2020高考化学二轮考前复习练习3题型三综合实验探究（Word版含解析）

　物质制备类综合实验 【题型方法技巧】 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。 【高考真题再现】 角度一　无机物的制备 1．(2019·高考全国卷Ⅰ，T27，15 分)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 NH 4Fe(SO4)2·xH2O，由题意知 1.5 × 18 266＋18x＝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．(2018·高考全国卷Ⅰ，T26，14 分)醋酸亚铬[(CH 3COO)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 金属锌做还原剂，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)审题时抓住醋酸亚铬“在气体分析中用作氧气吸收剂”，这暗示醋酸亚铬具有强 还原性，易被氧气氧化，故该实验中使用的蒸馏水必须去除溶解氧。(2)①依题意可知，c 中溶 液由绿色逐渐变为亮蓝色，主要是由于锌与铬离子反应生成亚铬离子和锌离子，即 Zn＋2Cr3＋ ===Zn2＋＋2Cr2＋。②c 中产生的气体为氢气，该气体主要用于排尽装置内的空气，避免 O2 氧 化 Cr2＋。(3)c 中有氢气产生，打开 K3，关闭 K1 和 K2 后，c 中压强大于外界压强，从而将 c 中溶液压入醋酸钠溶液中。析出并分离产品的操作是冷却、过滤、洗涤、干燥。(4)观察 d 装 置，可发现其与空气相通，这会导致生成的醋酸亚铬被 O2 氧化。 答案：(1)去除水中溶解氧　分液(或滴液)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，可能使醋酸亚铬与空气接触 角度二　有机物的制备 3．(2019·高考全国卷Ⅲ，T27，14 分)乙酰水杨酸(阿司匹林)是目前常用药物之一。实验 室通过水杨酸进行乙酰化制备阿司匹林的一种方法如下： 水杨酸 醋酸酐 乙酰水杨酸熔点/℃ 157～159 －72～－74 135～138 相对密度/(g·cm－3) 1.44 1.10 1.35 相对分子质量 138 102 180 实验过程：在 100 mL 锥形瓶中加入水杨酸 6.9 g 及醋酸酐 10 mL，充分摇动使固体完全 溶解。缓慢滴加 0.5 mL 浓硫酸后加热，维持瓶内温度在 70 ℃左右，充分反应。稍冷后进行如 下操作。 ①在不断搅拌下将反应后的混合物倒入 100 mL 冷水中，析出固体，过滤。 ②所得结晶粗品加入 50 mL 饱和碳酸氢钠溶液，溶解、过滤。 ③滤液用浓盐酸酸化后冷却、过滤得固体。 ④固体经纯化得白色的乙酰水杨酸晶体 5.4 g。 回答下列问题： (1)该合成反应中应采用________加热(填标号)。 A．热水浴 B．酒精灯 C．煤气灯 D．电炉 (2)下列玻璃仪器中，①中需使用的有________(填标号)，不需使用的有________(填名 称)。 (3)①中需使用冷水，目的是____________________________________________。 (4)②中饱和碳酸氢钠的作用是__________________________________________，以便过 滤除去难溶杂质。 (5)④采用的纯化方法为________。 (6)本实验的产率是________%。 解析：(1)由题给信息“维持瓶内温度在 70 ℃左右”可知，该反应中应采用热水浴加热。 (2)①中涉及过滤操作，需要用到题给玻璃仪器中的烧杯、漏斗，不需要使用题给玻璃仪器中 的分液漏斗和容量瓶。(3)乙酰水杨酸在低温下溶解度较小，使用冷水有利于充分析出乙酰水 杨酸固体。(4)加入的饱和碳酸氢钠与乙酰水杨酸反应，生成可溶性的乙酰水杨酸钠，易与难 溶性的物质分离。(5)乙酰水杨酸的溶解度随温度变化改变较大，可用重结晶的方法纯化。(6) 由表中及题给数据分析可知，加入的水杨酸少量，6.9 g 水杨酸的物质的量为 0.05 mol，由化 学方程式可知，1 mol 水杨酸与过量醋酸酐反应理论上生成 1 mol 乙酰水杨酸，则 0.05 mol 水 杨酸参与反应理论上得到 0.05 mol 乙酰水杨酸，其质量为 0.05 mol×180 g·mol －1＝9.0 g，产 率为5.4 g 9.0 g×100%＝60%。答案：(1)A (2)BD　分液漏斗、容量瓶 (3)充分析出乙酰水杨酸固体(结晶) (4)生成可溶的乙酰水杨酸钠 (5)重结晶 (6)60 4．(2019·高考天津卷)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 。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)① 　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 【题组模拟演练】 1．(2019·高考全国卷Ⅱ，T28，15 分)咖啡因是一种生物碱(易溶于水及乙醇，熔点 234.5 ℃，100 ℃以上开始升华)，有兴奋大脑神经和利尿等作用。茶叶中含咖啡因约 1%～5%、单 宁酸(Ka 约为 10－6，易溶于水及乙醇)约 3%～10%，还含有色素、纤维素等。实验室从茶叶中 提取咖啡因的流程如图所示。 索氏提取装置如图所示。实验时烧瓶中溶剂受热蒸发，蒸汽沿蒸汽导管 2 上升至球形冷 凝管，冷凝后滴入滤纸套筒 1 中，与茶叶末接触，进行萃取。萃取液液面达到虹吸管 3 顶端 时，经虹吸管 3 返回烧瓶，从而实现对茶叶末的连续萃取。回答下列问题： (1)实验时需将茶叶研细，放入滤纸套筒 1 中，研细的目的是________________。 圆底烧 瓶中加入 95%乙醇为溶剂，加热前还要加几粒________。 (2)提取过程不可选用明火直接加热，原因是__________________。与常规的萃取相比， 采用索氏提取器的优点是_______________________________________________。 (3)提取液需经“蒸馏浓缩”除去大部分溶剂。与水相比，乙醇作为萃取剂的优点是 ________________。“蒸馏浓缩”需选用的仪器除了圆底烧瓶、蒸馏头、温度计、接收管之 外，还有________(填标号)。 A．直形冷凝管　　　　　　　 B．球形冷凝管 C．接收瓶 D．烧杯 (4)浓缩液加生石灰的作用是中和__________和吸收__________。(5)可采用如图所示的简易装置分离提纯咖啡因。将粉状物放入蒸发皿中并小火加热，咖 啡因在扎有小孔的滤纸上凝结，该分离提纯方法的名称是________。 解析：(1)实验时将茶叶研细，能增加茶叶与溶剂的接触面积，使萃取更加充分。乙醇为 溶剂，为防止加热时暴沸，需在加热前向圆底烧瓶中加入几粒沸石。(2)由于溶剂乙醇具有挥 发性和易燃性，因此在提取过程中不可用明火直接加热。本实验中采用索氏提取器的优点是 溶剂乙醇可循环使用，能减少溶剂用量，且萃取效率高。(3)提取液需经“蒸馏浓缩”除去大 部分溶剂，与水相比，乙醇作为萃取剂具有沸点低和易浓缩的优点。“蒸馏浓缩”需选用的 仪器除了所给仪器外，还有直形冷凝管和接收瓶(如锥形瓶)。(4)向浓缩液中加入生石灰能中和 单宁酸并吸收水分。(5)结合分离提纯咖啡因的装置及将粉状物放入蒸发皿并小火加热，咖啡 因凝结在扎有小孔的滤纸上可知，该分离提纯的方法为升华。 答案：(1)增加固液接触面积，提取充分　沸石　(2)乙醇易挥发，易燃　使用溶剂量少， 可连续萃取(萃取效率高) (3)乙醇沸点低，易浓缩　AC　(4)单宁酸　水 　(5)升华 2．(2019·长沙高三统一模拟)三氯氧磷(POCl3)是一种工业化工原料，为无色透明的带刺激 性臭味的液体。某化学小组采用 PCl3 氧化法制备 POCl3。 已知：在潮湿空气中二者均极易水解而剧烈“发烟”。POCl3 的熔点为 2 ℃，沸点为 105.3 ℃。回答下列问题： Ⅰ.制备 PCl3(如图) (1)检查装置气密性并装入药品后，先关闭 K1，打开 K2 通入干燥的 CO2，一段时间后，关 闭 K2，加热曲颈瓶的同时打开 K1 通入干燥氯气，反应立即进行。通入干燥 CO2 的作用是 ________________________________________________________________________。 Ⅱ.制备 POCl3(如图)(2)装置 G 中发生反应的化学方程式为______________________________________。 (3)装置 F 的作用除观察 O2 的流速之外，还有_______________________________。 Ⅲ.测定 POCl3 含量 实验制得的 POCl3 中常含有 PCl3 杂质，通过下面方法可测定产品的纯度： ①快速称取 5.000 g 产品，加水反应后配成 250 mL 溶液； ②取以上溶液 25.00 mL，向其中加入 10.00 mL 0.100 0 mol·L－1 碘水(足量)，充分反应； ③向②所得溶液中加入几滴淀粉溶液，用 0.100 0 mol·L－1 的 Na2S2O3 溶液滴定； ④重复②、③操作，平均消耗 0.100 0 mol·L－1 Na2S2O3 溶液 12.00 mL。 已知：H3PO3＋I2＋H2O===H3PO4＋2HI；I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6。 (4)滴定至终点的现象是______________________________________________。 (5)该产品的纯度为________。[已知：M(PCl3)＝137.5 g·mol－1，M(POCl3)＝153.5 g·mol－1] 解析：Ⅰ.(1)由题给条件分析可知，通入干燥 CO2 的作用是排尽装置中的空气，防止红磷 被氧气氧化以及防止生成的 PCl3 与空气中的氧气、水反应。Ⅱ.(2)由装置图可知，装置 G 中 PCl3 与 O2 反应生成 POCl3：2PCl3＋O2 =====△ 2POCl3。(3)装置 F 中长颈漏斗起平衡压强的作用， F 中的液体还可以干燥氧气。Ⅲ.(4)滴定至终点的现象是当滴入最后一滴 Na2S2O3 标准液时， 溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色。(5)POCl3 与水反应生成 H3PO4 和 HCl，PCl3 与水反 应生成 H3PO3 和 HCl，根据题意可知，存在关系式：PCl3～H3PO3～I2，I2～2Na2S2O3；消耗 Na2S2O3 的物质的量为 0.100 0 mol·L－1×12.00×10－3 L＝1.2×10－3 mol，则和 Na2S2O3 反应的 I2 的物质的量为1 2×1.2×10－3 mol＝6×10－4 mol，PCl3 的物质的量＝和 H3PO3 反应的 I2 的物质 的量＝0.100 0 mol·L－1×10.00×10－3 L－6×10－4 mol＝4×10－4 mol，PCl3 的质量为 4×10－4 mol×137.5 g·mol－1＝5.5×10－2 g，产品中含 PCl3 的质量为 5.5×10－2 g× 250 mL 25.00 mL＝0.55 g， 则产品的纯度为5.000 g－0.55 g 5.000 g ×100%＝89.0%。 答案：Ⅰ.(1)排尽装置中的空气，防止红磷被氧气氧化并防止生成的 PCl3 与空气中的 O2 和水反应(答案合理即可) Ⅱ.(2)2PCl3＋O2 =====△ 2POCl3 (3)平衡气压，干燥氧气 Ⅲ.(4)当滴入最后一滴 Na2S2O3 标准液时，溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色 (5)89.0%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5.5 mL × 0.95 g/cm3 66 g/m ol ≈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 4.8 g 7.347 g×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% 　性质探究类综合实验 【题型方法技巧】 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。 【高考真题再现】 1．(2018·高考北京卷)实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。 资料：K2FeO4 为紫色固体，微溶于 KOH 溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速 产生 O2，在碱性溶液中较稳定。 (1)制备 K2FeO4(夹持装置略) ①A 为氯气发生装置。A 中反应方程式是____________________________________(锰被 还原为 Mn2＋)。 ②将除杂装置 B 补充完整并标明所用试剂。 ③C 中得到紫色固体和溶液。C 中 Cl2 发生的反应有 3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH===2K2FeO4 ＋6KCl＋8H2O，另外还有__________________________________________。 (2)探究 K2FeO4 的性质 ①取 C 中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液 a，经检验气体中含有 Cl2。 为证明是否 K2FeO4 氧化了 Cl－而产生 Cl2，设计以下方案： 方案Ⅰ 取少量 a，滴加 KSCN 溶液至过量，溶液呈红色 方案Ⅱ 用 KOH 溶液充分洗涤 C 中所得固体，再用 KOH 溶液将 K2FeO4 溶出，得到紫色 溶液 b。取少量 b，滴加盐酸，有 Cl2 产生 i.由方案Ⅰ中溶液变红可知 a 中含有________离子，但该离子的产生不能判断一定是 K2FeO4 将 Cl－氧化，还可能由_________________________________产生(用方程式表示)。 ii.方案Ⅱ可证明 K2FeO4 氧化了 Cl－。用 KOH 溶液洗涤的目的是_________________。 ②根据 K2FeO4 的制备实验得出：氧化性 Cl2________FeO2－4 (填“＞”或“＜”)，而方案Ⅱ 实验表明，Cl2 和 FeO 2－4 的氧化性强弱关系相反，原因是___________________。 ③资料表明，酸性溶液中的氧化性 FeO2－4 ＞MnO－4 ，验证实验如下：将溶液 b 滴入 MnSO4 和足量 H2SO4 的混合溶液中，振荡后溶液呈浅紫色。该现象能否证明氧化性 FeO2－4 ＞MnO－4 。 若能，请说明理由；若不能，进一步设计实验方案。理由或方案：___________________。 解析：(1)①由题图可知，A 中反应物为浓盐酸和 KMnO4，生成物有 Cl2，且锰被还原为 Mn2 ＋，根据得失电子守恒及元素守恒即可完成反应的化学方程式。②由于装置 C 中高铁酸钾的制备环境为碱性，而制得的氯气中混有的氯化氢气体为酸性，可用饱和食盐水除去氯化氢，注 意“长导管进短导管出”。③氯气能与过量的 KOH 溶液反应。(2)①i.Fe3＋遇 KSCN 溶液变红 色。由已知高铁酸钾在酸性溶液中快速产生氧气，反应过程中氧元素的化合价升高，根据氧 化还原反应的规律，高铁酸钾中＋6 价的铁元素化合价必然降低，其还原产物可能是 Fe3＋。 也就是说，Fe3＋可能来自高铁酸钾自身的氧化还原反应。书写离子方程式时，可以先写出明 确的、已知的反应物(即 FeO2－4 )和生成物(即 Fe3＋和 O2)，根据得失电子守恒确定 Fe3＋和 O2 的 化学计量数之比为 4∶3，再根据电荷守恒和元素守恒确定反应物中还应有 H＋，最后用观察法 配平即可。ii.C 中 Cl2 与 KOH 反应生成的 ClO－具有氧化性，也能氧化 Cl－，故需排除 ClO－ 的干扰。②K2FeO4 的制备实验中 Cl2 化合价降低做氧化剂，故氧化性 Cl2＞FeO2－4 。该反应是 在碱性条件下进行的，方案Ⅱ是在酸性条件下进行的，溶液的酸碱性对物质的氧化性和还原 性会产生影响。 答案：(1)①2KMnO4＋16HCl(浓)===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O ② ③Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O (2)①i.Fe3＋　4FeO2－4 ＋20H＋===4Fe3＋＋3O2↑＋10H2O ii.排除 ClO－的干扰 ②＞　溶液酸碱性不同 ③理由：FeO2－4 在过量酸的作用下完全转化为 Fe3＋和 O2，溶液浅紫色一定是 MnO －4 的颜 色 或方案：向紫色溶液 b 中滴加过量稀 H2SO4，观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色 2．(2017·高考全国卷Ⅲ，T26，14 分)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生 产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题： (1)在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加 KSCN 溶液，溶液颜色无明显变化。再 向试管中通入空气，溶液逐渐变红。由此可知：____________、____________。 (2)为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管(带两端开关 K1 和 K2)(设为装置 A)称重，记 为 m1 g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置 A 称重，记为 m2 g。按下图连接好装置进行 实验。 ①仪器 B 的名称是____________。②将下列实验操作步骤正确排序____________(填标号)；重复上述操作步骤，直至 A 恒重， 记为 m3 g。 a．点燃酒精灯，加热 　 b．熄灭酒精灯 c．关闭 K1 和 K2　　　 d．打开 K1 和 K2，缓缓通入 N2　 e．称量 A　　　　　　 f．冷却到室温 ③根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目 x＝____________(列式表示)。若实验时 按 a、d 次序操作，则使 x________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 (3)为探究硫酸亚铁的分解产物，将(2)中已恒重的装置 A 接入下图所示的装置中，打开 K1 和 K2，缓缓通入 N2，加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。 ①C、D 中的溶液依次为________(填标号)。C、D 中有气泡冒出，并可观察到的现象分别 为___________________________________________________________。 a．品红　　　　　　　 b．NaOH c．BaCl2　　　　　　　 d．Ba(NO3)2 e．浓 H2SO4 ②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式：_________________________________。 解析：(1)加入 KSCN 溶液，溶液颜色无明显变化，说明样品中不含三价铁；再向试管中 通入空气，溶液逐渐变红，说明 FeSO4 易被空气中的氧气氧化。(2)①仪器 B 是干燥管。②根 据实验目的及绿矾易被氧化的性质可知，实验时先打开 K1 和 K2，缓缓通入 N2 排出装置中的 空气，避免空气中的氧气将绿矾氧化；再点燃酒精灯进行加热；一段时间后熄灭酒精灯，冷 却至室温，关闭 K1 和 K2，再称量 A。故正确的操作顺序是 dabfce。③根据题意，绿矾样品的 质量为(m2－m1) g，绿矾中结晶水的质量为(m2－m3) g，则 FeSO4 的质量为(m3－m1) g，故绿矾 中 FeSO4 与 H2O 的物质的量之比为 m3－m1 152 ∶ m2－m3 18 ＝1∶76(m2－m3) 9(m3－m1) ，因此绿矾化学式中结晶 水数目为76(m2－m3) 9(m3－m1) 。如果实验时按照 a、d 次序操作，则部分绿矾被氧化，导致 m3 增大，所 以76(m2－m3) 9(m 3－m1)会偏小。(3)实验后残留的红色固体是氧化铁。根据氧化还原反应规律，反应中硫 元素的化合价必然降低，生成二氧化硫。根据得失电子守恒和元素守恒可写出反应的化学方 程式：2FeSO4 =====高温 Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑。由于三氧化硫极易溶于水且能与水反应生成硫酸， 欲检验二氧化硫和三氧化硫，必须先用氯化钡溶液检验三氧化硫，再用品红溶液检验二氧化 硫。 答案：(1)样品中没有 Fe(Ⅲ)　Fe(Ⅱ)易被氧气氧化为 Fe(Ⅲ)(2)①干燥管　②dabfce　③76(m2－m3) 9(m3－m1)　偏小 (3)①c、a　生成白色沉淀、褪色 ②2FeSO4 =====高温 Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑ 【题组模拟演练】 1．(新题模拟)SO2 虽是大气污染物之一，但也是重要的工业原料，某同学在实验室设计如 下实验，对 SO2 的部分性质进行了探究。 (1)二氧化硫的水溶液 ①SO2 易溶于水，常温常压下溶解度为 1∶40，其中有 H2SO3 生成。向 SO2 的饱和溶液中 加入 NaHSO3 固体，有气体冒出，原因是______________________________________。 (结合有关化学平衡及方程式简要说明) ②欲验证酸性：H2SO3>HClO，选用下面的装置，其连接顺序为 A→____________(按气流 方向用大写字母表示即可)。能证明 H2SO3 的酸性强于 HClO 的实验现象为 ________________________________________________________________________。 (2)二氧化硫的还原性 已知 SO2 具有还原性，可以还原 I2，可以与 Na2O2 发生反应，按图示装置进行实验(部分 固定装置未画出)。 操作步骤 实验现象 解释原因 关闭弹簧夹 2，打开弹簧 夹 1，注入浓硫酸至浸没 若将带火星的木条放在 D 试 管口处，木条不复燃 SO2 与 Na2O2 反应无 O2 生成，可能 发生反应的化学方程式为 ______________________三颈烧瓶中的 Na2SO3 固体 若将带火星的木条放在 D 试 管口处，木条复燃 SO2 与 Na2O2 反应有 O2 生成，发生 反应的化学方程式为 2SO2＋ 2Na2O2===2Na2SO3＋O2 装置 E 中________________ 装置 E 中反应的离子方程式为 ______________________ 关闭弹簧夹 1，打开弹簧 夹 2，残余气体进入装置 E、F 中 装置 F 中________________ 装置 F 中反应为 2OH－＋SO2=== SO2－3 ＋H2O 解析：(1)②次氯酸具有强氧化性、二氧化硫具有还原性，不能利用二氧化硫与次氯酸钙 直接反应判断亚硫酸与次氯酸的酸性强弱，但可以先验证亚硫酸酸性比碳酸强，再结合碳酸 酸性比 HClO 强判断。装置 A 制备二氧化硫，由于盐酸易挥发，制备的二氧化硫中混有 HCl， 用饱和亚硫酸氢钠溶液除去 HCl，再通过碳酸氢钠溶液，可以验证亚硫酸酸性比碳酸强，用酸 性高锰酸钾溶液除去二氧化碳中的二氧化硫，用品红溶液检验二氧化碳中二氧化硫是否除尽， 再通入装置 F 中，则装置连接顺序为 A→C→B→E→D→F，其中装置 C 的作用是除去 HCl 气 体，装置 D 中品红不褪色，装置 F 中出现白色沉淀，可证明亚硫酸的酸性强于次氯酸。(2)装 置 A 中制备二氧化硫，装置 B 中的 X 干燥二氧化硫，装置 C 中 SO2 与 Na2O2 反应，装置 D 中氢氧化钠溶液吸收剩余的二氧化硫，防止污染空气，装置 E 检验 I－还原性弱于 SO2，装置 F 验证二氧化硫为酸性气体，并吸收二氧化硫，防止污染空气。若 SO2 与 Na2O2 反应无 O2 生成， 可能发生反应的化学方程式为 Na2O2＋SO2===Na2SO4。装置 E 中溶液蓝色褪去，说明 SO2 具 有还原性，被 I2 氧化，发生反应的离子方程式为 SO2＋I2＋2H2O===2I－＋SO2－4 ＋4H＋。装置 F 中溶液红色变浅或褪色，是因为 SO2 是酸性氧化物，能发生反应 2OH－＋SO2===SO2－3 ＋H2O。 答案：(1)①SO2 的饱和水溶液中存在如下平衡：SO2＋H2OH2SO3H＋＋HSO－3 ，加 入 NaHSO3 固体 c(HSO－3 )增大，平衡左移，降低了 SO2 的溶解度 ②C→B→E→D→F　装置 D 中品红不褪色，装置 F 中产生白色沉淀 (2)Na2O2＋SO2===Na2SO4　溶液蓝色褪去　SO2＋I2＋2H2O===2I－＋SO2－4 ＋4H＋　溶液 红色变浅或褪色 2．(2019·试题调研)某小组同学研究 Na2S 溶液与 KMnO4 溶液反应，探究过程如下。 实验序号 Ⅰ Ⅱ 实验过程 实验现象 紫色变浅(pH