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专题 14 化学实验探究综合题
课 内容实验方案的设计 实验方案的评价
标 1.能设计实验方案，正确选用实验装置 1.能评价或改进实验方案
解 解读 2.掌握控制实验条件的方法
2.能预测或描述实验现象，分析或处
读 3.能绘制和识别典型的实验仪器装置图 理实验数据，得出合理结论
本专题知识是高考的必考内容，常见命题形式有三种：一种是以选择题形式对实验
考情分析
结论或实验目的进行评价；另一种是实验大题；第三种是与工艺流程相结合的题。
应重点关注元素化合物知识及基本实验操作的拓展、探究物质组成及性质实验方案
备考策略
的评价、简单的性质实验方案的设计。
高频考点一 综合实验题
一、综合实验题的设计思路
实验目的―→任何实验题均是为达到某些实验目的而设计的，故实验目的是统领全题的主线
↓
实验原理―→为达到实验目的，需要借助某些化学反应进行制备、除杂或性质检验等，设计实验的关键就
是选择合适的实验原理
↓
实验步骤―→在确定实验原理的前提下，根据化学反应的先后顺序设计合理的实验步骤
↓
实验装置―→根据各实验步骤中反应物的状态、反应条件、制备产物的量等选择合适的仪器及规格。常考
查：①仪器的识别(名称)；②仪器的用途；③仪器使用的注意事项；④仪器规格的选择；⑤装置连接顺序；⑥
试剂的用途
↓
实验操作―→装置气密性检查、反应条件控制、仪器使用方法、装置拆卸、尾气处理等
↓
现象分析―→反应现象描述、分析，反应方程式书写等
↓
实验计算―→计算产品的产率、杂质的含量、某物质的物质的量或通过计算确定某物质的化学式等↓
评价与设计―→评价某装置或某步骤的优缺点，提出改进措施，设计新的实验方案或步骤，验证物质的性
质等无论是以无机化学反应为载体，还是以有机化学反应为载体，综合实验题大多数按此思路设计，只是考查
的重点会有差异，但均以基本仪器、基本实验操作、现象描述或实验分析为重点进行考查。
二、综合实验题的解题策略
1．审清实验目的
实验目的一般在题干信息中，通过阅读比较容易审出。
2．明确实验原理
实验原理一般可通过三条途径获知：(1)有的题目中会直接给出实验所涉及反应的化学方程式；(2)有的题
目需要根据题意推测出反应的化学方程式；(3)设计实验时，需要根据实验目的，结合所学知识选择所需的化
学方程式。
3．选择并组装实验装置
(1)仪器的选择：依据实验原理(化学方程式)中反应物的状态、用量和反应条件选择合适的仪器。例如：
①固体与固体混合物，多盛放在大试管中；
②液体与液体混合物，多盛放在烧瓶中；
③固体与液体混合物，可盛放在大试管或烧瓶中；
④反应若需要加热，应根据反应所需温度选用酒精灯(可满足普通加热条件的反应)、水浴(可满足低于100
℃加热条件的反应)或酒精喷灯(可满足加热条件为高温的反应)；
⑤反应物易挥发或有副产物生成的反应，需要安装除杂装置，如洗气瓶(除气体杂质)、过滤装置、分液装
置、分馏装置等；
⑥根据制备物质的量选择合适规格的仪器。
(2)仪器的连接：实验仪器大多按物质制备→纯化→性质探究或验证→尾气处理的顺序连接。
①制备的物质为液体时，一般按制备(蒸馏烧瓶)→蒸馏(温度计测温)→冷凝(冷凝管)→接收(牛角管、锥形
瓶)的思路连接仪器；
②制备的物质为气体时，可根据气体的流动方向，按制气→除杂→性质探究或验证→尾气处理的思路连接
仪器。
4．准确描述实验操作
掌握以下常考的实验操作，并能准确描述：
(1)检查装置气密性的操作；
(2)仪器的使用：检查分液漏斗、滴定管是否漏液的操作，冷凝管中冷却水的流动方向等；
(3)常见气体(如O、H、Cl、NH 等)的检验操作；
2 2 2 3(4)常见离子(如SO、Cl－、Fe3＋、Fe2＋等)的检验操作；
(5)气体、液体的分离操作；
(6)有害气体的尾气处理操作；
(7)分析某实验操作的作用；
(8)某些实验操作的先后顺序等。
5．准确描述实验现象及结论
注意以下常考问题的答题要点：
(1)描述实验现象时，一定要具体，要指明固体或溶液的颜色变化、沉淀的产生及溶解、气泡的产生等；
描述滴定终点的现象时，一定要指出溶液由××色变为××色，且半分钟内不变色；
(2)根据实验现象书写化学方程式时，要先分析发生的是什么类型的反应，然后依据相应的书写规则进行
书写；
(3)根据实验现象得出相关结论，一定要从现象入手推断结论，与现象无关的结论不要写。
6．实验计算
部分实验题在实验操作的基础上会涉及计算，设问求物质的质量分数(或质量、物质的量浓度)或目标产物
的产率等，一般难度较小。
7．规范科学评价、设计
实验的评价通常会考查对某步骤的合理性、装置的优缺点进行评价，有时还有误差分析。实验的设计通常
会考查设计实验方案验证物质的性质或设计实验方案验证某假设等。
高频考点二 化学实验方案的设计与评价
一、实验方案设计的五项基本原则
二、实验方案设计的基本思路
根据实验目的和原理及所选用的药品和仪器，设计合理的实验方案，并且从几种方案中分析选择出最佳方
案。三、实验方案设计中的安全问题
1．防爆炸：点燃可燃性气体(如H、CO、CH、C H)或用CO、H 还原Fe O、CuO之前，要检验气体的
2 4 2 4 2 2 3
纯度。
2．防暴沸：配制硫酸的水溶液或硫酸的酒精溶液时，要将密度大的浓硫酸缓慢倒入水中或酒精中；加热
液体混合物时要加沸石或碎瓷片。
3．防中毒：制取有毒气体(如Cl、CO、SO 、HS、NO 、NO)时，应在通风橱中进行，且进行尾气处
2 2 2 2
理。
4．防倒吸：加热法制取并用排水法收集气体或吸收溶解度较大的气体(如NH 、HCl)时，要注意熄灭酒精
3
灯的顺序或加装安全瓶。
四、实验方案创新设计的几个方面
1．尾气处理装置的设计
在设计尾气处理装置时，要充分考虑装置是否符合以下几点：能充分吸收气体、不能倒吸、尾气处理装置
与大气相通。
例如：下列吸收氨的装置(未标出的液体为水)中， A 、 C 、 E 、 F 、 G 装置均能防止倒吸。
2．防污染安全装置的设计
例如：下列尾气处理装置中，A装置可吸收溶解度较小的尾气(如Cl 等)，B和C装置可吸收易溶或易反应
2
的尾气(如HCl、NH 等)，D装置可用于除去CO等可燃性气体，E装置可用于收集所有气体。
3
3．量气装置的设计例如：下列装置中，A装置是常规的量气装置，B、C、D装置是改进后的量气装置。
4．启普发生器具有随开随用、随关随停的特点，是气体制备的常用装置。实验室中没有启普发生器时，
可以根据启普发生器的原理设计出简易制气装置，如下图所示的装置。
五、实验方案的评价
1．从可行性方面对实验方案进行评价
(1)实验原理是否正确、可行。
(2)实验操作是否安全、合理。
(3)实验步骤是否简单、方便。
(4)实验效果是否明显、准确。
2．从绿色化学角度对实验方案进行评价
(1)反应原料是否易得、安全、无毒。
(2)化学反应速率是否较快。
(3)原料利用率以及制取物质的产率是否较高。
(4)制取过程中是否造成环境污染。
3．从安全性和规范性方面对实验方案进行评价
(1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防倒吸。
(2)进行某些易燃易爆实验时要防爆炸(如H 还原CuO时应先通H 再点燃酒精灯，气体点燃前先验纯等)。
2 2
(3)防氧化(如H 还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中进行等)。
2
(4)防吸水(如实验取用、制取易吸水、潮解或水解的物质时要采取必要措施，以保证达到实验目的)。
(5)冷凝回流(有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回
流装置，如长玻璃管、冷凝管等)。
(6)易挥发液体产物(导出时为蒸气)的及时冷却。
高频考点三 以“探究物质的组成”为载体的综合实验题
一、定性分析型1．核心知识必备
(1)定性检验中常考的气体包括Cl、NH 、SO 、HCl、CO、NO等。
2 3 2 2
(2)定性检验中常考的阳离子包括NH、Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、Cu2＋、Ag＋等。
(3)定性检验中常考的阴离子包括Cl－、Br－、I－、SO、CO、SO等。
2．物质检验的一般思路
根据物质性质，使被检验物质与加入的试剂作用，转变为某种已知物质，或产生某种特殊现象，从而确定
该物质的存在(物质性质也是帮助检验的重要依据)。
常见的特殊现象：
(1)生成气体。能够生成气体的离子很多，生成的气体的性质也常有相似之处，判断时要注意排除干扰离
子。
(2)生成沉淀。许多金属阳离子或酸根阴离子都可生成具有特殊颜色、特殊性质的沉淀，但同时也应注意
排除干扰离子。
(3)显现特殊颜色。加入特殊试剂，特殊颜色出现或消失，这是鉴别物质的常见方法，如用KSCN检验Fe3
＋、用淀粉检验I 等。
2
3．常见气体的检验
气体 物理性质初步检验 化学检验方法或思路
O 无色、无味 用带火星的木条靠近，木条复燃
2
NO 无色 在空气中立即变成红棕色
点燃时火焰呈淡蓝色，燃烧产物可使澄清石灰水
CO 无色、无味 变浑浊；将气体通过灼热的CuO，CuO由黑色变
成红色，且气体产物可使澄清石灰水变浑浊
使澄清石灰水变浑浊，继续通入又变澄清；使燃
CO 无色、无味
2 着的木条熄灭
使品红溶液褪色，加热后又恢复红色；使澄清石
SO 无色、有刺激性气味 灰水变浑浊，继续通入又变澄清；使酸性高锰酸
2
钾溶液褪色
通入水中生成无色溶液并产生气泡，液面上方有
NO 红棕色、有刺激性气味 红棕色气体产生，水溶液显酸性；使湿润的淀
2
粉碘化钾试纸变蓝
Cl 黄绿色、有刺激性气味 使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝
2
无色、有刺激性气味；在 使湿润的蓝色石蕊试纸变红；靠近浓氨水时冒白
HCl
空气中可形成白雾 烟；将气体通入AgNO 溶液中有白色沉淀生成
3
使湿润的红色石蕊试纸变蓝；使酚酞溶液变红；
NH 无色、有刺激性气味
3 靠近浓盐酸时冒白烟
点燃，有明亮的火焰，并冒黑烟，燃烧产物能使
CH===CH 无色、稍有气味 澄清石灰水变浑浊；能使酸性高锰酸钾溶液、溴
2 2
水、溴的四氯化碳溶液褪色
【特别提醒】(1)能使品红溶液褪色的气体有SO 、Cl 和O 等，其中SO 只能使石蕊溶液变红，而不能使其褪色，Cl、
2 2 3 2 2
O 最终可使石蕊溶液褪色。
3
(2)在中学化学中，氨是唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体（碱性气体）。
(3)既不溶于水又不溶于硝酸的白色沉淀有AgCl和BaSO 等。
4
(4)NO气体的检验方法是向无色气体中通入空气（或O），看气体是否变红棕色。
2
4．常见有机物的检验
有机物 检验方法或思路
首先，加NaOH溶液并加热；其次，加稀硝酸中和碱液至酸性；最后，滴加
卤代烃 AgNO 溶液，若有白色沉淀生成，则证明是氯代烃；若有浅黄色沉淀生成，
3
则证明是溴代烃；若有黄色沉淀生成，则证明是碘代烃
可使有黑色氧化膜的灼热铜丝变得光亮(生成铜)，并产生有刺激性气味的气
乙醇
体(乙醛)；与金属钠能够平缓地反应，产生气泡(氢气)
与银氨溶液(水浴加热)反应形成银镜；与新制Cu(OH) 悬浊液(加热)反应生成
醛、葡萄糖 2
砖红色沉淀(Cu O)
2
羧酸 使紫色石蕊溶液变红；使蓝色石蕊试纸变红
酯 与滴有酚酞的稀NaOH溶液共热，红色逐渐消失
淀粉 溶液遇碘变为蓝色
灼烧，有烧焦羽毛的气味；加浓硝酸并微热，颜色变黄(含苯环结构的蛋白质
蛋白质
用此法检验)
【特别提醒】
(1)选取试剂要最佳：选取的试剂与被检验物质中的各物质反应现象要专一，使之一目了然。
(2)不能“指名道姓”：结论的得出来自实验现象，在检验之前，被检验的物质是未知的，叙述时不可出
现其名称。一般简答顺序为取少许未知物→加入检验试剂→描述现象→得出结论。
(3)注意离子检验所要求的环境，如酸碱性。
(4)一定要注意避免离子间的相互干扰，如检验 CO 时，HCO、SO、HSO会造成干扰。
(5)尽可能选择特征反应以减少干扰，如检验Fe3＋常选用KSCN溶液，而不是NaCO 溶液等。
2 3
注：离子的检验与推断详见课题7学习任务2。
二、定量测定型
1．定量测定的常用方法
(1)沉淀法
先将某种成分转化为沉淀，然后称量纯净、干燥的沉淀的质量，再进行相关计算。
(2)测气体体积法
对于产生气体的反应，可以通过测定气体体积的方法测定样品纯度。
量气装置的设计：详见本课题学习任务5中“量气装置的设计”。
(3)测气体质量法将生成的气体通入足量的吸收剂中，通过称量实验前后吸收剂的质量，求得所吸收气体的质量，然后进行
相关计算。
(4)滴定法
利用滴定操作原理，通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原滴定等获得相应数据后再进行相关计算。
(5)热重法
只要物质受热时发生质量变化，都可以用热重法来研究物质的组成。热重法是在控制温度的条件下，测量
物质的质量与温度关系的方法。通过分析热重曲线，我们可以知道样品及其可能产生的中间产物的组成、热稳
定性、热分解情况及最终产物等与质量相联系的信息。
2．定量测定实验中常用的计算方法——关系式法
关系式法是表示两种或多种物质之间物质的量关系的一种简化式子。在多步反应中，它可以把始态的反应
物与终态的生成物之间的物质的量的关系表示出来，把多步计算简化成一步计算。
正确找出关系式的关键：根据方程式，找出作为中介的物质，并确定最初反应物、中介物质、最终生成物
之间的物质的量的关系。
如用NaSO 滴定法测水中溶氧量，经过如下三步反应：
2 2 3
①O＋2Mn(OH) ===2MnO(OH)；
2 2 2
②MnO(OH) ＋2I－＋4H＋===Mn2＋＋I＋3HO；
2 2 2
③2Na SO＋I===Na SO＋2NaI。
2 2 3 2 2 4 6
因此水中溶氧量与NaSO 之间的关系为
2 2 3
O～2MnO(OH) ～ 2I ～ 4NaSO。
2 2 2 2 2 3
(中介物质)(中介物质)
高频考点四 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，恒压分液漏斗平衡气体压强，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
3．常见的气体收集装置
4．常见的量气装置
5．有毒气体的处理装置高频考点五 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。
高频考点六 有机制备实验
“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
分液时下层液体从下口流
萃取 互不相溶的液体混合物 分离CCl 和水等
4 出，上层液体从上口倒出
两种或两种以上互溶的液 在蒸馏烧瓶中放少量碎瓷
蒸馏 分离酒精和水
体，沸点相差较大 片，防止液体暴沸
(2)典型装置
①反应装置
②蒸馏装置
③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。
高频考点七 定量分析实验
1.定量实验数据的测量方法
(1)沉淀法：先将某种成分转化为沉淀，然后称量纯净、干燥的沉淀的质量，再进行相关计算。
(2)测气体体积法：对于产生气体的反应，可以通过测定气体体积的方法测定样品纯度。
①常见测量气体体积的实验装置②量气时应注意的问题
a.量气时应保持装置处于室温状态。
b.读数时要特别注意消除“压强差”，保持液面相平还要注意视线与凹液面最低处相平。如图中(Ⅰ)(Ⅳ)
应使左侧和右侧的液面高度保持相平。
(3)测气体质量法
将生成的气体通入足量的吸收剂中，通过称量实验前后吸收剂的质量，求得所吸收气体的质量，然后进行
相关计算。
(4)滴定法
即利用滴定操作原理，通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原反应滴定等获得相应数据后再进行相关计
算。
2.定量实验数据的处理方法
(1)看数据是否符合测量仪器的精度特点，如用托盘天平测得质量的精度为0.1 g，若精度值超过了这个范
围，说明所得数据是无效的。
(2)看数据是否在误差允许范围内，若所得的数据明显超出误差允许范围，要舍去。
(3)看反应是否完全，是否是过量反应物作用下所得的数据，只有完全反应时所得的数据，才能进行有效
处理和应用。
(4)看所得数据的测试环境是否一致，特别是气体体积数据，只有在温度、压强一致的情况下得出的数据
才能进行比较、运算。
(5)看数据测量过程是否规范、合理，错误和违反测量规则的数据需要舍去。
3.定量实验答题规范
(1)液体体积测量中读数的答题关键
平视：视线与刻度线和凹液面最低处在同一水平线上
答题要素
读数：液面最低点(最底端、最底部、最低处)与刻度线相切
“平视”“刻度线”“凹液面”
得分点及关键词
“液面最低点”“相切”(2)沉淀洗涤是否完全的检验答题模板
取少许最后一次洗涤滤液，滴入少量……溶液(试剂)，若……(现象)，表示已经洗涤完全。
题型一 定量实验类
例1. （2022·广东卷）食醋是烹饪美食的调味品，有效成分主要为醋酸(用 表示)。 的应用与其
电离平衡密切相关。25℃时， 的 。
（1）配制 的 溶液，需 溶液的体积为_______mL。
（2）下列关于 容量瓶的操作，正确的是_______。
（3）某小组研究25℃下 电离平衡的影响因素。
提出假设。稀释 溶液或改变 浓度， 电离平衡会发生移动。设计方案并完成实验用浓度均为
的 和 溶液，按下表配制总体积相同的系列溶液；测定 ，记录数据。
序号
Ⅰ 40.00 / / 0 2.86
Ⅱ 4.00 / 36.00 0 3.36
…
Ⅶ 4.00 a b 3：4 4.53
Ⅷ 4.00 4.00 32.00 1：1 4.65
①根据表中信息，补充数据： _______， _______。
②由实验Ⅰ和Ⅱ可知，稀释 溶液，电离平衡_______(填”正”或”逆”)
向移动；结合表中数据，给出判断理由：_______。③由实验Ⅱ~VIII可知，增大 浓度， 电离平衡逆向移动。实验结论假设成立。
（4）小组分析上表数据发现：随着 的增加， 的值逐渐接近 的 。
查阅资料获悉：一定条件下，按 配制的溶液中， 的值等于 的 。
对比数据发现，实验VIII中 与资料数据 存在一定差异；推测可能由物质浓度准确
程度不够引起，故先准确测定 溶液的浓度再验证。
①移取 溶液，加入2滴酚酞溶液，用 溶液滴定至终点，消耗体积为
，则该 溶液的浓度为_______ 。在答题卡虚线框中，画出上述过程的滴定曲线示意图
并标注滴定终点_______。
②用上述 溶液和 溶液，配制等物质的量的 与 混合溶液，测定
pH，结果与资料数据相符。
（5）小组进一步提出：如果只有浓度均约为 的 和 溶液，如何准确测定 的
？小组同学设计方案并进行实验。请完成下表中Ⅱ的内容。
Ⅰ 移取 溶液，用 溶液滴定至终点，消耗 溶液
Ⅱ _______，测得溶液的pH为4.76
实验总结得到的结果与资料数据相符，方案可行。
（6）根据 可以判断弱酸的酸性强弱。写出一种无机弱酸及其用途_______。
【答案】（1）5.0 （2）C
（3） ①3.00 33.00 ②正 实验II相较于实验I，醋酸溶液稀释了10倍，而实验II的pH增大值
小于1（4）0.1104
（5）向滴定后的混合液中加入20mL HAc溶液
（6）HClO：漂白剂和消毒液(或HSO ：还原剂、防腐剂或HPO ：食品添加剂、制药、生产肥料)
2 3 3 4
【解析】（1）溶液稀释过程中，溶质的物质的量不变，因此250mL×0.1mol/L=V×5mol/L，解得
V=5.0mL。
（2）容量瓶使用过程中，不能用手等触碰瓶口，以免污染试剂，故A错误；定容时，视线应与溶液凹液
面和刻度线“三线相切”，不能仰视或俯视，故B错误；向容量瓶中转移液体，需用玻璃棒引流，玻璃棒下
端位于刻度线以下，同时玻璃棒不能接触容量瓶口，故C正确；定容完成后，盖上瓶塞，将容量瓶来回颠
倒，将溶液摇匀，颠倒过程中，左手食指抵住瓶塞，防止瓶塞脱落，右手扶住容量瓶底部，防止容量瓶从左手
掉落，故D错误；综上所述，正确的是C项。
（3）①实验VII的溶液中n(NaAc)：n(HAc)=3：4，V(HAc)=4.00mL，因此V(NaAc)=3.00mL，即
a=3.00，,由实验I可知，溶液最终的体积为40.00mL，因此V(H O)=40.00mL-4.00mL-3.00mL=33.00mL，即
2
b=33.00，故答案为：3.00；33.00。②实验I所得溶液的pH=2.86，实验II的溶液中c(HAc)为实验I的，稀释过
程中，若不考虑电离平衡移动，则实验II所得溶液的pH=2.86+1=3.86，但实际溶液的pH=3.36<3.86，说明稀
释过程中，溶液中n(H+)增大，即电离平衡正向移动。
（4）(i)滴定过程中发生反应：HAc+NaOH=NaAc+H O，由反应方程式可知，滴定至终点时，
2
n(HAc)=n(NaOH)，因此22.08mL×0.1mol/L=20.00mL×c(HAc)，解得c(HAc)=0.1104mol/L。
(ii)滴定过程中，当V(NaOH)=0时，c(H+)= ≈ mol/L=10-2.88mol/L，溶液的
pH=2.88，当V(NaOH)=11.04mL时，n(NaAc)=n(HAc)，溶液的pH=4.76，当V(NaOH)=22.08mL时，达到滴定
终点，溶液中溶质为NaAc溶液，Ac-发生水解，溶液呈弱碱性，当NaOH溶液过量较多时，c(NaOH)无限接近
0.1mol/L，溶液pH接近13，因此滴定曲线如图所示。
（5）向20.00mL的HAc溶液中加入VmL NaOH溶液达到滴定终点，滴定终点的溶液中溶质为NaAc，当
1
时，溶液中c(H+)的值等于HAc的K，因此可再向溶液中加入20.00mL HAc溶液，使溶液中
a
n(NaAc)=n(HAc)，故答案为：向滴定后的混合液中加入20mL HAc溶液。（6）不同的无机弱酸在生活中应用广泛，如HClO具有强氧化性，在生活中可用于漂白和消毒，HSO 具
2 3
有还原性，可用作还原剂，在葡萄酒中添加适量HSO 可用作防腐剂，HPO 具有中强酸性，可用作食品添加
2 3 3 4
剂，同时在制药、生产肥料等行业有广泛用途，故答案为：HClO：漂白剂和消毒液(或HSO ：还原剂、防腐
2 3
剂或HPO ：食品添加剂、制药、生产肥料)。
3 4
【变式探究】（2022·辽宁卷） 作为绿色氧化剂应用广泛，氢醌法制备 原理及装置如下：
已知： 、 等杂质易使 催化剂中毒。回答下列问题：
（1）A中反应的离子方程式为___________。
（2）装置B应为___________(填序号)。
（3）检查装置气密性并加入药品，所有活塞处于关闭状态。开始制备时，打开活塞___________，控温
。一段时间后，仅保持活塞b打开，抽出残留气体。随后关闭活塞b，打开活塞___________，继续反应
一段时间。关闭电源和活塞，过滤三颈烧瓶中混合物，加水萃取，分液，减压蒸馏，得产品。
（4）装置F的作用为___________。
（5）反应过程中，控温 的原因为___________。
（6）氢醌法制备 总反应的化学方程式为___________。（7）取 产品，加蒸馏水定容至 摇匀。取 于维形瓶中，用 酸性
标准溶液滴定。平行滴定三次，消耗标准溶液体积分别为 、 、 。假设
其他杂质不干扰结果，产品中 质量分数为___________。
【答案】（1） （2）③① （3） a、b c、d
（4）防止外界水蒸气进入C中使催化剂中毒
（5）适当升温加快反应速率，同时防止温度过高 分解
（6） （7）17%
【解析】从 的制备原理图可知，反应分两步进行，第一步为 在 催化作用下与乙基葱醌反应生
成乙基蒽醇，第二步为 与乙基蒽醇反应生成 和乙基蒽醌。启普发生器A为制取 的装置，产生的
中混有 和 ，需分别除去后进入C中发生第一步反应。随后氧气源释放的氧气经D干燥后进入C
中发生反应生成 和乙基蒽醌，F中装有浓 ，与C相连，防止外界水蒸气进入C中，使催化剂
中毒。
（1）A中锌和稀盐酸反应生成氯化锌和氢气，反应的离子方程式为 ；
（2） 、 等杂质易使 催化剂中毒，需分别通过装有饱和食盐水和浓 的洗气瓶除去，所
以装置B应该选③①；
（3）开始制备时，打开活塞a、b，A中产生的 进入C中，在 催化作用下与乙基蒽醌反应生成乙基
蒽醇，一段时间后，关闭a，仅保持活塞b打开，将残留 抽出，随后关闭活塞b，打开活塞c、d，将 通入C中与乙基蒽醇反应生成 和乙基蒽醌。
（4） 容易使 催化剂中毒，实验中需要保持C装置为无水环境，F的作用为防止外界水蒸气进入
C中。
（5）适当升温加快反应速率，同时防止温度过高 分解，所以反应过程中控温 ；
（6）第一步为 在 催化作用下与乙基葱醌反应生成乙基蒽醇，第二步为 与乙基蒽醇反应生成
和乙基蒽醌，总反应为 。
（7）滴定反应的离子方程式为 ，可得关系式：
。三组数据中 偏差较大，舍去，故消耗酸性高锰酸钾标准溶液的平均体积为
， 的质量分数 。
题型二 制备实验类
例2.（2022·海南卷）磷酸氢二铵[ ]常用于干粉灭火剂。某研究小组用磷酸吸收氢气制备
，装置如图所示(夹持和搅拌装置已省略)。回答问题：
（1）实验室用 和 制备氨气的化学方程式为_______。
（2）现有浓 质量分数为85%，密度为1.7g/mL。若实验需100mL1.7mol/L的 溶液，则需浓
_______mL(保留一位小数)。
（3）装置中活塞 的作用为_______。实验过程中，当出现_______现象时，应及时关闭 ，打开 。
（4）当溶液pH为8.0~9.0时，停止通 ，即可制得 溶液。若继续通入 ，当
时，溶液中 、_______和_______(填离子符号)浓度明显增加。
（5）若本实验不选用pH传感器，还可选用_______作指示剂，当溶液颜色由_______变为_______时，停
止通 。
【答案】（1） （2）11.5
（3）平衡气压防倒吸 倒吸 （4） （5）酚酞 无 浅红
【解析】本实验的实验目的为制备磷酸二氢铵[(NH )HPO ]，实验原理为2NH +H PO =[(NH )HPO ]，结
4 2 4 3 3 4 4 2 4
合相关实验基础知识分析解答问题。
（1）实验室用NH Cl(s)和Ca(OH) (s)在加热的条件下制备氨气，反应的化学方程式为
4 2
2NH Cl+Ca(OH) =====CaCl +2H O+2NH ↑；
4 2 2 2 3
（2）根据公式 可得，浓HPO 的浓度 ，
3 4
溶液稀释前后溶质的物质的量不变，因此配制100mL 1.7mol/L的HPO 溶液，需要浓HPO 的体积V=
3 4 3 4
；
（3）由于NH 极易溶于水，因此可选择打开活塞K 以平衡气压，防止发生倒吸，所以实验过程中，当出
3 2现倒吸现象时，应及时关闭K，打开K；
1 2
（4）继续通入NH ，(NH )HPO 继续反应生成(NH )PO ，当pH＞10.0时，溶液中OH-、 、 的
3 4 2 4 4 3 4
浓度明显增加；
（5）由(4)小问可知，当pH为8.0~9.0时，可制得(NH )HPO ，说明(NH )HPO 溶液显碱性，因此若不选
4 2 4 4 2 4
用pH传感器，还可以选用酚酞作指示剂，当溶液颜色由无色变为浅红时，停止通入NH ，即可制得
3
(NH )HPO 溶液。
4 2 4
7. （2022·全国乙卷）二草酸合铜(Ⅱ)酸钾( )可用于无机合成、功能材料制备。实验室制
备二草酸合铜(Ⅱ)酸钾可采用如下步骤：
Ⅰ.取已知浓度的CuSO 溶液，搅拌下滴加足量NaOH溶液，产生浅蓝色沉淀。加热，沉淀转变成黑色，
4
过滤。
Ⅱ.向草酸(HC O)溶液中加入适量KCO 固体，制得KHC O 和KC O 混合溶液。
2 2 4 2 3 2 4 2 2 4
Ⅲ.将Ⅱ的混合溶液加热至80-85℃，加入Ⅰ中的黑色沉淀。全部溶解后，趁热过滤。
Ⅳ.将Ⅲ的滤液用蒸汽浴加热浓缩，经一系列操作后，干燥，得到二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体，进行表征和分
析。
回答下列问题：
（1）由CuSO ·5H O配制Ⅰ中的CuSO 溶液，下列仪器中不需要的是_____(填仪器名称)。
4 2 4
（2）长期存放的CuSO ·5H O中，会出现少量白色固体，原因是________。
4 2
（3）Ⅰ中的黑色沉淀是________(写化学式)。
（4）Ⅱ中原料配比为 ，写出反应的化学方程式________。
（5）Ⅱ中，为防止反应过于剧烈而引起喷溅，加入KCO 应采取________的方法。
2 3
（6）Ⅲ中应采用________进行加热。
（7）Ⅳ中“一系列操作”包括________。
【答案】（1）分液漏斗和球形冷凝管 （2）CuSO ·5H O风化失去结晶水生成无水硫酸铜
4 2
（3）CuO （4）3HC O+2K CO=2KHC O+K C O+2H O+2CO↑
2 2 4 2 3 2 4 2 2 4 2 2
（5）分批加入并搅拌 （6）水浴 （7）冷却结晶、过滤、洗涤【解析】取已知浓度的CuSO 溶液，搅拌下滴加足量NaOH溶液，产生浅蓝色沉淀氢氧化铜，加热，氢氧
4
化铜分解生成黑色的氧化铜沉淀，过滤，向草酸(HC O)溶液中加入适量KCO 固体，制得KHC O 和KC O
2 2 4 2 3 2 4 2 2 4
混合溶液，将KHC O 和KC O 混合溶液加热至80-85℃，加入氧化铜固体，全部溶解后，趁热过滤，将滤液
2 4 2 2 4
用蒸汽浴加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，得到二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体。
（1）由CuSO ·5H O固体配制硫酸铜溶液，需用天平称量一定质量的CuSO ·5H O固体，将称量好的固体
4 2 4 2
放入烧杯中，用量筒量取一定体积的水溶解CuSO ·5H O，因此用不到的仪器有分液漏斗和球形冷凝管。
4 2
（2）CuSO ·5H O含结晶水，长期放置会风化失去结晶水，生成无水硫酸铜，无水硫酸铜为白色固体。
4 2
（3）硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液反应生成蓝色的氢氧化铜沉淀，加热，氢氧化铜分解生成黑色的氧化铜
沉淀。
（4）草酸和碳酸钾以物质的量之比为1.5:1发生非氧化还原反应生成KHC O、KC O、CO 和水，依据
2 4 2 2 4 2
原子守恒可知，反应的化学方程式为：3HC O+2K CO=2KHC O+K C O+2H O+2CO↑。
2 2 4 2 3 2 4 2 2 4 2 2
（5）为防止草酸和碳酸钾反应时反应剧烈，造成液体喷溅，可减缓反应速率，将碳酸钾进行分批加入并
搅拌。
（6）Ⅲ中将混合溶液加热至80-85℃，应采取水浴加热，使液体受热均匀。
（7）从溶液获得晶体的一般方法为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，因此将Ⅲ的滤液用蒸汽浴
加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，得到二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体。
题型三 实验设计与评价
例3. （2022·湖南卷）某实验小组以 溶液为原料制备 ，并用重量法测定产品中
的含量。设计了如下实验方案：
可选用试剂： 晶体、 溶液、浓 、稀 、 溶液、蒸馏水
步骤1. 的制备
按如图所示装置进行实验，得到 溶液，经一系列步骤获得 产品。步骤2，产品中 的含量测定
①称取产品 ，用 水溶解，酸化，加热至近沸；
②在不断搅拌下，向①所得溶液逐滴加入热的 溶液，
③沉淀完全后， 水浴40分钟，经过滤、洗涤、烘干等步骤，称量白色固体，质量为 。
回答下列问题：
（1）Ⅰ是制取_______气体的装置，在试剂a过量并微热时，发生主要反应的化学方程式为_______；
（2）Ⅰ中b仪器的作用是_______；Ⅲ中的试剂应选用_______；
（3）在沉淀过程中，某同学在加入一定量热的 溶液后，认为沉淀已经完全，判断沉淀已完全的方
法是_______；
（4）沉淀过程中需加入过量的 溶液，原因是_______；
（5）在过滤操作中，下列仪器不需要用到的是_______(填名称)；
（6）产品中 的质量分数为_______(保留三位有效数字)。
【答案】（1） HCl H SO (浓)+NaCl=====NaHSO+HCl↑
2 4 4
（2）防止倒吸 CuSO 溶液
4
（3）静置，取上层清液于一洁净试管中，继续滴加硫酸溶液，无白色沉淀生成，则已沉淀完全
（4）使钡离子沉淀完全
（5）锥形瓶 （6）97.6%
【解析】装置I中浓硫酸和氯化钠共热制备HCl，装置II中氯化氢与BaS溶液反应制备BaCl ·2H O，装置
2 2
III中硫酸铜溶液用于吸收生成的HS，防止污染空气。
2
（1）由分析可知，装置I为浓硫酸和氯化钠共热制取HCl气体的装置，在浓硫酸过量并微热时，浓硫酸
与氯化钠反应生成硫酸氢钠和氯化氢，发生主要反应的化学方程式为：HSO (浓)+NaCl=====NaHSO+HCl↑。
2 4 4
（2）氯化氢极易溶于水，装置II中b仪器的作用是：防止倒吸；装置II中氯化氢与BaS溶液反应生成
HS，HS有毒，对环境有污染，装置III中盛放CuSO 溶液，用于吸收HS。
2 2 4 2（3）硫酸与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀，因此判断沉淀已完全的方法是静置，取上层清液于一洁净试管
中，继续滴加硫酸溶液，无白色沉淀生成，则已沉淀完全。
（4）为了使钡离子沉淀完全，沉淀过程中需加入过量的硫酸溶液。
（5）过滤用到的仪器有：铁架台、烧杯、漏斗、玻璃棒，用不到锥形瓶。
（6）由题意可知，硫酸钡的物质的量为： =0.002mol，依据钡原子守恒，产品中BaCl ·2H O
2 2
的物质的量为0.002mol，质量为0.002mol×244g/mol=0.488g，质量分数为： 100%=97.6%。
【变式探究】（2022·湖北卷）高技术领域常使用高纯试剂。纯磷酸(熔点为 ，易吸潮)可通过市售
85%磷酸溶液减压蒸馏除水、结晶除杂得到，纯化过程需要严格控制温度和水分，温度低于 易形成
(熔点为 )，高于 则发生分子间脱水生成焦磷酸等。某兴趣小组为制备磷酸晶体设计
的实验装置如下(夹持装置略)：
回答下列问题：
（1）A的名称是___________。B的进水口为___________(填“a”或“b”)。
（2） 的作用是___________。
（3）空气流入毛细管的主要作用是防止___________，还具有搅拌和加速水逸出的作用。
（4）升高温度能提高除水速度，实验选用水浴加热的目的是___________。
（5）磷酸易形成过饱和溶液，难以结晶，可向过饱和溶液中加入___________促进其结晶。
（6）过滤磷酸晶体时，除了需要干燥的环境外，还需要控制温度为___________(填标号)。
A． B． C．
（7）磷酸中少量的水极难除去的原因是___________。【答案】（1） 圆底烧瓶 b （2）干燥气体 （3）溶液沿毛细管上升
（4）使溶液受热均匀 （5）磷酸晶体 （6）C （7）磷酸可与水分子间形成氢键
【解析】空气通过氯化钙除水，经过安全瓶后通过浓硫酸除水，然后通过五氧化二磷，干燥的空气流入毛
细管对烧瓶中的溶液进行搅拌，同时还具有加速水逸出和防止溶液沿毛细管上升的作用，将85%磷酸溶液进行
减压蒸馏除水、结晶除杂得到纯磷酸。
（1） 由仪器构造可知，仪器A为圆底烧瓶，仪器B为直形冷凝管，泠凝水应从b口近、a口出，形成逆
流冷却，使冷却效果更好。
（2）纯磷酸制备过程中要严格控制温度和水分，因此五氧化二磷的作用为干燥气体。
（3）空气流入毛细管可以对烧瓶中的溶液进行搅拌，使受热均匀，同时还具有加速水逸出和防止溶液沿
毛细管上升的作用。
（4）升高温度能提高除水速度，而纯磷酸制备过程中要严格控制温度，水浴加热可以避免直接加热造成
的过度剧烈与温度的不可控性，使溶液受热均匀。
（5）过饱和溶液暂时处于亚稳态，当加入一些固体的晶体或晃动时可使此状态失去平衡，过多的溶质就
会结晶，因此可向磷酸的过饱和溶液中加入磷酸晶体促进其结晶。
（6）纯磷酸纯化过程中，温度低于 易形成 (熔点为 )，高于 则发生分子间
脱水生成焦磷酸，纯磷酸的熔点为42℃，因此过滤磷酸晶体时，除了需要干燥的环境外，还需要控制温度为
42℃ 1，00故℃选C。
（7）磷酸的结构式为： ，分子中含羟基，可与水分子间形成氢键，因此磷酸中少量的水极难除
去。
题型四 工艺流程实验类
例4.（2022·浙江卷）某兴趣小组用四水醋酸锰[(CH COO) Mn·4H O]和乙酰氯(CHCOCl)为原料制备无水
3 2 2 3
二氯化锰，按如图流程开展了实验(夹持仪器已省略)：已知：①无水二氯化锰极易吸水潮解，易溶于水、乙醇和醋酸，不溶于苯。
②制备无水二氯化锰的主要反应：(CHCOO) Mn+CHCOCl MnCl ↓+2(CH COO) O。
3 2 3 2 3 2
③乙酰氯遇水发生反应：CHCOCl+H O→CH COOH+HCl。
3 2 3
请回答：
（1）步骤Ⅰ：所获固体主要成分是_________(用化学式表示)。
（2）步骤Ⅰ在室温下反应，步骤Ⅱ在加热回流下反应，目的分别是________。
（3）步骤Ⅲ：下列操作中正确的是_________。
A.用蒸馏水润湿滤纸，微开水龙头，抽气使滤纸紧贴在漏斗瓷板上
B.用倾析法转移溶液，开大水龙头，待溶液快流尽时再转移沉淀
C.用乙醇作为洗涤剂，在洗涤沉淀时，应开大水龙头，使洗涤剂快速通过沉淀物
D.洗涤结束后，将固体迅速转移至圆底烧瓶进行后续操作
（4）步骤Ⅳ：①奖装有粗产品的圆底烧瓶接到纯化装置(图2)上，打开安全瓶上旋塞，打开抽气泵，关闭
安全瓶上旋塞，开启加热器，进行纯化。请给出纯化完成后的操作排序：________。
纯化完成→(_____)→(_____)→(_____)→(_____)→将产品转至干燥器中保存
a.拔出圆底烧瓶的瓶塞
b.关闭抽气泵
c.关闭加热器，待烧瓶冷却至室温
d.打开安全瓶上旋塞
②图2装置中U形管内NaOH固体的作用是________。
（5）用滴定分析法确定产品纯度。甲同学通过测定产品中锰元素的含量确定纯度；乙同学通过测定产品
中氯元素的含量确定纯度。合理的是_________(填“甲”或“乙”)同学的方法。
【答案】（1）(CHCOO) Mn
3 2
（2）步骤Ⅰ脱去四水醋酸锰的结晶水并防止生成MnCl ；步骤Ⅱ加热回流促进反应生成MnCl
2 2
（3）ABD（4）①cdba②防止可能产生的酸性气体进入抽气泵；防止外部水气进入样品（5）乙
【解析】
（1）根据制备无水二氯化锰的主要反应：(CHCOO) Mn+CHCOCl MnCl ↓+2(CH COO) O以
3 2 3 2 3 2
及乙酰氯遇水发生反应：CHCOCl+H O→CH COOH+HCl可判断步骤Ⅰ中利用CHCOCl吸水，因此所获固体
3 2 3 3
主要成分是(CHCOO) Mn。
3 2
（2）由于步骤Ⅰ脱去四水醋酸锰的结晶水并防止生成MnCl ，因此步骤Ⅰ在室温下反应；而步骤Ⅱ加热
2
回流促进反应生成MnCl ，所以步骤Ⅱ需要在加热回流下反应。
2
（3）滤纸略小于布氏漏斗，但要把所有的孔都覆盖，并用蒸馏水润湿滤纸，微开水龙头，抽气使滤纸紧
贴在漏斗瓷板上，故A正确；用倾析法转移溶液，开大水龙头，待溶液快流尽时再转移沉淀，故B正确；用
抽滤洗涤沉淀时，抽滤速率不能过快，故C错误；由于无水二氯化锰极易吸水潮解，洗涤结束后，将固体迅
速转移至圆底烧瓶进行后续操作，故D正确；故答案为ABD；
（4）①纯化完成后首先关闭加热器，待烧瓶冷却至室温，然后打开安全瓶上旋塞，关闭抽气泵，最后拔
出圆底烧瓶的瓶塞，将产品转至干燥器中保存，故答案为cdba；②由于可能混有酸性气体且无水二氯化锰极
易吸水潮解，因此图2装置中U形管内NaOH固体的作用是防止可能产生的酸性气体进入抽气泵，同时防止外
部水气进入样品。
（5）由于无水二氯化锰极易吸水潮解，且锰离子水解，所以应该通过测定产品中氯元素的含量确定纯
度，所以合理的是乙同学的方法。
【变式探究】（2021·河北卷）化工专家侯德榜发明的侯氏制碱法为我国纯碱工业和国民经济发展做出了
重要贡献，某化学兴趣小组在实验室中模拟并改进侯氏制碱法制备NaHCO ，进一步处理得到产品NaCO 和
3 2 3
NH Cl，实验流程如图：
4
回答下列问题：
(1)从A～E中选择合适的仪器制备NaHCO ，正确的连接顺序是__________________(按气流方向，用小写
3
字母表示)。为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下，可将分液漏斗上部的玻璃塞打开或
__________________。A. B. C.
D. E.
(2)B中使用雾化装置的优点是__________________________。
(3)生成NaHCO 的总反应的化学方程式为_________________________。
3
(4)反应完成后，将B中U形管内的混合物处理得到固体NaHCO 和滤液：
3
①对固体NaHCO 充分加热，产生的气体先通过足量浓硫酸，再通过足量NaO，NaO 增重0.14g，则固
3 2 2 2 2
体NaHCO 的质量为_________g。
3
②向滤液中加入NaCl粉末，存在NaCl(s)+NH Cl(aq)→NaCl(aq)+NH Cl(s)过程。为使NH Cl沉淀充分析出
4 4 4
并分离，根据NaCl和NH Cl溶解度曲线，需采用的操作为_______、_______、洗涤、干燥。
4
(5)无水NaHCO 可作为基准物质标定盐酸浓度.称量前，若无水NaHCO 保存不当，吸收了一定量水分，
3 3
用其标定盐酸浓度时，会使结果___________(填标号)。
A.偏高 B.偏低 C.不变
【答案】(1)aefbcgh 将玻璃塞上的凹槽对准漏斗颈部的小孔 (2)使氨盐水雾化，可增大与二氧化碳
的接触面积，从而提高产率（或其他合理答案） (3)NH ·HO+NaCl+CO =NHCl+NaHCO ↓ (4)0.84 蒸
3 2 2 4 3
发浓缩 冷却结晶 (5)A【解析】根据工艺流程知，浓氨水中加入氯化钠粉末形成饱和氨盐水后，再通入二氧化碳气体，发生反
应：NH ·HO+NaCl+CO =NHCl+NaHCO ↓，得到的碳酸氢钠晶体烘干后受热分解会生成碳酸钠、二氧化碳和
3 2 2 4 3
水，从而制备得到纯碱；另一方面得到的母液主要溶质为NH Cl，再从加入氯化钠粉末，存在反应
4
，据此分析解答。(1)根据分析可知，要制备NaHCO ，需先选用装置
3
A制备二氧化碳，然后通入饱和碳酸氢钠溶液中除去二氧化碳中的HCl，后与饱和氨盐水充分接触来制备
NaHCO ，其中过量的二氧化碳可被氢氧化钠溶液吸收，也能充分利用二氧化碳制备得到少量NaHCO ，所以
3 3
按气流方向正确的连接顺序应为：aefbcgh；为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下，可将分液漏斗上部的玻
璃塞打开或将玻璃塞上的凹槽对准漏斗颈部的小孔，故答案为：aefbcgh；将玻璃塞上的凹槽对准漏斗颈部的
小孔；
(2)B中使用雾化装置使氨盐水雾化，可增大与二氧化碳的接触面积，从而提高产率；
(3)根据上述分析可知，生成NaHCO 的化学方程式为NH ·HO+NaCl+CO =NHCl+NaHCO ↓；
3 3 2 2 4 3
(4)①对固体NaHCO 充分加热，产生二氧化碳和水蒸气，反应的化学方程式为：
3
将气体先通过足量浓硫酸，吸收水蒸气，再通过足量过氧化钠，过氧化钠与二
氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，化学方程式为： ，根据方程式可知，根据差量法可
知，当增重0.14g（2CO的质量）时，消耗的二氧化碳的质量为 =0.22g，其物质的量为
，根据关系式 可知，消耗的NaHCO 的物质的量为2×0.005mol=0.01mol，所以
3
固体NaHCO 的质量为0.01mol×84g/mol=0.84g；
3
②根据溶解度虽温度的变化曲线可以看出，氯化铵的溶解度随着温度的升高而不断增大，而氯化钠的溶解
度随着温度的升高变化并不明显，所以要想使NH Cl沉淀充分析出并分离，需采用蒸发浓缩、冷却结晶、洗
4
涤、干燥的方法，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；
(5)称量前，若无水NaHCO 保存不当，吸收了一定量水分，标准液被稀释，浓度减小，所以用其标定盐酸
3
浓度时，消耗的碳酸氢钠的体积 会增大，根据c(测)= 可知，最终会使c(测)偏高，A项符合题意，
故答案为A。
题型五 探究实验类
例5. (2022·北京卷)某小组同学探究不同条件下氯气与二价锰化合物的反应资料：i．Mn2+在一定条件下被Cl 或ClO-氧化成MnO (棕黑色)、 (绿色)、 (紫色)。
2 2
ii．浓碱条件下， 可被OH-还原为 。
iii．Cl 的氧化性与溶液的酸碱性无关，NaClO的氧化性随碱性增强而减弱。
2
实验装置如图(夹持装置略)
C中实验现象
序
物质a
号
通入Cl 前 通入Cl 后
2 2
I 水 得到无色溶液 产生棕黑色沉淀，且放置后不发生变化
产生白色沉淀，在空气中缓慢变成棕黑 棕黑色沉淀增多，放置后溶液变为紫色，
II 5%NaOH溶液
色沉淀 仍有沉淀
40%NaOH 溶 产生白色沉淀，在空气中缓慢变成棕黑 棕黑色沉淀增多，放置后溶液变为紫色，
III
液 色沉淀 仍有沉淀
（1）B中试剂是___________。
（2）通入Cl 前，II、III中沉淀由白色变为黑色的化学方程式为___________。
2
（3）对比实验I、II通入Cl 后的实验现象，对于二价锰化合物还原性的认识是___________。
2
（4）根据资料ii，III中应得到绿色溶液，实验中得到紫色溶液，分析现象与资料不符的原因：
原因一：可能是通入Cl 导致溶液的碱性减弱。
2
原因二：可能是氧化剂过量，氧化剂将 氧化为 。
①化学方程式表示可能导致溶液碱性减弱的原因___________，但通过实验测定溶液的碱性变化很小。
②取III中放置后的1 mL悬浊液，加入4 mL40%NaOH溶液，溶液紫色迅速变为绿色，且绿色缓慢加深。
溶液紫色变为绿色的离子方程式为___________，溶液绿色缓慢加深，原因是MnO 被___________(填“化学
2式”)氧化，可证明III的悬浊液中氧化剂过量；
③取II中放置后的1 mL悬浊液，加入4 mL水，溶液紫色缓慢加深，发生的反应是___________。
④从反应速率的角度，分析实验III未得到绿色溶液的可能原因___________。
【答案】（1）饱和NaCl溶液
（2）2Mn(OH) +O =2MnO+2H O
2 2 2 2
（3）Mn2+的还原性随溶液碱性的增强而增强
（4）① Cl+2OH-=Cl-+ClO-+H O ②4 +4OH-=4 +O ↑+2H O Cl ③3ClO-
2 2 2 2 2
+2MnO+2OH-=2 +3Cl-+H O ④过量Cl 与NaOH反应产生NaClO，使溶液的碱性减弱，c(OH-)降
2 2 2
低，溶液中的 被还原为 的速率减小，因而不能实验III未得到绿色溶液
【解析】在装置A中HCl与KMnO 发生反应制取Cl，由于盐酸具有挥发性，为排除HCl对Cl2性质的干
4 2
扰，在装置B中盛有饱和NaCl溶液，除去Cl 中的杂质HCl，在装置C中通过改变溶液的pH，验证不同条件
2
下Cl 与MnSO 反应，装置D是尾气处理装置，目的是除去多余Cl，防止造成大气污染。
2 4 2
（1）B中试剂是饱和NaCl溶液，作用是吸收Cl 中的杂质HCl气体；1
2
（2）通入Cl 前，II、III中Mn2+与碱性溶液中NaOH电离产生的的OH-反应产生Mn(OH) 白色沉淀，该沉
2 2
淀不稳定，会被溶解在溶液中的氧气氧化为棕黑色MnO ，则沉淀由白色变为黑色的化学方程式为：
2
2Mn(OH) +O =2MnO+2H O；
2 2 2 2
（3）对比实验I、II通入Cl 后的实验现象，对于二价锰化合物还原性的认识是：Mn2+的还原性随溶液碱
2
性的增强而增强；
（4）①Cl 与NaOH反应产生NaCl、NaClO、HO，使溶液碱性减弱，反应的离子方程式为：Cl+2OH-
2 2 2
=Cl-+ClO-+H O；
2
②取III中放置后的1 mL悬浊液，加入4 mL40%NaOH溶液，溶液紫色迅速变为绿色，且绿色缓慢加深。
溶液紫色变为绿色就是由于在浓碱条件下， 可被OH-还原为 ，根据电子守恒、电荷守恒及原子
守恒，可知该反应的离子方程式为：4 +4OH-=4 +O ↑+2H O；
2 2
溶液绿色缓慢加深，原因是MnO 被Cl 氧化，可证明III的悬浊液中氧化剂过量；
2 2
③取II中放置后的1 mL悬浊液，加入4 mL水，溶液碱性减弱，溶液紫色缓慢加深，说明ClO-将MnO 氧
2化为 ，发生的反应是：3ClO-+2MnO+2OH-=2 +3Cl-+H O；
2 2
④从反应速率的角度，过量Cl 与NaOH反应产生NaClO，使溶液的碱性减弱，c(OH-)降低，溶液中的
2
被还原为 的速率减小，导致不能实验III未得到绿色溶液。
【变式探究】（2021·北京卷）某小组探究卤素参与的氧化还原反应，从电极反应角度分析物质氧化性和
还原性的变化规律。
（1）浓盐酸与MnO 混合加热生成氯气。氯气不再逸出时，固液混合物A中仍存在盐酸和MnO
2 2。
①反应的离子方程式是_______。
②电极反应式：
i.还原反应：MnO +2e-+4H+=Mn2++2H O
2 2
ii.氧化反应：_______。
③根据电极反应式，分析A中仍存在盐酸和MnO 的原因。
2
i.随c(H+)降低或c(Mn2+)浓度升高，MnO 氧化性减弱。
2
ii.随c(Cl-)降低，_______。
④补充实验证实了③中的分析。
实验操作 试剂 产物
I 较浓HSO 有氯气
2 4
II a 有氯气
III a+b 无氯气
a是_______，b是_______。
（2）利用c(H+)浓度对MnO 氧化性的影响，探究卤素离子的还原性。相同浓度的KCl、KBr和KI溶液，
2
能与MnO 反应所需的最低c(H+)由大到小的顺序是_______，从原子结构角度说明理由______________。
2
（3）根据(1)中结论推测：酸性条件下，加入某种化合物可以提高溴的氧化性，将Mn2+氧化为MnO 。经
2
实验证实了推测，该化合物是_______。
（4）Ag分别与1mol·L1的盐酸、氢溴酸和氢碘酸混合，Ag只与氢碘酸发生置换反应，试解释原因：
_______。
（5）总结：物质氧化性和还原性变化的一般规律是_______。
【答案】（1）MnO +4H+ +2Cl- ===== Mn2++Cl↑ + 2H O 2Cl--2e- =Cl↑ Cl-还原性减弱或Cl 的氧化性增强
2 2 2 2 2
KCl固体(或浓/饱和溶液) MnSO 固体(或浓/饱和溶液)
4
（2）KCl>KBr>KI Cl、Br、I位于第VIIA族，从上到下电子层数逐渐增加，原子半径逐渐增大，得电
子能力逐渐减弱，阴离子的还原性逐渐增强
（3）AgNO 或Ag SO
3 2 4
（4）比较AgX的溶解度，AgI 溶解度最小，Ag++I-= AgI↓使得Ag还原性增强的最多，使得
2Ag+2H+=2Ag++ H ↑反应得以发生
2
（5）氧化剂(还原剂)的浓度越大，其氧化性(还原性)越强，还原产物(还原产物)的浓度越大，氧化剂(还原
剂)的氧化性(还原性)越小；还原反应中，反应物浓度越大或生成物浓度越小，氧化剂氧化性越强
【解析】（1）①二氧化锰和浓盐酸制氯气的离子方程式为：MnO +4H+ +2Cl- ===== Mn2++Cl↑ + 2H O；
2 2 2
②氧化反应是元素化合价升高，故氧化反应为：2Cl--2e- =Cl↑③反应不能发生也可能是还原剂还原性减弱，或
2
者产生了氧化性更强的氧化剂；
（2）非金属性越弱其阴离子的还原性越强，反应时所需的氢离子浓度越小，故顺序是KCl>KBr>KI；其
原因是Cl、Br、I位于第VIIA族，从上到下电子层数逐渐增加，原子半径逐渐增大，得电子能力逐渐减弱，
阴离子的还原性逐渐增强；
（3）根据(1)中的结论推测随Cl-浓度降低导致二氧化锰的氧化性减弱，那么如果进一步降低Cl-浓度降低
则可以导致可以提高溴的氧化性，将Mn2+氧化为MnO ；
24
（4）若要使反应2Ag+2H+=2Ag++ H ↑发生，根据本题的提示可以降低Ag+浓度，对比AgX的溶解度，
2
AgI 溶解度最小，故Ag只与氢碘酸发生置换反应的原因是：比较AgX的溶解度，AgI 溶解度最小，Ag++I-=
AgI↓使得Ag还原性增强的最多，使得2Ag+2H+=2Ag++ H ↑反应得以发生；
2
（5）通过本题可以发现，物质氧化性和还原性还与物质的浓度有关，浓度越大氧化性或者还原性越强，
氧化剂(还原剂)的浓度越大，其氧化性(还原性)越强，还原产物(还原产物)的浓度越大，氧化剂(还原剂)的氧化
性(还原性)越小；还原反应中，反应物浓度越大或生成物浓度越小，氧化剂氧化性越强。
题型六 有机物制备实验
例6.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：
+KMnO → + MnO +HCl→ +KCl
4 2
相对分 密度/
名称 熔点/℃ 沸点/℃ 溶解性
子质量
(g·mL−1)不溶于水，易溶
甲苯 92 −95 110.6 0.867
于乙醇
苯甲 122.4(100℃左右 微溶于冷水，易
122 248 ——
酸 开始升华) 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0.01000 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．1000 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 －+5H C O+6H+=2Mn2++10CO ↑+8H O （4）MnO
4 2 2 4 2 2 2
（5）苯甲酸升华而损失 （6）86.0％ C （7）重结晶
【解析】甲苯用高锰酸钾氧化时生成苯甲酸钾和二氧化锰，为增加冷凝效果，在反应装置中选用球形冷凝
管，加热回流，当回流液中不再出现油珠时，说明反应已经完成，加入适量的饱和亚硫酸氢钠溶液除去过量的
高锰酸钾，用盐酸酸化得苯甲酸，过滤、干燥、洗涤得粗产品；用KOH溶液滴定，测定粗产品的纯度。（1）加热液体，所盛液体的体积不超过三颈烧瓶的一半，三颈烧瓶中已经加入100m的水，1.5mL甲苯，
4.8g高锰酸钾，应选用250mL的三颈烧瓶；
（2）为增加冷凝效果，在反应装置中宜选用球形冷凝管，当回流液中不再出现油珠时，说明反应已经完
成，因为：没有油珠说明不溶于水的甲苯已经完全被氧化；
（3）高锰酸钾具有强氧化性，能将Cl-氧化。加入适量的饱和亚硫酸氢钠溶液是为了除去过量的高锰酸
钾，避免在用盐酸酸化时，产生氯气；该步骤亦可用草酸处理，生成二氧化碳和锰盐，离子方程式为：
5HC O＋2MnO －＋6H＋=2Mn2＋＋10CO↑＋8HO；
2 2 4 4 2 2
（4）由信息甲苯用高锰酸钾氧化时生成苯甲酸钾和二氧化锰，“用少量热水洗涤滤渣”一步中滤渣的主
要成分是：MnO ；
2
（5）苯甲酸100℃时易升华，干燥苯甲酸时，若温度过高，苯甲酸升华而损失；
（6）由关系式C HCOOH～KOH得，苯甲酸的纯度为：
6 5
×100%=86.0%；1.5mL甲苯理论上可得到苯甲酸的质量：
=1.72g，产品的产率为 ×100%=50%；
（7）提纯苯甲酸可用重结晶的方法。
【变式探究】羟基乙酸钠易溶于热水，微溶于冷水，不溶于醇、醚等有机溶剂。制备少量羟基乙酸钠的反
应为
实验步骤如下：步骤1：如图所示装置的反应瓶中，加入40g氯乙酸、50mL水，搅拌。逐步加入40%NaOH溶液，在
95℃继续搅拌反应2小时，反应过程中控制pH约为9。
步骤2：蒸出部分水至液面有薄膜，加少量热水，趁热过滤。滤液冷却至15℃，过滤得粗产品。
步骤3：粗产品溶解于适量热水中，加活性炭脱色，分离掉活性炭。
步骤4：将去除活性炭后的溶液加到适量乙醇中，冷却至15℃以下，结晶、过滤、干燥，得羟基乙酸钠。
（1）步骤1中，如图所示的装置中仪器A的名称是___________；逐步加入NaOH溶液的目的是
____________。
（2）步骤2中，蒸馏烧瓶中加入沸石或碎瓷片的目的是_______________。
（3）步骤3中，粗产品溶解于过量水会导致产率__________(填“增大”或“减小”)；去除活性炭的操作
名称是_______________。
（4）步骤4中，将去除活性炭后的溶液加到适量乙醇中的目的是_______________。
【答案】（1）(回流)冷凝管 防止升温太快、控制反应体系pH （2） 防止暴沸
（3）减小 趁热过滤 （4） 提高羟基乙酸钠的析出量(产率)
【解析】制备少量羟基乙酸钠的反应为
，根据羟基乙酸钠易溶于热水，粗产
品溶解于适量热水中，加活性炭脱色，分离掉活性炭，趁热过滤，根据羟基乙酸钠不溶于醇，将去除活性炭后
的溶液加到适量乙醇中，冷却至15℃以下，结晶、过滤、干燥，得羟基乙酸钠。
（1）根据图中仪器得出仪器A的名称为冷凝管，根据题中信息可知制备羟基乙酸钠的反应为放热反应，
逐步加入NaOH溶液的目的是防止升温太快，同时控制反应体系的pH；故答案为：(回流)冷凝管；防止升温
太快，控制反应体系的pH。
(2步骤2中烧瓶中加入沸石或碎瓷片的目的是防止暴沸；故答案为：防止暴沸。（3）粗产品溶于过量水，导致在水中溶解过多，得到的产物减少，因此导致产率减小；由于产品易溶于
热水，微溶于冷水，因此去除活性炭的操作名称是趁热过滤；故答案为：减少；趁热过滤。
（4）根据信息，产品不溶于乙醇、乙醚等有机溶剂中，因此步骤4中，将去除活性炭后的溶液加到适量
乙醇中的目的是降低产品的溶解度，提高羟基乙酸钠的析出量(产量)；故答案为：提高羟基乙酸钠的析出量(产
量)。
