高考化学二轮复习大题研究(三)化学实验综合题1无机物的制备课件

(共48张PPT)
综合实验1　无机物的制备
研真题　明确考向
【真题】　(2024·湖南卷)亚铜配合物广泛用作催化剂。实验室制备[Cu(CH3CN)4]ClO4的反应原理如下：Cu(ClO4)2·6H2O＋Cu＋8CH3CN===2[Cu(CH3CN)4] ClO4＋6H2O。
实验流程图如下。
分别称取3.71 g Cu(ClO4)2·6H2O和0.76 g Cu粉置于100 mL乙腈(CH3CN)中反应，回流装置图和蒸馏装置图(加热、夹持等装置略)如下。
已知：①乙腈是一种易挥发的强极性配位溶剂；
②相关物质的信息如表所示。
回答下列问题。
化合物 [Cu(CH3CN)4]ClO4 Cu(ClO4)2·6H2O
相对分子质量 327.5 371
在乙腈中颜色 无色 蓝色
(1)下列与实验有关的图标表示排风的是________(填标号)。
D
(2)装置Ⅰ中仪器M的名称为______________。
(3)装置Ⅰ中反应完全的现象是______________________。
球形冷凝管
溶液蓝色褪去变为无色
解析：装置Ⅰ中仪器M的名称为球形冷凝管。
解析：Cu(ClO4)2·6H2O在乙腈中为蓝色，[Cu(CH3CN)4]ClO4在乙腈中为无色，因此装置Ⅰ中反应完全的现象是溶液蓝色褪去变为无色，可证明反应完全。
(4)装置Ⅰ和装置Ⅱ中N2气球的作用是____________________________________________________。
(5)[Cu(CH3CN)4]ClO4不能由步骤c直接获得，而是先蒸馏至接近饱和，再经步骤d冷却结晶获得。这样处理的目的是__________________________________________________。
排出装置内空气，防止制备的产品被氧化
解析：由于制备的[Cu(CH3CN)4]ClO4中Cu元素为＋1价，具有较强的还原性，容易被空气中氧气氧化，因此装置Ⅰ和装置Ⅱ中N2气球的作用是排出装置内空气，防止制备的产品被氧化。
防止直接蒸馏时，乙腈完全挥发，导致产物分解
(6)为了使母液中的[Cu(CH3CN)4]ClO4结晶，步骤e中向母液中加入的最佳溶剂是________(填标号)。
A．水　　　　B．乙醇　　　　C．乙醚
B
解析：为了使母液中的[Cu(CH3CN)4]ClO4结晶，可向母液中加入极性较小的溶剂，与水混溶的同时，扩大与[Cu(CH3CN)4]ClO4的极性差，进而使[Cu(CH3CN)4]ClO4析出，因此可选用的溶剂为乙醇，故答案为B。
(7)合并步骤d和步骤e所得的产物，总质量为5.32 g，则总收率为________(用百分数表示，保留三位有效数字)。
81.2%
【高考动向】
装置类无机物制备实验是高考的高频考点，多以陌生物质的制备为情境载体、实验装置图为素材进行命题，是实验题的主流考查形式，常考查装置的选择，仪器的组装与使用、物质的检验与鉴别、尾气处理、产物的定量测定等。为提高试题创新性，命题素材上，对实验装置进行创新；考法上，拓展考查物质性质的探究、实验方案的优化等。
题型练　提升考能
再练真题
1．(2025·云南卷)三氟甲基亚磺酸锂(Mr＝140)是我国科学家通过人工智能设计开发的一种锂离子电池补锂剂，其合成原理如下。
实验步骤如下。
Ⅰ.向A中加入3.5 g NaHCO3、5.2 g Na2SO3和20.0 mL蒸馏水，搅拌下逐滴加入2.1 mL(3.3 g)三氟甲磺酰氯(Mr＝168.5)，有气泡产生(装置如图，夹持及加热装置省略)。80 ℃下反应3 h后，减压蒸除溶剂得浅黄色固体。
Ⅱ.向上述所得固体中加入10.0 mL四氢呋喃(THF)，充分搅拌后，加入无水Na2SO4，振荡，抽滤、洗涤。将所得滤液减压蒸除THF，得黏稠状固体。加入适量乙醇进行重结晶。
Ⅲ.将所得三氟甲基亚磺酸钠和3.0 mLTHF加入圆底烧瓶中，搅拌溶解后逐滴加入足量浓盐酸，析出白色固体。抽滤、洗涤。
Ⅳ.将滤液转入圆底烧瓶中，加入2.0 mL蒸馏水和过量LiOH。室温搅拌反应1 h后，减压蒸除溶剂，得粗产品。加入适量乙醇进行重结晶，得产品1.1 g。
已知：THF是一种有机溶剂，与水任意比互溶。
回答下列问题。
(1)仪器A的名称为________，冷凝管中冷却水应从________(填“b”或“c”)口通入。
三颈烧瓶
b
解析：由图可知，A为三颈烧瓶，中间为冷凝管，为了提高冷凝效果，冷却水从b口通入，c口流出。
(2)步骤Ⅰ反应中有气泡产生，其主要成分为________。
二氧化碳
解析：向A中加入3.5 g NaHCO3、5.2 g Na2SO3和20.0 mL蒸馏水，搅拌下逐滴加入2.1 mL(3.3 g)三氟甲磺酰氯(Mr＝168.5)，生成了三氟甲基亚磺酸钠，硫酸钠和氯化氢，碳酸氢钠与氯化氢反应生成二氧化碳，所以有气泡产生。
(3)步骤Ⅱ中第一次洗涤的目的是______________________________
_________________。
将吸附在滤渣上的产品尽可能全部转入滤液中，提高产率
解析：A中反应生成了三氟甲基亚磺酸钠，硫酸钠和氯化氢等，上述所得固体中加入10.0 mL四氢呋喃(THF)，充分搅拌后，加入无水Na2SO4，可促进硫酸钠结晶析出，振荡，抽滤除去硫酸钠等固体，洗涤可将吸附在滤渣上的产品尽可能全部转入滤液中，提高产率。
(4)步骤Ⅲ中发生反应的化学方程式为
____________________________________，判断加入浓盐酸已足量的方法为______________________________________________________。
取少量上层清液于小试管中,滴加浓盐酸,若无白色沉淀,则浓盐酸已足量
解析：将所得三氟甲基亚磺酸钠和3.0 mL THF加入圆底烧瓶中，搅拌溶解后逐滴加入足量浓盐酸，发生的化学方程式为
＋NaCl，析出白色固体，所以判断
加入盐酸已足量的方法为取少量上层清液于小试管中，滴加浓盐酸，若无白色沉淀，则浓盐酸已足量。
(5)步骤Ⅳ中加入蒸馏水的作用是__________________________。
(6)三氟甲基亚磺酸锂的产率为_____________(列出计算式即可)。
作为溶剂，溶解后加快反应速率
解析：将滤液转入圆底烧瓶中，加入2.0 mL蒸馏水和过量LiOH，水可作为溶剂，溶解后加快反应速率。
2．(2025·甘肃卷)某兴趣小组按如下流程由稀土氧化物Eu2O3和苯甲酸钠制备配合物Eu(C7H5O2)3·xH2O，并通过实验测定产品纯度和结晶水个数(杂质受热不分解)。已知Eu3+在碱性溶液中易形成Eu(OH)3沉淀。Eu(C7H5O2)3·xH2O在空气中易吸潮，加强热时分解生成Eu2O3。
(1)步骤①中，加热的目的为_________________________________。
升高温度，加快溶解速率，提高浸出率
解析：步骤①中，加热的目的是加快溶解速率，提高浸出率。
(2)步骤②中，调节溶液pH时需搅拌并缓慢滴加NaOH溶液，目的为__________________；pH接近6时，为了防止pH变化过大，还应采取的操作为____________________________________________。
防止生成Eu(OH)3沉淀
缓慢滴加NaOH溶液，同时测定溶液的pH
解析：Eu3+在碱性溶液中易形成Eu(OH)3沉淀，步骤②中，调节溶液pH时需搅拌并缓慢滴加NaOH溶液，目的是防止生成Eu(OH)3沉淀；pH接近6时，为了防止pH变化过大，要缓慢滴加NaOH溶液，同时测定溶液的pH。
(3)如图所示玻璃仪器中，配制一定物质的量浓度的苯甲酸钠溶液所需的仪器名称为____________。
容量瓶、烧杯
解析：配制一定物质的量浓度的苯甲酸钠溶液所需的仪器有容量瓶、烧杯，不需要漏斗和圆底烧瓶。
(4)准确称取一定量产品，溶解于稀HNO3中，萃取生成的苯甲酸，蒸去有机溶剂，加入一定量的NaOH标准溶液，滴入1～2滴酚酞溶液，用HCl标准溶液滴定剩余的NaOH。滴定终点的现象为_____________
_________________________________________。实验所需的指示剂不可更换为甲基橙，原因为_________________________________。
滴入最后半滴标准溶液，溶液由浅红色变无色，并保持半分钟不褪色
滴定终点呈碱性，使用甲基橙误差较大
解析：用酚酞做指示剂，HCl标准溶液滴定剩余的NaOH，滴定终点的现象为滴入最后半滴标准溶液，溶液由浅红色变无色，并保持半分钟不褪色；滴定终点呈碱性，甲基橙变色范围在酸性范围内，使用甲基橙做指示剂误差较大。
Eu(C7H5O2)3·xH2O吸潮的水分蒸发
1.7
已知：相关物质性质如下表
回答下列问题。
物质 熔点/℃ 沸点/℃ 性质
ZrCl4 437 / 白色固体，遇水剧烈水解，331 ℃以上升华
SiCl4 －70 57.6 无色或淡黄色发烟液体，易水解
CCl4 －23 76.8 难溶于水
Ⅰ.制备ZrCl4
组装好仪器后，部分实验步骤如下。
①检查装置气密性②装入药品③……④关闭电炉，充分冷却
(1)装置E的作用为___________________________________。
吸收CO，防止污染空气
解析：A中氯气与ZrSiO4、碳高温反应得到产物ZrCl4、SiCl4和副产物CCl4，结合表数据，B中收集ZrCl4，C中收集SiCl4，D可吸收未反应完全的氯气，同时防止E中水蒸气进入C使SiCl4水解，E吸收产生的毒气CO。
装置E的作用为吸收CO，防止污染空气。
(2)装置A中发生反应的化学方程式为____________________________________________。
(3)步骤③为____________________________________________。
当看到C中充满黄绿色气体时，打开电炉
解析：为防止空气中氧气、水干扰实验，应该首先使用氯气排净装置中空气，故步骤③为当看到C中充满黄绿色气体时，打开电炉。
(4)反应过程中，需要不断加热A、B之间的玻璃管，其目的是_____________________。
防止ZrCl4堵塞玻璃导管
解析：ZrCl4容易冷凝成为固体，堵塞导管，故需要不断加热A、B之间的玻璃管，其目的是防止ZrCl4堵塞玻璃导管。
(5)使用如图装置进一步提纯C中产品，获取SiCl4，
下列说法错误的是________。
A．仪器a的作用是多次冷凝回流，增强分离效果
B．先从c通入冷凝水，再打开电热套
C．应控制仪器a顶端支管口处蒸气温度为76.8 ℃左右
D．仪器d中盛装的试剂可以选用五氧化二磷
C
解析：仪器a为球形冷凝管，作用是多次冷凝回流，增强分离效果，A正确；为了好的冷凝效果，冷凝水下进上出，应该先从c通入冷凝水，再打开电热套，B正确；SiCl4、CCl4沸点分别为57.6 ℃、76.8 ℃，则应控制仪器a顶端支管口处蒸气温度为高于57.6 ℃且低于76.8 ℃，C错误；仪器d中盛装的试剂为隔绝空气中水，可以选用五氧化二磷干燥剂，D正确。
Ⅱ.测定ZrCl4的纯度
ⅰ.取m g产品于烧瓶中，通过安全漏斗加入足量蒸馏水，充分反应后过滤、洗涤沉淀，合并滤液、洗涤液及安全漏斗中的液体，转移到容量瓶中配成100 mL溶液。
ⅱ.取20.00 mL溶液于锥形瓶中，加入足量NaOH溶液；
ⅲ.向锥形瓶中加入足量稀硝酸，再加入0.100 0 mol·L－1的AgNO3溶液50.00 mL，使Cl－完全沉淀；
ⅳ.向其中加入2 mL硝基苯，用力摇动，使沉淀表面被有机物覆盖；
ⅴ.加入指示剂，用c mol·L－1 NH4SCN溶液滴定过量Ag+至终点，记下所用体积为V mL。[已知：Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgSCN)＝1.03×10－12。]
(6)安全漏斗的作用为_____________________________。ZrCl4的质量分数＝___________________________(列出算式)。若取消步骤ⅳ，则ZrCl4的质量分数________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
形成液封，充分吸收反应生成的HCl
偏小
4．(无机物制备方案的设计与评价)醋酸亚铬常用作气体分析中的氧气吸收剂。某小组结合醋酸亚铬晶体结构设计了如下制备醋酸亚铬的实验装置。
已知醋酸亚铬晶体(铬为＋2价)为砖红色难溶于冷水的固体，易溶于酸。回答下列问题。
(1)醋酸亚铬晶体的化学式为__________________________________，铬离子配位数是_______。
[Cr(CH3COO)2]2·2H2O或(CH3COO)2Cr·H2O
6
解析：读图可知，两个Cr2+与4个CH3COO－、2个H2O分子形成配离子，化学式为[Cr(CH3COO)2]2·2H2O或(CH3COO)2Cr·H2O；读图可知，Cr2+的配位数为6。
(2)装锌粒和K2Cr2O7粉末的仪器名称为_______________。
抽滤瓶(或吸滤瓶)
解析：装锌粒和K2Cr2O7粉末的仪器为抽滤瓶(或吸滤瓶)。
(3)实验开始时，应先关闭______，打开_______，将铬元素充分还原为＋2价铬离子。
K1
K2、K3
(4)装置A中盐酸浓度和用量都要适中，浓度太高时Cl－参与的氧化还原反应为____________________________________(用离子方程式表示)，用量过大时将导致_____________________________________。
醋酸亚铬溶解在过量盐酸中，产率降低
(5)CrCl2溶液转移到醋酸钠溶液中后，用__________冷却析出更多砖红色沉淀，抽滤、洗涤、干燥，然后将产物保存在充满N2气体的干燥器中。
冰水或冷水
解析：已知醋酸亚铬晶体(铬为＋2价)为砖红色难溶于冷水的固体，用冷水或冰水冷却即可。
(6)该实验装置有一个明显的缺陷，解决此缺陷的措施为__________
__________________________________________________________。
醋酸钠溶液要密封，可在左侧加一个装有蒸馏水的吸收装置，防止空气进入醋酸钠溶液
解析：Cr2+易被氧化，该实验装置有一个明显的缺陷，锥形瓶与外界联通，未形成液封，导致Cr2+被氧化，制备的产品不纯，解决此缺陷的措施为在左侧加一个装有蒸馏水的吸收装置，防止空气进入醋酸钠溶液。