2024届人教版高考化学一轮复习专题十七实验方案的设计与评价十年高考题作业含答案

这是一份2024届人教版高考化学一轮复习专题十七实验方案的设计与评价十年高考题作业含答案，共55页。试卷主要包含了胆矾是一种重要化工原料，0~9，高技术领域常使用高纯试剂，6%，硫化钠可广泛用于染料、医药行业等内容，欢迎下载使用。
专题十七　实验方案的设计与评价
考点一　制备实验方案的设计与评价
1.(2022海南,15,10分)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)。 
答案　(1)除油污　(2)SO2
(3)Cu+H2O2+H2SO4 CuSO4+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
解析　步骤①中Na2CO3溶液促进原料中油脂的水解,步骤②用于溶解固体B中的Cu、CuO、CuCO3、Cu(OH)2生成CuSO4,步骤③中析出胆矾。(1)油脂的主要成分为高级脂肪酸甘油酯,在碱性条件下能够完全水解,故步骤①中Na2CO3溶液的作用是除油污。(2)步骤②中若使用浓硫酸,则发生反应Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O。(3)步骤②中,H2O2在酸性环境下能把Cu氧化成Cu2+,根据得失电子守恒和原子守恒可得反应的化学方程式。(4)胆矾属于易溶性盐(易溶于水),故步骤④中不能用水洗涤胆矾。(5)步骤③中加热浓缩操作可使H2O2分解,故滤液D中不含有H2O2;验证是否为Cu2+氧化I-,须除尽滤液中的Cu2+进行对照实验。
名师点睛　验证是否为Cu2+氧化I-,须做对照实验。可用含有Cu2+的溶液(滤液D中含有Cu2+)和不含有Cu2+的溶液分别与I-反应,进行实验现象对比。







2.(2022海南,17,12分)磷酸氢二铵[(NH4)2HPO4]常用于干粉灭火剂。某研究小组用磷酸吸收氨气制备(NH4)2HPO4,装置如图所示(夹持和搅拌装置已省略)。

回答问题:
(1)实验室用NH4Cl(s)和Ca(OH)2(s)制备氨气的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)现有浓H3PO4质量分数为85%,密度为1.7 g·mL-1。若实验需100 mL 1.7 mol·L-1的H3PO4溶液,则需浓H3PO4　　　　mL(保留一位小数)。 
(3)装置中活塞K2的作用为　　　　　　　　　。实验过程中,当出现　　　　现象时,应及时关闭K1,打开K2。 
(4)当溶液pH为8.0~9.0时,停止通NH3,即可制得(NH4)2HPO4溶液。若继续通入NH3,当pH>10.0时,溶液中OH-、　　　　和　　　　(填离子符号)浓度明显增加。 
(5)若本实验不选用pH传感器,还可选用　　　　作指示剂,当溶液颜色由　　　　变为　　　　时,停止通NH3。 
答案　(1)2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2H2O+2NH3↑
(2)11.5
(3)平衡气压防倒吸　倒吸
(4)NH4+　PO43-
(5)酚酞　无色　浅红色
解析　(2)设需浓H3PO4的体积为V,则1 000×85%×1.798 mol·L-1×V=1.7 mol·L-1×0.1 L,解得V≈0.011 5 L,即11.5 mL。
(3)NH3极易溶于水而导致液体倒吸,倒吸时关闭K1,打开K2,使装置内压强增大,即可防止倒吸。
(4)当pH>10.0时,溶液碱性增强,可生成(NH4)3PO4,故浓度增大的离子还有NH4+和PO43-。
(5)(NH4)2HPO4溶液显碱性,故可选用酚酞作指示剂,由酚酞的变色范围可知,终点时的颜色变化是由无色变成浅红色。

3.(2022湖北,16,14分)高技术领域常使用高纯试剂。纯磷酸(熔点为42 ℃,易吸潮)可通过市售85%磷酸溶液减压蒸馏除水、结晶除杂得到,纯化过程需要严格控制温度和水分,温度低于21 ℃易形成2H3PO4·H2O(熔点为30 ℃),高于100 ℃则发生分子间脱水生成焦磷酸等。某兴趣小组为制备磷酸晶体设计的实验装置如下(夹持装置略):

回答下列问题:
(1)A的名称是　　　　　。B的进水口为　　　　(填“a”或“b”)。 
(2)P2O5的作用是　　　　。 
(3)空气流入毛细管的主要作用是防止　　　,还具有搅拌和加速水逸出的作用。 
(4)升高温度能提高除水速度,实验选用水浴加热的目的是　　　　　　　　。 
(5)磷酸易形成过饱和溶液,难以结晶,可向过饱和溶液中加入　　　　促进其结晶。 
(6)过滤磷酸晶体时,除了需要干燥的环境外,还需要控制温度为　　　　(填标号)。 
A.”“　随温度升高,CO含量增大,说明生成CO的反应是吸热反应
③H2O、FeCl2溶液、NaOH溶液
④MgCl2、AlCl3、FeCl3
(2)SiCl4　高于136℃,低于181℃
解析　(1)①将已知的两个热化学方程式相加,即可得出答案。②观察图像可知,随着温度的升高,CO的含量增大,说明平衡向生成CO的方向移动,所以生成CO的反应是吸热反应,ΔH>0。④在室温下,TiCl4、SiCl4为液态,AlCl3、FeCl3、MgCl2为固态且在TiCl4中微溶或难溶,所以滤渣中应含有AlCl3、FeCl3、MgCl2,但AlCl3、FeCl3在TiCl4中微溶,故粗TiCl4混合液中仍然会存在少量的AlCl3、FeCl3。
(2)TiCl4在蒸馏塔二中被蒸出,说明物质a应是一种沸点比TiCl4低的物质,结合题给资料可知a是SiCl4。T2应控制在136℃以上,181℃以下,确保TiCl4被蒸出,同时AlCl3等杂质不能被蒸出。
审题方法　认真读题,捕捉到题目中的所有信息,依据相关知识进行分析。

13.(2017江苏单科,21B,12分)1-溴丙烷是一种重要的有机合成中间体,沸点为71℃,密度为1.36g·cm-3。实验室制备少量1-溴丙烷的主要步骤如下:
步骤1:在仪器A中加入搅拌磁子、12g正丙醇及20mL水,冰水冷却下缓慢加入28mL浓H2SO4;冷却至室温,搅拌下加入24gNaBr。
步骤2:如下图所示搭建实验装置,缓慢加热,直到无油状物馏出为止。

步骤3:将馏出液转入分液漏斗,分出有机相。
步骤4:将分出的有机相转入分液漏斗,依次用12mLH2O、12mL5%Na2CO3溶液和12mLH2O洗涤,分液,得粗产品,进一步提纯得1-溴丙烷。
(1)仪器A的名称是　　　　　;加入搅拌磁子的目的是搅拌和　　　　　。 
(2)反应时生成的主要有机副产物有2-溴丙烷和　。 
(3)步骤2中需向接受瓶内加入少量冰水并置于冰水浴中的目的是　　　　　　　　　　　。 
(4)步骤2中需缓慢加热使反应和蒸馏平稳进行,目的是　　　　　　　　　。 
(5)步骤4中用5%Na2CO3溶液洗涤有机相的操作:向分液漏斗中小心加入12mL5%Na2CO3溶液,振荡,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,静置,分液。 
答案　(1)蒸馏烧瓶　防止暴沸　
(2)丙烯、正丙醚　
(3)减少1-溴丙烷的挥发
(4)减少HBr挥发
(5)将分液漏斗下口向上倾斜、打开活塞排出气体
解析　(1)蒸馏烧瓶的特征是“自带支管”;加入搅拌磁子的作用是搅拌、防暴沸。
(2) 正丙醇的结构简式为CH3CH2CH2OH,反应过程中正丙醇会发生分子内脱水和分子间脱水分别生成副产物丙烯和正丙醚。

14.(2016四川理综,9,13分)CuCl广泛应用于化工和印染等行业。某研究性学习小组拟热分解CuCl2·2H2O制备CuCl,并进行相关探究。
【资料查阅】　

【实验探究】　该小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器略)。

请回答下列问题:
(1)仪器X的名称是　　　　。 
(2)实验操作的先后顺序是a→　　　　→e(填操作的编号)。 
a.检查装置的气密性后加入药品
b.熄灭酒精灯,冷却
c.在“气体入口”处通入干燥HCl
d.点燃酒精灯,加热
e.停止通入HCl,然后通入N2
(3)在实验过程中,观察到B中物质由白色变为蓝色,C中试纸的颜色变化是　　　　　　　　。 
(4)装置D中发生的氧化还原反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　。 
【探究反思】
(5)反应结束后,取出CuCl产品进行实验,发现其中含有少量的CuCl2或CuO杂质。根据资料信息分析:
①若杂质是CuCl2,则产生的原因是　。 
②若杂质是CuO,则产生的原因是　。 
答案　(1)干燥管　(2)cdb　(3)先变红,后褪色　(4)Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O　(5)①加热时间不足或温度偏低　②通入HCl的量不足
解析　(1)X为干燥管。(2)根据资料可知,由CuCl2·2H2O热分解制备CuCl要防止Cu+被空气中氧气氧化,故应先通入干燥的HCl以排尽装置中的空气,然后再加热使CuCl2·2H2O分解,最后必须在无氧环境中冷却,结合上述思路,操作的顺序为a→c→d→b→e。(3)实验过程中,HCl会进入C中,另外当温度高于300℃时,试管中发生反应:2CuCl22CuCl+Cl2↑,故进入C的气体既有HCl又有Cl2,所以C中湿润蓝色石蕊试纸先变红,后褪色。(4)根据(3)可知进入D中的气体有HCl和Cl2,则装置D中发生的氧化还原反应的离子方程式为Cl2+2OH-Cl-+ClO-+H2O。(5)①根据资料可知,含CuCl2杂质的原因是CuCl2没有完全分解,而造成此现象的原因是加热温度偏低或加热时间不足。②杂质CuO产生的原因是水的存在引起CuCl2水解生成Cu2(OH)2Cl2,再受热分解产生CuO,故原因是通入HCl的量不足。

15.(2016北京理综,27,12分)以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料,制备高纯PbO,实现铅的再生利用。其工作流程如下:

(1)过程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是　。 
(2)过程Ⅰ中,Fe2+催化过程可表示为:
ⅰ:2Fe2++PbO2+4H++SO42-2Fe3++PbSO4+2H2O
ⅱ:……
①写出ⅱ的离子方程式:　。 
②下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。
a.向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液几乎无色,再加入少量PbO2,溶液变红。
b. 　 　　　。 
(3)PbO溶解在NaOH溶液中,存在平衡:PbO(s)+NaOH(aq)NaHPbO2(aq),其溶解度曲线如下图所示。

①过程Ⅱ的目的是脱硫。滤液1经处理后可在过程Ⅱ中重复使用,其目的是　　　　(选填序号)。 
A.减少PbO的损失,提高产品的产率
B.重复利用NaOH,提高原料的利用率
C.增加Na2SO4浓度,提高脱硫效率
②过程Ⅲ的目的是提纯。结合上述溶解度曲线,简述过程Ⅲ的操作:　　　　　　　　　　。 
答案　(12分)(1)Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O
(2)①2Fe3++Pb+SO42-2Fe2++PbSO4
②b.取a中红色溶液,向其中加入铅粉后,红色褪去
(3)①A、B
②向PbO粗品中加入一定量的35%NaOH溶液,加热至110℃,充分溶解后,趁热过滤,冷却结晶,过滤得到PbO固体
解析　(2)①Fe2+作催化剂,Fe3+是中间产物,在反应ⅱ中Fe3+应被还原成Fe2+,Pb作还原剂被氧化成Pb2+,Pb2+与SO42-结合成PbSO4沉淀,所以ⅱ的离子方程式为Pb+2Fe3++SO42-PbSO4+2Fe2+。②a对应反应ⅰ,目的是检验PbO2能将Fe2+氧化成Fe3+,则b对应反应ⅱ,目的是检验Pb能把Fe3+还原成Fe2+,所以在实验中应加铅粉进行检验。
(3) ①C项,SO42-浓度越大,脱硫的效率越低。②PbO在35%NaOH溶液中的溶解度随温度升高变化大,且在110℃时PbO的溶解度大,所以在35%NaOH溶液中进行溶解,加热至110℃,充分溶解后,趁热过滤,冷却结晶,过滤可得到较纯的PbO。

16.(2016浙江理综,29,15分)无水MgBr2可用作催化剂。实验室采用镁屑与液溴为原料制备无水MgBr2,装置如下图,主要步骤如下:

步骤1　三颈瓶中装入10g镁屑和150mL无水乙醚;装置B中加入15mL液溴。
步骤2　缓慢通入干燥的氮气,直至溴完全导入三颈瓶中。
步骤3　反应完毕后恢复至常温,过滤,滤液转移至另一干燥的烧瓶中,冷却至0℃,析出晶体,再过滤得三乙醚合溴化镁粗品。
步骤4　室温下用苯溶解粗品,冷却至0℃,析出晶体,过滤,洗涤得三乙醚合溴化镁,加热至160℃分解得无水MgBr2产品。
已知:①Mg与Br2反应剧烈放热;MgBr2具有强吸水性。
②MgBr2+3C2H5OC2H5MgBr2·3C2H5OC2H5
请回答:
(1)仪器A的名称是　　　　。实验中不能用干燥空气代替干燥N2,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)如将装置B改为装置C,可能会导致的后果是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)步骤3中,第一次过滤除去的物质是　　　　。 
(4)有关步骤4的说法,正确的是　　　　。 
A.可用95%的乙醇代替苯溶解粗品
B.洗涤晶体可选用0℃的苯
C.加热至160℃的主要目的是除去苯
D.该步骤的目的是除去乙醚和可能残留的溴
(5)为测定产品的纯度,可用EDTA(简写为Y4-)标准溶液滴定,反应的离子方程式:
Mg2++Y4-MgY2-
①滴定前润洗滴定管的操作方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
②测定时,先称取0.2500g无水MgBr2产品,溶解后,用0.0500mol·L-1的EDTA标准溶液滴定至终点,消耗EDTA标准溶液26.50mL,则测得无水MgBr2产品的纯度是　　　　(以质量分数表示)。 
答案　(1)干燥管　防止镁屑与氧气反应,生成的MgO阻碍Mg与Br2的反应
(2)会将液溴快速压入三颈瓶,反应过快大量放热而存在安全隐患　(3)镁屑　(4)BD
(5)①从滴定管上口加入少量待装液,倾斜着转动滴定管,使液体润湿内壁,然后从下部放出,重复2~3次　②97.5%
解析　(1)空气中含有氧气,Mg与Br2反应放热,会导致镁屑被氧气氧化,同时生成的MgO会阻碍Mg与Br2的反应。
(2)装置B可使液溴挥发,溴蒸气随氮气进入三颈瓶中,而装置C则会导致锥形瓶内气压增大,将液溴快速压入三颈瓶中,使反应过快大量放热而存在安全隐患。
(3)由题意可知第一次过滤时,产品未析出,故第一次过滤除去的是未反应的镁屑。
(4)MgBr2具有强吸水性,95%的乙醇中仍含有少量的水,A项不正确;0℃时晶体能析出,说明0℃时晶体在苯中的溶解度较小,B项正确;加热至160℃是让三乙醚合溴化镁转化为MgBr2,C项不正确;乙醚、液溴均易溶于苯中,步骤4可除去杂质得到高纯度的MgBr2,D项正确。
(5)②n(MgBr2)=n(Mg2+)=n(Y4-)=0.0500mol·L-1×26.50×10-3L=1.325×10-3mol,无水MgBr2产品的纯度为1.325×10-3mol×184 g·mol-10.250 0 g×100%≈97.5%。







17.(2014课标Ⅰ,26,13分)乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素的成分之一,具有香蕉的香味。实验室制备乙酸异戊酯的反应、装置示意图和有关数据如下:



相对分子质量
密度/(g·cm-3)
沸点/℃
水中溶解性
异戊醇
88
0.8123
131
微溶
乙酸
60
1.0492
118
溶
乙酸异戊酯
130
0.8670
142
难溶
实验步骤:
在A中加入4.4g异戊醇、6.0g乙酸、数滴浓硫酸和2~3片碎瓷片。开始缓慢加热A,回流50min。反应液冷至室温后倒入分液漏斗中,分别用少量水、饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤;分出的产物加入少量无水MgSO4固体,静置片刻,过滤除去MgSO4固体,进行蒸馏纯化,收集140~143℃馏分,得乙酸异戊酯3.9g。
回答下列问题:
(1)仪器B的名称是　　　　　　。 
(2)在洗涤操作中,第一次水洗的主要目的是　　　　　　　　　　,第二次水洗的主要目的是　　　　　　　　　　　　　。 
(3)在洗涤、分液操作中,应充分振荡,然后静置,待分层后　　　　(填标号)。 
a.直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的上口倒出
b.直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的下口放出
c.先将水层从分液漏斗的下口放出,再将乙酸异戊酯从下口放出
d.先将水层从分液漏斗的下口放出,再将乙酸异戊酯从上口倒出
(4)本实验中加入过量乙酸的目的是　　　　　　　　。 
(5)实验中加入少量无水MgSO4的目的是　　　　。 
(6)在蒸馏操作中,仪器选择及安装都正确的是　　　　(填标号)。 


(7)本实验的产率是　　　　(填标号)。 
a.30% b.40% c.60% d.90%
(8)在进行蒸馏操作时,若从130℃便开始收集馏分,会使实验的产率偏　　　　(填“高”或“低”),其原因是　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)球形冷凝管
(2)洗掉大部分硫酸和醋酸　洗掉碳酸氢钠
(3)d　(4)提高醇的转化率　(5)干燥　(6)b　(7)c
(8)高　会收集少量未反应的异戊醇
解析　(2)反应后A中液体是乙酸异戊酯、乙酸、硫酸、异戊醇、水的混合物,第一次水洗的目的是除去大部分乙酸、硫酸,用饱和NaHCO3溶液洗涤的目的是除去残留的少量CH3COOH、H2SO4,第二次水洗的目的是除去残留的少量NaHCO3。(3)静置分层后,乙酸异戊酯在上层,应先将水层从分液漏斗下口放出后,再从上口倒出乙酸异戊酯。(4)加入过量乙酸,可提高异戊醇(价格较高)的转化率。(5)加入无水MgSO4,可除去乙酸异戊酯中残留的少量水(MgSO4+7H2OMgSO4·7H2O)。(6)蒸馏时,温度计水银球应位于蒸馏烧瓶的支管口处,通常球形冷凝管用于反应装置中冷凝反应物蒸气,直形冷凝管用于蒸馏装置中冷凝馏分,故选择b装置。(7)乙酸过量,应用异戊醇的量计算乙酸异戊酯的理论产量。n(异戊醇)=4.4 g88 g/mol=0.05mol,故乙酸异戊酯的理论产量为0.05mol×130g/mol=6.5g,本实验的产率为3.9 g6.5 g×100%=60%。(8)若从130℃便开始收集馏分,则产品中会混入异戊醇,导致实验产率偏高。


















18.(2013课标Ⅰ,26,13分)醇脱水是合成烯烃的常用方法,实验室合成环己烯的反应和实验装置如下:
+H2O

可能用到的有关数据如下:

相对分子质量
密度/(g·cm-3)
沸点/℃
溶解性
环己醇
100
0.9618
161
微溶于水
环己烯
82
0.8102
83
难溶于水
合成反应:
在a中加入20g环己醇和2小片碎瓷片,冷却搅动下慢慢加入1mL浓硫酸。b中通入冷却水后,开始缓慢加热a,控制馏出物的温度不超过90℃。
分离提纯:
反应粗产物倒入分液漏斗中分别用少量5%碳酸钠溶液和水洗涤,分离后加入无水氯化钙颗粒,静置一段时间后弃去氯化钙。最终通过蒸馏得到纯净环己烯10g。
回答下列问题:
(1)装置b的名称是　　　　。 
(2)加入碎瓷片的作用是　　　　;如果加热一段时间后发现忘记加瓷片,应该采取的正确操作是　　　　(填正确答案标号)。 
A.立即补加 B.冷却后补加C.不需补加 D.重新配料
(3)本实验中最容易产生的副产物的结构简式为　　　　。 
(4)分液漏斗在使用前须清洗干净并　　　　;在本实验分离过程中,产物应该从分液漏斗的　　　　(填“上口倒出”或“下口放出”)。 
(5)分离提纯过程中加入无水氯化钙的目的是　　　　。 
(6)在环己烯粗产物蒸馏过程中,不可能···用到的仪器有　　　(填正确答案标号)。 
A.圆底烧瓶　　B.温度计　　C.吸滤瓶
D.球形冷凝管　　E.接收器
(7)本实验所得到的环己烯产率是　　　(填正确答案标号)。 
A.41% B.50% C.61% D.70%
答案　(1)直形冷凝管
(2)防止暴沸　B
(3)
(4)检漏　上口倒出　(5)干燥(或除水除醇)
(6)CD　(7)C
解析　本题以环己烯的制备为命题素材,考查蒸馏、分液等物质分离、提纯的基本操作。(2)液体混合物加热时为防止暴沸,应加入碎瓷片,若加热一段时间后发现忘记加碎瓷片,应待混合液冷却后补加。(3)本实验最易产生的副产物应该是分子间脱水生成的醚。(5)无水CaCl2的作用是除去环己烯中残留的少量水和醇。(7)由反应方程式知的理论产量为82100×20g=16.4g,故生成环己烯的产率=10 g16.4 g×100%=61%,C正确。

19.(2013天津理综,9,18分)FeCl3在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl3,再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。
Ⅰ.经查阅资料得知:无水FeCl3在空气中易潮解,加热易升华。他们设计了制备无水FeCl3的实验方案,装置示意图(加热及夹持装置略去)及操作步骤如下:

①检验装置的气密性;
②通入干燥的Cl2,赶尽装置中的空气;
③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成;
④……
⑤体系冷却后,停止通入Cl2,并用干燥的N2赶尽Cl2,将收集器密封。
请回答下列问题:
(1)装置A中反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)第③步加热后,生成的烟状FeCl3大部分进入收集器,少量沉积在反应管A右端。要使沉积的FeCl3进入收集器,第④步操作是　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)操作步骤中,为防止FeCl3潮解所采取的措施有(填步骤序号)　　　　。 
(4)装置B中冷水浴的作用为　　　　　　　　　　　;装置C的名称为　　　　;装置D中FeCl2全部反应后,因失去吸收Cl2的作用而失效,写出检验FeCl2是否失效的试剂:　　　　　　。 
(5)在虚线框中画出尾气吸收装置E并注明试剂。
Ⅱ.该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S,得到单质硫;过滤后,再以石墨为电极,在一定条件下电解滤液。
(6)FeCl3与H2S反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(7)电解池中H+在阴极放电产生H2,阳极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(8)综合分析实验Ⅱ的两个反应,可知该实验有两个显著优点:
①H2S的原子利用率为100%;②　。 
答案　(共18分)(1)2Fe+3Cl22FeCl3
(2)在沉积的FeCl3固体下方加热
(3)②⑤
(4)冷却,使FeCl3沉积,便于收集产品　干燥管
K3[Fe(CN)6]溶液
(5)
(6)2Fe3++H2S2Fe2++S↓+2H+
(7)Fe2+-e-Fe3+
(8)FeCl3得到循环利用
解析　(4)检验D中FeCl2是否失效可以用K3[Fe(CN)6]溶液,取D中溶液加K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉淀生成说明没有失效。(7)电解滤液时,阳极发生的反应为2Cl--2e-Cl2↑、2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,故可以理解为:Fe2+-e-Fe3+,电解总反应可以写成:2Fe2++2H+2Fe3++H2↑。

20.(2013山东理综,30,15分)TiO2既是制备其他含钛化合物的原料,又是一种性能优异的白色颜料。
(1)实验室利用反应TiO2(s)+CCl4(g)TiCl4(g)+CO2(g),在无水无氧条件下制备TiCl4,实验装置示意图如下:

有关物质性质如下表:
物质
熔点/℃
沸点/℃
其他
CCl4
-23
76
与TiCl4互溶
TiCl4
-25
136
遇潮湿空气产生白雾

仪器A的名称是　　　　。装置E中的试剂是　　　　。反应开始前依次进行如下操作:组装仪器、　　　　、加装药品、通N2一段时间后点燃酒精灯。反应结束后的操作包括:①停止通N2　②熄灭酒精灯　③冷却至室温。正确的顺序为　　　　　(填序号)。欲分离D中的液态混合物,所采用操作的名称是　　　　。 
(2)工业上由钛铁矿(FeTiO3)(含Fe2O3、SiO2等杂质)制备TiO2的有关反应包括:
酸溶　FeTiO3(s)+2H2SO4(aq)FeSO4(aq)+TiOSO4(aq)+2H2O(l)
水解　TiOSO4(aq)+2H2O(l)H2TiO3(s)+H2SO4(aq)
简要工艺流程如下:

①试剂A为　　　　。钛液Ⅰ需冷却至70℃左右,若温度过高会导致产品TiO2收率降低,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
②取少量酸洗后的H2TiO3,加入盐酸并振荡,滴加KSCN溶液后无明显现象,再加H2O2后出现微红色,说明H2TiO3中存在的杂质离子是　　　　。这种H2TiO3即使用水充分洗涤,煅烧后获得的TiO2也会发黄,发黄的杂质是　　　　(填化学式)。 
答案　(1)干燥管　浓H2SO4　检查气密性　②③①　分馏(或蒸馏)
(2)①Fe　温度过高会导致TiOSO4提前水解,产生H2TiO3沉淀　②Fe2+　Fe2O3
解析　(1)D装置用来冷凝收集TiCl4,TiCl4遇潮会发生反应,故装置E中应盛放浓H2SO4,隔绝空气中的水蒸气;组装好仪器加药品前应检查装置气密性;反应结束后应先熄灭酒精灯,冷却到室温后再停止通入N2,防止空气进入使产品变质;所得产品中会含有杂质CCl4,而CCl4与产品的沸点不同,故采用蒸馏法分离D中液体混合物。(2)①钛液Ⅰ中除有TiOSO4、FeSO4外,还混有Fe2(SO4)3,加入过量铁屑可把Fe2(SO4)3还原成FeSO4;温度过高时钛液Ⅰ中TiOSO4会提前水解转化成H2TiO3沉淀,过滤后混入FeSO4·7H2O中,从而降低钛液Ⅱ中TiOSO4的含量,导致TiO2收率降低。②由题意可知H2TiO3中应存在少量Fe2+;含Fe2+的H2TiO3在洗涤、煅烧过程中,Fe2+会转化成Fe(OH)2,Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3,Fe(OH)3分解生成Fe2O3,从而使产品TiO2发黄。

21.(2012天津理综,9,18分)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　　　　　　　　　　　　　　　　　　;得到滤渣1的主要成分为　。 
(2)第②步加H2O2的作用是　　　　　　　　　　　　,使用H2O2的优点是　　　　　　　　　　　　　　;调溶液pH的目的是使　　　　生成沉淀。 
(3)用第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。 
(5)探究小组用滴定法测定CuSO4·5H2O(Mr=250)含量。取ag试样配成100mL溶液,每次取20.00mL,消除干扰离子后,用cmol·L-1EDTA(H2Y2-)标准溶液滴定至终点,平均消耗EDTA溶液bmL。滴定反应如下:
Cu2++H2Y2-CuY2-+2H+
写出计算CuSO4·5H2O质量分数的表达式ω=　　　　　　　　　　　　　　　; 
下列操作会导致CuSO4·5H2O含量的测定结果偏高的是　　　　　。 
a.未干燥锥形瓶
b.滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡
c.未除净可与EDTA反应的干扰离子
答案　(18分)(1)Cu+4H++2NO3-Cu2++2NO2↑+2H2O或3Cu+8H++2NO3-3Cu2++2NO↑+4H2O　Au、Pt
(2)将Fe2+氧化为Fe3+　不引入杂质,对环境无污染　Fe3+、Al3+
(3)加热脱水
(4)甲　所得产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质　乙
(5)cmol·L-1×b×10-3L×250 g·mol-1×5ag×100%　c
解析　(1)Cu与稀H2SO4、浓HNO3的混酸反应的离子方程式为Cu+4H++2NO3-Cu2++2NO2↑+2H2O或3Cu+8H++2NO3-3Cu2++2NO↑+4H2O。Au、Pt不溶于稀H2SO4和浓HNO3的混酸,故滤渣1的主要成分为Au和Pt。
(2)H2O2具有氧化性,第②步加H2O2的作用是将滤液1中的Fe2+氧化为Fe3+。使用H2O2的优点是不引入杂质,对环境无污染。调溶液pH的目的是使Fe3+和Al3+分别转化为Fe(OH)3沉淀和Al(OH)3沉淀。
(3)加热脱水可使CuSO4·5H2O变为CuSO4:CuSO4·5H2OCuSO4+5H2O。
(4)甲方案不可行,因为酸浸液是Al2(SO4)3和Fe2(SO4)3的混合液,故所得产品中含有较多Fe2(SO4)3杂质。乙和丙方案相比,丙方案中的H2SO4部分转化为Na2SO4,故从原子利用率角度考虑,乙方案更合理。
(5)20.00mL溶液中n(CuSO4·5H2O)=n(Cu2+)=n(H2Y2-)=cmol·L-1×b×10-3L,则100mL溶液中的n(CuSO4·5H2O)=cmol·L-1×b×10-3L×100 mL20.00 mL,故CuSO4·5H2O质量分数的表达式ω=cmol·L-1×b×10-3L×250 g·mol-1×5ag×100%。
滴定实验中,未干燥锥形瓶,不影响测定结果。若滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡,所读取的消耗标准溶液的体积偏小,使测定结果偏低。若未除净可与EDTA反应的离子,消耗EDTA溶液的体积偏大,使测定结果偏高。

22.(2012课标,28,14分)溴苯是一种化工原料,实验室合成溴苯的装置示意图及有关数据如下:


苯
溴
溴苯
密度/g·cm-3
0.88
3.10
1.50
沸点/℃
80
59
156
水中溶解度
微溶
微溶
微溶
按下列合成步骤回答问题:
(1)在a中加入15mL无水苯和少量铁屑。在b中小心加入4.0mL液态溴。向a中滴入几滴溴,有白色烟雾产生,是因为生成了　　　　气体。继续滴加至液溴滴完。装置d的作用是　　　　　　; 
(2)液溴滴完后,经过下列步骤分离提纯:
①向a中加入10mL水,然后过滤除去未反应的铁屑;
②滤液依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗涤。NaOH溶液洗涤的作用是　　　　　　　　　; 
③向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙,静置、过滤。加入氯化钙的目的是　　　　; 
(3)经以上分离操作后,粗溴苯中还含有的主要杂质为　　　,要进一步提纯,下列操作中必须的是　　　　(填入正确选项前的字母); 
A.重结晶 B.过滤C.蒸馏 D.萃取
(4)在该实验中,a的容积最适合的是　　　　(填入正确选项前的字母)。 
A.25mL B.50mLC.250mL D.500mL
答案　(1)HBr　吸收HBr和Br2
(2)除去HBr和未反应的Br2　干燥
(3)苯　C
(4)B
解析　(1)白色烟雾是由苯与Br2发生取代反应生成的HBr结合空气中的水蒸气形成的。装置d的作用是吸收HBr及未反应的Br2。(2)滤去铁屑后,滤液是溴苯及少量苯、Br2等的混合液,NaOH溶液可除去其中的Br2和HBr。粗溴苯中加入无水CaCl2,利用CaCl2+6H2OCaCl2·6H2O除去溴苯中残留的少量水。(3)通过题述分离操作,粗溴苯中还含有的杂质主要是未反应的苯,由于苯与溴苯的沸点相差较大,故可用蒸馏法除去杂质苯。

考点二　探究实验方案的设计与评价
1.(2022河北,5,3分)下列图示装置不能达到实验目的的是(　　)

A.用CCl4萃取溴水中的Br2　　　B.除去Cl2中的HCl并干燥

C.验证铁的吸氧腐蚀　　　D.实验室制备少量NH3
答案　D　Br2在CCl4中的溶解度比在水中的大,且CCl4与水不互溶,故CCl4可以萃取溴水中的Br2,A正确;饱和NaCl溶液可除去Cl2中的HCl且能抑制Cl2溶解,浓硫酸可干燥Cl2,B正确;铁丝网发生吸氧腐蚀,消耗试管内的O2,试管内压强减小,红墨水沿导管上升,C正确;收集NH3的试管口不能塞橡胶塞,因NH3密度小于空气,导气管应伸到试管底部,D不正确。





2.(2022湖南,13,4分)为探究FeCl3的性质,进行了如下实验(FeCl3和Na2SO3溶液浓度均为0.1 mol·L-1)。
实验
操作与现象
①
在5 mL水中滴加2滴FeCl3溶液,呈棕黄色;煮沸,溶液变红褐色
②
在5 mL FeCl3溶液中滴加2滴Na2SO3溶液,变红褐色;
再滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀
③
在5 mL Na2SO3溶液中滴加2滴FeCl3溶液,变红褐色;
将上述混合液分成两份,一份滴加K3[Fe(CN)6]溶液,无蓝色沉淀生成;
另一份煮沸,产生红褐色沉淀
依据上述实验现象,结论不合理的是(　　)
A.实验①说明加热促进Fe3+水解反应
B.实验②说明Fe3+既发生了水解反应,又发生了还原反应
C.实验③说明Fe3+发生了水解反应,但没有发生还原反应
D.整个实验说明SO32-对Fe3+的水解反应无影响,但对还原反应有影响
答案　D　A项,实验①中加热促进Fe3+水解生成Fe(OH)3;B项,实验②中Na2SO3是强碱弱酸盐,SO32-可促进Fe3+水解生成Fe(OH)3,再滴加K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉淀生成,说明Fe3+与SO32-发生氧化还原反应生成Fe2+;C项,实验③中Na2SO3过量,FeCl3不足,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,无蓝色沉淀生成,说明Fe3+与SO32-没有发生氧化还原反应生成Fe2+,煮沸后生成红褐色沉淀,说明SO32-促进Fe3+水解生成Fe(OH)3;D项,整个实验说明SO32-促进Fe3+水解、Fe3+与SO32-发生氧化还原反应,对比实验②和实验③可说明反应受SO32-浓度的影响;故选D。
审题指导　该题为实验探究题,考生在做该类型题的时候,一定要仔细审题,看清实验条件,实验中药品的量的多少以及药品的添加顺序,然后根据实验现象做出相应的判断。


3.(2022全国乙,10,6分)由实验操作和现象,可得出相应正确结论的是(　　)

实验操作
现象
结论
A
向NaBr溶液中滴加过量氯水,再加入淀粉KI溶液
先变橙色,后变蓝色
氧化性:Cl2>Br2>I2
B
向蔗糖溶液中滴加稀H2SO4,水浴加热,加入少量新制的氢氧化铜悬浊液
无砖红色沉淀
蔗糖未发生水解
C
石蜡油加强热,将产生的气体通入Br2/CCl4溶液
溶液红棕色变无色
气体中含有不饱和烃
D
加热试管中的聚氯乙烯薄膜碎片
试管口润湿的蓝色石蕊试纸变红
氯乙烯加聚是可逆反应
答案　C　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,才能加入新制的氢氧化铜悬浊液并加热,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。

4.(2022江苏,11,3分)室温下,下列实验探究方案不能达到探究目的的是(　　)
选项
探究方案
探究目的
A
向盛有FeSO4溶液的试管中滴加几滴KSCN溶液,振荡,再滴加几滴新制氯水,观察溶液颜色变化
Fe2+具有还原性
B
向盛有SO2水溶液的试管中滴加几滴品红溶液,振荡,加热试管,观察溶液颜色变化
SO2具有漂白性
C
向盛有淀粉-KI溶液的试管中滴加几滴溴水,振荡,观察溶液颜色变化
Br2的氧化性比I2的强
D
用pH计测量醋酸、盐酸的pH,比较溶液pH大小
CH3COOH是弱电解质
答案　D　A项,未加新制氯水前,溶液未变红;加入新制氯水后,溶液变红,说明Fe2+被氧化为Fe3+,证明Fe2+具有还原性;B项,品红溶液褪色可证明SO2具有漂白性;C项,淀粉-KI溶液变蓝,可证明Br2将I-氧化为I2;D项,醋酸溶液与盐酸浓度不一定相同,不能达到探究目的,符合题意。

5.(2022北京,16,11分)煤中硫的存在形态分为有机硫和无机硫(CaSO4、硫化物及微量单质硫等)。库仑滴定法是常用的快速检测煤中全硫含量的方法,其主要过程如下图所示。

已知:在催化剂作用下,煤在管式炉中燃烧,出口气体中主要含O2、CO2、H2O、N2、SO2。
(1)煤样需研磨成细小粉末,目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)高温下,煤中的CaSO4完全转化为SO2,该反应的化学方程式为　　　　　　。 
(3)通过干燥装置后,待测气体进入库仑测硫仪进行测定。
已知:库仑测硫仪中电解原理示意图如下。检测前,电解质溶液中c(I3-)/c(I-)保持定值时,电解池不工作。待测气体进入电解池后,SO2溶解并将I3-还原,测硫仪便立即自动进行电解到c(I3-)/c(I-)又回到原定值,测定结束。通过测定电解消耗的电量可以求得煤中含硫量。

①SO2在电解池中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
②测硫仪工作时电解池的阳极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)煤样为a g,电解消耗的电量为x库仑。煤样中硫的质量分数为　　　　　。 
已知:电解中转移1 mol电子所消耗的电量为96 500库仑。
(5)条件控制和误差分析。
①测定过程中,需要控制电解质溶液的pH。当pH3.36,故实际稀释时氢离子数目增多,电离平衡正向移动。
(4)滴定至终点时加入的n(NaOH)=n(HAc),设该HAc溶液的浓度为c mol·L-1,则20.00×10-3 L×c mol·L-1=22.08×10-3 L×0.100 0 mol·L-1,c=0.110 4。滴定开始时溶液的pH为2.86,滴定至终点时溶液显碱性且消耗22.08 mL NaOH溶液,据此画出滴定曲线示意图。
(5)由题给信息“按n(NaAc)n(HAc)=1配制的溶液中,c(H+)的值等于HAc的Ka”可知,溶液中的HAc和NaAc的物质的量应相等,故应向滴定后的溶液中加入20.00 mL HAc溶液。
(6)HF可用于刻蚀玻璃;H2CO3可用于生产碳酸饮料;H3PO4可用于生产磷肥。
疑难突破　试题中告知的“查阅资料获悉:一定条件下,按n(NaAc)n(HAc)=1配制的溶液中,c(H+)的值等于HAc的Ka”,可由电离常数推理得出:Ka=c(CH3COO-)·c(H+)c(CH3COOH),当c(CH3COOH)=c(CH3COO-)时,c(H+)=Ka。

8.(2022河北,14,14分)某研究小组为了更准确检测香菇中添加剂亚硫酸盐的含量,设计实验如下:

①三颈烧瓶中加入10.00 g香菇样品和400 mL水;锥形瓶中加入125 mL水、1 mL淀粉溶液,并预加0.30 mL 0.010 00 mol·L-1的碘标准溶液,搅拌。
②以0.2 L·min-1流速通氮气,再加入过量磷酸,加热并保持微沸,同时用碘标准溶液滴定,至终点时滴定消耗了1.00 mL碘标准溶液。
③做空白实验,消耗了0.10 mL碘标准溶液。
④用适量Na2SO3替代香菇样品,重复上述步骤,测得SO2的平均回收率为95%。
已知:Ka1(H3PO4)=7.1×10-3,Ka1(H2SO3)=1.3×10-2
回答下列问题:
(1)装置图中仪器a、b的名称分别为　　　　　　、　　　　　　　。 
(2)三颈烧瓶适宜的规格为　　　(填标号)。 
A.250 mL　　B.500 mL　　C.1 000 mL
(3)解释加入H3PO4能够生成SO2的原因　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)滴定管在使用前需要　　　　　　、洗涤、润洗;滴定终点时溶液的颜色为　　;滴定反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(5)若先加磷酸再通氮气,会使测定结果　　　　(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。 
(6)该样品中亚硫酸盐含量为　　　mg·kg-1(以SO2计,结果保留三位有效数字)。 
答案　(1)球形冷凝管　酸式滴定管
(2)C
(3)加入H3PO4后,溶液中存在化学平衡H2SO3 SO2+H2O,SO2的溶解度随着温度升高而减小,SO2逸出后,促进了化学平衡H2SO3 SO2+H2O向右移动
(4)检验其是否漏水　蓝色　I2+SO2+2H2O 2I-+4H++SO42-
(5)偏低
(6)80.8
解析　检测香菇中添加剂亚硫酸盐的含量的原理是用过量的磷酸与其中的亚硫酸盐反应生成SO2,用氮气将SO2排到锥形瓶中被水吸收,最后用碘标准溶液滴定,测出样品中亚硫酸盐的含量。(2)三颈烧瓶中加入10.00 g香菇样品和400 mL水,向其中加入H3PO4溶液的体积不超过10 mL。在加热时,三颈烧瓶中液体的体积不能超过其容积的23,因此,三颈烧瓶适宜的规格为1 000 mL。(3)虽然Ka1(H3PO4)=7.1×10-3