专项16 化学实验综合题-2021年新高考复习化学阶段性新题精选专项特训（山东专用·5月期）（解析版）

2021 年新高考复习化学阶段性新题精选专项特训（山东专用·5 月期） 专项十六 化学实验综合题 1．（2021·山东青岛市·高三二模）实验室制取硝基苯常规方法为：在大试管中将浓硝酸和浓硫酸按体积比 混合，摇匀、冷却后滴入苯，水浴加热至 55℃~60℃，即可制得硝基苯。将该实验进行改进，以 为绿 色硝化剂制取硝基苯的反应原理、实验装置及实验步骤如下： 反应方程式： 实验步骤： Ⅰ.将 100 浓度为 0.108 的 溶液加入到装有高选择性分子筛催化剂( )的反应 器中。 Ⅱ.在搅拌状态下，将一定量的苯用恒压滴液漏斗滴加至反应器中，使 与 物质的量之比达到 ，并控制反应温度在 15℃以下。 Ⅲ.滴加完毕后继续搅拌一段时间，将反应器中的液体倒入饱和 溶液中，分液得到粗产品。 Ⅳ.将粗产品进一步纯化得到硝基苯 9.84g。 回答下列问题： (1)常规法制取硝基苯的化学方程式为___________。 (2)对比常规法，以 制取硝基苯的方法更符合“绿色化学”理念，原因是___________。 (3)准确配制 100 浓度为 0.108 的 的 溶液用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、 ___________、___________。 (4)控制反应温度 15℃左右的操作是___________。 (5)“步骤 3”中饱和碳酸氢钠溶液的作用是___________。 (6)“步骤 4”中“进一步纯化”的方法是___________。 (7)若忽略提纯过程中硝基苯的损耗， 的转化率为___________。 【答案】 +HO-NO2 +H2O 常规法制取硝基苯使用较多的硫酸作 催化剂，原子利用率低，产生废酸较多，处理废酸消耗化学试剂较多 胶头滴管 100 容量瓶 从 夹套三口烧瓶的进水管 a 口通入冰水 除去硝基苯中混有的 蒸馏 80% 【详解】 (1)常规法是用苯与浓硝酸在浓硫酸做催化剂的情况下加热到 60℃左右制取硝基苯，反应的化学方程式为： +HO-NO2 +H2O。 (2)常规方法是在大试管中将浓硝酸和浓硫酸按体积比 混合，摇匀、冷却后滴入苯，水浴加热至 55℃~60℃，即可制得硝基苯，该方法使用了大量的浓硫酸，随着反应进行硝酸变稀反应难于继续，所以反 应结束后剩余的废酸很多，原料大量浪费且后期处理废酸的成本较大，所以对比常规法，以 制取硝基 苯的方法更符合“绿色化学”理念，原因是：常规法制取硝基苯使用较多的硫酸作催化剂，原子利用率低，产 生废酸较多，处理废酸消耗化学试剂较多。 (3)准确配制 100 浓度为 0.108 的 的 溶液用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外还需要 用到 100ml 容量瓶以及胶头滴管，所以答案为：100ml 容量瓶；胶头滴管。 (4)该反应所需温度低于室温，需要持续的给装置降温才能控制反应温度 15℃左右，该试验使用的是夹套三 口烧瓶，所以可以通冰水进行控温，为保证良好的冷凝效果，应从下端的 a 口通入冷凝水，所以答案是： 从夹套三口烧瓶的进水管 a 口通入冰水。 (5)通过反应原理 可知制备过程中会生成硝酸，可以用饱和碳 酸氢钠溶液除去，所以答案为：除去硝基苯中混有的 。 (6)粗产品为常温下为液态的硝基苯，里面含有少量的水以及其他杂质，所以可以通过蒸馏进一步纯化，故 答案为：蒸馏。 (7) 反应原理为： ，实验加入的 的质量为 100 ×0.108 =10.8g，物质的量为 ，实验最终获得得硝基苯 9.84g，根据反应方程式可 知消耗的 的物质的量等于生成的硝基苯的物质的量，为 ，所以 的转化率为 ＝80%，故答案为：80%。 2．（2021·山东潍坊市·高三二模）氮化铬(CrN)是一种耐磨性良好的新型材料，难溶于水。探究小组同学用 下图所示装置(夹持装置略去)在实验室中制取氮化铬并测定所得氮化铬的纯度。 已知：实验室中常用 溶液与 溶液反应制取 ； 能溶于水和乙醇。 回答下列问题： (1)实验准备就绪后，应先加热___(填装置代号)装置，此时 所处的状态是____。 (2)实验中 的作用是____。 (3)改变 的状态，加热 E 装置。试剂 a 的名称是____，写出装置 E 中发生反应的化学方程式____。 (4)实验过程中需间歇性微热 b 处导管的目的是____。 (5)向 所得 中加入足量 溶液，然后通入水蒸气将 全部蒸出，将 用 溶液完全吸收，剩余的 用 溶液恰好中和，则所得产 品中 的质量分数为____。 【答案】A 打开 ，关闭 用 排尽装置中的空气，防止 与氧气反应 碱石灰 防止 与 反应生成 固体堵塞导管造成危险 94.3% 【分析】 加热装置 A 生成氮气， 排尽装置中的空气，防止 与氧气反应，B 中浓硫酸除去水蒸气，试剂 a 为 碱石灰，除去氨气中的水蒸气，在 E 中生成 ，氯化氢气体被水吸收，据此分析解题。 【详解】 (1)实验准备就绪后，应先加热 A 装置，此时 打开 关闭先生成氮气，排除装置中其他气体，防止 E 中发生其他反应使产物不纯。 (2)实验中 的作用是：用 排尽装置中的空气，防止 与氧气反应。 (3)改变 的状态，加热 E 装置。试剂 a 的名称是碱石灰，C 中氨水挥发出来的氨气和水蒸气， 需要用碱石灰干燥气体；装置 E 中有纯净干燥的氨气，发生反应的化学方程式 。 (4)实验过程中需间歇性微热 b 处导管的目的是防止 与 反应生成 固体堵塞导管造成危险。 (5)向 所得 中加入足量 溶液，然后通入水蒸气将 全部蒸出，将 用 溶液完全吸收，剩余的 用 溶液恰好中和，易知则 ~ ~H+~OH-，则 n( )=n( )=60×10-3×1×2-10×10-3×2=0.1mol，所得产品中 的质量分数 为 。 3．（2021·山东德州市·高三二模）实验室制备氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体{(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O}的 实验步骤如图： i.向 V2O5 中加入足量盐酸酸化的 N2H4·2HCl 溶液，微沸数分钟。 ii.向制得的 VOCl2 溶液中缓慢加入足量 NH4HCO3 溶液，有气泡产生并析出紫红色晶体。 iii.反应结束后抽滤，用饱和 NH4HCO3 溶液洗涤 3 次，再用无水乙醇洗涤 2 次，静置一段时间后得到产品。 请回答下列问题： (1)步骤 i 中的还原剂是___(填化学式)。 (2)已知 VO2+能被 O2 氧化，步骤 ii 可在如图装置中进行(夹持仪器略去)，利用 A 中反应产生的气体将 C 中 空气排净。 ①仪器 M 的名称是___。 ②装置 B 的作用是___。 (3)步骤 ii 中洗涤操作选择饱和 NH4HCO3 的原因是___，用无水乙醇洗涤的目的是___。 (4)蓝色 VO2+的水合配离子的结构如图。向该水合配离子的溶液中加入 NaOH 至 pH=12 时，该水合配离子 全部转化为褐色的[VO(OH)3]-，写出转化过程的离子方程式___。 (5)称量 mg 产品，用 KMnO4 溶液氧化，再除去多余的 KMnO4(方法略)，最后用 cmol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2 标准 溶液滴定至终点(滴定过程只发生反应 VO +Fe2++2H+=VO2++Fe3++H2O)，消耗标准溶液的体积为 VmL，产 品中钒的质量分数为___%(用含有 m、c、V 的式子表示)。 【答案】N2H4·2HCl 长颈漏斗 除去 CO2 中的 HCl 气体 抑制氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体的溶解，减 少固体流失 洗去固体表面的水和 NH4HCO3 [VO((H2O)5]2++3OH-=[VO(OH)3]-+5H2O 【详解】 (1)氧化还原反应中还原剂失电子被氧化化合价升高，对比反应物和生成物，V 的化合价由+5 价降低到+4 价， 作氧化剂，O、Cl 价态不变，H 已经是最高价态，只有 N 的化合价升高，则反应中的还原剂是 ； (2)①该仪器是长颈漏斗； ②A 装置用于制备二氧化碳，是用碳酸钙固体和稀盐酸制备，产生二氧化碳的同时，会产生 HCl 杂质，对 后续实验产生影响，故 B 的作用是除去二氧化碳中的 HCl 杂质； (3) 选择饱和碳酸氢钠的原因是抑制氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体的溶解，减少固体流失；用无水乙醇洗涤是为 了洗去固体表面的水和 NH4HCO3，乙醇具有挥发性，能最大程度减少杂质的存在； (4)由图知该水合配离子化学式为 ，加入碱生成 ，离子方程式为： ； (5)根据已知反应， ， ，则质量分数为 4．（2021·山东济南市·高三二模）硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O，M=248 g·mol-1)可用于氰化物及腈类中毒 及各种砷、碘、汞、铅中毒治疗，已知它易溶于水，难溶于乙醇，在中性和碱性环境中稳定，在 40～45℃ 熔化，48℃分解。某兴趣小组用两种方法制取硫代硫酸钠晶体并加以应用。 Ⅰ.制备 Na2S2O3·5H2O 方法一：亚硫酸钠法。 反应原理：S＋Na2SO3 Na2S2O3 实验步骤：称取一定量的 Na2SO3 于烧杯中，溶于煮沸过的蒸馏水。另取过量的硫粉，加入少量乙醇充分搅 拌均匀后，加到上述溶液中。水浴加热，微沸，反应后趁热过滤。滤液蒸发浓缩、冷却结晶后析出 Na2S2O3·5H2O 晶体。再进行减压过滤、洗涤并低温干燥。 (1)使用煮沸的蒸馏水配制溶液的目的是___________。 (2)向硫粉中加入少量乙醇充分搅拌均匀的目的是___________。 (3)下列说法正确的是___________(填标号)。 A．蒸发浓缩至溶液表面出现大量沉淀时，停止加热 B．快速冷却，可析出较大晶体颗粒 C．冷却结晶后的固液混合物中加入乙醇可提高产率 D．减压过滤的主要仪器为布氏漏斗、抽滤瓶、安全瓶、抽气泵 方法二：硫化碱法，装置如图。 (4)组装好仪器后，检验 A 装置气密性的方法为___________。 (5)装置 C 中，将 Na2S 和 Na2CO3 以 2∶1 的物质的量之比配成溶液再通人 SO2，便可制得 Na2S2O3 和 CO2 反应的化学方程式为___________。 (6)装置 B 的主要作用是___________。 Ⅱ.Na2S2O3 的应用 (7)为了测定粗产品中 Na2S2O3·5H2O 的含量，一般采用在酸性条件下用 KMnO4 标准液滴定的方法(滴定反应 为 5S2O +8MnO +14H+=8Mn2++10 +7H2O，假定粗产品中杂质与酸性 KMnO4 溶液不反应)。称取 1.25 g 的粗样品溶于水，用 0.40 mol·L-1 酸性 KMnO4 溶液滴定，当溶液中 全部被氧化时，消耗酸性 KMnO4 溶液 20.00 mL。产品中 Na2S2O3·5H2O 的质量分数为___________。 【答案】除去水中的溶解氧，防止 Na2SO3 被氧化 硫粉微溶于乙醇，使反应物充分接触，加快反应速率 CD 将 B 中左侧导管没入水中，关闭分液漏斗活塞，微热烧瓶，在 B 中有气泡冒出，移走酒精灯后一段 时间，导管倒吸形成一段水柱 Na2CO3 + 2Na2S+ 4SO2 = 3Na2S2O3 + CO2 平衡压强，观察反应速率 99.2% 【详解】 (1)Na2SO3 具有还原性，能被氧气氧化成 Na2SO4，煮沸蒸馏水可以除去溶解水中的氧气，防止 Na2SO3 被氧 化，故答案：除去水中溶解的氧，防止 Na2SO3 被氧化。 (2)硫粉溶解到乙醇中，扩大反应物的接触面积，提高化学反应速率，故答案：硫粉微溶于乙醇，使反应物 充分接触，加快反应速率。 (3) A．为防止固体飞溅，应在出现晶膜时停止加热，故 A 错误； B．快速冷却，会导致析出较小晶体颗粒，故 B 错误； C．因为 Na2S2O3·5H2O 难溶于乙醇，所以冷却结晶后的固液混合物中加入乙醇，可析出更多的晶体，提高 了产率，故 C 正确： D．减压过滤的主要仪器有布氏漏斗、抽滤瓶、安全瓶、抽气泵，故 D 正确； 故答案：C D。 (4)检验 A 装置气密性的方法是：将 B 中左侧导管没入水中，关闭分液漏斗活塞，微热烧瓶，在 B 中有气泡 冒出，移走酒精灯后一段时间，导管倒吸形成一段水柱。故答案：将 B 中左侧导管没入水中，关闭分液漏 斗活塞，微热烧瓶，在 B 中有气泡冒出，移走酒精灯后一段时间，导管倒吸形成一段水柱。 (5)将 SO2 气体较均匀通入到装置 C 中，可以和 C 装置中的 Na2S 和 Na2CO3 反应，生成 Na2S2O3 和 CO2，其 反应的化学方程式为 Na2CO3 + 2Na2S+ 4SO2 = 3Na2S2O3 + CO2，故答案：Na2CO3 + 2Na2S+ 4SO2 = 3Na2S2O3 + CO2。 (6)装置 A 为制取 SO2 的装置，生成 SO2 的速率可以通过装置 B 中的气泡快慢进行判断 A 的反应速率，起到 平衡压强，观察气体速率的作用，故答案：平衡压强，观察反应速率。 (7)根据题意可知： n(KMnO4)= 0.40 mol·L-1 10-3=0.008 mol，根据 5S2O +8MnO +14H+=8Mn2++10 +7H2O 反应可知：n(Na2S2O3)= 0.008 mol=0.005 mol， m(Na2S2O3·5H2O)= 0.005 mol 248 g·mol-1=1.24g，产品中 Na2S2O3·5H2O 的质量分数= 100%=99.2%。 故答案：99.2%。 5．（2021·山东聊城市·高三二模）过氧化钙 是一种用途广泛的优良供氧剂，常温下为白色固体，能 溶于酸，难溶于水、乙醇，且本身无毒，不污染环境，某实验小组制备 过程如下。 Ⅰ.制备 利用反应 ，在碱性环境下制取 的装 置如图： (1) 的电子式为_______。 (2)写出甲装置中反应的化学方程式_______。 (3)仪器 A 的名称为_______；仪器 B 的作用是_______。 (4)乙中反应温度需控制在 0℃左右的原因是该反应是放热反应，温度低有利于提高 的产率和 _______。 (5)反应结束后，分离提纯 的过程中，洗涤的操作为_______。 Ⅱ.制得产品并定量检测 (6) 脱水干燥即得 产品。经检测知某 产品中含有 和 ，已知 受热分解有 、 和 生成。①称取 产品，加热，在标准状况下生成 气体。②另取等量产品，溶于适量的稀盐酸后，加入足量的 溶液得到沉淀 ，则该产品中 的 x 值为_______。 【答案】 三颈烧瓶 防倒吸 过 氧化氢的利用率 向过滤器中加入蒸馏水浸没沉淀，待水自然流出后，重复操作 2—3 次 3 【分析】 由实验装置图可知，装置甲中氯化铵固体和氢氧化钙共热反应制备氨气，装置乙中，在冰水浴的条件下， 三颈烧瓶中发生的反应为氯化钙、过氧化氢和氨气反应生成八水过氧化钙和氯化铵，氨气极易溶于水，长 颈漏斗在实验中起防倒吸的作用。 【详解】 (1)过氧化钙是由钙离子和过氧根离子形成的离子化合物，电子式为 ，故答案为： ； (2) 甲装置中发生的反应为氯化铵固体和氢氧化钙共热反应生成氯化钙、氨气和水，反应的化学方程式为 ，故答案为： ； (3)由分析可知，装置乙中仪器 A 的名称为三颈烧瓶，装置 B 为长颈漏斗，用于防止因实验时氨气极易溶于 水产生倒吸，故答案为：三颈烧瓶；防倒吸； (4) 乙中反应温度需控制在 0℃左右的原因是该反应是放热反应，温度低，可以降低八水过氧化钙，便于晶 体析出，通过八水过氧化钙的产率，同时也能减少过氧化氢分解，提高过氧化氢的利用率，故答案为：过 氧化氢的利用率； (5)洗涤八水过氧化钙的操作为向过滤器中加入蒸馏水浸没沉淀，待水自然流出后，重复操作 2—3 次即可， 故答案为：向过滤器中加入蒸馏水浸没沉淀，待水自然流出后，重复操作 2—3 次； (6)由①可得：2CaO2▪xH2O—O2，266.8mL 氧气的物质的量为 =0.012mol，则 CaO2▪xH2O 的物质 的量为 0.012mol×2=0.024mol；由②可知，反应生成 2.80g 碳酸钙的物质的量为 =0.028mol，则样 品中 CaO2▪xH2O 和 CaO 的物质的量之和为 0.028mol，则 CaO 的物质的量为 0.028mol—0.024mol=0.004mol； 由样品的质量为 3.248g 可得：0.024mol×(72+18x)g/mol+ 0.004mol×56g/mol=3.248g，解得 x=3，故答案为：3。 6．（2021·山东高三其他模拟）铜与浓硝酸反应生成 NO2，浓硝酸变稀后生成 NO(沸点为-151℃)，某探究小 组由这一实验事实出发，猜测碳与浓硝酸反应生成 NO2，浓硝酸变稀后生成 NO，并设计如图所示装置进行 验证(加热和尾气处理装置、夹持仪器均已略去)。回答下列问题： (1)仪器 a 的名称为_______；N2 的作用是_______。 (2)打开弹簧夹 1、2，在持续通入 N2 的条件下，先把碳加热至红热后停止加热，再缓慢滴入浓硝酸的原因为 _______；反应产生的气体干燥后进入装置 C 的冷却瓶，气体颜色变浅接近于无色，其原因为_______；一 段时间后，打开弹簧夹 3，通入 O2，冷却瓶中气体进入装置 D 后气体颜色仍无明显变化，说明该小组的猜 测_______(填“正确”或“错误”)。 (3)该小组对上面装置进行改进，验证碳被浓硝酸氧化的产物为 CO2(加热装置和夹持仪器已略去)。 已知：NO2 能与 NaOH 溶液反应，NO 不能与 NaOH 溶液反应。 ①装置 F、G 中的试剂可以分别选用_______、_______(填标号)。 a.蒸馏水 b.NaOH 溶液 c.Na2CO3 溶液 d.澄清石灰水 ②装置 H 中盛有 NaOH 溶液，向其中通入足量氧气进行尾气处理，生成 NaNO3，该反应的离子方程式为 _______。 【答案】分液漏斗 将装置内空气排尽 浓硝酸受热分解，无法确保浓硝酸与碳反应 红棕色 NO2 在冰水浴条件下转化为无色的 N2O4 错误 a d 4NO+3O2+4OH−=4 +2H2O 【分析】 由装置图可知，装置 A 是发生装置，本实验猜测碳与浓硝酸反应生成 NO2，浓硝酸变稀后生成 NO，因空 气对实验产生干扰，故通入 N2 先将装置内空气排尽，B 为干燥装置，反应产生的气体干燥后进入装置 C 的 冷却瓶，再通过 D 装置来验证是否有 NO 生成。 【详解】 (1)仪器 a 为分液漏斗，由于本实验需验证有无 NO 产生，空气中的 O2 能氧化 NO，所以用 N2 先将装置内空 气排尽，故答案为：分液漏斗；将装置内空气排尽； (2)浓硝酸受热时分解产生 NO2、O2 等，无法确保加入的浓硝酸与碳反应，所以先将碳加热至红热，再缓慢 滴入浓硝酸；气体颜色变浅是因为 NO2 转化为 N2O4 的反应为放热反应，在冰水浴条件下大部分红棕色的 NO2 转化为无色的 N2O4，使气体颜色变浅并接近于无色；若猜测正确，NO 遇 O2 会生成红棕色 NO2，D 装 置中气体颜色应该有明显变化，从颜色无明显变化可推知该猜测是错误的。故答案为：浓硝酸受热分解， 无法确保浓硝酸与碳反应；红棕色 NO2 在冰水浴条件下转化为无色的 N2O4；错误； (3)①Ca(OH)2 微溶，澄清石灰水中 Ca(OH)2 的量很少，装置 F 中盛有蒸馏水，将 NO2 转化为 NO，防止 NO2 与水生成 HNO3 对 CO2 的检验造成干扰，G 中的试剂为检验 CO2 的澄清石灰水。②NaOH、NO 与 O2 反应生 成 NaNO3，利用化合价升降法进行氧化还原反应方程式配平，离子方程式为 4NO+3O2+4OH−=4 +2H2O， 故答案为：①a、d；②4NO+3O2+4OH−=4 +2H2O。 7．（2021·山东高三二模）二茂铁[Fe(C5H5)2]在航天、节能、环保行业以及工农业生产有广泛的应用。用环 戊二烯(C5H6)制备二茂铁的反应原理：在无氧无水环境中，新制的环戊二烯和 FeCl2 在 KOH 四氢呋喃溶液 中加热生成二茂铁。 已知：①环戊二烯的性质：熔点－80℃、沸点 42℃。 ②双环戊二烯的性质：熔点 33℃，在 170℃较快分解为环戊二烯。 ③FeCl3 溶于四氢呋喃，FeCl2 更易溶于有机溶剂二甲亚砜[(CH3)2SO]。 某兴趣小组以双环戊二烯、铁粉、FeCl3 为原料模拟工业制备二茂铁，设计的装置如图(夹持及加热装置省略)。 b 处阀门可切换蒸馏冷凝装置或通氮气装置。 部分简要操作步骤如下： ①I 中加入双环戊二烯，Ⅱ中加入 KOH 四氢呋喃溶剂，Ⅲ中加入铁与 FeCl3 混合粉末； ②用氮气排尽装置中空气； ③加热装置 I 至 170℃，并保持恒温； ④向Ⅲ中加入四氢呋喃溶解 FeCl3； ⑤蒸馏Ⅲ中溶液，得近干残留物，再加入有机溶剂二甲亚砜； …… 回答下列问题： (1)图中所示的三个装置均使用到的一种仪器的名称是___________。 (2)步骤③装置 I 的操作中，下列加热方式最适宜的是___________(填序号)。 A．水浴加热 B．油浴加热 C．垫石棉网加热 (3)步骤③装置Ⅰ保持恒温的目的是___________。 (4)将装置Ⅲ中的 FeCl2 转移至装置Ⅱ中的方法是___________。 (5)整个制备过程需采取无氧无水环境的原因是___________。 (6)写出生成二茂铁的化学方程式：___________。 【答案】三颈烧瓶(或三口烧瓶、三口瓶) B 持续产生环戊二烯并蒸至装置Ⅱ中 打开 a 处开关， 由 b 处吹入氮气 防止 Fe2+和有机原料被氧化，避免反应过程金属离子水解 【分析】 本实验的目的是制备二茂铁，该实验要在无氧无水环境中进行，所以需要先用氮气排尽装置中的空气；加 热装置Ⅰ至 170℃，并保持恒温，使双环戊二烯分解、持续产生环戊二烯，并蒸馏进入装置Ⅱ中；向Ⅲ中加 入四氢呋喃溶解 FeCl3，与铁粉反应得到 FeCl2，蒸馏Ⅲ中溶液，得近干残留物，再加入有机溶剂二甲亚砜 溶解 FeCl2，用氮气吹入至装置Ⅱ中反应得到二茂铁。 【详解】 (1)根据装置图可判断图中所示的三个装置均使用到的一种仪器的是三颈烧瓶(或三口烧瓶、三口瓶)。 (2)步骤③为加热装置Ⅰ至 170℃，并保持恒温，由于温度超过 100℃，则步骤③操作中，加热方式最适宜的 是油浴加热，答案选 B。 (3)由于双环戊二烯在 170℃较快分解为环戊二烯，则步骤③保持恒温的目的是持续产生环戊二烯并蒸至装 置Ⅱ中。 (4)由于亚铁离子易被氧化，则将装置Ⅲ中的 FeCl2 转移至装置Ⅱ中的方法是打开 a 处开关，由 b 处吹入氮气。 (5)由于 Fe2+和有机原料易被氧化，所以整个制备过程需采取无氧无水环境的原因是防止 Fe2+和有机原料被 氧化，避免反应过程金属离子(和产品)水解； (6)制备二茂铁的原料是氢氧化钾、氯化亚铁和环戊二烯，根据元素守恒可知除生成二茂铁，还有氯化钾和 水生成，则生成二茂铁的化学方程式为 2KOH+FeCl2+2C5H6 Fe(C5H5)2+2KCl+2H2O。 8．（2021·山东高三二模）亚氯酸钠(NaClO2)是一种重要的含氯消毒剂，制备亚氯酸钠的工艺流程如图： 已知：二氧化氯(ClO2)沸点为 11.0℃，易溶于水，浓度过高时易分解。 (1)反应 1 在装置甲中进行，装置 A 的作用是______；通入空气，其作用是排出 ClO2，通空气不能过快，空 气流速过快时 ClO2 不能被充分吸收；通空气也不能过慢，其原因是______。 (2)反应 2 在装置乙中进行，其中反应的化学方程式为______。 (3)多步操作中包含“过滤”操作，该操作需要的玻璃仪器有______。 (4)测定某 NaClO2 样品的纯度时，用到某浓度的 Na2S2O3 标准溶液。 此过程中要用到滴定管，选出其正确操作并按顺序写出字母：检查滴定管是否漏水→蒸馏水洗涤 →( )→( )→( )→( )→( )→滴定管准备完成。______ a．从滴定管上口加入高于“0”刻度 3mL 所要盛装的溶液 b．从滴定管上口加入 3mL 所要盛装的溶液，倾斜着转动滴定管 c．将洗涤液从滴定管上口倒入预置的烧杯中 d．将洗涤液从滴定管下部放入预置的烧杯中 e．调整液面至“0”刻度或“0”刻度以下，记录数据 f．轻轻转动活塞使滴定管的尖嘴部分充满溶液，无气泡 g．轻轻挤压玻璃球使滴定管的尖嘴部分充满溶液，无气泡 (5)NaClO2 受热分解为 NaClO3 和 NaCl，反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为______。NaClO2 作消毒剂 时，每克 NaClO2 的氧化能力相当于______gCl2 的氧化能力(保留 2 位小数)。 【答案】作缓冲瓶，调节 ClO2 浓度，作安全瓶，防止倒吸 ClO2 不能及时排出，浓度过高会导致分解 2ClO2+H2O2+2NaOH=2NaClO2+O2+2H2O 烧杯、玻璃棒、漏斗 bdage 1∶2 1.57 【分析】 本实验的目的是制取 ClO2，先利用 NaClO3、H2SO4 溶液中加入 Na2SO3，发生反应 1 生成 ClO2、Na2SO4、 H2O；再将 ClO2 通入 H2O2、NaOH 混合溶液中，生成 NaClO2、O2 等。在实验过程中，需控制 ClO2 的生成 速率，既要控制 ClO2 的吸收效率，又要防止分解反应的发生；同时还需防止倒吸现象的发生。 【详解】 (1)由于 ClO2 气体是易溶于水的酸性气体，若将导管与装置甲直接相连，装置乙中的碱性溶液倒吸入甲中， 与甲中溶液反应后，反应停止，所以装置 A 的作用是：作缓冲瓶，调节 ClO2 浓度，作安全瓶，防止倒吸。 装置甲开始制备气体时，反应速率快，迅速产生 ClO2 气体，根据信息可知 ClO2 气体浓度过高时易分解，所 以，集气瓶中的大量空气可以稀释 ClO2 气体，防止浓度过高时易分解；通入空气速率太慢，ClO2 不能及时 排出，浓度升高会导致气体分解。答案为：作缓冲瓶，调节 ClO2 浓度，作安全瓶，防止倒吸；ClO2 不能及 时排出，浓度过高会导致分解； (2)根据 ClO2 气体和 NaClO2 中 Cl 的化合价可知 ClO2 气体作氧化剂，H2O2 作还原剂生成氧气，配平可得： 2ClO2+H2O2+2NaOH=2NaClO2+O2+2H2O。答案为：2ClO2+H2O2+2NaOH=2NaClO2+O2+2H2O； (3)过滤所用到的仪器有：铁架台、烧杯、玻璃棒、漏斗和滤纸，其中玻璃仪器是烧杯、玻璃棒、漏斗。答 案为：烧杯、玻璃棒、漏斗； (4)滴定管的准备步骤是：检漏、洗涤、润洗、装液、调零排气泡、记录示数，所以正确操作顺序为 bdage。 答案为：bdage； (5)根据 NaClO2 受热分解为 NaClO3 和 NaCl，可判断 NaClO3 是氧化产物、NaCl 是还原产物，根据化合价变 化可知氧化剂(NaClO2→NaCl，Cl 元素由+3 价降为-1 价，降低 4 价)与还原剂(NaClO2→NaClO3，Cl 元素由 +3 价升为+5 价，升高2 价)的物质的量之比为1∶2。NaClO2作消毒剂时，NaClO2—NaCl—4e-，Cl2—2NaCl—2e-， 则消毒能力关系为：NaClO2—2Cl2，则每克 NaClO2 的氧化能力相当于 Cl2 的质量为 g=1.57g。答案为： 1∶2；1.57。 【点睛】 Na2S2O3 溶液呈碱性，应放在碱式滴定管内。 9．（2021·山东高三其他模拟）己二酸[HOOC(CH2)4COOH]是合成尼龙-66 的主要原料之一，它可以用硝酸 或高锰酸钾氧化环己醇( )制得。本实验中采用碱性高锰酸钾为氧化剂，其中得到的还原产物为 MnO2(黑色固体)，该反应放热，温度过高反应剧烈，会产生副产物(碳数较少的二元羧酸)。 已知：有关数据见表： 化合物名称 分子量 性状 熔点(℃) 溶解度 水 乙醇 环己醇 100 液体或晶体 25.2 可溶 可溶 高锰酸钾 158 紫黑色固体 240 易溶 难溶 己二酸 146 白色结晶 152 微溶(温度升高溶解度明显增大) 易溶 (1)该反应实验原理如下，配平以下方程式： 3 ____ ____ ___ ______ (2)实验过程中装置如图所示(夹持装置已略去)： 制备过程： ①向 250 ml 仪器 A 内加入 50 ml 0.3 mol/L 氢氧化钾溶液，边搅拌边将 6.3g(约 0.04 mol)高锰酸钾溶解到氢 氧化钾溶液中，用仪器 B 逐滴滴加 2.1 ml(约 0.02 mol)环己醇到上述溶液中，维持反应物温度为 43 ~47℃。 逐滴滴加环己醇的目的为_______。 ②反应基本完成的实验现象为_______。 ③趁热减压过滤，如图乙所示，滤渣二氧化锰用少量热水洗涤，合并滤液和洗涤液。趁热减压过滤的作用 是_______。 ④用浓盐酸酸化至 ，小心加热蒸发浓缩溶液，冷却结晶析出己二酸，_______(填写操作步骤)、干 燥、称重，最终得产物 1.5 g，实验产率为_______%(保留两位有效数字)。 (3)某同学认为制得的己二酸中可能存在醛类物质，请你设计实验方案来证明该同学的猜测，实验方案： _______。 【答案】3 3 8 2KOH 防止反 应过程中放热，反应温度过高导致反应剧烈产生副产物 静置后，三颈烧瓶中上层清液变为无色 趁 热是为了降低 的损失，提高产率，减压过滤是为了加速滤液与二氧化锰沉淀的分离 (减压)过滤、冷水洗涤 68 取适量样品于试管中溶解，滴加 NaOH 溶液调节溶液呈碱性，滴加新制氢 氧化铜溶液，加热观察实验现象，若出现砖红色沉淀，则证明制得的己二酸中存在醛类物质，否则不存在 【详解】 (1)由题给未配平化学方程式可知，环己醇与碱性高锰酸钾溶液在水浴加热条件下发生氧化还原反应生成己 二酸钾、二氧化锰沉淀、氢氧化钾和水，由得失电子数目守恒可知，反应转移电子数目为 24，反应的化学 方程式为 3 ，故答案为： 3 ； (2)①该反应为放热反应，反应放出的热量导致反应温度过高，会发生副反应生成碳数较少的二元羧酸，使 得己二酸钾中混有副产物，则逐滴滴加环已醇，可以控制反应的进行，防止反应过程中放热，反应温度过 高，导致反应剧烈产生一些副产物，故答案为：防止反应过程中放热，反应温度过高导致反应剧烈产生副 产物； ②由方程式可知，0.02mol 环己醇和 0.04mol 高锰酸钾反应时，高锰酸钾溶液不足量，则环己醇与碱性高锰 酸钾溶液在水浴加热条件下发生氧化还原反应时，溶液的紫红色会变浅，当高锰酸钾反应完全时，溶液会 变为无色，故答案为：静置后，三颈烧瓶中上层清液变为无色； ③减压过滤可以加快过滤的速率，有利于己二酸钾溶液与二氧化锰沉淀的分离，趁热过滤可以防止温度降 低时析出己二酸钾，减少己二酸钾的损失，提高产率，故答案为：趁热是为了降低 的 损失，提高产率，减压过滤是为了加速滤液与二氧化锰沉淀的分离； ④向滤液中加入浓盐酸，酸化至溶液 pH 为 2，己二酸钾与盐酸反应生成己二酸，由己二酸微溶于水，溶解 度随温度升高而明显增大可知，实验时应先通过蒸发浓缩溶液，冷却结晶的方法使己二酸析出，为防止己 二酸溶解造成损失，同时洗去己二酸表面的杂质，可再用减压过滤、冷水洗涤、干燥、称重的方法制得己 二酸；由题给方程式可得如下关系式：3 —8KMnO4—3HOOC(CH2)4COOH，由环己醇和高锰酸钾 的物质的量分别为 0.02mol 和 0.04mol 可知，反应中高锰酸钾不足量，0.04mol 高锰酸钾完全反应生成己二 酸的质量为 0.04mol× ×146g/mol=2.2g，则实验产率为 ×100%≈68%，故答案为：68； (3)乙二酸没有还原性，而醛类物质具有还原性，碱性条件下，能与新制氢氧化铜悬浊液共热反应产生砖红 色沉淀，则检验己二酸中可能存在醛类物质的实验方案为取适量样品于试管中溶解，滴加 NaOH 溶液调节 溶液呈碱性，滴加新制氢氧化铜溶液，加热观察实验现象，若出现砖红色沉淀，则证明制得的己二酸中存 在醛类物质，否则不存在，故答案为：取适量样品于试管中溶解，滴加 NaOH 溶液调节溶液呈碱性，滴加 新制氢氧化铜溶液，加热观察实验现象，若出现砖红色沉淀，则证明制得的己二酸中存在醛类物质，否则 不存在。 10．（2021·北京高三二模）某小组同学用二氧化锰与过量浓盐酸反应制备氯气过程中(装置如图所示)发现， 二氧化锰仍有剩余时就观察到反应停止，对此现象开展探究。 (1)二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气的化学方程式是___________。 [提出猜想]ⅰ．随着反应进行，c(Cl-)降低，不能被二氧化锰氧化 ⅱ．随着反应进行，…… [进行实验]将反应后的固液混合物倒出，平均分在 2 个试管中，分别进行以下实验，证实了猜想ⅰ不成立。 序号 实验操作 实验现象 Ⅰ 将湿润的淀粉碘化钾试纸放置于试管口，加热 试管；___________，充分振荡，继续加热 试纸未变蓝 Ⅱ 将湿润的淀粉碘化钾试纸放置于试管口，加热 试管；滴入 2 滴浓硫酸，充分振荡，继续加热 滴入浓硫酸前，试纸不变蓝； 滴入浓硫酸后，试纸变蓝 (2)将Ⅰ中操作补充完整：___________。 (3)II 中试纸变蓝说明试管中的反应产生了___________(填化学式)。 [进一步实验]设计如下实验进一步探究。 序号 实验装置 实验操作 现象 Ⅲ 向左侧烧 杯中滴加 2 滴浓硫酸 滴加浓硫酸前，电流表指针不偏转； 滴加浓硫酸后，电流表指针偏转 Ⅳ 向右侧烧 杯中滴加 2 滴浓硫酸 电流表指针始终不偏转 (4)滴加浓硫酸后，左边烧杯中反应的电极反应式是___________。 (5)依据实验Ⅰ-Ⅳ，解释“二氧化锰仍有剩余时就观察到反应停止”的原因是___________。 [新的探究]小组同学又进行了实验Ⅴ、Ⅵ。 序号 实验操作 实验现象 Ⅴ 在 0.5g 二氧化锰中加入 2 毫升 5%双氧水 产生气泡 Ⅵ 在 0.5g 二氧化锰中滴加 2 滴浓硫酸，再加入 2 毫 升 5%双氧水 产生气泡，黑色固体消失， 生成无色溶液 (6)Ⅵ中反应的离子方程式是___________。 (7)结合依据实验Ⅰ-Ⅳ得出的结论，解释Ⅴ、Ⅵ中现象不同的原因___________。 【答案】MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O 加入固体 NaCl Cl2 MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O c(H+)减少，降低了 MnO2 的氧化性，不能继续氧化 Cl- MnO2+H2O2+2H+=Mn2++O2↑+2H2O 滴入浓硫 酸，c(H+)增大，增强了 MnO2 的氧化性，MnO2 与双氧水发生氧化还原反应被消耗，同时生成无色的 Mn2+ 【详解】 (1)实验室二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气的化学方程式是：MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。 (2)将湿润的淀粉碘化钾试纸放置于试管口，加热试管；加入固体 NaCl 充分振荡，增加氯离子浓度，继续加 热，试纸未变蓝，说明没产生氯气，说明不是 c(Cl-)影响氯气的生成。 (3)II 中试纸变蓝说明试管中的反应产生了：Cl2，氯气将碘离子氧化为碘单质，湿润的淀粉变为蓝色。 (4)滴加浓硫酸后，由于氢离子浓度改变，增加 MnO2 的氧化性，右边烧杯中反应的电极反应式是： MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O。 (5)依据实验Ⅰ-Ⅳ，解释“二氧化锰仍有剩余时就观察到反应停止”的原因是：c(H+)减少，降低了 MnO2 的氧 化性，不能继续氧化 Cl-。 (6)Ⅵ中二氧化锰与双氧水反应生成氧气，Mn2+，且 Mn2+无色，反应的离子方程式是： MnO2+H2O2+2H+=Mn2++O2↑+2H2O。 (7)结合依据实验Ⅰ-Ⅳ得出的结论，解释Ⅴ、Ⅵ中现象不同的原因：滴入浓硫酸，c(H+)增大，增强了 MnO2 的氧化性，MnO2 与双氧水发生氧化还原反应被消耗，同时生成无色的 Mn2+ 。 11．（2021·河北邯郸市·高三二模） 常用作杀虫剂、媒染剂，某小组在实验室以铜 为主要原料合成该物质的路线如图所示： 已知：① 为绛蓝色晶体，在溶液中存在以下电离(解离)过程： 、 。 ② 和 在水中均可溶，在乙醇中均难溶。若向 溶液中 加入乙醇，会析出 晶体。 请回答下列问题： (1)实验室用下图装置制备合成 所需的 溶液。 ①仪器 a 的名称是____；仪器 d 中发生反应的离子方程式是___。 ②说明检验装置 A 气密性的方法：____。 ③装置 B 的加热方法为水浴加热，其优点是___。 (2)方案 1 的实验步骤为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。 该方案存在一定缺陷，因为根据该方案得到的产物晶体中往往含有__(填化学式)杂质，其原因是__(从平衡 移动的角度回答)。 (3)方案 2 的实验步骤为：向 溶液中加入适量____(填试剂名称)，过滤、洗涤、干燥。 (4)方案 1、2 中步骤均有过滤、洗涤、干燥。 ①过滤的主要目的是将固液混合物进行分离。中学化学中常见的固液混合物分离的操作有“倾析法”、“普通 过滤法”和“减压过滤法”等，操作示意图如下： 减压过滤法相对于普通过滤法的优点为____(填序号，下同)。 A．过滤速度相对较快 B．能过滤胶体类混合物 C．得到的固体物质相对比较干燥 ②下列最适合在“洗涤”步骤中作为洗涤液的是____。 A．蒸馏水 B．乙醇与水的混合液 C．饱和(NH4)2SO4 溶液 【答案】分液漏斗 关闭止水夹 k，从分液漏斗向锥形瓶中加水 至在漏斗颈内形成一段水柱，停止加水，静置一段时间，若水柱没有下降，说明装置 A 的气密性良好 受 热均匀，易于控制加热温度 或 蒸发浓缩过程中 挥发，使平衡 ，向右移动， 发生水解生成 或 乙 醇 AC B 【详解】 (1)①仪器 a 为分液漏斗；仪器 d 中，铜单质在酸性条件下被 氧化为 ，相应的离子方程式为 ； ②检验装置 A 气密性的方法为：关闭止水夹 k，从分液漏斗向锥形瓶中加水至在漏斗颈内形成一段水柱， 停止加水，静置一段时间，若水柱没有下降，说明装置 A 的气密性良好；③由于水具有较大的比热容，加 热或冷却过程中温度的变化较为缓慢，所以水浴加热具有易于控制温度的优点，且能够使被加热物质均匀 受热； (2)该方案存在明显缺陷，因为得到的产物晶体中往往含有 或 杂质，因为在蒸发 浓缩过程中 挥发，使平衡 ，向右移动， 发生水解生成 或 ； (3)根据题给信息②可知，加入的试剂应为乙醇； (4)①减压过滤可加快过滤速度，并使沉淀比较干燥，因为胶状沉淀易穿透滤纸，沉淀颗粒太小易在滤纸上 形成一层密实的沉淀，溶液不易透过，所以减压过滤不宜过滤胶状沉淀和颗粒太小的沉淀，A、C 项正确； ② 晶体易溶于水，难溶于乙醇等，所以可选用乙醇和水的混合液，不能选用蒸馏 水；若用饱和硫酸铵溶液洗涤，则会在 晶体表面残留有硫酸铵杂质，达不到洗涤 的目的。 12．（2021·河北保定市·高三一模）硫代硫酸钠用于皮肤病的治疗。常温下溶液中析出晶体为 Na2S2O3·5H2O， 该晶体于 40～45℃熔化，48℃分解。Na2S2O3 易溶于水，不溶于乙醇，在水中有关物质的溶解度曲线如图。 Ⅰ．制备 Na2S2O3·5H2O： 将硫化钠和碳酸钠按反应要求比例一并放入三颈烧瓶中，注入 150mL 蒸馏水使其溶解，在仪器 b 中加入亚 硫酸钠固体。在仪器 a 中注入硫酸，并按如图安装好装置。 (1)仪器 a 的名称为___，装置丙的作用是___。 (2)打开 a 的活塞，注入硫酸使反应产生的二氧化硫气体较均匀的通入 Na2S 和 Na2CO3 的混合溶液中，并用 磁力搅拌器搅动并加热，装置乙中的反应过程为： ①Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2 ②Na2S+SO2+H2O=Na2SO3+H2S ③2H2S+SO2=3S↓+2H2O ④____ 写出④的反应方程式__。 随着 SO2 气体的通入，看到溶液中有大量浅黄色固体析出，继续通 SO2 气体，反应约半小时。当溶液中 pH 接近或不小于 7 时，即可停止通气和加热。溶液 pH 要控制不小于 7 的理由是：___(用文字和相关离子方程 式表示)。 Ⅱ．分离 Na2S2O3·5H2O 并测定含量： (3)为提高产率，操作①为___，操作②是过滤洗涤干燥，其中洗涤操作是用___(填试剂)作洗涤剂。 (4) 蒸发浓缩滤液直至溶液呈微黄色浑浊为止，蒸发时为什么要控制温度不宜过高___。 (5)为了测定粗产品中 Na2S2O3·5H2O 的含量，一般采用在酸性条件下用 KMnO4 标准液滴定的方法(滴定反应 为假定粗产品中杂质与酸性 KMnO4 溶液不反应)。称取 1.28g 的粗样品溶于水，用 0.40mol·L-1 酸性 KMnO4 溶液滴定，当溶液中 S2O 全部被氧化时，消耗酸性 KMnO4 溶液 20.00mL。那么，产品中__。 【答案】分液漏斗 吸收未反应的二氧化硫，防止污染环境 S+ Na2SO3 Na2S2O3 Na2S2O3 在酸性 溶液中不稳定，会发生反应：S2O +2H+=S↓+SO2↑+H2O 趁热过滤 乙醇 Na2S2O3·5H2O 晶体于 40～45℃熔化，48℃分解 96.9% 【详解】 (1)根据仪器构造特点可知，仪器 a 为分液漏斗，装置丙的作用是吸收未反应的二氧化硫，防止污染环境。 (2)制备 Na2S2O3·5H2O，发生的反应有： ①Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2 ②Na2S+SO2+H2O=Na2SO3+H2S ③2H2S+SO2=3S↓+2H2O 则第④个反应即生成的 S 和 Na2SO3 反应生成 Na2S2O3：S+ Na2SO3 Na2S2O3。 Na2S2O3 在酸性溶液中不稳定，会发生反应：S2O +2H+=S↓+SO2↑+H2O，所以需要控制溶液的 pH 不小于 7。 (3)从热的反应混合液中过滤除去活性炭，为提高产率，操作①为趁热过滤，以防温度下降时 Na2S2O3·5H2O 晶体析出。Na2S2O3·5H2O 不溶于乙醇，所以洗涤时用乙醇作洗涤剂。 (4) Na2S2O3·5H2O 晶体于 40～45℃熔化，48℃分解，所以蒸发时要控制温度不宜过高。 (5) KMnO4 的物质的量为 0.40mol·L-1×0.0200L=0.008mol，根据反应方程式 5S2O +8MnO +14H+=8Mn2++10SO +7H2O，可知 S2O 的物质的量为 0.005mol，则 1.28g 样品中 Na2S2O3·5H2O 的质量分数为 ×100%=96.9%。