原创（新高考）2021届高考二轮精品专题六化学综合实验--物质的制备与实验探究教师版_05高考化学_新高考复习资料_2021新高考资料_2021届（新高考）化学二轮精品专题

专题 六 化学综合实验--物质的制备与实验探究 ×× 命 题 趋 势 高考实验探究，担负着区分考生、选拔人才的功能。一道题十几分，拉开分差很容易，高手遇此兴奋， 弱者遇此常哀叹。 高考对化学综合实验的考查，主要包括物质的制备、物质性质的探究等实验，有关实验条件的控制和实 验“绿色化”要求等。近几年化学实验综合题常常将定性实验与定量实验相结合，将实验基础知识与实验基 本操作相结合，立足与对综合实验能力的考查。验综合题的主要命题特点：在形式上不在出现大型连接一起 装置的试题，均为小型的探究性试题。在内容上大多为无机实验题，设置的问题主要填写化学方程式、仪器 装置的作用、简述实验操作步骤等。 Ⅰ．客观题 (1)以物质的制备为载体，考查实验仪器、操作、目的。 (2)以探究性实验为载体，考查物质的性质、变化，氧化还原反应、离子方程式等。 Ⅱ．主观题 (1)以物质性质探究、组成成分探究、物质制备和应用探究为目的的评价型实验题。 (2)以物质的制备为载体，预测或描述实验现象、分析或处理实验数据得出合理结论。 (3)以实验目的为基准，进行猜想、验证实验的探究。 (4)以测定混合物成分、物质的纯度及化学式的确定为目的的定量测定型实验题。 考 点 清 单 一．综合实验中的常考点 (1)实验装置的组合顺序 一般为：气体发生→除杂→干燥→主体实验→尾气处理。 (2)接口的连接原则 总体上遵循装置的排列顺序，但对于吸收装置应“长”进“短”出；量气装置应“短”进“长”出；洗 气装置应“长”进“短”出；干燥管应“大”进“小”出。 (3)实验操作顺序 气体发生一般按：装置选择与连接→气密性检查→装固体药品→加液体药品→开始实验(按程序)→拆卸 仪器→其他处理等。(4)加热操作注意事项 主体实验加热前一般应先通原料气赶走空气后再点燃酒精灯，其目的一是防止爆炸，如 H 还原CuO、 2 CO还原Fe O；二是保证产品纯度，如制MgN、CuCl 等。反应结束时，应先熄灭酒精灯，继续通原料气直 2 3 3 2 2 到冷却为止。 (5)尾气处理 有毒气体常采用溶液(或固体)吸收或将其点燃，无毒气体直接排放。 二．高考实验“十大目的”及答题方向 (1)加入某一物质的目的：一般可从洗涤、除杂、溶解、沉淀等方面考虑。 (2)反应前后通入某一气体的目的：一般可从驱赶气体、提供反应物等方面考虑。 (3)酸(碱)浸的目的：一般可从某些元素从矿物中溶解出来方面考虑。 (4)物质洗涤(水洗、有机物洗)的目的：一般可从洗去杂质离子方面考虑。 (5)趁热过滤的目的：一般可从“过滤”和“趁热”两个方面考虑。 (6)控制温度的目的：一般可从反应速率、平衡移动、溶解度、稳定性、挥发、升华等方面考虑。 (7)控制pH的目的：一般可从酸、碱性对反应的影响方面考虑。 (8)某一实验操作的目的：一般可从除杂、检验、收集、尾气处理、防倒吸、改变反应速率、保证实验安 全等方面考虑。 (9)使用某一仪器的目的：一般可从仪器的用途方面考虑，注意一些组合仪器的使用，如安全瓶、量气瓶。 (10)控制加入量的目的：一般可从加入的物质与反应体系中的其他物质发生的反应方面考虑。如为了防 止发生反应消耗产物或生成其他物质，从而影响产品的产率或纯度。 三．物质组成及性质验证实验的解题策略 (1)解答有关检测物质组成实验的流程设计问题，常见的解题思路如下： 方法一：取少量固体试样→溶于水配成溶液→检测溶液中存在的阴、阳离子→得出实验结论。 方法二：取少量固体试样→在氧气流等物质中反应→检测所产生的物质(如气体)→得出实验结论。 方法三：取少量试样→加酸(或碱)溶液产生气体→检测气体的成分→得出实验结论。 (2)注意以下几个问题： ①有水蒸气生成的，先检测水蒸气，再检测其他成分。 ②对于需要进行转化才能检测的成分，如CO的检测，要注意先检测CO中是否含有CO ，如果有CO ， 2 2 先除去CO，接着对CO实施转化，最后再检测转化产物CO。 2 2 ③若试题只给出部分药品和装置，则应需要给出必要的补充；若有剩余，则应进行筛选。 ④如采用最合理的实验步骤，这些要求对考虑反应原理、选择药品和装置、确定操作步骤都做了限定， 必须高度重视。 ⑤要十分重视药品的名称，有些题目要求指出药品的名称，这类问题很难回答准确，如有些药品的准确 描述为无水硫酸铜、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸、饱和NaHCO 溶液、NaOH溶液等。此外也 3 应注意某些仪器的规格。 四、常见的几种实验题型 1.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、化学现象探究型、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 2.定量测定型实验 a.定量实验数据的测定方法 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。 常见测量气体体积的实验装置 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”，保持液面相平还要注意视线与液面最低处相平。如上图(Ⅰ)(Ⅳ)应 使左侧和右侧的液面高度保持相平。 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。 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。 测定实验中要有被测量气体全部被测量的意识，如可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。 3.有机制备实验 “有机实验”在高考中频频出现，主要涉及到有机物的制备、有机物官能团性质实验探究等。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。 4.创新探究型实验题 a．探究实验的一般思路 ―→―→ b．探究实验的两种类型(1)未知物的探究 虽然探究型实验主要考察学生的探究能力，但在问题的设置上常常包含了对实验基础知识的考查，如： ①常见物质分离提纯方法：结晶法、蒸馏法、过滤法、升华法、萃取、渗析法等。 ②常见气体的制备、净化、干燥、收集方法。 ③熟悉重点操作：a．气密性检查；b．量气操作；c．防倒吸、防污染操作；d．蒸发、灼烧操作…… c．探究实验的解题要领 (1)细心审题是关键：目的、原理要画出。 (2)认真分析是核心：①原理分析；②材料分析；③变量分析；④结果分析。 (3)正确表达是保障：大多数学生有实验思路，就是拿不到分，因此我们在表达过程中一定要做到条理清 晰，表述规范。 d．探究实验的解题要领 (1)细心审题是关键：目的、原理要画出。 (2)认真分析是核心：①原理分析；②材料分析；③变量分析；④结果分析。 (3)正确表达是保障：大多数学生有实验思路，就是拿不到分，因此我们在表达过程中一定要做到条理清 晰，表述规范，克服以下三个问题： ①会而不对：主要表现在解题思路上，或考虑不全，或书写不准，最后答案是错的。 ②对而不全：主要表现在思路大致正确，但丢三拉四，或遗漏某一答案，或讨论不够完备，或是以偏概 全或出现错别字。 ③全而不精：虽面面俱到，但语言不到位，答不到点子上。 四、物质制备型实验的解题策略 (1)掌握物质制备实验设计的基本思维模式 (2)套用物质制备实验基本装置 ⇨⇨⇨ (3)牢记制备实验方案设计要点 ①方案的组成：目的、原理、用品、步骤、记录及结果。 ②基本原则： ③优化细节：制备实验应注意防污染、防倒吸、防氧化、防潮解、防爆炸、防挥发等。对于产物要求产 率高、易分离、易收集、杂质少、步骤少。精 题 集 训 （70分钟） 经典训练题 1．实验室模拟氨催化氧化法制硝酸的装置如图所示。下列说法错误的是（ ） A．装置④中溶液可使紫色石蕊溶液变红，说明有HNO 生成 3 B．装置③中产生红棕色气体 C．装置①、②、⑤依次盛装碱石灰、PO、NaOH溶液 2 5 D．通空气的主要作用是鼓出氨气，空气可用N 代替 2 【答案】D 【解析】空气通入浓氨水后，氨气和氧气的混合气体经过碱石灰干燥后进入装有催化剂的硬质玻璃管，发 生催化氧化：4NH +5O=====4NO+6HO，生成的气体经过PO ，除去氨气和水蒸气，在装置③中NO与空 3 2 2 2 5 气中的氧气反应生成NO ，并收集，④中的水可以吸收排出的二氧化氮，尾气中的NO 、NO在⑤中被吸收， 2 2 防止污染，因此⑤中可以选用氢氧化钠溶液。A．装置④中发生3NO +HO=2HNO+NO，溶液显酸性，可使 2 2 3 紫色石蕊溶液变红，故A正确；B．装置③NO与空气中的氧气反应生成NO ，气体呈红棕色，故B正确； 2 C．根据上述分析，装置①、②、⑤依次盛装碱石灰、PO 、NaOH溶液，故C正确；D．通空气的主要作用 2 5 是鼓出氨气并提供氧化剂氧气，所以不能用N 代替空气，故D错误；故选：D。 2 2．列有关实验室制取CO、NH 和CaCO 的实验原理或操作能达到实验目的的是（ ） 2 3 3 A．用图1装置制CO B．用图2装置净化CO 2 2 C．用图3装置制取并收集NH D．用图4装置制CaCO 3 3 【答案】D 【解析】用图1装置制CO ，则长颈漏斗管口应插入液面中，故A错误；B．用图2装置净化CO ，CO 2 2 2也能与碱石灰反应，故B错误；C．用图3装置制取并收集NH ，收集装置中的导气管插到试管的底部，故C 3 错误；D．用图4装置制CaCO ，CaCl +2NH+H O+CO=CaCO ↓+2NHCl，故D正确；故选D。 3 2 3 2 2 3 4 3．为比较Fe3+和Cu2+对HO 分解反应的催化效果，甲、乙两位同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。下 2 2 列叙述中不正确的是（ ） A．图甲所示实验可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率的大小 B．相同环境下若图甲所示实验中反应速率为①>②，则一定说明Fe3+比Cu2+对HO 分解催化效果好 2 2 C．用图乙所示装置测定反应速率，可测定反应产生的气体体积及反应时间 D．为检查图乙所示装置的气密性，可关闭A处活塞，将注射器活塞拉出一定距离，一段时间后松开活 塞，观察活塞是否回到原位 【答案】B 【解析】A．反应速率可以通过观察产生气泡的快慢来判断，故A正确；B．图甲所示实验中没有控制变 量，没有设计实验验证Cl−和SO对反应速率的影响，故该实验不能确定Fe3+和Cu2+对HO 分解的催化效果， 2 2 故B错误；C．反应速率可以用单位时间内产生气体的体积表示，故C正确；D．关闭A处活塞，将注射器 活塞拉出一定距离，若气密性不好，气体就能够加入，活塞不能回到原位，故D正确。故答案选B。 4．为了验证浓硫酸和木炭粉在加热条件下产生的气体产物，某同学选用了如图所示的实验装置。下列说法错 误的是（ ） A．B装置用来检验产物中是否有水蒸气 B．E装置能检验产生的SO 是否已被完全吸收 2 C．只要F装置中出现白色浑浊，则产物中一定有CO 生成 2 D．C装置用来检验产物中是否有SO 生成 2 【答案】C 【解析】A．无水硫酸铜遇水变蓝，B装置用来检验产物中是否有水蒸气，故A正确；B．若E中品红不变红，说明SO 被溴水完全吸收，所以E装置能检验产生的SO 是否已被完全吸收，故B正确；C．E中品红 2 2 不变红（除去了二氧化硫）、F装置中出现白色浑浊，说明有CO 生成，故C错误；D．SO 能使品红褪色， 2 2 C装置用来检验产物中是否有SO 生成，故D正确；选C。 2 高频易错题 1．（双选）某同学欲利用如图装置制取能较长时间存在的Fe(OH) ，其中实验所用溶液现配现用且蒸馏水先 2 加热煮沸。下列分析正确的是（ ） A．X可以是稀硫酸或稀盐酸或浓硫酸 B．实验开始时应先打开止水夹a、关闭b，再向烧瓶中加入X C．反应一段时间后可在烧瓶中观察到白色沉淀 D．反应结束后若关闭b及分液漏斗活塞，则Fe(OH) 可较长时间存在 2 【答案】BD 【解析】利用稀硫酸和铁反应生成氢气，生成的氢气排除装置内的空气，验纯后关闭止水夹 a，一段时间 后，蒸馏烧瓶中压强增大，将液体压入到抽滤瓶中，抽滤瓶中观察到有白色沉淀生成。A．X不能是浓硫 酸，铁和浓硫酸发生钝化，故A错误；B．实验开始时应先打开止水夹a、打开b，再向烧瓶中加入X，让产 生的氢气排除装置内的空气，故B正确；C．反应一段时间后，关闭止水夹a，一段时间在抽滤瓶中可观察到 白色沉淀，故C错误；D．反应结束后若关闭b及分液漏斗活塞，由于装置内无氧气，因此Fe(OH) 可较长时 2 间存在，故D正确。综上所述，答案为BD。 2．某同学通过实验研究铜盐溶液颜色的变化。下列说法不正确的是（ ） A．由①②可知，②中溶液呈蓝色是Cu2+与水分子作用的结果 B．由④可知，Cu2+与Cl−可能会结合产生黄色物质 C．由③④可知，Cl−的浓度对铜盐溶液的颜色有影响D．由②③④可知，CuCl 溶液一定为绿色 2 【答案】D 【解析】A．由①②可知，硫酸铜遇水变蓝，所以②中溶液呈蓝色是 Cu2+与水分子作用的结果，故A正 确；B．由④可知，氯化钠固体表面氯离子浓度较大，固体表面为黄色，所以 Cu2+与Cl−可能会结合产生黄色 物质，故B正确；C．③→④增大了氯离子浓度，所以Cl−的浓度对铜盐溶液的颜色有影响，故C正确；D． 由③溶液为蓝色可知，CuCl 溶液不一定为绿色，故D错误；选D。 2 3．NaSO 和焦炭可发生化学反应，某兴趣小组对该反应及其产物进行如图所示实验探究。下列说法错误的 2 4 是（ ） A．c装置的主要作用是防倒吸 B．实验时，应先加热再通入N 2 C．实验后a装置中固体可能会与稀硫酸反应产生淡黄色固体 D．b处连接的装置中依次盛放品红溶液、酸性高锰酸钾、品红溶液、石灰水 【答案】B 【解析】A．c装置为安全瓶，其主要目的是为了防止在检验生成的气体时发生倒吸，故A不选；B．为 了防止C在受热时被装置内的空气氧化为二氧化碳，多以实验时应先通入N 再排除装置内空气后再加热，故 2 B选；C．a中的固体可能是NaSO ，加酸以后有S单质生成，故C不选；D．气体产物为CO 与SO ，应该 2 2 3 2 2 先检测SO ，故顺序为品红溶液、酸性高锰酸钾、品红溶液、石灰水，故不选B。 2 4．（双选）某化学兴趣小组用以下装置来制备氯化铝。查阅资料知氯化铝易升华且易与水反应。下列说法错 误的是（ ） A．当4mol HCl被氧化时，转移电子数为2N A B．B装置的作用是除去Cl 中的HCl 2 C．C装置中的玻璃管中充满黄绿色的气体时再点燃C处的酒精灯D．E装置中的试剂是浓硫酸 【答案】AB 【解析】A装置中二氧化锰和浓盐酸在加热的条件下反应生成二氯化锰、氯气和水，B装置中盛装浓硫 酸，经浓硫酸的干燥后，得到的氯气和氯化氢气体进入C装置，与铝反应生成氯化铝，氯化铝易升华，进入 D装置收集到氯化铝，E装置中盛装浓硫酸，用于吸收空气中的水蒸气，防止氯化铝与水反应，再连接尾气 处理装置，防止氯气和氯化氢气体污染空气。A．根据二氧化锰和浓盐酸反应的化学方程式： MnO +4HCl(浓)====MnCl 2 2 +Cl↑+2H O，4mol HCl参加反应时，2mol HCl被氧化，转移电子的物质的量为2mol，当4mol HCl被氧化 2 2 时，转移的电子数为4N ，故A符合题意；B．根据分析可知，装置B中盛装浓硫酸，作用是干燥氯气等， A 故B符合题意；C．氯化铝易升华且易与水反应，实验时先用氯气将装置内的空气排除，可以防止副产物的 发生，当C装置中的玻璃管中充满黄绿色的气体时，说明空气已经排尽，再点燃C处的酒精灯，故C不符合 题意；D．E装置中盛装浓硫酸，用于吸收空气中的水蒸气，防止氯化铝与水反应，故 D不符合题意；答案 选AB。 精准预测题 1．过氧化钙(CaO)是一种白色晶体，无臭无味，能潮解，难溶于水，可与水缓慢反应；不溶于醇类、乙醚 2 等，易与酸反应，常用作杀菌剂、防腐剂等。通常利用CaCl 在碱性条件下与HO 反应制得。某化学兴趣 2 2 2 小组在实验室制备CaO 的实验方案和装置示意图(如图1)： 2 已知：CaO 的制备原理：CaCl +HO+2NH ·H O+6HO===CaO ·8H O↓+2NH Cl 2 2 2 2 3 2 2 2 2 4 请回答下列问题： (1)仪器C的名称为 ，支管B的作用是 。 (2)加入氨水的作用是 (从化学平衡移动的原理分析)。 (3)过滤后洗涤沉淀的试剂最好用 。 A．水 B．浓盐酸 C．无水乙醇 D．CaCl 溶液 2 (4)沉淀反应时常用冰水浴控制温度在0℃左右，其可能原因是 、 (写出两种)。(5)已知CaO 在350℃时能迅速分解，生成CaO和O 。该小组采用如图2所示的装置测定刚才制备的产品 2 2 中CaO 的纯度(设杂质不分解产生气体)。 2 ①检查该装置气密性的方法是 。 ②准确称取0.5000g样品，置于试管中加热使其完全分解，收集到44.80mL(已换算为标准状况)气体，则 产品中过氧化钙的质量分数为 (保留4位有效数字)。 【答案】（1）恒压滴液漏斗(或恒压分液漏斗) 平衡气压，便于恒压滴液漏斗中的液体能够顺利滴下 （2）CaCl +HO CaO+2HCl，加入氨水与盐酸发生中和反应，使该可逆反应向着生成 CaO 的方向 2 2 2 2 2 移动，提高CaO 的产率 2 （3）C （4）防止氨水挥发 防止过氧化氢分解 （5）连接好装置，向水准管中注水至液面与量气管中形成液面差，静置一段时间，若液面差保持不变， 则装置不漏气，反之装置漏气 57.60% 【解析】(1)C为恒压滴液漏斗或恒压分液漏斗。支管B的作用是平衡气压，便于恒压滴液漏斗中的液体 能够顺利滴下。(2)加入氨水能与盐酸发生中和反应，使可逆反应CaCl +HO CaO+2HCl向着生成CaO 2 2 2 2 2 的方向移动，提高CaO 的产率。(3)洗涤沉淀的试剂不能与CaO 反应，过氧化钙能潮解，难溶于水，可与水 2 2 缓慢反应；易与酸反应，故A、B、D错误。CaO 不溶于醇类，故选C。(4)反应时温度不能过高，温度高氨 2 气就会挥发，过氧化氢就会分解。(5)①检查该装置气密性的方法是连接好装置，向水准管中注水至液面与量 气管中形成高度差，静置一段时间，若高度差不变，则装置不漏气，反之装置漏气。②收集到标准状况下的 气体44.80=mL，则n(O )==0.002mol。根据反应：2CaO=====2CaO+O↑，n(CaO)=2n(O )=0.004mol，则产品 2 2 2 2 2 中过氧化钙的质量分数为×100%=57.60%。 2．工业上用苯和1，2二氯乙烷制联苄的反应原理如下： 实验室制取联苄的装置如图所示(加热和夹持仪器略去) 实验步骤： ①在三颈烧瓶中加入120.0mL苯和适量无水AlCl ，由滴液漏斗滴加10.0mL 1，2二氯乙烷，控制反应温度 3在60～65℃，反应约60min。 ②将反应后的混合物依次用2% Na CO 溶液和水洗涤，在所得产物中加入少量无水 MgSO 固体，静置、 2 3 4 过滤，蒸馏收集一定温度下的馏分，得联苄18.2 g。 相关物理常数和物理性质如下表： 名称 相对分子质量 密度/g·cm－3 熔点/℃ 沸点/℃ 溶解性 苯 78 0.88 5.5 80.1 难溶于水，易溶于乙醇 1，2二 99 1.27 -35.3 83.5 难溶于水，可溶于苯 氯乙烷 联苄 182 0.98 52 284 难溶于水，易溶于苯 (1)和普通分液漏斗相比，使用滴液漏斗的优点是 ；球形冷凝管进水口是 (选 填“a”或“b”)。 (2)仪器X的名称是 ；装置中虚线部分的作用是 。 (3)洗涤操作中，用2% Na CO 溶液洗涤的目的是 ；水洗的目的是 。 2 3 (4)在进行蒸馏操作时，应收集 的馏分。 (5)该实验中，联苄的产率约为 (小数点后保留两位)。 【答案】（1）平衡压强，使液体顺利滴下 a （2）干燥管 吸收挥发出的HCl、防倒吸 （3）洗去残留的盐酸 洗掉NaCO(或洗掉可溶性无机物) 2 3 （4）284℃ （5）77.95% 【解析】(1)滴液漏斗内压强与三颈烧瓶中压强保持一致，使用滴液漏斗的优点是平衡压强，使液体顺利 滴下。球形冷凝管中的冷凝水应下进上出，所以进水口是 a。(2)根据装置图，仪器X的名称是干燥管。反应 生成的氯化氢易溶于水，虚线部分倒置的漏斗可以吸收挥发出的HCl、防倒吸。(3)Na CO 溶液与盐酸反应， 2 3 用2% Na CO 溶液洗涤的目的是洗去残留的盐酸。碳酸钠可溶于水，水洗的目的是洗掉NaCO。(4)联苄的沸 2 3 2 3 点是 284℃，所以在进行蒸馏操作时，应收集 284℃的馏分。(5)实验中加入苯的物质的量为 120mL×0.88g·cm−3÷78 g·mol−1=1.35mol ， 10.0mL 1 ， 2 二 氯 乙 烷 的 物 质 的 量 为 10.0mL×1.27g·cm−3÷99g·mol−1=0.12828 mol，根据苯、1，2二氯乙烷为原料制备联苄的方程式可知，苯过量， 根据1，2二氯乙烷的物质的量进行计算，联苄的理论产量为 0.12828mol×182g·mol−1=23.347g，则联苄的产率 为18.2g÷23.347g×100%=77.95%。 3．某同学在做浓硫酸与铜反应的实验过程中，观察到铜片表面变黑，于是对黑色物质的组成进行实验探究。 (1)用如图所示装置进行实验1。(加热和夹持仪器已略去)实验1：铜片与浓硫酸反应 操作 现象 加热到120～250℃ 铜片表面变黑，有大量气体产生，形成墨绿色浊液 铜片上黑色消失，瓶中出现“白雾”，溶液略带蓝色，瓶 继续加热至338℃ 底部有较多灰白色沉淀 ①装置B的作用是 ；装置C中盛放的试剂是 。 ②为证明A装置中灰白色沉淀的主要成分为硫酸铜，实验操作及现象是 。 (2)探究实验1中120～250℃时所得黑色固体的成分。 【提出猜想】黑色固体中可能含有CuO、CuS、Cu S中的一种或几种。 2 【查阅资料】 资料1：亚铁氰化钾[K Fe(CN) ]是Cu2+的灵敏检测剂，向含有Cu2+的溶液中滴加亚铁氰化钾溶液，生成红 4 6 棕色沉淀。 资料2： CuS Cu S 2 黑色结晶或粉末 灰黑色结晶或粉末 难溶于稀硫酸；可溶于硝酸；微 难溶于稀硫酸和浓盐酸；可溶于硝酸； 溶于浓氨水或热的浓盐酸 微溶于浓氨水 【设计并实施实验】 实验2：探究黑色固体中是否含CuO 操作 现象 ⅰ.取表面附着黑色固体的铜片5片，用清水洗 黑色表层脱落，露出光亮的 干净，放入盛有10mL试剂A的小烧杯中，搅 铜片 拌 ⅱ.取出铜片，待黑色沉淀沉降 上层溶液澄清、无色 ①试剂A是 。 ②甲认为ⅱ中溶液无色有可能是Cu2+浓度太小，于是补充实验确认了溶液中不含Cu2+，补充的实验操作及 现象是 。 实验3：探究黑色固体中是否含CuS、Cu S 2 操作 现象 ⅰ.取实验2中黑色固体少许，加入 有固体剩余，固液分界线附近的适量浓氨水，振荡后静置 溶液呈浅蓝色 ⅱ.另取实验2中黑色固体少许，加 有固体剩余，溶液变成浅绿色 入适量浓盐酸，微热后静置 【获得结论】由实验2和实验3可得到的结论是：实验1中120～250℃时所得黑色固体成分： 【实验反思】 分析实验1中338℃时产生现象的原因，同学们认为是较低温度时产生的黑色固体与热的浓硫酸进一步反 应造成。已知反应的含硫产物除无水硫酸铜外还有二氧化硫，则黑色固体消失时可能发生的所有反应的化学 方程式为 。 【答案】（1）防止C中溶液倒吸入A中 NaOH溶液 冷却后将浊液倒入盛水的小烧杯中，得到蓝色 溶液(或冷却后，将上层浓硫酸倒出，向瓶中加入少量水，得到蓝色溶液) （2）一定浓度的稀硫酸 向上层清液中滴加2滴亚铁氰化钾溶液，没有明显现象(或无红棕色沉淀生成) 不含CuO，一定含有CuS，可能含有Cu S 2 CuS+4HSO (浓)====CuSO +4SO ↑+4HO，Cu S+6HSO (浓)====2CuSO +5SO ↑+6HO 2 4 4 2 2 2 2 4 4 2 2 【解析】(1)①反应生成的二氧化硫易溶于水，容易造成倒吸现象，装置 B可以防止C中溶液倒吸入A 中。二氧化硫会污染空气，装置C中可以用氢氧化钠溶液吸收二氧化硫以防止空气被污染。②硫酸铜溶液显 蓝色，为证明A装置中灰白色沉淀的主要成分为硫酸铜，可以将冷却后的浊液倒入盛水的小烧杯中，得到蓝 色溶液即可证明。(2)【设计并实施实验】①根据CuS、Cu S的性质可知，二者均难溶于稀硫酸；可溶于硝 2 酸，因此试剂A应该选择稀硫酸。②根据题意，亚铁氰化钾[K Fe(CN) ]是Cu2+的灵敏检测剂，向含有Cu2+的 4 6 溶液中滴加亚铁氰化钾溶液，可以生成红棕色沉淀。因此只要向反应后的溶液中加入亚铁氰化钾即可检验溶 液中是否存在Cu2+。【获得结论】根据实验2可知，黑色固体中不含CuO；根据实验3可知，加入适量浓氨 水，固液分界线附近的溶液呈浅蓝色；加入适量浓盐酸，微热后静置，溶液变成浅绿色，因为 CuS微溶于浓 氨水或热的浓盐酸，Cu S难溶于浓盐酸，说明含有CuS，可能含有Cu S。【实验反思】黑色固体中含有 2 2 CuS、可能含有Cu S，反应的含硫产物除无水硫酸铜外还有二氧化硫，CuS、Cu S与浓硫酸的反应方程式分 2 2 别为CuS+4HSO (浓) 2 4 ====CuSO +4SO ↑+4HO，Cu S+6HSO (浓)====2CuSO +5SO ↑+6HO。 4 2 2 2 2 4 4 2 2 4．水合肼(N H·H O)又名水合联氨，无色透明，是具有腐蚀性和强还原性的碱性液体，它是一种重要的化工 2 4 2 试剂。利用尿素法生产水合肼的原理为：CO(NH)+2NaOH+NaClO==NaCO+NH·H O+NaCl。 2 2 2 3 2 4 2实验一：制备NaClO溶液。(实验装置如图1所示) (1)配制30% NaOH溶液时，所需玻璃仪器除量筒外还有 (填标号)。 A．玻璃棒 B．烧杯 C．烧瓶 D．容量瓶 E．胶头滴管 (2)锥形瓶中发生反应的离子方程式是 。 实验二：制取水合肼。(实验装置如图2所示) (3)①仪器A的名称为 。 ②反应过程中需控制反应温度，同时将分液漏斗中溶液缓慢滴入A中，如果滴速过快则会导致产品产率 降低，同时产生大量氮气，写出该过程的化学方程式： ，故分液漏斗中的溶液是 (填标号)。 A．CO(NH) 溶液 B．NaOH和NaClO溶液 2 2 ③充分反应后，加热蒸馏A内的溶液，收集108～114℃馏分，即可得到水合肼的粗产品。 实验三：测定馏分中水合肼含量。 (4)称取馏分5.0g，加入适量NaHCO 固体，加水配成250mL溶液，移出25.00mL置于锥形瓶中，并滴加2 3 ～3滴淀粉溶液，用0.10mol·L−1的I 溶液滴定。滴定过程中，溶液的pH保持在6.5左右。(已知：NH·H O 2 2 4 2 +2I===N ↑+4HI+HO) 2 2 2 ①滴定时，碘的标准溶液盛放在 (填“酸式”或“碱式”)滴定管中，本实验滴定终点的现象为 。 ②实验测得消耗I 溶液的平均值为18.00mL，馏分中水合肼(N H·H O)的质量分数为 。 2 2 4 2 【答案】（1）ABE （2）Cl+2OH−===ClO−+Cl−+HO 2 2 （3）三颈烧瓶 NH·H O+2NaClO===N ↑+3HO+2NaCl或CO(NH)+2NaOH+3NaClO===Na CO 2 4 2 2 2 2 2 2 3 +N↑+3NaCl+3HO B 2 2 （4）酸式 溶液出现蓝色且半分钟内不消失 9% 【解析】(1)配制一定溶质质量分数的溶液时，用托盘天平称量溶质质量，在烧杯中加一定量的水溶解， 并用玻璃棒搅拌，所以需要的仪器有：托盘天平、烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管。(3)②由题中信息可知， 如果分液漏斗中溶液滴入A中速度过快则会导致产品产率降低，同时产生大量氮气，说明 NaClO过量时可将NH·H O进一步氧化成N，而其本身被还原为Cl−，因此该过程的化学方程式为NH·H O+2NaClO===N ↑ 2 4 2 2 2 4 2 2 +3HO+2NaCl 或 CO(NH)+2NaOH+3NaClO===Na CO+N↑+3NaCl+3HO；为保证 NaClO 不过量，应将含 2 2 2 2 3 2 2 NaClO的溶液滴入CO(NH) 溶液中，故分液漏斗中盛放的溶液为NaOH和NaClO的混合溶液。(4)①碘的标 2 2 准溶液具有氧化性，可以腐蚀橡胶管，所以应盛放在酸式滴定管中。②设馏分中水合肼(N H·H O)的质量分 2 4 2 数为a，则：NH·H O+2I===N ↑+4HI+HO 2 4 2 2 2 2 50g 2mol 5.0g×a 0.018L×0.10mol·L－1×10=0.018mol a==9%。 5．实验小组制备硫代硫酸钠(Na SO)并探究其性质。 2 2 3 资料：ⅰ．SO+2H+=S↓+SO ↑+H O。 2 2 2 ⅱ．Fe3++3S O Fe(S O)(紫黑色)。 2 2 3 ⅲ．Ag SO 是难溶于水、可溶于NaSO 溶液的白色固体。 2 2 3 2 2 3 (1)实验室可利用反应：2NaS+Na CO+4SO=3Na SO+CO 制备NaSO，装置如图。 2 2 3 2 2 2 3 2 2 2 3 ①用化学用语解释NaS和NaCO 的混合溶液呈碱性的原因：S2−+H O HS−+OH−、_______。 2 2 3 2 ②为了保证NaSO 的产量，实验中通入的SO 不能过量。要控制SO 的生成速率，可以采取的措施有： 2 2 3 2 2 _______(写出一条)。 (2)探究NaSO 溶液与不同金属的硫酸盐溶液间反应的多样性。 2 2 3 试剂 实验 现象 试管 滴管 Ag SO 溶液(浓度约为 Ⅰ．局部生成白色沉淀，振荡 2 4 0.03 mol/L) 后沉淀溶解，得到无色溶液 2mL 0.03mol/L Al (SO ) 溶 2 4 3 0.1mol/L Ⅱ．一段时间后，生成沉淀 液 NaSO 溶液 2 2 3 0.03mol/L Fe (SO ) 溶 Ⅲ．混合后溶液先变成紫黑 2 4 3 液 色，30s时溶液几乎变为无色 ①Ⅰ中产生白色沉淀的离子方程式为_______。 ②经检验，现象Ⅱ中的沉淀有Al(OH) 和S，用平衡移动原理解释Ⅱ中的现象：_______。 3 ③经检验，现象Ⅲ中的无色溶液中含有Fe2+。从化学反应速率和限度的角度解释Ⅲ中Fe3+与SO反应的实 2验现象：_______。 以上实验说明：NaSO 溶液与金属阳离子反应的多样性和阳离子的性质有关。 2 2 3 【答案】（1）CO+H O HCO+OH− 控制反应温度或调节硫酸的滴加速率 2 （2）2Ag++S O=Ag SO↓ Al3++3H O Al(OH) +3H+，SO与H+反应生成S，使c(H+)降低，平衡正 2 2 2 3 2 3 2 向移动，生成Al(OH) 沉淀 Fe3+与SO反应生成紫黑色Fe(S O)的化学反应速率大，化学反应的限度相对 3 2 2 3 小；Fe3+与SO反应生成Fe2+的化学反应的限度相对大 2 【解析】将70%的浓硫酸通过分液漏斗滴入烧瓶中与NaSO 发生复分解反应产生SO 气体，气体通过导 2 3 2 气管通入到盛有 NaS、NaCO 混合溶液的烧瓶中，发生反应：2NaS+Na CO+4SO=3Na SO+CO 制备 2 2 3 2 2 3 2 2 2 3 2 NaSO ，过量的SO 及产生的HS等气体经NaOH尾气处理后再进行排放。制取得到的NaSO 与不同的金 2 2 3 2 2 2 2 3 属阳离子的盐溶液反应，金属阳离子种类不同，二者相对量的多少不同，反应产物不同，反应现象就不同。 (1)①Na S和NaCO 都是强碱弱酸盐，在混合溶液中S2−、CO都会发生水解反应，消耗水电离产生的H+，使 2 2 3 水的电离平衡正向移动，最终达到平衡时，溶液中 c(OH−)＞c(H+)，溶液呈碱性，用离子方程式表示为：S2− +H O HS−+OH−、CO+H O HCO+OH−；②为了保证NaSO 的产量，实验中通入的SO 不能过量。 2 2 2 2 3 2 要控制SO 的生成速率，可以采取的措施有：控制反应温度或调节硫酸的滴加速率；(2)①向盛有2mL 2 0.1mol/L NaSO 溶液的试管中滴加0.03mol/L的Ag SO 溶液，看到局部生成白色沉淀，产生的白色沉淀是 2 2 3 2 4 Ag SO ，该反应的离子方程式为：2Ag++S O=Ag SO↓；振荡后沉淀溶解，得到无色溶液，这是由于过量的 2 2 3 2 2 2 3 NaSO 与Ag SO 反应产生可溶性络合物Na[Ag(S O)]；②向盛有2mL 0.1mol/L NaSO 溶液的试管中滴 2 2 3 2 2 3 3 2 3 2 2 2 3 加0.03mol/ Al (SO ) 溶液，一段时间后，生成沉淀，经检验，该现象中的沉淀有 Al(OH) 和S，这是由于 2 4 3 3 Al (SO ) 是强酸弱碱盐，在溶液中Al3+发生水解反应：Al3++3H O Al(OH) +3H+，水解使溶液显酸性， 2 4 3 2 3 SO与H+反应生成S，SO 、HO，导致c(H+)降低，水解平衡正向移动，因而生成Al(OH) 沉淀；③向盛有 2 2 2 3 2mL 0.1mol/L NaSO 溶液的试管中滴加0.03mol/L的Fe (SO ) 溶液，混合后溶液先变成紫黑色，30 s时溶液 2 2 3 2 4 3 几乎变为无色，经检验，此无色溶液中含有Fe2+，这是由于Fe3+与SO反应生成紫黑色Fe(S O)的化学反应速 2 2 3 率大，化学反应的限度相对小些；而 Fe3+与SO反应生成Fe2+的化学反应的限度相对大，反应速率相对小 2 些。 6．As S 是国民经济发展中不可缺少的资源，是剧毒物质。某小组拟在实验室模拟对 As S 矿渣进行回收处 2 3 2 3 理，湿法制取As O。实验装置及步骤如下。 2 3步骤1：向C装置的反应瓶中，加入49.2g As S 粉料与200mL足量的CuSO 溶液形成料浆，关闭开关 2 3 4 B，控制温度80℃左右，持续搅拌反应1小时。 步骤2：待C装置反应瓶中的反应溶液冷却至室温，料浆中主要含CuS和As O 。打开B，通入过量氧气 2 3 使微溶的As O 氧化成易溶的As O，过滤。 2 3 2 5 步骤3：向步骤2的滤液中通入二氧化硫，使As O 还原，经冷却析出As O 晶体19.8g。 2 5 2 3 (1)A装置中仪器X的名称是_______；步骤1将As S 粉碎后制成料浆的目的是_______；实验中的加热方 2 3 式为_______。 (2)C 装置反应瓶中发生反应的化学方程式为_______。步骤 2 中，若过滤后的溶液中 Cu2+浓度为 1.0mol·L−1，已知CuS的K =6.3×10−36。则滤液中S2−浓度为_______mol·L−1。 sp (3)步骤3中，通入二氧化硫使As O 还原的离子方程式为_______。 2 5 (4)本实验中As O 的产率最接近于_______(填标号)。 2 3 A．40% B．50% C．60% D．70% (5)将分离出As O 晶体后的母液收集、循环使用，其实际工业生产的意义是_______。 2 3 【答案】（1）蒸馏烧瓶 增大接触面积，加快反应速率，提高原料的利用率 水浴加热 （2）3CuSO +AsS+3H O=========3CuS+As O+3H SO 6.3×10−36 4 2 3 2 2 3 2 4 （3）As O+2SO+2H O=As O↓+2SO+4H+ 2 5 2 2 2 3 （4）B （5）提高CuSO 的利用率 4 【解析】本实验的目的，是将As S 矿渣进行回收处理，湿法制取As O 。具体操作为：将As S 矿渣用 2 3 2 3 2 3 CuSO 溶液处理，制得As O ，然后再用HO 分解制得的O 氧化，制得易溶的As O ，从而实现与CuS等杂 4 2 3 2 2 2 2 5 质的分离；再用SO 还原，便可制得纯净的As O 。(1)A装置中仪器X的名称是蒸馏烧瓶；步骤1将As S 固 2 2 3 2 3 体与CuSO 溶液反应时，颗粒越小，接触面积越大，越有利于充分反应，所以粉碎后制成料浆的目的是：增 4 大接触面积，加快反应速率，提高原料的利用率；实验中，加热温度为80℃左右，所以加热方式为水浴加 热。答案为：蒸馏烧瓶；增大接触面积，加快反应速率，提高原料的利用率；水浴加热；(2)C装置反应瓶 中，As S 与 CuSO 溶液在加热条件下反应，生成 CuS、As O 等，发生反应的化学方程式为 2 3 4 2 3 3CuSO +AsS+3H O 4 2 3 2 =========3CuS+As O+3H SO 。步骤 2 中，若过滤后的溶液中 Cu2+浓度为 1.0mol·L−1，已知 CuS 的 2 3 2 4 K =6.3×10−36 ， 则 滤 液 中 S2− 浓 度 为 = mol·L−1=6.3×10−36mol·L−1 。 答 案 为 ： sp 3CuSO +AsS+3H O=========3CuS 4 2 3 2 +AsO+3H SO ；6.3×10−36；（3）步骤3中，通入二氧化硫使As O 还原，生成As O ，同时SO 被氧化为硫 2 3 2 4 2 5 2 3 2 酸，离子方程式为As O+2SO+2H O=As O↓+2SO+4H+。答案为As O+2SO+2H O=As O↓+2SO+4H+；(4)本 2 5 2 2 2 3 2 5 2 2 2 3实验中，As O 的理论产量为 =39.6g，产率为 =50%，故选 B；(5)分离出 2 3 As O 晶体后的母液中，仍含有一定浓度的CuSO ，不管是从提高原料利用率角度考虑，还是从环保角度考 2 3 4 虑，都应收集、循环使用，所以其实际工业生产的意义是提高CuSO 的利用率。答案为：提高CuSO 的利用 4 4 率。 【点评】水浴加热，不仅可以控制温度，还可以使反应物均匀受热。