2023高考化學(xué)（通用版）三輪 基礎(chǔ)回扣 題型二十一　考查多種能力的綜合實(shí)驗(yàn)題高考化學(xué)考點(diǎn)分析

[題型專練]角度(一)突出無機(jī)制備和性質(zhì)確定的定性實(shí)驗(yàn)題1．(2016·全國Ⅰ，26改編)氨氣的制備(1)氨氣的發(fā)生裝置可以選擇上圖中的________，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________________________________________。(2)欲收集一瓶干燥的氨氣，選擇上圖中的裝置，其連接順序?yàn)椋喊l(fā)生裝置→________(按氣流方向，用小寫字母表示)。解析(1)在實(shí)驗(yàn)室通常是用加熱氯化銨和消石灰固體混合物制取氨氣，應(yīng)選用發(fā)生裝置A，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2H2O＋2NH3↑，或選用發(fā)生裝置B，直接加熱濃氨水生成氨氣：NH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O；(2)氨氣是堿性氣體，可用堿石灰干燥，密度小于空氣，應(yīng)采用向下排空氣法收集，氨氣極易溶于水，尾氣處理時(shí)應(yīng)防止倒吸，則要收集一瓶干燥的氨氣，儀器的連接順序?yàn)椋喊l(fā)生裝置→d、c→f、e→i。答案(1)A2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2H2O＋2NH3↑(或BNH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O)(2)dcfei2．(2016·浙江理綜，29)無水MgBr2可用作催化劑。實(shí)驗(yàn)室采用鎂屑與液溴為原料制備無水MgBr2，裝置如圖1，主要步驟如下：圖1步驟1三頸瓶中裝入10g鎂屑和150mL無水乙醚；裝置B中加入15mL液溴。步驟2緩慢通入干燥的氮?dú)?，直至溴完全?dǎo)入三頸瓶中。步驟3反應(yīng)完畢后恢復(fù)至室溫，過濾，濾液轉(zhuǎn)移至另一干燥的燒瓶中，冷卻至0℃，析出晶體，再過濾得三乙醚合溴化鎂粗品。步驟4室溫下用苯溶解粗品，冷卻至0℃，析出晶體，過濾，洗滌得三乙醚合溴化鎂，加熱至160℃分解得無水MgBr2產(chǎn)品。已知：①M(fèi)g與Br2反應(yīng)劇烈放熱；MgBr2具有強(qiáng)吸水性。②MgBr2＋3C2H5OC2H5MgBr2·3C2H5OC2H5請回答：(1)實(shí)驗(yàn)中不能用干燥空氣代替干燥N2，原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。圖2(2)如將裝置B改為裝置C(圖2)，可能會導(dǎo)致的后果是_________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)步驟3中，第一次過濾除去的物質(zhì)是________。(4)有關(guān)步驟4的說法，正確的是________。A．可用95%的乙醇代替苯溶解粗品B．洗滌晶體可選用0℃的苯C．加熱至160℃的主要目的是除去苯D．該步驟的目的是除去乙醚和可能殘留的溴解析(1)空氣主要成分為氮?dú)夂脱鯕?，如用空氣代替干燥氮?dú)?，則鎂屑與氧氣反應(yīng)，導(dǎo)致生成的MgO阻礙Mg與Br2的反應(yīng)。(2)液溴具有揮發(fā)性，裝置B是利用氮?dú)獍唁逭魵鈳肴i瓶中；若將裝置B改為裝置C，則氮?dú)馔ㄈ牒螅瑫⒁轰蹇焖賶喝肴i瓶，反應(yīng)過快大量放熱而存在安全隱患。(3)由于鎂屑不溶于混合液中，故第一次過濾而除去。(4)95%的乙醇中含有水，溴化鎂有強(qiáng)烈的吸水性，A錯(cuò)誤；加入苯的目的是除去乙醚和溴，洗滌晶體用0℃的苯，可以減少產(chǎn)品的溶解，B正確；加熱至160℃的主要目的是分解三乙醚合溴化鎂得到溴化鎂，不是為了除去苯，C錯(cuò)誤；該步驟是為了除去乙醚和溴，故D正確。故選BD。答案(1)防止鎂屑與氧氣反應(yīng)，生成的MgO阻礙Mg與Br2的反應(yīng)(2)會將液溴快速壓入三頸瓶，反應(yīng)過快大量放熱而存在安全隱患(3)鎂屑(4)BD3．(2013·四川理綜，9節(jié)選)驗(yàn)證AgNO3的熱穩(wěn)定性用下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置A加熱AgNO3固體，產(chǎn)生紅棕色氣體，在裝置D中收集到無色氣體。當(dāng)反應(yīng)結(jié)束后，試管中殘留固體為黑色。(1)裝置B的作用是________。(2)經(jīng)小組討論并驗(yàn)證該無色氣體為O2，其驗(yàn)證方法是________。解析(1)B裝置為安全瓶，可以防止倒吸。(2)檢驗(yàn)氧氣的常用方法是利用其助燃性，使帶有火星的木條復(fù)燃。答案(1)安全瓶(2)用帶火星的木條伸入集氣瓶內(nèi)，木條復(fù)燃，證明無色氣體為O2角度(二)突出測定的定量實(shí)驗(yàn)題1．(2016·上?；瘜W(xué)，40)以下是測定半水煤氣中H2以及CO的體積分?jǐn)?shù)的實(shí)驗(yàn)方案。取一定體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的半水煤氣，經(jīng)過下列實(shí)驗(yàn)步驟測定其中H2以及CO的體積分?jǐn)?shù)。半水煤氣→eq\x()→eq\x()→eq\x(CuO)→eq\x()→eq\x()ⅠⅡⅢⅣⅤ(1)選用合適的無機(jī)試劑分別填入Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ方框中。(2)該實(shí)驗(yàn)方案中，步驟________(選填“Ⅳ”或“Ⅴ”)可以確定半水煤氣中H2的體積分?jǐn)?shù)。解析(1)由于半水煤氣中含有二氧化碳，所以首先利用堿液除去二氧化碳，干燥后再通過氧化銅反應(yīng)，利用濃硫酸吸收產(chǎn)生的水蒸氣，利用堿液吸收產(chǎn)生的二氧化碳，進(jìn)而計(jì)算體積分?jǐn)?shù)。所以流程為半水煤氣→eq\x(KOH)→eq\x(濃硫酸)→eq\x(CuO)→eq\x(濃硫酸)→eq\x(KOH)ⅠⅡⅢⅣⅤ(2)氫氣還原氧化銅生成水蒸氣，濃硫酸吸收水蒸氣，所以該實(shí)驗(yàn)方案中，步驟Ⅳ可以確定半水煤氣中H2的體積分?jǐn)?shù)。答案(1)半水煤氣→eq\x(KOH)→eq\x(濃硫酸)→eq\x(CuO)→eq\x(濃硫酸)→eq\x(KOH)ⅠⅡⅢⅣⅤ(2)Ⅳ2．(2014·北京卷，27節(jié)選)碳、硫的含量影響鋼鐵性能。碳、硫含量的一種測定方法是將鋼樣中碳、硫轉(zhuǎn)化為氣體，再用測碳、測硫裝置進(jìn)行測定。(1)采用裝置A，在高溫下將x克鋼樣中碳、硫轉(zhuǎn)化為CO2、SO2。用NaOH溶液滴定生成的H2SO4，消耗zmLNaOH溶液，若消耗1mLNaOH溶液相當(dāng)于硫的質(zhì)量為yg，則該鋼樣中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：________。(2)將氣體a通入測碳裝置中(如下圖)，采用重量法測定碳的含量。①氣體a通過B和C的目的是__________________________________________________________________。②計(jì)算鋼樣中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，應(yīng)測量的數(shù)據(jù)是___________________________________________________________________。解析(1)根據(jù)題意，消耗1mLNaOH溶液相當(dāng)于硫的質(zhì)量為yg，則消耗zmLNaOH溶液，相當(dāng)于硫的質(zhì)量為yzg，所以鋼樣中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為eq\f(yz,x)或eq\f(yz,x)×100%。(2)①氣體a中含有O2、SO2和CO2，在吸收CO2測定碳的含量時(shí)，也可能吸收SO2，故氣體a通過裝置B和C的目的排除SO2對CO2測定的干擾。②計(jì)算鋼樣中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，應(yīng)測量吸收CO2前、后吸收瓶的質(zhì)量，其質(zhì)量差為CO2的質(zhì)量。答案(1)eq\f(yz,x)(2)①排除SO2對CO2測定的干擾②吸收CO2前、后吸收瓶的質(zhì)量3．實(shí)驗(yàn)室常用MnO2與濃鹽酸反應(yīng)制備Cl2(發(fā)生裝置如圖1所示)。制備反應(yīng)會因鹽酸濃度下降而停止。為測定反應(yīng)殘余液中鹽酸的濃度，探究小組同學(xué)提出：與足量Zn反應(yīng)，測量生成的H2體積的方案。裝置如圖2所示(夾持器具已略去)。(1)使Y形管中的殘余清液與鋅粒反應(yīng)的正確操作是將________轉(zhuǎn)移到________中。(2)反應(yīng)完畢，每間隔1分鐘讀取氣體體積，氣體體積逐次減小，直至不變。氣體體積逐次減小的原因是________________(排除儀器和實(shí)驗(yàn)操作的影響因素)。解析依據(jù)鋅粒與稀鹽酸反應(yīng)生成氫氣進(jìn)行分析解答；化學(xué)反應(yīng)釋放熱量，氣體體積具有熱脹冷縮的特點(diǎn)。使Zn粒進(jìn)入殘余清液中讓其發(fā)生反應(yīng)，這樣殘余清液就可以充分反應(yīng)，如果反過來，殘余清液不可能全部轉(zhuǎn)移到左邊，若殘余清液轉(zhuǎn)移到左邊則會殘留在Y型管內(nèi)壁，導(dǎo)致產(chǎn)生氣體的量減少，使測定的鹽酸濃度偏小；反應(yīng)完畢時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)則氣體體積減少，又排除了其它影響因素，只能從氣體本身角度思考，聯(lián)想到該反應(yīng)是放熱的，就可能想到氣體未冷卻了。答案(1)鋅粒稀鹽酸(2)該反應(yīng)是放熱的，氣體未冷卻角度(三)突出實(shí)驗(yàn)安全的實(shí)驗(yàn)題1．(2014·福建卷，25節(jié)選)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化劑之一。某研究小組進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)一焦亞硫酸鈉的制取采用下圖裝置(實(shí)驗(yàn)前已除盡裝置內(nèi)的空氣)制取Na2S2O5。裝置Ⅱ中有Na2S2O5晶體析出，發(fā)生的反應(yīng)為Na2SO3＋SO2=Na2S2O5裝置Ⅲ用于處理尾氣，可選用的最合理裝置(夾持儀器已略去)為________(填序號)。解析食鹽水和濃H2SO4不能吸收SO2，故b、c錯(cuò)誤；a項(xiàng)，瓶口封閉易造成實(shí)驗(yàn)事故，錯(cuò)誤；d項(xiàng)，既能吸收SO2，又能防止發(fā)生倒吸，正確。答案d2．(2013·重慶理綜，27節(jié)選)某研究小組利用下圖裝置探究溫度對CO還原Fe2O3的影響(固定裝置略)。裝置C的作用是___________________________________________________________________，處理尾氣的方法為____________________________________________________________________，E裝置的作用是_________________________________________________________________，裝置F的作用是___________________________________________________________________，從實(shí)驗(yàn)安全考慮，上圖裝置還可采取的改進(jìn)措施是___________________________________________________________________。解析CO2通過Zn粉，發(fā)生Zn＋CO2eq\o(=,\s\up7(△))ZnO＋CO；再通過NaOH溶液，是為了除去二氧化碳；再通過無水氯化鈣是為了除去水蒸氣；然后CO還原氧化鐵，E裝置防倒吸，F(xiàn)裝置檢驗(yàn)和吸收二氧化碳。尾氣是CO，點(diǎn)燃處理。從實(shí)驗(yàn)安全考慮，在裝置BC之間添加裝置E防倒吸(其它合理答案均可給分)。答案除CO2點(diǎn)燃防倒吸檢驗(yàn)和吸收二氧化碳在裝置B、C之間添加裝置E防倒吸(其他合理答案均可得分)3．(2013·廣西理綜，28節(jié)選)制備氮化鎂的裝置示意圖如下：回答下列問題：(1)檢查裝置氣密性的方法是___________________________________________________________________。(2)C的作用是____________，D的作用是__________，是否可以把C和D的位置對調(diào)并說明理由____________________________________________________________________。解析(1)此題考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)該實(shí)驗(yàn)制備氮化鎂，其原理為N2＋3Mgeq\o(=,\s\up7(△))Mg3N2，該反應(yīng)在裝置E中進(jìn)行，則由裝置A中的藥品可知A為氮?dú)獾闹苽溲b置，對于液液反應(yīng)的裝置氣密性檢查般采用微熱法。(2)所制得的氮?dú)庵谐；煊醒鯕?與鎂反應(yīng)生成氧化鎂)、水蒸氣(使氮化鎂水解生成氫氧化鎂)，因此C中用亞鐵鹽的還原性除去氧氣，D中用濃硫酸的吸水性除去水蒸氣。答案(1)微熱b，這時(shí)G中有氣泡冒出，停止加熱冷卻后，G中插在溶液里的玻璃管形成一段水柱，則氣密性良好(2)除去氧氣(及氮氧化物)除去水蒸氣不能，對調(diào)后無法除去水蒸氣角度(四)突出信息遷移應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)題1．(2016·江蘇化學(xué)，15改編)向含有Ca(ClO3)2溶液中加入稍過量KCl固體，可將Ca(ClO3)2轉(zhuǎn)化為KClO3，若溶液中KClO3的含量為100g·L－1，從該溶液中盡可能地析出KClO3固體的方法是________________。解析由溶解度圖可知，KClO3隨溫度變化溶解度變大，可以采用蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶的方法生成沉淀。答案蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶2．(2014·浙江卷，28節(jié)選)葡萄糖酸鈣是一種可促進(jìn)骨骼生長的營養(yǎng)物質(zhì)。葡萄糖酸鈣可通過以下反應(yīng)制得：C6H12O6(葡萄糖)＋Br2＋H2O→C6H12O7(葡萄糖酸)＋2HBr2C6H12O7＋CaCO3→Ca(C6H12O7)2(葡萄糖酸鈣)＋H2O＋CO2↑相關(guān)物質(zhì)的溶解性見下表：物質(zhì)名稱葡萄糖酸鈣葡萄糖酸溴化鈣氯化鈣水中的溶解性可溶于冷水易溶于熱水可溶易溶易溶乙醇中的溶解性微溶微溶可溶可溶實(shí)驗(yàn)流程如下：C6H12O6溶液eq\o(→,\s\up7(滴加3%溴水/55℃),\s\do5(①))eq\o(→,\s\up7(過量CaCO3/70℃),\s\do5(②))eq\o(→,\s\up7(趁熱過濾),\s\do5(③))eq\o(→,\s\up7(乙醇),\s\do5(④))懸濁液eq\o(→,\s\up7(抽濾),\s\do5(⑤))eq\o(→,\s\up7(洗滌),\s\do5(⑥))eq\o(→,\s\up7(干燥),\s\do5(⑦))Ca(C6H12O7)2請回答下列問題：(1)第③步需趁熱過濾，其原因是___________________________________________________________________。(2)第④步加入乙醇的作用是___________________________________________________________________。(3)第⑥步中，下列洗滌劑最合適的是________。A．冷水 B．熱水C．乙醇 D．乙醇－水混合溶液解析(1)由于葡萄糖酸鈣在冷水中溶解度小于熱水，如不趁熱過濾，會結(jié)晶析出，損失產(chǎn)品。(2)由于葡萄糖酸鈣在乙醇中的溶解度較小，故加入乙醇，可降低它的溶解度，能減少產(chǎn)品的損失，有利于葡萄糖酸鈣的析出。(3)洗滌是洗去葡萄糖酸鈣中的CaBr2，洗滌劑用水較好，為了防止葡萄糖酸鈣的溶解，洗滌劑用乙醇較好。綜合考慮合適的洗滌劑是乙醇－水的混合溶液，D項(xiàng)正確。答案(1)葡萄糖酸鈣冷卻后會結(jié)晶析出，如不趁熱過濾會損失產(chǎn)品(2)可降低葡萄糖酸鈣在溶劑中的溶解度，有利于葡萄糖酸鈣的析出(3)D3．(2013·天津化學(xué)，9改編)FeCl3在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組模擬工業(yè)生產(chǎn)流程制備無水FeCl3。Ⅰ.經(jīng)查閱資料得知：無水FeCl3在空氣中易潮解，加熱易升華。他們設(shè)計(jì)了制備無水FeCl3的實(shí)驗(yàn)方案，裝置示意圖(加熱及夾持裝置略去)及操作步驟如下：①檢查裝置的氣密性；②通入干燥的Cl2，趕盡裝置中的空氣；③用酒精燈在鐵屑下方加熱至反應(yīng)完成；④……⑤體系冷卻后，停止通入Cl2，并用干燥的N2趕盡Cl2，將收集器密封請回答下列問題：(1)第③步加熱后，生成的煙狀FeCl3大部分進(jìn)入收集器，少量沉積在反應(yīng)管A的右端。要使沉積得FeCl3進(jìn)入收集器，第④步操作是__________________________________________________________________。(2)操作步驟中，為防止FeCl3潮解所采取的措施有________。(填步驟序號)(3)裝置B中的冷水作用為__________________________________________________________________；裝置C的名稱為________；裝置D中FeCl2全部反應(yīng)完后，因?yàn)槭ノ誄l2的作用而失效，寫出檢驗(yàn)FeCl2是否失效的試劑：________。(4)在虛線框內(nèi)畫出尾氣吸收裝置E并注明試劑解析(1)要使沉積的FeCl3進(jìn)入收集器，根據(jù)FeCl3加熱易升華的性質(zhì)，第④的操作應(yīng)該是：在沉積的的FeCl3固體下方加熱；(2)為防止FeCl3潮解所采取的措施有②通入干燥的Cl2，⑤用干燥的N2趕盡Cl2；(3)B中的冷水作用為是冷卻FeCl3使其沉積，便于收集產(chǎn)品；裝置C的名稱為干燥管；裝置D中FeCl2全部反應(yīng)完后，因?yàn)槭ノ誄l2的作用而失效，檢驗(yàn)FeCl2是否失效就是檢驗(yàn)二價(jià)鐵離子，最好用K3[Fe(CN)6]溶液，也可以用酸性高錳酸鉀溶液檢驗(yàn)。(4)吸收的是氯氣，不用考慮防倒吸答案見解析角度(五)突出實(shí)驗(yàn)方案評價(jià)的實(shí)驗(yàn)題1．(2016·北京，26改編)用零價(jià)鐵(Fe)去除水體中的硝酸鹽(NOeq\o\al(－,3))已成為環(huán)境修復(fù)研究的熱點(diǎn)之一。將足量鐵粉投入水體中，經(jīng)24小時(shí)測定NOeq\o\al(－,3)的去除率和pH，結(jié)果如下：初始pHpH＝2.5pH＝4.5NOeq\o\al(－,3)的去除率接近100%＜50%24小時(shí)pH接近中性接近中性鐵的最終物質(zhì)形態(tài)pH＝4.5時(shí)，NOeq\o\al(－,3)的去除率低。其原因是______________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在水體中補(bǔ)充一定量的Fe2＋可以明顯提高NOeq\o\al(－,3)的去除率，其他條件與上述相同，經(jīng)1小時(shí)測定NOeq\o\al(－,3)的去除率和pH，結(jié)果如下：初始pHpH＝2.5pH＝4.5NOeq\o\al(－,3)的去除率約10%約3%1小時(shí)pH接近中性接近中性與上述中數(shù)據(jù)對比，解釋上述中初始pH不同時(shí)，NOeq\o\al(－,3)去除率和鐵的最終物質(zhì)形態(tài)不同的原因：______________________________________________________________________________________________________________________________________。解析(1)從NOeq\o\al(－,3)的去除率與溶液pH的關(guān)系表可知，pH＝4.5時(shí)，溶液中的Fe3＋更易水解生成不導(dǎo)電的FeO(OH)，所以NOeq\o\al(－,3)的去除率降低；(2)由題意pH影響鐵的最終物質(zhì)形態(tài)，初始pH低時(shí)，產(chǎn)生的Fe2＋充足，有利于導(dǎo)電的Fe3O4的生成，NOeq\o\al(－,3)去除率提高；初始pH高時(shí)，產(chǎn)生的Fe2＋不足，有利于不導(dǎo)電的FeO(OH)的生成，NOeq\o\al(－,3)去除率降低。答案(1)pH為4.5時(shí)，F(xiàn)e3＋更易水解生成FeO(OH)，因FeO(OH)不導(dǎo)電，阻礙電子轉(zhuǎn)移(2)初始pH低時(shí)，產(chǎn)生的Fe2＋充足；初始pH高時(shí)，產(chǎn)生的Fe2＋不足2．(2016·全國Ⅱ，28改編)甲組同學(xué)取2mLFeCl2溶液，加入幾滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液變紅，說明Cl2可將Fe2＋氧化。乙組同學(xué)認(rèn)為甲組的實(shí)驗(yàn)不夠嚴(yán)謹(jǐn)，該組同學(xué)在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油，再于液面下依次加入幾滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液變紅，煤油的作用是__________________________________________________________________。解析煤油的作用是隔絕空氣，防止空氣中的氧氣將Fe2＋氧化，產(chǎn)生干擾。答案隔絕空氣3．(2015·福建理綜，25)某化學(xué)興趣小組制取氯酸鉀和氯水并進(jìn)行有關(guān)探究實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)氯酸鉀與碘化鉀反應(yīng)的探究在不同條件下KClO3可將KI氧化為I2或KIO3。該小組設(shè)計(jì)了系列實(shí)驗(yàn)研究反應(yīng)條件對反應(yīng)產(chǎn)物的影響，其中系列a實(shí)驗(yàn)的記錄表如下(實(shí)驗(yàn)在室溫下進(jìn)行)：試管編號12340.20mol·L－1KI/mL1.01.01.01.0KClO3(s)/g0.100.100.100.106.0mol·L－1H2SO4/mL03.06.09.0蒸餾水/mL9.06.03.00實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(1)系列a實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖莀_______________________________________________________________________。(2)設(shè)計(jì)1號試管實(shí)驗(yàn)的作用是________________________________________________________________________。解析(1)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知：KI、KClO3的物質(zhì)的量及濃度不變，改變的是硫酸溶液的體積和水的多少，二者的總體積相等，由此可見系列a實(shí)驗(yàn)的目的是研究反應(yīng)體系中硫酸濃度對反應(yīng)產(chǎn)物的影響；(2)設(shè)計(jì)1號試管實(shí)驗(yàn)的作用是作對照實(shí)驗(yàn)，比較影響結(jié)果。答案(1)研究反應(yīng)體系中硫酸濃度對反應(yīng)產(chǎn)物的影響(2)硫酸濃度為0的對照實(shí)驗(yàn)4．(2013·上海化學(xué)，42～43)(1)實(shí)驗(yàn)室二氧化硫尾氣吸收與工業(yè)煙氣脫硫的化學(xué)原理相通。石灰－石膏法和堿法是常用的煙氣脫硫法。石灰－石膏法的吸收反應(yīng)為SO2＋Ca(OH)2→CaSO3↓＋H2O。吸收產(chǎn)物亞硫酸鈣由管道輸送至氧化塔氧化，反應(yīng)為2CaSO3＋O2＋4H2O→2CaSO4·2H2O。其流程如下圖：堿法的吸收反應(yīng)為SO2＋2NaOH→Na2SO3＋H2O。堿法的特點(diǎn)是氫氧化鈉堿性強(qiáng)、吸收快、效率高。其流程如下圖：已知：試劑Ca(OH)2NaOH價(jià)格(元/kg)0.362.9吸收SO2的成本(元/mol)0.0270.232石灰－石膏法和堿法吸收二氧化硫的化學(xué)原理相同之處是________________。和堿法相比，石灰－石膏法的優(yōu)點(diǎn)是________________，缺點(diǎn)是________________。(2)在石灰－石膏法和堿法的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一個(gè)改進(jìn)的、能實(shí)現(xiàn)物料循環(huán)的煙氣脫硫方案(用流程圖表示)。解析由于石灰的堿性比氫氧化鈉弱，吸收SO2的速率慢、效率低，但吸收成本比氫氧化鈉低的多。答案(1)酸性氧化物與堿的反應(yīng)。價(jià)格便宜，成本低吸收慢，效率低。(2)5.(2013·四川化學(xué)，9節(jié)選)探究AgNO3固體熱分解的產(chǎn)物。【查閱資料】Ag2O和粉末狀的Ag均為黑色；Ag2O可溶于氨水?！咎岢鲈O(shè)想】試管中殘留的黑色固體可能是：ⅰ.Ag；ⅱ.Ag2O；ⅲAg和Ag2O?！緦?shí)驗(yàn)驗(yàn)證】該小組為驗(yàn)證上述設(shè)想，分別取少量黑色固體放入試管中，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)編號操作現(xiàn)象a加入足量氨水，振蕩黑色固體不溶解b加入足量稀硝酸，振蕩黑色固體溶解，并有氣體產(chǎn)生【實(shí)驗(yàn)評價(jià)】根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，不能確定固體產(chǎn)物成分的實(shí)驗(yàn)是________(填實(shí)驗(yàn)編號)。【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，該小組得出AgNO3固體熱分解的產(chǎn)物有________。解析a實(shí)驗(yàn)中，加入氨水黑色固體不溶解，證明原物質(zhì)不含Ag2O，同時(shí)也證明原物質(zhì)為Ag；b實(shí)驗(yàn)中，只能證明原黑色固體含有Ag，因Ag2O也可以溶解在足量稀硝酸中，所以不能證明是否含有Ag2O。由上述實(shí)驗(yàn)的綜合分析可知，AgNO3固體熱分解時(shí)的產(chǎn)物分別為：Ag、NO2和O2，化學(xué)方程式為：2AgNO3eq\o(=,\s\up7(△))2Ag＋2NO2↑＋O2↑答案bAg、NO2、O2角度(六)突出實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)題1．(2016·北京理綜，28改編)以Na2SO3溶液和不同金屬的硫酸鹽溶液作為實(shí)驗(yàn)對象，探究鹽的性質(zhì)和鹽溶液間反應(yīng)的多樣性。實(shí)驗(yàn)試劑現(xiàn)象滴管試管2mL0.2mol·L－1Na2SO3溶液飽和Ag2SO4溶液Ⅰ.產(chǎn)生白色沉淀0.2mol·L－1CuSO4溶液Ⅱ.溶液變綠，繼續(xù)滴加產(chǎn)生棕黃色沉淀0.1mol·L－1Al2(SO4)3溶液Ⅲ.開始無明顯變化，繼續(xù)滴加產(chǎn)生白色沉淀(1)經(jīng)檢驗(yàn)，現(xiàn)象Ⅰ中的白色沉淀是Ag2SO3。用離子方程式解釋現(xiàn)象Ⅰ：__________________________________________________________________。(2)經(jīng)檢驗(yàn)，現(xiàn)象Ⅱ的棕黃色沉淀中不含SOeq\o\al(2－,4)，含有Cu＋、Cu2＋和SOeq\o\al(2－,3)。已知：Cu＋eq\o(→,\s\up7(稀硫酸))Cu＋Cu2＋，Cu2＋eq\o(→,\s\up7(I－))CuI↓(白色)＋I(xiàn)2。①用稀H2SO4證實(shí)沉淀中含有Cu＋的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。②通過下列實(shí)驗(yàn)證實(shí)，沉淀中含有Cu2＋和SOeq\o\al(2－,3)。a．白色沉淀A是BaSO4，試劑1是________________。b．證實(shí)沉淀中含有Cu2＋和SOeq\o\al(2－,3)的理由是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。解析(1)由“0.2mol·L－1Na2SO3溶液和飽和Ag2SO4溶液反應(yīng)，產(chǎn)生白色沉淀是Ag2SO3”可知離子方程式為2Ag＋＋SOeq\o\al(2－,3)=Ag2SO3↓。(2)①根據(jù)題給信息Cu＋eq\o(→,\s\up7(稀H2SO4))Cu＋Cu2＋可知，棕黃色沉淀若含有Cu＋，Cu＋會在稀硫酸作用下會有紅色的銅生成。②根據(jù)題給信息Cu2＋eq\o(→,\s\up7(I－))CuI↓(白色)＋I(xiàn)2可知，棕黃色沉淀若含有Cu2＋，加入KI后會有白色沉淀(CuI)生成；所得溶液中加入淀粉溶液，溶液不變藍(lán)，說明生成的I2被SOeq\o\al(2－,3)還原，SOeq\o\al(2－,3)被氧化為SOeq\o\al(2－,4)。a．又因?yàn)榘咨恋鞟是BaSO4，可推斷試劑1為HCl和BaCl2溶液。b．證實(shí)沉淀中含有Cu2＋和SOeq\o\al(2－,3)的理由是在I－作用下，Cu2＋轉(zhuǎn)化成白色沉淀CuI，SOeq\o\al(2－,3)轉(zhuǎn)化成SOeq\o\al(2－,4)。答案(1)2Ag＋＋SOeq\o\al(2－,3)=Ag2SO3↓(2)①析出紅色固體②a.HCl和BaCl2溶液b．在I－作用下，Cu2＋轉(zhuǎn)化為白色沉淀CuI，SOeq\o\al(2－,3)轉(zhuǎn)化為SOeq\o\al(2－,4)2．(2015·福建理綜，25節(jié)選)某化學(xué)興趣小組制取氯酸鉀和氯水并進(jìn)行有關(guān)探究實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)三測定飽和氯水中氯元素的總量(1)該小組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案：使用下圖裝置，加熱15.0mL飽和氯水試樣，測定產(chǎn)生氣體的體積。此方案不可行的主要原因是_________________________________________________________________。(不考慮實(shí)驗(yàn)裝置及操作失誤導(dǎo)致不可行的原因)(2)根據(jù)下列資料，為該小組設(shè)計(jì)一個(gè)可行的實(shí)驗(yàn)方案(不必描述操作過程的細(xì)節(jié))：____________________________________________________________________________________________________________________________________。資料：i.次氯酸會破壞酸堿指示劑；ii.次氯酸或氯水可被SO2、H2O2、FeCl2等物質(zhì)還原成Cl－。解析(1)該小組設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案不可行的主要原因是溶液中存在Cl2的重新溶解以及HClO分解生成HCl和O2等，無法測定試樣含氯總量。(2)由于HClO具有強(qiáng)氧化性會破壞酸堿指示劑，因此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)不能用酸堿指示劑，可以利用氯水的強(qiáng)氧化性，向該溶液中加入足量的H2O2溶液，H2O2把氯元素完全還原為Cl－，H2O2被氧化成O2，然后加熱除去過量的H2O2，冷卻，再加入足量的AgNO3溶液，過濾、洗滌生成的AgCl沉淀，干燥后稱量沉淀質(zhì)量，結(jié)合氯原子守恒即可確定其中含有的氯元素的質(zhì)量。答案(1)因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等，此方案無法測算試樣含氯總量(或其他合理答案)(2)量取一定量的試樣，加入足量的H2O2溶液，待反應(yīng)完全加熱除去過量的H2O2，冷卻，再加入足量的硝酸銀溶液，過濾、洗滌、干燥、稱量沉淀質(zhì)量(或其他合理答案)3．(2015·全國卷Ⅰ，26節(jié)選)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，其K1＝5.4×10－2，K2＝5.4×10－5。草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水，而其鈣鹽難溶于水。草酸晶體(H2C2O4·2H2O)無色，熔點(diǎn)為101℃，易溶于水，受熱脫水、升華，170℃以上分解?；卮鹣铝袉栴}：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明：(1)草酸的酸性比碳酸的強(qiáng)_________________________________________________________________。(2)草酸為二元酸__________________________________________________________________。解析(1)證明草酸的酸性比碳酸強(qiáng)，可以利用溶液中較強(qiáng)酸制較弱酸的原理，將草酸與NaHCO3溶液混合，看是否有氣體產(chǎn)生。(2)證明草酸是二元酸，可以利用酸堿中和滴定原理，若消耗NaOH的物質(zhì)的量是草酸的2倍，即可證明草酸是二元酸。答案(1)向盛有少量NaHCO3的試管里滴加草酸溶液，有氣泡產(chǎn)生(2)用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定草酸，消耗NaOH的物質(zhì)的量為草酸的兩倍4．(2015·安徽理綜，28節(jié)選)某研究小組將純凈的SO2氣體通入0.1mol·L－1的Ba(NO3)2溶液中，得到了BaSO4沉淀。為探究上述溶液中何種微粒能氧化通入的SO2，該小組提出了如下假設(shè)：假設(shè)一：溶液中的NOeq\o\al(－,3)假設(shè)二：溶液中溶解的O2(1)該小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了假設(shè)一，請?jiān)谙卤砜瞻滋幪顚懴嚓P(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論實(shí)驗(yàn)1：在盛有不含O2的25mL0.1mol·L－1BaCl2溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO2氣體________實(shí)驗(yàn)2：在盛有不含O2的25mL0.1mol·L－1Ba(NO3)2溶液的燒杯中，緩慢通入純凈的SO2氣體________假設(shè)一成立 (2)為深入研究該反應(yīng)，該小組還測得上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中溶液的pH隨通入SO2體積的變化曲線如下圖：實(shí)驗(yàn)1中溶液pH變小的原因是________；V1時(shí)，實(shí)驗(yàn)2中溶液pH小于實(shí)驗(yàn)1的原因是(用離子方程式表示)______________________________________________________________________________________________________________________________。解析(1)實(shí)驗(yàn)1中，在沒有O2的條件下，SO2與BaCl2溶液不反應(yīng)，所以無沉淀產(chǎn)生；實(shí)驗(yàn)2中SO2被NOeq\o\al(－,3)氧化成SOeq\o\al(2－,4)，進(jìn)一步與Ba2＋結(jié)合生成BaSO4沉淀。(2)實(shí)驗(yàn)1，SO2溶于水后生成H2SO3，H2SO3電離出H＋(H2SO3HSOeq\o\al(－,3)＋H＋)，使溶液顯酸性，隨SO2的不斷通入，pH值減小；SO2通入Ba(NO3)2溶液中，發(fā)生反應(yīng)：3SO2＋2NOeq\o\al(－,3)＋2H2O=3SOeq\o\al(2－,4)＋2NO↑＋4H＋生成強(qiáng)酸，則通V1體積的SO2時(shí)，實(shí)驗(yàn)2中溶液pH小于實(shí)驗(yàn)1。答案(1)無明顯現(xiàn)象有白色沉淀(2)SO2溶于水后生成H2SO33SO2＋2NOeq\o\al(－,3)＋2H2O=3SOeq\o\al(2－,4)＋2NO↑＋4H＋(或3H2SO3＋2NOeq\o\al(－,3)=2NO↑＋3SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋＋H2O)5．(2014·福建卷，25節(jié)選)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化劑之一。Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3。(1)證明NaHSO3溶液中HSOeq\o\al(－,3)的電離程度大于水解程度，可采用的實(shí)驗(yàn)方法是________(填序號)。a．測定溶液的pHb．加入Ba(OH)2溶液c．加入鹽酸d．加入品紅溶液e．用藍(lán)色石蕊試紙檢測(2)檢驗(yàn)Na2S2O5晶體在空氣中已被氧化的實(shí)驗(yàn)方案是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。解析(1)HSOeq\o\al(－,3)電離顯酸性，水解顯堿性，要證明HSOeq\o\al(－,3)的電離程度大于水解程度，則證明NaHSO3溶液顯酸性即可，故可通過測定溶液的pH，或用藍(lán)色石蕊試紙檢測等方法。(2)Na2S2O5晶體被空氣氧化的產(chǎn)物為Na2SO4，故可通過檢驗(yàn)SOeq\o\al(2－,4)離子來檢驗(yàn)Na2S2O5晶體在空氣中已被氧化，其具體方案為：取少量Na2S2O5晶體于試管中，加適量水溶解，滴加足量鹽酸，振蕩，再滴入BaCl2溶液，若有白色沉淀生成，則說明Na2S2O5晶體已被氧化。答案(1)a、e(2)取少量Na2S2O5晶體于試管中，加適量水溶解，滴加足量鹽酸，振蕩，再滴入氯化鋇溶液，有白色沉淀生成角度(七)有機(jī)物制備的實(shí)驗(yàn)題1．(2016·上海，33改編)實(shí)驗(yàn)室利用乙醇和乙酸反應(yīng)制備乙酸乙酯時(shí)，通常加入過量的乙醇，原因是___________________________________________________________________。加入數(shù)滴濃硫酸即能起催化作用，但實(shí)際用量多于此量，原因是___________________________________________________________________；濃硫酸用量又不能過多，原因是__________________________________________________________________。解析由于該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，因此加入過量的乙醇增大反應(yīng)物濃度，使平衡向生成酯的方向移動，提高酯的產(chǎn)率。由于濃H2SO4能吸收生成的水，使平衡向生成酯的方向移動，提高酯的產(chǎn)率，因此實(shí)際用量多于此量；由于濃H2SO4具有強(qiáng)氧化性和脫水性，會使有機(jī)物炭化，降低酯的產(chǎn)率，所以濃硫酸用量又不能過多。答案增大反應(yīng)物濃度，使平衡向生成酯的方向移動，提高酯的產(chǎn)率(合理即可)濃H2SO4能吸收生成的水，使平衡向生成酯的方向移動，提高酯的產(chǎn)率濃H2SO4具有強(qiáng)氧化性和脫水性，會使有機(jī)物炭化，降低酯的產(chǎn)率2．(2014·全國卷Ⅱ，29節(jié)選)苯乙酸銅是合成優(yōu)良催化劑、傳感材料——納米氧化銅的重要前驅(qū)體之一。下面是它的一種實(shí)驗(yàn)室合成路線：制備苯乙酸的裝置示意圖如圖(加熱和夾持裝置等略)：已知：苯乙酸的熔點(diǎn)為76.5℃，微溶于冷水，溶于乙醇。回答下列問題：(1)將a中的溶液加熱至100℃，緩緩滴加40g苯乙腈到硫酸溶液中，然后升溫至130℃繼續(xù)反應(yīng)。在裝置中，儀器b的作用是______________；儀器c的名稱是________，其作用是________________。反應(yīng)結(jié)束后加適量冷水，再分離出苯乙酸粗品。加入冷水的目的是________________。下列儀器中可用于分離苯乙酸粗品的是________(填標(biāo)號)。A．分液漏斗B．漏斗C．燒杯D．直形冷凝管E．玻璃棒(2)提純粗苯乙酸的方法是________，最終得到44g純品，則苯乙酸的產(chǎn)率是________。(3)將苯乙酸加入到乙醇與水的混合溶劑中，充分溶解后，加入Cu(OH)2，攪拌30min，過濾，濾液靜置一段時(shí)間，析出苯乙酸銅晶體，混合溶劑中乙醇的作用是________________。解析(1)儀器b為分液漏斗，其作用是向三口瓶a中滴加液體試劑苯乙腈；儀器c為球形冷凝管，起到冷凝回流的作用(使氣化的反應(yīng)液冷凝)；由題中信息可知，苯乙酸微溶于冷水，故反應(yīng)結(jié)束后加適量冷水的目的是便于苯乙酸結(jié)晶析出，分離固體和液體應(yīng)采用過濾，過濾所用的主要儀器有漏斗、玻璃棒、燒杯等。(2)將粗苯乙酸晶體重新溶解在熱水中，然后再降溫結(jié)晶、過濾，即采用重結(jié)晶的方法提純苯乙酸；根據(jù)關(guān)系式計(jì)算：所以苯乙酸的產(chǎn)率＝eq\f(44g,46.5g)×100%＝94.6%≈95%。(3)根據(jù)苯乙酸溶于乙醇，可知混合液中加入乙醇是為了增大苯乙酸的溶解度，增大反應(yīng)物的接觸面積，便于充分反應(yīng)。答案(1)滴加苯乙腈球形冷凝管回流(或使氣化的反應(yīng)液冷凝)便于苯乙酸析出BCE(2)重結(jié)晶95%(3)增大苯乙酸溶解度，便于充分反應(yīng)3．(2014·新課標(biāo)全國Ⅰ，26)乙酸異戊酯是組成蜜蜂信息素的成分之一，具有香蕉的香味。實(shí)驗(yàn)室制備乙酸異戊酯的反應(yīng)、裝置示意圖和有關(guān)數(shù)據(jù)如下：相對分子質(zhì)量密度/(g·cm－3)沸點(diǎn)/℃水中溶解性異戊醇880.8123131微溶乙酸601.0492118溶乙酸異戊酯1300.8670142難溶實(shí)驗(yàn)步驟：在A中加入4.4g異戊醇、6.0g乙酸、數(shù)滴濃硫酸和2～3片碎瓷片。開始緩慢加熱A，回流50min，反應(yīng)液冷至室溫后倒入分液漏斗中，分別用少量水、飽和碳酸氫鈉溶液和水洗滌；分出的產(chǎn)物加入少量無水MgSO4固體，靜置片刻，過濾除去MgSO4固體，進(jìn)行蒸餾純化，收集140～143℃餾分，得乙酸異戊酯3.9g。回答下列問題：(1)儀器B的名稱是________。(2)在洗滌操作中，第一次水洗的主要目的是________________；第二次水洗的主要目的是________________。(3)在洗滌、分液操作中，應(yīng)充分振蕩，然后靜置，待分層后________(填標(biāo)號)。a．直接將乙酸異戊酯從分液漏斗的上口倒出b．直接將乙酸異戊酯從分液漏斗的下口放出c．先將水層從分液漏斗的下口放出，再將乙酸異戊酯從下口放出d．先將水層從分液漏斗的下口放出，再將乙酸異戊酯從上口倒出(4)本實(shí)驗(yàn)中加入過量乙酸的目的是__________________________________________________________________。(5)實(shí)驗(yàn)中加入少量無水MgSO4的目的是______________________________