2021届高考化学三轮复习 考前4天 实验综合题

　　近几年高考以物质的制备、分离与提纯为背景或以化工生产流程形式来综合考查化学仪器的识别和化学实验基本操作。如仪器的使用、中和滴定、氧化还原滴定、溶液的配制、pH试纸的使用、仪器的选择与安装、实验现象的描述、实验数据的处理及实验的综合评价等。
　　题型一　有关物质性质的评价与探究型实验题
物质性质的探究与评价类试题的命题规律主要是先在题干中给出某物质的部分性质,然后让考生判断是什么物质,具有哪些性质,并且通过相关实验对该物质进行定性和定量探究与评价。
1.根据物质的性质设计实验方案
物质的
性质实验仪器、试剂
和反应条件实验步骤和
操作方法结论
2.根据物质的结构(官能团)设计实验方案
已知结构
(官能团)推测物质具
有的性质验证性质
实验仪器、试剂
和反应条件实验步骤和
操作方法结论
【典例1】为探究H2O2、SO2、Br2的性质,某小组同学设计如下实验(夹持及尾气处理装置已略去,气密性已检验)。
实验操作
实验现象
ⅰ.打开弹簧夹,通入N2一段时间,关闭弹簧夹,打开A中分液漏斗活塞,滴加浓硫酸
A中有气泡产生,B中红棕色溴水褪色,C中有白色沉淀
ⅱ.取C中沉淀加入盐酸
C中白色沉淀不溶解
ⅲ.打开B中分液漏斗活塞,逐滴滴加H2O2溶液
开始时颜色无明显变化;继续滴加H2O2溶液,一段时间后,混合液逐渐变成红棕色
　　(1)在滴入浓硫酸之前要通入N2一段时间的目的是　　　　　　　　　　　　　。?
(2)该实验可以证明SO2具有　　　　性;H2O2的氧化性　　　　Br2(填“强于”或“弱于”)。?
(3)B中红棕色褪去的原因是　　　　　　　　　　　　　　　,B中重新变成红棕色的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。(用离子方程式表示)?
(4)C中产生的白色沉淀是　　　　。?
(5)甲同学通过C中产生白色沉淀的实验现象,得出结论:SO2能与BaCl2反应产生沉淀。乙同学认为不能得出此结论,并对实验进行了改进:在B和C之间增加盛放　　　　的洗气瓶。再次进行实验时,C中未产生沉淀。?
(6)为进一步研究SO2的性质,分别用煮沸和未煮沸过的蒸馏水配制Ba(NO3)2和BaCl2溶液,进行如下实验:
①实验A中,没有观察到白色沉淀,但pH传感器显示溶液呈酸性,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。(用化学方程式表示)?
②实验C中出现白色沉淀比实验B快很多。由此得出的结论是　　　　　　　　　　　　　　。若实验B、C通入足量的SO2,则溶液酸性:B　　　　(填“强于”、“弱于”或“等于”)C。?
(7)Na2SO3固体因贮放不慎发生变质,现取样品1.8
g溶于水得溶液A,在A中加入足量BaCl2溶液,过滤得沉淀B,将沉淀B加入足量的稀硫酸后,沉淀不仅不消失,反而增加了0.16
g(假如沉淀完全转化)。则样品中Na2SO3的质量分数是　　　　　　。?
【解析】
(1)装置中含有空气,空气中的氧气能与SO2在水溶液中发生氧化还原反应生成H2SO4,故滴入浓硫酸之前要通入N2一段时间的目的是排尽装置内空气。(2)SO2使溴水褪色,体现了SO2具有还原性;实验ⅲ在含有Br-的水溶液中滴加H2O2溶液,一段时间后混合液逐渐变成红棕色,说明Br-被氧化为Br2,则由氧化剂的氧化性强于氧化产物可知,H2O2的氧化性强于Br2。(4)C中产生的白色沉淀不溶于稀盐酸,则此沉淀应为BaSO4。(5)由于溴单质有挥发性,溴单质在水溶液可以将SO2氧化成H2SO4,H2SO4再与BaCl2溶液反应生成BaSO4沉淀,故应该在B和C之间增加洗气瓶D来除去挥发的溴蒸气,则D中盛放的试剂是CCl4或苯或饱和NaHSO3溶液。(6)①二氧化硫与水反应生成亚硫酸,亚硫酸溶液呈酸性,反应为SO2+H2OH2SO3,生成的亚硫酸再发生电离:H2SO3H++HS。②实验C中出现白色沉淀比实验B快很多,C中溶液未煮沸,则有氧气参与反应,速率较快,则说明在水溶液中O2氧化SO2的速率比N快。(7)部分氧化的Na2SO3固体溶于水得溶液A,向溶液A中加入足量BaCl2溶液,生成的沉淀B为BaSO4和BaSO3的混合物,再加入足量的稀硫酸后,沉淀增加了0.16
g,说明BaSO3全部转化为BaSO4沉淀;已知1
mol
BaSO3完全转化为1
mol
BaSO4质量增加16
g,则沉淀增加0.16
g,说明沉淀B中BaSO3为×1
mol=0.01
mol,则样品中Na2SO3的质量分数是×100%=70%。
【答案】(1)排尽装置内空气
(2)还原性　强于
(3)SO2+Br2+2H2OS+2Br-+4H+2Br-+H2O2+2H+Br2+2H2O
(4)BaSO4
(5)CCl4(或苯或饱和NaHSO3溶液)
(6)①SO2+H2OH2SO3
②在水溶液中O2氧化SO2的速率比N快　弱于
(7)70%
【解题指导】解题时,首先要明确实验目的,然后结合所给实验装置或实验步骤分析反应原理,分析出可能具有哪些性质,能用哪些方法来验证,方案是否完整合理,有无干扰现象,经济上是否合算和是否存在环境污染等问题,最后整理出解题思路。设计性质探究实验方案时应注意:①实验方案要简单易行;②实验顺序要科学;③实验现象要直观;④实验结论要可靠。
　　题型二　有关物质制备的评价与探究型实验题
1.物质制备的基本思路
(1)制备实验方案设计的基本思路
(2)气体制备实验装置总思路
2.制备实验方案设计
(1)设计反应路径:根据提高原子利用率、减少环境污染、简化操作的原则,选择最佳反应路线。例如,以铜为原料制备硝酸铜:①铜+浓硝酸　②铜+稀硝酸　③铜+氧气→氧化铜;氧化铜+硝酸→硝酸铜。根据消耗酸的量和环境保护,可知选择方案③最好。
(2)优化条件:试剂和用量都相同时,操作方法不同,现象和结果有何异同。
(3)制备实验方案的设计原则:
①条件合适,操作方便;②原理正确,步骤简单;③原料丰富,价格低廉;④产物纯净,污染物少。
即从多条路线中选出一条最佳的制备途径,合理地选择化学试剂与仪器,设计合理的实验装置和实验操作步骤。
3.信息类物质制备思考方法
(1)浏览全题,明确实验目的;
(2)注意表格信息及后续设问中的提示性信息,并在分析和解题中随时进行联系和调用;
(3)分析并思考从原料到产品依次进行的反应,利用的反应原理,目标产物与副产物的关系等。
(4)注意严格控制实验条件。
【典例2】无水四氯化锡(SnCl4)常用作有机合成的氯化催化剂,实验室可用“溢流法”连续制备。SnCl4易挥发,极易发生水解,Cl2极易溶于SnCl4。制备原理与实验装置如下:
Sn(s)+2Cl2(g)SnCl4(l)　
ΔH=-511
kJ·mol-1
可能用到的有关数据如下:
物质
Sn
SnCl4
CuCl2
熔点/℃
232
-33
620
沸点/℃
2260
114
993
　　制备过程中,锡粒逐渐被消耗,须提拉橡胶塞及时向反应器中补加锡粒。当SnCl4液面升至侧口高度时,液态产物经侧管流入接收瓶。回答下列问题:
(1)Sn在周期表中的位置为　　　　　　　　。?
(2)a管的作用是　　　　　　　,A中反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(3)装置D的作用是　　　　　　　　　　,装置E中冷却水的作用是　　　　　　　　　　。?
(4)加热Sn粒之前要先让氯气充满整套装置,其目的是　。?
(5)锡粒中含铜杂质,导致E中产生CuCl2,但不影响F中产品的纯度,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。实验所得SnCl4因溶解了Cl2而略显黄色,提纯SnCl4的方法是　　　　(填字母)。?
a.用NaOH溶液洗涤再蒸馏　　b.升华
c.蒸馏
d.过滤
(6)尾气处理时,可选用的装置是　　　　(填序号)。?
(7)SnCl4在空气中与水蒸气反应除生成白色SnO2·xH2O固体,还可以看到大量白雾,化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
【解析】SnCl4极易水解,反应应在无水环境下进行,用KMnO4和浓盐酸反应制取Cl2,反应还生成MnCl2,反应的离子方程式为2Mn+16H++10Cl-2Mn2++5Cl2↑+8H2O;制取的氯气中含有氯化氢,B中试剂为饱和食盐水,可以降低氯气的溶解度,通过饱和的氯化钠溶液洗去氯气中的氯化氢,SnCl4在空气中极易水解,利用浓硫酸的吸水性干燥氯气,防止产生的SnCl4水解;然后Cl2和锡反应制备SnCl4,冷水冷却可将气态的SnCl4冷凝回流收集产物;反应时应先通入氯气,将装置内的空气和水蒸气排出,以此解答该题。
(4)SnCl4易挥发,极易发生水解,需保证制取环境干燥,Sn能与氧气反应,加热Sn粒之前要先让氯气充满整套装置排除装置内的空气和少量的水蒸气。(5)锡粒中含铜杂质,导致E中产生CuCl2,但不影响F中产品的纯度,原因是氯化铜的熔点较高,不会随四氯化锡液体流出。除去SnCl4中的Cl2,由于两者沸点相差较大,可以采用蒸馏的方法。(6)尾气中含有氯气,为避免四氯化锡水解,应用碱石灰处理。
【答案】(1)第五周期第ⅣA族
(2)平衡压强,使浓盐酸能够顺利流下　2Mn+10Cl-+16H+2Mn2++5Cl2↑+8H2O
(3)使氯气充分干燥　避免四氯化锡气化损失,导致产率下降
(4)排除装置内的空气和少量的水蒸气
(5)CuCl2熔点较高,不会随四氯化锡液体溢出　c
(6)乙
(7)SnCl4+(x+2)H2OSnO2·xH2O+4HCl
　　题型三　有关物质组成的评价与探究型实验题
有关检测物质组成的实验设计是最为常见的一类考题。需要注意的是,在离子检测、气化后的成分检测的过程中,要严格掌握离子检测、气体成分检测的先后顺序,防止各成分检验过程中的相互干扰。
【典例3】实验小组探究KI与Cu(NO3)2的反应,进行实验一:
实验一
注:本实验忽略Cu2+在此条件下的水解。
(1)取棕黄色清液,加入少量　　　　溶液(试剂a),清液变为　　　　色,说明生成了I2。?
(2)探究生成I2的原因。
①甲同学进行如下实验:向2
mL
1
mol·L-1
KI溶液中加入1
mL　　　　溶液(硝酸酸化,pH=1.5),再加入少量试剂a,观察到与(1)相同的现象。甲同学由此得出结论:实验一中生成I2的原因是酸性条件下,N氧化了I-。?
②乙同学认为仅由甲的实验还不能得出相应结论。他的理由是该实验没有排除　　　　　　　氧化I-的可能性。?
③若要证明实验一中是N氧化了I-,应在实验一的基础上进行检验　　　　的实验。?
(3)探究棕黑色沉淀的组成。
①查阅资料得知:CuI为难溶于水的白色固体。于是对棕黑色沉淀的组成提出两种假设:
a.CuI吸附I2
b.　　　　吸附I2。?
为证明上述假设是否成立,取棕黑色沉淀进行实验二:
实验二
已知:CuI难溶于CCl4;I2+2S22I-+S4(无色);Cu++2S2Cu(S2O3(无色)。由实验二得出结论:棕黑色沉淀是CuI吸附I2形成的。
②现象ⅲ为　。?
③用化学平衡移动原理解释产生现象ⅱ的原因:
　。?
【解析】(1)KI溶液中滴加硝酸酸化的硝酸铜溶液,反应得到棕黑色浊液,静置得到棕黑色沉淀和棕黄色清液,取棕黄色清液,加入少量淀粉溶液(试剂a),清液变为蓝色,证明生成了碘单质。(2)上述实验中铜离子和O2有可能氧化碘离子,因此需要排除铜离子和O2的干扰。(3)①结合假设a,铜离子化合价降低为+1价,也可能降为0价,因此假设b是Cu吸附I2。②I2易溶于有机溶剂,CuI不溶于CCl4,因此实验ⅲ的现象是棕黑色固体颜色变浅,四氯化碳变为紫红色。
【答案】(1)淀粉　蓝
(2)①2
mol·L-1NaNO3(或KNO3)　②溶液中的Cu2+,空气中的O2　③N的还原产物(NO、NO2等)
(3)①Cu　②棕黑色固体颜色变浅,CCl4变为紫红色　③CuI在溶液中存在沉淀溶解平衡:CuI(s)Cu+(aq)+I-(aq),加入足量Na2S2O3溶液后,S2与Cu+反应生成Cu(S2O3使c(Cu+)减小,平衡右移,从而使白色沉淀溶解
1.乙醇在不同催化剂作用下加热反应产物不同。某小组探究乙醇在铜作用下加热反应产物。已知:CH3CH2OH、CH3CHO的沸点分别为78
℃、20.8
℃,它们都能与水互溶。
资料显示:CH3CH2OHCH3CHO+H2↑。他们选择如下装置进行实验:
(1)气流从左至右,装置的连接顺序为A、　。?
(2)点燃C、B处酒精灯之前,排尽装置内空气的操作是　　　　　　　　　　　　　。?
(3)为了使A中产生稳定的气流,需要用　　　　　　(填“热水浴”或“酒精灯”)对A装置加热。能证明有H2生成的实验现象是　?
　　　　　　　　　　。?
(4)为了证明E装置中试管收集有乙醛,将E中试管里的液体分成甲、乙、丙三份,设计对照实验:
代号
实验与现象
实验与现象
a
向甲中滴加几滴酸性高锰酸钾溶液,振荡,溶液褪色
向乙醇中滴加几滴酸性高锰酸钾溶液,振荡,溶液褪色
b
向乙中加入足量的新制氢氧化铜悬浊液,共热,产生砖红色固体M
向乙醇中加入新制氢氧化铜悬浊液,共热,没有生成砖红色固体
c
向丙中滴加几滴溴水,振荡,溶液褪色
向乙醇中滴加几滴溴水,振荡,溶液不褪色
①上述实验能证明乙醇脱氢生成乙醛的是　　　　(填代号)。?
②经确认,酸性高锰酸钾溶液能将CH3CHO氧化成CH3COOH。
写出酸性高锰酸钾溶液氧化乙醛的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　。?
③为了探究实验c中溴水褪色原理,有人提出如下猜想:
猜想(ⅰ):乙醛与溴发生加成反应,+Br2。
猜想(ⅱ):乙醛与溴发生氧化反应,CH3CHO+Br2+H2OCH3COOH+2HBr。
请你设计简单实验证明猜想(ⅱ)正确:?
　。?
④探究砖红色固体M的成分:查阅资料知,红色Cu2O在酸性条件下会发生反应:Cu2O+2H+Cu+Cu2++H2O。
取w
g红色固体M溶于足量的稀硫酸中,溶液变蓝色;对混合物过滤、洗涤、干燥、称重,残留红色固体质量为m
g,若m=　　　　,则固体M是Cu2O。?
【答案】(1)C、E、B、D
(2)打开A中止水夹,向装置中通入N2
(3)热水浴　B中黑色粉末变红色,D中白色粉末变蓝色
(4)①b、c
②2Mn+5CH3CHO+6H+2Mn2++5CH3COOH+3H2O
③测定溴水与乙醛反应前后溶液的pH,pH明显降低
④
2.叠氮化钠常用作汽车安全气囊中的药剂。实验室制取叠氮化钠的原理、实验装置及步骤如下:
已知:①NaN3(叠氮化钠)是一种易溶于水的白色晶体,微溶于乙醇,不溶于乙醚;②NaNH2的熔点为210
℃,沸点为400
℃,在水溶液中易水解。
实验步骤:
①打开装置D导管上的旋塞,加热制取氨气;
②再加热装置A中的金属钠,使其熔化并充分反应后,再停止加热D并关闭旋塞;
③向装置A中b容器内充入加热介质并加热到210~220
℃,然后按图通入N2O;
④冷却,向产物中加入乙醇(降低NaN3的溶解度),减压浓缩、结晶;
⑤过滤,用乙醚洗涤,干燥。
回答下列问题:
(1)NaN3中阴、阳离子个数之比为　　　　。?
(2)装置B中盛放的药品名称为　　　　。?
(3)步骤①:先通氨气的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　;步骤②:氨气与熔化的钠反应生成NaNH2的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　;步骤③:b容器中充入的介质为植物油,进行油浴而不用水浴的主要原因是　　　　　　　　　　　　　,生成NaN3的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(4)图中仪器a用不锈钢材质而不用玻璃材质,其主要原因是反应中可能会生成少量的副产物NaOH,其腐蚀玻璃的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(5)N2O可由NH4NO3(熔点169.6
℃)在240
℃
分解制得,应选择的气体发生装置是　　　　(填字母)。?
(6)消防时,常用1
mol·L-1的NaClO溶液将NaN3转化为N2,则销毁650
g
NaN3至少需要　　　　L
1
mol·L-1
NaClO溶液。?
【解析】(5)NH4NO3在受热时分解产生H2O,且熔点为169.6
℃,小于分解温度(240
℃),会受热熔化,因此应选用c装置。(6)根据得失电子守恒,V(NaClO)×1
mol·L-1×2=×3×,解得V(NaClO)=5
L。
【答案】(1)1∶1　(2)碱石灰
(3)排尽装置中的空气　2Na+2NH32NaNH2+H2　水的沸点为100
℃,不能达到反应需要控制的温度210~220
℃　NaNH2+N2ONaN3+H2O
(4)SiO2+2NaOHNa2SiO3+H2O
(5)c　(6)5