专题九,考点二　综合实验探究——突破实验大题

考点二 综合实验探究——突破实验大题(一)评价型实验题 评价型实验题包括的题型很多，其中比较典型的有物质性质探究型、组成成分探究型、物质制备和应用探究型等，该类试题一般以实验装置图的形式给出实验的流程，其实验流程与考查内容一般为 1．常见的气体发生装置 固体与液体在常温下反应制备气体的装置，如图 5，分液漏斗与烧瓶间的导管能平衡气体压强，能使液体顺利滴下，排出气体体积不包括加入液体所占体积；如图 6、图 7，能随制随停，便于控制反应。

2．常见的净化装置——用于除去气体中的杂质气体 特别提醒(1)判断气体中杂质的方法 ①看反应介质。若反应在溶液中进行，则制取的气体中一定含有水蒸气；若反应物中有气体，由于气体不能充分反应，则制取的气体中一定含有原来的气体，如用 CO 2 与 Na 2 O 2 反应制取的 O 2 中一定含有 CO 2 杂质。②看反应物的性质。如用浓盐酸制取的气体中含有挥发出的 HCl气体。③看生成物的成分。如用氯化铵和消石灰反应制取的氨气中含有水蒸气。

(2)气体干燥剂的选择 酸性 碱性 中性 干燥剂 浓硫酸、P 2 O 5 碱石灰、CaO CaCl 2 气体 CO 2、SO 2、Cl 2、NO 2 NH 3 H 2、CO、N 2、NO、CH 4 注意：选取干燥剂时，除了常规的从酸碱性角度考虑外，还要考虑特殊反应，如浓硫酸不能干燥还原性气体(H 2 S、HI 等)，可用 P 2 O 5 干燥；中性干燥剂 CaCl 2 不能干燥 NH 3，因为二者会发生络合反应(这些知识可能会成为高考的设题点)。

3．常见的气体收集装置 特别提醒(1)密度比空气大且不与空气中的成分反应的气体可用向上排空气法收集，导气管应“长进短出”；密度比空气小且不与空气中的成分反应的气体则用向下排空气法收集，导气管应“短进长出”。

(2)易溶于水或能与水反应的气体，如 NH 3、HCl、NO 2 等，需用排空气法或排其他溶剂法收集。

(3)常温下能与空气中的成分反应的气体(如 NO)，密度与空气接近的气体(如 N 2、CO、C 2 H 4等)，都不能用排空气法收集。

(4)能溶于水但溶解度不大的气体，可以用排饱和溶液的方法收集，如 CO 2——排饱和 NaHCO 3溶液；SO 2——排饱和 NaHSO 3 溶液；H 2 S——排饱和 NaHS 溶液；Cl 2——排饱和 NaCl 溶液。

4．常见的量气装置 5．有毒气体的处理装置

特别提醒(1)装置 C 适用于溶解度较小的有毒气体，如 Cl 2、NO 2、H 2 S 等。

(2)装置 D、E 适用于溶解度较大的气体，如 HCl、NH 3 等。

(3)装置 A 适用于某些可燃性气体，如 CO 等。

(4)装置 B 采用收集法处理尾气，适用于 NO、CO 等的尾气处理。

(二)定量测定型实验题 常见的定量测定型实验题包括混合物成分的测定、物质纯度的测定以及化学式的确定等。该类试题常涉及物质的称量、物质的分离与提纯、中和滴定、一定物质的量浓度溶液的配制等实验操作。实验过程或问题解答中要特别注意以下几个问题：

1．气体体积的测量(1)量气装置的改进(2)量气时应注意的问题 ①量气时应保持装置处于室温状态。

②读数时要特别注意消除“压强差”，保持液面相平，同时要注意视线与凹液面最低处相平。如上图(Ⅰ)(Ⅳ)应使左侧和右侧的液面高度保持相平。

2．测定实验中要有消除干扰气体的意识 如用“惰性”气体将干扰气体排出，或用溶液吸收干扰气体等。

3．测定实验中要有被测量气体全部被测量的意识 如采取反应结束后继续向装置中通入“惰性”气体以使被测量气体全部被吸收剂吸收的方法。

4．测定实验中要有“数据”的采集处理意识 实验数据的采集是化学计算的基础，一般来讲，固体试剂称质量，而液体试剂和气体试剂则测量体积。

(1)称量固体质量时，中学一般用托盘天平，可估读到 0.1 g，精确度要求高的实验中可以用分析天平或电子天平，可精确到 0.000 1 g。

(2)测量液体体积时，一般实验中选用适当规格的量筒，可估读到 0.1 mL，准确度要求高的定量实验如中和滴定中选用滴定管(酸式或碱式)，可估读到 0.01 mL。容量瓶作为精密的定容仪器，用于配制一定物质的量浓度的溶液，一般不用于量取液体的体积。

(3)气体除了量取外，还可以称量。称量气体的质量时一般有两种方法：一种方法是称量反应装置在放出气体前后的质量减小值；另一种方法是称量吸收装置前后的质量增大值。

(4)用 pH 试纸(测得整数值)或 pH 计(精确到 0.01)直接测出溶液的 pH，经过计算可以得到溶液中 H＋ 或 OH － 的物质的量浓度。为了保证数据的准确性，实验中要采取必要的措施，确保离子完全沉淀、气体完全被吸收等，必要时可以进行平行实验，重复测定，然后取其平均值进行计算。如中和滴定实验中测量酸或碱的体积要平行做 2～3 次滴定，然后取体积的平均值求算未知溶液的浓度，但对于“离群”数据(指与其他数据有很大差异的数据)要舍弃，因为数据“离群”的原因可能是操作中出现了较大的误差。

(三)有机制备型实验题 “有机实验”在高考中频频出现，主要涉及有机物的制备、有机物官能团性质的实验探究等。常常考查蒸馏和分液操作、反应条件的控制、产率的计算等问题。

(1)分离液体混合物的方法 方法 适用条件 实例 说明 分液 互不相溶的液体混合物 分离 CCl 4 和水等 分液时下层液体从下口流出，上层液体从上口倒出 蒸馏 两种或两种以上互溶的液体，沸点相差较大 分离酒精和水 在蒸馏烧瓶中放少量碎瓷片，防止液体暴沸(2)高考真题中出现的实验装置

特别提醒 球形冷凝管由于气体与冷凝水接触时间长，具有较好的冷凝效果，但必须竖直放置，所以蒸馏装置必须用直形冷凝管。

角度一 “仪器连接”评价型 1．(2020·全国卷Ⅲ，26)氯可形成多种含氧酸盐，广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用下图装置(部分装置省略)制备 KClO 3 和 NaClO，探究其氧化还原性质。

回答下列问题：

(1)盛放 MnO 2 粉末的仪器名称是__________，a 中的试剂为__________。

(2)b 中采用的加热方式是__________，c 中化学反应的离子方程式是_____________ ___________________________________________________________，采用冰水浴冷却的目的是_________________________________________________。

(3)d 的作用是______________，可选用试剂________(填标号)。

A．Na 2 S B．NaCl C．Ca(OH)2 D．H 2 SO 4(4)反应结束后，取出 b 中试管，经冷却结晶，________，__________________，干燥，得到KClO 3 晶体。

(5)取少量 KClO 3 和 NaClO 溶液分别置于 1 号和 2 号试管中，滴加中性 KI 溶液。1 号试管溶液颜色不变。2 号试管溶液变为棕色，加入 CCl 4 振荡，静置后 CCl 4 层显________色。可知该条件下 KClO 3 的氧化能力________NaClO(填“大于”或“小于”)。

答案(1)圆底烧瓶 饱和食盐水(2)水浴加热 Cl 2 ＋2OH－ ===ClO － ＋Cl － ＋H2 O 避免生成 NaClO 3(3)吸收尾气(Cl 2)AC

(4)过滤 少量(冷)水洗涤(5)紫 小于 解析 由题干信息及装置图分析各装置的作用，a 装置用于除杂，b 装置用于制备氯酸钾，c装置用于制备次氯酸钠，d 装置用于尾气处理。

(1)盛放 MnO 2 粉末的仪器是圆底烧瓶。产生的氯气中混有氯化氢杂质，除掉氯化氢需要将气体通过饱和食盐水。

(2)b 装置的加热方式为水浴加热。c 装置中氯气与氢氧化钠发生反应的离子方程式为 Cl 2 ＋2OH－ ===ClO － ＋Cl － ＋H2 O。根据装置 b、c 水浴温度的不同推知，生成氯酸盐时需要酒精灯加热，生成次氯酸盐时需要冰水冷却，所以 c 中冰水浴的目的是避免氯酸钠的生成。

(3)d 是尾气处理装置，吸收氯气可以用硫化钠溶液或氢氧化钙浊液。

(4)从溶液中获得纯净氯酸钾的操作是冷却结晶，过滤，少量冷水洗涤，干燥，此处用少量冷水洗涤的目的是降低氯酸钾的损耗。

(5)碘在四氯化碳中呈紫色；碘在水中的颜色为棕色或褐色，主要由碘的浓度决定。2 号试管中溶液变棕色说明生成 I 2，1 号试管中没有颜色变化，说明没有生成 I 2，由此可以判断氯酸钾的氧化能力小于次氯酸钠的氧化能力。

2．(2018·全国卷Ⅰ，26)醋酸亚铬[(CH 3 COO)2 Cr·2H 2 O]为砖红色晶体，难溶于冷水，易溶于酸，在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂，将三价铬还原为二价铬；二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示。回答下列问题：

(1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却，目的是___________________________。

仪器 a 的名称是________。

(2)将过量锌粒和氯化铬固体置于 c 中，加入少量蒸馏水，按图连接好装置。打开 K 1、K 2，关闭 K 3。

①c 中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，该反应的离子方程式为____________________。

②同时 c 中有气体产生，该气体的作用是__________________________________。

(3)打开 K 3，关闭 K 1 和 K 2。c 中亮蓝色溶液流入 d，其原因是_________________________； d 中析出砖红色沉淀。为使沉淀充分析出并分离，需采用的操作是________、________、洗涤、干燥。

(4)指出装置 d 可能存在的缺点__________________。

答案(1)去除水中溶解氧 分液漏斗(2)①Zn＋2Cr 3＋ ===Zn 2 ＋ ＋2Cr 2 ＋ ②排除 c 中空气(3)c 中产生 H 2 使压强大于大气压(冰浴)冷却 过滤(4)敞开体系，可能使醋酸亚铬与空气接触 解析(1)由题给信息，(CH 3 COO)2 Cr·2H 2 O 在气体分析中用作 O 2 吸收剂，说明 Cr 2＋ 具有强还原性，易被 O 2 氧化，故所用蒸馏水需经煮沸除去其中的 O 2，以免影响(CH 3 COO)2 Cr·2H 2 O 的制备。由仪器的结构特点可知，a 为分液漏斗。

(2)①Zn 将 Cr 3＋ 还原为 Cr 2 ＋，离子方程式为 Zn＋2Cr 3 ＋ ===Zn 2 ＋ ＋2Cr 2 ＋。②Zn＋2H ＋ ===Zn 2 ＋＋H 2 ↑，H 2 起到排除 c 中空气的作用，以防 Cr 2＋ 被氧化。

(3)过量的 Zn 与盐酸反应放出大量的 H 2，使装置 c 中压强增大，关闭 K 1 和 K 2，打开 K 3 时，溶液被压入装置 d。由题给信息知，(CH 3 COO)2 Cr·2H 2 O 难溶于冷水，因此应用冰浴冷却，以便于(CH 3 COO)2 Cr·2H 2 O 析出，再将沉淀过滤、洗涤、干燥即可。

(4)装置 d 的缺点是该装置与大气直接相通，空气中的 O 2 易将(CH 3 COO)2 Cr·2H 2 O 氧化。

角度二 “有机物制备”评价型 3．(2020·全国卷Ⅱ，27)苯甲酸可用作食品防腐剂。实验室可通过甲苯氧化制苯甲酸，其反应原理简示如下：

名称 相对分子质量 熔点/℃ 沸点/℃ 密度/(g·mL－ 1)溶解性 甲苯 92 －95 110.6 0.867 不溶于水，易溶于乙醇 苯甲酸 122 122.4(100 ℃左右开始升华)248—微溶于冷水，易溶于乙醇、热水 实验步骤：

(1)在装有温度计、冷凝管和搅拌器的三颈烧瓶中加入1.5 mL甲苯、100 mL水和4.8 g(约0.03 mol)高锰酸钾，慢慢开启搅拌器，并加热回流至回流液不再出现油珠。

(2)停止加热，继续搅拌，冷却片刻后，从冷凝管上口慢慢加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液，并

将反应混合物趁热过滤，用少量热水洗涤滤渣。合并滤液和洗涤液，于冰水浴中冷却，然后用浓盐酸酸化至苯甲酸析出完全。将析出的苯甲酸过滤，用少量冷水洗涤，放在沸水浴上干燥。称量，粗产品为 1.0 g。

(3)纯度测定：称取0.122 g 粗产品，配成乙醇溶液，于 100 mL 容量瓶中定容。每次移取 25.00 mL溶液，用 0.010 00 mol·L－ 1的 KOH 标准溶液滴定，三次滴定平均消耗 21.50 mL 的 KOH 标准溶液。

回答下列问题：

(1)根据上述实验药品的用量，三颈烧瓶的最适宜规格为________(填标号)。

A．100 mL B．250 mL C．500 mL D．1 000 mL(2)在反应装置中应选用________冷凝管(填“直形”或“球形”)，当回流液不再出现油珠即可判断反应已完成，其判断理由是____________________________________________。

(3)加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液的目的是________________________；该步骤亦可用草酸在酸性条件下处理，请用反应的离子方程式表达其原理__________________________。

(4)“用少量热水洗涤滤渣”一步中滤渣的主要成分是______________________________ ________________________________________________________________________。

(5)干燥苯甲酸晶体时，若温度过高，可能出现的结果是 ________________________________________________________________________。

(6)本实验制备的苯甲酸的纯度为________；据此估算本实验中苯甲酸的产率最接近于________(填标号)。

A．70% B．60% C．50% D．40%(7)若要得到纯度更高的苯甲酸，可通过在水中________的方法提纯。

答案(1)B(2)球形 无油珠说明不溶于水的甲苯已经被完全氧化(3)除去过量的高锰酸钾，避免在用盐酸酸化时，产生氯气 2MnO－4 ＋5H 2 C 2 O 4 ＋6H＋ ===2Mn 2 ＋ ＋10CO2 ↑＋8H 2 O(4)MnO 2(5)苯甲酸升华而损失(6)86.0% C(7)重结晶 解析(1)该反应需要向三颈烧瓶中加入 1.5 mL 甲苯、100 mL 水和 4.8 g 高锰酸钾，所以三颈烧瓶的最适宜规格为 250 mL。(2)反应中应选用球形冷凝管，球形冷凝管散热面积大，冷凝效果好；回流液中不再出现油珠，说明不溶于水的甲苯(油状液体)已经被 KMnO 4 完全氧化。

(3)加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液的目的：NaHSO 3 与 KMnO 4(H＋)发生氧化还原反应除去过量的 KMnO 4(H＋)，防止用盐酸酸化时，KMnO4 把盐酸中的 Cl－ 氧化为 Cl2 ；该过程也可用草酸在酸性条件下与 KMnO 4 反应除去 KMnO 4，反应的离子方程式为 2MnO－4 ＋5H 2 C 2 O 4 ＋6H＋===2Mn 2＋ ＋10CO2 ↑＋8H 2 O。(4)用少量热水洗涤滤渣的目的是使生成的尽可能溶于水，故滤渣的主要成分是KMnO 4 在中性条件下的还原产物MnO 2。(5)苯甲酸在100 ℃左右开始升华，干燥苯甲酸晶体时，若温度过高，苯甲酸易升华而损失。(6)根据反应可知，n(KOH)＝0.010 00 mol·L－ 1 × 21.50×10－ 3 L×4，m()＝0.010 00 mol·L－ 1 ×21.50×10 － 3 L×4×122 g·mol － 1＝0.104 92 g，制备的苯甲酸的纯度为 0.104 92 g0.122 g×100%＝86.0%。

在理论上，1 mol 甲苯反应后生成 1 mol 苯甲酸，则：

1.5 mL×0.867 g·mL－ 1 m 苯甲酸的理论产量 m≈1.72 g 苯甲酸的产率为 1.0 g×86.0%1.72 g×100%＝50%。

(7)根据苯甲酸的水溶性可知，若要得到纯度更高的苯甲酸，需要利用重结晶的方法进行提纯。

角度三 “流程转化设计”评价型 4．(2019·全国卷Ⅰ，27)硫酸铁铵[NH 4 Fe(SO 4)2 ·xH 2 O]是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：

回答下列问题：

(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是____________________________ ________________________________________________________________________。

(2)步骤②需要加热的目的是______________________，温度保持 80～95 ℃，采用的合适加热方式是____________________。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为________(填标号)。

(3)步骤③中选用足量的 H 2 O 2，理由是_____________________________________。分批加入H 2 O 2，同时为了________，溶液要保持 pH 小于 0.5。

(4)步骤⑤的具体实验操作有______________________________________________，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。

(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到 150 ℃时失掉 1.5 个结晶水，失重 5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为________。

答案(1)碱煮水洗(2)加快反应 热水浴 C(3)将 Fe 2＋ 全部氧化为 Fe 3 ＋ ；不引入杂质 防止 Fe 3 ＋ 水解(4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)(5)NH 4 Fe(SO 4)2 ·12H 2 O 解析(1)除去铁屑表面油污的方法是：用热纯碱溶液清洗铁屑，再用水洗。(2)铁与稀硫酸反应时加热，可提高反应速率。温度低于水的沸点，可以用热水浴加热，受热均匀且便于控制。含少量硫化物的铁屑与稀硫酸反应有 H 2 S 生成。氢气不与碱溶液反应，而硫化氢能与碱溶液反应，而 H 2 S 在水中溶解度小，故氢气中混有的硫化氢用烧碱溶液除去，又因为硫化氢与碱反应较快，容易引起倒吸，C 装置倒置漏斗能防倒吸。故宜选择 C 装置吸收硫化氢。(3)铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，加入足量双氧水的目的是将 Fe 2＋ 全部氧化为 Fe 3 ＋，发生反应为 2Fe 2＋ ＋H2 O 2 ＋2H＋ ===2Fe 3 ＋ ＋2H2 O，从生成物看，又不引入杂质。铁离子对双氧水分解起催化作用，分批加入双氧水，避免反应过快、放出热量较多，减少双氧水分解，以免造成氧化剂损失；铁离子易水解，保持溶液呈强酸性，避免铁离子发生水解反应生成氢氧化铁。(4)步骤⑤是要从溶液中得到硫酸铁铵晶体，故实验操作有加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)。(5)失重 5.6%是质量分数，设结晶水合物的化学式为 NH 4 Fe(SO 4)2 ·xH 2 O，由题意知1.5×18266＋18x ＝5.6100，解得 x≈12。

角度四 “反应原理”评价型 5．(2020·全国卷Ⅰ，27 节选)为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。

回答下列问题：

(2)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择____作为电解质。

阳离子 u∞ ×10 8 /(m 2 ·s － 1 ·V － 1)阴离子 u∞ ×10 8 /(m 2 ·s － 1 ·V － 1)Li＋ 4.07 HCO－3 4.61 Na＋ 5.19 NO－3 7.40 Ca 2＋ 6.59 Cl－ 7.91 K＋ 7.62 SO 2－4 8.27(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入_____电极溶液中。

(4)电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中 c(Fe 2＋)增加了 0.02 mol·L － 1。石墨电极上未见 Fe析出。可知，石墨电极溶液中 c(Fe 2＋)＝________。

(5)根据(3)、(4)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为____________________________，铁电极的电极反应式为________________。因此，验证了 Fe 2＋ 氧化性小于________，还原性小于________。

(6)实验前需要对铁电极表面活化。在 FeSO 4 溶液中加入几滴 Fe 2(SO 4)3 溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是___________________ ________________________________________________________________________。

答案(2)KCl(3)石墨(4)0.09 mol·L－ 1(5)Fe 3 ＋ ＋e － ===Fe 2 ＋ Fe－2e － ===Fe 2 ＋ Fe 3 ＋ Fe(6)取活化后溶液少许于试管中，加入 KSCN 溶液，若溶液不出现血红色，说明活化反应完成 解析(2)盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生反应，两烧杯溶液中含有 Fe 2＋、Fe 3 ＋ 和SO 2－4，Ca2 ＋ 与 SO 2 －4 生成微溶于水的 CaSO 4，Fe2 ＋、Fe 3 ＋ 均与 HCO －3 反应，酸性条件下 NO－3 与Fe 2＋ 发生反应，故盐桥中不能含有 Ca 2 ＋、HCO －3 和 NO－3。盐桥中阴、阳离子的电迁移率(u∞)尽可能相近，分析表中阳离子和阴离子的电迁移率(u∞)数据，K ＋ 和 Cl － 的电迁移率(u ∞)相差较小，故盐桥中应选择 KCl 作为电解质。

(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极，则铁电极是负极，石墨电极是正极，盐桥中阳离子向正极移动，故阳离子进入石墨电极溶液中。

(4)假设两个烧杯中溶液体积均为 V L，铁电极反应式为 Fe－2e－ ===Fe 2 ＋，一段时间后，铁电极溶液中 c(Fe 2＋)增加 0.02 mol·L － 1，则电路中通过电子为 0.02 mol·L － 1 ×V L×2＝0.04V mol。石墨电极上未见 Fe 析出，则石墨电极反应式为 Fe 3＋ ＋e － ===Fe 2 ＋，据得失电子守恒可知，石墨电极生成 Fe 2＋ 为 0.04V mol，故石墨电极溶液中 c(Fe 2 ＋)＝(0.05 mol·L － 1 ×V L＋0.04V mol)/V L＝0.09 mol·L－ 1。

(5)由(4)分析可知，石墨电极反应式为 Fe 3＋ ＋e － ===Fe 2 ＋，据此得出 Fe 2 ＋ 的氧化性小于 Fe 3 ＋ ；铁电极反应式为 Fe－2e－ ===Fe 2 ＋，据此得出 Fe 2 ＋ 的还原性小于 Fe。

(6)铁电极表面被刻蚀活化，Fe 与 Fe 2(SO 4)3 溶液发生反应：Fe＋Fe 2(SO 4)3 ===3FeSO 4，活化反应完成后，溶液中不含 Fe 3＋，可向反应后的溶液中滴加 KSCN 溶液，若溶液不变血红色，证明活化反应完成。

1．(2020·葫芦岛高三模拟)二氯化二硫(S 2 Cl 2)是一种重要的化工原料，常用作橡胶硫化剂，改变生橡胶受热发黏、遇冷变硬的性质。查阅资料可知 S 2 Cl 2 具有下列性质：

物理性质 毒性 色态 挥发性 熔点 沸点 剧毒 金黄色液体 易挥发 －76 ℃ 138 ℃ 化学性质 ①300℃以上完全分解 ②S 2 Cl 2 ＋Cl 2 =====△2SCl 2 ③遇高热或与明火接触，有引起燃烧的危险 ④受热或遇水分解放热，放出腐蚀性烟气(1)制取少量 S 2 Cl 2 实验室可利用硫与少量氯气在 110～140 ℃反应制得 S 2 Cl 2 粗品，氯气过量则会生成 SCl 2。

①仪器 m 的名称为________，装置 F 中试剂的作用是______________________________ ________________________________________________________________________。

②装置连接顺序：A→________→________→________→E→D。

③实验前打开 K 1，通入一段时间的氮气排尽装置内空气。实验结束停止加热后，再通入一段时间的氮气，其目的是__________________________________________________。

④为了提高 S 2 Cl 2 的纯度，实验的关键是控制好温度和____________________________。

(2)少量 S 2 Cl 2 泄漏时应喷水减慢其挥发(或扩散)，并产生酸性悬浊液，但不要对泄漏物或泄漏点直接喷水，其原因是___________________________________________。

(3)S 2 Cl 2 遇水会生成 SO 2、HCl 两种气体，某同学设计了如下实验方案来测定该混合气体中SO 2 的体积分数。

①W 溶液可以是________(填标号)。

a．H 2 O 2 溶液 b．KMnO 4 溶液(硫酸酸化)c．氯水 ②该混合气体中二氧化硫的体积分数为________(用含 V、m 的式子表示)。

答案(1)①直形冷凝管(或冷凝管)除去 Cl 2 中混有的 HCl 杂质 ②F C B ③将装置内的氯气排入 D 内吸收以免污染空气，并将 B 中残留的 S 2 Cl 2 排入 E 中收集 ④滴入浓盐酸的速率(或 B 中通入氯气的量，其他合理答案均可)(2)S 2 Cl 2 遇水会分解放热，放出腐蚀性烟气(3)①ac ② 22.4m233V×100% 解析(1)②利用装置 A 制备氯气，氯气中含氯化氢气体和水蒸气，通过装置 F 除去氯化氢，通过装置 C 除去水蒸气，通过装置 B 和硫黄反应在 110～140 ℃反应制得 S 2 Cl 2 粗品，通过装置 E 冷凝得到二氯化二硫(S 2 Cl 2)，连接装置 D 是防止空气中水蒸气进入，依据上述分析可知装置连接顺序为：A→F→C→B→E→D。(3)①W 溶液的作用是氧化二氧化硫生成硫酸，可以选择 H 2 O 2 溶液或氯水，但不能选择 KMnO 4 溶液(硫酸酸化)，因为酸性高锰酸钾溶液能氧化氯化氢生成氯气，污染环境，且引入硫酸根离子，故答案为 ac。②过程分析可知生成沉淀为硫酸钡沉淀，硫元素守恒得到二氧化硫物质的量 n(SO 2)＝n(BaSO 4)＝m g233 g·mol－ 1 ＝m233 mol，该混合气体中二氧化硫的体积分数为气体物质的量分数，二氧化硫体积分数为m233 molV L22.4 L·mol－ 1×100%＝ 22.4m233V×100%。

2．(2020·湘赣皖长郡中学十五校联考)Ⅰ.乳酸乙酯(2-羟基丙酸乙酯)常用于调制果香型、乳香型食用和酒用香精。为了在实验室制取乳酸乙酯，某研究性学习小组同学首先查阅资料，获得下列信息：

①部分物质的沸点：

物质 水 乙醇 乳酸 苯 乳酸乙酯 沸点/℃ 100 78.4 122 80.10 154 ②乳酸乙酯易溶于苯、乙醇；水、乙醇、苯的混合物在 64.85 ℃时，能按一定的比例以共沸物的形式一起蒸发。

该研究性学习小组同学拟采用如图所示(未画全)的主要装置制取乳酸乙酯，其主要实验步骤如下：

第一步：在反应容器中加入 0.1 mol 无水乳酸、45.0 mL(密度：0.789 g·cm－ 3)无水乙醇、一定量的苯和沸石„„；装上油水分离器和冷凝管，缓慢加热回流 2 h 至反应完全。

第二步：将反应容器中液体倒入盛有适量 5%Na 2 CO 3 溶液的烧杯中，搅拌并分出有机相后，再用水洗。

第三步：将无水 CaCl 2 加入水洗后的产品中充分静置，过滤、蒸馏，得产品 7.08 g。

(1)第一步操作中，还缺少的试剂是________；加入苯的目的是________；实验过程中，若油水分离器中水层不再增厚，则表明_________________________________________。

(2)第二步中证明“水洗”已经完成的实验方案是_______________________________。

(3)本实验制备乳酸乙酯的产率为______________________________________。

Ⅱ.磷化铝、磷化锌、磷化钙与水反应产生高毒的 PH 3 气体(熔点为－132 ℃，还原性强，易自燃)，可用于粮食熏蒸杀虫。卫生安全标准规定：当粮食中磷化物(以 PH 3 计)的含量低于0.05 mg·kg－ 1 时算合格。可用以下方法测定粮食中残留的磷化物含量：

操作流程 安装吸收装置―→PH 3 的产生与吸收―→转移KMnO 4 吸收溶液―→亚硫酸钠标准溶液滴定。

实验装置 C 中盛 100 g 原粮，D 中盛有 20.00 mL 1.12×10－ 4 mol·L － 1 KMnO4 溶液(H 2 SO 4 酸化)。请回答下列问题：

(4)仪器 C 的名称是________；检查整套装置气密性的方法是________________________ ________________________________________________________________________。

(5)A 中盛装 KMnO 4 溶液的作用是除去空气中的还原性气体；B 中盛装焦性没食子酸的碱性溶液，其作用是_________________________________________________________。

D 中 PH 3 被氧化成磷酸，所发生反应的离子方程式为：_____________________________。

(6)把 D 中吸收液转移至容量瓶中，加水稀释至 250 mL，取 25.00 mL 于锥形瓶中，用5.0×10－ 5 mol·L － 1 的Na2 SO 3 标准溶液滴定剩余的KMnO 4 溶液，消耗标准Na 2 SO 3 溶液11.00 mL，则该原粮中磷化物(以 PH 3 计)的含量为________mg·kg－ 1。

答案 Ⅰ.(1)浓硫酸 形成水、乙醇和苯的共沸物，分离反应生成的水，促进酯化反应正向进行 酯化反应达到平衡(2)测定水洗液的 pH 至 7(3)60% Ⅱ.(4)三颈烧瓶 关闭 K 1 打开 K 2 后，打开抽气泵抽气，观察各装置中是否有气泡产生(5)吸收空气中的 O 2，防止氧化装置 C 中生成的 PH 3 5PH 3 ＋8MnO－4 ＋24H＋ ===5H3 PO 4 ＋8Mn2 ＋ ＋12H 2 O(6)0.008 5 解析 Ⅰ.(3)根据无水乙醇与无水乳酸的反应可知，参与反应的无水乙醇过量，利用乳酸的物质的量可计算出生成的乳酸乙酯的物质的量为 0.1 mol，其质量为 0.1 mol×118 g·mol－ 1 ＝11.8 g，因此制备乳酸乙酯的产率为 7.08 g11.8 g ×100%＝60%。

Ⅱ.(6)滴定过程中发生的反应为 2KMnO 4 ＋5Na 2 SO 3 ＋3H 2 SO 4 ===2MnSO 4 ＋K 2 SO 4 ＋5Na 2 SO 4＋3H 2 O，根据反应方程式可知剩余的KMnO 4 的物质的量为5.0×10－ 5 mol·L － 1 ×11.00×10 － 3 L× 25＝2.2×10－ 7 mol；与 PH3 反应的 KMnO 4 的物质的量为 20.00×10－ 3 L ×1.12×10 － 4 mol·L － 1 －2.2×10－ 7 mol× 250 mL25 mL＝4.0×10－ 8 mol，因此吸收的 PH3 的物质的量为 4.0×10－ 8 mol× 58 ＝2.5×10－ 8 mol，因此原粮中磷化物(以PH3 计)的含量为 2.5×10－ 8 mol×34 g·mol － 10.1 kg＝0.008 5 mg·kg－ 1。

3．(2020·安徽怀宁县第二中学高三测试)已知亚硫酸钠在空气中能被氧气氧化生成硫酸钠。

Ⅰ.甲同学设计两种方案来检验 Na 2 SO 3 溶液是否发生变质。

方案一：取样，加入稀盐酸有气泡生成，认为亚硫酸钠没有变质。

方案二：取样，加入氯化钡溶液有白色沉淀生成，认为亚硫酸钠完全变质。

请你对两方案作出评价：

方案一：________(填“合理”或“不合理”)，理由是_____________________________ ________________________________________________________________________。

方案二：________(填“合理”或“不合理”)，理由是__________________________ ________________________________________________________________________。

Ⅱ.乙同学为了探究 Na 2 SO 3 溶液是否发生变质，设计如下实验测定 1.0 mol·L－ 1 Na2 SO 3 溶液的实际浓度。

(1)①分液漏斗中应加入足量的________(填字母)。

a．浓硝酸 b．65%硫酸 c．浓盐酸 ②装置 B 中盛装的试剂为________。

(2)实验前后测得装置 C 增重 3.2 g，则 Na 2 SO 3 溶液实际的物质的量浓度为________(保留 2位有效数字)。

(3)该实验装置还存在一个明显的缺陷是________。

答案 Ⅰ.不合理 亚硫酸钠部分变质时加入稀盐酸也会产生气泡 不合理 亚硫酸钠也能与氯化钡反应生成白色沉淀，故亚硫酸钠未变质或部分变质时也会产生白色沉淀 Ⅱ.(1)①b ②浓硫酸(2)0.83 mol·L－ 1(3)缺少一个驱赶残留二氧化硫气体的装置(或其他合理答案)解析 Ⅰ.方案一 加入稀盐酸有气泡生成，证明溶液中含有亚硫酸钠，Na 2 SO 3 溶液可能没有变质，也可能部分变质； 方案二 亚硫酸钠、硫酸钠都能与氯化钡反应生成亚硫酸钡、硫酸钡白色沉淀，故亚硫酸钠溶液未变质、部分变质、全部变质时的现象相同，都会生成白色沉淀。

Ⅱ.(1)①装置中 A 是制备二氧化硫气体，浓硝酸有挥发性，且浓硝酸有强氧化性，能把亚硫酸根离子氧化成硫酸根离子，反应不能放出二氧化硫气体，故 a 错误；65%硫酸与亚硫酸钠反应放出二氧化硫，故 b 正确；浓盐酸与亚硫酸钠反应放出二氧化硫，但混入氯化氢气体，会对实验造成干扰，故 c 错误。

(2)C 装置增重 3.2 g，产生的 n(SO 2)＝3.2 g64 g·mol－ 1 ＝0.05 mol，所以 n(Na 2 SO 3)＝0.05 mol，则c(Na 2 SO 3)＝ 0.05 mol0.06 L≈0.83 mol·L－ 1。

(3)二氧化硫会储存在某些装置中导致碱石灰吸收的二氧化硫减少，造成偏差，所以存在的缺陷是：缺少一个驱赶残留二氧化硫气体的装置。

4．(2020·长沙礼雅中学高三质检)某废催化剂含 58.2%的 SiO 2、21.0%的 ZnO、4.5%的 ZnS 和12.8%的 CuS。某同学用 15.0 g 该废催化剂为原料，回收其中的锌和铜。采用的实验方案如下：

回答下列问题：

(1)在下列装置中，第一次浸出必须用________，第二次浸出应选用________(填字母)。

(2)第二次浸出时，向盛有滤渣 1 的反应器中加入稀硫酸，后滴入过氧化氢溶液。若顺序相反，会造成______________。滤渣 2 的主要成分是________。

(3)浓缩硫酸锌、硫酸铜溶液使用的器皿名称是___________________________。

(4)某同学在实验完成之后，得到 1.5 g CuSO 4 ·5H 2 O，则铜的回收率为________。

答案(1)D A(2)H 2 O 2 与固体颗粒接触分解 S、SiO 2(3)蒸发皿(4)30% 解析(1)根据题给化学工艺流程知第一次浸出发生反应 ZnO＋H 2 SO 4 ===ZnSO 4 ＋H 2 O、ZnS＋H 2 SO 4 ===ZnSO 4 ＋H 2 S↑，有有毒气体 H 2 S 生成，必须用氢氧化钠溶液进行尾气处理，选 D装置；第二次浸出时发生反应：CuS＋H 2 O 2 ＋H 2 SO 4 =====△CuSO 4 ＋S＋2H 2 O，不产生有毒气体，可选用 A 装置。(2)第二次浸出时，向盛有滤渣 1 的反应器中加入稀硫酸，后滴入过氧化氢溶液。若顺序相反，会造成 H 2 O 2 与固体颗粒接触分解；结合以上分析可知滤渣 2 的主要成分是二氧化硅和硫。(4)15.0 g 废催化剂中含有铜的物质的量为 15.0 g×12.8%96 g·mol－ 1 ＝0.02 mol，1.5 g CuSO 4 ·5H 2 O 中铜的物质的量为1.5 g250 g·mol－ 1 ＝0.006 mol，则铜的回收率为 0.006 mol0.02 mol×100%＝30%。

专题九,考点一　化学实验基础知识——突破实验选择题

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