一轮学案第十章实验方案的设计与评价

温馨提示：此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。第十章实验方案的设计与评价考点实验的设计与评价(命题指数★★★★★)命题角度1:定性实验方案的设计与评价【典例1】(2020·全国Ⅰ卷)为验证不同化合价铁的氧化还原能力,利用下列电池装置进行实验,回答下列问题:(1)由FeSO4·7H2O固体配制0.10mol·L-1FeSO4溶液,需要的仪器有药匙、玻璃棒、(从下列图中选择,写出名称)。

(2)电池装置中,盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应,并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据,盐桥中应选择作为电解质。

阳离子u∞×108/(m2·s-1·V-1)阴离子u∞×108/(m2·s-1·V-1)Li+4.07HCQUOTE4.61Na+5.19NQUOTE7.40Ca2+6.59Cl-7.91K+7.62SQUOTE8.27(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知,盐桥中的阳离子进入___________电极溶液中。

(4)电池反应一段时间后,测得铁电极溶液中c(Fe2+)增加了0.02mol·L-1。石墨电极上未见Fe析出。可知,石墨电极溶液中c(Fe2+)=。

(5)根据(3)、(4)实验结果,可知石墨电极的电极反应式为,铁电极的电极反应式为。因此,验证了Fe2+氧化性小于,还原性小于。

(6)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液,将铁电极浸泡一段时间,铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是_______________________________________________________________________。

【解析】(1)由FeSO4·7H2O固体配制0.10mol·L-1FeSO4溶液的步骤为计算、称量、溶解并冷却至室温、移液、洗涤、定容、摇匀、装瓶、贴标签,由FeSO4·7H2O固体配制0.10mol·L-1FeSO4溶液需要的仪器有药匙、托盘天平、合适的量筒、烧杯、玻璃棒、合适的容量瓶、胶头滴管。(2)Fe2+、Fe3+能与HCQUOTE反应,Ca2+能与SQUOTE反应,FeSO4、Fe2(SO4)3都属于强酸弱碱盐,水溶液呈酸性,酸性条件下NQUOTE能与Fe2+反应,根据题意“盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应”,盐桥中阴离子不可以选择HCQUOTE、NQUOTE,阳离子不可以选择Ca2+,另盐桥中阴、阳离子的迁移率(u∞)应尽可能地相近,根据表中数据,盐桥中应选择KCl作为电解质。(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极,则铁电极为负极,石墨电极为正极,盐桥中阳离子向正极移动,则盐桥中的阳离子进入石墨电极溶液中。(4)根据(3)的分析,铁电极的电极反应式为Fe-2e-Fe2+,石墨电极上未见Fe析出,石墨电极的电极反应式为Fe3++e-Fe2+,电池反应一段时间后,测得铁电极溶液中c(Fe2+)增加了0.02mol·L-1,根据得失电子守恒,石墨电极溶液中c(Fe2+)增加0.04mol·L-1,石墨电极溶液中c(Fe2+)=0.05mol·L-1+0.04mol·L-1=0.09mol·L-1。(5)根据(3)、(4)实验结果,可知石墨电极的电极反应式为Fe3++e-Fe2+,铁电极的电极反应式为Fe-2e-Fe2+;电池总反应为Fe+2Fe3+3Fe2+,根据同一反应中,氧化剂的氧化性强于氧化产物、还原剂的还原性强于还原产物,则验证了Fe2+氧化性小于Fe3+,还原性小于Fe。(6)在FeSO4溶液中加入几滴Fe2(SO4)3溶液,将铁电极浸泡一段时间,铁电极表面被刻蚀活化,发生的反应为Fe+Fe2(SO4)33FeSO4,要检验活化反应完成,只要检验溶液中不含Fe3+即可,检验活化反应完成的方法是取活化后溶液少许于试管中,加入KSCN溶液,若溶液不出现血红色,说明活化反应完成。答案:(1)烧杯、量筒、托盘天平(2)KCl(3)石墨(4)0.09mol·L-1(5)Fe3++e-Fe2+Fe-2e-Fe2+Fe3+Fe(6)取少许溶液,加入KSCN溶液,不出现血红色命题角度2:定量实验方案的设计与评价【典例2】(2020·天津等级考)为测定CuSO4溶液的浓度,甲、乙两同学设计了两个方案。回答下列问题:Ⅰ.甲方案实验原理:CuSO4+BaCl2BaSO4↓+CuCl2实验步骤:(1)判断SQUOTE沉淀完全的操作为。

(2)步骤②判断沉淀是否洗净所选用的试剂为___________________________。

(3)步骤③灼烧时盛装样品的仪器名称为。

(4)固体质量为wg,则c(CuSO4)=_____________________mol·L-1。(5)若步骤①从烧杯中转移沉淀时未洗涤烧杯,则测得c(CuSO4)___(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。

Ⅱ.乙方案实验原理:Zn+CuSO4ZnSO4+CuZn+H2SO4ZnSO4+H2↑实验步骤:①按如图安装装置(夹持仪器略去)②……③在仪器A、B、C、D、E中加入图示的试剂④调整D、E中两液面相平,使D中液面保持在0或略低于0刻度位置,读数并记录⑤将CuSO4溶液滴入A中搅拌,反应完成后,再滴加稀硫酸至体系不再有气体产生⑥待体系恢复到室温,移动E管,保持D、E中两液面相平,读数并记录⑦处理数据(6)步骤②为。

(7)步骤⑥需保证体系恢复到室温的原因是(填序号)。

a.反应热受温度影响b.气体密度受温度影响c.反应速率受温度影响(8)Zn粉质量为ag,若测得H2体积为bmL,已知实验条件下ρ(H2)=dg·L-1,则c(CuSO4)=________________mol·L-1(列出计算表达式)。(9)若步骤⑥E管液面高于D管,未调液面即读数,则测得c(CuSO4)(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。

(10)是否能用同样的装置和方法测定MgSO4溶液的浓度:(填“是”或“否”)。

【解析】(1)判断SQUOTE沉淀完全,可以用BaCl2溶液检验溶液中无SQUOTE,操作为向上层清液中继续滴加BaCl2溶液,无白色沉淀生成,则沉淀完全。(2)步骤②判断沉淀是否洗净,可以检验最后一次洗涤液中是否含有Cl-,所选用的试剂为AgNO3溶液。(3)灼烧固体在坩埚中进行,故步骤③灼烧时盛装样品的仪器名称为坩埚。(4)所得固体为BaSO4,n(BaSO4)=QUOTEmol,根据CuSO4+BaCl2BaSO4↓+CuCl2,n(CuSO4)=n(BaSO4)=QUOTEmol,故c(CuSO4)=QUOTE=QUOTEmol·L-1。(5)若步骤①从烧杯中转移沉淀时未洗涤烧杯,则沉淀质量偏小,测定结果偏低。(6)组装完实验装置后,需要检查装置气密性,因此步骤②为检查装置气密性。(7)步骤⑥是测定生成的氢气的体积,需要恢复到室温,是因为气体密度受温度影响。(8)根据Zn+CuSO4ZnSO4+Cu、Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑,则n(Zn)=n(CuSO4)+n(H2),故n(CuSO4)=n(Zn)-n(H2)=QUOTE-QUOTE=(QUOTE-QUOTE)mol,故c(CuSO4)=(QUOTE-QUOTE)mol÷(25×10-3L)=QUOTEmol·L-1。(9)若步骤⑥E管液面高于D管,未调液面即读数,则压强偏大,导致氢气体积偏小,n(CuSO4)偏大,故测定结果偏高。(10)Mg的活动性比Zn强,Zn不能与MgSO4溶液发生置换反应,故不能用同样的装置和方法测定MgSO4溶液的浓度。答案:(1)向上层清液中继续滴加BaCl2溶液,无白色沉淀生成,则沉淀完全(2)AgNO3溶液(3)坩埚(4)QUOTE(5)偏低(6)检查装置气密性(7)b(8)QUOTE(9)偏高(10)否1.化学实验方案的设计:(1)化学实验方案设计的基本思路。根据实验目的和原理及所选用的药品和仪器,设计合理的装置,并且从几种方案中分析选择出最佳方案。(2)实验方案设计的基本原则。a.基本原则:科学性实验原理。b.实验流程:科学合理。c.安全性:保护人身、仪器、环境安全。d.可行性:仪器、条件、试剂在中学现有条件下能满足要求。e.简约性:步骤少、仪器装置简单、节省药品、效果好。(3)化学实验方案设计的步骤。2.化学实验方案的评价:(1)实验评价的主要形式。从评价的主要针对点来看,实验综合题可分为装置评价型和原理评价型两类。①实验装置的评价。对比各方案装置,从装置的合理性、操作的简便可行性等方面进行全面分析,选出最佳装置。②实验原理的评价。紧扣实验目的,对各方案的原理综合考虑,从原理是否科学、原料是否节约、误差是否较小等方面进行全面分析,选出最佳方案。(2)实验方案评价的解题思路。一个实验方案的优劣主要从实验原理是否科学合理,操作与装置是否简单可行,以及绿色化学和安全性的角度去评价。①从“科学性”和“可行性”方面对实验方案作出评价。评价时可从以下4个方面分析:实验原理是否科学;实验操作是否合理;实验步骤是否简单、方便;实验效果是否明显。②从“绿色化学”视角对实验方案作出评价。反应原料是否易得、安全、无毒;原料利用率以及生成物的产率是否较高;实验过程中是否造成环境污染。③从“安全性”方面对实验方案作出评价。化学实验从安全角度常考虑的因素主要有防倒吸、防爆炸、防吸水、防泄漏、防着火、防溅液、防破损等。命题点1:客观题中定性实验的设计与评价(综合性考点)1.(2021·南京模拟)河水中含有一些悬浮物和胶体,用自然沉降法难以除去,常加入混凝剂使其聚集成较大颗粒而沉淀除去。现有盛有河水的三个烧杯,做如下实验,下列说法不正确的是()实验现象烧杯1加入FeSO4∙7H2O,搅拌静置一段时间河水仍然浑浊烧杯2加入适量NaOH溶液调整pH=9,然后加入FeSO4∙7H2O,搅拌静置一段时间河水变得澄清烧杯3加入Fe2(SO4)3,搅拌静置河水迅速变得澄清A.混凝剂除去悬浮物质的过程既有物理变化又有化学变化B.FeSO4∙7H2O是常用的混凝剂,它在水中最终生成Fe(OH)2沉淀C.Fe2+在碱性条件下更易被氧化D.除去河水中的Ca2+、Mg2+,可向水中加入生石灰后再加入纯碱【解析】选B。混凝剂FeSO4∙7H2O,被氧化、水解生成Fe(OH)3,Fe2(SO4)3水解生成Fe(OH)3,Fe(OH)3胶体具有吸附作用,因此除去悬浮物质的过程既有物理变化又有化学变化,故A正确;根据A中分析FeSO4∙7H2O是常用的混凝剂,它在水中最终生成Fe(OH)3,故B错误;根据烧杯2中实验Fe2+在碱性条件下更易被氧化,生成Fe(OH)3,故C正确;除去河水中的Ca2+、Mg2+,可向水中加入生石灰除掉Mg2+,反应后再加入纯碱除掉Ca2+,故D正确。命题点2:客观题中定量实验的设计与评价(综合性考点)2.为检验某加碘食盐中是否含有KIO3,取相同食盐样品进行下表所示实验:实验①实验②实验③振荡,溶液迅速变为蓝色振荡,一段时间后溶液变为浅蓝色振荡,溶液变为浅黄色下列说法不正确的是()A.仅由实验①不能证明食盐样品中存在KIO3B.实验②中发生反应的离子方程式为4I-+O2+4H+2I2+2H2OC.实验③变为浅黄色是因为Fe2+被氧化D.以上实验说明离子的还原性:I->Fe2+【解析】选D。实验①中溶液迅速变为蓝色,说明溶液中有I2,但仅由实验①不能说明是碘化钾在酸性条件下被KIO3氧化,不能证明食盐中存在KIO3,A说法正确;实验②碘化钾在酸性条件下被空气中的氧气氧化,则一段时间后变蓝,反应的离子方程式为4I-+O2+4H+2I2+2H2O,B说法正确;实验③溶液呈浅黄色,为铁离子的颜色,说明亚铁离子被氧化,可能是被空气中的氧气氧化或被碘酸钾氧化,C说法正确;②中说明碘离子能够被氧气氧化,③中说明亚铁离子能够被氧气或碘酸钾氧化,以上实验不能判断I-和Fe2+的还原性强弱,D说法错误。命题点3:主观题中定性实验的设计与评价(应用性考点)3.(2021·安庆模拟)实验室以绿矾(FeSO4·7H2O)制备补血剂甘氨酸亚铁[(NH2CH2COO)2Fe],有关物质性质如下:甘氨酸(NH2CH2COOH)柠檬酸甘氨酸亚铁易溶于水,难溶于乙醇,两性化合物易溶于水和乙醇,有强酸性和还原性易溶于水,难溶于乙醇实验过程:Ⅰ.配制含0.10molFeSO4的绿矾溶液。Ⅱ.制备FeCO3:向配制好的绿矾溶液中,缓慢加入200mL1.1mol·L-1NH4HCO3溶液,边加边搅拌,反应结束后过滤并洗涤沉淀。Ⅲ.制备(NH2CH2COO)2Fe:实验装置如图(夹持和加热仪器已省略),将实验Ⅱ得到的沉淀和含0.20mol甘氨酸的水溶液混合后加入C中,然后利用A中的反应将C中空气排净,接着滴入柠檬酸溶液并加热。反应结束后过滤,滤液经蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥得到产品。回答下列问题:(1)实验Ⅰ中:实验室配制绿矾溶液时,为防止FeSO4被氧化变质,应加入的试剂为(写化学式)。再滴加少量稀硫酸的作用是。

(2)实验Ⅱ中:生成沉淀的离子方程式为。(3)实验Ⅲ中:①C中盛柠檬酸溶液的仪器名称为。

②装置A中所盛放的药品是。(填序号)

A.Na2CO3和稀H2SO4B.CaCO3和稀H2SO4C.CaCO3和稀盐酸③确认C中空气排尽的实验现象是。

④加入柠檬酸溶液一方面可调节溶液的pH促进FeCO3溶解,另一个作用是。

⑤洗涤实验Ⅲ中得到的沉淀,所选用的最佳洗涤试剂是。(填序号)

A.热水B.乙醇溶液C.柠檬酸溶液⑥若产品的质量为17.34g,则产率为%。

【解析】(1)Fe2+具有还原性,能被空气中的氧气氧化,因此需要加入Fe粉,防止Fe2+被氧化;Fe2+能发生水解,加入稀硫酸的目的是抑制Fe2+的水解;(2)实验Ⅱ制备的是FeCO3,所用试剂为FeSO4和NH4HCO3,利用HCQUOTE的电离HCQUOTECQUOTE+H+,Fe2+结合CQUOTE,促使平衡向正反应方向进行,H+浓度增大,H+与HCQUOTE反应生成CO2,因此离子方程式为Fe2++2HCQUOTEFeCO3↓+CO2↑+H2O;(3)①根据仪器的特点,盛放柠檬酸的仪器是恒压滴液漏斗;②装置A制备CO2,装置A为启普发生器的简易装置,因此盛放的药品是CaCO3和盐酸,故C正确;③空气排尽,CO2充满装置,即装置D中出现白色沉淀或溶液变浑浊;④根据信息,柠檬酸具有还原性和强酸性,能够促进FeCO3的溶解,防止Fe2+被氧化;⑤甘氨酸亚铁易溶于水,难溶于乙醇,因此用乙醇溶液洗涤,故选项B正确;⑥甘氨酸亚铁的物质的量为0.2÷2=0.1(mol),质量为20.4g,产率为QUOTE×100%=85%。答案:(1)Fe防止Fe2+水解(2)Fe2++2HCQUOTEFeCO3↓+CO2↑+H2O(3)①恒压滴液漏斗②C③D中澄清石灰水变浑浊④防止二价铁被氧化⑤B⑥85命题点4:主观题中定量实验的设计与评价(应用性考点)4.(2021·西安模拟)Mn2O3是一种重要的工业原料,在电磁和有机合成等领域应用广泛。某学习小组在实验室用CH4还原MnO2制备Mn2O3,并测定产品纯度。请回答下列问题:Ⅰ.制备Mn2O3(实验装置如图所示)。已知:Al4C3+12H2O4Al(OH)3+3CH4↑(1)仪器a的名称为。

(2)连接好实验装置,检验装置的气密性,加入试剂,_______________________(填操作步骤),

点燃装置C处酒精灯。(3)仪器b中同时生成两种能参与大气循环的物质,该反应的化学方程式为。

(4)上述实验装置有一处明显的缺陷,改进措施为。

Ⅱ.测定产品中Mn2O3的纯度(只考虑产品中混有少量未参与反应的MnO2)ⅰ实验结束后,取仪器b中所得固体7.19g,加入足量硫酸酸化的KI溶液,使固体中锰元素全部转化为Mn2+;ⅱ将所得溶液稀释至500mL;ⅲ取25.00mL稀释后的溶液,滴加淀粉溶液作指示剂,用0.200mol·L-1的Na2S2O3标准溶液滴定,达到滴定终点时,消耗25.00mLNa2S2O3标准溶液。(2Na2S2O3+I2Na2S4O6+2NaI)(5)步骤ⅰ中发生反应的离子方程式为______________________________________________________。

(6)步骤ⅲ中滴定终点的现象为。(7)所取固体中Mn2O3的质量分数为(计算结果精确到0.1%)。

【解析】(1)根据图中信息得到仪器a的名称为球形干燥管;(2)连接好实验装置,检验装置的气密性,加入试剂,打开分液漏斗的活塞,一段时间后,在干燥管末端收集气体并验纯,点燃装置C处酒精灯;(3)仪器b中同时生成两种能参与大气循环的物质,根据元素守恒得到二氧化碳和水,因此该反应的化学方程式为8MnO2+CH44Mn2O3+CO2+2H2O;(4)甲烷是可燃性气体,反应时还有甲烷未参与反应,因此上述实验装置有一处明显的缺陷,改进措施为在整套装置末端对未参与反应的CH4进行点燃处理或用气囊收集;(5)步骤ⅰ中发生的是MnO2在酸性条件下氧化碘离子,Mn2O3在酸性条件下氧化碘离子,因此反应的离子方程式为MnO2+4H++2I-Mn2++2H2O+I2、Mn2O3+6H++2I-2Mn2++3H2O+I2;(6)开始溶液是蓝色,开始滴定,颜色逐渐变浅,因此步骤ⅲ中滴定终点的现象为溶液蓝色消失,且30s不恢复原色;(7)根据2Na2S2O3+I2Na2S4O6+2NaI得到n(I2)=QUOTE×0.200mol·L-1×0.025L×20=0.05mol,设Mn2O3物质的量为xmol,MnO2物质的量为ymol,根据反应方程式MnO2+4H++2I-Mn2++2H2O+I2、Mn2O3+6H++2I-2Mn2++3H2O+I2,则有xmol+ymol=0.05mol,158g∙mol-1×xmol+87g∙mol-1×ymol=7.19g,得到x=0.04,Mn2O3的质量分数为w=QUOTE×100%≈87.9%。答案:(1)球形干燥管(2)打开分液漏斗的活塞,一段时间后,在干燥管末端收集气体并验纯(3)8MnO2+CH44Mn2O3+CO2+2H2O(4)在整套装置末端对未参与反应的CH4进行点燃处理或用气囊收集(5)MnO2+4H++2I-Mn2++2H2O+I2、Mn2O3+6H++2I-2Mn2++3H2O+I2(6)溶液蓝色消失,且30s不恢复原色(7)87.9%【加固训练—拔高】1.(2021·东营模拟)化学小组探究FeCl3溶液与Na2S溶液的反应产物,利用如图装置进行以下实验:Ⅰ.向盛有0.1mol·L-1FeCl3溶液的三颈瓶中,滴加一定量0.1mol·L-1Na2S溶液,搅拌,能闻到臭鸡蛋气味,产生沉淀A。Ⅱ.向盛有0.1mol·L-1Na2S溶液的三颈瓶中,滴加少量0.1mol·L-1FeCl3溶液,搅拌,产生沉淀B。已知:①FeS2为黑色固体,且不溶于水和盐酸。②Ksp(Fe2S3)=1×10-88,Ksp(FeS2)=6.3×10-31,Ksp[Fe(OH)3]=1×10-38,Ksp(FeS)=4×10-19回答下列问题:(1)NaOH溶液的作用是________________________________________。小组同学猜测,沉淀A、B可能为S、硫化物或它们的混合物。他们设计如下实验进行探究:实验一、探究A的成分取沉淀A于小烧杯中,进行如下实验:(2)试剂X是。由此推断A的成分是(填化学式)。

实验二、探究B的成分取沉淀B于小烧杯中,进行如下实验:(3)向试管a中加入试剂Y,观察到明显现象,证明溶液中存在Fe2+,试剂Y是,明显现象是。由此推断B的成分是(填化学式)。

(4)请分析Ⅱ中实验未得到Fe(OH)3的原因是__________________________。

【解析】(1)实验中产生了臭鸡蛋气味的H2S有毒气体,为避免污染环境,用氢氧化钠吸收;(2)实验现象中分离出淡黄色固体硫,硫的溶解度是易溶于二硫化碳、微溶于酒精、不溶于水,固体加盐酸后溶解闻到臭鸡蛋气味,说明是FeS;(3)亚铁离子和K3[Fe(CN)6]溶液反应生成蓝色沉淀,亚铁离子遇到NaOH溶液生成白色沉淀,转化为灰绿色、最后变为红褐色;FeCl3溶液和Na2S溶液间可发生复分解反应生成Fe2S3也可发生氧化还原反应生成FeS和S的混合物,根据加试剂X得溶液甲加热无淡黄色固体,说明无硫单质,及后续实验和现象,故FeCl3溶液和Na2S溶液间发生复分解反应生成Fe2S3;(4)已知Ksp[Fe(OH)3]=10-38,Ksp(Fe2S3)=10-88,可知Fe2S3的溶解度远小于Fe(OH)3,则Fe3+更容易生成Fe2S3沉淀。答案:(1)吸收H2S有毒气体(2)二硫化碳FeS和S的混合物(3)K3[Fe(CN)6]溶液或NaOH溶液生成蓝色沉淀或生成白色沉淀,转化为灰绿色、最后变为红褐色Fe2S3(4)由溶度积数据知,Fe2S3的溶解度远小于Fe(OH)3,Fe3+更容易生成Fe2S3沉淀2.(2021·天山模拟)中美贸易战的矛盾激化,让我们看到了中国半导体产业存在的诸多不足,俗话说“亡羊补牢,为时未晚”,找出存在的不足,然后针对地去解决问题,才能让半导体产业链发展壮大起来。三氯氧磷(POCl3)是一种重要的化工原料,常用作半导体掺杂剂及光导纤维原料。一研究小组在实验室模拟PCl3+SO2+Cl2POCl3+SOCl2制备POCl3并测定产品含量。资料卡片:物质熔点/℃沸点/℃相对分子质量其他PCl3-111.876.1137.5遇水剧烈水解,易与O2反应POCl32105.3153.5遇水剧烈水解,能溶于PCl3SOCl2-10578.8119遇水剧烈水解,受热易分解请回答下列问题:(1)若选用Na2SO3固体与70%浓H2SO4制取SO2,反应的化学方程式是___________________________________________________________________________。

(2)溶液A为饱和食盐水,乙装置中应该盛装的试剂为(填“P2O5”“碱石灰”“浓H2SO4”或“无水硫酸铜”);反应装置图的虚框中未画出的仪器最好选择(填“己”或“庚”)。

(3)甲、丁装置的作用除了用于气体的净化除杂外,还有。

(4)水浴加热三颈烧瓶,控制反应温度在60～65℃,其原因是。

(5)通过佛尔哈德法可测定经过提纯后的产品中POCl3的含量:准确称取1.600g样品在水解瓶中摇动至完全水解,将水解液配成100mL溶液,取10.00mL于锥形瓶中,加入0.2000mol·L-1的AgNO3溶液20.00mL(Ag++Cl-AgCl↓),再加少许硝基苯,用力振荡,使沉淀被有机物覆盖。加入NH4Fe(SO4)2作指示剂,用0.1000mol·L-1KSCN标准溶液滴定过量的AgNO3至终点(Ag++SCN-AgSCN↓),做平行实验,平均消耗KSCN标准溶液10.00mL。①达到滴定终点的现象是_________________________________________。②POCl3的质量分数为(保留三位有效数字)。

③已知:Ksp(AgCl)=3.2×10-10mol2·L-2,Ksp(AgSCN)=2×10-12mol2·L-2,若无硝基苯覆盖沉淀表面,测定POCl3的质量分数将(填“偏大”“偏小”“无影响”)。

【解析】(1)Na2SO3固体与70%浓H2SO4反应生成硫酸钠、二氧化硫和水,反应的化学方程式为Na2SO3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+H2O;(2)溶液A中饱和食盐水的作用是除去氯气中混有的氯化氢,装置乙中盛有酸性固体干燥剂五氧化二磷,干燥氯气,防止水蒸气进入三颈烧瓶中导致三氯氧磷水解;装置中球形冷凝管的作用是冷凝回流三氯化磷、三氯氧磷等,防止三氯化磷、三氯氧磷等受热挥发,降低三氯氧磷的产率,为增强冷凝效果不能选用直形冷凝管,应选择装置己;(3)甲、丁装置的作用除了用于气体的净化除杂外,还可以起到观察产生气泡的速率控制通入气体的流速,有利于反应充分进行;(4)因若温度太低,反应速率太慢,若温度太高,PCl3等物质受热挥发,降低三氯氧磷的产率,所以实验时用水浴加热三颈烧瓶,控制反应温度在60～65℃;(5)①由题意可知,测定POCl3产品含量时以NH4Fe(SO4)2溶液为指示剂,用KSCN溶液滴定过量的AgNO3溶液,达到终点时的现象是滴入最后一滴KSCN标准溶液,溶液变红色,且半分钟内不褪色;②KSCN的物质的量为0.1mol·L-1×0.01L=0.001mol,根据反应Ag++SCN-AgSCN↓,可知溶液中剩余的银离子的物质的量为0.001mol,则与POCl3和水反应生成的氯化氢反应的银离子的物质的量为(0.004mol-0.001mol)=0.003mol,水解生成的氯化氢的物质的量为0.003mol,由题意可知1.600g样品中POCl3的物质的量为QUOTE×QUOTE=0.01mol,所以产品中POCl3的质量分数为QUOTE×100%≈95.9%;③加入少量硝基苯可以使生成的氯化银沉淀离开溶液,如果不加硝基苯,在水溶液中部分氯化银可以转化成AgSCN,已知:Ksp(AgCl)=3.2×10-10mol2·L-2,Ksp(AgSCN)=2×10-12mol2·L-2,AgSCN沉淀的溶解度比AgCl小,如果不进行此操作,则会有AgCl部分电离,消耗的KSCN溶液偏多,导致样品中氯元素的含量偏小,测定POCl3的质量分数将偏小。答案:(1)Na2SO3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+H2O(2)P2O5己(3)通过观察产生气泡的速率控制通入气体的流速(4)温度太低,反应速率太慢;温度太高,PCl3等物质受热挥发,降低三氯氧磷的产率(5)①滴入最后一滴KSCN标准溶液,溶液变红色,且半分钟内不褪色②95.9%③偏小考点一无机物的制备(命题指数★★★★★)一、气体的制备1.常见的气体制备原理:(1)O2:2KClO32KCl+3O2↑、2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑或2H2O22H2O+O2↑。(2)H2:Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑。(3)NH3:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑;NH3·H2ONH3↑+H2O。(4)CO2:CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑。(5)Cl2:MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O;2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。(6)SO2:Na2SO3+H2SO4Na2SO4+H2O+SO2↑。(7)NO:3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。(8)NO2:Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O。(9)H2S:FeS+H2SO4FeSO4+H2S↑。(10)C2H4:C2H5OHC2H4↑+H2O。(11)C2H2:CaC2+2H2OCa(OH)2+C2H2↑。2.常见气体制备的发生装置:气体制备装置注意事项“固—固”加热装置(该装置可用于制备O2和NH3等)A.试管口应略向下倾斜,防止水蒸气冷凝回流炸裂试管B.试管夹夹在距试管口1/3处C.药品应平铺于试管底部D.导管不宜伸入试管内过长,粉末状固体应在试管口堵一团棉花E.实验前先检验装置的气密性F.加热时,先预热,且用外焰加热“固(液)—液”加热装置(该装置可用于制备Cl2、NH3、HCl、C2H4、CO等)A.实验前检验装置的气密性B.加热烧瓶需要垫石棉网C.加热时要先预热,使受热均匀D.加热易暴沸的混合物时要加碎瓷片,防暴沸E.制乙烯时不必用分液漏斗,但要用温度计控制反应温度F.若使用分液漏斗,滴液前先打开上口活塞或将上口活塞处小孔对准凹槽,以保证液体顺利滴下;分液漏斗中液体滴完后,应及时关闭漏斗活塞,防止气体经分液漏斗逸出“固(液)-液”不加热装置(该装置可用于制备H2、O2、Cl2、NH3、CO2、H2S、SO2、NO2、NO和C2H2等)A.使用前检验装置的气密性B.使用长颈漏斗应将下端管口插入液面以下C.制H2S时应在通风橱中D.启普发生器只适用于块状固体与液体在反应速率适中且不加热(也不能大量放热)条件下制取难溶于反应混合物的气体如CO2、H2S、H2(不可用于制C2H2、SO2、NO2)3.常见的气体净化除杂装置:(1)设计原则:根据主要气体及杂质气体的性质差异来选择除杂试剂及除杂装置。(2)除杂装置基本类型。装置示意图适用范围试剂与杂质气体反应,与主要气体不反应;装置③用固体吸收还原性或氧化性杂质气体杂质气体被冷却后变为液体,主要气体不变为液体(3)常见的除杂方法。①物理方法。a.液化法:利用沸点不同从空气中分离出N2和O2。b.水洗法:利用溶解度不同从N2和NH3的混合气体中除去NH3。②化学方法。a.氧化还原法:通过灼热的铜丝网除去混合气体中的O2;通过灼热的CuO除去H2、CO等。b.酸碱法:将NH3和CO2的混合气体通过碱石灰除去CO2。c.沉淀法:除去CO2中的H2S可利用CuSO4溶液,H2S+CuSO4CuS↓+H2SO4。(4)吸收剂的选择。①原则。不减原则:通过操作之后,目标气体的量不能减少;不反应原则:除杂试剂不能与目标气体反应。②常见吸收剂。试剂适用范围浓硫酸利用吸水性,可除去H2、SO2、HCl、CO、NO2、CH4等气体中混有的水蒸气(不能用于干燥H2S、HI、HBr、NH3)NaOH溶液可吸收CO2、SO2、H2S、Cl2、NO2等酸性气体饱和NaHCO3溶液/NaHSO3溶液可除去CO2/SO2中混有的HCl等气体酸性KMnO4溶液可除去SO2、H2S等还原性气体CuSO4溶液除去H2S、PH3等气体CCl4或苯等有机溶剂除去Br2、苯蒸气等③常见干燥剂。酸性干燥剂浓硫酸、P2O5可以干燥H2、O2、N2、CO2、CO、Cl2、HCl、SO2、CH4等气体碱性干燥剂碱石灰主要用于干燥NH3,但也可干燥H2、O2、N2、CO和CH4等中性干燥剂CaCl2可以干燥H2、O2、N2、CO2、Cl2、HCl和H2S等,但不能干燥NH34.常见的气体收集装置:收集方法收集装置适用范围向上排空气法适用于收集密度比空气大的气体,如CO2、Cl2、HCl等向下排空气法适用于收集密度比空气小的气体,如H2、NH3等排水法(或排饱和溶液法)适用于收集难溶或微溶于水,且与水不反应的气体,如H2、O2、NO、C2H2、N2、CO等;也可排饱和溶液,如Cl2(排饱和食盐水)5.常见的尾气处理装置尾气处理方法尾气处理装置适用范围直接排放/适用于空气组分O2、N2水溶解法适用于极易溶于水的HX、NH3等碱液(或碱性干燥剂)吸收法适用于Cl2、H2S、CO2、SO2、NO2等酸性气体燃烧法适用于可燃且燃烧产物对环境无害的气体,如CH4、C2H4、C2H2、H2、CO等收集法适用于处理直接排放污染空气的气体,如CO、H2S、SO2等二、几种非气体物质的制备1.氢氧化铝的制备:(1)原理。①铝盐法:Al3++3NH3·H2OAl(OH)3↓+3NQUOTE。②偏铝酸盐法:AlQUOTE+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HCQUOTE。③铝盐和偏铝酸盐水解法:Al3++3AlQUOTE+6H2O4Al(OH)3↓。(2)注意事项。氢氧化铝属于两性氢氧化物,能溶于氢氧化钠溶液,但不溶于氨水,制备时一般用可溶性铝盐与氨水反应。2.氢氧化亚铁的制备:(1)原理:离子方程式:Fe2++2OH-Fe(OH)2↓。(2)注意事项。①Fe(OH)2有强还原性,易被空气中的O2氧化而迅速变色,因此用于配制硫酸亚铁溶液和氢氧化钠溶液的蒸馏水常通过煮沸除去水中溶解的氧气。②将吸有氢氧化钠溶液的胶头滴管伸入硫酸亚铁溶液液面下,再将氢氧化钠溶液挤出。③还可在硫酸亚铁溶液上方加一层植物油,以减少与空气的接触。3.氢氧化铁胶体的制备:实验步骤在洁净的小烧杯里加入约25mL蒸馏水,加热至沸腾,然后向沸水中逐滴加入1～2mLFeCl3饱和溶液,继续煮沸至液体呈红褐色,停止加热实验现象及结论所制胶体呈红褐色透明状化学方程式FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl4.氨碱法制纯碱:制备原理向浓氨水中加足量食盐晶体制成饱和氨盐水,然后向饱和氨盐水中通入足量的CO2气体生成NaHCO3,因为NaHCO3在该状态下溶解度小先结晶析出。再加热分解得到纯碱、水和二氧化碳化学方程式NaCl+NH3+H2O+CO2NaHCO3↓+NH4Cl2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”(1)SO2是还原性气体,不能用浓硫酸干燥。()提示:×。SO2与浓硫酸不反应,可以用浓硫酸干燥。(2)吸收NH3可用如图装置,或将有机溶剂CCl4换成苯。()提示:×。NH3极易溶于水,如题图所示装置可以防倒吸,苯的密度小于水,不能有效防倒吸。(3)使用MnO2作催化剂制备氧气,不一定需要加热。()提示:√。若用MnO2催化氯酸钾分解需要加热,而催化过氧化氢分解不需加热。(4)除去SO2中混有的HCl气体,可将气体通过装有饱和Na2SO3溶液的洗气瓶,再干燥。()提示:×。除杂试剂应选用饱和NaHSO3溶液。(5)实验室中可利用二氧化锰或高锰酸钾与浓盐酸反应制取氯气,两制备方法中氯气的发生装置完全相同。()提示:×。二氧化锰与浓盐酸反应需要加热,高锰酸钾与浓盐酸反应不需要加热,二者制备氯气的装置不同。(6)可利用如图装置收集氢气。()提示:√。氢气难溶于水,可用排水法进行收集。2.实验室合成硫酰氯要先制取干燥氯气。制备干燥纯净的氯气所用仪器如图:上述仪器的连接顺序:e接,接,接,接(按气流方向,用小写字母表示)。

提示:dcabihg命题角度1:气体的制备、净化、收集【典例1】(2021·济南模拟)实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(夹持和净化装置省略)。仅用以下实验装置和表中提供的物质完成相关实验,最合理的选项是()选项a中的液体b中的物质c中收集的气体d中的液体A浓氨水碱石灰NH3H2OB浓硝酸CuNO2H2OC浓硫酸Na2SO3SO2NaOH溶液D稀硝酸CuNONaOH溶液【解析】选C。浓氨水与碱石灰不加热可以制取氨气,但是氨气的密度比空气小,不能用向上排空气法收集,A错误;浓硝酸与Cu反应产生NO2气体,NO2密度比空气大,可以用向上排空气法收集,NO2是大气污染物,但NO2若用水吸收,会发生反应:3NO2+H2O2HNO3+NO,产生的NO仍然会污染空气,B错误;浓硫酸与Na2SO3发生复分解反应,产生Na2SO4、H2O、SO2,SO2密度比空气大,可以用向上排空气法收集,SO2是大气污染物,可以用NaOH溶液吸收,发生反应为SO2+2NaOHNa2SO3+H2O,为防止倒吸,安装了倒扣漏斗,从而达到环境保护的目的,C正确;稀硝酸与Cu反应产生NO气体,NO与空气中的氧气会发生反应,所以不能用排空气法收集,D错误。(2021·潍坊模拟)图中a、b、c表示相应仪器中加入的试剂,可用如图装置制取、净化、收集的气体是()选项气体abcASO2浓硫酸亚硫酸钠碱石灰BCO2盐酸碳酸钙饱和NaHCO3CNO稀硝酸铜屑H2ODNO2浓硝酸铜屑NaOH溶液【解析】选B。亚硫酸钠和浓硫酸反应生成二氧化硫,二氧化硫能与碱石灰反应,不能用碱石灰来净化二氧化硫,故A错误;盐酸和碳酸钙反应生成二氧化碳,盐酸有挥发性,所以生成的二氧化碳中有氯化氢,氯化氢和碳酸氢钠反应生成二氧化碳,饱和的碳酸氢钠和二氧化碳不反应,所以可用饱和碳酸氢钠洗气,二氧化碳的密度大于空气的密度,所以可用向上排空气法收集,故B正确;铜和稀硝酸反应生成一氧化氮,一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮,所以不能用排空气法收集一氧化氮,故C错误;铜和浓硝酸反应生成二氧化氮,浓硝酸有挥发性,所以二氧化氮中有硝酸,硝酸能和碱反应,二氧化氮和碱也反应,所以不能用氢氧化钠洗气,故D错误。【规律方法】气体制备题的备考策略①气体制备装置的选择,应根据反应物的聚集状态和反应条件,选择“固-固加热”“固(液)-液加热”“固(液)-液不加热”的装置。如NH3的实验室制备方法,若选用NH4Cl和Ca(OH)2固体为原料,应选用“固-固加热”装置;若选用浓氨水为原料,应选用“固(液)-液加热”装置;若选择浓氨水和碱石灰为原料,应选用“固-液不加热”装置。②除杂方法和试剂的选择,应首先考虑制备所得气体中混有的杂质,再选择合适试剂洗去杂质同时不影响目标气体产物;混有的水蒸气应最后除去,干燥剂的选择应根据目标气体产物的性质决定。如实验室制备所得Cl2中混有HCl和水蒸气,应先通过饱和食盐水除去HCl,再用浓硫酸干燥。③收集方式的选择,应根据目标气体的溶解性和密度选择,若不溶于水且不与水反应(如NO等)可选用排水法,密度大于空气(如CO2等)可选用向上排空气法,密度小于空气(如H2等)可选用向下排空气法,某些气体可用排饱和溶液的方法(如收集Cl2可用排饱和食盐水的方法)。④尾气处理方法的选择,应考虑尾气的性质,若易溶于水的气体(如NH3等)可用水吸收尾气并防倒吸;易与碱反应的酸性气体(如SO2等)可用碱液吸收;易燃的气体(如CH4等)可点燃处理;不能直接处理的气体(如NO等)可收集。【典例2】(2021·石嘴山模拟)图中装置可以用来制取、洗涤、干燥、收集(不考虑尾气处理)气体。该装置可用于()A.锌和盐酸生成氢气B.二氧化锰和浓盐酸生成氯气C.碳酸钙和盐酸生成二氧化碳D.浓氨水和烧碱制取氨气【解析】选A。锌和盐酸反应生成的氢气可以用水除去挥发出来的氯化氢气体,可以用浓硫酸干燥,可以用向下排空气法收集,因此该装置可用于锌和盐酸反应制取氢气,故A正确;二氧化锰和浓盐酸生成氯气,反应需加热,氯气和水反应,氯气比空气重应用向上排空气法收集,故B错误;二氧化碳的密度比空气大,不能用向下排空气法收集,因此该装置不能用于碳酸钙和盐酸反应制取二氧化碳,故C错误;氨气极易溶于水,能和浓硫酸反应,不能用浓硫酸干燥氨气,因此该装置不能用于浓氨水和烧碱混合制取氨气,故D错误。命题角度2:非气体的制备【典例3】(2021·马鞍山模拟)在一定条件下,向Al2O3和过量C粉的混合物中通入氯气,可制得易水解的AlCl3,实验装置如图所示(尾气吸收装置略)。下列说法中正确的是()A.a装置分液漏斗中药品为稀盐酸B.b装置中盛装的是浓硫酸C.实验结束时,先熄灭d处的酒精灯D.e装置可以用装有氢氧化钠溶液的洗气瓶代替实验目的:利用Al2O3、过量C粉与氯气在加热条件下反应制取AlCl3。实验原理:制备装置1:利用浓盐酸和MnO2在加热条件下制取氯气。净化装置:氯气中含有HCl与H2O杂质,先利用饱和食盐水除去HCl,用浓硫酸除水。制备装置2:在加热条件下发生反应Al2O3+3Cl2+3C2AlCl3+3CO制取AlCl3。吸收装置:氯气有毒需要尾气处理,且AlCl3易水解需防止水蒸气进入。【解析】选C。根据分析可知,a装置为二氧化锰和浓盐酸在加热条件下制取氯气的装置,故a装置分液漏斗中药品为浓盐酸,A错误;b装置为吸收挥发的HCl气体,盛装的是饱和NaCl溶液,B错误;实验结束时,为防止倒吸,应先熄灭d处的酒精灯,C正确;由于氯化铝易水解,e中盛装碱石灰的目的是尾气处理,并防止空气中的水蒸气进入装置d中,若用装有氢氧化钠溶液的洗气瓶代替,不能达到防止空气中的水蒸气进入装置d中的目的,D错误。在题干不变的条件下,将实验装置改为如图所示的装置,则下列说法不正确的是()A.c中盛装的是浓硫酸B.实验时应先点燃d处酒精灯,再点燃a处酒精灯C.此反应中的尾气,除氯气外都可直接排放到大气中D.该装置不完善,其中应改进的一项是在d、e之间添加一个干燥装置【解析】选C。A项,c中盛装的是浓硫酸,干燥氯气,正确;B项,实验时应先点燃d处酒精灯,再点燃a处酒精灯,可以充分利用氯气,正确;C项,此反应中的尾气,除氯气外还有CO等,不能直接排放到大气中,错误;D项,为防止e装置中的水蒸气进入d,在d、e之间应添加一个干燥装置,正确。1.涉气类制备实验操作流程:2.涉气类制备实验先后顺序:(1)装配仪器时:先下后上,先左后右。(2)加入试剂时:先固后液。(3)实验开始时:先检查装置气密性,再加药品,后点燃酒精灯。(4)净化气体时:一般先除去有毒、有刺激性气味的气体,后除去无毒、无味的气体,最后除水蒸气。(5)防倒吸实验:往往是最后停止加热或停止通气。(6)防氧化实验:往往是最后停止通气。3.气体制备装置的改进:(1)改进的目的:用于加热易熔化的固体物质,这样可以有效地防止固体熔化时造成液体的倒流,如草酸晶体受热分解制取CO2气体。(2)“固体+液体气体”装置的创新。(3)“固(液)+液气体”装置的创新。图A的改进优点是能控制反应液的温度。图B的改进优点是使圆底烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等,便于液体顺利流下。命题点1:气体的制备、净化、收集(基础性考点)1.(2021·杭州模拟)下列关于实验室制取CO2、NH3和CaCO3的实验原理或操作能达到实验目的的是()【解析】选D。长颈漏斗下端管口没有浸没在液体中,会导致CO2气体的逸出,故A错误;碱石灰会吸收二氧化碳,不能用于净化CO2气体,故B错误;收集氨气时不能用橡皮塞堵住试管,应该用棉花,故C错误;CO2+2NH3+CaCl2+H2OCaCO3↓+2NH4Cl,故可用该装置制取CaCO3,故D正确。2.(2021·开封模拟)某实验小组拟利用如图装置制取干燥的氮气。下列说法错误的是()A.装置Ⅰ中发生的反应为NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2OB.装置Ⅱ的作用是冷凝水蒸气C.装置Ⅱ末端收集纯净干燥的N2只能用向下排空气法D.加热片刻后需要将酒精灯移开,说明该反应是放热反应【解析】选C。结合反应物和生成物,根据原子守恒和电子得失守恒,化学方程式为NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O,故A正确;根据化学方程式可知,产物有水蒸气,且反应物为溶液状态,可知反应在产生氮气的同时产生大量水蒸气,为了便于干燥,先利用装置Ⅱ将绝大多数水蒸气冷凝后再用装置Ⅲ干燥,装置Ⅱ的作用是冷凝水蒸气,故B正确;氮气的密度与空气的密度相差不大,不适合用排空气法收集,应该使用排水法收集,故C错误;加热片刻后将酒精灯移开,反应仍能进行,说明该反应自身放热,属于放热反应,故D正确。命题点2:非气体物质的制备(基础性考点)3.(2021·长沙模拟)四氯化钛是生产金属钛及其化合物的重要中间体,室温下四氯化钛是无色液体,沸点为136℃,极易水解。在650～850℃高温下,将Cl2通入TiO2和炭粉的混合物可得到TiCl4和一种有毒气体。如图是实验室制备TiCl4的部分装置,下列说法正确的是()A.装置A同样适合实验室制备氨气B.装置B中试剂是饱和食盐水,其作用是除HCl气体C.装置C处发生反应的化学方程式为2Cl2+C+TiO2TiCl4+CO2D.装置D处的直形冷凝管可更换为球形冷凝管【解析】选A。将生石灰放入圆底烧瓶内,分液漏斗中加入浓氨水,用装置A可制备氨气,A正确;因为四氯化钛极易水解,所以装置B中试剂是浓硫酸,其作用是干燥氯气,B不正确;装置C中生成的有毒气体应为CO,化学方程式为2Cl2+2C+TiO2TiCl4+2CO,C不正确;因为蒸气在球形冷凝管中冷凝后,很难完全流出,所以装置D处的直形冷凝管不能换成球形冷凝管,D不正确。4.(2021·新安模拟)实验室用Ca与H2反应制取氢化钙(CaH2)。下列实验装置和原理不能达到实验目的的是()A.装置甲制取H2B.装置乙净化干燥H2C.装置丙制取CaH2D.装置丁吸收尾气【解析】选D。装置甲利用稀盐酸与锌在简易装置中制取H2,实验装置和原理能达到实验目的,选项A不选;装置乙利用氢氧化钠溶液吸收氢气中的氯化氢气体、利用浓硫酸干燥氢气,起到净化干燥H2的作用,实验装置和原理能达到实验目的,选项B不选;装置丙利用纯净的氢气在加热条件下与钙反应制取CaH2,实验装置和原理能达到实验目的,选项C不选;装置丁是用于防止空气中的水蒸气及氧气进入与钙或CaH2反应,实验原理与吸收尾气不符合,过量氢气应收集或点燃,选项D选。命题点3:涉气实验综合考查(综合性考点)5.(2021·宿迁模拟)历史上曾利用“地康法”制氯气,其原理是以氯化铜作催化剂,利用氧气氧化氯化氢。如图为“地康法”制氯气的模拟装置。下列有关说法不正确的是()A.关闭K2打开K1,若漏斗中的液面不持续下降,则装置1的气密性良好B.打开K3,将浓盐酸逐滴滴入浓硫酸中可制备反应所需要的氯化氢C.装置2中盛放的是浓硫酸,通过观察气泡逸出的快慢可判断气体的通入量D.后续需要净化氯气的装置中,除杂试剂依次为饱和食盐水、碱石灰【解析】选D。关闭K2打开K1,漏斗中的液体进入装置1中使其气压变大,若漏斗中的液面不持续下降,则装置1的气密性良好,A说法正确;打开K3,将浓盐酸逐滴滴入浓硫酸中,浓硫酸具有吸水性,浓硫酸吸水放热促进氯化氢气体逸出,故可制备反应所需要的氯化氢,B说法正确;装置2中盛放的是浓硫酸,通过观察气泡逸出的快慢可判断气体的通入量,以调节氯化氢和氧气的比例,C说法正确;以氯化铜作催化剂,利用氧气氧化氯化氢,生成的氯气中含有水蒸气和剩余的氯化氢,后续需要净化氯气的装置中,除杂试剂依次为饱和食盐水、浓硫酸或无水氯化钙,氯气可被碱石灰吸收,D说法不正确。6.(2021·武汉模拟)某研究小组用NaBO2、SiO2和Na的固体混合物与H2在500℃条件下制备NaBH4,实验装置如图所示。已知NaBH4中B为+3价,下列说法错误的是()A.装置甲还可以用于制取CO2、H2SB.装置乙、丙中分别装有NaOH溶液和浓硫酸C.管式炉加热之前应收集装置尾部气体并验纯D.可将反应后混合物加水溶解后用重结晶法提纯【解析】选D。盐酸与锌反应生成氢气,由于盐酸具有挥发性,制取的氢气中含有氯化氢和水蒸气,故通过装置乙中的氢氧化钠溶液除去氯化氢杂质,再通过装置丙中的浓硫酸干燥除去水蒸气,干燥的氢气通入管式炉中一段时间后,对管式炉尾部流出的气体先验纯,再对管式炉进行加热,让氢气与NaBO2、SiO2和Na固体混合物在500℃条件下反应制备NaBH4,反应方程式为NaBO2+2SiO2+4Na+2H2NaBH4+2Na2SiO3,据此解答。装置甲为块状固体与液体不加热反应制气体的装置,可以看作启普发生器的简易装置,实验室用大理石或石灰石与稀盐酸反应制取二氧化碳,用硫化亚铁固体与稀盐酸或稀硫酸反应制取硫化氢,都属于块状固体与液体不加热反应制气体,装置甲可以用于制取CO2、H2S,故A正确;根据分析装置乙、丙分别用于除去氢气中混有的氯化氢和水蒸气,NaOH溶液可与氯化氢反应,浓硫酸具有吸水性,故B正确;氢气通入管式炉中与NaBO2、SiO2和Na固体混合物在500℃条件下反应制备NaBH4,高温下,管式炉中若含有空气,氢气与氧气反应会引发爆炸,则管式炉加热之前应收集装置尾部气体并验纯,故C正确;根据分析,管式炉中发生反应的化学方程式为NaBO2+2SiO2+4Na+2H2NaBH4+2Na2SiO3,NaBH4中B为+3价,则H为-1价,将反应后混合物加水溶解后,NaBH4可与水发生反应:NaBH4+2H2ONaBO2+4H2↑,无法做到NaBH4提纯,故D错误。7.(2021·石家庄模拟)下列装置用于实验室制氨气或验证氨气的化学性质,其中能达到实验目的的是()A.用装置甲制取氨气B.用装置乙除去氨气中的水蒸气C.用装置丙验证氨气具有还原性D.用装置丁吸收尾气【解析】选C。实验室采用装置甲制取氨气时,分液漏斗中盛装浓氨水,圆底烧瓶中盛放氢氧化钠固体或生石灰,图示药品使用不正确,不能用来制取氨气,A项错误;氨气与浓硫酸反应生成硫酸铵,不能用浓硫酸干燥氨气,B项错误;丙装置中发生反应:2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O,可以验证氨气具有还原性,C项正确;氨气与水直接接触,不能起防倒吸的作用,D项错误。8.(2021·太原模拟)“化学多米诺实验”是只需控制第一个反应,就能使若干化学实验依次发生,如图所示。已知:①Cu2++4NH3·H2O4H2O+[Cu(NH3)4]2+(该反应产物可作为H2O2的催化剂);②已知装置A、C中所用硫酸的浓度相同,装置B、D中所用金属锌的质量完全相同下列说法错误的是 ()A.该实验成功的关键条件是整套装置的气密性良好B.因为形成原电池,所以装置D中生成氢气的反应速率一定大于BC.导管a的作用是平衡A和B内气压D.装置H中出现浅黄色浑浊,可证明非金属性:O>S【解析】选B。B中稀硫酸和锌反应生成H2,H2进入C中,C中压强增加,把C中的硫酸和硫酸铜混合溶液挤压到D中,D中Zn和硫酸铜、硫酸反应生成Cu和H2,H2进入E中,E中压强增加,把E中的硫酸铜溶液挤压到F中,Cu2+和氨水生成蓝色Cu(OH)2沉淀,但随后转化为可溶性的[Cu(NH3)4]2+,被挤入G中,促使H2O2分解,H2O2分解生成的O2进入H中和过量H2S溶液反应,生成淡黄色的S沉淀,挥发出的H2S气体被NaOH溶液吸收,避免污染空气。该实验是通过改变装置内气压引发后续反应,在装置气密性良好的前提下才能进行,A正确;由于铜离子的氧化性强于氢离子,故锌先和铜离子发生反应而生成铜,铜离子反应后才可以和氢离子反应放出氢气,所以刚开始没有氢气产生,故D中生成氢气的反应速率不一定大于B,B错误;B中稀硫酸和锌反应生成H2,压强增加,在A和B之间增设了导管a,其作用是平衡A和B内气压,使稀硫酸顺利流下,C正确;根据分析可知G中生成的O2进入H中和过量H2S溶液反应,生成淡黄色的沉淀,则发生了反应:2H2S+O22S↓+2H2O,此反应中O2为氧化剂,S为氧化产物,根据氧化还原反应强弱规律,氧化性:氧化剂>氧化产物,即氧化性:O2>S,根据单质的氧化性越强,元素的非金属性越强,所以非金属性O>S,D正确。9.(2021·兴宁模拟)ClO2是一种极易溶于水且几乎不与冷水反应的黄绿色气体(沸点11℃),实验室制备纯净ClO2溶液的装置如图所示:已知下列反应:NaClO3+HClNaCl+ClO2+Cl2+H2O;NaClO2+HClNaCl+ClO2+H2O;NaClO2+Cl2NaCl+ClO2(均未配平)。下列说法正确的是()A.a中通入的N2可用CO2或SO2代替B.b中NaClO2可用饱和食盐水代替C.c中广口瓶最好放在冰水浴中冷却D.d中吸收尾气后只生成一种溶质【解析】选C。根据实验装置和反应方程式可知,a中用盐酸和NaClO3反应制取ClO2,由于制取的ClO2中混有氯气和挥发出的氯化氢气体,可用b装置吸收氯气和氯化氢,再用c中的蒸馏水吸收ClO2,获得纯净ClO2溶液,d中的氢氧化钠用于吸收尾气,防止污染环境,据此分析解答。a中通入N2的目的是氮气性质稳定且不影响实验,可将a中产生的ClO2和Cl2吹出并进入后续装置,继续实验,二氧化硫具有还原性,可将ClO2、NaClO3等物质还原,故A错误;b中NaClO2的作用是吸收ClO2中混有的氯气和氯化氢杂质气体,用饱和食盐水可吸收氯化氢,但不能吸收氯气,故B错误;ClO2是一种极易溶于水且几乎不与冷水反应的黄绿色气体,故c中广口瓶最好放在冰水浴中冷却,有利于吸收ClO2,故C正确;d中氢氧化钠和ClO2发生歧化反应生成NaCl和NaClO3,产物至少两种,故D错误。10.(2021·宜宾模拟)实验室里模拟侯氏制碱原理制备少量小苏打,下列装置不正确的是()【解析】选B。实验室制取氨气,可利用浓氨水与生石灰在固液不加热装置中制取,故A正确;制取二氧化碳不能使用稀硫酸与大理石反应,稀硫酸与碳酸钙反应生成硫酸钙微溶,附着在大理石表面,阻碍气体的制备,故B错误;制取小苏打时,先通入氨气使溶液显碱性,增大了二氧化碳的溶解度,从而反应制取小苏打,故C正确;碳酸氢钠溶解度低,以固体形式析出,故采用过滤的方法分离碳酸氢钠,故D正确。考点二有机物的制备(命题指数★★★★★)1.常见的有机物分离提纯方法:(1)蒸馏。实验原理利用有机物沸点的不同,通过加热使低沸点组分蒸发,再冷凝,从而与高沸点的物质分离开来注意事项①使用前要检查装置气密性②蒸馏烧瓶需垫石棉网加热③蒸馏时液体体积应占蒸馏烧瓶容积的1/3～2/3④温度计水银球应位于蒸馏烧瓶的支管口处⑤冷凝水方向为下口进上口出(2)分液。实验原理分离两种不互溶液体的混合物注意事项分液时下层液体从下口放出,上层液体从上口倒出(3)重结晶。实验原理将晶体用蒸馏水溶解,经过滤、蒸发、冷却等步骤再次析出晶体,得到更纯净的晶体的过程注意事项①被提纯的有机物在溶剂中的溶解度受温度影响大,冷却后容易结晶析出②杂质在溶剂中的溶解度很小或很大,易于除去2.常见有机物的检验与鉴别:物质试剂与方法现象与结论乙烯(1)加溴水或酸性KMnO4溶液。(2)点燃(1)褪色。(2)乙烯燃烧有黑烟醇(乙醇)(1)加活泼金属钠。(2)加乙酸、浓硫酸,加热。(3)红热铜丝多次插入乙醇中(1)有气体放出。(2)有果香味油状液体生成。(3)铜丝重新光亮,生成有刺激性气味的物质羧酸(乙酸)(1)加紫色石蕊试液。(2)加NaHCO3溶液(1)显红色。(2)有气体逸出酯闻气味或加稀硫酸有果香味;检验水解产物淀粉碘水呈现蓝色蛋白质(1)加浓硝酸。(2)灼烧(1)微热后显黄色。(2)产生烧焦羽毛的气味3.有机物的制备:高中课本(必修)中的有机实验(1)苯的取代反应。卤代反应原理+Br2+HBr注意事项①反应物是苯和液溴②催化剂是Fe或FeBr3(由加入铁粉和反应物液溴制得)③需加碎瓷片,防暴沸④有机产物为单取代溴苯⑤产物HBr中混有挥发出的Br2,欲证明该反应是取代反应,应先用CCl4试剂除杂后再用AgNO3溶液检验产品处理水洗(分液)—碱洗(分液)—水洗(分液)—干燥—蒸馏硝化反应原理+HO—NO2+H2O注意事项①试剂添加顺序:浓硝酸—浓硫酸—苯②浓硫酸的作用是催化剂和吸水剂③加热方式采用水浴加热,温度计水银球应插入水浴装置中④需加碎瓷片,防暴沸⑤有机产物为单取代硝基苯,有苦杏仁味产品处理水洗(分液)—碱洗(分液)—水洗(分液)—干燥—蒸馏(2)乙酸乙酯的制备。反应原理CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOC2H5+H2O注意事项①试剂添加顺序:乙醇—浓硫酸—乙酸②浓硫酸的作用是催化剂和吸水剂③长导管的作用为导气和冷凝,不能插入饱和碳酸钠溶液液面下,防倒吸回流④需加碎瓷片,防暴沸⑤饱和碳酸钠溶液的作用是溶解乙醇、反应乙酸、降低乙酸乙酯在水中的溶解度产品处理分液1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”(1)用水能够鉴别苯、乙醇、硝基苯。()提示:√。水与苯混合,有机层在上层;水与乙醇任意比互溶,不分层;水与硝基苯混合,有机层在下层。(2)用灼烧的方法可以区分蚕丝和人造纤维。()提示:√。蚕丝的主要成分是蛋白质,人造纤维的主要成分是纤维素。(3)乙烷中混有乙烯,可用酸性KMnO4溶液除杂。()提示:×。酸性KMnO4溶液可将乙烯氧化为CO2,引入新杂质,应选用溴水。(4)聚乙烯和聚氯乙烯均可用作食品包装材料。()提示:×。聚乙烯(PE)可用于包装食品,聚氯乙烯(PVC)不可。(5)乙酸乙酯制备实验中,除杂试剂饱和Na2CO3溶液可以换成NaOH溶液。()提示:×。乙酸乙酯与NaOH反应。(6)溴乙烷与NaOH乙醇溶液加热可制备乙烯,生成的气体直接通入酸性KMnO4溶液,紫色褪去即可证明乙烯生成。()提示:×。生成的乙烯中混有挥发出来的乙醇,乙醇也可使酸性KMnO4溶液紫色褪去。(7)向蔗糖水解液中加入银氨溶液,即可证明水解产物的生成。()提示:×。蔗糖水解液呈酸性,应先加入碱将溶液调至碱性,再用银氨溶液检验还原性糖。2.乙酸乙酯是一种用途广泛的精细化工产品。某课外小组设计实验室制取并提纯乙酸乙酯的方案如下:已知:①氯化钙可与乙醇形成CaCl2·6C2H5OH②有关有机物的沸点:试剂乙醚乙醇乙酸乙酸乙酯沸点/℃34.678.5117.977.1③2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3+H2OⅠ.制备过程装置如图所示,A中放有浓硫酸,B中放有9.5mL无水乙醇和6mL冰醋酸,D中放有饱和碳酸钠溶液。(1)写出乙酸与乙醇发生酯化反应的化学方程式__________________________。(2)实验过程中滴加大约3mL浓硫酸,B的容积最合适的是(填入正确选项前的字母)

A.25mLB.50mLC.250mLD.500mL(3)球形干燥管的主要作用是_________________________________________。

(4)预先向饱和Na2CO3溶液中滴加几滴酚酞试液,目的是___________________。

Ⅱ.提纯方法:①将D中混合液转入分液漏斗进行分液。②有机层用5mL饱和食盐水洗涤,再用5mL饱和氯化钙溶液洗涤,最后用水洗涤。有机层倒入一干燥的烧瓶中,用无水硫酸镁干燥,得粗产物。③将粗产物蒸馏,收集77.1℃的馏分,得到纯净干燥的乙酸乙酯。(5)第①步分液时,选用的两种玻璃仪器的名称分别是、。

(6)第②步中用饱和食盐水、饱和氯化钙溶液、最后用水洗涤,分别主要洗去粗产品中的,,。

【解析】(1)乙酸与乙醇在浓硫酸加热的条件下发生酯化反应,生成乙酸乙酯和水;(2)实验过程中圆底烧瓶需要加热,最大盛液量不超过其容积的2/3,烧瓶内液体的总体积为18.6mL,最合适的是50mL,选B;(3)球形干燥管的主要作用是防止倒吸;(4)预先向饱和Na2CO3溶液中滴加几滴酚酞试液,目的是便于观察液体分层(答案合理即可);(5)第①步分液时,选用的两种玻璃仪器的名称分别是分液漏斗、烧杯。(6)第②步中用饱和食盐水、饱和氯化钙溶液、最后用水洗涤,分别主要洗去粗产品中的碳酸钠、乙醇、氯化钙。答案:(1)CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O(2)B(3)防倒吸(4)便于观察液体分层(5)分液漏斗烧杯(6)碳酸钠乙醇氯化钙命题角度1:常见有机物的制备【典例1】(2019·全国卷Ⅰ)实验室制备溴苯的反应装置如图所示,关于实验操作或叙述错误的是 ()A.向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打开KB.实验中装置b中的液体逐渐变为浅红色C.装置c中碳酸钠溶液的作用是吸收溴化氢D.反应后的混合液经稀碱溶液洗涤、结晶,得到溴苯(1)实验目的:制备溴苯。(2)实验原理:制备装置—利用苯和溴在FeBr3的催化下制备溴苯。(3)净化装置—生成的HBr中含有一定量的溴蒸气,利用Br2易溶于CCl4而除去,防止干扰后续实验。(4)吸收装置—HBr与Na2CO3反应,吸收HBr。【解析】选D。向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液后二者会立即发生反应产生溴化氢和溴苯,所以需先打开K,A正确;由于反应过程是放热的,所以溴蒸气会挥发,溶解在CCl4中,故装置b中的液体逐渐变为浅红色,B正确;本实验中苯与溴发生取代反应会产生溴化氢,可以与碳酸钠发生反应,故装置c中的碳酸钠溶液的作用是吸收溴化氢,C正确;因溴苯不是固体,是油状液体,所以反应后的混合液经稀碱溶液洗涤,分液后得到溴苯,D不正确。(1)装置c中倒置漏斗有什么作用?提示:由于HBr气体易溶于水,因此倒置漏斗有防倒吸作用。(2)此实验能否说明苯与溴发生的是取代反应?提示:能。可以从碳酸钠溶液中有气体生成说明反应中产生了HBr气体,从而说明此反应为取代反应。(3)反应后的混合液经稀碱溶液洗涤,分液后得到溴苯会含有一定量的苯,应怎样除去?提示:苯和溴苯为互溶的沸点不同的两种有机液体,因此采用蒸馏的方式分离。命题角度2:陌生有机物的制备【典例2】(2020·全国Ⅱ卷)苯甲酸可用作食品防腐剂。实验室可通过甲苯氧化制苯甲酸,其反应原理简示如下:名称相对分子质量熔点/℃沸点/℃密度/(g·mL-1)溶解性甲苯92-95110.60.867不溶于水,易溶于乙醇苯甲酸122122.4(100℃左右开始升华)248——微溶于冷水,易溶于乙醇、热水实验步骤:(1)在装有温度计、冷凝管和搅拌器的三颈烧瓶中加入1.5mL甲苯、100mL水和4.8g(约0.03mol)高锰酸钾,慢慢开启搅拌器,并加热回流至回流液不再出现油珠。(2)停止加热,继续搅拌,冷却片刻后,从冷凝管上口慢慢加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液,并将反应混合物趁热过滤,用少量热水洗涤滤渣。合并滤液和洗涤液,于冰水浴中冷却,然后用浓盐酸酸化至苯甲酸析出完全。将析出的苯甲酸过滤,用少量冷水洗涤,放在沸水浴上干燥。称量,粗产品为1.0g。(3)纯度测定:称取0.122g粗产品,配成乙醇溶液,于100mL容量瓶中定容。每次移取25.00mL溶液,用0.01000mol·L-1的KOH标准溶液滴定,三次滴定平均消耗21.50mL的KOH标准溶液。回答下列问题:(1)根据上述实验药品的用量,三颈烧瓶的最适宜规格为(填标号)。A.100mLB.250mLC.500mL D.1000mL(2)在反应装置中应选用冷凝管(填“直形”或“球形”),当回流液不再出现油珠即可判断反应已完成,其判断理由是。

(3)加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液的目的是;该步骤亦可用草酸在酸性条件下处理,请用反应的离子方程式表达其原理。

(4)“用少量热水洗涤滤渣”一步中滤渣的主要成分是。

(5)干燥苯甲酸晶体时,若温度过高,可能出现的结果是。

(6)本实验制备的苯甲酸的纯度为;据此估算本实验中苯甲酸的产率最接近于(填标号)。

A.70%B.60%C.50%D.40%(7)若要得到纯度更高的苯甲酸,可通过在水中的方法提纯。

【解析】(1)上述液体药品的总量为101.5mL,根据“大而近”的原则选择250mL三颈烧瓶最适宜。(2)为了增加冷凝回流的效果应选用球形冷凝管;由题干表格可知甲苯不溶于水,苯甲酸易溶于热水,无油珠说明不溶于水的甲苯已经被完全氧化。(3)高锰酸钾与盐酸反应产生氯气,利用亚硫酸氢钠溶液的还原性除去过量的高锰酸钾,避免在用盐酸酸化时,产生氯气。草酸具有还原性,在酸性条件下可被高锰酸钾氧化为CO2,根据原子、电子、电荷守恒配平离子方程式2MnQUOTE+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O。(4)高锰酸钾的还原产物通常是Mn2+,也可能生成不溶于水的MnO2,故滤渣的主要成分是MnO2。(5)由题干表格可知苯甲酸在100℃左右开始升华,故干燥苯甲酸晶体时,若温度过高,部分苯甲酸会因升华而损失。(6)25.00mL中苯甲酸的物质的量n(苯甲酸)=n(KOH)=0.01000mol·L-1×21.50×10-3L=2.150×10-4mol,则苯甲酸的纯度为QUOTE×100%=86.0%;甲苯的物质的量为QUOTEmol,理论生成苯甲酸的质量为QUOTEmol×122g·mol-1≈1.72g,则产率为(1.0g×86.0%)÷1.72g×100%=50%。(7)提纯固体有机物苯甲酸通常采用重结晶的方法。答案:(1)B(2)球形无油珠说明不溶于水的甲苯已经被完全氧化(3)除去过量的高锰酸钾,避免在用盐酸酸化时,产生氯气2MnQUOTE+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O(4)MnO2(5)苯甲酸升华而损失(6)86.0%C(7)重结晶【规律方法】陌生有机物制备的分析流程【典例3】(2021·日照模拟)醇脱水是合成烯烃的常用方法,实验室合成环己烯的反应和实验装置(加热和夹持装置已省略)如下:可能用到的有关数据如下:相对分子质量密度/g·cm-3沸点/℃溶解性环己醇1000.9618161微溶于水环己烯820.810283难溶于水合成反应:在a中加入20g环己醇和2小片碎瓷片,冷却搅动下慢慢加入1mL浓