新教材适用2024版高考化学一轮总复习练案33第十章化学实验基础第33讲高考化学综合实验题探究

练案[33]　第33讲　高考化学综合实验题探究

一、选择题：本题共10小题，每小题只有一个选项符合题目要求。

1．(2022·全国乙卷，10)由实验操作和现象，可得出相应正确结论的是( C )

　　[解析]　A项，加入淀粉KI溶液后溶液变蓝，不一定是Br2氧化I－，也可能是过量的氯水氧化I－，不能得出Br2的氧化性大于I2的结论，错误；B项，蔗糖的水解液中含有稀硫酸，需要加碱中和后，才能加入新制的Cu(OH)2悬浊液并加热，错误；D项，加热后聚氯乙烯分解产生氯化氢等气体，而聚氯乙烯是氯乙烯加聚形成的，两个反应不是同一反应的正、逆反应，不能说明氯乙烯加聚是可逆反应，错误。

2．(2023·山东烟台一模)苯胺为无色油状液体，沸点184 ℃，易被氧化。实验室以硝基苯为原料通过反应NO2＋3H2NH2＋2H2O制备苯胺，实验装置(夹持及加热装置略)如图。下列说法正确的是( C )

A．长颈漏斗内的药品最好是盐酸

B．蒸馏时，冷凝水应该a进b出

C．为防止苯胺被氧化，加热前应先通一段时间H2

D．为除去反应生成的水，蒸馏前需关闭K并向三颈烧瓶中加入浓硫酸

[解析]　因为苯胺为无色液体，与酸反应生成盐，锌与盐酸反应制得的氢气中有氯化氢，通入三颈烧瓶之前应该除去，而装置中缺少一个除杂装置，则不能用稀盐酸，应选择稀硫酸，故A错误。为提升冷却效果，冷凝管内冷却水流向与气流方向相反，则装置中冷凝水应该b进a出，故B错误。苯胺还原性强，易被氧化，所以制备苯胺前用氢气排尽装置中空气，同时氢气是可燃性气体，点燃时易发生爆炸，则点燃酒精灯之前，先打开K，通入一段时间的氢气，排尽装置中的空气，故C正确。苯胺还原性强，易被氧化，显碱性，与酸反应生成盐，而浓硫酸具有酸性和强氧化性，苯胺能与浓硫酸反应，则不能选用浓硫酸，三颈烧瓶内的反应结束后，关闭K，先在三颈烧瓶中加入生石灰后蒸馏，故D错误。

3．(2022·全国甲卷，13)根据实验目的，下列实验及现象、结论都正确的是( C )

　　[解析]　A项，CH3COONH4为弱酸弱碱盐，NH对CH3COO－的水解有影响，可以分别测同浓度的CH3COONa与NaHCO3溶液的pH，错误；B项，KMnO4溶液与浓盐酸也可以发生氧化还原反应而褪色，不能验证溶液中是否有Fe2＋，错误；C项，存在可逆反应：2CrO(黄色)＋2H＋===Cr2O(橙红色)＋H2O，氢离子浓度增大，平衡正向移动，正确；D项，乙醇与钠也可以发生反应产生氢气，不能用来检验乙醇中是否含有水，错误。

4．(2022·北京朝阳区等级考试练习)用如图所示的装置进行实验(夹持及尾气处理仪器略去)，能达到实验目的的是( D )

　　[解析]　氨水中的水可以和氧化钙反应，反应过程放热，使氨气在水中的溶解度降低，可以用来制取氨气，但是由于氨气的密度小于空气，故在收集氨气时需要短导管进气长导管出气，A错误；浓盐酸与二氧化锰反应制取氯气的过程需要加热，图中没有画出加热装置，故不能达到实验目的，B错误；浓盐酸有挥发性，与碳酸钠反应时除了有二氧化碳生成，还有氯化氢逸出，两种气体溶于硅酸钠溶液均能使硅酸根沉淀，故不能判断碳酸与硅酸酸性的强弱，C错误；浓硫酸与亚硫酸钠反应生成二氧化硫气体，将二氧化硫气体导入酸性高锰酸钾溶液中，二氧化硫与高锰酸钾反应，可以验证二氧化硫的还原性，D正确。

5．(2023·潍坊一模)根据实验操作和现象所得出的结论正确的是( B )

　　[解析]　在酸性条件下NO也会将Fe2＋氧化为Fe3＋，氧化剂不一定是Ag＋，A错误；蔗糖和稀硫酸混合并水浴加热一段时间，蔗糖会发生水解，调pH至碱性，加入新制适量氢氧化铜悬浊液，加热，产生砖红色沉淀，说明水解产物中有葡萄糖，B正确；向浓溴水中滴加苯酚，酚羟基的邻对位上的氢原子被取代，体现了羟基对苯环活性产生影响，C错误；若C6H10O中含有醛基，醛基也可以还原溴水，使溴水褪色，D错误

6．(2022·山东潍坊模拟)苯甲酸可用作食品防腐剂，微溶于冷水，易溶于乙醇、热水，实验室可通过甲苯氧化制苯甲酸，制备过程和装置如图：

―→―→―→

下列说法错误的是( C )

A．实验中可选用250 mL三颈烧瓶

B．当回流液不再出现油珠即可判断反应已完成

C．加入饱和亚硫酸氢钠溶液的目的是降低苯甲酸的溶解度

D．趁热过滤前需用热水将滤纸浸湿

[解析]　三颈烧瓶所盛液体的体积不超过烧瓶容积的，不少于烧瓶容积的，三颈烧瓶中需加入100 mL的水、1.5 mL甲苯和4.8 g高锰酸钾，应选用250 mL的三颈烧瓶，A正确；没有油珠说明甲苯已经完全被氧化，因此当回流液中不再出现油珠时，说明反应已经完成，B正确；高锰酸钾具有强氧化性，能将Cl－氧化，加入适量的饱和亚硫酸氢钠溶液是为了除去过量的高锰酸钾，避免在用盐酸酸化时，产生氯气，C错误；趁热过滤前需用热水将滤纸浸湿，防止过滤时苯甲酸钠遇冷析出，造成产率降低，D正确。

7.

锡为ⅣA族元素，四碘化锡是常用的有机合成试剂(SnI4，熔点144.5 ℃，沸点364.5 ℃，易水解)。实验室以过量锡箔为原料通过反应Sn＋2I2SnI4制备SnI4。下列说法错误的是( D )

A．加入碎瓷片的目的是防止暴沸

B．SnI4可溶于CCl4中

C．装置Ⅰ中a为冷凝水进水口

D．装置Ⅱ的主要作用是吸收挥发的I2

[解析]　液体加热时加入碎瓷片的目的是防止暴沸，A正确；根据题干中SnI4的熔、沸点可知其为共价化合物，从化学组成上分析可知SnI4与CCl4为等电子体，分子结构相似，SnI4为非极性分子，依据“相似相溶规律”可知SnI4可溶于CCl4中，B正确；冷凝管中的冷凝水为“下进上出”，所以装置Ⅰ中a为冷凝水进水口，C正确；SnI4易水解，所以装置Ⅱ的主要作用是防止水蒸气进入装置使SnI4水解，D错误。

8．(2023·河北衡水高三检测)下列有关物质的制备装置、制备时使用的原料与收集方法均正确的是( C )

　　[解析]　制取氧气时如果选用A中装置，选用的药品应该是氯酸钾与二氧化锰，A项错误；制取NO时应选用稀硝酸和铜粉，收集方法应为排水法，B项错误；因为C中无加热装置，所以可以选用具有强氧化性的高锰酸钾与具有强还原性的浓盐酸反应制取氯气，C项正确；制取乙烯时应选用浓硫酸，D项错误。

9．(2021·福建，7)利用下列装置和试剂进行实验，不能达到实验目的的是( D )

[解析]　A项，该装置为原电池，负极的活泼性大于正极的活泼性，即金属性：Zn>Cu，正确；B项，HCl因极易溶于水而溶于稀硫酸，浓硫酸用于干燥Cl2，正确；C项，符合制备并收集乙酸乙酯的要求，正确；D项，加热条件下，稀盐酸与MnO2不反应，错误。

10．(2021·湖南，3)下列实验设计不能达到实验目的的是( C )

　　[解析]　A项，若FeSO4被氧化，加入KSCN溶液，溶液将变红；B项，实验室制氯气的实验中，用饱和食盐水、浓硫酸分别除去Cl2中含有的杂质气体HCl和水蒸气；C项，用湿润的pH试纸测定NaOH溶液的pH时，使NaOH浓度减小，pH偏小；D项，生石灰消耗乙醇中的少量水，乙醇易挥发，蒸馏可得无水乙醇。

二、非选择题：本题共4小题。

11．(2023·潍坊一模)硫代硫酸钠(Na2S2O3)可用作分析试剂及还原剂，受热、遇酸易分解。学习小组用如图装置模拟古法制硫酸，同时利用生成的SO2气体制备硫代硫酸钠(Na2S2O3)。

已知：

①2FeSO4·7H2OFe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O；

②SO3的沸点为44.8 ℃；

③Na2S2O3中S元素的化合价分别为－2价和＋6价。

回答下列问题：

(1)检查装置气密性，加入药品。Na2S和Na2CO3混合溶液用煮沸过的蒸馏水配制，目的是 除去水中溶解的氧气　，D装置中试剂为 NaOH溶液　。

(2)实验过程操作：①打开活塞K1、K2，关闭活塞K3，通入一段时间N2；②关闭活塞K1、K2，打开活塞K3，加热绿矾；③C中溶液pH约为8时停止加热；④在m处连接盛有NaOH溶液的容器……⑤从锥形瓶中得到Na2S2O3晶体。使用pH传感器始终观测混合溶液pH的原因是 防止SO2过量使溶液呈酸性，造成Na2S2O3分解　；补充完善操作④： 关闭活塞K3，打开活塞K1、K2，通入一段时间N2　。

(3)步骤⑤中需水浴加热浓缩至液体表面出现结晶为止，使用水浴加热的原因是 控制温度，防止温度过高Na2S2O3分解　。

(4)学习小组探究Na2S2O3的性质：取Na2S2O3晶体，溶解配成0.2 mol/L的溶液；取4 mL溶液，向其中加入1 mL饱和氯水(pH＝2.4)，溶液立即出现浑浊。对溶液变浑浊的原因，提出假设：

假设1：氯水氧化了－2价硫元素；

假设2：酸性条件下Na2S2O3分解产生S。

实验验证：a、b试管均盛有4 mL 0.2 mol/L Na2S2O3溶液。

①用胶头滴管向试管b中加入的试剂为 1 mL pH＝2.4的盐酸　。

②依据现象，S产生的主要原因是 Cl2＋S2O＋H2O===SO＋S↓＋2Cl－＋2H＋　(用离子方程式表示)。

[解析]　(1)水中会溶解有氧气，氧气可以和Na2S发生反应，故煮沸的目的是除去水中溶解的氧气；该反应中有SO2生成，SO2有毒，会污染空气，应用NaOH溶液除去。(2)由题干中的信息可知Na2S2O3遇酸会分解，故需要始终观测混合溶液的pH；当反应结束后，要用NaOH溶液处理多余的SO2。(3)由题干中的信息可知Na2S2O3受热易分解，水浴加热便于控制温度，也可以达到受热均匀的目的。(4)①为了进行对比实验，b中应该加入1 mL pH＝2.4的盐酸，盐酸的pH与氯水的相同是为了控制变量；②产生S沉淀，说明Na2S2O3被氯水氧化生成硫单质。

12．(2020·山东，20)某同学利用Cl2氧化K2MnO4制备KMnO4的装置如下图所示(夹持装置略)：

已知：锰酸钾(K2MnO4)在浓强碱溶液中可稳定存在，碱性减弱时易发生反应：

3MnO＋2H2O===2MnO＋MnO2↓＋4OH－

回答下列问题：

(1)装置A中a的作用是 平衡气压，使浓盐酸顺利滴下　；装置C中的试剂为 NaOH溶液　；装置A中制备Cl2的化学方程式为 Ca(ClO)2＋4HCl===CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O　。

(2)上述装置存在一处缺陷，会导致KMnO4产率降低，改进的方法是 在装置A、B之间加装盛有饱和食盐水的洗气瓶　。

(3)KMnO4常作氧化还原滴定的氧化剂，滴定时应将KMnO4溶液加入 酸式　(填“酸式”或“碱式”)滴定管中；在规格为50.00 mL的滴定管中，若KMnO4溶液起始读数为15.00 mL，此时滴定管中KMnO4溶液的实际体积为 C　(填选项字母)。

A．15.00 mL  B．35.00 mL

C．大于35.00 mL  D．小于15.00 mL

(4)某FeC2O4·2H2O样品中可能含有的杂质为Fe2(C2O4)3、H2C2O4·2H2O，采用KMnO4滴定法测定该样品的组成，实验步骤如下：

Ⅰ.称取m g样品于锥形瓶中，加入稀H2SO4溶解，水浴加热至75 ℃。用c mol·L－1的KMnO4溶液趁热滴定至溶液出现粉红色且30 s内不褪色，消耗KMnO4溶液V1 mL。

Ⅱ.向上述溶液中加入适量还原剂将Fe3＋完全还原为Fe2＋，加入稀H2SO4酸化后，在75 ℃继续用KMnO4溶液滴定至溶液出现粉红色且30 s内不褪色，又消耗KMnO4溶液V2 mL。

样品中所含H2C2O4·2H2O(M＝126 g·mol－1)的质量分数表达式为

 ×100%　。

下列关于样品组成分析的说法，正确的是 BD　(填选项字母)。

A.＝3时，样品中一定不含杂质

B.越大，样品中H2C2O4·2H2O含量一定越高

C．若步骤Ⅰ中滴入KMnO4溶液不足，则测得样品中Fe元素含量偏低

D．若所用KMnO4溶液实际浓度偏低，则测得样品中Fe元素含量偏高

[解析]　(1)恒压滴液漏斗可平衡气压，使浓盐酸顺利滴下；装置C为尾气处理装置，用于吸收未反应的Cl2；漂白粉中含有Ca(ClO)2，与浓盐酸发生氧化还原反应，生成CaCl2、Cl2和H2O。(2)盐酸挥发出的HCl气体可使浓强碱溶液碱性减弱，改进的方法是在装置A、B之间加装盛有饱和食盐水的洗气瓶，以除去Cl2中的HCl气体。(3)KMnO4具有强氧化性，应盛放在酸式滴定管中；50.00 mL滴定管的最大刻度线下方尖嘴部分还盛有溶液。(4)若样品中含有FeC2O4·2H2O、Fe2(C2O4)3、H2C2O4·2H2O三种物质，可设三种物质的物质的量分别为x mol、y mol、z mol，依据得失电子守恒，可得3x＋6y＋2z＝cV1×10－3×5；依据铁原子守恒和得失电子守恒，可得x＋2y＝cV2×10－3×5，两式联立，解得z＝，H2C2O4·2H2O的质量为 g＝0.315c(V1－3V2)g，则样品中所含H2C2O4·2H2O的质量分数表达式为×100%。＝3时，H2C2O4·2H2O的质量分数为0，但可能含有杂质Fe2(C2O4)3，A错误；越大，×100%的值越大，样品中H2C2O4·2H2O含量越高，B正确；若步骤Ⅰ中滴入KMnO4溶液不足，会导致步骤Ⅱ中KMnO4溶液消耗体积偏大，Fe元素含量偏高，C错误；若所用KMnO4溶液实际浓度偏低，会导致步骤Ⅱ中消耗KMnO4溶液体积偏大，则Fe元素含量偏高，D正确。

13．(2023·河北保定检测)某小组实验验证“Ag＋＋Fe2＋Fe3＋＋Ag↓”为可逆反应并测定其平衡常数。

(1)实验验证

实验Ⅰ.将0.010 0 mol·L－1 Ag2SO4溶液与0.040 0 mol·L－1 FeSO4溶液(pH＝1)等体积混合，产生灰黑色沉淀，溶液呈黄色。

实验Ⅱ.向少量Ag粉中加入0.010 0 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液(pH＝1)，固体完全溶解。

①取Ⅰ中沉淀，加入浓硝酸，证实沉淀为Ag。现象是 灰黑色固体溶解，产生红棕色气体　。

②Ⅱ中溶液选用Fe2(SO4)3，不选用Fe(NO3)3的原因是 防止酸性条件下，NO氧化Fe2＋干扰实验结果　。

综合上述实验，证实“Ag＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ag↓”为可逆反应。

(2)测定平衡常数

实验Ⅲ.一定温度下，待实验Ⅰ中反应达到平衡状态时，取V mL上层清液，用c1 mol·L－1 KSCN标准溶液滴定Ag＋，至出现稳定的浅红色时消耗KSCN标准溶液V1 mL。

资料：Ag＋＋SCN－AgSCN↓(白色)

K＝1012

Fe3＋＋SCN－FeSCN2＋(红色)　K＝102.3

①滴定过程中Fe3＋的作用是 指示剂　。

②测得平衡常数K＝ 　。

(3)思考问题

①取实验Ⅰ的浊液测定c(Ag＋)，会使所测K值 偏小　(填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。

②不用实验Ⅱ中清液测定K的原因是 Ag完全反应，无法判断体系是否达到化学平衡状态　。

[解析]　(1)①Ag能与浓硝酸发生反应：Ag＋2HNO3(浓)===AgNO3＋NO2↑＋H2O。②Fe(NO3)3溶液电离出NO将与溶液中的H＋结合成有强氧化性的HNO3，能氧化Fe2＋而干扰实验，故实验Ⅱ使用的是Fe2(SO4)3溶液，而不是Fe(NO3)3溶液。

(2)①Fe3＋与SCN－反应生成红色的FeSCN2＋，因Ag＋与SCN－的反应相较于Fe3＋与SCN－的反应更加容易及彻底，当溶液变为稳定的浅红色，说明溶液中的Ag＋恰好完全滴定，且溶液中Fe3＋浓度不变，故溶液中Fe3＋的作用是滴定反应的指示剂。②取Ⅰ中所得上层清液V mL。用c1 mol·L－1的KSCN溶液滴定，至溶液变为稳定浅红色时，消耗V1 mL，已知：Ag＋＋SCN－AgSCN↓，K＝1012，说明反应几乎进行完全，故有Ⅰ中上层清液中Ag＋的浓度为c(Ag＋)＝ mol·L－1，根据三段式进行计算如下：

　　　　            Fe2＋　　＋　Ag＋Ag↓＋Fe3＋

起始浓度/,(mol·L－1))  0.02        0.01            0

转化浓度/,(mol·L－1))  0.01－  0.01－  0.01－

平衡浓度/,(mol·L－1))  0.01＋          0.01－

故反应的平衡常数

K＝＝。

(3)①若取实验Ⅰ所得浊液测定Ag＋浓度，则浊液中还有Ag，因存在平衡Fe2＋＋Ag＋Ag↓＋Fe3＋，且随着反应Ag＋＋SCN－AgSCN↓的进行，使得所测平衡逆向移动，则测得平衡体系中的c(Ag＋)偏大，即偏大，故所得到的K＝偏小。②由于实验Ⅱ中Ag完全溶解，故无法判断体系是否达到化学平衡状态，因而不用实验Ⅱ所得溶液进行测定并计算K。

14．(2023·河北保定模拟)1,2-二氯乙烷(CH2ClCH2Cl)是重要的有机化工原料，不溶于水，易溶于有机溶剂，沸点83.6 ℃，碱性条件下水解程度较大。实验室采用“乙烯液相直接氯化法”制备1,2-二氯乙烷，相关反应原理为

C2H5OHCH2===CH2↑＋H2O

Cl2(g)＋CH2===CH2(g)―→CH2ClCH2Cl(l)

ΔH<0

实验装置如图：

请回答下列问题：

(1)写出甲装置发生反应的化学方程式： MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋2H2O＋Cl2↑　。

(2)按实验原理将装置戊、己、庚连接起来，d→ b　→ c　→ f　→ e　→a(按接口顺序连接)。

(3)丁装置中长玻璃导管B的作用是 冷凝回流、导气(或平衡压强)　，先装入1,2-二氯乙烷液体，其作用是 溶解Cl2和乙烯　，以促进气体间的接触，更容易使物质发生反应。

(4)制乙烯采用甘油浴加热，该加热方式的优点是 受热更均匀，温度更易控制　。

(5)制得的1,2-二氯乙烷中溶解有Cl2、乙烯，逐出其中的Cl2和乙烯采用的方法是 适当加热　。

(6)有同学提出该装置存在缺陷，你认为是 没有尾气处理装置　。

(7)产品纯度的测定：量取5.00 mL逐出Cl2和乙烯后的产品，产品密度为1.2 g·mL－1，加足量稀NaOH溶液，加热充分反应：CH2ClCH2Cl＋2NaOHCH2OHCH2OH＋2NaCl。所得溶液先用稀硝酸中和至酸性，然后加入1.000 mol·L－1的AgNO3标准溶液至不再产生沉淀，沉降后过滤、洗涤、低温干燥、称量，得到14.35 g白色固体，则产品中1,2-二氯乙烷的纯度为 82.50%　。

[解析]　甲装置是二氧化锰和浓盐酸在加热条件下生成氯气，经饱和食盐水除去氯化氢气体，浓硫酸除去水蒸气，进入丁装置，己装置是乙醇在五氧化二磷和加热条件下反应生成乙烯和水，乙醇挥发，产物经过戊装置除去乙醇，再经过庚装置的浓硫酸除去水，进入丁装置，与氯气反应制得1,2-二氯乙烷，所以连接方式为d→b→c→f→e→a。

(1)甲装置是二氧化锰和浓盐酸在加热条件下生成氯气：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。

(2)根据分析可知连接方式为d→b→c→f→e→a。

(3)CH2ClCH2Cl沸点较低，在反应时易挥发，可用丁装置中长玻璃导管B来冷凝回流，同时B也可以排出多余的气体，平衡气压；先装入1,2-二氯乙烷液体，其作用是溶解Cl2和乙烯，促进气体反应物间的接触。

(4)采用甘油浴加热方式的优点是受热更均匀，温度更易控制。

(5)制得的1,2-二氯乙烷中溶解有Cl2、乙烯，逐出Cl2和乙烯采用的方法是适当加热，既可以逐出杂质气体又不会引入新的杂质且操作简单。

(6)尾气中有残留的Cl2，氯气有毒，需要尾气处理，而实验装置中没有尾气处理装置。

(7)5.00 mL逐出Cl2和乙烯后的产品，密度为1.2 g·mL－1，质量为1.2 g·mL－1×5.00 mL＝6.00 g，加足量稀NaOH溶液，加热充分反应：CH2ClCH2Cl＋2NaOHCH2OHCH2OH＋2NaCl。所得溶液先用稀硝酸中和至酸性，然后加入1.000 mol·L－1的AgNO3标准溶液至不再产生沉淀，沉降后过滤、洗涤、低温干燥、称量，得到14.35 g白色固体是氯化银，物质的量为n＝＝＝0.1 mol，根据氯原子守恒，得到CH2ClCH2Cl的物质的量为0.05 mol，质量为0.05 mol×99 g·mol－1＝4.95 g，则产品中1,2-二氯乙烷的纯度为×100%＝82.50%。