高考化学二轮复习大题突破练2化学实验综合题含答案

这是一份高考化学二轮复习大题突破练2化学实验综合题含答案，共25页。试卷主要包含了KMnO4是一种常用的氧化剂等内容，欢迎下载使用。

大题突破练2　化学实验综合题
　　　　　　　　　　　　　
1.(2022广东佛山二模)铜是生活中常见的金属,以铜为原料进行如下实验。回答下列问题:
Ⅰ.制备SO2
(1)利用铜与浓硫酸制备SO2,适宜的装置是　　　　　　　(从A、B、C中选择),该装置内发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。 


(2)收集干燥的SO2,所需装置的接口连接顺序为:发生装置→　　　　　　　(填小写字母)。 
(3)反应后,发生装置中未观察到蓝色溶液,原因是　　　　　　　　。 
Ⅱ.探究温度对铜与过氧化氢反应的影响
向10 mL 30%的H2O2溶液中滴加1 mL 3 mol·L-1的硫酸,将光洁无锈的铜丝置于其中,铜丝表面产生气泡并逐渐变多,剩余溶液呈蓝色。经检验产生的气体为O2,查阅资料发现是Cu2+催化H2O2分解的结果。
(4)写出生成Cu2+的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(5)学习小组提出猜想:升高温度,Cu2+催化能力增强,该小组设计如下实验验证猜想。
实验序号
30%H2O2mL
1mol·L-1CuSO4mL
水mL
水浴温度℃
3 min时
生成O2的
平均速率mL·min-1
1
10
1
1
20
2.4
2
10
1
1
30
9
3
10
1
1
40
90
4
10
0
2
20
A1
5




A2
6
10
0
2
40
A3
①小组同学认为实验1~3的结果,不能证明猜想成立,理由是　　　　　　　　。 
②为进一步验证猜想,请在表中完善实验5的方案。小组同学结合实验1~6,判断猜想成立,依据是 　　　　　　　　。 
2.(2022广东梅州第一次质检)实验室制备SO2并探究其性质的方案如图,回答下列问题:
Ⅰ.制备SO2(部分固定装置略)


(1)制备SO2可以选择的发生装置为　　(填大写字母),其反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)选用图中装置制备并收集一瓶干燥的SO2,其连接顺序为:发生装置→　　　　　(按气流方向,填小写字母)。 
Ⅱ.探究SO2与Cu(OH)2悬浊液的反应
查阅资料:SO2在酸性条件下还原性较差,碱性条件下较强。
实验步骤:ⅰ.配制Cu(OH)2悬浊液:往NaOH溶液中加入CuSO4溶液可得到Cu(OH)2悬浊液。
ⅱ.将SO2通入Cu(OH)2悬浊液中(实验装置如图F)。
实验现象:F中出现少量红色固体,稍后,溶液呈绿色,与CuSO4溶液、CuCl2溶液的颜色有明显不同。

(3)配制Cu(OH)2悬浊液时,要保证　　　　　　　　(填“NaOH”或“CuSO4”)溶液过量。 
(4)为确定红色固体成分,进行以下实验:

①根据上述实验可得结论:该红色固体为　　　。 
②产生红色固体的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(用离子方程式表示)。 
(5)为探究F中溶液呈绿色而不是蓝色的原因,实验如下:
ⅰ.向4 mL 1 mol ·L-1的CuSO4溶液中通入过量SO2,未见溶液颜色发生变化。
ⅱ.取少量F中滤液,加入少量稀盐酸,产生无色刺激性气味的气体,得到澄清的蓝色溶液。再加入BaCl2溶液,出现白色沉淀。
①实验ⅰ的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
②溶液显绿色的原因可能是溶液中含有较多Cu(HSO3)2。小组同学通过进一步实验确认了这种可能性,在少量1 mol ·L-1的CuSO4溶液中加入　　　(填化学式),得到绿色溶液。 
3.(2022福建泉州五模)某小组用四氢化萘(结构简式:,无色有刺激性气味的液体,沸点207 ℃)、液溴、蒸馏水和纯铁粉为原料,利用反应C10H12+4Br2C10H8Br4+4HBr制取少量粗HBr溶液,同时获得四溴化萘(常温下为固态,不溶于水)。
实验步骤:
①按一定质量比把四氢化萘和水加入反应器中,加入少量纯铁粉。
②缓慢滴入液溴,不断搅拌,直到四氢化萘反应完全。
③　　　　　,得到粗HBr溶液。 
回答下列问题:
(1)图中适合步骤①和②的装置是乙,不选用甲的理由是　　　　　　。 

(2)步骤②中,反应完全、达到终点的现象是　　　　　　　　。 
(3)乙中玻璃导管的作用是　　　　　、　　　　　。 
(4)请将步骤③补充完整:　　　　　。 
(5)粗HBr溶液在空气中长期放置,溶液呈黄色,其原因可能是　　　　　　　　　　(用离子方程式表示)。 
(6)检验实验所得HBr溶液中是否含有Fe2+:取少量粗HBr溶液加入过量AgNO3溶液,静置,取上层清液滴入到酸性KMnO4溶液中,若紫色的酸性KMnO4溶液褪色,证明溶液中含Fe2+,若紫色不褪色,则不含Fe2+。该方法是否可行,并说明理由　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(7)有人认为Fe3+起催化作用。欲验证该想法,按上述实验步骤进行实验,只须改动的是　　　　　　　　。 
(8)若得到的粗HBr溶液浓度为4 mol·L-1(ρ=1.2 g·cm-3),则四氢化萘(M=132 g·mol-1)和水的质量比是　　　　　(列式即可,设溴化反应进行完全)。 
4.(2022四川成都三诊)纯品氯化钠可用于食品、制药、氯碱工业等许多领域。实验室中利用下列装置进行从海水提取纯品氯化钠的实验。海水中主要离子及浓度如表所示:
离子
Cl-
Na+
Mg2+
SO42-
Ca2+
K+
浓度(×10-3mol·L-1)
546
468
53.3
28.1
10.4
9.97

回答下列问题。
(1)盛放BaCl2溶液的仪器名称为　　　　　　　,球形冷凝管的出水管为　　　　　(填“a”或“b”)。 
(2)在95 ℃下对30 mL海水混合物进行加热搅拌,同时缓慢滴加约2 mL 1 mol·L-1BaCl2溶液,加热10 min后取下,确定沉淀完全的实验方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,能否用CaCl2代替BaCl2为沉淀剂　　　　　(填“能”或“否”)。 
(3)减压过滤(第一次)出泥沙与BaSO4,减压过滤的主要优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(写一条)。 
(4)加热滤液至沸,分别加入2 mL 3 mol·L-1 NaOH溶液和2 mL饱和Na2CO3溶液,10 min后减压过滤(第二次)。进行两次过滤而不是合并一次过滤的主要目的是:①防止泥沙溶于NaOH溶液;②防止发生沉淀转化: 　　　　　　　(写出离子方程式)。工业上不宜选择用Ba(OH)2同时除去Mg2+和SO42-,可能的合理考虑是　　　　　(填字母,双选)。已知Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,Ksp[Mg(OH)2]=1.6×10-12 
A.Ba(OH)2比较贵
B.Ba(OH)2的溶解度比较低
C.Ba(OH)2属于二元强碱
D.SO42-恰好沉淀完全时,Mg2+不能完全沉淀
(5)在滤液中滴加2 mol·L-1盐酸,直至溶液pH在2~3之间,搅拌。有人认为调节溶液酸碱性呈中性即可,这样做的后果是 　　　　　　　　。 
(6)根据如图所示,将调节pH后的溶液转移至蒸发皿中,小火加热,再经　　　　、　　　　　　,乙醇洗涤,干燥,得到纯品氯化钠。 

5.(2022广东韶关二模)KMnO4是一种常用的氧化剂。某实验小组利用氯气氧化K2MnO4制备KMnO4并对其性质进行探究。
资料:①锰酸钾(K2MnO4)在浓强碱溶液中可稳定存在,碱性减弱时易发生反应:3MnO42-+2H2O2MnO4-+MnO2↓+4OH-
②酸性条件下的氧化性:KMnO4>KIO3>I2
Ⅰ.KMnO4的制备
(1)从A~D中选择合适的装置制备KMnO4,正确的连接顺序是a→　　　　　　　　　　(按气流方向,用小写字母表示);装置A中m的作用是　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)若没有使用装置C,造成的影响是 　　　　　　　　。 
Ⅱ.KMnO4性质探究
取适量制取的KMnO4溶液稀释至约
0.01 mol·L-1(用硫酸酸化至pH=1),取配制好的KMnO4溶液2 mL于试管中,逐滴滴加0.1 mol·L-1KI溶液,KMnO4紫色溶液迅速变为棕褐色悬浊液,然后沉淀逐渐消失,最终溶液变为棕黄色。
(3)最终溶液呈现棕黄色推测生成了 　　　　　　　(写化学式)。
(4)实验小组对初始阶段的产物成分进行探究:

①黑色固体是MnO2,试剂X是　　　　　(写化学式)。 
②在“紫色清液”中存在IO3-,写出生成IO3-的离子方程式:　 　　　　　　　。 
③下列实验方案中,可用于检验“紫色清液”中是否存在IO3-的是　　　　　(填字母)。 
A.用洁净的玻璃棒蘸取紫色清液滴在淀粉-KI试纸上,观察试纸是否变蓝色。
B.取少量紫色清液于试管中,向其中加入几滴淀粉溶液,溶液不变蓝,再加入过量NaHSO3溶液,观察溶液是否变色。
C.取少量紫色清液于试管中,向其中加入稀硝酸酸化,再加入几滴硝酸银溶液,观察是否生成黄色沉淀。
(5)探究实验Ⅱ中棕褐色沉淀消失的原因:

用离子方程式解释步骤③中固体消失的原因: 　　　　　　　　。 
(6)由上述实验可知,KMnO4的还原产物与　　　　　　　　　　　　　　　　　　　有关。 
6.(2022辽宁省实验中学二模)1-溴丁烷主要用于生产染料和香料。实验室可通过正丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)和氢溴酸反应制得,其反应原理如下:NaBr+H2SO4+
CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2CH2Br+NaHSO4+H2O,副产物有1-丁烯、正丁醚等。
名称
相对分子质量
沸点/℃
密度(g·mL-1)
溶解性
正丁醇
74
117.7
0.80
微溶于水,易溶于浓硫酸及有机溶剂
1-溴丁烷
137
101.6
1.28
不溶于水,易溶于醇、醚等有机溶剂
正丁醚
130
142.2
1.77
不溶于水,易溶于浓硫酸及有机溶剂
实验步骤:
(一)1-溴丁烷的合成
在10 mL三颈烧瓶中,加入2.60 g(约0.025 mol)研细的溴化钠、1.85 mL正丁醇并放入一粒搅拌子,安装好回流吸气装置(图1)。加入预先混合的2.80 mL浓硫酸和2.00 mL水的混合液,搅拌,硅油浴回流t min,反应完毕,稍冷却后,改成蒸馏装置,蒸出粗产物。

图1
(二)粗产物洗涤
将馏出液依次用等体积水、浓硫酸、水、饱和碳酸氢钠溶液及水洗涤后,用无水氯化钙干燥。
(三)蒸馏得纯1-溴丁烷
将干燥好的液体转入干燥的蒸馏烧瓶中,空气浴加热,收集99~102 ℃的馏分,得到1-溴丁烷1.15 mL。
回答下列问题:
(1)图1冷凝管的进水口是　　(填“a”或“b”),实验中使用球形冷凝管而不用直形冷凝管的原因是　　　　　　　　　　　　。 
如果加热一段时间后,发现没有通冷凝水,应该采取的措施是　　　　　　　　　　　　。 
(2)图2表示1-溴丁烷产量随时间的变化,反应进行选择的适宜时间为20 min,其原因是  　　　　　　　　　　　　。 

图2
(3)合成1-溴丁烷时,为了防止反应中生成的HBr挥发,烧杯中盛放　　　　　(填字母)作吸收剂。 
A.氢氧化钠溶液 B.浓盐酸
C.四氯化碳 D.二硫化碳
(4)洗涤粗产物时,用到的玻璃仪器有　　　　　　　　　　　　　　　,加入浓硫酸洗涤的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(5)实验中1-溴丁烷的产率是　　　　　(保留3位有效数字)。 
(6)不同的物料比对1-溴丁烷的产量有影响,如果反应开始时多增加1.00 mL浓硫酸,其余实验条件不变,测得1-溴丁烷的产量是0.80 mL,产量减小可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答一点即可)。 
7.(2022辽宁省协作体二模)硫酸亚铁铵是一种重要的化工原料,其晶体(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O为浅蓝绿色晶体,较硫酸亚铁不易被氧化。
(1)硫酸亚铁铵晶体的制备:

①铁屑需先用碱洗后,再用少量酸洗,酸洗的目的是　　　　　　　　　　　　。 
②制备硫酸亚铁过程中,初始时活塞a、b、c的开关状态依次是　　　　　　　　　　　　, 
反应一段时间后,调整活塞a、b、c的开关状态依次为　　　　　　　　　　,最后得到晶体产品。 
(2)产品的相关实验:

①硫酸亚铁铵晶体在500 ℃时隔绝空气加热完全分解,将方程式补充完整(合理即可)。
　(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O2FeO+1Fe2O3+　NH3↑+　N2↑+
　SO2↑+　SO3↑+　H2O(系数为1时,也要写出)
②为验证甲中残留物含有Fe2O3可选用的试剂有　　　　　(填字母)。 
a.稀硝酸 b.稀硫酸
c.新制氯水 d.硫氰化钾
③装置乙中HCl的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。实验中,观察到装置丙中有白色沉淀生成,发生反应的离子方程式为　 　　　　　　　　　　　　。 
(3)样品纯度的测定:准确称量20.00 g硫酸亚铁铵晶体样品,配制成100 mL溶液。取所配溶液20.00 mL于锥形瓶中,加稀硫酸酸化,实验测定其与20.00 mL 0.100 0 mol·L-1酸性KMnO4溶液恰好完全反应。已知:
(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的摩尔质量是
392 g·mol-1,则产品中(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的质量分数为　　　　　。 
8.(2022广东四校第二次联考)AgNO3为中学常用化学试剂,某学习小组研究其性质。
(1)测得0.1 mol·L-1AgNO3溶液pH为4,用离子方程式解释其原因:　　　　　　　　　　　。 
(2)AgSCN为白色沉淀,设计实验证明Ksp(AgSCN)>Ksp(AgI),完善以下实验步骤:
取0.1 mL 1 mol·L-1AgNO3溶液于洁净的试管中,加入　　　　　　　　　　　,振荡,再加入　　　　　　　　　　　,振荡,观察到白色沉淀变成黄色,则证明上述结论成立。 
探究一:证明AgNO3具有氧化性
(3)往4 mL 0.1 mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2[pH≈2]溶液中滴加几滴　　　　　　　　　　　,把混合溶液均分到a、b两支试管中。同学甲往a试管中滴加少量0.1 mol·L-1AgNO3溶液,观察到产生少量白色沉淀和　　　　　　　　　　　(填实验现象),证明AgNO3具有氧化性。 
(4)同学乙认为:氧化Fe2+的,可能是Ag+,也可能是NO3-。若向b试管中滴加少量“检测试剂”,无明显现象,则证明氧化剂为Ag+。写出这种“检测试剂”的配方: 　　　　　　　　　　　　。 
探究二:AgNO3溶液与过量铁粉的反应
向酸化的0.1 mol·L-1AgNO3溶液[pH≈2]中加入过量铁粉,搅拌后静置,随着反应进行,在不同时间取上层清液,滴加KSCN溶液,溶液变红,同时有白色沉淀生成,且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关,对比实验记录如下:
序号
取样时间min
现象
①
3
产生大量白色沉淀;溶液呈红色
②
30
产生白色沉淀,较3 min时量少;溶液红色较3 min时加深
③
120
产生白色沉淀,较30 min时量少;溶液红色较30 min时变浅

(5)用离子方程式解释实验中①出现红色的原因:Fe+2Ag+Fe2++2Ag,　　　　　　　　　　　,　　　　　　　　　　　。 
(6)解释实验②的现象:  　　　　　　　　　　　　。 
(7)用离子方程式解释实验③中红色变浅的原因:　　　　　　　　　　　。 
9.(2022辽宁沈阳第120中学四模)保险粉(Na2S2O4)大量用于印染业,并用来漂白纸张、纸浆和陶土等。某化学兴趣小组同学用甲酸法制取保险粉的装置如图所示(加持装置略去)。

已知:保险粉易溶于水,不溶于甲醇,具有强还原性,在空气中易被氧化:2Na2S2O4+O2+2H2O4NaHSO3或Na2S2O4+O2+H2ONaHSO3+NaHSO4。实验时先把甲酸(HCOOH)与溶于甲醇和水混合溶剂的NaOH混合,再通入SO2气体。回答下列问题:
(1)仪器a的名称是　　　　　　;装置B的作用是　　　　　　　　　　　　。 
(2)装置C中甲醇不参加反应,甲醇的作用是　　　　　　　　　　　　;生成Na2S2O4的离子方程式为　　　　　　。 
(3)下列有关该实验的说法正确的是　　　　(填字母)。 
A.可用硝酸和BaCl2溶液检验制得的Na2S2O4中是否混有NaHSO4
B.实验中甲酸和NaOH最合适的物质的量之比为1∶1
C.用N2排尽装置内的空气,有利于提高的Na2S2O4纯度
D.得到Na2S2O4固体后可用甲醇洗涤
(4)测定产品中Na2S2O4质量分数,其实验步骤如下,准确称取0.500 0 g产品放入锥形瓶中,加入适量水使其溶解,然后加入足量甲醛,充分反应,再滴加几滴指示剂,用0.200 0 mol·L-1的标准I2溶液滴定,至终点时,消耗25.00 mL标准I2溶液。实验过程中涉及的反应:Na2S2O4+2HCHO+H2ONaHSO3·HCHO+NaHSO2·HCHO;NaHSO2·HCHO+2I2+2H2ONaHSO4+HCHO+4HI。该实验加入指示剂是　　　　　　　　　　　　, 
产品Na2S2O4(M=174 g·mol-1)的质量分数为　　　　%(保留一位小数)。 
(5)探究Na2S2O4的性质。隔绝空气加热Na2S2O4固体完全分解得到固体产物Na2SO3、Na2S2O3和气体SO2,但该兴趣小组没有做到完全隔绝空气,得到的固体产物中还含有Na2SO4。请设计实验证明该分解产物中含有Na2SO4。实验方案是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(可选试剂:稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、酸性KMnO4溶液) 
10.(2022福建龙岩三模)某化学实验小组探究SO2与FeCl3溶液的反应。
实验一:用如图所示实验装置制备SO2,并将足量SO2通入FeCl3溶液中,溶液迅速变为红色;停止通入气体,将红色溶液密闭放置5小时后,溶液变为浅绿色。

(1)制备SO2的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; 
(2)仪器a的名称为　　　　　,按图示装好药品后,打开K之前的操作是　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)某同学取适量酸性KMnO4溶液于试管中,滴入几滴红色溶液,溶液的紫色褪去,据此推断红色溶液中含有Fe2+。此结论　　　　　(填“正确”或“不正确”),理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
实验二:探究红色溶液产生的原因
实验过程如表:
实验
序号
假设
实验内容
结论
①
与溶液中c(H+)有关
取适量上述红色溶液,滴入Y溶液,溶液又变为黄色
假设不成立
②
与c(H2SO3)或c(SO2)有关
向实验①溶液中,滴入1 mol·L-1NaHSO3溶液,溶液呈红色,再逐滴滴入HCl溶液,出现×××现象
假设不成立
③
与c(HSO3-)或c(SO32-)有关
在FeCl3溶液中加入Na2SO3溶液,立即变为红色

(4)实验①中,Y是　　　　　(填化学式);实验②中现象是　　　　　;实验③的结论是　　　　　。 
(5)为了进—步探究红色物质产生的主要原因,又进行了以下实验:
在0.5 mL 1 mol·L-1的FeCl3溶液中,加入浓度相同的Na2SO3溶液V1 mL、NaHSO3溶液V2 mL并混合均匀,改变V1、V2的值并维持V1+V2=4.0进行多组实验,测得混合溶液的吸光度与V2V1+V2的关系如图所示(已知吸光度越大,溶液颜色越深)。

①维持V1+V2=4.0的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　。 
②该实验得出的结论是 　　　　　　　　　　　　。 



参考答案

大题突破练2　化学实验综合题
1.答案 (1)B　Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
(2)g→h→e→d→i
(3)浓硫酸具有吸水性,反应后的硫酸铜以固体形式存在
(4)Cu+H2O2+2H+Cu2++2H2O
(5)①温度升高促进H2O2的分解
②10　0　2　30　实验组1~3生成氧气平均速率随温度升高的增加程度比对照组4~6大
解析 (1)铜固体和浓硫酸在加热条件下反应生成二氧化硫气体、硫酸铜和水,因此适宜的装置是B,该装置内发生反应的化学方程式为Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。
(2)收集干燥的SO2,先用浓硫酸干燥二氧化硫气体,再用向上排空气法收集二氧化硫气体,最后进行尾气处理,因此所需装置的接口连接顺序为发生装置→g→h→e→d→i。
(3)反应后,发生装置中未观察到蓝色溶液,可能是浓硫酸具有吸水性,将硫酸铜溶液中的水吸收,最后硫酸铜以固体形式存在。
(4)铜、硫酸和双氧水反应生成硫酸铜和水,则生成Cu2+的离子方程式为Cu+H2O2+2H+Cu2++2H2O。
(5)①小组同学认为实验1~3的结果,不能证明猜想成立,理由是H2O2的热稳定性较差,温度升高促进H2O2的分解。
②为进一步验证猜想,根据实验1和4、3和6的水浴温度相同,硫酸铜溶液的用量不同,则实验2和5是一组对照实验,其方案中加入的体积分别为10、0、2、30;小组同学结合实验1~6,判断猜想成立,则实验组1~3生成氧气的平均速率随温度升高的增加程度比对照组4~6的大。
2.答案 (1)A　Na2SO3+H2SO4(浓)Na2SO4+SO2↑+H2O
(2)g→h→d→c→e　(3)NaOH
(4)①Cu(或铜)　②SO2+Cu(OH)2+2OH-Cu+SO42-+2H2O
(5)①排除溶解的SO2、H2SO3导致溶液显绿色的可能性　②NaHSO3(或KHSO3)
解析 (1)实验室用亚硫酸钠固体和浓硫酸反应制取二氧化硫,应选择固液不加热型发生装置,因此应选择装置A,反应的化学方程式为Na2SO3+H2SO4(浓)Na2SO4+SO2↑+H2O。
(2)利用装置A制备二氧化硫气体,经浓硫酸干燥后,用向上排空气法收集二氧化硫,因二氧化硫有毒,需要用碱石灰进行尾气吸收,则利用图中装置制备并收集一瓶干燥的SO2,其连接顺序为:发生装置→g→h→d→c→e。
(3)配制Cu(OH)2悬浊液时,要保证氢氧化钠溶液过量,使溶液呈碱性。
(4)①根据题意可知,二氧化硫在碱性条件下有较强的还原性,可将氢氧化铜还原为红色的铜或氧化亚铜,而1.6 g 红色物质在氧气流中煅烧生成2.0 g 黑色的氧化铜,其中铜的质量为2.0 g×6480=1.6 g ,则原来的红色物质中含铜元素1.6 g ,即红色物质为单质铜;
②二氧化硫与氢氧化铜发生氧化还原反应生成单质铜的离子方程式为SO2+Cu(OH)2+2OH-Cu+SO42-+2H2O。
(5)①实验ⅰ是空白对照实验,可排除溶液中溶解的二氧化硫、生成的亚硫酸导致溶液显绿色的可能性;
②实验结论为溶液显绿色的原因是溶液中含有较多的Cu(HSO3)2,即溶液显绿色是由于亚硫酸氢根离子的影响造成的,要进一步确认这种可能性,可向少量1 mol ·L-1的硫酸铜溶液中加入少量的NaHSO3或KHSO3。
3.答案 (1)溴易挥发,会污染空气;溴会腐蚀胶头滴管的胶帽
(2)滴入最后半滴液溴时,溶液呈浅黄色
(3)冷凝回流　平衡气压
(4)过滤　(5)4Br-+4H++O22Br2+2H2O
(6)不可行,NO3-在酸性条件下能将Fe2+氧化成Fe3+,观察不到紫色的酸性KMnO4溶液褪色
(7)将步骤①中的铁粉改为FeBr3
(8)1173
解析 四氢化萘和溴单质在一定条件下反应,四溴化萘常温下是固体不溶于水,故可过滤分离。溴化氢具有还原性,能被空气中的氧气氧化。Fe2+能在酸性条件下被NO3-氧化。根据物质的量浓度计算其物质的量,结合反应确定反应物的质量和水的质量。
(1)甲中使用的胶头滴管,溴易挥发,会污染空气;溴会腐蚀胶头滴管的胶帽,故不选用甲;
(2)该反应到终点的现象为滴入最后半滴液溴时,溶液呈浅黄色;
(5)溴化氢能被空气中的氧气氧化生成溴单质,显黄色,反应的离子方程式为4Br-+4H++O22Br2+2H2O;
(6)NO3-在酸性条件下能将Fe2+氧化成Fe3+,观察不到紫色的酸性KMnO4溶液褪色,故该实验不可行;
(8)假设溴化氢溶液为1 L,则溴化氢的物质的量为4 mol,说明四氢化萘的物质的量为1 mol,溴单质为4 mol,则水的质量为1.2 g·cm-3×1 000 cm3-4×81 g·mol-1=876 g,则四氢化萘和水的质量比为132876=1173。
4.答案 (1)恒压分液漏斗　b
(2)静置,向上层清液中滴加BaCl2溶液,若不再产生白色沉淀,则沉淀完全　否
(3)分离速率快,固液分离彻底,分离效率高(任写一条,合理即可)
(4)BaSO4(s)+CO32-(aq)BaCO3(s)+SO42-(aq)　AD
(5)导致CO32-未除干净,最终所得产品中含有NaHCO3或者Na2CO3
(6)蒸发结晶　趁热过滤
解析 (1)由题干实验装置图可知,盛放BaCl2溶液的仪器名称为恒压分液漏斗,球形冷凝管中冷却水应该下进上出,以提高冷凝效果,故球形冷凝管中的出水管为b。
(2)在95 ℃下对30 mL海水混合物进行加热搅拌,同时缓慢滴加约2 mL 1 mol·L-1 BaCl2溶液,加热10 min后取下,确定沉淀完全的实验方法是静置,向上层清液中滴加BaCl2溶液,若不再产生白色沉淀,则沉淀完全,由于CaSO4是微溶物,若用CaCl2代替BaCl2为沉淀剂,则使SO42-沉淀不完全,即SO42-不能完全除去,故不能用CaCl2代替BaCl2为沉淀剂。
(4)加热滤液至沸,分别加入2 mL 3 mol·L-1NaOH溶液和2 mL饱和Na2CO3溶液,10 min后减压过滤(第二次)。进行两次过滤而不是合并一次过滤即先过滤出泥沙和BaSO4,再过滤出Mg(OH)2和BaCO3、CaCO3等,其主要目的是①由于泥沙中的SiO2等能与NaOH发生反应生成可溶性的硅酸盐,引入新的杂质,则能防止泥沙溶于NaOH溶液;②防止发生沉淀转化即BaSO4转化为BaCO3,导致SO42-除不干净,该转化的离子方程式为BaSO4(s)+CO32-(aq)BaCO3(s)+SO42-(aq),由于Ba(OH)2比较贵,工业生产中需考虑成本,原料的价格是工业生产中必须考虑的因素,A正确;Ba(OH)2的溶解度虽然比较低,但能溶于水中,足以沉淀Mg2+和SO42-,B错误;沉淀Mg2+和SO42-与几元碱无关,故Ba(OH)2属于二元强碱不属于工业生产中考虑的问题,C错误;Ksp(BaSO4)=1.1×10-10,Ksp[Mg(OH)2]=1.6×10-12,且溶液中的Mg2+浓度和SO42-浓度不同,可能导致当SO42-恰好沉淀完全时,Mg2+不能完全沉淀,这也是工业生产中需要考虑的因素,D正确。
(5)二次过滤之后的滤液中主要含有过量的OH-和CO32-,已知NaHCO3溶液显弱碱性,碳酸显弱酸性,则若调节pH呈中性,则溶液中可能含有碳酸氢钠和碳酸,导致CO32-未除干净,最终所得产品中含有NaHCO3或者Na2CO3。
(6)由题干图示可知,KCl的溶解度随温度变化明显,而NaCl的溶解度随温度变化不明显,将调节pH后的溶液转移至蒸发皿中,小火加热,再经蒸发结晶、趁热过滤,乙醇洗涤,干燥,得到纯品氯化钠。
5.答案 (1)d→e→c→b→f(或d,e→c,b→f)　平衡气压,使液体能顺利流下
(2)HCl进入B装置使溶液碱性减弱生成MnO2,导致KMnO4的产率降低　(3)I2
(4)①H2O2　②2MnO4-+I-+2H+2MnO2↓+IO3-+H2O　③B
(5)MnO2+2I-+4H+Mn2++I2+2H2O
(6)还原剂的用量、溶液的酸碱性、氧化剂的浓度
解析 (1)装置A制备氯气,经装置C除去HCl,进入装置B中发生反应制备KMnO4,最后用装置D吸收尾气。从A~D中选择合适的装置制备KMnO4的正确的连接顺序是a→d→e→c→b→f或d,e→c,b→f(按气流方向,用小写字母表示);装置A中m的作用是平衡气压,使液体能顺利流下。
(2)若没有使用装置C,造成的影响是HCl进入B装置使溶液碱性减弱生成MnO2,导致KMnO4的产率降低。
(3)低浓度碘水的颜色为黄色,KI和酸性KMnO4溶液反应的生成物中使溶液呈棕黄色只可能是生成I2,在酸性条件下,KMnO4将I-氧化生成I2,最终溶液呈现棕黄色推测生成了I2。
(4)实验Ⅱ初始阶段I-的氧化产物不是I2,则有机溶剂四氯化碳中未溶解I2而呈无色,但四氯化碳不溶于水、密度比水大,导致液体分层;
①KI和酸性KMnO4溶液反应的黑色生成物能催化H2O2分解,黑色固体是MnO2,二氧化锰催化双氧水分解,试剂X是H2O2。
②KI和酸性KMnO4溶液反应生成KIO3和MnO2,根据电子守恒和电荷守恒配平写出的离子方程式为2MnO4-+I-+2H+2MnO2↓+IO3-+H2O。
③酸性条件下氧化性:KIO3>I2,可加入不含I元素的还原剂将IO3-还原为I2,利用淀粉遇到碘单质变蓝色检验I2的存在,间接证明IO3-的存在。
用洁净的玻璃棒蘸取紫色清液滴在淀粉-KI试纸上,引入碘元素,A错误;取少量紫色清液于试管中,向其中加入几滴淀粉溶液,溶液不变蓝,再加入过量NaHSO3溶液,HSO3-与IO3-反应,生成I2,观察溶液是否变色,B正确;取少量紫色清液于试管中,向其中加入稀硝酸酸化,再加入几滴AgNO3溶液,碘酸银溶于硝酸,C错误。
(5)MnO2、KI和硫酸反应生成的棕黄色溶液中含有I2,根据化合价升降规律可知还生成MnSO4,结合分析,用离子方程式解释步骤③中固体消失的原因:MnO2+2I-+4H+Mn2++I2+2H2O。
(6)由上述实验可知,所得产物成分与试剂的相对用量(滴加顺序)有关,由探究实验Ⅱ中棕褐色沉淀消失原因的实验可知,所得产物成分与溶液酸性强弱有关,实际上,物质的变化主要与其自身的性质有关,还与外界条件,如浓度大小、用量多少、溶液的酸碱性等因素有关。
6.答案 (1)a　球形冷凝管的接触面积大,冷凝效果好　停止加热,待冷凝管冷却到室温后,再先通冷凝水后重新加热
(2)反应进行到20 min时1-溴丁烷产量较大接近1.15 mL,再延长反应时间,对其产量变化不大,且浪费能源
(3)A　(4)烧杯和分液漏斗　除去1-溴丁烷中的正丁醇
(5)53.7%
(6)浓硫酸能催化正丁醇分子间脱水转化为正丁醚或者浓硫酸能催化正丁醇分子内脱水发生消去反应转化为1-丁烯
解析 (1)冷凝管中冷却水的流向为“下进上出”,则题图1冷凝管的进水口是a,球形冷凝管的接触面积大,冷凝效果好,则实验中使用球形冷凝管而不用直形冷凝管,如果加热一段时间后,发现没有通冷凝水,应该采取的措施是停止加热,待冷凝管冷却到室温后,再先通冷凝水后重新加热;
(2)由题图2表示的信息可知,反应进行到20 min时1-溴丁烷产量较大,再延长反应时间,对其产量变化不大,且浪费能源,则一般反应进行选择的适宜时间为20 min;
(3)合成1-溴丁烷时,为了防止反应中生成的HBr挥发,HBr为酸性气体,能与NaOH溶液反应,难溶于CCl4和CS2等非极性溶剂,则烧杯中盛放氢氧化钠溶液为吸收剂;
(4)1-溴丁烷不溶于水,易溶于醇、醚等有机溶剂,正丁醇微溶于水,易溶于浓硫酸及有机溶剂,则洗涤粗产物时用分液操作进行分离,用到的玻璃仪器有烧杯和分液漏斗,加入浓硫酸洗涤的目的是除去1-溴丁烷中的正丁醇;
(5)在10 mL三颈烧瓶中,加入2.60 g(约0.025 mol)研细的溴化钠,1.85 mL正丁醇并放入一粒搅拌子,根据反应的化学方程式NaBr+H2SO4+CH3CH2CH2CH2OH
CH3CH2CH2CH2Br+NaHSO4+H2O可知,NaBr稍微过量,按正丁醇的量进行计算可知,理论上生成的1-溴丁烷的物质的量为n=n(正丁醇)=1.85 mL×0.80 g·mL-174 g·mol-1=0.02 mol,则实验中的理论产量为0.02 mol×137 g·mol-1=2.74 g,实验中1-溴丁烷的产率为1.15 mL×1.28 g·mL-12.74 g≈53.7%;
(6)不同的物料比对1-溴丁烷的产量有影响,如果反应开始时多增加1.00 mL浓硫酸,其余实验条件不变,测得1-溴丁烷的产量为0.80 mL,产量减小可能的原因是浓硫酸能催化正丁醇分子间脱水转化为正丁醚或者浓硫酸能催化正丁醇分子内脱水发生消去反应转化为1-丁烯。
7.答案 (1)①去除表面的氧化物
②活塞a关闭,活塞b、c打开　活塞a打开,活塞b、c关闭
(2)①4　6　1　4　4　31(或4　4　2　7　1　34)
②bd
③保持酸性环境,防止SO2反应产生沉淀,干扰SO3的检验
SO2+H2O2+Ba2+BaSO4↓+2H+
(3)98.00%
解析 (1)①铁表面会因潮湿腐蚀生成Fe2O3等氧化物,加酸洗是为了去除表面的氧化物;
②制取硫酸亚铁过程中,先打开活塞b、c,同时关闭活塞a,平衡装置内的大气压,排除氧气防止Fe2+被氧化;反应一段时间后,为了将锥形瓶中的硫酸亚铁进入饱和硫酸铵中反应制取产品,则应关闭活塞b、c,打开活塞a,利用产生的氢气的压强差将硫酸亚铁溶液压至饱和硫酸铵中反应。
(2)①根据已知化学方程式(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O→2FeO+1Fe2O3+NH3+N2+SO2+SO3+H2O,根据铁原子守恒可知(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O前化学计量数为4,令化学方程式为4(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O2FeO+1Fe2O3+aNH3↑+bN2↑+cSO2↑+dSO3↑+eH2O,根据得失电子守恒,则有6b+2=2c,当b=1时,则c=4<8,满足质量守恒定律,且a=6、d=4、e=31,配得化学方程式为4(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O2FeO+1Fe2O3+6NH3↑+1N2↑+4SO2↑+4SO3↑+31H2O;当b=2时,则c=7<8,满足质量守恒定律,且a=4、d=1、e=34,配得化学方程式为4(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O2FeO+1Fe2O3+4NH3↑+2N2↑+7SO2↑+1SO3↑+34H2O;当b=3时,则c=10>8,不满足质量守恒定律;
②先用稀硫酸溶解甲中残留物,得到溶液,向所得溶液中滴加几滴KSCN溶液,若溶液变红,说明含有Fe3+,若无明显现象,说明不含有Fe3+,则可选用的试剂有:bd;
③产生的气体有SO2和SO3,加稀盐酸可排除BaSO3沉淀的影响,生成不溶于稀盐酸的BaSO4才能证明气体含有SO3,则HCl的作用是:保持酸性环境,防止SO2反应产生沉淀,干扰SO3的检验;装置丙中H2O2具有氧化性,能将+4价的S氧化成+6价,再与Ba2+结合生成BaSO4沉淀,反应的离子方程式为SO2+H2O2+Ba2+BaSO4↓+2H+。
(3)用酸性KMnO4滴定是利用其与样品中Fe2+发生氧化还原反应,反应的离子方程式为MnO4-+5Fe2++8H+Mn2++5Fe3++4H2O,则存在关系式:
MnO4-~5Fe2+1 520.00×10-3L×0.100 0 mol·L-1 n
解得n=0.01 mol,则20.00 g硫酸亚铁铵晶体样品中铁元素的物质的量为n(Fe2+)=0.01 mol×100 mL20 mL=0.05 mol,则样品中(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的物质的量为0.05 mol,质量为m=nM=0.05 mol×392 g·mol-1=19.6 g,20.00 g样品中质量分数为19.6 g20.0 g×100%=98.00%。
8.答案 (1)Ag++H2OAgOH+H+
(2)过量KSCN溶液　少量KI溶液
(3)KSCN溶液　溶液变红色
(4)向0.1 mol·L-1NaNO3溶液中,滴加0.1 mol·L-1硝酸,调pH为4
(5)Fe2++Ag+Fe3++Ag　Fe3++3SCN-Fe(SCN)3
(6)此时主要发生的反应为Ag++Fe2+Ag+Fe3+,c(Ag+)比3 min时减小,产生的AgSCN白色沉淀减少;c(Fe3+)较3 min时增大,生成的Fe(SCN)3增多,溶液红色加深
(7)Fe+2Fe3+3Fe2+
解析 (1)AgNO3是强酸弱碱盐,在溶液中Ag+会发生水解反应,消耗水电离产生的OH-产生AgOH和H+,水解反应的离子方程式为Ag++H2OAgOH+H+,最终达到平衡时溶液中c(H+)>c(OH-),因此溶液显酸性,pH=4。
(2)向0.1 mL 1 mol·L-1的AgNO3溶液中加入过量KSCN溶液,产生AgSCN白色沉淀,AgSCN在溶液中存在沉淀溶解平衡:AgSCN(s)Ag+(aq)+SCN-(aq),再向溶液中加入少量KI溶液,I-与AgSCN溶解电离产生的Ag+反应产生AgI黄色沉淀,从而证明在溶液中存在沉淀转化,说明溶度积常数:Ksp(AgSCN)>Ksp(AgI)。
(3)往4 mL 0.1 mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2[pH≈2]溶液中滴加几滴KSCN溶液,溶液显无色,说明溶液中无Fe3+。然后把混合溶液均分到a、b两支试管中。同学甲往a试管中滴加少量0.1 mol·L-1AgNO3溶液,观察到产生少量白色沉淀,同时看到溶液变为红色,说明溶液中产生了Fe3+,Fe2+被氧化产生Fe3+。
(4)该检测试剂中应该含有NO3-,无Ag+,同时溶液pH=4,则这种“检测试剂”的配方为:向0.1 mol·L-1NaNO3溶液中滴加0.1 mol·L-1硝酸,调pH为4。
(5)实验①产生的白色沉淀可能为Ag+与SCN-反应生成的AgSCN,Ag++SCN-AgSCN↓,溶液变为红色的原因可能是Fe+2Ag+Fe2++2Ag,Fe2++Ag+Fe3++Ag,Fe3++3SCN-Fe(SCN)3。
(6)实验②中产生的白色沉淀较3 min时量少,溶液红色较3 min时加深,可能是由于此时主要发生反应:Fe2++Ag+Fe3++Ag,导致c(Ag+)比3 min时减小,产生的AgSCN白色沉淀减少;c(Fe3+)较3 min时增大,生成的Fe(SCN)3增多,c[Fe(SCN)3]增大,溶液红色加深。
(7)在120 min时溶液红色较30 min时变浅,可能是由于溶液中生成的Fe3+与加入的过量的Fe发生反应:Fe+2Fe3+3Fe2+,导致c(Fe3+)较30 min时减小,生成的Fe(SCN)3的量减少,c[Fe(SCN)3]减小,因而溶液红色变浅。
9.答案 (1)恒压分液漏斗　防倒吸
(2)降低Na2S2O4的溶解度,有利于其结晶析出
HCOO-+2SO2+3OH-S2O42-+CO32-+2H2O
(3)CD　(4)淀粉溶液　87.0
(5)取少量分解产物溶于足量的稀盐酸中,静置,取上层清液,滴加几滴BaCl2溶液,若出现沉淀则说明产物中含有Na2SO4,反之则无
解析 (1)容器a为带有恒压装置的分液漏斗,故名称为恒压分液漏斗;因SO2进入装置C反应可能会产生倒吸,故装置B的作用为防倒吸;
(2)因为Na2S2O4易溶于水、不溶于甲醇,故甲醇的作用为降低Na2S2O4的溶解度,有利于其结晶析出;根据题意,HCOOH与SO2在碱性条件下反应生成Na2S2O4,HCOOH滴入后首先与NaOH反应转化为HCOO-,故初步确定反应为HCOO-+SO2+OH-→S2O42-,S元素的化合价由+4价被HCOO-还原为+3价,推测HCOO-中C元素化合价由+2价被氧化为稳定的+4价CO2,反应条件为碱性,故此时应该生成CO32-,结合元素守恒确定生成物中有H2O,故配平后的离子方程式为HCOO-+2SO2+3OH-S2O42-+CO32-+2H2O;
(3)Na2S2O4具有强还原性,强氧化性HNO3能将其氧化为SO42-,A错误;若甲酸与NaOH物质的量之比为1∶1,则此时恰好反应,若NaOH过量,则可以与CO2反应生成CO32-,有助于平衡正向移动,提高Na2S2O4产率,B错误;Na2S2O4具有强还原性,在空气中易被氧化,故排尽空气可防止Na2S2O4被氧化,提高其纯度,C正确;Na2S2O4不溶于甲醇,故可用甲醇洗涤,D正确。
(4)涉及I2的滴定,可以用淀粉溶液作指示剂,终点现象为溶液颜色由无色变为浅蓝色,故此处填淀粉溶液;根据已知方程式确定关系式:Na2S2O4~NaHSO2·HCHO~2I2,得n(Na2S2O4)=n(I2)2=0.200 0mol·L-1×25.00×10-3L2=2.5×10-3 mol;则Na2S2O4的质量分数为w(Na2S2O4)=2.5×10-3mol×174 g·mol-10.500 0 g×100%=87.0%。
(5)检验SO42-,需加入稀盐酸排除SO32-等离子干扰,再加入BaCl2溶液观察现象,不能选用稀硝酸,因为硝酸会将Na2SO3、Na2S2O3、SO2等物质氧化成SO42-产生干扰,故选用试剂为:稀盐酸和BaCl2溶液,具体操作为:取少量分解产物溶于足量的稀盐酸中,静置,取上层清液,滴加几滴BaCl2溶液,若出现沉淀则说明产物中含有Na2SO4,反之则无。
10.答案 (1)Na2SO3+H2SO4SO4+SO2↑+H2O
(2)球形干燥管　打开分液漏斗的上口活塞
(3)不正确　溶液中的SO2、SO32-、HSO3-、Cl-都能使酸性高锰酸钾溶液褪色
(4)HCl　变浅(或变黄)　假设成立
(5)①使Fe3+的浓度保持不变　②Fe3+和SO32-形成络合物使溶液变成红色(或红色物质为Fe3+和SO32-作用的产物)
解析 (1)实验室用亚硫酸钠固体和70%的硫酸溶液来制备二氧化硫气体,化学方程式为Na2SO3+H2SO4SO4+SO2↑+H2O;
(2)仪器a的名称为球形干燥管;打开K之前的操作是打开分液漏斗的上口活塞;
(3)溶液中的SO2、SO32-、HSO3-、Cl-都能使酸性高锰酸钾溶液褪色,故结论不正确;
(4)实验①假设:与溶液中的氢离子浓度有关,故在上述红色溶液中加入含氢离子的物质,若红色颜色变深,则与氢离子浓度有关,但实际现象是颜色变为黄色,故假设不成立,固定单一变量,探究改变氢离子的浓度的影响,则不能引入别的酸根离子,故加入的Y为HCl;实验②假设与c(H2SO3)或c(SO2)有关:向实验①溶液中,滴入1 mol·L-1NaHSO3溶液,溶液呈红色,再逐滴滴入HCl溶液,会产生亚硫酸或二氧化硫,出现与实验①相同的现象,假设不成立,故实验②的现象为颜色变浅(或变黄);实验③假设与c(HSO3-)或c(SO32-)有关,直接在FeCl3溶液中加入Na2SO3溶液,溶液立即变为红色,则假设成立;
(5)实验过程中要固定单一实验变量,为了研究c(HSO3-)或c(SO32-)对实验的影响,应保持V1+V2=4.0使Fe3+的浓度保持不变;根据实验③的假设和现象,实验过程中可能是Fe3+和SO32-形成络合物使溶液变成红色或红色物质为Fe3+和SO32-作用的产物。