2020江苏高考化学二轮讲义：3题型三　综合实验探究与定量计算



　物质制备类综合实验

1．题型剖析
(1)无机物制备题的常考方向

(2)有机物制备题的常考问题
涉及有机物制备的综合实验，重点考查物质分离中的蒸馏、分液操作，反应条件的控制，产率的计算等问题。
2．制备实验方案设计的原则
(1)无机物制备实验方案应遵循下列原则
①原料廉价易得，用料最省即原料利用率高。
②所选用的实验装置或仪器不复杂。
③实验操作简便安全，对环境不造成污染或污染较小。
(2)有机物制备实验方案应遵循下列原则
①原料廉价易得，用料最省。
②副反应、副产品少，反应时间短，产品易分离提纯。
③反应实验步骤少，实验操作方便安全。
(3)仪器装置的选择要根据反应物的状态和反应条件。
3．有气体参与的制备实验的注意事项
(1)操作顺序问题
与气体有关的实验操作顺序：装置选择与连接→气密性检查→装入固体药品→加液体药品→按程序进行实验→拆卸仪器。
(2)加热操作的要求
①使用可燃性气体(如H2、CO、CH4等)，先用原料气排尽系统内的空气，再点燃酒精灯加热，以防止爆炸。
②制备一些易与空气中的成分发生反应的物质(如H2还原CuO的实验)，反应结束时，应先熄灭酒精灯，继续通原料气至试管冷却。
(3)尾气处理的方法
有毒气体常采用溶液(或固体)吸收或点燃的方法，不能直接排放。
(4)特殊实验装置
①制备在空气中易吸水、潮解以及水解的物质(如Al2S3、AlCl3、FeCl3等)，往往在装置的末端再接一个干燥装置，以防止空气中的水蒸气进入。
②用液体吸收气体，若气体溶解度较大，要加防倒吸装置。
③若制备物质易被空气中的氧气氧化，应加排空气装置。
4．有机物的制备
(1)实验流程

(2)装置特点
①有机化合物的制备通常要用到多口的烧瓶、冷凝管(直形、球形)等中学不常见实验仪器。不过只是其形状不同，作用与我们学过的基本仪器相同。
②几种有机制备实验常见的装置与仪器

③常用操作：蒸馏，冷凝回流，分液。

角度一　无机物的制备
1．(2018·高考江苏卷)以Cl2、NaOH、(NH2)2CO(尿素)和SO2为原料可制备N2H4·H2O(水合肼)和无水Na2SO3，其主要实验流程如下：

已知：①Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O是放热反应。
②N2H4·H2O沸点约118 ℃，具有强还原性，能与NaClO 剧烈反应生成N2。
(1)步骤Ⅰ制备NaClO溶液时，若温度超过40 ℃，Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl，其离子方程式为______________________________________________；实验中控制温度除用冰水浴外，还需采取的措施是________。
(2)步骤Ⅱ合成N2H4·H2O的装置如图1所示。NaClO 碱性溶液与尿素水溶液在40 ℃以下反应一段时间后，再迅速升温至110 ℃继续反应。实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是__________________；使用冷凝管的目的是__________________________________________。

(3)步骤Ⅳ用步骤Ⅲ得到的副产品Na2CO3制备无水Na2SO3(水溶液中H2SO3、HSO、SO随pH的分布如图2所示，Na2SO3的溶解度曲线如图3所示)。

①边搅拌边向Na2CO3溶液中通入SO2制备NaHSO3溶液。实验中确定何时停止通SO2的实验操作为_________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②请补充完整由NaHSO3溶液制备无水Na2SO3的实验方案：____________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
用少量无水乙醇洗涤，干燥，密封包装。
解析：(1)由题给条件，反应物为Cl2和NaOH，生成物为NaClO3、NaCl、H2O，根据离子方程式书写规则、原子守恒、电荷守恒以及得失电子守恒得该离子反应为3Cl2＋6OH－5Cl－＋ClO＋3H2O；Cl2与碱反应放热，所以要控制温度，还需采取的措施是控制通入氯气的速度。(2)步骤Ⅱ是尿素和次氯酸钠反应合成水合肼，由题给信息水合肼能与次氯酸钠剧烈反应，所以滴液漏斗中盛装的是次氯酸钠碱性溶液，由水合肼沸点约为118 ℃，题给实验反应温度为110 ℃，故使用冷凝管的目的是减少水合肼的挥发。(3)①由题图2所给pH与各粒子摩尔分数关系可知，在pH约为4时，溶液中HSO浓度最大，此时可停止通SO2气体；②由NaHSO3制备Na2SO3是向NaHSO3溶液中加入NaOH溶液，由题图2可知在pH约为10时，SO浓度最大，此时停止加入NaOH，再由Na2SO3的溶解度曲线可知，过滤温度应高于34 ℃。实验方案为边搅拌边向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液，测量溶液pH，pH约为10时，停止滴加NaOH溶液，加热浓缩溶液至有大量晶体析出，在温度高于34 ℃条件下趁热过滤。
答案：(1)3Cl2＋6OH－5Cl－＋ClO＋3H2O　缓慢通入Cl2
(2)NaClO碱性溶液　减少水合肼的挥发
(3)①测量溶液的pH，若pH约为4，停止通SO2
②边搅拌边向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液，测量溶液pH，pH约为10时，停止滴加NaOH溶液，加热浓缩溶液至有大量晶体析出，在高于34 ℃条件下趁热过滤
2．(2016·高考江苏卷)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的抗氧化剂，在空气中、受热时均易分解。实验室制备少量Na2S2O5的方法：在不断搅拌下，控制反应温度在40 ℃左右，向Na2CO3过饱和溶液中通入SO2，实验装置如下图所示。

当溶液pH约为4时，停止反应，在20 ℃左右静置结晶。生成Na2S2O5的化学方程式为
2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O
(1)SO2与Na2CO3溶液反应生成NaHSO3和CO2，其离子方程式为________________
________________________________________________________________________。
(2)装置Y的作用是________________________________________________________。
(3)析出固体的反应液经减压抽滤、洗涤、25～30 ℃干燥，可获得Na2S2O5固体。
①组成减压抽滤装置的主要仪器是布氏漏斗、________和抽气泵。
②依次用饱和SO2水溶液、无水乙醇洗涤Na2S2O5固体。用饱和SO2水溶液洗涤的目的是___________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)实验制得的Na2S2O5固体中含有一定量的Na2SO3和Na2SO4，其可能的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)该离子方程式为2SO2＋H2O＋CO===2HSO＋CO2。(2)装置Y的作用是防止倒吸。
(3)①减压抽滤装置的主要仪器有布氏漏斗、吸滤瓶和抽气泵。②用饱和SO2水溶液洗涤的目的是减少Na2S2O5在水中的溶解。(4)根据提供信息，Na2S2O5在空气中、受热时均易分解，在制备过程中Na2S2O5分解生成Na2SO3，部分Na2SO3被氧化为Na2SO4，因此含有一定量的Na2SO3、Na2SO4。
答案：(1)2SO2＋CO＋H2O===2HSO＋CO2
(2)防止倒吸
(3)①吸滤瓶　②减少Na2S2O5在水中的溶解
(4)在制备过程中Na2S2O5分解生成Na2SO3，Na2SO3被氧化生成Na2SO4
3．(2014·高考江苏卷)磷酸铁(FePO4·2H2O，难溶于水的米白色固体)可用于生产药物、食品添加剂和锂离子电池的正极材料。实验室可通过下列实验制备磷酸铁。
(1)称取一定量已除去油污的废铁屑，加入稍过量的稀硫酸，加热、搅拌，反应一段时间后过滤。反应加热的目的是________________________________________________。
(2)向滤液中加入一定量H2O2氧化Fe2＋。为确定加入H2O2的量，需先用K2Cr2O7标准溶液滴定滤液中的Fe2＋，离子方程式如下：
Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
①在向滴定管中注入K2Cr2O7标准溶液前，滴定管需要检漏、________________和________________。
②若滴定x mL滤液中的Fe2＋，消耗a mol·L—1 K2Cr2O7标准溶液b mL，则滤液中c(Fe2＋)＝________ mol·L—1。
③为使滤液中的Fe2＋完全被H2O2氧化，下列实验条件控制正确的是________(填序号)。
A．加入适当过量的H2O2溶液
B．缓慢滴加H2O2溶液并搅拌
C．加热，使反应在较高温度下进行
D．用氨水调节溶液pH＝7
(3)将一定量的Na2HPO4溶液(溶液显碱性)加入含有Fe3＋的溶液中，搅拌、过滤、洗涤、干燥得到FePO4·2H2O。若反应得到的FePO4·2H2O固体呈棕黄色，则磷酸铁中混有的杂质可能为________。
解析：(1)温度越高反应速率越快，因此加热可以加快反应的速率。(2)①滴定管要先用蒸馏水洗涤，再用待装液体润洗。②根据题给离子方程式可知，n(Fe2＋)＝6n(Cr2O)，c(Fe2＋)＝＝＝ mol·L－1。③加入过量的H2O2，可以使Fe2＋充分被氧化；缓慢滴加H2O2并搅拌，可以使反应更充分；加热会使H2O2发生分解；加入氨水会使Fe2＋转化为沉淀。故答案为AB。(3)因为碱性溶液中Fe3＋反应生成红褐色的 Fe(OH)3沉淀，从而使得到的FePO4·2H2O固体呈棕黄色。
答案：(1)加快铁与稀硫酸反应速率
(2)①用蒸馏水洗涤　用K2Cr2O7标准溶液润洗2～3次
②　③AB
(3)Fe(OH)3(或氢氧化铁)
角度二　有机物的制备
4．(2019·高考江苏卷)丙炔酸甲酯(CH≡C—COOCH3)是一种重要的有机化工原料，沸点为103～105 ℃。实验室制备少量丙炔酸甲酯的反应为
CH≡C—COOH＋CH3OH
CH≡C—COOCH3＋H2O
实验步骤如下：
步骤1：在反应瓶中，加入14 g丙炔酸、50 mL甲醇和2 mL浓硫酸，搅拌，加热回流一段时间。
步骤2：蒸出过量的甲醇(装置如图)。

步骤3：反应液冷却后，依次用饱和NaCl溶液、5% Na2CO3溶液、水洗涤。分离出有机相。
步骤4：有机相经无水Na2SO4干燥、过滤、蒸馏，得丙炔酸甲酯。
(1)步骤1中，加入过量甲醇的目的是__________________________________________。
(2)步骤2中，如图所示的装置中仪器A的名称是__________；蒸馏烧瓶中加入碎瓷片的目的是________________________________________________________________________。
(3)步骤3中，用5% Na2CO3溶液洗涤，主要除去的物质是________；分离出有机相的操作名称为________。
(4)步骤4中，蒸馏时不能用水浴加热的原因是_____________________________________
__________________________________________________________________________。
解析：(1)甲醇可作为溶剂，同时增加一种反应物的用量，可提高另一种反应物的转化率。(2)蒸馏时用到的仪器A为直形冷凝管，蒸馏烧瓶中加入碎瓷片的目的是防止暴沸。(3)Na2CO3可以与丙炔酸反应。丙炔酸甲酯在Na2CO3溶液中的溶解度较小，故可以用分液法分离有机相和无机相。(4)丙炔酸甲酯的沸点比水高，若用水浴加热，则不能将丙炔酸甲酯蒸出来。
答案：(1)作为溶剂、提高丙炔酸的转化率　(2)(直形)冷凝管　防止暴沸　(3)丙炔酸　分液　(4)丙炔酸甲酯的沸点比水的高
5．(2018·高考江苏卷)3，4­亚甲二氧基苯甲酸是一种用途广泛的有机合成中间体，微溶于水，实验室可用KMnO4氧化3，4­亚甲二氧基苯甲醛制备，其反应方程式为

实验步骤如下：
步骤1：向反应瓶中加入3，4­亚甲二氧基苯甲醛和水，快速搅拌，于70～80 ℃滴加KMnO4溶液。反应结束后，加入KOH溶液至碱性。
步骤2：趁热过滤，洗涤滤饼，合并滤液和洗涤液。
步骤3：对合并后的溶液进行处理。
步骤4：抽滤，洗涤，干燥，得3，4­亚甲二氧基苯甲酸固体。
(1)步骤1中，反应结束后，若观察到反应液呈紫红色，需向溶液中滴加NaHSO3溶液，HSO转化为__________(填化学式)；加入KOH溶液至碱性的目的是________________________________________________________________________。
(2)步骤2中，趁热过滤除去的物质是________(填化学式)。
(3)步骤3中，处理合并后溶液的实验操作为___________________________________。
(4)步骤4中，抽滤所用的装置包括________、吸滤瓶、安全瓶和抽气泵。
解析：(1)反应结束后，溶液仍呈紫红色，说明KMnO4溶液过量，需加NaHSO3溶液进行还原，HSO则被氧化为SO。题干信息提示3，4­亚甲二氧基苯甲酸微溶于水，而其盐溶于水，所以反应结束后加KOH溶液至碱性是将反应生成的酸转化为可溶性的钾盐。(2)产物中的MnO2不溶于水，所以趁热过滤除去MnO2。(3)合并后的溶液中含3，4­亚甲二氧基苯甲酸钾，需将其转化为微溶的酸，所以，处理合并后的溶液，可滴加盐酸，使有机酸逐渐从溶液中析出，因此，为使沉淀完全，可向溶液中滴加盐酸至水层不再产生沉淀。(4)抽滤装置包括布氏漏斗、吸滤瓶、安全瓶和抽气泵。
答案：(1)SO　将反应生成的酸转化为可溶性的盐
(2)MnO2
(3)向溶液中滴加盐酸至水层不再产生沉淀
(4)布氏漏斗
6．(2017·高考江苏卷)1­溴丙烷是一种重要的有机合成中间体，沸点为71 ℃，密度为1.36 g·cm－3。实验室制备少量1­溴丙烷的主要步骤如下：
步骤1：在仪器A中加入搅拌磁子、12 g正丙醇及20 mL水，冰水冷却下缓慢加入28 mL浓H2SO4；冷却至室温，搅拌下加入24 g NaBr。
步骤2：如图所示搭建实验装置，缓慢加热，直到无油状物馏出为止。

步骤3：将馏出液转入分液漏斗，分出有机相。
步骤4：将分出的有机相转入分液漏斗，依次用12 mL H2O、12 mL 5% Na2CO3溶液和12 mL H2O洗涤，分液，得粗产品，进一步提纯得1­溴丙烷。
(1)仪器A的名称是________________；加入搅拌磁子的目的是搅拌和________________。
(2)反应时生成的主要有机副产物有2­溴丙烷和________________。
(3)步骤2中需向接收瓶内加入少量冰水并置于冰水浴中的目的是________________。
(4)步骤2中需缓慢加热使反应和蒸馏平稳进行，目的是________________。
(5)步骤4中用5% Na2CO3溶液洗涤有机相的操作：向分液漏斗中小心加入12 mL 5% Na2CO3溶液，振荡，____________________________________，静置，分液。
解析：(1)仪器A为蒸馏烧瓶，搅拌磁子的作用是搅拌和防止暴沸。(2)反应物中的正丙醇可能发生消去反应生成丙烯，也可能发生分子间脱水反应生成正丙醚。(3)向接收瓶内加入少量冰水并置于冰水浴中，降低了接收瓶内的温度，减少了1­溴丙烷的挥发。(4)HBr易挥发，故需缓慢加热。(5)振荡后，要排出分液漏斗中的气体。
答案：(1)蒸馏烧瓶　防止暴沸
(2)丙烯、正丙醚
(3)减少1­溴丙烷的挥发
(4)减少HBr挥发
(5)将分液漏斗下口向上倾斜、打开活塞排出气体

1．硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：

回答下列问题：
(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是________________。
(2)步骤②需要加热的目的是________________，温度保持80～95 ℃，采用的合适加热方式是________。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为________(填标号)。

(3)步骤③中选用足量的H2O2，理由是_______________________________________
________________________________________________________________________。
分批加入H2O2，同时为了________________，溶液要保持pH小于0.5。
(4)步骤⑤的具体实验操作有______________，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150 ℃时失掉1.5个结晶水，失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为______________。
解析：(1)除去铁屑表面油污的方法是用热纯碱溶液清洗铁屑，再用水洗。(2)铁与稀硫酸反应时加热，可提高反应速率。温度低于水的沸点，可以用热水浴加热，受热均匀且便于控制。含少量硫化物的铁屑与稀硫酸反应有H2S生成。氢气不与碱溶液反应，而硫化氢能与碱溶液反应，而H2S在水中溶解度小，故氢气中混有的硫化氢用烧碱溶液除去，又因为硫化氢与碱反应较快，容易引起倒吸，C装置倒置漏斗能防倒吸，故宜选择C装置吸收硫化氢。(3)铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，加入足量双氧水的目的是将Fe2＋全部氧化为Fe3＋，发生反应为2Fe2＋＋H2O2 ＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，从生成物看，又不引入杂质。铁离子对双氧水分解起催化作用，分批加入双氧水，避免反应过快、放出热量较多，减少双氧水分解，以免造成氧化剂损失；铁离子易水解，保持溶液呈强酸性，避免铁离子发生水解反应生成氢氧化铁。(4)步骤⑤是要从溶液中得到硫酸铁铵晶体，故实验操作有加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)。(5)失重5.6%是质量分数，设结晶水合物的化学式为NH4Fe(SO4)2·xH2O，由题意知＝5.6%，解得x＝12。
答案：(1)碱煮水洗
(2)加快反应　热水浴　C
(3)将Fe2＋全部氧化为Fe3＋；不引入杂质　防止Fe3＋水解
(4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)
(5)NH4Fe(SO4)2·12H2O
2．环己烯是重要的化工原料。其实验室制备流程如下：

回答下列问题：
(1)原料环己醇中若含苯酚杂质，检验试剂为____________，现象为__________________。
(2)操作1的装置如图所示(加热和夹持装置已略去)。

①烧瓶A中进行的可逆反应化学方程式为________________________，浓硫酸也可做该反应的催化剂，选择FeCl3·6H2O而不用浓硫酸的原因为________(填序号)。
a．浓硫酸易使原料炭化并产生SO2
b．FeCl3·6H2O污染小、可循环使用，符合绿色化学理念
c．同等条件下，用FeCl3·6H2O比浓硫酸的平衡转化率高
②仪器B的作用为__________________________________________________________。
(3)操作2用到的玻璃仪器是____________。
(4)将操作3(蒸馏)的步骤补齐：安装蒸馏装置，加入待蒸馏的物质和沸石，____________，弃去前馏分，收集83 ℃的馏分。
解析：(1)利用苯酚遇FeCl3溶液显紫色，检验环己醇中含有的苯酚。(2)①烧瓶A中进行的可逆反应为＋H2O。a项，浓硫酸易使原料炭化并产生SO2，会降低原料利用率，正确；b项，使用FeCl3·6H2O不产生有毒气体，污染小，可以循环使用，符合绿色化学理念，正确；c项，同等条件下，浓硫酸能吸收反应生成的水，促进反应向右进行，故用浓硫酸比用FeCl3·6H2O的平衡转化率高，错误。②仪器B的作用为冷凝回流，减少环己醇蒸出。(3)操作2得到有机相和水相，为分液操作，用到的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯。(4)蒸馏实验开始时，先通冷凝水，后加热。
答案：(1)FeCl3溶液　溶液显紫色
(2)①OH＋H2O　ab
②冷凝回流，减少环己醇蒸出
(3)分液漏斗、烧杯
(4)通冷凝水，加热
3．二茂铁是一种具有芳香族性质的有机过渡金属化合物。二茂铁的熔点是173 ℃，在100 ℃时开始升华，沸点是249 ℃，不溶于水，易溶于苯、乙醚、汽油、柴油等有机溶剂；化学性质稳定，400 ℃以内不分解。

实验室制备二茂铁的装置示意图如图1，实验步骤为
①在三颈烧瓶中加入25 g粉末状的KOH，并从仪器a中加入60 mL无水乙醚，充分搅拌，同时通氮气约10 min；
②再从仪器a滴入5.5 mL新蒸馏的环戊二烯(C5H6、密度为0.95 g/cm3)，搅拌；
③将6.5 g无水FeCl2与(CH3)2SO(二甲亚砜，做溶剂)配成的溶液25 mL装入仪器a中，慢慢滴入三颈烧瓶中，45 min滴完，继续搅拌45 min；
④再从仪器a加入25 mL无水乙醚搅拌；
⑤将三颈烧瓶中液体转入分液漏斗，依次用盐酸、水各洗涤两次，分液得橙黄色溶液；
⑥蒸发橙黄色溶液，得二茂铁粗产品。
回答下列问题：
(1)仪器b的名称是________________，作用是________________________________
________________________________________________________________________。
(2)步骤①中通入氮气的目的是_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)三颈烧瓶的适宜容积应为________(填序号)。
①100 mL　　　②250 mL　　　③500 mL
步骤⑤所得的橙黄色溶液的溶剂是___________________________________________。
(4)KOH、FeCl2、C5H6反应生成二茂铁[Fe(C5H5)2]和KCl的化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)二茂铁粗产品的提纯过程在图2中进行，其操作名称为________。二茂铁及其衍生物可做抗震剂用于制无铅汽油，它们比曾经使用过的四乙基铅安全得多，其中一个重要的原因是________________________________________________________________________。
(6)最终得到纯净的二茂铁4.8 g，则该实验的产率为________(保留两位有效数字)。
解析：(1)仪器b的名称是(球形)冷凝管，其作用为冷凝回流有机物。
(2)该实验过程中用到试剂氯化亚铁，它易被空气中的氧气氧化，所以需要通入氮气，将装置中的空气排尽。
(3)根据题给的试剂的体积可知，60 mL＋5.5 mL＋25 mL＋25 mL＝115.5 mL，所以三颈烧瓶的适宜容积应为250 mL；步骤⑤所得的橙黄色溶液的溶剂是乙醚和二甲亚砜。
(4)由生成物可知，该反应为非氧化还原反应，KOH、FeCl2、C5H6反应生成二茂铁[Fe(C5H5)2]和KCl，化学方程式为2KOH＋FeCl2＋2C5H6===Fe(C5H5)2＋2KCl＋2H2O。
(5)由题给信息：二茂铁的熔点是173 ℃，在100 ℃时开始升华，所以二茂铁粗产品的提纯操作名称为升华；二茂铁及其衍生物可做抗震剂用于制无铅汽油，它们比曾经使用过的四乙基铅安全得多，其中一个重要的原因是四乙基铅反应后的产物会造成空气污染。
(6)根据反应2KOH＋FeCl2＋2C5H6===Fe(C5H5)2＋2KCl＋2H2O可知，KOH、FeCl2均过量，应以C5H6的量来计算二茂铁的产率。5.5 mL C5H6的物质的量为≈0.079 mol，则生成Fe(C5H5)2的物质的量为0.039 5 mol，质量为0.039 5 mol×186 g/mol＝7.347 g，该实验的产率为×100%≈65%。
答案：(1)(球形)冷凝管　冷凝回流有机物(或冷凝回流乙醚、环戊二烯和二甲亚砜)
(2)将装置中的空气排尽，防止实验过程中Fe2＋被氧化
(3)②　乙醚和二甲亚砜
(4)2KOH＋FeCl2＋2C5H6===Fe(C5H5)2＋2KCl＋2H2O
(5)升华　四乙基铅反应后的产物会造成空气污染
(6)65%
4．(2015·高考江苏卷)实验室以苯甲醛为原料制备间溴苯甲醛(实验装置见下图，相关物质的沸点见附表)。

附表　相关物质的沸点(101 kPa)
物质
沸点/℃
物质
沸点/℃
溴
58.8
1，2­二氯乙烷
83.5
苯甲醛
179
间溴苯甲醛
229
其实验步骤为
步骤1：将三颈瓶中的一定配比的无水AlCl3、1，2­二氯乙烷和苯甲醛充分混合后，升温至60 ℃，缓慢滴加经浓H2SO4干燥过的液溴，保温反应一段时间，冷却。
步骤2：将反应混合物缓慢加入一定量的稀盐酸中，搅拌、静置、分液。有机相用10% NaHCO3 溶液洗涤。
步骤3：经洗涤的有机相加入适量无水MgSO4固体，放置一段时间后过滤。
步骤4：减压蒸馏有机相，收集相应馏分。
(1)实验装置中冷凝管的主要作用是________，锥形瓶中的溶液应为________。
(2)步骤1所加入的物质中，有一种物质是催化剂，其化学式为________。
(3)步骤2中用10% NaHCO3溶液洗涤有机相，是为了除去溶于有机相的________(填化学式)。
(4)步骤3中加入无水MgSO4固体的作用是__________________________________
________________________________________________________________________。
(5)步骤4中采用减压蒸馏技术，是为了防止__________________________________。
解析：(1)由表中数据可知，溴的沸点只有58.8 ℃，加热至 60 ℃时，会造成大量溴的挥发，因此冷凝管的主要作用是冷凝回流溴。因Br2有毒，可用NaOH溶液吸收未被冷凝的Br2。
(2)由步骤1可知，三颈瓶中加入的物质有无水AlCl3、1，2­二氯乙烷、苯甲醛和液溴，1，2­二氯乙烷应是溶剂，无水AlCl3应是催化剂。
(3)因Br2易溶于有机相，步骤2加盐酸时，也会导致少量HCl溶于有机相。Br2和HCl都易与NaHCO3溶液发生化学反应，则加10% NaHCO3溶液的目的是除去有机相中的Br2和HCl。
(4)无水MgSO4是一种常用的有机物干燥剂，可除去有机相中的少量水分。
(5)间溴苯甲醛中的醛基易被空气中的O2氧化为羧基，温度越高被氧化得越快；减压蒸馏可降低蒸馏温度。因此，采用减压蒸馏技术是为了防止间溴苯甲醛被氧化。
答案：(1)冷凝回流　NaOH溶液　(2)AlCl3　(3)Br2、HCl　(4)除去有机相中的水　(5)间溴苯甲醛被氧化
　性质探究类综合实验

1．题型特点
该类题型以探究物质未知的性质，主要包括酸碱性、氧化性、还原性、热稳定性等以及可能发生的反应为主要目的。在性质探究实验中主要考查试剂的选择、装置仪器的规范、步骤优化、实验设计、现象的探究和结论的评价等综合分析能力。
2．研究物质性质的基本方法和程序

3．注意事项
(1)若探究影响物质性质的因素，首先应确定变量，其次是“定多变一”，即其他因素不变，只改变一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系。
(2)多角度辩证地看问题
①研究反应物中各微粒的性质(即内因)。
②研究反应条件的影响(温度、浓度、环境中的其他物质)。
③装置中的空气(氧气、水蒸气、二氧化碳)是否对性质实验有影响，如何避免。

1．(2019·高考江苏卷)实验室以工业废渣(主要含CaSO4·2H2O，还含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3)为原料制取轻质CaCO3和(NH4)2SO4晶体，其实验流程如下：

(1)室温下，反应CaSO4(s)＋CO(aq)CaCO3(s)＋SO(aq)达到平衡，则溶液中＝_______________________________________________________________
[Ksp(CaSO4)＝4.8×10－5，Ksp(CaCO3)＝3×10－9]。
(2)将氨水和NH4HCO3溶液混合，可制得(NH4)2CO3溶液，其离子方程式为________________________________________________________________________；
浸取废渣时，向(NH4)2CO3溶液中加入适量浓氨水的目的是______________________。
(3)废渣浸取在如图所示的装置中进行。控制反应温度在60～70 ℃，搅拌，反应3小时。温度过高将会导致CaSO4的转化率下降，其原因是____________________________________；
保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变，实验中提高CaSO4转化率的操作有________________________________________________________________________。

(4)滤渣水洗后，经多步处理得到制备轻质CaCO3所需的CaCl2溶液。设计以水洗后的滤渣为原料，制取CaCl2溶液的实验方案：___________________________________[已知pH＝5时Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀完全；pH＝8.5时Al(OH)3开始溶解。实验中必须使用的试剂：盐酸和Ca(OH)2]。
解析：(1)＝＝＝＝1.6×104。(2)HCO与NH3·H2O反应生成CO、NH和H2O。CO水解显碱性，加入NH3·H2O可以抑制CO水解，增加溶液中CO的浓度，促进CaSO4转化为CaCO3。(3)(NH4)2CO3受热易分解，所以反应环境温度不能过高。加快搅拌速率，可提高CaSO4的转化率。(4)水洗之后的滤渣的主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3和CaCO3，将滤渣分批加入盐酸中，可以使其与盐酸充分反应，CaCO3与HCl反应会有气泡产生，当看不到气泡时，过滤除去SiO2等不溶物，此时滤液中含有Al3＋、Fe3＋和Ca2＋，加入Ca(OH)2，调节pH介于5～8.5时，Al3＋和Fe3＋完全以沉淀形式存在，然后过滤得CaCl2溶液。
答案：(1)1.6×104
(2)HCO＋NH3·H2O===NH＋CO＋H2O
增加溶液中CO的浓度，促进CaSO4的转化
(3)温度过高，(NH4)2CO3分解　加快搅拌速率
(4)在搅拌下向足量稀盐酸中分批加入滤渣，待观察不到气泡产生后，过滤，向滤液中分批加入少量Ca(OH)2，用pH试纸测量溶液pH，当pH介于5～8.5时，过滤
2．(2016·高考江苏卷)实验室以一种工业废渣(主要成分为MgCO3、Mg2SiO4和少量Fe、Al的氧化物)为原料制备MgCO3·3H2O。实验过程如下：

(1)酸溶过程中主要反应的热化学方程式为
MgCO3(s)＋2H＋(aq)===Mg2＋(aq)＋CO2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－50.4 kJ·mol－1
Mg2SiO4(s)＋4H＋(aq)===2Mg2＋(aq)＋H2SiO3(s)＋H2O(l)　ΔH＝－225.4 kJ·mol－1
酸溶需加热的目的是________；所加H2SO4不宜过量太多的原因是__________________。
(2)加入H2O2氧化时发生反应的离子方程式为_________________________________
________________________________________________________________________。
(3)用如图所示的实验装置进行萃取分液，以除去溶液中的Fe3＋。

①实验装置图中仪器A的名称为________。
②为使Fe3＋尽可能多地从水相转移至有机相，采取的操作：向装有水溶液的仪器A中加入一定量的有机萃取剂，________、静置、分液，并重复多次。
(4)请补充完整由萃取后得到的水溶液制备MgCO3·3H2O的实验方案：边搅拌边向溶液中滴加氨水，________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
过滤、用水洗涤固体2～3次，在50 ℃下干燥，得到MgCO3·3H2O。[已知该溶液中pH＝8.5时 Mg(OH)2开始沉淀；pH＝5.0时Al(OH)3沉淀完全]
解析：(1)酸溶时需加热，目的是加快溶解速率。(2)加入H2O2的目的是将Fe2＋氧化为Fe3＋，离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。(3)①仪器A为分液漏斗。②加入有机萃取剂后，应充分振荡、静置、分液，并重复多次。(4)制备MgCO3·3H2O时，向溶液中滴加氨水，调节至5.0