2023届新高考新教材化学人教版一轮训练-第十章第3讲　热点综合实验探究

第十章第3讲热点综合实验探究1．硫酸亚铁在印染、医药、化肥等多个行业有广泛应用。某学习小组对硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)的热分解产物进行探究，回答下列问题：(1)装置A中石棉绒的作用为____________________________；装置D中的仪器名称为________。(2)按气流方向，上述装置合理的连接顺序为a→________、________→________、________→________、________→h(填装置口小写字母)(3)该小组同学按上述顺序连接各装置并进行实验，请为他们补全表格：装置编号填装试剂实验现象实验结论AFeSO4·7H2O绿色固体逐渐变为红色粉末B①________②________分解产物中含有SO2CBaCl2溶液产生白色沉淀③________D无水CuSO4粉末白色固体逐渐变为蓝色分解产物中含有水蒸气E④________(4)硫酸亚铁晶体分解的化学方程式为______________________________。(5)设计实验证明A中得到的红色粉末不含＋2价铁元素：______________(简述实验操作及现象)。解析：(1)装置A中石棉绒的作用为防止固体粉末堵塞导管，装置D中的仪器名称为球形干燥管；(2)由实验目的和原理知，A中发生FeSO4·7H2O分解，装置D用于检验水蒸气，装置C用于检验SO3，装置B用于检验SO2，装置E用于尾气处理，按气流方向，装置合理的连接顺序为agfedcbh；(3)装置B用于检验SO2，可以用品红溶液褪色证明分解产物中含有SO2；装置C中BaCl2溶液产生白色沉淀可以证明分解产物中含有SO3；装置E为尾气处理，应填装的试剂为NaOH溶液；(4)根据现象可知硫酸亚铁晶体分解的生成物为Fe2O3、水蒸气、SO3和SO2，化学方程式为2FeSO4·7H2Oeq\o(=,\s\up7(高温))Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O↑；(5)取实验后反应管中少量固体，溶于稀盐酸后，向溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，不产生蓝色沉淀。答案：(1)防止固体粉末堵塞导管(球形)干燥管(2)gfedcb(3)①品红溶液②溶液由红色褪为无色③分解产物中含有SO3④NaOH溶液(4)2FeSO4·7H2Oeq\o(=,\s\up7(高温))Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O↑(5)取实验后反应管中少量固体，溶于稀盐酸后，向溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，不产生蓝色沉淀2．水杨酸甲酯又叫冬青油，是一种重要的有机合成原料。某化学小组用水杨酸()和甲醇在酸性催化剂催化下合成水杨酸甲酯并计算其产率。实验步骤：Ⅰ.如图，在三颈烧瓶中加入6.9g(0.05mol)水杨酸和24g(30mL，0.75mol)甲醇，向混合物中加入约10mL甲苯(甲苯与水形成的共沸物，沸点为85℃，该实验中加入甲苯，易将水带出)，再小心地加入5mL浓硫酸，摇动混匀，加入1～2粒沸石，组装好实验装置，在85～95℃下恒温加热反应1.5小时；Ⅱ.待装置冷却后，分离出甲醇，然后转移至分液漏斗，依次用少量水、5%NaHCO3溶液和水洗涤；分出的产物加入少量无水MgSO4固体，过滤得到粗酯；Ⅲ.将粗酯进行蒸馏，收集221℃～224℃的馏分，得水杨酸甲酯4.5g。常用物理常数：名称相对分子质量颜色状态相对密度熔点(℃)沸点(℃)溶解度(水中)水杨酸甲酯152无色液体1.18－8.6224微溶水杨酸138白色晶体1.44158210不溶甲醇32无色液体0.792－9764.7互溶请根据以上信息回答下列问题：(1)仪器A的名称是________，制备水杨酸甲酯时，最合适的加热方法是________。(2)本实验中提高产率的措施有________。(3)反应结束后，分离甲醇的操作是蒸馏或________。(4)洗涤操作中，第一次水洗的主要目的是______________________________，第二次水洗的主要目的是________________________。(5)检验产品中是否含有水杨酸的化学方法是________。(6)本实验的产率为________________(保留两位有效数字)。解析：(1)根据题中仪器A的构造判断该仪器的名称；控制温度在85～95℃下恒温下加热反应，需要温度计控制水浴温度加热；(3)根据甲醇和水杨酸甲酯是互溶的液体，存在沸点差异选择分离方法，也可根据二者在水里的溶解性来选择分离方式；(4)在洗涤操作中，第一次洗涤的主要目的是除去大部分催化剂硫酸；第二次水洗，主要目的是除去产品中残留的碳酸氢钠；(5)根据酸能使紫色石蕊试液变红来解答；(6)先根据水杨酸和甲醇的物质的量，然后判断过量情况，根据不足量计算出理论上生成水杨酸甲酯的物质的量，最后根据实际上制取的水杨酸甲酯计算出产率。水杨酸和甲醇的物质的量分别为：0.05mol，0.75mol，由于水杨酸和甲醇是按照1∶1进行反应，所以甲醇过量，生成水杨酸甲酯的量要按照水杨酸的物质的量计算，即理论上生成0.05mol水杨酸甲酯；实际上生成的水杨酸甲酯的质量为4.5g，物质的量为：eq\f(4.5g,152g/mol)＝0.0296mol，所以实验中水杨酸甲酯的产率为eq\f(0.0296mol,0.05mol)×100%＝59%。答案：(1)球形冷凝管水浴加热(2)将反应生成的水从反应体系中分离开来，使平衡向右移动，从而提高该反应的产率(3)水洗分液(4)洗掉大部分硫酸洗掉碳酸氢钠(5)取少量产品于试管中，滴加少量的紫色石蕊试液，观察是否变红(6)59%3．(2021·江西抚州市临川一中高三其他模拟)1，2二氯乙烷(CH2ClCH2Cl)外观为无色或浅黄色透明液体，难溶于水，易溶于有机溶剂，碱性条件下水解程度较大，主要用作氯乙烯(聚氯乙烯单体)制取过程的中间体。实验室制备1，2二氯乙烷的主要原理：C2H5OHeq\o(→,\s\up7(P2O5),\s\do5(150℃))CH2=CH2＋H2O；Cl2＋CH2=CH2→CH2ClCH2Cl(1)写出装置A中发生反应的离子方程式_________________________。(2)F装置的作用是_______________________，D装置中长玻璃导管的作用是_______________。尾气可以通过盛有________、________的洗气瓶进行吸收。(3)实验时先装入1，2二氯乙烷液体，其作用是________(填序号)。a．溶解Cl2和乙烯b．作催化剂c．促进气体反应物间的接触(4)根据制备原理，G装置中应该添加的仪器是________。(5)准确称取2.475g除去氯气和乙烯后的产品，加足量稀NaOH溶液，充分加热，发生反应，得到250mL水解液。取25.00mL水解液先用稀硝酸中和至酸性，再加入聚乙烯醇溶液(聚乙烯醇的作用是阻止AgSCN和AgCl之间的转化)，然后加入过量的50.00mL0.1000mol/LAgNO3溶液，充分反应后用0.1000mol/LNH4SCN标准液滴定过量的AgNO3，重复实验三次，平均消耗标准液10.00mL。已知：Ag＋＋SCN－=AgSCN↓(白色沉淀)①滴定时，应选用的指示剂为________(填标号)。a．FeSO4b．Fe(NO3)3c．FeCl3②产品中Cl元素的质量分数为________(保留三位有效数字)，1，2二氯乙烷的纯度为________。解析：装置A中利用浓盐酸和KClO3制取氯气，浓盐酸具有挥发性，生成的氯气中混有HCl气体，可以用饱和食盐水除去，然后用浓硫酸进行干燥，通入装置D中与乙烯发生加成反应，装置G中乙醇在催化剂、加热条件下发生消去反应制取乙烯，用水除去乙烯中混有的挥发出来的乙醇，然后浓硫酸干燥，通入装置D中与氯气反应。(5)①滴定终点NH4SCN稍过量，SCN－可以和Fe3＋反应得到血红色溶液，但加入FeCl3会消耗过量的硝酸银，使结果不准确，所以应选用Fe(NO3)3为指示剂，即选b；②平均消耗标准液10.00mL，则25.00mL水解液中n(Cl)＝0.05L×0.1000mol/L－0.01L×0.1000mol/L＝0.004mol，所以产品中n(Cl)＝0.004mol×eq\f(250mL,25.00mL)＝0.04mol，所以氯元素的质量分数eq\f(0.04mol×35.5g·mol－1,2.475g)×100%＝57.4%；n(Cl)＝0.04mol，则n(1，2二氯乙烷)为0.02mol，则产品1，2二氯乙烷的纯度为eq\f(0.02mol×99g·mol－1,2.475g)×100%＝80%。答案：(1)ClOeq\o\al(－,3)＋6H＋＋5Cl－=3Cl2↑＋3H2O(2)除去乙烯中混有的乙醇蒸气导气和冷凝回流溴水或高锰酸钾NaOH溶液(3)ac(4)温度计(5)①b②57.4%80%4．硫酸氧矾(VOSO4)对高血糖、高血压等具有一定治疗作用。制备VOSO4的实验流程及实验装置如图1(夹持及加热装置已省略)。图1V2O5＋H2SO4eq\o(→,\s\up7(加热))(VO2)2SO4溶液(橙红色)eq\o(→,\s\up7(加草酸（H2C2O4）),\s\do5())VOSO4溶液(蓝黑色)eq\o(→,\s\up7(操作a))VOSO4晶体(纯蓝色)回答下列问题：(1)仪器a的名称为________，在该仪器中发生反应生成(VO2)2SO4的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)常温条件下，V2O5是一种黄色固体粉末，微溶于水，溶于强酸(如硫酸)，常温下其溶解反应方程式为V2O5＋4H2SO4＋4H2O=V2O5·4SO3·8H2O，该反应属于________(填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”)，在较适宜的温度下，可减小浓硫酸的需要量，如图2为反应温度与产物产率间的关系，则最适宜的加热方式为________(填“直接加热”或“水浴加热”)。图2(3)加入草酸前，反应液需充分冷却并加适量蒸馏水稀释的目的是___________________________；反应液由橙红色变为蓝黑色的反应的离子方程式为_____________________。(4)硫酸氧钒中钒含量的测定：Ⅰ.制备VOSO4溶液：称取0.4617gV2O5，并取一定量的浓硫酸、水，置于图1装置中反应。Ⅱ.滴定预处理：①将制得的蓝黑色硫酸氧钒溶液用250mL容量瓶定容；②取定容后的蓝黑色溶液15.00mL于锥形瓶中，滴加酸性高锰酸钾(可将VO2＋氧化为VOeq\o\al(＋,2))溶液至反应完全；③加入2mL尿素溶液后，滴加亚硝酸钠溶液至溶液不再产生气泡。已知：尿素不直接与亚硝酸盐反应，但可将亚硝酸还原为氮气；亚硝酸可将VOeq\o\al(＋,2)还原为VO2＋。Ⅲ.滴定过程：加入10mL硫酸磷酸混酸，调节pH＝0，滴入指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至终点。(2H＋＋Fe2＋＋VOeq\o\al(＋,2)=Fe3＋＋VO2＋＋H2O)。得到处理后的数据如下：次数123测得VOSO4中钒的质量m(V)/g0.24420.24560.2437步骤③中加入尿素的目的是_________________________；测得硫酸氧钒中钒的质量百分含量w(%)＝________(列出计算式)；经计算，测得的钒的质量百分含量低于理论值，分析其可能原因：____________________________(写出一点即可)。解析：V2O5与浓硫酸加热时反应生成(VO2)2SO4，再加入草酸，(VO2)2SO4溶液转化成了VOSO4溶液，反应液由橙红色变为蓝黑色，经过蒸发浓缩，冷却结晶得到VOSO4晶体；在测定硫酸氧钒中钒含量时，首先加入酸性高锰酸钾将VO2＋氧化为VOeq\o\al(＋,2)，再加入尿素溶液后，滴加亚硝酸钠溶液至溶液不再产生气泡，最后用加入10mL硫酸磷酸混酸，调节pH＝0，滴入指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定生成的VOeq\o\al(＋,2)，据此分析解答。(4)蓝黑色硫酸氧钒溶液中滴加酸性高锰酸钾，可将VO2＋氧化为VOeq\o\al(＋,2)，反应完全后，加入2mL尿素溶液后，再滴加亚硝酸钠溶液至溶液不再产生气泡。由于尿素不直接与亚硝酸盐反应，但可将亚硝酸还原为氮气，亚硝酸可将VOeq\o\al(＋,2)还原为VO2＋，因此加入尿素的目的是防止亚硝酸将VOeq\o\al(＋,2)还原为VO2＋；滴定过程中发生的反应为2H＋＋Fe2＋＋VOeq\o\al(＋,2)=Fe3＋＋VO2＋＋H2O，三次测得VOSO4中钒的质量平均值为m(V)＝eq\f(0.2442＋0.2456＋0.2437,3)g＝0.2445g，因此硫酸氧钒(VOSO4)中钒的质量百分含量w(%)＝eq\f(m（V）,\f(m（V2O5）,M（V2O5）)×2×M（VOSO4）)×100%＝eq\f(0.2445,\f(0.4617,182)×2×163)×100%；如果滴定预处理过程中，＋4价的钒没有全部被氧化为＋5价，会导致测得VOSO4中钒的质量偏小，使得测得的钒的质量百分含量偏低。答案：(1)三口烧瓶V2O5＋H2SO4eq\o(=,\s\up7(加热))(VO2)2SO4＋H2O(2)非氧化还原反应水浴加热(3)防止草酸受热分解2VOeq\o\al(＋,2)＋H2C2O4＋2H＋=2VO2＋＋2CO2↑＋2H2O(4)防止亚硝酸将VOeq\o\al(＋,2)还原为VO2＋eq\f(0.2445,\f(0.4617,182)×2×163)×100%滴定预处理过程中，＋4价的钒没有全部被氧化为＋5价5．(2021·吉林市高三二模)2019年人教版新教材《化学必修1》新增了“研究与实践”栏目，在“检验食品中铁元素”的研究实践中设置了菠菜中铁元素的检测。某实验小组对菠菜中的铁元素(主要以难溶的FeC2O4形式存在)进行检测。实验如下：Ⅰ.水煮检验法：Ⅱ.灼烧检验法：(1)CCl4的作用为_______________________________________。(2)操作ⅰ中起分离作用的仪器名称为________。(3)溶液A中未能检验出Fe2＋的可能原因是_______________________________。(4)取无色溶液B，先滴加H2O2溶液，再滴加KSCN溶液，溶液呈红色。用离子方程式表示H2O2的作用：________________________。(5)甲同学取少量无色溶液B，滴加酸性KMnO4溶液，振荡后，溶液紫色消失，因此得出结论，溶液B含有Fe2＋。乙同学认为甲同学的实验方法不严谨，理由是___________________________。(6)菠菜中铁元素的含量可以用mg/100g表达，即每100g菠