2020年山东省新高考化学二轮复习专题突破练：14综合实验探究 .docx

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1、专题突破练14综合实验探究非选择题(本题包括5个小题,共100分)1.(2019全国2,28)(20分)咖啡因是一种生物碱(易溶于水及乙醇,熔点234.5 ,100 以上开始升华),有兴奋大脑神经和利尿等作用。茶叶中含咖啡因约1%5%、单宁酸(Ka约为10-6,易溶于水及乙醇)约3%10%,还含有色素、纤维素等。实验室从茶叶中提取咖啡因的流程如下图所示。索氏提取装置如右图所示。实验时烧瓶中溶剂受热蒸发,蒸汽沿蒸汽导管2上升至球形冷凝管,冷凝后滴入滤纸套筒1中,与茶叶末接触,进行萃取。萃取液液面达到虹吸管3顶端时,经虹吸管3返回烧瓶,从而实现对茶叶末的连续萃取。回答下列问题:(1)实验时需将茶叶

2、研细,放入滤纸套筒1中,研细的目的是。圆底烧瓶中加入95%乙醇为溶剂,加热前还要加几粒。(2)提取过程不可选用明火直接加热,原因是。与常规的萃取相比,采用索氏提取器的优点是。(3)提取液需经“蒸馏浓缩”除去大部分溶剂。与水相比,乙醇作为萃取剂的优点是。“蒸馏浓缩”需选用的仪器除了圆底烧瓶、蒸馏头、温度计、接收管之外,还有(填标号)。A.直形冷凝管B.球形冷凝管C.接收瓶D.烧杯(4)浓缩液加生石灰的作用是中和和吸收。(5)可采用如右图所示的简易装置分离提纯咖啡因。将粉状物放入蒸发皿中并小火加热,咖啡因在扎有小孔的滤纸上凝结,该分离提纯方法的名称是。2.(2019山东德州二模)(20分)某学习小

3、组设计如图装置,验证黄铜矿(主要成分CuFeS2)在空气中的氧化产物并测定CuFeS2的纯度(杂质不参与反应)。回答下列问题。(1)仪器a的名称,碱石灰的作用。(2)为检验灼烧黄铜矿产生的气体,B中可选a.HNO3溶液b.品红溶液c.BaCl2溶液d.溴水e.酸性KMnO4溶液(3)C中NaOH的作用。(4)样品经煅烧后的固体中铜元素以泡铜(Cu、Cu2O)形式存在,其中Cu2O能与稀硫酸反应生成Cu和CuSO4。请设计实验验证泡铜中含有Cu2O。用泡铜与CO反应来制取粗铜的装置如下图,实验时依次进行的操作:组装仪器检查装置气密性加装药品尾气处理;CO还原Cu2O的化学方程式为。(5)为测定C

4、uFeS2的纯度,称取a g黄铜矿样品充分灼烧,从灼烧产物中分离出泡铜,完全溶于稀硝酸,并配成200 mL的溶液,取20.00 mL该溶液用c molL-1的标准液EDTA(用H2Y2-表示)滴定至终点(标准液不与杂质反应),消耗EDTA V mL,则CuFeS2的纯度为。(滴定时的反应为:Cu2+H2Y2-CuY2-+2H+)3.(2019重庆九校联盟联考)(20分)过氧化钙(CaO2)常用作种子及谷物的无毒性消毒剂,常温下为白色的固体,微溶于水,且不溶于乙醇、乙醚和碱性溶液,但溶于酸。某实验小组拟探究CaO2的性质及其实验室制法。(1)实验探究CaO2与酸的反应。操作现象向盛有4 g Ca

5、O2的大试管中加入10 mL稀盐酸得溶液a剧烈反应,产生能使带火星木条复燃的气体取5 mL溶液a置于试管中,滴入两滴石蕊溶液溶液变红,一段时间后溶液颜色明显变浅,稍后溶液变为无色CaO2与盐酸反应的化学方程式为。加入石蕊溶液后溶液褪色可能是因为溶液a中存在较多的。(2)用如图所示装置制备过氧化钙,其反应原理为Ca+O2CaO2。请选择实验所需要的装置,按气流方向连接的顺序为(填仪器接口的字母,上述装置可不选用也可重复使用)。根据完整的实验装置进行实验,实验步骤如下:.检验装置的气密性后,装入药品;.打开分液漏斗活塞,通入气体一段时间,加热药品;.反应结束后,(填操作);.拆除装置,取出产物。(

6、3)利用反应Ca2+H2O2+2NH3+8H2OCaO28H2O+2NH4+在碱性环境下制取CaO2的装置如图所示。NH3在Ca2+和H2O2的反应过程中所起的作用是。反应结束后,经过滤、洗涤、低温烘干可获得CaO28H2O。过滤需要的玻璃仪器是;将沉淀进行洗涤的操作为。(4)设计实验证明CaO2的氧化性比FeCl3的氧化性强:。4.(20分)氮化镓(GaN)被称为第三代半导体材料,其应用已经取得了突破性的进展。已知:()氮化镓性质稳定,不与水、酸反应,只在加热时溶于浓碱溶液。()NiCl2溶液在加热时,先转化为Ni(OH)2,后分解为NiO。()制备氮化镓的反应为2Ga+2NH32GaN+3

7、H2某学校化学兴趣小组在实验室制备氮化镓,设计实验装置如图所示:设计实验步骤如下:滴加几滴NiCl2溶液润湿金属镓粉末,置于反应器中;先通入一段时间的H2后,再加热;停止通氢气,改通入氨气,继续加热一段时间;停止加热,继续通入氨气,直至冷却;将反应器内的固体转移到盛有盐酸的烧杯中,充分反应后过滤、洗涤、干燥。(1)仪器X中的试剂是,仪器Y的名称是。(2)该套装置中存在的一处明显错误是。(3)步骤中选择NiCl2溶液,不选择氧化镍的原因是。a.增大接触面积,增大化学反应速率b.使镍能均匀附着在镓粉的表面,提高催化效率c.为了能更好形成原电池,增大反应速率(4)步骤中制备氮化镓,则判断该反应接近完

8、成时观察到的现象是。(5)请写出步骤中检验产品氮化镓固体洗涤干净的操作: 。(6)镓元素与铝同族,其性质与铝类似,请写出氮化镓溶于热NaOH溶液的离子方程式:。5.(2019陕西宝鸡中学三模)(20分)葡萄糖酸亚铁(C6H11O7)2Fe是医疗上常用的补铁剂,易溶于水,几乎不溶于乙醇。某实验小组同学拟用下图装置先制备FeCO3,再用FeCO3与葡萄糖酸反应进一步制得葡萄糖酸亚铁。请回答下列问题:(1)与普通漏斗比较,a漏斗的优点是。(2)按上图连接好装置,检査气密性后加入药品,打开K1和K3,关闭K2。b中的实验现象。一段时间后,关闭,打开(选填“K1”“K2”或“K3”),观察到b中的溶液会

9、流入c中,同时c中析出FeCO3沉淀。b中产生的气体的作用是。(3)将c中制得的碳酸亚铁在空气中过滤时间较长时,表面会变为红褐色,用化学方程式说明其原因:(4)将葡萄糖酸与碳酸亚铁混合,须将溶液的pH调节至5.8,其原因是。向上述溶液中加入乙醇即可析出产品,加入乙醇的目的是。(5)有同学提出用NaHCO3溶液代替Na2CO3溶液制得的碳酸亚铁纯度更高,其可能的原因是。参考答案专题突破练14综合实验探究1.答案 (1)增加固液接触面积,提取充分沸石(2)乙醇易挥发,易燃使用溶剂量少,可连续萃取(萃取效率高)(3)乙醇沸点低,易浓缩AC(4)单宁酸水(5)升华解析 (1)将茶叶研细是为了增加固液接

10、触面积,使提取充分。为了防止暴沸,需要加入沸石。(2)乙醇容易挥发,且易燃烧。根据所给萃取的原理和装置,可知该种萃取方法中萃取剂可以连续使用,萃取效率高。(3)乙醇的沸点比水的低,蒸馏浓缩更容易;直形冷凝管便于馏分液体流出,故A项正确,B项错误。(4)因为茶叶中含有单宁酸,故加入生石灰可以中和单宁酸,且生石灰可与水反应,从而达到吸收水的目的。(5)固体直接转化为气体,属于升华。2.答案 (1)(球形)干燥管吸收通入空气中的二氧化碳和水蒸气(2)bde(3)吸收多余的SO2(4)取少量泡铜置于试管中,加入适量稀硫酸,若溶液呈蓝色说明泡铜中含有Cu2O通入气体点燃酒精灯CO+CuOCu+CO2(5

11、)1.84cVa100%解析 (1)仪器a的名称是球形干燥管,碱石灰的作用是吸收通入空气中的二氧化碳和水蒸气。(2)灼烧黄铜矿产生的气体是二氧化硫。a.HNO3溶液可以氧化二氧化硫,但是没有明显的现象,且会产生不能被氢氧化钠溶液吸收的污染性气体NO,故不选a;b.二氧化硫气体可以漂白品红溶液,故选b;c.二氧化硫气体不与BaCl2溶液反应,故不选c;d.二氧化硫与溴可发生氧化还原反应,使溴水褪色,故选d;e.二氧化硫与酸性KMnO4溶液可发生氧化还原反应,使酸性高锰酸钾褪色,故选e。(3)C中NaOH溶液是用来吸收多余的二氧化硫气体,防止污染环境。(4)因为铜排在氢后面,不与稀硫酸反应,而Cu

12、2O能与稀硫酸反应生成Cu和CuSO4,所以可以用稀硫酸验证;具体方案是取少量泡铜置于试管中,加入适量稀硫酸,若溶液呈蓝色,说明泡铜中含有Cu2O。实验开始之前先除掉装置中的空气,再加热,否则CO与空气混合加热可能会引起爆炸;因此步骤为组装仪器检查装置气密性加装药品通入气体点燃酒精灯尾气处理。CO还原Cu2O的化学方程式为CO+CuOCu+CO2。(5)根据关系式进行计算:CuFeS2Cu2+H2Y2-1 mol1 mol1 moln(CuFeS2)cV10-3200 mL20.00 mL解得n(CuFeS2)=cV10-2mol,则CuFeS2的纯度为cV10-2mol184 gmol-1a

13、g100%=1.84cVa100%。3.答案 (1)2CaO2+4HCl2CaCl2+2H2O+O2H2O2(2)defbce(或defcbe)熄灭酒精灯,待反应管冷却至室温,停止通入氧气,并关闭分液漏斗的活塞(3)中和生成的氢离子,促进反应进行(或使溶液呈碱性,减少CaO28H2O的溶解,或提高产品的产率等其他合理答案)烧杯、漏斗、玻璃棒沿玻璃棒向漏斗中注入蒸馏水至浸没沉淀,让水自然流下,重复23次(4)在FeCl2溶液中滴加KSCN溶液,溶液不显红色,再加入少量CaO2粉末,溶液变红色,说明CaO2的氧化性比FeCl3的氧化性强解析 (1)CaO2与盐酸反应产生CaCl2、H2O和氧气,反

14、应的化学方程式为2CaO2+4HCl2CaCl2+2H2O+O2;加入石蕊后溶液褪色可能是因为溶液a中存在较多的H2O2,该物质具有氧化性,能将红色的物质氧化变为无色。(2)用H2O2与MnO2反应产生O2,用浓硫酸干燥氧气,然后是氧气与Ca在加热时发生反应产生CaO2,为防止空气中的水分影响反应产物,应该再连接盛有浓硫酸的洗气瓶。故装置的连接顺序是defbce(或defcbe)。根据完整的实验装置进行实验,实验步骤如下:.检验装置的气密性后装入药品;.打开分液漏斗活塞,通入气体一段时间,加热药品;.反应结束后,熄灭酒精灯,待反应管冷却至室温,停止通入氧气,并关闭分液漏斗的活塞;.拆除装置,取

15、出产物。(3)根据反应的离子方程式可知NH3与反应产生的H+结合形成NH4+,所以NH3在Ca2+和H2O2的反应过程中所起的作用是中和生成的氢离子,促进反应进行。反应结束后,经过滤、洗涤、低温烘干可获得CaO28H2O,过滤所需要的玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒。将沉淀进行洗涤的操作为沿玻璃棒向漏斗中注入蒸馏水至浸没沉淀,让水自然流下,重复23次。(4)要证明CaO2的氧化性比FeCl3的氧化性强,可在FeCl2溶液中滴加KSCN溶液,溶液不显红色,再加入少量CaO2粉末,溶液变红色,说明CaO2的氧化性比FeCl3的氧化性强。4.答案 (1)浓氨水球形干燥管(2)装置F中溶液会产生倒吸或缺少

16、尾气处理装置(3)ab(4)装置F中几乎不再产生气泡(5)取最后的一次洗涤液于试管中,滴加AgNO3溶液,若无白色沉淀,则证明氮化镓固体已洗涤干净(6)GaN+OH-+H2OGaO2-+NH3解析 (1)根据题中信息可知,装置A制取氢气,装置C制取氨气;由于是不需要加热条件下的液体与固体作用制氨气,故仪器X中的试剂是浓氨水,仪器Y的名称是球形干燥管。(2)因过量的氨气进入装置F与稀硫酸反应,装置F中的溶液会产生倒吸;同时该装置缺少尾气处理装置。(3)步骤中选择NiCl2溶液,NiCl2溶液在加热时,先转化为Ni(OH)2,后分解为NiO,增大接触面积,增大化学反应速率,且能使NiO被还原生成的

17、镍均匀附着在镓粉的表面,提高催化效率。(4)步骤中制备氮化镓的反应为2Ga+2NH32GaN+3H2,氨气极易溶于水,氢气不溶于水,故判断该反应接近完成时观察到的现象是装置F中几乎不再产生气泡。(5)步骤中检验产品氮化镓固体是否洗涤干净,即检验洗涤液中是否还含有Cl-,操作为取最后的一次洗涤液于试管中,滴加AgNO3溶液,若无白色沉淀,则证明产品氮化镓固体已洗涤干净。(6)镓元素与铝同族,其性质与铝类似,则氮化镓溶于热NaOH溶液的离子方程式为GaN+OH-+H2OGaO2-+NH3。5.答案 (1)平衡气压,利于稀硫酸顺利流下(2)铁屑溶解,溶液变为浅绿色,有大量气泡产生K3K2排出装置内的

18、空气,防止生成的FeCO3被氧化;把b中溶液压进c中(3)4FeCO3+O2+6H2O4Fe(OH)3+4CO2(4)抑制Fe2+的水解降低溶剂的极性,使晶体的溶解量减小更易析出(5)溶液的pH降低,减少氢氧化亚铁杂质的生成解析 (1)a为恒压滴液漏斗,可以保证内部压强不变,使漏斗内液体顺利流下。(2)b中铁屑与稀硫酸反应,铁屑会逐渐溶解,溶液由于产生Fe2+变为浅绿色,并有大量气泡产生。反应一段时间后,需要把FeSO4加到c中,所以需要关闭K3,打开K2,利用产生的气体把FeSO4压入到c中。FeCO3易被氧化,b中反应产生的H2一是把装置内的空气排干净,防止生成的FeCO3被氧化;二是把b中溶液压进c中。(3)过滤时间过长会发现产品部分变为红褐色,原因是FeCO3与O2及H2O反应生成Fe(OH)3,化学方程式为4FeCO3+O2+6H2O4Fe(OH)3+4CO2。(4)Fe2+易发生水解,将溶液的pH调节至5.8,可抑制Fe2+的水解。乙醇分子的极性比水小,可以降低葡萄糖酸亚铁在水中的溶解量,便于葡萄糖酸亚铁析出。(5)碳酸根离子水解后溶液碱性较强,易生成氢氧化亚铁,用NaHCO3溶液代替Na2CO3溶液可以降低溶液的pH,以免产生氢氧化亚铁,得到的产品纯度更高。