高考化学二轮复习专题11实验评价与探究题型透析(含解析)

这是一份高考化学二轮复习专题11实验评价与探究题型透析(含解析)，共28页。试卷主要包含了制备实验分析，定量实验分析，探究型实验分析等内容，欢迎下载使用。


　　专题11　实验评价与探究题型透析




高考
年份
2019
2018
2017
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
题号
分值
T26
14分
T28
15分
T26
14分
T26
14分
T28
15分
T26
14分
T26
15分
T28
15分
T26
14分
考情
透析
考向:以无机物和有机物的制备、检验、性质探究、含量测定为背景,主要考查仪器的识别与选择、物质的检验、实验操作步骤、现象描述、原因分析、实验设计以及定量计算等知识
题型:非选择题
分值:14或15


一、制备实验分析
1.制备类实验解题注意事项
(1)实验装置的组合顺序:气体发生→除杂→干燥→主体实验→尾气处理。
(2)接口的连接顺序:总体上与装置的排列顺序相同,但吸收装置应“长”进“短”出(或“深”入“浅”出);量气装置应“短”进“长”出;洗气装置应“长”进“短”出;干燥管应“粗”进“细”出。
(3)实验操作顺序
气体发生一般按:装置的选择与连接→气密性检查→装固体药品→加液体药品→开始实验→拆卸仪器→其他处理等步骤顺序进行。
(4)加热操作注意事项
主体实验加热前一般应先通原料气(或“惰性”气体)赶走空气,然后再点燃酒精灯,其目的一是防止爆炸,如H2还原CuO、CO还原Fe2O3;二是保证产品纯度,如制备Mg3N2、CuCl2等。反应结束时应先熄灭酒精灯,继续通原料气直到装置冷却至室温。
(5)尾气处理:有毒气体常采用溶液(或固体)来吸收或将其点燃,无毒气体直接排放。
(6)气体的纯度检验:点燃或加热充有可燃性气体(H2、CO、CH4、C2H4、C2H2等)的装置前,必须检查气体的纯度。
(7)倒吸问题:实验过程中用到加热操作的要防止倒吸;气体易溶于水的要防止倒吸。
(8)冷凝回流问题:有易挥发的液体反应物时,为了避免反应物损耗,实现原料的充分利用,要在发生装置中安装冷凝回流装置或长玻璃导管等。
(9)拆卸时的安全性和科学性:实验仪器的拆卸要注意安全性和科学性,有些实验为防止“爆炸”或“氧化”,应考虑停止加热或停止通气的顺序,如有尾气吸收装置的实验,必须将尾气导管从液体中取出后才能熄灭酒精灯,以免造成溶液倒吸;拆卸用排水法收集且需要加热制取气体的装置时,需先把导管从水槽中取出,再熄灭酒精灯,以防止倒吸。
(10)具有特殊作用的实验改进装置。例如,为了使分液漏斗中的液体能顺利流出,用橡皮管连接成连通装置;为防止气体从长颈漏斗中逸出,可在发生装置中的漏斗上端套一支小试管。
　　2.常见装置仪器的选择

装置选择
注意事项
固固加
热装置

①试管口应稍向下倾斜,防止产生的水蒸气在试管口冷凝后倒流而引起试管炸裂
②铁夹应夹在距试管口约试管长度的处
③胶塞中的导管伸入试管中的部分不能太长,否则会阻碍气体的导出
固液不
加热装置

①块状固体与液体在常温下反应制备气体时可用启普发生器(如图甲),当制取气体的量不多时,也可采用启普发生器的简易装置(如图乙)
②装置乙、丁、戊、己中长颈漏斗的下端应伸入液面以下,否则起不到液封的作用
③加入的液体反应物(如酸)要适量
④粉末状固体与液体反应或产物为糊状物时常采用装置丙
固液、液
液加热
装置

①先把固体药品装入烧瓶中,然后滴加液体药品,要注意液体滴加的速度,保证产气速率平稳,易于收集
②若使用分液漏斗,则需要在滴液过程中打开漏斗活塞,以保证液体能够顺利滴下
③分液漏斗中的液体滴完后,要关闭漏斗活塞,防止气体经漏斗逸出
④装置乙中的温度计必须插入反应液中
⑤给烧瓶加热需要垫石棉网


　　3.气体的干燥装置

气
体
的
干
燥
方
法
选择干燥剂的原则
不减原则:通过干燥剂之后,目标气体的量不能减少
不反应原则:干燥剂不能与目标气体反应
酸性干燥剂
浓H2SO4
可以干燥H2、O2、N2、CO2、CO、Cl2、HCl、SO2、CH4和C2H4等气体
碱性干燥剂
碱石灰
主要用于干燥NH3,但也可干燥H2、O2、N2、CO和CH4等气体
中性干燥剂
CaCl2
可以干燥H2、O2、N2、CO2、Cl2、HCl和H2S等气体,但不能干燥NH3
气
体
的
干
燥
装
置

盛装液态干燥剂,用于干燥气体;也可以盛装其他液体试剂,用来对气体进行除杂

盛装碱石灰、CaCl2等固体干燥剂

装置甲可以盛装液体干燥剂或固体干燥剂,装置乙和丙只能盛装固体干燥剂

　　4.气体的收集装置及方法

收集
方法
装置选择
注意事项
排水法

①难溶或微溶于水,且与水不发生化学反应的气体,都可用排水法收集
②用排水法收集气体时,导管不能伸入试管(或集气瓶)底部


(续表)
收集
方法
装置选择
注意事项
向上排
空气法

①密度比空气大的气体可用向上排空气法收集
②用向上排空气法收集气体时,导管一定要伸入集气瓶(或试管)底部,目的是把集气瓶(或试管)中的空气尽量排出
③为防止外界空气向集气瓶内扩散,集气瓶口可盖上毛玻璃片,若用试管收集,可在试管口塞上一小团疏松的棉花
向下排
空气法

密度比空气小的气体可用向下排空气法收集,如H2、NH3、CH4等气体
排特殊
溶液法

①氯气可用排饱和食盐水的方法收集
②二氧化碳可用排饱和碳酸氢钠溶液的方法收集

　　5.常见尾气处理装置及方法


液体吸收法
点燃法
收集法
处理
装置



适用
气体
装置A适用于吸收溶解度小的气体,如Cl2、CO2等;装置B、C可吸收溶解度大的气体,如HCl、HBr、NH3等
可用于处理可燃且燃烧产物不污染环境的气体,如CO等
可用于处理CO、NH3、H2S等气体

二、定量实验分析
1.试题特点
从中学化学实验和高考实验考查的要求来看,定量实验主要有以下几种类型:
(1)确定物质组成与含量的定量实验,如确定物质化学组成(确定化学式)、测量物质中某组分的质量分数等实验。
(2)测量某溶液溶质的质量分数、物质的量浓度的定量实验,如中和滴定实验。
(3)测量某些化学计量的定量实验,如测定某分子(或原子)的相对分子(原子)质量、阿伏加德罗常数等实验。
(4)研究反应热效应的定量实验,如课本中关于中和热的测定实验。
(5)研究物质(分子)结构的定量实验,如有机物分子结构的确定实验。
2.注意事项
(1)气体体积的测量是考查的重点和难点
①量气装置

　　②量气时应注意的问题
a.量气时应保持装置处于室温状态。
b.读数时要特别注意消除“压强差”,保持液面相平还要注意视线与液面最低处相平。如上图C、D,应使左侧和右侧的液面高度保持一致。
(2)测定实验中要有消除干扰气体的意识
如用“惰性”气体将干扰气体排出,或用溶液吸收干扰气体等。
(3)测定实验中要有将所测气体全部被测量的意识
如可采取反应结束后继续向装置中通入“惰性”气体使被测量气体全部被吸收剂吸收的方法。
(4)测定实验中要有数据的采集处理意识
实验数据的采集是化学计算的基础,一般来讲,固体试剂称质量,而液体试剂和气体试剂测量体积。
①称量固体试剂的质量时,一般用托盘天平,可精确到0.1 g,精确度要求高的实验中用分析天平或电子天平,可精确到0.0001 g。
②测量液体试剂的体积时,一般选用适当规格的量筒,可精确到0.1 mL,精确度要求高的定量实验(如中和滴定)中选用滴定管(酸式或碱式),可精确到0.01 mL。容量瓶作为精密的定容仪器,用于配制一定物质的量浓度的溶液,一般不用于量取液体的体积。
③气体除了测量体积外,还可以测其质量。测量气体的质量一般有两种方法:一种方法是称量反应装置在放出气体前后的质量,计算质量差;另一种方法是称量吸收装置吸收气体前后的质量,计算质量差。
④用pH试纸(测得整数值)或pH计(精确到0.01)直接测出溶液的pH,经过计算可以得到溶液中H+或OH-的物质的量浓度。为了数据的准确性,实验中要采取必要的措施,确保离子完全沉淀,气体完全被吸收等,必要时可以进行平行实验,重复测定,然后取其平均值进行计算。
三、探究型实验分析
探究类试题一般有以下几种命题形式:探究化学反应机理,探究化学实验中的反常现象,探究对经典问题的质疑,探究未知物的成分,探究物质的性质,探究化学反应的条件以及探究化学反应的现象等。
1.探究实验的基本步骤
明确探究问题→作出合理假设→设计实验步骤→预测实验结果→得出实验结论。
2.实验方案设计的基本思路
(1)明确目的原理:首先必须认真审题,明确实验的目的和要求,弄清楚有哪些新的信息,结合已学过的知识,通过类比、迁移、分析,从而明确实验原理。
(2)选择仪器、药品:根据实验的目的和原理、反应物和生成物的性质以及反应条件(如反应物和生成物的状态、反应物和生成物是否会腐蚀仪器、反应是否需要加热及温度是否需要控制在一定范围内等),从而选择合理的化学仪器和药品。
(3)设计实验步骤:根据上述实验目的和原理,以及所选用的实验仪器和药品,设计出合理的实验装置和实验操作步骤,学生应具备识别典型的实验仪器装置图的能力,实验步骤应完整而简明。
(4)记录现象、数据:根据观察,全面准确地记录实验过程中的现象和数据。
(5)分析并得出结论:根据实验过程中观察到的现象和记录的数据,通过分析、计算、推理,得出正确的结论。
3.实验方案设计的原则
(1)科学性原则。所设计的实验应该符合科学道理,不能凭空捏造。
(2)对照性原则。设计一个对照性的实验,要想使这个实验更能够说明问题,一定要有正、反两个方面的对比实验。
(3)等量性原则。所设计的实验中,试剂的取用应该是等量的。
(4)单因子变量原则。实验的影响因素有很多,实验正是要人为控制条件,使众多变量中,只有一个因素是变量,其他条件保持一致。

考点1

▶　物质制备类实验

　　物质的制备应根据目标产品的组成来确定原料及反应原理,设计反应路径,选择合适的仪器和装置,最后根据生成物的性质将产品分离提纯出来。整个过程如图所示:


1.(2019年天津一中高三月考)工业水合肼法制备叠氮化钠的工艺流程如图所示:


ⅰ.合成水合肼
已知:N2H4·H2O(水合肼)与水互溶,有毒且不稳定,100 ℃以上易分解失水,具有强还原性和强碱性。N2H4·H2O的熔点为-40 ℃,沸点为118.5 ℃。
合成N2H4·H2O的装置如图1所示。NaClO碱性溶液与尿素CO(NH2)2水溶液在40 ℃以下反应一段时间后,再迅速升温至110 ℃继续反应可以制得水合肼。
(1)N2H4的结构式为　　　　　　,NaClO的电子式为　　　　　　。 
(2)①写出制取N2H4·H2O的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　。 
②实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是　　　　,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　,图1使用冷凝管的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
③从反应后的混合溶液中分离出N2H4·H2O,最合理的分离方法是　　　　。 
ⅱ.合成叠氮化钠(NaN3)晶体
相关物质的物理性质如下表:

物质
熔点/℃
沸点/℃
溶解性
CH3OH
-97
67.1
与水互溶
水合肼
(N2H4·H2O)
-40
118.5
与水、醇互溶,不溶于乙醚和氯仿
亚硝酸甲酯(CH3ONO)
-17
-12
溶于乙醇、乙醚
NaN3
—
—
与水互溶,不溶于乙醚,微溶于乙醇

(3)实验室模拟工艺流程步骤Ⅱ的实验装置如图2。
①根据实验发现温度在20 ℃左右反应的选择性和转化率最高,但是该反应属于放热反应,因此可以采取的措施是　　　　　　　　。(写出1项即可) 
②图2中X处连接的最合适装置应为下图中的　　　　　(填字母,下同)。 

③步骤Ⅱ中制备叠氮化钠的操作是　　　;步骤Ⅲ中A溶液进行蒸馏的合理操作顺序是　　　。 
a.打开K1、K2,关闭K3　　b.打开K3
c.加热 d.关闭K1、K2
(4)步骤Ⅳ对B溶液加热蒸发至溶液体积的,NaN3结晶析出。步骤Ⅴ可以用　　　　洗涤晶体。 
A.水 B.乙醚
C.乙醇水溶液 D.乙醇
(5)工业上还可以用水合肼还原法制取碘化钠,工艺流程如图所示:

还原过程中可用硫化钠或铁屑等物质替代水合肼,但水合肼还原法制得的产品纯度更高,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
解析▶　(2)②因NaClO具有强氧化性,过量的NaClO溶液会将水合肼氧化,所以需要通过滴液漏斗缓慢滴入的是NaClO碱性溶液;水合肼的沸点为118.5 ℃,冷凝管可减少(防止)水合肼蒸出。③因水合肼和水互溶,沸点不同,且水合肼在100 ℃以上易分解失水,所以可采用减压蒸馏法分离出水合肼。
(3)①实验发现温度在20 ℃左右反应的选择性和转化率最高,但是该反应属于放热反应,所以要控制反应的温度尽量在20 ℃左右,或使反应缓慢进行,减少因反应放热而导致的温度升高。②X应连接冷凝管且应为直形冷凝管,不能用球形冷凝管,避免产物的残留。③步骤Ⅱ中制备叠氮化钠的操作为打开K1,通入亚硝酸甲酯,打开K2与大气相通,并使由于反应放热而变成气体的反应物冷凝成液体流回烧瓶,同时要关闭K3。
(4)根据亚硝酸甲酯能溶于乙醇、乙醚,水合肼与水或醇互溶,不溶于乙醚和氯仿可知,应选择乙醇对产品进行洗涤。
答案▶　(1)　Na+]-
(2)①ClO- +CO(NH2)2 +2OH-Cl- +N2H4·H2O+C -　②NaClO碱性溶液　防止过量的NaClO溶液将水合肼氧化　减少(防止)水合肼蒸出　③减压蒸馏
(3)①20 ℃冷水浴 (或缓慢通入CH3ONO气体)
②C　③a　dbc(或bdc)
(4)D
(5)N2H4·H2O的氧化产物为N2和H2O,不引入杂质(或分离产品过程容易进行)

1.(2019年安徽安庆高三第二次模拟)铝氢化钠(NaAlH4)是有机合成的一种重要还原剂。将AlCl3溶于有机溶剂,再把所得溶液滴加到NaH粉末上,可制得铝氢化钠。回答下列问题:
(1)制取铝氢化钠要在非水溶液中进行,主要原因是　　　　　　　　　　　　(用化学方程式表示)。下列装置用于制取少量铝氢化钠(含副产物处理)较为合理的是　　　　(填字母)。 


(2)对于原料AlCl3的制取,某兴趣小组设计了如下装置:

①连接好装置后,第一步应进行的操作是　　　　　　　　;为保证产物的纯净,应待D中　　　　　　　　(填现象)再点燃酒精灯。 
②B装置中盛装饱和NaCl溶液,实验开始后B中产生的现象是　　　　　　,选择饱和NaCl溶液的理由是　　　　　　　　　　　　　　。 
③C装置的作用是　　　　;若无C装置,试预测实验后D中生成物除AlCl3外可能还含有　　　　(填化学式)。 
④上述装置存在的明显缺陷是　　　　　　　　　　　　。 
解析▶　(1)a、b都是固体物质加热制取装置,物质的状态、反应条件不符合,装置c、d从物质状态的角度可用于制取NaAlH4,但若AlCl3中含有少量结晶水或湿存水,用该氯化铝制取NaAlH4时,就会产生密度比空气小的氢气,氢气只能用向下排空气的方法收集,装置C中用的是向上排空气方法,不适用于氢气的收集。
(2)②饱和食盐水中存在溶解平衡,氯气在水中存在化学平衡。HCl极易溶于水,溶于水后c(Cl-)增大,NaCl的溶解平衡和Cl2与水发生的可逆反应的平衡均逆向移动,从而看到的现象是有白色晶体析出,该操作同时又减少了氯气的溶解量。③C装置盛有浓硫酸,其作用是干燥氯气;若无C装置,产生的AlCl3有少量与水反应生成Al(OH)3和HCl,随着水分的蒸发,HCl的挥发,Al(OH)3发生分解反应产生Al2O3,因此实验后D装置中生成物除AlCl3外可能还含有Al2O3。
答案▶　(1)NaAlH4+2H2ONaAlO2+4H2↑(或NaH+H2ONaOH+H2↑)　d
(2)①检查装置的气密性　充满黄绿色气体时
②白色晶体析出　既能除去HCl,又能减少Cl2的溶解量
③干燥Cl2　Al2O3
④没有尾气处理装置,会造成大气污染

　　1.气体制备与性质探究型实验流程及考查角度

2.无机物的制备类实验解题策略

3.有机物制备题型解题步骤
步骤一:明确反应原理
依据实验要求,确定制备有机物的反应原理。一般题目中都提供反应原理,但需要考生抓住反应的特点(如可逆反应等),并分析可能发生的副反应。
步骤二:熟知实验仪器
利用合适的实验仪器和装置,达到控制反应条件的目的,通过分析装置的特点及物质的制备原理,确定每个装置的作用。
步骤三:分析杂质成分
依据有机物的制备原理,确定反应物、生成物的成分,并推测可能发生的副反应,利用题目提供的各物质的溶解性、密度等信息判断产品中可能混有的杂质。
步骤四:除杂方案设计
依据产品和杂质的性质差异(如溶解性、熔沸点、密度大小、物质的状态等)选择合适的分离提纯方法。
步骤五:产率(纯度)计算
依据题目提供的反应原理和试剂的用量,计算产品的理论产量,产品产率为×100%。
考点2

▶　定量测定类实验

　　此类试题通常以组成的测定、含量的测定为命题情境,考查的内容包括基本操作、仪器装置、实验步骤等,对学生的计算能力有较高的要求,定量分析常见的方法有滴定法、量气法、沉淀法、吸收法、质变法等。

2.(2019年湖南常德高三模拟)保险粉(Na2S2O4)广泛应用于造纸、印染、环保、医药等行业。该物质具有强还原性,在空气中易被氧化,受热易分解,在碱性条件下比较稳定,易溶于水、不溶于乙醇。保险粉可以由NaHSO3与NaBH4反应制取。
Ⅰ.NaHSO3溶液的制备

请按要求回答下列问题:
(1)仪器a的名称是　　　　　;装置C中反应后溶液pH=4.1,则发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 
Ⅱ.保险粉的制备
打开如图(部分装置已省略)中活塞K1,通入N2,一段时间后,关闭K1,打开恒压滴液漏斗活塞,向装置E中滴入NaBH4碱性溶液,在30~40 ℃下充分反应。向反应后的溶液中加入乙醇,经冷却结晶、过滤得到Na2S2O4·2H2O晶体,再用乙醇洗涤、真空烘干脱去晶体结晶水得到保险粉。

(2)反应产物中有NaBO2,无气体。写出E中发生反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)通入N2的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)使用乙醇洗涤Na2S2O4·2H2O晶体的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(5)装置E的加热方式最好采用　　　　　　。 
Ⅲ.保险粉纯度的测定
(6)称取2.0 g Na2S2O4样品溶于冷水配成200 mL溶液,取出25.00 mL该溶液于锥形瓶中,用0.10 mol·L-1碱性K3[Fe(CN)6]标准溶液滴定,反应原理为4[Fe(CN)6]3-+2S2 -+8OH-4[Fe(CN)6]4-+4S -+4H2O,用亚甲基蓝为指示剂,达到滴定终点时消耗标准溶液24.00 mL,则样品中Na2S2O4的质量分数为　　　　 　(杂质不参与反应,计算结果精确至0.1%)。 
解析▶　(4)从溶液中析出的Na2S2O4·2H2O晶体表面有杂质离子,为将杂质洗去,同时降低物质由于洗涤溶解造成的晶体损失以及便于晶体的干燥,要使用乙醇洗涤Na2S2O4·2H2O。
(6)根据4[Fe(CN)6]3-+2S2 -+8OH-4[Fe(CN)6]4-+4S -+4H2O可知,n总(Na2S2O4)=n×= ×0.10 mol·L-1×0.024 L×8=9.6×10-3 mol,m(Na2S2O4)=n总(Na2S2O4)×M=9.6×10-3 mol×174 g·mol-1=1.6704 g,则样品中Na2S2O4的质量分数为×100%≈83.5%。
答案▶　(1)三颈烧瓶　2SO2+Na2CO3+H2O2NaHSO3+CO2
(2)NaBH4+8NaHSO3NaBO2+4Na2S2O4+6H2O
(3)将装置E中空气排尽,防止NaHSO3 (或Na2S2O4)被氧化
(4)减少保险粉的溶解损失,并有利于干燥
(5)水浴加热
(6)83.5%

2.(2019年重庆第一中学高三月考)四碘化锡(SnI4,M=627 g·mol-1)是一种橙色针状晶体,遇水易发生水解,可在非水溶剂中由Sn和I2直接化合得到,实验装置如图1(加热装置略去)所示。

实验步骤如下:
组装仪器并加入药品后,通入冷凝水,加热圆底烧瓶,控制反应温度在80 ℃左右,保持回流状态,直至反应完全。取下仪器A、B,趁热将溶液倒入干燥的烧杯中,用热的CCl4洗涤圆底烧瓶内壁和锡片,并将洗涤液合并倒入烧杯内,再将烧杯置于冷水浴中冷却、析出SnI4晶体。
请回答下列问题:
(1)仪器B的名称为　　　　　　,冷凝水的进口为　　　　(填“甲”或“乙”)。为控制反应温度,圆底烧瓶的加热方式适宜采用　　　　　　　。 
(2)仪器A中盛放的试剂为无水CaCl2,其作用为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)反应完全的现象为　　　　　　　　　　　　　　　　,用热的CCl4洗涤圆底烧瓶内壁和锡片的目的是　　　　　　　　　　　　　　　,从烧杯中获取产品的操作名称为　　　　　。 
(4)产品的纯度可用滴定法测定:称取a g产品,加入足量的水,使产品充分水解[SnI4+(2+x)H2O SnO2·xH2O↓+4HI]。将上层清液全部定容于250 mL容量瓶中。移取25.00 mL溶液于锥形瓶中,加入少量CCl4和几滴KSCN溶液,用c mol·L-1的标准FeCl3溶液滴定至终点,平行测定三次,平均消耗标准FeCl3溶液的体积为V mL。(已知:2Fe3++2I-2Fe2++I2)
①产品纯度的表达式为　　　　　　　　　。 
②下列关于滴定的分析,不正确的是　　　　(填字母)。 
a.图(2)中为避免滴定管漏液,应将凡士林涂在旋塞的a端和旋塞套内的c端
b.滴定接近终点时,滴定管的尖嘴可以接触锥形瓶的内壁
c.当下层溶液变为紫红色且半分钟内不褪色即为滴定终点
d.若不加CCl4,则测得样品的纯度可能偏高
解析▶　(3)碘蒸气为紫色,若反应完全,则烧瓶内无紫色气体存在;由于碘单质易溶于CCl4,用热的CCl4洗涤圆底烧瓶内壁和锡片的目的是使I2进入有机溶剂中,与Sn反应转化为产品,产品尽可能多地转移至烧杯,减小产品的损失;由于烧杯置于冷水浴中,可以降低SnI4的溶解度,冷却、析出SnI4晶体,分离难溶性固体与可溶性液体混合物的方法为过滤。
(4)①由化学方程式SnI4+(2+x)H2OSnO2·xH2O↓+4HI、2Fe3++2I-2Fe2++I2可得关系式SnI4~4HI~4Fe3+,n(Fe3+)=c mol·L-1×V×10-3 L=cV×10-3 mol,则n总(SnI4)=n(Fe3+)×=×cV×10-2 mol,所以产品纯度的表达式为×100%=×100%=×100%。②图2中为避免滴定管漏液,应将凡士林涂在旋塞的a端和旋塞套内的c端,然后轻轻旋转,使内部均匀覆盖一层凡士林,a项正确。滴定接近终点时,滴定管的尖嘴可以接触锥形瓶的内壁,使尖嘴处的标准溶液进入锥形瓶,以便充分反应,b项正确。若滴定完全,再滴入最后一滴标准FeCl3溶液时,Fe3+会与SCN-发生反应,使上层溶液变为红色,且半分钟内不褪色,c项错误。CCl4用于萃取碘,使2Fe3++2I-2Fe2++I2平衡右移,以使溶液中的I-被氯化铁充分氧化。若不加CCl4,由于化学平衡的存在,水解产生的I-不能被完全氧化,则消耗标准溶液的体积偏小,导致测得样品的纯度偏低,d项错误。
答案▶　(1)球形冷凝管　乙　水浴加热
(2)防止水蒸气进入圆底烧瓶使产品水解
(3)烧瓶中无紫色蒸气(或烧瓶内溶液的颜色变为无色)　使产品尽可能多地转移至烧杯,减小产品的损失　过滤
(4)①×100%　②cd

常用的固体物质组成的定量测定方法
1.沉淀法
先将某种成分转化为沉淀,然后称量纯净、干燥的沉淀的质量,再进行相关计算。
2.测气体体积法
对于产生气体的反应,可以通过测定气体体积的方法测定样品纯度。
量气装置的设计:
下列装置中,A是常规的量气装置,B、C、D是改进后的量气装置。

3.测气体质量法
将生成的气体通入足量的吸收剂中,通过称量实验前后吸收剂的质量,求得所吸收气体的质量,然后进行相关计算。
4.滴定法
利用滴定操作原理,通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原滴定等获得相应数据后再进行相关计算。
5.热重法
只要物质受热时发生质量变化,都可以用热重法来研究物质的组成。热重法是在控制温度的条件下,测量物质的质量与温度关系的方法。通过分析热重曲线,我们可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳定性、热分解情况及最终产物等与质量相关联的信息。
考点3

▶　物质性质的探究型实验

　　该类题型以探究物质未知的性质、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。

3.(2019年山东高三第一次联合模拟)某化学小组在查阅文献及实验探究的基础上,深刻地认识了卤素的性质。
Ⅰ.F2与Cl2的相似性。1971年N.H.Studier和E.H.Appelman从冰(-40 ℃)的氟化作用中首次发现F2、Cl2与水的反应相似。
(1)写出氟气与水发生上述反应的化学方程式: 
　。 
Ⅱ.次氯酸钠和氯酸钾的制备。按图装配仪器并检查装置的气密性。

第一步:在锥形瓶内放约3 g MnO2粉末,安全漏斗深入试管底部;
第二步:在管6中放4 mL 6 mol·L-1 KOH溶液(放热水浴中),管7中放4 mL 2 mol· L-1 NaOH溶液(放冰水浴中)。打开弹簧夹3,关闭弹簧夹4;
第三步:由漏斗加入15 mL 9 mol·L-1 HCl溶液,缓慢加热,控制氯气均匀产生。热水浴温度控制在323~328 K;
第四步:一段时间后,停止加热……
(2)锥形瓶中用小试管的优点为　。 
(3)停止加热后的操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　,再将管6和管7拆下。 
(4)查阅文献资料可知,将NaClO溶液加热,NaClO分解可生成NaClO3,据此推断,若将KClO3加热至673 K,其分解的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
Ⅲ.含Cl-、Br-、I-的混合液中Cl-的鉴定
已知:Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgBr)=5.4×10-13,Ksp(AgI)=8.5×10-17。
K稳[Ag(NH3]==1.0×107
第一步:取2~3滴含Cl-、Br-、I-的混合液,加1滴6 mol·L-1 HNO3溶液酸化,滴加0.1 mol·L-1 AgNO3溶液至沉淀完全,加热2 min,离心分离,弃去溶液。
第二步:在沉淀中加入5~10滴2 mol·L-1 NH3·H2O溶液,剧烈搅拌,并温热1 min,离心沉降,移清液于另一支试管中。
(5)已知AgBr(s)+2NH3·H2O[Ag(NH3)2]++Br-+2H2O,设平衡时[Ag(NH3)2]+浓度为0.1 mol·L-1,则溶解AgBr沉淀所需氨水的最低浓度约为　　　　mol·L-1(=0.43)。 
(6)根据上述计算,可推知清液中溶质主要成分的化学式为　　　　　　　　　。 
第三步:清液用6 mol·L-1 HNO3酸化。
(7)现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　,证实Cl-存在。反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
解析▶　(3)停止加热后,装置中仍产生氯气,关闭弹簧夹3,打开弹簧夹4,将剩余的氯气通入5中进行吸收,防止污染。
(4)查阅资料得到,NaClO在加热过程中发生歧化反应,同理可知,氯酸钾在温度更高的条件下也能分解,生成高氯酸钾和氯化钾,化学方程式为4KClO33KClO4+KCl。
(5)平衡时[Ag(NH3)2]+浓度为0.1 mol·L-1,则c(Br-)也为0.1 mol·L-1,根据c(Ag+)·c(Br-)=5.4×10-13, K稳[Ag(NH3]==1.0×107,可知题述反应平衡常数K===Ksp(AgBr)·K稳[Ag(NH3]=5.4×10-13×1.0×107,解得c(NH3·H2O)≈43 mol·L-1,平衡时[Ag(NH3)2]+浓度为0.1 mol·L-1,则加入的氨水浓度为(43+0.2) mol·L-1=43.2 mol·L-1≈43 mol·L-1,参与反应的氨水极少量,故溶解AgBr沉淀所需氨水的最低浓度为43 mol·L-1。
(6)根据上述计算可知,实验中用于溶解沉淀的氨水的浓度为2 mol·L-1,该浓度远远小于43 mol·L-1,故AgBr不可能溶解。根据溶度积分析,AgI的溶度积比AgBr更小,故其更不可能溶解,AgCl的溶解度最大,所以在沉淀中加入氨水,只有AgCl溶解,故清液中溶质主要为[Ag(NH3)2]Cl。
(7)当清液中加入硝酸时,溶液中有白色沉淀生成,证实有Cl-存在,反应的离子方程式为[Ag(NH3)2]++Cl-+2H+AgCl↓+2N。
答案▶　(1)F2+H2OHFO+HF
(2)节省药品(或液封)
(3)关闭弹簧夹3,打开弹簧夹4
(4)4KClO33KClO4+KCl
(5)43(或43.2)
(6)[Ag(NH3)2]Cl
(7)有白色沉淀生成　[Ag(NH3)2]++Cl-+2H+AgCl↓+2N

3.(2019年东北三省哈尔滨师大附中、东北师大附中、辽宁省实验中学一模)碳素钢是近代工业中使用最早、用量最大的金属材料。世界各工业国家在努力增加低合金高强度钢和合金钢产量的同时,也非常注意改进碳素钢质量,扩大品种和使用范围。
Ⅰ.低碳钢含碳量低于0.3%,碳在钢中主要以Fe3C形式存在,则低碳钢中Fe3C的质量分数应该低于　　　　。 
Ⅱ.某兴趣小组同学为探究碳素钢与浓硫酸的反应,进行了以下探究实验。
(1)称取一定质量碳素钢样品放入一定体积的浓硫酸中,加热使碳素钢完全溶解,得到溶液M并收集到混合气体W。
①甲同学认为M中除Fe3+之外还可能含有Fe2+,若要确认其中的Fe2+,可选用　　　　(填字母)。 
A.氯水　B.硫氰化钾溶液　C.浓氨水
D.铁氰化钾溶液　E.酸性KMnO4溶液
②乙同学取336 mL(标准状况)气体W通入足量溴水中,再加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体2.33 g。由此推知气体W中SO2体积分数为　　　。 
(2)根据上述实验中SO2体积分数的分析,丙同学认为气体W中除SO2外,还可能含有X和Y两种气体,在标准状况下X气体的密度为0.0893 g·L-1。丙同学为探究气体成分设计了如图所示的实验探究装置。

①反应过程中在通入W气体的同时,还要通入N2,其作用是　。 
②装置B中试剂的作用是　　　　　　　　　　　　,装置D中盛装的试剂是　　　　,装置G的作用是　。 
③如果气体W中含有X,预计实验现象应是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
④分析气体W中的Y气体是如何生成的:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(用化学方程式表示)。 
解析▶　Ⅰ.低碳钢含碳量低于0.3%,碳在钢中主要以Fe3C形式存在,100 g低碳钢中含碳0.3 g,根据C元素守恒计算得到低碳钢中Fe3C的质量分数为×100%=4.5%,低碳钢中Fe3C的质量分数应该低于4.5%。
Ⅱ.(1)①氯水会氧化Fe2+,但无明显的反应现象,A项错误;KSCN溶液结合Fe3+生成血红色物质,但不能确定是否含有Fe2+,B项错误;浓氨水和Fe2+、Fe3+反应生成沉淀,受Fe(OH)3沉淀颜色的影响无法分辨,不能确定是否含有Fe2+,C项错误;铁氰化钾溶液遇到Fe2+生成蓝色沉淀,可以检验Fe2+,D项正确;酸性KMnO4溶液具有氧化性,和Fe2+发生氧化还原反应,酸性KMnO4溶液褪色,可以验证Fe2+的存在,E项正确。②SO2具有还原性,通入足量溴水中,发生反应Br2+SO2+2H2OH2SO4+2HBr,生成的硫酸遇到氯化钡溶液会产生白色沉淀,则n(混合气体)==0.015 mol;根据S元素守恒可知n(SO2)=n(BaSO4)==0.01 mol,所以二氧化硫的体积分数为×100%≈66.7%。
(2)②通过装置A的气体中的二氧化硫被高锰酸钾溶液氧化为硫酸,装置B中的品红溶液的作用是检验SO2是否被除尽,装置D中盛装的试剂是浓硫酸,用来干燥气体,装置G的作用是防止空气中水蒸气进入干燥管,干扰氢气的检验。③如果气体W中含有的X是氢气,预计实验现象为E中粉末由黑色变为红色,F中固体由白色变为蓝色。④W气体中的Y气体CO2可能是Fe3C和浓硫酸加热反应生成的,也可能是碳和浓硫酸加热反应生成的。
答案▶　Ⅰ.4.5%
Ⅱ.(1)①DE　②66.7%
(2)①输送W气体,确保W中各组成气体被后续装置充分吸收
②检验二氧化硫是否被除尽　浓硫酸　防止空气中水蒸气进入球形干燥管,干扰氢气的检验
③E中粉末由黑色变为红色,F中固体由白色变为蓝色
④2Fe3C+22H2SO4(浓)3Fe2(SO4)3+2CO2↑+13SO2↑+22H2O 或C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O

解答探究性实验综合题的注意事项
1.“合理选择”是指仪器的选择、药品的选择、连接方式的选择等。仪器的选择包括发生装置(几种基本类型)、净化装置(除杂的试剂与顺序)、反应装置、尾气处理装置等;药品的选择包括药品的种类、浓度、状态等;连接方式的选择指仪器的先后顺序,导管接口的连接等。
2.“排除干扰”是指反应条件的控制,防止空气成分介入,尽量避免副反应,杂质的清除以及防止产物的挥发、水解等对实验的干扰。
3.“操作准确”要求熟悉主要仪器的性能、用途和典型的实验操作步骤。
考点4

▶　设计、评价型实验

　　通常,从以下几个方面评价化学实验方案:①能否达到实验目的;②所用原料是否易得、廉价;③原料利用率的高低;④实验过程是否简捷;⑤对环境有无污染;⑥实验的误差大小;等等。

4.(2019年天津南开区高三模拟)信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后,得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线:

请回答下列问题:
(1)第①步Cu与酸反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;滤渣1的主要成分为　　　　　。 
(2)调节溶液pH的目的是使　　　　　生成沉淀。 
(3)由第③步所得CuSO4·5H2O制备无水CuSO4的方法是　　　　　　　　　　　　　。 
(4)由滤渣2制取Al2(SO4)3·18H2O,探究小组设计了三种方案:
甲:滤渣2酸浸液 Al2(SO4)3·18H2O
乙:滤渣2酸浸液滤液Al2(SO4)3·18H2O
丙:滤渣2滤液溶液Al2(SO4)3·18H2O
上述三种方案中,　　　　　方案不可行,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; 
从原子利用率角度考虑,　　　　方案更合理。 
解析▶　(4)制备硫酸铝晶体的甲、乙、丙三种方案中,甲方案在滤渣中只加硫酸会生成硫酸铁和硫酸铝,冷却、结晶、过滤得到的硫酸铝晶体中混有大量硫酸铁杂质,该方案不可行;乙方案先在滤渣中加H2SO4,生成Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3,再加Al粉,Al和Fe2(SO4)3反应生成Al2(SO4)3和Fe,过滤除去生成的铁和过量的铝粉,将滤液蒸发、冷却、结晶、过滤可得硫酸铝晶体;丙方案先在滤渣中加NaOH,NaOH和Al(OH)3反应生成NaAlO2,再在滤液中加H2SO4生成Al2(SO4)3,蒸发、冷却、结晶、过滤可得硫酸铝晶体;但从原子利用角度考虑方案乙更合理,因为丙加的NaOH和制备的Al2(SO4)3的原子组成没有关系,造成药品浪费。
答案▶　(1)Cu+4H++2NCu2++2NO2↑+2H2O(或3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O)　Pt、Au
(2)Al3+、Fe3+
(3)加热脱水
(4)甲　所得产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质　乙

4.(2019年山东烟台、菏泽5月高考适应性练习)亚硝酸钠(NaNO2)是一种常用的食品添加剂,使用时需严格控制用量。实验室以2NO+Na2O22NaNO2为原理,利用下列装置制取NaNO2(夹持和加热仪器已略)。

已知:①酸性KMnO4溶液可将NO及N氧化为N,Mn被还原为Mn2+。
②HNO2具有不稳定性:2HNO2NO2↑+NO↑+H2O。
回答下列问题:
(1)按气流方向连接仪器接口:　 　　(填接口字母)。 
(2)实验过程中C装置内观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)Na2O2充分反应后,测定NaNO2含量:称取反应后B中固体样品3.45 g溶于蒸馏水,冷却后用0.50 mol· L-1酸性KMnO4标准液滴定。重复三次,标准液平均用量为20.00 mL。
①该测定实验需要用到下列仪器中的　　　　(填字母)。 
a.锥形瓶　b.容量瓶　c.胶头滴管　d.酸式滴定管　e.碱式滴定管　f.玻璃棒
②假定其他物质不与KMnO4反应,则固体样品中NaNO2的纯度为　　　　%。 
③实验得到NaNO2的含量明显偏低,分析样品中含有的主要杂质为　　　　　　　　　　(填化学式)。为提高产品含量,对实验装置的改进是在B装置之前加装盛有　　　　(填药品名称)的　　　　(填仪器名称)。 
(4)设计一个实验方案证明酸性条件下NaNO2具有氧化性: 
　。 
(提供的试剂:0.10 mol·L-1 NaNO2溶液、KMnO4溶液、0.10 mol·L-1 KI溶液、淀粉溶液、稀硝酸、稀硫酸)
解析▶　(3)①酸性KMnO4标准液有腐蚀性,因而选用酸式滴定管,锥形瓶盛放待测液,玻璃棒溶解和转移固体,因而选adf。②高锰酸钾与亚硝酸钠反应的离子方程式为2Mn+5N+6H+2Mn2++5N+3H2O,n(N)=0.5 mol·L-1×20×10-3 L×=0.025 mol,m(NaNO2)=0.025 mol×69 g·mol-1=1.725 g,则固体样品中NaNO2的纯度为×100%=50%。③木炭和浓硝酸反应得到CO2,同时C装置中的水蒸气会进入B装置中,CO2和水分别与Na2O2反应得到Na2CO3、NaOH,样品中含有的主要杂质为Na2CO3、NaOH。为了同时除去CO2和H2O,可使用碱石灰(或氢氧化钠固体),该药品可装在球形干燥管或U形干燥管中。
答案▶　(1)aedbc(或cb)f
(2)固体逐渐溶解,溶液变为蓝色,有无色气泡产生
(3)①adf　②50　③Na2CO3、NaOH　碱石灰(或氢氧化钠固体)　球形干燥管(或U形干燥管)
(4)取少量KI溶液和NaNO2溶液于试管中,滴加几滴淀粉溶液不变色,然后滴加一定量稀硫酸,溶液变蓝,证明酸性条件下NaNO2具有氧化性(或取少量KI溶液和稀硫酸于试管中,然后滴加几滴淀粉溶液不变色,滴加NaNO2溶液,溶液变为蓝色,证明酸性条件下NaNO2具有氧化性)

1.评价实验方案的三角度

2.实验设计的四个要求


　　3.实验简答题答题模板
(1)滴定终点的现象:当最后一滴××滴入时,锥形瓶中溶液恰好由××(颜色①)变成××(颜色②),且半分钟内不恢复或不褪色。
(2)实验操作
①气密性检查操作:形成密闭体系→操作→描述现象→得出结论。
②沉淀剂是否过量的判断方法:静置,向上层清液中继续滴加少量沉淀剂,若无沉淀产生,则证明沉淀剂已过量。
③洗涤沉淀操作:将蒸馏水沿着玻璃棒注入过滤器中至浸没沉淀,待水滤出,重复2~3次即可。
④判断沉淀是否洗净的操作:取少量最后一次洗涤滤液,滴加××× (试剂),若没有×××现象,证明沉淀已经洗净。
(3)易混淆的两种结晶的分离方法
①溶解度受温度影响较小的溶质转化为晶体的操作:蒸发→结晶→过滤→洗涤→干燥。
②溶解度受温度影响较大或带结晶水的溶质转化为晶体的操作:蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤→干燥。
(4)简单实验的设计
操作[取样,加入×××]⇒现象 [如果有×××生成]⇒结论[说明×××的是×××]。

1.(2019年河北示范性高中高三4月联考)以SO2、软锰矿(主要成分为MnO2,含少量Fe、Al、Ca及Pb的化合物等)、氨水及净化剂等为原料可制备MnSO4溶液和Mn3O4,主要实验步骤如下:

步骤Ⅰ:如图所示装置,将SO2通入装置B中的软锰矿浆液中(MnO2+SO2MnSO4)。
步骤Ⅱ:充分反应后,在不断搅拌下依次向仪器R 中加入适量纯净的MnO2、MnCO3,最后加入适量Na2S沉铅。
步骤Ⅲ:过滤得MnSO4溶液。
(1)仪器R的名称是　　　　　　　　。 
(2)装置A用于制取SO2,反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)装置B中的反应应控制在90~100 ℃,适宜的加热方式是　。 
(4)装置C的作用是　。 
(5)“步骤Ⅱ”中加入纯净MnO2的目的是　　　　　　　,用MnCO3调节溶液pH时,需调节溶液pH的范围为　　　　(该实验条件下,部分金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH如下表)。 

金属离子
Fe2+
Fe3+
Al3+
Mn2+
开始沉淀的pH
7.04
1.87
3.32
7.56
沉淀完全的pH
9.18
3.27
4.9
10.2

(6)已知:①用空气氧化Mn(OH)2浊液可制备Mn3O4[6Mn(OH)2+O22Mn3O4+6H2O],主要副产物为MnOOH;反应温度和溶液pH对产品中Mn的质量分数的影响分别如图所示:

②反应温度超过80 ℃时,Mn3O4的产率开始降低,Mn(OH)2是白色沉淀,Mn3O4呈黑色;Mn3O4、MnOOH中锰的质量分数的理论值依次为72.05%、62.5%。请补充完整由步骤Ⅲ得到MnSO4溶液,并用氨水等制备较纯净的Mn3O4的实验方案:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,真空干燥6 h得产品Mn3O4。 
解析▶　(5)除杂过程中加入纯净MnO2的目的是将Fe2+氧化为Fe3+;用MnCO3调节溶液pH时,使Fe3+、Al3+沉淀完全,而Mn2+不沉淀,需调节溶液pH的范围为4.9≤pH<7.56。
答案▶　(1)三颈烧瓶
(2)Na2SO3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+H2O
(3)水浴加热
(4)吸收未反应的SO2,防止污染环境
(5)将Fe2+氧化为Fe3+　4.9≤pH<7.56
(6)将滤液加热并保温在60~80 ℃,用氨水调节溶液pH并维持在8~9;在不断搅拌下,边通空气边滴加氨水,直至有大量黑色沉淀产生,静置,在上层清液中再滴加氨水至无沉淀产生;过滤,洗涤沉淀直至滤液中检测不出S
2.(2019年四川成都高三第三次诊断性检测)亚氯酸钠常用作漂白剂。某化学小组设计实验制备亚氯酸钠,并进行杂质分析。
实验Ⅰ:制备NaClO2晶体(装置如图所示)

已知:①ClO2为黄绿色气体,极易与水反应。
②NaClO2饱和溶液在低于38 ℃时析出NaClO2·3H2O晶体,高于38 ℃时析出NaClO2晶体,温度高于60 ℃时NaClO2分解生成NaClO3和NaCl。
(1)装置A中仪器b的名称是　　　　;a中能否用稀硫酸代替浓硫酸:　　　　(填“能”或“不能”),原因是　。 
(2)装置A中生成ClO2的化学方程式为 
　。 
(3)装置C中生成NaClO2时H2O2的作用是　　　　　　　;为获得更多的NaClO2,需在装置C处添加装置进行改进,措施为　 
　。 
(4)反应后,经下列步骤可从装置C的溶液中获得NaClO2晶体,请补充完整。
ⅰ.55 ℃时蒸发结晶
ⅱ.　　　　　　　 
ⅲ.用40 ℃热水洗涤
ⅳ.低于60 ℃干燥,得到成品
实验Ⅱ:样品杂质分析
(5)上述实验中制得的NaClO2晶体中还可能含有少量中学常见的含硫钠盐,其化学式为　　　　,实验中可减少该杂质产生的操作(或方法)是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(写一条)。 
解析▶　(4)从溶液中制取晶体,一般采用蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥的方法,为防止析出晶体NaClO2·3H2O,应趁热过滤,由信息②可知,应控制温度38~60 ℃进行洗涤,低于60 ℃干燥,所缺步骤为趁热过滤(或38 ℃以上过滤)。
(5)A中可能发生反应Na2SO3+ H2SO4(浓)Na2SO4+SO2↑+H2O,产生的SO2 被带入装置C中与NaOH反应生成Na2SO3,Na2SO3与H2O2 反应生成Na2SO4,所以制得的NaClO2晶体中混有Na2SO4;为减少Na2SO4产生,应尽量减少生成SO2,采取的操作可以是控制浓硫酸的滴速。
答案▶　(1)蒸馏烧瓶　不能　ClO2极易与稀硫酸中的水反应,影响NaClO2的产率
(2)2NaClO3+Na2SO3+H2SO42ClO2↑+2Na2SO4+H2O
(3)作还原剂　将装置C置于水浴中进行反应,控制温度在38~60 ℃
(4)趁热过滤(或38 ℃以上过滤)
(5)Na2SO4　控制浓硫酸的滴速(或固体混合物中加入过量的NaClO3等)
3.(2019年天津河东区高三一模)苯甲醛在浓氢氧化钾溶液中发生Cannizzaro反应,反应的化学方程式如下,可用于制备苯甲酸和苯甲醇。
2+KOH+

+HCl +KCl


已知:
ⅰ.乙醚微溶于水,是有机物良好的溶剂,沸点为34.6 ℃,极易挥发,在空气中的沸点为160 ℃。
ⅱ.苯甲酸在水中的溶解度为0.17 g(25 ℃),0.95 g(50 ℃),6.8 g(95 ℃)。
实验步骤:
①在50 mL三颈烧瓶中加入4.5 g KOH和4.5 mL水,将装置置于冷水浴中,打开磁力搅拌器,分批加入5 mL 新蒸苯甲醛(密度1.04 g·mL-1),使反应物充分混合(如图1),最后成为白色糊状物,放置24 h以上。
②向反应混合物中逐渐加入足量水并振荡,使其完全溶解后倒入　　　　(填装置名称)中,用10 mL 乙醚萃取3次,合并乙醚萃取液,并依次用3 mL饱和亚硫酸氢钠溶液、5 mL 10% Na2CO3溶液及5 mL水洗涤,分出的乙醚层用无水Na2CO3干燥。 
③干燥后的乙醚溶液在水浴中蒸去乙醚,然后适当调整和改造装置(如图2),继续加热蒸馏,收集198~204 ℃的苯甲醇馏分,产量为2.16 g。
④乙醚萃取后的水溶液(水层),用浓盐酸酸化并充分冷却,使苯甲酸完全析出,过滤,粗产品用水重结晶得到苯甲酸,产量为2 g。
(1)不断搅拌然后放置24 h的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)步骤②横线处的装置名称是　　　　　　　。 
(3)萃取液共洗涤了3次,其中10% 碳酸钠溶液欲除去的杂质是　　　　(填化学式)。 
(4)使用水浴蒸去乙醚的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(5)蒸去乙醚后适当的调整和改造装置,应将图2虚线框中的装置换为　　　　(填字母)。 

(6)苯甲酸重结晶时,常用冷水洗涤固体,其目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　;苯甲酸重结晶时所需的玻璃仪器有　　　　(填序号)。 
①烧杯　②试管　③锥形瓶　④酒精灯　⑤量筒　⑥短颈玻璃漏斗　⑦玻璃棒
(7)该实验中Cannizzaro反应的转化率是　 　%(由苯甲醇计算,保留1位小数)。通常,该实验中苯甲酸的产率会比苯甲醇更低,若某次实验中未塞紧瓶塞,导致苯甲酸的产率明显偏高,可能的原因是　 
　。 
解析▶　(5)蒸去乙醚后适当的调整和改造装置,收集198~204 ℃的苯甲醇馏分,此时蒸气温度较高,使用空气冷凝管可避免冷凝管通水冷却导致管内外温差大而炸裂。
(6)苯甲酸重结晶时,常用冷水洗涤固体,可减少苯甲酸的溶解损失;苯甲酸重结晶操作中需要烧杯、酒精灯、玻璃棒以及短颈玻璃漏斗。
(7)加入5 mL新蒸苯甲醛,则苯甲醛的质量为5.2 g,理论上生成2.16 g苯甲醇需要苯甲醛的质量为×2×212 g·mol-1=4.24 g,则Cannizzaro反应的转化率由苯甲醇计算时,转化率为×100%≈81.5%。
答案▶　(1)使反应物混合均匀,充分反应
(2)分液漏斗
(3)NaHSO3
(4)受热均匀且便于控制温度
(5)c
(6)减少苯甲酸的溶解损失　①④⑥⑦
(7)81.5　原料中的苯甲醛部分被空气氧化生成苯甲酸,导致苯甲酸的含量明显偏高
4.(2019年北京顺义区高三第二次统练)实验小组制备焦亚硫酸钠(Na2S2O5)并探究其性质。
资料:焦亚硫酸钠为白色晶体,可溶于水。
(1)制备Na2S2O5(夹持装置略)

①装置A为SO2发生装置,A中反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　。  
②装置B 中析出白色晶体,可采取的分离方法是　　　　。 
③将尾气处理装置C补充完整并标明所用试剂。
(2)探究Na2S2O5的性质

实验编号
实验操作及现象
实验Ⅰ
取B中少量白色晶体于试管中,加入适量蒸馏水,得溶液a,测得溶液呈酸性
实验Ⅱ
取少量溶液a于试管中,滴加足量氢氧化钡溶液,有白色沉淀生成,过滤后,将沉淀放入试管中,滴加过量盐酸,充分振荡,产生气泡,白色沉淀溶解
实验Ⅲ
取B中少量白色晶体于试管中,滴加1 mL 2 mol·L-1酸性KMnO4溶液,剧烈反应,溶液紫红色很快褪去
实验Ⅳ
取B中少量白色晶体于大试管中加热,将产生的气体通入品红溶液中,红色褪去;将褪色后的溶液加热,红色恢复

①由实验Ⅰ可知,Na2S2O5溶于水,溶液呈酸性的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(用化学和离子方程式表示)。 
②向实验Ⅱ的白色沉淀中滴加过量盐酸,沉淀溶解,用平衡原理解释原因: 
　。 
③实验Ⅲ中经测定溶液中产生Mn2+,该反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　。 
④实验Ⅳ中产生的气体为　　　　　　,实验中利用该气体的　　　　性质进行检验。 
⑤从上述实验探究中,体现出Na2S2O5具有的性质是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(至少说出两点)。 
解析▶　(2)①由实验Ⅰ可知,Na2S2O5溶于水,先发生反应Na2S2O5+H2O2NaHSO3,HS再电离:HSH++S,使溶液呈酸性。②向实验Ⅱ的白色沉淀中滴加过量盐酸,沉淀溶解,BaSO3存在溶解平衡:BaSO3 (s)Ba2+(aq)+S(aq),加入盐酸,S+H+HS,HS+H+SO2↑+H2O,平衡右移,沉淀溶解。
答案▶　(1)①Na2SO3+H2SO4Na2SO4+SO2 ↑+H2O　②过滤
③ 或
(2)①Na2S2O5+H2O2NaHSO3,HSH++S
②BaSO3存在溶解平衡:BaSO3(s)Ba2+(aq)+S(aq),加入盐酸,S+H+HS,HS+H+SO2↑+H2O,平衡右移,沉淀溶解
③5S2+4Mn+2H+10S+4Mn2++H2O
④SO2　漂白性
⑤还原性、不稳定性、盐的通性
5.(2019年安徽蚌埠高三第二次模拟)硫氰酸盐在化学工业中有广泛的应用。如 NH4SCN在有机工业用作聚合反应的催化剂,医药工业用于抗生素的生产,印染工业用作印染扩散剂等。Co(SCN)2可以用于检验可卡因的存在。
(1)Co(SCN)2可以用CoSO4(aq)+Ba(SCN)2(aq)BaSO4(s)+Co(SCN)2(aq)来制备,也可用CoCO3与足量HSCN制备,请写出该反应的化学方程式:　。 
(2)某小组为探究NH4SCN的热分解产物,按如图所示装置进行实验。

①图中盛放NH4SCN的装置名称是　　　　　　　　,通入氮气的作用是　　　　　　　　　　　　　　。 
②反应一段时间后,发现B瓶中溶液分层,分液后取下层液体,该液体可将硫黄溶解,由此判断分解产物中有　　　　　　　　。 
③D瓶中的石蕊溶液由紫色变为蓝色,证明分解产物中有　　　　,C瓶装置的作用是　　　　　　　　。 
④反应完成后,取一定量B瓶上层溶液用盐酸酸化,然后滴入0.1 mol·L-1 CuSO4溶液中,立即析出黑色沉淀,请写出该反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
⑤某同学指出该实验装置存在不足,请写出改进措施:　　　　　　　　　　　　。 
解析▶　(2)①图中盛放NH4SCN的装置为硬质玻璃管。该小组要探究NH4SCN的热分解产物,需要防止物质与氧气反应,通入N2,排尽装置中的氧气,防止其干扰试验。
②根据S难溶于水、微溶于酒精、易溶于CS2,根据下层液体可以溶解硫黄可知,产物中有CS2。
③D瓶中的石蕊溶液由紫色变为蓝色,说明通入了碱性气体,该气体为氨气。氨气极易溶于水,C装置的作用是作安全瓶,防止D中的石蕊溶液发生倒吸。
④滴入硫酸铜溶液中,产生黑色沉淀,根据原子守恒可知沉淀为CuS。用盐酸酸化后,溶液中S2-的主要存在形式为H2S。
⑤由上述分析可知,分解产物中有氨气生成,需要进行尾气处理。
答案▶　(1)2HSCN+CoCO3Co(SCN)2+H2O+CO2↑
(2)①硬质玻璃管　防止空气(或氧气)干扰实验结果
②二硫化碳(或CS2)
③氨气　作安全瓶,防止石蕊溶液倒吸
④Cu2++H2SCuS↓+2H+
⑤在D装置后面添加尾气吸收装置
6.叠氮化钠(NaN3)是一种易溶于水的白色晶体,微溶于乙醇,不溶于乙醚,可用于合成抗生素头孢菌素药物的中间体、汽车安全气囊的药剂等。氨基钠(NaNH2)的熔点为210 ℃,沸点为400 ℃,在水溶液中易水解。实验室制取叠氮化钠的实验步骤及实验装置如下:
①打开止水夹K1,关闭止水夹K2,加热装置D一段时间;
②加热装置A中的金属钠,使其熔化,充分反应后,再停止加热装置D并关闭K1;
③向装置A中b容器内充入加热介质并加热到210~220 ℃,打开止水夹K2,通入N2O;
④冷却,向产物中加入乙醇,减压、浓缩、结晶后,再过滤,并用乙醚洗涤,晾干。

回答下列问题:
(1)装置B中盛放的药品为　　　　　　;装置C的主要作用是　　　　　　　　　　　　。 
(2)氨气与熔化的钠反应生成NaNH2的化学方程式为　　　　　　　　　　　　。 
(3)步骤③中,为了使反应受热均匀,A装置中a容器的加热方式为　　　　;生成NaN3的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　;N2O可由NH4NO3在240~245 ℃分解制得(硝酸铵的熔点为169.6 ℃),则不能选择的气体发生装置是　　　　(填序号)。 

(4)图中仪器a用的是铁质而不用玻璃,其主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　。步骤④中用乙醚洗涤的主要目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(5)实验室用滴定法测定叠氮化钠样品中NaN3的质量分数:①将2.500 g试样配成500.00 mL溶液。②取50.00 mL溶液置于锥形瓶中,加入50.00 mL 0.1010 mol·L-1(NH4)2Ce(NO3)6溶液。③充分反应后,将溶液稍稀释,向溶液中加入8 mL浓硫酸,滴入3滴邻菲啰啉指示液,用0.0500 mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定过量的Ce4+,消耗溶液29.00 mL。测定过程的化学方程式:
2(NH4)2Ce(NO3)6+2NaN34NH4NO3+2Ce(NO3)3+2NaNO3+3N2↑
Ce4++Fe2+Ce3++Fe3+
则试样中NaN3的质量分数为　　　　　　　(保留两位小数)。 
答案▶　(1)碱石灰(或氢氧化钠固体)　分离出冷凝的溶有氨气的水　
(2)2Na+2NH32NaNH2+H2
(3)油浴　NaNH2+N2ONaN3+H2O　Ⅱ
(4)反应过程中可能生成的NaOH能腐蚀玻璃　NaN3不溶于乙醚,能减少NaN3的溶解损耗,且乙醚易挥发,有利于产品快速干燥
(5)93.60%
7.(2019年湖南益阳高三4月模考)我国宋代沈括在《梦溪笔谈》中记载:“信州铅山县有苦泉,流以为涧。挹其水熬之,则成胆矾。熬胆矾铁釜,久之亦化为铜。”某化学兴趣小组为探究胆矾(CuSO4·5H2O)的热分解产物,设计如图所示装置进行实验:

已知:SO3的熔点为16.8 ℃,沸点为46.8 ℃;SO2的熔点为-72 ℃,沸点为-10 ℃。
请回答下列问题:
(1)仪器a的名称是　　　　,a中的棒香能复燃,说明热分解产物中含有　　　　(填化学式)。 
(2)装置A中固体由蓝色变为黑色,装置B中的现象是　　　　　　　　。 
(3)装置C中冰水的作用是　。 
(4)装置D中品红溶液褪色,装置E中有S、S生成,写出E中生成S的总离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(5)若生成SO3和SO2的物质的量之比为1∶1,则胆矾热分解的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(6)小组同学用滴定法测定某胆矾样品中CuSO4的含量,取m g样品配成100 mL溶液,每次取20.00 mL,消除干扰离子后,用0.1000 mol·L-1的EDTA(H2Y2-)标准溶液滴定至终点,平均消耗EDTA溶液V mL(滴定反应:Cu2++H2Y2-CuY2-+2H+)。
①样品中CuSO4的质量分数为　　　　%(用含m、V的代数式表示)。 
②下列操作会导致CuSO4含量的测定结果偏高的是　　　　(填字母)。 
a.未润洗锥形瓶
b.滴定终点时仰视读数
c.滴定终点时滴定管尖嘴中有气泡(滴定前无气泡)
解析▶　(3)由题目所给信息可知,SO3的熔点为16.8 ℃,沸点为46.8 ℃,所以装置C中冰水的作用是使SO3凝结,防止其挥发,影响对SO2的检验。
(4)装置D中品红溶液褪色,证明气体中存在SO2,故装置E中NaOH与SO2反应生成Na2SO3,然后Na2SO3被O2氧化为Na2SO4,该反应的总离子方程式为2SO2+4OH-+O22S+2H2O。
(5)当反应中生成1 mol SO2时,转移2 mol电子,则应有0.5 mol O2生成,根据题目中生成SO3和SO2的物质的量之比为1∶1,则胆矾热分解的化学方程式为4CuSO4·5H2O4CuO+2SO2↑+2SO3↑+O2↑+20H2O。
(6)①20 mL溶液中,n(Cu2+)=n(EDTA)=0.1V×10-3 mol,则100 mL溶液中,n(Cu2+)=0.5V×10-3 mol,m(CuSO4)=0.5V×10-3 mol×160 g·mol-1=0.08V g,则样品中CuSO4的质量分数为×100%=%。
②a项,由于待测液中溶质的量由滴定管控制,故未润洗锥形瓶,对滴定实验结果不产生影响;b项,滴定终点时仰视读数,则使读得标准液的消耗体积偏大,由c待=可知滴定结果偏高;c项,滴定终点时滴定管尖嘴中有气泡,则使读得标准液的消耗体积比实际消耗的小,由c待=可知滴定结果偏低。
答案▶　(1)球形干燥管　O2
(2)固体由白色变为蓝色
(3)使SO3凝结为固体,防止其挥发影响对SO2的检验
(4)2SO2+4OH-+O22S+2H2O
(5)4CuSO4·5H2O4CuO+2SO2↑+2SO3↑+20H2O+O2↑
(6)①　②b