專題驗收評價（三十三） 綜合實驗探究

4/10專題驗收評價（三十三）綜合實驗探究1．(2023·浙江金華十校模擬)具有強吸水性的MgBr2是制藥和制取鎂干電池的重要原料。某研究小組用鎂粉與HgBr2粉末制取無水MgBr2，流程如圖：已知：①Hg不能透過濾紙，HgBr2不溶于苯和乙醚，微溶于水，易溶于熱甲醇。MgBr2＋3C2H5OC2H5MgBr2·3C2H5OC2H5。請回答：(1)過濾時，需要在________引流下，將混合液倒入漏斗中。(2)下列有關說法不正確的是________。A．可用金屬鈉絲除去苯、乙醚中少量水B．步驟①攪拌可加快反應速率和提高原料利用率C．步驟③為控溫蒸發(fā)，以獲得MgBr2·3C2H5OC2H5固體D．步驟②④，均可選用苯洗滌固體(3)如果步驟⑤采用如圖所示裝置，則加熱溫度可________(選填“低于”“高于”或“等于”)160℃。(4)MgBr2·6H2O在HBr氣流中脫水是制取MgBr2固體的常用方法。但本題所采用的方法制得的MgBr2純度更高，原因是________________________________________________________________________________________________________________________。(5)步驟⑥是從反應殘留物中分離回收Hg、HgBr2。下列選項中選擇合理的儀器和操作，補全如下步驟[“________”上填寫一件最關鍵儀器，“()”內填寫一種操作，均用字母表示]。在通風櫥中，將混合物倒入______________中，()→將混合液轉入________中，()→將剩余液體倒入________中→加熱，收集分離得到的液體及固體。儀器：A.燒杯；B.分液漏斗；C.漏斗；D.蒸餾燒瓶；E.蒸發(fā)皿；操作：F.放出下層液體；G.加熱灼燒；H.加入熱水充分攪拌；I.加入熱甲醇充分攪拌。解析：鎂粉和溴化汞反應生成溴化鎂和汞，根據已知信息可知過濾洗滌后得到的固體中含有Hg和HgBr2，濾液經過一系列操作得到MgBr2·3C2H5OC2H5，加熱分解得到溴化鎂，據此解答。(1)過濾時，需要在玻璃棒引流下，將混合液倒入漏斗中。(2)鈉和苯、乙醚不反應，因此可用金屬鈉絲除去苯、乙醚中少量水，A正確；步驟①攪拌增大反應物接觸面積，因此可加快反應速率和提高原料利用率，B正確；步驟③控制溫度是0℃，因此不屬于蒸發(fā)，屬于冷卻結晶以獲得MgBr2·3C2H5OC2H5固體，C錯誤；苯和乙醚互溶，則步驟④中不能選用苯洗滌固體，D錯誤。(3)圖示裝置中有抽氣泵，可以降低物質的分解溫度，所以如果步驟⑤采用如題圖所示裝置，則加熱溫度可低于160℃。(4)由于HBr氣流不能完全抑制MgBr2·6H2O在加熱時的水解，MgBr2·3C2H5OC2H5在分解時無副產物，所以本題所采用的方法制得的MgBr2純度更高。(5)汞受熱易揮發(fā)，HgBr2不溶于苯和乙醚，微溶于水，易溶于熱甲醇，則首先在通風櫥中，將混合物倒入燒杯中加入熱甲醇充分攪拌，將混合液倒入分液漏斗中，振蕩靜置后放出下層液體→將剩余液轉入蒸餾燒瓶中→加熱，收集分離得到的液體及固體。答案：(1)玻璃棒(2)CD(3)低于(4)HBr氣流不能完全抑制MgBr2·6H2O在加熱時的水解；MgBr2·3C2H5OC2H5在分解時無副產物(5)AIBFD2．(2023·浙江嘉興二模)三氯乙醛(CCl3CHO)是無色油狀液體，是制取農藥的常用原料。某小組探究制備三氯乙醛的實驗裝置如圖所示(夾持、加熱裝置均略去)。已知：①制備原理：C2H5OH＋4Cl2→CCl3CHO＋5HCl，(保持70℃左右)②有關物質的性質：相對分子質量熔點/℃沸點/℃溶解性密度/(g·cm－3)乙醇46－11778.5與水互溶0.789三氯乙醛147.5－57.597.8溶于水、乙醇1.51請回答：(1)儀器a的名稱為________。若發(fā)現D中導管口處氣泡速率過快，合理的解決方法是____________________。(2)下列說法不正確的是________。A．本實驗較合理的加熱方式是水浴加熱B．多孔球泡可以增大反應物接觸面積，提高反應速率C．為證明D中產生HCl，需要在D和E之間增加裝置(如圖)D．反應后的混合物可采用分液操作進一步分離、提純三氯乙醛(3)若撤去裝置C會導致CCl3CHO產率降低，原因是______________________________________________________________________________________________________。(4)粗產品純度的測定：稱取5.00g粗產品溶于水配成100mL溶液，量取10.00mL于錐形瓶中，加入25.00mL0.1000mol·L－1碘標準溶液，再加入適量Na2CO3溶液。反應完全后加適量鹽酸調節(jié)溶液的pH，立即用0.0200mol·L－1Na2S2O3溶液滴定至淡黃色，加入淀粉指示劑，繼續(xù)滴定至終點。重復上述操作3次，平均消耗Na2S2O3溶液20.00mL。(測定原理：CCl3CHO＋OH－=CHCl3＋HCOO－、HCOO－＋I2=H＋＋2I－＋CO2↑、I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6))產品的純度是________%(計算結果保留2位小數)。解析：分析題給信息可知：A裝置利用高錳酸鉀和濃鹽酸制備氯氣，B裝置用飽和食鹽水除去HCl，C裝置盛放濃硫酸干燥氯氣，D裝置為制備CCl3CHO的反應裝置，E裝置盛放硝酸銀溶液，吸收尾氣中氯氣、HCl，以防止污染空氣。(1)儀器a的名稱為冷凝管，若發(fā)現D中導管口處氣泡速率過快說明生成氯氣速率過快，所以合理的解決方法是降低濃鹽酸滴下的速率。(2)溫度需要保持70℃左右，所以實驗較合理的加熱方式是水浴加熱，A正確；多孔球泡可以增大反應物接觸面積，提高反應速率，B正確；在D和E之間增加此裝置會吸收氯化氫，可將其中溶液換為四氯化碳，C錯誤；反應后的混合物可采用蒸餾操作進一步分離、提純三氯乙醛，D錯誤。(3)若撤去裝置C會導致CCl3CHO產率降低，原因是氯氣和水反應生成的次氯酸和鹽酸會影響反應C2H5OH＋4Cl2→CCl3CHO＋5HCl中CCl3CHO的生成，導致其產率降低。(4)根據I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)，可知I2～2S2Oeq\o\al(2－,3)，則：與Na2S2O3溶液反應消耗I2的物質的量為eq\f(0.02mol·L－1×20×10－3L,2)＝0.0002mol；故與HCOO－反應消耗的I2的物質的量為(25×0.1×10－3－0.0002)mol＝0.0023mol；根據CCl3CHO＋OH－→CHCl3＋HCOO－、HCOO－＋I2=H＋＋2I－＋CO2↑，可得關系式：CCl3CHO～HCOO－～I2，則CCl3CHO的物質的量為0.0023mol，故產品的純度為eq\f(0.0023×147.5×10,5)×100%＝67.85%。答案：(1)冷凝管降低濃鹽酸滴下的速率(2)CD(3)氯氣和水反應生成的次氯酸和鹽酸會影響反應C2H5OH＋4Cl2→CCl3CHO＋5HCl中CCl3CHO的生成，導致其產率降低(4)67.853．(2023·浙江紹興適應性考試)高純氟化鎂具備優(yōu)異的光學性質和抗腐蝕性被廣泛應用于高端領域。某研究小組利用鎂片(含Ca及少量惰性雜質)制備高純氟化鎂流程如下，請回答：已知：①甲醇沸點：64.7℃。②該實驗條件得到的氟化鎂并不是晶型沉淀，其顆粒細小，常常吸附水分成黏稠膠狀。(1)利用圖1裝置可檢測鎂與甲醇反應速率。儀器A的名稱________。(2)寫出氟化反應涉及的化學方程式：_______________________________________________________________________________________________________________。(3)下列有關說法不正確的是________。A．步驟Ⅰ：反應溫度不選擇100℃，主要由于在100℃反應過于劇烈難以控制B．步驟Ⅱ：待鎂片上不再有微小氣泡生成時，可進行步驟ⅡC．步驟Ⅲ：制備懸濁液B，應先將CO2通入高純水達到飽和，再加到固體A中D．步驟Ⅳ：在進行氟化反應時，應做好防護措施和配備應急藥品(4)步驟Ⅱ的一系列操作目的是為獲得固體A。從下列選項中選擇合理的儀器和操作，補全如下步驟[“______”上填寫一件最關鍵儀器，“()”內填寫一種操作，均用字母表示]。取儀器A中的溶液，用________()→用______(蒸餾減少溶劑)→用______()→用漏斗(過濾得到固體A)。[儀器]a．燒杯；b.銅質保溫漏斗；c.漏斗；d.空氣冷凝管；e.直形冷凝管；f.球形冷凝管[操作]g．過濾；h.趁熱過濾；i.冷卻結晶；j.蒸發(fā)結晶解析：鎂和甲醇加熱回流反應生成甲醇鎂，分離出甲醇鎂A，加入高純水水解生成氫氧化鎂，然后通入二氧化碳將氫氧化鎂轉化為碳酸鎂，過濾后加入氫氟酸發(fā)生氟化反應得到氟化鎂。(1)儀器A的名稱三頸燒瓶。(2)氟化反應為碳酸鎂和氟化氫反應生成氟化鎂、水、二氧化碳，化學方程式為MgCO3＋2HF=MgF2＋CO2↑＋H2O。(3)甲醇沸點為64.7℃，故步驟Ⅰ中反應溫度不選擇100℃，主要為了減少甲醇揮發(fā)，A錯誤；待鎂片上不再有微小氣泡生成時，說明已經反應完全，可進行步驟Ⅱ，B正確；步驟Ⅲ中若先將CO2通入高純水達到飽和再加到甲醇鎂固體中，則不利于甲醇鎂的水解進行，制備懸濁液B應先加入高純水，使得甲醇鎂水解后再通入二氧化碳將氫氧化鎂轉化為碳酸鎂，C錯誤；氟化氫氣體有毒，故步驟Ⅳ在進行氟化反應時，應做好防護措施和配備應急藥品，D正確。(4)得到甲醇鎂固體需要趁熱過濾除去濾渣分離出甲醇鎂溶液，故過濾中需使用銅質保溫漏斗；過濾后濾液加熱蒸餾出過量的甲醇，需要使用直形冷凝管和燒杯；在燒杯中冷卻結晶；用漏斗過濾得到甲醇鎂固體。答案：(1)三頸燒瓶(2)MgCO3＋2HF=MgF2＋CO2↑＋H2O(3)AC(4)bheai4．化學是一門以實驗為基礎的自然科學，化學實驗具有極其重要的作用。(1)在儀器①分液漏斗②燒杯③蒸發(fā)皿④蒸餾燒瓶⑤滴定管⑥容量瓶⑦量筒中，允許加熱并必須墊上石棉網的有________(填編號)；使用時必須檢查是否漏水的有________(填編號)；可用于分離兩種沸點接近且互不相溶的液態(tài)混合物的儀器有______(填編號)。(2)下面是常用的玻璃儀器組成的實驗裝置圖。ⅰ.用裝置A收集NH3氣體，氣體應從________(填“①”或“②”)處通入。ⅱ.若用裝置B做二氧化硫與燒杯中氫氧化鈉溶液反應的實驗，則其中廣口瓶起到防倒吸作用，指出裝置中錯誤之處________________________________________________________。ⅲ.關閉圖C裝置中的止水夾a后，開啟活塞b，水不斷往下滴，直至全部流入燒瓶。試判斷：C裝置是否漏氣？(填“漏氣”“不漏氣”或“無法確定”)______，判斷理由________________________________________________________________________________________________________________________________________________。ⅳ.裝置D為傾析法分離固體和液體，簡述過程中洗滌沉淀的基本操作方法________________________________________________________________________。解析：(1)能加熱但必須墊石棉網的有燒杯和蒸餾燒瓶，故選②④；分液漏斗、滴定管和容量瓶都需要檢驗是否漏水，故選①⑤⑥；分離沸點接近且互不相溶的液態(tài)混合物用分液的方法，使用的儀器為分液漏斗和燒杯，故選①②；(2)ⅰ.收集氨氣用向下排氣法收集，故從②處通入；ⅱ.二氧化硫和氫氧化鈉反應，廣口瓶起到防止倒吸的作用，所以廣口瓶里應該短進長出，才能防止水倒吸到前一個裝置，故為長短導管位置錯誤；ⅲ.由于橡皮管使分液漏斗與燒瓶形成一個連通裝置，壓強始終保持平衡，無論漏氣與否，液體均能順利流下，所以不能確定是否漏氣。ⅳ.傾析法分離固體和液體中洗滌沉淀的方法類似過濾方法中的洗滌沉淀，方法為向燒杯中注入洗滌劑(蒸餾水)，充分攪拌后使沉淀沉降，用傾析法將清液倒出，重復數次。答案：(1)②④①⑤⑥①②(2)ⅰ.②ⅱ.廣口瓶里長短導管位置錯誤ⅲ.無法確定由于橡皮管使分液漏斗與燒瓶形成一個連通裝置，壓強始終保持平衡，無論漏氣與否，液體均能順利流下(其他合理答案也可)ⅳ.向燒杯中注入洗滌劑(蒸餾水)，充分攪拌后使沉淀沉降，用傾析法將清液倒出，重復數次5．實驗室制備一種鈷的配合物，化學式為[Co(NH3)5Cl]Cl2，摩爾質量為250.5g·mol－1，是一種微溶于水(0.4g/100mL)、難溶于稀鹽酸的紫紅色晶體，在熱的強堿溶液中不穩(wěn)定，釋放出全部氨分子。實驗流程如下：已知制備原理：反應a：2CoCl2＋2NH4Cl＋8NH3＋H2O2=2[Co(NH3)5H2O]Cl3反應b：[Co(NH3)5H2O]Cl3eq\o(=,\s\up7(濃鹽酸))[Co(NH3)5Cl]Cl2＋H2O請回答：(1)下列說法不正確的是________。A．由實驗可知與鈷離子形成配位鍵的能力由強到弱為NH3>Cl－>H2OB．NH4Cl的唯一作用是為反應提供氯離子C．將步驟Ⅲ中的濃鹽酸改為硫酸溶液，是對方案的優(yōu)化D．若步驟Ⅱ的溶液pH過低，會導致產率降低(2)為了使反應快速、充分地進行，步驟Ⅱ、Ⅲ均需邊振蕩儀器A邊加試劑，但發(fā)現產物中混有大量粉紅色的副產物[Co(NH3)5H2O]Cl3，請回答：①大量副產物生成的原因是________________________________。②通過對裝置的改進可以提高純度和產率，圖中可用來代替儀器A的是________(填“B”或“C”)。③不管有無改進裝置，產物中都會混雜有少量藍色晶體，經測定是堿式氯化亞鈷，化學式為Co(OH)Cl，請解釋原因__________________________________________________________________________________________________________________________。(3)為步驟Ⅳ中一系列操作選擇合理選項并排序：蒸發(fā)濃縮至少量晶體析出→________→c→______→________→最終得到緊紅色晶體。a．趁熱過濾b．冷卻至室溫并過濾c．用5mL冷水分數次洗滌固體d．用5mL6mol·L－1鹽酸分數次洗滌固體e．105℃下烘干f．投入濃硫酸中干燥(4)為了測定某目標產物的純度(雜質除NH4Cl外均不參加反應)，稱取0.4000g樣品溶于水，在100mL容量瓶中配成溶液，取10.00mL溶液進行如下操作：步驟Ⅰ：加入8mL1mol·L－1的NaOH溶液并加熱至沸騰進行蒸氨，將生成的氣體全部通入10mL0.2000mol·L－1的鹽酸中，用0.1000mol·L－1的NaOH標準液滴定剩余鹽酸，消耗NaOH標準液12.00mL。步驟Ⅱ：將蒸氨后的溶液冷卻至室溫，加硝酸中和至酸性，用0.04mol·L－1AgNO3標準液滴定至終點，消耗12.50mL標準液。樣品的純度為________。解析：由題給流程可知，濃氨水、氯化銨與二氯化鈷在儀器A中加水充分反應生成配合物[Co(NH3)6]Cl2，溶液呈棕色，堿性條件下向[Co(NH3)6]Cl2溶液中加入過氧化氫溶液，將[Co(NH3)6]Cl2轉化為[Co(NH3)5H2O]Cl3，溶液變?yōu)樯钭厣?，[Co(NH3)5H2O]Cl3深棕色溶液中加入濃鹽酸共熱反應將[Co(NH3)5H2O]Cl3轉化為[Co(NH3)5Cl]Cl2，[Co(NH3)5Cl]Cl2溶液經蒸發(fā)濃縮至少量晶體析出、冷卻至室溫并過濾、用5mL冷水分數次洗滌固體、用5mL6mol·L－1鹽酸分數次洗滌固體、105℃下烘干制得紫紅色[Co(NH3)5Cl]Cl2晶體。(1)由向[Co(NH3)5H2O]Cl3深棕色溶液中加入濃鹽酸共熱反應將[Co(NH3)5H2O]Cl3轉化為紫紅色[Co(NH3)5Cl]Cl2可知，與鈷離子形成配位鍵的能力由強到弱為NH3>Cl－>H2O，故A正確；一水合氨在溶液中存在電離平衡，制備[Co(NH3)5Cl]Cl2時，氯化銨除提供氯離子外，還可以增大一水合氨的濃度，有利于[Co(NH3)5Cl]Cl2的生成，故B錯誤；由分析可知，將步驟Ⅲ中的濃鹽酸改為硫酸溶液不可能增大溶液中的氯離子濃度，不能將[Co(NH3)5H2O]Cl3轉化為紫紅色[Co(NH3)5Cl]Cl2，故C錯誤；若步驟Ⅱ的溶液pH過低，溶液中的氫離子會使氨分子轉化為銨根離子，不利于[Co(NH3)5Cl]Cl2的生成，會導致產率降低，故D正確。(2)①步驟Ⅲ振蕩儀器A時，可能導致氯化氫揮發(fā)使得鹽酸濃度減小，不利于反應b進行，使得產物中混有大量粉紅色的副產物[Co(NH3)5H2O]Cl3。②用密封的儀器B代替敞口的儀器A可以減少氯化氫揮發(fā)有利于反應b進行，從而提高產品的純度和產率，故選B；③步驟Ⅱ振蕩時H2O2發(fā)生分解反應，導致過氧化氫溶液的濃度減小，使得部分Co2＋未被氧化，發(fā)生副反應生成堿式氯化亞鈷，所以不管有無改進裝置，產物中都會混雜有少量藍色堿式氯化亞鈷晶體。(3)由分析可知，[Co(NH3)5Cl]Cl2溶液經蒸發(fā)濃縮至少量晶體析出、冷卻至室溫并過濾、用5mL冷水分數次洗滌固體、用5mL6mol·L－1鹽酸分數次洗滌固體、105℃下烘干制得紫紅色[Co(NH3)5Cl]Cl2晶體。(4)設樣品中[Co(NH3)5Cl]Cl2和氯化銨的物質的量分別為amol、bmol，由步驟Ⅰ可得：5a＋b＝0.008，由步驟Ⅱ可得：3a＋b＝0.005，解得a＝0.0015，則樣品的純度為eq\f(0.0015mol×250.5g·mol－1,0.4000g)×100%＝93.94%。答案：(1)BC(2)①HCl揮發(fā)，使得反應b難以進行②B③步驟Ⅱ振蕩時H2O2分解，導致氧化劑不足，部分Co2＋未被氧化(3)bde(4)93.94%6．(2023·溫州市適應性測試)已知K2[Cu(C2O4)2](二草酸合銅酸鉀，式量為318)是一種具有還原性配體的有機金屬化合物。它可溶于熱水，微溶于冷水、酒精。其制備流程如圖所示：已知：CuO＋2KHC2O4=K2[Cu(C2O4)2]＋H2O16H＋＋2MnOeq\o\al(－,4)＋5C2Oeq\o\al(2－,4)=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O回答下列問題：(1)步驟Ⅰ中加熱煮沸20min的目的是______________________________________。(2)步驟Ⅱ、Ⅴ中均采用趁熱過濾的原因依次是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)下列說法正確的是____。A．為了提高產品的產率，可以將CuO連同濾紙一起加入到K2C2O4和KHC2O4混合液中B．K2CO3采用分批加入的方式，可以防止因反應過快產生大量氣體將液體帶出C．Ⅴ處最適宜的洗滌試劑為冷水D．一系列操作包含：蒸發(fā)結晶、過濾、洗滌、干燥(4)步驟Ⅶ為獲得二草酸合銅酸鉀。請選擇正確操作并排序：____→____→③→____→____，重復③及其后續(xù)操作，兩次質量差不超過0.001g，即達到恒重。①用電子天平稱量，記錄相應質量；②研磨晶體；③加熱并不斷攪拌；④坩堝鉗取下放在石棉網上冷卻；⑤坩堝鉗取下放在干燥器中冷卻；⑥將晶體放入坩堝中。(5)為測定產品純度，室溫下準確稱取制取的產品試樣1.000g溶于氨水中，并加水定容至250mL。取試樣溶液25.00mL于錐形瓶中，再加入10mL3mol·L－1的H2SO4溶液，水浴加熱至75～85℃，趁熱用0.01200mol·L－1的KMnO4溶液滴定。平行滴定三次，平均消耗KMnO4溶液20.00mL。①該產品的純度為________。②用滴定法測定Cu2＋，得出產品純度為83.2%，假設測定過程各項操作規(guī)范，該數據與①中純度不一致的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：由流程可知，CuSO4溶液中加入足量氫氧化鉀，可生成氫氧化銅，加熱煮沸可生成CuO，草酸溶液中加入碳酸鉀固體，可