高考化学 实验全突破 专题17 综合性实验题练习.docx
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高考化学实验全突破专题17综合性实验题练习
专题17综合性实验题
1.五氧化二氮(N2O5)是有机合成中常用的绿色硝化剂,可用NO2与O3反应制得。
某化学兴趣小组设计如下实验装置制备N2O5(部分装置略去)。
(1)铜和浓硝酸反应的离子方程式为____________________________。
加入浓硝酸后,装置Ⅰ中烧瓶上部可观察到的现象是______________。
(2)仪器a的名称为______________,该仪器中盛装的试剂是______________(填标号)。
A.生石灰B.浓硫酸C.碱石灰D.五氧化二磷
(3)已知下列物质的有关数据。
物质
熔点/℃
沸点/℃
N2O5
41
32(升华)
N2O4
-11
24
装置Ⅱ中持续通入O3,为得到尽可能多的纯净的N2O5,温度控制在24℃〜32℃。
收集到的N2O5固体中含有液态物质,可能原因是_________________。
(4)装置Ⅲ的作用是____________________________________。
(5)化学兴趣小组用制得的N2O5制备少量对硝基甲苯(
,相对分子质量137)。
步骤如下:
在三口烧瓶中放入催化剂和30mLN2O5的CH2Cl2溶液(N2O5的浓度为lmol·L-1),30℃时,滴加15mL甲苯,充分反应得对硝基甲苯1.73g。
回答下列问题:
①制备对硝基甲苯的化学方程式为__________________________。
②N2O5生成对硝基甲苯的转化率为_______________。
【答案】Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O有红棕色气体生成球形干燥管D干燥不完全,导致有硝酸生成安全瓶、防止倒吸
+N2O5
+H2O21.05%
2.治理氮氧化物(NOx)的污染是化学研究的重要课题之一。
NO能被灼烧的铁粉还原为N2,同时生成同时生成FeO,利用下列装置模拟该反应。
已知:
①浓硝酸可氧化NO;②NaOH溶液能与NO2反应,不与NO反应。
(1)上述装置接口的连接顺序为a→__________(按气流方向,用小写字母表示)。
(2)装置D的作用是___________________。
(3)装置E中反应的化学方程式为___________________。
(4)打开分液漏斗活塞,烧瓶中观察到的实验现象有_____________________。
(5)实验室常用NaOH溶液吸收多余的氮氧化物(NOx):
NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O。
设计实验验证产物NaNO2既有氧化性又有还原性。
限选试剂:
稀硫酸、KI-淀粉溶液、双氧水、酸性高锰酸钾溶液
实验步骤
实验操作
现象
实验结论
1
__________
__________
NaNO2具有氧化性
2
__________
__________
NaNO2具有还原性
(6)最终得到的亚硝酸钠(NaNO2)外观与食盐非常相似,毒性较强。
已知①Ksp(AgNO2)=2.0×10-8,Ksp(AgCl)=1.8×10-10;
②Ka(HNO2)=5.1×10-4。
若鉴别NaNO2和NaCl两种固体,实验方法是__________________________(试剂自选)。
【答案】f→e→j→i→h→g(或g→h)→b→c→d除去挥发出的HNO3、NO2等酸性气体2NO+2Fe
2FeO+N2反应开始时,铜片表面出现无色气泡,铜片逐渐变小,烧瓶上部空间由无色逐渐变为浅红棕色,随着反应的进行又逐渐变为无色;烧瓶中溶液由无色变为浅蓝色。
取适量NaNO2溶液,依次加入少许KI—淀粉溶液、稀硫酸溶液变蓝取适量NaNO2溶液,滴加少许酸性高锰酸钾溶液溶液褪色分别取两种固体样品少量于试管中加水溶解,再分别滴加酚酞试液,变红的为NaNO2。
3.二氧化氯(ClO2)是极易溶于水且不与水发生化学反应的黄绿色气体,沸点为10℃,可用于饮用水净化。
某小组在实验室中探究ClO2与Na2S的反应。
回答下列问题:
I.ClO2的制备
己知:
在强酸性溶液中用SO2还原NaC1O3能制备ClO2。
(1)反应过程中圆底烧瓶内会看到溶液中有一种白色固体析出,为了证明该物质常采用的实验操作及现象为:
待实验完成、圆底烧瓶冷却后,____________________。
(2)装置B中反应的离子方程式为_________________________。
(3)欲制备并收集ClO2,选择上图中的装置,其连接顺序为a→_________(按气流方向,用小写字母表示)
(4)装置D的作用_______________。
II.ClO2与Na2S的反应
(5)将上述收集到的ClO2用N2稀释以增强其稳定性,并将适量的稀释后的ClO2通入上图所示装置中充分反应,得到无色澄清溶液。
—段时间后,通过下列实验探究I中反应的产物。
操作步骤
实验现象
结论
取少量Ⅰ中溶液于试管甲中,滴加品红溶液和盐酸。
品红始终不褪色
①无_____生成
另取少量Ⅰ中溶液于试管乙中,加入Ba(OH)2溶液,振荡
②________
有SO42-生成
③继续在试管乙中滴加Ba(OH)2溶液至过量,静置,取上层清液于试管中,_______。
有白色沉淀生成
有Cl-生成
(6)C1O2与Na2S反应的离子方程式为_________。
用于饮用水净化时,ClO2相对于Cl2的优点是______________(任写一条)。
【答案】将反应后的混合物慢慢倒入盛有少量水的试管里,若固体溶解,溶液变蓝,则白色固体为硫酸铜。
SO2+2C1O3-=ClO2+SO42-g→h(或h→g)→b→c→e→f→d冷凝并收集C1O2SO2(或SO32-或HSO3-或三者的组合均给分)生成白色沉淀加入足量硝酸酸化的硝酸银溶液8ClO2+5S2-+4H2O=8Cl-+5SO42-+8H-均被还原成Cl-时ClO2得电子数是氯气的2.5倍:
ClO2在水中的溶解度大;剩余的ClO2不会引起二次染污(答案合理即可)
II.(5)将适量的稀释后的 ClO2 通入如图2所示装置中充分反应,得到无色澄清溶液,
4.ICl的冰醋酸溶液可用于测定油脂的不饱和溶液,其原理为
+ICl
。
ICl制备装置图如下,(夹持装置及加热仪器已省略);
已知:
ICl的熔点为27℃,沸点为97.4℃,易水解,且能发生反应ICl
(1)+Cl2(g)=ICl3
(1)。
(1)盛装浓盐酸的仪器名称是________;装置C中的试剂名称是________。
(2)装置B的作用是_________;不能用装置F代替装置E,理由是________。
(3)用ICl的冰醋酸溶液测定某油脂(M=880)的不饱和度。
进行如下两个实验。
实验1:
将4.40g该油渍样品溶于四氯化碳后形成l00mL溶液,从中取出十分之一,加入20mL某浓度的ICl的冰醋酸溶液(过量),充分反应后,加入足量KI溶液,生成的碘单质用1.00mol/L的Na2S2O3标准溶液滴定。
经平行实验,测得消耗的Na2S2O3溶液的平均体积为V1mL。
实验2(空白实验):
不加油脂样品,其他操作步骤、所用试剂及用量与实验1完全相同,测得消耗的Na2S2O3溶液的平均体积为V2mL。
①滴定过程中可用_________作指示剂。
②滴定过程中需要不断振荡,否则会导致V1_______(填“偏大”或“偏小”)。
③若V1=15.00mL,V2=20.00mL,则该油脂的不饱和度为___________。
【答案】分液漏斗浓硫酸除去氯气中的氯化氢装置F中的水蒸气会进入装置D中,使ICl水解淀粉溶液偏小5
5.下表列出了锡及一些常见化合物的物理量。
物质
摩尔质量(g/mol)
熔点/℃
沸点℃
Sn
119
232
2260
SnCl2
190
246.8
623
SnCl4
261
-33
114
氯气与金属锡在加热时反应可以用来制备SnCl4,SnCl4极易水解,在潮湿的空气中发烟。
实验室可以通过下图装置制备少量SnCl4(夹持装置略)。
(1)仪器C的名称为__________;装置I中发生反应的离子方程式为____________________。
(2)反应前对锡的处理:
将金属锡熔融,然后泼入冷水,激成锡花,干燥后备用,请问这样做的目的是_______________________________________。
(3)装置Ⅱ中的最佳试剂为_________________,如果去掉装置II,从实验安全的角度看会产生的影响是______________________________________。
(4)反应时,装置Ⅳ中加热的温度最好不低于__________________________℃。
(5)甲同学认为该实验装置存在一处明显的缺陷,应在装置VI后连接的装置为_________(填字母序号),其作用是______________________________________。
(6)将SnCl4晶体加入浓盐酸中溶解,可得无色溶液,设计实验验证Sn4+和Fe3+的氧化性强弱____________________________。
(7)若Ⅳ中用去锡粉11.9g,反应后,Ⅵ中锥形瓶里收集到24.8gSnCl4 ,则SnCl4 的产率为_______________。
(保留3位有效数值)。
【答案】蒸馏烧瓶MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2+2H2O增大锡与氯气反应接触面积,加快化学反应速率,使反应更充分饱和食盐水锡与氯化氢反应产生的氢气与氯气混合加热爆炸。
114D吸收多余的氯气、防止空气中的水蒸气进入装置VI取少量上述溶液,滴加氯化亚铁溶液,充分振荡后再滴加KSCN溶液,若溶液变红,则说明Sn4+氧化性比Fe3+强,反之则说明Sn4+氧化性比Fe3+弱。
95.0%
【解析】由装置图可知装置Ⅰ应为制备氯气装置,涉及离子反应为MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O,装置Ⅱ为饱和食盐水,装置Ⅲ为浓硫酸,氯气经除杂,干燥后与锡在装置Ⅳ中反应生成SnCl4,经冷却后在装
6.已知:
氮化铝(AlN)溶于强酸产生铝盐,溶于强碱生成氨气。
(1)AlN与NaOH溶液反应的化学方程为_______。
(2)甲同学通过测定AlN与NaOH溶液反应产生氨气的质量来测定AlN的纯度(假设杂质不参与反应,忽略NH3在强碱性溶液中的溶解)。
实验装置如下:
①选择上图中合适的装置,其连接顺序为______(按气流从左到右方向,填字母)。
②装置A中干燥管的作用是________。
(3)乙同学通过测定氨气体积来测定AlN的纯度。
①导管a的作用是________。
②读数前,需要进行的操作是_______。
③若称取样品的质量为mg,量气管中测定的气体体积为VmL,该实验条件下的气体摩尔体积为VmL/mol,则AlN的质量分数为______;若读取量气管中气体的体积时,液面左高右低,则测得的AlN的纯度______(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
【答案】AlN+NaOH+H2O=NaAlO2+NH3↑EBCAD防止倒吸、导气保持烧瓶与分液漏斗的压强相同,使分液漏斗中的液体能顺利流下;消除由于加入NaOH溶液而引起的氨气体积误差;恢复至室温,上下调节量气管,使量气管中的液面与干燥管中的液面相平;
偏大
7.水合肼(N2H4·H2O)又名水合联氨,无色透明,具有腐蚀性和强还原性的碱性液体,它是一种重要的化工试剂。
利用尿素法生产水合肼的原理为:
CO(NH2)2+2NaOH+NaC1O==N2H4·H2O+Na2CO3+NaCl。
实验1:
制备NaClO溶液。
(已知:
3NaClO
2NaCl+NaClO3)
(1)图甲装置I中烧瓶内发生反应的化学方程式为_______________________。
(2)用NaOH固体配制溶质质量分数为30%NaOH溶液时,所需玻璃仪器除量筒外还有________________。
(填标号)
a.烧杯b.容量瓶c.玻璃棒d.烧瓶
(3)图甲装置Ⅱ中用冰水浴控制温度的目的是_________________。
实验2:
制取水合肼。
(4)图乙中若分液漏斗滴液速度过快,部分N2H4·H2O会参与A中反应并产生大量氮气,降低产品产率。
写出该过程反应生成氮气的化学方程式:
________________________。
充分反应后,蒸馏A中溶液即可得到水合肼的粗产品。
实验3:
测定馏分中水合肼的含量。
(5)称取馏分3.0g,加入适量NaHCO3固体(滴定过程中,调节溶液的pH保持在6.5左右),加水配成250mL溶液,移出25.00mL置于锥形瓶中,并滴加2~3滴淀粉溶液,用0.15mol·L-1的碘的标准溶液滴定。
(已知:
N2H4·H2O+2I2==N2↑+4HI+H2O)
①滴定时,碘的标准溶液盛放在________(填“酸式”或“碱式”)滴定管。
②下列能导致馏分中水合肼的含量测定结果偏高的是_________。
(填标号)
a.锥形瓶清洗干净后未干燥
b.滴定前,滴定管内无气泡,滴定后有气泡
c.读数时,滴定前平视,滴定后俯视
d.盛标准液的滴定管水洗后,直接装标准液
③实验测得消耗I2溶液的平均值为20.00mL,馏分中水合肼(N2H4·H2O)的质量分数为__________________。
【答案】MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2Oac防止NaClO分解,影响水合肼的产率N2H4·H2O+2NaClO=N2↑+3H2O+2NaCl酸式d25%
8.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C12和O2,Cl2O易溶于水并与水反应生成HClO。
【制备产品】
甲组同学拟将氯气和空气(不参与反应)按体积比1:
3混合通入含水8%的碳酸钠中制备Cl2O,并用水吸收Cl2O(不含Cl2)制备次氯酸溶液。
(1)仪器a的名称是_________.
(2)各装置的连接顺序为______→→→→。
(3)装置B中多孔球泡和搅拌棒的作用是___________。
(4)制备Cl2O的化学方程式为____________。
(5)反应过程中,装置B需放在冷水中,其目的是__________。
(6)装置E中生成的HClO见光易分解,宜采用_________(填颜色)平底烧瓶,装置C的作用是__________。
【测定浓度】
(7)已知次氯酸可被KI、FeSO4等物质还原出Cl-。
乙组同学设计实验方案测定装置E中所得溶液中HClO的物质的量浓度,请补充完整实验方案:
用酸式滴定管量取一定体积的次氯酸溶液于锥形瓶中,_______,(所提供试剂:
淀粉KI溶液、0.10mol·L-1的FeSO4溶液、0.10mol·L-1的KmnO4酸性溶液)
【答案】三颈烧瓶A、D、B、C、E加快反应速率,使反应充分进行2Cl2+Na2CO3=Cl2O+2NaCl+CO2(或2Cl2+Na2CO3+H2O=Cl2O+2NaCl+2NaHCO3)防止反应放热后温度过高导致Cl2O分解棕色除去Cl2O中的Cl2加入一定体积的0.10mol/LFeSO4溶液(足量),然后用0.10mol/L的KMnO4酸性溶液滴定至溶液变为浅红色,读数
的分析装置C的作用是除去Cl2O中的Cl2;(7)根据题目中信息,次氯酸可被KI、FeSO4等物质还原出Cl-,加入一定体积的FeSO4溶液,要求过量,然后用酸性高锰酸钾溶液对过量的FeSO4溶液进行滴定,然后求出与HClO反应FeSO4的物质的量,从而求出HClO的浓度,具体操作是加入一定体积的0.10mol·L-1FeSO4溶液(足量),然后用0.10mol·L-1的KMnO4酸性溶液滴定至溶液变为浅红色,读数。
9.三氯化硼的熔点为-107.3℃,沸点为12.5℃,易水解生成硼酸(H3BO3),可用于制造高纯硼、有机合成催化剂等。
实验室制取三氯化硼的原理为B2O3+3C+3Cl2
2BCl3+3CO。
(1)甲组同学拟用下列装置制取纯净干燥的氯气(不用收集)。
①装置B中盛放的试剂是__,装置C的作用是___________________。
②装置A中发生反应的离子方程式为_____________________________。
(2)乙组同学选用甲组实验中的装置A、B、C和下列装置(装置可重复使用)制取BCl3并验证反应中有CO生成。
①乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为
A→B→C→G→__→__→__→__→F→D→I。
②能证明反应中有CO生成的现象是___________________________。
③开始实验时,先点燃____(填“A”或“G”)处的酒精灯。
④请写出BCl3水解的化学方程式__________________________。
⑤硼酸是一元弱酸,其钠盐化学式为Na[B(OH)4],则硼酸在水中电离方程式是____。
【答案】饱和食盐水干燥氯气2Mn+16H++10Cl-
2Mn2++5Cl2↑+8H2OEHJH装置F中黑色粉末变为红色,装置D中澄清石灰水变浑浊ABCl3+3H2O=H3BO3+3HClH3BO3+H2O
[B(OH)4〕-+H+
10.硫代硫酸钠(Na2S2O3·5H2O)俗名“大苏打”,又称为“海波”。
它易溶于水,难溶于乙醇,加热、遇酸均易分解。
某实验室模拟工业硫化碱法制取硫代硫酸钠,其反应装置及所需试剂如下图:
实验具体操作步骤为:
①开启分液漏斗,使硫酸慢慢滴下,适当调节分液的滴速,使反应产生的SO2气体较均匀地通入Na2S和Na2CO3的混合溶液中,同时开启电动搅拌器搅动,水浴加热,微沸。
②直至析出的浑浊不再消失,并控制溶液的pH接近7时,停止通入SO2气体。
……
(1)写出仪器A的名称_______。
(2)为了保证硫代硫酸钠的产量,实验中不能让溶液pH<7,请用离子方程式解释原因_________。
(3)写出三颈烧瓶B中制取Na2S2O3,反应的总化学反应方程式________。
(4)从上述生成物混合液中获得较高产率Na2S2O3·5H2O的步骤为
为减少产品的损失,操作①为趁热过滤,“趁热”的原因是______;操作②是______;操作①是抽滤、洗涤、干燥。
(5)测定产品纯度
取6.00g产品,配制成100mL溶液。
取10.00mL溶液,以淀粉溶液为指示剂,用浓度为0.500mol/LI2的标准溶液进行滴定,反应原理为2S2O32-+I2=S4O62-+2I-。
相关数据记录如下表所示。
编号
1
2
3
溶液的体积/mL
10.00
10.00
10.00
消耗I2标准溶液的体积/mL
19.98
22.50
20.02
滴定时,达到滴定终点的现象是___________。
产品的纯度为____________。
(6)Na2S2O3常用作脱氧剂,在溶液中易被Cl2氧化成SO42-,该反应的离子方程式为_________。
【答案】蒸馏烧瓶S2O32-+2H+=S↓+SO2↑+H2O4SO2+2Na2S+Na2CO3=CO2+3Na2S2O3为了防止晶体在漏斗中大量析出导致产率降低蒸发浓缩,冷却结晶溶液由无色变蓝色,且半分钟不褪色82.67%S2O32-+4Cl2+5H2O=2SO42-+8Cl-+10H+
【解析】
(1)仪器A的名称蒸馏烧瓶。
(2)根据题给信息,硫代硫酸钠(Na2S2O3·5H2O)在酸性溶液中不能稳定存在,发生反应的离子方程式为S2O32-+2H+==S↓+SO2↑+H2O,所以实验中不能让溶液pH<7。
(3)根据题给信息,三颈瓶中加入了Na2S、Na2CO3溶液,通入了SO2来制备Na2S2O3,Na2S中硫元素由-2价
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