2025版高考热点题型与考点专练化学三规则4实验操作的原因、目的和作用的规范描述试题（Word版附答案）

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高考真题
典例(2024·甘肃选择考节选)某兴趣小组设计了利用MnO2和H2SO3生成MnS2O6,再与Na2CO3反应制备Na2S2O6·2H2O的方案:
(1)采用如图所示装置制备SO2,步骤Ⅰ中采用冰水浴是为了 ;
(2)步骤Ⅱ应分数次加入MnO2,原因是 ;
(3)步骤Ⅲ滴加饱和Ba(OH)2溶液的目的是 。
【破题有道】
(1)析特点:题目流程中给出要控制温度低于10 ℃,常温常压下SO2气体的溶解度不是很大;MnO2和H2SO3生成MnS2O6的反应是氧化还原反应,MnS2O6再与Na2CO3反应制备Na2S2O6·2H2O属于复分解反应。
(2)找原因:温度降低有利于增大气体的溶解度,且反应要求低温下进行;一般自发的氧化还原反应属于放热反应,且MnO2具有氧化性可将SO2(H2SO3)氧化至SO42-;体系中过量SO2的存在会影响MnS2O6与Na2CO3的反应,增大Na2CO3溶液的用量,并使产品中混有杂质。
(3)得结论: 。
【万能模板】解答本类问题时的答题模板如下:
分析(分析试剂的性质、实验目的、装置特点等)→结合(结合已有知识进行分析)→结论(得到问题原因、操作的目的等)
满分规则
【标准答案】(1)增大SO2的溶解度,从而提高H2SO3的浓度,同时为步骤Ⅱ提供低温(2分)
(2)防止MnO2与H2SO3反应生成MnSO4,同时防止反应太快,放热太多,不利于控制温度低于10 ℃(2分)
(3)除去过量的SO2(或H2SO3),防止后续反应中SO2与Na2CO3溶液反应生成Na2SO3,增加饱和Na2CO3溶液的用量,并使产品中混有杂质(3分)
【评分标准】
(1)两个要点“增大SO2的溶解度”和“为步骤Ⅱ提供低温”,每个要点1分
(2)不答“生成MnSO4”扣1分,不答“放热太多”扣1分
(3)不答“除去过量的SO2(或H2SO3)”扣1分,不答“生成Na2SO3”扣1分,不答“增加饱和Na2CO3溶液的用量”扣1分
(4)不答结论,每处扣1分
【错误答案1】提高H2SO3的浓度,同时为步骤Ⅱ提供低温(扣1分,得1分)
【错因分析】没有明确具体的原因
规则1:回答原因类题目时要叙述清楚因果关系,要描述清楚根本原因。如本题中要回答出提高H2SO3的浓度的原因是增大了SO2的溶解度,否则不能得满分
【错误答案2】防止反应太快,放热太多,不利于控制温度低于10 ℃(扣1分,得1分)
【错因分析】分析回答不全面
规则2:分析原因、作用、目的时要全面准确。如本题中分多次加入MnO2的原因有两点,漏答不能得满分
【错误答案3】除去过量的SO2(或H2SO3)(扣2分,得1分)
【错因分析】没有说明结论
规则3:要回答出正确的结论或结果。如本题中要回答出最终的结论是导致饱和Na2CO3溶液的用量增加和使产品中混有杂质,否则每处扣1分
【错误答案4】增加饱和Na2CO3溶液的用量,并使产品中混有杂质(扣1分,得2分)
【错因分析】只回答结论或结果,原因回答不明确、模糊
规则4:要准确答出原因、目的或作用,不能只回答结论或结果。如本题中造成结论或结果的根本原因是Ba(OH)2溶液反应掉过量的SO2(或H2SO3),不回答此原因扣1分
1.★★磷化铝(AlP)通常可作为一种广谱性熏蒸杀虫剂,粮食仓储常用磷化铝(AlP)熏蒸杀虫,某化学兴趣小组的同学用如图所述方法测定粮食中残留磷化铝的含量。C中加入100 g原粮,E中加入20.00 mL一定浓度的KMnO4溶液(H2SO4酸化)。往C中加入足量水,充分反应后,用亚硫酸钠标准溶液滴定E中过量的KMnO4溶液。
已知:①AlP吸水后会立即产生高毒性PH3气体(沸点-89.7 ℃,还原性强)。
②焦性没食子酸的碱性溶液具有还原性。
(1)装置A中盛装KMnO4溶液的作用是除去空气中的还原性气体,装置B中盛有焦性没食子酸的碱性溶液,其作用是 吸收空气中的O2,防止PH3被氧化 。
(2)C中反应完全后继续通入空气的作用是 生成的PH3气体全部排出后被KMnO4溶液吸收 。
2.★★★钛在医疗领域、航空航天材料方面的使用非常广泛。某小组利用如图所示装置在实验室制备并收集TiCl4,并用TiCl4制备纳米TiO2(夹持装置略去)。
已知:①TiCl4高温时能与O2反应,遇水极易水解;
②瓷舟中物质反应后除生成TiCl4、FeCl3外,同时还生成一种有毒氧化物气体,反应过程中可能发生副反应产生少量副产物CCl4;
③相关物质的部分物理性质如表:
(1)洗气瓶A中的试剂为 浓硫酸 ,碱石灰的作用是 吸收Cl2,防止污染空气,防止H2O进入锥形瓶使TiCl4水解 。
(2)实验过程中需要先后通入N2两次,第二次通入N2作用是 完全排出装置中的氯气,防止污染空气 。设置装置单元X的作用为 吸收装置中产生的CO,防止污染空气 。
3.★★★铬酰氯是一种无机化合物,化学式为CrO2Cl2,熔点-96.5 ℃,沸点117 ℃,常温下为深红棕色液体,放置在空气中会迅速挥发并水解,在有机合成中主要作氧化剂、氯化剂和溶剂。在实验中可用重铬酸钾、浓硫酸与氯化钠制备。反应原理为浓硫酸先分别与重铬酸钾和氯化钠反应生成CrO3与HCl气体两种中间产物,然后CrO3迅速与HCl气体反应生成铬酰氯。实验装置如图(夹持装置略):
回答下列问题:
(1)投料时,加入过量氯化钠粉末可以显著增大铬酰氯的产量,原因是 产生过量的氯化氢气体,使更多的CrO3参与反应 。
(2)浓硫酸在反应前应进行冷却,其目的是 防止反应温度过高,反应速率过快 。
(3)反应结束后,用电热套加热装置A,并收集117 ℃左右的馏分,发现H中充满红棕色气体,没有收集到液体,请改进这一蒸馏装置并给出理由: 用冰水浴冷却装置H,冰水浴温度较低,可使铬酰氯蒸气液化并减少液态铬酰氯的挥发 。
(4)图中缺少尾气处理装置,应选用下列装置中的 B (填标号),该装置的作用是 吸收未反应的氯化氢气体(或未冷凝的铬酰氯蒸气),并可防止空气中的水蒸气进入装置 。
项目
熔点/℃
沸点/℃
水溶性
TiCl4
-23.2
136.4
极易水解生成白色沉淀,能溶于
CCl4等有机溶剂
FeCl3
306
315
易水解生成红褐色沉淀
CCl4
-23
76.8
难溶于水