2019版高考化学大二轮优选习题 专题四 化学实验 专题突破练13 综合实验探究.doc

1专题突破练专题突破练 1313 综合实验探究综合实验探究非选择题(本题包括 5 个小题,共 100 分)1 1.(2018 山东潍坊高三一模)(20 分)亚硝酰氯(ClNO)常用作催化剂和合成洗涤剂,其沸点为-5.5 ,易水解。某学习小组在实验室中用下图所示装置制备 ClNO。已知:HNO2既有氧化性又有还原性;AgNO2微溶于水,能溶于硝酸,发生的反应为 AgNO2+HNO3AgNO3+HNO2。回答下列问题:(1)仪器 a 的名称为 ,装置 B 的作用是 。 (2)装置 C 中长颈漏斗的作用是 。 (3)实验开始时,先打开 K1、K2,关闭 K3,再打开分液漏斗活塞滴入适量稀硝酸,当观察到 C 中 时关闭 K1、K2。向装置 D 三颈烧瓶中通入干燥纯净的 Cl2,当瓶中充满黄绿色气体时,再打开 K1、K3,制备 ClNO。 (4)装置 D 中干燥管的作用是 。 (5)实验过程中,若学习小组同学用酒精灯大火加热制取 NO,对本实验造成的不利影响是 、 。 (6)ClNO 与 H2O 反应生成 HNO2和 HCl。设计实验证明 HNO2是弱酸 。(仅提供的试剂:1 mol·L-1盐酸、1 mol·L-1 HNO2、Na、NaNO2溶液、红色石蕊试纸、蓝色石蕊试纸) 要验证 ClNO 与 H2O 反应后的溶液中存在 Cl-和 HNO2,合理的操作步骤及正确的顺序是 (填序号)。 a.向烧杯中滴加过量 KI 淀粉溶液,溶液变蓝色b.取 1.0 mL 三颈烧瓶中产品置于烧杯中,加入 10.0 mL H2O 充分反应c.向烧杯中滴加酸性 KMnO4溶液,溶液紫色褪去d.向烧杯中滴加足量 AgNO3溶液,有白色沉淀生成,加入稀硝酸,搅拌,仍有白色沉淀答案(1)蒸馏烧瓶 除去 NO 中的 HNO3、NO2气体(2)避免 C 中压强过大 (3)红棕色完全消失(4)防止水蒸气进入三颈烧瓶中与 ClNO 反应(5)温度过高造成 HNO3分解(或挥发) 生成 NO 气体的速度过快,NO 来不及反应即大量逸出(6)用玻璃棒蘸取 NaNO2溶液,点在红色石蕊试纸上,试纸变蓝,说明 HNO2是弱酸 bdc解析(1)仪器 a 是蒸馏烧瓶;NO 不溶于水,而可能存在的杂质 HNO3、NO2均易溶于水,故 B 的作用是除去 NO 中的 HNO3、NO2等杂质;(2)若关闭 K1,随着反应的进行,C 中压强增加,长颈漏斗的作用为平衡2系统内外压强,避免 C 中压强过大;(3)为了得到比较纯净的 NO,当 C 中红棕色完全消失时,不再存在NO2气体;(4)因为亚硝酰氯(ClNO)易与水反应而水解,所以必须防止有水蒸气进入三颈烧瓶中与ClNO 反应;(5)对蒸馏烧瓶大火加热,会使得反应迅速加快,大量产生 NO 气体,会使较多的 NO 气体未参加反应便逸出到空气中;同时,较高的温度可能使硝酸分解或挥发,产生较多杂质气体;(6)亚硝酸为弱酸,则亚硝酸盐水解呈碱性,使用玻璃棒蘸取 NaNO2溶液涂抹于红色的石蕊试纸上,试纸变蓝,则说明亚硝酸为弱酸;首先要使 ClNO 与 H2O 反应,选择 b;因为碘化银为沉淀,而酸性高锰酸钾能将氯离子氧化,所以需要先验证氯离子的存在,选择 d;由于引入了足量银离子,所以只能使用酸性高锰酸钾验证亚硝酸,选择 c。故正确的顺序为 bdc。2 2.(2018 四川雅安中学高三月考)(20 分)溴苯是一种化工原料,实验室合成溴苯的装置示意图及有关数据如下:苯 溴溴 苯 密度 /(g·c m-3)0.8 83.1 01.5 0沸点 /80 59 156水中溶 解性微 溶微 溶微 溶按下列合成步骤回答问题。(1)在 a 中加入 15 mL 无水苯和少量铁屑,在 b 中小心加入 4.0 mL 液态溴。向 a 中滴入几滴溴,有白色烟雾产生。请分别写出 a 仪器和 c 仪器的名称: 、 。 (2)请写出 a 中发生反应的化学方程式: 。d 中倒置漏斗的作用是 ,某同学认为如果想验证该反应的类型,可以取反应后烧杯 d 中溶液,加入稀硝酸酸化,然后加入硝酸银溶液,如果产生了淡黄色沉淀即验证了该反应的类型。试分析该同学的操作是否可行 (填“是”或“否”),简要说明其原因: 。 (3)液溴滴完后,经过下列步骤分离提纯:向 a 中加入 10 mL 水,然后过滤除去未反应的铁屑;滤液依次用 10 mL 水、8 mL 10%的 NaOH 溶液、10 mL 水洗涤。向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙,静置、过滤。3经以上分离操作后,粗溴苯中还含有的主要杂质为 ,要进一步提纯,下列操作中必须的是 (填入正确选项前的字母)。 A.重结晶B.过滤C.蒸馏D.萃取答案(1)三颈(烧)瓶 球形冷凝管(2)+Br2+HBr 防倒吸 否 进入 d 烧杯被 NaOH 溶液吸收的除了 HBr外还有 Br2蒸气,加入硝酸银溶液仅能验证 d 中有溴离子,但是不能说明溴离子来自于 HBr 还是 Br2(3)苯 C解析(1)a 仪器为三颈(烧)瓶;c 仪器为球形冷凝管。(2)a 中发生的反应为苯和溴在铁作催化剂条件下发生取代反应生成溴苯和溴化氢,化学方程式为+Br2+HBr;苯与溴在铁屑催化下可生成溴苯和溴化氢,溴化氢不溶于有机溶剂,挥发过程中遇到水蒸气便产生白色烟雾,装置d 的作用是吸收反应生成的 HBr 和挥发出来的 Br2,因此 d 中倒置漏斗的作用是防倒吸;进入 d 烧杯被 NaOH 溶液吸收的除了 HBr 外还有 Br2蒸气,加入硝酸银溶液仅能验证 d 中有溴离子,但是不能说明溴离子来自 HBr 还是 Br2,该同学的操作是不可行的。(3)苯溶于溴苯中,经以上分离操作后,粗溴苯中还含有的主要杂质为未反应的苯,因为苯和溴苯互溶,且沸点相差较大,可以采用蒸馏的方法进行提纯。3 3.(2018 湖南五市十校教研教改共同体高三联考)(20 分)某研究性学习小组查阅资料得知:铁盐能蚀刻银,因此可用于制作液晶显示器的银线路板。他们对蚀刻银的过程进行了下列探究:制备银镜配制银氨溶液,并取等量银氨溶液置于多支试管中。向银氨溶液中加入等量葡萄糖溶液,水浴加热,产生银镜,洗净,备用。溶解银镜分别向两支试管中加入 5 mL Fe(NO3)3、Fe2(SO4)3溶液编 号AB试 剂0.1 mol·L-1 Fe(NO3)3溶液c mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液 现 象银镜消失较快,溶液黄色略变浅, 产生较多白色沉淀银镜消失较慢,溶液黄色明显变浅, 产生少许白色沉淀(1)表格中c的值应为 。 (2)A、B 中均检出含有 Fe2+,说明 Fe3+具有氧化性,a 中 Fe3+氧化 Ag 的离子方程式为 。 (3)你认为 B 中的沉淀为 (填名称)。 (4)有同学猜测在 A 中的酸性条件下 N氧化了银,他的理由是 。于是该同- 3学进行了下列操作验证他的猜测: 测溶液的 pH,测得实验 A 中所用 Fe(NO3)3溶液的 pH=2。配制溶液,若猜想正确,则下列所配溶液最合理的是 。取 5 mL 此溶液加入有银镜的试管,可以观察到的现象是 。 A.0.01 mol·L-1硝酸溶液4B.0.01 mol·L-1硝酸和 0.02 mol·L-1硝酸钠的混合溶液C.0.01 mol·L-1硝酸和 0.29 mol·L-1硝酸钠的混合溶液(5)A 中白色沉淀的成分可能是 AgNO2。已知 AgNO2能溶于氨水,生成银氨溶液中的溶质、亚硝酸铵和水,写出该反应的化学方程式: 。 答案(1)0.05 (2)Fe3+AgAg+Fe2+(3)硫酸银 (4)A 中溶液黄色略变浅,B 中溶液黄色明显变浅 C 银镜消失(或溶液颜色无明显变化)(5)AgNO2+3NH3·H2ONH4NO2+Ag(NH3)2OH+2H2O解析(1)根据 A、B 两组实验中的铁盐组成,必须保持铁离子浓度相同,A 组用 0.1 mol·L-1 Fe(NO3)3溶液,则 B 组应该用 0.05 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液,表格中c的值应为 0.05;(2)Fe3+将 Ag 氧化为Ag+,自身被还原为 Fe2+,反应的离子方程式为 Fe3+AgAg+Fe2+;(3)B 中银被氧化生成 Ag+,Ag+与溶液中的硫酸根离子反应生成微溶的硫酸银沉淀;(4)若 A 中的酸性条件下 N氧化了银,则 Fe3+消- 3耗少,A 中溶液黄色略变浅,B 中 Fe3+氧化了银,溶液中 Fe3+浓度明显降低,黄色明显变浅;根据猜想及已知,为做对比实验,所配溶液中必须无 Fe3+,且满足溶液 pH=2,即c(H+)=10-2 mol·L-1,c(N)- 3=0.3 mol·L-1。0.01 mol·L-1硝酸溶液中c(H+)=10-2 mol·L-1,c(N)=10-2 mol·L-1,A 不符合;- 30.01 mol·L-1硝酸和 0.02 mol·L-1硝酸钠的混合溶液中c(H+)=10-2 mol·L-1,c(N)=0.01 - 3mol·L-1+0.02 mol·L-1=0.03 mol·L-1,B 不符合;0.01 mol·L-1硝酸和 0.29 mol·L-1硝酸钠的混合溶液中c(H+)=10-2 mol·L-1,c(N)=0.01 mol·L-1+0.29 mol·L-1=0.3 mol·L-1,选项 C 符合;- 3根据猜测在 A 中的酸性条件下 N氧化了银,则取 5 mL 此溶液加入有银镜的试管,可以观察到的- 3现象是银镜消失(或溶液颜色无明显变化);(5)白色沉淀 AgNO2能溶于氨水,生成银氨溶液中的溶质、亚硝酸铵和水的化学方程式为 AgNO2+3NH3·H2ONH4NO2+Ag(NH3)2OH+2H2O。4 4.(2018 广东深圳中学高三阶段检测)(20 分)无水四氯化锡(SnCl4)常用作有机合成中的氯化催化剂。实验室可用熔融的锡(熔点 231.9 )与 Cl2反应制备 SnCl4,装置如图所示。回答下列问题。已知:SnCl4在空气中极易水解生成 SnO2·xH2O有关物质的物理性质如下表。物质颜色、状态熔点 /沸点 / SnCl2无色晶 体246 652SnCl4无色液 体-33 1145(1)仪器 A 的名称是 ,其中发生反应的离子方程式是 。 (2)点燃酒精灯前需排尽装置中的空气,否则会发生副反应,化学方程式为 、 。 (3)试剂 B、C 依次为 ,试剂 B 的作用是 。 (4)Cl2和锡的反应产物有 SnCl4和 SnCl2,为防止产品中带入 SnCl2,可采取的措施是 。 (5)碘氧化法滴定分析产品中+2 价 Sn 的含量。准确称取m g 产品于锥形瓶中,用蒸馏水溶解,用 KI淀粉溶液做指示剂,用c mol·L-1碘标准溶液滴定至终点,消耗碘标准溶液V mL,计算产品中 Sn()的含量 (用含c、m、V的代数式表示)。 答案(1)蒸馏烧瓶 2Mn+16H+10Cl-2Mn2+5Cl2+8H2O (2)SnCl4+(x+2)- 4H2OSnO2·xH2O+4HCl Sn+O2SnO2 (3)浓硫酸、氢氧化钠溶液 防止 C 溶液的水进入收集器 (4)控制 Sn 与氯气的反应温度在 232 至 652 之间 过量氯气 (5)%11.9 解析(1)仪器 A 的名称是蒸馏烧瓶,其中浓盐酸和高锰酸钾反应生成氯化锰、氯气和水,发生反应的离子方程式为 2Mn+16H+10Cl-2Mn2+5Cl2+8H2O;(2)点燃酒精灯前需排尽装置中的空气,否- 4则 SnCl4在空气中极易水解生成 SnO2·xH2O,反应的化学方程式为 SnCl4+(x+2)H2OSnO2·xH2O+4HCl,防止 Sn 在加热时被空气中氧气氧化,反应的化学方程式为Sn+O2SnO2;(3)SnCl4在湿空气中极易水解生成 SnO2·xH2O,通过试剂 B 可防止水蒸气进入收集器,故 试剂 B 为浓硫酸;氯气有毒,试剂 C 吸收多余的氯气,故试剂 C 为氢氧化钠溶液;(4)Cl2和锡的反应产物有 SnCl4和 SnCl2,为防止产品中带入 SnCl2,可采取的措施是控制 Sn 与氯气的反应温度在 232 至 652 之间,使 SnCl4蒸出而 SnCl2残留,同时使用过量氯气,使产物 SnCl4的比例增大;(5)根据反应 I2+Sn2+2I-+Sn4+可知,Sn2+的含量为×100%=%。119 × × 10- 311.9 5 5.(20 分)丙烯酸甲酯是一种重要的工业原料,某实验小组制取丙烯酸甲酯的装置如图所示:CH2CHCOOH+CH3OHCH2CHCOOCH3+H2O取 10.0 g 丙烯酸和 6.0 g 甲醇放置于三颈烧瓶中,连接好冷凝管,用搅拌棒搅拌,水浴加热。充分反应后,冷却,向混合液中加入 5% Na2CO3溶液至中性。分液,取上层油状液体,再用无水 Na2SO4干燥后蒸馏,收集 7090 馏分。可能用到的信息:6沸点 溶解性性质 丙烯 酸141 与水互溶,易溶 于有机溶剂有毒甲醇65 与水互溶,易溶 于有机溶剂易挥 发, 有毒 丙烯 酸 甲酯80.5 难溶于水,易溶 于有机溶剂易挥 发回答下列问题:(1)仪器 c 的名称是 。 (2)混合液用 5%Na2CO3溶液洗涤的目的是 。 (3)请写出配制 100 g 5%Na2CO3溶液所使用的玻璃仪器: 。 (4)关于产品的蒸馏操作(夹持装置未画出),下图中有两处错误,请分别写出 、 。 为检验产率,设计如下实验:将油状物质提纯后平均分成 5 份,取出 1 份置于锥形瓶中,加入 2.5 mol·L-1的 KOH 溶液 10.00 mL,加热使之完全水解。用酚酞做指示剂,向冷却后的溶液中滴加 0.5 mol·L-1的盐酸,滴到终点时共消耗盐酸 20.00 mL。(5)计算本次酯化反应丙烯酸的转化率为 。 (6)请列举两条本实验中需要采取的安全防护措施 。 答案(1)分液漏斗 (2)除去混合液中的丙烯酸和甲醇,降低丙烯酸甲酯的溶解度(答案合理即可) (3)烧杯、玻璃棒、量筒 (4)温度计水银球位置 尾接管与锥形瓶接口密封 (5)54.0%(6)在通风橱中实验、防止明火解析(1)仪器 c 为分液漏斗。(2)混合液中有丙烯酸、甲醇和丙烯酸甲酯,由于丙烯酸能够与 Na2CO3溶液反应,甲醇能够溶于 Na2CO3溶液,且 Na2CO3溶液能够降低丙烯酸甲酯的溶解度,因此混合溶液用5% Na2CO3溶液洗涤。(3)配制 100 g 5% Na2CO3溶液所使用的玻璃仪器为烧杯、玻璃棒和量筒。(4)蒸馏产品时,温度计测的是蒸气的温度,因此温度计的水银球应该在蒸馏烧瓶的支管口处;尾接管与锥形瓶接口不能密封。(5)中和过量的 KOH 溶液需要的盐酸为n(HCl)=0.5 mol·L-1×0.02 L=0.01 mol,则用于丙烯酸甲酯水解的 KOH 为n(KOH)=2.5 mol·L-1×0.01 L-0.01 mol=0.015 mol,因此消7耗原料丙烯酸的质量为m=0.015 mol×72 g·mol-1=1.08 g,参加实验的样品是原样品的 ,因此丙1 5烯酸的转化率为×100%=54.0%。(6)丙烯酸与甲醇均为易燃物,因此要防止明火;甲醇易1.08 × 5 10 挥发,且对人体有毒,因此实验需要在通风橱中进行。