2022年高考化學大二輪優(yōu)選習題 專題四 化學實驗 專題突破練13 綜合實驗探究非選擇題(本題包括5個小題,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,其沸點為-5.5 ,易水解。某學習小組在實驗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中長頸漏斗的作用是。 (3)實驗開始時,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,當觀察到C中時關(guān)閉K1、K2。向裝置D三頸燒瓶中通入干燥純凈的Cl2,當瓶中充滿黃綠色氣體時,再打開K1、K3,制備ClNO。 (4)裝置D中干燥管的作用是。 (5)實驗過程中,若學習小組同學用酒精燈大火加熱制取NO,對本實驗造成的不利影響是、。 (6)ClNO與H2O反應(yīng)生成HNO2和HCl。設(shè)計實驗證明HNO2是弱酸。(僅提供的試劑:1 mol·L-1鹽酸、1 mol·L-1 HNO2、Na、NaNO2溶液、紅色石蕊試紙、藍色石蕊試紙) 要驗證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)。 a.向燒杯中滴加過量KI淀粉溶液,溶液變藍色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中壓強過大(3)紅棕色完全消失(4)防止水蒸氣進入三頸燒瓶中與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)用玻璃棒蘸取NaNO2溶液,點在紅色石蕊試紙上,試紙變藍,說明HNO2是弱酸bdc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)的進行,C中壓強增加,長頸漏斗的作用為平衡系統(tǒng)內(nèi)外壓強,避免C中壓強過大;(3)為了得到比較純凈的NO,當C中紅棕色完全消失時,不再存在NO2氣體;(4)因為亞硝酰氯(ClNO)易與水反應(yīng)而水解,所以必須防止有水蒸氣進入三頸燒瓶中與ClNO反應(yīng);(5)對蒸餾燒瓶大火加熱,會使得反應(yīng)迅速加快,大量產(chǎn)生NO氣體,會使較多的NO氣體未參加反應(yīng)便逸出到空氣中;同時,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)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,則說明亞硝酸為弱酸;首先要使ClNO與H2O反應(yīng),選擇b;因為碘化銀為沉淀,而酸性高錳酸鉀能將氯離子氧化,所以需要先驗證氯離子的存在,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證亞硝酸,選擇c。故正確的順序為bdc。2.(2018四川雅安中學高三月考)(20分)溴苯是一種化工原料,實驗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/(g·cm-3)0.883.101.50沸點/8059156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。請分別寫出a儀器和c儀器的名稱:、。 (2)請寫出a中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式:。d中倒置漏斗的作用是,某同學認為如果想驗證該反應(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證了該反應(yīng)的類型。試分析該同學的操作是否可行(填“是”或“否”),簡要說明其原因:。 (3)液溴滴完后,經(jīng)過下列步驟分離提純:向a中加入10 mL水,然后過濾除去未反應(yīng)的鐵屑;濾液依次用10 mL水、8 mL 10%的NaOH溶液、10 mL水洗滌。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,要進一步提純,下列操作中必須的是(填入正確選項前的字母)。 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,因為苯和溴苯互溶,且沸點相差較大,可以采用蒸餾的方法進行提純。3.(2018湖南五市十校教研教改共同體高三聯(lián)考)(20分)某研究性學習小組查閱資料得知:鐵鹽能蝕刻銀,因此可用于制作液晶顯示器的銀線路板。他們對蝕刻銀的過程進行了下列探究:制備銀鏡配制銀氨溶液,并取等量銀氨溶液置于多支試管中。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AB試劑0.1 mol·L-1 Fe(NO3)3溶液c mol·L-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)你認為B中的沉淀為(填名稱)。 (4)有同學猜測在A中的酸性條件下N氧化了銀,他的理由是。于是該同學進行了下列操作驗證他的猜測: 測溶液的pH,測得實驗A中所用Fe(NO3)3溶液的pH=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 mol·L-1硝酸溶液B.0.01 mol·L-1硝酸和0.02 mol·L-1硝酸鈉的混合溶液C.0.01 mol·L-1硝酸和0.29 mol·L-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+3NH3·H2ONH4NO2+Ag(NH3)2OH+2H2O解析(1)根據(jù)A、B兩組實驗中的鐵鹽組成,必須保持鐵離子濃度相同,A組用0.1 mol·L-1 Fe(NO3)3溶液,則B組應(yīng)該用0.05 mol·L-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N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,為做對比實驗,所配溶液中必須無Fe3+,且滿足溶液pH=2,即c(H+)=10-2 mol·L-1,c(N)=0.3 mol·L-1。0.01 mol·L-1硝酸溶液中c(H+)=10-2 mol·L-1,c(N)=10-2 mol·L-1,A不符合;0.01 mol·L-1硝酸和0.02 mol·L-1硝酸鈉的混合溶液中c(H+)=10-2 mol·L-1,c(N)=0.01 mol·L-1+0.02 mol·L-1=0.03 mol·L-1,B不符合;0.01 mol·L-1硝酸和0.29 mol·L-1硝酸鈉的混合溶液中c(H+)=10-2 mol·L-1,c(N)=0.01 mol·L-1+0.29 mol·L-1=0.3 mol·L-1,選項C符合;根據(jù)猜測在A中的酸性條件下N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方程式為AgNO2+3NH3·H2ONH4NO2+Ag(NH3)2OH+2H2O。4.(2018廣東深圳中學高三階段檢測)(20分)無水四氯化錫(SnCl4)常用作有機合成中的氯化催化劑。實驗室可用熔融的錫(熔點231.9 )與Cl2反應(yīng)制備SnCl4,裝置如圖所示。回答下列問題。已知:SnCl4在空氣中極易水解生成SnO2·xH2O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/沸點/SnCl2無色晶體246652SnCl4無色液體-33114(1)儀器A的名稱是,其中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是。 (2)點燃酒精燈前需排盡裝置中的空氣,否則會發(fā)生副反應(yīng),化學方程式為、。 (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Sn的含量。準確稱取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 mol·L-1碘標準溶液滴定至終點,消耗碘標準溶液V mL,計算產(chǎn)品中Sn()的含量(用含c、m、V的代數(shù)式表示)。 答案(1)蒸餾燒瓶2Mn+16H+10Cl-2Mn2+5Cl2+8H2O(2)SnCl4+(x+2)H2OSnO2·xH2O+4HClSn+O2SnO2(3)濃硫酸、氫氧化鈉溶液防止C溶液的水進入收集器(4)控制Sn與氯氣的反應(yīng)溫度在232 至652 之間過量氯氣(5)%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2Mn+16H+10Cl-2Mn2+5Cl2+8H2O;(2)點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SnO2·xH2O,反應(yīng)的化學方程式為SnCl4+(x+2)H2OSnO2·xH2O+4HCl,防止Sn在加熱時被空氣中氧氣氧化,反應(yīng)的化學方程式為Sn+O2SnO2;(3)SnCl4在濕空氣中極易水解生成SnO2·xH2O,通過試劑B可防止水蒸氣進入收集器,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×100%=%。5.(20分)丙烯酸甲酯是一種重要的工業(yè)原料,某實驗小組制取丙烯酸甲酯的裝置如圖所示:CH2CHCOOH+CH3OHCH2CHCOOCH3+H2O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。充分反應(yīng)后,冷卻,向混合液中加入5% Na2CO3溶液至中性。分液,取上層油狀液體,再用無水Na2SO4干燥后蒸餾,收集7090 餾分。可能用到的信息:沸點溶解性性質(zhì)丙烯酸141 與水互溶,易溶于有機溶劑有毒甲醇65 與水互溶,易溶于有機溶劑易揮發(fā),有毒丙烯酸甲酯80.5 難溶于水,易溶于有機溶劑易揮發(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),下圖中有兩處錯誤,請分別寫出、。 為檢驗產(chǎn)率,設(shè)計如下實驗: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 mol·L-1的KOH溶液10.00 mL,加熱使之完全水解。用酚酞做指示劑,向冷卻后的溶液中滴加0.5 mol·L-1的鹽酸,滴到終點時共消耗鹽酸20.00 mL。(5)計算本次酯化反應(yīng)丙烯酸的轉(zhuǎn)化率為。 (6)請列舉兩條本實驗中需要采取的安全防護措施。 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)溫度計水銀球位置尾接管與錐形瓶接口密封(5)54.0%(6)在通風櫥中實驗、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,溫度計測的是蒸氣的溫度,因此溫度計的水銀球應(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 mol·L-1×0.02 L=0.01 mol,則用于丙烯酸甲酯水解的KOH為n(KOH)=2.5 mol·L-1×0.01 L-0.01 mol=0.015 mol,因此消耗原料丙烯酸的質(zhì)量為m=0.015 mol×72 g·mol-1=1.08 g,參加實驗的樣品是原樣品的,因此丙烯酸的轉(zhuǎn)化率為×100%=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),且對人體有毒,因此實驗需要在通風櫥中進行。