資源簡介

第54講　綜合實驗試題突破(能力課)
　1．掌握物質制備型綜合實驗試題的分析和方案設計、評價與改進。　2．掌握物質性質的定性、定量探究方案的設計、評價與改進?！?．培養學生的創新意識、科學探究精神和社會責任。
　物質制備探究型綜合實驗
1．基于氣體制備類綜合實驗題的審題
分析制備流程
裝置排氣目的和方法 常用穩定氣體(如N2等)或反應產物氣體(如SO2等)排盡裝置中的空氣，以防止空氣中的O2、CO2、水蒸氣干擾實驗
溫度控制目的和方式 (1)控制低溫的目的：減少某些反應物、產品分解或揮發，如H2O2、氨水等；防止某物質水解，避免副反應發生等。 (2)加熱目的：增大反應速率或使平衡移動，加速溶解等。 (3)溫度控制方式：水浴、油浴均勻加熱；冰水浴冷卻等
2．物質制備實驗方案的設計與評價方法
(1)從實驗方案可行性角度設計與評價
只有合理且切實可行的實驗方案才有意義?？尚行允欠桨傅牡谝灰兀u價方案時應注意從實驗原理和操作兩個方面分析：理論上要科學合理，操作上要簡單可行。
(2)從經濟效益角度設計與評價
評價一種實驗方案，不僅要從科學性上判斷是否可行，還要從經濟效益上考慮是否切合實際。
(3)從環保角度設計與評價
防止污染的根本途徑在于控制“三廢”的排放，在對實驗方案進行評價時，不可忽視環境保護的重要性。
(4)從“安全性”角度設計與評價
實驗首先是安全第一，實驗安全往往有以下幾個方面，如規范操作、防止暴沸或爆炸、防止倒吸、防止污染等。
3．實驗設計中的三個順序
(1)實驗操作順序
裝置選擇與連接→氣密性檢查→加固體試劑→加液體試劑→開始實驗(按程序)→拆卸儀器→其他處理等。
(2)加熱順序選擇
若氣體制備實驗需加熱，應先加熱氣體發生裝置，通入氣體排出裝置中的空氣后，再給實驗中需要加熱的物質加熱。目的：a．防止爆炸(如氫氣還原氧化銅)；b．保證產品純度，防止反應物或生成物與空氣中的物質反應。熄滅酒精燈的順序則相反。
(3)儀器的連接順序
①涉及氣體的一般連接順序
發生裝置→除雜裝置→干燥裝置→性質探究或收集裝置→尾氣處理裝置(注意防倒吸)。
②一般裝置的進出氣口
洗氣瓶：長進短出；U形管和加熱玻璃管：無前后；干燥管：粗進細出；排液量氣：短進長出。
[示例]　(2024·泉州三檢，節選)某研究小組利用下圖所示裝置模擬高爐煤氣(主要成分為CO、N2、H2、H2S和少量COS)和金屬冶煉廠尾氣(含SO2)聯合制備Na2S2O3·5H2O?；卮鹣铝袉栴}。
已知：濕潤的(CH3COO)2Pb試紙可鑒別H2S，化學方程式為(CH3COO)2Pb+H2S===2CH3COOH+PbS↓(黑色)。
步驟一：打開K3，關閉K1、K2，通入高爐煤氣。
發生的反應有：丁中COS+H2CO+H2S；乙中H2S+Na2CO3===NaHCO3+NaHS。
(1)丙裝置的主要作用為__。
(2)當濕潤的(CH3COO)2Pb試紙__________(填現象)時，關閉K3，停止通入高爐煤氣。
(3)導管b接盛有醋酸亞銅氨溶液的洗氣瓶用于吸收CO氣體，反應的化學方程式為CH3COOCu(NH3)2(aq)+CO(g)馗CH3COOCu(NH3)2·CO(aq)　ΔH<0。
①過量H2S會導致吸收CO的能力下降的原因是______________。
②將吸收液通過________(任寫一種)的方法實現吸收液的再生，同時釋放CO，達到資源化利用。
步驟二：打開K1、K2，通入SO2氣體。
(4)試劑a為__(填化學式)。
(5)裝置乙中生成Na2S2O3的化學方程式為________________________。
(6)導管b接盛有________(填化學式)溶液的洗氣瓶用于尾氣處理。
(7)檢驗粗產品中是否含有S的方法為_____________________。
“物質制備”綜合實驗試題解答模型
1．(2024·湖南卷，T15)亞銅配合物廣泛用作催化劑。實驗室制備[Cu(CH3CN)4]ClO4的反應原理如下：Cu(ClO4)2·6H2O+Cu+8CH3CN===2[Cu(CH3CN)4]ClO4+6H2O
實驗步驟如下：
分別稱取3.71 g Cu(ClO4)2·6H2O和0.76 g Cu粉置于100 mL乙腈(CH3CN)中反應，回流裝置圖和蒸餾裝置圖(加熱、夾持等裝置略)如下：
已知：①乙腈是一種易揮發的強極性配位溶劑；
②相關物質的信息如下：
化合物 [Cu(CH3CN)4]ClO4 Cu(ClO4)2·6H2O
相對分子質量 327.5 371
在乙腈中顏色 無色 藍色
回答下列問題：
(1)下列與實驗有關的圖標表示排風的是________(填字母)。
A　　　B　　　　C　　　D　　　E
(2)裝置Ⅰ中儀器M的名稱為_________________________。
(3)裝置Ⅰ中反應完全的現象是_______________________。
(4)裝置Ⅰ和Ⅱ中N2氣球的作用是_______________________。
(5)[Cu(CH3CN)4]ClO4不能由步驟c直接獲得，而是先蒸餾至接近飽和，再經步驟d冷卻結晶獲得。這樣處理的目的是_______________________。
(6)為了使母液中的[Cu(CH3CN)4]ClO4結晶，步驟e中向母液中加入的最佳溶劑是________(填字母)。
A．水　　　　　B．乙醇　　　　C．乙醚
(7)合并步驟d和e所得的產物，總質量為5.32 g，則總收率為________(用百分數表示，保留一位小數)。
2．(2024·重慶二模)芳香化合物在一定條件下可與鹵代烴發生取代反應。某科研小組以、ClC(CH3)3為反應物，無水AlCl3為催化劑，制備(叔丁基苯)。反應原理如下：
+ClC(CH3)3+HCl。
已知：
物質 相對分子質量 密度/ (g·cm-3) 沸點/℃ 溶解性
AlCl3 133.5 2.41 181 極易潮解并產生白色煙霧，微溶于苯
78 0.88 80.1 難溶于水
ClC(CH3)3 92.5 0.85 51.6 難溶于水， 可溶于苯
134 0.87 169 難溶于水， 易溶于苯
Ⅰ.實驗室模擬制備無水AlCl3的實驗裝置如圖所示：
(1)寫出裝置A中發生反應的化學方程式：_________________________。
(2)裝置B中的試劑為______________。若缺少C，則D中AlCl3發生副反應的化學方程式為_________________________。
(3)加熱順序：應先點燃________(填“A”或“D”)處酒精燈。
Ⅱ.實驗室制取叔丁基苯的裝置如圖：
①將35 mL苯和足量的無水AlCl3加入三頸燒瓶中；
②滴加10 mL氯代叔丁烷[ClC(CH3)3]；
③打開恒溫磁力攪拌器反應一段時間；
④洗滌，將反應后的混合物依次用稀鹽酸、Na2CO3溶液、H2O洗滌分離；
⑤在所得產物中加入少量無水MgSO4固體，靜置，過濾，蒸餾；
⑥稱量，得到10.0 g叔丁基苯。
(4)圖中彎管C的作用為_________________________。
(5)用稀鹽酸洗滌的目的是__________________________________，“洗滌”后“分離”的操作名稱是_________________________________。
(6)加無水MgSO4固體的作用是___________________________。
(7)叔丁基苯的產率為_______________________%(保留至小數點后1位)。
　物質性質探究型綜合實驗
猜想型實驗
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__________(填化學式，下同)；
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________。
(2)設計實驗方案，進行實驗。請寫出實驗步驟、預期現象和結論。
限選用的儀器和試劑：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 預期現象和結論
① 取少量上述漂白粉于試管中，______________________________________________ _____________________________________________________________
② ____________________________________________________ ____________________________________________________
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
根據假設和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向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。
猜想型實驗試題的一般思路
1．(2024·沈陽一模)銅鹽是五顏六色的。某學習小組發現固體CuSO4(白色)、固體CuCl2(棕黃色)、固體CuBr2(深褐色)。CuSO4和CuBr2溶液呈藍色，CuCl2溶液時而呈綠色，時而呈藍色，于是對顏色不同的原因展開了探究。
【查閱資料】
1．固體銅鹽的顏色與陰離子極化能力有關，隨化學鍵共價性增強，吸收光的能量下降，因此顏色加深。
2．在CuCl2溶液中存在如下平衡：
[Cu(H2O)4]2+(藍色)+4Cl-馗[CuCl4]2-(黃色)+4H2O　ΔH>0。
【提出假設】
1．銅鹽的顏色不同與離子種類有關。
2．CuCl2溶液呈綠色的原因是溶液中既有黃色的[CuCl4]2-，又有藍色的[Cu(H2O)4]2+，根據光學原理藍色和黃色的混合色為綠色。
【設計方案】
溫 度/℃ V(0.5 mol·L-1 氯化銅)/mL V(飽和硫 酸銅)/mL V(飽和 ____)/mL V(飽和氯化鈉)/mL V(水)/mL 溶液顏色
1 25 4.0 無色
2 25 4.0 無色
3 25 4.0 藍色
4 25 4.0 綠色
5 25 2.0 a 藍綠色
6 25 2.0 2.0 藍綠色
7 25 2.0 2.0 黃綠色
8 50 4.0 黃綠色
回答下列問題：
(1)解釋CuBr2的顏色深于CuCl2的原因：___________________________。
(2)配制CuCl2溶液的方法是___________________________。
(3)根據表中信息，補充試劑和數據：
飽和________，a=________。
(4)實驗4和5中溶液顏色差異的原因是____________________________(用平衡移動原理解釋)。
(5)以上實驗說明影響CuCl2溶液顏色的因素主要有_________________(答兩點即可)。
【實驗結論】假設1、假設2成立。
(6)CuCl2溶液呈現不同顏色的根本原因與Cl-、[CuCl4]2-和
(寫微粒結構式)的濃度有關。
探究型實驗
　(2024·石景山模擬)某小組通過實驗探究NO的某些性質。
(1)從氮元素的價態角度分析，NO有________性和________性。
(2)設計實驗探究NO的氧化性。
實驗Ⅰ：用排水法收集一瓶NO，將其倒扣在盛有堿性Na2SO3溶液的水槽中，振蕩，觀察到集氣瓶中液面上升。
資料：ⅰ.NO與堿性Na2SO3溶液會發生氧化還原反應，NO被還原為N2。
ⅱ.Ag+與N2反應生成黃色沉淀。
①檢驗S的氧化產物。取少量實驗Ⅰ反應后集氣瓶中的溶液，________________(填操作和實驗現象)。
②某同學認為，需通過進一步實驗驗證NO的氧化性，補充以下實驗：
實驗Ⅱ：取飽和Na2SO4溶液，加入少量冰醋酸，再滴加5滴0.1 mol·L-1的AgNO3溶液，未產生黃色沉淀。
實驗Ⅲ：取少量實驗Ⅰ反應后集氣瓶中的溶液，加入少量冰醋酸，再滴加5滴0.1 mol·L-1的AgNO3溶液，_______________________(填實驗現象)。
上述實驗證明NO有氧化性。
實驗Ⅱ的目的是__________________________________。
③寫出NO與堿性Na2SO3溶液反應的離子方程式：____________________。
④從電極反應角度分析NO與堿性Na2SO3溶液的反應。
還原反應：2NO+2e-===N2
氧化反應：____________________________________。
實驗Ⅳ：用排水法收集兩瓶NO，將其分別倒扣在飽和Na2SO3溶液和加有NaOH的飽和Na2SO3溶液中，后者集氣瓶中液面上升更快。
根據上述實驗所得結論：__________________________________。
(3)寫出一個反應的化學方程式證明NO具有還原性：____________________。
(1)
(2)①S的氧化產物為S，S檢驗時注意S干擾。
②注意Ag+與S反應對Ag+與N2反應的干擾，要設計對比實驗，排除干擾。
③根據資料，可知NO被還原為N2，S被氧化為S。
根據得失電子守恒完成離子方程式。
④氧化反應，化合價升高，SS。
(3)NO具有還原性，化合價升高，NO被O2氧化為NO2。
探究型實驗試題的思維模型
2．(2025·北京豐臺區模擬)研究小組探究高銅酸鈉(NaCuO2)的制備和性質。
資料：高銅酸鈉為棕黑色固體，難溶于水。
實驗Ⅰ.向2 mL 1 mol·L-1 NaClO溶液中滴加1 mL 1 mol·L-1 CuCl2溶液，迅速產生藍綠色沉淀，振蕩后得到棕黑色的濁液a，將其等分成兩份。
(1)藍綠色沉淀中含有OH-。用離子方程式表示NaClO溶液顯堿性的原因：__________________________________。
探究棕黑色沉淀的組成。
實驗Ⅱ.將一份濁液a過濾、洗滌、干燥，得到固體b。取少量固體b，滴加稀硫酸，沉淀溶解，有氣泡產生，得到藍色溶液。
(2)①另取少量固體b進行實驗，證實了NaCuO2中鈉元素的存在，實驗操作的名稱是______________。
②進一步檢驗，棕黑色固體是NaCuO2。NaCuO2與稀硫酸反應的離子方程式是__________________________________。
探究實驗條件對NaCuO2制備的影響。
實驗Ⅲ.向另一份濁液a中繼續滴加1.5 mL 1 mol·L-1 CuCl2溶液，沉淀由棕黑色變為藍綠色，溶液的pH約為5，有Cl2產生。
(3)①對Cl2的來源，甲同學認為是NaCuO2和Cl-反應生成了Cl2，乙同學認為該說法不嚴謹，提出了生成Cl2的其他原因：____________________________。
②探究“繼續滴加CuCl2溶液，NaCuO2能氧化Cl-”的原因。
ⅰ.提出假設1：c(Cl-)增大，Cl-的還原性增強。實驗證明假設成立。操作和現象是：取少量NaCuO2固體于試管中，__________________________________。
ⅱ.提出假設2：____________________________________，
經證實該假設也成立。
改進實驗方案，進行實驗。
實驗Ⅳ.向1 mL 1 mol·L-1 NaClO溶液中滴加0.5 mL 1 mol·L-1 CuSO4溶液，迅速生成藍色沉淀，振蕩后得到棕黑色濁液。濁液放置過程中，沉淀表面緩慢產生氣泡并出現藍色固體，該氣體不能使濕潤的淀粉KI試紙變藍。
(4)①經檢驗，確定濁液放置過程中產生的藍色固體中不含有S，實驗操作為：將濁液過濾，__________________________________。
②NaCuO2放置過程中產生氣體的化學方程式是________________________。
(5)根據上述實驗，制備在水溶液中穩定存在的NaCuO2，應選用的試劑是NaClO溶液、___________________和_____________________________。
　定量探究型綜合實驗
1．四種定量測定的方法與原理
(1)測量沉淀質量法
先將某種成分轉化為沉淀，然后稱量過濾、洗滌、干燥后沉淀的質量，再進行相關計算。
稱量固體一般用托盤天平，精確度為0.1 g，要求精確度高的實驗中可使用分析天平，可精確到0.000 1 g。
(2)測量氣體體積法
①量氣裝置的設計
下列裝置中，A是常規的量氣裝置，B、C、D是改進后的量氣裝置。
②讀數時先要將其恢復至室溫，再調整量氣裝置使兩側液面相平，最后讀數要求視線與凹液面最低點相切。
(3)測量氣體質量法
一般有兩種方法：一種方法是稱量反應裝置在放出氣體前后的質量減小值；另一種方法是稱量吸收裝置在反應前后的質量增大值。
(4)滴定法
即利用滴定操作原理，通過酸堿中和滴定、沉淀滴定和氧化還原反應滴定等獲得相應數據再進行相關計算。
2．定量測定中的相關計算
(1)n=，n=，n=cV(aq)。
(2)物質的質量分數(或純度)=×100%。
(3)產品的產率=×100%。
(4)物質的轉化率=×100%。
六氯化鎢(WCl6)可用作有機合成催化劑，熔點為283 ℃，沸點為340 ℃，易溶于CS2，極易水解。實驗室中，先將三氧化鎢(WO3)還原為金屬鎢(W)再制備WCl6，裝置如圖所示(夾持裝置略)?；卮鹣铝袉栴}：
(1)檢查裝置氣密性并加入WO3。先通N2，其目的是__；
一段時間后，加熱管式爐，改通H2，對B處逸出的H2進行后續處理。儀器A的名稱為____________，證明WO3已被完全還原的現象是___________________。
(2)WO3完全還原后，進行的操作為①冷卻，停止通H2；②以干燥的接收裝置替換E；③在B處加裝盛有堿石灰的干燥管；④……⑤加熱，通Cl2；⑥……堿石灰的作用是___________________________________；
操作④是______________，目的是__________________________________。
(3)利用碘量法測定WCl6產品純度，實驗如下：
①稱量：將足量CS2(易揮發)加入干燥的稱量瓶中，蓋緊稱重為m1 g；開蓋并計時1分鐘，蓋緊稱重為m2 g；再開蓋加入待測樣品并計時1分鐘，蓋緊稱重為m3 g，則樣品質量為______________________g(不考慮空氣中水蒸氣的干擾)。
②滴定：先將WCl6轉化為可溶的Na2WO4，通過I交換柱發生反應：W+Ba(IO3)2===BaWO4+2I；交換結束后，向所得含I的溶液中加入適量酸化的KI溶液，發生反應：I+5I-+6H+===3I2+3H2O；反應完全后，用Na2S2O3標準溶液滴定，發生反應：I2+2S2===2I-+S4。滴定達終點時消耗c mol·L-1的Na2S2O3溶液V mL，則樣品中WCl6(摩爾質量為M g·mol-1)的質量分數為______________。稱量時，若加入待測樣品后，開蓋時間超過1分鐘，則滴定時消耗Na2S2O3溶液的體積將__________(填“偏大”“偏小”或“不變”)，樣品中WCl6質量分數的測定值將__________(填“偏大”“偏小”或“不變”)。
審讀 題干 審讀題意，明確實驗目的和信息反應
抽取 信息 ①WCl6熔點為283 ℃，沸點為340 ℃，極易水解，易溶于CS2；②H2還原WO3；③W與Cl2反應生成WCl6；④碘量法測定WCl6產品純度
思路 導引 (1)H2還原WO3生成H2O，WO3被完全還原時現象應為不再有H2O凝結 (2)在B處加裝盛有堿石灰的干燥管，目的是吸收Cl2，氯氣有毒，防止污染空氣，同時還起到防止水蒸氣進入裝置的目的。WO3完全被還原后，冷卻、停止通氫氣，以干燥的接收裝置替換E，在B處加裝盛有堿石灰的干燥管，為了實驗安全，操作④是繼續通入氮氣，排盡裝置內殘余的氫氣，然后加熱通入氯氣，制備六氯化鎢 (3)①根據題意可知1分鐘CS2揮發的質量為(m1-m2)g，開蓋加入待測樣品時，質量為m3 g，則樣品的質量為[m3+(m1-m2)-m2]g=(m3+m1-2m2)g ②根據題意可得關系式：2S2~I2~WCl6
定量測定實驗的解題模型
1．(2024·安徽卷，T16節選)測定鐵礦石中鐵含量的傳統方法是SnCl2 HgCl2 K2Cr2O7滴定法。研究小組用該方法測定質量為a g的某赤鐵礦試樣中的鐵含量。
【配制溶液】
①c mol·L-1 K2Cr2O7標準溶液。
②SnCl2溶液：稱取6 g SnCl2·2H2O溶于20 mL 濃鹽酸，加水至100 mL，加入少量錫粒。
【測定含量】按下圖所示(加熱裝置略去)操作步驟進行實驗。
已知：氯化鐵受熱易升華；室溫時HgCl2可將Sn2+氧化為Sn4+，難以氧化Fe2+；Cr2可被Fe2+還原為Cr3+。
回答下列問題：
(1)結合離子方程式解釋配制SnCl2溶液時加入錫粒的原因：______________。
(2)步驟Ⅰ中“微熱”的原因是_________________________________。
(3)步驟Ⅲ中，若未“立即滴定”，則會導致測定的鐵含量________(填“偏大”“偏小”或“不變”)。
(4)若消耗c mol·L-1 K2Cr2O7標準溶液V mL，則a g試樣中Fe的質量分數為________(用含a、c、V的代數式表示)。
2．為測定未知CuSO4溶液的濃度，某同學設計了如圖所示裝置，實驗步驟如下：
步驟1：組裝儀器，并檢查裝置氣密性。
步驟2：將x g 鋅粉裝入儀器A中，將足量稀硫酸和y mL CuSO4溶液分別裝入兩個恒壓滴液漏斗中，并在儀器E內裝入水，調整液面相平并記下量氣管D刻度a mL。
步驟3：將CuSO4溶液逐滴滴入儀器A中并攪拌，充分反應后，滴加稀硫酸至不再有氣體產生。
步驟4：恢復至室溫，調整量氣管D和儀器E中液面相平并記下量氣管D刻度b mL。
回答下列問題：
(1)步驟4中若未恢復至室溫，則測量得到的氣體體積________(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。
(2)實驗溫度下，氣體摩爾體積為Vm L·mol-1，則c(CuSO4)=___________mol·L-1(列出計算表達式)。
(3)下列操作中，會使測得CuSO4溶液的濃度偏大的是________(填字母)。
A．步驟1中未檢驗裝置氣密性，裝置漏氣
B．步驟2中俯視讀數
C．步驟3中稀硫酸加入過多
1．(2024·貴州卷，T15)十二鎢硅酸在催化方面有重要用途。某實驗小組制備十二鎢硅酸晶體，并測定其結晶水含量的方法如下(裝置如圖，夾持裝置省略)：
Ⅰ.將適量Na2WO4·2H2O、Na2SiO3·9H2O加入三頸燒瓶中，加適量水，加熱，溶解。
Ⅱ.持續攪拌下加熱混合物至近沸，緩慢滴加濃鹽酸至pH為2，反應30分鐘，冷卻。
Ⅲ.將反應液轉至萃取儀器中，加入乙醚，再分批次加入濃鹽酸，萃取。
Ⅳ.靜置后液體分上、中、下三層，下層是油狀鎢硅酸醚合物。
Ⅴ.將下層油狀物轉至蒸發皿中，加少量水，加熱至混合液表面有晶膜形成，冷卻結晶，抽濾，干燥，得到十二鎢硅酸晶體[H4(SiW12O40)·nH2O]。
已知：
①制備過程中反應體系pH過低會產生鎢的水合氧化物沉淀；
②乙醚易揮發、易燃，難溶于水且密度比水??；
③乙醚在高濃度鹽酸中生成的
[C2H5——C2H5]+與[SiW12O40]4-締合成密度較大的油狀鎢硅酸醚合物。
回答下列問題：
(1)儀器a中的試劑是________________(填名稱)，其作用是_________。
(2)步驟Ⅱ中濃鹽酸需緩慢滴加的原因是_____________________。
(3)下列儀器中，用于“萃取、分液”操作的有______________(填名稱)。
(4)步驟Ⅳ中“靜置”后液體中間層的溶質主要是____________________。
(5)步驟Ⅴ中“加熱”操作________(填“能”或“不能”)使用明火，原因是___________________________________________。
(6)結晶水測定：稱取m g十二鎢硅酸晶體[H4(SiW12O40)·nH2O，相對分子質量為M]，采用熱重分析法測得失去全部結晶水時失重ω%，計算n=________________(用含ω、M的代數式表示)；若樣品未充分干燥，會導致n的值________(填“偏大”“偏小”或“不變”)。
2．(2024·湖北卷，T18)學習小組為探究Co2+、Co3+能否催化H2O2的分解及相關性質，室溫下進行了實驗Ⅰ~Ⅳ。
實驗Ⅰ 實驗Ⅱ 實驗Ⅲ
無明顯變化 溶液變為紅色，伴有氣泡產生 溶液變為墨綠色，并持續產生能使帶火星木條復燃的氣體
已知：[Co(H2O)6]2+為粉紅色、[Co(H2O)6]3+為藍色、[Co(CO3)2]2-為紅色、[Co(CO3)3]3-為墨綠色?；卮鹣铝袉栴}：
(1)配制1.00 mol·L-1的CoSO4溶液，需要用到下列儀器中的________(填字母)。
a　　　 b　　　c　　d
(2)實驗Ⅰ表明[Co(H2O)6]2+________(填“能”或“不能”)催化H2O2的分解。實驗Ⅱ中HC大大過量的原因是_______________________________。
實驗Ⅲ初步表明[Co(CO3)3]3-能催化H2O2的分解，寫出H2O2在實驗Ⅲ中所發生反應的離子方程式：__________________、________________________。
(3)實驗Ⅰ表明，反應2[Co(H2O)6]2++H2O2+2H+馗2[Co(H2O)6]3++2H2O難以正向進行，利用化學平衡移動原理，分析Co3+、Co2+分別與C配位后，正向反應能夠進行的原因：__________________________________。
(4)實驗Ⅳ中，A到B溶液變為藍色，并產生氣體；B到C溶液變為粉紅色，并產生氣體。從A到C所產生的氣體的分子式分別為________、________。
1/1第54講　綜合實驗試題突破(能力課)
　
1．掌握物質制備型綜合實驗試題的分析和方案設計、評價與改進?！?br/>2．掌握物質性質的定性、定量探究方案的設計、評價與改進?！?br/>3．培養學生的創新意識、科學探究精神和社會責任。
　物質制備探究型綜合實驗
1．基于氣體制備類綜合實驗題的審題
分析制備流程
裝置排氣目的和方法　 常用穩定氣體(如N2等)或反應產物氣體(如SO2等)排盡裝置中的空氣，以防止空氣中的O2、CO2、水蒸氣干擾實驗
溫度控制目的和方式　 (1)控制低溫的目的：減少某些反應物、產品分解或揮發，如H2O2、氨水等；防止某物質水解，避免副反應發生等。 (2)加熱目的：增大反應速率或使平衡移動，加速溶解等。 (3)溫度控制方式：水浴、油浴均勻加熱；冰水浴冷卻等
2．物質制備實驗方案的設計與評價方法
(1)從實驗方案可行性角度設計與評價
只有合理且切實可行的實驗方案才有意義。可行性是方案的第一要素，評價方案時應注意從實驗原理和操作兩個方面分析：理論上要科學合理，操作上要簡單可行。
(2)從經濟效益角度設計與評價
評價一種實驗方案，不僅要從科學性上判斷是否可行，還要從經濟效益上考慮是否切合實際。
(3)從環保角度設計與評價
防止污染的根本途徑在于控制“三廢”的排放，在對實驗方案進行評價時，不可忽視環境保護的重要性。
(4)從“安全性”角度設計與評價
實驗首先是安全第一，實驗安全往往有以下幾個方面，如規范操作、防止暴沸或爆炸、防止倒吸、防止污染等。
3．實驗設計中的三個順序
(1)實驗操作順序
裝置選擇與連接→氣密性檢查→加固體試劑→加液體試劑→開始實驗(按程序)→拆卸儀器→其他處理等。
(2)加熱順序選擇
若氣體制備實驗需加熱，應先加熱氣體發生裝置，通入氣體排出裝置中的空氣后，再給實驗中需要加熱的物質加熱。目的：a．防止爆炸(如氫氣還原氧化銅)；b．保證產品純度，防止反應物或生成物與空氣中的物質反應。熄滅酒精燈的順序則相反。
(3)儀器的連接順序
①涉及氣體的一般連接順序
發生裝置→除雜裝置→干燥裝置→性質探究或收集裝置→尾氣處理裝置(注意防倒吸)。
②一般裝置的進出氣口
洗氣瓶：長進短出；U形管和加熱玻璃管：無前后；干燥管：粗進細出；排液量氣：短進長出。
[示例]　(2024·泉州三檢，節選)某研究小組利用下圖所示裝置模擬高爐煤氣(主要成分為CO、N2、H2、H2S和少量COS)和金屬冶煉廠尾氣(含SO2)聯合制備Na2S2O3·5H2O?；卮鹣铝袉栴}。
已知：濕潤的(CH3COO)2Pb試紙可鑒別H2S，化學方程式為(CH3COO)2Pb＋H2S===2CH3COOH＋PbS↓(黑色)。
步驟一：打開K3，關閉K1、K2，通入高爐煤氣。
發生的反應有：丁中COS＋H2CO＋H2S；乙中H2S＋Na2CO3===NaHCO3＋NaHS。
(1)丙裝置的主要作用為_______________________________________________。
(2)當濕潤的(CH3COO)2Pb試紙__________(填現象)時，關閉K3，停止通入高爐煤氣。
(3)導管b接盛有醋酸亞銅氨溶液的洗氣瓶用于吸收CO氣體，反應的化學方程式為
CH3COOCu(NH3)2(aq)＋CO(g) CH3COOCu(NH3)2·CO(aq)　ΔH<0。
①過量H2S會導致吸收CO的能力下降的原因是__________________________
____________________________________________________________________。
②將吸收液通過________(任寫一種)的方法實現吸收液的再生，同時釋放CO，達到資源化利用。
步驟二：打開K1、K2，通入SO2氣體。
(4)試劑a為______________________________________________________(填化學式)。
(5)裝置乙中生成Na2S2O3的化學方程式為_______________________________
____________________________________________________________________。
(6)導管b接盛有________(填化學式)溶液的洗氣瓶用于尾氣處理。
(7)檢驗粗產品中是否含有的方法為_________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析]　甲用濃硫酸和亞硫酸鈉反應制取SO2，乙中用于制取Na2S2O3·5H2O，丙用于冷卻氣體，丁用于制取H2S，b接尾氣處理裝置。(7)Na2S2O3與稀酸反應生成S單質沉淀，注意干擾的檢驗。
[答案]　(1)冷卻氣體　(2)變黑　(3)①H2S能與CH3COOCu(NH3)2發生反應，平衡逆向移動?、诩訜帷?4)Na2SO3　(5)2NaHS＋4NaHCO3＋4SO2===3Na2S2O3＋4CO2＋3H2O　(6)NaOH(或其他合理答案)　(7)取粗產品溶于水，加入足量稀鹽酸，靜置，取上層清液并滴加BaCl2溶液，觀察，若生成白色沉淀，則含有，反之則無
“物質制備”綜合實驗試題解答模型
1．(2024·湖南卷，T15)亞銅配合物廣泛用作催化劑。實驗室制備[Cu(CH3CN)4]ClO4的反應原理如下：＋6H2O
實驗步驟如下：
分別稱取3.71 g Cu(ClO4)2·6H2O和0.76 g Cu粉置于100 mL乙腈(CH3CN)中反應，回流裝置圖和蒸餾裝置圖(加熱、夾持等裝置略)如下：
已知：①乙腈是一種易揮發的強極性配位溶劑；
②相關物質的信息如下：
化合物 [Cu(CH3CN)4]ClO4 Cu(ClO4)2·6H2O
相對分子質量 327.5 371
在乙腈中顏色 無色 藍色
回答下列問題：
(1)下列與實驗有關的圖標表示排風的是________(填字母)。
A 　　　B　　　　C　　　　D　　　　E
(2)裝置Ⅰ中儀器M的名稱為___________________________________________。
(3)裝置Ⅰ中反應完全的現象是__________________________________________
____________________________________________________________________。
(4)裝置Ⅰ和Ⅱ中N2氣球的作用是________________________________________
____________________________________________________________________。
(5)[Cu(CH3CN)4]ClO4不能由步驟c直接獲得，而是先蒸餾至接近飽和，再經步驟d冷卻結晶獲得。這樣處理的目的是__________________________________
____________________________________________________________________。
(6)為了使母液中的[Cu(CH3CN)4]ClO4結晶，步驟e中向母液中加入的最佳溶劑是________(填字母)。
A．水　　　　　B．乙醇　　　　C．乙醚
(7)合并步驟d和e所得的產物，總質量為5.32 g，則總收率為________(用百分數表示，保留一位小數)。
[解析]　將Cu(ClO4)2·6H2O和Cu粉以及乙腈(CH3CN)加入兩頸燒瓶中，經水浴加熱并回流進行充分反應，反應結束后過濾除去未反應完全的Cu，然后利用乙腈的揮發性進行蒸餾除去乙腈，將剩余溶液進行冷卻結晶分離出。
(1)表示需佩戴護目鏡，表示當心火災，表示注意燙傷，表示排風，表示必須洗手。
(3)Cu(ClO4)2·6H2O在乙腈中為藍色在乙腈中為無色，因此裝置Ⅰ中反應完全的現象是溶液藍色褪去變為無色，可證明Cu(ClO4)2·6H2O已反應完全。
(4)由于制備的[Cu(CH3CN)4]ClO4中Cu為＋1價，具有較強的還原性，容易被空氣中的氧氣氧化，因此裝置Ⅰ和Ⅱ中N2氣球的作用是排出裝置內空氣，防止制備的產品被氧化。
(5)[Cu(CH3CN)4]ClO4為離子化合物，具有強極性，在水中溶解度較大，在溫度較高的環境下蒸餾難以分離，若直接將水蒸干難以獲得晶體狀固體，因此需先蒸餾至接近飽和，再經步驟d冷卻結晶，從而獲得晶體。
(6)為了使母液中的[Cu(CH3CN)4]ClO4結晶，可向母液中加入極性較小的溶劑，與水混溶的同時，擴大與[Cu(CH3CN)4]ClO4的極性差，進而使析出，因此可選用的溶劑為乙醇。
(7)3.71 g Cu(ClO4)2·6H2O的物質的量為＝0.01 mol，理論上制得的質量為0.01 mol×2×327.5 g·mol-1＝6.55 g，總收率為×100%≈81.2%。
[答案]　(1)D　(2)球形冷凝管　(3)溶液藍色褪去變為無色　(4)排出裝置內空氣，防止制備的產品被氧化　(5)冷卻過程中降低[Cu(CH3CN)4]ClO4在水中的溶解度　(6)B　(7)81.2%
2．(2024·重慶二模)芳香化合物在一定條件下可與鹵代烴發生取代反應。某科研小組以、為反應物，無水AlCl3為催化劑，制備(叔丁基苯)。反應原理如下：
＋HCl。
已知：
物質 相對 分子 質量 密度/ (g· cm-3) 沸點 /℃ 溶解性
AlCl3 133.5 2.41 181 極易潮解并產生白色煙霧，微溶于苯
78 0.88 80.1 難溶于水
ClC(CH3)3 92.5 0.85 51.6 難溶于水，可溶于苯
134 0.87 169 難溶于水，易溶于苯
Ⅰ．實驗室模擬制備無水AlCl3的實驗裝置如圖所示：
(1)寫出裝置A中發生反應的化學方程式：_______________________________
____________________________________________________________________。
(2)裝置B中的試劑為______________。若缺少C，則D中AlCl3發生副反應的化學方程式為_________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)加熱順序：應先點燃________(填“A”或“D”)處酒精燈。
Ⅱ．實驗室制取叔丁基苯的裝置如圖：
①將35 mL苯和足量的無水AlCl3加入三頸燒瓶中；
②滴加10 mL氯代叔丁烷[ClC(CH3)3]；
③打開恒溫磁力攪拌器反應一段時間；
④洗滌，將反應后的混合物依次用稀鹽酸、Na2CO3溶液、H2O洗滌分離；
⑤在所得產物中加入少量無水MgSO4固體，靜置，過濾，蒸餾；
⑥稱量，得到10.0 g叔丁基苯。
(4)圖中彎管C的作用為______________________________________________
____________________________________________________________________。
(5)用稀鹽酸洗滌的目的是____________________________________________，
“洗滌”后“分離”的操作名稱是________。
(6)加無水MgSO4固體的作用是_______________________________________。
(7)叔丁基苯的產率為________%(保留至小數點后1位)。
[解析]　實驗室制備無水AlCl3，需要干燥的氯氣與鋁在加熱條件下反應，裝置A用于制備氯氣，用濃鹽酸與二氧化錳反應生成氯氣，氯氣中有氯化氫、水等雜質，先用飽和食鹽水除氯化氫，再用濃硫酸干燥，因此裝置B、C分別除去HCl、水，裝置D用于制備氯化鋁，氯化鋁遇水極易潮解并產生白色煙霧，裝置E的作用是防止裝置H中的水蒸氣進入裝置F中，裝置F收集氯化鋁，反應的尾氣中有氯氣，為防止污染空氣，需用氫氧化鈉溶液吸收，最后連接裝置H進行尾氣處理。(7)根據化學方程式可知，產率為
×100%≈81.2%。
[答案]　(1)MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O　(2)飽和食鹽水　＋3HCl　(3)A　(4)平衡氣壓，有利于液體滴下　(5)除去AlCl3并防止其水解　分液　(6)干燥或除水　(7)81.2
　物質性質探究型綜合實驗
猜想型實驗
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__________(填化學式，下同)；
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________。
(2)設計實驗方案，進行實驗。請寫出實驗步驟、預期現象和結論。
限選用的儀器和試劑：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 預期現象和結論
① 取少量上述漂白粉于試管中，__________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
② ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
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
根據假設和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向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，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，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)
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3成立； 若品紅溶液不褪色，則假設2成立
猜想型實驗試題的一般思路
1．(2024·沈陽一模)銅鹽是五顏六色的。某學習小組發現固體CuSO4(白色)、固體CuCl2(棕黃色)、固體CuBr2(深褐色)。CuSO4和CuBr2溶液呈藍色，CuCl2溶液時而呈綠色，時而呈藍色，于是對顏色不同的原因展開了探究。
【查閱資料】
1．固體銅鹽的顏色與陰離子極化能力有關，隨化學鍵共價性增強，吸收光的能量下降，因此顏色加深。
2．在CuCl2溶液中存在如下平衡：
[Cu(H2O)4]2+(藍色)＋4Cl－ [CuCl4]2-(黃色)＋4H2O　ΔH>0。
【提出假設】
1．銅鹽的顏色不同與離子種類有關。
2．CuCl2溶液呈綠色的原因是溶液中既有黃色的[CuCl4]2-，又有藍色的[Cu(H2O)4]2+，根據光學原理藍色和黃色的混合色為綠色。
【設計方案】
序號 溫度 /℃ V(0.5 mol·L-1 氯化銅) /mL V(飽和 硫酸銅) /mL V(飽和 ___)/mL V(飽和 氯化鈉) /mL V(水)/ mL 溶液顏色
1 25 4.0 無色
2 25 4.0 無色
3 25 4.0 藍色
4 25 4.0 綠色
5 25 2.0 a 藍綠色
6 25 2.0 2.0 藍綠色
7 25 2.0 2.0 黃綠色
8 50 4.0 黃綠色
回答下列問題：
(1)解釋CuBr2的顏色深于CuCl2的原因：_________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)配制CuCl2溶液的方法是___________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)根據表中信息，補充試劑和數據：
飽和________，a＝________。
(4)實驗4和5中溶液顏色差異的原因是__________________________________
____________________________________________________________________
_________________________________________(用平衡移動原理解釋)。
(5)以上實驗說明影響CuCl2溶液顏色的因素主要有_______________________
_________________________________________________________(答兩點即可)。
【實驗結論】假設1、假設2成立。
(6)CuCl2溶液呈現不同顏色的根本原因與Cl－、[CuCl4]2-和____________________________________________________________________
(寫微粒結構式)的濃度有關。
[解析]　(1)根據題給信息可知，固體銅鹽的顏色與陰離子極化能力有關，隨化學鍵共價性增強，吸收光的能量下降，因此顏色加深。(2)銅離子可以水解，在配制氯化銅溶液時可以加入鹽酸防止銅離子水解。(3)本題分別探究了硫酸根離子和氯離子對銅離子在溶液中顏色的影響，根據表格中的信息可知，為了作對比實驗，需要補充的試劑為飽和硫酸鈉溶液；根據表格中數據可以發現，表格中每組數據溶液的總體積都為4 mL，則a＝2.0。
[答案]　(1)電負性氯大于溴，溴化銅中化學鍵共價性更強，吸收光的能量低，顏色更深　(2)將氯化銅固體溶解在濃鹽酸中，加水稀釋至所需濃度　(3)硫酸鈉　2.0　(4)稀釋后，[Cu(H2O)4]2+、Cl－和[CuCl4]2-濃度下降，平衡[Cu(H2O)4]2+(藍色)＋4Cl－ [CuCl4]2-(黃色)＋4H2O向離子數增多的方向移動，即逆向移動，顏色以藍綠色為主
(5)離子濃度、溫度　
(6)
探究型實驗
(2024·石景山模擬)某小組通過實驗探究NO的某些性質。
(1)從氮元素的價態角度分析，NO有________性和________性。
(2)設計實驗探究NO的氧化性。
實驗Ⅰ：用排水法收集一瓶NO，將其倒扣在盛有堿性Na2SO3溶液的水槽中，振蕩，觀察到集氣瓶中液面上升。
資料：?。甆O與堿性Na2SO3溶液會發生氧化還原反應，NO被還原為。
ⅱ．Ag＋與反應生成黃色沉淀。
①檢驗的氧化產物。取少量實驗Ⅰ反應后集氣瓶中的溶液，______________
____________________________________________________________________
(填操作和實驗現象)。
②某同學認為，需通過進一步實驗驗證NO的氧化性，補充以下實驗：
實驗Ⅱ：取飽和Na2SO4溶液，加入少量冰醋酸，再滴加5滴0.1 mol·L-1的AgNO3溶液，未產生黃色沉淀。
實驗Ⅲ：取少量實驗Ⅰ反應后集氣瓶中的溶液，加入少量冰醋酸，再滴加5滴0.1 mol·L-1的AgNO3溶液，___________________________________________
________________________________________________(填實驗現象)。
上述實驗證明NO有氧化性。
實驗Ⅱ的目的是______________________________________________________
____________________________________________________________________。
③寫出NO與堿性Na2SO3溶液反應的離子方程式：________________________
____________________________________________________________________。
④從電極反應角度分析NO與堿性Na2SO3溶液的反應。
還原反應：
氧化反應：______________________________________________________。
實驗Ⅳ：用排水法收集兩瓶NO，將其分別倒扣在飽和Na2SO3溶液和加有NaOH的飽和Na2SO3溶液中，后者集氣瓶中液面上升更快。
根據上述實驗所得結論：______________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)寫出一個反應的化學方程式證明NO具有還原性：____________________________________________________________________。
的氧化產物為檢驗時注意干擾。
②注意Ag＋與反應對Ag＋與反應的干擾，要設計對比實驗，排除干擾。
③根據資料，可知NO被還原為被氧化為。
根據得失電子守恒完成離子方程式。
④氧化反應，化合價升高。
(3)NO具有還原性，化合價升高，NO被O2氧化為NO2。
[答案]　(1)氧化　還原
(2)①先加鹽酸酸化， 再加入BaCl2溶液，出現白色沉淀?、诔霈F黃色沉淀　排除與Ag＋反應對Ag＋與的反應的干擾?、郏獺2O?、埽獺2O　NO和反應體現了NO的氧化性，溶液堿性增強，NO和反應更快　(3)2NO＋O2===2NO2
探究型實驗試題的思維模型
2．(2025·北京豐臺區模擬)研究小組探究高銅酸鈉(NaCuO2)的制備和性質。
資料：高銅酸鈉為棕黑色固體，難溶于水。
實驗Ⅰ．向2 mL 1 mol·L-1 NaClO溶液中滴加1 mL 1 mol·L-1 CuCl2溶液，迅速產生藍綠色沉淀，振蕩后得到棕黑色的濁液a，將其等分成兩份。
(1)藍綠色沉淀中含有OH－。用離子方程式表示NaClO溶液顯堿性的原因：____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
探究棕黑色沉淀的組成。
實驗Ⅱ．將一份濁液a過濾、洗滌、干燥，得到固體b。取少量固體b，滴加稀硫酸，沉淀溶解，有氣泡產生，得到藍色溶液。
(2)①另取少量固體b進行實驗，證實了NaCuO2中鈉元素的存在，實驗操作的名稱是_____________。
②進一步檢驗，棕黑色固體是NaCuO2。NaCuO2與稀硫酸反應的離子方程式是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
探究實驗條件對NaCuO2制備的影響。
實驗Ⅲ．向另一份濁液a中繼續滴加 CuCl2溶液，沉淀由棕黑色變為藍綠色，溶液的pH約為5，有Cl2產生。
(3)①對Cl2的來源，甲同學認為是NaCuO2和Cl－反應生成了Cl2，乙同學認為該說法不嚴謹，提出了生成Cl2的其他原因：____________________________
____________________________________________________________________。
②探究“繼續滴加CuCl2溶液，NaCuO2能氧化Cl－”的原因。
?。岢黾僭O1：c(Cl－)增大，Cl－的還原性增強。實驗證明假設成立。操作和現象是：取少量NaCuO2固體于試管中，___________________________________
____________________________________________________________________。
ⅱ．提出假設2：_____________________________________________________，
經證實該假設也成立。
改進實驗方案，進行實驗。
實驗Ⅳ．向1 mL 1 mol·L-1 NaClO溶液中滴加0.5 mL 1 mol·L-1 CuSO4溶液，迅速生成藍色沉淀，振蕩后得到棕黑色濁液。濁液放置過程中，沉淀表面緩慢產生氣泡并出現藍色固體，該氣體不能使濕潤的淀粉KI試紙變藍。
(4)①經檢驗，確定濁液放置過程中產生的藍色固體中不含有，實驗操作為：將濁液過濾，_________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
②NaCuO2放置過程中產生氣體的化學方程式是__________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(5)根據上述實驗，制備在水溶液中穩定存在的NaCuO2，應選用的試劑是NaClO溶液、_______和_________。
[解析]　(1)NaClO為強堿弱酸鹽，水解顯堿性，溶液顯堿性的原因：ClO－＋H2O===HClO＋OH－。(2)①鈉元素的焰色試驗為黃色，可以通過焰色試驗證明鈉元素的存在。②NaCuO2與稀硫酸反應生成硫酸銅、硫酸鈉、氧氣、水，反應的離子方程式是4NaCuO2＋12H＋===4Cu2+＋4Na＋＋O2↑＋6H2O。(3)①溶液中存在次氯酸根離子，具有氧化性，也可能氧化氯離子生成氯氣，則生成Cl2的其他原因：pH減小，ClO－也可能氧化Cl－生成Cl2。②?。岢黾僭O1：c(Cl－)增大，Cl－的還原性增強。證明假設成立的操作和現象是：取少量NaCuO2固體于試管中，滴加濃NaCl溶液，產生使濕潤的淀粉KI試紙變藍的氣體。
ⅱ．提出假設2：c(H＋)增大，NaCuO2的氧化性增強，經證實該假設也成立。(4)①硫酸根離子檢驗：將濁液過濾，取少許濾液，滴加稀鹽酸無明顯現象，再滴加氯化鋇溶液，若出現白色沉淀，則證明原溶液中存在。②濁液放置過程中，沉淀表面緩慢產生的氣泡為O2，藍色固體為氫氧化銅，同時生成NaOH，放置過程中產生氣體的化學方程式是4NaCuO2＋6H2O===4Cu(OH)2＋O2↑＋4NaOH。
(5)根據上述實驗，NaCuO2在堿性條件下較穩定，則可以用NaClO溶液、CuSO4溶液和NaOH溶液制備在水溶液中穩定存在的NaCuO2，應選用的試劑是NaClO溶液、CuSO4溶液和NaOH溶液。
[答案]　(1)ClO－＋H2O===HClO＋OH－　
(2)①焰色試驗　②4NaCuO2＋12H＋===4Cu2+＋4Na＋＋O2↑＋6H2O　
(3)①pH減小，ClO－也可能氧化Cl－生成Cl2　
②?。渭訚釴aCl溶液，產生使濕潤的淀粉KI試紙變藍的氣體　
ⅱ．c(H＋)增大，NaCuO2的氧化性增強　
(4)①取少許濾液，滴加稀鹽酸無明顯現象，再滴加氯化鋇溶液，若出現白色沉淀，則證明原溶液中存在?、冢玂2↑＋4NaOH　(5)CuSO4溶液　NaOH溶液
　定量探究型綜合實驗
1．四種定量測定的方法與原理
(1)測量沉淀質量法
先將某種成分轉化為沉淀，然后稱量過濾、洗滌、干燥后沉淀的質量，再進行相關計算。
稱量固體一般用托盤天平，精確度為0.1 g，要求精確度高的實驗中可使用分析天平，可精確到0.000 1 g。
(2)測量氣體體積法
①量氣裝置的設計
下列裝置中，A是常規的量氣裝置，B、C、D是改進后的量氣裝置。
②讀數時先要將其恢復至室溫，再調整量氣裝置使兩側液面相平，最后讀數要求視線與凹液面最低點相切。
(3)測量氣體質量法
一般有兩種方法：一種方法是稱量反應裝置在放出氣體前后的質量減小值；另一種方法是稱量吸收裝置在反應前后的質量增大值。
(4)滴定法
即利用滴定操作原理，通過酸堿中和滴定、沉淀滴定和氧化還原反應滴定等獲得相應數據再進行相關計算。
2．定量測定中的相關計算
(1)n＝，n＝，n＝cV(aq)。
(2)物質的質量分數(或純度)＝×100%。
(3)產品的產率＝×100%。
(4)物質的轉化率＝×100%。
六氯化鎢(WCl6)可用作有機合成催化劑，熔點為283 ℃，沸點為340 ℃，易溶于CS2，極易水解。實驗室中，先將三氧化鎢(WO3)還原為金屬鎢(W)再制備WCl6，裝置如圖所示(夾持裝置略)。回答下列問題：
(1)檢查裝置氣密性并加入WO3。先通N2，其目的是________________________；
一段時間后，加熱管式爐，改通H2，對B處逸出的H2進行后續處理。儀器A的名稱為__________，證明WO3已被完全還原的現象是_____________________
____________________________________________________________________。
(2)WO3完全還原后，進行的操作為①冷卻，停止通H2；②以干燥的接收裝置替換E；③在B處加裝盛有堿石灰的干燥管；④……⑤加熱，通Cl2；⑥……堿石灰的作用是__________________________________________________________
____________________________________________________________________；
操作④是______________，目的是_______________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)利用碘量法測定WCl6產品純度，實驗如下：
①稱量：將足量CS2(易揮發)加入干燥的稱量瓶中，蓋緊稱重為m1 g；開蓋并計時1分鐘，蓋緊稱重為m2 g；再開蓋加入待測樣品并計時1分鐘，蓋緊稱重為m3 g，則樣品質量為____________________g(不考慮空氣中水蒸氣的干擾)。
②滴定：先將WCl6轉化為可溶的Na2WO4，通過交換柱發生反應：；交換結束后，向所得含的溶液中加入適量酸化的KI溶液，發生反應：＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O；反應完全后，用Na2S2O3標準溶液滴定，發生反應：。滴定達終點時消耗c mol·L-1的Na2S2O3溶液V mL，則樣品中WCl6(摩爾質量為)的質量分數為____________________。稱量時，若加入待測樣品后，開蓋時間超過1分鐘，則滴定時消耗Na2S2O3溶液的體積將__________ (填“偏大”“偏小”或“不變”)，樣品中WCl6質量分數的測定值將__________(填“偏大”“偏小”或“不變”)。
審讀題干 審讀題意，明確實驗目的和信息反應
抽取 信息 ①WCl6熔點為283 ℃，沸點為340 ℃，極易水解，易溶于CS2；②H2還原WO3；③W與Cl2反應生成WCl6；④碘量法測定WCl6產品純度
思路 導引 (1)H2還原WO3生成H2O，WO3被完全還原時現象應為不再有H2O凝結 (2)在B處加裝盛有堿石灰的干燥管，目的是吸收Cl2，氯氣有毒，防止污染空氣，同時還起到防止水蒸氣進入裝置的目的。WO3完全被還原后，冷卻、停止通氫氣，以干燥的接收裝置替換E，在B處加裝盛有堿石灰的干燥管，為了實驗安全，操作④是繼續通入氮氣，排盡裝置內殘余的氫氣，然后加熱通入氯氣，制備六氯化鎢 (3)①根據題意可知1分鐘CS2揮發的質量為(m1－m2)g，開蓋加入待測樣品時，質量為m3 g，則樣品的質量為[m3＋(m1－m2)－m2]g＝(m3＋m1－2m2)g ②根據題意可得關系式：～I2～WCl6
[答案]　(1)排出裝置中的空氣　直形冷凝管　錐形瓶中不再有水凝結　(2)吸收Cl2、防止水蒸氣進入　通入N2　排出裝置中的H2　(3)①m3＋m1－2m2　②%　不變　偏大
定量測定實驗的解題模型
1．(2024·安徽卷，T16節選)測定鐵礦石中鐵含量的傳統方法是SnCl2 HgCl2 K2Cr2O7滴定法。研究小組用該方法測定質量為a g的某赤鐵礦試樣中的鐵含量。
【配制溶液】
①c mol·L-1 K2Cr2O7標準溶液。
②SnCl2溶液：稱取6 g SnCl2·2H2O溶于20 mL 濃鹽酸，加水至100 mL，加入少量錫粒。
【測定含量】按下圖所示(加熱裝置略去)操作步驟進行實驗。
已知：氯化鐵受熱易升華；室溫時HgCl2可將Sn2+氧化為Sn4+，難以氧化Fe2+；可被Fe2+還原為Cr3+。
回答下列問題：
(1)結合離子方程式解釋配制SnCl2溶液時加入錫粒的原因：____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)步驟Ⅰ中“微熱”的原因是_________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)步驟Ⅲ中，若未“立即滴定”，則會導致測定的鐵含量________(填“偏大”“偏小”或“不變”)。
(4)若消耗c mol·L-1 K2Cr2O7標準溶液V mL，則a g試樣中Fe的質量分數為________(用含a、c、V的代數式表示)。
[解析]　(1)Sn2+易被空氣氧化為Sn4+，離子方程式為2Sn2+＋O2＋4H＋===2Sn4+＋2H2O，加入Sn，發生反應Sn4+＋Sn===2Sn2+，可防止Sn2+被氧化。(2)步驟Ⅰ中“微熱”是為了增大試樣的溶解度，促進其溶解。(3)步驟Ⅲ中，若未“立即滴定”，Fe2+易被空氣中的O2氧化為Fe3+，導致測定的鐵含量偏小。(4)根據離子方程式＋14H＋===2Cr3+＋6Fe3+＋7H2O可得：n(Fe2+)＝＝6×10-3cV mol，a g試樣中鐵元素的質量為＝0.336cV g，質量分數為×100%＝%。
[答案]　(1)Sn2+易被空氣氧化為Sn4+，離子方程式為2Sn2+＋O2＋4H＋===2Sn4+＋2H2O，加入Sn，發生反應Sn4+＋Sn===2Sn2+，可防止Sn2+被氧化　(2)增大試樣的溶解度，促進其溶解　(3)偏小　(4)%
2．為測定未知CuSO4溶液的濃度，某同學設計了如圖所示裝置，實驗步驟如下：
步驟1：組裝儀器，并檢查裝置氣密性。
步驟2：將x g 鋅粉裝入儀器A中，將足量稀硫酸和y mL CuSO4溶液分別裝入兩個恒壓滴液漏斗中，并在儀器E內裝入水，調整液面相平并記下量氣管D刻度a mL。
步驟3：將CuSO4溶液逐滴滴入儀器A中并攪拌，充分反應后，滴加稀硫酸至不再有氣體產生。
步驟4：恢復至室溫，調整量氣管D和儀器E中液面相平并記下量氣管D刻度b mL。
回答下列問題：
(1)步驟4中若未恢復至室溫，則測量得到的氣體體積________(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。
(2)實驗溫度下，氣體摩爾體積為Vm L·mol-1，則c(CuSO4)＝____________________________________________________________________
mol·L-1(列出計算表達式)。
(3)下列操作中，會使測得CuSO4溶液的濃度偏大的是________(填字母)。
A．步驟1中未檢驗裝置氣密性，裝置漏氣
B．步驟2中俯視讀數
C．步驟3中稀硫酸加入過多
[解析]　(1)步驟4中若未恢復至室溫，則氣體體積測量結果偏大。(2)量氣管中產生H2的體積為(b－a)mL，根據Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑可知，與稀硫酸反應的n(Zn)＝n(H2)＝ mol，與CuSO4反應的n(Zn)＝[] mol，則c(CuSO4)＝ mol·L-1。(3)A項，裝置漏氣使氣體體積測量結果偏小，計算得到的c(CuSO4)偏大；B項，步驟2中俯視讀數使氣體體積測量結果偏大，計算得到的c(CuSO4)偏小；C項，步驟3中稀硫酸加入過多對氣體體積測量結果無影響，對計算得到的c(CuSO4)無影響。
[答案]　(1)偏大　(2)　(3)A
1．(2024·貴州卷，T15)十二鎢硅酸在催化方面有重要用途。某實驗小組制備十二鎢硅酸晶體，并測定其結晶水含量的方法如下(裝置如圖，夾持裝置省略)：
Ⅰ．將適量Na2WO4·2H2O、Na2SiO3·9H2O加入三頸燒瓶中，加適量水，加熱，溶解。
Ⅱ．持續攪拌下加熱混合物至近沸，緩慢滴加濃鹽酸至pH為2，反應30分鐘，冷卻。
Ⅲ．將反應液轉至萃取儀器中，加入乙醚，再分批次加入濃鹽酸，萃取。
Ⅳ．靜置后液體分上、中、下三層，下層是油狀鎢硅酸醚合物。
Ⅴ．將下層油狀物轉至蒸發皿中，加少量水，加熱至混合液表面有晶膜形成，冷卻結晶，抽濾，干燥，得到十二鎢硅酸晶體[H4(SiW12O40)·nH2O]。
已知：
①制備過程中反應體系pH過低會產生鎢的水合氧化物沉淀；
②乙醚易揮發、易燃，難溶于水且密度比水小；
③乙醚在高濃度鹽酸中生成的
與[SiW12O40]4-締合成密度較大的油狀鎢硅酸醚合物。
回答下列問題：
(1)儀器a中的試劑是________________(填名稱)，其作用是____________________________________________________________________。
(2)步驟Ⅱ中濃鹽酸需緩慢滴加的原因是________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)下列儀器中，用于“萃取、分液”操作的有________(填名稱)。
(4)步驟Ⅳ中“靜置”后液體中間層的溶質主要是____________________。
(5)步驟Ⅴ中“加熱”操作________(填“能”或“不能”)使用明火，原因是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(6)結晶水測定：稱取m g十二鎢硅酸晶體[H4(SiW12O40)·nH2O，相對分子質量為M]，采用熱重分析法測得失去全部結晶水時失重ω%，計算n＝________________(用含ω、M的代數式表示)；若樣品未充分干燥，會導致n的值________(填“偏大”“偏小”或“不變”)。
[解析]　(1)濃鹽酸具有揮發性，會污染環境，故a中試劑的作用是吸收揮發出來的氯化氫，可以是堿石灰或NaOH固體等。(2)由于制備過程中反應體系pH過低會產生鎢的水合氧化物沉淀，故步驟Ⅱ中濃鹽酸需緩慢滴加，防止制備過程中局部pH過低而產生鎢的水合氧化物沉淀。(3)萃取分液需要使用分液漏斗，同時需要燒杯來盛放分液后的液體，故用于“萃取、分液”操作的有分液漏斗、燒杯。(4)步驟Ⅳ中“靜置”后液體分為上、中、下三層，其中下層液體為油狀鎢硅酸醚合物，乙醚難溶于水，且密度小于水，故上層為乙醚，通過分析發生的反應可知，中間層的溶質主要為NaCl。(5)乙醚易揮發、易燃，故步驟Ⅴ中“加熱”操作不能使用明火。(6)m g十二鎢硅酸晶體的物質的量為n1＝ mol，結晶水占總質量的ω%，則結晶水的物質的量為n2＝ mol，則n＝＝；若未充分干燥，則ω%偏大，n的值偏大。
[答案]　(1)堿石灰(或NaOH固體等)　吸收揮發出來的氯化氫
(2)防止制備過程中局部pH過低而產生鎢的水合氧化物沉淀
(3)分液漏斗、燒杯
(4)NaCl
(5)不能　乙醚易揮發、易燃，遇明火極易發生危險
(6)　偏大
2．(2024·湖北卷，T18)學習小組為探究Co2+、Co3+能否催化H2O2的分解及相關性質，室溫下進行了實驗Ⅰ～Ⅳ。
實驗Ⅰ 實驗Ⅱ 實驗Ⅲ
無明顯變化 溶液變為紅色，伴有氣泡產生 溶液變為墨綠色，并持續產生能使帶火星木條復燃的氣體
已知：[Co(H2O)6]2+為粉紅色、[Co(H2O)6]3+為藍色、[Co(CO3)2]2-為紅色、[Co(CO3)3]3-為墨綠色?；卮鹣铝袉栴}：
(1)配制1.00 mol·L-1的CoSO4溶液，需要用到下列儀器中的________(填字母)。
a　　　 b　　　 c　 　d
(2)實驗Ⅰ表明[Co(H2O)6]2+________(填“能”或“不能”)催化H2O2的分解。實驗Ⅱ中大大過量的原因是_________________________________________
____________________________________________________________________。
實驗Ⅲ初步表明[Co(CO3)3]3-能催化H2O2的分解，寫出H2O2在實驗Ⅲ中所發生反應的離子方程式：___________________________________________________
____________________________________________________________________、
____________________________________________________________________。
(3)實驗Ⅰ表明，反應2[Co(H2O)6]2+＋H2O2＋2H＋ 2[Co(H2O)6]3+＋2H2O難以正向進行，利用化學平衡移動原理，分析Co3+、Co2+分別與配位后，正向反應能夠進行的原因：_______________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(4)實驗Ⅳ中，A到B溶液變為藍色，并產生氣體；B到C溶液變為粉紅色，并產生氣體。從A到C所產生的氣體的分子式分別為________、________。
[解析]　本題探究Co2+、Co3+能否催化H2O2的分解及相關性質。實驗Ⅰ中無明顯變化，證明不能催化H2O2的分解；實驗Ⅱ中溶液變為紅色，證明[Co(H2O)6]2+易轉化為；實驗Ⅲ中溶液變為墨綠色，說明更易與反應生成，并且初步證明[Co(H2O)6]2+在的作用下易被H2O2氧化為[Co(CO3)3]3-；實驗Ⅳ中溶液先變藍后變粉紅，并且前后均有氣體生成，證明在酸性條件下，[Co(CO3)3]3-易轉化為，[Co(H2O)6]3+氧化性強，可以把H2O氧化為O2。
(1)配制1.00 mol·L-1的CoSO4溶液，需要用到容量瓶、膠頭滴管等，因此選bc。(2)CoSO4溶液中存在大量的，向其中加入30%的H2O2溶液后無明顯變化，因此，實驗Ⅰ表明不能催化H2O2的分解。實驗Ⅱ中與[Co(H2O)6]2+反應生成[Co(CO3)2]2-和H＋，過量的能吸收H＋，促使反應正向進行。實驗Ⅲ的實驗現象表明在H2O2的作用下能與反應生成，且[Co(CO3)3]3-能催化H2O2的分解，因此，H2O2在實驗Ⅲ中所發生反應的離子方程式為＋18H2O＋4CO2↑、2H2O22H2O＋O2↑。(3)實驗Ⅰ表明，反應＋2H2O難以正向進行，實驗Ⅲ的現象表明，Co3+、Co2+分別與配位時更易與反應生成(該反應為快反應)，導致幾乎不能轉化為[Co(CO3)2]2-，這樣使得的濃度減小的幅度遠遠大于[Co(H2O)6]2+減小的幅度，根據化學平衡移動原理，減小生成物濃度能使化學平衡向正反應方向移動，因此，上述反應能夠正向進行。(4)實驗Ⅳ中，A到B溶液變為藍色，并產生氣體，說明發生反應＋6H＋＋3H2O===[Co(H2O)6]3+＋3CO2↑；B到C溶液變為粉紅色，并產生氣體，說明發生反應＋O2↑＋4H＋，因此從A到C所產生的氣體的分子式分別為CO2和O2。
[答案]　(1)bc　(2)不能　吸收轉化過程中產生的H＋，促進反應正向進行　＋18H2O＋4CO2↑　2H2O22H2O＋O2↑　
(3)實驗Ⅲ的現象表明，Co3+、Co2+分別與配位時，[Co(H2O)6]3+更易與反應生成(該反應為快反應)，導致幾乎不能轉化為[Co(CO3)2]2-，這樣使得[Co(H2O)6]3+的濃度減小的幅度遠遠大于[Co(H2O)6]2+減小的幅度，根據化學平衡移動原理，減小生成物濃度能使化學平衡向正反應方向移動，因此，上述反應能夠正向進行　(4)CO2　O2
課時數智作業(五十四)　綜合實驗試題突破(建議用時：50分鐘　總分：70分)
1．(13分)(2025·石家莊模擬)缺銅會造成一系列的嚴重后果。一種有機補銅劑二甘氨酸合銅[(H2NCH2COO)2Cu]的制備過程如下：
CuSO4溶液深藍色溶液
(H2NCH2COO)2Cu溶液收集濾液冷卻結晶產品
回答下列問題：
(1)已知：二甘氨酸合銅有順式()和反式()兩種結構。則二甘氨酸合銅中銅原子的配位數為___________；順式二甘氨酸合銅的極性___________(填“大于”或“小于”)反式二甘氨酸合銅。(2分)
(2)向硫酸銅溶液中滴加氨水，先出現藍色沉淀，然后沉淀溶解形成深藍色的溶液。寫出此藍色沉淀溶解的化學方程式：______________________________
___________________________________________________________。(2分)
(3)為檢驗Cu(OH)2沉淀已洗滌干凈，設計實驗方案：________________________
____________________________________________________________________
_____________________________________________________________。(2分)
(4)抽濾裝置如圖所示，抽濾的優點是____________________________________
____________________________________________________________________；
抽濾完畢需進行下列操作，從實驗安全角度考慮，你認為接下來最合理的第一步操作為_________(填序號)。(3分)
①取下布氏漏斗、②關閉水泵開關、③打開活塞K、④拔下抽濾瓶處橡皮管
(5)制備二甘氨酸合銅時加入10 mL 95%乙醇溶液的作用是__________________
____________________________________________________________________。(1分)
(6)二甘氨酸合銅產率的測定實驗如下：
0.5 g產品淺黃色溶液
已知：。
ⅱ．加入適量NH4SCN溶液的目的是將CuI轉化為CuSCN，釋放出CuI吸附的I2。
若進行三次平行實驗，平均消耗25.00 mL 0.010 00 mol·L-1 Na2S2O3溶液，則產品中二甘氨酸合銅(相對分子質量用M表示)的含量為___________%(用含M的式子表示)。(3分)
[解析]　向CuSO4溶液中滴加氨水，先生成氫氧化銅藍色沉淀，后藍色沉淀消失，溶液變為深藍色硫酸四氨合銅。再加入過量的NaOH溶液生成氫氧化銅。將Cu(OH)2固體置于燒杯中，加入甘氨酸溶液，充分反應后趁熱過濾，向濾液中加入10 mL 95%的乙醇溶液降低產品的溶解度，冷卻結晶，過濾、洗滌、干燥，得產品(H2NCH2COO)2Cu。(1)二甘氨酸合銅中銅原子與2個N、2個O原子形成配位鍵，配位數為4；順式甘氨酸合銅分子對稱性弱，極性強；反式甘氨酸合銅分子對稱性強，極性弱，順式二甘氨酸合銅的極性大于反式二甘氨酸合銅。(2)向硫酸銅溶液中滴加氨水，先出現藍色沉淀，然后沉淀溶解形成深藍色的溶液。藍色沉淀氫氧化銅溶解生成氫氧化四氨合銅，反應的化學方程式為＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4](OH)2＋4H2O。沉淀中可能含有的雜質為硫酸銨，若洗滌液中不含硫酸根離子，說明沉淀已洗滌干凈，為檢驗Cu(OH)2沉淀已洗滌干凈，設計實驗方案：取最后一次洗滌液于試管中，先加鹽酸，再加氯化鋇溶液，無沉淀生成說明沉淀已洗滌干凈。(4)抽濾的優點是：過濾和洗滌速度快、液體和固體分離比較完全、濾出固體容易干燥；抽濾完畢需進行下列操作，從實驗安全角度考慮，先打開安全瓶的活塞K，拔下抽濾瓶處橡皮管，關閉水泵開關，取下布氏漏斗，最合理的第一步操作為打開活塞K，選③。(5)濾液中加入10 mL 95%乙醇溶液，冷卻結晶能析出二甘氨酸合銅，乙醇的作用是減小產物在水中的溶解度使其能大量結晶析出。(6)根據2Cu2+＋4I－===2CuI＋I2、建立反應關系式，0.5 g產品中n(Cu2+)＝＝0.025 L×0.01 mol·L-1×＝0.001 25 mol，則產品中二甘氨酸合銅(相對分子質量用M表示)的含量為×100%＝0.25M%。
[答案]　(1)4　大于　＋4H2O　(3)取最后一次洗滌液于試管中，先加鹽酸，再加氯化鋇溶液，無沉淀生成說明Cu(OH)2沉淀已洗滌干凈　(4)過濾和洗滌速度快、液體和固體分離比較完全、濾出固體容易干燥?、邸?5)減小產物在水中的溶解度使其能大量結晶析出　(6)0.25M
2．(15分)(2024·佛山二模)某合作學習小組將銅片放進氯化鐵溶液中，觀察到溶液呈無色，產生紅褐色固體，銅片表面有白色物質。
Ⅰ．探究紅褐色固體成分
(1)過濾得到紅褐色固體，所需的儀器有________(填字母)。(1分)
A　　　B　　　　　C　　　　　 D
(2)①取少量紅褐色固體加鹽酸溶解，滴加______溶液，溶液變紅色，證明是氫氧化鐵。
②產生氫氧化鐵的原因可能是__________________________________________
____________________________________________________________________
(用化學方程式表示)。(3分)
Ⅱ．查閱資料：CuCl是白色難溶物
(3)探究產生白色物質的原因。設計實驗方案如下：
實驗 銅粉/g FeCl3·H2O/g 蒸餾水/mL 實驗現象
1 0.1 1.8 2 棕黃色溶液 變為墨綠色
2 0.5 1.8 2 棕黃色溶液變 為白色濁液
①由以上實驗可知，產生白色物質的條件是________________。
②實驗2生成白色物質的化學方程式為___________________________________
____________________________________________________________________。
③請你從氧化還原反應規律角度分析實驗1中未產生白色物質的原因：____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。(5分)
(4)以石墨為電極電解CuCl2溶液，發現在石墨上析出的銅在切斷電源后消失。從電化學角度進行分析，銅消失的原因是________________________________
____________________________________________________________________。(2分)
(5)基于上述分析，用CuCl2溶液腐蝕覆銅板效果不理想。查閱資料：工業上常用CuCl2、KCl、鹽酸混合物腐蝕覆銅板，原理為。
①基態Cu2+的價電子軌道表示式為___________________________________。
②KCl的作用是______________________________________________________
____________________________________________________________________。(2分)
(6)氧化還原反應的應用十分廣泛。寫出一種氧化劑在生活中的應用：____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。(2分)
[解析]　銅與氯化鐵反應生成氫氧化鐵，可用酸溶解后加入硫氰化鉀溶液進行檢驗，氯化銅與過量的銅反應可生成白色固體氯化亞銅，通過對比實驗的銅的用量的控制可進行驗證。
[答案]　(1)BC　(2)①KSCN?、贔eCl3＋3H2O Fe(OH)3＋3HCl[或4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3]
(3)①銅粉過量?、贑uCl2＋Cu===2CuCl?、跢e3+氧化性強于Cu2+，Fe3+過量時，Cu不與Cu2+反應
(4)析出的銅單質、石墨和氯化銅溶液形成原電池，銅作負極被氧化溶解
(5)①　②提供配體，促使平衡Cu2+＋Cu＋4Cl－ 2[CuCl2]－正向移動
(6)過氧化氫或次氯酸鈉用于殺菌消毒
3．(13分)(2024·淮北一模)二氯異氰尿酸鈉(C3N3O3Cl2Na，Mr＝220 g·mol-1)是一種新型的殺菌劑，具有高效、安全、便于存儲運輸的特點。實驗室利用NaClO溶液和氰尿酸(C3H3N3O3)溶液在10 ℃以下制備二氯異氰尿酸鈉，實驗裝置如圖所示。
已知：①2NaClO＋C3H3N3O3 C3N3O3Cl2Na＋NaOH＋H2O　ΔH<0。
②二氯異氰尿酸鈉難溶于冷水，受熱易分解出有毒氣體。
回答下列問題：
(1)儀器a的名稱為___________________________________________________。(1分)
(2)裝置B的作用是____________________________________________________。(1分)
(3)上述裝置存在一處缺陷會導致裝置C中產率降低，改進的方法是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
改進后產率得到提高，原因是_________________________________________
____________________________________________________________________、
____________________________________________________________________。(4分)
(4)反應結束后，裝置C中的濁液經______________________________________
等一系列操作得到粗品。(1分)
(5)粗品純度的測定
稱取5.5 g粗品，配成250 mL溶液，取25.00 mL于碘量瓶中，加入適量稀硫酸和過量KI溶液，密封在暗處靜置5 min，再滴加幾滴淀粉溶液。用0.1 mol·L-1 Na2S2O3標準溶液滴定，消耗60.80 mL Na2S2O3標準溶液。已知：HClO＋2I－＋H＋===I2＋Cl－＋H2O、＋2I－。
①加入稀硫酸生成HClO的化學方程式為________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
②滴定終點的現象為__________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
③粗品的純度為________(保留3位有效數字)。(6分)
[解析]　(3)題述裝置存在的一處缺陷是三頸燒瓶缺少冷卻裝置，導致裝置C中產率降低，改進的方法是把三頸燒瓶放在盛有冷水的水槽中，改進后產率得到提高，原因是2NaClO＋C3H3N3O3 C3N3O3Cl2Na＋NaOH＋H2O正反應放熱，降低溫度使平衡正向移動；二氯異氰尿酸鈉受熱易分解，降低溫度能防止其分解。(5)①C3N3O3Cl2Na加入稀硫酸生成HClO和C3H3N3O3，反應的化學方程式為C3N3O3Cl2Na＋2H2O＋H2SO4===C3H3N3O3 ＋ 2HClO ＋NaHSO4。②滴定終點，碘單質恰好完全被Na2S2O3消耗，滴定終點的現象為滴入最后半滴Na2S2O3溶液，溶液顏色由藍色恰好變為無色，且半分鐘內不恢復原色。③根據反應方程式，建立關系式：C3N3O3Cl2Na～2HClO～2I2～4Na2S2O3，n(C3N3O3Cl2Na)＝n(Na2S2O3)＝×0.1 mol·L-1×0.060 80 L＝0.001 52 mol。粗品的純度＝×100%＝60.8%。
[答案]　(1)球形干燥管
(2)除去氯氣中的氯化氫
(3)把三頸燒瓶放在盛有冷水的水槽中　降低溫度使平衡正向移動　降低溫度能防止二氯異氰尿酸鈉分解
(4)過濾、洗滌、干燥
(5)①C3N3O3Cl2Na＋2H2O＋H2SO4===C3H3N3O3 ＋ 2HClO ＋NaHSO4?、诘稳胱詈蟀氲蜰a2S2O3溶液，溶液顏色由藍色恰好變為無色，且半分鐘內不恢復原色?、?0.8%
4．(13分)(2024·北京卷，T19)某小組同學向pH＝1的0.5 mol·L-1的FeCl3溶液中分別加入過量的銅粉、鋅粉和鎂粉，探究溶液中氧化劑的微粒及其還原產物。
(1)理論分析
依據金屬活動性順序，Cu、Zn、Mg中可將Fe3+還原為Fe的金屬是____________。(1分)
(2)實驗驗證
實驗 金屬 操作、現象及產物
Ⅰ 過量Cu 一段時間后，溶液逐漸變為藍綠色，固體中未檢測到Fe單質
Ⅱ 過量Zn 一段時間后有氣泡產生，反應緩慢，pH逐漸增大，產生了大量紅褐色沉淀后，無氣泡冒出，此時溶液pH為3～4，取出固體，固體中未檢測到Fe單質
Ⅲ 過量Mg 有大量氣泡產生，反應劇烈，pH逐漸增大，產生了大量紅褐色沉淀后，持續產生大量氣泡，當溶液pH為3～4 時，取出固體，固體中檢測到Fe單質
①分別取實驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中的少量溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，證明都有Fe2+生成，依據的現象是_________________________________________________。
②實驗Ⅱ、Ⅲ都有紅褐色沉淀生成，用平衡移動原理解釋原因：____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
③對實驗Ⅱ未檢測到Fe單質進行分析及探究。
?。產．甲認為實驗Ⅱ中，當Fe3+、H＋濃度較大時，即使Zn與Fe2+反應置換出少量Fe，Fe也會被Fe3+、H＋消耗。寫出Fe與Fe3+、H＋反應的離子方程式：
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
b．乙認為在pH為3～4的溶液中即便生成Fe也會被H＋消耗。設計實驗：____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
______________________________________________(填實驗操作和現象)。
證實了此條件下可忽略H＋對Fe的消耗。
c．丙認為產生的紅褐色沉淀包裹在鋅粉上，阻礙了Zn與Fe2+的反應。實驗證實了鋅粉被包裹。
ⅱ．查閱資料：0.5 mol·L-1 Fe3+開始沉淀的pH約為1.2，完全沉淀的pH約為3。
結合a、b和c，重新做實驗Ⅱ，當溶液pH為3～4時，不取出固體，向固液混合物中持續加入鹽酸，控制pH<1.2，_____________________________________
____________________________________________________________________
(填實驗操作和現象)，待pH為3～4時，取出固體，固體中檢測到Fe單質。(10分)
(3)對比實驗Ⅱ和Ⅲ，解釋實驗Ⅲ的固體中檢測到Fe單質的原因：____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。(2分)
[解析]　實驗Ⅰ中，加入過量Cu，Cu與Fe3+發生反應2Fe3+＋Cu===Cu2+＋2Fe2+，一段時間后，溶液逐漸變為藍綠色，固體中未檢測到Fe單質；實驗Ⅱ中，加入過量Zn，發生反應Zn＋2H＋===Zn2+＋H2↑，有氣泡產生，pH逐漸增大，使得Fe3+轉化為紅褐色沉淀Fe(OH)3，固體中未檢測到Fe單質，原因可能是Fe3+的干擾以及Fe(OH)3沉淀對鋅粉的包裹；實驗Ⅲ中，加入過量Mg，發生反應Mg＋2H＋===Mg2+＋H2↑，由于Mg很活潑，該反應非常劇烈，pH逐漸增大，產生了大量紅褐色沉淀后，持續產生大量氣泡，當溶液pH為3～4時，取出固體，固體中檢測到Fe單質，對比實驗Ⅱ和Ⅲ，加入鎂粉后產生大量氣泡，使鎂粉不容易被Fe(OH)3沉淀包裹，實驗Ⅲ的固體中檢測到Fe單質。
(1)在金屬活動性順序表中，Mg、Zn排在Fe之前，Cu排在Fe之后，因此Mg、Zn可將Fe3+還原為Fe。(2)①Fe2+與K3[Fe(CN)6]會生成藍色的KFe[Fe(CN)6]沉淀。②Fe3+水解方程式為Fe3+＋3H2O Fe(OH)3＋3H＋，加入的Mg或Zn會消耗H＋，促進Fe3+水解平衡正向移動，使其轉化為沉淀。③?。產．Fe與Fe3+、H＋反應的離子方程式為2Fe3+＋2Fe＋2H＋===4Fe2+＋H2↑或2Fe3+＋Fe===3Fe2+、2H＋＋Fe===Fe2+＋H2↑。b．要證實在pH為3～4的溶液中可忽略H＋對Fe的消耗，可向pH為3～4的稀鹽酸中加鐵粉，一段時間后取出少量溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，不產生藍色沉淀，即說明此條件下Fe未與H＋反應生成Fe2+。ⅱ．結合a、b和c可知，實驗Ⅱ未檢測到Fe單質的原因可能是Fe3+的干擾以及Fe(OH)3沉淀對鋅粉的包裹，因此可控制反應條件，在未生成Fe(OH)3沉淀時將Fe3+還原，即可排除兩個干擾因素，具體操作：重新做實驗Ⅱ，當溶液pH為3～4時，不取出固體，向固液混合物中持續加入鹽酸，控制pH<1.2，加入幾滴KSCN溶液，待溶液紅色消失后，停止加入鹽酸，待pH為3～4時，取出固體，固體中檢測到Fe單質。
(3)對比實驗Ⅱ和Ⅲ，加入鎂粉后產生大量氣泡，使鎂粉不容易被Fe(OH)3沉淀包裹，實驗Ⅲ的固體中檢測到Fe單質。
[答案]　(1)Mg、Zn
(2)①產生藍色沉淀?、贔e3+水解方程式為Fe3+＋3H2O Fe(OH)3＋3H＋，加入的Mg或Zn會消耗H＋，促進Fe3+水解平衡正向移動，使其轉化為Fe(OH)3沉淀?、邰。產．2Fe3+＋2Fe＋2H＋===4Fe2+＋H2↑(或2Fe3+＋Fe===3Fe2+、2H＋＋Fe===Fe2+＋H2↑)　b．向pH為3～4的稀鹽酸中加鐵粉，一段時間后取出少量溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，不產生藍色沉淀?、ⅲ尤霂椎蜬SCN溶液，待溶液紅色消失后，停止加入鹽酸
(3)加入鎂粉后產生大量氣泡，使鎂粉不容易被沉淀包裹
5．(16分)某學習小組按如圖所示流程，在實驗室模擬處理含苯酚的工業廢水，并進行相關實驗探究。
回答下列問題：
(1)“操作Ⅰ”所使用的玻璃儀器有燒杯和________(填儀器名稱)，流程中可循環使用的物質是______(填名稱)。(2分)
(2)“水層2”中主要溶質為__________________________________________
(填化學式)。(2分)
(3)將所得苯酚配制成一定濃度的苯酚溶液，探究鐵鹽種類和pH對苯酚與Fe3+顯色反應的影響。
查閱資料
ⅰ．[Fe(C6H5O)6]3-為紫色；
ⅱ．Na＋對苯酚與Fe3+的顯色反應無影響；
ⅲ．[Fe(C6H5O)6]3-對特定波長光的吸收程度(用吸光度A表示)與[Fe(C6H5O)6]3-的濃度在一定范圍內成正比。
【提出猜想】
猜想1：Cl－對苯酚與Fe3+的顯色反應有影響。
猜想2：對苯酚與Fe3+的顯色反應有影響。
猜想3：H＋對苯酚與Fe3+的顯色反應有影響。
【進行實驗】
常溫下，用鹽酸調節pH配制得到pH分別為a和b的0.1 mol·L-1 FeCl3溶液(a>b)，用硫酸調節pH配制得到pH分別為a和b的0.05 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液。取5 mL苯酚溶液于試管中，按下面實驗1～4分別再加入0.1 mL含Fe3+的試劑，顯色10 min 后用紫外－可見分光光度計測定該溶液的吸光度(本實驗條件下，pH改變對Fe3+水解程度的影響可忽略)。
序號 含Fe3+的試劑 吸光度
0.1 mol·L-1 FeCl3溶液 0.05 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液
1 pH＝a — A1
2 pH＝b — A2
3 — pH＝a A3
4 — pH＝b A4
【結果討論】　實驗結果為A1>A2>A3>A4。
①根據實驗結果，小組同學認為此結果不足以證明猜想3成立的理由是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
②為進一步驗證猜想，小組同學設計了下面實驗5和6，補充下表中相關內容。(限選試劑：NaCl溶液、Na2SO4溶液、NaCl固體、Na2SO4固體)
序號 含Fe3+的試劑 再加入的試劑 吸光度
0.1 mol· L-1 FeCl3 溶液 0.05 mol·L-1 Fe2(SO4)3 溶液
5 — pH＝a NaCl 固體 A5
6 pH＝a — ____ A6
③根據實驗1～6的結果，小組同學得出猜想1不成立，猜想2成立，且對苯酚與Fe3+的顯色反應起抑制作用，得出此結論的依據是____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
④根據實驗1～6的結果，小組同學得出猜想3成立，且H＋對Fe3+與苯酚的顯色反應有抑制作用，從化學平衡角度解釋其原因是_______________________
____________________________________________________________________
___________________________________________________________。(8分)
(4)小組同學利用滴定法測定所得“水層2”中苯酚的含量：向V1 mL樣品溶液中加入過量溴水，將苯酚全部轉化為化合物M；再加入過量KI溶液，充分反應后，用c mol·L-1 Na2S2O3標準溶液滴定。
已知：?。瓾＋＋2I－＋―→＋Br－＋I2
ⅱ．I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6
①加入KI溶液前需加熱除去多余的Br2，否則會使測定結果________(填“偏高”或“偏低”)。
②若消耗Na2S2O3標準溶液的體積為V2 mL，則樣品中苯酚的濃度為________g·L-1(用含c、V1、V2的代數式表示)。(4分)
[解析]　由題干工藝流程圖可知，向含苯酚的廢水中加入苯進行萃取，操作Ⅰ是萃取分液，分液后得到水層1和有機層，向有機層中加入NaOH溶液將苯酚轉化為苯酚鈉，然后進行分液，分液后得到有機層(含有苯)和水層，向水層溶液中通入足量的CO2，將苯酚鈉轉化為苯酚和碳酸氫鈉溶液，然后進行過濾，過濾得到苯酚和水層2。由分析可知，操作Ⅰ為萃取、分液，因此使用的玻璃儀器有燒杯和分液漏斗，操作Ⅱ是分液，得到有機層(含有苯)，則苯可以循環使用。反應Ⅱ是苯酚鈉和二氧化碳反應生成苯酚和碳酸氫鈉，苯酚溶解度比較小，過濾，則“水層2”中主要溶質為NaHCO3。由題干實驗信息可知，實驗1、2和實驗3、4使用的試劑中Cl－或不同，二者陰離子也可能對Fe3+的顯色有影響。為進一步驗證猜想即驗證Cl－或對苯酚與Fe3+的顯色是否有影響，小組同學設計了實驗5和6，根據控制變量可知，實驗5、6的pH相同，Fe3+濃度相同，實驗5改變Cl－濃度，實驗6則改變濃度，故選用的試劑為Na2SO4固體。根據實驗1～6的結果，小組同學得出猜想1不成立，猜想2成立，且對苯酚與Fe3+的顯色反應起抑制作用，說明Cl－對實驗沒有影響，則A5＝對實驗有抑制作用，說明實驗6相比實驗1來說A6[答案]　(1) 分液漏斗　苯　(2)NaHCO3　(3)①Cl－或對苯酚與Fe3+的顯色可能有影響?、贜a2SO4固體?、跘5＝A3，A625/39

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