2024届高考化学一轮复习练习第十章化学实验基础第54讲综合实验探究

这是一份2024届高考化学一轮复习练习第十章化学实验基础第54讲综合实验探究，共33页。
考点一 基于无机物制备的综合实验探究
题型1 涉及气体物质的制备
一、物质制备流程
二、实验操作流程
三、操作先后流程
1．装配仪器时：先下后上，先左后右。
2．接口的连接顺序：总体上遵循装置的排列顺序，但对于吸收装置应“长”进“短”出(或“深”入“浅”出)；量气装置应“短”进“长”出；洗气装置应“长”进“短”出；干燥管应“粗”进“细”出。
3．实验开始时：先检查装置气密性，再加药品，后点酒精灯。
4．加热操作注意事项：主体实验加热前一般应先通原料气赶走空气后再点燃酒精灯，其目的一是防止爆炸，如H2还原CuO、CO还原Fe2O3；二是保证产品纯度，如制备Mg3N2、CuCl2等。反应结束时，应先熄灭酒精灯，继续通原料气直到冷却为止。
5．尾气处理：有毒气体常采用溶液(或固体)吸收或将之点燃，无毒气体直接排放。
6．气体的纯度：点燃或加热通有可燃性气体(H2、CO、CH4、C2H4、C2H2等)的装置前，必须检查气体的纯度。
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7.倒吸问题：实验过程用到加热操作的要防倒吸；气体易溶于水的要防倒吸。
8．冷凝回流问题：有易挥发的液体反应物时，为了避免反应物损耗和充分利用原料，要在发生装置中设计冷凝回流装置或在发生装置中安装长玻璃管等。
9．拆卸时的安全性和科学性：实验仪器的拆卸要注意安全性和科学性，有些实验为防止“爆炸”或“氧化”，应考虑何时停止加热或停止通气，如有尾气吸收装置的实验，必须将尾气导管提出液面后才能熄灭酒精灯，以免造成溶液倒吸；拆卸用排水法收集且需要加热制取气体的装置时，需先把导管从水槽中取出，再熄灭酒精灯，以防止水倒吸。拆下的仪器要清洗、干燥、归位。
三氯化硼是一种重要的化工原料，主要用作半导体硅的掺杂源或有机合成催化剂，还用于高纯硼或有机硼的制取。已知：BCl3的沸点为12.5 ℃，熔点为－107.3 ℃，易潮解①。实验室制备三氯化硼的原理为：
B2O3＋3C＋3Cl2 eq \(=====,\s\up7(△)) 2BCl3＋3CO
(1)甲组同学拟用下列装置制备干燥纯净的氯气②(不用收集)：
①装置B的作用是___________________________________________________，
装置C盛放的试剂是________。
②装置A中发生反应的离子方程式为_________________________________
________________________________________________________________________。
(2)乙组同学选用甲组实验中的A、B、C和下列装置(装置可重复使用)制备BCl3并验证反应中有CO生成③。
①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A→B→C→________→________→________→__________→________④→F→D→I；其中装置E的作用是________________________________________________________________。
②实验开始时，先通入干燥的N2的目的是____________________________
________________________________________________________________________。
③能证明反应中有CO生成的现象是__________________________________________
________________________________________________________________________。
④三氯化硼接触潮湿空气时会形成腐蚀性浓厚白雾⑤，其与水反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[试题诠释]
①这些性质是解题的重要依据，应引起高度注意。
②此方法制得的氯气中含有HCl、水蒸气，需除去。
③检验CO通常用灼热的CuO和澄清的石灰水。
④除A、B、C、F、D、I外还剩4种仪器，而此处留有5个空，说明有的仪器要重复使用。
⑤指盐酸的小液滴。
[基础知识] 制备实验方案的评价。
[关联知识] Cl2的制法。
[引申知识] 共价化合物的水解。
解析： (1)①用KClO3和浓盐酸反应制得的Cl2中含有HCl及水蒸气，因此装置B中盛放饱和食盐水，作用是除去Cl2中混有的HCl，装置C中盛放浓H2SO4，作用是干燥Cl2。
(2)①首先要注意：剩余的仪器还有4种，而题中留有5个空，这说明有一种装置要重复使用。弄清各仪器的作用是正确连接装置的关键：D用于检验CO2；E用于冷凝BCl3，此仪器中要严防水蒸气进入，因为BCl3易潮解；F用于检验CO，且气体进入F装置前应干燥，以免引起玻璃管炸裂；G是Cl2和B2O3以及C反应的装置；H是干燥装置；I用于收集CO气体；J用于除去Cl2及CO2。从C中出来的干燥而纯净的Cl2应进入G与B2O3和C反应，生成的BCl3易潮解，应进入E进行冷凝收集，同时在E后连接H以防外界水蒸气进入E，由于未反应的Cl2及生成的少量的CO2都会干扰后续CO的检验，因此H后要连接J，除去Cl2及CO2，然后再连接H，使气体进入F前得到干燥，至此所给5空填满，其中装置H重复使用了一次。
②装置中的空气中的O2会与反应物碳反应，空气中的水蒸气会引起BCl3的潮解，因此实验开始时，应先通入干燥的N2以排尽装置中的空气。
④根据题中信息可知，BCl3易潮解，所形成的腐蚀性浓厚白雾应为盐酸的小液滴。BCl3中B为正价，与水中—OH结合形成H3BO3，Cl为负价，与水中—H结合形成HCl，从而写出反应的化学方程式。
答案： (1)①除去Cl2中混有的HCl 浓H2SO4 ②ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ＋5Cl－＋6H＋===3Cl2↑＋3H2O
(2)①G E H J H 将BCl3冷凝为液体收集 ②排尽装置中的空气 ③F中黑色固体变成红色且D中澄清石灰水变浑浊 ④BCl3＋3H2O===H3BO3＋3HCl
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对点练1.二氧化氯常温下是一种黄绿色具有刺激性气味的气体，常用于自来水消毒和果蔬保鲜等方面。氯酸钠还原法是目前使用较为广泛的ClO2制备方法，其原理是用NaClO3与CH3OH在催化剂、60 ℃时，发生反应得到ClO2，用如图装置(夹持装置略)对其制备、吸收、释放和氧化性进行研究。
已知： ClO2易溶于水但不与水反应，气体浓度较大时易分解(爆炸)，实验室用稳定剂吸收ClO2，生成NaClO2，使用时加酸只释放出ClO2一种气体
(1)仪器Ⅰ的名称为________ ; 实验中使用仪器Ⅱ的目的是_____________________。
(2)根据实验原理和目的，上述装置的连接顺序为： ea________(填接口顺序)。
(3)工业上常用过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)的水溶液作为ClO2的稳定剂，吸收ClO2的离子方程式为________________________________________________________________，
为便于大量运输和储存，工业上也选择硅酸钙、二氧化硅分子筛等作为稳定剂，其原理是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)装置乙中的主要现象为____________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)不能用排空气法来收集得到纯净的ClO2的原因是__________________________。
(6)ClO2和Cl2都为强氧化剂，在相同条件下，等物质的量时，ClO2的氧化能力是Cl2的________倍。
解析： (1)仪器Ⅰ为三颈烧瓶，仪器Ⅱ为球形冷凝管，使ClO2中的甲醇蒸气凝结成液体流回烧瓶；(2)由分析可知，仪器连接顺序为eabfgcdh；(3)由已知，ClO2实验室制备时用稳定剂吸收，生成NaClO2，过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)中的H2O2为还原剂生成O2，CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) 结合H＋形成HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ，故离子反应式为：2CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋H2O2＋2ClO2===2ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋O2↑＋2HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ；(4)由分析可知，溶液先变蓝后褪色；(5)由已知可知，ClO2浓度较大时易分解(爆炸)，不可以用排空气法；(6)因为ClO2作氧化剂会变为Cl－，得电子数是氯气的2.5 倍，故为2.5。
答案： (1)三颈烧瓶 使ClO2蒸气中的CH3OH冷凝回流 (2)bfgcdh (3)2CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) ＋H2O2＋2ClO2===2ClO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋O2↑＋2HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) 硅酸盐、二氧化硅分子筛性质稳定，有吸附能力 (4)溶液先变蓝后褪色 (5)ClO2与空气混合，浓度较大时易分解(爆炸) (6)2.5
题型2 涉及非气态物质的制备
1．几种重要非气态物质的制备
(1)氢氧化铝
原理：①铝盐法：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) ；
②偏铝酸盐法：AlO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) ；
③铝盐和偏铝酸盐水解法：Al3＋＋3AlO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) ＋6H2O===4Al(OH)3↓。
注意事项：氢氧化铝是两性氢氧化物，能溶于氢氧化钠溶液，但不溶于氨水，制备时一般用可溶性铝盐与氨水反应。
(2)氢氧化亚铁
原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。
注意事项：①Fe(OH)2有强还原性，易被氧化而迅速变色，因此用于配制硫酸亚铁溶液和氢氧化钠溶液的蒸馏水要煮沸，以便除去水中溶解的氧气；②将吸有氢氧化钠溶液的胶头滴管伸入硫酸亚铁溶液液面以下，再将氢氧化钠溶液挤出；③还可再在硫酸亚铁溶液上加一层植物油，尽量减少与空气的接触。
(3)氢氧化铁胶体的制备
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原理：FeCl3＋3H2O eq \(=====,\s\up7(△)) Fe(OH)3(胶体)＋3HCl。
操作步骤：加热蒸馏水至沸腾，逐滴滴加饱和氯化铁溶液，加热至液体呈红褐色停止加热，不可搅拌。
(4)乙酸乙酯的制备
原理：CH3COOH＋C2H5OH CH3COOC2H5＋H2O。
注意事项：试剂的混合方法：先加无水乙醇，然后边振荡试管边慢慢加入浓硫酸，冷却至室温后再加冰醋酸。
2．物质制备的原则
(1)选择最佳反应途径
如：①用铜制取硫酸铜：2Cu＋O2 eq \(=====,\s\up7(△)) 2CuO、CuO＋H2SO4(稀)===CuSO4＋H2O
②用铜制取硝酸铜：2Cu＋O2 eq \(=====,\s\up7(△)) 2CuO、CuO＋2HNO3(稀) ===Cu(NO3)2＋H2O
③用铝制取氢氧化铝：2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑、Al2(SO4)3＋6NaAlO2＋12H2O===8Al(OH)3↓＋3Na2SO4，当n(Al3＋)∶n(AlO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) )＝1∶3时，Al(OH)3产率最高。
(2)选择最佳原料
如实验室用铝盐溶液与碱溶液反应制取氢氧化铝，应选用氨水，而不能选用强碱氢氧化钠溶液；用铜盐与碱溶液反应制取氢氧化铜，应选用氢氧化钠溶液，而不能选用氨水(氢氧化铜可溶解在氨水中)等。
(3)选择适宜操作方法
如实验室制备氢氧化亚铁时，因氢氧化亚铁在空气中极易与氧气、水反应生成氢氧化铁，要注意隔绝空气。
3．思维流程
高铁酸钠(Na2FeO4)具有很强的氧化性，是一种新型的绿色净水消毒剂。工业上可以通过次氯酸钠氧化法制备高铁酸钠，生产过程如下：
回答下列问题：
(1)经过步骤①后，加入NaOH固体的原因是
。
(2)步骤②反应的离子方程式是
。
(3)从溶液Ⅰ中分离出Na2FeO4后，还有副产品Na2SO4、NaCl，则步骤③中反应的离子方程式为 。
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(4)将一定量的Na2FeO4投入pH不同的污水中(污水中其余成分均相同)，溶液中Na2FeO4的浓度变化如图中曲线Ⅰ、Ⅱ所示，则曲线Ⅰ比曲线Ⅱ对应的污水pH (填“高”或“低”)。
(5)通过计算得知Na2FeO4的消毒效率(以单位质量得到的电子数表示)比氯气的 (填“高”或“低”)，用高铁酸钠代替氯气作净水消毒剂的优点是
(答出两点即可)。
[思路分析]
解析： (1)根据框图中的提示可知，Na2FeO4只在碱性环境中稳定存在，加入NaOH固体可以调节溶液pH，使溶液显碱性。(2)在酸性条件下，H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，自身被还原为H2O，反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。(3)步骤③中参加反应的离子有Fe3＋、ClO－和OH－，除生成FeO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 和Cl－外还有H2O，故该反应的离子方程式为2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋3Cl－＋5H2O。
(4)Na2FeO4在碱性环境中稳定存在，污水的pH越高，Na2FeO4的浓度越大，故曲线Ⅰ比曲线Ⅱ对应的污水pH高。
(5)1 g Na2FeO4能得到电子的物质的量为 eq \f(3,166) ml ≈0.018 ml，1 g Cl2能得到电子的物质的量为 eq \f(2,71) ml≈0.028 ml，故Na2FeO4的消毒效率比氯气的低。
答案： (1)Na2FeO4只在碱性环境中稳定存在，加入NaOH固体可以调节溶液pH，使溶液显碱性
(2)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
(3)2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ＋3Cl－＋5H2O
(4)高 (5)低 既能消毒杀菌又能净水(或无毒、方便保存等)
对点练2.醋酸亚铬[(CH3COO)2Cr·2H2O]为砖红色晶体，难溶于冷水，易溶于酸，在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂，将三价铬还原为二价铬；二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示。回答下列问题：
(1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却，目的是 。
仪器a的名称是 。
(2)将过量锌粒和氯化铬固体置于c中，加入少量蒸馏水，按图连接好装置。打开K1、K2，关闭K3。
①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，该反应的离子方程式为 。
②同时c中有气体产生，该气体的作用是
。
(3)打开K3，关闭K1和K2。c中亮蓝色溶液流入d，其原因是
；
d中析出砖红色沉淀。为使沉淀充分析出并分离，需采用的操作是 、 、洗涤、干燥。
(4)指出装置d可能存在的缺点 。
解析： (1)由题给信息，[(CH3COO)2Cr·2H2O]在气体分析中用作O2吸收剂，说明Cr2＋具有强还原性，易被O2氧化，故所用蒸馏水需经煮沸除去其中的O2，以免影响[(CH3COO)2Cr·2H2O]的制备。由仪器的结构特点可知，a为分液漏斗。
(2)①Zn将Cr3＋还原为Cr2＋，离子方程式为Zn＋2Cr3＋===Zn2＋＋2Cr2＋。②Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，H2起到排除c中空气的作用，以防Cr2＋被氧化。
(3)过量的Zn与盐酸反应放出大量的H2，使装置c中压强增大，关闭K1和K2，打开K3时，溶液被压入装置d中。由题给信息知，[(CH3COO)2Cr·2H2O]难溶于冷水，因此应用冰浴冷却，以便于[(CH3COO)2Cr·2H2O]析出，再将沉淀过滤、洗涤、干燥即可。
(4)装置d的缺点是该装置与大气直接相通，空气中的O2易将[(CH3COO)2Cr·2H2O]氧化。
答案： (1)除去水中溶解的氧气 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，可能使醋酸亚铬被空气中的氧气氧化
考点二 基于有机物制备的综合实验探究
1．把握制备过程
2．盘点常用仪器
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3．熟悉常考问题
(1)有机物易挥发，因此在反应中通常要采用冷凝回流装置，以减少有机物的挥发，提高原料的利用率和产物的产率。
(2)有机反应通常都是可逆反应，且易发生副反应，因此常使某种价格较低的反应物过量，以提高另一反应物的转化率和产物的产率，同时在实验中需要控制反应条件，以减少副反应的发生。
(3)根据产品与杂质的性质特点选择合适的分离提纯方法，如蒸馏、分液等。
醇脱水是合成烯烃的常用方法，实验室合成环己烯的反应和实验装置如下：

可能用到的有关数据如下：
合成反应：
在a中加入20 g环己醇和2小片碎瓷片，冷却搅动下慢慢加入1 mL浓硫酸。b中通入冷却水后，开始缓慢加热a，控制馏出物的温度不超过90 ℃。
分离提纯：
反应粗产物倒入分液漏斗中，分别用少量5%碳酸钠溶液和水洗涤，分离后加入无水氯化钙颗粒，静置一段时间后弃去氯化钙。最终通过蒸馏得到纯净环己烯10 g。
回答下列问题：
(1)装置b的名称是 。
(2)加入碎瓷片的作用是 ；
如果加热一段时间后发现忘记加瓷片，应该采取的正确操作是 (填字母，下同)。
A．立即补加 B．冷却后补加
C．不需补加 D．重新配料
(3)本实验中最容易产生的副产物的结构简式为 。
(4)分液漏斗在使用前须清洗干净并 ；在本实验分离过程中，产物应该从分液漏斗的 (填“上口倒出”或“下口放出”)。
(5)分离提纯过程中加入无水氯化钙的目的是 。
(6)在环己烯粗产物蒸馏过程中，不可能用到的仪器有 。
A．圆底烧瓶 B．温度计 C．吸滤瓶
D．球形冷凝管 E．接收器
(7)本实验所得到的环己烯产率是 。
A．41% B．50% C．61% D．70%
[审题流程] 有机物制备实验一般包括制备过程和提纯过程。本题给出了详细的实验过程，可对题干信息解读如下：
解析： (1)装置b为直形冷凝管，可用于冷凝回流。(2)加入碎瓷片的作用是防止有机物在加热时发生暴沸。如果在加热时发现忘记加碎瓷片，这时必须停止加热，待冷却后补加碎瓷片。(3)醇分子间最容易发生脱水反应生成醚类化合物。(4)分液漏斗在使用前必须要检漏。实验生成的环己烯的密度比水的要小，所以环己烯应从上口倒出。(5)加入无水氯化钙的目的：除去水(作干燥剂)和除去环己醇(因为乙醇可以和氯化钙反应，类比推知，环己醇和氯化钙也可以反应)。(6)观察题中实验装置图知蒸馏过程中不可能用到吸滤瓶及球形冷凝管。(7)20 g环己醇的物质的量为 eq \f(20 g,100 g·ml－1) ＝0.2 ml，理论上生成环己烯的物质的量为0.2 ml，环己烯的质量为0.2 ml×82 g·ml－1＝16.4 g，实际得到环己烯的质量为10 g，则产率为 eq \f(10 g,16.4 g) ×100%≈61%。
答案： (1)直形冷凝管 (2)防止暴沸 B
(3) (4)检漏 上口倒出 (5)干燥(或除水除醇) (6)CD (7)C
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对点练3.对甲基苯胺可用对硝基甲苯作原料在一定条件下制得。 主要反应及装置如下：
主要反应物和产物的物理性质见下表：
实验步骤如下：
①向三颈烧瓶中加入50 mL稀盐酸、10.7 mL(13.7 g)对硝基甲苯和适量铁粉，维持瓶内温度在80 ℃左右，同时搅拌回流、使其充分反应；
②调节pH＝7～8，再逐滴加入30 mL苯充分混合；
③抽滤得到固体，将滤液静置、分液得液体M；
④向M中滴加盐酸，振荡、静置、分液，向下层液体中加入NaOH溶液，充分振荡、静置；
⑤抽滤得固体，将其洗涤、干燥得6.1 g产品。
回答下列问题：
(1)主要反应装置如图，a处缺少的装置是 (填仪器名称)，实验步骤③和④的分液操作中使用到下列仪器中的 (填字母)。
a．烧杯 b．长颈漏斗 c．玻璃棒 d．铁架台
(2)步骤②中用5%的碳酸钠溶液调pH＝7～8的目的之一是使Fe3＋转化为氢氧化铁沉淀，另一个目的是 。
(3)步骤③中液体M是分液时的 层(填“上”或“下”)液体，步骤④加入盐酸的作用是 。
(4)步骤④中加入氢氧化钠溶液后发生反应的离子方程式有 。
(5)步骤⑤中，以下洗涤剂中最合适的是 (填字母)。
a．乙 b．蒸馏水
c．HCl溶液 d．NaOH溶液
(6)本实验的产率是 %。(计算结果保留一位小数)
解析： 首先向三颈烧瓶中加稀盐酸、对硝基甲苯和适量铁粉加热进行反应，生成对甲基苯胺盐酸盐，调节pH＝7～8，沉淀铁离子并使对甲基苯胺盐酸盐转化为对甲基苯胺，加入苯溶解生成的对甲基苯胺和未反应的对硝基甲苯，抽滤静置分液得到有机层，向有机层中加入盐酸使对甲基苯胺转化为对甲基苯胺盐酸盐，生成的对甲基苯胺盐酸盐易溶于水，静置分液得到无机层，向无机层加入NaOH溶液，使对甲基苯胺盐酸盐转化为对甲基苯胺，对甲基苯胺常温下为不溶于水的固体，所以在加入氢氧化钠溶液后会有对甲基苯胺固体析出，抽滤得到固体，洗涤、干燥得到产品。
(1)该反应中反应物沸点较低，加热反应过程中会挥发，需要在a处加装球形冷凝管冷凝回流；分液操作需要烧杯、分液漏斗、铁架台，所以选ad；
(2)根据题目所给信息可知，pH值升高会使对甲基苯胺盐酸盐转化为对甲基苯胺，达到分离提纯的目的；
(3)根据分析步骤③中液体M为有机层，溶剂为苯，密度比水小，所以在上层；加入盐酸使对甲基苯胺转化为易溶于水的对甲基苯胺盐酸盐，从而实现与对硝基甲苯的分离；
(4)下层液体中有未反应的盐酸和生成的对甲基苯胺盐酸盐都与NaOH发生反应，离子方程式为：
(5)洗涤过程是为了洗去对甲基苯胺可能附着的对甲基苯胺盐酸盐、NaCl和NaOH等可溶于水的杂质，为降低对甲基苯胺洗涤过程的溶解损失，最好的洗涤剂应为蒸馏水，所以选b；
(6)原料中有13.7 g对硝基甲苯，即 eq \f(13.7 g,137 g/ml) ＝0.1 ml，所以理论上生成的对甲基苯胺应为0.1 ml，实际得到产品6.1 g，所以产率为 eq \f(6.1 g,0.1 ml×107 g/ml) ×100%≈57.0%。
答案： (1)球形冷凝管 ad (2)使对甲基苯胺盐酸盐转化为对甲基苯胺 (3)上 使对甲基苯胺转化为对甲基苯胺盐酸盐进入水层与对硝基甲苯分离 (4)H＋＋OH－===H2O、

(5)b (6) 57.0
考点三 探究型综合实验
题型1 猜想型实验方案的设计
漂白粉是生产生活中常用的消毒剂和杀菌剂。实验室有一瓶密封不严的漂白粉样品，其中肯定存在CaCl2，请设计实验，探究该样品中可能存在的其他固体物质。
(1)提出合理假设。
假设1：该漂白粉未变质，只含有 ；
假设2：该漂白粉全部变质，只含有 ；
假设3：该漂白粉部分变质，既含有 ，
又含 。
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(2)设计实验方案，进行实验。请写出实验步骤、预期现象和结论。
限选用的仪器和药品：试管、滴管、带导管的单孔塞、蒸馏水、自来水、1 ml·L－1盐酸、品红溶液、新制澄清石灰水。(提示：不必检验Ca2＋和Cl－)
[审题流程] 第一步 明确目的原理
设计实验探究漂白粉变质后物质的成分，涉及反应：
①2Ca(OH)2＋2Cl2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。
②Ca(ClO)2＋H2O＋CO2===CaCO3↓＋2HClO。
第二步 提出合理假设
根据假设3提供的物质及反应原理判断样品中可能含有Ca(ClO)2或CaCO3或二者的混合物。
第三步 寻找验证方法
用CaCO3与盐酸反应产生使澄清石灰水变浑浊的CO2来验证CaCO3的存在。
用Ca(ClO)2与盐酸反应生成能使品红溶液褪色的HClO来验证Ca(ClO)2的存在。
第四步 设计操作步骤
①固体样品中加入稀盐酸，将产生的气体通入澄清石灰水中(用于检验CO2)。
②向步骤①反应后的溶液中滴入1～2滴品红溶液，振荡(用于检验HClO)。
第五步 分析得出结论
若步骤①中石灰水未变浑浊，则说明样品中无CaCO3，即假设1成立。
若步骤①中石灰水变浑浊，且步骤②中品红溶液不褪色，说明CaCO3存在，不存在Ca(ClO)2，即假设2成立。
若步骤①中石灰水变浑浊，且步骤②中品红溶液褪色，说明有CaCO3和Ca(ClO)2存在，即假设3成立。
答案： (1)Ca(ClO)2 CaCO3 Ca(ClO)2
CaCO3
(2)
对点练4.工业上从废铅蓄电池的铅膏回收铅的过程中，可用碳酸盐溶液与处理后的铅膏(主要成分为PbSO4)发生反应：PbSO4(s)＋CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) (aq)PbCO3(s)＋SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) (aq)。某课题组以PbSO4为原料模拟该过程，探究上述反应的实验条件及固体产物的成分。
(1)室温时，向两份相同的PbSO4样品中分别加入同体积、同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液均可实现上述转化，在 溶液中PbSO4转化率较大，理由是 。
(2)查阅文献：上述反应还可能生成碱式碳酸铅[2PbCO3·Pb(OH)2]，它和PbCO3受热都易分解生成PbO。该课题组对固体产物(不考虑PbSO4)的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三：
假设一：全部为PbCO3；
假设二： ；
假设三： 。
(3)为验证假设一是否成立，课题组进行如下研究。请完成下列表格：
解析： (1)Na2CO3溶液中c(CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) )较大，根据平衡移动原理，可知Na2CO3溶液中PbSO4转化率较大。(2)根据题中信息，提出另外两种假设。假设二：全部为碱式碳酸铅[2PbCO3·Pb(OH)2]；假设三：为PbCO3和2PbCO3·Pb(OH)2的混合物。(3)因为PbCO3受热分解不产生水，而2PbCO3·Pb(OH)2受热分解产生水，所以可利用此不同设计实验方案。
答案： (1)Na2CO3 Na2CO3溶液中的c(CO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(3)) )大
(2)全部为2PbCO3·Pb(OH)2 为PbCO3和2PbCO3·Pb(OH)2的混合物
(3)
题型2 定性探究“物质性质”实验方案的设计
草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其K1＝5.4×10－2，K2＝5.4×10－5。草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色，熔点为101 ℃，易溶于水，受热脱水、升华，170 ℃以上分解。回答下列问题：
(1)甲组同学按照如图所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是 ，由此可知草酸晶体分解的产物中有 。装置B的主要作用是 。
(2)乙组同学认为草酸晶体分解的产物中还有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。
学生用书第261页
①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、 。装置H反应管中盛有的物质是 。
②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是 。
[思路引导] 第(1)问考查CO2的检验方法，CO2能使澄清石灰水变浑浊，还应注意题干中草酸的性质，草酸蒸气对CO2的检验有干扰作用。第(2)①问考查该实验中检验CO时对干扰因素CO2的排除，检验CO气体，应先在H装置中进行CO还原CuO的反应，气体进入H装置前需除去CO中的CO2气体并且检验CO2是否除尽，从H装置中导出的气体需用澄清石灰水检验CO2气体的存在，说明是CO还原CuO。第(2)②考查CO检验时现象描述的全面性，CO还原CuO时，黑色的CuO变成红色的单质Cu，且CO的氧化产物是CO2。
答案： (1)有气泡逸出，澄清石灰水变浑浊 CO2 冷凝(水蒸气、草酸等)，防止草酸进入装置C反应生成沉淀，干扰CO2的检验
(2)①F、D、G、H、D、I CuO(氧化铜)
②前面D中澄清石灰水无现象，H中黑色粉末变红色，其后的D中澄清石灰水变浑浊
对点练5.化学小组探究FeCl3溶液与Na2S溶液的反应产物，利用如图装置进行如下实验：
Ⅰ.向盛有0.1 ml·L－1FeCl3溶液的三颈烧瓶中，滴加一定量0.1 ml·L－1Na2S溶液，搅拌，能闻到臭鸡蛋气味，产生沉淀A。
Ⅱ.向盛有0.1 ml·L－1Na2S溶液的三颈烧瓶中，滴加少量0.1 ml·L－1FeCl3溶液，搅拌，产生沉淀B。
已知：①FeS2为黑色固体，且不溶于水和盐酸。
②Ksp(Fe2S3)＝1×10－88，Ksp(FeS2)＝6.3×10－31，Ksp[Fe(OH)3]＝1×10－38，Ksp(FeS)＝4×10－19。
回答下列问题：
(1)NaOH溶液的作用是 。
小组同学猜测，沉淀A、B可能为S、硫化物或它们的混合物。他们设计如下实验进行探究：
实验一：探究A的成分取沉淀A于小烧杯中，进行如下实验：
(2)试剂X是 。由此推断A的成分是 (填化学式)。
实验二：探究B的成分取沉淀B于小烧杯中，进行如下实验：
(3)向试管a中加入试剂Y，观察到明显现象，证明溶液中存在Fe2＋。试剂Y是 ，明显现象是 。
由此推断B的成分是 (填化学式)。
(4)请分析Ⅱ中实验未得到Fe(OH)3的原因是 。
解析： (1)臭鸡蛋气味的气体是H2S，具有毒性会污染空气，所以使用NaOH溶液进行尾气处理。(2)S可溶于CS2，加热烘干后可得到淡黄色的固体硫。固体加入稀HCl产生臭鸡蛋气味气体说明含有FeS，则A是S和FeS的混合物。(3)Fe2＋可用K3[Fe(CN)6]溶液检验，若含有Fe2＋则会生成蓝色沉淀，也可用NaOH溶液检验，若含有Fe2＋则会先生成白色沉淀，然后迅速转化为灰绿色，最后变成红褐色。由溶液甲加热无淡黄色固体说明不存在硫单质，加入足量HCl产生淡黄色物质说明有硫生成，臭鸡蛋气味气体说明有H2S生成，所以硫是由Fe3＋氧化得到，则B是Fe2S3。(4)由溶度积数可知，Fe2S3的溶解度远小于Fe(OH)3，则Fe3＋更容易生成Fe2S3沉淀。
答案： (1)吸收H2S气体
(2)CS2(或二硫化碳) S、FeS
(3)铁氰化钾溶液(或NaOH溶液) 产生蓝色沉淀(或产生白色沉淀迅速转化为灰绿色，最后变成红褐色) Fe2S3
(4)由溶度积数可知，Fe2S3的溶解度远小于Fe(OH)3，则Fe3＋更容易生成Fe2S3沉淀
真题演练 明确考向
1．(2022·山东等级考，18节选)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：
学生用书第262页
(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 。
(2)用上述装置，根据反应TiO2＋CCl4 eq \(=====,\s\up7(△)) TiCl4＋CO2制备TiCl4。已知TiCl4与CCl4分子结构相似，与CCl4互溶，但极易水解。选择合适仪器并组装蒸馏装置对TiCl4、CCl4混合物进行蒸馏提纯(加热及夹持装置略)，安装顺序为①⑨⑧ (填序号)，先馏出的物质为 。
解析： (1)实验开始时先通N2，排尽装置中的空气，一段时间后，先加热装置a，产生SOCl2气体充满b装置后再加热b装置，装置b中发生反应的化学方程式为FeCl2·4H2O＋4SOCl2(g) eq \(=====,\s\up7(△)) FeCl2＋4SO2＋8HCl；装置c、d的共同作用是冷凝回流SOCl2；
(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，蒸馏装置中应选择直形冷凝管⑥、不选用球形冷凝管⑦，接着连接尾接管⑩，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。
答案： (1) a FeCl2·4H2O＋4SOCl2(g) eq \(=====,\s\up7(△)) FeCl2＋4SO2＋8HCl 冷凝回流SOCl2
(2)⑥⑩③⑤ CCl4
2．(2022·辽宁选择考，18节选)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。
(4)装置F的作用为 。
(5)反应过程中，控温45 ℃的原因为 。
(6)氢醌法制备H2O2总反应的化学方程式为 。
解析： 从H2O2的制备原理图可知，反应分两步进行，第一步为H2在Ni催化作用下与乙基蒽醌反应生成乙基蒽醇，第二步为O2与乙基蒽醇反应生成H2O2和乙基蒽醌。启普发生器A为制取H2的装置，产生的H2中混有HCl和H2O，需分别除去后进入C中发生第一步反应。随后氧气源释放的氧气经D干燥后进入C中发生反应生成H2O2和乙基蒽醌，F中装有浓H2SO4，与C相连，防止外界水蒸气进入C中，使催化剂Ni中毒。
(1)A中锌和盐酸反应生成氯化锌和氢气，反应的离子方程式为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑；
(2)H2O、HX等杂质易使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，所以装置B应该选③①。
(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H2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。
(5)适当升温加快反应速率，同时防止温度过高H2O2分解，所以反应过程中控温45 ℃。
(6)第一步为H2在Ni催化作用下与乙基蒽醌反应生成乙基蒽醇，第二步为O2与乙基蒽醇反应生成H2O2和乙基蒽醌，总反应为H2＋O2 eq \(=====,\s\up7(Ni),\s\d5(乙基蒽醌)) H2O2。
答案： (1)Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
(2)③①
(3)a、b c、d
(4)防止外界水蒸气进入C中使催化剂Ni中毒
(5)适当升温加快反应速率，同时防止温度过高H2O2分解
(6)H2＋O2 eq \(=====,\s\up7(Ni),\s\d5(乙基蒽醌)) H2O2
3．(2022·广东选择考，17)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 。
学生用书第263页
(3)某小组研究25 ℃下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 eq \f(n（NaAc）,n（HAc）) 的增加，c(H＋)的值逐渐接近HAc的Ka。
查阅资料获悉：一定条件下，按 eq \f(n（NaAc）,n（HAc）) ＝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。
①移取20.00 mL HAc溶液，加入2滴酚酞溶液，用0.100 0 ml·L－1NaOH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。
②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 。
解析： (1)溶液稀释过程中，溶质的物质的量不变，因此250 mL×0.1 ml/L＝V×5 ml/L，解得V＝5.0 mL。
(2)A.容量瓶使用过程中，不能用手等触碰瓶口，以免污染试剂，故A错误；B.定容时，视线应与溶液凹液面和刻度线“三线相切”，不能仰视或俯视，故B错误；C.向容量瓶中转移液体，需用玻璃棒引流，玻璃棒下端位于刻度线以下，同时玻璃棒不能接触容量瓶口，故C正确；D.定容完成后，盖上瓶塞，将容量瓶来回颠倒，将溶液摇匀，颠倒过程中，左手食指抵住瓶塞，防止瓶塞脱落，右手扶住容量瓶底部，防止容量瓶从左手掉落，故D错误。
(3)①实验Ⅶ的溶液中n(NaAc)∶n(HAc)＝3∶4，V(HAc)＝4.00 mL，因此V(NaAc)＝3.00 mL，即a＝3.00，由实验Ⅰ可知，溶液最终的体积为40.00 mL，因此V(H2O)＝40.00 mL－4.00 mL－3.00 mL＝33.00 mL，即b＝33.00。
②实验Ⅰ所得溶液的pH＝2.86，实验Ⅱ的溶液中c(HAc)为实验Ⅰ的 eq \f(1,10) ，稀释过程中，若不考虑电离
平衡移动，则实验Ⅱ所得溶液的pH＝2.86＋1＝3.86，但实际溶液的pH＝3.36