2021届新高考选考化学一轮复习人教版综合实验热点题型作业 8页

综合实验热点题型 1．(2020·试题调研)已知：Cr2O2－ 7 (橙色)＋H2O 2CrO2－ 4 (黄色)＋2H＋。为探究 Na2SO3 溶液和铬(Ⅵ)盐溶液的反应规律，某同学进行了如下实验： (1)进行实验Ⅰ和Ⅱ： 序号 操作 现象 Ⅰ 向 2 mL pH＝2 的 0.05 mol·L－1 K2Cr2O7 橙色溶液中滴 加 3 滴饱和 Na2SO3 溶液(pH 约为 9) 溶液变蓝紫色(含 Cr3＋) Ⅱ 向 2 mL pH＝8 的 0.1 mol·L－1 K2CrO4 黄色溶液中滴加 3 滴饱和 Na2SO3 溶液 溶液没有明显变化 ①用离子方程式解释实验Ⅰ中现象： ________________________________________________________________________。 ②实验Ⅱ说明在碱性条件下， ________________________________________________________________________。 (2)继续进行实验： 序号 操作 现象 Ⅲ 向 2 mL 蒸馏水中滴加 3 滴 pH＝2 的 0.05 mol·L－1 K2Cr2O7 橙 色溶液 溶液变浅黄色 Ⅳ 向 2 mL 饱和 Na2SO3 溶液中滴加 3 滴 pH＝2 的 0.05 mol·L－1 K2Cr2O7 橙色溶液 溶液变黄色 ①实验Ⅲ的目的是 ________________________________________________________________________。 ②继续向实验Ⅳ所得溶液中滴加稀硫酸，溶液变蓝紫色，说明 ________________________________________________________________________。 (3)根据实验Ⅰ～Ⅳ，可推测铬(Ⅵ)盐中铬元素的稳定存在形式(填微粒符号)： 酸性条件 碱性条件 解析：(1)实验Ⅰ、Ⅱ是探究 Na2SO3 与铬(Ⅵ)盐分别在酸性和碱性条件下的反应情况。 实验Ⅰ说明在酸性条件下，铬(Ⅵ)盐能将 SO 2－ 3 氧化为 SO2－ 4 ，自身被还原为 Cr3＋。实验Ⅱ说 明在碱性条件下，Na2SO3 和铬(Ⅵ)盐不发生氧化还原反应。(2)实验Ⅳ是探究 Na2SO3 和 K2Cr2O7 之间的反应，与实验Ⅰ不同的是，实验Ⅳ中 Na2SO3 过量。实验Ⅲ是对照实验，可 排除稀释对溶液颜色变化造成的影响。实验Ⅲ说明，稀释 K2Cr2O7 酸性溶液，Cr2O2－ 7 (橙色) ＋H2O 2CrO2－ 4 (黄色)＋2H＋平衡正向移动，使溶液显浅黄色；实验Ⅳ中溶液变黄色，说 明向 2 mL 饱和 Na2SO3 溶液中滴加 3 滴 pH＝2 的 0.05 mol·L－1 K2Cr2O7 橙色溶液，上述平衡 正向移动的程度此实验Ⅲ中大；继续向实验Ⅳ所得溶液中滴加稀硫酸，溶液变蓝紫色，说明 酸性条件下，上述平衡逆向移动，铬(Ⅵ)主要以 Cr2O 2－ 7 形式存在，Cr2O 2－ 7 与 SO 2－ 3 发生氧化 还原反应，生成 Cr3＋。(3)根据上述分析可知，酸性、碱性条件下，铬(Ⅵ)盐中铬元素分别以 较稳定的 Cr2O2－ 7 、CrO 2－ 4 形式存在。 答案：(1)①Cr2O2－ 7 ＋3SO2－ 3 ＋8H＋===2Cr3＋＋3SO2－ 4 ＋4H2O ②Na2SO3 和铬(Ⅵ)盐不发生 氧化还原反应 (2)①做对照实验，排除稀释对溶液颜色变化造成的影响 ②酸性条件下，Na2SO3 和铬(Ⅵ)盐发生氧化还原反应，生成 Cr3＋ (3)Cr2O2－ 7 CrO2－ 4 2．肼又称联氨，是重要的化工原料和火箭燃料，与强氧化剂作用能生成氮气，能强烈 吸水生成水合肼。水合肼的沸点为 118 ℃，熔点为－40 ℃，溶于水和乙醇，不溶于氯仿和 乙醚，有类似于氨的刺鼻气味，在潮湿的空气中冒烟，具有强碱性和吸湿性。某探究小组利 用反应 CO(NH2)2＋2NaOH＋NaClO ===== △ Na2CO3＋N2H4·H2O＋NaCl 制取水合肼。 实验一：制备 NaClO 溶液(实验装置如图所示) (1)装置Ⅰ中发生反应的离子方程式为 ________________________________________________________________________。 (2)装置Ⅱ中竖直的长玻璃管的作用是 ________________________________________________________________________。 (3)用冰水浴控制温度在 30 ℃的主要目的是防止生成 NaClO3，若控制不当会形成 NaCl、 NaClO、NaClO3、NaOH 的共存体系，则下列判断正确的是________(填字母)。 a．n(NaCl)∶n(NaClO)∶n(NaClO3)可能为 11∶6∶1 b．溶液中 n(Na＋)∶n(Cl－)可能为 2∶1 c．标准状况下通入 2.24 L Cl2，反应转移的电子数可能为 0.2NA 实验二：制取 N2H4·H2O(实验装置如图所示) 步骤 1：将实验一装置Ⅱ中所得的混合液倒入分液漏斗，缓慢滴入盛有尿素的烧瓶中， 急速升温。 步骤 2：升温至一定温度后开始回流，待溶液回流 5 min 后开始收集馏分。 步骤 3：瓶底的固体充分反应后，将馏分倒入烧瓶中，再次蒸馏，重复两次。 (4)直形冷凝管中的冷却水必须“下进上出”的原因是 ________________________________________________________(任写一点)。 (5)急速升温的原因是温度过低时反应速率慢，水合肼会被 NaClO 氧化为一种性质稳定 的气体，造成产物水合肼的产率降低，写出该反应的化学方程式： ________________________________________________________________________。 (6)称取馏分 5.000 g，加水配成 250 mL 溶液。取 25.00 mL 溶液于锥形瓶中，加入几滴 淀粉溶液，用 0.200 0 mol·L－1 的标准碘溶液滴定。滴定反应中氧化产物和还原产物分别为 N2 和 I－，写出滴定终点的判断方法： ________________________________________________________________________； 若消耗标准碘溶液的平均体积为 20.00 mL，则馏分中水合肼(N2H4·H2O)的质量分数为 ________(保留三位有效数字)；滴定操作中，若盛放碘液的滴定管没有润洗，则测得的馏分 中水合肼(N2H4·H2O)的质量分数会________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 解析：(2)竖直的长玻璃管与大气相通，可以起到平衡气压的作用，防止压强过大引起 仪器炸裂。(3)根据得失电子守恒可知 a 正确；根据 Na 元素和 Cl 元素守恒，NaCl、NaClO、 NaClO3 中 Na 元素和 Cl 元素的物质的量之比为 1∶1，由于混合物中还存在 NaOH，故 b 正 确；根据极端假设法，0.1 mol Cl2 完全反应转移的电子数应介于 0.1NA～0.5 3 NA 之间，不可能 为 0.2NA，故 c 错误。(4)若 “上进下出”，冷却水不易充满冷凝管，不仅冷凝效果不好， 还会因温差大而易使冷凝管破裂；若“下进上出”，属于“逆流”原理的应用，冷却水与蒸 气能够充分接触，冷凝效果更好。(6)根据关系式 2I2～N2H4·H2O，可以得出馏分中水合肼 的质量分数为 0.200 0 mol·L－1×20.00×10－3 L×1 2 × 250 mL 25.00 mL ×50 g·mol－1÷5.000 g×100% ＝20.0%；若盛放碘液的滴定管没有润洗，则会造成碘溶液浓度偏小，测定时消耗碘溶液的 体积偏大，测得的馏分中水合肼的质量分数偏大。 答案：(1)2MnO－ 4 ＋16H＋＋10Cl－===5Cl2↑＋2Mn2＋＋8H2O (2)平衡气压，防止压强过大引起仪器炸裂 (3)ab (4)采用“逆流”原理，冷却水与蒸气能够充分接触，冷凝效果更好；若“上进 下出”，冷却水不易充满冷凝管，冷凝效果差；若“上进下出”，因温差大易使冷凝管破裂 (答出其中一条即可) (5)N2H4·H2O＋2NaClO===== △ 2NaCl＋N2↑＋3H2O (6)当滴入最后一滴标准碘溶液时，溶液由无色变为蓝色且半分钟内不褪色 20.0% 偏 大 3．(2020·试题调研)氯苯在染料、医药工业中常用于制造苯酚、硝基氯苯、苯胺、硝基 苯酚等有机中间体。实验室中制备氯苯的装置如图所示(其中夹持仪器已略去)。 请回答下列问题： (1)仪器 a 中盛有 KMnO4 晶体，仪器 b 中盛有浓盐酸。打开仪器 b 中的活塞，使浓盐酸 缓 缓 滴 下 ， 可 观 察 到 仪 器 a 内 的 现 象 是 _______________________________________________。 (2)仪器 b 外侧的细玻璃导管的作用是 ________________________________________________________________________。 (3)仪器 d 中盛有苯、FeCl3 粉末，仪器 a 中生成的 Cl2 经过仪器 e 进入仪器 d 中。 ①仪器 e 的名称是________，其中盛装的试剂名称是________。 ②仪器 d 中的反应进行过程中，应保持温度在 40～60 ℃之间，以减少副反应的发生。 仪器 d 的加热方式最好采用________加热。 (4)仪器 c 的作用是________________。 (5)该方法制备的氯苯中含有很多杂质。在工业生产中，先通过水洗除去 FeCl3、HCl 及 部分 Cl2，然后通过碱洗除去其余 Cl2，碱洗后通过分液得到含氯苯的有机混合物，混合物成 分及各成分的沸点如表所示： 有机物 苯 氯苯 邻二氯苯 间二氯苯 对二氯苯 沸点/℃ 80.0 132.2 180.4 172.0 173.4 ①碱洗前先进行水洗的目的是 ________________________________________________________________________。 ②从该有机混合物中提取氯苯时，采用蒸馏方法，收集________℃左右的馏分。 (6)实验工业生产中，苯的流失量如表所示： 损失项目 蒸气挥发 二氯苯 其他 合计 苯流失量/(kg/t) 20.8 11.7 56.7 89.2 某一次投产，加入 13 t 苯，则制得的氯苯为________t(保留一位小数)。 解析：(1)仪器 a 中发生的反应是 KMnO4 在酸性条件下氧化 Cl－生成 Cl2。(2)仪器 b 外 侧的细玻璃导管能使仪器 a 与仪器 b 中的压强保持相同，从而使浓盐酸能顺利滴下。(3)① 仪器 a 中制备的 Cl2 中含有水蒸气和 HCl 杂质，而后续氯苯的制备中也产生 HCl，故 HCl 对氯苯的制备无影响，因此洗气瓶中应盛有浓硫酸，对气体进行干燥。②制备氯苯的反应温 度为 40～60 ℃，低于 100 ℃，故最好采用平缓易控的水浴加热方式。(4)仪器 c 为球形冷凝 管，起冷凝回流的作用。(6)制得氯苯的质量为 13 t×1 000－89.2 1 000 ×112.5 78 ≈17.1 t。 答案：(1)有黄绿色气体生成 (2)使浓盐酸能顺利滴下(或平衡仪器 a、b 内的压强) (3)① 洗气瓶 浓硫酸 ②水浴 (4)冷凝回流 (5)①减少后续碱洗操作时碱的用量，节约成本 ②132.2 (6)17.1 4．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 常做氯化剂或氯磺化剂，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 Cl2 Ⅰ.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)。 (3)实验完毕后，从装置 C 的反应瓶中的混合物中分离出硫酰氯的操作是________。 (4)为了测定 SO2Cl2 产品纯度(杂质不参与反应)，称取 a g SO2Cl2 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 c mol·L－1 AgNO3 溶液滴定反应后的溶液 至终点(滴加 K2CrO4 溶液做指示剂)，消耗 AgNO3 溶液的体积为 V mL。 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，则测得的结果________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。 解析：Ⅱ.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，所以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。(3)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。(4)②题中存在隐含关系式：n(AgNO3)＝n(AgCl)＝ 2n(SO2Cl2)，SO2Cl2 的纯度为 c mol·L－1×V×10－3 L 2 ×135 g·mol－1 a g ×100%＝135cV 20a %。③若 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 的量减少，使测得的结果偏低。 答案：Ⅰ.SOCl2＋H2O(g)===SO2＋2HCl SOCl2 与水反应产生的 HCl 会抑制 FeCl3 水解 Ⅱ.(1)P2O5(或硅胶) 吸附气体，增大反应物的接触面积，加快反应速率 (2)Na2SO3 已 变质(或产生的 SO2 部分溶解等，任写一种，合理即可) (3)过滤 (4)①AgNO3 见光易分解 ②135cV 20a % ③偏低 5．(2020·武汉调研)某同学在实验室进行铁盐与亚铁盐相互转化实验。 实验Ⅰ：将 Fe3＋转化为 Fe2＋ (1)Fe3＋与 Cu 粉发生反应的离子方程式为 ________________________________________________________________________。 (2)探究白色沉淀产生的原因，请填写实验方案： 实验方案 现象 结论 步骤 1：取 4 mL________ mol·L－1 CuSO4 溶液，向其中滴加 3 滴 0.1 mol·L 产生白 色沉淀 CuSO4 溶液与 KSCN 溶液反应产生了白 色沉淀 －1 KSCN 溶液 步骤 2：取 _______________________________ 无明显 现象 查阅资料：①SCN－的化学性质与 I－相似；②2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2。 Cu2＋与 SCN－反应的离子方程式为 ________________________________________________________________________。 实验Ⅱ：将 Fe2＋转化为 Fe3＋ 实验方案 现象 向 3 mL 0.1 mol·L－1 FeSO4 溶液中加入 1 mL 稀硝酸 溶液变为棕色，放置一段时间后，棕色消失， 溶液变为黄色 探究上述现象出现的原因。 查阅资料：Fe2＋＋NO Fe(NO)2＋(棕色)。 (3)用离子方程式解释 NO 产生的原因： ________________________________________________________________________。 (4)从化学反应速率与限度的角度对体系中存在的反应进行分析： 反应Ⅰ：Fe2＋与 HNO3 反应；反应Ⅱ：Fe2＋与 NO 反应。 ①依据实验现象，可推知反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ的________(填“快”或“慢”)。 ②反应Ⅰ是一个不可逆反应，设计实验方案加以证明： ________________________________________________________________________。 ③请用化学平衡移动原理解释溶液由棕色变为黄色的原因： ________________________________________________________________________。 答案：(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ (2)0.1 4 mL 0.2 mol·L－1 FeSO4 溶液，向其中滴加 3 滴 0.1 mol·L－1 KSCN 溶液 2Cu2＋ ＋4SCN－===2CuSCN↓＋(SCN)2 (3)3Fe2＋＋4H＋＋NO－ 3 ===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O (4)①慢 ②取少量反应Ⅰ的溶液于试管中，向其中加入几滴 K3[Fe(CN)6]溶液，溶液无 明显变化，说明反应Ⅰ是一个不可逆反应(答案合理即可) ③Fe2＋被硝酸氧化为 Fe3＋，溶液 中 Fe2＋浓度降低，导致 Fe2＋＋NO Fe(NO)2＋ 平衡逆向移动，最终 Fe(NO)2＋完全转化为 Fe3＋，溶液由棕色变为黄色