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适用于新高考新教材广西专版2025届高考化学一轮总复习课时规范练36高考化学综合实验探究题
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这是一份适用于新高考新教材广西专版2025届高考化学一轮总复习课时规范练36高考化学综合实验探究题，共8页。试卷主要包含了65与资料数据Ka=10-4，富马酸亚铁是治疗贫血药物的一种，06 g，5~6，92 g，25%等内容，欢迎下载使用。
1.(2022广东卷)食醋是烹饪美食的调味品,有效成分主要为醋酸(用HAc表示)。HAc的应用与其电离平衡密切相关。25 ℃时,HAc的Ka=1.75×10-5=10-4.76。
(1)配制250 mL 0.1 ml·L-1的HAc溶液,需5 ml·L-1 HAc溶液的体积为 mL。
(2)下列关于250 mL容量瓶的操作,正确的是 (填字母)。
(3)某小组研究25 ℃时HAc电离平衡的影响因素。
提出假设:稀释HAc溶液或改变Ac-浓度,HAc电离平衡会发生移动。
设计方案并完成实验:用浓度均为0.1 ml·L-1的HAc和NaAc溶液,按下表配制总体积相同的系列溶液;测定pH,记录数据。
①根据表中信息,补充数据:a= ,b= 。
②由实验Ⅰ和Ⅱ可知,稀释HAc溶液,电离平衡 (填“正”或“逆”)向移动;结合表中数据,给出判断理由: 。
③由实验Ⅱ~Ⅷ可知,增大Ac-浓度,HAc电离平衡逆向移动。
实验结论:假设成立。
(4)小组分析上表数据发现:随着的增大,c(H+)的值逐渐接近HAc的Ka。
查阅资料获悉:一定条件下,按=1配制的溶液中,c(H+)的值等于HAc的Ka。
对比数据发现,实验Ⅷ中pH=4.65与资料数据Ka=10-4.76存在一定差异;推测可能由物质浓度准确程度不够引起,故先准确测定HAc溶液的浓度再验证。
(ⅰ)移取20.00 mL HAc溶液,加入2滴酚酞溶液,用0.100 0 ml·L-1 NaOH溶液滴定至终点,消耗体积为22.08 mL,则该HAc溶液的浓度为 ml·L-1。请画出上述过程的滴定曲线示意图并标注滴定终点。
(ⅱ)用上述HAc溶液和0.100 0 ml·L-1 NaOH溶液,配制等物质的量的HAc与NaAc混合溶液,测定pH,结果与资料数据相符。
(5)小组进一步提出:如果只有浓度均约为0.1 ml·L-1 的HAc和NaOH溶液,如何准确测定HAc的Ka?小组同学设计方案并进行实验。请完成下表中Ⅱ的内容。
实验总结:得到的结果与资料数据相符,方案可行。
(6)根据Ka可以判断弱酸的酸性强弱。写出一种无机弱酸及其用途 。
2.富马酸亚铁(结构简式为,相对分子质量为170)是治疗贫血药物的一种。实验制备富马酸亚铁并测其产品中富马酸亚铁的质量分数的方法如下。
Ⅰ.富马酸(HOOC—CHCH—COOH)的制备。制取装置如图所示(夹持仪器已略去),按如图装置打开分液漏斗活塞,滴加糠醛(),在90~100 ℃条件下持续加热2~3 h。
(1)仪器A的名称是 ;
仪器A的作用是 。
Ⅱ.富马酸亚铁的制备
步骤1:将4.64 g富马酸置于100 mL烧杯中,加20 mL水,在热沸搅拌下加入Na2CO3溶液10 mL,使其pH为6.5~6.7;
步骤2:将上述溶液转移至如图所示的装置中,缓慢加入40 mL 2 ml·L-1 FeSO4溶液,维持温度100 ℃,充分搅拌1.5 h;
步骤3:冷却、过滤,洗涤沉淀,然后水浴干燥,得到粗产品3.06 g。
(2)在回流过程中一直通入氮气的目的是 。
(3)步骤1控制溶液pH为6.5~6.7;若反应后溶液的pH太小,则引起的后果是 ;若反应后溶液的pH太大,则引起的后果是 。
Ⅲ.产品纯度测定
步骤①:准确称取粗产品0.160 0 g,加煮沸过的3 ml·L-1 H2SO4溶液15 mL,待样品完全溶解后,加煮沸过的冷水50 mL和4滴邻二氮菲—亚铁指示剂,立即用0.050 0 ml·L-1(NH4)2Ce(SO4)3(硫酸高铈铵)标准溶液进行滴定。用去标准液的体积为16.82 mL(反应的离子方程式为Fe2++Ce4+Fe3++Ce3+)。
步骤②:实验校正。不加粗产品,重复步骤①操作,滴定终点用去标准液0.02 mL。
(4) (填“能”或“不能”)直接用酸性高锰酸钾溶液滴定来测定产品的纯度。
(5)产品中富马酸亚铁的质量分数为 。
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。
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 。
4.超酸是一类比纯硫酸更强的酸,在石油重整中用作高效催化剂。某实验小组对超酸HSbF6的制备及性质进行了探究。由三氯化锑(SbCl3)制备HSbF6的反应如下:
SbCl3+Cl2SbCl5
SbCl5+6HFHSbF6+5HCl
制备SbCl5的初始实验装置如图(毛细管连通大气,减压时可吸入极少量空气,防止液体暴沸;夹持、加热及搅拌装置略):
相关性质如下表:
回答下列问题:
(1)实验装置中两个冷凝管 (填“能”或“不能”)交换使用。
(2)试剂X的作用为 、 。
(3)反应完成后,关闭活塞a、打开活塞b,减压转移 (填仪器名称)中生成的SbCl5至双颈烧瓶中。用真空泵抽气减压蒸馏前,必须关闭的活塞是 (填“a”或“b”);用减压蒸馏而不用常压蒸馏的主要原因是 。
(4)实验小组在由SbCl5制备HSbF6时,没有选择玻璃仪器,其原因为 (写化学方程式)。
(5)为更好地理解超酸的强酸性,实验小组查阅相关资料了解到:弱酸在强酸性溶剂中表现出碱的性质,如冰醋酸与纯硫酸之间反应的化学方程式为CH3COOH+H2SO4[CH3C(OH)2]+[HSO4]-。
以此类推,H2SO4与HSbF6之间反应的化学方程式为 。
5.(2023辽宁卷)2-噻吩乙醇(Mr=128)是抗血栓药物氯吡格雷的重要中间体,其制备方法如下:
Ⅰ.制钠砂。向烧瓶中加入300 mL液体A和4.60 g金属钠,加热至钠熔化后,盖紧塞子,振荡至大量微小钠珠出现。
Ⅱ.制2-噻吩钠。降温至10 ℃,加入25 mL噻吩,反应至钠砂消失。
Ⅲ.制2-噻吩乙醇钠。降温至-10 ℃,加入稍过量的环氧乙烷的四氢呋喃溶液,反应30 min。
Ⅳ.水解。恢复室温,加入70 mL水,搅拌30 min;加盐酸调pH至4~6,继续反应2 h,分液;用水洗涤有机相,二次分液。
Ⅴ.分离。向有机相中加入无水MgSO4,静置,过滤,对滤液进行蒸馏,蒸出四氢呋喃、噻吩和液体A后,得到产品17.92 g。
回答下列问题:
(1)步骤Ⅰ中液体A可以选择 。
a.乙醇 b.水
c.甲苯d.液氨
(2)噻吩沸点低于吡咯()的原因是 。
(3)步骤Ⅱ的化学方程式为 。
(4)步骤Ⅲ中反应放热,为防止温度过高引发副反应,加入环氧乙烷溶液的方法是 。
(5)步骤Ⅳ中用盐酸调节pH的目的是 。
(6)下列仪器在步骤Ⅴ中无需使用的是 (填名称);无水MgSO4的作用为 。
(7)产品的产率为 (用Na计算,精确至0.1%)。
参考答案
课时规范练36 高考化学综合实验探究题
1.答案 (1)5 (2)C (3)① 3.00 33.00
②正 实验Ⅱ相当于在实验Ⅰ的基础上加水将HAc溶液的体积增大10倍,如果平衡不发生移动,则稀释后c(H+)应为实验Ⅰ的,pH应为3.86,但实际pH为3.36,说明稀释HAc溶液时,电离平衡正向移动
(4)0.110 4
(5)移取20.00 mL HAc溶液,全部滴入步骤Ⅰ所得溶液中并搅拌均匀
(6)次氯酸,可用作漂白剂、消毒剂(合理即可)
解析 (1)配制一定物质的量浓度的溶液时,溶质的物质的量不变。n(HAc)=cV=0.1ml·L-1×0.25L,故需要5ml·L-1HAc溶液的体积为=0.005L=5mL。
(2)摇动时不能用食指堵住瓶口上下晃动,A项错误;摇匀时应用食指顶住瓶塞,用另一只手托住瓶底,把容量瓶倒转上下摇匀,D项错误;定容时,视线要与容量瓶中的凹液面最低处相切,B项错误;引流时,玻璃棒的下端应在容量瓶刻度以下,C项正确。
(3)①由表中信息n(NaAc)∶n(HAc)=3∶4可知,n(NaAc)=n(HAc);又因为NaAc溶液和HAc溶液的初始浓度相等,故V(NaAc)=V(HAc)=3.00mL;由题干信息得知,此表中溶液总体积相同。故b=40.00-4.00-3.00=33.00。②实验Ⅱ相当于在实验Ⅰ的基础上加水将HAc溶液的体积增大10倍,如果平衡不发生移动,则稀释后c(H+)应为实验Ⅰ的,pH应为3.86,但实际pH为3.36,说明稀释HAc溶液时,电离平衡正向移动。
(4)HAc为一元酸,故进行中和滴定时,消耗的n(NaOH)应等于n(HAc),故c(HAc)×20.00mL=0.1000ml·L-1×22.08mL,解得c(HAc)=0.1104ml·L-1。
(5)由(4)的题干信息可知,要准确测量出Ka,需要醋酸与醋酸钠的物质的量相同。步骤Ⅰ中生成的醋酸钠的物质的量为c(HAc)×20.00mL,故还需要滴加20.00mLHAc溶液。
(6)常见无机弱酸及其用途。
硼酸,可用于处理碱灼伤;碳酸,可用于制作碳酸饮料;硅酸,可用于制硅胶做干燥剂;磷酸,可用于生产化肥;次氯酸,可用于制漂白剂和消毒剂(合理即可)。
2.答案 (1)球形冷凝管 冷凝回流,提高糠醛的利用率,减少富马酸的挥发 (2)防止Fe2+被氧化
(3)生成的富马酸亚铁少 Fe2+转化成Fe(OH)2沉淀 (4)不能 (5)89.25%
解析 (1)由题图可知仪器A的名称是球形冷凝管;球形冷凝管的作用是冷凝回流,提高糠醛的利用率,减少富马酸的挥发。
(2)Fe2+有很强的还原性,极易被氧化,故在回流过程中一直通入氮气的目的是防止Fe2+被氧化。
(3)反应后溶液的pH太小,抑制富马酸的电离,反应不够充分,则引起的后果是生成的富马酸亚铁少;若反应后溶液的pH太大,亚铁离子易变成沉淀,则引起的后果是Fe2+转化成Fe(OH)2沉淀。
(4)富马酸亚铁分子中有碳碳双键,会被酸性高锰酸钾氧化,所以不能直接用酸性高锰酸钾溶液滴定来测定产品的纯度。
(5)不加粗产品,重复步骤①操作,进行实验校正,减小实验误差,滴定终点用去标准溶液0.02mL,则富马酸亚铁用去标准溶液的体积为(16.82-0.02)mL=16.80mL。n(富马酸亚铁)=16.80×10-3×0.0500ml,产品中富马酸亚铁的质量分数为×100%=89.25%。
3.答案 (1)分液漏斗、冷凝管(或球形冷凝管)
(2)风化(或硫酸铜晶体失去结晶水) (3)CuO
(4)3H2C2O4+2K2CO3K2C2O4+2KHC2O4+2CO2↑+2H2O
(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固体配制一定物质的量浓度的溶液,用到电子天平称量固体质量,在烧杯中加适量的水(量筒量取)溶解,转移到一定规格的容量瓶中,经洗涤、定容等操作完成溶液配制。该过程中不需要分液漏斗和冷凝管(或球形冷凝管)。
(2)CuSO4·5H2O晶体在干燥的空气中容易失去结晶水,生成白色的CuSO4粉末,该过程为风化。
(3)氢氧化铜受热分解生成黑色的CuO。
(4)实验Ⅱ是制取K2C2O4和KHC2O4的混合溶液,n(H2C2O4)∶n(K2CO3)=1.5∶1时,即二者按照3∶2反应,草酸的酸性比碳酸强,结合原子守恒可配平反应的化学方程式:3H2C2O4+2K2CO3K2C2O4+2KHC2O4+2CO2↑+2H2O。
(5)CO2气体产生过快、过多,会出现喷溅现象,为防止出现此类现象,可以将K2CO3分批加入,并不断搅拌。
(6)实验Ⅲ控制温度在80~85℃,可以采取水浴加热,便于控制温度。
(7)从热饱和溶液中得到晶体的方法是冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
4.答案 (1)不能
(2)吸收氯气,防止污染空气 防止空气中的水蒸气进入三颈烧瓶使SbCl3、SbCl5水解
(3)三颈烧瓶 b 防止SbCl5分解
(4)SiO2+4HFSiF4↑+2H2O
(5)H2SO4+HSbF6[H3SO4]+
解析 (1)与直形冷凝管相比,球形冷凝管的冷却面积大,冷却效果好,但由于球形冷凝管的内芯管为球泡状,容易在球部积留蒸馏液,故不适宜用于倾斜式蒸馏装置,多用于垂直蒸馏装置,故实验装置中两个冷凝管不能交换使用。
(2)根据题表中提供的信息知,SbCl3、SbCl5极易水解,可知试剂X的作用是防止空气中的水蒸气进入三颈烧瓶,同时吸收氯气,防止污染空气。
(3)由实验装置知,反应完成后,关闭活塞a、打开活塞b,减压转移三颈烧瓶中生成的SbCl5至双颈烧瓶中。减压蒸馏前,必须关闭活塞b,以保证装置密封,便于后续抽真空。根据题表中提供的信息知,SbCl5容易分解,用减压蒸馏而不用常压蒸馏,可以防止SbCl5分解。
(4)在由SbCl5制备HSbF6时,需用到HF,而HF可与玻璃中的SiO2反应,故不能选择玻璃仪器。
(5)H2SO4与超强酸HSbF6反应时,H2SO4表现出碱的性质,则化学方程式为H2SO4+HSbF6
[H3SO4]+[SbF6]-。
5.答案 (1)c
(2)噻吩与吡咯均为分子晶体,噻吩分子间仅存在范德华力,而吡咯分子间还存在氢键,沸点更高
(3)
(4)少量多次加入
(5)提供酸性环境,利于水解并生成可溶性的钠盐便于后续分液
(6)球形冷凝管与分液漏斗 干燥吸水 (7)70.0%
解析 (1)钠能与乙醇、水、液氨发生置换反应,因此只能选择甲苯作为溶剂。
(2)通过实验中的物质对结构化学的内容进行考查,噻吩与吡咯均为分子晶体,噻吩分子间仅存在范德华力,而吡咯分子间还存在氢键,沸点更高。
(3)该反应为置换反应,其化学方程式为。
(4)因反应放热,为防止温度过高引发副反应,应将环氧乙烷溶液少量多次加入。
(5)该过程为将2-噻吩乙醇钠水解为2-噻吩乙醇,提供酸性环境,利于水解并产生可溶性的NaCl,便于后续分液。
(6)向有机相中加入无水硫酸镁的目的为吸水干燥。进行过滤所需的装置为:漏斗、烧杯、玻璃棒;后续的蒸馏过程中所需的仪器有:酒精灯、蒸馏烧瓶、温度计、直形冷凝管、牛角管、锥形瓶。因此用不到的仪器为球形冷凝管和分液漏斗。
(7)按Na计算,根据反应物Na的物质的量为0.2ml可知理论上产物的物质的量为0.2ml,质量为25.6g,实际得到的产物为17.92g,因此其产率为70.0%。
序号
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
物质
熔点
沸点
其他性质
SbCl3
73.4 ℃
220.3 ℃
极易水解
SbCl5
3.5 ℃
常压下,140 ℃(同时分解);2.9 kPa下,79 ℃
极易水解
1.(2022广东卷)食醋是烹饪美食的调味品,有效成分主要为醋酸(用HAc表示)。HAc的应用与其电离平衡密切相关。25 ℃时,HAc的Ka=1.75×10-5=10-4.76。
(1)配制250 mL 0.1 ml·L-1的HAc溶液,需5 ml·L-1 HAc溶液的体积为 mL。
(2)下列关于250 mL容量瓶的操作,正确的是 (填字母)。
(3)某小组研究25 ℃时HAc电离平衡的影响因素。
提出假设:稀释HAc溶液或改变Ac-浓度,HAc电离平衡会发生移动。
设计方案并完成实验:用浓度均为0.1 ml·L-1的HAc和NaAc溶液,按下表配制总体积相同的系列溶液;测定pH,记录数据。
①根据表中信息,补充数据:a= ,b= 。
②由实验Ⅰ和Ⅱ可知,稀释HAc溶液,电离平衡 (填“正”或“逆”)向移动;结合表中数据,给出判断理由: 。
③由实验Ⅱ~Ⅷ可知,增大Ac-浓度,HAc电离平衡逆向移动。
实验结论:假设成立。
(4)小组分析上表数据发现:随着的增大,c(H+)的值逐渐接近HAc的Ka。
查阅资料获悉:一定条件下,按=1配制的溶液中,c(H+)的值等于HAc的Ka。
对比数据发现,实验Ⅷ中pH=4.65与资料数据Ka=10-4.76存在一定差异;推测可能由物质浓度准确程度不够引起,故先准确测定HAc溶液的浓度再验证。
(ⅰ)移取20.00 mL HAc溶液,加入2滴酚酞溶液,用0.100 0 ml·L-1 NaOH溶液滴定至终点,消耗体积为22.08 mL,则该HAc溶液的浓度为 ml·L-1。请画出上述过程的滴定曲线示意图并标注滴定终点。
(ⅱ)用上述HAc溶液和0.100 0 ml·L-1 NaOH溶液,配制等物质的量的HAc与NaAc混合溶液,测定pH,结果与资料数据相符。
(5)小组进一步提出:如果只有浓度均约为0.1 ml·L-1 的HAc和NaOH溶液,如何准确测定HAc的Ka?小组同学设计方案并进行实验。请完成下表中Ⅱ的内容。
实验总结:得到的结果与资料数据相符,方案可行。
(6)根据Ka可以判断弱酸的酸性强弱。写出一种无机弱酸及其用途 。
2.富马酸亚铁(结构简式为,相对分子质量为170)是治疗贫血药物的一种。实验制备富马酸亚铁并测其产品中富马酸亚铁的质量分数的方法如下。
Ⅰ.富马酸(HOOC—CHCH—COOH)的制备。制取装置如图所示(夹持仪器已略去),按如图装置打开分液漏斗活塞,滴加糠醛(),在90~100 ℃条件下持续加热2~3 h。
(1)仪器A的名称是 ;
仪器A的作用是 。
Ⅱ.富马酸亚铁的制备
步骤1:将4.64 g富马酸置于100 mL烧杯中,加20 mL水,在热沸搅拌下加入Na2CO3溶液10 mL,使其pH为6.5~6.7;
步骤2:将上述溶液转移至如图所示的装置中,缓慢加入40 mL 2 ml·L-1 FeSO4溶液,维持温度100 ℃,充分搅拌1.5 h;
步骤3:冷却、过滤,洗涤沉淀,然后水浴干燥,得到粗产品3.06 g。
(2)在回流过程中一直通入氮气的目的是 。
(3)步骤1控制溶液pH为6.5~6.7;若反应后溶液的pH太小,则引起的后果是 ;若反应后溶液的pH太大,则引起的后果是 。
Ⅲ.产品纯度测定
步骤①:准确称取粗产品0.160 0 g,加煮沸过的3 ml·L-1 H2SO4溶液15 mL,待样品完全溶解后,加煮沸过的冷水50 mL和4滴邻二氮菲—亚铁指示剂,立即用0.050 0 ml·L-1(NH4)2Ce(SO4)3(硫酸高铈铵)标准溶液进行滴定。用去标准液的体积为16.82 mL(反应的离子方程式为Fe2++Ce4+Fe3++Ce3+)。
步骤②:实验校正。不加粗产品,重复步骤①操作,滴定终点用去标准液0.02 mL。
(4) (填“能”或“不能”)直接用酸性高锰酸钾溶液滴定来测定产品的纯度。
(5)产品中富马酸亚铁的质量分数为 。
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。
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 。
4.超酸是一类比纯硫酸更强的酸,在石油重整中用作高效催化剂。某实验小组对超酸HSbF6的制备及性质进行了探究。由三氯化锑(SbCl3)制备HSbF6的反应如下:
SbCl3+Cl2SbCl5
SbCl5+6HFHSbF6+5HCl
制备SbCl5的初始实验装置如图(毛细管连通大气,减压时可吸入极少量空气,防止液体暴沸;夹持、加热及搅拌装置略):
相关性质如下表:
回答下列问题:
(1)实验装置中两个冷凝管 (填“能”或“不能”)交换使用。
(2)试剂X的作用为 、 。
(3)反应完成后,关闭活塞a、打开活塞b,减压转移 (填仪器名称)中生成的SbCl5至双颈烧瓶中。用真空泵抽气减压蒸馏前,必须关闭的活塞是 (填“a”或“b”);用减压蒸馏而不用常压蒸馏的主要原因是 。
(4)实验小组在由SbCl5制备HSbF6时,没有选择玻璃仪器,其原因为 (写化学方程式)。
(5)为更好地理解超酸的强酸性,实验小组查阅相关资料了解到:弱酸在强酸性溶剂中表现出碱的性质,如冰醋酸与纯硫酸之间反应的化学方程式为CH3COOH+H2SO4[CH3C(OH)2]+[HSO4]-。
以此类推,H2SO4与HSbF6之间反应的化学方程式为 。
5.(2023辽宁卷)2-噻吩乙醇(Mr=128)是抗血栓药物氯吡格雷的重要中间体,其制备方法如下:
Ⅰ.制钠砂。向烧瓶中加入300 mL液体A和4.60 g金属钠,加热至钠熔化后,盖紧塞子,振荡至大量微小钠珠出现。
Ⅱ.制2-噻吩钠。降温至10 ℃,加入25 mL噻吩,反应至钠砂消失。
Ⅲ.制2-噻吩乙醇钠。降温至-10 ℃,加入稍过量的环氧乙烷的四氢呋喃溶液,反应30 min。
Ⅳ.水解。恢复室温,加入70 mL水,搅拌30 min;加盐酸调pH至4~6,继续反应2 h,分液;用水洗涤有机相,二次分液。
Ⅴ.分离。向有机相中加入无水MgSO4,静置,过滤,对滤液进行蒸馏,蒸出四氢呋喃、噻吩和液体A后,得到产品17.92 g。
回答下列问题:
(1)步骤Ⅰ中液体A可以选择 。
a.乙醇 b.水
c.甲苯d.液氨
(2)噻吩沸点低于吡咯()的原因是 。
(3)步骤Ⅱ的化学方程式为 。
(4)步骤Ⅲ中反应放热,为防止温度过高引发副反应,加入环氧乙烷溶液的方法是 。
(5)步骤Ⅳ中用盐酸调节pH的目的是 。
(6)下列仪器在步骤Ⅴ中无需使用的是 (填名称);无水MgSO4的作用为 。
(7)产品的产率为 (用Na计算,精确至0.1%)。
参考答案
课时规范练36 高考化学综合实验探究题
1.答案 (1)5 (2)C (3)① 3.00 33.00
②正 实验Ⅱ相当于在实验Ⅰ的基础上加水将HAc溶液的体积增大10倍,如果平衡不发生移动,则稀释后c(H+)应为实验Ⅰ的,pH应为3.86,但实际pH为3.36,说明稀释HAc溶液时,电离平衡正向移动
(4)0.110 4
(5)移取20.00 mL HAc溶液,全部滴入步骤Ⅰ所得溶液中并搅拌均匀
(6)次氯酸,可用作漂白剂、消毒剂(合理即可)
解析 (1)配制一定物质的量浓度的溶液时,溶质的物质的量不变。n(HAc)=cV=0.1ml·L-1×0.25L,故需要5ml·L-1HAc溶液的体积为=0.005L=5mL。
(2)摇动时不能用食指堵住瓶口上下晃动,A项错误;摇匀时应用食指顶住瓶塞,用另一只手托住瓶底,把容量瓶倒转上下摇匀,D项错误;定容时,视线要与容量瓶中的凹液面最低处相切,B项错误;引流时,玻璃棒的下端应在容量瓶刻度以下,C项正确。
(3)①由表中信息n(NaAc)∶n(HAc)=3∶4可知,n(NaAc)=n(HAc);又因为NaAc溶液和HAc溶液的初始浓度相等,故V(NaAc)=V(HAc)=3.00mL;由题干信息得知,此表中溶液总体积相同。故b=40.00-4.00-3.00=33.00。②实验Ⅱ相当于在实验Ⅰ的基础上加水将HAc溶液的体积增大10倍,如果平衡不发生移动,则稀释后c(H+)应为实验Ⅰ的,pH应为3.86,但实际pH为3.36,说明稀释HAc溶液时,电离平衡正向移动。
(4)HAc为一元酸,故进行中和滴定时,消耗的n(NaOH)应等于n(HAc),故c(HAc)×20.00mL=0.1000ml·L-1×22.08mL,解得c(HAc)=0.1104ml·L-1。
(5)由(4)的题干信息可知,要准确测量出Ka,需要醋酸与醋酸钠的物质的量相同。步骤Ⅰ中生成的醋酸钠的物质的量为c(HAc)×20.00mL,故还需要滴加20.00mLHAc溶液。
(6)常见无机弱酸及其用途。
硼酸,可用于处理碱灼伤;碳酸,可用于制作碳酸饮料;硅酸,可用于制硅胶做干燥剂;磷酸,可用于生产化肥;次氯酸,可用于制漂白剂和消毒剂(合理即可)。
2.答案 (1)球形冷凝管 冷凝回流,提高糠醛的利用率,减少富马酸的挥发 (2)防止Fe2+被氧化
(3)生成的富马酸亚铁少 Fe2+转化成Fe(OH)2沉淀 (4)不能 (5)89.25%
解析 (1)由题图可知仪器A的名称是球形冷凝管;球形冷凝管的作用是冷凝回流,提高糠醛的利用率,减少富马酸的挥发。
(2)Fe2+有很强的还原性,极易被氧化,故在回流过程中一直通入氮气的目的是防止Fe2+被氧化。
(3)反应后溶液的pH太小,抑制富马酸的电离,反应不够充分,则引起的后果是生成的富马酸亚铁少;若反应后溶液的pH太大,亚铁离子易变成沉淀,则引起的后果是Fe2+转化成Fe(OH)2沉淀。
(4)富马酸亚铁分子中有碳碳双键,会被酸性高锰酸钾氧化,所以不能直接用酸性高锰酸钾溶液滴定来测定产品的纯度。
(5)不加粗产品,重复步骤①操作,进行实验校正,减小实验误差,滴定终点用去标准溶液0.02mL,则富马酸亚铁用去标准溶液的体积为(16.82-0.02)mL=16.80mL。n(富马酸亚铁)=16.80×10-3×0.0500ml,产品中富马酸亚铁的质量分数为×100%=89.25%。
3.答案 (1)分液漏斗、冷凝管(或球形冷凝管)
(2)风化(或硫酸铜晶体失去结晶水) (3)CuO
(4)3H2C2O4+2K2CO3K2C2O4+2KHC2O4+2CO2↑+2H2O
(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固体配制一定物质的量浓度的溶液,用到电子天平称量固体质量,在烧杯中加适量的水(量筒量取)溶解,转移到一定规格的容量瓶中,经洗涤、定容等操作完成溶液配制。该过程中不需要分液漏斗和冷凝管(或球形冷凝管)。
(2)CuSO4·5H2O晶体在干燥的空气中容易失去结晶水,生成白色的CuSO4粉末,该过程为风化。
(3)氢氧化铜受热分解生成黑色的CuO。
(4)实验Ⅱ是制取K2C2O4和KHC2O4的混合溶液,n(H2C2O4)∶n(K2CO3)=1.5∶1时,即二者按照3∶2反应,草酸的酸性比碳酸强,结合原子守恒可配平反应的化学方程式:3H2C2O4+2K2CO3K2C2O4+2KHC2O4+2CO2↑+2H2O。
(5)CO2气体产生过快、过多,会出现喷溅现象,为防止出现此类现象,可以将K2CO3分批加入,并不断搅拌。
(6)实验Ⅲ控制温度在80~85℃,可以采取水浴加热,便于控制温度。
(7)从热饱和溶液中得到晶体的方法是冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
4.答案 (1)不能
(2)吸收氯气,防止污染空气 防止空气中的水蒸气进入三颈烧瓶使SbCl3、SbCl5水解
(3)三颈烧瓶 b 防止SbCl5分解
(4)SiO2+4HFSiF4↑+2H2O
(5)H2SO4+HSbF6[H3SO4]+
解析 (1)与直形冷凝管相比,球形冷凝管的冷却面积大,冷却效果好,但由于球形冷凝管的内芯管为球泡状,容易在球部积留蒸馏液,故不适宜用于倾斜式蒸馏装置,多用于垂直蒸馏装置,故实验装置中两个冷凝管不能交换使用。
(2)根据题表中提供的信息知,SbCl3、SbCl5极易水解,可知试剂X的作用是防止空气中的水蒸气进入三颈烧瓶,同时吸收氯气,防止污染空气。
(3)由实验装置知,反应完成后,关闭活塞a、打开活塞b,减压转移三颈烧瓶中生成的SbCl5至双颈烧瓶中。减压蒸馏前,必须关闭活塞b,以保证装置密封,便于后续抽真空。根据题表中提供的信息知,SbCl5容易分解,用减压蒸馏而不用常压蒸馏,可以防止SbCl5分解。
(4)在由SbCl5制备HSbF6时,需用到HF,而HF可与玻璃中的SiO2反应,故不能选择玻璃仪器。
(5)H2SO4与超强酸HSbF6反应时,H2SO4表现出碱的性质,则化学方程式为H2SO4+HSbF6
[H3SO4]+[SbF6]-。
5.答案 (1)c
(2)噻吩与吡咯均为分子晶体,噻吩分子间仅存在范德华力,而吡咯分子间还存在氢键,沸点更高
(3)
(4)少量多次加入
(5)提供酸性环境,利于水解并生成可溶性的钠盐便于后续分液
(6)球形冷凝管与分液漏斗 干燥吸水 (7)70.0%
解析 (1)钠能与乙醇、水、液氨发生置换反应,因此只能选择甲苯作为溶剂。
(2)通过实验中的物质对结构化学的内容进行考查,噻吩与吡咯均为分子晶体,噻吩分子间仅存在范德华力,而吡咯分子间还存在氢键,沸点更高。
(3)该反应为置换反应,其化学方程式为。
(4)因反应放热,为防止温度过高引发副反应,应将环氧乙烷溶液少量多次加入。
(5)该过程为将2-噻吩乙醇钠水解为2-噻吩乙醇,提供酸性环境,利于水解并产生可溶性的NaCl,便于后续分液。
(6)向有机相中加入无水硫酸镁的目的为吸水干燥。进行过滤所需的装置为:漏斗、烧杯、玻璃棒;后续的蒸馏过程中所需的仪器有:酒精灯、蒸馏烧瓶、温度计、直形冷凝管、牛角管、锥形瓶。因此用不到的仪器为球形冷凝管和分液漏斗。
(7)按Na计算,根据反应物Na的物质的量为0.2ml可知理论上产物的物质的量为0.2ml,质量为25.6g,实际得到的产物为17.92g,因此其产率为70.0%。
序号
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
物质
熔点
沸点
其他性质
SbCl3
73.4 ℃
220.3 ℃
极易水解
SbCl5
3.5 ℃
常压下,140 ℃(同时分解);2.9 kPa下,79 ℃
极易水解
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