第9题　综合实验题-2024年高考化学专题复习

这是一份第9题　综合实验题-2024年高考化学专题复习，共57页。试卷主要包含了硫化钠可广泛用于染料、医药行业，胆矾易溶于水，难溶于乙醇，6%，5～6等内容，欢迎下载使用。

考向1 制备性综合实验
1.(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。
回答下列问题：
(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)。
(2)长期存放的CuSO4·5H2O中，会出现少量白色固体，原因是_________________________________________________________________。
(3)Ⅰ中的黑色沉淀是__________(写化学式)。
(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：_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(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。
(6)Ⅲ中应采用__________进行加热。
(7)Ⅳ中“一系列操作”包括_______________________________________。
答案 (1)分液漏斗、球形冷凝管
(2)CuSO4·5H2O部分风化失去结晶水生成无水硫酸铜 (3)CuO (4)3H2C2O4＋2K2CO3===2KHC2O4＋K2C2O4＋2H2O＋2CO2↑ (5)分批加入并搅拌 (6)水浴 (7)冷却结晶、过滤、洗涤
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。(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。(3)硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液反应生成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沉淀。(4)草酸和碳酸钾以物质的量之比为1.5∶1发生非氧化还原反应生成KHC2O4、K2C2O4、CO2和水，依据原子守恒可知，反应的化学方程式为3H2C2O4＋2K2CO3===2KHC2O4＋K2C2O4＋2H2O＋2CO2↑。(5)为防止草酸和碳酸钾反应时反应剧烈，造成液体喷溅，可减缓反应速率，将碳酸钾分批加入并搅拌。(6)Ⅲ中将混合溶液加热至80～85 ℃，应采取水浴加热，使液体受热均匀。(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。
2.(2021·全国乙卷)氧化石墨烯具有稳定的网状结构，在能源、材料等领域有着重要的应用前景。通过氧化剥离石墨制备氧化石墨烯的一种方法如下(装置如图所示)：
Ⅰ.将浓H2SO4、NaNO3、石墨粉末在c中混合，置于冰水浴中。剧烈搅拌下，分批缓慢加入KMnO4粉末，塞好瓶口。
Ⅱ.转至油浴中，35 ℃搅拌1小时。缓慢滴加一定量的蒸馏水，升温至98 ℃并保持1小时。
Ⅲ.转移至大烧杯中，静置冷却至室温。加入大量蒸馏水，而后滴加H2O2至悬浊液由紫色变为土黄色。
Ⅳ.离心分离，稀盐酸洗涤沉淀。
Ⅴ.蒸馏水洗涤沉淀。
Ⅵ.冷冻干燥，得到土黄色的氧化石墨烯。
回答下列问题：
(1)装置图中，仪器a、c的名称分别是_____________、________，仪器b的进水口是________(填字母)。
(2)步骤Ⅰ中，需分批缓慢加入KMnO4粉末并使用冰水浴，原因是_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(3)步骤Ⅱ中的加热方式采用油浴，不使用热水浴，原因是_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(4)步骤Ⅲ中，H2O2的作用是________________________________________
_________________________________________________________________(以离子方程式表示)。
(5)步骤Ⅳ中，洗涤是否完全，可通过检测洗出液中是否存在SOeq \\al(2－,4)来判断。检测的方法是__________________________________________
_________________________________________________________________。
(6)步骤Ⅴ可用pH试纸检测来判断Cl－是否洗净，其理由是_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
答案 (1)滴液漏斗 三颈烧瓶 d
(2)控制反应速率，防止因体系温度过高而发生爆炸
(3)需要控制反应体系温度为98 ℃，该温度接近水的沸点，为了使反应物受热均匀，且便于控制反应温度，采取油浴
(4)2MnOeq \\al(－,4)＋5H2O2＋6H＋===2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O
(5)取最后一次洗涤液于试管中，向其中加入盐酸酸化的氯化钡溶液，若无白色沉淀产生，则已洗净，反之，则未洗净
(6)固体表面沾有的Cl－全部来自第Ⅳ步洗涤固体时加入的稀盐酸，依据溶液呈电中性可知，若固体表面无H＋(即最后一次洗涤液的pH＝7)，则无Cl－
解析 (1)由题给实验装置图可知，a为滴液漏斗，c为三颈烧瓶，为保证冷凝效果，应从球形冷凝管的下口进水，即d口为进水口。(2)步骤Ⅰ中，分批缓慢加入KMnO4粉末是为了控制反应速率，防止因体系温度过高而发生爆炸。(3)该装置需控制反应体系温度为98 ℃，该温度接近水的沸点，为了使反应物受热均匀，且便于控制反应温度，故采取油浴，不使用热水浴。(4)为了保证石墨粉末尽可能地全部转化为氧化石墨烯，应加入足量的KMnO4粉末，在反应结束后滴加H2O2是为了消耗过量的KMnO4粉末，此时H2O2做还原剂，将KMnO4还原为Mn2＋，反应的离子方程式为2MnOeq \\al(－,4)＋5H2O2＋6H＋===2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O。(5)判断固体是否洗涤干净的具体操作为取最后一次洗涤液于试管中，向其中加入盐酸酸化的氯化钡溶液，若无白色沉淀产生，则已洗净，反之，则未洗净。(6)固体表面沾有的Cl－全部来自第Ⅳ步洗涤固体时加入的稀盐酸，依据溶液呈电中性可知，若固体表面无H＋(即最后一次洗涤液的pH＝7)，则无Cl－。
考向2 分离、提纯类综合实验
3.(2022·全国甲卷)硫化钠可广泛用于染料、医药行业。工业生产的硫化钠粗品中常含有一定量的煤灰及重金属硫化物等杂质。硫化钠易溶于热乙醇，重金属硫化物难溶于乙醇。实验室中常用95%乙醇重结晶纯化硫化钠粗品。回答下列问题：
(1)工业上常用芒硝(Na2SO4·10H2O)和煤粉在高温下生产硫化钠，同时生成CO，该反应的化学方程式为__________________________________________
_________________________________________________________________。
(2)溶解回流装置如图所示，回流前无需加入沸石，其原因是_________________________________________________________________。
回流时，烧瓶内气雾上升高度不宜超过冷凝管高度的eq \f(1,3)。若气雾上升过高，可采取的措施是_______________________________________________。
(3)回流时间不宜过长，原因是__________________________________。
回流结束后，需进行的操作有①停止加热 ②关闭冷凝水 ③移去水浴，正确的顺序为______(填标号)。
A.①②③ B.③①②
C.②①③ D.①③②
(4)该实验热过滤操作时，用锥形瓶而不能用烧杯接收滤液，其原因是_________________________________________________________________。
过滤除去的杂质为__________。若滤纸上析出大量晶体，则可能的原因是_________________________________________________________________。
(5)滤液冷却、结晶、过滤，晶体用少量__________洗涤，干燥，得到Na2S·xH2O。
答案 (1)Na2SO4·10H2O＋4Ceq \(=====,\s\up7(高温))Na2S＋4CO↑＋10H2O (2)硫化钠粗品中常含有一定量的煤灰及重金属硫化物等杂质，这些杂质可以直接作沸石 降低温度 (3)硫化钠易溶于热乙醇，若回流时间过长，Na2S会直接析出在冷凝管上，使提纯率降低，同时易造成冷凝管下端堵塞，圆底烧瓶内气压过大，发生爆炸 D (4)防止滤液冷却 重金属硫化物 温度逐渐恢复至室温
(5)冷水
解析 (1)工业上常用芒硝(Na2SO4·10H2O)和煤粉在高温下生产硫化钠，同时生成CO，根据得失电子守恒，反应的化学方程式为Na2SO4·10H2O＋4Ceq \(=====,\s\up7(高温))Na2S＋4CO↑＋10H2O。(2)由题干信息，生产的硫化钠粗品中常含有一定量的煤灰及重金属硫化物等杂质，这些杂质可以直接作沸石，因此回流前无需加入沸石，若气流上升过高，可直接降低温度，使气压降低。(3)硫化钠易溶于热乙醇，若回流时间过长，Na2S会直接析出在冷凝管上，使提纯率降低，同时易造成冷凝管下端堵塞，圆底烧瓶内气压过大，发生爆炸；回流结束后，先停止加热，再移去水浴，最后关闭冷凝水，故正确的顺序为①③②。(4)硫化钠易溶于热乙醇，使用锥形瓶可有效防止滤液冷却，重金属硫化物难溶于乙醇，故过滤除去的杂质为重金属硫化物，由于硫化钠易溶于热乙醇，过滤后温度逐渐恢复至室温，滤纸上便会析出大量晶体。(5)乙醇与水互溶，硫化钠易溶于热乙醇，因此将滤液冷却、结晶、过滤后，晶体可用少量冷水洗涤，再干燥，即可得到Na2S·xH2O。
考向3 定量实验
4.(2021·全国甲卷)胆矾(CuSO4·5H2O)易溶于水，难溶于乙醇。某小组用工业废铜焙烧得到的CuO(杂质为氧化铁及泥沙)为原料与稀硫酸反应制备胆矾，并测定其结晶水的含量。回答下列问题：
(1)制备胆矾时，用到的实验仪器除量筒、酒精灯、玻璃棒、漏斗外，还必须使用的仪器有________(填标号)。
A.烧杯 B.容量瓶
C.蒸发皿 D.移液管
(2)将CuO加入到适量的稀硫酸中，加热，其主要反应的化学方程式为_________________________________________________________________
_________________________________________________________________，
与直接用废铜和浓硫酸反应相比，该方法的优点是_________________________________________________________________。
(3)待CuO完全反应后停止加热，边搅拌边加入适量H2O2，冷却后用NH3·H2O调pH为3.5～4，再煮沸10 min，冷却后过滤。滤液经如下实验操作：加热蒸发、冷却结晶、________、乙醇洗涤、________，得到胆矾。其中，控制溶液pH为3.5～4的目的是__________________________________________________，
煮沸10 min的作用是______________________________________________。
(4)结晶水测定：称量干燥坩埚的质量为m1，加入胆矾后总质量为m2。将坩埚加热至胆矾全部变为白色，置于干燥器中冷至室温后称量，重复上述操作，最终总质量恒定为m3。根据实验数据，胆矾分子中结晶水的个数为________(写表达式)。
(5)下列操作中，会导致结晶水数目测定值偏高的是________(填标号)。
①胆矾未充分干燥
②坩埚未置于干燥器中冷却
③加热时有少量胆矾迸溅出来
答案 (1)AC
(2)CuO＋H2SO4eq \(=====,\s\up7(△))CuSO4＋H2O 不产生SO2(硫酸利用率高)
(3)过滤 干燥 除尽铁和抑制CuSO4水解 破坏Fe(OH)3胶体易于过滤
(4)eq \f(80×（m2－m3）,9×（m3－m1）)
(5)①③
解析 (1)CuO与稀H2SO4在烧杯中进行反应，为了得到胆矾，需要对溶液进行蒸发，在蒸发皿中蒸发溶液，故选AC。(2)CuO与稀H2SO4反应的化学方程式是CuO＋H2SO4eq \(=====,\s\up7(△))CuSO4＋H2O；该方法的优点是不会产生污染空气的SO2，且H2SO4的用量是Cu与浓H2SO4反应时的一半，即硫酸的利用率高。(3)CuO与稀H2SO4加热反应后，溶液中存在Fe3＋和Cu2＋，加NH3·H2O调节溶液pH为3.5～4，目的是使Fe3＋沉淀并抑制Cu2＋水解，再煮沸10 min的目的是使Fe3＋全部转化为Fe(OH)3沉淀，防止有Fe(OH)3胶体生成影响胆矾的纯度，且便于过滤除去。具体操作步骤是将滤液加热蒸发、冷却结晶、过滤、乙醇洗涤、干燥，最终得到胆矾。(4)由题意知，结晶水的质量为m2－m3，硫酸铜的质量为m3－m1，设胆矾的化学式为CuSO4·xH2O，根据分子个数比等于物质的量之比，则x＝eq \f(\f(m2－m3,18),\f(m3－m1,160))＝
eq \f(80×（m2－m3）,9×（m3－m1）)。(5)胆矾未充分干燥，会使测定的水的质量偏高，则会导致结晶水数目测定值偏高，①符合题意；坩埚未置于干燥器中冷却，会使测定的水的质量偏低，则会导致结晶水数目测定值偏低，②不符合题意；加热时有少量胆矾迸溅出来，会使测定的水的质量偏高，则会导致结晶水数目测定值偏高，③符合题意。
考向4 探究性综合实验
5.(2020·全国卷Ⅰ)为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。
回答下列问题：
(1)由FeSO4·7H2O固体配制0.10 ml·L－1 FeSO4溶液，需要的仪器有药匙、玻璃棒、________(从下列图中选择，写出名称)。
(2)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择________作为电解质。
(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入________电极溶液中。
(4)电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c(Fe2＋)增加了0.02 ml·L－1。石墨电极上未见Fe析出。可知，石墨电极溶液中c(Fe2＋)＝________。
(5)根据(3)、(4)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为_________________________________________________________________
_________________________________________________________________，
铁电极的电极反应式为_________________________________________
_________________________________________________________________。
因此，验证了Fe2＋氧化性小于________、还原性小于________。
(6)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
答案 (1)烧杯、量筒、托盘天平
(2)KCl (3)石墨 (4)0.09 ml·L－1
(5)Fe3＋＋e－===Fe2＋ Fe－2e－===Fe2＋ Fe3＋ Fe
(6)取少量活化后溶液于试管，滴入KSCN溶液，不出现血红色
解析 (1)利用固体配制一定物质的量浓度的溶液时需要用托盘天平称量固体，用烧杯溶解固体，用量筒量取蒸馏水。(2)根据盐桥中阴、阳离子不能参与反应，及Fe3＋＋3HCOeq \\al(－,3)===Fe(OH)3↓＋3CO2↑、Ca2＋＋SOeq \\al(2－,4)===CaSO4↓，可排除HCOeq \\al(－,3)、Ca2＋，再根据FeSO4溶液显酸性，而NOeq \\al(－,3)在酸性溶液中具有氧化性，可排除NOeq \\al(－,3)。最后根据阴、阳离子的电迁移率应尽可能地接近，知选择KCl作盐桥中电解质较合适。(3)电子由负极流向正极，结合电子由铁电极流向石墨电极，可知铁电极为负极，石墨电极为正极。盐桥中的阳离子流向正极(石墨电极)溶液中。(4)由题意知负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，则铁电极溶液中c(Fe2＋)增加0.02 ml·L－1时，石墨电极溶液中c(Fe2＋)增加0.04 ml·L－1，故此时石墨电极溶液中c(Fe2＋)＝0.09 ml·L－1。(5)石墨电极的电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋，铁电极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，故验证了氧化性：Fe3＋>Fe2＋，还原性：Fe>Fe2＋。(6)该活化反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，故通过检验Fe3＋可说明活化反应是否完成，具体操作为取少量活化后溶液于试管，滴加几滴KSCN溶液，若溶液不变血红色，则说明活化反应已完成。
考情预测：实验综合题主要考查以物质制备和性质探究为主，通常为考生提供一个真实的实验环境，让考生用已有的化学原理和实验技能，结合新信息、新问题去研究和解决问题，预计2023年难度会有所增大，可能涉及到方案设计、定量分析等较高层次的要求。
智能点一 实验仪器的识别及连接
1.仪器的识别
2.仪器或接口的连接顺序
(1)仪器的连接
(2)接口的连接
总体原则：“自下而上，从左到右”。
量气装置应：“短”进“长”出
净化装置应：“长”进“短”出
干燥管应：“粗”进“细”出
[微练1] (2022·濮阳摸底，节选)无水氯化铝是白色固体，易吸水潮解，178 ℃时升华，常用作有机合成和石油化工的催化剂。某实验小组设计如下实验装置制备无水AlCl3；
回答下列问题：
(1)按气流从左到右的方向，合理的装置连接顺序为a→________(填仪器接口字母，装置不可重复使用)。
(2)装置D的名称是________，盛放的药品是________，其作用是_________________________________________________________________。
答案 (1)f→e→b→c→g(h)→h(g)
(2)U形(干燥)管 碱石灰(或NaOH固体等碱性干燥剂) 吸收多余的Cl2，防止外界水蒸气进入产品收集瓶中
智能点二 实验装置分析
1.典型实验装置的作用
[微练2] (2021·山东卷)六氯化钨(WCl6)可用作有机合成催化剂，熔点为283 ℃，沸点为340 ℃，易溶于CS2，极易水解。实验室中，先将三氧化钨(WO3)还原为金属钨(W)再制备WCl6，装置如图所示(夹持装置略)。回答下列问题：
(1)检查装置气密性并加入WO3。先通N2，其目的是____________；一段时间后，加热管式炉，改通H2，对B处逸出的H2进行后续处理。仪器A的名称为____________，证明WO3已被完全还原的现象是_______________________
_________________________________________________________________。
(2)WO3完全还原后，进行的操作为：①冷却，停止通H2；②以干燥的接收装置替换E；③在B处加装盛有碱石灰的干燥管；④……；⑤加热，通Cl2；⑥……。碱石灰的作用是____________；操作④是____________，目的是____________。
答案 (1)排除装置中的空气 直形冷凝管 不再有水凝结 (2)吸收多余氯气，防止污染空气；防止空气中的水蒸气进入E 再次通入N2 排除装置中的H2
2.气压原理在实验装置中的运用
(1)(检查装置的气密性)某实验小组利用如下装置(部分固定装置略)制备氮化钙(Ca3N2)，并探究其实验式。
按图连接实验装置。检查装置的气密性，方法是关闭活塞K，微热反应管，试管A中有气泡冒出，停止加热。冷却后若末端导管中水柱上升且高度保持不变，则说明装置气密性良好。
(2)(防倒吸，平衡气压)工业上常用水蒸气蒸馏的方法(蒸馏装置如图)从植物组织中获取
挥发性成分。某兴趣小组用该装置提取柠檬烯的实验操作步骤如下：
①将1～2个橙子皮剪成细碎的碎片，投入乙装置中，加入约30 mL水。
②打开活塞K，加热水蒸气发生器甲至水沸腾，活塞K的支管口有大量水蒸气冒出时旋紧，打开冷凝水，水蒸气蒸馏即开始进行，可观察到在馏出液的水面上有一层很薄的油层。
长导管的作用：长导管作安全管，平衡气压，防止由于导管堵塞引起爆炸。
(3)(压送液体)凯氏定氮法的实验装置如图，清洗仪器的操作如下：g中加蒸馏水；打开k1，关闭k2、k3，加热b，蒸气充满管路；停止加热，关闭k1，g中蒸馏水倒吸进入c，原因是温度降低，装置内气体压强减小，在大气压作用下，g中蒸馏水倒吸入c中；
打开k2放掉水，重复操作2～3次。
智能点三 实验操作分析
1.操作目的分析
(1)通入N2或其他惰性气体：除去装置中的空气，排除氧气的干扰
(2)末端放置干燥管：防止空气中的水蒸气或二氧化碳干扰实验
(3)冷凝回流的作用及目的：防止××蒸气逸出脱离反应体系，提高××物质的转化率
(4)①水洗：通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质
②“冰水洗涤”：能洗去晶体表面的杂质离子，同时防止晶体在洗涤过程中的溶解损耗
③用特定有机试剂清洗晶体：洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度、有利于析出，减少损耗等
2.基本操作规范答题
[微练3] (2021·海南卷)亚硝酰氯(NOCl)可作为有机合成试剂。
已知：①2NO＋Cl2eq \(=====,\s\up7(催化剂),\s\d5(一定温度))2NOCl
②沸点：NOCl为－6 ℃，Cl2为－34 ℃，NO为－152 ℃。
③NOCl易水解，能与O2反应。
某研究小组用NO和Cl2在如图所示装置中制备NOCl，并分离回收未反应的原料。
回答问题：
(1)通入Cl2和NO前先通入氩气，作用是
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________；
仪器D的名称是________。
(2)将催化剂负载在玻璃棉上而不是直接平铺在玻璃管中，目的是_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(3)为分离产物和未反应的原料，低温浴槽A的温度区间应控制在_________________________________________________________________，
仪器C收集的物质是________。
答案 (1)排尽装置中的空气，防止与空气中的氧气反应，防止遇空气中的水而水解 干燥管
(2)增大与气体的接触面积，加快反应速率
(3)－34 ℃S(25 ℃)。
④设计实验、验证猜想 取试样Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(不同温度下配制的AgCl饱和溶液)，在设定的测试温度下，进行表1中实验1～3，记录数据。
表1
⑤数据分析、交流讨论 25 ℃的AgCl饱和溶液中，c(Cl－)＝________ml·L－1。实验结果为A3>A2>A1。小组同学认为，此结果可以证明③中的猜想a成立，但不足以证明猜想b成立。结合②中信息，猜想b不足以成立的理由有_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
⑥优化实验 小组同学为进一步验证猜想b，在实验1～3的基础上完善方案，进行实验4和5。请在答题卡上完成表2中内容。
表2
⑦实验总结 根据实验1～5的结果，并结合②中信息，小组同学认为猜想b也成立。猜想b成立的判断依据是_______________________________________
_________________________________________________________________。
答案 (1)MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O (2)cdbae
(3)HClO 取少量样品于试管中，加入几滴AgNO3溶液，若有AgCl白色沉淀生成，则该久置氯水中存在Cl－
(4)⑤eq \r(1.8)×10－5(或1.34×10－5) 存在两个变量(温度与浓度)，温度升高的同时，溶液的浓度也在增大
⑥
⑦A3＞B2＞B1
解析 (1)实验室沿用舍勒的方法制取Cl2的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)eq \(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(2)实验室制得的Cl2中含有HCl、H2O，可依次通过饱和食盐水、浓硫酸分别除去HCl、H2O，再收集Cl2并进行尾气处理，因此装置的接口连接顺序为cdbae。(3)氯水中能使品红溶液褪色的物质是HClO，氯水久置后不能使品红溶液褪色，可推测氯水中HClO已分解。检验Cl－存在的方法是取少量样品于试管中，加入几滴AgNO3溶液，若有AgCl白色沉淀生成，则该久置氯水中存在Cl－。(4)⑤由于AgCl饱和溶液中c(Ag＋)＝c(Cl－)，因此25 ℃时，c(Cl－)＝eq \r(Ksp（AgCl）)＝eq \r(1.8×10－10) ml·L－1＝eq \r(1.8)×10－5 ml·L－1≈1.34×10－5 ml·L－1。由于不同温度下的饱和溶液的浓度不同，因此实验1、2、3中，存在两个变量(温度与浓度)，因此不足以证明猜想b成立。⑥需要设计实验证明AgCl在水中的溶解度S(45 ℃)>S(35 ℃)>S(25 ℃)，可以设计不相同温度下的饱和溶液在相同温度下测试，如果温度较高下的饱和溶液电导率比温度较低的饱和溶液的电导率高，则可以得出温度升高饱和溶液中离子浓度高，所以可以设计试样Ⅰ、Ⅱ在45 ℃测试与实验3比较。⑦猜想b成立的判断依据是A3>B2>B1。
题型特训
题型特训1 以物质制备为主线的综合实验题
1.(2022·宣城调研)亚氯酸钠(NaClO2)是一种高效含氯消毒剂和漂白剂。下图为制备亚氯酸钠的装置图(夹持装置省略)。
已知：NaClO2饱和溶液在低于38 ℃时会析出NaClO2·3H2O，高于38 ℃时析出NaClO2，高于60 ℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。试回答下列问题：
(1)装置A用来制取ClO2，发生反应的离子方程式为_________________________________________________________________。
(2)装置B的作用是________________________________________________。
(3)研究测得C装置吸收液中c(NaOH)、eq \f(n（H2O2）,n（NaOH）)对粗产品中NaClO2含量的影响如下图所示。则最佳条件为c(NaOH)＝________ ml·L－1，eq \f(n（H2O2）,n（NaOH）)＝________。
(4)C装置中生成NaClO2的反应，n(氧化剂)∶n(还原剂)＝________；C装置采用“冰水浴”防止温度过高的目的是_______________________________。
(5)充分反应后，为从产品溶液中获取NaClO2晶体，从下列选项中选出合理的操作并排序：________→________→________→干燥(填字母序号)。
a.趁热过滤
b.50 ℃水洗涤
c.加热蒸发结晶
d.冰水洗涤
e.55 ℃恒温减压蒸发结晶
答案 (1)2ClOeq \\al(－,3)＋H2O2＋2H＋===O2↑＋2ClO2↑＋2H2O (2)防止倒吸 (3)4 0.8
(4)2∶1 防止NaClO2分解成NaClO3和NaCl，同时防止过氧化氢分解加快
(5)e a b
解析 装置A用来制取二氧化氯，过氧化氢与氯酸钠发生氧化还原反应，装置B用作安全瓶，生成的二氧化氯与装置C中的过氧化氢和氢氧化钠反应制得亚氯酸钠，装置D用来处理尾气，防止污染空气。(1)装置A用来制取二氧化氯，过氧化氢与氯酸钠发生氧化还原反应，反应的离子方程式为：2ClOeq \\al(－,3)＋H2O2＋2H＋===O2↑＋2ClO2↑＋2H2O。(2)由图可知，装置B的作用是防止倒吸，起到安全瓶的作用。(3)由图像所示信息可知，氢氧化钠的浓度由4 ml/L增大到5 ml/L时对亚氯酸钠的含量没有影响，所以最佳条件为c(NaOH)＝4 ml/L，eq \f(n（H2O2）,n（NaOH）)由0.8到0.9对亚氯酸钠的含量没有影响，所以eq \f(n（H2O2）,n（NaOH）)＝0.8。(4)装置C中发生反应：2NaOH＋2ClO2＋H2O2===2NaClO2＋2H2O＋O2，其中二氧化氯是氧化剂，过氧化氢是还原剂，则氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶1；由已知信息可知，NaClO2饱和溶液在低于38 ℃时会析出NaClO2·3H2O，高于38 ℃时析出NaClO2，高于60 ℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl，同时过氧化氢受热分解加快，所以装置C采取“冰水浴”防止温度过高的目的是：防止NaClO2分解成NaClO3和NaCl，同时防止过氧化氢分解加快。(5)由分析可知，充分反应后，为从产品溶液中获取NaClO2晶体，从下列选项中选出合理的操作顺序为：55 ℃恒温减压蒸发结晶→趁热过滤→50 ℃水洗涤→干燥，因此答案为eab。
2.(2022·开封名校联盟押题)乙酸硅[(CH3COO)4Si，熔点：110 ℃，沸点：148 ℃]是白色至米色晶体。某校同学设计实验先制备SiCl4(熔点：－70 ℃，沸点：57.6 ℃，极易水解)，再由SiCl4与乙酸酐[(CH3CO)2O，熔点：－73 ℃，沸点：140 ℃]反应制备乙酸硅。回答下列问题：
(1)制备SiCl4装置(部分夹持仪器已省略)如下：
①A中制取Cl2反应的离子方程式为________________________________
_________________________________________________________________。
②B中盛放的试剂是________。
③F中收集到的气体是CO，制备SiCl4的化学方程式为_________________________________________________________________。
④上述设计的装置有一处明显不妥，改进的方法是_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(2)制备(CH3COO)4Si的反应装置如图所示。将一定量的SiCl4放入仪器a中，在电磁搅拌下，由滴液漏斗滴入过量的乙酸酐，关闭活塞。SiCl4和(CH3CO)2O的反应为放热反应，反应后反应混合物带色，并开始析出(CH3COO)4Si晶体。
①仪器a的名称为________；图中支管的作用是_________________________________________________________________。
②写出生成(CH3COO)4Si的化学方程式：
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________(生成物有两种)。
③完成反应后，将反应混合液放置数日，再用干冰－丙酮浴冷却后，将导管伸入液面以下，__________________________________________________
(结合装置图填写操作)，获得(CH3COO)4Si晶体粗品，若得到较纯 (CH3COO)4Si，则下一步操作为______________________________________________
_________________________________________________________________。
答案 (1)①2MnOeq \\al(－,4)＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O ②饱和食盐水 ③SiO2＋2C＋2Cl2eq \(=====,\s\up7(△))SiCl4＋2CO
④SiCl4极易水解，故装置E、F之间需连接盛有浓硫酸的集气瓶装置
(2)①三颈烧瓶 平衡压强，使液体能够顺利滴落 ②SiCl4＋4(CH3CO)2O―→(CH3COO)4Si＋4CH3COCl ③打开活塞，抽真空，以除去烧瓶中多余的液体 重结晶
解析 (1)①装置A中，高锰酸钾和浓盐酸反应，制取氯气，离子方程式为：2MnOeq \\al(－,4)＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O；②装置A中所制备的氯气中含有水蒸气和氯化氢，故需先除去氯化氢，后除去水蒸气，则装置B用于除去氯化氢，即B中盛放饱和食盐水；③由题意可知，装置D中氯气、二氧化硅和C反应，生成SiCl4和CO，化学方程式为SiO2＋2C＋2Cl2eq \(=====,\s\up7(△))SiCl4＋2CO；④由于SiCl4极易水解，故装置E、F之间需连接盛有浓硫酸的集气瓶装置，防止装置F中的水蒸气进入装置E中，降低SiCl4产率；(2)①仪器a的名称为三颈烧瓶；恒压漏斗中的支管作用为平衡压强，使液体能够顺利滴落；②SiCl4和(CH3CO)2O 反应，生成(CH3COO)4Si和CH3COCl，化学方程式为：SiCl4＋4(CH3CO)2O―→(CH3COO)4Si＋4CH3COCl；③由题意中SiCl4和(CH3CO)2O的反应为放热反应，反应后反应混合物带色，并开始析出(CH3COO)4Si，则完成反应后，将反应混合液放置数日，再用干冰－丙酮浴冷却后，此时(CH3COO)4Si析出，将导管伸入液面以下，打开活塞，抽真空，以除去烧瓶中多余的液体；若得到较纯的(CH3COO)4Si，下一步的操作为重结晶。
3.(2022·黄山测试)氮化锶(Sr3N2)是工业上生产荧光粉的原材料。已知：锶与氮气在加热条件下可生成氮化锶，氮化锶遇水剧烈反应产生氨气。
Ⅰ.利用装置A和B制备Sr3N2
(1)装置A中仪器a的名称为________，装置B中洗气瓶盛放的试剂是________(填名称)。
(2)由装置A制备N2的化学方程式为_________________________________
_________________________________________________________________。
(3)实验时先点燃装置________处酒精灯(填“A”或“B”)，一段时间后，点燃另一只酒精灯；其原因是___________________________________________
_________________________________________________________________。
Ⅱ.已知Mr(Sr3N2)＝292，测定Sr3N2产品的纯度
称取3.2 g产品，放入干燥的三颈瓶中，然后加入蒸馏水，通入水蒸气，将产生的氨全部蒸出，用200.0 mL 1.0 ml/L的盐酸标准溶液完全吸收(吸收液体体积变化忽略不计)。从烧杯中量取20.00 mL的吸收液放入锥形瓶中，用1.0 ml/L NaOH标准溶液滴定过剩的HCl，到终点时消耗18.00 mL NaOH溶液(图中夹持装置略)。
(4)三颈瓶中发生反应产生氨气的化学方程式为_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(5)通过计算可知产品纯度为________。
(6)下列实验操作可能使氮化锶(Sr3N2)测定结果偏高的是________(填标号)。
A.锥形瓶洗涤干净后未干燥，直接装入待测液
B.滴定时未用NaOH标准溶液润洗滴定管
C.滴定前滴定管尖嘴处有气泡，滴定结束后气泡消失
D.读数时，滴定前平视，滴定后俯视
答案 (1)蒸馏烧瓶 浓硫酸 (2)NH4Cl＋NaNO2eq \(=====,\s\up7(△))NaCl＋N2↑＋2H2O
(3)A 为防止锶被氧气氧化，要先用A中生成的氮气排出B中的空气后，再加热金属锶
(4)Sr3N2＋6H2Oeq \(=====,\s\up7(△))3Sr(OH)2＋2NH3↑
(5)91.25% (6)D
解析 (1)装置A中的仪器a为蒸馏烧瓶；氮化锶遇水强烈水解，为了防止水蒸气进入石英管中，洗气瓶的主要作用为干燥氮气，其盛放试剂为浓硫酸；(2)装置A为氮气发生装置，其反应为：NH4Cl＋NaNO2eq \(=====,\s\up7(△))NaCl＋N2↑＋2H2O；
(3)实验时，先点燃装置A处的酒精灯，利用其产生的氮气排除装置B中的氧气，防止加热金属Sr时，金属Sr被氧化；(4)根据题意，氮化锶与水反应生成氨气，其反应的化学方程式为：Sr3N2＋6H2Oeq \(=====,\s\up7(△))3Sr(OH)2＋2NH3↑；(5)总的HCl的物质的量为：n＝cV＝0.2×1＝0.2 ml，从烧杯中取出20.00 mL吸收液，用NaOH滴定，则消耗的NaOH的物质的量为：n＝cV＝0.018×1＝0.018 ml，即20 mL中HCl的含量为0.018 ml，则原烧瓶中HCl剩余量为：0.018×10＝0.18 ml，与氨气反应的HCl为：0.2－0.18＝0.02 ml，即生成氨气的含量为0.02 ml。根据反应：Sr3N2＋6H2Oeq \(=====,\s\up7(△))3Sr(OH)2＋2NH3↑，可计算出参与反应的氮化锶的量为：0.02×eq \f(1,2)＝0.01 ml，其质量为：m＝nM＝0.01×292＝2.92 g，其纯度为：eq \f(2.92,3.2)×100%＝91.25%；(6)该方法为间接法测定氮化锶含量，根据题意，氮化锶的量与剩余HCl的量有关，即剩余HCl越多，氮化锶的量越少，反之亦然。A.锥形瓶洗净后干燥与否不影响待测液的含量，对结果无影响；B.滴定时未用NaOH标准液润洗，使得标准液浓度偏低，滴定时消耗标准液的体积偏大，计算时按原浓度计算，剩余HCl的量偏大，使得结果偏小；C.滴定前尖嘴处有气泡，滴定后气泡消失，读数的标准液体积偏大，同理可得结果偏低；D.读数时，滴定前平视，滴定后俯视，标准液读数偏小，同理，计算出的剩余HCl偏低，结果偏高，故D正确。
4.(2022·龙岩一中月考)富马酸亚铁(结构简式为)对胃黏膜刺激较小，是一种治疗缺铁性贫血的安全有效的铁制剂。某实验小组制备富马酸亚铁并测定产品中铁的质量分数。
(1)制备富马酸(实验装置如图所示，夹持装置已略去)
将NaClO3和V2O5置于三颈烧瓶中，滴加糠醛，在90～100 ℃条件下持续加热3～4 h，制得富马酸。
①仪器A的名称是________。
②冷却液宜从________(填“a”或“b”)口进入。
③实验中球形冷凝管的作用是_________________________________
_________________________________________________________。
(2)合成富马酸亚铁
①取精制后的富马酸
(HOOC—CH===CH—COOH)溶于适量水中，加入碳酸钠调节pH为6.5～6.7，加热、搅拌，产生大量气泡。产生气泡的化学方程式为_________________________________________________________________。
②将硫酸亚铁溶液和适量的Na2SO3溶液缓慢加入上述反应液中，维持温度为100 ℃并充分搅拌3～4 h。加入适量的Na2SO3溶液的目的是_________________________________________________________________。
③经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等得到产品。
(3)测定产品中铁的质量分数
准确称取产品a g，加入新煮沸过的3 ml·L－1 H2SO4溶液15 mL，待样品完全溶解后，再加入新煮沸过的冷水50 mL和4滴邻二氮菲—亚铁指示剂，此时溶液呈红色；立即用c ml·L－1 (NH4)2Ce(SO4)3标准液滴定(Ce4＋＋Fe2＋===Ce3＋＋Fe3＋，假设杂质不反应)，滴定到终点(溶液变为浅蓝色)时消耗标准液V mL。
①(NH4)2Ce(SO4)3标准液适宜盛放在________(填“酸式”或“碱式”)滴定管中。
②该实验中能否用KMnO4标准液代替(NH4)2Ce(SO4)3标准液滴定Fe2＋，说明理由_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
③产品中铁的质量分数为________(用含c、a、V的代数式表示)。
④若滴定前平视读数，终点时仰视读数会导致测量结果偏________(填“小”或“大”)。
答案 (1)①分液漏斗 ②a ③冷凝回流，提高糠醛的转化率和减少富马酸的挥发
(2)①HOOC—CH===CH—COOH＋Na2CO3eq \(=====,\s\up7(△)) NaOOC—CH===CH—COONa＋CO2↑＋H2O ②防止富马酸亚铁被氧化(Fe2＋或富马酸根离子被氧化)
(3)①酸式 ②不能，高锰酸钾会氧化碳碳双键 ③eq \f(56cV×10－3,a)×100% ④大
解析 (1)①仪器A的名称是分液漏斗。②为了增加冷凝效果，冷却液宜从下而上流入，故从a口进入。③实验中球形冷凝管的作用是冷凝回流，提高糠醛的转化率和减少富马酸的挥发。(2)①富马酸和碳酸钠加热反应生成富马酸钠、CO2和H2O(也可以生成酸式盐)，反应方程式为：HOOC—CH===CH—COOH＋Na2CO3eq \(=====,\s\up7(△))NaOOC—CH===CH—COONa＋CO2↑＋H2O。②亚铁离子容易被空气中氧气氧化，加入适量的Na2SO3溶液的目的是防止富马酸亚铁被氧化(Fe2＋或富马酸根离子被氧化)。(3)①铵根离子、Ce4＋水解溶液显酸性，且Ce4＋有较强氧化性，故(NH4)2Ce(SO4)3标准液适宜盛放在酸式滴定管中。②富马酸亚铁中含有碳碳双键，可以被高锰酸钾氧化，故该实验中不能用KMnO4标准液代替(NH4)2Ce(SO4)3标准液滴定Fe2＋。③反应为Ce4＋＋Fe2＋===Ce3＋＋Fe3＋，由反应体现的关系可知，反应的铁的物质的量为c ml·L－1×V×10－3 L＝cV×10－3 ml，则产品中铁的质量分数为eq \f(56 g/ml×cV×10－3ml,a g)×100%＝eq \f(56cV×10－3,a)×100%。④若滴定前平视读数，终点时仰视读数会导致读数偏大，计算出消耗标准液的量偏大，使得测量结果偏大。
5.(2022·沈阳质检)氯化亚锡(SnCl2)用途广泛，在无机工业中用作还原剂(Sn2＋易被氧化为Sn4＋)，在钾化蓝生产中能防止硫酸亚铁被氧化成高价铁。由锡渣废料(主要成分为Sn和SnO)制备氯化亚锡晶体(SnCl2·2H2O)的部分装置如图，过程如下：
①向电镀锡渣中加入适量的浓盐酸并充分搅拌；
②加热到一定温度，反应约30分钟；
③反应完成后冷却至室温，水洗，抽滤；
④用盐酸淋洗，向滤液中加入少许单质锡，调pH＜2，在CO2气流下进行蒸发浓缩、冷却结晶得氯化亚锡晶体。
表1 锡渣在酸性条件下转化率与温度的关系
表2 pH对Sn2＋存在形式的影响
(1)仪器a的名称是________。
(2)使用恒压滴液漏斗的原因是___________________________________
_________________________________________________________________。
(3)制备过程中通入N2的目的是_______________________________________
_________________________________________________________________。
(4)②加热到一定温度，最适宜的温度范围为________。
(5)④向滤液中加入少许单质锡的目的是______________________________
_________________________________________________________________。
(6)④调pH＜2的原因是_____________________________________________
_________________________________________________________________。
(7)产品含量的测定：准确称取产品2.26 g，在酸性条件下，用硫酸铁铵氧化Sn2＋，在硫酸－磷酸混酸条件下，以二苯胺磺酸钠作指示剂，用0.100 ml·L－1标准酸性重铬酸钾溶液滴定Fe2＋，消耗标准酸性重铬酸钾溶液32.30 mL。产品中氯化亚锡晶体(SnCl2·2H2O)的质量分数为________。
答案 (1)球形冷凝管 (2)平衡气压，使液体顺利滴下 (3)防止Sn2＋被空气中氧气氧化 (4)200～250 ℃ (5)一方面可以防止Sn2＋被氧化，另一方面还可以与剩余盐酸继续反应，充分利用原料 (6)抑制Sn2＋水解或防止生成Sn(OH)2沉淀 (7)96.9%
解析 (3)由题意可知，Sn2＋容易被氧化，因此需通入N2排除装置中的空气。(4)由表1可知，相同条件下，温度为200～250 ℃时，锡渣转化率较高。(6)由pH对Sn2＋存在形式的影响知，当pH介于2～13时，Sn2＋会转化为Sn(OH)2沉淀，pH＞13时，Sn2＋会以H2SnO2溶液的形式存在，因此应控制pH＜2。(7)由题意可得关系式：3Sn2＋～6Fe2＋～K2Cr2O7，则n(SnCl2·2H2O)＝n(Sn2＋)＝3n(K2Cr2O7)＝3×0.100 ml·L－1×32.30×10－3 L＝9.69×10－3 ml，故产品中SnCl2·2H2O的质量分数＝eq \f(9.69×10－3 ml×226 g·ml－1,2.26 g)×100%＝96.9%。
题型特训2 定量及探究综合实验题
1.(2022·昌吉三模)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，再进行吸收滴定来测定含量。实验装置如图所示。
(1)装置c的名称是________。玻璃管a的作用为_________________________________________________________________。
(2)实验步骤：①连接好实验装置，检查装置气密性；②往c中加入m g氟化稀土样品和一定体积的高氯酸，f中加入滴加酚酞的NaOH溶液；③加热装置b、c。
①下列物质可代替高氯酸的是________(填字母)。
A.硫酸 B.盐酸 C.硝酸
②水蒸气发生装置的作用是______________________________________
_________________________________________________________________。
(3)问题讨论：若观察到f中溶液红色褪去，可采用的最简单的补救措施是_________________________________________________________________
_________________________________________________________________，
否则可能会使实验结果偏低。实验中除有HF气体外，可能还有少量SiF4(易水解)气体生成。若有SiF4生成，实验结果将________(填“偏高”、“偏低”或“不受影响”)，理由是____________________________________________。
答案 (1)三颈烧瓶 平衡压强
(2)①A ②水蒸气进入到c中，可以把有挥发性的HF带出反应体系
(3)补充氢氧化钠溶液 不受影响 SiF4气体进入到f中进行水解，重新生成HF，被溶液吸收，氟元素没有损失
解析 (1)根据装置图可知，装置c是三颈烧瓶。玻璃管a与外界连通，能平衡烧瓶内外压强；(2)①实验原理是用高沸点酸将样品中的氟元素转化为氟化氢(低沸点酸)，硫酸是高沸点酸，硫酸可以代替高氯酸，故选A；②水蒸气进入到c中，可以把有挥发性的HF带出反应体系；(3)若观察到f中溶液红色褪去，说明氢氧化钠不足，可采用的最简单的补救措施是补充氢氧化钠溶液。SiF4气体进入到f中进行水解，重新生成HF，被溶液吸收，氟元素没有损失，所以实验结果将不受影响。
2.(2022·福建名校联盟联考)室温下，将去氧化膜的镁条投入0.1 ml·L－1 NH4Cl溶液中，产生大量气泡。某兴趣小组对产生气泡的化学原理设计如下实验进行探究。
实验Ⅰ 验证气体的成分
用小试管收集气体，移近酒精灯火焰，产生爆鸣声，从而确认了气体的成分。
实验Ⅱ 探究产生气体的原理
[提出假设]
i.大量气泡由Mg与H2O分子反应而产生
ii.大量气泡由Mg与NHeq \\al(＋,4)水解产生的H＋反应而产生
iii.大量气泡由Mg与NHeq \\al(＋,4)反应而产生
[验证假设]甲同学按照编号顺序进行实验探究：
回答下列问题：
(1)NHeq \\al(＋,4)水解的方程式为__________________________________________
_________________________________________________________________。
(2)现象1“镁条表面变红”以及现象2“红色浑浊”均表明生成了________(填化学式)；镁条与0.1 ml·L－1 NH4Cl溶液产生的气体为________(填化学式)。
(3)已知：Kb(NH3·H2O)＝Ka(CH3COOH)＝1.8×10－5，则浓度均为0.1 ml/L的
①NH4Cl溶液 ②CH3COOH溶液
③CH3COONH4溶液，pH由小到大的顺序为________(填标号)。
(4)操作3为_____________________________________________
_________________________________________________________________。
(5)根据实验现象，甲同学认为假设iii成立，即镁条会使NH4Cl的水解平衡________(填“左移”、“右移”或“不移”)。
(6)乙同学认为，甲同学的推理不够严密，还有一种可能是_________________________________________________________________。
(7)实验发现等pH的盐酸、稀硫酸与镁反应时，盐酸速率更快，丙同学从中得到启发，认为操作1不够严密应改为：“将5 mm长的去氧化膜镁条投入_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。”
答案 (1)NHeq \\al(＋,4)＋H2ONH3·H2O＋H＋
(2)Mg(OH)2 H2
(3)②＜①＜③
(4)将5 mm长的去氧化膜镁条投入滴有酚酞的0.1 ml·L－1 CH3COONH4溶液中
(5)左移
(6)假设ii成立，也能观察到相同现象
(7)滴有酚酞的0.1 ml·L－1 NaCl溶液中
解析 (1)铵根离子在溶液中发生水解反应生成一水合氨，使溶液呈酸性，水解的离子方程式为NHeq \\al(＋,4)＋H2ONH3·H2O＋H＋；(2)由镁条表面变红和红色浑浊可知镁与氯化铵溶液反应有氢氧化镁生成；由用小试管收集气体，移近酒精灯火焰，产生爆鸣声可知镁与氯化铵溶液反应生成的气体为氢气；(3)由电离常数可知，氯化铵溶液中铵根离子水解使溶液呈酸性，醋酸溶液中醋酸电离使溶液呈酸性，醋酸铵溶液中醋酸根离子和铵根离子都水解，但水解程度相当，溶液呈中性，则浓度均为0.1 ml/L的三种溶液的pH由小到大的顺序为②＜①＜③；(4)由操作3说明假设iii成立可知，实验时应选择醋酸铵中性溶液探究大量气泡产生是镁与铵根离子反应而产生，则实验操作为将5 mm长的去氧化膜镁条投入滴有酚酞的0.1 ml/L醋酸铵溶液中；(5)铵根离子在溶液中存在水解平衡：NHeq \\al(＋,4)＋H2ONH3·H2O＋H＋，若假设iii成立，加入的镁与铵根离子反应，反应物的浓度减小，平衡向左移动；(6)铵根离子在溶液中存在水解平衡：NHeq \\al(＋,4)＋H2ONH3·H2O＋H＋，若假设ii成立，镁与水解生成的氢离子反应生成氢气和镁离子，镁离子与一水合氨反应也能生成氢氧化镁沉淀，则乙同学认为甲同学的推理不够严密的原因是假设ii成立也能观察到相同的实验现象；(7)由等pH的盐酸、稀硫酸与镁反应时，盐酸速率更快可知，氯离子能促使镁与氢离子反应速率加快，为探究镁与氯化铵溶液反应与溶液中氯离子无关，应将5 mm长的去氧化膜镁条投入滴有酚酞的0.1 ml/L氯化钠溶液中排出氯离子对反应的影响。
3.(2022·广东四校联考)氯气是一种重要的非金属单质，某小组同学在实验室研究氯气的制备和性质。
第一部分：小组同学用二氧化锰与过量浓盐酸反应制备氯气过程中发现，二氧化锰仍有剩余时就观察到反应停止，该小组同学进行了一系列实验探究二氧化锰仍有剩余时反应停止的原因。
【提出猜想】ⅰ.随着反应进行，c(Cl－)降低，不能被二氧化锰氧化。
ⅱ.随着反应进行，……
【进行实验】将反应后的固液混合物倒出，平均分在两个试管中，分别进行以下实验，证实了猜想i不成立。
(1)请将表中的实验操作和实验现象补充完整。
【进一步实验】设计如图实验进一步探究。
(2)实验Ⅲ中滴加浓硫酸后，左边烧杯中的电极反应式是_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(3)依据实验Ⅰ～Ⅳ，解释“二氧化锰仍有剩余时就观察到反应停止”的原因是_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
第二部分：制备SnCl4
SnCl4在工业上常用作媒染剂和有机合成上的氯化催化剂，其熔点是－33 ℃，沸点是114 ℃，在常温常压下为无色液体，在潮湿的空气中易水解。该小组同学设计了如图装置制备SnCl4。
回答下列问题：
(4)装置A中反应的化学方程式为_________________________________
_________________________________________________________________，
装置F的作用是______________________________________________。
(5)利用该方法制备的SnCl4中含有少量SnCl2杂质，可利用Fe3＋与Sn2＋反应生成Fe2＋与Sn4＋，测定产物中SnCl4的质量分数，具体操作如下：取反应后的固体7.600 g于试管中，加适量的盐酸溶解，加入少量KSCN溶液做指示剂，用0.100 0 ml/L FeCl3标准溶液进行滴定，用去FeCl3溶液的体积为20.00 mL。
①滴定终点的现象为___________________________________________。
②SnCl4的质量分数是________(保留四位有效数字)。
答案 (1)加入NaCl固体 试纸不变蓝 试纸变蓝
(2)MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O
(3)c(H＋)减少，降低了MnO2的氧化性，不能继续氧化Cl－
(4)2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O 吸收未反应完的氯气，防止污染空气；防止空气中的水蒸气进入装置使SnCl4水解
(5)当滴入最后半滴FeCl3溶液时，溶液恰好变为浅红色，且半分钟内(或30秒内)不褪色 97.50%
解析 (1)Ⅰ中验证氯离子不能氧化碘化钾，则将Ⅰ中操作补充内容为加入氯化钠固体，与Ⅱ作对比试验。Ⅱ中滴入浓硫酸前，试纸不变蓝，滴入浓硫酸后，试纸变蓝，说明酸性溶液中产生了氯气，氯气氧化了碘化钾，从而证明猜想i不成立。(2)滴加浓硫酸后，由于氢离子浓度改变，增加了二氧化锰的氧化性，左边烧杯中的电极反应式是：MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O。(3)“二氧化锰仍有剩余时就观察到反应停止”的原因是：c(H＋)减少，降低了MnO2的氧化性，不能继续氧化Cl－。制备SnCl4：A装置用浓盐酸和高锰酸钾反应制取氯气，B装置中的饱和食盐水用来除去氯气中的氯化氢，C装置中的浓硫酸用来除去氯气中的水，干燥、纯净的氯气在D装置中与锡反应制备SnCl4，E用来收集生成的SnCl4，F用来吸收未反应完的氯气，并防止空气中的水蒸气进入装置使SnCl4水解。(4)装置A用浓盐酸和高锰酸钾反应制取氯气，其化学方程式为：2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O；氯气有毒，不能直接排放到空气中，SnCl4在潮湿的空气中易水解，因此装置F的作用是：吸收未反应完的氯气，防止污染空气；防止空气中的水蒸气进入装置使SnCl4水解。(5)①铁离子遇KSCN溶液变为红色，则达到滴定终点时，现象为：当滴入最后半滴FeCl3溶液时，溶液恰好变为浅红色，且半分钟内(或30秒内)不褪色。②依据得失电子守恒，有关系式：2Fe3＋～SnCl2，n(SnCl2)＝1/2n(Fe3＋)＝1/2×0.100 0 ml/L×0.02 L＝0.001 ml，则SnCl4的质量分数为：eq \f(7.600 g－0.001 ml×190 g/ml,7.600 g)×100%＝97.50%。
4.(2022·义马联考)探究SO2与NaNO3溶液反应的实验装置如图所示。回答下列问题。
(1)仪器A在使用前应________。装置连接完成后，先检查装置气密性，再加入试剂，通入CO2，通入CO2的目的是_______________________________，
直至装置④中现象为_____________________________________，
停止通入CO2。
(2)将装置④中盛放NaOH溶液的烧杯替换，打开A仪器活塞，向装置①中滴加浓硫酸，使SO2缓慢通入装置②中，直至装置②中反应完全，停止通入SO2。将装置③注射器中氧气注入广口瓶，观察到________，说明装置②中反应生成了NO，写出装置②中反应的离子方程式_____________________________________。
(3)为测定某亚硫酸钠样品的纯度，对上述装置进行如下改进。
称取10.0 g固体，进行如下实验：
a.通入氩气排净装置①、②中的空气；
b.将盛有碱石灰的干燥管(总质量w g)和装置④连接好；
c.打开分液漏斗活塞，向装置①中滴加浓硫酸；
d.持续通入氩气，直至装置④收集到的Ar纯净；
e.拆除装置，称量装置③的总质量为(w＋4.8) g。
该样品中亚硫酸钠的纯度为________；若实验中缺少步骤d，会使测定结果________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
答案 (1)检查是否漏液 排净装置中的空气 溶液变浑浊
(2)红棕色气体 3SO2＋2NOeq \\al(－,3)＋2H2O===3SOeq \\al(2－,4)＋2NO＋4H＋
(3)94.5% 偏低
解析 由实验装置图可知，探究二氧化硫与硝酸钠溶液反应时，应先通入二氧化碳气体排尽装置中的空气，其中装置①为浓硫酸与亚硫酸钠粉末反应制备二氧化硫装置，装置②为二氧化硫与硝酸钠溶液反应的装置，装置③为检验一氧化氮生成的装置，装置④为排尽装置中空气的检验装置；测定某亚硫酸钠样品的纯度时，应先通入氩气排尽装置中的空气。(1)分液漏斗是带有瓶塞和活塞的装置，为防止实验时漏液影响实验，使用前应检查分液漏斗是否漏液；由分析可知，通入二氧化碳的目的是排尽装置中的空气，防止空气中的氧气干扰实验，当装置④中溶液变混浊时，说明装置中空气被排尽；(2)装置②中发生的反应为二氧化硫与硝酸钠溶液反应生成硫酸钠、一氧化氮和水，反应的化学方程式为3SO2＋2NOeq \\al(－,3)＋2H2O===3SOeq \\al(2－,4)＋2NO＋4H＋；若反应生成一氧化氮，将装置③注射器中氧气注入广口瓶时，氧气与反应生成的一氧化氮反应会生成红棕色的二氧化氮；(3)由题意可知，反应生成的二氧化硫的质量为(w＋4.8) g－w g＝4.8 g，由硫原子个数守恒可知，样品中亚硫酸钠的纯度为eq \f(\f(4.8 g,64 g/ml)×126 g/ml,10.0 g)×100%＝94.5%；若去掉步骤d，装置①、②中会滞留少量二氧化硫气体，导致测量结果偏低。
5.(2022·北京市昌平区期末)某小组同学欲在实验室中制备FeSO4并进行性质探究。
Ⅰ.FeSO4的制备：用活性铁粉与硫酸反应制备FeSO4。
(1)写出制备反应的离子方程式：______________________________
_________________________________________________________________。
(2)在制备过程中应确保铁粉过量，结合化学用语解释原因：_________________________________________________________________。
Ⅱ.性质探究：将得到的FeSO4晶体配成溶液后进行如图实验：
(3)依据“溶液变为红色”的现象推断Fe2＋被氧化，推断理由是_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(4)针对溶液褪色的现象进行探究。预测可能原因是硝酸将SCN－氧化(其中C元素为＋4价)，为验证预测，进行实验ii：
补全反应：3SCN－＋13NOeq \\al(－,3)＋________===________＋3CO2↑＋16NO↑＋________。
(5)开展进一步研究，进行实验iii、iv。
①某同学依据实验iii的现象得出结论：该条件下，HNO3氧化Fe2＋的速率比氧化SCN－的速率快，该结论是否合理，若不合理请说明理由_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
②对比实验iii、iv现象得出结论：该条件下，在t1时刻内，HNO3浓度降低后，仍可氧化Fe2＋，但不能氧化SCN－。实验iv的现象是
_________________________________________________________________。
Ⅲ.产品评价：选择氧化还原滴定法来测定所得FeSO4·7H2O晶体中Fe2＋的含量。
(6)称量x g制得的样品，加水溶解，并加入稀H2SO4酸化；用y ml/L KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液z mL。滴定终点的实验现象是_________________________________________________________________，
Fe2＋的含量为________。
答案 (1)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(2)铁粉过量可防止Fe2＋被氧化：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
(3)红色物质为Fe(SCN)3，可知发生了Fe2＋转化为Fe3＋的反应，因此Fe2＋被氧化
(4)3SCN－＋13NOeq \\al(－,3)＋10H＋===3SOeq \\al(2－,4)＋3CO2↑＋16NO↑＋5H2O
(5)合理 滴入FeSO4后，溶液变为红色，静置t1时刻后溶液仍为红色
(6)滴加最后半滴KMnO4溶液后，溶液变为浅紫色且半分钟内溶液不褪色 eq \f(0.28zy,x)×100%
解析 (1)铁粉与硫酸反应生成FeSO4和氢气，反应的离子方程式是Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；(2)Fe2＋易被氧化，铁粉过量可防止Fe2＋被氧化：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，所以制备过程中应确保铁粉过量；(3)Fe3＋能与SCN－反应生成红色物质为Fe(SCN)3，溶液变红色，可知发生了Fe2＋转化为Fe3＋的反应，因此Fe2＋被氧化；(4)反应结束后的溶液滴加氯化钡溶液，生成白色沉淀，可知有SOeq \\al(2－,4)生成，SCN－中S元素化合价由－2价升高为＋6价、N元素化合价由－3价升高为＋2价，NOeq \\al(－,3)中N元素化合价由＋5降低为＋2，根据得失电子守恒、电荷守恒，配平离子方程式为3SCN－＋13NOeq \\al(－,3)＋10H＋===3SOeq \\al(2－,4)＋3CO2↑＋16NO↑＋5H2O；(5)①滴入FeSO4后，溶液变为红色，静置，t1时刻后溶液红色恰好褪去，能说明该条件下，HNO3氧化Fe2＋的速率比氧化SCN－的速率快；②实验iv所用硝酸的浓度小，滴入FeSO4后，溶液变为红色，静置t1时刻后溶液仍为红色，说明该条件下，在t1时刻内，HNO3浓度降低后，仍可氧化Fe2＋，但不能氧化SCN－。(6)Fe2＋能还原KMnO4，使KMnO4褪色，滴定终点的现象是滴加最后半滴KMnO4溶液后，溶液变为紫色且半分钟内溶液不褪色；设样品中Fe2＋的物质的量是a ml；
a＝5yz×10－3 ml；
Fe2＋的含量为eq \f(5yz×10－3 ml×56 g/ml,x g)×100%＝eq \f(0.28zy,x)×100%。阳离子
u∞×108/(m2·s－1·V－1)
阴离子
u∞×108/(m2·s－1·V－1)
Li＋
4.07
HCOeq \\al(－,3)
4.61
Na＋
5.19
NOeq \\al(－,3)
7.40
Ca2＋
6.59
Cl－
7.91
K＋
7.62
SOeq \\al(2－,4)
8.27
装置
仪器名称
仪器A球形冷凝管
仪器B恒压滴液漏斗
仪器C三颈烧瓶
a圆底烧瓶
b分液漏斗
a球形干燥管
b长颈漏斗
实验装置
主要作用
①中橡皮管的作用：平衡压强，使液体能顺利滴下；降低液体体积对气体体积测量的干扰
②的作用：干燥或除去气体中的杂质
③的作用：吸收尾气，防止污染空气
④的作用：干燥气体或吸收气体；防止空气中二氧化碳、水蒸气对实验的影响
⑤的作用：安全瓶，防止瓶内压强过大
⑥的作用：混合气体；干燥气体；通过观察气泡速率控制流量
⑦的作用：测量气体体积。读数时注意：装置冷却到室温，上下移动量气管使两液面高度一致，平视量气管内凹液面最低处读出数值
⑧中仪器名称与作用：a为布氏漏斗，b为抽滤瓶或吸滤瓶，两者组合配合抽气，使抽滤瓶内压强减小，加快过滤的速率
基本操作
答题规范
滴定操作
滴定时，左手控制滴定管活塞，右手振荡锥形瓶，眼睛注视锥形瓶内溶液颜色的变化
证明沉淀完全的操作
静置，取沉淀后的上层清液，加入××试剂(沉淀剂)，若没有沉淀生成，说明沉淀完全
洗涤沉淀的操作
沿玻璃棒向过滤器中的沉淀上加蒸馏水至没过沉淀，静置使其全部滤出，重复操作2～3次
检验沉淀是否洗涤干净的操作
取最后一次洗涤液，加入××试剂(根据沉淀可能吸附的杂质离子，选择合适的检验试剂)，若没有××(特征现象)出现，证明沉淀已洗涤干净
从溶液中得到晶体的操作
蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤(包括水洗、冰水洗、热水洗、乙醇洗等)→干燥
实验目的
制备碘化钠
实验原理
(1)制备NH3：由“先向氧化钙中滴加浓氨水”可知，反应为NH3·H2O＋CaO===Ca(OH)2＋NH3↑
(2)制备N2H4·H2O：由“一段时间后再向装置B的三口烧瓶中缓慢滴加NaClO溶液”可知，反应为NaClO＋2NH3===N2H4·H2O＋NaCl
(3)制备NaI：由“向三口烧瓶中加入8.4 g NaOH及30 mL水，搅拌、冷却，加入25.4 g碘单质”可知，反应为I2＋2NaOH===NaI＋NaIO＋H2O、3I2＋6NaOH===5NaI＋NaIO3＋3H2O。由“继续加入稍过量的N2H4·H2O，还原NaIO和NaIO3，得NaI溶液粗品，同时释放一种空气中含有的气体”可知，反应为2IOeq \\al(－,3)＋3N2H4·H2O===3N2↑＋2I－＋9H2O、2IO－＋N2H4·H2O===N2↑＋2I－＋3H2O
实验装置
装置的连接顺序：制备NH3→安全瓶→制备N2H4·H2O→尾气处理，所以装置的连接顺序为f、a、b、c、d、e(a和b的顺序可互换)
实验操作
(1)制备N2H4·H2O时，滴加NaClO溶液时不能过快的理由：滴加NaClO溶液过快，过量的NaClO溶液会继续氧化生成的水合肼(N2H4·H2O)，降低其产率
(2)步骤ⅲ中将溶液与活性炭分离的方法：将固体与液体分离的操作为过滤
实验现象
步骤ⅰ反应完全的现象：由步骤ⅰ的原料I2可知，当固体I2完全消失，且溶液颜色变为无色时，即可判断I2已反应完全
计算及评价
根据碘原子守恒：I2 ～ 2NaI
254 300
25.4 g m(NaI)
eq \f(254,25.4)＝eq \f(300,m（NaI）)，解得m(NaI)＝30.0 g
NaI的产率为24.0 g÷30.0 g×100%＝80%
(1)由“水合肼有还原性，能消除水中溶解的氧气”可知，消耗水合肼的量偏大的原因是水合肼能与溶液中的氧气反应
(2)在酸性环境中，除了NaI与NaIO3反应可生成I2外，NaI与溶液中的O2还可以生成I2，故该实验结论不合理
序
号
V(HAc)
/mL
V(NaAc)
/mL
V(H2O)
/mL
n(NaAc)
∶n(HAc)
pH
Ⅰ
40.00
/
/
0
2.86
Ⅱ
4.00
/
36.00
0
3.36
…
…
…
…
…
…
Ⅶ
4.00
a
b
3∶4
4.53
Ⅷ
4.00
4.00
32.00
1∶1
4.65
Ⅰ
移取20.00 mL HAc溶液，用NaOH溶液滴定至终点，消耗NaOH溶液V1 mL
Ⅱ
__________，测得溶液的pH为4.76
实验序号
试样
测试温度/ ℃
电导率/(μS·cm－1)
1
Ⅰ：25 ℃的
AgCl饱和溶液
25
A1
2
Ⅱ：35 ℃的AgCl饱和溶液
35
A2
3
Ⅲ：45 ℃的AgCl饱和溶液
45
A3
实验序号
试样
测试温度/ ℃
电导率/(μS·cm－1)
4
Ⅰ
B1
5
B2
45
Ⅱ
45
电镀锡渣
质量/g
浓盐酸
用量/mL
反应温
度/℃
转化率/%
10
8
室温
－
10
8
50～60
10～15
10
8
100～120
30～40
10
8
200～250
70
pH
Sn2＋存在形式
＜2
SnCl2溶液
2～13
Sn(OH)2沉淀
＞13
H2SnO2溶液
编号
操作
现象
结论
1
将5 mm长的去氧化膜镁条投入滴有酚酞的蒸馏水中
镁条表面变红，振荡后红色扩散；一段时间后镁条表面又变红；气泡不明显
假设i不成立
2
将5 mm长的去氧化膜镁条投入滴有酚酞的0.1 ml·L－1 NH4Cl溶液中
镁条表面不变红，产生大量气泡，随着镁条溶解逐渐出现红色浑浊
假设ii或假设iii成立
3
镁条表面不变红，产生大量气泡，随着镁条溶解逐渐出现红色浑浊
假设iii成立
序号
实验操作
实验现象
Ⅰ
将湿润的淀粉碘化钾试纸放置于试管口，加热试管；①________，充分振荡，继续加热
试纸未变蓝
Ⅱ
将湿润的淀粉碘化钾试纸放置于试管口，加热试管；滴入2滴浓硫酸，充分振荡，继续加热
滴入浓硫酸前，②________；滴入浓硫酸后，③________。
序号
Ⅲ
Ⅳ
实验
装置
实验
操作
向左侧烧杯中滴加2滴浓硫酸
向右侧烧杯中滴加2滴浓硫酸
现象
滴加浓硫酸前，电流表指针不偏转：滴加浓硫酸后，电流表指针偏转
电流表指针始终不偏转
序号
实验i
操作
实验
现象
滴入硝酸后，溶液变为红色，一段时间后，溶液褪为无色
序号
操作
实验现象
实验ii
取少量反应结束后的溶液滴加氯化钡溶液
产生白色沉淀
序号
操作
实验现象
实验ⅲ
滴入FeSO4后，溶液变为红色，静置，t1时刻后溶液红色恰好褪去
实验ⅳ