2023届高考化学人教版一轮复习高考必考大题专练(三)化学实验综合探究题

高考必考大题专练（三）化学实验综合探究题1．[2021·湖南卷，15]碳酸钠俗称纯碱，是一种重要的化工原料。以碳酸氢铵和氯化钠为原料制备碳酸钠，并测定产品中少量碳酸氢钠的含量，过程如下：步骤Ⅰ.Na2CO3的制备步骤Ⅱ.产品中NaHCO3含量测定①称取产品2.500g，用蒸馏水溶解，定容于250mL容量瓶中；②移取25.00mL上述溶液于锥形瓶，加入2滴指示剂M，用0.1000mol·L－1盐酸标准溶液滴定，溶液由红色变至近无色（第一滴定终点），消耗盐酸V1mL；③在上述锥形瓶中再加入2滴指示剂N，继续用0.1000mol·L－1盐酸标准溶液滴定至终点（第二滴定终点），又消耗盐酸V2mL；④平行测定三次，V1平均值为22.45，V2平均值为23.51。已知：（ⅰ）当温度超过35℃时，NH4HCO3开始分解。（ⅱ）相关盐在不同温度下的溶解度表（g/100gH2O）温度/℃0102030405060NaCl35.735.836.036.336.637.037.3NH4HCO311.915.821.027.0NaHCO36.98.29.611.112.714.516.4NH4Cl29.433.337.241.445.850.455.2回答下列问题：（1）步骤Ⅰ中晶体A的化学式为，晶体A能够析出的原因是；（2）步骤Ⅰ中“300℃加热”所选用的仪器是（填标号）；（3）指示剂N为，描述第二滴定终点前后颜色变化；（4）产品中NaHCO3的质量分数为（保留三位有效数字）；（5）第一滴定终点时，某同学俯视读数，其他操作均正确，则NaHCO3质量分数的计算结果（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。2.氯化亚砜（SOCl2）和硫酰氯（SO2Cl2）在空气中遇水蒸气发生剧烈反应，并产生大量白雾。SO2Cl2常作氯化剂或氯磺化剂，用于制造药品、染料和表面活性剂，其部分性质如表所示：物质物理性质化学性质SO2Cl2熔点：－54.1℃；沸点：69.1℃100℃以上分解生成SO2和Cl2Ⅰ.氯化亚砜遇水蒸气发生反应的化学方程式是；实验室蒸干FeCl3溶液不能得到无水FeCl3，但是加热SOCl2和FeCl3·6H2O的混合物可得到无水FeCl3，其主要原因是。Ⅱ.实验室合成SO2Cl2的原理：SO2（g）＋Cl2（g）⇌SO2Cl2（l）ΔH＜0。某小组设计的实验装置如图所示（夹持仪器已省略），请回答问题：（1）装置D中的试剂是；活性炭的作用是。（2）实验室常用高锰酸钾固体与浓盐酸在常温下反应制氯气，写出离子方程式：________________________________________________________________________。（3）实验室用Na2SO3粉末与75%的浓硫酸反应制备SO2，发现产生的SO2很少，可能的原因是（任写一种原因即可）。（4）实验完毕后，从装置C的反应瓶中的混合物中分离硫酰氯的操作是。（5）为了测定SO2Cl2产品纯度（杂质不参与反应），称取agSO2Cl2产品于锥形瓶中，加入足量蒸馏水，充分反应，实验装置如图所示。用cmol·L－1AgNO3溶液滴定反应后的溶液至终点（滴几滴K2CrO4溶液作指示剂），消耗AgNO3溶液的体积为VmL。①用棕色滴定管盛装AgNO3溶液，其原因是。②该SO2Cl2产品的纯度为。③实验中，控制分液漏斗活塞，缓慢滴加蒸馏水，避免氯化氢挥发。如果操作时滴加蒸馏水的速率过快，则测得结果（填“偏高”“偏低”或“无影响”）。3．某兴趣小组在定量分析了镁渣（含有MgCO3、Mg（OH）2、CaCO3、Al2O3、Fe2O3和SiO2）中Mg含量的基础上，按如下流程制备六水合氯化镁（MgCl2·6H2O）。相关信息如下：①700℃只发生MgCO3和Mg（OH）2的分解反应。②NH4Cl溶液仅与体系中的MgO反应，且反应程度不大。③“蒸氨”是将氨从固液混合物中蒸出来，且须控制合适的蒸出量。请回答：（1）下列说法正确的是。A．步骤Ⅰ，煅烧样品的容器可以用坩埚，不能用烧杯和锥形瓶B．步骤Ⅲ，蒸氨促进平衡正向移动，提高MgO的溶解量C．步骤Ⅲ，可以将固液混合物C先过滤，再蒸氨D．步骤Ⅳ，固液分离操作可采用常压过滤，也可采用减压过滤（2）步骤Ⅲ，需要搭建合适的装置，实现蒸氨、吸收和指示于一体（用硫酸溶液吸收氨气）。①选择必须的仪器，并按连接顺序排列（填写代表仪器的字母，不考虑夹持和橡皮管连接）：热源→。②为了指示蒸氨操作完成，在一定量硫酸溶液中加指示剂，请给出指示剂并说明蒸氨可以停止时的现象________________________________________________。（3）溶液F经盐酸酸化、蒸发、结晶、过滤、洗涤和低温干燥得到产品。取少量产品溶于水后发现溶液呈碱性。①含有的杂质是。②从操作上分析引入杂质的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________。（4）有同学采用盐酸代替步骤Ⅱ中的NH4Cl溶液处理固体B，然后除杂，制备MgCl2溶液。已知金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围：金属离子pH开始沉淀完全沉淀Al3＋3.04.7Fe3＋1.12.8Ca2＋11.3—Mg2＋8.410.9请给出合理的操作排序（从下列操作中选取，按先后次序列出字母，操作可重复使用）：固体B→a→（）→（）→（）→（）→（）→（）→MgCl2溶液→产品。a．用盐酸溶解b．调pH＝3.0c．调pH＝5.0d．调pH＝8.5e．调pH＝11.0f.过滤g．洗涤4．MnSO4晶体是一种易溶于水的微红色晶体，某校同学设计实验制备并检验MnSO4的性质。回答下列问题：（1）甲组同学设计用SO2和适量纯净的MnO2制备MnSO4，其装置如下：①A装置中固体药品X（正盐）通常是（填化学式）。②B装置中通SO2的导管末端接多孔球泡的目的是。（2）乙组同学定性检验甲组同学的产品中Mn2＋的存在，取少量晶体溶于水，加入（NH4）2S2O8溶液，滴入硝酸银（作催化剂），微热振荡，溶液显紫色，发生反应的离子方程式为。（3）丙组同学为检验无水MnSO4（接近白色）的热分解产物，将MnSO4晶体脱水后放入下图所示的装置中，打开K1和K2，缓慢通入N2，加热，硬质玻璃管中最后得到黑色固体。①检验分解的气态产物中是否有SO2及SO3，装置E、F中的溶液依次是、（填字母）。a．Ba（NO3）2溶液b．BaCl2溶液c．品红溶液d．浓硫酸②若D中得到的黑色粉末为Mn3O4，E、F中均有明显现象，则D中发生反应的化学方程式为。（4）丁组同学设计实验，以丙组同学得到的黑色粉末为原料，利用铝热反应原理将其还原为金属锰，所需的药品除氯酸钾外，还需要。高考必考大题专练（三）1．解析：（1）根据相关盐在不同温度下的溶解度可知，30～35℃，NaHCO3的溶解度明显小于NaCl、NH4HCO3和NH4Cl的溶解度，因此NaHCO3在步骤Ⅰ中结晶析出。（2）300℃给固体加热选用的仪器应为坩埚。（3）本题中测定碳酸氢钠含量采用了双指示剂滴定法，第一滴定过程以酚酞为指示剂，Na2CO3转化为NaHCO3，第二滴定过程以甲基橙为指示剂，NaHCO3转化为NaCl、CO2和H2O，所以第二滴定终点前后溶液由黄色变为橙色，且半分钟内不变色。（4）由（3）的分析过程可知，25.00mL待测液中所含NaHCO3的物质的量为0.1000mol·L－1×（V2－V1）×10－3L，则2.500g产品中所含NaHCO3的质量为84g·mol－1×eq\f(250mL,25.00mL)×0.1000mol·L－1×（23.51－22.45）×10－3L≈0.089g，则产品中NaHCO3的质量分数＝eq\f(0.089g,2.500g)×100%≈3.56%。（5）第一次滴定终点时，俯视读数，导致测得的V1偏小，NaHCO3质量分数的计算结果偏大。答案：（1）NaHCO330～35℃，NaHCO3的溶解度小于NaCl、NH4HCO3和NH4Cl的溶解度（2）D（3）甲基橙溶液由黄色变为橙色，且半分钟内不变色（4）3.56%（5）偏大2．解析：由于SO2Cl2的沸点较低，在高于100℃时分解，且合成SO2Cl2的反应是可逆反应，正反应是放热反应，冰水浴有利于生成和收集SO2Cl2。氯气和二氧化硫反应不充分，过量的氯气和二氧化硫用碱石灰吸收，装置E用于吸收尾气，同时避免空气中的水蒸气进入反应装置。由于SO2Cl2遇水蒸气发生剧烈反应，所以氯气、二氧化硫在进入反应瓶前都需要干燥。（1）SO2为酸性氧化物，应用P2O5或硅胶干燥。（4）装置C中的反应瓶中的活性炭和硫酰氯（液态）通过过滤分离。（5）②n（AgNO3）＝n（AgCl）＝2n（SO2Cl2），SO2Cl2的纯度为eq\f(\f(cmol·L－1×V×10－3L,2)×135g·mol－1,ag)×100%＝eq\f(135cV,20a)%。③滴加蒸馏水的速率过快，产生氯化氢的速率过快，部分氯化氢会挥发出来，导致生成氯化银的量减小，使测得结果偏低。答案：Ⅰ.SOCl2＋H2O=SO2↑＋2HCl↑SOCl2与水反应产生的HCl会抑制FeCl3水解Ⅱ.（1）P2O5（或硅胶）作催化剂（2）2MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋10Cl－＋16H＋=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O（3）Na2SO3已变质（或浓硫酸的浓度太小或产生的SO2部分溶解等，任写一种即可）（4）过滤（5）①AgNO3见光易分解②eq\f(135cV,20a)%③偏低3．解析：（1）煅烧样品应在坩埚中进行，不能在烧杯和锥形瓶中进行，A项正确；蒸氨促进反应MgO＋2NH4Cl＋H2O⇌MgCl2＋2NH3·H2O正向移动，提高MgO的溶解量，B项正确；由于NH4Cl溶液与MgO的反应程度不大，先过滤，再蒸氨导致大量未反应的MgO损失，产率降低，C项错误；最后得到的是MgCl2·6H2O，固液分离操作既可以用常压过滤，也可以用减压过滤，D项正确。（2）①装置a用作反应容器，装置d用于导气，装置f用于防倒吸，装置c用于尾气处理（吸收氨），故连接的顺序为热源→a→d→f→c。②当H2SO4溶液中的H2SO4均转化为（NH4）2SO4时，表示蒸氨可以停止时的现象是溶液由红色变为橙色。（3）①产品溶于水后溶液呈碱性，说明可能含有的杂质为Mg（OH）2或Mg（OH）Cl。②引入该杂质最有可能的操作是过度蒸发浓缩导致Mg2＋水解生成Mg（OH）2或Mg（OH）Cl。（4）若用盐酸代替NH4Cl溶液，则用盐酸溶解固体B所得溶液中含有Mg2＋、Al3＋、Fe3＋和Ca2＋。根据金属离子形成氢氧化物沉淀的pH范围，可先将溶液pH调节至5.0，使Fe3＋和Al3＋分别完全转化为Fe（OH）3和Al（OH）3沉淀从而过滤除去，再将溶液pH调节至11.0，将Mg2＋转化为Mg（OH）2，过滤得到Mg（OH）2固体，洗涤后用盐酸溶解即可得到MgCl2溶液，故合理的操作顺序为固体B→a→c→f→e→f→g→a。答案：（1）ABD（2）①a→d→f→c②甲基橙，颜色由红色变橙色（3）①碱式氯化镁（氢氧化镁）②过度蒸发