2020届二轮复习化学实验基础与综合实验探究学案（全国通用）
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1.了解化学实验常用仪器的主要用途和使用方法。2.掌握化学实验的基本操作。能识别化学品标志。了解实验室一般事故的预防和处理方法。3.掌握常见物质的检验、分离和提纯的方法。掌握溶液的配制方法。4.掌握常见离子的检验。5.了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。6.掌握常见气体的实验室制法(包括所用试剂、反应原理、仪器和收集方法)。7.根据化学实验的目的和要求，能做到：①设计实验方案；②正确选用实验装置；③掌握控制实验条件的方法；④预测或描述实验现象、分析或处理实验数据，得出合理结论；⑤评价或改进实验方案。
考点1 化学仪器与基本操作
一、基本仪器
1.四类常见仪器
(1)用作容器或反应器的仪器
①试管 ②蒸发皿 ③坩埚 ④圆底烧瓶 ⑤蒸馏烧瓶
⑥烧杯 ⑦锥形瓶 ⑧三颈烧瓶
(2)用于提纯、分离和干燥的仪器
①漏斗 ②分液漏斗 ③球形干燥管 ④U形干燥管
(3)常用计量仪器
①量筒 ②容量瓶 ③滴定管(酸式滴定管或碱式滴定管) ④温度计 ⑤托盘天平
(4)其他仪器
①冷凝管(球形冷凝管或直形冷凝管) ②表面皿 ③滴瓶 ④胶头滴管
2.常见仪器使用十大注意事项
(1)坩埚和蒸发皿：坩埚和蒸发皿均可以直接加热，前者主要用于固体物质的灼烧，后者主要用于溶液的蒸发、浓缩和结晶。
(2)漏斗：普通漏斗主要用于组装过滤器，长颈漏斗主要用于组装简易反应器，分液漏斗主要用于分离互不相溶的液体、作反应器的加液(不宜盛放碱性溶液)装置。
(3)滴定管：“0”刻度在上。酸式滴定管不能装碱性溶液，碱式滴定管不能装酸性及氧化性溶液。
(4)容量瓶：不能长期存放溶液，更不能作为反应容器，也不可加热，瓶塞不可互换。
(5)试剂瓶：广口瓶盛放固体试剂，细口瓶盛装液体试剂，棕色瓶盛放见光易变质的试剂。
(6)量筒：不能用来配制溶液或用作反应容器，更不能用来加热或量取热的溶液。
(7)试纸：检验待测液时不能先润湿，不能用试纸直接蘸取待测液。试纸检验气体前需先湿润，试纸不能直接用手拿，要用镊子夹取。
(8)烧瓶、烧杯、锥形瓶：不可直接加热，中和滴定实验中锥形瓶不能用待测液润洗。
(9)温度计：不能代替玻璃棒用于搅拌，测液体温度时水银球浸在液体中；测气体温度时水银球对准支管口。
(10)“万能瓶”：装置如图，其有多种用途：
①洗气瓶：A进B出，如用饱和NaHCO3溶液除去CO2气体中的HCl气体。
②贮气瓶：广口瓶中盛满液体，B进A出，如Cl2可用排饱和食盐水贮存。
③集气瓶：若A进B出，可收集密度比空气大的气体，如CO2；若B进A出，可收集密度比空气小的气体，如H2。
④安全瓶：在气体的制取与性质验证实验中连接该装置(瓶中不盛放任何物质)，可有效地防止倒吸，起到安全瓶的作用(此时广口瓶中A管长度同B管)。
二、基本操作
十二大基本操作
(1)测定溶液pH的操作
将一小块pH试纸放在干燥洁净的表面皿上，用清洁干燥的玻璃棒蘸取少量待测液点到pH试纸中央，待变色稳定后再和标准比色卡对照，读出对应的pH值。
(2)容量瓶检漏操作
向容量瓶中加入一定量的水，塞好瓶塞，用食指摁住瓶塞，另一只手托住瓶底，把容量瓶倒立过来，观察瓶塞周围有无水漏出。如果不漏水，将瓶正立并将瓶塞旋转180°后塞紧，把容量瓶倒立过来，再检查是否漏水。如果仍不漏水，即可使用。
(3)检查滴定管是否漏水操作
①酸式滴定管：关闭活塞，向滴定管中加入适量水，用滴定管夹将滴定管固定在铁架台上，观察是否漏水，若2分钟内不漏水，将活塞旋转180°，重复上述操作。如果仍不漏水，即可使用。
②碱式滴定管：向滴定管中加入适量水，用滴定管夹将滴定管固定在铁架台上，观察是否漏水，若2分钟内不漏水，轻轻挤压玻璃珠，放出少量液体，再次观察滴定管是否漏水。如果仍不漏水，即可使用。
(4)滴定管赶气泡的操作
①酸式滴定管：右手将滴定管倾斜30°左右，左手迅速打开活塞使溶液冲出，从而使溶液充满尖嘴。
②碱式滴定管：
将胶管弯曲使玻璃尖嘴向上倾斜，用两指捏住胶管，轻轻挤压玻璃珠，使溶液从尖嘴流出，即可赶出碱式滴定管中的气泡。
(5)装置气密性检查
①简易装置：将导气管一端放入水中(液封气体)，用手捂热试管，观察现象：若导管口有气泡冒出，冷却到室温后，导管口有一段水柱，表明装置气密性良好。
②有长颈漏斗的装置(如右图)：用止水夹关闭烧瓶右侧的导气管，向长颈漏斗中加入适量水，长颈漏斗中会形成一段液柱，停止加水，过一段时间后，若漏斗中的液柱高度不变化，则装置气密性良好。
(6)气体验满和检验操作
①氧气验满：将带火星的木条平放在集气瓶口，若木条复燃，则说明收集的氧气已满。
②可燃性气体(如氢气)的验纯方法：用排水法收集一小试管的气体，用大拇指摁住管口移近火焰，放开手指，若听到尖锐的爆鸣声，则气体不纯；若听到轻微的“噗”的一声。则气体纯净。
③二氧化碳验满：将燃着的木条平放在集气瓶口，若火焰熄灭，则气体已满。
④氨气验满：将湿润的红色石蕊试纸放在集气瓶口，若试纸变蓝，则说明气体已满。
⑤氯气验满：将湿润的淀粉碘化钾试纸放在集气瓶口，若试纸变蓝，则说明气体已满。
(7)焰色反应的操作
先将铂丝蘸取盐酸在酒精灯外焰上灼烧，反复几次，直到与酒精灯火焰颜色接近为止。然后用铂丝蘸取少量待测液，放在酒精灯外焰上灼烧，观察火焰颜色，若为黄色，则说明溶液中含Na＋；若透过蓝色钴玻璃观察到火焰呈紫色，则说明溶液中含K＋。
(8)萃取分液操作
关闭分液漏斗活塞，将混合液倒入分液漏斗中，塞上塞子，用右手心顶住塞子，左手握住活塞部分，将分液漏斗倒置，充分振荡、静置、分层，在漏斗下面放一个小烧杯，先打开上口塞子再打开分液漏斗活塞，使下层液体从下口沿烧杯壁流下，上层液体从上口倒出。
(9)浓H2SO4稀释操作
将浓H2SO4沿烧杯壁缓缓注入水中，并用玻璃棒不断搅拌。
(10)粗盐的提纯
①实验室提纯粗盐的实验操作依次为取样、溶解、过滤、沉淀、过滤、蒸发、结晶。
②若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度分析，可能的原因是过滤时漏斗中液面高出滤纸边缘、玻璃棒靠在单层滤纸一边弄破滤纸。
(11)氢氧化铁胶体的制备
往煮沸的蒸馏水中逐滴滴加饱和的FeCl3溶液，当溶液变为红褐色时，立即将烧杯取下，停止加热。
(12)从某物质稀溶液中结晶的实验操作
①溶解度受温度影响较小的：蒸发→结晶→过滤。
②溶解度受温度影响较大或带结晶水的：
蒸发浓缩→冷却结晶→过滤。
1.(2018·课标全国Ⅲ，10)下列实验操作不当的是( )
A.用稀硫酸和锌粒制取H2时，加几滴CuSO4溶液以加快反应速率
B.用标准HCl溶液滴定NaHCO3溶液来测定其浓度，选择酚酞为指示剂
C.用铂丝蘸取某碱金属的盐溶液灼烧，火焰呈黄色，证明其中含有Na＋
D.常压蒸馏时，加入液体的体积不超过圆底烧瓶容积的三分之二
解析 加几滴CuSO4溶液后，Zn与CuSO4反应生成Cu，从而形成无数微小的原电池，加快了生成H2的速率，A项不符合题意；酚酞的变色范围为8.2
乙酸>碳酸>苯酚
(2)若①中为挥发性酸，通入③之前要把挥发出的①中的气体除去，如验证酸性：乙酸>碳酸>苯酚，要在②和③之间加一个盛饱和NaHCO3溶液的洗气瓶除去挥发出的乙酸蒸气
角度一 物质的检验、分离与提纯
1.(2018·课标全国Ⅰ，9)在生成和纯化乙酸乙酯的实验过程中，下列操作未涉及的是( )
解析 A项装置用于制备乙酸乙酯，B项装置用于除去乙酸乙酯中的乙酸、乙醇(纯化)，C项装置用于分离乙酸乙酯，D项装置用于蒸发浓缩或蒸发结晶。只有D项操作在制备和纯化乙酸乙酯的实验中未涉及。
答案 D
2.(2019·北京理综，10)下列除杂试剂选用正确且除杂过程不涉及氧化还原反应的是( )
物质(括号内为杂质)
除杂试剂
A
FeCl2溶液(FeCl3)
Fe粉
B
NaCl溶液(MgCl2)
NaOH溶液、稀HCl
C
Cl2(HCl)
H2O、浓H2SO4
D
NO(NO2)
H2O、无水CaCl2
解析 A项，Fe粉将溶液中的Fe3＋转化为Fe2＋，涉及氧化还原反应；B项，Mg2＋与NaOH溶液反应生成Mg(OH)2沉淀，多余的NaOH用稀盐酸中和，两个反应均不涉及氧化还原反应；C项，Cl2能溶于水并与水发生氧化还原反应，不能用水除去Cl2中的HCl；D项，NO2溶于水生成HNO3和NO，涉及氧化还原反应。
答案 B
3.(2018·海南化学)下列分离方法正确的是( )
A.回收水溶液中的I2：加入乙醇，分液、蒸发
B.回收含有KCl的MnO2：加水溶解，过滤、干燥
C.除去氨气中的水蒸气：通过盛有P2O5的干燥管
D.除去乙醇中的水：加入无水氯化钙，蒸馏
解析 乙醇与水互溶，不能萃取水溶液中的I2，A错误；P2O5与氨气反应，C错误；除去乙醇中的水应加入氧化钙蒸馏，D错误。
答案 B
4.(2018·浙江自选)下列操作或试剂的选择不合理的是( )
A.可用蒸发结晶的方法从碘水中提取碘单质
B.可用灼烧法除去氧化铜中混有的铜粉
C.可用硫酸鉴别碳酸钠、硅酸钠和硫酸钠
D.可用含氢氧化钠的氢氧化铜悬浊液鉴别乙醇、乙醛和乙酸
解析 碘单质不易溶于水，易溶于有机溶剂，一般使用萃取来提纯，故A项错误；铜与氧气反应生成氧化铜，则灼烧可除去杂质，故B项正确；硫酸与碳酸钠反应生成气体，与硅酸钠反应会有沉淀生成，与硫酸钠不反应，易于鉴别，故C项正确；乙醇、乙醛和乙酸分别与含氢氧化钠的氢氧化铜悬浊液混合的现象为无现象、砖红色沉淀、蓝色溶液，现象不同可鉴别，故D项正确。
答案 A
5.(2018·江苏化学，5)下列有关从海带中提取碘的实验原理和装置能达到实验目的的是( )
A.用装置甲灼烧碎海带
B.用装置乙过滤海带灰的浸泡液
C.用装置丙制备用于氧化浸泡液中I－的Cl2
D.用装置丁吸收氧化浸泡液中I－后的Cl2尾气
解析 灼烧应在坩埚中进行，A项错误；海带灰浸泡液通过过滤可得海带灰和滤液，B项正确；浓HCl与MnO2反应制备Cl2时需要加热，C项错误；Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度小，应用碱液吸收，D项错误。
答案 B
6.(2016·课标全国Ⅱ，12)
某白色粉末由两种物质组成，为鉴别其成分进行如下实验：
①取少量样品加入足量水仍有部分固体未溶解；再加入足量稀盐酸，有气泡产生，固体全部溶解；
②取少量样品加入足量稀硫酸有气泡产生，振荡后仍有固体存在。
该白色粉末可能为( )
A.NaHCO3、Al(OH)3 B.AgCl、NaHCO3
C.Na2SO3、BaCO3 D.Na2CO3、CuSO4
解析 A项，NaHCO3、Al(OH)3 中加入足量稀硫酸有气泡产生，生成硫酸钠、硫酸铝、二氧化碳和水，最终无固体存在，错误；B项，AgCl不溶于酸，固体不能全部溶解，错误；C项，亚硫酸钠和碳酸钡加入水，碳酸钡不溶于水使部分固体不溶解，加入稀盐酸，碳酸钡与盐酸反应生成氯化钡、二氧化碳和水，固体全部溶解，再将样品加入足量稀硫酸，稀硫酸和碳酸钡反应生成硫酸钡沉淀、二氧化碳和水，正确；D项，Na2CO3、CuSO4中加入足量稀硫酸，振荡后无固体存在，错误。
答案 C
角度二 简单实验方案的设计与评价
7.(2019·课标全国Ⅱ，10)下列实验现象与实验操作不相匹配的是( )
实验操作
实验现象
A.
向盛有高锰酸钾酸性溶液的试管中通入足量的乙烯后静置
溶液的紫色逐渐褪去，静置后溶液分层
B.
将镁条点燃后迅速伸入集满CO2的集气瓶
集气瓶中产生浓烟并有黑色颗粒产生
C.
向盛有饱和硫代硫酸钠溶液的试管中滴加稀盐酸
有刺激性气味气体产生，溶液变浑浊
D.
向盛有FeCl3溶液的试管中加过量铁粉，充分振荡后加1滴KSCN溶液
黄色逐渐消失，加KSCN后溶液颜色不变
解析 酸性KMnO4溶液能将乙烯氧化成CO2，故可以看到溶液的紫色逐渐褪去，但静置后液体不会分层，A项符合题意；点燃的镁条能在CO2中燃烧，集气瓶中产生浓烟(MgO颗粒)和黑色颗粒(单质碳)，B项不符合题意；向盛有饱和Na2S2O3
溶液的试管中滴加稀盐酸，溶液中发生反应S2O＋2H＋===SO2↑＋S↓＋H2O，有刺激性气味气体产生，溶液变浑浊，C项不符合题意；向FeCl3溶液中加入过量铁粉，发生反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，可以看到溶液中黄色逐渐消失，加入KSCN后，溶液颜色不发生变化，D项不符合题意。
答案 A
8.(2019·江苏化学，13)室温下进行下列实验，根据实验操作和现象所得到的结论正确的是( )
选项
实验操作和现象
结论
A
向X溶液中滴加几滴新制氯水，振荡，再加入少量KSCN溶液，溶液变为红色
X溶液中一定含有Fe2＋
B
向浓度均为0.05 mol·L－1的NaI、NaCl混合溶液中滴加少量AgNO3溶液，有黄色沉淀生成
Ksp(AgI)＞Ksp(AgCl)
C
向3 mL KI溶液中滴加几滴溴水，振荡，再滴加1 mL淀粉溶液，溶液显蓝色
Br2的氧化性比I2的强
D
用pH试纸测得：CH3COONa溶液的pH约为9，NaNO2溶液的pH约为8
HNO2电离出H＋的能力比CH3COOH的强
解析 A项，该实验操作和现象不能得出X溶液中一定含有Fe2＋，应先加KSCN溶液，判断溶液中不存在Fe3＋，然后再加氯水，若出现红色，可说明X溶液中存在Fe2＋，错误；B项，因为I－、Cl－浓度相等，所以先生成沉淀的物质溶度积小，黄色沉淀为AgI，则Ksp(AgI)I2，正确；D项，CH3COONa和NaNO2溶液的浓度未知，溶液浓度不同，水解程度不同，pH不同，不能由题给实验操作和现象得出HNO2电离出H＋的能力比CH3COOH的强，错误。
答案 C
9.(2018·天津理综，4)由下列实验及现象推出的相应结论正确的是( )
实验
现象
结论
A.
某溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液
产生蓝色沉淀
原溶液中有Fe2＋，无Fe3＋
B.
向C6H5ONa溶液中通入CO2
溶液变浑浊
酸性：H2CO3>C6H5OH
C.
向含有ZnS和Na2S的悬浊液中滴加CuSO4溶液
生成黑色沉淀
Ksp(CuS)C6H5OH，B项正确；欲验证Ksp(CuS)Fe2＋
B.
将金属钠在燃烧匙中点燃，迅速伸入集满CO2的集气瓶
集气瓶中产生大量白烟，瓶内有黑色颗粒产生
CO2具有氧化性
C.
加热盛有少量NH4HCO3固体的试管，并在试管口放置湿润的红色石蕊试纸
石蕊试纸变蓝
NH4HCO3显碱性
D.
向2支盛有2
Ksp(AgI)AgBr
C
取久置的Na2O2粉末，向其中滴加过量的盐酸
产生无色气体
Na2O2没有变质
D
向某溶液中滴加稀NaOH溶液，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口
试纸不变蓝
原溶液中一定无NH
解析 A项，二氧化硫只能使紫色石蕊试液变红，不能使其褪色，错误；B项，在AgCl浊液中滴加少量KBr溶液，AgCl转化为AgBr，说明Ksp(AgCl)＞Ksp(AgBr)，正确；C项，Na2O2久置变质产物为Na2CO3，与盐酸反应产生CO2，产生无色气体不能说明Na2O2未变质，错误；D项，由于NaOH溶液较稀且未加热 ，NH3的溶解度又很大，即使产生少量NH3也不能逸出，使湿润红色石蕊试纸变蓝，错误。
答案 B
题后悟道
实验操作、现象与结论一致性判断解题思维模型
第一步：明确题干信息，掌握题目要求。
属于“因果关系型”、“结论与操作相关型”、“方法原理应用型”等的哪一类型。
第二步：认真阅读表格要素，明确表格各栏目信息。
(1)判断原理与现象或结论解释的关系。
(2)判断“目的——仪器——试剂”的合理性。
(3)判断“仪器(或用品)”与“实验”的对应性。
(4)判断“分离、提纯方法”与“原理”的合理性等。
第三步：逐项判断，不遗漏任何信息。
多用排除法、特例法等。
考点3 实验大题——以物质制备为主线的综合实验
1.制备实验方案设计要点
(1)方案的组成：目的、原理、用品、步骤、记录及结果。
(2)基本原则
(3)优化细节：制备实验应注意防污染、防倒吸、防氧化、防潮解、防爆炸、防挥发等。对于产物要求产率高、易分离、易收集、杂质少、步骤少。
2.有机制备实验中的典型装置及分离方法
(1)分离液体混合物的方法
方法
适用条件
实例
说明
分液
互不相溶的液体混合物
分离CCl4和水等
分液时下层液体从下口流出，上层液体从上口倒出
蒸馏
两种或两种以上互溶的液体，沸点相差较大
分离酒精和水
在蒸馏烧瓶中放少量碎瓷片，防止液体暴沸
(2)典型装置
①反应装置
②蒸馏装置
③高考真题中出现的实验装置
特别提醒 球形冷凝管由于气体与冷凝水接触时间长，具有较好的冷凝效果，但必须竖直放置，一般用于冷凝回流，所以蒸馏装置必须用直形冷凝管。
角度一 以无机物制备为主线的综合实验
1.(2018·课标全国Ⅰ，26)醋酸亚铬[(CH3 COO)2Cr·2H2O]为砖红色晶体，难溶于冷水，易溶于酸，在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂，将三价铬还原为二价铬；二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示。回答下列问题：
(1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却，目的是
___________________________________________________________。
仪器a的名称是________。
(2)将过量锌粒和氯化铬固体置于c中，加入少量蒸馏水，按图连接好装置。打开K1、K2，关闭K3。
①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，该反应的离子方程式为___________________________________________________________。
②同时c中有气体产生，该气体的作用是__________________________
___________________________________________________________。
(3)打开K3，关闭K1和K2。c中亮蓝色溶液流入d，其原因是___________________________________________________________；
d中析出砖红色沉淀。为使沉淀充分析出并分离，需采用的操作是________、________、洗涤、干燥。
(4)指出装置d可能存在的缺点______________________________
___________________________________________________________。
解析 (1)审题时抓住醋酸亚铬“在气体分析中用作氧气吸收剂”，这暗示醋酸亚铬具有强还原性，易被氧气氧化，故该实验中使用的蒸馏水必须去除溶解氧。(2)①依题意可知，c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，主要是由于锌与铬离子反应生成亚铬离子和锌离子，即Zn＋2Cr3＋===Zn2＋＋2Cr2＋。②c中产生的气体为氢气，该气体主要用于排尽装置内的空气，避免O2氧化Cr2＋
。(3)c中有氢气产生，打开K3，关闭K1和K2后，c中压强大于外界压强，从而将c中溶液压入醋酸钠溶液中。析出并分离产品的操作是冷却、过滤、洗涤、干燥。(4)观察d装置，可发现其与空气相通，这会导致生成的醋酸亚铬被O2氧化。
答案 (1)去除水中溶解氧 分液漏斗
(2)①Zn＋2Cr3＋===Zn2＋＋2Cr2＋ ②排除c中空气
(3)c中产生H2使压强大于大气压 (冰浴)冷却 过滤
(4)敞开体系，可能使醋酸亚铬与空气接触
2.(2018·江苏化学，19)以Cl2、NaOH、(NH2)2CO(尿素)和SO2为原料可制备N2H4·H2O(水合肼)和无水Na2SO3，其主要实验流程如下：
已知：①Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O是放热反应。
②N2H4·H2O沸点约118 ℃，具有强还原性，能与NaClO3剧烈反应生成N2。
(1)步骤I制备NaClO溶液时，若温度超过40 ℃，Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl，其离子方程式为
___________________________________________________________；
实验中控制温度除用冰水浴外，还需采取的措施是___________________________________________________________
___________________________________________________________。
(2)步骤Ⅱ合成N2H4·H2O的装置如图1所示。NaClO碱性溶液与尿素水溶液在40 ℃以下反应一段时间后，再迅速升温至110 ℃继续反应。实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是________；使用冷凝管的目的是________。
(3)步骤Ⅳ用步骤Ⅲ得到的副产品Na2CO3制备无水Na2SO3(水溶液中H2SO3、HSO
、SO随pH的分布如图2所示，Na2SO3的溶解度曲线如图3所示)。
①边搅拌边向Na2CO3溶液中通入SO2制备NaHSO3溶液。实验中确定何时停止通SO2的实验操作为_________________________________________
___________________________________________________________。
②请补充完整由NaHSO3溶液制备无水Na2SO3的实验方案：___________________________________________________________
___________________________________________________________
___________________________________________________________，
用少量无水乙醇洗涤，干燥，密封包装。
解析 (1)由题给条件，反应物为Cl2和NaOH，生成物为NaClO3、NaCl、H2O，根据离子方程式书写规则、原子守恒、电荷守恒以及得失电子守恒得该离子反应为：3Cl2＋6OH－5Cl－＋ClO＋3H2O；Cl2与碱反应放热，所以要控制温度还要控制通入氯气速度。(2)步骤Ⅱ是尿素和次氯酸钠反应合成水合肼，由题给信息水合肼能与次氯酸钠剧烈反应，所以滴液漏斗中盛装的是次氯酸钠碱性溶液，由水合肼沸点约为118 ℃，题给实验反应温度为110 ℃，故使用冷凝管的目的是减少水合肼的挥发。(3)①由题图2所给pH与各粒子摩尔分数关系可知，在pH约为4时，溶液中HSO浓度最大，此时可停止通SO2气体；②由NaHSO3制备Na2SO3，是向NaHSO3溶液中加入NaOH溶液，由题图2可知在pH约为10时，SO
eq oal(2－,3)浓度最大，此时停止加入NaOH，再由Na2SO3的溶解度曲线可知，过滤温度应高于34 ℃。实验方案为：边搅拌边向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液，测量溶液pH，pH约为10时，停止滴加NaOH溶液，加热浓缩溶液至有大量晶体析出，在温度高于34 ℃条件下趁热过滤。
答案 (1)3Cl2＋6OH－5Cl－＋ClO＋3H2O 缓慢通入Cl2
(2)NaClO碱性溶液 减少水合肼的挥发
(3)①测量溶液的pH，若pH约为4，停止通SO2
②边搅拌边向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液，测量溶液pH，pH约为10时，停止滴加NaOH溶液，加热浓缩溶液至有大量晶体析出，在高于34 ℃条件下趁热过滤
角度二 以有机物制备为主线的综合实验
3.(2019·课标全国Ⅱ，28)咖啡因是一种生物碱(易溶于水及乙醇，熔点234.5 ℃，100 ℃以上开始升华)，有兴奋大脑神经和利尿等作用。茶叶中含咖啡因约1%～5%、单宁酸(Ka约为10－6，易溶于水及乙醇)约3%～10%，还含有色素、纤维素等。实验室从茶叶中提取咖啡因的流程如图所示。
索氏提取装置如图所示。实验时烧瓶中溶剂受热蒸发，蒸汽沿蒸汽导管2上升至球形冷凝管，冷凝后滴入滤纸套筒1中，与茶叶末接触，进行萃取。萃取液液面达到虹吸管3顶端时，经虹吸管3返回烧瓶，从而实现对茶叶末的连续萃取。
回答下列问题：
(1)实验时需将茶叶研细，放入滤纸套筒1中，研细的目的是___________________________________________________________。
圆底烧瓶中加入95%乙醇为溶剂，加热前还要加几粒________。
(2)提取过程不可选用明火直接加热，原因是___________________________________________________________
___________________________________________________________。
与常规的萃取相比，采用索氏提取器的优点是___________________________________________________________
___________________________________________________________。
(3)提取液需经“蒸馏浓缩”除去大部分溶剂。与水相比，乙醇作为萃取剂的优点是___________________________________________________________。
“蒸馏浓缩”需选用的仪器除了圆底烧瓶、蒸馏头、温度计、接收管之外，还有________(填标号)。
A.直形冷凝管 B.球形冷凝管
C.接收瓶 D.烧杯
(4)浓缩液加生石灰的作用是中和________和吸收________。
(5)可采用如图所示的简易装置分离提纯咖啡因。将粉状物放入蒸发皿中并小火加热，咖啡因在扎有小孔的滤纸上凝结，该分离提纯方法的名称是________。
解析 (1)实验时将茶叶研细，能增加茶叶与溶剂的接触面积，使萃取更加充分。乙醇为溶剂，为防止加热时暴沸，需在加热前向乙醇中加入几粒沸石。(2)由于溶剂乙醇具有挥发性和易燃性，因此在提取过程中不可用明火直接加热。本实验中采用索氏提取器的优点是溶剂乙醇可循环使用，能减少溶剂用量，且萃取效率高。(3)提取液需经“蒸馏浓缩”除去大部分溶剂，与水相比，乙醇作为萃取剂具有沸点低和易浓缩的优点。“蒸馏浓缩”
需选用的仪器除了所给仪器外，还有直形冷凝管和接收瓶(如锥形瓶)。(4)向浓缩液中加入生石灰能中和单宁酸并吸收水分。(5)结合分离提纯咖啡因的装置及将粉状物放入蒸发皿并小火加热，咖啡因凝结在扎有小孔的滤纸上，可知该分离提纯的方法为升华。
答案 (1)增加固液接触面积，提取充分 沸石 (2)乙醇易挥发，易燃 使用溶剂量少，可连续萃取(萃取效率高)
(3)乙醇沸点低，易浓缩 AC (4)单宁酸 水 (5)升华
4.(2019·课标全国Ⅲ，27)乙酰水杨酸(阿司匹林)是目前常用药物之一。实验室通过水杨酸进行乙酰化制备阿司匹林的一种方法如下：
＋CH3COOH
水杨酸
醋酸酐
乙酰水杨酸
熔点/℃
157～159
－72～－74
135～138
相对密度/(g·cm－3)
1.44
1.10
1.35
相对分子质量
138
102
180
实验过程：在100 mL锥形瓶中加入水杨酸6.9 g及醋酸酐10 mL，充分摇动使固体完全溶解。缓慢滴加0.5 mL浓硫酸后加热，维持瓶内温度在70 ℃左右，充分反应。稍冷后进行如下操作。
①在不断搅拌下将反应后的混合物倒入100 mL冷水中，析出固体，过滤。
②所得结晶粗品加入50 mL饱和碳酸氢钠溶液，溶解、过滤。
③滤液用浓盐酸酸化后冷却、过滤得固体。
④固体经纯化得白色的乙酰水杨酸晶体5.4 g。
回答下列问题：
(1)该合成反应中应采用________加热。(填标号)
A.热水浴 B.酒精灯
C.煤气灯 D.电炉
(2)下列玻璃仪器中，①中需使用的有________(填标号)，不需使用的有________(填名称)。
(3)①中需使用冷水，目的是________。
(4)②中饱和碳酸氢钠的作用是________，以便过滤除去难溶杂质。
(5)④采用的纯化方法为________。
(6)本实验的产率是________%。
解析 (1)由题给信息“维持瓶内温度在70 ℃左右”可知，该反应中应采用热水浴加热。(2)①中涉及过滤操作，需要用到题给玻璃仪器中的烧杯、漏斗，不需要使用题给玻璃仪器中的分液漏斗和容量瓶。(3)乙酰水杨酸在低温下溶解度较小，使用冷水有利于充分析出乙酰水杨酸固体。(4)加入的饱和碳酸氢钠溶液与乙酰水杨酸反应，生成可溶性的乙酰水杨酸钠，易与不溶性的物质分离。(5)乙酰水杨酸的溶解度随温度变化改变较大，故可用重结晶的方法纯化。(6)由表中及题给数据分析可知，加入的水杨酸少量，6.9 g水杨酸的物质的量为0.05 mol，由方程式可知1 mol水杨酸与过量醋酸酐反应生成1 mol乙酰水杨酸，则0.05 mol水杨酸参与反应得到0.05 mol乙酰水杨酸，其质量为0.05 mol×180 g·mol－1＝9.0 g，产率为×100%＝60%。
答案 (1)A (2)BD 分漏液斗、容量瓶 (3)充分析出乙酰水杨酸固体(结晶) (4)生成可溶的乙酰水杨酸钠 (5)重结晶 (6)60
题组一 以无机物制备为主线的综合实验
1.(2019·山东潍坊二模)无水MgBr2常用于催化剂。某化学小组在实验室选用下图所示装置(夹持装置略)采用镁屑与液溴为原料制备无水MgBr2。
已知：①在浓硫酸存在下，加热到140 ℃时乙醇脱水生成乙醚(C2H5OC2H5)，加热到170 ℃时乙醇脱水生成CH2===CH2。
②乙醚的熔点为34.6 ℃，沸点为132 ℃。
③Mg和Br2剧烈反应，放出大量的热；MgBr2具有强吸水性；MgBr2能与乙醚发生反应MgBr2＋3C2H5OC2H5MgBr2·3C2H5OC2H5。
实验主要步骤如下：
Ⅰ.选用上述部分装置，正确连接，检查装置的气密性。向装置中加入药品。
Ⅱ.加热装置A，迅速升温至140 ℃，并保持140 ℃加热一段时间，停止加热。
Ⅲ.通入干燥的氮气，让液溴缓慢进入装置B中，直至完全加入。
Ⅳ.装置B中反应完毕后恢复至室温，过滤反应物，将得到的滤液转移至干燥的烧瓶中，在冰水中冷却，析出晶体，再过滤得三乙醚合溴化镁粗产品。
Ⅴ.用苯洗涤粗产品，减压过滤，得三乙醚合溴化镁，将其加热至160 ℃分解得无水MgBr2。
回答下列问题：
(1)装置A中使用仪器m的优点是______________________________
___________________________________________________________。
(2)步骤Ⅰ中所选装置的正确连接顺序是a________(填小写字母)。装置D的作用是___________________________________________________________。
(3)若加热装置A一段时间后发现忘记加入碎瓷片，应该采取的正确操作是___________________________________________________________。
(4)步骤Ⅴ中用苯洗涤三乙醚合溴化镁的目的是___________________________________________________________
___________________________________________________________。
(5)步骤Ⅴ采用减压过滤(使容器内压强降低，以达到固液快速分离)。下列装置可用作减压过滤的是________(填序号)。
(6)实验中若温度控制不当，装置B中会产生CH2Br—CH2Br。请设计实验验证CH2Br—CH2Br的存在：从反应后的混合物中分离提纯得到CH2Br—CH2Br____________________________________。
解析 (2)由制备原理Mg＋Br2===MgBr2，MgBr2＋3C2H5OC2H5MgBr2·3C2H5OC2H5可知，A中生成的乙醚和C(或E)中的溴均需进入到B中。由于Mg、Br2反应剧烈，放出大量的热，会导致MgBr2·3C2H5OC2H5分解，故Br2进入B时必须缓慢，故选E提供溴。由于乙醚进入B中迅速反应，会导致A中压强减小产生倒吸现象，为防倒吸故应选用安全装置D。(4)用苯作洗涤剂，可洗去溶于苯的一些吸附于三乙醚合溴化镁表面的杂质如乙醚、乙醇等。(6)验证CH2Br—CH2Br存在，首先应让CH2BrCH2Br释放出Br－，故应先水解或消去再用HNO3、AgNO3，检验Br－。
答案 (1)使系统内压强相等，保证液体顺利流下
(2)e、f、b、c、g 防止倒吸
(3)停止加热，冷却至室温后再补加碎瓷片
(4)洗去三乙醚合溴化镁表面的乙醚等
(5)b、c
(6)取样品少许，加入NaOH溶液后加热，冷却后加入硝酸酸化，加入AgNO3溶液生成浅黄色沉淀，说明生成了CH2BrCH2Br
2.(2019·山东潍坊一模)FeCl2是一种常用的还原剂、媒染剂。某化学小组同学在实验室里用如下两种方法来制备无水FeCl2。有关物质的性质如下：
C6H5Cl(氯苯)
C6H4Cl2(二氯苯)
FeCl3
FeCl2
溶解性
不溶于水，易溶于苯、乙醇
不溶于C6H5Cl、C6H4Cl2、苯，易溶于乙醇，易吸水
熔点/℃
－45
53
易升华
沸点/℃
132
173
——
——
请回答下列问题：
(1)利用反应2FeCl3＋C6H5Cl―→2FeCl2＋C6H4Cl2＋HCl制取无水FeCl2并测定FeCl2的转化率。按上图装置，在三颈烧瓶中放入32.5 g无水氯化铁和过量的氯苯。打开K1、K2，关闭K3，通一段时间H2后关闭K2，控制三颈烧瓶内反应温度在128～139 ℃，反应一段时间。反应完成后打开K2再通氢气一段时间：
①仪器a的名称是________，装置B中盛装的试剂是________。
②反应后再通入H2的目的是___________________________________
___________________________________________________________。
③冷却实验装置，将三颈烧瓶内物质倒出，经过滤、用苯洗涤、干燥后，得到粗产品，回收滤液中C6H5Cl的操作方法是______________________。
④反应后将锥形瓶中溶液配成250 mL溶液。取25.00 mL所配溶液，用0.4 mol·L－1 NaOH溶液滴定，消耗NaOH溶液为23.60 mL，则氯化铁的转化率为________。
(2)打开K1、K3，关闭K2，通氢气与氯化铁反应制取无水FeCl2。
①写出反应的化学方程式______________________________________
___________________________________________________________。
②实验制得FeCl2后并防止氧化的操作是___________________________________________________________
___________________________________________________________。
③请指出该制备方法的缺点___________________________________
___________________________________________________________。
解析 (1)①由于FeCl3、FeCl2易吸水水解，须防止C中的水进入A中，故B中应放干燥剂。由于C中要通过测定HCl的量而B中试剂不能吸收HCl，故B中应放CaCl2、硅胶、P2O5等；②由于C中测定HCl的量，通H2
可将HCl全部排入C中被水吸收，以免出现实验误差。③滤液中含苯、C6H5Cl、C6H4Cl2，三种物质沸点差距较大，可用蒸馏法分离，C6H5Cl的沸点为132 ℃，故须控制温度在132 ℃左右。④n(NaOH)＝0.4 mol·L－1×23.60 mL×10－3 L·mL－1＝9.44×10－3 mol，n(FeCl3)＝＝0.2 mol，n(FeCl2)＝2n(HCl)＝2n(NaOH)＝1.888×10－2 mol，故氯化铁的转化率为×100%＝94.4%。(2)②为防止FeCl2被氧化，应防止空气进入，故冷却前应继续通H2。③由FeCl3、FeCl2易升华，升华后凝固可能出现堵塞现象。
答案 (1)①球形冷凝管 CaCl2(P2O5硅胶等)
②使装置中HCl气体全部排入锥形瓶中
③蒸馏收集132 ℃左右的馏分
④94.4%
(2)①2FeCl3＋H22FeCl2＋2HCl
②先熄灭酒精灯，继续通H2直至冷却
③FeCl3、FeCl2易升华，凝固后堵塞导管
题后悟道
物质制备解题流程
分析制备流程
熟悉重要仪器
特殊实验装置分析
①制备在空气中易吸水、潮解以及水解的物质(如Al2S2、AlCl3等)，往往在装置的末端再接一个干燥装置，以防止空气中水蒸气的进入。
②用液体吸收气体，若气体溶解度较大，要加防倒吸装置。
③若制备物易被空气中氧气氧化，应加排空气装置。
依据反应特点作答
加热操作：①使用可燃性气体(如：H2、CO、CH4等)，先用原料气赶走系统内的空气并验纯，再点燃酒精灯加热，以防止爆炸。
②制备一些易与空气中的成分发生反应的物质(如H2还原CuO的实验)，反应结束时，应先熄灭酒精灯，继续通原料气至试管冷却。
题组二 以有机物制备为主线的综合实验
3.二茂铁可用作燃料的节能消烟剂、抗爆剂等。实验室制备二茂铁装置示意图如图一所示。
已知：①二茂铁熔点是173 ℃，在100 ℃时开始升华；沸点是249 ℃。
②制备二茂铁的反应原理是：2KOH＋FeCl2＋2C5H6===Fe(C5H5)2＋2KCl＋2H2O。
实验步骤为：
①在三颈烧瓶中加入25 g粉末状的KOH，并从仪器a中加入60 mL无水乙醚到烧瓶中，充分搅拌，同时通氮气约10 min；
②再从仪器a滴入5.5 mL新蒸馏的环戊二烯(C5H6，密度为0.95 g/cm3)，搅拌；
③将6.5 g无水FeCl2与(CH3)2SO(二甲亚砜，作溶剂)配成的溶液25 mL装入仪器a中，慢慢滴入仪器c中，45 min滴完，继续搅拌45 min；
④再从仪器a加入25 mL无水乙醚搅拌；
⑤将c中的液体转入分液漏斗中，依次用盐酸、水各洗涤两次，分液得橙黄色溶液；
⑥蒸发橙黄色溶液，得二茂铁粗产品。
回答下列问题：
(1)仪器b的名称是________。
(2)步骤①中通入氮气的目的是_________________________________
___________________________________________________________。
(3)仪器c的适宜容积为(选编号)：________。
①100 mL ②250 mL ③500 mL
(4)步骤⑤用盐酸洗涤的目的是_________________________________。
(5)步骤⑦是二茂铁粗产品的提纯，该过程在图二装置中进行，其操作名称为________；该操作中棉花的作用是______________________________
___________________________________________________________。
(6)为了确认得到的是二茂铁，还需要进行的一项简单实验是________；若最终制得纯净的二茂铁4.3 g，则该实验的产率为________(保留三位有效数字)。
解析 (1)仪器b为球形冷凝管。(2)Fe2＋具有还原性，能被氧气氧化，通入氮气的目的是排尽装置中的空气，防止Fe2＋被氧化。(3)根据实验，加入到仪器c中的液体体积总和为(60＋5.5＋25＋25)mL＝115.5 mL，因此选用250 mL的三颈烧瓶。(4)根据制备二茂铁的化学方程式以及所给的KOH、氯化亚铁、环戊二烯的量可知，加入的KOH应是过量的，因此步骤⑤中加入盐酸的目的是除去多余的KOH。(5)图二操作名称为升华，棉花的作用是防止升华的二茂铁进入空气中。(6)可利用测定所得固体的熔点，检验是否是二茂铁；环戊二烯的质量为5.5 mL×0.95 g/cm3＝5.225 g，FeCl2的质量为6.5 g，根据反应方程式知FeCl2过量，则根据环戊二烯进行计算，理论上产生二茂铁的质量为＝7.362 5 g，产率为×100%≈58.4%。
答案 (1)球形冷凝管
(2)排尽装置中的空气，防止Fe2＋被氧化
(3)②
(4)除去多余的KOH
(5)升华 防止二茂铁挥发进入空气中
(6)测定所得固体的熔点 58.4%
4.实验室制备硝基苯的反应原理和实验装置如下：
＋H2O ΔH＜0
反应中存在的主要副反应：在温度稍高的情况下会生成间二硝基苯。
有关数据和性质如下表：
物质
熔点/℃
沸点/℃
密度/(g·cm－3)
溶解性
苯
5.5
80
0.88
微溶于水
硝基苯
5.7
210.9
1.205
难溶于水
间二硝基苯
89
301
1.57
微溶于水
浓硝酸
－
83
1.4
易溶于水
浓硫酸
－
338
1.84
易溶于水
实验步骤如下：
①取量程为100 mL的烧杯，用20 mL浓硫酸与18 mL浓硝酸配制混合酸，将混合酸小心加入B中；
②把18 mL(15.84 g)苯加入A中；
③向室温下的苯中逐滴加入混合酸，边滴边搅拌，混合均匀，在50～60 ℃下发生反应，直至反应结束；
④将反应液冷却至室温后倒入分液漏斗中，依次用少量水、5% NaOH溶液、水洗涤并分液；
⑤分出的产物加入无水CaCl2颗粒，静置片刻，然后倒入蒸馏烧瓶，弃去CaCl2，进行蒸馏纯化，收集205～210 ℃馏分，得到纯硝基苯18 g。
回答下列问题：
(1)图中仪器C的作用是___________________________________。
(2)配制混合酸时，能否将浓硝酸加入浓硫酸中，并说明理由：___________________________________________________________。
(3)为了使反应在50～60 ℃下进行，常用的方法是________。反应结束并冷却至室温后A中液体就是粗硝基苯，粗硝基苯呈黄色的原因是
___________________________________________________________
___________________________________________________________。
(4)在洗涤操作中，第二次水洗的作用是___________________________________________________________
___________________________________________________________。
(5)在蒸馏纯化过程中，因硝基苯的沸点高于140 ℃，应选用空气冷凝管，不选用直形冷凝管的原因是_______________________________________
___________________________________________________________。
(6)本实验所得到的硝基苯产率是________。
解析 (1)由仪器的结构特征分析，仪器C为球形冷凝管，其作用为冷凝回流。(2)浓硝酸与浓硫酸混合会放出大量的热，若将浓硝酸加入浓硫酸中，浓硝酸的密度小于浓硫酸，可能导致液体迸溅。(3)因为反应在50～60 ℃下进行，低于水的沸点，可以利用水浴加热。反应后硝基苯中溶有浓硝酸分解产生的NO2(或硝酸)等杂质，使粗硝基苯呈黄色。(4)首先水洗除去浓硫酸和浓硝酸，然后用氢氧化钠除去溶解的少量的酸，最后水洗除去未反应的氢氧化钠以及生成的钠盐。(5)硝基苯沸点高，直形冷凝管通水冷却时导致温差过大可能发生炸裂，所以选用空气冷凝管。(6)苯完全反应生成硝基苯的理论产量为(15.84×123/78) g，所以硝基苯的产率为18 g÷(15.84×123/78) g×100%≈72.06%。
答案 (1)冷凝回流
(2)不能，液体易暴沸飞溅
(3)水浴加热 溶有浓硝酸分解产生的NO2(或硝酸)等杂质
(4)洗去残留的NaOH及生成的钠盐
(5)硝基苯沸点高，直形冷凝管通水冷却时温差过大可能发生炸裂
(6)72.06%(或72%或72.1%)
考点4 实验大题——以物质探究为主线的综合实验
探究型实验的基本程序
解答探究型实验题的基本程序可用以下流程图表示：
(1)提出问题
要提出问题，首先得发现问题，对题给信息进行对比、质疑，通过思考提出值得探究的问题。此外，实验中出现的特殊现象也是发现问题、提出问题的重要契机。
(2)提出猜想
所谓猜想就是根据已有知识对问题的解决提出的几种可能的情况。有一些问题，结论有多种可能(这就是猜想)，只能通过实验进行验证。
(3)设计验证方案
提出猜想后，就要结合题给条件，设计出科学、合理、安全的实验方案，对可能的情况进行探究。实验设计中，关键点是对试剂的选择和实验条件的调控。
(4)观察实验现象，得出结论
根据设计的实验方案，根据实验现象进行推理分析或计算分析得出结论。
角度一 以物质性质探究为主线的综合实验
1.(2019·北京理综，28)化学小组实验探究SO2与AgNO3溶液的反应。
(1)实验一：用如下装置(夹持、加热仪器略)制备SO2，将足量SO2通入AgNO3溶液中，迅速反应，得到无色溶液A和白色沉淀B。
①浓H2SO4与Cu反应的化学方程式是________。
②试剂a是________。
(2)对体系中有关物质性质分析得出：沉淀B可能为Ag2SO3、Ag2SO4或二者混合物。
(资料：Ag2SO4微溶于水；Ag2SO3难溶于水)
实验二：验证B的成分
①写出Ag2SO3溶于氨水的离子方程式：___________________________。
②加入盐酸后沉淀D大部分溶解，剩余少量沉淀F。推断D中主要是BaSO3，进而推断B中含有Ag2SO3。向滤液E中加入一种试剂，可进一步证实B中含有Ag2SO3。所用试剂及现象是________。
(3)根据沉淀F的存在，推测SO的产生有两个途径：
途径1：实验一中，SO2在AgNO3溶液中被氧化生成Ag2SO4，随沉淀B进入D。
途径2：实验二中，SO被氧化为SO进入D。
实验三：探究SO的产生途径
①向溶液A中滴入过量盐酸，产生白色沉淀，证明溶液中含有________；取上层清液继续滴加BaCl2溶液，未出现白色沉淀，可判断B中不含Ag2SO4。做出判断的理由：___________________________________________________。
②实验三的结论：________。
(4)实验一中SO2与AgNO3溶液反应的离子方程式是
___________________________________________________________。
(5)根据物质性质分析，SO2与AgNO3溶液应该可以发生氧化还原反应。将实验一所得混合物放置一段时间，有Ag和SO生成。
(6)根据上述实验所得结论：_________________________________。
解析 (1)①Cu与浓H2SO4在加热条件下发生反应生成CuSO4、SO2、H2O，反应的化学方程式为Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。②试剂a为饱和NaHSO3溶液，用于吸收SO2中其他杂质气体，防止对后续实验产生干扰。(2)①难溶于水的Ag2SO3与NH3·H2O反应生成可溶性的[Ag(NH3)2]2 SO3、H2O，反应的离子方程式为Ag2SO3＋4NH3·H2O===2[Ag(NH3)2]＋＋SO＋4H2O。②加入盐酸后沉淀D大部分溶解，溶解的物质为BaSO3，没有溶解的物质为：BaSO4，BaSO3与盐酸反应生成BaCl2、SO2，只要证明滤液E中含有Ba2＋和溶解的SO2即可证明B中含有Ag2SO3，所以选用的试剂为H2O2溶液。(3)①
向溶液A中滴入过量盐酸，只有Ag＋能与Cl－反应生成白色沉淀AgCl，所以溶液A中含有Ag＋；取上层清液继续加入BaCl2溶液，没有白色沉淀出现，说明A中没有SO，因为Ag2SO4微溶于水，若B中含有Ag2SO4，溶液A中则含有少许SO，加入BaCl2溶液能生成更难溶的BaSO4沉淀。②SO具有还原性，在实验二中，SO被空气中的O2氧化为SO。(4)SO2与AgNO3溶液反应的离子方程式为2Ag＋＋SO2＋H2O===Ag2SO3↓＋2H＋。(6)由题给信息可知，实验条件下，SO2与AgNO3溶液生成Ag2SO3的速率大于生成Ag和SO的速率；碱性溶液中SO更易被氧化为SO。
答案 (1)①Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O ②饱和NaHSO3溶液
(2)①Ag2SO3＋4NH3·H2O===2Ag(NH3)＋SO＋4H2O ②H2O2溶液，产生白色沉淀
(3)①Ag＋ Ag2SO4溶解度大于BaSO4，没有BaSO4沉淀时，必定没有Ag2SO4 ②途径1不产生SO，途径2产生SO
(4)2Ag＋＋SO2＋H2O===Ag2SO3↓＋2H＋
(6)实验条件下：SO2与AgNO3溶液生成Ag2SO3的速率大于生成Ag和SO的速率；碱性溶液中SO更易被氧化为SO
角度二 以物质组成探究为主线的综合实验
2.(2017·课标全国Ⅲ，26)绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题：
(1)在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气，溶液逐渐变红。由此可知：___________________________________________________________、
___________________________________________________________。
(2)为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管(带两端开关K1和K2)(设为装置A)称重，记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m2 g。按下图连接好装置进行实验。
①仪器B的名称是________。
②将下列实验操作步骤正确排序________________________________
(填标号)；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3 g。
a.点燃酒精灯，加热 b.熄灭酒精灯
c.关闭K1和K2 d.打开K1和K2，缓缓通入N2
e.称量A f.冷却到室温
③根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x＝________(列式表示)。若实验时按a、d次序操作，则使x________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(3)为探究硫酸亚铁的分解产物，将(2)中已恒重的装置A接入下图所示的装置中，打开K1和K2，缓缓通入N2，加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。
①C、D中的溶液依次为________(填标号)。C、D中有气泡冒出，并可观察到的现象分别为___________________________________________________________。
a.品红 b.NaOH c.BaCl2 d.Ba(NO3)2
e.浓H2SO4
②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式___________________________________________________________
___________________________________________________________。
解析 (1)绿矾溶解于水电离出Fe2＋，滴加KSCN溶液后颜色无明显变化，说明样品中没有Fe3＋，通入空气之后，空气中的氧气把Fe2＋氧化为Fe3＋，Fe3＋与KSCN反应而使溶液显红色，说明Fe2＋易被氧气氧化为Fe3＋。
(2)①仪器B的名称是干燥管；②实验时先打开K1和K2，缓慢通入N2，排除装置中的空气，防止空气中的氧气将绿矾中的Fe2＋氧化为Fe3＋，一段时间后点燃酒精灯，使绿矾中的结晶水变为水蒸气并被N2排出，然后熄灭酒精灯，将石英玻璃管冷却至室温后关闭K1和K2，防止空气进入石英玻璃管中，最后称量A；
③由题意可知FeSO4的物质的量为 mol，水的物质的量为 mol，则绿矾中结晶水的数目x＝＝＝；若先点燃酒精灯再通N2，则石英玻璃管中原有的空气会将绿矾中的Fe2＋氧化，最终剩余的固体质量会偏大，则计算得到的结晶水的数目会偏小；
(3)①实验后反应管中残留的红色粉末为Fe2O3，根据得失电子守恒可知必然有SO2产生，根据元素守恒可知还会生成SO3，检验的试剂应选择品红溶液、BaCl2溶液，不能选择Ba(NO3)2溶液，因为SO2会与Ba(NO3)2溶液产生白色沉淀，干扰SO3 的检验，由于SO3可与水反应生成硫酸，故应先检验SO3，再利用SO2能使品红褪色的原理检验SO2；②由题意可以得到硫酸亚铁分解的方程式为2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑。
答案 (1)样品中没有Fe3＋ Fe2＋易被氧气氧化为Fe3＋
(2)①干燥管 ②d、a、b、f、c、e ③ 偏小
(3)①c、a 生成白色沉淀、褪色
②2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑
题组一 以物质性质探究为主线的综合大题
1.(2019·山东德州一模)K2FeO4(高铁酸钾)是一种绿色净水剂，其溶液呈紫红色。它在碱性条件下稳定存在，在酸性条件下不稳定。某小组设计实验探究高铁酸钾的性质并测定其纯度。
实验一：探究K2FeO4和KMnO4的氧化性相对强弱。
甲、乙两位同学分别设计如下实验：
①甲同学取少量MnSO4溶液于试管中，加入过量的K2FeO4溶液，观察到溶液呈紫红色。
②乙同学设计如下图所示装置进行实验，关闭K，观察到电流表指针偏转，左侧烧杯中产生红褐色沉淀，右侧烧杯溶液变成紫红色。
(1)甲同学的实验________(填“能”或“不能”)证明K2FeO4的氧化性比KMnO4强。
(2)乙同学实验中的负极反应式为________________________________
___________________________________________________________；
实验结论是___________________________________________________________
___________________________________________________________。
实验二：探究K2FeO4与盐酸反应的产物。
丙同学用下图所示装置探究K2FeO4与盐酸反应的气体产物除Cl2外是否有O2。
实验过程中观察到C中溶液红色变浅，D中无明显颜色变化，E中无色溶液变成蓝色溶液。
(3)B装置的作用是___________________________________________。
(4)在上述实验基础上，再设计一种方案以检验A中生成了O2___________________________________________________________。
(5)实验完毕后，取C中溶液于试管中，加入足量盐酸，静置后再向上层清液中滴加氯化钡溶液产生白色沉淀，用离子方程式表示C中溶液红色变浅的原因：___________________________________________________________。
实验三：测定K2FeO4样品纯度。
丁同学设计实验测定K2FeO4样品纯度：称取w g K2FeO4(M＝198 g·mol－1)样品溶于蒸馏水配制成250 mL溶液，准确量取20.00 mL所配制的溶液于锥形瓶中，加入适量的稀硫酸使溶液恰好由紫红色变成浅黄色，再用c mol·L－1标准EDTA(用Na4Y表示)溶液滴定至终点时消耗EDTA溶液V mL。(提示：4FeO＋20H＋===4Fe3＋＋3O2↑＋10H2O，Fe3＋＋Y4－===FeY－)
(6)该高铁酸钾样品纯度(杂质不参与反应)为________(用含w、c和V的代数式表示)。若其他操作都正确，开始时仰视读数，滴定终点时俯视，测得结果________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
解析 实验一：(1)由于K2FeO4溶液呈紫红色，加入K2FeO4溶液后溶液变紫红色不能说明生成了KMnO4，故不能证明K2FeO4的氧化性强于KMnO4。实验二：(3)由A中出来的气体除Cl2外，还有H2O、HCl，还可能含O2，由于盐酸可以与Na2S2O3溶液反应干扰实验，故须除去。(5)滴加氯化钡溶液产生白色沉淀，说明生成了SO。由此可判断出反应物为Cl2、S2O，生成物为Cl－、SO，反应的离子方程式为4Cl2＋S2O＋5H2O===8Cl－＋2SO＋10H＋。(6)由反应原理方程式知
故高铁酸钾样品的纯度为×100%＝%
开始时仰视读数，终点时俯视，导致V偏小，实验结果偏低。
答案 (1)不能
(2)Mn2＋－5e－＋4H2O===MnO＋8H＋ K2FeO4氧化性比KMnO4强
(3)除去HCl
(4)将一根带火星的木条靠近F管口，木条复燃说明生成了O2
(5)4Cl2＋S2O＋5H2O===8Cl－＋2SO＋10H＋
(6)% 偏低
题后悟道
性质探究实验的注意事项
(1)在离子检验、气体成分检验的过程中，要严格掌握检验的先后顺序，防止各成分检验过程中的相互干扰。
(2)若有水蒸气生成，先检验水蒸气，再检验其他成分，如C和浓H2SO4
的反应，产物有SO2、CO2和H2O(g)，通过实验可检验三种气体物质的存在，但SO2、CO2都要通过溶液进行检验，对检验H2O(g)有干扰。
(3)对于需要进行转化才能检验的成分，如CO的检验，要注意先检验CO中是否含有CO2，如果有CO2，应先除去CO2再对CO实施转化，最后再检验转化产物CO2，如HOOC—COOHCO2↑＋CO↑＋H2O↑中CO的检验。
(4)要重视试剂名称的描述，如有些试剂的准确描述为：无水硫酸铜、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸、饱和NaHCO3溶液、NaOH溶液等。此外还应注意某些仪器的规格。
(5)固体物质检验时一般应先溶解再检验。如检验Fe2O3中是否混有FeO，要先加入稀H2SO4溶解，再加入K3[Fe(CN)6]溶液。
题组二 以物质组成探究为主线的综合实验
2.碱式碳酸镍[Nix(OH)y(CO3)z·nH2O]是一种绿色晶体，常用作催化剂和陶瓷着色剂，300 ℃以上时分解生成3种氧化物。为确定其组成，某同学在实验室中进行了有关的实验探究。回答下列问题：
(1)甲、乙可分别选取下列装置________、________(填标号，装置可重复选取)。
(2)称取一定量的碱式碳酸镍样品，加入硬质玻璃管内；安装好实验仪器，检查装置气密性；加热硬质玻璃管，当装置C中________(填实验现象)时，停止加热；打开活塞K，缓缓通入空气，其目的是___________________________________________________________。
(3)装置A的作用是__________________________________________。
若没有装置E，则会使________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(4)实验前后测得下表所示数据：
装置B中样品质量/g
装置C质量/g
装置D质量/g
实验前
3.77
132.00
41.00
实验后
2.25
133.08
41.44
已知碱式碳酸镍中Ni的化合价为＋2，则碱式碳酸镍分解的化学方程式为___________________________________________________________。
(5)采取上述实验装置进行该实验时，必须小心操作，且保证装置气密性良好，否则浓硫酸倒吸可导致加热的硬质玻璃管炸裂。为防止浓硫酸倒吸入硬质玻璃管中，提出你的改进措施：_______________________________________。
解析 根据已知条件可判断碱式碳酸镍受热分解生成NiO、水蒸气和CO2，故实验中需测定水蒸气、CO2的质量，为防止空气中的水蒸气和CO2对实验结果产生影响，应在甲位置加盛有碱石灰的干燥管，在乙位置用碱石灰吸收反应产生的CO2；当装置C中不再有气泡产生时，说明碱式碳酸镍样品已完全分解；为了减小误差，需要缓缓通入空气将装置中残留的气体产物吹入吸收装置中。实验后2.25 g固体残留物是NiO，n(Ni)＝n(NiO)＝＝0.03 mol，装置C增加的质量是水的质量，n(H2O)＝＝0.06 mol，装置D增加的质量是CO2的质量，n(CO)＝n(CO2)＝＝0.01 mol；根据电荷守恒可得n(OH－)＝0.03 mol×2－0.01 mol×2＝0.04 mol，则OH－产生的水的物质的量为0.02 mol，结晶水的物质的量为0.04 mol。由此可得：x∶y∶z∶n＝0.03 mol∶0.04 mol∶0.01 mol∶0.04 mol＝3∶4∶1∶4，样品的化学式为Ni3(OH)4CO3·4H2O。
答案 (1)c c (2)不再有气泡产生 将装置中残留的气体产物吹入吸收装置中 (3)吸收空气中的CO2和水蒸气 偏小 (4)Ni3(OH)4CO3·4H2O3NiO＋6H2O↑＋CO2↑ (5)在装置B、C之间连接一个安全瓶
考点5 以定量测定为主线的综合实验
1.定量实验数据的4种测定方法
(1)沉淀法
先将某种成分转化为沉淀，然后称量纯净干燥的沉淀的质量，再进行相关计算。
(2)测气体体积法
对于产生气体的反应，可以通过测定气体体积的方法测定样品纯度。
①常见测量气体体积的实验装置
②量气时应注意的问题
a.量气时应保持装置处于室温状态。
b.读数时要特别注意消除“压强差”，保持液面相平还要注意视线与液面最低处相平。如上图(Ⅰ)(Ⅳ)应使左侧和右侧的液面高度保持相平。
(3)测气体质量法
将生成的气体通入足量的吸收剂中，通过称量实验前后吸收剂的质量，求得所吸收气体的质量，然后进行相关计算。
(4)滴定法
即利用滴定操作原理，通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原反应滴定等获得相应数据后再进行相关计算。
2.定量实验中“数据”的采集处理意识
实验数据的采集是化学计算的基础，一般来讲，固体试剂称质量，而液体试剂和气体试剂则测量体积。
(1)称量固体质量时，中学一般用托盘天平，可估读到0.1 g。
(2)测量液体体积时，一般实验中选用适当规格的量筒，可估读到0.1 mL，准确度要求高的定量实验如中和滴定中选用滴定管(酸式或碱式)，可估读到0.01 mL。
(3)气体除了测量体积外，还可以称量装置反应前后的质量差。称气体的质量时一般有两种方法：一种方法是称反应装置在放出气体前后的质量减小值；另一种方法是称吸收装置前后的质量增大值。
(4)为了数据的准确性，实验中要采取必要的措施，确保离子完全沉淀、气体完全被吸收等，必要时可以进行平行实验，重复测定，然后取其平均值进行计算。
(2017·课标全国Ⅰ，26)凯氏定氮法是测定蛋白质中氮含量的经典方法，其原理是用浓硫酸在催化剂存在下将样品中有机氮转化成铵盐，利用如图所示装置处理铵盐，然后通过滴定测量。已知：NH3＋H3BO3===NH3·H3BO3；NH3·H3BO3＋HCl===NH4Cl＋ H3BO3。
回答下列问题：
(1)a的作用是____________________________________。
(2)b中放入少量碎瓷片的目的是_____________________________。
f的名称是________________。
(3)清洗仪器，g中加蒸馏水，打开K1，关闭K2、K3，加热b，蒸气充满管路，停止加热，关闭K1，g中蒸馏水倒吸进入c，原因是___________________________________________________________；
打开K2放掉水，重复操作2～3次。
(4)仪器清洗后，g中加入硼酸(H3BO3)和指示剂，铵盐试样由d注入e，随后注入氢氧化钠溶液，用蒸馏水冲洗d，关闭K3，d中保留少量水，打开K1，加热b，使水蒸气进入e。
①d中保留少量水的目的是___________________________________________________________。
②e中主要反应的离子方程式为___________________________________________________________，
e采用中空双层玻璃瓶的作用是
___________________________________________________________。
(5)取某甘氨酸(C2H5NO2)样品m克进行测定，滴定g中吸收液时消耗浓度为c mol·L－1的盐酸V mL，则样品中氮的质量分数为________%，样品的纯度≤________%。
解析 (1)a管作用是平衡气压，防止b中压强过大。(2)碎瓷片防止液体加热时暴沸。f为直形冷凝管。(3)停止加热，管路中气体温度下降，水蒸气冷凝为液态水，形成负压，g中蒸馏水倒吸入c中。(4)①d中少量水，起液封作用，防止有NH3逸出。②e中NH 与OH－加热反应放出NH3。因为加热水蒸气充满管路，中空双层玻璃瓶中也充满水蒸气，起保温作用，有利于NH3完全逸出。(5)C2H5NO2～NH3～NH3·H3BO3～HCl，样品中氮的质量分数为×100%＝%。样品的纯度≤×100%＝%。
答案 (1)避免b中压强过大 (2)防止暴沸 直形冷凝管 (3)c中温度下降，管路中形成负压
(4)①液封，防止氨气逸出 ②NH＋OH－NH3↑＋H2O 保温使氨完全逸出
(5)
1.检测明矾样品(合砷酸盐)中的砷含量是否超标，实验装置如图所示(夹持装置已略去)。
[实验1]配制砷标准溶液
①取0.132 g As2O3，用NaOH溶液完全溶解后，配制成1 L Na3AsO3溶液(1 mL此溶液中相当于含0.10 mg砷)。
②取一定量上述溶液，配制1 L含砷量为1 mg·L－1的砷标准溶液。
(1)步骤①中，必须使用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外，还有________。步骤②需取用步骤①中Na3AsO3溶液________mL。
[实验2]制备砷标准对照液
①往A瓶中加入2.00 mL砷标准溶液，再依次加入一定量的盐酸、KI溶液和SnCl2溶液，混匀，室温放置10 min，使砷元素全部转化为H3AsO3。
②往A瓶中加入足量锌粒(含有ZnS杂质)，立即塞上装有乙酸铅棉花的导气管B，并使B管右侧末端插入比色管C中银盐吸收液的液面下，控制反应温度为25～40 ℃，45 min后，生成的砷化氢气体被完全吸收，Ag＋被还原为红色胶态银。
③取出C管，向其中添加氯仿至刻度线，混匀，得到砷标准对照液。
(2)乙酸铅棉花的作用是________________________________________。
(3)完成生成砷化氢反应的离子方程式：
Zn＋____H3AsO3＋____H＋===____( )＋____Zn2＋＋____( )
(4)控制A瓶中反应温度的方法是________；反应中，A瓶有较多氢气产生，氢气除了起搅拌作用外，还具有的作用是_________________________________。
(5)B管右侧末端导管口径不能过大(约为1 mm)，目的是
___________________________________________________________。
[实验3]判断样品中砷含量是否超标
称取a g明矾样品替代[实验2]①中“2.00 mL砷标准溶液”，重复[实验2]后续操作。将实验所得液体与砷标准对照液比对，若所得液体的颜色浅，则说明该样品含砷量未超标，反之则超标。
(6)国标规定砷限量为百万分之二(质量分数)，若该明矾样品中砷含量恰好未超标，则a的值为________。
解析 (1)步骤①配制1 L Na3AsO3溶液需选用1 000 mL的容量瓶，定容时要使用胶头滴管。1 mL原Na3AsO3溶液中相当于含0.10 mg砷，则1 L原Na3AsO3溶液中含100 mg砷，含砷量为100 mg·L－1，设步骤②配制1 L含砷量为1 mg·L－1的砷标准溶液时需原Na3AsO3溶液的体积为V，则100 mg·L－1·V＝1 mg·L－1×1 000 mL，解得V＝10.0 mL。(2)锌粒中的杂质能与盐酸反应生成H2S气体，装置中的乙酸铅棉花可除去H2S气体。(3)根据生成AsH3气体，结合Zn和As元素的化合价变化、原子守恒及电荷守恒可配平该离子方程式为3Zn＋H3AsO3＋6H＋
===AsH3↑＋3Zn2＋＋3H2O。(4)反应温度需控制为25～40 ℃，可采用水浴加热法控制温度。A瓶中Zn与盐酸反应生成的H2不仅起搅拌作用，还能将AsH3气体完全带入C管，使AsH3气体被完全吸收。(5)B管右侧末端导管口径较小，是为了增大AsH3与银盐吸收液的接触面积，使AsH3气体被充分吸收，确保吸收液中形成胶态银。(6)根据关系式As～H3AsO3～AsH3(As质量守恒)，当该明矾样品中砷含量为百万分之二(恰好未超标)时，a g×＝2.00×10－3L×，解得a＝1.0。
答案 (1)1 000 mL容量瓶、胶头滴管 10.0 (2)除去H2S气体 (3)3Zn＋H3AsO3＋6H＋===AsH3↑＋3Zn2＋＋3H2O (4)水浴加热 将AsH3气体完全带入C管(或其他合理答案) (5)增大反应物接触面积，使AsH3气体被充分吸收，确保形成胶态银 (6)1.0
2.(2014·新课标Ⅱ)某小组以CoCl3·6H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料，在活性炭催化下，合成了橙黄色晶体X。为确定其组成，进行如下实验。
①氨的测定：精确称取w g X，加适量水溶解，注入如图所示的三颈瓶中，然后逐滴加入足量10% NaOH溶液，通入水蒸气，将样品液中的氨全部蒸出，用V1 mL c1 mol·L－1的盐酸标准溶液吸收。蒸氨结束后取下接收瓶，用c2 mol·L－1 NaOH标准溶液滴定过剩的HCl，到终点时消耗V2 mL NaOH溶液。
②氯的测定：准确称取样品X，配成溶液后用AgNO3标准溶液滴定，K2CrO4溶液为指示剂，至出现淡红色沉淀不再消失为终点(Ag2CrO4为砖红色)。
回答下列问题：
(1)装置中安全管的作用原理是___________________________________。
(2)用NaOH标准溶液滴定过剩的HCl时，应使用________式滴定管，可使用的指示剂为________。
(3)样品中氨的质量分数表达式为________。
(4)测定氨前应该对装置进行气密性检验，若气密性不好测定结果将________(填“偏高”或“偏低”)。
(5)测定氯的过程中，使用棕色滴定管的原因是________；滴定终点时，若溶液中c(Ag＋)＝2.0×10－5 mol·L－1，c(CrO)为________mol·L－1。[已知：Ksp(Ag2CrO4)＝1.12×10－12]
(6)经测定，样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为1∶6∶3，钴的化合价为________。制备X的化学方程式为________；X的制备过程中温度不能过高的原因是___________________________________________________________
___________________________________________________________。
解析 (2)根据人眼睛对色的敏感度，颜色变化应从浅色变为深色时更敏感，所以NaOH溶液滴定盐酸的指示剂可以是酚酞或甲基红。
(3)根据化学方程式NaOH＋HCl===NaCl＋H2O和NH3＋HCl===NH4Cl可知，NH3的物质的量为n(NH3)＝c1V1×10－3 mol－c2V2×10－3mol，所以样品中氨的质量分数为×100%。
(4)若装置气密性不好，会造成氨气逸出，从而导致测定结果偏低。
(5)硝酸银见光时容易发生分解反应，所以盛装硝酸银溶液应该用棕色滴定管；
根据Ksp(Ag2CrO4)＝c2(Ag＋)·c(CrO)得：
c(CrO)＝＝ mol·L－1＝2.8×10－3 mol·L－1。
(6)根据X的化学式[Co(NH3)6]Cl3可以确定Co的化合价为＋3价。
制备X的化学方程式为2CoCl2＋2NH4Cl＋10NH3＋H2O2===2[Co(NH3)6]Cl3＋2H2O。
温度过高时，H2O2不稳定，会发生分解；同时温度过高会造成氨气在水中的溶解度减小而从溶液中逸出。
答案 (1)当A中压力过大时，安全管中液面上升，使A瓶中压力稳定 (2)碱 酚酞(或甲基红)
(3)×100% (4)偏低
(5)防止硝酸银见光分解 2.8×10－3
(6)＋3 2CoCl2＋2NH4Cl＋10NH3＋H2O2===2[Co(NH3)6]Cl3＋2H2
O 温度过高过氧化氢分解、氨气逸出
