2021版新高考地区选考化学（人教版）一轮复习课后达标检测：课题30　综合实验热点题型

2021版新高考地区选考化学（人教版）一轮复习课后达标检测：课题30　综合实验热点题型

‎1．(2020·试题调研)已知：Cr2O(橙色)＋H2O2CrO(黄色)＋2H＋。为探究Na2SO3溶液和铬(Ⅵ)盐溶液的反应规律，某同学进行了如下实验：‎ ‎(1)进行实验Ⅰ和Ⅱ：‎ 序号 操作 现象 Ⅰ 向2 mL pH＝2的0.05 mol·L－1 K2Cr2O7橙色溶液中滴加3滴饱和Na2SO3溶液(pH约为9)‎ 溶液变蓝紫色(含Cr3＋)‎ Ⅱ 向2 mL pH＝8的0.1 mol·L－1 K2CrO4黄色溶液中滴加3滴饱和Na2SO3溶液 溶液没有明显变化 ‎①用离子方程式解释实验Ⅰ中现象：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②实验Ⅱ说明在碱性条件下，‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)继续进行实验：‎ 序号 操作 现象 Ⅲ 向2 mL蒸馏水中滴加3滴pH＝2的0.05 mol·L－1 K2Cr2O7橙色溶液 溶液变浅黄色 Ⅳ 向2 mL饱和Na2SO3溶液中滴加3滴pH＝2的0.05 mol·L－1 K2Cr2O7橙色溶液 溶液变黄色 ‎①实验Ⅲ的目的是 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②继续向实验Ⅳ所得溶液中滴加稀硫酸，溶液变蓝紫色，说明 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)根据实验Ⅰ～Ⅳ，可推测铬(Ⅵ)盐中铬元素的稳定存在形式(填微粒符号)：‎ 酸性条件 碱性条件 解析：(1)实验Ⅰ、Ⅱ是探究Na2SO3与铬(Ⅵ)盐分别在酸性和碱性条件下的反应情况。实验Ⅰ说明在酸性条件下，铬(Ⅵ)盐能将SO氧化为SO，自身被还原为Cr3＋。实验Ⅱ说明在碱性条件下，Na2SO3和铬(Ⅵ)盐不发生氧化还原反应。(2)实验Ⅳ是探究Na2SO3和K2Cr2O7之间的反应，与实验Ⅰ不同的是，实验Ⅳ中Na2SO3过量。实验Ⅲ是对照实验，可排除稀释对溶液颜色变化造成的影响。实验Ⅲ说明，稀释K2Cr2O7酸性溶液，Cr2O(橙色)＋H2O2CrO(黄色)＋2H＋平衡正向移动，使溶液显浅黄色；实验Ⅳ中溶液变黄色，说明向2 mL饱和Na2SO3溶液中滴加3滴pH＝2的0.05 mol·L－1 K2Cr2O7橙色溶液，上述平衡正向移动的程度此实验Ⅲ中大；继续向实验Ⅳ所得溶液中滴加稀硫酸，溶液变蓝紫色，说明酸性条件下，上述平衡逆向移动，铬(Ⅵ)主要以Cr2O形式存在，Cr2O与SO发生氧化还原反应，生成Cr3＋。(3)根据上述分析可知，酸性、碱性条件下，铬(Ⅵ)盐中铬元素分别以较稳定的Cr2O、CrO形式存在。‎ 答案：(1)①Cr2O＋3SO＋8H＋===2Cr3＋＋3SO＋4H2O　②Na2SO3和铬(Ⅵ)盐不发生氧化还原反应 ‎(2)①做对照实验，排除稀释对溶液颜色变化造成的影响 ‎②酸性条件下，Na2SO3和铬(Ⅵ)盐发生氧化还原反应，生成Cr3＋　(3)Cr2O　CrO ‎2．肼又称联氨，是重要的化工原料和火箭燃料，与强氧化剂作用能生成氮气，能强烈吸水生成水合肼。水合肼的沸点为118 ℃，熔点为－40 ℃，溶于水和乙醇，‎ 不溶于氯仿和乙醚，有类似于氨的刺鼻气味，在潮湿的空气中冒烟，具有强碱性和吸湿性。某探究小组利用反应CO(NH2)2＋2NaOH＋NaClO Na2CO3＋N2H4·H2O＋NaCl制取水合肼。‎ 实验一：制备NaClO溶液(实验装置如图所示)‎ ‎(1)装置Ⅰ中发生反应的离子方程式为 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)装置Ⅱ中竖直的长玻璃管的作用是 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)用冰水浴控制温度在30 ℃的主要目的是防止生成NaClO3，若控制不当会形成NaCl、NaClO、NaClO3、NaOH的共存体系，则下列判断正确的是________(填字母)。‎ a．n(NaCl)∶n(NaClO)∶n(NaClO3)可能为11∶6∶1‎ b．溶液中n(Na＋)∶n(Cl－)可能为2∶1‎ c．标准状况下通入2.24 L Cl2，反应转移的电子数可能为0.2NA 实验二：制取N2H4·H2O(实验装置如图所示)‎ 步骤1：将实验一装置Ⅱ中所得的混合液倒入分液漏斗，缓慢滴入盛有尿素的烧瓶中，急速升温。‎ 步骤2：升温至一定温度后开始回流，待溶液回流5 min后开始收集馏分。‎ 步骤3：瓶底的固体充分反应后，将馏分倒入烧瓶中，再次蒸馏，重复两次。‎ ‎(4)直形冷凝管中的冷却水必须“下进上出”的原因是 ‎________________________________________________________(任写一点)。‎ ‎(5)急速升温的原因是温度过低时反应速率慢，水合肼会被NaClO氧化为一种性质稳定的气体，造成产物水合肼的产率降低，写出该反应的化学方程式：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(6)称取馏分5.000 g，加水配成250 mL溶液。取25.00 mL溶液于锥形瓶中，加入几滴淀粉溶液，用0.200 0 mol·L－1的标准碘溶液滴定。滴定反应中氧化产物和还原产物分别为N2和I－，写出滴定终点的判断方法：‎ ‎________________________________________________________________________；‎ 若消耗标准碘溶液的平均体积为20.00 mL，则馏分中水合肼(N2H4·H2O)的质量分数为________(保留三位有效数字)；滴定操作中，若盛放碘液的滴定管没有润洗，则测得的馏分中水合肼(N2H4·H2O)的质量分数会________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。‎ 解析：(2)竖直的长玻璃管与大气相通，可以起到平衡气压的作用，防止压强过大引起仪器炸裂。(3)根据得失电子守恒可知a正确；根据Na元素和Cl元素守恒，NaCl、NaClO、NaClO3中Na元素和Cl元素的物质的量之比为1∶1，由于混合物中还存在NaOH，故b正确；根据极端假设法，0.1 mol Cl2完全反应转移的电子数应介于0.1NA～NA之间，不可能为0.2NA，故c错误。(4)若 “上进下出”，冷却水不易充满冷凝管，不仅冷凝效果不好，还会因温差大而易使冷凝管破裂；若“下进上出”，属于“逆流”原理的应用，冷却水与蒸气能够充分接触，冷凝效果更好。(6)根据关系式2I2～N2H4·H2O，可以得出馏分中水合肼的质量分数为0.200 0 mol·L－1×20.00×10－3 L×××50 g·mol－1÷5.000 g×100%＝20.0%；若盛放碘液的滴定管没有润洗，则会造成碘溶液浓度偏小，测定时消耗碘溶液的体积偏大，测得的馏分中水合肼的质量分数偏大。‎ 答案：(1)2MnO＋16H＋＋10Cl－===5Cl2↑＋2Mn2＋＋8H2O ‎(2)平衡气压，防止压强过大引起仪器炸裂 ‎(3)ab　(4)采用“逆流”原理，冷却水与蒸气能够充分接触，冷凝效果更好；若“上进下出”，冷却水不易充满冷凝管，冷凝效果差；若“上进下出”，因温差大易使冷凝管破裂(答出其中一条即可)‎ ‎(5)N2H4·H2O＋2NaClO2NaCl＋N2↑＋3H2O ‎(6)当滴入最后一滴标准碘溶液时，溶液由无色变为蓝色且半分钟内不褪色　20.0%　偏大 ‎3．(2020·试题调研)氯苯在染料、医药工业中常用于制造苯酚、硝基氯苯、苯胺、硝基苯酚等有机中间体。实验室中制备氯苯的装置如图所示(其中夹持仪器已略去)。‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)仪器a中盛有KMnO4晶体，仪器b中盛有浓盐酸。打开仪器b中的活塞，使浓盐酸缓缓滴下，可观察到仪器a内的现象是_______________________________________________。‎ ‎(2)仪器b外侧的细玻璃导管的作用是 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)仪器d中盛有苯、FeCl3粉末，仪器a中生成的Cl2经过仪器e进入仪器d中。‎ ‎①仪器e的名称是________，其中盛装的试剂名称是________。‎ ‎②仪器d中的反应进行过程中，应保持温度在40～60 ℃之间，以减少副反应的发生。仪器d的加热方式最好采用________加热。‎ ‎(4)仪器c的作用是________________。‎ ‎(5)该方法制备的氯苯中含有很多杂质。在工业生产中，先通过水洗除去FeCl3、HCl及部分Cl2，然后通过碱洗除去其余Cl2，碱洗后通过分液得到含氯苯的有机混合物，混合物成分及各成分的沸点如表所示：‎ 有机物 苯 氯苯 邻二氯苯 间二氯苯 对二氯苯 沸点/℃‎ ‎80.0‎ ‎132.2‎ ‎180.4‎ ‎172.0‎ ‎173.4‎ ‎①碱洗前先进行水洗的目的是 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②从该有机混合物中提取氯苯时，采用蒸馏方法，收集________℃左右的馏分。‎ ‎(6)实验工业生产中，苯的流失量如表所示：‎ 损失项目 蒸气挥发 二氯苯 其他 合计 苯流失量/(kg/t)‎ ‎20.8‎ ‎11.7‎ ‎56.7‎ ‎89.2‎ 某一次投产，加入13 t苯，则制得的氯苯为________t(保留一位小数)。‎ 解析：(1)仪器a中发生的反应是KMnO4在酸性条件下氧化Cl－生成Cl2。(2)仪器b外侧的细玻璃导管能使仪器a与仪器b中的压强保持相同，从而使浓盐酸能顺利滴下。(3)①仪器a中制备的Cl2中含有水蒸气和HCl杂质，而后续氯苯的制备中也产生HCl，故HCl对氯苯的制备无影响，因此洗气瓶中应盛有浓硫酸，对气体进行干燥。②制备氯苯的反应温度为40～60 ℃，低于100 ℃，故最好采用平缓易控的水浴加热方式。(4)仪器c为球形冷凝管，起冷凝回流的作用。(6)制得氯苯的质量为13 t××≈17.1 t。‎ 答案：(1)有黄绿色气体生成　(2)使浓盐酸能顺利滴下(或平衡仪器a、b内的压强)　(3)①洗气瓶　浓硫酸　②水浴　(4)冷凝回流　(5)①减少后续碱洗操作时碱的用量，节约成本　②132.2　(6)17.1‎ ‎4．氯化亚砜(SOCl2)和硫酰氯(SO2Cl2)在空气中遇水蒸气发生剧烈反应，并产生大量白雾。SO2Cl2常做氯化剂或氯磺化剂，用于制造药品、染料和表面活性剂，其部分性质如表所示：‎ 物质 物理性质 化学性质 SO2Cl2‎ 熔点：－54.1 ℃；沸点：69.1 ℃‎ ‎100 ℃以上分解生成SO2和Cl2‎ Ⅰ.氯化亚砜遇水蒸气发生反应的化学方程式是 ‎________________________________________________________________________；‎ 实验室蒸干FeCl3溶液不能得到无水FeCl3，但是加热SOCl2和FeCl3·6H2O的混合物可得到无水FeCl3，其主要原因是_________________________________________。‎ Ⅱ.实验室合成SO2Cl2的原理：SO2(g)＋Cl2(g)SO2Cl2(l)　ΔH<0。某小组设计的实验装置如图所示(夹持仪器已省略)，请回答问题：‎ ‎(1)装置D中的试剂是________；活性炭的作用是 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)实验室用Na2SO3粉末与75%的浓硫酸反应制备SO2，发现产生的SO2很少，‎ 可能的原因是 ‎________________________________________________________________________(任写一种原因即可)。‎ ‎(3)实验完毕后，从装置C的反应瓶中的混合物中分离出硫酰氯的操作是________。‎ ‎(4)为了测定SO2Cl2产品纯度(杂质不参与反应)，称取a g SO2Cl2产品于锥形瓶中，加入足量蒸馏水，充分反应，实验装置如图所示。用c mol·L－1 AgNO3溶液滴定反应后的溶液至终点(滴加K2CrO4溶液做指示剂)，消耗AgNO3溶液的体积为V mL。‎ ‎①用棕色滴定管盛装AgNO3溶液，其原因是 ‎________________________。‎ ‎②该SO2Cl2产品的纯度为________。‎ ‎③实验中，控制分液漏斗活塞，缓慢滴加蒸馏水，避免氯化氢挥发。如果操作时滴加蒸馏水的速率过快，则测得的结果________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。‎ 解析：Ⅱ.由于SO2Cl2的沸点较低，在高于100 ℃时分解，且合成SO2Cl2的反应是可逆反应，正反应是放热反应，所以冰水浴有利于生成和收集SO2Cl2。氯气和二氧化硫反应不充分，过量的氯气和二氧化硫用碱石灰吸收，装置E用于吸收尾气，同时避免空气中的水蒸气进入反应装置。由于SO2Cl2遇水蒸气发生剧烈反应，所以氯气、二氧化硫在进入反应瓶前都需要干燥。(1)SO2为酸性氧化物，应用P2O5或硅胶干燥。(3)装置C中的反应瓶中的活性炭和硫酰氯(液态)通过过滤分离。(4)②题中存在隐含关系式：n(AgNO3)＝n(AgCl)＝2n(SO2Cl2)，SO2Cl2的纯度为×100%＝%。③若滴加蒸馏水的速率过快，产生氯化氢的速率过快，部分氯化氢会挥发出来，导致生成氯化银的量减少，使测得的结果偏低。‎ 答案：Ⅰ.SOCl2＋H2O(g)===SO2＋2HCl　SOCl2与水反应产生的HCl会抑制FeCl3水解 Ⅱ.(1)P2O5(或硅胶)　吸附气体，增大反应物的接触面积，加快反应速率　(2)Na2SO3已变质(或产生的SO2部分溶解等，任写一种，合理即可)　(3)过滤 ‎(4)①AgNO3见光易分解　②%　③偏低 ‎5．(2020·武汉调研)某同学在实验室进行铁盐与亚铁盐相互转化实验。‎ 实验Ⅰ：将Fe3＋转化为Fe2＋‎ ‎(1)Fe3＋与Cu粉发生反应的离子方程式为 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)探究白色沉淀产生的原因，请填写实验方案：‎ 实验方案 现象 结论 步骤1：取4 mL________ mol·L－1 CuSO4溶液，向其中滴加3滴0.1 mol·L－1 KSCN溶液 产生白色沉淀 CuSO4溶液与KSCN溶液反应产生了白色沉淀 步骤2：取_______________________________‎ 无明显现象 查阅资料：①SCN－的化学性质与I－相似；②2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2。‎ Cu2＋与SCN－反应的离子方程式为 ‎________________________________________________________________________。‎ 实验Ⅱ：将Fe2＋转化为Fe3＋‎ 实验方案 现象 向3 mL 0.1 mol·L－1 FeSO4溶液中加入1 mL稀硝酸 溶液变为棕色，放置一段时间后，棕色消失，溶液变为黄色 探究上述现象出现的原因。‎ 查阅资料：Fe2＋＋NOFe(NO)2＋(棕色)。‎ ‎(3)用离子方程式解释NO产生的原因：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)从化学反应速率与限度的角度对体系中存在的反应进行分析：‎ 反应Ⅰ：Fe2＋与HNO3反应；反应Ⅱ：Fe2＋与NO反应。‎ ‎①依据实验现象，可推知反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ的________(填“快”或“慢”)。‎ ‎②反应Ⅰ是一个不可逆反应，设计实验方案加以证明：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎③请用化学平衡移动原理解释溶液由棕色变为黄色的原因：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案：(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋‎ ‎(2)0.1　4 mL 0.2 mol·L－1 FeSO4溶液，向其中滴加3滴0.1 mol·L－1 KSCN溶液　2Cu2＋＋4SCN－===2CuSCN↓＋(SCN)2‎ ‎(3)3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O ‎(4)①慢　②取少量反应Ⅰ的溶液于试管中，向其中加入几滴K3[Fe(CN)6]溶液，溶液无明显变化，说明反应Ⅰ是一个不可逆反应(答案合理即可)　③Fe2＋被硝酸氧化为Fe3＋，溶液中Fe2＋浓度降低，导致Fe2＋＋NOFe(NO)2＋ 平衡逆向移动，最终Fe(NO)2＋完全转化为Fe3＋，溶液由棕色变为黄色