2024届高考化学一轮复习课件 第十章 化学实验 第3讲 高考化学综合实验题探究

第3讲　高考化学综合实验题探究

(40分钟)

选题表

1.(2021·全国甲卷)实验室制备下列气体的方法可行的是(　D　)

解析:实验室可用氢氧化钙和氯化铵固体加热制氨气,而不用加热氯化铵固体制氨气,这是因为氯化铵固体加热生成氨气和氯化氢,两者冷却后又生成氯化铵固体,A不符合题意;将铝片加到冷浓硝酸中会发生钝化,在铝片表面生成致密的氧化膜,阻止反应进一步进行,故不能制得二氧化氮,B不符合题意;向硫化钠固体中滴加浓硫酸,浓硫酸有强氧化性,硫化钠有强还原性,两者会发生氧化还原反应,不能生成硫化氢气体,C不符合题意;加热氯酸钾和二氧化锰的混合物,由于二氧化锰的催化作用,可加快氯酸钾的分解,从而制得氧气,D符合题意。

2.(2022·山东济南一中月考)水合肼(N2H4·H2O)及其衍生物在工业上常用作还原剂、抗氧剂。制备水合肼的反应原理为NaClO+2NH3N2H4·H2O+NaCl,若NaClO过量,可将水合肼氧化生成N2。实验室制备水合肼并吸收尾气,如图中装置和操作不能达到实验目的的是(　A　)

A.装置甲所示方法可制取NH3

B.装置乙起安全缓冲的作用

C.装置丙a处通NH3制水合肼

D.装置丁吸收反应过量NH3

解析:装置甲加热分解NH4Cl,得到NH3和HCl,遇冷又生成NH4Cl,无法制得NH3,A错误;装置乙中两导管短,未接入下方,起安全缓冲作用,B正确;装置丙分液漏斗中有NaClO溶液,a处通NH3,可以制水合肼,C正确;该反应中NH3过量,则装置丁吸收反应过量NH3,D正确。

3.(2022·山东烟台二中摸底联考)实验室用如图装置制备无水AlCl3(183 ℃升华),无水AlCl3遇潮湿空气即产生大量白雾。如图装置中存在的错误有(　B　)

A.4处 B.3处 C.2处 D.1处

解析:浓盐酸与MnO2制氯气需要加热,图中缺少加热装置;浓盐酸具有挥发性,应用饱和食盐水吸收HCl杂质,而不是使用饱和NaHCO3溶液;吸收尾气Cl2时导管应长进短出通过NaOH溶液。故装置中共有3处

错误。

4.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+3H2+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:苯胺能与酸反应生成盐,锌与盐酸反应制得的H2中有HCl,通入三颈烧瓶前应该除去HCl,而装置中缺少除杂装置,最好选择稀硫酸,A错误;采用逆流冷却原理,即装置中冷凝水应该b进a出,B错误;苯胺还原性强,易被氧化,制备苯胺前用H2排尽装置中空气,C正确;苯胺能与酸反应生成盐,而浓硫酸具有酸性和强氧化性,苯胺能和浓硫酸发生反应,故不能选用浓硫酸,三颈烧瓶内的反应结束后,关闭K,在三颈烧瓶中加入生石灰再蒸馏,D错误。

5.(2022·山东日照二模)实验室用环己醇与浓硫酸混合加热制备环己烯,装置如图所示(加热和夹持装置略去)。下列说法错误的是(　B　)

A.添加试剂时,先加入环己醇,再加入浓硫酸

B.反应过程中,分水器有水积攒则立即打开活塞放出

C.分水器中水量不再增多时,说明反应结束,即可停止实验

D.依次用NaOH溶液、蒸馏水洗涤,分液后加入无水CaCl2固体,过滤后再进行蒸馏即可得到纯净环己烯

解析:浓硫酸的密度大于环己醇的,根据浓硫酸稀释操作可知,添加试剂时,先加入环己醇,再加入浓硫酸,A正确;分水器能将反应生成的水及时分离出来,促使反应正向进行,且当分水器中的水不再增多时,说明反应结束,即可停止实验,故还有控制反应的作用,则反应过程中,当分水器中的水层增至支管口附近时,再打开活塞放出部分水,B错误、C正确;反应后所得混合液依次用NaOH溶液洗涤除去作为催化剂的H2SO4,蒸馏水洗涤除去NaOH、Na2SO4、H2SO4等可溶性杂质,分液后得有机层,加入无水CaCl2固体吸水,过滤后再进行蒸馏即可得到纯净环己烯,D正确。

6.(2022·海南卷)胆矾(CuSO4·5H2O)是一种重要化工原料,某研究小组以生锈的铜屑为原料[主要成分是Cu,含有少量的油污、CuO、CuCO3、Cu(OH)2]制备胆矾。流程如下。

回答问题:

(1)步骤①的目的是　　　　。 

(2)步骤②中,若仅用浓H2SO4溶解固体B,将生成　　　　(填化学式)污染环境。

(3)步骤②中,在H2O2存在下Cu溶于稀H2SO4,反应的化学方程式为 

                                               　。

(4)经步骤④得到的胆矾,不能用水洗涤的主要原因是　      。

(5)实验证明,滤液D能将I-氧化为I2。

ⅰ.甲同学认为不可能是步骤②中过量H2O2将I-氧化为I2,理由是   

                                               　。

ⅱ.乙同学通过实验证实,只能是Cu2+将I-氧化为I2,写出乙同学的实验方案及结果                                      　(不要求写具体操作过程)。 

解析:(1)原料表面含有少量的油污,Na2CO3溶液呈碱性,可以除去原料表面的油污,因此,步骤①的目的是除去原料表面的油污。

(2)在加热的条件下,铜可以与浓硫酸发生反应生成CuSO4、SO2和H2O,二氧化硫是一种大气污染物,步骤②中,若仅用浓硫酸溶解固体B,将生成SO2污染环境。

(3)步骤②中,在H2O2存在下Cu溶于稀硫酸,生成CuSO4和H2O,该反应的化学方程式为Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O。

(4)经步骤④得到的胆矾,不能用水洗涤的主要原因是胆矾晶体易溶于水,用水洗涤会导致胆矾的产率降低。

(5)ⅰ.H2O2常温下即能发生分解反应,在加热的条件下,其分解更快,因此,甲同学认为不可能是步骤②中过量H2O2将I-氧化为I2。

ⅱ.I-被氧化为I2时溶液的颜色会发生变化。滤液D中含有CuSO4和H2SO4,乙同学通过实验证实,只能是Cu2+将I-氧化为I2,较简单的方案是除去溶液中的Cu2+,然后再向其中加入含有I-的溶液,观察溶液是否变色;除去溶液中的Cu2+的方法有多种,可以加入适当的沉淀剂将其转化为难溶物,如加入Na2S将其转化为CuS沉淀。因此,乙同学的实验方案可为取少量滤液D,向其中加入适量Na2S溶液,直至不再有沉淀生成,静置后向上层清液中加入少量KI溶液;实验结果为上层清液不变色,证明I-不能被除去Cu2+的溶液氧化,故只能是Cu2+将I-氧化为I2。

答案:(1)除油污　

(2)SO2　

(3)Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O　

(4)胆矾晶体易溶于水　

(5)ⅰ.溶液C经步骤③加热浓缩后H2O2已完全分解

ⅱ.取滤液,向其中加入适量硫化钠,使铜离子恰好完全沉淀,再加入I-,不能被氧化

7.(2022·山东青岛五十八中期中)某研究小组将NaBO2、SiO2和Na的固体混合物与H2在500 ℃条件下制备NaBH4,实验装置如图所示。已知NaBH4中B为+3价,下列说法错误的是(　D　)

A.装置甲还可以用于制取CO2、H2S

B.装置乙、丙中分别装有NaOH溶液和浓硫酸

C.管式炉加热之前应收集装置尾部气体并验纯

D.可将反应后混合物加水溶解后用重结晶法提纯

解析:装置甲为块状固体与液体不加热制气装置,实验室可用大理石与稀盐酸反应制取CO2,用FeS与稀硫酸反应制取H2S,A正确;装置乙、丙分别用于除去H2中的HCl杂质和水蒸气,试剂可以是NaOH溶液和浓硫酸,B正确;H2通入管式炉中与NaBO2、SiO2和Na固体混合物在500 ℃时制备NaBH4,其化学方程式为NaBO2+2SiO2+4Na+2H2NaBH4+2Na2SiO3,高温下管式炉中若含空气,H2与O2反应会发生爆炸,则管式炉加热前应收集装置尾部气体并验纯,C正确;将反应后混合物加水溶解,NaBH4可与水发生反应NaBH4+2H2ONaBO2+4H2↑,无法做到提纯NaBH4,D

错误。

8.(不定项)(2022·湖南六校联考)无水四氯化锡(SnCl4)可用于制作FTO导电玻璃。实验室可用熔融的锡与氯气反应制备SnCl4,装置如图所示:

已知:①Sn、SnCl2、SnCl4有关的物理性质如下表所示:

②Sn的性质与Fe相似;SnCl4在空气中极易水解;Cl2易溶于SnCl4。

下列关于上述实验说法错误的是(　AB　)

A.A装置可换成启普发生器,C中盛放饱和食盐水,F中盛放浓NaOH

溶液

B.收集器中收集到的液体略显黄色,是因为有部分Cl2溶解在了SnCl4中,可加入饱和Na2SO3溶液萃取提纯SnCl4

C.当观察到装置F上方出现黄绿色气体现象时才开始点燃酒精灯,待锡熔化后适当增大氯气流量,目的是加快反应速率

D.本实验装置有缺陷,需要改进,应在装置E、F之间添加一个装浓硫酸的洗气瓶

解析:KClO3不是块状固体,其与浓盐酸反应的发生装置不能换成启普发生器,B中的饱和食盐水可除去HCl杂质,C中浓硫酸用于干燥,F中浓NaOH溶液用于尾气处理,A错误;SnCl4极易水解,故除去SnCl4中部分Cl2应选择蒸馏操作,B错误;当观察到装置F上方出现黄绿色气体时,此时装置中空气被排空,开始点燃酒精灯,可防止锡被O2氧化,待锡熔化后适当增大Cl2流量,目的是加快反应速率,C正确;为防止F装置中的水蒸气进入收集器,造成SnCl4水解,应在装置E、F间添加一个装浓硫酸的洗气瓶,D正确。

9.(2023·湖北名校一模)乙酰苯胺()具有退热镇痛作用,在OTC药物中占有重要地位。乙酰苯胺可通过苯胺()和乙酸反应制得,该反应是放热的可逆反应,其制备流程如下:

粗乙酰苯胺

已知:①苯胺在空气中易被氧化。

②可能用到的有关性质如下:

回答下列问题。

Ⅰ.乙酰苯胺的制备

(1)制备乙酰苯胺的化学方程式为 　                 。

(2)加入锌粉的原因是                                　。

(3)“加热回流”的装置如图所示,a处使用的仪器为　　　　(填“A”“B”或“C”),该仪器的名称是　　　　。

(4)“加热回流”的反应温度应控制在　　　　(填字母)。

A.85～100 ℃ B.100～115 ℃

C.115～130 ℃

Ⅱ.乙酰苯胺的提纯

将上述制得的粗乙酰苯胺固体移入500 mL烧杯中,加入100 mL热水,加热至沸腾,待粗乙酰苯胺完全溶解后,再补加少量蒸馏水。稍冷后,加入少量活性炭吸附色素等杂质,在搅拌下微沸 5 min,趁热过滤。待滤液冷却至室温,有晶体析出,称量产品为10.0 g。

(5)趁热过滤的目的是　    ;

这种提纯乙酰苯胺的方法叫　　　　。

(6)该实验中乙酰苯胺的产率是　　　　(保留三位有效数字)。 

解析:(2)苯胺易被空气中O2氧化,故加入锌能与醋酸反应生成H2,排除装置中的空气。(3)用小火加热回流,则在a处应该选用A仪器,其名称是直形冷凝管。(4)冰醋酸的沸点为 117.9 ℃,则回流温度不能超过此温度,起始温度要尽可能高才能加快化学反应速率。(5)温度低的时候乙酰苯胺溶解度低,所以要趁热过滤,防止降温过程中乙酰苯胺析出而降低产率。通过降温让溶质析出的提纯方法,即降温结晶。(6)原料中苯胺的物质的量为,可知理论上生成乙酰苯胺的质量为,实际产量为 10 g,则产率为

10 g÷×100%≈67.5%。

答案:(1)+CH3COOH+H2O

(2)产生H2可排除装置中的空气,保护苯胺不被氧化　(3)A　直形冷凝管　(4)B  (5)防止冷却过程中有乙酰苯胺析出,降低产率　降温结晶　(6)67.5%

10.(不定项)(2022·山东青岛一模)氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体{(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O}难溶于水,可用于制备热敏材料VO2。已知+4价钒的化合物易被氧化,实验室以VOCl2和NH4HCO3为原料制备氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体的装置如图所示。下列说法正确的是(　AC　)

A.按气流方向从左往右,各装置接口连接顺序为a→f,g→b,c→d

B.装置①的优点是节约原料且能随开随用、随关随停

C.实验时需先关闭K2,打开K1,待③中出现浑浊,再打开K2,关闭K1

D.装置②发生反应的离子方程式为

6VOCl2+5N+4HC+19H2O(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O↓+

12Cl-+13H+

解析:图示装置①制备的CO2可排尽装置中的空气,装置④可用于除去CO2中的HCl杂质,装置②中VOCl2与NH4HCO3溶液反应可制得氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体,装置③用于验证CO2是否把装置中空气排尽,则装置的连接顺序为①④②③,接口连接顺序为a→f,g→b,c→d,A正确;装置①可防止CO2气体逸出,但不能控制反应的发生和停止,不能达到随开随用、随关随停的目的,B错误;实验时先关闭K2,打开K1,用装置①制取CO2排尽装置中的空气,待③中出现浑浊说明装置中空气已排尽,再打开K2,关闭K1,制备氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体,C正确;装置②中制得氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体和NH4Cl,反应的离子方程式为6VOCl2+

5N+4HC+13OH-+6H2O(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O↓+

12Cl-,D错误。

11.某兴趣小组利用葡萄糖酸钙[Ca(C6H11O7)2]与硫酸锌反应制备葡萄糖酸锌[Zn(C6H11O7)2]的流程为

已知:①有关物质在水和乙醇中的溶解性:

②葡萄糖酸锌稍高于100 ℃即开始分解。

(1)反应须控温90 ℃,可以采用的加热方式为　　　　,反应控温在90 ℃的原因为　               　。

(2)“趁热抽滤”的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　。在“蒸发浓缩至黏稠状,冷却至室温”后添加95%乙醇的作用是　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　。

(3)对粗产品进行提纯操作的名称是　                       。

(4)用EDTA(乙二胺四乙酸)滴定法测定粗产品中锌的含量,步骤如下:

Ⅰ.取5.200 g粗产品溶于水配成100.00 mL溶液,取25.00 mL置于锥形瓶中,并向其中加入少量EBT(一种指示剂,溶液呈蓝色,与Zn2+形成的配合物溶液呈酒红色)。

Ⅱ.向锥形瓶中加入2.000 mol·L-1 EDTA 10.00 mL(过量),振荡。

Ⅲ.用1.000 mol·L-1锌标准溶液进行滴定至终点,消耗锌标准溶液17.00 mL。

已知:向滴有指示剂的粗产品溶液中加入EDTA时,会发生反应:

Zn—EBT+EDTAZn—EDTA+EBT。

①滴定终点的现象为 　            。

②该粗产品中Zn的质量分数为　　　　。已知葡萄糖酸锌中Zn的质量分数为14.29%,则造成此次测定结果偏差的可能原因是　 　　　(填字母)。

A.该粗产品中混有ZnSO4杂质

B.滴定前滴定管的尖嘴部分有气泡,滴定后气泡消失

C.配制粗产品溶液,定容时俯视刻度线

D.未用锌标准溶液润洗滴定管

解析:(1)反应须控温90 ℃,低于水的沸点,所以可用水浴加热;温度过低葡萄糖酸锌会析出,且反应速率较慢,温度过高葡萄糖酸锌容易分解,故反应控温在90 ℃较好。(2)葡萄糖酸锌易溶于热水,为防止其结晶析出造成损失,应趁热过滤;葡萄糖酸锌微溶于乙醇,加入95%乙醇可降低葡萄糖酸锌的溶解度,使晶体进一步析出,提高产率。(3)葡萄糖酸锌为固体,且易溶于热水,可以重结晶进行提纯。(4)①加入的EDTA过量,所以滴定前溶液中存在Zn—EDTA、EBT、EDTA,溶液显蓝色,滴入锌标准溶液消耗过量的EDTA,当EDTA完全反应后,Zn2+与EBT结合,溶液变为酒红色,故滴定终点的现象为滴入最后半滴锌标准溶液后,溶液恰好由蓝色变为酒红色,且保持半分钟不变色;②根据所用锌标准溶液的量可知剩余的 n剩(EDTA)=1.000 mol·L-1×

0.017 L=0.017 mol,则25.00 mL待测液中n(Zn2+)=n总(EDTA)-

n剩(EDTA)=2.000 mol·L-1×0.01 L-0.017 mol=0.003 mol,故样品中 n(Zn2+)=0.003 mol×=0.012 mol,则样品中Zn的质量分数为×100%=15%;计算结果比理论值偏高,分析造成此次测定结果偏差的可能原因,ZnSO4中Zn的质量分数为×100%≈40.4%>15%,故混有ZnSO4杂质可能造成结果为15%,A正确;滴定前滴定管的尖嘴部分有气泡,滴定后气泡消失,则记录所用的锌标准溶液的体积偏大,造成n剩(EDTA)偏大,n(Zn2+)偏小,结果偏低,B错误;配制粗产品溶液,定容时俯视刻度线,造成粗产品浓度偏大,取出的

25.00 mL待测液中n(Zn2+)偏大,计算结果偏高,C正确;未用锌标准溶液润洗滴定管,标准液被稀释,则记录所用的锌标准溶液的体积偏大,造成 n剩(EDTA) 偏大,n(Zn2+)偏小,结果偏低,D错误。

答案:(1)水浴加热　温度过低葡萄糖酸锌会析出,且反应速率较慢,温度过高葡萄糖酸锌容易分解  (2)防止葡萄糖酸锌结晶析出造成损失　降低葡萄糖酸锌的溶解度,提高产率　(3)重结晶  (4)①滴入最后半滴锌标准溶液后,溶液恰好由蓝色变为酒红色,且保持半分钟不变色  ②15%　AC