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【转载】高考化学专题突破训练(五) 综合实验题解题策略  

2018-04-16 08:23:16|  分类: 化学教育 |  标签: |举报 |字号 订阅

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专题突破训练() 综合实验题解题策略

1.为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,某小组进行了以下探究实验:

【导学号:95812278

【探究一】 (1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中,10 min后移入硫酸铜溶液中,片刻后取出观察,铁钉表面无明显变化,其原因是

__________________________________________________

(2)称取铁钉(碳素钢)5.6 g放入30.0 mL浓硫酸中,加热,充分反应后得到溶液X并收集到气体Y

①写出加热时铁与浓硫酸反应的化学方程式为_____________________

若为5.6 g铁,理论上可收集到SO2的体积为________L(标准状况下测量)

②甲同学认为溶液X中除含Fe3外还可能含有Fe2。若要确认其中是否含有Fe2,应选择加入的试剂为________(填字母)

aKSCN溶液和氯水       B.铁粉和KSCN溶液

c.浓氨水     D.酸性KMnO4溶液

③乙同学将672 mL(标准状况下)气体Y通入足量溴水中,然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得到干燥固体4.66 g。据此推知气体YSO2的体积分数为________(精确到小数点后1位数字)

【探究二】 分析上述实验中SO2的体积分数,丙同学认为气体Y中还可能含有H2CO2。为此设计下列探究实验装置(图中夹持仪器省略)

(3)气体Y中可能有H2的原因是________________________________

(4)装置A中试剂的作用是_________,反应的离子方程式为_________

(5)简述确认气体Y中含有CO2的实验现象是________________________

(6)如果气体Y中含有H2,预计实验现象应是________________________

(7)装置G的作用为________________________________

[解析] (1)铁在冷浓硫酸中发生钝化,表面形成一层致密的氧化膜,不和硫酸铜溶液反应。(2)加热时铁与浓硫酸反应生成SO2,反应的化学方程式为2Fe6H2SO4()Fe2(SO4)33SO26H2O,5.6 g铁理论上生成0.15 mol SO2,体积为3.36 L(标准状况下)Fe2具有还原性,酸性高锰酸钾溶液呈紫色,具有氧化性,可与Fe2反应而褪色,故d项正确。SO2Br22H2O===2HBrH2SO4H2SO4BaCl2===BaSO42HCl,关系式为SO2BaSO4,设标准状况下气体YSO2的体积为V

SO2  ~  BaSO4

22.4 L 233 g

V 4.66 g

V0.448 L448 mL,所以SO2的体积分数为×100%66.7%(3)随反应进行,浓硫酸变为稀硫酸,铁与稀硫酸反应产生H2(4)SO2CO2都能使澄清石灰水变浑浊,所以要检验CO2必须先排除SO2的干扰,SO2具有还原性,可与酸性高锰酸钾溶液反应,反应的离子方程式为5SO22MnO2H2O===5SO2Mn24H(5)确认气体Y中含有CO2,应完全排除SO2的干扰,现象为B中品红溶液不褪色,C中澄清石灰水变浑浊。(6)H2具有还原性,能将黑色的氧化铜还原为红色的铜单质,同时生成水,水能使无水硫酸铜变蓝色。(7)装置G可吸收空气中的水蒸气,避免其进入装置F,以减小实验误差。

[答案] (1)铁在冷浓硫酸中发生钝化 

(2)2Fe6H2SO4()Fe2(SO4)33SO2↑+6H2O 3.36

d ③66.7% (3)浓硫酸变稀后与Fe反应生成H2 (4)除去混合气体中的SO2 5SO22MnO2H2O===5SO2Mn24H (5)装置B中品红溶液不褪色,装置C中澄清石灰水变浑浊 (6)装置E中固体由黑色变为红色,装置F中固体变蓝色 (7)防止空气中的水蒸气进入装置F

2(2016·山西四校联考)某同学对铜与浓硫酸反应产生的黑色沉淀进行探究,实验步骤如下:

【导学号:95812279

.将光亮铜丝插入浓硫酸,加热;

.待产生黑色沉淀和气体时,抽出铜丝,停止加热;

.冷却后,从反应后的混合物中分离出黑色沉淀,洗净、干燥备用。

查阅文献:检验微量Cu2的方法是:向试液中滴加K4[Fe(CN)6]溶液,若产生红褐色沉淀,证明有Cu2

(1)该同学假设黑色沉淀是CuO。检验过程如下:

①将CuO放入稀硫酸中,一段时间后,再滴加K4[Fe(CN)6]溶液,产生红褐色沉淀。

②将黑色沉淀放入稀硫酸中,一段时间后,再滴加K4[Fe(CN)6]溶液,未见红褐色沉淀。

由该检验过程所得结论是__________________

(2)再次假设,黑色沉淀是铜的硫化物。实验如下:

实验装置

现象

1.A试管中黑色沉淀逐渐溶解

2.A试管内上方出现红棕色气体

3.B试管中出现白色沉淀

①现象2说明黑色沉淀具有________性。

②能确认黑色沉淀中含有S元素的现象是_________________________

相应的离子方程式是______________________________________

③为确认黑色沉淀是"铜的硫化物",还需进行的实验操作是

__________________________________________________________

(3)以上实验说明,黑色沉淀中存在铜的硫化物。进一步实验后证明黑色沉淀是CuSCu2S的混合物。将黑色沉淀放入浓硫酸中加热一段时间后,沉淀溶解,其中CuS溶解的化学方程式是_______________________________

[解析] (1)向试液中滴加K4[Fe(CN)6]溶液,若产生红褐色沉淀,证明有Cu2,根据将黑色沉淀放入稀硫酸中,一段时间后,滴加K4[Fe(CN)6]溶液,未见红褐色沉淀可知,黑色固体中一定不含CuO(2)A试管内上方出现红棕色气体,说明反应中有二氧化氮生成,证明了黑色固体具有还原性,在反应中被氧化;根据B试管中出现白色沉淀可知,白色沉淀为硫酸钡,说明黑色固体中含有硫元素,发生反应的离子方程式为NO2SO2Ba2H2O===BaSO4NO2H为确认黑色沉淀是"铜的硫化物",还需检验黑色固体中含有铜离子,方法为:取冷却后A装置试管中的溶液,滴加K4[Fe(CN)6]溶液,若产生红褐色沉淀,证明有Cu2,说明黑色沉淀是铜的硫化物。(3)浓硫酸具有强氧化性,硫化铜被浓硫酸氧化为二氧化硫。

[答案] (1)黑色沉淀中不含有CuO (2)①还原 ②B试管中出现白色沉淀 2NO3SO23Ba22H2O===3BaSO4↓+2NO4H(NO2SO2Ba2H2O===BaSO4↓+NO2H) ③取冷却后A装置试管中的溶液,滴加K4[Fe(CN)6]溶液,若产生红褐色沉淀,证明有Cu2,说明黑色沉淀是铜的硫化物 (3)CuS4H2SO4()CuSO44SO2↑+4H2O

3(2017·湖北七市联考)Na2S2O3可用作照相的定影剂等。已知Na2S2O3的某些性质如下:

【导学号:95812280

()S2O能被I2氧化为S4O

()酸性条件下S2O迅速分解为SSO2

()Na2CO3Na2S混合溶液中通入SO2可制得Na2S2O3

所得产品中常含有少量Na2SO3Na2SO4

实验室可用如下装置(略去部分夹持仪器)模仿生成过程。

实验步骤:

(1)仪器组装完成后,______________________________________

则整个装置气密性良好。装置D的作用是________________________

装置E中溶液的作用是_____________________________

(2)先向C烧瓶中加入Na2CO3Na2S混合溶液,再向A烧瓶中滴加浓H2SO4

(3)Na2CO3Na2S完全消耗后,结束反应。过滤C中混合物,将溶液蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥,得到产品。

(4)为验证产品中含有硫酸盐,该小组设计了以下实验方案,请将方案补充完整。

实验步骤

预期现象或结论

a.取少量固体样品溶于无氧蒸馏水中

固体完全溶解得无色澄清溶液

b.加入过量盐酸

 

c.静置后取上清液,加入BaCl2溶液

 

(5)利用酸性KMnO4标准溶液可以定量测定硫代硫酸钠试剂的纯度,步骤为:

①溶液配制:称取1.0 g Na2S2O3试样,用新煮沸并冷却的蒸馏水溶解,最终定容至100 mL

②滴定:取10.00 mL 0.01 mol·L1酸性KMnO4标准溶液,加硫酸酸化,再加过量KI溶液。写出该反应的离子方程式为____________________

③往步骤②所得溶液中加入某指示剂,用Na2S2O3滴定至终点(2S2OI2===S4O2I),记录Na2S2O3溶液用量,滴定3次。指示剂最好选用________,本次滴定时所用的玻璃仪器除锥形瓶外,还有____________

④若3次滴定Na2S2O3溶液的平均用量为12.00 mL,则样品的纯度为________

[解析] 仪器组装完成后,必须检验装置的气密性;在题给装置中,ASO2的发生装置,BD为安全瓶,以防止倒吸;E为尾气处理装置,吸收多余的SO2,以防污染空气。因制得的Na2S2O3产品中常含有少量Na2SO3Na2SO4,为验证产品中含有硫酸盐,取少量固体样品溶于无氧蒸馏水中,以防SO氧化转化为SO,固体完全溶解得无色澄清溶液,然后加入过量盐酸,排除S2OSOSO检验的干扰,有浅黄色浑浊出现,有刺激性气味气体产生,静置后取上清液,加入BaCl2溶液,有白色沉淀产生,说明样品中含有SO;酸性KMnO4溶液与过量KI溶液反应的离子方程式为2MnO16H10I===5I22Mn28H2O;用Na2S2O3滴定其中生成的I2时,选用淀粉溶液作为终点指示剂;滴定时所用的玻璃仪器除锥形瓶外,还有盛放Na2S2O3溶液的碱式滴定管;根据电子得失守恒可得:5Na2S2O3KMnO4,若3次滴定Na2S2O3溶液的平均用量为12.00 mL,则样品的纯度为×100%65.8%

[答案] (1)关闭AC中分液漏斗活塞,将E中导管伸入盛水的水槽中,微热A中圆底烧瓶,E中导管口有气泡冒出,停止加热,导管中回流一段稳定的水柱 防止倒吸 吸收多余的SO2

(4)

预期现象或结论

有浅黄色浑浊出现,有刺激性气味气体产生

有白色沉淀产生,说明样品中含有SO

 

(5)2MnO16H10I===5I22Mn28H2O ③淀粉溶液 碱式滴定管 ④65.8%(0.658)

4(2017·长春一模)某化学兴趣小组模拟"侯氏制碱法"制纯碱并进行后续实验。

【导学号:95812281

.制备纯碱:先以NaClNH3CO2和水等为原料,用下图所示装置制取NaHCO3,然后再将NaHCO3制成Na2CO3

(1)装置丙中反应的化学方程式为__________________________________

(2)装置乙的作用是________________________。为防止污染空气,尾气中的________需要进行吸收处理。

(3)在装置丙中产生的NaHCO3制取Na2CO3时,需要进行的实验操作有________________________

.测定所得产品的组成和纯度

(4)检验纯碱样品中是否混有NaHCO3,请选择下列装置设计实验,并完成下表:

选择的装置(填编号)

实验现象

实验结论

  

样品中含NaHCO3

(5)测定该纯碱样品的纯度:称取m1 g样品,置于小烧杯中,加水溶解,滴加足量CaCl2溶液。将反应混合物过滤、洗涤、干燥、称量,得到固体的质量为m2 g。则该纯碱样品的纯度为________

[解析] (1)NaHCO3的溶解度不大,在氨化的饱和食盐水中通入过量CO2可析出NaHCO3沉淀。(2)用装置甲和相应药品制得的CO2中混有HCl,用装置乙可以除去HCl。氨化的饱和食盐水可挥发出污染环境的NH3,尾气应进行处理。(3)装置丙中产生了NaHCO3沉淀,将过滤后得到的NaHCO3进行洗涤,然后灼烧即可得到纯碱。(4)用酒精灯加热时,Na2CO3受热不分解,NaHCO3受热分解可生成CO2H2ONa2CO3,加热纯碱样品,只要能检验出有CO2H2O生成即可说明纯碱样品中含有NaHCO3(5)实验所得沉淀为CaCO3n(Na2CO3)n(CaCO3)molm(Na2CO3)g,纯碱样品的纯度为×100%%

[答案] (1)NH3CO2H2ONaCl===NaHCO3↓+NH4Cl

(2)除去CO2中的HCl气体 氨气(NH3)

(3)过滤 洗涤 灼烧

(4)AB B中溶液变浑浊 [AC C中物质变蓝或ACB C中物质变蓝,B中溶液变浑浊]

(5)%

5(2017·湖北武汉调研)铝氢化钠(NaAlH4)是有机合成的重要还原剂,其合成线路如下图所示。

纯净Cl2AlCl3NaAlH4

(1)铝氢化钠遇水发生剧烈反应,其反应的化学方程式为_____________

(2)AlCl3NaH反应时,需将AlCl3溶于有机溶剂,再将得到的溶液滴加到NaH粉末上,此反应中NaH的转化率较低的原因是__________________

(3)实验室利用下图装置制取无水AlCl3

A中盛装的试剂的名称是________________

②点燃D处酒精灯之前需排除装置中的空气,其操作是________

(4)改变AB试管中和D中的试剂就可以用该装置制取NaH。最好将B试管中原来的_______改为______,如果操作不当,制得的NaH中可能含有________杂质。

(5)现设计如下四种装置测定铝氢化钠样品的纯度(假设杂质不参与反应)

从简约性、准确性考虑,最适宜的方案是________(填编号)。铝氢化钠与水完全反应,冷却至室温的标志是________________

[解析] (2)AlCl3NaH反应时,除生成NaAlH4外,还有NaCl生成,NaHNaCl均为离子化合物,不溶于有机溶剂,使其中的NaHAlCl3接触面积小而反应程度低,生成的NaCl还会沉淀于NaH表面阻止反应进行。

(4)B试管中原来盛有饱和食盐水,作用是除去Cl2中混有的HCl,当改为制H2时,B试管的作用是除去H2中混有的HCl,所盛试剂改为NaOH溶液。实验中最容易出现的不当操作是未排净装置中的空气,使制得的NaH中可能含有Na2O2杂质,此外还有可能因Na未完全反应而混有Na杂质。

(5)四种装置都通过测定铝氢化钠与水反应产生H2的体积来测定铝氢化钠的纯度,从简约性考虑,丙、丁不如甲、乙,且丙装置无法将广口瓶中的水排入量筒,达不到实验目的;从准确性考虑,乙中使用橡胶管将烧瓶和分液漏斗上口连通,消除了液体本身所占体积对测量结果的影响,因此乙比甲更适宜。

[答案] (1)NaAlH42H2O===NaAlO24H2

(2)反应生成的NaCl沉淀在氢化钠表面,阻止了AlCl3NaH进一步反应(NaH是离子化合物,难溶于有机溶剂,使反应物难以接触而发生反应)

(3)①高锰酸钾(或氯酸钾或重铬酸钾或次氯酸钙等)

②打开分液漏斗活塞使A中发生反应,待D中充满黄绿色气体时点燃酒精灯

(4)饱和食盐水 NaOH溶液 NaNa2O2(或其他合理答案)

(5)乙 连续两次读取的H2体积相等

6.苯甲酸及其钠盐可用作乳胶、牙膏、果酱或其他食品的抑菌剂,也可广泛应用于制药和化工行业,某同学尝试用甲苯的氧化反应制备苯甲酸。主要实验装置如图所示。

回流搅拌装置

反应原理:

实验方法:将一定量的甲苯和KMnO4溶液置于三颈烧瓶中,在90 ℃时反应一段时间后,停止反应,按如下流程分离出苯甲酸并回收未反应的甲苯。

(1)无色液体A的结构简式为______________。操作Ⅱ为______________

(2)如果滤液呈紫色,要先加饱和亚硫酸钾溶液,然后再进行操作Ⅰ,加饱和亚硫酸钾溶液的目的是_______________________________________

写出反应的离子方程式为_________________________

(3)冷却水应该从冷凝管______________("a""b")口流入。

(4)要得到苯甲酸晶体,应进行的操作顺序是________________(填字母)

A.酸化           B.过滤

C.蒸发浓缩     D.冷却结晶

(5)为除去残留在苯甲酸中的甲苯,应先加入________________,分液,水层再加入________________,最后抽滤、干燥,即可得到苯甲酸。

(6)纯度测定:称取1.220 g产品,配成100 mL溶液,取其中25.00 mL溶液,用KOH溶液进行滴定,消耗KOH的物质的量为2.4×103 mol。产品中苯甲酸的质量分数为________________

[解析] (1)一定量的甲苯和KMnO4溶液在三颈烧瓶中发生反应,甲苯被氧化为苯甲酸钾,高锰酸钾被还原得到MnO2,由于MnO2难溶于水,而苯甲酸钾可溶于水,通过过滤可将它们进行分离,此时滤液中含有未完全反应的甲苯和反应产生的苯甲酸钾,用分液的方法进行分离,有机物中含甲苯,为除去其中的水分,加入无水Na2SO4,然后过滤除去硫酸钠晶体,蒸馏即可得到甲苯,所以无色液体A是甲苯,其结构简式为,操作是蒸馏。(2)如果滤液呈紫色,说明其中含有未完全反应的高锰酸钾溶液,为防止HCl被高锰酸钾氧化产生氯气,可加亚硫酸钾溶液将高锰酸钾除去,反应的离子方程式为2MnOH2O3SO===2MnO22OH3SO(3)冷却水应该从冷凝管的下口进,上口出。(4)要得到苯甲酸晶体,应先将滤液酸化,然后蒸发浓缩、冷却结晶,最后过滤洗涤即可,则操作顺序为ACDB(5)为除去残留在苯甲酸中的甲苯,应先加入NaOH溶液(KOH溶液),与苯甲酸反应变为易溶于水的苯甲酸钠(或苯甲酸钾),然后分液,向水层加入浓盐酸酸化,最后抽滤、干燥,即可得到苯甲酸。(6)n(苯甲酸)n(KOH)2.4×103 mol×(100÷25)9.6×103mol,则m(苯甲酸)9.6×103mol×122 g/mol1.171 2 g,所以产品中苯甲酸的质量分数为1.171 2 g÷1.220 g×100%96.00%

[答案] (1)  蒸馏 (2)除去未反应的KMnO4,防止HCl被高锰酸钾氧化产生氯气 2MnOH2O3SO===2MnO2↓+2OH3SO

(3)a (4)ACDB (5)NaOH溶液(或其他合理答案) 浓盐酸 (6)96.00%

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