2018届高考一轮复习人教版第15讲　三大招数破解高考化学“实验综合题”教案

2018届高考一轮复习人教版第15讲　三大招数破解高考化学“实验综合题”教案

第 15 讲 三大招数破解高考化学“实验综合题” 高考化学实验综合题将化学实验基础知识与元素化合物知识、化学理论知识整合，并渗透实验设计、图表 分析、实验评价等内容，综合性强。破解关键是掌握基础知识，灵活迁移应用，形成解题步骤，高效规范 答题。 1．正确解题的根本——扎实基础知识 以实验室中气体物质的制备为例： (1)发生装置的选择 根据反应物的状态和反应过程中是否需要加热，发生装置有“固固加热”、“固液加热”和“固液不加 热”等三套典型的发生装置。 (2)净化装置的选择 杂质性质决定净化试剂和装置组成。常见的杂质气体水蒸气可使用浓硫酸、碱石灰、氯化钙等试剂除去； 二氧化碳可使用饱和碳酸氢钠溶液除去；氯化氢气体可使用水或饱和食盐水除去；二氧化硫可使用饱和亚 硫酸氢钠溶液除去等。其中固体试剂可选择干燥管或 U 形管盛装，液体试剂可使用洗气瓶。 (3)收集装置 产物性质决定收集方法和装置。H2、O2、NO、CH4、C2H4 可采用排水法收集；Cl2、HCl、CO2、NO2、H2S、 SO2 等可采用向上排空气法收集；H2、NH3 可采用向下排空气法收集。 (4)尾气处理装置 尾气性质决定处理方式和方法。如氯气可用 NaOH 溶液吸收； HCl、HBr、NH3 等极易溶于水的气体可用 水吸收并注意防倒吸；难以吸收且可燃的气体，如 H2、CO 等可点燃处理。 【例 1】 N2 在诸多领域用途广泛。某化学兴趣小组为探究在实验室制备较为纯净 N2 的方法，进行了认 真的准备。请你参与交流与讨论。 [查阅资料]N2 的制法有下列三种方案： 方案 1：加热 NaNO2 和 NH4Cl 的浓溶液制得 N2。 方案 2：加热条件下，以 NH3 还原 CuO 可制得 N2，同时获得活性铜粉。 方案 3：将空气缓缓通过灼热的铜粉获得较纯的 N2。 [实验准备]以实验室常见仪器(药品)等设计的部分装置如下图(有的夹持和加热仪器未画出)。 [分析交流] (1)若以方案 1 制得 N2，应选择的发生装置是_____________________________。 (2)若按方案 2 制得干燥、纯净的 N2，且需要的 NH3 以生石灰和浓氨水作原料，整套制气装置按气流从左 到 右 的 连 接 顺 序 是 ____________( 填 写 序 号 ) 。 获 得 N2 的 反 应 原 理 是 ______________________________________________________ (写反应方程式)。 (3) 若 以 排 水 法 收 集 N2 ， 其 中 会 混 入 水 蒸 气 。 但 也 不 宜 用 排 空 气 法 ， 其 原 因 是 __________________________________________________________________。 你提出的收集方法是_____________________________________________。 (4)上述三个方案中，制得的 N2 纯度最差的是__________。在 N2 纯度要求不甚严格的情况下，有人建议将 方 案 2 和 方 案 3 结 合 使 用 ， 你 认 为 其 优 点 是 __________________________________________________________________。 2．正确解题的关键——灵活迁移运用 在中学化学实验的复习中，可以根据实验装置在实验中所发挥的功能不同，把常见的具有单一功能的实验 装置分为不同的模块，即建立“模块装置”的概念，在解决具体的综合性实验问题时，用不同的“模块装 置”组合成实验所需要的装置，从而达到有效解决综合性实验问题的目的。如以下装置： 已知某纯碱样品中含有少量 NaCl 杂质，为测定该样品中纯碱的质量分数，可用如图所示的装置进行实验。 主要实验步骤如下：①按图组装仪器，并检查装置的气密性 ②将 a g 样品放入锥形瓶中，加适量蒸馏水 溶解，得到样品溶液 ③称量盛有碱石灰的 U 形管的质量，得到 b g ④从分液漏斗滴入稀硫酸到不再产 生气体为止 ⑤从导管 A 处缓缓鼓入一定量的空气 ⑥再次称量盛有碱石灰的 U 形管的质量，得到 c g ⑦重复步骤⑤ 和⑥的操作，直到盛有碱石灰的 U 形管的质量基本不变，为 d g。 将上述所提供的装置图根据功能不同划分为五个部分：①净化装置——除去空气中的 CO2；②气体发生装 置——产生 CO2；③干燥装置——除去 CO2 中的水蒸气：④气体吸收装置——用碱石灰吸收 CO2；⑤尾接 装置——防止空气中的 CO2 与水蒸气进入 U 形管。显然，实验装置中的五个部分实际上就是具有不同功能 的五个实验装置模块，在测定纯碱样品中碳酸钠的质量分数时，功能各异，缺一不可。 【例 2】 无水 AlCl3(183 ℃升华)遇潮湿空气即产生大量白雾，实验室可用下列装置制备。 装 置 B 中 盛 放 饱 和 NaCl 溶 液 ， 该 装 置 的 主 要 作 用 是 __________________ 。 F 中 试 剂 的 作 用 是 ______________________。用一件仪器装填适当试剂后也可起到 F 和 G 的作用，所装填的试剂为 ___________________________________________。 3．完整解题的保证——规范语言答题 实验简答对有关实验现象、实验操作、实验方案设计的描述和实验评价的要求较高，复习中要熟记典型、 常见的规范性描述，确保简答不失分。如常见实验操作的规范解答： (1)微热法气密性检查 ①操作：塞紧橡胶塞，将导气管末端伸入盛水的烧杯中，用手捂热试管； ②现象及结论：烧杯中导管口有气泡产生，松手后导管末端有一段稳定的水柱，说明装置气密性良好。 (2)液差法气密性检验 ①操作：塞紧橡胶塞，用止水夹夹住导气管的橡皮管部分，从长颈漏斗向试管中注水； ②现象及结论：一段时间后长颈漏斗中的液面高于试管中的液面，且液面差不改变，说明装置气密性良好。 (3)用 BaCl2 溶液除去 NaCl 中的 Na2SO4 ①沉淀是否完全的判断：取少许上层清液于试管中，再滴入 BaCl2 溶液，若不再产生沉淀，则已沉淀完全； ②BaSO4 沉淀洗涤：在漏斗中注入蒸馏水至浸没沉淀，使之自然滤出，重复 2～3 次； ③沉淀是否洗净的判断：取最后一次洗涤的滤液，加入 AgNO3 溶液，若无白色沉淀，则证明沉淀已洗净， 反之未洗净。 (4)pH 试纸的使用 ①检验溶液：取试纸放在洁净干燥的表面皿上，用玻璃棒蘸取待测液，点在 pH 试纸中部，待变色之后， 与标准比色卡相对比，读出 pH 值； ②检验气体：润湿后用镊子夹取或粘在玻璃棒的一端，靠近集气瓶口，通过观察试纸的颜色变化判断气体 的性质。 【例 3】 为了将混有硫酸钠、碳酸氢铵的氯化钠提纯，并制得纯净的氯化钠溶液，某学生设计如下实验： NaCl、 Na2SO4、 NH4HCO3 ――→加热 ① 残留物 ――→溶解 溶液 ――→加 BaCl2 溶液 ② 悬浊液 ――→ ③加 Na2CO3 溶液 ④过滤 滤液 ――→加热煮沸 ⑤ 纯净的 NaCl 溶液 请回答下列问题： (1) 操 作 ② ________( 填 “ 能 ” 或 “ 不 能 ”) 用 硝 酸 钡 溶 液 ， 说 明 理 由 ： ________________________________________________________________。 (2)进行操作②后，判断 SO 2－ 4 已除尽的方法是___________________________ __________________________________________________________________。 (3) 操 作 ③ 的 目 的 是 ________ ； 不 先 过 滤 就 滴 加 碳 酸 钠 溶 液 ， 其 理 由 是 __________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 (4)此设计方案是否严密？________(填“是”或“否”)，说明理由__________ _________________________________________________________________。 一、探究型实验题 1．四氯化钛是无色液体，沸点为 136 ℃。它极易水解，遇空气中的水蒸气即产生“白烟”(TiCl4＋ H2O===TiOCl2＋2HCl↑)。在 650～850 ℃下，将氯气通过二氧化钛和炭粉的混合物可得到四氯化钛和一种 有毒气体。如图是某科研小组制备 TiCl4 的反应装置，其主要操作步骤如下： ①连接好整套装置，在通 Cl2 前先通入 CO2 气体并持续一段时间； ②当锥形瓶中 TiCl4 的量不再增加时，停止加热，从侧管中改通 CO2 气体直到电炉中的瓷管冷却为止； ③将 TiO2、炭粉混合均匀后，装入管式电炉中； ④将电炉升温到 800 ℃，一段时间后改通 Cl2，同时在冷凝管中通冷凝水。 试回答下列问题： (1)正确的操作顺序为________________(填序号)。 (2)C 装置中的反应的化学方程式为__________________________________ ______________________。 (3)B 中的试剂为______________；其作用是__________________。 (4)D 装置的作用是____________________________。 (5)干燥管中无水 CaCl2 的作用是______________________________________ _________________________________________________________________。 (6)从环境保护的角度，提出一个优化方案：____________________________ ________________________________________________________________。 2．为了探究 AgNO3 的氧化性和热稳定性，某化学兴趣小组设计了如下实验。 Ⅰ.AgNO3 的氧化性 将光亮的铁丝伸入 AgNO3 溶液中，一段时间后将铁丝取出。为检验溶液中 Fe 的氧化产物，将溶液中的 Ag ＋除尽后，进行了如下实验，可选用试剂：KSCN 溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、氯水。 (1)请完成下表： 操作 现象 结论 取少量除尽 Ag＋后的溶液于试管中，加入 KSCN 溶液，振荡 存在 Fe3＋ 取少量除尽 Ag＋后的溶液于试管中，加入 ________，振荡 存在 Fe2＋ 【实验结论】 Fe 的氧化产物为 Fe2＋和 Fe3＋。 Ⅱ.AgNO3 的热稳定性 用下图所示的实验装置 A 加热 AgNO3 固体，产生红棕色气体，在装置 D 中收集到无色气体。当反应结束 后，试管中残留固体为黑色。 (2)装置 B 的作用是____________。 (3)经小组讨论并验证该无色气体为 O2，其验证方法是 _________________________________________________________________。 (4)【查阅资料】 Ag2O 和粉末状的 Ag 均为黑色；Ag2O 可溶于氨水。 【提出设想】 试管中残留的黑色固体可能是：ⅰ.Ag；ⅱ.Ag2O；ⅲ.Ag 和 Ag2O。 【实验验证】 该小组为验证上述设想，分别取少量黑色固体放入试管中，进行了如下实验。 实验编号 操作 现象 a 加入足量氨水，振荡 黑色固体不溶解 b 加入足量稀硝酸，振荡 黑色固体溶解，并有气体产生 【实验评价】 根据上述实验，不能确定固体产物成分的实验是________(填实验编号)。 【实验结论】 根据上述实验结果，该小组得出 AgNO3 固体热分解的产物有____________。 3．某研究性学习小组的同学为了探究 NO 的性质，进行了如下实验。 (1)甲同学设计了图甲装置进行实验，观察到集气瓶中收集到无色气体，由此确定铜和稀硝酸反应生成 NO 气 体 。 甲 同 学 的 推 断 ________( 填 “ 正 确 ” 或 “ 不 正 确 ”) ， 理 由 是 ____________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (2)乙同学不同意甲同学的推断，他观察到图甲装置圆底烧瓶中的气体不是无色。为此乙同学设计了图乙装 置进行实验，步骤为： ①在大试管中放入适量石灰石，加入过量稀硝酸； ②待石灰石反应完全，将铜丝浸入过量的稀硝酸中； ③一段时间后，观察到大试管中气体始终为无色，收集反应产生的气体； ④待集气瓶充满气体后从水槽中取出，敞口正放在桌面上，观察到瓶口气体颜色有变化，证明稀硝酸与铜 反应生成 NO。 步骤①的作用是：__________________；步骤④瓶口气体的颜色变化是____________________。 (3)当过量的铜与稀硝酸完全反应后，再加入 20%的稀硫酸，铜片上又有气泡产生，稀硫酸的作用是 ________(填正确选项的编号)，反应的离子方程式是：________________________。 a．还原剂 b．氧化剂 c．酸化 d．提供热能 二、定量测定型实验题 4．工业制得的氮化铝(AlN)产品中常含有少量 Al4C3、Al2O3、C 等杂质。某同学设计了如下实验分别测定 氮化铝(AlN)样品中 AlN 和 Al4C3 的质量分数(忽略 NH3 在强碱性溶液中的溶解)。 (1)实验原理 ①Al4C3 与硫酸反应可生成 CH4； ②AlN 溶 于 强 酸 产 生 铵 盐 ， 溶 于 强 碱 生 成 氨 气 。 请 写 出 AlN 与 NaOH 溶 液 反 应 的 化 学 方 程 式 ________________________________________________。 (2)实验装置(如图所示) (3)实验过程 ①连接实验装置，检验装置的气密性。称得 D 装置的质量为 y g，滴定管的读数为 a mL。 ②称取 x g AlN 样品置于锥形瓶中；塞好胶塞，关闭活塞____________，打开活塞________，通过分液漏 斗加入稀硫酸，与锥形瓶内物质充分反应。 ③待反应进行完全后，关闭活塞____________，打开活塞____________，通过分液漏斗加入过量 ____________(填化学式)，与烧瓶内物质充分反应。 ④________________________________________(填入该步应进行的操作)。 ⑤记录滴定管的读数为 b mL，称得 D 装置的质量为 z g。 (4)数据分析 ①AlN 的质量分数为______________________________________________。 ②若读取滴定管中气体的体积时，液面左高右低，则所测气体的体积__________(填“偏大”、“偏小”或 “无影响”)。 ③Al4C3 的质量分数为________________________(该实验条件下的气体摩尔体积为 Vm)。 5．(2015·山东理综，31)毒重石的主要成分为 BaCO3(含 Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等杂质)，实验室利用毒重石制 备 BaCl2·2H2O 的流程如下： (1)毒重石用盐酸浸取前需充分研磨，目的是_____________________________ _______________________________________________________________。 实验室用 37%的盐酸配制 15%的盐酸，除量筒外还需使用下列仪器中的________。 a．烧杯 b．容量瓶 c．玻璃棒 d．滴定管 (2)加入 NH3·H2O 调节 pH＝8 可除去________(填离子符号)，滤渣Ⅱ中含________(填化学式)。加入 H2C2O4 时应避免过量，原因是__________________ ____________________________________________________________________。 Ca2＋ Mg2＋ Fe3＋ 开始沉淀时的 pH 11.9 9.1 1.9 完全沉淀时的 pH 13.9 11.1 3.2 已知：Ksp(BaC2O4)＝1.6×10－7，Ksp(CaC2O4)＝2.3×10－9。 (3)利用间接酸碱滴定法可测定 Ba2＋的含量，实验分两步进行。 已知：2CrO2－ 4 ＋2H＋===Cr2O2－ 7 ＋H2O Ba2＋＋CrO2－ 4 ===BaCrO4↓ 步骤Ⅰ：移取 x mL 一定浓度的 Na2CrO4 溶液于锥形瓶中，加入酸碱指示剂，用 b mol·L－1 盐酸标准液滴定 至终点，测得滴加盐酸体积为 V0 mL。 步骤Ⅱ：移取 y mL BaCl2 溶液于锥形瓶中，加入 x mL 与步骤Ⅰ相同浓度的 Na2CrO4 溶液，待 Ba2＋完全沉 淀后，再加入酸碱指示剂，用 b mol·L－1 盐酸标准液滴定至终点，测得滴加盐酸的体积为 V1mL。 滴加盐酸标准液时应用酸式滴定管，“0”刻度位于滴定管的________(填“上方”或“下方”)。BaCl2 溶液 的浓度为________mol·L－1，若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出，Ba2＋浓度测量值将________(填“偏 大”或“偏小”)。 6．亚硫酸盐是一种常见食品添加剂。为检测某食品中亚硫酸盐含量(通常以 1 kg 样品中含 SO2 的质量计)， 某研究小组设计了如下两种实验流程： (1)气体 A 的主要成分是________。为防止煮沸时发生暴沸，必须先向烧瓶中加入__________；通入 N2 的 目的是________________。 (2)写出甲方案第①步反应的离子方程式：_____________________________。 (3) 甲 方 案 第 ② 步 滴 定 前 ， 滴 定 管 需 用 NaOH 标 准 溶 液 润 洗 ， 其 操 作 方 法 是 _______________________________________________________________。 (4)若用盐酸代替稀硫酸处理样品，则按乙方案实验测定的结果____________(填“偏高”、“偏低”或“无 影响”)。 (5)若取样品 w g，按乙方案测得消耗 0.010 00 mol·L － 1 I2 溶液 V mL，则 1 kg 样品中含 SO2 的质量是 ________g(用含 w、V 的代数式表示)。 三、化工流程型实验题 7．某一化工厂以废铁屑为原料制备 FeCl3 溶液，用作印刷电路铜板腐蚀剂，并对溶液 B 进行电解处理的实 验流程如图： (1)试剂 a 应选用________(填写名称)； (2)步骤Ⅰ用到的主要玻璃仪器有漏斗、________(填写仪器名称)； (3)写出步骤Ⅱ中主要反应的化学方程式________________________________ _________________________________________________________________； (4)实验室制取气体 E 的离子方程式是________________________，欲对气体 E 进行干燥和吸收，需选用下 列装置中的________(填写序号)； (5)如何用化学方法检验气体 E？______________________________________ _________________________________________________________________。 8．氧化镁在医药、建筑等行业应用广泛。硫酸镁还原热解制备高纯氧化镁是一种新的探索。以菱镁矿(主 要成分为 MgCO3，含少量 FeCO3)为原料制备高纯氧化镁的实验流程如下： (1)MgCO3 与稀硫酸反应的离子方程式为________________________________ __________________________________________________________________。 (2)加入 H2O2 氧化时，发生反应的化学方程式为_________________________ _________________________________________________________________。 (3)滤渣 2 的成分是________(填化学式)。 (4)煅烧过程存在以下反应： 2MgSO4＋C=====800 ℃ 2MgO＋2SO2↑＋CO2↑ MgSO4＋C=====800 ℃ MgO＋SO2↑＋CO↑ MgSO4＋3C=====800 ℃ MgO＋S↑＋3CO↑ 利用下图装置对煅烧产生的气体进行分步吸收或收集。 ①D 中收集的气体是________(填化学式)。 ②B 中盛放的溶液可以是________(填字母)。 a．NaOH 溶液 b．Na2CO3 溶液 c．稀硝酸 d．KMnO4 溶液 ③A 中得到的淡黄色固体能与热的 NaOH 溶液反应，产物中元素的最高价态为＋4，写出该反应的离子方 程式：______________________________________。 9．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。 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)=====90 ℃ 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 产率降低，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)。 四、 有机实验 10．乙酸丁酯是重要的化工原料，具有水果香味。实验室制备乙酸丁酯的反应、装置示意图和有关信息如 下： CH3COOH＋CH3CH2CH2CH2OH CH3COOCH2CH2CH2CH3＋H2O 乙酸 正丁醇 乙酸丁酯 熔点/℃ 16.6 －89.5 －73.5 沸点/℃ 117.9 117 126.0 密度/g·cm－3 1.1 0.80 0.88 (1)乙酸丁酯粗产品的制备 在干燥的 50 mL 圆底烧瓶中，装入沸石，加入 12.0 mL 正丁醇和 16.0 mL 冰醋酸(过量)，再加 3～4 滴浓硫 酸。然后再安装分水器(作用：实验过程中不断分离除去反应生成的水)、冷凝管，然后小火加热。将烧瓶 中反应后的混合物冷却与分水器的酯层合并。装置中冷水应从________(填“a”或“b”)管口通入；通过分水器 下端旋塞分出的生成物是________，其目的是___________________________________ ________________________________________________________________。 (2)乙酸丁酯的精制 将乙酸丁酯粗产品用如下的操作进行精制：①水洗、②蒸馏、③用无水 MgSO4 干燥、④用 10%碳酸钠洗 涤。 ①正确的操作步骤是________________(填标号)。 A．①②③④ B．③①④② C．①④①③② D．④①③②③ ② 分 液 漏 斗 有 两 种 ， 如 右 图 。 分 液 时 应 选 择 右 图 中 __________ 形 分 液 漏 斗 ， 其 原 因 是 _______________________________________________________________ _________________________________________________________________。 ③蒸馏操作时，需收集________ ℃的馏分，沸点大于 140 ℃的有机化合物的蒸馏，一般不用上述冷凝管而 用空气冷凝管，可能原因是 ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 (3)计算产率 测量分水器内由乙酸与丁醇反应生成的水体积为 1.8 mL，假设在制取乙酸丁酯过程中反应物和生成物没有 损失，且忽略副反应，计算乙酸丁酯的产率为________。 11．硝基苯是重要的精细化工原料，是医药和染料的中间体，还可作有机溶剂。制备硝基苯的过程如下： ①配制混酸，组装如图反应装置。 取 100 mL 烧杯，用 20 mL 浓硫酸与 18 mL 浓硝酸配制混合酸，加入恒压滴液漏斗中。把 18 mL 苯加入三 颈烧瓶中。 ②向室温下的苯中逐滴加入混酸，加滴边搅拌，混合均匀。 ③在 50～60 ℃下发生反应，直至反应结束。 ④除去混合酸后，依次用蒸馏水和 10% Na2CO3 溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤得到粗产品。 Ⅱ.可能用到的有关数据列表如下： 物质 熔点/℃ 沸点/℃ 密度(20 ℃)/ (g·cm－3) 溶解性 苯 5.5 80 0.88 微溶于水 硝基酸 5.7 210.9 1.205 难溶于水 1，3二硝基苯 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 请回答下列问题： (1)配制混酸应在烧杯中先加入________。 (2)恒压滴液漏斗的优点是___________________________________________。 (3)实验装置中长玻璃导管可用________代替(填仪器名称)。 (4)反应结束后产品在液体的________(填“上”或者“下”)层，分离混酸和产品的操作方法为 __________________。 (5) 用 10% Na2CO3 溶 液 洗 涤 之 后 再 用 蒸 馏 水 洗 涤 时 ， 怎 样 验 证 液 体 已 洗 净 ？ ____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (6)为了得到更纯净的硝基苯，还须先向液体中加入________除去水，然后蒸馏，最终得到 17.5 g 硝基苯。 则硝基苯的产率为 ________(保留两位有效数字)。若加热后，发现未加沸石，应采取的操作是 __________________________________ __________________________________________________________________。 第 15 讲 三大招数破解高考化学“实验综合题” 备考指导 例 1 (1)A (2)E→D→B→C 2NH3＋3CuO===== △ 3Cu＋N2＋3H2O (3)N2 的相对分子质量 28 与空气的平均相对分子质量相近(用气体密度大小比较回答问题均可) 用气囊收 集(其他合理答案均可) (4)方案 3 CuO 和 Cu 可循环利用，节省药品 解析 采用发生装置的特点与反应物的状态以及反应条件有关，方案 1 为加热两种液态物质，符合此条件 的只有 A 装置。方案 2 为固体和气体的反应，发生装置应选择 B，但要求通入的氨气干燥且纯净，利用浓 氨水和生石灰反应制取氨气为固液不加热的装置，选择 E，但同时有水蒸气生成，因此利用碱石灰来干燥， 反应完毕后产生的水蒸气与没有参与反应的氨气与氮气一同导出，利用浓硫酸既可以除去水，又可以除去 氨气。排气法收集气体主要是利用气体密度的差别。因此利用可以直接排空内部空气的装置来收集氮气。 方案 3 利用了除去空气中的氧气即得氮气的原理，空气中除了氧气和氮气外还有二氧化碳和稀有气体，因 此不纯净。 例 2 除去 HCl 气体 吸收水蒸气 碱石灰(或 NaOH 与 CaO 混合物) 解析 本题分析可按以下三步进行： (1)分析题中信息可得 AlCl3 性质：①升华；②水解。 (2)制 AlCl3 的流程：审装置图：制取纯净干燥的氯气(A、B、C)→生成无水 AlCl3(D)→收集无水 AlCl3(E)→ 保护措施 产品 F 环境 G (3)制备装置的识图技巧：①明确目的；②所制备物质是否有特殊性质(即是否需要特殊保护)；③制备过程 中是否产生有毒气体等；④进入每一装置的物质是什么，吸收了什么物质或产生了什么物质。 (4)装置 B 中 NaCl 溶液的作用是除去 Cl2 中混有的 HCl，F 中试剂的作用是防止 G 中的水蒸气进入 E 中， 使 AlCl3 遇 H2O 反应产生大量白雾；用一件仪器装填适当试剂可起到 F 和 G 的作用，所加试剂应既能防止 水蒸气进入 E 又能吸收尾气 Cl2，故可装填碱石灰。 例 3 (1)不能 硝酸根离子会成为新的杂质，且很难除去 (2)将滴加 BaCl2 溶液后的溶液静置，取少许上层清液，滴加 BaCl2 溶液，若无浑浊，则 SO 2－ 4 已除尽 (3)除去过量的 Ba2＋ 加入的 Na2CO3 溶液不会使已生成的沉淀溶解，且一次过滤可以节约药品和时间 (4)否 为了除去多余的 Ba2＋，加入的 Na2CO3 必须过量，过量的 CO 2－ 3 成为新的杂质，应该再加适量的盐 酸将其除去 考点突破 1．(1)③①④② (2)TiO2＋2Cl2＋2C =====650～850 ℃ TiCl4＋2CO (3)浓硫酸 干燥氯气 (4)冷凝四氯化钛 (5)防止 E 中的水蒸气进入 D 中，使 TiCl4 水解 (6)在尾气出口处加一点燃的酒精灯或增加一尾气处理装置 解析 由题意四氯化钛极易水解，故应首先用惰性气体(这里指 CO2)排尽装置中的空气，且制得的氯气应 先经过干燥，即 B 中应盛装浓硫酸，且制得的四氯化钛应采取保护措施，避免与空气中的水蒸气反应，故 在冷凝管后连接了无水氯化钙；在 650～850 ℃下发生反应生成四氯化钛和一氧化碳，在 D 装置中被冷却 并收集，尾气中含有没反应的氯气以及一氧化碳，故装置最后还需要添加处理一氧化碳的装置。由上分析 可得正确的操作顺序应为③①④②。 2．(1)溶液呈血红色 K3[Fe(CN)6]溶液 产生蓝色沉淀 (2)防倒吸 (3)用带火星的木条伸入集气瓶内，木条复燃，证明无色气体为 O2 (4)b Ag、NO2、O2 解析 Ⅰ.(1)Fe3＋遇 KSCN 溶液，溶液变血红色。由于氯水与 Fe2＋反应，现象不明显，应直接用 K3[Fe(CN)6] 溶液检验，如有蓝色沉淀出现，则证明 Fe2＋存在，否则不存在。 Ⅱ.(2)B 装置为安全瓶，可以防止倒吸。 (3)检验氧气的常用方法是利用其助燃性，使带有火星的木条复燃。 (4)a 实验中，加入氨水黑色固体不溶解，证明原物质不含 Ag2O，同时也证明原物质为 Ag；b 实验中，只 能证明原黑色固体含有 Ag，因 Ag2O 也可以溶解在足量稀硝酸中，所以不能证明是否含有 Ag2O。 由上述实验的综合分析可知，AgNO3 固体热分解时的产物分别为 Ag、NO2 和 O2 ，化学方程式为 2AgNO3===== △ 2Ag＋2NO2↑＋O2↑。 3．(1)不正确 NO2 能与水反应生成 NO，无论铜与稀硝酸反应生成的是 NO 还是 NO2，集气瓶中收集到的 气体都是 NO (2)排净装置内的空气 无色变成红棕色 (3)c 3Cu＋2NO－ 3 ＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O 解析 (2)乙同学的设计中，使稀硝酸先与碳酸钙反应产生 CO2 将装置内的空气排尽，以避免空气中的氧气 对实验产生干扰。(3)过量的铜与稀硝酸完全反应后所得溶液的溶质为硝酸铜，在铜片过量的情况下，再加 入稀硫酸，提供了足量的 H＋，NO － 3 在 H＋存在的情况下继续和铜反应生成 NO。 4．(1)AlN＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋NH3↑ (3)②K2、K3 K1 ③K1 K3 NaOH ④打开 K2 ，通入空气一段时间 (4)①41（z－y） 17x ×100% ②偏 小 ③0.048（a－b） Vmx ×100% 解析 (1)AlN 与强酸、强碱的反应实质上是 AlN 先与水发生水解反应，生成 Al(OH)3 和 NH3，生成物然后 再分别与强酸或强碱反应。 (2)从实验装置和实验步骤上看，本实验的原理是用足量硫酸与样品中 Al4C3 完全反应，量取生成的甲烷气 体，从而可测得 Al4C3 的百分含量；用足量 NaOH 溶液与样品中 AlN 完全反应，充分吸收生成的氨气，并 称量其质量，从而求得 AlN 的质量分数。为了保证生成的氨气全部被吸收，实验装置设计了 K2 这一活塞 和导管，目的就是反应后从此处通入惰性气体将氨气排出被充分吸收。根据氮原子守恒，氨气的物质的量 等于 AlN 的物质的量，可求得 AlN 的质量分数；根据碳原子守恒，Al4C3 的物质的量等于甲烷的物质的量 的三分之一，可求得 Al4C3 的质量分数。 5．(1)增大接触面积从而使反应速率加快 ac (2)Fe3＋ Mg(OH)2、Ca(OH)2 H2C2O4 过量会导致生成 BaC2O4 沉淀，产品的产量减少 (3)上方 b（V0－V1） y 偏大 解析 (1)充分研磨的目的是增大反应物的接触面积，从而使反应速率加快。配制一定质量分数的溶液，可 以算出所需 37%的盐酸及水的体积，然后在烧杯中稀释，为使溶液混合均匀，要用玻璃棒进行搅拌。(2) 根据流程图及表格中数据可知，加入 NH3·H2O 调节 pH＝8 时，只有 Fe3＋完全沉淀而除去。加入 NaOH， 调pH＝12.5，对比表格中数据可知，此时Mg2＋完全沉淀，Ca2＋部分沉淀，所以滤渣Ⅱ中含Mg(OH)2、Ca(OH)2。 根据 Ksp(BaC2O4)＝1.6×10－7，H2C2O4 过量时 Ba2＋会转化为 BaC2O4 沉淀，从而使 BaCl2·2H2O 的产量减少。 (3)“0”刻度位于滴定管的上方。由题意可得关系式 BaCl2～CrO2－ 4 ～H＋，则有 c(BaCl2)×y×10－3L＝b mol·L －1×(V0－V1)×10－3 L，解得 c(BaCl2)＝b（V0－V1） y mol·L－1。若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出， 则 V1 变小，Ba2＋浓度测量值将偏大。 6．(1)N2 和 SO2 碎瓷片(或沸石) 使产生的 SO2 全部逸出 (2)SO2＋H2O2===2H＋＋SO2－ 4 (3)向滴定管注入少量标准液，倾斜转动滴定管润洗全部内壁后从尖嘴放出液体，重复操作 2～3 次 (4)无影响 (5)0.64V w 解析 解答本题的关键点是 SO2、NaHSO3 的还原性。 (1)亚硫酸盐中加入强酸会生成气体 SO2，反应的离子方程式为 SO2－ 3 ＋2H＋===SO2↑＋H2O；在加热时为了 防止暴沸应加入碎瓷片；通入 N2 的目的是将产生的 SO2 气体完全吹出后用吸收液吸收，从而提高实验的 准确率。 (2)SO2 具有还原性，能被 H2O2 氧化成 H2SO4，反应的离子方程式为 SO2＋H2O2===2H＋＋SO2－ 4 。 (3)滴定管在洗涤后应用 NaOH 标准液润洗，方法是：向滴定管注入少量标准液，倾斜转动滴定管润洗全部 内壁后从尖嘴放出液体，重复操作 2～3 次。 (4)如果用盐酸代替稀硫酸，在逸出的 SO2 气体中会含有 HCl 气体，两者都能被碱液吸收分别生成 Na2SO3 和 NaCl，再用盐酸处理后只有 Na2SO3 转变成的 NaHSO3 能与 I2 反应，反应的离子方程式为 HSO－ 3 ＋I2＋ H2O===SO2－ 4 ＋2I－＋3H＋，故不会产生影响。 (5)根据关系式 SO2～HSO－ 3 ～I2，则 1 kg 样品中含有 SO2 的质量为1 000 w ×V×10－3×0.010 00×64 g＝0.64V w g。 7．(1)稀盐酸 (2)烧杯、玻璃棒 (3)2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2 (4)MnO2＋4H＋＋2Cl－===== △ Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O ②④ (5)将湿润的 KI淀粉试纸靠近集气瓶口，试纸变蓝，证明该气体为 Cl2 解析 分析流程中的物质及其化学反应，废铁屑加入热碱液是除去铁屑表面的油污，将 Fe 反应生成 Fe2＋ 的试剂只能选用 HCl，才能由 A 经 Cl2 氧化后成 FeCl3，若换成 H2SO4、HNO3 等其他酸，则引入 SO2－ 4 、 NO － 3 等杂质，过滤需用的玻璃仪器有：漏斗、烧杯、玻璃棒；2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，则 B 中含有 FeCl2、CuCl2、FeCl3 等溶质，将其电解时，根据阳离子放电顺序先析出 Cu，阳极生成 Cl2，但是由于氧化 性 Fe3＋>Cu2＋，则 Fe3＋一定放电成 Fe2＋后才有 Cu 单质析出；Cl2 的实验室制法为 MnO2 与浓盐酸反应，则 Cl2 中混有 HCl、H2O 等杂质，干燥 Cl2 用②，吸收 Cl2 用④；Cl2 的检验方法是用湿润的淀粉KI 试纸。 8．(1)MgCO3＋2H＋===Mg2＋＋CO2↑＋H2O (2)2FeSO4＋H2O2＋H2SO4===Fe2(SO4)3＋2H2O (3)Fe(OH)3 (4)①CO ②d ③3S＋6OH－===== △ 2S2－＋SO2－ 3 ＋3H2O 解析 (1)MgCO3 微溶于水写离子方程式时不能拆成离子形式，硫酸是强酸能拆成离子形式。(2)由于菱镁 矿中含有 FeCO3，所以溶液中存在 FeSO4，要除去杂质 Fe2＋可先将其氧化成 Fe3＋，再调节 pH 除去，因此 H2O2 是氧化剂，发生反应：2FeSO4＋H2O2＋H2SO4===Fe2(SO4)3＋2H2O。(3)用氨水调节 pH＝4 除去 Fe3＋， 滤渣 2 为 Fe(OH)3。(4)题目中要求利用图中装置进行气体的分步吸收或收集。煅烧后存在四种气体：S(g)、 SO2、CO2 和 CO。由③可知 A 中得淡黄色固体，即 S，B 吸收 SO2，C 吸收 CO2，D 中收集 CO。B 吸收 SO2 但不吸收 CO2，可选用 KMnO4 溶液，注意不能用 NaOH 溶液或 Na2CO3 溶液，因为它们吸收 SO2 的同 时也吸收 CO2，题目要求是分步吸收。③中发生 S 与热的 NaOH 溶液反应，产生＋4 价硫的化合物即 Na2SO3， 说明另外有硫元素的化合价降低，即有－2 价硫的化合物生成，其离子方程式为 3S＋6OH－===== △ 2S2－＋SO2－ 3 ＋3H2O。 9．(1)Fe 温度过高会导致 TiOSO4 提前水解，产生 H2TiO3 沉淀 (2)Fe2＋ Fe2O3 解析 (1)结合题干信息可知钛液Ⅰ中有 FeSO4、Fe2(SO4)3、TiOSO4，加入试剂 A 后结晶过滤时得到 FeSO4·7H2O，因此应加入铁粉使 Fe2(SO4)3 转化为 FeSO4。钛液Ⅰ中含有 TiOSO4，温度高于 90 ℃会水解生 成 H2TiO3 沉淀，在过滤操作中会被除去，导致 TiO2 产率下降。 (2)少量酸洗后的 H2TiO3，加 KSCN 无现象，再加入 H2O2 出现微红色，说明原溶液中存在 Fe2＋。H2TiO3 表面附着的 Fe2＋经氧化、水解生成 Fe(OH)3 而附着在 H2TiO3 表面，无法洗去，所以 H2TiO3 煅烧后会因含 有 Fe2O3 而发黄。 10．(1)b 水 分离酯化反应生成的水，使平衡正向移动，提高反应产率 (2)①C ②梨 梨形分液漏斗靠近旋塞处比较细长，双液界面更清晰，分离更完全 ③126 防止因温差过 大，冷凝管炸裂 (3)77.3% 解析 (1)冷水下进上出冷凝效果最好；水的密度比乙酸丁酯的大，分水器下端旋塞分出的生成物是水；分 离酯化反应生成的水，使平衡正向移动，提高反应产率。 (2)①第一步水洗主要是洗掉浓硫酸和过量的乙酸，第二步用 10%碳酸钠洗涤除去乙酸、硫酸、正丁醇；第 三步用水洗涤除去过量的碳酸钠溶液；第四步用无水硫酸镁干燥除去水；第五步蒸馏，制得较纯净的酯。 ②梨形分液漏斗靠近旋塞处比较细长，双液界面更清晰，分离更完全。③乙酸正丁酯的沸点是 126.0 ℃， 需收集 126 ℃左右的馏分；水冷凝管温度较低，温差过大，冷凝管会炸裂。 (3)正丁醇的质量为 0.80 g·mL－1×12.0 mL＝9.6 g；理论上 9.6 g 正丁醇完全反应生成酯的质量为 x g，生成 1.8 g 水时同时生成酯的质量是 y g。 CH3COOH＋CH3CH2CH2CH2OH CH3COOCH2CH2CH2CH3＋H2O 74 g 116 g 18 g 9.6 g x g y g 1.8 g 所以 x≈15.0，y＝11.6 乙酸丁酯的产率＝11.6 15 ×100%≈77.3%。 11．(1)浓硝酸 (2)可以保持恒压滴液漏斗与三颈烧瓶内压强一致，使液体顺利滴下 (3)冷凝管(或球形、蛇形、直形冷凝管) (4)上 分液 (5)取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加氯化钙溶液，无沉淀生成，则说明已洗净(其他合理答案均可) (6)氧化钙 70% 停止加热，冷却后补加 解析 (1)配制混合酸和稀释浓硫酸的道理相同，应先加入浓硝酸再加入浓硫酸。(3)长玻璃导管起冷凝回流 的作用，可用冷凝管代替。(4)硝基苯溶于苯，苯的密度比水小，产品在液体的上层，通过分液来分离混酸 和产品。(5)若洗涤干净，则不存在 CO2－ 3 ，可向最后一次洗涤液中加入氯化钙，无沉淀生成则说明洗净。 (6)可加入 CaO 除去水，根据表中数据，计算可知 HNO3 过量，根据苯的物质的量计算生成的硝基苯的理论 产量为：18 mL×0.88 g·cm－3 78 g·mol－1 ×123 g·mol－1＝24.98 g，故产率为： 17.5 g 24.98 g ×100%＝70%。如果忘记加沸石， 只能停止加热，冷却后补加。