高考化学二轮复习训练题： 高考压轴大题特训 题型03《“整套装置型”定性、定量实验探究》（含答案）

题型三 　“整套装置型”定性、定量实验探究

1．(甘肃省西北师范大学附属中学高三下学期第四次校内诊断考试)硫代硫酸钠俗称“海波”，又名“大苏打”，溶液具有弱碱性和较强的还原性，是棉织物漂白后的脱氯剂，定量分析中的还原剂。硫代硫酸钠(Na2S2O3)可由亚硫酸钠和硫粉通过化合反应制得，装置如图(a)所示。

已知：Na2S2O3在酸性溶液中不能稳定存在，有关物质的溶解度曲线如图(b)所示，

(1)Na2S2O3·5H2O的制备：

步骤1：如图连接好装置后，检查A、C装置气密性的操作是__________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

步骤2：加入药品，打开K1、关闭K2，加热。装置B、D中的药品可选用下列物质中的________(填字母)。

A．NaOH溶液   B．浓H2SO4

C．酸性KMnO4溶液   D．饱和NaHCO3溶液

步骤3：C中混合液被气流搅动，反应一段时间后，硫粉的量逐渐减少。打开K2、关闭K1并停止加热；该步骤需控制C中溶液的pH，原因是__________________________

________________________________________________________________________。

步骤4：过滤C中的混合液，将滤液经过加热浓缩，趁热过滤，再将滤液________、过滤、________、烘干，得到产品。

(2)Na2S2O3性质的检验：

向足量的新制氯水中滴加少量Na2S2O3溶液，氯水颜色变浅，检查反应后溶液中含有硫酸根，写出该反应的化学方程式_______________________________。

(3)常用Na2S2O3溶液测定废水中Ba2＋浓度，步骤如下：取废水25.00 mL，控制适当的酸度加入足量K2Cr2O7溶液，得BaCrO4沉淀；过滤、洗涤后，用适量稀盐酸溶解。此时CrO全部转化为Cr2O；再加过量KI溶液，充分反应后，加入淀粉溶液作指示剂，用0.010 mol·L－1的Na2S2O3溶液进行滴定，反应完全时，消耗Na2S2O3溶液18.00 mL。部分反应的离子方程式为

Cr2O＋6I－＋14H＋===3I2＋2Cr3＋＋7H2O

I2＋2S2O===S4O＋2I－

则该废水中Ba2＋的物质的量浓度为___________________________________________。

答案　(1)关闭K2打开K1，在D中加水淹没导管末端，用热毛巾或双手捂住烧瓶，若导气管末端有气泡冒出，松开热毛巾，在导气管中形成一段稳定的水柱，说明气密性良好　ACD　硫代硫酸钠在酸性溶液中不稳定　冷却结晶　洗涤

(2)Na2S2O3＋4Cl2＋5H2O===Na2SO4＋H2SO4＋8HCl　(3)0.002 4 mol·L－1

解析　(1)根据装置图的特点，检查A、C装置气密性的操作是关闭K2打开K1，在D中加水淹没导管末端，用热毛巾或双手捂住烧瓶，若导气管末端有气泡冒出，松开热毛巾，在导气管中形成一段水柱，说明气密性良好；装置B、D的作用是吸收SO2，防止污染空气，所以药品选用能与SO2反应的物质，选项中的NaOH溶液、饱和NaHCO3溶液、酸性KMnO4溶液均能与SO2反应，而浓硫酸不反应，选ACD；由于Na2S2O3在酸性溶液中不能稳定存在，容易分解，所以把pH控制在7～10之间；根据硫代硫酸钠的溶解度曲线图可知，硫代硫酸钠的溶解度随温度的升高而增大，所以获得产品的操作是将滤液经过加热浓缩，趁热过滤，再将滤液冷却结晶、过滤、洗涤、烘干，得到产品。(2)向足量的新制氯水中滴加少量Na2S2O3溶液，氯水颜色变浅，检查反应后溶液中含有硫酸根，说明S2O与Cl2反应生成SO，硫元素由＋2价升高到＋6价，则Cl2需得电子生成Cl－，该反应的化学方程式为Na2S2O3 ＋ 4Cl2 ＋ 5H2O ===Na2SO4 ＋ H2SO4 ＋ 8HCl。(3)根据题给信息可得如下关系式：Ba2＋ ～ BaCrO4 ～ 0.5 Cr2O～ 1.5 I2 ～ 3 Na2S2O3，则n(Ba2＋)＝1/3×0.010×18×10－3mol＝ 0.000 06 mol，c(Ba2＋) ＝ 0.000 06/0.025 mol·L－1＝0.002 4 mol·L－1。

2．(安徽省淮北市第一中学高三理综)冰晶石又名六氟铝酸钠(Na3AlF6)，白色固体，微溶于水，常用作电解铝工业的助熔剂。工业上用萤石(主要成分是CaF2)、浓硫酸、氢氧化铝和碳酸钠溶液通过湿法制备冰晶石，某化学实验小组模拟工业上制取Na3AlF6的装置图如下(该装置均由聚四氟乙烯仪器组装而成)。

已知：CaF2＋H2SO4CaSO4＋2HF↑

(1)实验仪器不能使用玻璃仪器的原因是___________________________________________

__________________________________________________________(用化学方程式表示)。

(2)装置Ⅲ的作用为____________________________________________。

(3)在实验过程中，装置Ⅱ中有CO2气体逸出，同时观察到有白色固体析出，请写出该反应的离子反应方程式：__________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)在实验过程中，先向装置Ⅱ中通入HF气体，然后再滴加Na2CO3溶液，而不是先将Na2CO3和Al(OH)3混合后再通入HF气体，其原因是___________________________________

________________________________________________________________________。

(5)装置Ⅱ反应后的混合液经过过滤可得到Na3AlF6晶体，在过滤操作中确定沉淀已经洗涤干净的方法是_______________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(6)在电解制铝的工业生产中，阳极的电极反应式为_____________________________

________________________________________________________________________。

(7)萤石中含有少量的Fe2O3杂质，可用装置Ⅰ反应后的溶液来测定氟化钙的含量。具体操作如下：取8.0 g萤石加入装置Ⅰ中，完全反应后，将混合液加水稀释，然后加入足量的KI固体，再以淀粉为指示剂，用0.100 0 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定，当出现__________________________现象时，到达滴定终点，消耗Na2S2O3标准溶液40.00 mL，则萤石中氟化钙的百分含量为_______________________。(已知：I2＋2S2O===S4O＋2I－)

答案　(1)4HF＋ SiO2===SiF4＋2H2O　(2)作为安全瓶，防止倒吸　(3)2Al(OH)3＋12HF＋6Na＋＋3CO===2Na3AlF6↓＋3CO2↑＋9H2O　(4)碳酸钠溶液呈碱性，Na2CO3会首先与HF反应，不利于Al(OH)3的溶解　(5)取最后一次洗涤液少许于试管中，向其中滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，说明沉淀已洗涤干净　(6)2O2－－4e－===O2↑　(7)溶液蓝色褪去，且半分钟内不恢复　96%

解析　本题主要考查对于制取Na3AlF6实验的评价。

(1)氢氟酸与玻璃成分二氧化硅反应而腐蚀玻璃：4HF＋ SiO2===SiF4＋2H2O。

(2)装置Ⅲ的作用是防止倒吸。

(3)该白色固体是微溶于水的六氟铝酸钠，该反应的离子方程式：2Al(OH)3＋12HF＋6Na＋＋3CO===2Na3AlF6↓＋3CO2↑＋9H2O。

(4)其原因是Na2CO3会首先与HF反应，不利于Al(OH)3的溶解。

(5)沉淀吸附Na＋、CO等离子，可以检验CO，在过滤操作中确定沉淀已经洗涤干净的方法是取最后一次洗涤液少许于试管中，向其中滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，说明沉淀已洗涤干净。

(6)在电解制铝的工业生产中，阳极的电极反应式为2O2－－4e－===O2↑。

(7) Fe2O3溶解产生的Fe3＋将KI氧化为I2，I2遇淀粉变蓝，当出现溶液蓝色褪去，且半分钟内不恢复现象时，到达滴定终点。Fe2O3～2Fe3＋～I2～2S2O，n(Fe2O3)＝ 0.5n(Na2S2O3)＝0.5×0.100 0  mol·L－1×0.040 L＝0.002 0 mol，m(Fe2O3)＝ 0.002 0 mol×160 g·mol－1＝0.32 g，则萤石中氟化钙的百分含量为1－＝96%。

3．二价铬不稳定，极易被氧化。醋酸亚铬水合物[Cr(CH3COO)2]2·2H2O，是一种深红色晶体，微溶于乙醇，不溶于冷水和乙醚。实验室以锌粒、CrCl3溶液、醋酸钠溶液和盐酸为主要原料制备醋酸亚铬水合物，其装置如图所示：

请回答下列问题：

(1)仪器A的名称是______________，所盛装的试剂是____________。

(2)该实验中锌粒需过量，其原因除了与CrCl3充分反应得到CrCl2外，另一个作用是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)写出C容器中制备醋酸亚铬水合物的离子方程式____________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)仪器D的主要作用是___________________________________________________

________________________________________________________________________。

(5)指出该装置的不足之处_________________________________________________

________________________________________________________________________。

(6)Cr(OH)3的性质类似氢氧化铝，将CrCl3溶液蒸干灼烧，所得固体物质的化学式为________________________________________________________________________。

(7)洗涤产品时，为了除去可溶性的杂质和水分，下列试剂正确使用的顺序是_______(填序号)。

a．无水乙醇  　　b．冷的蒸馏水  　　　　c．乙醚

答案　(1)分液漏斗　盐酸与CrCl3溶液　(2)与盐酸反应产生氢气，将CrCl2溶液压入锥形瓶C中，使其与醋酸钠溶液混合反应

(3)2Cr2＋＋4CH3COO－＋2H2O ===[Cr(CH3COO)2]2·2H2O↓　(4)防止空气(O2)进入装置　(5)实验开始时，没有将装置中的空气排尽　(6)Cr2O3　(7)bac

解析　(1)依据装置图形状和作用分析，仪器A为分液漏斗，根据题意，需要CrCl2溶液与醋酸钠溶液反应，因此在装置B中需要生成CrCl2溶液，且将溶液能够压入C中，因此分液漏斗中盛装稀盐酸和CrCl3溶液。

(2)实验中锌粒需过量，其中锌除了与CrCl3充分反应得到CrCl2外，还要与盐酸反应生成氢气，将CrCl2溶液压入锥形瓶C中，使其与醋酸钠溶液混合反应。

(3)C容器中制备醋酸亚铬水合物的离子方程式为2Cr2＋＋4CH3COO－＋2H2O ===[Cr(CH3COO)2]2·2H2O↓。

(4)二价铬不稳定，极易被氧化，仪器D可以防止空气(O2)进入装置。

(5)二价铬不稳定，极易被氧化，实验开始时，需将装置中的空气排尽。

(6)Cr(OH)3的性质类似氢氧化铝，将CrCl3溶液蒸干，促进CrCl3水解生成Cr(OH)3沉淀，进一步灼烧生成Cr2O3。

(7)洗涤产品时，为了除去可溶性的杂质和水分，由于醋酸亚铬水合物[Cr(CH3COO)2]2·2H2O微溶于乙醇，不溶于冷水和乙醚，需要先用冷水洗去可溶性的杂质，再用无水乙醇除去其中少量的水，最后用乙醚洗去附着的乙醇。

4．(厦门外国语学校高三适应性考试)氮化镁(Mg3N2)在工业上具有非常广泛的应用。某化学兴趣小组用镁与氮气反应制备Mg3N2并进行有关实验。实验装置如下所示：

已知：①氮化镁常温下为浅黄色粉末，极易与水反应。

②亚硝酸钠和氯化铵制取氮气的反应剧烈放热，产生氮气的速度较快。

③温度较高时，亚硝酸钠会分解产生O2等。

回答下列问题：

(1)仪器b的名称是________，写出装置A中发生反应的化学方程式________________

________________________________________________________________________。

(2)某同学检验装置A部分的气密性，关闭止水夹c后，开启活塞a，水不断往下滴，直至全部流入烧瓶。试判断：A部分装置是否漏气？________(填“漏气”“不漏气”或“无法确定”)，判断理由：_______________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)装置C中为饱和硫酸亚铁溶液，作用是______________________________________

________________________________________________________________________，

F装置的作用是__________________________________________________________。

(4)加热至反应开始发生，需移走A处酒精灯，原因是_____________________________

________________________________________________________________________。

(5)反应结束后，取m g E中样品于试管中，加足量蒸馏水，得V mL气体(换算为标准状况)，则样品中氮化镁的质量分数为________。

答案　(1)蒸馏烧瓶　NH4Cl＋NaNO2N2↑＋NaCl＋2H2O　(2)无法确定　由于分液漏斗和烧瓶间有橡皮管相连，使分液漏斗中液面上方和烧瓶中液面上方的压强相同，无论装置是否漏气，都不影响分液漏斗中的液体滴入烧瓶　(3)除去氧气　防止空气中的水蒸气进入E装置使氮化镁水解　(4)该反应剧烈放热，产生氮气的速度较快，移走A处酒精灯能避免反应物冲出，同时避免温度过高，造成NaNO2分解产生O2　(5)

解析　(1)由图中仪器结构可知，b为蒸馏烧瓶；A装置制备氮气，方程式为NH4Cl＋NaNO2N2↑＋NaCl＋2H2O。(2)由于分液漏斗和烧瓶间有橡皮管相连，使分液漏斗中液面上方和烧瓶中液面上方的压强相同，无论装置是否漏气，都不影响分液漏斗中的液体滴入烧瓶，因此无法判断。(3)由于温度较高时，亚硝酸钠会分解产生O2等，氧气能与镁反应，因此装置C中饱和硫酸亚铁溶液的作用是除去氧气。氮化镁易与水反应，则F装置的作用是防止空气中的水蒸气进入E装置使氮化镁水解。(4)由于该反应剧烈放热，产生氮气的速度较快，移走A处酒精灯能避免反应物冲出，同时避免温度过高，造成NaNO2分解产生O2。(5)反应结束后，取m g E中样品于试管中，加足量蒸馏水，得V  mL气体(换算为标准状况)，气体是氨气，物质的量是 mol，所以氮化镁的物质的量是 mol，则样品中氮化镁的质量分数为＝。