《高考快车道》主观题突破5　化学实验综合题（课后习题）（学生版）（有答案）高三 二轮专题复习讲义 化学

主观题突破五　化学实验综合题
1.(2025·四川宜宾一模)碳酸亚铁(FeCO3)是菱铁矿的主要成分,可用作补血剂。实验室制备FeCO3的装置如下图所示。
已知:FeCO3为白色难溶于水的固体,在潮湿的空气中易被氧化为Fe(OH)3。回答下列问题:
(1)仪器a的名称为　　　　　　　　　。
(2)实验开始时,打开K1、K3,关闭K2,其目的是　　　　　　　　　　　　
一段时间后　　　　　　　　　　　　(填具体操作),使FeSO4溶液进入仪器c中。
(3)仪器d中的试剂为H2O,其作用是　　　　　　　　　　　　。
(4)实验结束,将仪器c中的混合物过滤、洗涤、干燥,得到FeCO3粗品。
①确认沉淀是否洗涤干净的操作及现象是　　　　　　　　　　　　。
②若粗品未及时进行干燥处理,在空气中将部分变为红褐色,发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　。
(5)由于碳酸钠溶液碱性较强,制备过程中会产生杂质　　　　　(填化学式)。若用NH4HCO3代替Na2CO3,可制得更纯净的FeCO3,制备过程中产生无色气体,该反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　。
2.(2025·河南卷)某研究小组设计了如下实验测定某药用硫黄中硫的含量,其中硫转化的总反应为S+2OH-+3H2O2S+4H2O。
主要实验步骤如下:
Ⅰ.如图所示,准确称取m g细粉状药用硫黄于①中,并准确加入V1 mL KOH乙醇溶液(过量),加入适量蒸馏水,搅拌,加热回流。待样品完全溶解后,蒸馏除去乙醇。
Ⅱ.室温下向①中加入适量蒸馏水,搅拌下缓慢滴加足量30%H2O2溶液,加热至100 ℃,保持20 min,冷却至室温。
Ⅲ.将①中溶液全部转移至锥形瓶中,加入2滴甲基橙指示剂,用c mol·L-1 HCl标准溶液滴定至终点,消耗HCl溶液的体积为V2 mL。
Ⅳ.不加入硫黄,重复步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ做空白实验,消耗HCl标准溶液体积为V3 mL。计算样品中硫的质量分数。
Ⅴ.平行测定三次,计算硫含量的平均值。
回答下列问题:
(1)仪器①的名称是　　　　　　　　;②的名称是　　　　　　　　。
(2)步骤Ⅰ中,乙醇的作用是　　　　　　　　　　　　。
(3)步骤Ⅰ中,样品完全溶解后,必须蒸馏除去乙醇的原因是　　　　　。
(4)步骤Ⅱ中不宜采用水浴加热的原因是　　　　　　　　　　　　。
步骤Ⅱ结束后,若要检验反应后溶液中的S,实验操作是　　　　　　。
(5)步骤Ⅲ中,判断滴定达到终点的现象为　　　　　　　　　　　　。
(6)单次样品测定中硫的质量分数可表示为　　　　　　(写出计算式)。
3.(2024·全国甲卷)CO(NH2)2·H2O2(俗称过氧化脲)是一种消毒剂,实验室中可用尿素与过氧化氢制取,反应方程式如下:CO(NH2)2+H2O2CO(NH2)2·H2O2。
(一)过氧化脲的合成
烧杯中分别加入25 mL 30% H2O2(ρ=1.11 g·cm-3)、40 mL蒸馏水和12.0 g尿素,搅拌溶解。30 ℃下反应40 min,冷却结晶、过滤、干燥,得白色针状晶体9.4 g。
(二)过氧化脲性质检测
Ⅰ.过氧化脲溶液用稀硫酸酸化后,滴加KMnO4溶液,紫红色消失。
Ⅱ.过氧化脲溶液用稀硫酸酸化后,加入KI溶液和四氯化碳,振荡,静置。
(三)产品纯度测定
溶液配制:称取一定量产品,用蒸馏水溶解后配制成100 mL溶液。
滴定分析:量取25.00 mL过氧化脲溶液至锥形瓶中,加入一定量稀硫酸,用准确浓度的KMnO4溶液滴定至微红色,记录滴定体积,计算纯度。
回答下列问题:
(1)过滤中使用到的玻璃仪器有　　　　　　　　　　　　(写出两种即可)。
(2)过氧化脲的产率为　　　　　　。
(3)性质检测Ⅱ中的现象为　　　　　　　　　　　　　　　　。性质检测Ⅰ和Ⅱ分别说明过氧化脲具有的性质是　。
(4)下图为“溶液配制”的部分过程,操作a应重复3次,目的是　　　　　　　　,定容后还需要的操作为　　　　　　　　　　　　。
(5)“滴定分析”步骤中,下列操作错误的是　　　　(填字母)。
A.KMnO4溶液置于酸式滴定管中
B.用量筒量取25.00 mL过氧化脲溶液
C.滴定接近终点时,用洗瓶冲洗锥形瓶内壁
D.锥形瓶内溶液变色后,立即记录滴定管液面刻度
(6)以下操作导致过氧化脲纯度测定结果偏低的是　　　　　(填字母)。
A.容量瓶中液面超过刻度线
B.滴定管水洗后未用KMnO4溶液润洗
C.摇动锥形瓶时KMnO4溶液滴到锥形瓶外
D.滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定后气泡消失
4.(2024·黑吉辽卷)某实验小组为实现乙酸乙酯的绿色制备及反应过程可视化,设计实验方案如下:
Ⅰ.向50 mL烧瓶中分别加入5.7 mL乙酸(100 mmol)、8.8 mL乙醇(150 mmol)、1.4 g NaHSO4固体及4~6滴1‰甲基紫的乙醇溶液。向小孔冷凝柱中装入变色硅胶。
Ⅱ.加热回流50 min后,反应液由蓝色变为紫色,变色硅胶由蓝色变为粉红色,停止加热。
Ⅲ.冷却后,向烧瓶中缓慢加入饱和Na2CO3溶液至无CO2逸出,分离出有机相。
Ⅳ.洗涤有机相后,加入无水MgSO4,过滤。
Ⅴ.蒸馏滤液,收集73~78 ℃馏分,得无色液体6.60 g,色谱检测纯度为98.0%。
回答下列问题:
(1)NaHSO4在反应中起　　　　　　　　　　　　作用,用其代替浓硫酸的优点是　　　　　　　　　　　　(答出一条即可)。
(2)甲基紫和变色硅胶的颜色变化均可指示反应进程。变色硅胶吸水,除指示反应进程外,还可　　　　　　　　　　　　。
(3)使用小孔冷凝柱承载,而不向反应液中直接加入变色硅胶的优点是　　(填字母)。
A.无需分离
B.增大该反应平衡常数
C.起到沸石作用,防止暴沸
D.不影响甲基紫指示反应进程
(4)下列仪器中,分离有机相和洗涤有机相时均需使用的是　　　　　　(填名称)。
(5)该实验乙酸乙酯的产率为　　　　　　(精确至0.1%)。
(6)若改用C2OH作为反应物进行反应,质谱检测目标产物分子离子峰的质荷比数值应为　　　　　　(精确至1)。
5.(2025·山东青岛一模)三氯化硼可用于有机反应催化剂、电子工业等。其熔点为-107 ℃,沸点为12.5 ℃,易水解。模拟工业以B2O3、木炭和氯气为原料制备三氯化硼的装置如图所示(夹持装置略)。
实验步骤:
(ⅰ)连接仪器,检验装置的气密性,盛装药品;打开K1,通一段时间N2;
(ⅱ)关闭K1,加入适量浓盐酸,接通冷凝装置,加热管式炉;
(ⅲ)待反应结束,停止加热,打开K1,再通一段时间N2。
回答下列问题:
(1)仪器甲的名称为　　　　　　　　　,试剂X为　　　　　　,F处碱石灰的作用是　　　　　　　　　　　　。
(2)装置D的产物中含有极性的二元化合物分子,则该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　;
判断该反应结束的实验现象是　　　　　　　　　　　　。
(3)反应结束后通入N2的目的是　　　　　　　　　　　　;图示装置存在的缺陷是　　　　　　　　　　　　。
(4)已知AgSCN是一种白色沉淀且Ksp(AgSCN)①m g B2O3与足量木炭、氯气反应,取产品的20%于水解瓶中完全水解,稀释至100.00 mL。
②取10.00 mL该溶液于锥形瓶中,加入V1 mL c1 mol·L-1 AgNO3溶液,加入适量硝基苯,用力摇动,将沉淀表面完全覆盖。
③以NH4Fe(SO4)2溶液为指示剂,用c2 mol·L-1 KSCN标准溶液滴定过量AgNO3溶液,消耗标准溶液V2 mL。
判断滴定终点的现象是　　　　　　　　　　　　;
实验所得产品的产率是　　　　　　　　,若未加硝基苯,则测定结果将　　　　　(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
6.(2025·黑龙江齐齐哈尔二模)硫酸肼(N2H4·H2SO4)微溶于冷水,易溶于热水,水溶液呈酸性;不溶于乙醇。在有机合成、医药、农药方面有广泛应用。其制备过程分为以下两部分。
Ⅰ.水合肼(N2H4·H2O,沸点约118 ℃,可与酸反应被视为二元弱碱)的制备。由尿素[CO(NH2)2]水溶液、NaOH和次氯酸钠溶液混合,在20 ℃以下反应一段时间,再将剩余的NaOH溶液与催化剂加入其中,迅速升温至100 ℃继续反应,生成水合肼。
Ⅱ.合成硫酸肼,其装置以及具体步骤如下:
①将一定量的水合肼于仪器A中稀释,在低温浴槽内冷却降温。
②将仪器C内的98%浓硫酸,缓慢滴加至仪器A中,搅拌并保持温度在0~10 ℃,当pH为5~7时停止滴加。
③将溶液缓慢降温,2 h后沉降出白色固体。过滤、洗涤、室温风干即可得硫酸肼产品。
回答下列问题:
(1)装置中仪器B的名称为　　　　　。
(2)反应物次氯酸钠不能过量,否则产率过低,主要原因是　　　　　　　。
(3)合成N2H4·H2O时,还生成2种钠盐。写出合成N2H4·H2O的总反应方程式: 　　　　　　　　　　　　。
(4)步骤①中水合肼稀释时放出热量,主要原因是　　　　　　　　　　　　。
(5)步骤②中,如果pH为4时停止滴加硫酸,产率　　　　　(填“增大”“减小”或“不变”),原因是　　　　　　　　　　　　。
(6)步骤③中固体最好用　　　　　洗涤2~3次。
(7)在优化工艺条件下,该方法制备硫酸肼的转化率可达70%,且产品纯度高达98%。此时30 g尿素可制备　　　　　　　　 g硫酸肼产品(列出算式)。
7.(2025·四川巴中一模)糠酸和糠醇均为重要的化工中间体,工业上可利用糠醛发生歧化反应制取这两种物质(该反应为强放热反应),反应原理如下:
已知:①糠酸在热水中溶解度较大,微溶于冷水
②相关物质的熔点、沸点
物质 糠酸 糠醛 糠醇 乙醚
熔点/℃ 133 -38.7 -29 -116.2
沸点/℃ 231 161.7 171 -34.6
实验步骤:
Ⅰ.向三颈烧瓶中加入8.2 mL密度为1.16 g·cm-3新蒸馏的糠醛,通过仪器B向三颈烧瓶中缓慢滴加8 mL 36%的NaOH溶液。
Ⅱ.通冷凝水,开启搅拌器,打开B的活塞,缓慢滴入8 mL NaOH溶液,保持反应温度8~12 ℃,回流20 min,得到粗产品。
Ⅲ.将粗产品倒入盛有10 mL水的烧杯中,然后将液体转移至分液漏斗中,用乙醚萃取3次,分液得到水层和醚层。
Ⅳ.向醚层中加入无水碳酸钾干燥,过滤除掉碳酸钾后,分离乙醚和糠醇。
Ⅴ.向水层中分批滴加25%的盐酸,调至溶液的pH=3,冷却、结晶、抽滤、冷水洗涤、干燥,得到糠酸粗品。
回答下列问题:
(1)仪器A的名称为　　　　　　　。b管的作用是　　　　　　　。
(2)该反应必须严格控制反应温度为8~12 ℃,实验中采用了哪些保障措施 　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　。
(3)步骤Ⅳ中分离乙醚和糠醇的实验操作为　　　　　。
(4)步骤Ⅴ中洗涤粗糠酸用冷水的原因是　　　　　　　　　　　　。
(5)测定糠酸样品的纯度。准确称取1.120 g样品,配制成250 mL溶液,用移液管移取25.00 mL溶液于锥形瓶中,加入几滴酚酞作指示剂,用0.080 0 mol·L-1 NaOH标准溶液滴定,平行测定3次,平均消耗标准溶液12.40 mL。
①滴定管需要用标准溶液润洗,润洗滴定管的具体操作为　　　　　　。
②产品的质量分数为　　　　(保留4位有效数字)。
③该中和滴定实验中,若其他实验操作均正确,则下列实验操作造成测得的糠酸的纯度比实际偏高的是　　　　(填字母)。
A.蒸馏水洗净后,未用NaOH标准溶液润洗碱式滴定管
B.锥形瓶内壁用蒸馏水洗净后,又用配制好的糠酸样品溶液润洗
C.在达到滴定终点时碱式滴定管出现了气泡
8.(2025·广东佛山质检一)碘是生命必需的一种微量元素,海带、海藻等食物含碘量最为丰富。某小组通过实验提取并测定干海带中碘的含量,回答下列问题:
Ⅰ.从海带中提取碘　该小组同学按如图实验流程进行实验:
干海带海带灰海带浸出液I2的水溶液
(1)步骤ⅰ中需要用到含硅酸盐材质的仪器有　　　　　　　　　(填仪器名称)。
(2)步骤ⅲ中双氧水的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(用离子方程式表示)。
Ⅱ.滴定法测海带中碘的含量
用Na2S2O3滴定I2的水溶液,淀粉溶液作指示剂。原理为2Na2S2O3+I22NaI+Na2S4O6。
(3)用酸式滴定管量取I2的水溶液时常需要排出气泡,操作是　　　　　　。
(4)小组同学进行了实验测定,在滴定终点附近,反复变回蓝色,一直测不到终点。
待测液无色蓝色无色蓝色……
①提出猜想
猜想1:碘离子被　　　　　　　氧化;
猜想2:碘离子被步骤ⅲ中过量的H2O2氧化。
②验证猜想
序号 实验操作 实验现象 结论
1 取少量原海带浸出液,加入硫酸酸化,再滴加几滴淀粉溶液,鼓入空气 待测液始终保持无色 猜想1不成立
2 将2 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液、2滴0.1 mol·L-1 H2SO4溶液、2滴淀粉溶液和1滴0.2 mol·L-1 H2O2溶液混合配制待测液,用Na2S2O3溶液滴定 　　　 猜想2成立
③查阅资料　小组同学认为可能是反应速率不同造成的,H2O2氧化I-的速率　　　　　(填“快于”或“慢于”)Na2S2O3还原I2的速率,导致待测液反复变为蓝色。
④优化设计　鉴于反应终点无法到达的问题,请提出合理的修正方案: 　　　　　　　　　　　　。
⑤完成实验　小组同学修正方案后,取5.000 g干海带进行测定,消耗15.75 mL 0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3溶液,则干海带中碘的含量为　　　　　 mg·g-1(保留2位有效数字)。
9.(2024·吉林通化一模)四氯化钛(TiCl4)是制取航天工业材料——钛合金的重要原料。实验室以TiO2和CCl4为原料制取液态TiCl4的装置如图所示(部分夹持装置省略)。
①反应原理:TiO2(s)+CCl4(g)TiCl4(g)+CO2(g)。
②反应条件:无水、无氧,加热。
已知:有关物质的性质如表
物质 熔点/℃ 沸点/℃ 其他
CCl4 -23 76 与TiCl4互溶
TiCl4 -25 136 遇潮湿空气产生白雾,在550 ℃时能被氧气氧化
回答下列问题:
(1)装稀硫酸的仪器名称为　　　　　。装置C处用热水浴的目的是　　　　　　　　　　　　。
(2)若没有装置F,则装置E中产生白雾的原因是　　　　　　　　　　　　。
(3)实验开始时,缓慢滴入稀硫酸,能证明CO2已排尽装置中的空气的实验现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)从E处产物中分离出TiCl4的实验方法是　　　　　　　　。
(5)根据表中提供的数据,分析CCl4、TiCl4的熔点均较低的原因是　　　　　　　　　　　　。
(6)TiCl4还可由TiO2、焦炭和氯气在加热条件下制得,生成体积比为2∶1的CO和CO2混合气体,反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶3,反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
10.(2025·辽宁大连联合模拟)氨基甲酸铵(H2NCOONH4)是一种重要的化工原料,可用于药物合成、制备化学肥料、灭火剂或洗涤剂等。某化学兴趣小组用如图所示装置制取氨基甲酸铵:
已知:①制取氨基甲酸铵反应为2NH3(g)+CO2(g)H2NCOONH4(s)　ΔH<0。
②氨基甲酸铵溶于水后生成NH4HCO3和NH3·H2O。
回答下列问题:
(1)仪器甲的名称是　　　　　;装置2的作用是除去CO2中的水蒸气,其盛装的试剂是　　　　　　　　　　　　。
(2)装置7是实验室制备氨气,其化学方程式为　　　　　　　　　　　　。
(3)液体石蜡鼓泡瓶的作用是　　　　　　　　　　　　。
(4)实验制得产品1.173 g,其中可能含有碳酸氢铵杂质(不考虑碳酸氢铵与一水合氨之间的反应)。设计方案进行成分探究,请填写表中空格。
限选试剂:蒸馏水、稀硝酸、CaCl2溶液、澄清石灰水、AgNO3溶液、稀盐酸。
实验步骤 预期现象和结论
步骤1:取固体样品于试管中,加入蒸馏水至固体溶解 得到无色溶液
步骤2:向试管中继续加入足量澄清石灰水 　　　　
步骤3:过滤、洗涤、　　　　　后称量,沉淀质量为1.500 g 证明样品中有碳酸氢铵
通过计算,氨基甲酸铵的质量分数是　　　　　(保留小数点后两位)。
[M(H2NCOONH4)=78 g·mol-1、M(NH4HCO3)=79 g·mol-1]
(5)氨基甲酸铵易分解,用如图所示装置测定25 ℃时该分解反应的化学平衡常数Kp,实验步骤如下:
(Ⅰ)关闭K3,打开K1和K2,开启真空泵抽气至测压仪数值稳定后关闭K1。
(Ⅱ)关闭K2, 　　　　　　　　　　　　,读取压强数值。
测得25 ℃时压强为12.0 kPa。
请完善步骤(Ⅱ)的实验操作: 　　　　　　　　　　　　。
②若步骤(Ⅰ)中测压仪数值未稳定即关闭K1,Kp测量值　　　　　(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
参考答案
1.答案 (1)恒压滴液漏斗
(2)将稀硫酸滴入烧瓶与铁屑反应,利用生成的H2排出装置内原有空气　关闭K1、K3,打开K2
(3)液封,防止空气进入仪器c中氧化FeCO3
(4)①取最后一次洗涤液少许于试管中,滴加稀盐酸酸化,再加入BaCl2溶液,若不产生白色沉淀,则沉淀已洗净
②4FeCO3+O2+6H2O4Fe(OH)3+4CO2
(5)Fe(OH)2　2HC+Fe2+FeCO3↓+CO2↑+H2O
解析 实验开始时,打开K1、K3,关闭K2,利用生成的H2排出装置内原有空气;一段时间后关闭K1、K3,打开K2,利用b中产生的氢气把FeSO4溶液压入仪器c中与碳酸钠反应生成FeCO3,d中盛放水,防止空气进入仪器c中氧化FeCO3。
(1)根据装置图,仪器a的名称为恒压滴液漏斗。
(2)Fe2+易被氧气氧化,实验开始时,打开K1、K3,关闭K2,其目的是将稀硫酸滴入烧瓶与铁屑反应,利用生成的H2排出装置内原有空气,防止Fe2+被氧化;一段时间后关闭K1、K3,打开K2,b中产生的氢气把FeSO4溶液压入仪器c中。(3)FeCO3在潮湿的空气中易被氧化为Fe(OH)3,仪器d中的试剂为H2O,其作用是液封,防止空气进入仪器c中氧化FeCO3。(4)实验结束,将仪器c中的混合物过滤、洗涤、干燥,得到FeCO3粗品。①FeCO3中可能含有的杂质为硫酸钠,若最后一次洗涤液中不含硫酸根离子,说明沉淀洗涤干净。②FeCO3在潮湿的空气中易被氧气氧化为红褐色Fe(OH)3,发生反应的化学方程式是4FeCO3+O2+6H2O4Fe(OH)3+4CO2。(5)Fe2+与OH-反应生成难溶于水的Fe(OH)2,由于碳酸钠溶液碱性较强,制备过程中会产生杂质Fe(OH)2。若用NH4HCO3代替Na2CO3,可制得更纯净的FeCO3,制备过程中产生无色气体二氧化碳,该反应的离子方程式是2HC+Fe2+FeCO3↓+CO2↑+H2O。
2.答案 (1)圆底烧瓶　球形冷凝管
(2)增大硫的溶解度,便于充分溶解
(3)防止乙醇在步骤Ⅱ中被H2O2氧化为CH3COOH,CH3COOH与KOH反应使测定结果不准确
(4)水浴加热难以保持20 min使温度处于100 ℃　取反应后的溶液少许加入试管中,然后加入盐酸酸化的BaCl2溶液,若产生白色沉淀,则说明溶液中含有S
(5)当滴入最后半滴HCl标准溶液,锥形瓶内溶液颜色由黄色变为橙色,且在半分钟内不恢复原来的颜色
(6)×100%
解析 (1)由装置图可知,仪器①②分别是圆底烧瓶、球形冷凝管。
(2)硫为非极性分子,难溶于水,微溶于乙醇,而乙醇能与H2O以任意比互溶。故步骤Ⅰ中,乙醇的作用是增大硫的溶解度、便于充分溶解。
(3)乙醇具有还原性,步骤Ⅱ中H2O2具有氧化性,乙醇能被H2O2氧化为乙酸,而CH3COOH会与溶液中的KOH发生中和反应,从而导致后续滴定过程消耗的HCl减小,使测定结果不准确。
(4)水浴加热使混合液受热均匀,但不能长时间保持100 ℃。检验S时需要的试剂是稀盐酸和BaCl2溶液。
(5)步骤Ⅲ中,使用甲基橙作滴定反应的指示剂,锥形瓶中溶液含有KOH呈碱性,故滴定前为黄色,滴加HCl标准溶液至终点时,溶液变为橙色,且在半分钟内不恢复原来的颜色。
(6)步骤Ⅳ中,不加入硫黄做空白实验,n(KOH)=n(HCl)=cV3×10-3 mol,加入硫黄时,KOH先与硫反应,剩余的再与HCl发生中和反应,则剩余n(KOH)=n(HCl)=cV2×10-3 mol;故与硫反应的n(KOH)=(cV3×10-3-cV2×10-3) mol,则样品n(S)=n(KOH)=(cV3-cV2)×10-3 mol,故样品中硫的质量分数为×100%。
3.答案 (1)烧杯、漏斗、玻璃棒(任选两种作答)　(2)50%
(3)液体分层,上层为无色,下层为紫红色　还原性、氧化性
(4)避免溶质损失　盖好瓶塞,反复上下颠倒、摇匀
(5)BD　(6)A
解析 (1)过滤操作需要的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒,可任选两种作答。
(2)实验中加入尿素的质量为12.0 g,物质的量为0.2 mol,过氧化氢的质量为25 mL×1.11 g·cm-3×30%=8.325 g,物质的量约为0.245 mol,过氧化氢过量,产率应按照尿素的质量计算,理论上可得到过氧化脲0.2 mol,质量为0.2 mol×94 g·mol-1=18.8 g,实验中实际得到过氧化脲为9.4 g,故过氧化脲的产率为×100%=50%。
(3)在过氧化脲的性质检测中,检测Ⅰ用稀硫酸酸化,加入高锰酸钾溶液,紫红色消失,说明过氧化脲被酸性高锰酸钾溶液氧化,体现了过氧化脲的还原性;检测Ⅱ用稀硫酸酸化,加入KI溶液和四氯化碳,过氧化脲会将KI氧化为I2单质,体现了过氧化脲的氧化性,生成的I2在四氯化碳中溶解度大,会溶于四氯化碳中,且四氯化碳密度大于水的,振荡,静置后出现的现象为液体分层,上层为无色,下层为紫红色。
(4)操作a为洗涤烧杯和玻璃棒,并将洗涤液转移到容量瓶中,目的是避免溶质损失;定容后应盖好瓶塞,反复上下颠倒、摇匀。
(5)KMnO4溶液具有强氧化性,应置于酸式滴定管中,A项正确;量筒的精确度不能达到0.01 mL,量取25.00 mL的溶液应选用滴定管或移液管,B项错误;滴定过程中,待测液有可能会溅到锥形瓶内壁,滴定接近终点时,为了使结果更精确,可用洗瓶冲洗锥形瓶内壁,C项正确;锥形瓶内溶液变色后,且半分钟内溶液不再恢复原来的颜色,才能说明反应达到滴定终点,记录滴定管液面刻度,D项错误。
(6)在配制过氧化脲溶液时,容量瓶中液面超过刻度线,使溶液体积偏大,配制溶液的浓度偏低,则滴定过程中消耗的KMnO4溶液体积偏低,导致测定结果偏低,A项符合题意;滴定管水洗后未用KMnO4溶液润洗,导致KMnO4溶液浓度偏低,使滴定过程中消耗的KMnO4溶液体积偏高,导致测定结果偏高,B项不符合题意;摇动锥形瓶时KMnO4溶液滴到锥形瓶外,使滴定过程中消耗的KMnO4溶液体积偏高,导致测定结果偏高,C项不符合题意;滴定前滴定管尖嘴处有气泡,滴定后气泡消失,使滴定过程中消耗的KMnO4溶液体积偏高,导致测定结果偏高,D项不符合题意。
4.答案 (1)催化剂　浓硫酸具有脱水性,使原料炭化,NaHSO4无脱水性,使产品产率更高(或其他合理答案)
(2)吸收生成的H2O,使平衡正向移动,提高乙酸乙酯的产率
(3)AD　(4)分液漏斗　(5)73.5%　(6)90
解析 乙酸乙酯的制备原理为
其中浓硫酸的作用为催化剂和吸水剂,既能催化反应,加快反应速率,又能吸收反应生成的水,使平衡正向移动,增大产率。本题所给实验中用NaHSO4代替浓硫酸起催化作用,用能吸水的变色硅胶吸水,使平衡正向移动,冷却后用Na2CO3溶液将剩余的酸性物质反应掉,用无水MgSO4干燥产品,最后蒸馏收集73~78 ℃馏分获得产品乙酸乙酯。
(1)用NaHSO4代替浓硫酸起催化作用,因为浓硫酸有脱水性,能够将反应原料炭化,而NaHSO4无脱水性,可提高产品产率。同时还有减少有毒气体(SO2)的产生等其他优点。
(2)变色硅胶有吸水性,可吸收反应生成的水,使酯化反应平衡右移,提高产率。
(3)不向溶液中直接加入变色硅胶的优点是后续过程中不用再分离出去,且与甲基紫指示剂分开,不会影响其指示过程。平衡常数只与温度有关。故选A、D。
(4)分离有机相和洗涤有机相均需用分液漏斗进行分液。容量瓶在配制一定物质的量浓度的溶液时使用,普通漏斗在过滤时使用,洗气瓶在除气体中的杂质时使用。
(5)产率=×100%。原料中乙酸和乙醇按1∶1反应,显然乙酸比乙醇的量少,利用乙酸的物质的量计算产率:×100%=73.5%。
(6)酯化反应中,酸脱羟基醇脱氢,得到的产品应为
CH3CO18OCH2CH3,其分子离子峰的质荷比数值为90。
5.答案 (1)三颈烧瓶　饱和食盐水　处理尾气中的氯气,防止空气中的水蒸气进入E中
(2)B2O3+3Cl2+3C2BCl3+3CO　冷凝管中不再有液体流下
(3)将装置内的残留气体全部排出　缺少CO处理装置
(4)滴入最后半滴标准液,溶液由无色变为红色,且半分钟内不褪色　%　偏小
解析 (1)甲指向的是三颈烧瓶,用高锰酸钾和浓盐酸制备的氯气中有HCl和水蒸气杂质,需要先通过饱和食盐水除去HCl气体,则X为饱和食盐水;氯气有毒,F处的碱石灰能处理尾气中的氯气,且三氯化硼易水解,碱石灰能防止空气中的水蒸气进入E中。(2)D中产物除了三氯化硼外还有二元极性化合物为CO,则反应的化学方程式为B2O3+3Cl2+3C2BCl3+3CO,目标产物经冷凝后呈液态,则反应结束的实验现象是冷凝管中不再有液体流下。(3)氯气和CO有毒,反应结束后通入N2将装置内的残留气体全部排出;因为D中生成物有CO,而CO有毒,该装置的缺陷为缺少CO处理装置。(4)达到滴定终点时过量的SCN-与指示剂电离出的Fe3+生成红色物质,则终点现象为:滴入最后半滴标准液,溶液由无色变为红色,且半分钟内不褪色;根据B守恒有
B2O3~　　2BCl3
70 g 235 g
m g x g
x=,滴定溶液中过量的硝酸银物质的量为10-3c2V2 mol,则10.00 mL溶液中氯离子的物质的量为10-3(c1V1-c2V2) mol,则产品的产率为
×100%=%;Ksp(AgSCN)6.答案 (1)球形冷凝管
(2)会氧化生成的N2H4·H2O
(3)CO(NH2)2+NaClO+2NaOHN2H4·H2O+NaCl+Na2CO3
(4)肼与水形成氢键而放热
(5)减小　硫酸肼与硫酸反应生成了N2H6(HSO4)2产物
(6)无水乙醇
(7)
解析 次氯酸钠和尿素在碱性下生成水合肼,水合肼稀释、冷却降温,和98%浓硫酸搅拌并保持温度在0~10 ℃,当pH为5~7时停止滴加,降温,2 h后沉降出白色固体,过滤、洗涤、室温风干即可得硫酸肼产品。
(2)水合肼具有还原性,次氯酸钠具有强氧化性,反应物次氯酸钠不能过量,否则产率过低,主要原因是次氯酸钠会氧化生成的N2H4·H2O。
(3)次氯酸钠和尿素在碱性下生成水合肼,合成N2H4·H2O时,还生成2种钠盐,结合质量守恒,生成氯化钠和碳酸钠,结合电子守恒,合成N2H4·H2O的总反应方程式为CO(NH2)2+NaClO+2NaOHN2H4·H2O+NaCl+Na2CO3。
(5)N2H4·H2O可与酸反应被视为二元弱碱;如果pH为4时停止滴加硫酸,会导致硫酸过量,溶液酸性较强,硫酸肼与硫酸反应生成了N2H6(HSO4)2产物,导致硫酸肼产率减小。
(6)硫酸肼微溶于冷水,易溶于热水,不溶于乙醇,故最好用乙醇洗涤2~3次。
(7)结合反应CO(NH2)2+NaClO+2NaOHN2H4·H2O+NaCl+Na2CO3和氮元素守恒,30 g尿素可制备 g硫酸肼产品。
7.答案 (1)球形冷凝管　平衡气压,保证液体顺利流下
(2)缓慢滴加NaOH溶液　采用冰水浴给反应装置降温
(3)蒸馏　(4)减少产品因溶解而造成的损失
(5)①从滴定管上口加入少量标准液,倾斜着转动滴定管,使液体润湿滴定管内壁,然后从下部放出,重复2~3次　②99.20%　③AB
解析 糠醛在碱性条件下发生歧化反应产生糠醇、糠酸盐,糠酸盐酸化产生糠酸。
(1)根据图示可知仪器A的名称为球形冷凝管。
仪器B是恒压滴液漏斗,其中的b管的作用是平衡气压,保证液体顺利流下。
(2)由于该反应是强放热反应,所以要严格控制反应温度为8~12 ℃,实验中采用的保障措施有缓慢滴加NaOH溶液、采用冰水浴给反应装置降温等。
(3)乙醚和糠醇互溶,但二者的沸点相差较大,因此可采用蒸馏方法分离二者的混合物。
(4)根据已知条件可知:糠酸在热水中溶解度较大,微溶于冷水,在步骤Ⅴ中洗涤粗糠酸用冷水洗涤,就可以降低糠酸的溶解度,减少产品因溶解而造成的损失。
(5)①滴定管需要用标准溶液润洗,润洗滴定管的具体操作为:从滴定管上口加入少量标准液,倾斜着转动滴定管,使液体润湿滴定管内壁,然后从下部放出,重复2~3次。
②糠酸是一元酸,其与NaOH反应时二者的物质的量的比是1∶1,25.00 mL待测溶液在滴定时消耗NaOH的物质的量是n(NaOH)=0.080 0 mol·L-1×0.012 40 L=9.92×10-4 mol,样品配制溶液是250 mL,则糠酸的纯度为×100%=99.20%。
③蒸馏水洗净后,未用NaOH标准溶液润洗碱式滴定管,导致标准溶液浓度偏小,在滴定时消耗标准溶液体积偏大,因而会导致待测样品纯度偏高,A符合题意;锥形瓶内壁用蒸馏水洗净后,又用配制好的糠酸样品溶液润洗,导致待测糠酸的物质的量增多,其反应消耗NaOH标准溶液体积偏大,因而使待测样品纯度偏高,B符合题意;在达到滴定终点时碱式滴定管出现了气泡,则标准溶液体积读数偏小,则根据其计算的样品中糠酸的含量就会偏低,C错误。
8.答案 (1)坩埚、泥三角
(2)2I-+H2O2+2H+I2+2H2O
(3)将酸式滴定管稍稍倾斜,迅速打开活塞,气泡随溶液的流出而被排出
(4)①空气中氧气　②待测溶液变无色后反复变回蓝色　
③慢于　④将待测液加热煮沸,使得过氧化氢完全分解或将待测液静置足够长时间　⑤40
解析 (2)步骤ⅲ中双氧水的作用是将碘离子氧化为碘单质:2I-+H2O2+2H+I2+2H2O。
(4)①空气中氧气具有氧化性,由实验操作1可知,猜想1为碘离子被空气中氧气氧化。
②猜想2为碘离子被步骤ⅲ中过量的H2O2氧化,实验操作2中滴入1滴0.2 mol·L-1 H2O2溶液,通过实验操作2说明猜想2成立,则操作2中的实验现象为待测溶液变无色后反复变回蓝色。
③小组同学认为可能是反应速率不同造成的,碘单质能使淀粉变为蓝色,溶液变蓝色说明生成碘单质的反应速率较慢,故H2O2氧化I-的速率慢于Na2S2O3还原I2的速率,导致待测液反复变为蓝色。
④由分析可知,应该除去待测液中的过氧化氢,合理的修正方案为将待测液加热煮沸,使得过氧化氢完全分解或将待测液静置足够长时间。
⑤原理为2Na2S2O3+I22NaI+Na2S4O6,则干海带中碘的含量为
≈40 mg·g-1。
9.答案 (1)分液漏斗　让CCl4挥发,提供充足的CCl4气体与TiO2反应　(2)TiCl4遇到从G中挥发出来的水蒸气发生水解,生成盐酸小液滴　(3)装置G中有白色沉淀产生　(4)蒸馏
(5)CCl4、TiCl4形成的晶体都是分子晶体,分子间作用力小,熔点低　(6)2TiO2+3C+4Cl22TiCl4+2CO+CO2
解析 装置A利用稀硫酸与碳酸钠反应生成CO2将装置中的空气排尽,防止TiCl4被氧化;装置B中浓硫酸和干燥管中P2O5起干燥作用,防止生成的TiCl4遇潮湿空气变质;装置C中用热水浴使四氯化碳挥发,装置D中在加热条件下发生反应TiO2(s)+CCl4(g)TiCl4(g)+CO2(g),CCl4、TiCl4熔点较低,装置E应用冷水使这两种物质转化为液态,二者能互溶,应该采用蒸馏方法分离。
(2)装置F中浓硫酸起干燥作用,若没有装置F,则装置E中产生白雾的原因是TiCl4遇到从G中挥发出来的水蒸气发生水解,生成盐酸小液滴。
(3)CO2已排尽装置中的空气时,装置G中有白色沉淀产生。
(4)CCl4、TiCl4熔点较低,在E中冷凝成液体,两者沸点不同,从E处产物中分离出TiCl4的实验方法是蒸馏。
(6)TiCl4还可由TiO2、焦炭和氯气在加热条件下制得,生成体积比为2∶1的CO和CO2混合气体,根据电子得失守恒,反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶3,反应的化学方程式为2TiO2+3C+4Cl22TiCl4+2CO+CO2。
10.答案 (1)长颈漏斗　浓硫酸
(2)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
(3)通过观察气泡,调节NH3与CO2的通入比例
(4)产生白色沉淀　干燥　79.80%
(5)①缓慢开启K3至U形管两边液面相平并保持不变　
②偏大
解析 根据题中已知反应,制取氨基甲酸铵需要二氧化碳和氨气,又由于氨基甲酸铵易分解、易吸水,所以二氧化碳和氨气必须干燥,且在低温环境中反应,根据实验室制取二氧化碳和制氨气的原理,装置1中为碳酸钙和盐酸混合制二氧化碳的反应,经过装置2中浓硫酸干燥二氧化碳,装置7中为固体加热制氨气,装置6中碱石灰干燥氨气,干燥的氨气和二氧化碳分别通过装置5、3的液体石蜡鼓泡瓶控制反应物的用量,在装置4三颈烧瓶中发生反应制取氨基甲酸铵,尾气为氨气和二氧化碳,其中氨气有毒,在a处接酸液进行吸收处理。
(1)装置2的作用是除去CO2中的水蒸气,其盛装的试剂是浓硫酸。
(2)装置7中氯化铵和消石灰反应制备氨气。
(3)液体石蜡鼓泡瓶的作用是通过观察气泡,调节NH3与CO2的通入比例。
(4)澄清石灰水与碳酸氢根离子反应生成碳酸钙沉淀,过滤、洗涤、干燥后称量,沉淀质量为1.500 g,样品与足量石灰水充分反应,碳元素全部转化为碳酸钙,所以氨基甲酸铵和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和一水合氨,反应的方程式为H2NCOONH4+Ca(OH)2+H2OCaCO3↓+2NH3·H2O;设碳酸氢铵为x mol,氨基甲酸铵为y mol,由样品总质量可得:79x g+78y g=1.173 g,又因为n(CaCO3)=0.015 mol,由碳原子守恒可得:x mol+y mol=0.015 mol,解得x=0.003,y=0.012,则m(H2NCOONH4)=0.012 mol×78 g·mol-1=0.936 g,则氨基甲酸铵的质量分数为×100%≈79.80%。
(5)②若步骤(Ⅰ)中测压仪数值未稳定即关闭K1,则体系中的空气未被完全抽空,导致测量的压强偏大,则Kp测量值偏大。