2023版创新设计高考化学（新教材苏教版）总复习一轮讲义专题十一 化学实验

第三单元　高考化学综合实验题探究

【课标要求】　1.掌握常见物质的实验室制法（包括所用试剂、反应原理、仪器和收集方法等）。

2.根据化学实验目的和要求，能做到正确选用实验装置；掌握控制实验条件的方法等。

3.能设计、评价和改进实验方案，能分析或处理实验数据，得出合理结论，预测或描述实验现象。

题型一　无机物的制备

【核心归纳】　

（一）物质（固体物质）制备的三大维度

1.选择最佳反应途径

如用铝制取氢氧化铝：

2Al＋3H2SO4===Al2（SO4）3＋3H2↑、

2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑、

Al2（SO4）3＋6NaAlO2＋12H2O===

8Al（OH）3↓＋3Na2SO4，当n（Al3＋）∶

n（AlO）＝1∶3时，Al（OH）3产率最高。

2.选择最佳原料

如实验室用铝盐溶液与碱溶液反应制取氢氧化铝，应选用氨水，而不能选用强碱氢氧化钠溶液；用铜盐与碱溶液反应制取氢氧化铜，应选用氢氧化钠溶液，而不能选用氨水（氢氧化铜可溶解在氨水中）等。

3.选择适宜操作方法

如实验室制备氢氧化亚铁时，因氢氧化亚铁在空气中极易与氧气、水反应生成氢氧化铁，更要注意隔绝空气。

（二）气态物质制备的思维流程

1.固液不加热制备气体

（1）思维流程例解

（2）实验仪器和操作步骤

2.固固加热制气体或固体物质受热分解

（1）思维流程例解

（2）实验仪器和操作步骤

3.气固反应制目标产物

（1）思维流程例解

（2）实验仪器和操作步骤

【典例1】 某学习小组实验室模拟工业制备硫氰化钾（KSCN）。实验装置如图所示：

已知：①CS2不溶于水，密度比水大；NH3不溶于CS2；

②三颈烧瓶内盛有CS2、水和催化剂。

实验步骤如下：

（1）制备NH4SCN溶液：CS2＋3NH3NH4SCN＋NH4HS（该反应比较缓慢）。

①实验前，经检验装置的气密性良好。三颈烧瓶下层的CS2液体必须浸没导气管口，目的是____________________________________________________。

②实验开始时打开K1，加热装置A、D，使装置A中产生的气体缓缓通入装置D中，直至CS2反应完全。装置A中反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　；装置C的作用是_________________________________________________。

（2）制备KSCN溶液：熄灭装置A中的酒精灯，关闭K1，移开水浴，将装置D继续加热至105 ℃，当NH4HS完全分解后（NH4HS===H2S↑＋NH3↑），打开K2，再缓缓滴加适量的KOH溶液，发生反应：NH4SCN＋KOH===KSCN＋NH3↑＋H2O。

小组讨论后认为实验中滴加相同浓度的K2CO3溶液比KOH溶液更好，理由是____________________________________________________________________

_________________________________________________________________。

（3）制备硫氰化钾晶体：先过滤除去三颈烧瓶中的固体催化剂，再减压蒸发浓缩，冷却结晶，　　　　，干燥，得到硫氰化钾晶体。

（4）测定晶体中KSCN的含量：称取10.0 g样品配成1 000 mL溶液，量取20.00 mL于锥形瓶中，加入适量稀硝酸，再加入几滴Fe（NO3）3溶液作指示剂，用0.100 0 mol/L AgNO3标准溶液滴定，重复上述操作3次，达到滴定终点时消耗AgNO3标准溶液的平均体积为20.00 mL。

①滴定时发生的反应：SCN－＋Ag＋===AgSCN↓（白色）。则判断达到终点的方法

是____________________________________________________________。

②晶体中KSCN的质量分数为　　　　（保留3位有效数字）。

答案　（1）①使反应物充分接触，防止发生倒吸　②2NH4Cl＋Ca（OH）2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O　观察气泡速率，以便控制加热温度

（2）相同浓度的K2CO3溶液碱性弱于KOH溶液，且与NH4SCN反应产生更多气体（K2CO3＋2NH4SCN2KSCN＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O），有利于溶液中残留的H2S逸出

（3）过滤、洗涤

（4）①滴入最后半滴AgNO3溶液时，溶液红色恰好褪去，且半分钟内颜色不恢复

②97.0%

解析　（1）①导气管口在CS2液面以下，可以使反应物充分接触，且氨气易溶于水，这样可防止发生倒吸。②实验室用氯化铵与氢氧化钙来制备氨气，其化学方程式为2NH4Cl＋Ca（OH）2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O，可通过观察装置C中气泡的速率，控制装置A的加热温度，从而控制氨气的流速。（2）相同浓度的K2CO3溶液碱性弱于KOH溶液，且与NH4SCN反应产生更多气体（K2CO3＋2NH4SCN2KSCN＋2NH3↑＋CO2↑＋H2O），有利于溶液中残留的H2S逸出。（3）实验室制备晶体的操作：减压蒸发浓缩，冷却结晶，过滤、洗涤、干燥。（4）①Fe3＋与SCN－发生络合反应，溶液呈红色，因此当滴入最后半滴AgNO3溶液时，SCN－反应完全，溶液红色褪去，并且半分钟内颜色不恢复。②样品溶解后配成1 000 mL溶液，量取了20.00 mL溶液进行实验，则样品中KSCN的物质的量为0.100 0 mol/L×20.00×10－3 L×＝0.1 mol，质量为0.1 mol×97 g/mol＝9.7 g，质量分数为×100%＝97.0%。

【规律方法】　

气体制备实验的先后顺序

（1）装配仪器时：先下后上，先左后右。

（2）加入试剂时：先固后液。

（3）实验开始时：先检查装置气密性，再加药品，后点酒精灯。

（4）净化气体时：一般先除去有毒、有刺激性气味的气体，后除去无毒、无味的气体，最后除水蒸气。

（5）防倒吸实验：往往是最后停止加热或停止通气。

（6）防氧化实验：往往是最后停止通气。

【题型训练】

1.（2022·青岛质检）某化学兴趣小组拟采用如图所示装置（部分夹持装置略去）制取氨基钾（KNH2）。已知氨基钾很容易与空气中的水和二氧化碳反应。

（1）A装置装药品前应检验气密性，操作是______________________________________________________________

______________________________________________________________。

浓氨水与生石灰混合能迅速产生氨气，主要利用生石灰吸水且遇水放热升温减小氨气溶解度，以及__________________________________________________

________________________________________________（从平衡角度回答）。

（2）整套装置的连接顺序为a－　　　　（装置不重复使用）。

（3）实验开始时应先打开分液漏斗的活塞，再点燃酒精灯，目的是________________________________________________________________

__________________________________________________。

药品M为　　　　（填字母标号）。

a.无水氯化钙  b.碱石灰

c.五氧化二磷  d.硅胶

（4）D中硬质玻璃管内发生反应的化学方程式为________________________

___________________________________________________________________。

（5）B装置的作用是_____________________________________________。

答案　（1）关闭分液漏斗活塞，将导气管插入水中，微热烧瓶，导气管口有气泡冒出，停止加热，导气管中倒吸一段水柱，则证明A装置气密性良好　生成的Ca（OH）2增大氨水中氢氧根离子的浓度，使一水合氨的电离平衡逆向移动

（2）hi－fg－de－b

（3）利用产生的氨气排除装置内的空气，防止金属钾被氧化　bd

（4）2K＋2NH32KNH2＋H2

（5）吸收多余的NH3，并防止空气中的CO2和水蒸气进入D中

解析　（1）可利用微热法检验A装置气密性。浓氨水与生石灰混合能迅速产生氨气，还因为NH3·H2O＋CaO===Ca（OH）2＋NH3↑，生成的Ca（OH）2增大氨水中氢氧根离子的浓度，NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－平衡向逆反应方向移动。（2）整套装置的连接顺序为A（氨气的发生装置）→E（氨气的干燥装置）→D（KNH2的制备装置）→C（防倒吸装置）→B（NH3尾气吸收装置），故仪器接口的连接顺序为a－hi－fg－de－b。（3）制备氨基钾时，要防止金属钾和装置内空气发生反应，实验开始时先打开分液漏斗的活塞，利用产生的氨气排除装置内的空气后，再点燃酒精灯，使金属钾和氨气发生反应。药品M用于干燥氨气，可选择碱石灰、硅胶，无水氯化钙能与氨气形成CaCl2·8NH3，五氧化二磷为酸性干燥剂，都不能用于干燥氨气。（5）B装置为尾气吸收装置，吸收多余的NH3，同时防止空气中的CO2和水蒸气进入D中。

题型二　有机物的制备

【核心归纳】　

1.有机物制备的思维流程

2.有机物制备的注意要点

（1）熟知常用仪器及用途

（2）依据物质性质和反应特点选择加热或冷却方式

①加热：酒精灯的火焰温度一般在400～500 ℃，乙酸乙酯的制取、石油的蒸馏等实验选用酒精灯加热，若温度要求更高，可选用酒精喷灯或电炉加热。除上述加热方式外还可以根据加热的温度要求选择水浴、油浴、沙浴加热。

②冷凝回流：有机物易挥发，因此在反应中通常采用冷凝回流装置，以减少有机物的挥发，提高原料的利用率和产物的产率。如图1、图3中的冷凝管，图2中的长玻璃管B的作用都是冷凝回流。

③防暴沸：加沸石（碎瓷片），防止溶液暴沸，若开始忘加沸石（碎瓷片），需停止加热，冷却后补加。

【典例2】 （2020·全国卷Ⅱ）苯甲酸可用作食品防腐剂。实验室可通过甲苯氧化制苯甲酸，其反应原理简示如下：

实验步骤：

（1）在装有温度计、冷凝管和搅拌器的三颈烧瓶中加入1.5 mL甲苯、100 mL水和4.8 g（约0.03 mol）高锰酸钾，慢慢开启搅拌器，并加热回流至回流液不再出现油珠。

（2）停止加热，继续搅拌，冷却片刻后，从冷凝管上口慢慢加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液，并将反应混合物趁热过滤，用少量热水洗涤滤渣。合并滤液和洗涤液，于冰水浴中冷却，然后用浓盐酸酸化至苯甲酸析出完全。将析出的苯甲酸过滤，用少量冷水洗涤，放在沸水浴上干燥。称量，粗产品为1.0 g。

纯度测定：称取0.122 g粗产品，配成乙醇溶液，于100 mL容量瓶中定容。每次移取25.00 mL溶液，用0.010 00 mol·L－1的KOH标准溶液滴定，三次滴定平均消耗21.50 mL的KOH标准溶液。

回答下列问题：

（1）根据上述实验药品的用量，三颈烧瓶的最适宜规格为　　　　（填字母）。

A.100 mL   B.250 mL

C.500 mL   D.1 000 mL

（2）在反应装置中应选用　　　　冷凝管（填“直形”或“球形”），当回流液不再出现油珠即可判断反应已完成，其判断理由是___________________________________________________________________

______________________________________________________________。

（3）加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液的目的是

___________________________________________________________________

____________________________________________________________________；

该步骤亦可用草酸在酸性条件下处理，请用反应的离子方程式表达其原理___________________________________________________________________

__________________________________________________________________。

（4）“用少量热水洗涤滤渣”一步中滤渣的主要成分是　　　　　　　　。

（5）干燥苯甲酸晶体时，若温度过高，可能出现的结果是

___________________________________________________________________。

（6）本实验制备的苯甲酸的纯度为　　　　；据此估算本实验中苯甲酸的产率最接近于　　　　（填字母）。

A.70%   B.60%

C.50%   D.40%

（7）若要得到纯度更高的苯甲酸，可通过在水中　　　　的方法提纯。

答案　（1）B　（2）球形　无油珠说明不溶于水的甲苯已经被完全氧化　（3）除去过量的高锰酸钾，避免在用盐酸酸化时，产生氯气　2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O　（4）MnO2　（5）苯甲酸升华而损失　（6）86.0%　C　（7）重结晶

解析　（1）三颈烧瓶中加入1.5 mL甲苯、100 mL水和4.8 g KMnO4，所加液体体积不能超过三颈烧瓶容积的，即三颈烧瓶的最适宜规格应为250 mL。（2）球形冷凝管可使气体冷却回流，让反应更为彻底，冷凝效果更好，应选用球形冷凝管；由于甲苯是不溶于水的油状液体，当回流液中不再出现油状液体时，说明甲苯已经完全被氧化为苯甲酸钾。（3）取用甲苯质量为1.5 mL×0.867 g·mL－1≈1.3 g，其物质的量约为0.014 mol，实验中加入的KMnO4过量，NaHSO3具有还原性，可用NaHSO3溶液除去过量的KMnO4，避免在用浓盐酸酸化时，KMnO4与盐酸反应生成有毒的Cl2；用草酸在酸性条件下处理过量的KMnO4溶液，发生反应的离子方程式为2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。（4）根据题给制备苯甲酸的第一步反应可知，用少量热水洗涤的滤渣为MnO2。（5）因苯甲酸在100 ℃左右开始升华，若干燥时温度过高，可能导致部分苯甲酸升华而损失。（6）根据C6H5COOH＋KOH===C6H5COOK＋H2O，可知25.00 mL×10－3 L·mL－1×c（C6H5COOH）＝21.50 mL×10－3 L·mL－1×0.010 00 mol·L－1，解得c（C6H5COOH）＝0.008 6 mol·L－1，故样品中苯甲酸的纯度为×100%＝86.0%；0.014 mol甲苯理论上可生成0.014 mol苯甲酸，其质量为0.014 mol×122 g·mol－1＝1.708 g，则苯甲酸的产率为×100%≈50%，故C项正确。（7）由于苯甲酸微溶于冷水，易溶于热水，若要得到纯度更高的苯甲酸，可通过在水中重结晶的方法提纯。

提纯有机物的常用流程

制取的有机物中常含有一定量的杂质（无机物与有机物），提纯时可根据杂质与制得有机物性质的差异设计实验进行分离提纯，常用的提纯流程如下：

例如：精制溴苯（含Br2、HBr、FeBr3、杂质）的工艺流程：

【题型训练】

2.己二酸二甲酯又称己二酸双甲酯、肥酸二甲酯，为一种无色透明液体，工业上主要用于合成中间体、医药、香料等。实验室以己二酸和甲醇为原料制备己二酸二甲酯的反应原理和实验装置（加热装置及夹持仪器省略）如图。

实验过程：

Ⅰ.将5.84 g己二酸加入到圆底烧瓶中，加入32 mL甲醇（过量），缓缓加入4 mL浓H2SO4，1～2粒沸石，装上回流装置，回流装置上端装一干燥管，加热回流2 h；

Ⅱ.稍冷，蒸出大部分的甲醇（约20 mL），加入10 g碎冰，用20 mL乙醚萃取三次；

Ⅲ.将乙醚溶液合并，用20 mL饱和Na2CO3溶液洗涤，再用10 mL饱和NaCl溶液多次洗涤，无水MgSO4干燥0.5 h；

Ⅳ.过滤，蒸出乙醚，再减压蒸出少量残留的甲醇，得无色液体5.6 g。

回答下列问题：

（1）上图仪器X的名称为　　　　，自来水应先从　　　　（填“a”或“b”）口通入。

（2）步骤Ⅰ中，加入过量甲醇的目的是___________________________________

__________________________________________________________________；

若甲醇分子中的氧原子为18O，则反应后18O存在于　　　　（填“己二酸二甲酯”或“水”）中。

（3）步骤Ⅱ中，萃取所用到的主要仪器是　　　　　　。

（4）步骤Ⅲ中，用饱和Na2CO3溶液洗涤的目的是________________________________________________________

_________________________________________________________。

（5）写出步骤Ⅲ中己二酸与Na2CO3（按物质的量之比为1∶1）反应的化学方程式：________________________________________________________________

___________________________________________________________________。

答案　（1）球形冷凝管　b

（2）作为溶剂，提高己二酸的转化率　己二酸二甲酯

（3）分液漏斗

（4）除去残留的己二酸等酸性物质，减少己二酸二甲酯的溶解损失

（5）HOOC（CH2）4COOH＋Na2CO3―→NaOOC（CH2）4COONa＋H2O＋CO2↑

解析　（1）由题给装置可知，仪器X为球形冷凝管，为增强冷凝回流的效果，应从球形冷凝管的下口b处通入自来水；（2）步骤Ⅰ中，加入过量甲醇一是可以溶解己二酸，使反应物己二酸和甲醇充分接触，二是增大反应物的浓度，使酯化反应向正反应方向移动，有利于提高己二酸的转化率；酯化反应的机理是羧酸脱掉羟基，醇脱掉氢原子，则反应后18O存在于己二酸二甲酯中；（3）步骤Ⅱ中，萃取所用到的主要仪器是分液漏斗；（4）步骤Ⅲ中，用饱和Na2CO3溶液洗涤可以除去己二酸二甲酯中残留的己二酸等酸性物质，同时也可以降低己二酸二甲酯的溶解度，减少溶解造成的损失；（5）羧酸的酸性强于碳酸，物质的量之比为1∶1的己二酸与碳酸钠反应生成己二酸钠、二氧化碳和水，反应的化学方程式为HOOC（CH2）4COOH＋Na2CO3―→NaOOC（CH2）4COONa＋H2O＋CO2↑。

题型三　性质实验探究

【核心归纳】

1.物质性质探究的考查角度

（1）物质氧化性、还原性的判断。如探究SO2具有还原性的方法是将气体通入酸性KMnO4溶液中，通过酸性KMnO4溶液是否褪色来说明。

（2）物质氧化性强弱、还原性强弱的判断。如探究Fe3＋的氧化性强于I2时，可利用FeCl3与KI－淀粉溶液反应，通过溶液是否变蓝色来说明Fe3＋的氧化性大于I2。

（3）同周期、同主族元素性质的递变规律一般通过设计元素金属性、非金属性的强弱实验来完成。

（4）电解质强弱的判断。

（5）物质酸性强弱的判断。如探究碳酸和硅酸的酸性强弱，可利用相对强的酸制备相对弱的酸的反应原理，将CO2气体通入Na2SiO3溶液，看是否有白色胶状沉淀生成来判断。

（6）钢铁发生电化学腐蚀的规律探究。可以通过控制所含的杂质以及是否与空气接触、所接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验，找出规律。

2.探究物质性质的基本方法和程序

3.物质性质探究验证实验的注意事项

（1）在离子检验、气体成分检验的过程中，要严格掌握检验的先后顺序，防止各成分检验过程中的相互干扰。

（2）若有水蒸气生成，先检验水蒸气，再检验其他成分，如C和浓H2SO4的反应，产物有SO2、CO2和H2O（g），通过实验可检验三种气体物质的存在，但SO2、CO2都要通过溶液进行检验，对检验H2O（g）有干扰。

（3）对于需要进行转化才能检验的成分，如CO的检验，要注意先检验CO中是否含有CO2，如果有CO2，应先除去CO2再对CO实施转化，最后再检验转化产物CO2，如HOOC—COOHCO2↑＋CO↑＋H2O↑中CO的检验。

（4）要重视试剂名称的描述，如有些试剂的准确描述为：无水硫酸铜、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸、饱和NaHCO3溶液、NaOH溶液等。此外还应注意某些仪器的规格。

【典例3】 “84”消毒液可有效灭活新型冠状病毒，某学习小组对“84”消毒液的性质展开探究。

实验一：制备“84”消毒液

（1）采用如图1所示的简易装置可以在家中制备“84”消毒液。b极为　　　　极，制备“84”消毒液的总反应的化学方程式为___________________________________________________。

实验二：探究“84”消毒液的性质

Ⅰ.氧化性

资料显示：洁厕灵（含盐酸）和“84”消毒液不能混合作用，否则易产生有毒气体。

利用如图2所示装置探究上述资料的“真实性”。

（2）盛装“84”消毒液仪器的名称是　　　　。C装置中盛装　　　　　　　　（填化学式）溶液。

（3）若B装置中_________________________________________________（填实验现象），则证明上述资料真实可靠。

Ⅱ.漂白性

（4）一定体积和浓度的“84”消毒液的漂白效率与温度的关系如图3所示，温度高于T1 ℃时漂白效率降低的原因可能是_______________________________

______________________________________________________________。

（5）为了探究“84”消毒液的漂白效率与pH的关系，设计了如表所示实验：

①由上述实验可得出的结论是_______________________________________。

②比较实验③、④和⑤，实验现象不同的主要原因是_______________________________________________________________。

答案　（1）正　NaCl＋H2ONaClO＋H2↑

（2）分液漏斗　NaOH（合理即可）

（3）溶液变蓝

（4）温度过高，HClO分解加快

（5）①pH越大，“84”消毒液的漂白效率越低（合理即可）　②相同条件下HClO的漂白效率高于NaClO（合理即可）

解析　（1）观察题图1可知，导管的作用是排出阴极上生成的H2，则a极为负极，b极为正极。阳极生成的氯气可与氢氧化钠反应得到“84”消毒液，故制“84”消毒液的总反应的化学方程式为NaCl＋H2ONaClO＋H2↑。（2）C装置用于吸收尾气中的氯气，可以用氢氧化钠溶液等。（3）HCl与NaClO反应生成的有毒气体是Cl2，Cl2氧化KI生成I2，B装置中溶液变蓝。（4）次氯酸钠水解可生成次氯酸，次氯酸受热易分解，温度过高，HClO分解加快，“84”消毒液漂白效率降低。（5）实验①、②为对照实验，证明氢氧化钠溶液、盐酸不能使品红溶液褪色。加入盐酸，HCl与NaClO反应可生成次氯酸；加入氢氧化钠溶液，可抑制次氯酸的生成。实验结论要根据实验目的“探究‘84’消毒液漂白效率与pH的关系”确定，即溶液碱性越强，漂白效率越低，其原因是相同条件下，次氯酸的漂白效率高于次氯酸钠。

探究性实验题的答题模型

【题型训练】

3.（2022·广东省实验中学等四校联考）二氧化硫是国内外允许使用的一种食品添加剂，可用于食物的增白、防腐等，但必须严格遵守国家有关标准使用。某学习小组设计了如图装置用于制取SO2并验证其性质。

（1）仪器a名称为　　　　。

（2）烧杯F中的试剂可以是　　　　（填序号）。

a.饱和NaHSO3溶液   b.饱和Na2CO3溶液

c.NaOH溶液   d.饱和NaCl溶液

（3）实验时装置E中的现象为______________________________________。

（4）实验时观察到装置B中无明显现象，装置C中溶液红色褪去，则使品红的水溶液褪色的微粒一定不是　　　　　　　　　　　　（填化学式）。

（5）学生甲预测装置D中没有白色沉淀产生，但随着反应的进行，发现装置D中产生了少量白色沉淀。为进一步探究产生沉淀的原因，分别用煮沸和未煮沸过的蒸馏水配制的Ba（NO3）2和BaCl2溶液，进行如下实验：

实验中G、H、I烧杯中观察到的现象如表：

①据G中现象得出的结论是________________________________________。

②H中发生反应的离子方程式为___________________________________。

③I中出现白色沉淀的速率比H中快很多的原因是____________________________________________________。

答案　（1）分液漏斗　（2）bc

（3）溶液由棕黄色变为浅绿色　（4）SO2　（5）①亚硫酸的酸性小于盐酸

②3SO2＋Ba2＋＋2NO＋2H2O===BaSO4↓＋2NO＋4H＋＋2SO

③在水溶液中氧气氧化二氧化硫比NO氧化二氧化硫的活化能小，生成沉淀速率快

解析　（2）F为尾气吸收装置，NaHSO3、氯化钠与二氧化硫均不反应，碳酸钠溶液、氢氧化钠溶液均与二氧化硫反应，故选bc。（3）二氧化硫可将氯化铁中的Fe3＋还原为Fe2＋，Fe3＋为棕黄色，Fe2＋为浅绿色，故装置E中现象为溶液由棕黄色变为浅绿色。（4）二氧化硫不溶于乙醇，可溶于水生成H2SO3，所以可排除二氧化硫使品红水溶液褪色的可能。（5）①溶液pH小于7说明生成了酸性物质H2SO3，没有生成白色沉淀说明其酸性小于盐酸。②H中生成的白色沉淀为硫酸钡，因为NO在酸性条件下有强氧化性，可将SO2氧化成SO，进而生成硫酸钡沉淀。③没有煮沸的蒸馏水配制的Ba（NO3）2溶液中溶有氧气，在水溶液中O2氧化二氧化硫的反应速率比硝酸根离子快，故I中生成沉淀更快。

题型四　定量分析与测定

【核心归纳】　

1.定量实验方法及相关装置等

2.碘量法

I2可作氧化剂，能被Sn2＋、H2S等还原剂还原，I－可作还原剂，能被IO、Cr2O、MnO等氧化剂氧化。

（1）直接碘量法是用碘标准液直接滴定还原性物质的方法，在滴定过程中，I2被还原为I－。

（2）间接碘量法（又称滴定碘法）是利用I－的还原性与氧化性物质反应产生I2，淀粉溶液遇I2显蓝色，再加入Na2S2O3标准溶液与I2反应，滴定终点的现象为滴入最后半滴Na2S2O3标准溶液，溶液蓝色消失且半分钟内不变色，从而测出氧化性物质的含量。

3.定量实验常用计算公式

（1）n＝，n＝，n＝cV（aq）

（2）物质的质量分数（或纯度）＝×100%

（3）产品产率＝×100%

（4）物质转化率＝×100%

4.定量实验常用计算方法——关系式法

关系式是表示两种或多种物质之间的量关系的一种简化式子。在多步连续反应中，它可以把已知物质和所求物质之间的物质的量的关系表示出来，把多步计算简化成一步计算。解题思路：根据各步反应的化学方程式找出中介物质，建立已知物质、中介物质和所求物质之间量的关系，最终根据已知物质的量求解所求物质的量。

例如：用Na2S2O3滴定法测水中的溶氧量，经过如下三步反应：

①O2＋2Mn（OH）2===2MnO（OH）2

②MnO（OH）2＋2I－＋4H＋===Mn2＋＋I2＋3H2O

③2Na2S2O3＋I2===Na2S4O6＋2NaI

因此水中溶氧量与Na2S2O3之间的关系为：

O2～2MnO（OH）2（中介）～2I2（中介）～4Na2S2O3

【模板建构】

定量实验的解题流程

【典例4】　测定[Co（NH3）6]Cl3中钴元素的质量分数，原理：利用Co3＋能将KI氧化成I2，Co3＋被还原成Co2＋；然后用Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2，Na2S2O3被氧化为S4O。若称取样品的质量为0.27 g，滴定I2时，达到滴定终点消耗0.015 mol/L Na2S2O3标准溶液的平均体积为54.00 mL。求该产品中钴元素的质量分数。{提示：[Co（NH3）6]Cl3转化成Co3＋的反应为[Co（NH3）6]Cl3＋3NaOHCo（OH）3↓＋6NH3↑＋3NaCl、Co（OH）3＋3H＋===Co3＋＋3H2O}

【题型训练】

4.（2021·天津三模改编）为测定某氟化稀土样品中氟元素的质量分数，某化学兴趣小组进行了如下实验。利用高氯酸（高沸点酸）将样品中的氟元素转化为氟化氢（低沸点酸）蒸出，再通过滴定法来测定含量。实验装置如图所示。

定量测定：向c中加入m g氟化稀土样品和一定体积的高氯酸进行实验，将f中得到的馏出液配成100 mL溶液，取其中20 mL加入V1 mL a mol·L－1 La（NO3）3溶液，得到LaF3沉淀（不考虑其他沉淀的生成），再用c mol·L－1 EDTA标准溶液滴定剩余的La3＋（La3＋与EDTA按1∶1结合），消耗EDTA标准溶液V2 mL，则氟化稀土样品氟元素的质量分数为　　　　。

答案　×100%

解析　

高考盲点  无水或无氧环境的创设与有机物分离提纯仪器)

一、实验条件的控制——“无水”或“无氧”环境的创设

（一）物质制备中“无水”环境的创设

【典例1】 四氯化锡可用作媒染剂、有机合成中氯化的催化剂等。实验室制备四氯化锡所需的有关装置和信息如下：

有关信息：①将金属锡熔融，通入干燥氯气进行反应，生成四氯化锡；

②无水四氯化锡是无色易流动的液体，熔点－33 ℃ ，沸点114.1 ℃；

③四氯化锡遇水易水解。

回答下列问题：

（1）装置甲中反应容器的名称是　　　　；试剂E和F分别是　　　　、　　　　。

（2）装置甲中发生反应的化学方程式为_________________________________；

装置戊中发生反应的化学方程式为_________________________________。

（3）上述各装置的连接顺序是甲→　　　　→　　　　→　　　　→　　　　（填装置标号），实验开始时点燃的酒精灯是　　　　（填“甲”或“戊”）。

（4）装置乙的作用是_______________________________________________。

（5）实验所得SnCl4中因溶解了Cl2而略显黄色，提纯SnCl4的方法是　　　　（填标号）。

a.用NaOH溶液洗涤蒸馏

b.升华   c.重结晶

d.蒸馏   e.过滤

f.萃取

（6）四氯化锡暴露于空气中与空气中水分反应生成白烟，有强烈的刺激性气味，原因是：______________________________________________

（用化学方程式表示）。

答案　（1）圆底烧瓶　　饱和食盐水　浓硫酸

（2） MnO2＋4HCl（浓）MnCl2＋Cl2↑＋2H2O　Sn＋2Cl2SnCl4　（3）丁　戊　丙　乙　甲

（4） 吸收尾气中的氯气，防止污染空气；防止空气中的水蒸气进入装置丙而使SnCl4水解　（5）d　（6）SnCl4＋4H2O===H4SnO4↓＋ 4HCl↑

解析　（1）甲的反应容器名称为圆底烧瓶，根据信息①锡要跟干燥的氯气反应，甲装置中制取的氯气，含有HCl和H2O（g），必须除去，因此E中盛放饱和食盐水，F中盛放浓硫酸；（2）甲中制取氯气，反应方程式为：MnO2＋4HCl（浓） MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，戊中制取四氯化锡，Sn＋2Cl2SnCl4；（3）根据（1）、（2）的分析，连接顺序是甲→丁→戊→丙→乙，先点燃甲，产生氯气排除装置中空气；（4）根据连接顺序，因为氯气有毒，为防止污染空气，因此乙装置的作用是吸收尾气中氯气，防止污染空气；防止空气中水蒸气进入装置丙而使SnCl4水解；（5）SnCl4易水解，根据熔、沸点，因此需要用蒸馏方法提纯，故选项d正确；（6）产生白烟说明有固体产生，发生水解，反应方程式为：SnCl4＋4H2O===H4SnO4↓＋4HCl↑。

【规律方法】　创设一段“无水”实验装置的方法

实验室制备遇水剧烈反应的物质时，需创设一段“无水”的实验装置，在该装置的前面可连接气体的干燥装置（如盛有浓H2SO4的洗气瓶或盛有碱石灰的U形管），装置的后面可连接盛有碱石灰的干燥管（或U形管），以阻止空气中水蒸气的进入。

具体装置图示如下（以制备易水解的FeCl3为例）

符合上述制备的物质主要有：

（1）易水解的盐：如FeCl3、SnCl4等。

（2）活泼金属的氢化物（如NaH、CaH2等）、金属碳化物（如CaC2）、Mg3N2、Al2S3、AlP等与水剧烈反应的物质。

（3）金属的过氧化物（如Na2O2、CaO2等）。

（二）物质制备中“无氧”环境的创设

【典例2】 醋酸亚铬[（CH3COO）2Cr·H2O]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，遇氧气易被氧化成三价铬。一般制备方法是先在隔绝空气的封闭体系中利用金属锌作还原剂，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）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____________________________________________________________；

（4）指出装置d可能存在的缺点_______________________________________。

答案　（1）分液漏斗

（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

（4）敞开体系，可能使醋酸亚铬与空气接触

解析　醋酸亚铬在气体分析中用作氧气吸收剂，说明亚铬离子具有强还原性，易与氧气反应，则制备实验中应避免接触氧气，实验时，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，盐酸与锌反应可生成氢气，可将装置内的空气排出，避免亚铬离子被氧化，且发生Zn＋2Cr3＋===Zn2＋＋2Cr2＋，可观察到c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，打开K3，关闭K1和K2，c中压强增大，可将亮蓝色溶液流入d，可生成醋酸亚铬砖红色沉淀，以此解答该题。

（1）由装置图可知a为分液漏斗；（2）①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，说明生成亚铬离子，反应的离子方程式为Zn＋2Cr3＋===Zn2＋＋2Cr2＋；②盐酸与锌反应可生成氢气，可将装置内的空气排出，避免亚铬离子被氧化；（3）打开K3，关闭K1和K2，c中产生H2使压强大于大气压，可使亮蓝色溶液流入d；（4）d为敞开体系，可能使醋酸亚铬与空气接触而被氧化，应在密闭容器中制备，且缺少氢气的处理装置。

【规律方法】　创设“无氧”实验装置的方法

实验室制备易被氧化的物质时，需创设一套“无氧”的实验装置。

（1）若该物质制备是在水溶液中进行，可以采取如下措施创设“无氧”环境。

①水溶液要预先煮沸，以驱赶水中溶解的O2。

②水溶液上面加覆盖层（如苯），用以隔绝物质与氧气的接触。易被O2氧化的常见物质有Fe（OH）2、醋酸亚铬、连二亚硫酸钠（Na2S2O4，又称保险粉等）。

（2）若该物质的制备或性质实验是固体或固体与气体间进行，则可以用N2或CO2排尽装置内的空气，从而创设“无氧”的实验环境，如测FeSO4·xH2O中结晶水的含量时，需创设“无氧”环境；以防Fe2＋被空气中的O2氧化生成Fe3＋，造成测量质量的误差。

【迁移应用】

1.氢化钙（CaH2）固体是登山运动常用的能源提供剂，氢化钙要密封保存，一旦接触到水就发生反应生成氢氧化钙和氢气，氢化钙通常用氢气与金属钙加热制取，图1是模拟制取装置。

回答下列问题：

（1）利用图1实验装置进行实验，实验步骤如下：检查装置气密性后装入药品，打开分液漏斗活塞　　　　（请按正确的顺序填入下列步骤的序号）。

①加热反应一段时间　②收集气体并检验其纯度　③关闭分液漏斗活塞　④停止加热，充分冷却

（2）为了确认进入装置C的氢气已经干燥，应在B、C之间再接一装置，该装置中加入的试剂是　　　　，装置D的作用是_______________________________________________________________。

（3）某同学利用图2装置测定上述实验中得到的氢化钙的含量。他称取m g所制得的氢化钙样品，实验前后量气管中液面读数分别为V1 mL、V2 mL。（上述气体体积均换算为标准状况下）

①装置中导管a的作用是__________________________________________

_________________________________________________________________。

②如何判断样品与水完全反应：_______________________________________。

③产生的氢气体积为　　　　 mL。若未冷却至室温即读数，则氢化钙含量　　　　 （填“偏高”、“偏低”、“无影响”）。

（4）请你再设计一种氢化钙纯度的测定方法：

_____________________________________________________________________

____________________________________________________________________。

答案　（1）②①④③　（2）无水硫酸铜　防止空气中的水蒸气进入C装置

（3）①平衡分液漏斗与锥形瓶内气体压强，使分液漏斗中的水顺利滴下；同时使滴入锥形瓶内水的体积等于进入分液漏斗内的气体体积，从而消除由于加入水引起的氢气体积误差　②量气筒中液面不再变化　③V1－V2　偏高

（4） 称取一定量的样品（m1 g），加入盐酸溶液至不再冒气泡（反应完全），然后将溶液蒸发得到氯化钙固体（m2 g），根据m1、m2即可得到氢化钙的纯度。

解析　（1）有气体参加加热或燃烧的反应需要首先验纯，实验完毕后先熄火、冷却，再停止气体生成，防止倒吸发生爆炸，正确的操作顺序为：②①④③；（2）氢化钙接触到水时发生反应生成氢氧化钙和氢气，H2在发生加热反应之前需要干燥，一般用无水氯化钙，装置B的作用是除去氢气中的水蒸气，为了检验氢气中的水蒸气已经完全除去，应在B、C之间再接一装有无水硫酸铜的装置，装置D的作用是防止空气中的水蒸气进入C装置；（3）①导管a可以起平衡压强的作用，从而便于液体流下，也不会产生由于液体引起的压强差；②当量气管中的液面不再变化时则反应已完全；③读数差即为生成氢气的体积，即产生的氢气的体积为（V1－V2）mL，未冷却使得测得的体积比实际体积大，最终结果偏高；（4）由题干信息分析可知，氢化钙可与酸反应，则测量氢化钙纯度，可称取一定量的样品（m1 g），加入盐酸溶液至不再冒气泡（反应完全），然后将溶液蒸发得到氯化钙固体（m2 g），根据m1、m2即可得到氢化钙的纯度。

二、有机物分离提纯中的常用仪器

（一）形形色色的冷凝管

[仪器及使用]

[装置应用]

（二）分离提纯新装置——分水器

[仪器装置]

[装置作用]

在有些有机物的制备实验中，往往有水生成，如醇与羧酯的酯化反应、醇的脱水反应等。在实验过程中若将水分带到反应体系之外，则有利于向正反应方向进行，提高产率。这些实验中就可使用分水器，使用的溶剂是与水一起蒸出冷凝到分水器的物质，与水不互溶，且比水的密度要小，这样水处于分水器的下层，有机物处于水的上层，上层反应物可回到反应容器中循环反应，而水处于下层易于分出从而达到反应物与产物（水）分离的目的，常用的溶剂有苯、乙醚等。

【迁移应用】

2.（2021·烟台模拟）合成环己酮缩乙二醇的原理为＋HOCH2CH2OH＋H2O。在反应体系中加入适量苯，利用如图装置（加热及夹持装置省略）可提高环己酮缩乙二醇产率。下列说法错误的是（　　）

A.b是冷却水的进水口

B.对甲基苯磺酸可能起催化作用

C.苯可将反应产生的水及时带出

D.当苯即将回流烧瓶中时，必须将分水器中的水和苯放出

答案　D

解析　A.冷凝管中的冷却水应该“低进高出”，b是冷却水的进水口，故A正确；B.根据反应方程式，可知对甲基苯磺酸可能起催化作用，故B正确；C.苯易挥发，根据图示，苯可将反应产生的水及时带出，促进反应正向进行，故C正确；D.分水器中的苯回流烧瓶中，提高苯的利用率，当分水器中的水即将回流烧瓶中时，必须将分水器中的水放出，故D错误。

3.索氏提取法是测定动植物样品中粗脂肪含量的标准方法。其原理是利用如图装置，用无水乙醚等有机溶剂连续、反复、多次萃取动植物样品中的粗脂肪。具体步骤如下：

①包装：取滤纸制成滤纸筒，放入烘箱中干燥后，移至仪器X中冷却至室温，然后放入称量瓶中称量，质量记作a；在滤纸筒中包入一定质量研细的样品，放入烘箱中干燥后。移至仪器X中冷却至室温，然后放入称量瓶中称量，质量记作b。

②萃取：将装有样品的滤纸筒用长镊子放入抽提筒中，注入一定量的无水乙醚，使滤纸筒完全浸没入乙醚中，接通冷凝水，加热并调节温度，使冷凝下滴的无水乙醚呈连珠状，至抽提筒中的无水乙醚用滤纸点滴检查无油迹为止（大约6 h～12 h）。

③称量：萃取完毕后，用长镊子取出滤纸筒，在通风处使无水乙醚挥发，待无水乙醚挥发后，将滤纸筒放入烘箱中干燥后，移至仪器X中冷却至室温，然后放入称量瓶中称量，质量记作c。

回答下列问题：

（1）实验中三次使用的仪器X的名称为　　　　。

为提高乙醚蒸气的冷凝效果，索氏提取器可选用下列　　　　（填字母）代替。

（2）实验中必须十分注意乙醚的安全使用，如不能用明火加热、室内保持通风等。为防止乙醚挥发到空气中形成燃爆，常在冷凝管上口连接一个球形干燥管，其中装入的药品为　　　　（填字母）。

a.活性炭  b.碱石灰

c.P2O5  d.浓硫酸

无水乙醚在空气中可能氧化生成少量过氧化物，加热时发生爆炸。检验无水乙醚中是否含有过氧化物的方法是_________________________________________。

（3）实验中需控制温度在70 ℃～80 ℃之间，考虑到安全等因素，应采取的加热方式是___________________________________________________________

________________________________________________________________。

当无水乙醚加热沸腾后，蒸气通过导气管上升，被冷凝为液体滴入抽提筒中，当液面超过回流管最高处时，萃取液即回流入提取器（烧瓶）中……该过程连续、反复、多次进行，则萃取液回流入提取器（烧瓶）的物理现象为__________________________________________________________________。

索氏提取法与一般萃取法相比较，其优点为

___________________________________________________________________

__________________________________________________________________。

答案　（1）干燥器　c　（2）a　取少量乙醚滴加稀硫酸和KI溶液，振荡，若溶液变黄则含过氧化物，否则不含

（3）恒温加热炉且水浴加热　虹吸　连续、反复、多次萃取，且每一次萃取都是纯的溶剂，萃取效率高

解析　（1）实验中三次使用的仪器X是将放入烘箱中干燥后的物质冷却至室温的仪器，X的名称为干燥器；为提高乙醚蒸气的冷凝效果，应增大冷凝的接触面积，故索氏提取器可选用蛇形冷凝管代替，答案选c；（2）为防止乙醚挥发到空气中形成燃爆，常在冷凝管上口连接一个球形干燥管，其中装入的药品起干燥和吸附作用，并且只能装固体药品，故答案为a；检验无水乙醚中是否含有过氧化物的方法是取少量乙醚滴加稀硫酸和KI溶液，振荡，若溶液变黄则含过氧化物，否则不含；（3）实验中需控制温度在70 ℃～80 ℃之间，温度不高于水的沸点，考虑到安全等因素，应采取的加热方式是恒温加热炉且水浴加热。萃取液回流入提取器（烧瓶）的物理现象为虹吸。索氏提取法与一般萃取法相比较，其优点为连续、反复、多次萃取，且每一次萃取都是纯的溶剂，萃取效率高。

1.（2021·海南卷）亚硝酰氯（NOCl）可作为有机合成试剂。

已知：①2NO＋Cl22NOCl

②沸点：NOCl为－6 ℃，Cl2为－34 ℃，NO为－152 ℃。

③NOCl易水解，能与O2反应。

某研究小组用NO和Cl2在如图所示装置中制备NOCl，并分离回收未反应的原料。

回答问题：

（1）通入Cl2和NO前先通入氩气，作用是　　　　　　　　　　　　　　　　；仪器D的名称是　　　　　　。

（2）将催化剂负载在玻璃棉上而不是直接平铺在玻璃管中，目的是____________________________________________________________________

____________________________________________________________________。

（3）实验所需的NO可用NaNO2和FeSO4溶液在稀H2SO4中反应制得，离子反应方程式为_____________________________________________________

______________________________________________________________。

（4）为分离产物和未反应的原料，低温浴槽A的温度区间应控制在　　　　，仪器C收集的物质是　　　　。

（5）无色的尾气若遇到空气会变为红棕色，原因是___________________________________________________________________

___________________________________________________________________。

答案　（1）排除装置中的空气　球形干燥管

（2）增大与气体的接触面积，增强催化效果

（3）NO＋Fe2＋＋2H＋===Fe3＋＋NO↑＋H2O　（4）－34 ℃～－6 ℃　Cl　（5）NO与空气中的氧气反应生成红棕色的NO2

解析　（1）由已知③可知，NOCl、NO都能与O2反应，为防止NOCl、NO与O2反应，实验前应排净装置中的空气。（2）将催化剂负载在玻璃棉上可增大其与气体的接触面积，增强催化效果。（3）NO转化为NO，N元素的化合价降低，得到电子，则Fe2＋失电子，化合价升高，生成Fe3＋，根据化合价升降法配平得NO＋Fe2＋＋2H＋===Fe3＋＋NO↑＋H2O。（4）由已知②知，低温浴槽A的温度区间应控制在－34 ℃～－6 ℃，从而使未反应的Cl2、NO挥发出去，NO的沸点为－152 ℃，实验中低温浴槽B的温度不易低至－152 ℃，所以仪器C收集的是Cl2。（5）无色尾气为NO，NO与空气中的氧气反应生成红棕色的NO2气体。

2.（2021·全国乙卷）氧化石墨烯具有稳定的网状结构，在能源、材料等领域有着重要的应用前景。通过氧化剥离石墨制备氧化石墨烯的一种方法如下（装置如图所示）：

Ⅰ.将浓H2SO4、NaNO3、石墨粉末在c中混合，置于冰水浴中。剧烈搅拌下，分批缓慢加入KMnO4粉末，塞好瓶口。

Ⅱ.转至油浴中，35 ℃搅拌1小时。缓慢滴加一定量的蒸馏水，升温至98 ℃并保持1小时。

Ⅲ.转移至大烧杯中，静置冷却至室温。加入大量蒸馏水，而后滴加H2O2至悬浊液由紫色变为土黄色。

Ⅳ.离心分离，稀盐酸洗涤沉淀。

Ⅴ.蒸馏水洗涤沉淀。

Ⅵ.冷冻干燥，得到土黄色的氧化石墨烯。

回答下列问题：

（1）装置图中，仪器a、c的名称分别是　　　、　　　　，仪器b的进水口是　　　　（填字母）。

（2）步骤Ⅰ中，需分批缓慢加入KMnO4粉末并使用冰水浴，原因是___________________________________________________________________

___________________________________________________________________。

（3）步骤Ⅱ中的加热方式采用油浴，不使用热水浴，原因是__________________________________________________________________

_________________________________________________________________。

（4）步骤Ⅲ中，H2O2的作用是_________________________________________

________________________________________________（以离子方程式表示）。

（5）步骤Ⅳ中，洗涤是否完成，可通过检测洗出液中是否存在SO来判断。检测的方法是_______________________________________________________。

（6）步骤Ⅴ可用pH试纸检测来判断Cl－是否洗净，其理由是__________________________________________________________________

_________________________________________________________________。

答案　（1）滴液漏斗　三颈烧瓶　d

（2）控制反应速率，防止因体系温度过高而发生爆炸

（3）需要控制反应体系温度为98 ℃，该温度接近水的沸点，为了使反应物受热均匀，且便于控制反应温度，采取油浴

（4）2MnO＋5H2O2＋6H＋===2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O

（5）取最后一次洗涤液于试管中，向其中加入盐酸酸化的氯化钡溶液，若无白色沉淀产生，则已洗净，反之，则未洗净

（6）固体表面沾有的Cl－全部来自第Ⅳ步洗涤固体时加入的稀盐酸，依据溶液呈电中性可知，若固体表面无H＋（即最后一次洗涤液的pH＝7），则无Cl－

解析　（1）由题给实验装置图可知，a为滴液漏斗，c为三颈烧瓶，为保证冷凝效果，应从球形冷凝管的下口进水，即d口为进水口。（2）步骤Ⅰ中，分批缓慢加入KMnO4粉末是为了控制反应速率，防止因体系温度过高而发生爆炸。（3）该装置需控制反应体系温度为98 ℃，该温度接近水的沸点，为了使反应物受热均匀，且便于控制反应温度，故采取油浴，不使用热水浴。（4）为了保证石墨粉末尽可能地全部转化为氧化石墨烯，应加入足量的KMnO4粉末，在反应结束后滴加H2O2是为了消耗过量的KMnO4粉末，此时H2O2做还原剂，将KMnO4还原为Mn2＋，反应的离子方程式为2MnO＋5H2O2＋6H＋===2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O。（5）判断固体是否洗涤干净的具体操作为取最后一次洗涤液于试管中，向其中加入盐酸酸化的氯化钡溶液，若无白色沉淀产生，则已洗净，反之，则未洗净。（6）固体表面沾有的Cl－全部来自第Ⅳ步洗涤固体时加入的稀盐酸，依据溶液呈电中性可知，若固体表面无H＋（即最后一次洗涤液的pH＝7），则无Cl－。

1.（2021·大连模拟）高铁酸钾（K2FeO4）是一种强氧化剂和环境友好型水处理剂，易分解，遇水和酸易变质。学习小组在实验室对高铁酸钾的制备和一些性质进行探究。

回答下列问题：

（1）高铁酸钾的制备。

步骤一：制备Na2FeO4，装置如图1所示。将b中饱和NaOH溶液全部逐滴滴入a中，充分反应；

步骤二：由b向a中反应后液体中加入饱和KOH溶液；

步骤三：将a中所得浊液移出，分离提纯。

①仪器b的名称为　　　　，其侧管的作用为　　　　　　　　　　　　　　　　。

②步骤一中采用冰水浴冷却的目的为___________________________________

_________________________________________________________________；

a中制备Na2FeO4反应的离子方程式为__________________________________

__________________________________________________________________。

③步骤二中，能得到K2FeO4悬浊液的原因为　　　　　　　　　　　　　　　　　。

④K2FeO4悬浊液经过滤、洗涤、提纯，可得产品。其中提纯所用的操作名称为　　　　　　　　。

（2）K2FeO4遇水转化为Fe（OH）3，则其作水处理剂的优点为_________________________________________________________________

_________________________________________________________________。

（3）用图2所示装置检验K2FeO4受热分解的产物。

①检验分解的气体产物为O2的操作和现象为　　　　　　　　　　　　　　　　　。

②设计实验证明完全分解后的固体产物中不含Fe（Ⅱ）　　　　　　　　。

答案　（1）①恒压滴液漏斗　平衡压强，使液体容易滴下　②降低体系温度，防止Na2FeO4分解　2Fe（OH）3＋3ClO－ ＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O

③K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4　④重结晶

（2）强氧化性可以消毒杀菌，生成的Fe（OH）3有净水作用，对环境无污染

（3）①将带火星木条置于c管口，木条复燃　②取完全分解后的少量固体，溶于稀硫酸，滴加K3[Fe（CN）6]溶液，无蓝色沉淀产生

解析　（1）①仪器b的名称为恒压滴液漏斗；其侧管的作用是平衡压强，使液体容易滴下。②采用冰水浴冷却可以降低体系温度，防止Na2FeO4分解；a中制备Na2FeO4反应的离子方程式为2Fe（OH）3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O。③加入KOH饱和溶液，能将溶液中的Na2FeO4转化为K2FeO4悬浊液，说明K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4。④提纯K2FeO4可用重结晶操作；（2）K2FeO4作水处理剂的优点为有强氧化性可以消毒杀菌，生成的Fe（OH）3有净水作用，对环境无污染；（3）①检验分解的气体产物为O2的操作和现象为将带火星木条置于c管口，木条复燃。②取完全分解后的少量固体，溶于稀硫酸后，滴加K3[Fe（CN）6]溶液，无蓝色沉淀产生，可以证明样品中不含Fe（Ⅱ）。

2.（2021·济南模拟）环己酮可作为涂料和油漆的溶剂。在实验室中以环己醇为原料制备环己酮（）。已知环己醇、环己酮、水和苯的部分物理性质（括号中的沸点数据表示该有机物与水形成的具有固定组成的恒沸混合物的沸点）如下：

（1）酸化Na2Cr2O7时不能选用盐酸，原因是

___________________________________________________________________

_______________________________________________（用离子方程式表示）。

（2）该制备反应很剧烈，且放出大量的热。为控制反应体系温度在55～60 ℃范围内，可采用的措施一是加热方式选用　　　　，二是加入反应物时将　　　　　　　　　　　　（填化学式）缓慢滴加到另一份试剂中。

（3）制备反应完成后，向混合物中加入适量水，蒸馏，收集95～100 ℃的馏分，得到主要含环己酮和水的混合物。先加入适量水然后蒸馏而非直接蒸馏，原因是__________________________________________________________________

_________________________________________________________________。

（4）环己酮的提纯过程为：

①在馏分中加NaCl固体至饱和，静置，分液；加NaCl的目的是__________________________________________________________________。

②加入无水MgSO4块状固体，目的是___________________________________

__________________________________________________________________。

③　　　　（填操作名称）后进行蒸馏，收集151～156 ℃的馏分。

（5）合成环己酮缩乙二醇的原理为：

该反应正向进行的程度较小，实验室常使用如图所示装置（夹持、加热装置已略去）提高产物的产率。下列说法正确的是　　　　（填标号）。

A.管口A是冷凝水的出口

B.苯可将反应产生的水及时带出

C.工作一段时间后，当苯即将流回烧瓶中时，必须将分水器中的水和苯放出

D.工作一段时间后，苯可在烧瓶与分水器中循环流动

答案　（1）Cr2O＋14H＋＋6Cl－===2Cr3＋＋3Cl2↑＋7H2O

（2）水浴加热　Na2Cr2O7

（3）使环己醇溶于水中，同时使环己酮与水形成恒沸混合物被蒸馏出来，减少能耗

（4）①增大水层的密度，便于分层　②除去有机物中的少量水（或干燥）　③过滤

（5）BD

解析　（1）Na2Cr2O7具有强氧化性，能将盐酸氧化为氯气，因此酸化Na2Cr2O7时不能选用盐酸，反应的离子方程式为：Cr2O＋14H＋＋6Cl－===2Cr3＋＋3Cl2↑＋7H2O。（2）为了控制反应体系温度在55～60 ℃范围内，加热方式选择水浴加热，同时Na2Cr2O7不能加入太快，应该缓慢滴加Na2Cr2O7溶液。（3）根据提供信息，环己醇能溶于水，而环己酮微溶于水，环己酮的沸点较高，但环己酮和水形成的恒沸物沸点较低，故先加入适量水然后蒸馏而非直接蒸馏，可以使环己醇溶于水中，同时使环己酮与水形成恒沸混合物被蒸馏出来，减少能耗。（4）①环己酮和水密度非常接近，不易分层，所以先在收集到的馏分中加氯化钠固体，可以增大水层的密度，从而把环己酮和水分离。②加入硫酸镁固体，可以除去有机物中少量残留的水。③过滤出硫酸镁后进行蒸馏，收集151～156 ℃馏分。（5）为了使冷凝水充满冷凝管，冷凝水从管口A进，A项错误；苯可以与水形成恒沸混合物，降低水的沸点，使苯和水同时蒸出，B项正确；工作一段时间后，分水器中会出现分层现象，上层为苯，下层为水，当上层液面高于支管口时，苯会沿着支管口流回烧瓶，当水层液面高度距分水器支管口约2 cm时，应及时放出水层，避免水层升高流入烧瓶，C项错误；工作一段时间后，苯可在烧瓶与分水器中循环流动，D项正确。

3.（2022·武汉质检）“消洗灵”是一种广谱、高效、低毒的消毒洗涤剂，消毒原理与“84消毒液”相似，但更稳定、易保存。某”消洗灵“产品化学组成可以表示为Na10P3O13Cl·5H2O，实验制备装置和过程如下：

Ⅰ.打开A中分液漏斗活塞，制备NaClO碱性溶液。

（1）A中盛装高锰酸钾的仪器名称是　　　　。

（2）X试剂的名称为　　　　。

（3）C中采用多孔球泡的目的是_______________________________________。

（4）D装置的作用是______________________________________________。

Ⅱ.关闭A中分液漏斗活塞，打开C中分液漏斗活塞，一段时间后C中溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到粗产品。

（5）产品中氯元素的化合价为　　　　。

（6）已知25 ℃时，Na2HPO4溶液的pH>7，原因是__________________________________________________________________

______________________________________________（用离子方程式表示）。

Ⅲ.产品纯度测定（Na10P3O13Cl·5H2O的摩尔质量为M g·mol －1）。

①取a g待测试样溶于蒸馏水配成250 mL溶液；

②取25.00 mL待测液于锥形瓶中，加入10 mL 2 mol·L－1稀硫酸、25 mL 0.1 mol·L－1碘化钾溶液（过量），此时溶液出现棕色；

③滴入3滴5%淀粉溶液，用0.05 mol·L－1硫代硫酸钠标准溶液滴定至终点，平行滴定三次，平均消耗20.00 mL标准溶液。

已知：2S3O＋I2===S4O＋2I－

（7）产品的纯度为　　　　（用含a、M的代数式表示）。

答案　（1）圆底烧瓶　（2）饱和食盐水

（3）增大反应物接触面积，使反应更充分

（4）除去多余的Cl2，防止污染空气　（5）＋1

（6）HPO＋H2OH2PO＋OH－

（7）×100%

解析　（2）A中高锰酸钾与浓盐酸反应生成的氯气中混有HCl，除去氯气中的HCl用饱和食盐水，故X试剂为饱和食盐水。（3）C中采用多孔球泡，可增大反应物接触面积，使反应更充分。（4）D装置用于吸收尾气Cl2，氯气有毒。多余的氯气排放到空气中会形成污染。（5）根据化合物中正负化合价的代数和为0，知产品Na10P3O13Cl·5H2O中Cl元素的化合价为＋1。（6）25 ℃时，Na2HPO4溶液的pH>7，说明HPO的水解程度大于电离程度，水解反应为：HPO＋H2OH2PO＋OH－。（7）滴定消耗的n（Na2S2O3）＝0.05 mol·L－1×20.00 mL×10－3 L＝1×10－3 mol，由2S2O＋I2===S4O＋2I－，可得n（I2）＝n（Na2S2O3）×＝5×10－4 mol，则根据I原子守恒知，与Na10P3O13Cl·5H2O反应的n（KI）＝5×10－4 mol×2＝1×10－3 mol，且该反应中，Cl由＋1价转化成－1价，I由－1价转化成0价，根据得失电子守恒得，n（Na10P3O13Cl·5H2O）＝1×10－3 mol÷2＝5×10－4 mol，则a g样品中n（Na10P3O13Cl·5H2O）＝5×10－4 mol×10＝5×10－3 mol，m（Na10P3O13Cl·5H2O）＝5×10－3 mol×M g·mol－1＝5×10－3 M g，产品纯度为×100%＝×100%。

4.（2021·唐山模拟）某课外小组探究食品添加剂Na2S2O5（焦亚硫酸钠）制备原理，实验操作如下：

已知：S2O＋2I2＋3H2O===2SO＋4I－＋6H＋；

2S2O＋I2===S4O＋2I－，实验装置如下：

（1）写出A中反应的化学方程式______________________________________。

装置B的作用是____________________________________________________。

（2）第二步控制C中pH＝4.1，若C中溶质只有一种，C中反应的离子方程式是_____________________________________________________________________

__________________________________________________________________。

（3）第三步加热过程中若温度过高可能会生成Na2SO3和M两种正盐，M的化学式是　　　　。鉴别M中阴离子的方法是_________________________________________________________________

_________________________________________________________________。

过滤操作用到的玻璃仪器有　　　　。

（4）用于D处合理的装置是　　　　（填标号）。

（5）该小组通过下述方法检测某饮料中残留的Na2S2O5：

①取100.00 mL饮料于锥形瓶中，加入20.00 mL 0.010 0 mol·L－1的I2溶液，塞紧瓶塞充分反应。

②打开瓶塞，将锥形瓶内液体调至接近中性，滴加4～5滴淀粉溶液变蓝。用0.010 0 mol·L－1的Na2S2O3溶液滴定，滴定至终点时，消耗Na2S2O3溶液39.80 mL，饮料中残留的Na2S2O5为　　　　 mg·L－1（计算结果保留两位小数）。

答案　（1）Cu＋2H2SO4（浓）CuSO4＋SO2↑＋2H2O　安全瓶或防止倒吸

（2）2SO2＋H2O＋CO===2HSO＋CO2

（3）Na2SO4　取少量受热分解后的固体于试管中加适量水溶解，加入过量的稀盐酸，再滴加BaCl2溶液，若有白色沉淀生成说明M中有SO　漏斗、玻璃棒、烧杯

（4）bd　（5）0.95

解析　（1）铜丝与浓硫酸加热时发生反应：Cu＋2H2SO4（浓）CuSO4＋SO2↑＋2H2O。装置B是安全瓶，能防止倒吸。（2）根据C中溶质只有一种，pH＝4.1，溶液显酸性，知发生反应的离子方程式为2SO2＋H2O＋CO===2HSO＋CO2。（3）依据题意“结晶脱水”生成焦亚硫酸钠，发生反应的化学方程式是2NaHSO3Na2S2O5＋H2O，加热过程中温度过高NaHSO3分解可得到Na2SO3晶体，Na2SO3易被空气中的氧气氧化为Na2SO4，所以另一种盐可能是Na2SO4；检验SO的方法是：取少量受热分解后的固体于试管中制成溶液，加入过量的稀盐酸，排除Na2SO3和Na2S2O5的干扰，再滴加BaCl2溶液，若有白色沉淀生成则说明有BaSO4生成，即晶体中含有Na2SO4；过滤用到的玻璃仪器有漏斗、玻璃棒、烧杯。（4）D装置的作用是吸收多余的SO2气体，防止污染大气，但吸收过快可能造成倒吸，所以D装置要有防止倒吸的功能，bd正确。（5）由测定过程和已知反应知，Na2S2O3消耗的I2是0.039 80 L×0.010 0 mol·L－1÷2＝0.000 199 mol，总的n（I2）＝0.020 00 L×0.010 0 mol·L－1＝0.000 2 mol，则与Na2S2O5反应的n（I2）＝0.000 001 mol，饮料中残留的Na2S2O5为1 000 mg·g－1×0.000 001 mol×190 g·mol－1×÷0.1 L＝0.95 mg·L－1。

5.（2022·湖南六校联考）Ⅰ.二氯化二硫（S2Cl2）在工业上用于橡胶的硫化，还可以作为贵金属的萃取剂。可由硫和氯气在100～110 ℃直接化合成。实验室用以下装置制备S2Cl2并对尾气进行回收利用。已知S2Cl2的熔点为－77 ℃，沸点为137 ℃。S2Cl2遇水剧烈反应。

（1）仪器a的名称是　　　　　　。

（2）S2Cl2遇水会生成一种黄色单质、一种能使品红褪色的气体（化合物）及酸雾，写出该反应的化学方程式___________________________________________

__________________________________________________________________。

（3）去除A、B装置中的空气的操作：打开K3关闭K2，当看到　　　　　　　　　　　　现象时，　　　　　　　　即可。

（4）由于存在系统缺陷，实验制得的二氯化二硫可能不纯，请设计解决方案：___________________________________________________________________

__________________________________________________________________。

Ⅱ.氮化铝（AlN）是一种新型无机非金属材料。为了分析某AlN样品（样品中的杂质不与氢氧化钠溶液反应）中AlN的含量，某实验小组设计了如下实验方案。已知：AlN可与强碱反应，并产生有刺激性气味的气体。

（5）写出步骤①的化学方程式________________________________________

__________________________________________________________________；

步骤②的操作是　　　　、　　　　。

（6）AlN的纯度是　　　　（用m1、m2表示）。

答案　（1）三颈烧瓶　（2）2S2Cl2＋2H2O===3S↓＋SO2↑＋4HCl　（3）B装置中充满黄绿色气体　关闭K3打开K2　（4）在D与E之间增加一个盛有浓硫酸的洗气瓶　（5）AlN＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋NH3↑　过滤　洗涤　（6）×100%

解析　（2）由题意知，S2Cl2遇水会生成黄色单质硫、能使品红褪色的二氧化硫气体及盐酸酸雾，配平化学方程式为：2S2Cl2＋2H2O===3S↓＋SO2↑＋4HCl。（3）为防止氧气与硫黄在高温下反应，去除A、B装置中的空气的操作为打开K3关闭K2，当看到B装置中充满黄绿色气体时，关闭K3打开K2。（4）S2Cl2遇水剧烈反应，E装置中的水蒸气可以通过导管进入D装置，使制得的二氯化二硫可能不纯，故可在D与E之间增加一个盛有浓硫酸的洗气瓶。（5）AlN可与氢氧化钠溶液反应，产生有刺激性气味的氨气和偏铝酸钠，化学方程式为AlN＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋NH3↑；步骤②中偏铝酸钠和二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠溶液，用过滤的方法分离出氢氧化铝，过滤后洗涤沉淀。（6）步骤③中氢氧化铝煅烧得到氧化铝，氧化铝的质量为m2 g，物质的量是 mol，根据铝元素守恒，AlN的物质的量是 mol×2＝ mol，故AlN的纯度为×100%＝×100%。