【創(chuàng)新設(shè)計】2021高考化學(xué)(江西專用)二輪專題提升練：第14講-化學(xué)實驗綜合應(yīng)用(含新題及解析)

第14講化學(xué)試驗綜合應(yīng)用大題沖關(guān)練1．(2022·浙江理綜，28)葡萄糖酸鈣是一種可促進骨骼生長的養(yǎng)分物質(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(C6H11O7)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試驗流程如下：C6H12O6溶液eq\o(→,\s\up15(滴加3%溴水/55℃),\s\do15(①))eq\o(→,\s\up15(過量CaCO3/70℃),\s\do15(②))eq\o(→,\s\up15(趁熱過濾),\s\do15(③))eq\o(→,\s\up15(乙醇),\s\do15(④))懸濁液eq\o(→,\s\up15(抽濾),\s\do15(⑤))eq\o(→,\s\up15(洗滌),\s\do15(⑥))eq\o(→,\s\up15(干燥),\s\do15(⑦))Ca(C6H11O7)2請回答下列問題：(1)第①步中溴水氧化葡萄糖時，下列裝置中最適合的是________。制備葡萄糖酸鈣的過程中，葡萄糖的氧化也可用其他試劑，下列物質(zhì)中最適合的是________。A．新制Cu(OH)2懸濁液B．酸性KMnO4溶液C．O2/葡萄糖氧化酶D．[Ag(NH3)2]OH溶液(2)第②步充分反應(yīng)后CaCO3固體需有剩余，其目的是__________________；本試驗中不宜用CaCl2替代CaCO3，理由是____________________________。(3)第③步需趁熱過濾，其緣由是____________________________________。(4)第④步加入乙醇的作用是______________________________________。(5)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)滴加溴水，應(yīng)用分液漏斗，水浴加熱易于把握溫度，溫度計應(yīng)測量水浴的溫度，因此裝置B最合適。制備葡萄糖酸鈣，將葡萄糖氧化最適合的試劑是O2/葡萄糖氧化酶，由于氧化過程中沒有引入雜質(zhì)，無須對產(chǎn)品進行分別提純，另外酸性KMnO4溶液氧化醛基時也可將葡萄糖中的羥基氧化，故C項最適合。(2)第②步充分反應(yīng)后CaCO3固體需過量，其目的是提高葡萄糖酸的轉(zhuǎn)化率，便于后續(xù)分別；本試驗不宜用CaCl2，由于鹽酸是強酸，CaCl2難以與葡萄糖酸直接反應(yīng)生成葡萄糖酸鈣。(3)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。(4)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，能削減產(chǎn)品的損失，有利于葡萄糖酸鈣的析出。(5)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項正確。答案(1)BC(2)提高葡萄糖酸的轉(zhuǎn)化率，便于后續(xù)分別氯化鈣難以與葡萄糖酸直接反應(yīng)得到葡萄糖酸鈣(3)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(4)可降低葡萄酸鈣在溶劑中的溶解度，有利于葡萄糖酸鈣的析出(5)D2．某化學(xué)爭辯性學(xué)習(xí)小組擬對一種焰火原料(由兩種短周期的常見金屬單質(zhì)組成的合金粉末)進行探究。請完成下列探究報告。[探究目的]探究該焰火原料的組成[資料檢索]①Mg2＋的檢驗方法：取2滴待檢液，加入2滴2mol·L－1的NaOH溶液，再加入1滴鎂試劑(Ⅰ)染料(對硝基苯偶氮間苯二酚)，若消滅沉淀并吸附鎂試劑(Ⅰ)染料呈天藍色，表示待檢液中含有Mg2＋，Ag＋、Cu2＋、Fe3＋、NHeq\o\al(＋,4)會阻礙Mg2＋的檢驗。②Mg(OH)2可溶于濃的氯化銨溶液，其他的常見不溶堿難溶于氯化銨。[探究思路]確定焰火原料所含金屬的種類[試驗探究](1)甲同學(xué)進行了初步試驗，試驗步驟和試驗現(xiàn)象如下。請?zhí)顚懴卤恚涸囼炐蛱栐囼灢襟E試驗現(xiàn)象結(jié)論①取少量該焰火原料加入冷水中無明顯現(xiàn)象②取少量該焰火原料加入稀鹽酸中完全溶解，有大量氣體產(chǎn)生，溶液呈無色(2)乙同學(xué)取第②組試驗的溶液，加入鎂試劑(Ⅰ)染料，得出合金中不含鎂。乙的結(jié)論________(填“正確”或“錯誤”)，你的理由是________________。(3)丙同學(xué)設(shè)計試驗方案，確定焰火原料中的金屬種類，試驗記錄如下所示：由丙的試驗記錄可知，該焰火原料是由________和________兩種金屬組成的合金；向濾液中加入足量氫氧化鈉溶液后需煮沸，煮沸的理由是________________________________________________________________。解析由題意知①中把焰火原料加入冷水中無明顯現(xiàn)象，說明該合金中不含與冷水反應(yīng)的金屬，則鋰、鈉等活潑金屬不存在，由②可知金屬能與鹽酸反應(yīng)放出氣體，則其可能由短周期金屬元素鈹、鎂、鋁三種金屬中的任意兩種組成。答案(1)①不含鋰(Li)、鈉(Na)等活潑金屬②可能含鈹(Be)、鎂(Mg)、鋁(Al)三種金屬中的任意兩種(2)錯誤由資料知，檢驗Mg2＋的反應(yīng)必需在堿性條件下進行(3)鋁(或Al)鎂(或Mg)(挨次可互換)將NHeq\o\al(＋,4)轉(zhuǎn)化為NH3，煮沸促進其逸出，防止NHeq\o\al(＋,4)干擾Mg2＋的檢驗3．某課外活動小組設(shè)計了以下試驗方案驗證Ag與濃HNO3反應(yīng)的過程中可能產(chǎn)生NO。其試驗流程圖如下：(1)測定硝酸的物質(zhì)的量反應(yīng)結(jié)束后，從如圖B裝置中所得100mL溶液中取出25.00mL溶液，用0.1mol·L－1的NaOH溶液滴定，用酚酞作指示劑，滴定前后的滴定管中液面的位置如右上圖所示。在B容器中生成硝酸的物質(zhì)的量為________，則Ag與濃硝酸反應(yīng)過程中生成的NO2的物質(zhì)的量為________。(2)測定NO的體積①從上圖所示的裝置中，你認為應(yīng)選用________裝置進行Ag與濃硝酸反應(yīng)試驗，選用的理由是____________。②選用上圖所示儀器組合一套可用來測定生成NO體積的裝置，其合理的連接挨次是____________(填各導(dǎo)管口編號)。③在讀取量筒內(nèi)液體體積之前，應(yīng)進行的操作_________________________________________________________________________________________。(3)氣體成分分析若試驗測得NO的體積為112.0mL(已折算到標準狀況)，則Ag與濃硝酸反應(yīng)的過程中________(填“有”或“沒有”)NO產(chǎn)生，作此推斷的依據(jù)是________________________________________________________________________________________________________________________________。解析本題依據(jù)Ag和濃HNO3反應(yīng)原理，考查了酸堿中和滴定及氣體成分的分析方法。(1)依據(jù)圖示消耗NaOH溶液的體積為20.00mL，n(HNO3)＝20.00×10－3L×0.1mol·L－1×4＝0.008mol。n(NO2)＝eq\f(0.008mol,2)×3＝0.012mol。(2)裝置A可以利用N2排盡裝置內(nèi)的氣體，防止NO被氧化，所以選用裝置A。其裝置挨次為A→B→C→E，為了削減誤差，在讀取NO體積時，一是要冷卻到室溫；二是量筒內(nèi)液面應(yīng)和集氣瓶內(nèi)液面相平。(3)依據(jù)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO0．012mol0.004molV(NO)＝0.004mol×22.4L·mol－1＝0.0896L<0.112L，所以有NO產(chǎn)生。答案(1)0.008mol0.012mol(2)①A由于A裝置可以通入N2將裝置中的空氣排盡，防止NO被空氣中O2氧化②123547③等液體冷卻到室溫，并使集氣瓶和量筒內(nèi)液面相平(3)有由于NO2與水反應(yīng)生成的NO的體積小于收集到的NO的體積(89.6<112.0)4．(2022·廣東理綜，33)H2O2是一種綠色氧化還原試劑，在化學(xué)爭辯中應(yīng)用廣泛。(1)某小組擬在同濃度Fe3＋的催化下，探究H2O2濃度對H2O2分解反應(yīng)速率的影響。限選試劑與儀器：30%H2O2、0.1mol·L－1Fe2(SO4)3、蒸餾水、錐形瓶、雙孔塞、水槽、膠管、玻璃導(dǎo)管、量筒、秒表、恒溫水浴槽、注射器。①寫出本試驗H2O2分解反應(yīng)方程式并標明電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：________________________________________________________________________________________________________________________________。②設(shè)計試驗方案：在不同H2O2濃度下，測定________(要求所測得的數(shù)據(jù)能直接體現(xiàn)反應(yīng)速率大小)。③設(shè)計試驗裝置，完成如圖所示的裝置示意圖。④參照下表格式，擬定試驗表格，完整體現(xiàn)試驗方案(列出所選試劑體積、需記錄的待測物理量和所擬定的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)用字母表示)。物理量試驗序號V[0.1mol·L－1Fe2(SO4)3]/mL……1a……2a……(2)利用圖(a)和圖(b)中的信息，按下圖(c)裝置(連通的A、B瓶中已充有NO2氣體)進行試驗。可觀看到B瓶中氣體顏色比A瓶中的________(填“深”或“淺”)，其緣由是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析(1)①過氧化氫在Fe3＋催化下分解成水和O2，依據(jù)O元素的化合價變化，可得：；②在不同H2O2濃度下，需測定相同時間內(nèi)，產(chǎn)生氧氣的體積的多少，或生成相同體積氧氣所需時間的多少。③可用如圖所示裝置測定。④依據(jù)“把握變量法”的要求，兩個對比試驗應(yīng)使反應(yīng)混合物中Fe2(SO4)3的濃度相同，H2O2的濃度不同。(2)由圖(a)知，過氧化氫的分解反應(yīng)為放熱反應(yīng)，由圖(b)知NO2轉(zhuǎn)化為N2O4的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故圖(c)中，右側(cè)燒杯溫度高于左側(cè)燒杯溫度，即B瓶中的溫度高于A瓶。溫度上升，平衡2NO2(g)N2O4(g)，向逆反應(yīng)方向進行，B瓶中的二氧化氮濃度增大，顏色比A瓶顏色深。答案②生成相同體積的氧氣所需的時間(或相同時間內(nèi)，生成氧氣的體積)③④V(H2O2)/mLV(H2O)/mLV(O2)mLt/s1b2bed22bbef或V(H2O2)/mLV(H2O)/mLt/sV(O2)mL1b2bed22bbef(2)深由于過氧化氫分解是放熱反應(yīng)，2NO2(g)N2O4(g)也是放熱反應(yīng)，所以B瓶溫度高于A瓶，溫度上升，平衡逆向移動，二氧化氮濃度增大，顏色加深5．某爭辯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)。(1)MgCO3的分解產(chǎn)物為___________________________________________。(2)裝置C的作用是__________________________，處理尾氣的方法為__________________。(3)將爭辯小組分為兩組，按上圖裝置進行對比試驗，甲組用酒精燈、乙組用酒精噴燈對裝置D加熱，反應(yīng)產(chǎn)物均為黑色粉末(純潔物)，兩組分別用產(chǎn)物進行以下試驗。步驟操作甲組現(xiàn)象乙組現(xiàn)象1取黑色粉末加入稀鹽酸溶解，無氣泡溶解，有氣泡2取步驟1中溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液藍色沉淀藍色沉淀3取步驟1中溶液，滴加KSCN溶液變紅無現(xiàn)象4向步驟3溶液中滴加新制氯水紅色褪去先變紅，后褪色①乙組得到的黑色粉末是____________。②甲組步驟1中反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________________________________。③乙組步驟4中，溶液變紅的緣由為__________________________________________________________________________________________________；溶液褪色可能的緣由及其驗證方法為_________________________________________________________________________________________________。④從試驗平安考慮，上圖裝置還可實行的改進措施是___________________________________________________________________________________。解析(1)MgCO3eq\o(=,\s\up15(△))MgO＋CO2↑；(2)CO2＋Zneq\o(=,\s\up15(△))ZnO＋CO裝置C的作用是吸取剩余的CO2氣體，以防止對觀看澄清石灰水是否變渾濁造成影響；由于最終出來的氣體中含有CO，所以用點燃法除去CO。(3)由于該黑色粉末是純潔物，乙組中，步驟1溶解有氣泡，說明得到的是鐵粉；甲組中依據(jù)“藍色沉淀”，證明溶解后含F(xiàn)e2＋；依據(jù)“變紅”，證明溶解后還含有Fe3＋，所以得到的是Fe3O4。甲組中依據(jù)加入氯水紅色褪去，說明氯水能氧化SCN－，而乙組中，由于Fe2＋的還原性大于SCN－，所以Fe2＋首先被氧化成Fe3＋，溶液變紅，當氯水過量時，又把SCN－氧化，紅色褪去。由于Fe3＋并沒有發(fā)生變化，可用再加入KSCN溶液的方法觀看是否恢復(fù)紅色來驗證。(4)由于CO2氣體易和NaOH發(fā)生反應(yīng)，所以為了防止倒吸，應(yīng)在B、C之間添加防倒吸裝置E。答案(1)MgO、CO2(2)除去CO2點燃(3)①Fe②Fe3O4＋8H＋=2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O③Fe2＋被氧化為Fe3＋，F(xiàn)e3＋遇SCN－顯紅色可能是因SCN－被Cl2氧化而使溶液褪色假設(shè)SCN－被Cl2氧化，向溶液中加入KSCN溶液，若消滅紅色，則假設(shè)成立(其他合理答案均可)④在裝置B、C之間添加裝置E以防倒吸(其他合理答案均可)6．(2022·全國卷Ⅱ，28)某小組以CoCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、濃氨水為原料，在活性炭催化下，合成了橙黃色晶體X。為確定其組成，進行如下試驗。①氨的測定：精確稱取wgX，加適量水溶解，注入如圖所示的三頸瓶中，然后逐滴加入足量10%NaOH溶液，通入水蒸氣，將樣品液中的氨全部蒸出，用V1mLc1mol·L－1的鹽酸標準溶液吸取。蒸氨結(jié)束后取下接收瓶，用c2mol·L－1NaOH標準溶液滴定過剩的HCl，到終點時消耗V2mLNaOH溶液。②氯的測定：精確?????稱取樣品X，配成溶液后用AgNO3標準溶液滴定，K2CrO4溶液為指示劑，至消滅淡紅色沉淀不再消逝為終點(Ag2CrO4為磚紅色)?；卮鹣铝袉栴}：(1)裝置中平安管的作用原理是____________。(2)用NaOH標準溶液滴定過剩的HCl時，應(yīng)使用________式滴定管，可使用的指示劑為________。(3)樣品中氨的質(zhì)量分數(shù)表達式為________。(4)測定氨前應(yīng)當對裝置進行氣密性檢驗，若氣密性不好，測定結(jié)果將________(填“偏高”或“偏低”)。(5)測定氯的過程中，使用棕色滴定管的緣由是________________；滴定終點時，若溶液中c(Ag＋)＝2.0×10－5mol·L－1，c(CrOeq\o\al(2－,4))為________mol·L－1。[已知：Ksp(Ag2CrO4)＝1.12×10－12](6)經(jīng)測定，樣品X中鈷、氨和氯的物質(zhì)的量之比為1∶6∶3，鈷的化合價為________。制備X的化學(xué)方程式為__________________；X的制備過程中溫度不能過高的緣由是__________________。解析(3)試驗①中，從樣品液中蒸出的n(NH3)＝V1×10－3L×c1mol·L－1－V2×10－3L×c2mol·L－1＝(c1V1－c2V2)×10－3mol，樣品中氨的質(zhì)量分數(shù)為eq\f(c1V1－c2V2×10－3mol×17g·mol－1,wg)×100%＝eq\f(c1V1－c2V2×10－3×17,w)×100%。(4)若裝置氣密性不好，有部分NH3逸出，而不能被HCl吸取，則剩余的HCl的物質(zhì)的量會增多，消耗NaOH增多，即c2V2的值增大，由(3)中計算式可知測得m(NH3)變小，NH3的含量偏低。(5)滴定氯的過程中，使用棕色滴定管的緣由是防止AgNO3見光分解，依據(jù)Ag2CrO4(s)2Ag＋(aq)＋CrOeq\o\al(2－,4)(aq)及Ksp的表達式得：c(CrOeq\o\al(2－,4))＝eq\f(Ksp,c2Ag＋)＝eq\f(1.12×10－12,2.0×10－52)mol·L－1＝2.8×10－3mol·L－1。(6)由n(Co)∶n(NH3)∶n(Cl)＝1∶6∶3，則知X為[Co(NH3)6]Cl3，故Co的化合價為＋3價，制備X的過程中溫度不能過高的緣由是防止H2O2分解，NH3逸出。答案(1)當壓力過大時，平安管中液面上升，使A瓶中壓力穩(wěn)定(2)堿酚酞(或甲基橙)(3)eq\f(c1V1－c2V2×10－3×17,w)×100%(4)偏低(5)防止AgNO3見光分解2.8×10－3mol·L－1(6)＋32CoCl2＋2NH4Cl＋10NH3＋H2O2=2[Co(NH3)6]Cl3＋2H2O溫度過高，H2O2分解，氨氣逸出7．乙酸正丁酯是一種重要化工原料，某試驗小組利用圖1、圖2裝置合成乙酸正丁酯(夾持裝置已略去)，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：CH3COOH＋CH3CH2CH2CH2OHeq\o(,\s\up15(濃硫酸),\s\do15(△))CH3COOCH2CH2CH2CH3＋H2O可能用到的有關(guān)數(shù)據(jù)見下表：相對分子質(zhì)量沸點/℃eq\f(密度,g·cm－3)水中溶解性正丁醇74117.20.80微溶乙酸60118.11.05易溶乙酸正丁酯116126.50.90微溶試驗步驟如下：①在圖1的圓底燒瓶中，裝入7.0g正丁醇和7.0g冰醋酸，再加入3～4滴濃硫酸。②如圖1所示，安裝分水器和回流冷凝管。加熱圓底燒瓶，待反應(yīng)基本完成后，停止加