届高三化学二轮专题复习强化练综合实验探究.docx

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届高三化学二轮专题复习强化练综合实验探究

2020届高三化学二轮专题复习

-----综合实验探究

（建议用时：

35分钟）

1．（2019·广西名校联考）草酸亚铁晶体（FeC2O4·xH2O）为淡黄色粉末，不溶于水，可作照相显影剂和用于制药工业。

某化学兴趣小组对其性质进行如下探究，回答下列问题：

Ⅰ.定性探究

选用下列试剂设计实验方案，完成下表内容。

试剂：

酸性KMnO4溶液、K3[Fe（CN）6]溶液

操作

现象

结论与解释

（1）取少量草酸亚铁晶体于试管中，加入2mL水，振荡后静置

有淡黄色沉淀，上层清液无色

草酸亚铁不溶于水

（2）继续加入2mL稀硫酸，振荡

____________

草酸亚铁溶于硫酸，硫酸酸性强于草酸

（3）向步骤

（2）所得溶液中滴加几滴K3[Fe（CN）6]溶液

产生蓝色沉淀

____________

（4）①____________

②________

H2C2O4或C2O

具有还原性

Ⅱ.定量探究：

滴定实验测x的值

（5）滴定前，下列操作的正确顺序是________（填字母序号）。

a．用0.1000mol·L－1的酸性KMnO4溶液润洗

b．查漏、清洗

c．排尽滴定管尖嘴的气泡并调整液面

d．盛装0.1000mol·L－1的酸性KMnO4溶液

e．初始读数、记录为0.50mL

（6）称取ng样品，加入适量稀硫酸溶解，用步骤（5）准备的标准KMnO4溶液直接滴定，如何判断滴定终点？

_____________________________________

_____________________________________________________。

[解析]　Ⅰ.

（2）草酸亚铁晶体不溶于水，向其中加入稀硫酸，会看到固体溶解，溶液变为浅绿色，这是由于溶液中含有Fe2＋；（3）向该溶液中滴加几滴K3[Fe（CN）6]溶液，会看到产生蓝色沉淀，发生反应：

3Fe2＋＋2[Fe（CN）6]3－===Fe3[Fe（CN）6]2↓，证明该溶液中含有Fe2＋；（4）继续滴加K3[Fe（CN）6]2溶液（或至不再沉淀），静置，取上层清液滴加酸性KMnO4溶液，会看到紫色褪色，这是由于溶液中含有的H2C2O4、C2O

具有还原性，而酸性KMnO4溶液具有氧化性，将微粒氧化为CO2，酸性KMnO4被还原为无色的Mn2＋。

Ⅱ.（5）滴定前，首先要查漏、清洗；然后用0.1000mol·L－1的酸性KMnO4溶液润洗；第三是盛装0.1000mol·L－1的酸性KMnO4溶液；第四排尽滴定管尖嘴的气泡并调整液面；平视凹液面，初始读数、记录为0.50mL，即操作步骤顺序为badce。

[答案]　Ⅰ.

（2）固体溶解，溶液变为浅绿色　（3）含有Fe2＋　（4）①继续滴加K3[Fe（CN）6]溶液（或至不再沉淀），静置，取上层清液滴加酸性KMnO4溶液　②紫色褪去　Ⅱ.（5）badce　（6）当滴入最后一滴标准液，溶液颜色由浅绿色变成浅紫色，且半分钟内颜色不变色，则说明达到滴定终点

2．（2019·成都模拟）砂质土壤分析中常用KarlFischer法是测定其中微量水含量，该方法原理是I2和SO2反应定量消耗水（假设土壤中其他成分不参加反应），据此回答下列问题：

（1）写出该反应的化学反应方程式：

_______________________________

_____________________________________________________。

步骤Ⅰ：

消耗反应样品中的水

下图是某同学在实验室模拟KarlFischer法的实验装置图：

（2）装置连接的顺序为a→__________（填接口字母顺序）；M仪器的名称为__________，其在实验过程中的作用是__________________________

_____________________________________________________。

（3）操作步骤为①连接装置并检查装置气密性，②装入药品，______________________________________________________；

③关闭弹簧夹，打开分液漏斗活塞；④反应结束后，关闭分液漏斗活塞，继续通入N2，⑤取下D装置，……

步骤④中继续通入N2的目的是___________________________

_____________________________________________________。

步骤Ⅱ：

测定剩余的碘

向反应后的D装置加入蒸馏水，过滤，充分洗涤滤渣，并合并洗涤液和滤液，将其配成250.00mL溶液，取25.00mL用0.20mol·L－1Na2S2O3标准液滴定剩余的碘单质，已知反应如下：

2S2O

＋I2===S4O

＋2I－。

（4）Na2S2O3标准液应装在________（填“酸式”“碱式”）滴定管中；上述操作中，合并洗涤液和滤液的目的是_______________________________

_____________________________________________________。

（5）滴定实验重复四次得到数据如下：

实验

①

②

③

④

消耗的标准液的体积/mL

18.37

20.05

19.95

20.00

①若实验开始时，向D装置中加入10.00g土壤样品和10.16gI2（已知I2过量），则样品土壤中水的含量为________%（计算结果保留小数点后一位）。

②若Na2S2O3标准液已部分氧化变质，则水含量测定结果将________（填“偏高”“偏低”或“不变”）。

[解析]　

（2）装置A是制备二氧化硫气体，装置B中的碱石灰可以吸收尾气，并防止外界水蒸气加入装置，应该在整套装置的最后，D装置应该为二氧化硫与样品反应的装置，进入该装置的二氧化硫需要用浓硫酸（E）干燥，C装置为安全瓶，因此装置的顺序为ACEDB，接口顺序为d→e→i→h→g→f→b→（c）；根据图示，M为长颈漏斗，在实验过程中，可以起到平衡内外气压，防止压强过大的作用。

（4）Na2S2O3水解显碱性，标准液应装在碱式滴定管中。

（5）①实验开始时，向D装置中加入10.00g土壤样品和10.16gI2（已知I2过量），n（I2）＝

＝0.04mol，向反应后的D装置加入蒸馏水，过滤，充分洗涤，并合并洗涤液和滤液，将其配成250.00mL溶液，取25.00mL用0.20mol·L－1Na2S2O3标准液滴定剩余碘单质，根据实验数据可知，实验①的误差较大，删除该数值，②③④实验消耗Na2S2O3溶液的平均值＝

mL＝20.00mL，根据2S2O

＋I2===S4O

＋2I－，消耗碘单质物质的量＝n（Na2S2O3）×

×

＝

×0.0200L×0.20mol·L－1×10＝0.02mol，剩余I2物质的量＝0.04mol－0.02mol＝0.02mol，即与二氧化硫反应的碘单质物质的量＝0.04mol－0.02mol＝0.02mol，消耗水为0.04mol，土壤样品中水的含量＝

×100%＝7.2%；②若Na2S2O3标准液已部分氧化变质，滴定过程中消耗的硫代硫酸钠溶液体积增大，测定剩余碘单质物质的量增大，则与二氧化硫反应的碘单质减少，反应的水的物质的量减小，计算得到水的含量偏低。

[答案]　

（1）SO2＋I2＋2H2O===H2SO4＋2HI　

（2）d→e→i→h→g→f→b→（c）　长颈漏斗　平衡内外气压，防止压强过大　（3）打开弹簧夹，通入氮气　将装置中的SO2全部赶入B装置中吸收　（4）碱式　使所剩余的碘单质均进入滤液，测量结果更准确　（5）①7.2　②偏低

3．（2019·菏泽一模）氮化铬（CrN）是一种良好的耐磨材料，实验室可用无水氯化铬（CrCl3）与氨气在高温下反应制备，反应原理为CrCl3＋NH3

CrN＋3HCl。

回答下列问题：

（1）制备无水氯化铬。

氯化铬有很强的吸水性，通常以氯化铬晶体（CrCl3·6H2O）的形式存在。

直接加热脱水往往得到Cr2O3，有关反应的化学方程式为________________________。

以氯化铬晶体制备无水氯化铬的方法是______________________________________________________

_____________________________________________________。

（2）制备氮化铬。

某实验小组设计制备氮化铬的装置如下图所示（夹持与加热装置省略）：

①装置A中发生反应的化学方程式为____________________________

_____________________________________________________。

②实验开始时，要先打开装置A中活塞，后加热装置C，目的是______________________________________________________

_____________________________________________________。

③装置B中盛放的试剂是________，装置D的作用是__________________

_____________________________________________________。

④有同学认为该装置有一个缺陷，该缺陷是________________________

_____________________________________________________。

（3）氮化铬的纯度测定。

制得的CrN中含有Cr2N杂质，取样品14.38g在空气中充分加热，得固体残渣（Cr2O3）的质量为16.72g，则样品中CrN与Cr2N的物质的量之比为________。

（4）工业上也可用Cr2O3与NH3在高温下反应制备CrN。

相关反应的化学方程式为______________________________________________________，

提出一条能降低粗产品中氧含量的措施：

___________________________

_____________________________________________________。

[解析]　

（1）氯化铬晶体（CrCl3·6H2O）加热后会发生水解，直接加热脱水得到Cr2O3，反应的化学方程式为2CrCl3·6H2O

Cr2O3＋9H2O＋6HCl↑；若以氯化铬晶体制备无水氯化铬，则要抑制其水解，要在HCl的气氛中加热。

（2）由制取氮化钙反应可知，装置中不能有空气，否则会影响实验，所以实验开始时，要先打开装置A中活塞，后加热装置C，目的是用生成的氨气排除装置内的空气；

③制备时装置中不能有水，所以装置B中盛放的试剂是碱石灰，用来干燥氨气；装置D则是为了防止空气中的水分进入装置C。

（3）设样品中CrN与Cr2N的物质的量分别为x、y，

则由题给条件有：

①66g·mol－1×x＋118g·mol－1×y＝14.38g，②x＋2y＝

×2；

联立①②方程，解得x＝0.2mol，y＝0.01mol，

则样品中CrN与Cr2N的物质的量之比为0.2mol∶0.01mol＝20∶1。

（4）根据题给信息中的反应CrCl3＋NH3

CrN＋3HCl，类比此反应，若用Cr2O3与NH3在高温下反应制备CrN则生成氮化铬和水，化学方程式为Cr2O3＋2NH3

2CrN＋3H2O；若要降低粗产品中氧含量则要Cr2O3尽可能发生反应转化为氮化铬，可以采取增大NH3的流量（浓度）的方法。

[答案]　

（1）2CrCl3·6H2O

Cr2O3＋9H2O＋6HCl↑　在HCl的气氛中加热　

（2）①CaO＋NH3·H2O===Ca（OH）2＋NH3↑　②用生成的氨气排除装置内的空气　③碱石灰　防止空气中的水分进入装置C　④没有尾气处理装置　（3）20∶1　（4）Cr2O3＋2NH3

2CrN＋3H2O　增大NH3的流量（浓度）（或其它合理答案）

4．（2019·上饶六校联考）醋酸亚铬水合物[Cr（CH3COO）2]2·2H2O是一种氧气吸收剂，为红棕色晶体，易被氧化，难溶于冷水，易溶于酸。

其制备装置及步骤如下：

①检查装置气密性后，向三颈烧瓶中依次加入过量锌粒、适量CrCl3溶液。

②关闭K2，打开K1，旋开分液漏斗的旋塞并控制好滴速。

③待三颈烧瓶内的溶液由深绿色（Cr3＋）变为亮蓝色（Cr2＋）时，将溶液转移至装置乙中，当出现大量红棕色晶体时，关闭分液漏斗的旋塞。

④将装置乙中混合物快速过滤、洗涤和干燥，称量得到3.76g[Cr（CH3COO）2]2·2H2O。

（1）三颈烧瓶中的Zn与盐酸生成H2的作用___________________________

______________________________________________________，

还发生的另一个反应的离子方程式为_____________________

_____________________________________________________。

（2）实现步骤③中溶液自动转移至装置乙中的实验操作为______________________________________________________，

当乙中析出红棕色沉淀，为使沉淀充分析出并分离，需采用的操作是________、________、洗涤、干燥。

（3）装置丙中导管口水封的目的是_______________________

_____________________________________________________。

（4）铬的离子会污染水，常温下要除去上述实验中多余的Cr2＋，最好往废液中通入足量的空气，再加入碱液，调节pH至少为________才能使铬的离子沉淀完全。

[已知Cr（OH）3的溶度积为1×10－32]

（5）若实验所取用的CrCl3溶液中含溶质6.34g，则[Cr（CH3COO）2]2·2H2O（相对分子质量为376）的产率是________。

[解析]　

（1）产品易被氧化，因此生成H2的作用是排除装置中的空气，防止醋酸亚铬水合物被氧化；锌为活泼金属，与Cr3＋发生：

Zn＋2Cr3＋===Zn2＋＋2Cr2＋。

（2）实现步骤③中溶液自动转移至装置乙中，利用三颈烧瓶中产生气体的压强增大，把液体压到装置乙中，即打开K2，关闭K1；根据题给信息，醋酸亚铬水合物难溶于冷水，因此采用操作是冷却、过滤、洗涤、干燥。

（4）Cr3＋完全转化成沉淀，c（Cr3＋）≤10－5mol·L－1，因此有c（OH－）≥

＝

mol·L－1＝10－9mol·L－1，即pH至少为5，才能使Cr3＋全部转化成沉淀。

（5）CrCl3的物质的量为

＝0.04mol，根据铬元素守恒，[Cr（CH3COO）2]2·2H2O的物质的量为0.04mol/2＝0.02mol，[Cr（CH3COO）2]2·2H2O的质量为0.02mol×376g·mol－1＝7.52g，即产率为3.76g/7.52g×100%＝50%。

[答案]　

（1）排除装置中的空气　2Cr3＋＋Zn===2Cr2＋＋Zn2＋　

（2）关闭K1，打开K2　冷却　过滤　（3）防止空气中的氧气进入装置乙中氧化Cr2＋　（4）5　（5）50%

5．间溴苯甲醛常用作医药中间体，实验室以苯甲醛为原料，在无水AlCl3催化下加热制备间溴苯甲醛。

Ⅰ.催化剂的制备

如图1是实验室制取少量无水AlCl3的相关实验装置。

已知无水氯化铝易升华，极易潮解。

图1

（1）若气体A是Cl2，且由KMnO4和浓盐酸反应制取，该反应的离子方程式为______________________________________________________

_____________________________________________________。

（2）若固体B是AlCl3·6H2O，则气体A是________，通入气体A的目的是_____________________________________________________。

（3）若气体A为Cl2，乙中的药品是碱石灰，则碱石灰的作用是______________________________________________________

_____________________________________________________。

Ⅱ.间溴苯甲醛的制备

实验所用装置如图2（夹持及加热装置已省略）:

图2

已知相关物质的沸点如下表所示：

物质

沸点/℃

液溴

58.8

苯甲醛

179

12二氯乙烷

83.5

间溴苯甲醛

229

实验步骤如下：

步骤1：

将一定配比的无水AlCl3、12二氯乙烷和苯甲醛在三颈烧瓶中充分混合后，升温至60℃，缓慢滴加经浓硫酸干燥过的液溴，维持温度不变，反应一段时间后，冷却。

步骤2：

将反应混合物缓慢加入一定量的稀盐酸中，搅拌、静置、分液。

有机相用10%NaHCO3溶液洗涤。

步骤3：

往洗涤后的有机相中加入适量无水MgSO4固体，放置一段时间后，进行下一操作。

步骤4：

减压蒸馏有机相，收集相应馏分。

（1）仪器a的名称为________，本实验需要控制反应温度为60℃，为了更好地控制反应温度，宜采用的加热方式是________。

（2）步骤2分液时有机相处于________（填“上层”或“下层”），NaHCO3可以除去有机相中的Br2，反应中1molBr2参与反应，转移1mol电子且产生无色气体，反应的离子方程式为__________________________________

_____________________________________________________。

（3）步骤3中将加入无水MgSO4固体的有机相放置一段时间后，进行的下一操作是________。

[解析]　Ⅰ.

（1）KMnO4和浓盐酸反应的离子方程式为2MnO

＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O。

（2）由AlCl3·6H2O制备AlCl3，只需使AlCl3·6H2O受热失去结晶水，通入HCl可防止AlCl3水解。

（3）因Cl2有毒，无水AlCl3极易潮解，所以乙中碱石灰的作用是吸收未反应完的Cl2且防止空气中的水蒸气进入甲中。

Ⅱ.

（1）仪器a是直形冷凝管；当反应温度低于100℃时，可以采取水浴加热的方式，有利于控制温度，且使反应体系受热均匀。

（2）间溴苯甲醛密度比水大，有机相在下层；HCO

水解使溶液呈碱性，Br2在碱性条件下发生歧化反应，反应的离子方程式为Br2＋2HCO

===Br－＋BrO－＋2CO2↑＋H2O。

（3）无水MgSO4固体的作用是吸收有机相中的水，固液分离的操作是过滤。

[答案]　Ⅰ.

（1）2MnO

＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O

（2）HCl　抑制AlCl3水解

（3）吸收未反应完的Cl2，防止空气中的水蒸气进入甲中

Ⅱ.

（1）直形冷凝管　水浴加热

（2）下层　Br2＋2HCO

===Br－＋BrO－＋2CO2↑＋H2O

（3）过滤