2025届高考化学一轮总复习真题演练第11章化学综合实验第56讲性质原理探究型综合实验

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已知：①雷尼Ni暴露在空气中可以自燃，在制备和使用时，需用水或有机溶剂保持其表面“湿润”；
②邻硝基苯胺在极性有机溶剂中更有利于反应的进行。
某实验小组制备雷尼Ni并探究其催化氢化性能的实验如下：
步骤1：雷尼Ni的制备
步骤2：邻硝基苯胺的催化氢化反应
反应的原理和实验装置图如下(夹持装置和搅拌装置略)。装置Ⅰ用于储存H2和监测反应过程。
回答下列问题：
(1)操作(a)中，反应的离子方程式是_____________________________________。
(2)操作(d)中，判断雷尼Ni被水洗净的方法是_____________________________
_________________________________________________________________。
(3)操作(e)中，下列溶剂中最有利于步骤2中氢化反应的是________。
A．丙酮 B．四氯化碳
C．乙醇D．正己烷
(4)向集气管中充入H2时，三通阀的孔路位置如下图所示；发生氢化反应时，集气管向装置Ⅱ供气，此时孔路位置需调节为________。
(5)仪器M的名称是________。
(6)反应前应向装置Ⅱ中通入N2一段时间，目的是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(7)如果将三颈瓶N中的导气管口插入液面以下，可能导致的后果是___________________________________________________________________。
(8)判断氢化反应完全的现象是____________________________________ ______________________________________________________________。
解析：(1)结合图示流程可知，操作(a)为用NaOH溶液处理Ni/Al合金，Al和NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]和H2，离子方程式为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑。(2)水洗的上一步是碱洗，若雷尼Ni被水洗净，则最后一次水洗液中不含碱，加入酚酞溶液不变红。(3)根据题中信息可知，雷尼Ni被广泛用于硝基或羰基等不饱和基团的催化氢化反应，故不能选丙酮，否则会发生副反应，又因为邻硝基苯胺在极性有机溶剂中更有利于反应进行，而CCl4、正己烷均为非极性分子，乙醇为极性分子，所以应选乙醇。(4)根据向集气管中通入H2时三通阀的孔路位置，可确定集气管向装置Ⅱ中供气时，应保证下侧、右侧孔路通气，故B正确。(6)为了排除装置中空气产生的干扰，反应前应向装置Ⅱ中通入一段时间N2。(7)三颈瓶N中为雷尼Ni的悬浮液，若将导气管插入液面以下，雷尼Ni会堵塞导管。(8)氢化反应完全时，装置Ⅱ中不再消耗H2，装置Ⅰ中水准瓶的液面不再发生变化。
答案：(1)2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑
(2)向最后一次水洗液中加入酚酞，溶液不变红 (3)C
(4)B (5)恒压滴液漏斗 (6)排除空气产生的干扰
(7)雷尼Ni堵塞导管 (8)水准瓶中液面不再发生变化
2．(2023·新高考广东卷)化学反应常伴随热效应。某些反应(如中和反应)的热量变化，其数值Q可通过量热装置测量反应前后体系温度变化，用公式Q＝CρV总·ΔT计算获得。
(1)盐酸浓度的测定：移取20.00 mL待测液，加入指示剂，用0.500 0 ml·L－1 NaOH溶液滴定至终点，消耗NaOH溶液22.00 mL。
①上述滴定操作用到的仪器有__________________________________。
②该盐酸浓度为________ml·L－1。
(2)热量的测定：取上述NaOH溶液和盐酸各50 mL进行反应，测得反应前后体系的温度值(℃)分别为T0、T1，则该过程放出的热量为____________J(C和ρ分别取4.18 J·g－1·℃－1和1.0 g·mL－1，忽略水以外各物质吸收的热量，下同)。
(3)借鉴(2)的方法，甲同学测量放热反应Fe(s)＋CuSO4(aq)===FeSO4(aq)＋Cu(s)的焓变ΔH(忽略温度对焓变的影响，下同)。实验结果见下表。
①温度：b________c(填“>”“c。②若按实验i进行计算，ΔH＝
－ eq \f(4.18 J·g－1·℃－1×1.0 g·mL－1×100 mL×(b－a) ℃,1 000 J·kJ－1×0.02 ml) ＝
－20.9(b－a) kJ·ml－1；若按实验ii进行计算，ΔH＝－ eq \f(4.18 J·g－1·℃－1×1.0 g·mL－1×100 mL×(c－a) ℃,1 000 J·kJ－1×0.01 ml) ＝
－41.8(c－a) kJ·ml－1。
(4)Fe3＋易水解，为抑制Fe3＋水解，在配制Fe2(SO4)3溶液时需加入酸；用pH试纸测得Fe2(SO4)3溶液的pH不大于1，说明溶液呈强酸性，向少量Fe2(SO4)3溶液中加入Fe粉，溶液颜色变浅的同时有气泡产生，说明溶液中还存在Fe与酸的反应，离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；乙同学根据相关原理，重新设计优化的实验方案的重点在于如何防止Fe与酸反应产生的影响，可以借助盖斯定律，设计分步反应来实现Fe2(SO4)3溶液与Fe的反应，故可将一定量的Cu粉加入一定浓度的Fe2(SO4)3溶液中反应，测量反应热，计算得到反应Cu(s)＋Fe2(SO4)3(aq)===CuSO4(aq)＋2FeSO4(aq)的焓变ΔH1；根据(3)中实验计算得到反应Fe(s)＋CuSO4(aq)===Cu(s)＋FeSO4(aq)的焓变ΔH2；根据盖斯定律计算得到反应Fe(s)＋Fe2(SO4)3(aq)===3FeSO4(aq)的焓变为ΔH1＋ΔH2。
(5)化学能转化为热能在生产和生活中应用比较广泛，化石燃料的燃烧、炸药开山、发射火箭、铝热反应焊接铁轨等都是化学能转化为热能的应用。
答案：(1)①AD ②0.550 0 (2)418(T1－T0)
(3)①> ②－20.9(b－a) kJ·ml－1[或－41.8(c－a) kJ·ml－1]
(4)抑制Fe3＋水解 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 将一定量的Cu粉加入一定浓度的Fe2(SO4)3溶液中反应，测量反应热，计算得到反应Cu(s)＋Fe2(SO4)3(aq)===CuSO4(aq)＋2FeSO4(aq)的焓变ΔH1；根据(3)中实验计算得到反应Fe(s)＋CuSO4(aq)===Cu(s)＋FeSO4(aq)的焓变ΔH2；根据盖斯定律计算得到反应Fe(s)＋Fe2(SO4)3(aq)===3FeSO4(aq)的焓变为ΔH1＋ΔH2 (5)燃料燃烧(或铝热反应焊接铁轨等)序号
反应试剂
体系温度/℃
反应前
反应后
i
100 mL 0.20 ml·L－1 CuSO4溶液
1．20 gFe粉
a
b
ii
0．56 g Fe粉
a
c