晶体中NaH2PO2的质量分数为 （列出表达式）。
解析：Ⅰ中白磷和熟石灰、水在加热时，会生成次磷酸钙和PH3，浓硫酸铜溶液的目的是除尽尾气中的PH3气体。Ⅱ中左侧装置产生二氧化碳，饱和碳酸氢钠溶液除去挥发出的盐酸，通入适量二氧化碳的目的是使溶解在滤液中的氢氧化钙转化成碳酸钙沉淀而除去，据此分析解题。
（1）由装置图可知仪器a的名称是三颈烧瓶。
（2）白磷和熟石灰、水在加热时，会生成次磷酸钙和PH3气体，则反应的化学方程式为2P4＋3Ca（OH）2＋6H2O 3Ca（H2PO2）2＋2PH3↑。
（3）采用浓硫酸铜溶液的目的是除尽尾气中的PH3气体，PH3会将硫酸铜还原为单质铜。
（4）在加入碳酸钠之前需通入适量的二氧化碳，其目的是使溶解在滤液中的氢氧化钙转化成碳酸钙沉淀而除去。为了检验烧瓶中的次磷酸钙溶液是否反应完全，可以将反应液静置，再用胶头滴管取三颈烧瓶中少量的上层清液继续滴加碳酸钠溶液，若不出现白色沉淀，则说明反应完全。
（5）由于次磷酸钠具有强还原性，因此在蒸发浓缩时应隔绝空气加热。
题型突破三 化学实验——原理探究和定量实验
1.[2022·北京丰台区检测]某小组进行如下实验：向0.1 ml·L－1 FeCl3溶液中通入SO2或加入Na2SO3溶液，均得到红色溶液。
已知：溶液中＋4价含硫微粒物质的量分数随pH变化的曲线如图所示。
Ⅰ.推测Fe3＋与溶液中的某种＋4价含硫微粒形成了红色的配离子。设计如下实验（均在常温下进行）：
（1）将上述实验补充完整 。
答案：（1）SO2的饱和溶液，用NaOH固体调pH＝10
解析：（1）结合溶液中＋4价含硫微粒物质的量分数随pH变化的曲线可知，实验A、B、C探究的是不同pH下，不同＋4价含硫微粒对实验的影响，因此C实验应为SO2的饱和溶液，用NaOH固体调pH＝10。
Ⅱ.探究pH对FeCl3和Na2SO3反应的影响。设计如下实验：
③通过理论分析，甲认为其猜测 （填“成立”或“不成立”），并进一步实验，获得了证据。实验方案为反应相同时间，分别取实验a和b中的溶液，检测 浓度（填离子符号），比较其大小关系。
④将乙的假设补充完整 （填化学式）。
（3）探究实验b中溶液褪色更快的原因：
①从电极反应的角度，进行理论分析：
⑤乙设计实验进行验证：
取10 mL 0.1 ml·L－1 Na2SO3溶液加硫酸调pH＝1.7，用KMnO4溶液滴定，消耗体积为V1。另取一份相同的溶液放置10分钟后，再用KMnO4溶液滴定，消耗体积为V2，前后差值（V1－V2）为ΔVa。用同样的方法对10 mL 0.1 ml·L－1 Na2SO3（含H2SO4）pH＝1.3的溶液进行滴定，消耗KMnO4溶液前后体积差值为ΔVb。
经对比可知，ΔVa＞ΔVb，由此得出的实验结论是 。
（4）综合上述分析，pH降低，有利于 反应的发生，导致实验b中溶液褪色更快。
2.[2022·九江模拟]某化学兴趣小组探究SO2与Ca（NO3）2溶液的反应。
Ⅰ.实验一：用如下装置制备SO2，然后将SO2通入Ca（NO3）2溶液中，有白色沉淀M产生。
（1）固体a是 （写名称）。
（2）装置D的作用是 。
答案：（2）吸收SO2气体，防止污染空气；防倒吸
Ⅱ.根据所学知识推测：白色沉淀M可能为CaSO3或CaSO4，也可能是二者混合物。（查阅资料得知：CaSO4微溶于水；CaSO3难溶于水。）实验二：探究白色沉淀M的成分。反应后将装置C中物质转移到烧杯中静置，利用倾析法倾倒出上层清液，抽滤，洗涤得到沉淀M。取沉淀M少许于试管中，加入过量的稀HCl，充分反应，发现沉淀部分溶解。由此可知白色沉淀M含有CaSO3。
（4）适合利用倾析法将下列物质与水分离的是 。
（3）配制1 ml·L－1 Ca（NO3）2溶液时所用蒸馏水必须除去水中溶解的氧气，除氧方法是 。
答案：（3）将蒸馏水加热煮沸迅速冷却
（5）取加入过量稀HCl静置后的上层溶液于试管中，加入一种试剂，可进一步证实沉淀M中含有CaSO3，则所加试剂及现象是 。
（6）有氧CaCl2溶液中通入SO2发生反应的离子方程式为 。
答案：（5）H2O2溶液；产生白色沉淀
答案：（7）O2 CaCl2溶液在有氧条件下比Ca（NO3）2溶液在无氧条件下酸性强
解析：由实验装置图可知，装置A中浓硫酸与亚硫酸钠反应制备二氧化硫，装置B中饱和亚硫酸氢钠溶液用于除去二氧化硫中混有的酸雾，装置C中硝酸钙溶液与二氧化硫反应得到硫酸钙白色沉淀，装置D中盛有的氢氧化钠溶液用于吸收二氧化硫气体，防止污染空气，倒置的漏斗用于防止产生倒吸。
（1）由分析可知，固体a为亚硫酸钠。
（2）由分析可知，装置D中盛有的氢氧化钠溶液用于吸收二氧化硫气体，防止污染空气，倒置的漏斗用于防止发生倒吸。
（3）除去蒸馏水中溶解的氧气的方法为将蒸馏水加热煮沸，迅速冷却。
（4）易沉淀固体、大颗粒沉淀适合利用倾析法与水分离。
（5）若沉淀M中含有亚硫酸钙，向加入过量稀盐酸静置后的上层溶液的试管中加入过氧化氢溶液，过氧化氢溶液在酸性条件下将亚硫酸根离子氧化生成硫酸，溶液中的钙离子反应会得到白色硫酸钙沉淀。
（7）由氯化钙溶液在有氧条件下比硝酸钙溶液在无氧条件下酸性强可知，对二氧化硫氧化起主要作用的是氧气。
3.[2022·天津学情调查]（NH4）2Cr2O7用于有机合成催化剂、媒染剂、显影液等。某化学兴趣小组对（NH4）2Cr2O7的部分性质及组成进行探究。回答下列问题：
（1）为探究（NH4）2Cr2O7 （摩尔质量：252 g·ml－1）的分解产物，按如图连接好装置，在A中加入2.52 g样品进行实验。
③整个实验过程中未观察到D中溶液变色，实验结束后测得A、B中质量变化分别为1.00 g、0.72 g，写出重铬酸铵加热分解反应的化学方程式 。
答案：（1）①防止D中水蒸气进入B中
①C的作用是 。
②实验操作步骤：a.打开K1和K2，持续缓缓通入N2→b.点燃酒精灯，加热→c.熄灭酒精灯→d.冷却至室温→e.关闭K1和K2→f.称量A和B，整个实验过程中需要持续通入氮气，其作用为 、 。
Ⅰ.称取样品a g，配成250 mL溶液。
Ⅲ.以酚酞作指示剂，用c ml·L－1 NaOH标准溶液进行滴定，记录数据。
Ⅳ.重复步骤 （填写实验步骤序号）2～3次，处理数据。
①量取25.00 mL样品溶液所用玻璃仪器为 。
②滴定终点时锥形瓶中溶液颜色的变化为 。
④下列情况会导致测定结果偏低的是 （填序号）。
a.实验中使用的甲醛中混有微量甲酸
b.步骤Ⅱ没有静置5 min
c.滴定终点读数时，俯视标准液液面
③若实验平均消耗NaOH溶液的体积为b mL，该样品中氮的质量分数的计算式为 （用含a、b、c的式子表示，需要化简）。
（2）I2易溶于CCl4的原因是 ，分液操作用到的主要玻璃仪器有 、烧杯。
答案：（2）单质碘和四氯化碳均是非极性分子 分液漏斗
解析（2）单质碘和四氯化碳均是非极性分子，根据相似相溶原理可知I2易溶于CCl4；分液操作用到的主要玻璃仪器有分液漏斗、烧杯。
（3）滴定时选用的指示剂是 ，滴定终点的现象是 。
答案：（3）淀粉溶液 溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不恢复原来的颜色
解析（3）碘遇淀粉显蓝色，则滴定时选用的指示剂是淀粉溶液，滴定终点的现象是溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不恢复原来的颜色。
（4）实验测得分配比为86∶1，则V1∶V2＝ 。
（6）通过实验Ⅰ和实验Ⅱ，测得平衡常数K＝ （用含c、V3、V4的代数式表示，可以不化简）。
5.[2022·汕头模拟]某次银镜反应实验完成后，甲同学在清洗试管时，发现向做过银镜反应的试管内滴加0.1 ml·L－1 Fe（NO3）3溶液，银镜会消失。
Ⅰ.甲同学推测Fe（NO3）3溶液中的Fe3＋具有氧化性，能够溶解单质Ag，设计如下实验方案，证明其结论：
取一支沾有少量Ag的试管，加入5 mL 0.05 ml·L－1 Fe2（SO4）3溶液（过量），充分振荡，发现银镜消失较慢，溶液黄色明显变浅，产生较多白色沉淀。
（1）选用0.05 ml·L－1 Fe2（SO4）3溶液的目的是 。
答案：（1）防止酸性条件下硝酸根离子把银氧化干扰实验，且保证Fe3＋浓度相等
解析：（1）为抑制铁离子水解，铁盐溶液常加相对应酸使溶液呈酸性，选用硫酸铁溶液，目的是防止酸性条件下硝酸根离子把银氧化干扰实验，且保证Fe3＋浓度相等。
（2）实验完成后向试管中加入 （填序号，①KSCN溶液、②K2[Fe（CN）6]溶液、③稀HCl），若出现 ，则证明甲同学推测正确。
（3）该实验方案中涉及化学反应的离子方程式为 。
答案：（2）② 蓝色沉淀
解析：（2）实验完成后向试管中加入②，若出现蓝色沉淀，则说明有亚铁离子生成，证明甲同学推测正确。
Ⅱ.乙同学在甲同学实验方案基础上又设计了如下列实验方案：
（4）乙同学的实验目的为 ，根据实验目的可以判断出步骤c中的试剂A可为pH＝ ，浓度为0.3 ml·L－1的 （填离子符号）溶液。
Ⅲ.丙同学查阅资料发现，Ag＋、Fe3＋的氧化性差异不大，推测在一定条件下Ag与Fe3＋反应可能是可逆反应，改用如图所示装置进行探究，连接装置（盐桥中的物质不参与反应），进行下表中实验操作并记录电流表读数。
（6）Ag＋和Fe2＋反应的离子方程式为 。
答案：（5）0＜x＜b或x＝0或x＜0 从电压表读x可以看出加入浓Fe2（SO4）3溶液后，电流方向会发生偏转，乙电池中Ag变为负极，故证明Ag与Fe3＋反应是可逆反应
（5）根据步骤C中电流表读数x确定Ag与Fe3＋反应是可逆反应，则读数x可能为 ，请具体说明如何通过电流表的读数x判断该反应为可逆反应： 。
解析：（5）从电压表读数x可以看出加入浓Fe2（SO4）3溶液后，电流方向会发生偏转，乙电池中Ag变为负极，故证明Ag与Fe3＋反应是可逆反应，因此读数x可能为0＜x＜b或x＝0或x＜0。
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