2025版高考化学一轮复习课时跟踪检测二十四综合实验题含解析新人教版

PAGE9-课时跟踪检测（二十四）综合试验题1．常温常压下，一氧化二氯(Cl2O)为棕黄色气体，沸点为3.8℃,42℃以上会分解生成Cl2和O2，Cl2O易溶于水并与水反应生成HClO。[制备产品]将氯气和空气(不参加反应)按体积比1∶3混合通入含水8%的碳酸钠中制备Cl2O，并用水汲取Cl2O(不含Cl2)制备次氯酸溶液。(1)各装置的连接依次为________→________→________→________→________。(2)装置B中多孔球泡和搅拌棒的作用是_____________________________；装置C的作用是________________________________________________________________________。(3)制备Cl2O的化学方程式为____________________________________________。(4)反应过程中，装置B需放在冷水中，其目的是____________________。(5)此方法相对于用氯气干脆溶于水制备次氯酸溶液有两个主要优点，分别是________________________________________________________________________、________________________________________________________________________。[测定浓度](6)已知次氯酸可被FeSO4等物质还原。用下列试验方案测定装置E所得溶液中次氯酸的物质的量浓度：量取10mL上述次氯酸溶液，并稀释至100mL，再从其中取出10.00mL于锥形瓶中，并加入10.00mL0.80mol·L－1的FeSO4溶液，充分反应后，用0.05000mol·L－1的酸性KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液24.00mL，则原次氯酸溶液的浓度为________。解析：(1)A装置制备氯气，D装置汲取氯气中的氯化氢气体，与空气形成1∶3的混合气体通入B装置，与含水8%的碳酸钠充分反应制备Cl2O，C装置汲取除去Cl2O中的Cl2，E装置中用水汲取Cl2O制备次氯酸溶液。(2)装置B中多孔球泡和搅拌棒的作用是加快反应速率，使反应充分进行；装置C装有足量的四氯化碳溶液，其作用是除去Cl2O中的Cl2。(3)氯气和空气(不参加反应)按体积比1∶3混合通入含水8%的碳酸钠中制备Cl2O，反应为：2Cl2＋Na2CO3=Cl2O＋2NaCl＋CO2或2Cl2＋2Na2CO3＋H2O=Cl2O＋2NaCl＋2NaHCO3。(4)由题可知：Cl2O42℃以上会分解生成Cl2和O2，故为防止反应放热后温度过高导致Cl2O分解，装置B需放在冷水中。(5)主要优点分别是制得的次氯酸溶液纯度较高，浓度较大。(6)依据反应ClO－＋2Fe2＋＋H2O=Cl－＋2Fe3＋＋2OH－、MnOeq\o\al(－,4)＋5Fe2＋＋8H＋=Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O，则原次氯酸溶液的浓度为eq\f(\f(1,2)×0.800mol·L－1×10×10－3L－0.05mol·L－1×24×10－3L×5×\f(100mL,10mL),10×10－3L)＝1.000mol·L－1。答案：(1)ADBCE(2)加快反应速率，使反应充分进行除去Cl2O中的Cl2(3)2Cl2＋Na2CO3=Cl2O＋2NaCl＋CO2(或2Cl2＋2Na2CO3＋H2O=Cl2O＋2NaCl＋2NaHCO3)(4)防止反应放热后温度过高导致Cl2O分解(5)制得的次氯酸溶液纯度较高浓度较大(6)1.000mol·L－12．草酸亚铁晶体(FeC2O4·xH2O)为淡黄色粉末，是生产锂电池的原料。某化学爱好小组对草酸亚铁晶体的一些性质进行探究。回答下列问题：(1)试验室用0.5mol·L－1FeSO4溶液与0.5mol·L－1(NH4)2C2O4溶液制备草酸亚铁晶体。要配制500mL0.5mol·L－1的FeSO4溶液，需称取FeSO4·7H2O(M＝278g·mol－1(2)为测定草酸亚铁晶体中结晶水含量，将石英玻璃管(带两端开关K1和K2，设为装置A)称重，记为m1g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m2试验操作步骤为打开K1、K2，缓缓通入N2→点燃酒精灯，小火加热→熄灭酒精灯→冷却至室温→停止通N2，关闭K1、K2→称量A。重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3g①仪器B的名称是________。②缓缓通入N2的目的是_____________________________________________________________________________________________________________________________。③依据试验数据，计算草酸亚铁晶体中结晶水数目x＝________(列式表示)。若不关闭K1和K2进行称量，则所得x将________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(3)为探究草酸亚铁的热分解产物，将试验(2)中已恒重的装置A接入下图所示装置进行试验。①试验中视察到装置B、F中澄清石灰水均变浑浊，装置E中固体变为红色，由此推断热分解产物中肯定含有________________。②停止试验时要先熄灭两处酒精灯，再接着通N2至玻璃管冷却到室温，目的是________________________________________________________________________。③若装置A中5.76g样品完全分解后残余2.88g黑色固体，E的硬质玻璃管中固体质量减轻0.64g。则草酸亚铁受热分解的化学方程式为__________________________________。解析：(1)配制500mL0.5mol·L－1的FeSO4溶液，则n(FeSO4·7H2O)＝0.5L×0.5mol·L－1＝0.25mol，故称取FeSO4·7H2O的质量为278g·mol－1×0.25mol＝69.5g；必需运用的玻璃仪器还有500mL容量瓶、胶头滴管。(2)①仪器B为干燥管。②缓缓通入N2的目的是排出装置A中的空气，防止加热时草酸亚铁被氧气氧化。③FeC2O4·xH2O的质量为(m2－m1)g，FeC2O4的质量为(m3－m1)g，则结晶水的质量为[m2－m1－(m3－m1)]g＝(m2－m3)g，则m(FeC2O4)∶m(H2O)＝(m3－m1)∶(m2－m3)＝144∶18x，解得x＝eq\f(8m2－m3,m3－m1)；若不关闭K1和K2进行称量，则m3偏大，x偏小。(3)①依据B中澄清石灰水变浑浊，可知分解产物中有CO2，依据E中固体变为红色，F中澄清石灰水变浑浊，可知分解产物中有CO。②停止试验时要先熄灭两处酒精灯，再接着通N2至玻璃管冷却到室温，目的是防止倒吸。③5.76g样品中n(FeC2O4)＝eq\f(5.76g,144g·mol－1)＝0.04mol，依据E中发生反应：CuO＋COeq\o(=,\s\up7(△))Cu＋CO2ΔM(固)＝16g·mol－1，可知样品分解生成的CO的物质的量n(CO)＝eq\f(0.64g,16g·mol－1)＝0.04mol，残余2.88g黑色固体中n(Fe)＝0.04mol，n(O)＝eq\f(2.88－56×0.04,16)mol＝0.04mol，该黑色固体中n(Fe)∶n(O)＝1∶1，则黑色固体为FeO，草酸亚铁分解产生的CO2的质量m(CO2)＝(5.76－2.88－0.04×28)g＝1.76g，n(CO2)＝eq\f(1.76g,44g·mol－1)＝0.04mol，故草酸亚铁受热分解的化学方程式为FeC2O4eq\o(=,\s\up7(△))FeO＋CO↑＋CO2↑。答案：(1)69.5500mL容量瓶、胶头滴管(2)①干燥管②排出装置A中的空气，防止加热时草酸亚铁被氧气氧化③eq\f(8m2－m3,m3－m1)偏小(3)①CO2和CO②防止倒吸③FeC2O4eq\o(=,\s\up7(△))FeO＋CO↑＋CO2↑3．亚硝酸钙[Ca(NO2)2]是水泥混凝土外加剂的主要原料，某学习小组设计试验制备亚硝酸钙，试验装置如图所示。(夹持装置略去)已知：2NO＋CaO2eq\o(=,\s\up7(△))Ca(NO2)22NO2＋CaO2eq\o(=,\s\up7(△))Ca(NO3)2Ca(OH)2＋NO＋NO2=Ca(NO2)2＋H2O请回答下列问题：(1)向三颈烧瓶中加入稀硝酸之前，应向装置中通入一段时间的N2，缘由是________________________________________________________________________。(2)装置D的名称是__________；装置B中盛装的试剂是__________。(3)装置F中的酸性K2Cr2O7溶液可将剩余的NO氧化成NOeq\o\al(－,3)，溶液由橙色(Cr2Oeq\o\al(2－,7))变为绿色(Cr3＋)，发生反应的离子方程式为____________________________________。(4)已知Ca(NO2)2溶液显弱碱性，其对应的酸简单分解，产生NO气体，设计试验证明装置F中有亚硝酸钙生成：______________________________________________________________________________________________________________。(5)工业上可用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2。①若n(NO)∶n(NO2)＞1∶1，则会导致_____________________________；②若n(NO)∶n(NO2)＜1∶1，则会导致________________________________。解析：(1)因为NO极易被氧气氧化为NO2，所以试验先通一段时间的氮气目的是为了将装置内的空气排净，避开将NO氧化。(2)装置D为U形管，而且两边各有一个支管口，所以是U形具支干燥管。装置B中的试剂为蒸馏水，其作用是将反应产生的NO2转化为NO。(3)酸性K2Cr2O7溶液将NO氧化成NOeq\o\al(－,3)，Cr2Oeq\o\al(2－,7)变为Cr3＋，明显在反应物中应当添加氢离子，在生成物中应当添加水，依据化合价升降相等、电荷守恒和原子守恒得到离子方程式为Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋2NO＋6H＋=2Cr3＋＋2NOeq\o\al(－,3)＋3H2O。(4)Ca(NO2)2溶液显弱碱性，说明HNO2是弱酸，其对应的酸(HNO2)简单分解，产生NO气体，所以可以选择向样品中加入强酸，利用强酸制弱酸的原则，生成HNO2，HNO2分解得到NO，NO被空气氧化得到红棕色的NO2，视察现象就能证明NaNO2的存在。(5)①若n(NO)∶n(NO2)＞1∶1，则对于题目给的第三个反应，NO过量，最终排放会污染空气。②若n(NO)∶n(NO2)＜1∶1，则对于题目给的第三个反应，NO2过量，会发生反应：2Ca(OH)2＋4NO2=Ca(NO2)2＋Ca(NO3)2＋2H2O，所以产物中的硝酸钙杂质的含量会增加。答案：(1)解除装置中的空气，防止其将生成的NO氧化为NO2(2)U形具支干燥管蒸馏水(3)Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋2NO＋6H＋=2Cr3＋＋2NOeq\o\al(－,3)＋3H2O(4)取少量E中反应后的固体于试管中，滴加少许稀硫酸，试管口有红棕色气体生成(5)①排放气体中NO含量上升，污染环境②产品中Ca(NO3)2杂质含量上升4．硼是第ⅢA族元素，单质硼在加热条件下能与多种非金属反应。某同学欲利用氯气和单质硼反应制备三氯化硼。已知BCl3的沸点为12.5℃，熔点为－107.3℃，遇水猛烈反应，生成硼酸和盐酸。该同学选用如图所示的部分装置(可以重复选用)进行试验，请回答下列问题：(1)A中反应的离子方程式为_________________________________________________。(2)图中g管的作用是_____________________________________________________。(3)装置的连接依次依次为A→____→____→____→E→D→F；在E、F装置间连接D装置的作用是____________________________________________________________。(4)停止试验时，正确的试验操作是___________________________________________________________________________________________________________________。(5)若硼酸(H3BO3)为一元弱酸，则其钠盐NaH2BO3为________(填“正盐”“酸式盐”或“碱式盐”)。(6)试验完成后，某同学向F中(溶液含有0.05mol·L－1NaClO、0.05mol·L－1NaCl、0.1mol·L－1NaOH)滴加品红溶液，发觉溶液褪色。现设计试验探究溶液褪色的缘由，请完成试验方案。试验序号0.1mol·L－1NaClO溶液/mL0.1mol·L－1NaCl溶液/mL0.2mol·L－1NaOH溶液/mLH2O/mL品红溶液现象①5.000x4滴较快褪色②05.05.004滴不褪色③5.005.004滴缓慢褪色则x＝________，结论：______________________________________________。解析：(1)A中二氧化锰和浓盐酸在加热条件下发生氧化还原反应生成Cl2，离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。(2)g管的作用是保持气压平衡，便于分液漏斗中的液体流入蒸馏烧瓶。(3)A中二氧化锰和浓盐酸在加热条件下发生氧化还原反应生成Cl2，生成的Cl2中含有HCl、水蒸气，故连接B装置用饱和食盐水汲取HCl，再连接D装置用浓硫酸吸水干燥，C中生成BCl3，在E中得到BCl3，为防止生成的BCl3水解，E装置后须要连接干燥装置D，最终用F汲取未反应的Cl2，故装置的连接依次为A→B→D→C→E→D→F。(4)停止试验，先熄灭C处酒精灯，为防止倒吸，再将F处导管取出，最终熄灭A处酒精灯。(5)若硼酸(H3BO3)为一元弱酸，则NaH2BO3为正盐。(6)三组对比试验溶液总体积应相同，都为10.0mL，故试验①水的体积为5.0mL；试验①③褪色，说明NaClO使品红溶液褪色，相对于试验①来说试验③褪色较慢，说明溶液碱性越强褪色越慢。答案：(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up7(△))Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O(2)保持气压平衡，便于分液漏斗中的液体流入蒸馏烧瓶(3)BDC起干燥作用，防止三氯化硼遇水猛烈反应(4)先熄灭C处酒精灯，将F处导管取出，最终熄灭A处酒精灯(5)正盐(6)5.0NaClO能使品红溶液褪色，溶液碱性越强褪色越慢5．试验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。资料：K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生O2，在碱性溶液中较稳定。(1)制备K2FeO4(夹持装置略)①A为氯气发生装置。A中反应的化学方程式是_________________________________(锰被还原为Mn2＋)。②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。③C中得到紫色固体和溶液。C中Cl2发生的反应有3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH=2K2FeO4＋6KCl＋8H2O，另外还有________________________________。(2)探究K2FeO4的性质①取C中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液a，经检验气体中含有Cl2。为证明是否K2FeO4氧化了Cl－而产生Cl2，设计以下方案：方案Ⅰ取少量a，滴加KSCN溶液至过量，溶液呈红色方案Ⅱ用KOH溶液充分洗涤C中所得固体，再用KOH溶液将K2FeO4溶出，得到紫色溶液b，取少量b，滴加盐酸，有Cl2产生ⅰ.由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有________，但该离子的产生不能推断肯定是K2FeO4将Cl－氧化，还可能由______________________________________产生(用方程式表示)。ⅱ.方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl－。用KOH溶液洗涤的目的是________________________________________________________________________。②依据K2FeO4的制备试验得出：氧化性Cl2________FeOeq\o\al(2－,4)(填“>”或“<”)，而方案Ⅱ试验表明，Cl2和FeOeq\o\al(2－,4)的氧化性强弱关系相反，缘由是__________________。③资料表明，酸性溶液中的氧化性FeOeq\o\al(2－,4)>MnOeq\o\al(－,4)，验证明验如下：将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中，振荡后溶液呈浅紫色。该现象能否证明氧化性FeOeq\o\al(2－,4)>MnOeq\o\al(－,4)。若能，请说明理由；若不能，进一步设计试验方案。理由或方案：_____________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)①KMnO4被HCl还原为MnCl2，HCl被氧化为Cl2，反应的化学方程式为2KMnO4＋16HCl=2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。②应在装置B中加入饱和食盐水，以除去混在Cl2中的HCl。洗气时，气体应长管进、短管出。③过量的KOH还能与Cl2发生歧化反应，化学方程式为Cl2＋2KOH=KCl＋KClO＋H2O。(2)①ⅰ.滴加KSCN溶液，溶液变红，说明原溶液中含有Fe3＋。有Fe3＋生成，不能推断FeOeq\o\al(2－,4)肯定与Cl－发生了反应，依据题目给出的信息，K2FeO4在酸性或中性条件下，FeOeq\o\al(2－,4)会与H＋发生氧化还原反应生成Fe3＋和O2，离子方程式为4FeOeq\o\al(2－,4)＋20H＋=4Fe3＋＋3O2↑＋10H2O。ⅱ.用KOH溶液洗涤可除去混在C所得固体中的ClO－。②碱性条件下，氧化性Cl2>FeOeq\o\al(2－,4)；而在酸性条件下，FeOeq\o\al(2－,4)的氧化实力增加，氧化性Cl2<FeOeq\o\al(2－,4)。由此可见，两者氧化性强弱关系相反，主要缘由是溶液的酸碱性不同。③理由：FeOeq\o\al(2－,4)在过量酸的作用下完全转化为Fe3＋和O2，溶液浅紫色肯定是MnOeq\o\al(－,4)的颜色。方案：向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4，视察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色。答案：(1)①2KMnO4＋16HCl=2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O②③Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O(2)①ⅰ.Fe3＋4FeOeq\o\al(2－,4)＋20H＋=4Fe3＋＋3O2↑＋10H2Oⅱ.解除ClO－的干扰②>溶液酸碱性不同③理由：FeOeq\o\al(2－,4)在过量酸的作用下完全转化为Fe3＋和O2，溶液浅紫色肯定是MnOeq\o\al(－,4)的颜色方案：向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4，视察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色6．芳香族羧酸通常用芳香烃的氧化来制备。芳香烃的苯环比较稳定，难于氧化，而环上的支链不论长短，在猛烈氧化时，最终都氧化成羧基。某同学用甲苯的氧化反应制备苯甲酸。反应原理：＋KOH＋2MnO2↓＋H2O相关物质的物理常数：名称相对分子质量性状熔点/℃沸点/℃密度/(g·cm－3)溶解性水乙醇乙醚甲苯92无色液体，易燃，易挥发－95110.60.8669不溶易溶易溶苯甲酸122白色片状或针状晶体122.42481.2659微溶易溶易溶主要试验装置和流程如下：试验方法：将肯定量的甲苯和KMnO4溶液置于图1装置中，在90℃时，反应一段时间，再停止反应，按如下流程分别出苯甲酸和回收未反应的甲苯。(1)操作Ⅰ为_________；操作Ⅱ为_________。(2)假如水层呈紫色，要先加亚硫酸氢钾，然后再加入浓盐酸酸化。加亚硫酸氢钾的目的是________________________________________________________________________。(3)白色固体B的主要成分为_________，其中可能含有的主要杂质是_________。(4)下列关于仪器的组装或者运用正确的是_________。A．抽滤可以加快过滤速度，得到较干燥的沉淀B．安装电动搅拌器时，搅拌器下端不能与三颈烧瓶底、温度计等接触C．图1回流搅拌装置可采纳酒精灯干脆加热的方法D．图1冷凝管中水的流向是上进下出(5)称取1.22g产品，配成100.0m