2019版高考化學(xué)大二輪優(yōu)選習(xí)題 專題四 化學(xué)實(shí)驗(yàn) 專題突破練13 綜合實(shí)驗(yàn)探究.doc

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專題突破練13　綜合實(shí)驗(yàn)探究 非選擇題(本題包括5個(gè)小題,共100分) 1.(2018山東濰坊高三一模)(20分)亞硝酰氯(ClNO)常用作催化劑和合成洗滌劑,其沸點(diǎn)為-5.5 ℃,易水解。某學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)室中用下圖所示裝置制備ClNO。已知:HNO2既有氧化性又有還原性;AgNO2微溶于水,能溶于硝酸,發(fā)生的反應(yīng)為AgNO2+HNO3AgNO3+HNO2。 回答下列問題: (1)儀器a的名稱為　　　　　　　,裝置B的作用是　　　　　　。 (2)裝置C中長(zhǎng)頸漏斗的作用是　　　　　　　　　　。 (3)實(shí)驗(yàn)開始時(shí),先打開K1、K2,關(guān)閉K3,再打開分液漏斗活塞滴入適量稀硝酸,當(dāng)觀察到C中　　　　　　　時(shí)關(guān)閉K1、K2。向裝置D三頸燒瓶中通入干燥純凈的Cl2,當(dāng)瓶中充滿黃綠色氣體時(shí),再打開K1、K3,制備ClNO。 (4)裝置D中干燥管的作用是　。 (5)實(shí)驗(yàn)過程中,若學(xué)習(xí)小組同學(xué)用酒精燈大火加熱制取NO,對(duì)本實(shí)驗(yàn)造成的不利影響是　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　。 (6)ClNO與H2O反應(yīng)生成HNO2和HCl。 ①設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明HNO2是弱酸　　　　　　　　。(僅提供的試劑:1 molL-1鹽酸、1 molL-1 HNO2、Na、NaNO2溶液、紅色石蕊試紙、藍(lán)色石蕊試紙) ②要驗(yàn)證ClNO與H2O反應(yīng)后的溶液中存在Cl-和HNO2,合理的操作步驟及正確的順序是　　　　(填序號(hào))。 a.向燒杯中滴加過量KI淀粉溶液,溶液變藍(lán)色 b.取1.0 mL三頸燒瓶中產(chǎn)品置于燒杯中,加入10.0 mL H2O充分反應(yīng) c.向燒杯中滴加酸性KMnO4溶液,溶液紫色褪去 d.向燒杯中滴加足量AgNO3溶液,有白色沉淀生成,加入稀硝酸,攪拌,仍有白色沉淀 答案(1)蒸餾燒瓶　除去NO中的HNO3、NO2氣體 (2)避免C中壓強(qiáng)過大　(3)紅棕色完全消失 (4)防止水蒸氣進(jìn)入三頸燒瓶中與ClNO反應(yīng) (5)溫度過高造成HNO3分解(或揮發(fā))　生成NO氣體的速度過快,NO來不及反應(yīng)即大量逸出 (6)①用玻璃棒蘸取NaNO2溶液,點(diǎn)在紅色石蕊試紙上,試紙變藍(lán),說明HNO2是弱酸?、赽dc 解析(1)儀器a是蒸餾燒瓶;NO不溶于水,而可能存在的雜質(zhì)HNO3、NO2均易溶于水,故B的作用是除去NO中的HNO3、NO2等雜質(zhì);(2)若關(guān)閉K1,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,C中壓強(qiáng)增加,長(zhǎng)頸漏斗的作用為平衡系統(tǒng)內(nèi)外壓強(qiáng),避免C中壓強(qiáng)過大;(3)為了得到比較純凈的NO,當(dāng)C中紅棕色完全消失時(shí),不再存在NO2氣體;(4)因?yàn)閬喯貂Ｂ?ClNO)易與水反應(yīng)而水解,所以必須防止有水蒸氣進(jìn)入三頸燒瓶中與ClNO反應(yīng);(5)對(duì)蒸餾燒瓶大火加熱,會(huì)使得反應(yīng)迅速加快,大量產(chǎn)生NO氣體,會(huì)使較多的NO氣體未參加反應(yīng)便逸出到空氣中;同時(shí),較高的溫度可能使硝酸分解或揮發(fā),產(chǎn)生較多雜質(zhì)氣體;(6)①亞硝酸為弱酸,則亞硝酸鹽水解呈堿性,使用玻璃棒蘸取NaNO2溶液涂抹于紅色的石蕊試紙上,試紙變藍(lán),則說明亞硝酸為弱酸;②首先要使ClNO與H2O反應(yīng),選擇b;因?yàn)榈饣y為沉淀,而酸性高錳酸鉀能將氯離子氧化,所以需要先驗(yàn)證氯離子的存在,選擇d;由于引入了足量銀離子,所以只能使用酸性高錳酸鉀驗(yàn)證亞硝酸,選擇c。故正確的順序?yàn)閎dc。 2.(2018四川雅安中學(xué)高三月考)(20分)溴苯是一種化工原料,實(shí)驗(yàn)室合成溴苯的裝置示意圖及有關(guān)數(shù)據(jù)如下: 苯 溴 溴苯 密度/(gcm-3) 0.88 3.10 1.50 沸點(diǎn)/℃ 80 59 156 水中溶解性 微溶 微溶 微溶 按下列合成步驟回答問題。 (1)在a中加入15 mL無水苯和少量鐵屑,在b中小心加入4.0 mL液態(tài)溴。向a中滴入幾滴溴,有白色煙霧產(chǎn)生。請(qǐng)分別寫出a儀器和c儀器的名稱:　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　。 (2)請(qǐng)寫出a中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。d中倒置漏斗的作用是　　　　　　　　　　　　,某同學(xué)認(rèn)為如果想驗(yàn)證該反應(yīng)的類型,可以取反應(yīng)后燒杯d中溶液,加入稀硝酸酸化,然后加入硝酸銀溶液,如果產(chǎn)生了淡黃色沉淀即驗(yàn)證了該反應(yīng)的類型。試分析該同學(xué)的操作是否可行　　　　　(填“是”或“否”),簡(jiǎn)要說明其原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)液溴滴完后,經(jīng)過下列步驟分離提純: ①向a中加入10 mL水,然后過濾除去未反應(yīng)的鐵屑; ②濾液依次用10 mL水、8 mL 10%的NaOH溶液、10 mL水洗滌。 ③向分出的粗溴苯中加入少量的無水氯化鈣,靜置、過濾。 經(jīng)以上分離操作后,粗溴苯中還含有的主要雜質(zhì)為　　　　,要進(jìn)一步提純,下列操作中必須的是　　(填入正確選項(xiàng)前的字母)。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.重結(jié)晶 B.過濾 C.蒸餾 D.萃取 答案(1)三頸(燒)瓶　球形冷凝管 (2)+Br2+HBr　防倒吸　否　進(jìn)入d燒杯被NaOH溶液吸收的除了HBr外還有Br2蒸氣,加入硝酸銀溶液僅能驗(yàn)證d中有溴離子,但是不能說明溴離子來自于HBr還是Br2 (3)苯　C 解析(1)a儀器為三頸(燒)瓶;c儀器為球形冷凝管。(2)a中發(fā)生的反應(yīng)為苯和溴在鐵作催化劑條件下發(fā)生取代反應(yīng)生成溴苯和溴化氫,化學(xué)方程式為+Br2+HBr;苯與溴在鐵屑催化下可生成溴苯和溴化氫,溴化氫不溶于有機(jī)溶劑,揮發(fā)過程中遇到水蒸氣便產(chǎn)生白色煙霧,裝置d的作用是吸收反應(yīng)生成的HBr和揮發(fā)出來的Br2,因此d中倒置漏斗的作用是防倒吸;進(jìn)入d燒杯被NaOH溶液吸收的除了HBr外還有Br2蒸氣,加入硝酸銀溶液僅能驗(yàn)證d中有溴離子,但是不能說明溴離子來自HBr還是Br2,該同學(xué)的操作是不可行的。(3)苯溶于溴苯中,經(jīng)以上分離操作后,粗溴苯中還含有的主要雜質(zhì)為未反應(yīng)的苯,因?yàn)楸胶弯灞交ト?且沸點(diǎn)相差較大,可以采用蒸餾的方法進(jìn)行提純。 3.(2018湖南五市十校教研教改共同體高三聯(lián)考)(20分)某研究性學(xué)習(xí)小組查閱資料得知:鐵鹽能蝕刻銀,因此可用于制作液晶顯示器的銀線路板。他們對(duì)蝕刻銀的過程進(jìn)行了下列探究: [制備銀鏡]①配制銀氨溶液,并取等量銀氨溶液置于多支試管中。 ②向銀氨溶液中加入等量葡萄糖溶液,水浴加熱,產(chǎn)生銀鏡,洗凈,備用。 [溶解銀鏡]分別向兩支試管中加入5 mL Fe(NO3)3、Fe2(SO4)3溶液 編號(hào) A B 試劑 0.1 molL-1 Fe(NO3)3溶液 c molL-1 Fe2(SO4)3溶液 現(xiàn)象 銀鏡消失較快,溶液黃色略變淺,產(chǎn)生較多白色沉淀 銀鏡消失較慢,溶液黃色明顯變淺,產(chǎn)生少許白色沉淀 (1)表格中c的值應(yīng)為　　　　　　。 (2)A、B中均檢出含有Fe2+,說明Fe3+具有氧化性,a中Fe3+氧化Ag的離子方程式為　。 (3)你認(rèn)為B中的沉淀為　　　　　　　(填名稱)。 (4)有同學(xué)猜測(cè)在A中的酸性條件下NO3-氧化了銀,他的理由是　　　　　　　　　　。于是該同學(xué)進(jìn)行了下列操作驗(yàn)證他的猜測(cè): ①測(cè)溶液的pH,測(cè)得實(shí)驗(yàn)A中所用Fe(NO3)3溶液的pH=2。 ②配制溶液,若猜想正確,則下列所配溶液最合理的是　　　　　　　　　　。取5 mL此溶液加入有銀鏡的試管,可以觀察到的現(xiàn)象是　　　　　　　　　　。 A.0.01 molL-1硝酸溶液 B.0.01 molL-1硝酸和0.02 molL-1硝酸鈉的混合溶液 C.0.01 molL-1硝酸和0.29 molL-1硝酸鈉的混合溶液 (5)A中白色沉淀的成分可能是AgNO2。已知AgNO2能溶于氨水,生成銀氨溶液中的溶質(zhì)、亞硝酸銨和水,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:　。 答案(1)0.05　(2)Fe3++AgAg++Fe2+ (3)硫酸銀　(4)A中溶液黃色略變淺,B中溶液黃色明顯變淺　C　銀鏡消失(或溶液顏色無明顯變化) (5)AgNO2+3NH3H2ONH4NO2+Ag(NH3)2OH+2H2O 解析(1)根據(jù)A、B兩組實(shí)驗(yàn)中的鐵鹽組成,必須保持鐵離子濃度相同,A組用0.1 molL-1 Fe(NO3)3溶液,則B組應(yīng)該用0.05 molL-1 Fe2(SO4)3溶液,表格中c的值應(yīng)為0.05;(2)Fe3+將Ag氧化為Ag+,自身被還原為Fe2+,反應(yīng)的離子方程式為Fe3++AgAg++Fe2+;(3)B中銀被氧化生成Ag+,Ag+與溶液中的硫酸根離子反應(yīng)生成微溶的硫酸銀沉淀;(4)若A中的酸性條件下NO3-氧化了銀,則Fe3+消耗少,A中溶液黃色略變淺,B中Fe3+氧化了銀,溶液中Fe3+濃度明顯降低,黃色明顯變淺;根據(jù)猜想及已知①,為做對(duì)比實(shí)驗(yàn),所配溶液中必須無Fe3+,且滿足溶液pH=2,即c(H+)=10-2 molL-1,c(NO3-)=0.3 molL-1。0.01 molL-1硝酸溶液中c(H+)=10-2 molL-1,c(NO3-)=10-2 molL-1,A不符合;0.01 molL-1硝酸和0.02 molL-1硝酸鈉的混合溶液中c(H+)=10-2 molL-1,c(NO3-)=0.01 molL-1+0.02 molL-1=0.03 molL-1,B不符合;0.01 molL-1硝酸和0.29 molL-1硝酸鈉的混合溶液中c(H+)=10-2 molL-1,c(NO3-)=0.01 molL-1+0.29 molL-1=0.3 molL-1,選項(xiàng)C符合;根據(jù)猜測(cè)在A中的酸性條件下NO3-氧化了銀,則取5 mL此溶液加入有銀鏡的試管,可以觀察到的現(xiàn)象是銀鏡消失(或溶液顏色無明顯變化);(5)白色沉淀AgNO2能溶于氨水,生成銀氨溶液中的溶質(zhì)、亞硝酸銨和水的化學(xué)方程式為AgNO2+3NH3H2ONH4NO2+Ag(NH3)2OH+2H2O。 4.(2018廣東深圳中學(xué)高三階段檢測(cè))(20分)無水四氯化錫(SnCl4)常用作有機(jī)合成中的氯化催化劑。實(shí)驗(yàn)室可用熔融的錫(熔點(diǎn)231.9 ℃)與Cl2反應(yīng)制備SnCl4,裝置如圖所示?；卮鹣铝袉栴}。 已知:①SnCl4在空氣中極易水解生成SnO2xH2O ②有關(guān)物質(zhì)的物理性質(zhì)如下表。 物質(zhì) 顏色、狀態(tài) 熔點(diǎn)/℃ 沸點(diǎn)/℃ SnCl2 無色晶體 246 652 SnCl4 無色液體 -33 114 (1)儀器A的名稱是　　　　　,其中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)點(diǎn)燃酒精燈前需排盡裝置中的空氣,否則會(huì)發(fā)生副反應(yīng),化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)試劑B、C依次為　　　　　,試劑B的作用是　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)Cl2和錫的反應(yīng)產(chǎn)物有SnCl4和SnCl2,為防止產(chǎn)品中帶入SnCl2,可采取的措施是　　　　　　　　　　。 (5)碘氧化法滴定分析產(chǎn)品中+2價(jià)Sn的含量。準(zhǔn)確稱取m g產(chǎn)品于錐形瓶中,用蒸餾水溶解,用KI淀粉溶液做指示劑,用c molL-1碘標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn),消耗碘標(biāo)準(zhǔn)溶液V mL,計(jì)算產(chǎn)品中Sn(Ⅱ)的含量　　　　　(用含c、m、V的代數(shù)式表示)。 答案(1)蒸餾燒瓶　2MnO4-+16H++10Cl-2Mn2++5Cl2↑+8H2O　(2)SnCl4+(x+2)H2OSnO2xH2O↓+4HCl↑　Sn+O2SnO2　(3)濃硫酸、氫氧化鈉溶液　防止C溶液的水進(jìn)入收集器　(4)控制Sn與氯氣的反應(yīng)溫度在232 ℃至652 ℃之間　過量氯氣　(5)11.9cVm% 解析(1)儀器A的名稱是蒸餾燒瓶,其中濃鹽酸和高錳酸鉀反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2MnO4-+16H++10Cl-2Mn2++5Cl2↑+8H2O;(2)點(diǎn)燃酒精燈前需排盡裝置中的空氣,否則SnCl4在空氣中極易水解生成SnO2xH2O,反應(yīng)的化學(xué)方程式為SnCl4+(x+2)H2OSnO2xH2O↓+4HCl↑,防止Sn在加熱時(shí)被空氣中氧氣氧化,反應(yīng)的化學(xué)方程式為Sn+O2SnO2;(3)SnCl4在濕空氣中極易水解生成SnO2xH2O,通過試劑B可防止水蒸氣進(jìn)入收集器,故試劑B為濃硫酸;氯氣有毒,試劑C吸收多余的氯氣,故試劑C為氫氧化鈉溶液;(4)Cl2和錫的反應(yīng)產(chǎn)物有SnCl4和SnCl2,為防止產(chǎn)品中帶入SnCl2,可采取的措施是控制Sn與氯氣的反應(yīng)溫度在232 ℃至652 ℃之間,使SnCl4蒸出而SnCl2殘留,同時(shí)使用過量氯氣,使產(chǎn)物SnCl4的比例增大;(5)根據(jù)反應(yīng)I2+Sn2+2I-+Sn4+可知,Sn2+的含量為119cV10-3m100%=11.9cVm%。 5.(20分)丙烯酸甲酯是一種重要的工業(yè)原料,某實(shí)驗(yàn)小組制取丙烯酸甲酯的裝置如圖所示: CH2CHCOOH+CH3OHCH2CHCOOCH3+H2O ①取10.0 g丙烯酸和6.0 g甲醇放置于三頸燒瓶中,連接好冷凝管,用攪拌棒攪拌,水浴加熱。 ②充分反應(yīng)后,冷卻,向混合液中加入5% Na2CO3溶液至中性。 ③分液,取上層油狀液體,再用無水Na2SO4干燥后蒸餾,收集70~90 ℃餾分。 可能用到的信息: 沸點(diǎn) 溶解性 性質(zhì) 丙烯酸 141 ℃ 與水互溶,易溶于有機(jī)溶劑 有毒 甲醇 65 ℃ 與水互溶,易溶于有機(jī)溶劑 易揮發(fā), 有毒 丙烯酸 甲酯 80.5 ℃ 難溶于水,易溶于有機(jī)溶劑 易揮發(fā) 回答下列問題: (1)儀器c的名稱是　　　　。 (2)混合液用5%Na2CO3溶液洗滌的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)請(qǐng)寫出配制100 g 5%Na2CO3溶液所使用的玻璃儀器:　　　　　　　　。 (4)關(guān)于產(chǎn)品的蒸餾操作(夾持裝置未畫出),下圖中有兩處錯(cuò)誤,請(qǐng)分別寫出　　　　　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　。 為檢驗(yàn)產(chǎn)率,設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn): ①將油狀物質(zhì)提純后平均分成5份,取出1份置于錐形瓶中,加入2.5 molL-1的KOH溶液10.00 mL,加熱使之完全水解。 ②用酚酞做指示劑,向冷卻后的溶液中滴加0.5 molL-1的鹽酸,滴到終點(diǎn)時(shí)共消耗鹽酸20.00 mL。 (5)計(jì)算本次酯化反應(yīng)丙烯酸的轉(zhuǎn)化率為　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (6)請(qǐng)列舉兩條本實(shí)驗(yàn)中需要采取的安全防護(hù)措施　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案(1)分液漏斗　(2)除去混合液中的丙烯酸和甲醇,降低丙烯酸甲酯的溶解度(答案合理即可)　(3)燒杯、玻璃棒、量筒　(4)溫度計(jì)水銀球位置　尾接管與錐形瓶接口密封　(5)54.0% (6)在通風(fēng)櫥中實(shí)驗(yàn)、防止明火 解析(1)儀器c為分液漏斗。(2)混合液中有丙烯酸、甲醇和丙烯酸甲酯,由于丙烯酸能夠與Na2CO3溶液反應(yīng),甲醇能夠溶于Na2CO3溶液,且Na2CO3溶液能夠降低丙烯酸甲酯的溶解度,因此混合溶液用5% Na2CO3溶液洗滌。(3)配制100 g 5% Na2CO3溶液所使用的玻璃儀器為燒杯、玻璃棒和量筒。(4)蒸餾產(chǎn)品時(shí),溫度計(jì)測(cè)的是蒸氣的溫度,因此溫度計(jì)的水銀球應(yīng)該在蒸餾燒瓶的支管口處;尾接管與錐形瓶接口不能密封。(5)中和過量的KOH溶液需要的鹽酸為n(HCl)=0.5 molL-10.02 L=0.01 mol,則用于丙烯酸甲酯水解的KOH為n(KOH)=2.5 molL-10.01 L-0.01 mol=0.015 mol,因此消耗原料丙烯酸的質(zhì)量為m=0.015 mol72 gmol-1=1.08 g,參加實(shí)驗(yàn)的樣品是原樣品的15,因此丙烯酸的轉(zhuǎn)化率為1.08 g510 g100%=54.0%。(6)丙烯酸與甲醇均為易燃物,因此要防止明火;甲醇易揮發(fā),且對(duì)人體有毒,因此實(shí)驗(yàn)需要在通風(fēng)櫥中進(jìn)行。