2019学年浙江高三化学选考31题化学实验综合 专项提分特训-解析版

第31题化学实验综合 专项提分特训
1.某化学课外小组设计了如图所示的装置制取乙酸乙酯(图中夹持仪器和加热装置已略去)。

请回答下列问题:
(1)该实验中,液体是分批加入的。将乙醇、乙酸和浓硫酸加入三颈烧瓶中,最先加入的液体不能是　　　　。?
(2)水从冷凝管的　　　　(填“a”或“b”)处进入。?
(3)已知下列数据:
乙醇 乙酸 乙酸乙酯 98%浓硫酸
熔点/℃ -117.3 16.6 -83.6 —
沸点/℃ 78.5 117.9 77.5 338.0
又知温度高于140 ℃时发生副反应:2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3+H2O。
①该副反应属于　　　　反应(填字母)。?
a.加成　　　　　b.取代　　　　　c.酯化
②考虑到反应速率等多种因素,用上述装置制备乙酸乙酯时,反应的最佳温度(T)范围是　(填字母)。?
a.T<77.5 ℃　 b.T>140 ℃　 c.115 ℃(4)将反应后的混合液缓缓倒入盛有足量饱和碳酸钠溶液的烧杯中,搅拌、静置。欲将有机物与无机物分离,应使用的分离方法是　　　　(填操作方法名称,下同)。进行此步操作后,所得有机层中的主要无机物杂质是水,在不允许使用干燥剂的条件下,除去水可用 的方法。?
(5)若实验所用乙酸质量为6.0 g,乙醇质量为5.0 g,得到纯净的产品质量为4.4 g,则乙酸乙酯的产率是　　　　。?

解析:(1)浓硫酸溶于乙醇或乙酸时会放出大量的热,如果将乙醇或乙酸加入浓硫酸中,有可能使液体沸腾,发生危险,所以最先加入的液体不能是浓硫酸。(2)水应从冷凝管的下口进,上口出。(3)①该反应属于取代反应。②从反应速率的因素来看,温度越高越好,但温度过高会发生副反应,考虑到减少反应物乙酸的挥发,c项为最佳选择。(4)乙酸乙酯不溶于碳酸钠溶液,通过分液即可得到乙酸乙酯粗品。除去乙酸乙酯中的水分,可以采用蒸馏的方法。(5)乙醇过量,按乙酸的质量进行计算,理论上可得到8.8 g乙酸乙酯,所以其产率是×100%=50%。
答案:(1)浓硫酸　(2)a　(3)①b　②c　(4)分液　蒸馏　(5)50%
2.钛白粉(金红石晶型TiO2)被广泛用于制造高级白色油漆。工业上以钛铁矿(主要成分为FeTiO3,含有Fe2O3和SiO2等杂质)为原料制钛白粉的主要工艺如下:回答下列问题:

(1)第②步所得滤渣的成分是　　　　。?
(2)操作④中需要控制条件以形成TiO2·nH2O溶胶,该工艺过程若要在实验室里完成,其中的“过滤”操作,可选用下列装置　　　　(填选项)。?

(3)第③步的实验操作是　　　　　　　　　　、过滤,从而获得副产品FeSO4·7H2O。?
(4)为测定操作③所得滤液中TiO2+的浓度,取待测滤液10 mL 用蒸馏水稀释至100 mL,加入过量铝粉,充分振荡,使其完全反应:3TiO2++Al+6H+3Ti3++Al3++3H2O。过滤后,取出滤液20.00 mL(加铝粉时引起溶液体积的变化忽略不计),向其中滴加2～3滴KSCN溶液作指示剂,用 0.100 0 mol·L-1 NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定至溶液出现红色,此时溶液中Ti3+全部被氧化为Ti4+,消耗标准液30.00 mL。回答下列问题:
①下列操作会使所测TiO2+浓度偏高的是　　　　。?
A.在配制标准液的过程中,未洗涤烧杯和玻璃棒 B.在配制标准液定容时俯视刻度线
C.用蒸馏水洗涤后未经润洗的滴定管取待测液 D.在滴定终点读数时仰视滴定管刻度线
②求得待测滤液中TiO2+的物质的量浓度是　 。?

解析:(1)钛铁矿中含有的SiO2不溶于硫酸,混合液中加入了过量的Fe粉,还原溶液中的Fe3+,则第②步所得滤渣的成分是SiO2和过量的Fe。
(2)操作④中需要控制温度以形成TiO2·nH2O溶胶,则应选择保温漏斗完成“过滤”操作,故选项C符合题意。
(3)将第②步所得滤液通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,可得到FeSO4·7H2O。
(4)①在配制标准液的过程中,未洗涤烧杯和玻璃棒,标准液的浓度降低,消耗的标准液体积增大,导致所测TiO2+浓度偏高,故A正确;在配制标准液定容时俯视刻度线,溶液体积偏小,标准液的浓度偏大,消耗的标准液体积减小,导致所测TiO2+浓度偏低,故B错误;用蒸馏水洗涤后未经润洗的滴定管取待测液,待测液被水稀释,浓度偏低,故C错误;在滴定终点读数时仰视滴定管刻度线,标准液的体积偏大,导致所测TiO2+浓度偏高,故D正确。
②消耗NH4Fe(SO4)2的物质的量为0.100 0 mol·L-1×0.03 L=3×10-3 mol,根据电子守恒,可知20.00 mL滤液中Ti3+的物质的量为3×10-3 mol,即原滤液中TiO2+的物质的量为3×10-3×5 mol=1.5×10-2 mol,原滤液中TiO2+的物质的量浓度是1.5×10-2 mol÷0.01 L=1.500 mol·L-1。
答案:(1)Fe和SiO2　(2)C　(3)蒸发浓缩、冷却结晶　(4)①AD　②1.500 mol·L-1

3.苯甲醛(微溶于水、易溶于有机溶剂,密度约等于水的密度)在碱性条件下发生歧化反应可以制备苯甲醇(在水中溶解度不大,易溶于有机溶剂,密度约等于水的密度)、苯甲酸。反应原理如下:
2C6H5CHO+NaOHC6H5CH2OH+C6H5COONa C6H5COONa+HClC6H5COOH+NaCl
相关物质物理性质如下表:
苯甲醛 苯甲醇 苯甲酸 苯
沸点/℃ 178 205 249 80
熔点/℃ 26 -15 122 5.5

苯甲酸在水中的溶解度
17 ℃ 25 ℃ 100 ℃
0.21 g 0.34 g 5.9 g
实验流程如下:

(1)第①步需连续加热1小时(如图),其中加热和固定装置未画出。

仪器A的名称为　　　　　　,若将仪器B改为仪器C,效果不如B,说明原因:　 。?
(2)操作②有关分液漏斗的使用不正确的是　　　　。?
A.分液漏斗在使用之前必须检验是否漏水 B.分液漏斗内的液体不能过多,否则不利于振荡
C.充分振荡后将分液漏斗置于铁架台上静置,分层后立即打开旋塞进行分液
D.分液时待下层液体放完后立即关闭旋塞,换掉烧杯再打开旋塞使上层液体流下
(3)操作③是用沸水浴加热蒸馏,再进行操作④(如图),收集　　　℃的馏分。图中有一处明显错误,应改为　? 　。?

(4)抽滤时(如图)烧杯中苯甲酸晶体转入布氏漏斗时,杯壁上还粘有少量晶体,用　　　　冲洗杯壁上残留的晶体。抽滤完成后用少量冰水对晶体进行洗涤,洗涤应　 。?
(5)用电子天平准确称取0.244 0 g苯甲酸于锥形瓶中加100 mL 蒸馏水溶解(必要时可以加热),再用0.100 0 mol/L 的标准氢氧化钠溶液滴定,共消耗标准氢氧化钠溶液 19.20 mL,苯甲酸的纯度为　 %。?

解析:(1)根据装置图可知仪器A为三颈烧瓶。仪器B为球形冷凝管,仪器C为直形冷凝管,B的接触面积大,冷却回流苯甲醛的效果好,所以若将仪器B改为仪器C,效果不如B。
(2)分液漏斗在使用之前必须检验是否漏水,故A正确;分液漏斗内的液体不能过多,否则不利于振荡,故B正确;在旋开旋塞之前,应该使分液漏斗顶部活塞上的凹槽或小孔对准漏斗上口颈部的小孔,使与大气相通,故C不正确;分液时待下层液体放完后立即关闭旋塞,换掉烧杯,从分液漏斗上口将上层液体倒出,故D不正确。
(3)操作④的目的是得到苯甲醇馏分,所以收集205 ℃的馏分;蒸馏时,温度计测量的是苯甲醇蒸气的温度,所以温度计的水银球应处于蒸馏烧瓶的支管口处。
(4)将烧杯中的苯甲酸晶体转入布氏漏斗时,杯壁上往往还粘有少量晶体,需选用液体将杯壁上的晶体冲洗下来后转入布氏漏斗,目的是减少晶体的损失,所以选择冲洗的液体应该是不会使晶体溶解损失,也不会带入杂质的,选择用滤液来冲洗是最好的。抽滤完成后用少量冰水对晶体进行洗涤,洗涤应关小水龙头。
(5)根据化学反应C6H5COOH+NaOHC6H5COONa+H2O,反应消耗0.100 0 mol/L NaOH溶液19.20 mL,物质的量为 0.100 0 mol/L×0.019 2 L=0.001 92 mol,苯甲酸的纯度为×100%=96.00%。
答案:(1)三颈烧瓶(或三口烧瓶)　B的接触面积大,冷却回流苯甲醛的效果好　(2)CD　(3)205　温度计的水银球处于蒸馏烧瓶的支管口　(4)滤液　关小水龙头　(5)96.00

4.亚硝酸钠(NaNO2)是一种常见的食品添加剂,使用时必须严格控制其用量。某兴趣小组用下图所示装置制备NaNO2并对其性质作如下探究(A中加热装置已略去)。

【背景素材】
①2NO+Na2O22NaNO2; ②NO能被酸性KMnO4氧化成N,Mn被还原为Mn2+;
③在酸性条件下NaNO2能把I-氧化为I2;S2能把I2还原为I-。
【制备NaNO2】
(1)装置A三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为? 　。?
(2)B装置的目的是①　 ,?
②　 。?
(3)为保证制得的亚硝酸钠的纯度,C装置中盛放的试剂可能是　　　　　(填序号)。?
A.P2O5　B.碱石灰　C.无水CaCl2　D.生石灰
(4)E装置发生反应的离子方程式是?　　　　　　　　　　　　。?
【测定NaNO2纯度】
(5)本小题可供选择的试剂有:
A.稀硫酸 B.c1 mol·L-1 KI溶液 C.淀粉溶液 D.c2 mol·L-1Na2S2O3溶液
E.c3 mol·L-1酸性KMnO4溶液
①利用NaNO2的还原性来测定其纯度,可选择的试剂是　　　　　　　(填序号)。?
②利用NaNO2的氧化性来测定其纯度的步骤是:准确称取质量为m g的NaNO2样品放入锥形瓶中,加适量水溶解 　(请补充完整实验步骤)。?
解析:(1)碳和浓硝酸反应生成二氧化氮,C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O。(2)二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮,铜与稀硝酸反应生成NO。(3)碱石灰和生石灰具有碱性,CO2能够被碱吸收。P2O5为酸性氧化物,CaCl2为中性干燥剂,不能吸收CO2。(4)高锰酸根离子具有强氧化性,把一氧化氮氧化为硝酸根离子,3Mn+4H++5NO3Mn2++5N+2H2O。(5)①利用NaNO2的还原性来测定其纯度,可选择的试剂是氧化剂,N能被酸性KMnO4氧化成N,Mn被还原为Mn2+。只能选择c3 mol·L-1酸性KMnO4溶液;②利用NaNO2的氧化性来测定其纯度的步骤是:加入过量的还原剂c1 mol·L-1KI溶液和淀粉溶液,然后滴加稀硫酸,溶液变蓝色;然后用c2 mol·L-1Na2S2O3溶液滴定至溶液由蓝色恰好变为无色,且半分钟内不变色,读数,重复以上操作2～3次。
答案:(1)C+4HNO3(浓)CO2↑+4NO2↑+2H2O (2)①将NO2转化为NO　②铜与稀硝酸反应生成NO　(3)BD　
(4)3Mn+4H++5NO3Mn2++5N+2H2O
(5)①E　②加入过量的c1 mol·L-1 KI溶液、淀粉溶液,然后滴加稀硫酸,充分反应后,用c2 mol·L-1Na2S2O3溶液滴定至溶液由蓝色恰好变为无色,且半分钟内不变色,读数,重复以上操作2～3次

5.实验室制备乙酸正丁酯的化学方程式CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OHCH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O
制备过程中还可能的副反应有2CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3+H2O、主要实验步骤如下:①在干燥的圆底烧瓶中加11.5 mL正丁醇、7.2 mL冰醋酸和3～4滴浓H2SO4,摇匀后,加几粒沸石,再如图Ⅰ装置安装好分水器、冷凝管。然后小火加热。

②将烧瓶中反应后的混后物冷却与分水器中的酯层合并,转入分液漏斗。
③依次用10 mL水,10 mL 10%碳酸钠溶液洗至无酸性(pH=7),再水洗一次,用少许无水硫酸镁干燥。
④将干燥后的乙酸正丁酯转入50 mL蒸馏烧瓶中,加几粒沸石进行常压蒸馏,收集产品。
主要试剂及产物的物理常数:
化合物 正丁醇 冰醋酸 乙酸正丁酯 正丁醚
密度(g·cm-3) 0.810 1.049 0.882 0.768 9
沸点(℃) 118.0 118.1 126.1 142
根据以上信息回答下列问题。
(1)图Ⅰ装置中冷水应从　　　　(填“a”或“b”)管口通入,反应混合物冷凝回流,通过分水器下端旋塞分出的生成物是　　　　,其目的是　? 　。?
(2)在步骤①④中都用到沸石防暴沸,下列关于沸石的说法正确的是　　　　。?
A.实验室沸石也可用碎瓷片等代替 B.如果忘加沸石,可速将沸石加至将近沸腾的液体中
C.当重新进行蒸馏时,用过的沸石可继续使用 D.沸石为多孔性物质,可使液体平稳地沸腾
(3)在步骤③分液时,应选择图Ⅱ装置中　　　　形分液漏斗,其原因是　? 。?

(4)在提纯粗产品的过程中,用碳酸钠溶液洗涤主要除去的杂质是　　　　　　　　。若改用氢氧化钠溶液是否可以　 ?
(填“可以”或“不可以”),其原因是? 　。?
(5)步骤④的常压蒸馏,需收集　　　　℃的馏分,沸点大于140 ℃的有机化合物的蒸馏,一般不用上述冷凝管而用空气冷凝管,可能原因是　 。?
解析:(1)冷水下进上出冷凝效果最好;水的密度比乙酸正丁酯大;将水分离使平衡正向移动,提高反应产率。
(2)沸石为多孔性物质,可用碎瓷片等代替,故A正确;如果忘加沸石,将沸石加至将近沸腾的液体中,可能引起液体飞溅,故B错误;使用过一次后,空气几乎排尽,被液体填充,不再具有提供汽化中心的效果,故C错误;沸石的工作原理是提供汽化中心,汽化中心的来源是沸石多孔结构中包含的空气。这些空气在加热后膨胀,形成气泡逸出,成为了汽化中心,故D正确。
(3)梨形分液漏斗靠近旋塞处比较细长,两层液体界面更清晰,分离更完全。
(4)乙酸、硫酸、正丁醇与Na2CO3溶液反应或易溶于碳酸钠溶液,且乙酸正丁酯在碳酸钠溶液中的溶解度较小;乙酸正丁酯在碱性条件下能发生水解。
(5)乙酸正丁酯的沸点是126.1 ℃,需收集126.1 ℃左右的馏分;水冷凝管温度较低,馏分温度较高,温差过大,冷凝管会炸裂。
答案:(1)b　水　分离酯化反应生成的水,使平衡正向移动,提高反应产率　(2)AD　(3)梨　梨形分液漏斗靠近旋塞处比较细长,双液界面更清晰,分离更完全　(4)乙酸、硫酸、正丁醇　不可以　用NaOH溶液会使乙酸正丁酯发生水解　(5)126.1　防止因温差太大,冷凝管
炸裂

6.乙酸正丁酯是无色透明有愉快果香气味的液体,可由乙酸和正丁醇制备。反应的化学方程式如下:
CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OHCH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O、发生的副反应如下:
2CH3CH2CH2CH2OH+H2O
CH3CH2CH2CH2OH+H2O、有关化合物的物理性质见下表:
化合物 密度(g·cm-3) 水溶性 沸点(℃)
冰醋酸 1.05 易溶 118.1
正丁醇 0.80 微溶 117.2
正丁醚 0.77 不溶 142.0
乙酸正丁酯 0.90 微溶 126.5
已知:乙酸正丁酯、正丁醇和水组成三元共沸物恒沸点为90.7 ℃。
合成:方案甲:采用装置甲(分水器预先加入水,使水面略低于分水器的支管口),在干燥的50 mL圆底烧瓶中,加入 11.5 mL(0.124 mol)正丁醇和7.2 mL(0.126 mol)冰醋酸,再加入3～4滴浓硫酸和2 g沸石,摇匀。按如图安装好带分水器的回流反应装置,通冷却水,圆底烧瓶在电热套上加热煮沸。在反应过程中,通过分水器下部的旋塞分出生成的水(注意保持分水器中水层液面仍保持原来高度,使油层尽量回到圆底烧瓶中)。反应基本完成后,停止加热。
方案乙:采用装置乙,加料方式与方案甲相同。加热回流,反应60 min后停止加热。

提纯:甲、乙两方案均采用蒸馏方法。操作如下:

(1)a处水流方向是　　　　(填“进水”或“出水”),仪器b的名称是　　　　。?
(2)合成步骤中,方案甲监控酯化反应已基本完成的标志是　 。?
(3)提纯过程中,步骤②是为了除去有机层中残留的酸,检验有机层已呈中性的操作是? 　;?
步骤③的目的是　 。?
(4)下列有关洗涤过程中分液漏斗的使用正确的是　　　　。?
A.分液漏斗使用前必须要检漏,只要分液漏斗的旋塞芯处不漏水即可使用
B.洗涤时振摇放气操作应如图戊所示
C.放出下层液体时,需将玻璃塞打开或使塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔
D.洗涤完成后,先放出下层液体,然后继续从下口放出有机层置于干燥的锥形瓶中
(5)按装置丙蒸馏,最后圆底烧瓶中残留的液体主要是　　　　;若按图丁放置温度计,则收集到的产品馏分中还含有　　　　。?
(6)实验结果表明方案甲的产率较高,原因是? 　。?
解析:(1)由于采用逆流的方法冷却效果好,所以a处水流方向是进水,根据装置图可知仪器b的名称是(直形)冷凝管。
(2)乙酸与正丁醇反应得到乙酸正丁酯与水,所以方案甲监控酯化反应已基本完成的标志是分水器中水不再生成或分水器中的水层不再增加。
(3)可用pH试纸测有机层的酸碱性,其操作为用玻璃棒蘸取有机层,点在pH试纸上,与标准比色卡对照,读取pH判断,用水洗有机物主要目的是除去溶于酯中的少量无机盐。
(4)分液漏斗使用前必须要检漏,要分液漏斗的旋塞芯处和上口的活塞都不漏水才可使用,故A错误;洗涤时振摇放气,应打开分液漏斗的旋塞,此时分液漏斗下管口应略高于上口部,故B正确;放出下层液体时,需将玻璃塞打开或使塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔,使内外压强相等,便于液体流下,故C正确;洗涤完成后,先放出下层液体,然后从上口倒出有机层置于干燥的锥形瓶中,故D错误。
(5)要蒸馏时,烧瓶最后留下的物质为沸点最高的物质,所以最后圆底烧瓶中残留的液体主要是正丁醚;若按图丁放置温度计,水银球的位置偏低,则收集到的产品馏分中还含有沸点较低的物质,所以收集到的产品馏分中还含有正丁醇。
(6)乙酸和正丁醇制备乙酸正丁酯是可逆反应,根据实验装置图可知,该实验通过分水器及时分离出产物水,有利于酯化反应的进行,提高酯的产率。
答案:(1)进水　(直形)冷凝管　(2)分水器中水不再生成或分水器中的水层不再增加　(3)用玻璃棒蘸取有机层,点在pH试纸上,与标准比色卡对照,读取pH判断　除去溶于酯中的少量无机盐
(4)BC　(5)正丁醚　正丁醇　(6)通过分水器及时分离出产物水,有利于酯化反应的进行,提高酯的产率
7.碱式次氯酸镁具有强氧化性,是一种无机抗菌剂,难溶于水,不吸湿。以次氯酸钠和氯化镁制备碱式次氯酸镁固体的实验方案和实验装置如图1所示。


(1)图1中支管的作用是　 ,?
步骤①的关键是控制温度,其措施有? 　(写两种)。?
(2)步骤①发生的化学反应方程式:? 　。?
(3)步骤②、③采用图2装置分离析出Mg2ClO(OH)3·H2O固体过程中,下列操作不正确的是　　　　。?
A.该装置中只有2处错误 B.选择比布氏漏斗内径略小又能将全部小孔盖住的滤纸
C.直接用倾析法转移溶液和沉淀至漏斗,再打开水龙头抽滤
D.洗涤晶体时,先关小水龙头,用蒸馏水缓慢淋洗,抽滤完毕时,应先断开橡皮管,以防倒吸

(4)碱式次氯酸镁固体的消毒能力可用“有效氯”的含量来衡量。“有效氯”的含量:从HI中氧化出相同量的I2所需Cl2的质量与指定化合物的质量之比,常以百分数表示。有效氯含量=×100%
若测得所得碱式次氯酸镁产品中镁含量为29.01%,有效氯含量为40.28%。则“有效氯”含量的测定值与理论值相比　　　　(填“偏高”“偏低”或“相等”),推测产品中最可能含有的杂质是　　　　。?
解析:(1)图1中支管的作用是平衡压强,使氢氧化钠溶液可以顺利流下;步骤①的关键是控制温度,其措施有热水浴、磁力搅拌、缓慢滴加NaOH溶液等。(2)步骤①是次氯酸钠和氯化镁混合液中加入氢氧化钠调节pH,发生的化学反应方程式为2MgCl2+NaClO+3NaOH+H2OMg2ClO(OH)3·H2O↓+4NaCl。(3)该装置中只有2处错误,分别为布式漏斗下端颈口侧面应与吸滤瓶的支管口相对,安全瓶中玻璃管左侧应短一些,右侧长一些,选项A正确;选择比布氏漏斗内径略小又能将全部小孔盖住的滤纸,选项B正确;用倾析法先转移溶液,溶液量不应超过漏斗容量的,开大水龙头,待溶液快流尽时再转移沉淀,选项C不正确;洗涤晶体时,先关小水龙头,用蒸馏水缓慢淋洗,抽滤完毕时,应先断开橡皮管,以防倒吸,选项D正确。(4)Mg2ClO(OH)3·H2O的相对分子质量为168.5,Mg2ClO(OH)3·H2O中Mg含量理论值=×100%=28.49%,所得碱式次氯酸镁产品中镁含量为29.01%>28.49%,所以镁含量偏高;由氧化等量HI所需两者关系为:Mg2ClO(OH)3·H2O～ClO-～Cl2,结合有效氯的定义知 Mg2ClO(OH)3·H2O中有效氯的理论值=×100%=42.14%,有效氯测定值为40.28%<42.14%,所以偏低;
由于产品中有效氯含量偏低而Mg含量偏高,Mg(OH)2中Mg含量=×
100%=41.38%,MgCl2中Mg元素含量=×100%=25.26%,Mg(ClO)2中Mg元素含量=×100%=18.90%,所以产品中最有可能含有Mg(OH)2杂质。
答案:(1)平衡压强　热水浴、磁力搅拌、缓慢滴加NaOH溶液(任选两种)　(2)2MgCl2+NaClO+3NaOH+H2OMg2ClO(OH)3·H2O↓+4NaCl　(3)C　(4)偏低　Mg(OH)2
点睛:本题考查物质分离和提纯,侧重考查学生分析、计算、信息利用能力,明确工艺流程原理是解本题关键,知道每一步发生的反应及其操作,难点是(4)题分析,熟练掌握元素化合物知识,利用化合物中元素的质量分数进行分析是解答本题的关键。

8.某兴趣小组用铝箔制备Al2O3、AlCl3·6H2O及明矾大晶体,具体流程如下:

已知:AlCl3·6H2O易溶于水、乙醇及乙醚;明矾在水中的溶解度如下表。
温度/℃ 0 10 20 30 40 60 80 90
溶解度/g 3.00 3.99 5.90 8.39 11.7 24.8 71.0 109
请回答:
(1)步骤Ⅰ中的化学方程式:? 　;?
步骤Ⅱ中生成Al(OH)3的离子方程式:? 　。?
(2)步骤Ⅲ,下列操作合理的是　　　　。?
A.坩埚洗净后,无需擦干,即可加入Al(OH)3灼烧 B.为了得到纯Al2O3,需灼烧至恒重
C.若用坩埚钳移动灼热的坩埚,需预热坩埚钳 D.坩埚取下后放在石棉网上冷却待用
E.为确保称量准确,灼烧后应趁热称重
(3)步骤Ⅳ,选出在培养规则明矾大晶体过程中合理的操作并排序　　　　　　　　　。?
①迅速降至室温　②用玻璃棒摩擦器壁　③配制90 ℃的明矾饱和溶液　④自然冷却至室温　
⑤选规则明矾小晶体并悬挂在溶液中央　⑥配制高于室温10～20 ℃的明矾饱和溶液
(4)由溶液A制备AlCl3·6H2O的装置如下图:

①通入HCl的作用是抑制AlCl3水解和? 　。?
②步骤Ⅴ,抽滤时,用玻璃纤维替代滤纸的理由是? 　;?
洗涤时,合适的洗涤剂是　　　　。?
③步骤Ⅵ,为得到纯净的AlCl3·6H2O,宜采用的干燥方式是　　　　　　。?
解析:(1)步骤Ⅰ中铝箔与NaOH溶液反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑,步骤Ⅱ中,通入过量CO2,Al与CO2反应产生Al(OH)3沉淀和HC,反应的离子方程式为Al+CO2+2H2O
Al(OH)3↓+HC。
(2)Al(OH)3加热分解生成Al2O3,坩埚洗净后,需加热到500 ℃干燥才可以使用,故A错;加热后的固体需先冷却再称量,且Al2O3不吸潮,故应冷却后再称量,故E错;质量不再改变证明只有Al2O3,则B正确;防止灼热坩埚遇冷的坩埚钳骤冷使坩埚炸裂,故先预热,故C正确;坩埚应在石棉网上冷却,故D正确。
(3)由表格知,明矾溶解度受温度影响较大且随温度升高,明矾溶解度变大,故先用高温下饱和溶液自然冷却,再用规则小晶体悬挂中央,加入晶种,故选择⑥⑤④。
(4)①加入HCl,降低AlCl3溶解度,有利于AlCl3·6H2O晶体析出;②大量HCl使溶液呈强酸性,会腐蚀滤纸,故用玻璃纤维代替滤纸。AlCl3·6H2O易溶于水、乙醇、乙醚,故洗涤时可用浓盐酸。
③干燥时,为防止失去结晶水,一般用减压干燥或低温干燥。
答案:(1)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑　Al+CO2+2H2OAl(OH)3↓+HC　(2)BCD　(3)⑥⑤④
(4)①增加c(Cl-),有利于AlCl3·6H2O结晶　②溶液具有强酸性　浓盐酸　③减压干燥(或低温干燥)








第31题化学实验综合 专项提分特训
1.某化学课外小组设计了如图所示的装置制取乙酸乙酯(图中夹持仪器和加热装置已略去)。

请回答下列问题:
(1)该实验中,液体是分批加入的。将乙醇、乙酸和浓硫酸加入三颈烧瓶中,最先加入的液体不能是　　　　。?
(2)水从冷凝管的　　　　(填“a”或“b”)处进入。?
(3)已知下列数据:
乙醇 乙酸 乙酸乙酯 98%浓硫酸
熔点/℃ -117.3 16.6 -83.6 —
沸点/℃ 78.5 117.9 77.5 338.0
又知温度高于140 ℃时发生副反应:2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3+H2O。
①该副反应属于　　　　反应(填字母)。?
a.加成　　　　　b.取代　　　　　c.酯化
②考虑到反应速率等多种因素,用上述装置制备乙酸乙酯时,反应的最佳温度(T)范围是　(填字母)。?
a.T<77.5 ℃　 b.T>140 ℃　 c.115 ℃(4)将反应后的混合液缓缓倒入盛有足量饱和碳酸钠溶液的烧杯中,搅拌、静置。欲将有机物与无机物分离,应使用的分离方法是　　　　(填操作方法名称,下同)。进行此步操作后,所得有机层中的主要无机物杂质是水,在不允许使用干燥剂的条件下,除去水可用 的方法。?
(5)若实验所用乙酸质量为6.0 g,乙醇质量为5.0 g,得到纯净的产品质量为4.4 g,则乙酸乙酯的产率是　　　　。?

2.钛白粉(金红石晶型TiO2)被广泛用于制造高级白色油漆。工业上以钛铁矿(主要成分为FeTiO3,含有Fe2O3和SiO2等杂质)为原料制钛白粉的主要工艺如下:回答下列问题:

(1)第②步所得滤渣的成分是　　　　。?
(2)操作④中需要控制条件以形成TiO2·nH2O溶胶,该工艺过程若要在实验室里完成,其中的“过滤”操作,可选用下列装置　　　　(填选项)。?

(3)第③步的实验操作是　　　　　　　　　　、过滤,从而获得副产品FeSO4·7H2O。?
(4)为测定操作③所得滤液中TiO2+的浓度,取待测滤液10 mL 用蒸馏水稀释至100 mL,加入过量铝粉,充分振荡,使其完全反应:3TiO2++Al+6H+3Ti3++Al3++3H2O。过滤后,取出滤液20.00 mL(加铝粉时引起溶液体积的变化忽略不计),向其中滴加2～3滴KSCN溶液作指示剂,用 0.100 0 mol·L-1 NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定至溶液出现红色,此时溶液中Ti3+全部被氧化为Ti4+,消耗标准液30.00 mL。回答下列问题:
①下列操作会使所测TiO2+浓度偏高的是　　　　。?
A.在配制标准液的过程中,未洗涤烧杯和玻璃棒 B.在配制标准液定容时俯视刻度线
C.用蒸馏水洗涤后未经润洗的滴定管取待测液 D.在滴定终点读数时仰视滴定管刻度线
②求得待测滤液中TiO2+的物质的量浓度是　 。?

3.苯甲醛(微溶于水、易溶于有机溶剂,密度约等于水的密度)在碱性条件下发生歧化反应可以制备苯甲醇(在水中溶解度不大,易溶于有机溶剂,密度约等于水的密度)、苯甲酸。反应原理如下:
2C6H5CHO+NaOHC6H5CH2OH+C6H5COONa C6H5COONa+HClC6H5COOH+NaCl
相关物质物理性质如下表:
苯甲醛 苯甲醇 苯甲酸 苯
沸点/℃ 178 205 249 80
熔点/℃ 26 -15 122 5.5

苯甲酸在水中的溶解度
17 ℃ 25 ℃ 100 ℃
0.21 g 0.34 g 5.9 g
实验流程如下:

(1)第①步需连续加热1小时(如图),其中加热和固定装置未画出。

仪器A的名称为　　　　　　,若将仪器B改为仪器C,效果不如B,说明原因:　 。?
(2)操作②有关分液漏斗的使用不正确的是　　　　。?
A.分液漏斗在使用之前必须检验是否漏水 B.分液漏斗内的液体不能过多,否则不利于振荡
C.充分振荡后将分液漏斗置于铁架台上静置,分层后立即打开旋塞进行分液
D.分液时待下层液体放完后立即关闭旋塞,换掉烧杯再打开旋塞使上层液体流下
(3)操作③是用沸水浴加热蒸馏,再进行操作④(如图),收集　　　℃的馏分。图中有一处明显错误,应改为　? 　。?

(4)抽滤时(如图)烧杯中苯甲酸晶体转入布氏漏斗时,杯壁上还粘有少量晶体,用　　　　冲洗杯壁上残留的晶体。抽滤完成后用少量冰水对晶体进行洗涤,洗涤应　 。?
(5)用电子天平准确称取0.244 0 g苯甲酸于锥形瓶中加100 mL 蒸馏水溶解(必要时可以加热),再用0.100 0 mol/L 的标准氢氧化钠溶液滴定,共消耗标准氢氧化钠溶液 19.20 mL,苯甲酸的纯度为　 %。?

4.亚硝酸钠(NaNO2)是一种常见的食品添加剂,使用时必须严格控制其用量。某兴趣小组用下图所示装置制备NaNO2并对其性质作如下探究(A中加热装置已略去)。

【背景素材】
①2NO+Na2O22NaNO2; ②NO能被酸性KMnO4氧化成N,Mn被还原为Mn2+;
③在酸性条件下NaNO2能把I-氧化为I2;S2能把I2还原为I-。
【制备NaNO2】
(1)装置A三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为? 　。?
(2)B装置的目的是①　 ,?
②　 。?
(3)为保证制得的亚硝酸钠的纯度,C装置中盛放的试剂可能是　　　　　(填序号)。?
A.P2O5　B.碱石灰　C.无水CaCl2　D.生石灰
(4)E装置发生反应的离子方程式是?　　　　　　　　　　　　。?
【测定NaNO2纯度】
(5)本小题可供选择的试剂有:
A.稀硫酸 B.c1 mol·L-1 KI溶液 C.淀粉溶液 D.c2 mol·L-1Na2S2O3溶液
E.c3 mol·L-1酸性KMnO4溶液
①利用NaNO2的还原性来测定其纯度,可选择的试剂是　　　　　　　(填序号)。?
②利用NaNO2的氧化性来测定其纯度的步骤是:准确称取质量为m g的NaNO2样品放入锥形瓶中,加适量水溶解 　(请补充完整实验步骤)。?
5.实验室制备乙酸正丁酯的化学方程式CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OHCH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O
制备过程中还可能的副反应有2CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3+H2O、主要实验步骤如下:①在干燥的圆底烧瓶中加11.5 mL正丁醇、7.2 mL冰醋酸和3～4滴浓H2SO4,摇匀后,加几粒沸石,再如图Ⅰ装置安装好分水器、冷凝管。然后小火加热。

②将烧瓶中反应后的混后物冷却与分水器中的酯层合并,转入分液漏斗。
③依次用10 mL水,10 mL 10%碳酸钠溶液洗至无酸性(pH=7),再水洗一次,用少许无水硫酸镁干燥。
④将干燥后的乙酸正丁酯转入50 mL蒸馏烧瓶中,加几粒沸石进行常压蒸馏,收集产品。
主要试剂及产物的物理常数:
化合物 正丁醇 冰醋酸 乙酸正丁酯 正丁醚
密度(g·cm-3) 0.810 1.049 0.882 0.768 9
沸点(℃) 118.0 118.1 126.1 142
根据以上信息回答下列问题。
(1)图Ⅰ装置中冷水应从　　　　(填“a”或“b”)管口通入,反应混合物冷凝回流,通过分水器下端旋塞分出的生成物是　　　　,其目的是　? 　。?
(2)在步骤①④中都用到沸石防暴沸,下列关于沸石的说法正确的是　　　　。?
A.实验室沸石也可用碎瓷片等代替 B.如果忘加沸石,可速将沸石加至将近沸腾的液体中
C.当重新进行蒸馏时,用过的沸石可继续使用 D.沸石为多孔性物质,可使液体平稳地沸腾
(3)在步骤③分液时,应选择图Ⅱ装置中　　　　形分液漏斗,其原因是　? 。?

(4)在提纯粗产品的过程中,用碳酸钠溶液洗涤主要除去的杂质是　　　　　　　　。若改用氢氧化钠溶液是否可以　 ?
(填“可以”或“不可以”),其原因是? 　。?
(5)步骤④的常压蒸馏,需收集　　　　℃的馏分,沸点大于140 ℃的有机化合物的蒸馏,一般不用上述冷凝管而用空气冷凝管,可能原因是　 。?

6.乙酸正丁酯是无色透明有愉快果香气味的液体,可由乙酸和正丁醇制备。反应的化学方程式如下:
CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OHCH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O、发生的副反应如下:
2CH3CH2CH2CH2OH+H2O
CH3CH2CH2CH2OH+H2O、有关化合物的物理性质见下表:
化合物 密度(g·cm-3) 水溶性 沸点(℃)
冰醋酸 1.05 易溶 118.1
正丁醇 0.80 微溶 117.2
正丁醚 0.77 不溶 142.0
乙酸正丁酯 0.90 微溶 126.5
已知:乙酸正丁酯、正丁醇和水组成三元共沸物恒沸点为90.7 ℃。
合成:方案甲:采用装置甲(分水器预先加入水,使水面略低于分水器的支管口),在干燥的50 mL圆底烧瓶中,加入 11.5 mL(0.124 mol)正丁醇和7.2 mL(0.126 mol)冰醋酸,再加入3～4滴浓硫酸和2 g沸石,摇匀。按如图安装好带分水器的回流反应装置,通冷却水,圆底烧瓶在电热套上加热煮沸。在反应过程中,通过分水器下部的旋塞分出生成的水(注意保持分水器中水层液面仍保持原来高度,使油层尽量回到圆底烧瓶中)。反应基本完成后,停止加热。
方案乙:采用装置乙,加料方式与方案甲相同。加热回流,反应60 min后停止加热。

提纯:甲、乙两方案均采用蒸馏方法。操作如下:

(1)a处水流方向是　　　　(填“进水”或“出水”),仪器b的名称是　　　　。?
(2)合成步骤中,方案甲监控酯化反应已基本完成的标志是　 。?
(3)提纯过程中,步骤②是为了除去有机层中残留的酸,检验有机层已呈中性的操作是? 　;?
步骤③的目的是　 。?
(4)下列有关洗涤过程中分液漏斗的使用正确的是　　　　。?
A.分液漏斗使用前必须要检漏,只要分液漏斗的旋塞芯处不漏水即可使用
B.洗涤时振摇放气操作应如图戊所示
C.放出下层液体时,需将玻璃塞打开或使塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔
D.洗涤完成后,先放出下层液体,然后继续从下口放出有机层置于干燥的锥形瓶中
(5)按装置丙蒸馏,最后圆底烧瓶中残留的液体主要是　　　　;若按图丁放置温度计,则收集到的产品馏分中还含有　　　　。?
(6)实验结果表明方案甲的产率较高,原因是? 　。?

7.碱式次氯酸镁具有强氧化性,是一种无机抗菌剂,难溶于水,不吸湿。以次氯酸钠和氯化镁制备碱式次氯酸镁固体的实验方案和实验装置如图1所示。


(1)图1中支管的作用是　 ,?
步骤①的关键是控制温度,其措施有? 　(写两种)。?
(2)步骤①发生的化学反应方程式:? 　。?
(3)步骤②、③采用图2装置分离析出Mg2ClO(OH)3·H2O固体过程中,下列操作不正确的是　　　　。?
A.该装置中只有2处错误 B.选择比布氏漏斗内径略小又能将全部小孔盖住的滤纸
C.直接用倾析法转移溶液和沉淀至漏斗,再打开水龙头抽滤
D.洗涤晶体时,先关小水龙头,用蒸馏水缓慢淋洗,抽滤完毕时,应先断开橡皮管,以防倒吸

(4)碱式次氯酸镁固体的消毒能力可用“有效氯”的含量来衡量。“有效氯”的含量:从HI中氧化出相同量的I2所需Cl2的质量与指定化合物的质量之比,常以百分数表示。有效氯含量=×100%
若测得所得碱式次氯酸镁产品中镁含量为29.01%,有效氯含量为40.28%。则“有效氯”含量的测定值与理论值相比　　　　(填“偏高”“偏低”或“相等”),推测产品中最可能含有的杂质是　　　　。?

8.某兴趣小组用铝箔制备Al2O3、AlCl3·6H2O及明矾大晶体,具体流程如下:

已知:AlCl3·6H2O易溶于水、乙醇及乙醚;明矾在水中的溶解度如下表。
温度/℃ 0 10 20 30 40 60 80 90
溶解度/g 3.00 3.99 5.90 8.39 11.7 24.8 71.0 109
请回答:
(1)步骤Ⅰ中的化学方程式:? 　;?
步骤Ⅱ中生成Al(OH)3的离子方程式:? 　。?
(2)步骤Ⅲ,下列操作合理的是　　　　。?
A.坩埚洗净后,无需擦干,即可加入Al(OH)3灼烧 B.为了得到纯Al2O3,需灼烧至恒重
C.若用坩埚钳移动灼热的坩埚,需预热坩埚钳 D.坩埚取下后放在石棉网上冷却待用
E.为确保称量准确,灼烧后应趁热称重
(3)步骤Ⅳ,选出在培养规则明矾大晶体过程中合理的操作并排序　　　　　　　　　。?
①迅速降至室温　②用玻璃棒摩擦器壁　③配制90 ℃的明矾饱和溶液　④自然冷却至室温　
⑤选规则明矾小晶体并悬挂在溶液中央　⑥配制高于室温10～20 ℃的明矾饱和溶液
(4)由溶液A制备AlCl3·6H2O的装置如下图:

①通入HCl的作用是抑制AlCl3水解和? 　。?
②步骤Ⅴ,抽滤时,用玻璃纤维替代滤纸的理由是? 　;?
洗涤时,合适的洗涤剂是　　　　。?
③步骤Ⅵ,为得到纯净的AlCl3·6H2O,宜采用的干燥方式是　　　　　　。?