专题十　化学实验基础与综合实验探究 专题强化提升训练10

专题强化提升训练(十)　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．(2021·河北高考)下列操作规范且能达到实验目的的是(　A　)

A．图甲测定醋酸浓度 B．图乙测定中和热

C．图丙稀释浓硫酸 D．图丁萃取分离碘水中的碘

【解析】　氢氧化钠溶液呈碱性，因此需装于碱式滴定管，氢氧化钠溶液与醋酸溶液恰好完全反应后生成的醋酸钠溶液呈碱性，因此滴定过程中选择酚酞作指示剂，当溶液由无色变为淡红色时，达到滴定终点，故A选；测定中和热实验中温度计用于测定溶液温度，因此不能与烧杯内壁接触，并且大烧杯内空隙需用硬纸板填充，防止热量散失，故B不选；容量瓶为定容仪器，不能用于稀释操作，故C不选；分液过程中分液漏斗下方放液端的长斜面需紧贴烧杯内壁，防止液体流下时飞溅，故D不选。

2．(2021·天津模拟)下列化学实验基本操作中正确的是(　A　)

A．分液时，碘的四氯化碳溶液从分液漏斗下口放出，水层从上口倒出

B．蒸馏时，温度计水银球置于被蒸馏的石油液面下，且不触及蒸馏烧瓶的底部

C．滴定时，左手控制滴定管活塞，右手握持锥形瓶，边滴边振荡并平视滴定管内液面

D．用HCl标准溶液滴定NaHCO3溶液来测定其浓度，选择酚酞为指示剂

【解析】　分液时，下层溶液从分液漏斗下口放出，上层溶液从上口倒出，四氯化碳的密度比水大，则碘的四氯化碳溶液从分液漏斗下口放出，水层从上口倒出，故A正确；蒸馏时，应将温度计水银球置于蒸馏烧瓶的支管口处，用于测定馏出物的温度，故B错误；滴定时，左手控制滴定管活塞，右手握持锥形瓶，边滴边振荡并注视锥形瓶中溶液颜色的变化，故C错误；强酸滴定弱碱时，应选用甲基橙为指示剂，则用盐酸标准溶液滴定碳酸氢钠溶液来测定其浓度，应选择甲基橙为指示剂，故D错误。

3．(2021·西安模拟)用KIO3与H2S反应制备KI固体，装置如图所示。实验步骤：①检查装置的气密性；②关闭K，在各装置中加入相应试剂，向装置B中滴入30%的KOH溶液，制得KIO3；③打开K，通入H2S直至饱和可制得KI，同时有黄色沉淀生成；④关闭K，向所得溶液滴入稀硫酸，水浴加热，充分逸出H2S；⑤把装置B中混合液倒入烧杯，为除去硫酸，加入足量碳酸钡，再经过一系列操作可得成品。下列有关该实验的叙述错误的是(　C　)

A．步骤②可观察到固体溶解，溶液由棕黄色变为无色

B．步骤③装置B中发生反应的离子方程式为3H2S＋IO===3S↓＋3H2O＋I－

C．步骤⑤中一系列操作为过滤，洗涤，合并滤液和洗液，蒸馏

D．装置A也可用于实验室制备H2和CO2

【解析】　步骤②中滴入30%氢氧化钾溶液后，发生反应：3I2＋6KOH===KIO3＋5KI＋3H2O，溶液由棕黄色(碘水颜色)变成无色，A正确；步骤③中装置B生成黄色沉淀为S，反应方程式为：3H2S＋IO===3S↓＋3H2O＋I－，B正确；步骤⑤中把装置B中混合液倒入烧杯，为除去硫酸，加入足量碳酸钡，得到硫酸钡沉淀，过滤、洗涤，合并滤液和洗液，蒸发结晶得到成品，C错误；装置A为启普发生器，适用于制取的气体要符合以下三个条件：块状固体与液体反应制取气体；反应不需要加热；制取的气体难溶于水。由于H2、CO2制取反应原理符合上述条件，因此也可以用于实验室制备H2和CO2，D正确。

4．(2021·华南师大附中模拟)实验室探究SO2与Fe(NO3)3溶液反应的原理，装置如图，实验中Y装置产生白色沉淀。下列说法错误的是(　B　)

A．滴加浓硫酸之前应进行的操作是打开弹簧夹，通入一段时间N2

B．Y中产生的白色沉淀是BaSO4和BaSO3

C．在X装置中浓硫酸不体现氧化性

D．若将Fe(NO3)3换成氨水，Y中也能产生白色沉淀

【解析】　通入一段时间N2，目的是为了赶走装置中的空气，防止Na2SO3和生成的SO2气体被氧化，故A正确；二氧化硫气体溶于水，溶液显酸性，在酸性溶液中其能被NO、Fe3＋氧化成SO，则Y中产生的白色沉淀只能是BaSO4，故B错误；在X装置中反生的反应是H2SO4(浓)＋Na2SO3===Na2SO4＋H2O＋SO2↑，此反应不是氧化还原反应，不能体现浓硫酸氧化性，故C正确；若将Fe(NO3)3换成氨水，通入SO2后，SO2和水反应生成的亚硫酸会和氨水继续反应生成亚硫酸铵，生成的亚硫酸铵和氯化钡反应生成BaSO3沉淀，故D正确。

5．(2021·沈阳模拟)根据装置和下表内的物质(省略夹持、净化以及尾气处理装置，图1中虚线框内的装置是图2)，能达到相应实验目的的是(　B　)

【解析】　氨气能够溶于饱和NH4Cl溶液，不能用排饱和NH4Cl溶液收集氨气，故A错误；Cu与稀硝酸反应生成硝酸铜、水和NO，NO难溶于水，可用排水法收集，图示药品、装置均合理，故B正确；浓硝酸将Na2SO3氧化成Na2SO4，不会生成SO2，无法用品红溶液检验SO2的漂白性，故C错误；MnO2与浓盐酸反应生成氯气需要加热，缺少加热装置，无法制取氯气，故D错误。

6．(2021·日照模拟)无水氯化铝可用于生产高分子混凝剂，极易潮解，遇水爆炸。实验室中用如图装置进行制备，下列说法错误的是(　C　)

A．无水氯化铝遇水会看到白雾

B．仪器的连接顺序为①→③→④→⑤→⑥→②

C．装置②可以用盛有氢氧化钠溶液的烧杯代替

D．酒精灯的点燃顺序，应该先①后⑤

【解析】　无水氯化铝遇到水会发生反应：AlCl3＋3H2O===Al(OH)3＋3HCl，氯化氢结合水滴挥发，形成白雾，A正确；①产生氯气，③除去氯气中的氯化氢杂质，④除去水蒸气，⑤发生反应生成氯化铝，⑥作为缓冲收集装置，②用来吸收未反应的氯气，所以顺序为①③④⑤⑥②，B正确；不能换成氢氧化钠溶液，因为无水氯化铝遇水会反应，如果用氢氧化钠溶液，水蒸气会沿着导管进入收集装置，导致氯化铝的损失，C错误；先点燃①处的酒精灯，产生氯气，一段时间后再点燃⑤处的酒精灯，这样可以防止⑤中的铝粉加热时和管中的氧气反应，导致产物不纯，D正确。

7．(2021·绵阳模拟)硫氰化钾(KSCN)是一种用途广泛的化学药品。实验室模拟工业制备硫氰化钾的实验装置(部分夹持仪器略去)如下图所示：

已知：①NH3不溶于CS2；

②在水溶液中，NH4HS、(NH4)2CO3受热易分解，NH4SCN在高于170 ℃时易分解；

③D中缓慢反应：CS2＋3NH3NH4HS＋NH4SCN。

回答下列问题：

(1)实验前应进行的操作是__检查装置的气密性__。实验中通过观察C中气泡速率，便于控制加热温度，装置C中的试剂最好选择__a__(填标号)。

a．CS2　　　　　　　　　b．H2O　　　　　　　c．浓硫酸

(2)制备KSCN溶液：熄灭A处的酒精灯，关闭K1，使三颈烧瓶内液温在一段时间内维持在105 ℃，然后打开K2，继续保持液温105 ℃，缓缓滴入适量的K2CO3溶液。

①先加热一段时间，然后打开K2的目的是__使NH4HS在105_℃时，充分分解__。

②写出装置D中生成KSCN的化学方程式：__2NH4SCN＋K2CO32KSCN＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O__。

(3)制备KSCN晶体：先滤去三颈烧瓶中的固体催化剂，再减压蒸发浓缩、__冷却结晶__、__过滤__、洗涤、干燥，得到硫氰化钾晶体。

(4)测定晶体中KSCN的含量：称取10．0 g样品配成100 mL溶液，再量取20．00 mL溶液于锥形瓶中，加入适量稀硝酸，再加入几滴Fe(NO3)3溶液，用0．100 0 mol/L AgNO3标准溶液滴定，重复2次滴定操作，滴定终点时消耗AgNO3标准溶液的体积如下表。已知：SCN－＋Ag＋===AgSCN↓(白色)

①将样品配成溶液时需用到的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、量筒、胶头滴管、__100_mL容量瓶__。

②晶体中KSCN的质量分数为__87．3%__。

【解析】　(1)由于反应中利用气体进行制备，故答案为：应先检查装置的气密性；装置C中通入的气体是氨气，根据气泡的速率观察，故所用试剂不能与氨气反应，也不能吸收氨气，故不能用水和浓硫酸，根据相似相溶原理，判断氨气不易溶于CS2，故选a；

(2)①根据已知信息③判断D中三颈烧瓶先制备NH4SCN，而NH4HS即是杂质，故先要除去该杂质，然后再制备KSCN，故保持温度在105 ℃，故答案为：使NH4HS在105 ℃时，充分分解。②根据原子守恒配平方程式，装置D中生成KSCN的化学方程式：2NH4SCN＋K2CO32KSCN＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O；

(3)根据晶体制备方法结晶法的步骤进行判断答案为：冷却结晶、过滤；

(4)①溶液配制必需用的精密仪器是容量瓶，根据题目中所用溶液体积判断：100 mL容量瓶；②根据三次滴定实验的对比发现，第二组实验误差比较大，故舍去，利用第一组和第三组实验求其平均消耗AgNO3标准溶液的体积为：mL＝18 mL，

KSCN　　～　　AgNO3

1 mol           1 mol

 x　　0．1 mol/L×18×10－3 L

解得：n(KSCN)＝1．8×10－3mol，m(KSCN)＝n×M＝1．8×10－3 mol×97 g/mol＝1．746 g，

则样品中含有的KSCN质量为：1．746 g×＝8．73 g，

晶体中KSCN的含量为：×100%＝87．3%。

8．(2021·南宁模拟)三氯化六氨合钴(Ⅲ){[Co(NH3)6]Cl3，钴为＋3价}在钴化合物的合成中是重要原料。实验室以CoCl2为原料制备[Co(NH3)6]Cl3，步骤如下：

Ⅰ．CoCl2的制备。

CoCl2可以通过钴和氯气反应制得，实验室制备纯净CoCl2可用下图实验装置实现(已知：钴单质在300 ℃以上易被氧气氧化，CoCl2易潮解)。

(1)仪器X的名称为__圆底烧瓶__。

(2)X中发生的离子方程式为__MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O__。

(3)装置的连接顺序为A→__ECD__→B(按气流方向，用大写字母表示)；反应开始前应先点燃A处的酒精灯，其目的是__用氯气将装置内的空气排出，防止氧气氧化钴单质__。

Ⅱ．三氯化六氨合钴(Ⅲ)的制备。

在100 mL锥形瓶内加入4．5 g研细的二氯化钴CoCl2,3 g NH4Cl和5 mL水，加热溶解后加入0．3 g活性炭作催化剂，冷却后，通入足量NH3，混合均匀；控制温度在10 ℃以下，缓慢加入10 mL 10%的H2O2，然后加热至60 ℃左右，恒温20分钟，适当摇动锥形瓶：在冰水中冷却所得溶液，即有晶体析出(粗产品)。

回答下列问题：

(1)该过程中控制温度为60 ℃的方法是__水浴加热__。

(2)制备三氯化六氨合钴(Ⅲ)的总反应化学方程式为__10NH3＋2CoCl2＋2NH4Cl＋H2O2===2[Co(NH3)6]Cl3＋2H2O__。

Ⅲ．测定[Co(NH3)6]Cl3中钴的含量。

原理：利用Co3＋能将KI氧化成I2，Co3＋被还原后的产物为Co2＋。然后用0．015 mol/L Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2，Na2S2O3所得产物为S4O。若称取样品的质量为0．27 g，滴定I2时，达到终点消耗Na2S2O3标准溶液的平均体积为54．00 mL。{提示：[Co(NH3)6]Cl3转化成Co3＋的反应为：[Co(NH3)6]Cl3＋3NaOHCo(OH)3↓＋6NH3↑＋3NaCl、Co(OH)3＋3H＋===Co3＋＋3H2O。}

回答下列问题：

(1)该氧化还原滴定指示剂为__淀粉溶液__。

(2)该产品中钴元素的质量分数为__17．7%__。

【解析】　Ⅰ．(1)仪器X的名称为圆底烧瓶。

(2)X中MnO2与浓盐酸反应加热生成Cl2，发生的离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。

(3)A中MnO2与浓盐酸反应加热生成的Cl2中含有HCl和水蒸气，通过E的饱和的NaCl、C的浓硫酸，除杂得纯净的Cl2；D中氯气与金属Co加热反应生成CoCl2，CoCl2易潮解，装置B中碱石灰的作用，防止水蒸气进入装置D中，同时吸收多余的Cl2，装置的连接顺序为A→ECD→B；反应开始前应先点燃A处的酒精灯，其目的是用氯气将装置内的空气排出，防止氧气氧化钴单质。

Ⅱ．(1)为了受热均匀，便于控制加热温度，该过程中控制温度为60 ℃的方法是水浴加热。

(2)用双氧水在不断通入氨气的条件下将CoCl2氧化生成三氯化六氨合钴(Ⅲ)，制备三氯化六氨合钴(Ⅲ)的总反应化学方程式为10NH3＋2CoCl2＋2NH4Cl＋H2O2===2[Co(NH3)6]Cl3＋2H2O。

Ⅲ．(1)碘遇淀粉呈蓝色，该反应是Na2S2O3标准液滴定碘，滴入最后一滴Na2S2O3标准液，终点溶液由蓝色变为无色且半分钟内不变色；该氧化还原滴定指示剂为淀粉溶液。

(2)发生的反应2Co3＋＋2I－===I2＋2Co2＋，I2＋2S2O===2I－＋S4O，由此进行计算，关系式为2Co3＋～I2～2S2O，n(Co3＋)＝n(S2O)＝c×V×10－3 mol，m(Co3＋)＝0．015 mol/L ×54．00×10－3 mol×59 g/mol＝0．047 79 g，该产品中钴元素的质量分数为×100%＝17．7%。

9．(2021·石家庄模拟)六氨合氯化镁(MgCl2·6NH3)具有极好的可逆吸、放氨特性，是一种优良的储氨材料。某研究小组以MgCl2·6H2O为原料在实验室制备MgCl2·6NH3，并测定所得产品中氨的含量。

Ⅰ．制备MgCl2·6NH3。

ⅰ．首先制备无水MgCl2，实验装置如图(加热及夹持装置略去)：

已知：SOCl2熔点－105 ℃、沸点76 ℃；遇水剧烈水解生成两种酸性气体。

(1)三颈瓶中发生反应的化学方程式为__MgCl2·6H2O＋6SOCl2MgCl2＋6SO2↑＋12HCl↑__。

(2)该实验装置中的不足之处为__尾气吸收时未采取防倒吸措施__。

(3)改进装置后，向三颈瓶中缓慢滴加SOCl2时，需打开活塞b，此时__不需要__(填“需要”或“不需要”)打开玻璃塞a，原因为__滴液漏斗侧管可维持漏斗与三颈烧瓶内压强一致，使SOCl2顺利滴下__。

ⅱ．制备MgCl2·6NH3。

将NH3通入无水MgCl2的乙醇溶液中，充分反应后，过滤、洗涤并自然风干，制得粗品。相关物质的性质如表：

(4)生成MgCl2·6NH3的反应需在冰水浴中进行，其原因为__减少NH3与乙醇的挥发、降低MgCl2·6NH3溶解度，促进其结晶析出(任写一点)__(写出一点即可)。

(5)洗涤产品时，应选择的洗涤剂为__C__(填选项标号)。

A．冰浓氨水　 

B．乙二醇和水的混合液

C．氨气饱和的甲醇溶液 

D．氨气饱和的乙二醇溶液

Ⅱ．利用间接法测定产品中氨的含量，步骤如下：

步骤1：称取1．800 g样品，加入足量稀硝酸溶解，配成250 mL溶液；

步骤2：取25．00 mL待测液于锥形瓶中，以K2CrO4为指示剂，用0．200 0 mol·L－1 AgNO3标准液滴定溶液中Cl－，记录消耗标准液的体积；

步骤3：重复步骤2操作2～3次，平均消耗标准液10．00 mL。

(6)步骤1中，用稀硝酸溶解样品的目的为__将NH3转化为NH4NO3，防止滴定时与AgNO3反应__。

(7)该样品中氨的质量分数为__56．67%__；该实验值与理论值(51．8%)有偏差，造成该偏差的可能原因为(已知滴定操作均正确)__MgCl2未完全氨化，导致MgCl2·6NH3混有MgCl2(或产品部分分解导致混有MgCl2杂质)__。

【解析】　(1)加热时，MgCl2·6H2O逐渐失去结晶水，产生的H2O与滴入的SOCl2反应生成SO2和HCl，故三颈瓶中反应方程式为：MgCl2·6H2O＋6SOCl2MgCl2＋6SO2↑＋12HCl↑；

(2)SO2、HCl气体进入烧杯被NaOH溶液吸收时容易产生倒吸；

(3)由于滴液漏斗侧管可维持漏斗与三颈烧瓶内压强一致，使SOCl2能顺利滴下，故不需要打开玻璃塞a；

(4)由于NH3、乙醇易挥发，故采用冰水浴，可减少NH3与乙醇的挥发(或增大NH3的溶解度)，同时可降低MgCl2·6NH3溶解度，促进其结晶析出；

(5)A．冰浓氨水可减少洗涤时产品的溶解损失，但相对于甲醇来说，洗涤后不易干燥；B．由于产品易溶于水，故不宜用乙二醇和水的混合液洗涤；C．氨气饱和的甲醇溶液既可以减少产品的溶解损失，也便于洗涤后快速干燥(甲醇易挥发)，C符合题意；D．相对于甲醇溶液，用乙二醇溶液洗涤后不易干燥；

(6)HNO3可将NH3转化为NH4NO3，否则NH3溶解后形成氨水，滴定时氨水也能与AgNO3反应，从而对实验测定结果产生影响；

(7)滴定时，AgNO3测定的是样品中Cl－的含量，根据定量关系：AgNO3～Cl－，得n(Cl－)＝n(AgNO3)＝0．200 0 mol/L×10．00 mL×10－3 L/mL×＝0．02 mol，由化学式MgCl2·6NH3知n(NH3)＝3n(Cl－)＝0．06 mol，则w(NH3)＝×100%＝56．67%；实验值比理论值大，说明实验所测Cl－含量偏大，可能有如下原因：MgCl2未完全氨化，导致MgCl2·6NH3混有MgCl2或产品部分分解导致混有MgCl2杂质。

10．(2021·银川模拟)肉桂酸乙酯是高级防晒霜中必不可少的成分之一，由于其分子中存在碳碳双键，稳定性较差。研究肉桂酸乙酯的合成一直是热点，制备原理如下：

＋CH3CH2OH＋H2O

已知：物理常数

三元共沸物的组成和沸点

实验步骤：

①向圆底烧瓶中加入44．4 g肉桂酸、25 mL无水乙醇和25 mL环己烷，在不断振摇下将3 mL浓硫酸分多次加入其中，加完后充分摇匀并加入几粒沸石；

②按照图示组装好仪器(安装分水器)，加热圆底烧瓶，开始回流，分水器中出现上下两层；

③停止加热后，将圆底烧瓶中的物质倒入盛有80 mL水的烧杯中，分批加入碳酸钠粉末至溶液呈弱酸性，直至无二氧化碳逸出；

④用分液漏斗分出有机层，水层用25 mL乙醚萃取，然后合并至有机层；

⑤……

⑥首先低温蒸出乙醚，再改用减压蒸馏水浴加热即可得到产品肉桂酸乙酯的体积为35．2 mL。

回答下列问题：

(1)已经开始回流，发现盛装硫酸的量筒中残留大量硫酸，后续应该如何操作__停止加热，冷却到室温后加入残留的硫酸，重新加入几粒沸石，再开始加热回流__。

(2)实验中加入环己烷的作用是__在较低的温度下形成三元共沸物，既分离出了水，促使平衡正向移动，又减少了乙醇的挥发，提高了原料的利用率__。

(3)制备肉桂酸乙酯时，反应结束的判断标准为__分水器下层液面不再升高，说明反应结束__。

(4)步骤⑤所对应的操作为__干燥、过滤__；减压蒸馏的原因是__肉桂酸乙酯沸点高，在有碳碳双键的存在的情况下，高温易发生副反应，采用减压蒸馏可以降低沸点，在较低的温度下进行蒸馏，减少副反应的发生，提高产率__；减压蒸馏时，选用的冷凝管为__C__(填字母)。

A．空气冷凝管　　　　 B．球形冷凝管

C．直形冷凝管 D．蛇形冷凝管

(5)已知无水乙醇的密度为0．79 g·mL－1，该实验中肉桂酸乙酯的产率为__70%__。

(6)产品纯度的分析，取a g所得样品，用乙醇作溶剂，准确配制成250．00 mL溶液，量取25．00 mL所配溶液转移至锥形瓶中，加入m g过量氢氧化钠，充分反应后，用浓度为c mol·L－1的盐酸滴定，消耗盐酸的体积为V mL，该样品的纯度为__×100%__(列表达式)；滴定时所选用的指示剂为__酚酞(甲基橙)__(杂质不参与反应)。

【解析】　(1)若实验时，分水器中已经开始回流，发现盛装硫酸的量筒中残留大量硫酸，应立即停止加热，待圆底烧瓶中溶液冷却到室温后，再加入残留的硫酸，重新加入几粒沸石，然后开始加热回流；

(2)由题给信息可知，实验中加入环己烷后，在较低的温度下形成了水、乙醇和环己烷三元共沸物，既能分离出反应生成的水，使平衡向正反应方向移动，又能减少乙醇的挥发，有利于反应物充分反应，提高乙醇的利用率；

(3)制备肉桂酸乙酯时，当分水器下层液面不再升高，说明反应没有水生成，反应已经结束，故答案为：分水器下层液面不再升高，说明反应结束；

(4)步骤⑤所对应的操作为向有机层加入无水盐除去有机层中的水分，过滤得到有机层；由题给信息可知，肉桂酸乙酯沸点为271．5 ℃，不易挥发，由结构简式可知，肉桂酸乙酯分子中含有碳碳双键，若蒸馏时温度过高，易发生副反应，采用减压蒸馏可以降低肉桂酸乙酯的沸点，在较低的温度下进行蒸馏，减少副反应的发生，提高肉桂酸乙酯的产率；减压蒸馏时，为增强冷凝效果，便于肉桂酸乙酯顺利流下，应选用直形冷凝管冷凝；

(5)由题意可知，肉桂酸的物质的量为＝0．3 mol，乙醇的物质的量为≈0．42 mol＞0．3 mol，则乙醇过量；0．3 mol肉桂酸理论上制得肉桂酸乙酯的物质的量为0．3 mol，实验中肉桂酸乙酯的产率为×100%＝70%；

(6)由题意可知250．00 mL溶液中含有肉桂酸乙酯的物质的量为mol×10，则该样品的纯度为×100%＝×100%；由于肉桂酸乙酯与氢氧化钠溶液反应生成的肉桂酸钠为强碱弱酸盐，在溶液中水解呈碱性，为保证肉桂酸乙酯完全反应，应选用酚酞试液做指示剂。