2022版高考化学大二轮优选习题专题四化学实验专题突破练13综合实验探究

专题突破练13　综合实验探究非选择题(本题包括5个小题,共100分)1.(2022山东潍坊高三一模)(20分)亚硝酰氯(ClNO)常用作催化剂和合成洗涤剂,其沸点为-5.5℃,易水解。某学习小组在实验室中用下图所示装置制备ClNO。已知:HNO2既有氧化性又有还原性;AgNO2微溶于水,能溶于硝酸,发生的反应为AgNO2+HNO3AgNO3+HNO2。回答下列问题:(1)仪器a的名称为　　　　　　　,装置B的作用是　　　　　　。 (2)装置C中长颈漏斗的作用是　　　　　　　　　　。 (3)实验开始时,先打开K1、K2,关闭K3,再打开分液漏斗活塞滴入适量稀硝酸,当观察到C中　　　　　　　时关闭K1、K2。向装置D三颈烧瓶中通入干燥纯净的Cl2,当瓶中充满黄绿色气体时,再打开K1、K3,制备ClNO。 (4)装置D中干燥管的作用是　。 (5)实验过程中,若学习小组同学用酒精灯大火加热制取NO,对本实验造成的不利影响是　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　。 (6)ClNO与H2O反应生成HNO2和HCl。①设计实验证明HNO2是弱酸　　　　　　　　。(仅提供的试剂:1mol·L-1盐酸、1mol·L-1HNO2、Na、NaNO2溶液、红色石蕊试纸、蓝色石蕊试纸) ②要验证ClNO与H2O反应后的溶液中存在Cl-和HNO2,合理的操作步骤及正确的顺序是　　　　(填序号)。 7\na.向烧杯中滴加过量KI淀粉溶液,溶液变蓝色b.取1.0mL三颈烧瓶中产品置于烧杯中,加入10.0mLH2O充分反应c.向烧杯中滴加酸性KMnO4溶液,溶液紫色褪去d.向烧杯中滴加足量AgNO3溶液,有白色沉淀生成,加入稀硝酸,搅拌,仍有白色沉淀答案(1)蒸馏烧瓶　除去NO中的HNO3、NO2气体(2)避免C中压强过大　(3)红棕色完全消失(4)防止水蒸气进入三颈烧瓶中与ClNO反应(5)温度过高造成HNO3分解(或挥发)　生成NO气体的速度过快,NO来不及反应即大量逸出(6)①用玻璃棒蘸取NaNO2溶液,点在红色石蕊试纸上,试纸变蓝,说明HNO2是弱酸　②bdc解析(1)仪器a是蒸馏烧瓶;NO不溶于水,而可能存在的杂质HNO3、NO2均易溶于水,故B的作用是除去NO中的HNO3、NO2等杂质;(2)若关闭K1,随着反应的进行,C中压强增加,长颈漏斗的作用为平衡系统内外压强,避免C中压强过大;(3)为了得到比较纯净的NO,当C中红棕色完全消失时,不再存在NO2气体;(4)因为亚硝酰氯(ClNO)易与水反应而水解,所以必须防止有水蒸气进入三颈烧瓶中与ClNO反应;(5)对蒸馏烧瓶大火加热,会使得反应迅速加快,大量产生NO气体,会使较多的NO气体未参加反应便逸出到空气中;同时,较高的温度可能使硝酸分解或挥发,产生较多杂质气体;(6)①亚硝酸为弱酸,则亚硝酸盐水解呈碱性,使用玻璃棒蘸取NaNO2溶液涂抹于红色的石蕊试纸上,试纸变蓝,则说明亚硝酸为弱酸;②首先要使ClNO与H2O反应,选择b;因为碘化银为沉淀,而酸性高锰酸钾能将氯离子氧化,所以需要先验证氯离子的存在,选择d;由于引入了足量银离子,所以只能使用酸性高锰酸钾验证亚硝酸,选择c。故正确的顺序为bdc。2.(2022四川雅安中学高三月考)(20分)溴苯是一种化工原料,实验室合成溴苯的装置示意图及有关数据如下:苯溴溴苯密度/(g·cm-3)0.883.101.50沸点/℃8059156水中溶解性微溶微溶微溶按下列合成步骤回答问题。7\n(1)在a中加入15mL无水苯和少量铁屑,在b中小心加入4.0mL液态溴。向a中滴入几滴溴,有白色烟雾产生。请分别写出a仪器和c仪器的名称:　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　。 (2)请写出a中发生反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。d中倒置漏斗的作用是　　　　　　　　　　　　,某同学认为如果想验证该反应的类型,可以取反应后烧杯d中溶液,加入稀硝酸酸化,然后加入硝酸银溶液,如果产生了淡黄色沉淀即验证了该反应的类型。试分析该同学的操作是否可行　　　　　(填“是”或“否”),简要说明其原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)液溴滴完后,经过下列步骤分离提纯:①向a中加入10mL水,然后过滤除去未反应的铁屑;②滤液依次用10mL水、8mL10%的NaOH溶液、10mL水洗涤。③向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯化钙,静置、过滤。经以上分离操作后,粗溴苯中还含有的主要杂质为　　　　,要进一步提纯,下列操作中必须的是　　(填入正确选项前的字母)。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　A.重结晶B.过滤C.蒸馏D.萃取答案(1)三颈(烧)瓶　球形冷凝管(2)+Br2+HBr　防倒吸　否　进入d烧杯被NaOH溶液吸收的除了HBr外还有Br2蒸气,加入硝酸银溶液仅能验证d中有溴离子,但是不能说明溴离子来自于HBr还是Br2(3)苯　C解析(1)a仪器为三颈(烧)瓶;c仪器为球形冷凝管。(2)a中发生的反应为苯和溴在铁作催化剂条件下发生取代反应生成溴苯和溴化氢,化学方程式为+Br2+HBr;苯与溴在铁屑催化下可生成溴苯和溴化氢,溴化氢不溶于有机溶剂,挥发过程中遇到水蒸气便产生白色烟雾,装置d的作用是吸收反应生成的HBr和挥发出来的Br2,因此d中倒置漏斗的作用是防倒吸;进入d烧杯被NaOH溶液吸收的除了HBr外还有Br2蒸气,加入硝酸银溶液仅能验证d中有溴离子,但是不能说明溴离子来自HBr还是Br2,该同学的操作是不可行的。(3)苯溶于溴苯中,经以上分离操作后,粗溴苯中还含有的主要杂质为未反应的苯,因为苯和溴苯互溶,且沸点相差较大,可以采用蒸馏的方法进行提纯。3.(2022湖南五市十校教研教改共同体高三联考)(20分)某研究性学习小组查阅资料得知:铁盐能蚀刻银,因此可用于制作液晶显示器的银线路板。他们对蚀刻银的过程进行了下列探究:[制备银镜]①配制银氨溶液,并取等量银氨溶液置于多支试管中。②向银氨溶液中加入等量葡萄糖溶液,水浴加热,产生银镜,洗净,备用。[溶解银镜]分别向两支试管中加入5mLFe(NO3)3、Fe2(SO4)3溶液编号AB试剂0.1mol·L-1Fe(NO3)3溶液cmol·L-1Fe2(SO4)3溶液7\n现象银镜消失较快,溶液黄色略变浅,产生较多白色沉淀银镜消失较慢,溶液黄色明显变浅,产生少许白色沉淀(1)表格中c的值应为　　　　　　。 (2)A、B中均检出含有Fe2+,说明Fe3+具有氧化性,a中Fe3+氧化Ag的离子方程式为　。 (3)你认为B中的沉淀为　　　　　　　(填名称)。 (4)有同学猜测在A中的酸性条件下NO3-氧化了银,他的理由是　　　　　　　　　　。于是该同学进行了下列操作验证他的猜测: ①测溶液的pH,测得实验A中所用Fe(NO3)3溶液的pH=2。②配制溶液,若猜想正确,则下列所配溶液最合理的是　　　　　　　　　　。取5mL此溶液加入有银镜的试管,可以观察到的现象是　　　　　　　　　　。 A.0.01mol·L-1硝酸溶液B.0.01mol·L-1硝酸和0.02mol·L-1硝酸钠的混合溶液C.0.01mol·L-1硝酸和0.29mol·L-1硝酸钠的混合溶液(5)A中白色沉淀的成分可能是AgNO2。已知AgNO2能溶于氨水,生成银氨溶液中的溶质、亚硝酸铵和水,写出该反应的化学方程式:　。 答案(1)0.05　(2)Fe3++AgAg++Fe2+(3)硫酸银　(4)A中溶液黄色略变浅,B中溶液黄色明显变浅　C　银镜消失(或溶液颜色无明显变化)(5)AgNO2+3NH3·H2ONH4NO2+Ag(NH3)2OH+2H2O解析(1)根据A、B两组实验中的铁盐组成,必须保持铁离子浓度相同,A组用0.1mol·L-1Fe(NO3)3溶液,则B组应该用0.05mol·L-1Fe2(SO4)3溶液,表格中c的值应为0.05;(2)Fe3+将Ag氧化为Ag+,自身被还原为Fe2+,反应的离子方程式为Fe3++AgAg++Fe2+;(3)B中银被氧化生成Ag+,Ag+与溶液中的硫酸根离子反应生成微溶的硫酸银沉淀;(4)若A中的酸性条件下NO3-氧化了银,则Fe3+消耗少,A中溶液黄色略变浅,B中Fe3+氧化了银,溶液中Fe3+浓度明显降低,黄色明显变浅;根据猜想及已知①,为做对比实验,所配溶液中必须无Fe3+,且满足溶液pH=2,即c(H+)=10-2mol·L-1,c(NO3-)=0.3mol·L-1。0.01mol·L-1硝酸溶液中c(H+)=10-2mol·L-1,c(NO3-)=10-2mol·L-1,A不符合;0.01mol·L-1硝酸和0.02mol·L-1硝酸钠的混合溶液中c(H+)=10-2mol·L-1,c(NO3-)=0.01mol·L-1+0.02mol·L-1=0.03mol·L-1,B不符合;0.01mol·L-1硝酸和0.29mol·L-1硝酸钠的混合溶液中c(H+)=10-2mol·L-1,c(NO3-)=0.01mol·L-1+0.29mol·L-1=0.3mol·L-1,选项C符合;根据猜测在A中的酸性条件下NO3-氧化了银,则取5mL此溶液加入有银镜的试管,可以观察到的现象是银镜消失(或溶液颜色无明显变化);(5)白色沉淀AgNO2能溶于氨水,生成银氨溶液中的溶质、亚硝酸铵和水的化学方程式为AgNO2+3NH3·H2ONH4NO2+Ag(NH3)2OH+2H2O。4.(2022广东深圳中学高三阶段检测)(20分)无水四氯化锡(SnCl4)常用作有机合成中的氯化催化剂。实验室可用熔融的锡(熔点231.9℃)与Cl2反应制备SnCl4,装置如图所示。回答下列问题。7\n已知:①SnCl4在空气中极易水解生成SnO2·xH2O②有关物质的物理性质如下表。物质颜色、状态熔点/℃沸点/℃SnCl2无色晶体246652SnCl4无色液体-33114(1)仪器A的名称是　　　　　,其中发生反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)点燃酒精灯前需排尽装置中的空气,否则会发生副反应,化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)试剂B、C依次为　　　　　,试剂B的作用是　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)Cl2和锡的反应产物有SnCl4和SnCl2,为防止产品中带入SnCl2,可采取的措施是　　　　　　　　　　。 (5)碘氧化法滴定分析产品中+2价Sn的含量。准确称取mg产品于锥形瓶中,用蒸馏水溶解,用KI淀粉溶液做指示剂,用cmol·L-1碘标准溶液滴定至终点,消耗碘标准溶液VmL,计算产品中Sn(Ⅱ)的含量　　　　　(用含c、m、V的代数式表示)。 答案(1)蒸馏烧瓶　2MnO4-+16H++10Cl-2Mn2++5Cl2↑+8H2O　(2)SnCl4+(x+2)H2OSnO2·xH2O↓+4HCl↑　Sn+O2SnO2　(3)浓硫酸、氢氧化钠溶液　防止C溶液的水进入收集器　(4)控制Sn与氯气的反应温度在232℃至652℃之间　过量氯气　(5)11.9cVm%解析(1)仪器A的名称是蒸馏烧瓶,其中浓盐酸和高锰酸钾反应生成氯化锰、氯气和水,发生反应的离子方程式为2MnO4-+16H++10Cl-2Mn2++5Cl2↑+8H2O;(2)点燃酒精灯前需排尽装置中的空气,否则SnCl4在空气中极易水解生成SnO2·xH2O,反应的化学方程式为SnCl4+(x+2)H2OSnO2·xH2O↓+4HCl↑,防止Sn在加热时被空气中氧气氧化,反应的化学方程式为Sn+O2SnO2;(3)SnCl4在湿空气中极易水解生成SnO2·xH27\nO,通过试剂B可防止水蒸气进入收集器,故试剂B为浓硫酸;氯气有毒,试剂C吸收多余的氯气,故试剂C为氢氧化钠溶液;(4)Cl2和锡的反应产物有SnCl4和SnCl2,为防止产品中带入SnCl2,可采取的措施是控制Sn与氯气的反应温度在232℃至652℃之间,使SnCl4蒸出而SnCl2残留,同时使用过量氯气,使产物SnCl4的比例增大;(5)根据反应I2+Sn2+2I-+Sn4+可知,Sn2+的含量为119×cV×10-3m×100%=11.9cVm%。5.(20分)丙烯酸甲酯是一种重要的工业原料,某实验小组制取丙烯酸甲酯的装置如图所示:CH2CHCOOH+CH3OHCH2CHCOOCH3+H2O①取10.0g丙烯酸和6.0g甲醇放置于三颈烧瓶中,连接好冷凝管,用搅拌棒搅拌,水浴加热。②充分反应后,冷却,向混合液中加入5%Na2CO3溶液至中性。③分液,取上层油状液体,再用无水Na2SO4干燥后蒸馏,收集70~90℃馏分。可能用到的信息:沸点溶解性性质丙烯酸141℃与水互溶,易溶于有机溶剂有毒甲醇65℃与水互溶,易溶于有机溶剂易挥发,有毒丙烯酸甲酯80.5℃难溶于水,易溶于有机溶剂易挥发回答下列问题:(1)仪器c的名称是　　　　。 (2)混合液用5%Na2CO3溶液洗涤的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)请写出配制100g5%Na2CO3溶液所使用的玻璃仪器:　　　　　　　　。 (4)关于产品的蒸馏操作(夹持装置未画出),下图中有两处错误,请分别写出　　　　　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　。 7\n为检验产率,设计如下实验:①将油状物质提纯后平均分成5份,取出1份置于锥形瓶中,加入2.5mol·L-1的KOH溶液10.00mL,加热使之完全水解。②用酚酞做指示剂,向冷却后的溶液中滴加0.5mol·L-1的盐酸,滴到终点时共消耗盐酸20.00mL。(5)计算本次酯化反应丙烯酸的转化率为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (6)请列举两条本实验中需要采取的安全防护措施　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案(1)分液漏斗　(2)除去混合液中的丙烯酸和甲醇,降低丙烯酸甲酯的溶解度(答案合理即可)　(3)烧杯、玻璃棒、量筒　(4)温度计水银球位置　尾接管与锥形瓶接口密封　(5)54.0%(6)在通风橱中实验、防止明火解析(1)仪器c为分液漏斗。(2)混合液中有丙烯酸、甲醇和丙烯酸甲酯,由于丙烯酸能够与Na2CO3溶液反应,甲醇能够溶于Na2CO3溶液,且Na2CO3溶液能够降低丙烯酸甲酯的溶解度,因此混合溶液用5%Na2CO3溶液洗涤。(3)配制100g5%Na2CO3溶液所使用的玻璃仪器为烧杯、玻璃棒和量筒。(4)蒸馏产品时,温度计测的是蒸气的温度,因此温度计的水银球应该在蒸馏烧瓶的支管口处;尾接管与锥形瓶接口不能密封。(5)中和过量的KOH溶液需要的盐酸为n(HCl)=0.5mol·L-1×0.02L=0.01mol,则用于丙烯酸甲酯水解的KOH为n(KOH)=2.5mol·L-1×0.01L-0.01mol=0.015mol,因此消耗原料丙烯酸的质量为m=0.015mol×72g·mol-1=1.08g,参加实验的样品是原样品的15,因此丙烯酸的转化率为1.08g×510g×100%=54.0%。(6)丙烯酸与甲醇均为易燃物,因此要防止明火;甲醇易挥发,且对人体有毒,因此实验需要在通风橱中进行。7