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第54講　綜合實驗探究
[課程標準]　根據(jù)化學實驗的目的和要求，能做到：(1)設計實驗方案；(2)正確選用實驗裝置；(3)掌握控制實驗條件的方法；(4)預測或描述實驗現(xiàn)象、分析或處理實驗數(shù)據(jù)，得出合理結論；(5)評價或改進實驗方案。
考點一　基于無機物制備的綜合實驗探究
題型1　涉及氣體物質的制備
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一、物質制備流程
二、實驗操作流程
三、操作先后流程
1．裝配儀器時：先下后上，先左后右。
2．接口的連接順序：總體上遵循裝置的排列順序，但對于吸收裝置應“長”進“短”出(或“深”入“淺”出)；量氣裝置應“短”進“長”出；洗氣裝置應“長”進“短”出；干燥管應“粗”進“細”出。
3．實驗開始時：先檢查裝置氣密性，再加藥品，后點酒精燈。
4．加熱操作注意事項：主體實驗加熱前一般應先通原料氣趕走空氣后再點燃酒精燈，其目的一是防止爆炸，如H2還原CuO、CO還原Fe2O3；二是保證產品純度，如制備Mg3N2、CuCl2等。反應結束時，應先熄滅酒精燈，繼續(xù)通原料氣直到冷卻為止。
5．尾氣處理：有毒氣體常采用溶液(或固體)吸收或將之點燃，無毒氣體直接排放。
6．氣體的純度：點燃或加熱通有可燃性氣體(H2、CO、CH4、C2H4、C2H2等)的裝置前，必須檢查氣體的純度。
學生用書?第254頁
7.倒吸問題：實驗過程用到加熱操作的要防倒吸；氣體易溶于水的要防倒吸。
8．冷凝回流問題：有易揮發(fā)的液體反應物時，為了避免反應物損耗和充分利用原料，要在發(fā)生裝置中設計冷凝回流裝置或在發(fā)生裝置中安裝長玻璃管等。
9．拆卸時的安全性和科學性：實驗儀器的拆卸要注意安全性和科學性，有些實驗為防止“爆炸”或“氧化”，應考慮何時停止加熱或停止通氣，如有尾氣吸收裝置的實驗，必須將尾氣導管提出液面后才能熄滅酒精燈，以免造成溶液倒吸；拆卸用排水法收集且需要加熱制取氣體的裝置時，需先把導管從水槽中取出，再熄滅酒精燈，以防止水倒吸。拆下的儀器要清洗、干燥、歸位。
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INCLUDEPICTURE "例1.TIF" INCLUDEPICTURE "D:\\2024《金版新學案》高三總復習 新教材 化學 人教版（雙選）B\\圖片\\例1.TIF" \* MERGEFORMATINET 三氯化硼是一種重要的化工原料，主要用作半導體硅的摻雜源或有機合成催化劑，還用于高純硼或有機硼的制取。已知：BCl3的沸點為12.5 ℃，熔點為－107.3 ℃，易潮解①。實驗室制備三氯化硼的原理為：
B2O3＋3C＋3Cl22BCl3＋3CO
(1)甲組同學擬用下列裝置制備干燥純凈的氯氣②(不用收集)：
①裝置B的作用是___________________________________________________，
裝置C盛放的試劑是________。
②裝置A中發(fā)生反應的離子方程式為_________________________________
________________________________________________________________________。
(2)乙組同學選用甲組實驗中的A、B、C和下列裝置(裝置可重復使用)制備BCl3并驗證反應中有CO生成③。
①乙組同學的實驗裝置中，依次連接的合理順序為A→B→C→________→________→________→__________→________④→F→D→I；其中裝置E的作用是________________________________________________________________。
②實驗開始時，先通入干燥的N2的目的是____________________________
________________________________________________________________________。
③能證明反應中有CO生成的現(xiàn)象是__________________________________________
________________________________________________________________________。
④三氯化硼接觸潮濕空氣時會形成腐蝕性濃厚白霧⑤，其與水反應的化學方程式為________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[試題詮釋]
①這些性質是解題的重要依據(jù)，應引起高度注意。
②此方法制得的氯氣中含有HCl、水蒸氣，需除去。
③檢驗CO通常用灼熱的CuO和澄清的石灰水。
④除A、B、C、F、D、I外還剩4種儀器，而此處留有5個空，說明有的儀器要重復使用。
⑤指鹽酸的小液滴。
[基礎知識]　制備實驗方案的評價。
[關聯(lián)知識]　Cl2的制法。
[引申知識]　共價化合物的水解。
解析：　(1)①用KClO3和濃鹽酸反應制得的Cl2中含有HCl及水蒸氣，因此裝置B中盛放飽和食鹽水，作用是除去Cl2中混有的HCl，裝置C中盛放濃H2SO4，作用是干燥Cl2。
(2)①首先要注意：剩余的儀器還有4種，而題中留有5個空，這說明有一種裝置要重復使用。弄清各儀器的作用是正確連接裝置的關鍵：D用于檢驗CO2；E用于冷凝BCl3，此儀器中要嚴防水蒸氣進入，因為BCl3易潮解；F用于檢驗CO，且氣體進入F裝置前應干燥，以免引起玻璃管炸裂；G是Cl2和B2O3以及C反應的裝置；H是干燥裝置；I用于收集CO氣體；J用于除去Cl2及CO2。從C中出來的干燥而純凈的Cl2應進入G與B2O3和C反應，生成的BCl3易潮解，應進入E進行冷凝收集，同時在E后連接H以防外界水蒸氣進入E，由于未反應的Cl2及生成的少量的CO2都會干擾后續(xù)CO的檢驗，因此H后要連接J，除去Cl2及CO2，然后再連接H，使氣體進入F前得到干燥，至此所給5空填滿，其中裝置H重復使用了一次。
②裝置中的空氣中的O2會與反應物碳反應，空氣中的水蒸氣會引起B(yǎng)Cl3的潮解，因此實驗開始時，應先通入干燥的N2以排盡裝置中的空氣。
④根據(jù)題中信息可知，BCl3易潮解，所形成的腐蝕性濃厚白霧應為鹽酸的小液滴。BCl3中B為正價，與水中—OH結合形成H3BO3，Cl為負價，與水中—H結合形成HCl，從而寫出反應的化學方程式。
答案：　(1)①除去Cl2中混有的HCl　濃H2SO4　②ClO＋5Cl－＋6H＋===3Cl2↑＋3H2O
(2)①G　E　H　J　H　將BCl3冷凝為液體收集　②排盡裝置中的空氣　③F中黑色固體變成紅色且D中澄清石灰水變渾濁　④BCl3＋3H2O===H3BO3＋3HCl
學生用書?第255頁
對點練1.二氧化氯常溫下是一種黃綠色具有刺激性氣味的氣體，常用于自來水消毒和果蔬保鮮等方面。氯酸鈉還原法是目前使用較為廣泛的ClO2制備方法，其原理是用NaClO3與CH3OH在催化劑、60 ℃時，發(fā)生反應得到ClO2，用如圖裝置(夾持裝置略)對其制備、吸收、釋放和氧化性進行研究。
已知： ClO2易溶于水但不與水反應，氣體濃度較大時易分解(爆炸)，實驗室用穩(wěn)定劑吸收ClO2，生成NaClO2，使用時加酸只釋放出ClO2一種氣體
物質 CH3OH HCOOH ClO2
沸點 64.7 ℃ 100.8 ℃ 11 ℃
(1)儀器Ⅰ的名稱為________ ; 實驗中使用儀器Ⅱ的目的是_____________________。
(2)根據(jù)實驗原理和目的，上述裝置的連接順序為： ea________(填接口順序)。
(3)工業(yè)上常用過碳酸鈉(2Na2CO3·3H2O2)的水溶液作為ClO2的穩(wěn)定劑，吸收ClO2的離子方程式為________________________________________________________________，
為便于大量運輸和儲存，工業(yè)上也選擇硅酸鈣、二氧化硅分子篩等作為穩(wěn)定劑，其原理是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)裝置乙中的主要現(xiàn)象為____________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)不能用排空氣法來收集得到純凈的ClO2的原因是__________________________。
(6)ClO2和Cl2都為強氧化劑，在相同條件下，等物質的量時，ClO2的氧化能力是Cl2的________倍。
解析：　(1)儀器Ⅰ為三頸燒瓶，儀器Ⅱ為球形冷凝管，使ClO2中的甲醇蒸氣凝結成液體流回燒瓶；(2)由分析可知，儀器連接順序為eabfgcdh；(3)由已知，ClO2實驗室制備時用穩(wěn)定劑吸收，生成NaClO2，過碳酸鈉(2Na2CO3·3H2O2)中的H2O2為還原劑生成O2，CO結合H＋形成HCO，故離子反應式為：2CO＋H2O2＋2ClO2===2ClO＋O2↑＋2HCO；(4)由分析可知，溶液先變藍后褪色；(5)由已知可知，ClO2濃度較大時易分解(爆炸)，不可以用排空氣法；(6)因為ClO2作氧化劑會變?yōu)镃l－，得電子數(shù)是氯氣的2.5 倍，故為2.5。
答案：　(1)三頸燒瓶　使ClO2蒸氣中的CH3OH冷凝回流　(2)bfgcdh　(3)2CO＋H2O2＋2ClO2===2ClO＋O2↑＋2HCO　硅酸鹽、二氧化硅分子篩性質穩(wěn)定，有吸附能力　(4)溶液先變藍后褪色　(5)ClO2與空氣混合，濃度較大時易分解(爆炸)　(6)2.5
題型2　涉及非氣態(tài)物質的制備
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1．幾種重要非氣態(tài)物質的制備
(1)氫氧化鋁
原理：①鋁鹽法：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH；
②偏鋁酸鹽法：AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO；
③鋁鹽和偏鋁酸鹽水解法：Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓。
注意事項：氫氧化鋁是兩性氫氧化物，能溶于氫氧化鈉溶液，但不溶于氨水，制備時一般用可溶性鋁鹽與氨水反應。
(2)氫氧化亞鐵
原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。
注意事項：①Fe(OH)2有強還原性，易被氧化而迅速變色，因此用于配制硫酸亞鐵溶液和氫氧化鈉溶液的蒸餾水要煮沸，以便除去水中溶解的氧氣；②將吸有氫氧化鈉溶液的膠頭滴管伸入硫酸亞鐵溶液液面以下，再將氫氧化鈉溶液擠出；③還可再在硫酸亞鐵溶液上加一層植物油，盡量減少與空氣的接觸。
(3)氫氧化鐵膠體的制備
學生用書?第256頁
原理：FeCl3＋3H2OFe(OH)3(膠體)＋3HCl。
操作步驟：加熱蒸餾水至沸騰，逐滴滴加飽和氯化鐵溶液，加熱至液體呈紅褐色停止加熱，不可攪拌。
(4)乙酸乙酯的制備
原理：CH3COOH＋C2H5OH CH3COOC2H5＋H2O。
注意事項：試劑的混合方法：先加無水乙醇，然后邊振蕩試管邊慢慢加入濃硫酸，冷卻至室溫后再加冰醋酸。
2．物質制備的原則
(1)選擇最佳反應途徑
如：①用銅制取硫酸銅：2Cu＋O22CuO、CuO＋H2SO4(稀)===CuSO4＋H2O
②用銅制取硝酸銅：2Cu＋O22CuO、CuO＋2HNO3(稀) ===Cu(NO3)2＋H2O
③用鋁制取氫氧化鋁：2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑、Al2(SO4)3＋6NaAlO2＋12H2O===8Al(OH)3↓＋3Na2SO4，當n(Al3＋)∶n(AlO)＝1∶3時，Al(OH)3產率最高。
(2)選擇最佳原料
如實驗室用鋁鹽溶液與堿溶液反應制取氫氧化鋁，應選用氨水，而不能選用強堿氫氧化鈉溶液；用銅鹽與堿溶液反應制取氫氧化銅，應選用氫氧化鈉溶液，而不能選用氨水(氫氧化銅可溶解在氨水中)等。
(3)選擇適宜操作方法
如實驗室制備氫氧化亞鐵時，因氫氧化亞鐵在空氣中極易與氧氣、水反應生成氫氧化鐵，要注意隔絕空氣。
3．思維流程
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INCLUDEPICTURE "例2.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024《金版新學案》高三總復習 新教材 化學 人教版（雙選）B\\圖片\\1\\例2.TIF" \* MERGEFORMATINET 高鐵酸鈉(Na2FeO4)具有很強的氧化性，是一種新型的綠色凈水消毒劑。工業(yè)上可以通過次氯酸鈉氧化法制備高鐵酸鈉，生產過程如下：
回答下列問題：
(1)經過步驟①后，加入NaOH固體的原因是
。
(2)步驟②反應的離子方程式是
。
(3)從溶液Ⅰ中分離出Na2FeO4后，還有副產品Na2SO4、NaCl，則步驟③中反應的離子方程式為 。
學生用書?第257頁
(4)將一定量的Na2FeO4投入pH不同的污水中(污水中其余成分均相同)，溶液中Na2FeO4的濃度變化如圖中曲線Ⅰ、Ⅱ所示，則曲線Ⅰ比曲線Ⅱ對應的污水pH (填“高”或“低”)。
(5)通過計算得知Na2FeO4的消毒效率(以單位質量得到的電子數(shù)表示)比氯氣的 (填“高”或“低”)，用高鐵酸鈉代替氯氣作凈水消毒劑的優(yōu)點是
(答出兩點即可)。
[思路分析]
解析：　(1)根據(jù)框圖中的提示可知，Na2FeO4只在堿性環(huán)境中穩(wěn)定存在，加入NaOH固體可以調節(jié)溶液pH，使溶液顯堿性。(2)在酸性條件下，H2O2將Fe2＋氧化成Fe3＋，自身被還原為H2O，反應的離子方程式為2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。(3)步驟③中參加反應的離子有Fe3＋、ClO－和OH－，除生成FeO和Cl－外還有H2O，故該反應的離子方程式為2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O。
(4)Na2FeO4在堿性環(huán)境中穩(wěn)定存在，污水的pH越高，Na2FeO4的濃度越大，故曲線Ⅰ比曲線Ⅱ對應的污水pH高。
(5)1 g Na2FeO4能得到電子的物質的量為 mol ≈0.018 mol，1 g Cl2能得到電子的物質的量為 mol≈0.028 mol，故Na2FeO4的消毒效率比氯氣的低。
答案：　(1)Na2FeO4只在堿性環(huán)境中穩(wěn)定存在，加入NaOH固體可以調節(jié)溶液pH，使溶液顯堿性
(2)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
(3)2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O
(4)高　(5)低　既能消毒殺菌又能凈水(或無毒、方便保存等)
對點練2.醋酸亞鉻[(CH3COO)2Cr·2H2O]為磚紅色晶體，難溶于冷水，易溶于酸，在氣體分析中用作氧氣吸收劑。一般制備方法是先在封閉體系中利用金屬鋅作還原劑，將三價鉻還原為二價鉻；二價鉻再與醋酸鈉溶液作用即可制得醋酸亞鉻。實驗裝置如圖所示。回答下列問題：
(1)實驗中所用蒸餾水均需經煮沸后迅速冷卻，目的是 。
儀器a的名稱是 。
(2)將過量鋅粒和氯化鉻固體置于c中，加入少量蒸餾水，按圖連接好裝置。打開K1、K2，關閉K3。
①c中溶液由綠色逐漸變?yōu)榱了{色，該反應的離子方程式為 。
②同時c中有氣體產生，該氣體的作用是
。
(3)打開K3，關閉K1和K2。c中亮藍色溶液流入d，其原因是
；
d中析出磚紅色沉淀。為使沉淀充分析出并分離，需采用的操作是 、 、洗滌、干燥。
(4)指出裝置d可能存在的缺點 。
解析：　(1)由題給信息，[(CH3COO)2Cr·2H2O]在氣體分析中用作O2吸收劑，說明Cr2＋具有強還原性，易被O2氧化，故所用蒸餾水需經煮沸除去其中的O2，以免影響[(CH3COO)2Cr·2H2O]的制備。由儀器的結構特點可知，a為分液漏斗。
(2)①Zn將Cr3＋還原為Cr2＋，離子方程式為Zn＋2Cr3＋===Zn2＋＋2Cr2＋。②Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，H2起到排除c中空氣的作用，以防Cr2＋被氧化。
(3)過量的Zn與鹽酸反應放出大量的H2，使裝置c中壓強增大，關閉K1和K2，打開K3時，溶液被壓入裝置d中。由題給信息知，[(CH3COO)2Cr·2H2O]難溶于冷水，因此應用冰浴冷卻，以便于[(CH3COO)2Cr·2H2O]析出，再將沉淀過濾、洗滌、干燥即可。
(4)裝置d的缺點是該裝置與大氣直接相通，空氣中的O2易將[(CH3COO)2Cr·2H2O]氧化。
答案：　(1)除去水中溶解的氧氣　分液漏斗　
(2)①Zn＋2Cr3＋===Zn2＋＋2Cr2＋　②排除c中空氣　(3)c中產生H2使壓強大于大氣壓　(冰浴)冷卻　過濾　(4)敞開體系，可能使醋酸亞鉻被空氣中的氧氣氧化
考點二　基于有機物制備的綜合實驗探究
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1．把握制備過程
2．盤點常用儀器
學生用書?第258頁
3．熟悉常考問題
(1)有機物易揮發(fā)，因此在反應中通常要采用冷凝回流裝置，以減少有機物的揮發(fā)，提高原料的利用率和產物的產率。
(2)有機反應通常都是可逆反應，且易發(fā)生副反應，因此常使某種價格較低的反應物過量，以提高另一反應物的轉化率和產物的產率，同時在實驗中需要控制反應條件，以減少副反應的發(fā)生。
(3)根據(jù)產品與雜質的性質特點選擇合適的分離提純方法，如蒸餾、分液等。
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INCLUDEPICTURE "例3.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024《金版新學案》高三總復習 新教材 化學 人教版（雙選）B\\圖片\\1\\例3.TIF" \* MERGEFORMATINET 醇脫水是合成烯烴的常用方法，實驗室合成環(huán)己烯的反應和實驗裝置如下：
可能用到的有關數(shù)據(jù)如下：
有機物 相對分子質量 密度/(g·cm－3) 沸點/℃ 溶解性
環(huán)己醇 100 0.961 8 161 微溶于水
環(huán)己烯 82 0.810 2 83 難溶于水
合成反應：
在a中加入20 g環(huán)己醇和2小片碎瓷片，冷卻攪動下慢慢加入1 mL濃硫酸。b中通入冷卻水后，開始緩慢加熱a，控制餾出物的溫度不超過90 ℃。
分離提純：
反應粗產物倒入分液漏斗中，分別用少量5%碳酸鈉溶液和水洗滌，分離后加入無水氯化鈣顆粒，靜置一段時間后棄去氯化鈣。最終通過蒸餾得到純凈環(huán)己烯10 g。
回答下列問題：
(1)裝置b的名稱是 。
(2)加入碎瓷片的作用是 ；
如果加熱一段時間后發(fā)現(xiàn)忘記加瓷片，應該采取的正確操作是 (填字母，下同)。
A．立即補加 B．冷卻后補加
C．不需補加 D．重新配料
(3)本實驗中最容易產生的副產物的結構簡式為 。
(4)分液漏斗在使用前須清洗干凈并 ；在本實驗分離過程中，產物應該從分液漏斗的 (填“上口倒出”或“下口放出”)。
(5)分離提純過程中加入無水氯化鈣的目的是 。
(6)在環(huán)己烯粗產物蒸餾過程中，不可能用到的儀器有 。
A．圓底燒瓶　B．溫度計　C．吸濾瓶　
D．球形冷凝管　E．接收器
(7)本實驗所得到的環(huán)己烯產率是 。
A．41% B．50% C．61% D．70%
[審題流程]　有機物制備實驗一般包括制備過程和提純過程。本題給出了詳細的實驗過程，可對題干信息解讀如下：
制備過程 提純過程
①醇脫水是合成烯烴的常用方法→制備原理；②20 g環(huán)己醇→反應物用量，用于計算；③碎瓷片→防止暴沸；④冷卻攪拌下，加入濃硫酸→濃硫酸溶解放熱；⑤通入冷卻水，產物冷卻→產物呈液態(tài)，利于分離；⑥緩慢加熱→反應開始；⑦餾出物的溫度不超過90 ℃→產物環(huán)己烯的沸點為83 ℃，環(huán)己醇的沸點為161 ℃，可分離出環(huán)己烯 ①粗產物用5%碳酸鈉溶液洗滌→除去少量的酸；②粗產物用水洗→使粗產物中的無機物進入水層；③分離→得到較純的環(huán)己烯；④加入無水氯化鈣→干燥產品(環(huán)己烯)；⑤蒸餾→得到純凈的環(huán)己烯(除去環(huán)己醇)；⑥10 g環(huán)己烯→產物量，用于計算
解析：　(1)裝置b為直形冷凝管，可用于冷凝回流。(2)加入碎瓷片的作用是防止有機物在加熱時發(fā)生暴沸。如果在加熱時發(fā)現(xiàn)忘記加碎瓷片，這時必須停止加熱，待冷卻后補加碎瓷片。(3)醇分子間最容易發(fā)生脫水反應生成醚類化合物。(4)分液漏斗在使用前必須要檢漏。實驗生成的環(huán)己烯的密度比水的要小，所以環(huán)己烯應從上口倒出。(5)加入無水氯化鈣的目的：除去水(作干燥劑)和除去環(huán)己醇(因為乙醇可以和氯化鈣反應，類比推知，環(huán)己醇和氯化鈣也可以反應)。(6)觀察題中實驗裝置圖知蒸餾過程中不可能用到吸濾瓶及球形冷凝管。(7)20 g環(huán)己醇的物質的量為＝0.2 mol，理論上生成環(huán)己烯的物質的量為0.2 mol，環(huán)己烯的質量為0.2 mol×82 g·mol－1＝16.4 g，實際得到環(huán)己烯的質量為10 g，則產率為×100%≈61%。
答案：　(1)直形冷凝管　(2)防止暴沸　B　
(3) 　(4)檢漏　上口倒出　(5)干燥(或除水除醇)　(6)CD　(7)C
學生用書?第259頁
對點練3.對甲基苯胺可用對硝基甲苯作原料在一定條件下制得。 主要反應及裝置如下：
主要反應物和產物的物理性質見下表：
化合物 溶解性 熔點(℃) 沸點(℃) 密度(g·cm－3)
對硝基甲苯 不溶于水，溶于乙醇、苯 51.4 237.7 1.286
對甲基苯胺 微溶于水，易溶于乙醇、苯 43～45 200～202 1.046
對甲基苯胺鹽酸鹽 易溶于水，不溶于乙醇、苯 243～245 － －
苯 不溶于水，溶于乙醇 5.5 80.1 0.874
實驗步驟如下：
①向三頸燒瓶中加入50 mL稀鹽酸、10.7 mL(13.7 g)對硝基甲苯和適量鐵粉，維持瓶內溫度在80 ℃左右，同時攪拌回流、使其充分反應；
②調節(jié)pH＝7～8，再逐滴加入30 mL苯充分混合；
③抽濾得到固體，將濾液靜置、分液得液體M；
④向M中滴加鹽酸，振蕩、靜置、分液，向下層液體中加入NaOH溶液，充分振蕩、靜置；
⑤抽濾得固體，將其洗滌、干燥得6.1 g產品。
回答下列問題：
(1)主要反應裝置如圖，a處缺少的裝置是 (填儀器名稱)，實驗步驟③和④的分液操作中使用到下列儀器中的 (填字母)。
a．燒杯　　b．長頸漏斗　　c．玻璃棒　　d．鐵架臺
(2)步驟②中用5%的碳酸鈉溶液調pH＝7～8的目的之一是使Fe3＋轉化為氫氧化鐵沉淀，另一個目的是 。
(3)步驟③中液體M是分液時的 層(填“上”或“下”)液體，步驟④加入鹽酸的作用是 。
(4)步驟④中加入氫氧化鈉溶液后發(fā)生反應的離子方程式有 。
(5)步驟⑤中，以下洗滌劑中最合適的是 (填字母)。
a．乙 b．蒸餾水　　
c．HCl溶液 d．NaOH溶液
(6)本實驗的產率是 %。(計算結果保留一位小數(shù))
解析：　首先向三頸燒瓶中加稀鹽酸、對硝基甲苯和適量鐵粉加熱進行反應，生成對甲基苯胺鹽酸鹽，調節(jié)pH＝7～8，沉淀鐵離子并使對甲基苯胺鹽酸鹽轉化為對甲基苯胺，加入苯溶解生成的對甲基苯胺和未反應的對硝基甲苯，抽濾靜置分液得到有機層，向有機層中加入鹽酸使對甲基苯胺轉化為對甲基苯胺鹽酸鹽，生成的對甲基苯胺鹽酸鹽易溶于水，靜置分液得到無機層，向無機層加入NaOH溶液，使對甲基苯胺鹽酸鹽轉化為對甲基苯胺，對甲基苯胺常溫下為不溶于水的固體，所以在加入氫氧化鈉溶液后會有對甲基苯胺固體析出，抽濾得到固體，洗滌、干燥得到產品。
(1)該反應中反應物沸點較低，加熱反應過程中會揮發(fā)，需要在a處加裝球形冷凝管冷凝回流；分液操作需要燒杯、分液漏斗、鐵架臺，所以選ad；
(2)根據(jù)題目所給信息可知，pH值升高會使對甲基苯胺鹽酸鹽轉化為對甲基苯胺，達到分離提純的目的；
(3)根據(jù)分析步驟③中液體M為有機層，溶劑為苯，密度比水小，所以在上層；加入鹽酸使對甲基苯胺轉化為易溶于水的對甲基苯胺鹽酸鹽，從而實現(xiàn)與對硝基甲苯的分離；
(4)下層液體中有未反應的鹽酸和生成的對甲基苯胺鹽酸鹽都與NaOH發(fā)生反應，離子方程式為：
(5)洗滌過程是為了洗去對甲基苯胺可能附著的對甲基苯胺鹽酸鹽、NaCl和NaOH等可溶于水的雜質，為降低對甲基苯胺洗滌過程的溶解損失，最好的洗滌劑應為蒸餾水，所以選b；
(6)原料中有13.7 g對硝基甲苯，即＝0.1 mol，所以理論上生成的對甲基苯胺應為0.1 mol，實際得到產品6.1 g，所以產率為×100%≈57.0%。
答案：　(1)球形冷凝管　ad　(2)使對甲基苯胺鹽酸鹽轉化為對甲基苯胺　(3)上　使對甲基苯胺轉化為對甲基苯胺鹽酸鹽進入水層與對硝基甲苯分離　(4)H＋＋OH－===H2O、
(5)b　(6) 57.0
考點三　探究型綜合實驗
題型1　猜想型實驗方案的設計
INCLUDEPICTURE "要點梳理.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024《金版新學案》高三總復習 新教材 化學 人教版（雙選）B\\圖片\\1\\要點梳理.TIF" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "核心突破.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024《金版新學案》高三總復習 新教材 化學 人教版（雙選）B\\圖片\\1\\核心突破.TIF" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "例4.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024《金版新學案》高三總復習 新教材 化學 人教版（雙選）B\\圖片\\1\\例4.TIF" \* MERGEFORMATINET 漂白粉是生產生活中常用的消毒劑和殺菌劑。實驗室有一瓶密封不嚴的漂白粉樣品，其中肯定存在CaCl2，請設計實驗，探究該樣品中可能存在的其他固體物質。
(1)提出合理假設。
假設1：該漂白粉未變質，只含有 ；
假設2：該漂白粉全部變質，只含有 ；
假設3：該漂白粉部分變質，既含有 ，
又含 。
學生用書?第260頁
(2)設計實驗方案，進行實驗。請寫出實驗步驟、預期現(xiàn)象和結論。
限選用的儀器和藥品：試管、滴管、帶導管的單孔塞、蒸餾水、自來水、1 mol·L－1鹽酸、品紅溶液、新制澄清石灰水。(提示：不必檢驗Ca2＋和Cl－)
實驗步驟 預期現(xiàn)象和結論
① 取少量上述漂白粉于試管中，
②
[審題流程]　第一步　明確目的原理
設計實驗探究漂白粉變質后物質的成分，涉及反應：
①2Ca(OH)2＋2Cl2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。
②Ca(ClO)2＋H2O＋CO2===CaCO3↓＋2HClO。
第二步　提出合理假設
根據(jù)假設3提供的物質及反應原理判斷樣品中可能含有Ca(ClO)2或CaCO3或二者的混合物。
第三步　尋找驗證方法
用CaCO3與鹽酸反應產生使澄清石灰水變渾濁的CO2來驗證CaCO3的存在。
用Ca(ClO)2與鹽酸反應生成能使品紅溶液褪色的HClO來驗證Ca(ClO)2的存在。
第四步　設計操作步驟
①固體樣品中加入稀鹽酸，將產生的氣體通入澄清石灰水中(用于檢驗CO2)。
②向步驟①反應后的溶液中滴入1～2滴品紅溶液，振蕩(用于檢驗HClO)。
第五步　分析得出結論
若步驟①中石灰水未變渾濁，則說明樣品中無CaCO3，即假設1成立。
若步驟①中石灰水變渾濁，且步驟②中品紅溶液不褪色，說明CaCO3存在，不存在Ca(ClO)2，即假設2成立。
若步驟①中石灰水變渾濁，且步驟②中品紅溶液褪色，說明有CaCO3和Ca(ClO)2存在，即假設3成立。
答案：　(1)Ca(ClO)2　CaCO3　Ca(ClO)2　
CaCO3
(2)
實驗步驟 預期現(xiàn)象和結論
① 加入適量1 mol·L－1鹽酸溶解后，再將產生的氣體通入澄清石灰水中 若澄清石灰水未變渾濁，則假設1成立；若澄清石灰水變渾濁，則假設2或假設3成立
② 向步驟①反應后的試管中滴入1～2滴品紅溶液，振蕩(或另外取樣操作) 若品紅溶液褪色，則假設1或假設3成立；若品紅溶液不褪色，則假設2成立
對點練4.工業(yè)上從廢鉛蓄電池的鉛膏回收鉛的過程中，可用碳酸鹽溶液與處理后的鉛膏(主要成分為PbSO4)發(fā)生反應：PbSO4(s)＋CO(aq)PbCO3(s)＋SO(aq)。某課題組以PbSO4為原料模擬該過程，探究上述反應的實驗條件及固體產物的成分。
(1)室溫時，向兩份相同的PbSO4樣品中分別加入同體積、同濃度的Na2CO3和NaHCO3溶液均可實現(xiàn)上述轉化，在 溶液中PbSO4轉化率較大，理由是 。
(2)查閱文獻：上述反應還可能生成堿式碳酸鉛[2PbCO3·Pb(OH)2]，它和PbCO3受熱都易分解生成PbO。該課題組對固體產物(不考慮PbSO4)的成分提出如下假設，請你完成假設二和假設三：
假設一：全部為PbCO3；
假設二： ；
假設三： 。
(3)為驗證假設一是否成立，課題組進行如下研究。請完成下列表格：
實驗步驟(不要求寫出具體操作過程) 預期的實驗現(xiàn)象和結論
取一定量樣品充分干燥，
解析：　(1)Na2CO3溶液中c(CO)較大，根據(jù)平衡移動原理，可知Na2CO3溶液中PbSO4轉化率較大。(2)根據(jù)題中信息，提出另外兩種假設。假設二：全部為堿式碳酸鉛[2PbCO3·Pb(OH)2]；假設三：為PbCO3和2PbCO3·Pb(OH)2的混合物。(3)因為PbCO3受熱分解不產生水，而2PbCO3·Pb(OH)2受熱分解產生水，所以可利用此不同設計實驗方案。
答案：　(1)Na2CO3　Na2CO3溶液中的c(CO)大
(2)全部為2PbCO3·Pb(OH)2　為PbCO3和2PbCO3·Pb(OH)2的混合物
(3)
實驗步驟(不要求寫出具體操作過程) 預期的實驗現(xiàn)象和結論
充分加熱樣品，將產生的氣體通入盛有無水硫酸銅的干燥管 若無水硫酸銅不變藍，則假設一成立；若無水硫酸銅變藍，則假設一不成立
題型2　定性探究“物質性質”實驗方案的設計
INCLUDEPICTURE "要點梳理.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024《金版新學案》高三總復習 新教材 化學 人教版（雙選）B\\圖片\\1\\要點梳理.TIF" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "核心突破.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024《金版新學案》高三總復習 新教材 化學 人教版（雙選）B\\圖片\\1\\核心突破.TIF" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "例5.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024《金版新學案》高三總復習 新教材 化學 人教版（雙選）B\\圖片\\1\\例5.TIF" \* MERGEFORMATINET 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，熔點為101 ℃，易溶于水，受熱脫水、升華，170 ℃以上分解。回答下列問題：
(1)甲組同學按照如圖所示的裝置，通過實驗檢驗草酸晶體的分解產物。裝置C中可觀察到的現(xiàn)象是 ，由此可知草酸晶體分解的產物中有 。裝置B的主要作用是 。
(2)乙組同學認為草酸晶體分解的產物中還有CO，為進行驗證，選用甲組實驗中的裝置A、B和下圖所示的部分裝置(可以重復選用)進行實驗。
學生用書?第261頁
①乙組同學的實驗裝置中，依次連接的合理順序為A、B、 。裝置H反應管中盛有的物質是 。
②能證明草酸晶體分解產物中有CO的現(xiàn)象是 。
[思路引導]　第(1)問考查CO2的檢驗方法，CO2能使澄清石灰水變渾濁，還應注意題干中草酸的性質，草酸蒸氣對CO2的檢驗有干擾作用。第(2)①問考查該實驗中檢驗CO時對干擾因素CO2的排除，檢驗CO氣體，應先在H裝置中進行CO還原CuO的反應，氣體進入H裝置前需除去CO中的CO2氣體并且檢驗CO2是否除盡，從H裝置中導出的氣體需用澄清石灰水檢驗CO2氣體的存在，說明是CO還原CuO。第(2)②考查CO檢驗時現(xiàn)象描述的全面性，CO還原CuO時，黑色的CuO變成紅色的單質Cu，且CO的氧化產物是CO2。
答案：　(1)有氣泡逸出，澄清石灰水變渾濁　CO2　冷凝(水蒸氣、草酸等)，防止草酸進入裝置C反應生成沉淀，干擾CO2的檢驗
(2)①F、D、G、H、D、I　CuO(氧化銅)
②前面D中澄清石灰水無現(xiàn)象，H中黑色粉末變紅色，其后的D中澄清石灰水變渾濁
對點練5.化學小組探究FeCl3溶液與Na2S溶液的反應產物，利用如圖裝置進行如下實驗：
Ⅰ.向盛有0.1 mol·L－1FeCl3溶液的三頸燒瓶中，滴加一定量0.1 mol·L－1Na2S溶液，攪拌，能聞到臭雞蛋氣味，產生沉淀A。
Ⅱ.向盛有0.1 mol·L－1Na2S溶液的三頸燒瓶中，滴加少量0.1 mol·L－1FeCl3溶液，攪拌，產生沉淀B。
已知：①FeS2為黑色固體，且不溶于水和鹽酸。
②Ksp(Fe2S3)＝1×10－88，Ksp(FeS2)＝6.3×10－31，Ksp[Fe(OH)3]＝1×10－38，Ksp(FeS)＝4×10－19。
回答下列問題：
(1)NaOH溶液的作用是 。
小組同學猜測，沉淀A、B可能為S、硫化物或它們的混合物。他們設計如下實驗進行探究：
實驗一：探究A的成分取沉淀A于小燒杯中，進行如下實驗：
(2)試劑X是 。由此推斷A的成分是 (填化學式)。
實驗二：探究B的成分取沉淀B于小燒杯中，進行如下實驗：
(3)向試管a中加入試劑Y，觀察到明顯現(xiàn)象，證明溶液中存在Fe2＋。試劑Y是 ，明顯現(xiàn)象是 。
由此推斷B的成分是 (填化學式)。
(4)請分析Ⅱ中實驗未得到Fe(OH)3的原因是 。
解析：　(1)臭雞蛋氣味的氣體是H2S，具有毒性會污染空氣，所以使用NaOH溶液進行尾氣處理。(2)S可溶于CS2，加熱烘干后可得到淡黃色的固體硫。固體加入稀HCl產生臭雞蛋氣味氣體說明含有FeS，則A是S和FeS的混合物。(3)Fe2＋可用K3[Fe(CN)6]溶液檢驗，若含有Fe2＋則會生成藍色沉淀，也可用NaOH溶液檢驗，若含有Fe2＋則會先生成白色沉淀，然后迅速轉化為灰綠色，最后變成紅褐色。由溶液甲加熱無淡黃色固體說明不存在硫單質，加入足量HCl產生淡黃色物質說明有硫生成，臭雞蛋氣味氣體說明有H2S生成，所以硫是由Fe3＋氧化得到，則B是Fe2S3。(4)由溶度積數(shù)可知，F(xiàn)e2S3的溶解度遠小于Fe(OH)3，則Fe3＋更容易生成Fe2S3沉淀。
答案：　(1)吸收H2S氣體
(2)CS2(或二硫化碳)　S、FeS
(3)鐵氰化鉀溶液(或NaOH溶液)　產生藍色沉淀(或產生白色沉淀迅速轉化為灰綠色，最后變成紅褐色)　Fe2S3
(4)由溶度積數(shù)可知，F(xiàn)e2S3的溶解度遠小于Fe(OH)3，則Fe3＋更容易生成Fe2S3沉淀
真題演練　明確考向
1．(2022·山東等級考，18節(jié)選)實驗室利用FeCl2·4H2O和亞硫酰氯(SOCl2)制備無水FeCl2的裝置如圖所示(加熱及夾持裝置略)。已知SOCl2沸點為76 ℃，遇水極易反應生成兩種酸性氣體。回答下列問題：
學生用書?第262頁
(1)實驗開始先通N2。一段時間后，先加熱裝置 (填“a”或“b”)。裝置b內發(fā)生反應的化學方程式為 。
裝置c、d共同起到的作用是 。
(2)用上述裝置，根據(jù)反應TiO2＋CCl4TiCl4＋CO2制備TiCl4。已知TiCl4與CCl4分子結構相似，與CCl4互溶，但極易水解。選擇合適儀器并組裝蒸餾裝置對TiCl4、CCl4混合物進行蒸餾提純(加熱及夾持裝置略)，安裝順序為①⑨⑧ (填序號)，先餾出的物質為 。
解析：　(1)實驗開始時先通N2，排盡裝置中的空氣，一段時間后，先加熱裝置a，產生SOCl2氣體充滿b裝置后再加熱b裝置，裝置b中發(fā)生反應的化學方程式為FeCl2·4H2O＋4SOCl2(g)FeCl2＋4SO2＋8HCl；裝置c、d的共同作用是冷凝回流SOCl2；
(2)組裝蒸餾裝置對TiCl4、CCl4混合物進行蒸餾提純，按由下而上、從左到右的順序組裝，安裝順序為①⑨⑧，然后連接冷凝管，蒸餾裝置中應選擇直形冷凝管⑥、不選用球形冷凝管⑦，接著連接尾接管⑩，TiCl4極易水解，為防止外界水蒸氣進入，最后連接③⑤，安裝順序為①⑨⑧⑥⑩③⑤；由于TiCl4、CCl4分子結構相似，TiCl4的相對分子質量大于CCl4，TiCl4分子間的范德華力較大，TiCl4的沸點高于CCl4，故先餾出的物質為CCl4。
答案：　(1) a　FeCl2·4H2O＋4SOCl2(g)FeCl2＋4SO2＋8HCl　冷凝回流SOCl2
(2)⑥⑩③⑤　CCl4
2．(2022·遼寧選擇考，18節(jié)選)H2O2作為綠色氧化劑應用廣泛，氫醌法制備H2O2原理及裝置如下：
已知：H2O、HX等雜質易使Ni催化劑中毒。回答下列問題：
(1)A中反應的離子方程式為 。
(2)裝置B應為 (填序號)。
(3)檢查裝置氣密性并加入藥品，所有活塞處于關閉狀態(tài)。開始制備時，打開活塞 ，控溫45 ℃。一段時間后，僅保持活塞b打開，抽出殘留氣體。隨后關閉活塞b，打開活塞 ，繼續(xù)反應一段時間。關閉電源和活塞，過濾三頸燒瓶中混合物，加水萃取，分液，減壓蒸餾，得產品。
(4)裝置F的作用為 。
(5)反應過程中，控溫45 ℃的原因為 。
(6)氫醌法制備H2O2總反應的化學方程式為 。
解析：　從H2O2的制備原理圖可知，反應分兩步進行，第一步為H2在Ni催化作用下與乙基蒽醌反應生成乙基蒽醇，第二步為O2與乙基蒽醇反應生成H2O2和乙基蒽醌。啟普發(fā)生器A為制取H2的裝置，產生的H2中混有HCl和H2O，需分別除去后進入C中發(fā)生第一步反應。隨后氧氣源釋放的氧氣經D干燥后進入C中發(fā)生反應生成H2O2和乙基蒽醌，F(xiàn)中裝有濃H2SO4，與C相連，防止外界水蒸氣進入C中，使催化劑Ni中毒。
(1)A中鋅和鹽酸反應生成氯化鋅和氫氣，反應的離子方程式為Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑；
(2)H2O、HX等雜質易使Ni催化劑中毒，需分別通過裝有飽和食鹽水和濃H2SO4的洗氣瓶除去，所以裝置B應該選③①。
(3)開始制備時，打開活塞a、b，A中產生的H2進入C中，在Ni催化作用下H2與乙基蒽醌反應生成乙基蒽醇，一段時間后，關閉a，僅保持活塞b打開，將殘留H2抽出，隨后關閉活塞b，打開活塞c、d，將O2通入C中與乙基蒽醇反應生成H2O2和乙基蒽醌。
(4)H2O容易使Ni催化劑中毒，實驗中需要保持C裝置為無水環(huán)境，F(xiàn)的作用為防止外界水蒸氣進入C中。
(5)適當升溫加快反應速率，同時防止溫度過高H2O2分解，所以反應過程中控溫45 ℃。
(6)第一步為H2在Ni催化作用下與乙基蒽醌反應生成乙基蒽醇，第二步為O2與乙基蒽醇反應生成H2O2和乙基蒽醌，總反應為H2＋O2H2O2。
答案：　(1)Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
(2)③①
(3)a、b　c、d
(4)防止外界水蒸氣進入C中使催化劑Ni中毒
(5)適當升溫加快反應速率，同時防止溫度過高H2O2分解
(6)H2＋O2H2O2
3．(2022·廣東選擇考，17)食醋是烹飪美食的調味品，有效成分主要為醋酸(用HAc表示)。HAc的應用與其電離平衡密切相關。25 ℃時，HAc的Ka＝1.75×10－5＝10－4.76。
(1)配制250 mL 0.1 mol·L－1的HAc溶液，需5 mol·L－1 HAc溶液的體積為 mL。
(2)下列關于250 mL容量瓶的操作，正確的是 。
學生用書?第263頁
(3)某小組研究25 ℃下HAc電離平衡的影響因素。
提出假設：稀釋HAc溶液或改變Ac－濃度，HAc電離平衡會發(fā)生移動。
設計方案并完成實驗：用濃度均為0.1 mol·L－1的HAc和NaAc溶液，按下表配制總體積相同的系列溶液；測定pH，記錄數(shù)據(jù)。
序號 V(HAc)/mL V(NaAc)/mL V(H2O)/mL n(NaAc)∶n(HAc) pH
Ⅰ 40.00 / / 0 2.86
Ⅱ 4.00 / 36.00 0 3.36
… … … … … …
Ⅶ 4.00 a b 3∶4 4.53
Ⅷ 4.00 4.00 32.00 1∶1 4.65
①根據(jù)表中信息，補充數(shù)據(jù)：a＝ ，b＝ 。
②由實驗Ⅰ和Ⅱ可知，稀釋HAc溶液，電離平衡 (填“正”或“逆”)向移動；結合表中數(shù)據(jù)，給出判斷理由：
。
③由實驗Ⅱ～Ⅷ可知，增大Ac－濃度，HAc電離平衡逆向移動。
實驗結論：假設成立。
(4)小組分析上表數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：隨著的增加，c(H＋)的值逐漸接近HAc的Ka。
查閱資料獲悉：一定條件下，按＝1配制的溶液中，c(H＋)的值等于HAc的Ka。
對比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，實驗Ⅷ中pH＝4.65與資料數(shù)據(jù)Ka＝10－4.76存在一定差異；推測可能由物質濃度準確程度不夠引起，故先準確測定HAc溶液的濃度再驗證。
①移取20.00 mL HAc溶液，加入2滴酚酞溶液，用0.100 0 mol·L－1NaOH溶液滴定至終點，消耗體積為22.08 mL，則該HAc溶液的濃度為 mol·L－1。
②用上述HAc溶液和0.100 0 mol·L－1 NaOH溶液，配制等物質的量的HAc與NaAc混合溶液，測定pH，結果與資料數(shù)據(jù)相符。
(5)小組進一步提出：如果只有濃度均約為0.1 mol·L－1的HAc和NaOH溶液，如何準確測定HAc的Ka？小組同學設計方案并進行實驗。請完成下表中Ⅱ的內容。
Ⅰ 移取20.00 mL HAc溶液，用NaOH溶液滴定至終點，消耗NaOH溶液V1 mL
Ⅱ ，測得溶液的pH為4.76
實驗總結：得到的結果與資料數(shù)據(jù)相符，方案可行。
(6)根據(jù)Ka可以判斷弱酸的酸性強弱。寫出一種無機弱酸及其用途 。
解析：　(1)溶液稀釋過程中，溶質的物質的量不變，因此250 mL×0.1 mol/L＝V×5 mol/L，解得V＝5.0 mL。
(2)A.容量瓶使用過程中，不能用手等觸碰瓶口，以免污染試劑，故A錯誤；B.定容時，視線應與溶液凹液面和刻度線“三線相切”，不能仰視或俯視，故B錯誤；C.向容量瓶中轉移液體，需用玻璃棒引流，玻璃棒下端位于刻度線以下，同時玻璃棒不能接觸容量瓶口，故C正確；D.定容完成后，蓋上瓶塞，將容量瓶來回顛倒，將溶液搖勻，顛倒過程中，左手食指抵住瓶塞，防止瓶塞脫落，右手扶住容量瓶底部，防止容量瓶從左手掉落，故D錯誤。
(3)①實驗Ⅶ的溶液中n(NaAc)∶n(HAc)＝3∶4，V(HAc)＝4.00 mL，因此V(NaAc)＝3.00 mL，即a＝3.00，由實驗Ⅰ可知，溶液最終的體積為40.00 mL，因此V(H2O)＝40.00 mL－4.00 mL－3.00 mL＝33.00 mL，即b＝33.00。
②實驗Ⅰ所得溶液的pH＝2.86，實驗Ⅱ的溶液中c(HAc)為實驗Ⅰ的，稀釋過程中，若不考慮電離
平衡移動，則實驗Ⅱ所得溶液的pH＝2.86＋1＝3.86，但實際溶液的pH＝3.36<3.86，說明稀釋過程中，溶液中n(H＋)增大，即電離平衡正向移動。
(4)滴定過程中發(fā)生反應：HAc＋NaOH===NaAc＋H2O，由反應方程式可知，滴定至終點時，n(HAc)＝n(NaOH)，因此22.08 mL×0.100 0 mol/L＝20.00 mL×c(HAc)，解得c(HAc)＝0.110 4 mol/L。
(5)向20.00 mL的HAc溶液中加入V1 mL NaOH溶液達到滴定終點，滴定終點的溶液中溶質為NaAc，當＝1時，溶液中c(H＋)的值等于HAc的Ka，因此可再向溶液中加入20.00 mL HAc溶液，使溶液中n(NaAc)＝n(HAc)。
(6)不同的無機弱酸在生活中應用廣泛，如HClO具有強氧化性，在生活中可用于漂白和消毒，H2SO3具有還原性，可用作還原劑，在葡萄酒中添加適量H2SO3可用作防腐劑。
答案：　(1)5.0　(2)C　
(3)①3.00　33.00　②正　實驗Ⅱ相較于實驗Ⅰ，醋酸溶液稀釋了10倍，而實驗Ⅱ的pH增大值小于1
(4) 0.110 4　
(5)向滴定后的混合液中加入20 mL HAc溶液
(6)HClO：漂白劑和消毒液(或H2SO3：還原劑、防腐劑)
課時精練(五十四)　綜合實驗探究
(本欄目內容，在學生用書中以獨立形式分冊裝訂！)
1．(2022·湖南選擇考，15節(jié)選)某實驗小組以BaS溶液為原料制備BaCl2·2H2O，并用重量法測定產品中BaCl2·2H2O的含量。設計了如下實驗方案：
可選用試劑：NaCl晶體、BaS溶液、濃H2SO4、稀H2SO4、CuSO4溶液、蒸餾水
步驟1.BaCl2·2H2O的制備
按如圖所示裝置進行實驗，得到BaCl2溶液，經一系列步驟獲得BaCl2·2H2O產品。
步驟2.產品中BaCl2·2H2O的含量測定
①稱取產品0.500 0 g，用100 mL水溶解，酸化，加熱至近沸；
②在不斷攪拌下，向①所得溶液逐滴加入熱的0.100 mol·L－1 H2SO4溶液；
③沉淀完全后，60 ℃水浴40分鐘，經過濾、洗滌、烘干等步驟，稱量白色固體，質量為0.466 0 g。
回答下列問題：
(1)Ⅰ是制取 氣體的裝置，在試劑a過量并微熱時，發(fā)生主要反應的化學方程式
；
(2)Ⅱ中b儀器的作用是 ；
Ⅲ中的試劑應選用 ；
(3)在沉淀過程中，某同學在加入一定量熱的H2SO4溶液后，認為沉淀已經完全，判斷沉淀已完全的方法是 ；
(4)沉淀過程中需加入過量的H2SO4溶液，原因是
；
(5)在過濾操作中，下列儀器不需要用到的是 (填名稱)；
解析：　(1)由分析可知，裝置Ⅰ為濃硫酸和氯化鈉共熱制取HCl氣體的裝置，在濃硫酸過量并微熱時，濃硫酸與氯化鈉反應生成硫酸氫鈉和氯化氫，發(fā)生主要反應的化學方程式為：H2SO4(濃)＋NaClNaHSO4＋HCl↑。
(2)氯化氫極易溶于水，裝置Ⅱ中b儀器的作用是防止倒吸；裝置Ⅱ中氯化氫與BaS溶液反應生成H2S，H2S有毒，對環(huán)境有污染，裝置Ⅲ中盛放CuSO4溶液，用于吸收H2S。
(3)硫酸與氯化鋇反應生成硫酸鋇沉淀，因此判斷沉淀已完全的方法是靜置，取上層清液于一潔凈試管中，繼續(xù)滴加硫酸溶液，無白色沉淀生成，則已沉淀完全。
(4)為了使鋇離子沉淀完全，沉淀過程中需加入過量的硫酸溶液。
(5)過濾用到的儀器有：鐵架臺、燒杯、漏斗、玻璃棒，用不到錐形瓶。
答案：　(1)HCl　H2SO4(濃)＋NaClNaHSO4＋HCl↑　
(2)防止Ⅱ中溶液倒吸　CuSO4溶液
(3)靜置，取上層清液于一潔凈試管中，繼續(xù)滴加硫酸溶液，無白色沉淀生成，則已沉淀完全
(4)使鋇離子沉淀完全
(5)錐形瓶
2．硫酸亞鐵在印染、醫(yī)藥、化肥等多個行業(yè)有廣泛應用。某學習小組對硫酸亞鐵晶體(FeSO4·7H2O)的熱分解產物進行探究。回答下列問題：
(1)裝置A中石棉絨的作用為 ；
裝置D中的儀器名稱為 。
(2)按氣流方向，上述裝置合理的連接順序為a→g→f→ → → → →h(填裝置口小寫字母)。
(3)該小組同學按上述順序連接各裝置并進行實驗，請為他們補全表格：
裝置編號 填裝試劑 實驗現(xiàn)象 實驗結論
A FeSO4·7H2O 綠色固體逐漸變?yōu)榧t色粉末
B ① ② 分解產物中含有SO2
C BaCl2溶液 產生白色沉淀 ③
D 無水CuSO4粉末 白色固體逐漸變?yōu)樗{色 分解產物中含有水蒸氣
E ④
(4)硫酸亞鐵晶體分解的化學方程式為 。
(5)設計實驗證明A中得到的紅色粉末不含＋2價鐵元素：
(簡述實驗操作及現(xiàn)象)。
解析：　裝置A為硫酸亞鐵晶體煅燒分解的裝置，分解生成Fe2O3、SO2、SO3和水，裝置B盛放品紅溶液，可以檢驗SO2，裝置C盛放BaCl2溶液，可以檢驗SO3，裝置D中為無水CuSO4粉末，可以檢驗水蒸氣，裝置E盛放氫氧化鈉溶液，進行尾氣處理。
(1)裝置A中石棉絨可以防止固體粉末堵塞導管，裝置D中的儀器為球形干燥管；
(2)裝置A為硫酸亞鐵晶體煅燒分解的裝置，裝置B盛放品紅溶液，檢驗SO2，裝置C盛放BaCl2溶液，檢驗SO3，裝置D為無水CuSO4粉末，檢驗分解產物中的水蒸氣，裝置E盛放氫氧化鈉溶液，吸收尾氣。這三種生成物應該先檢驗水蒸氣，再檢驗SO3，最后檢驗SO2，因為檢驗SO2和SO3時都有水溶液，會帶出水蒸氣，SO3極易溶于水且和水反應，所以連接順序為a→g→f→e→d→c→b→h；
(3)裝置A為硫酸亞鐵晶體煅燒分解裝置，煅燒后綠色固體逐漸變?yōu)榧t色粉末，說明生成了Fe2O3；裝置B盛放品紅溶液，用于檢驗SO2，品紅溶液褪色，說明分解產物中含有SO2；裝置C盛放BaCl2溶液，用于檢驗SO3，產生白色沉淀，說明分解產物中含有SO3；裝置D為無水CuSO4粉末，檢驗分解產物中的水蒸氣，白色固體逐漸變?yōu)樗{色，說明分解產物中含有水蒸氣；裝置E盛放氫氧化鈉溶液，進行尾氣處理；
(4)硫酸亞鐵晶體煅燒得到紅色固體為氧化鐵，同時生成二氧化硫、三氧化硫和水，分解的化學方程式為2FeSO4·7H2OFe2O3＋SO3↑＋SO2↑＋14H2O↑；
(5)證明A中得到的紅色粉末不含＋2價鐵元素，需要取實驗后反應管中少量固體，溶于稀鹽酸后，向溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，無藍色沉淀生成，證明A中得到的紅色粉末不含＋2價的鐵元素。
答案：　(1)防止固體粉末堵塞導管　(球形)干燥管　(2)edcb　
(3)①品紅溶液　②溶液由紅色褪為無色　③分解產物中含有SO3　④NaOH溶液
(4)2FeSO4·7H2OFe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O↑　
(5)取實驗后反應管中少量固體，溶于稀鹽酸后，向溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，不產生藍色沉淀(用硫酸溶解，酸性高錳酸鉀檢驗Fe2＋也可以)
3．(2022·1浙江選擇考，30)某興趣小組用四水醋酸錳[(CH3COO)2Mn·4H2O]和乙酰氯(CH3COCl)為原料制備無水二氯化錳，按如圖流程開展了實驗(夾持儀器已省略)：
已知：①無水二氯化錳極易吸水潮解，易溶于水、乙醇和醋酸，不溶于苯。
②制備無水二氯化錳的主要反應：
(CH3COO)2Mn＋2CH3COClMnCl2↓＋
2(CH3CO)2O。
③乙酰氯遇水發(fā)生反應：CH3COCl＋H2O→CH3COOH＋HCl。
請回答：
(1)步驟Ⅰ：所獲固體主要成分是 (用化學式表示)。
(2)步驟Ⅰ在室溫下反應，步驟Ⅱ在加熱回流下反應，目的分別是
。
(3)步驟Ⅲ：下列操作中正確的是 。
A．用蒸餾水潤濕濾紙，微開水龍頭，抽氣使濾紙緊貼在漏斗瓷板上
B．用傾析法轉移溶液，開大水龍頭，待溶液快流盡時再轉移沉淀
C．用乙醇作為洗滌劑，在洗滌沉淀時，關小水龍頭，使洗滌劑緩慢通過沉淀物
D．洗滌結束后，將固體迅速轉移至圓底燒瓶進行后續(xù)操作
(4)步驟Ⅳ：①將裝有粗產品的圓底燒瓶接到純化裝置(圖2)上，打開安全瓶上旋塞，打開抽氣泵，關閉安全瓶上旋塞，開啟加熱器，進行純化。請給出純化完成后的操作排序：純化完成→( )→( )→( )→( )→將產品轉至干燥器中保存
a．拔出圓底燒瓶的瓶塞
b．關閉抽氣泵
c．關閉加熱器，待燒瓶冷卻至室溫
d．打開安全瓶上旋塞
②圖2裝置中U形管內NaOH固體的作用是 。
(5)用滴定分析法確定產品純度。甲同學通過測定產品中錳元素的含量確定純度；乙同學通過測定產品中氯元素的含量確定純度。合理的是 (填“甲”或“乙”)同學的方法。
解析：　(1)根據(jù)制備無水二氯化錳的主要反應：(CH3COO)2Mn＋2CH3COClMnCl2↓＋2(CH3CO)2O以及乙酰氯遇水發(fā)生反應：CH3COCl＋H2O→CH3COOH＋HCl可判斷步驟Ⅰ中利用CH3COCl吸水，因此所獲固體主要成分是(CH3COO)2Mn。
(2)由于步驟Ⅰ脫去四水醋酸錳的結晶水并防止生成MnCl2，因此步驟Ⅰ在室溫下反應；而步驟Ⅱ加熱回流促進反應生成MnCl2，所以步驟Ⅱ需要在加熱回流下反應。
(3)A.無水二氯化錳易吸水潮解，易溶于水和乙醇，故在步驟Ⅲ中，不能用蒸餾水潤濕濾紙，也不能用乙醇作洗滌劑，A、C錯誤；
B．用傾析法轉移溶液，開大水龍頭，可以加快過濾速度，待溶液快流盡時再轉移沉淀，故B正確；
D．由于無水二氯化錳極易吸水潮解，洗滌結束后，將固體迅速轉移至圓底燒瓶進行后續(xù)操作，故D正確。
(4)①純化完成后首先關閉加熱器，待燒瓶冷卻至室溫，然后打開安全瓶上旋塞，關閉抽氣泵，最后拔出圓底燒瓶的瓶塞，將產品轉至干燥器中保存，故答案為cdba；
②由于可能混有酸性氣體且無水二氯化錳極易吸水潮解，因此圖2裝置中U形管內NaOH固體的作用是防止可能產生的酸性氣體進入抽氣泵，同時防止外部水汽進入樣品。
(5)由于無水二氯化錳極易吸水潮解，且錳離子水解，所以應該通過測定產品中氯元素的含量確定純度，所以合理的是乙同學的方法。
答案：　(1)(CH3COO)2Mn　
(2)步驟Ⅰ脫去四水醋酸錳的結晶水并防止生成MnCl2；步驟Ⅱ加熱回流促進反應生成MnCl2
(3)BD
(4)①cdba　②防止可能產生的酸性氣體進入抽氣泵；防止外部水汽進入樣品
(5)乙
4．硫代硫酸鈉(Na2S2O3)可用作分析試劑及還原劑，受熱、遇酸易分解。學習小組用如圖裝置模擬古法制硫酸，同時利用生成的SO2氣體制備硫代硫酸鈉(Na2S2O3)。
已知：
①2FeSO4·7H2OFe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O↑；
②SO3的沸點為44.8 ℃；
③Na2S2O3中S元素的化合價分別為－2價和＋6價。
回答下列問題：
(1)檢查裝置氣密性，加入藥品。Na2S和Na2CO3混合溶液用煮沸過的蒸餾水配制，目的是 ，D裝置中試劑為 。
(2)實驗過程操作：①打開活塞K1、K2，關閉活塞K3，通入一段時間N2；②關閉活塞K1、K2，打開活塞K3，加熱綠礬；③C處溶液pH約為8時停止加熱；④在m處連接盛有NaOH溶液的容器，……；⑤從錐形瓶中得到Na2S2O3晶體。使用pH傳感器始終觀測混合溶液pH的原因是 ；
補充完善操作④ 。
(3)步驟⑤中需水浴加熱濃縮至液體表面出現(xiàn)結晶為止，使用水浴加熱的原因是 。
(4)學習小組探究Na2S2O3的性質：取Na2S2O3晶體，溶解配成0.2 mol/L的溶液；取4 mL溶液，向其中加入1 mL飽和氯水(pH＝2.4)，溶液立即出現(xiàn)渾濁。對溶液變渾濁的原因，提出假設：
假設1：氯水氧化了－2價硫元素；
假設2：酸性條件下Na2S2O3分解產生S。
實驗驗證：a、b試管均盛有4 mL 0.2 mol/L Na2S2O3溶液。
①用膠頭滴管向試管b中加入的試劑為 。
②依據(jù)現(xiàn)象，S產生的主要原因是 (用離子方程式表示)。
解析：　(1)水中會溶解有氧氣，氧氣可以和Na2S發(fā)生反應，故煮沸的目的是除去溶解的氧氣；該反應中有二氧化硫生成，二氧化硫有毒會污染空氣，應該除去，故D裝置中的試劑是用來處理尾氣中的二氧化硫的，應該選用NaOH溶液；
(2)由題干中的信息可知硫代硫酸鈉在酸性條件下會分解，故始終觀測混合溶液pH的原因是：防止SO2過量使溶液呈酸性，造成Na2S2O3分解；當反應結束后，要用氫氧化鈉溶液處理多余的二氧化硫氣體，故操作④的后續(xù)操作為：關閉活塞K3，打開活塞K1、K2，通入一段時間N2；
(3)水浴加熱可以達到受熱均勻的目的，由題干中的信息可知硫代硫酸鈉受熱易分解，應該防止其分解，故水浴加熱的原因是：控制溫度，防止溫度過高Na2S2O3分解；
(4)①為了進行對比試驗，b中應該加入1 mL pH＝2.4的鹽酸，為了控制變量，酸的pH與氯水的相同；②產生S沉淀，說明硫代硫酸鈉被氯水氧化生成硫單質，離子方程式為：Cl2＋S2O＋H2O===SO＋S↓＋2Cl－＋2H＋。
答案：　(1)除去溶解的氧氣　NaOH溶液
(2)防止SO2過量使溶液呈酸性，造成Na2S2O3分解　關閉活塞K3，打開活塞K1、K2，通入一段時間N2
(3)控制溫度，防止溫度過高Na2S2O3分解
(4)①1 mL pH＝2.4的鹽酸　②Cl2＋S2O＋H2O===SO＋S↓＋2Cl－＋2H＋
5．實驗室制備SO2并探究其性質的方案如圖，回答下列問題：
Ⅰ.制備SO2(部分固定裝置略)
(1)制備SO2可以選擇的發(fā)生裝置為 (填大寫字母)，其反應的化學方程式為
。
(2)選用圖中裝置制備并收集一瓶干燥的SO2，其連接順序為：發(fā)生裝置→ (按氣流方向，填小寫字母)。
Ⅱ.探究SO2與Cu(OH)2懸濁液的反應
查閱資料：SO2在酸性條件下還原性較差，堿性條件下較強。
實驗步驟：ⅰ.配制Cu(OH)2懸濁液：往NaOH溶液中加入CuSO4溶液可得到Cu(OH)2懸濁液。
ⅱ.將SO2通入Cu(OH)2懸濁液中(實驗裝置如圖F)。
實驗現(xiàn)象：F中出現(xiàn)少量紅色固體，稍后，溶液呈綠色，與CuSO4溶液、CuCl2溶液的顏色有明顯不同。
(3)配制Cu(OH)2懸濁液時，要保證 溶液過量(填“NaOH”或“CuSO4”)。
(4)為確定紅色固體成分，進行以下實驗：
①根據(jù)上述實驗可得結論：該紅色固體為 。
②產生紅色固體的原因是
(用離子方程式表示)。
(5)為探究F中溶液呈綠色而不是藍色的原因，實驗如下：
ⅰ.向4 mL 1 mol·L－1的CuSO4溶液中通入過量SO2，未見溶液顏色發(fā)生變化。
ⅱ.取少量F中濾液，加入少量稀鹽酸，產生無色刺激性氣味的氣體，得到澄清的藍色溶液。再加入BaCl2溶液，出現(xiàn)白色沉淀。
①實驗ⅰ的目的是 。
②溶液顯綠色的原因可能是溶液中含有較多Cu(HSO3)2。小組同學通過進一步實驗確認了這種可能性，在少量1 mol·L－1的CuSO4溶液中加入 (填化學式)，得到綠色溶液。
解析：　(1)實驗室用亞硫酸鈉固體和濃硫酸反應制取二氧化硫，應選擇固液不加熱型發(fā)生裝置，因此應選擇裝置A，反應的化學方程式為：Na2SO3＋H2SO4(濃)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O；
(2)利用裝置A制備二氧化硫氣體，經濃硫酸干燥后、用向上排空氣法收集二氧化硫，因二氧化硫有毒，需要用堿石灰進行尾氣吸收，則利用圖中裝置制備并收集一瓶干燥的SO2，其連接順序為：發(fā)生裝置→ghdce(f)；
(3)配制Cu(OH)2懸濁液時，要保證氫氧化鈉溶液過量，使溶液呈堿性；
(4)①根據(jù)題意可知，二氧化硫在堿性條件下有較強的還原性，可將氫氧化銅還原為紅色的銅或氧化亞銅，而1.6 g紅色物質在氧氣流中煅燒生成2.0 g黑色的氧化銅，其中銅的質量為2.0 g×＝1.6 g，則原來的紅色物質中含銅元素1.6 g，即紅色物質為單質銅；
②二氧化硫與氫氧化銅發(fā)生氧化還原反應生成單質銅的離子方程式為：SO2＋Cu(OH)2＋2OH－===Cu＋SO＋2H2O；
(5)①實驗ⅰ是空白對照實驗，可排除溶解的二氧化硫、亞硫酸導致溶液顯綠色的可能性；
②實驗結論為溶液顯綠色的原因是溶液中含有較多的Cu(HSO3)2，即溶液顯綠色是由于亞硫酸氫根離子的影響造成的，要進一步確認這種可能性，可向少量1 mol·L－1的硫酸銅溶液中加入少量的NaHSO3或KHSO3。
答案：　(1)A　Na2SO3＋H2SO4(濃)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O　(2)(a)ghdce(f)　(3)NaOH　(4)①Cu(或銅)　②SO2＋Cu(OH)2＋2OH－===Cu＋SO＋2H2O　(5)①排除溶解的SO2、H2SO3導致溶液顯綠色的可能性　②NaHSO3(或KHSO3)
學生用書?第264頁

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