高中化学精选考点突破综合实验题含详解.docx

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高中化学精选考点突破综合实验题含详解

综合实验题

1.为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。

回答下列问题：

（1）由FeSO4·7H2O固体配制0.10mol·L－1FeSO4溶液，需要的仪器有药匙、玻璃棒、________（从下列图中选择，写出名称）。

（2）电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。

盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率（u∞）应尽可能地相近。

根据下表数据，盐桥中应选择________作为电解质。

阳离子

u∞×108/

（m2·s－1·V－1）

阴离子

u∞×108/

（m2·s－1·V－1）

Li＋

4.07

HCO

4.61

Na＋

5.19

NO

7.40

Ca2＋

6.59

Cl－

7.91

K＋

7.62

SO

8.27

（3）电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。

可知，盐桥中的阳离子进入________电极溶液中。

（4）电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c（Fe2＋）增加了0.02mol·L－1。

石墨电极上未见Fe析出。

可知，石墨电极溶液中c（Fe2＋）＝________。

（5）根据（3）、（4）实验结果，可知石墨电极的电极反应式为________________________________，铁电极的电极反应式为____________________________________。

因此，验证了Fe2＋氧化性小于________、还原性小于________。

（6）实验前需要对铁电极表面活化。

在FeSO4溶液中加入几滴Fe2（SO4）3溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化。

检验活化反应完成的方法是_________________________________________________

_________________________________________________。

解析　

（1）利用固体配制一定物质的量浓度的溶液时需要用托盘天平称量固体，用烧杯溶解固体，用量筒量取蒸馏水。

（2）根据盐桥中阴、阳离子不能参与反应，及Fe3＋＋3HCO

===Fe（OH）3↓＋3CO2↑、Ca2＋＋SO

===CaSO4↓，可排除HCO

、Ca2＋，再根据FeSO4溶液显酸性，而NO

在酸性溶液中具有氧化性，可排除NO

。

最后根据阴、阳离子的电迁移率应尽可能地接近，知选择KCl作盐桥中电解质较合适。

（3）电子由负极流向正极，结合电子由铁电极流向石墨电极，可知铁电极为负极，石墨电极为正极。

盐桥中的阳离子流向正极（石墨电极）溶液中。

（4）由题意知负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，则铁电极溶液中c（Fe2＋）增加0.02mol·L－1时，石墨电极溶液中c（Fe2＋）增加0.04mol·L－1，故此时石墨电极溶液中c（Fe2＋）＝0.09mol·L－1。

（5）石墨电极的电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，铁电极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，故验证了氧化性：

Fe3＋>Fe2＋，还原性：

Fe>Fe2＋。

（6）该活化反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，故通过检验Fe3＋可说明活化反应是否完成，具体操作为取少量活化后溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液不变血红色，则说明活化反应已完成。

答案　

（1）烧杯、量筒、托盘天平

（2）KCl　（3）石墨　（4）0.09mol·L－1

（5）2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋　Fe－2e－===Fe2＋　Fe3＋　Fe

（6）取少量活化后溶液于试管，滴入KSCN溶液，不出现红色

2.苯甲酸可用作食品防腐剂。

实验室可通过甲苯氧化制苯甲酸，其反应原理简示如下：

名称

相对分子质量

熔点/℃

沸点/℃

密度/（g·mL－1）

溶解性

甲苯

92

－95

110.6

0.867

不溶于水，易溶于乙醇

苯甲酸

122

122.4（100℃左右开始升华）

248

—

微溶于冷水，易溶于乙醇、热水

实验步骤：

（1）在装有温度计、冷凝管和搅拌器的三颈烧瓶中加入1.5mL甲苯、100mL水和4.8g（约0.03mol）高锰酸钾，慢慢开启搅拌器，并加热回流至回流液不再出现油珠。

（2）停止加热，继续搅拌，冷却片刻后，从冷凝管上口慢慢加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液，并将反应混合物趁热过滤，用少量热水洗涤滤渣。

合并滤液和洗涤液，于冰水浴中冷却，然后用浓盐酸酸化至苯甲酸析出完全。

将析出的苯甲酸过滤，用少量冷水洗涤，放在沸水浴上干燥。

称量，粗产品为

1.0g。

（3）纯度测定：

称取0.122g粗产品，配成乙醇溶液，于100mL容量瓶中定容。

每次移取25.00mL溶液，用0.01000mol·L－1的KOH标准溶液滴定，三次滴定平均消耗21.50mL的KOH标准溶液。

回答下列问题：

（1）根据上述实验药品的用量，三颈烧瓶的最适宜规格为________（填字母）。

A.100mLB.250mLC.500mLD.1000mL

（2）在反应装置中应选用________冷凝管（填“直形”或“球形”），当回流液不再出现油珠即可判断反应已完成，其判断理由是________________________。

（3）加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液的目的是___________________________

_________________________________________________；

该步骤亦可用草酸在酸性条件下处理，请用反应的离子方程式表达其原理_________________________________________________

_________________________________________________。

（4）“用少量热水洗涤滤渣”一步中滤渣的主要成分是________。

（5）干燥苯甲酸晶体时，若温度过高，可能出现的结果是

_________________________________________________。

（6）本实验制备的苯甲酸的纯度为________；据此估算本实验中苯甲酸的产率最接近于________（填字母）。

A.70%B.60%

C.50%D.40%

（7）若要得到纯度更高的苯甲酸，可通过在水中________的方法提纯。

解析　

（1）三颈烧瓶中加入1.5mL甲苯、100mL水和4.8gKMnO4，所加液体体积不能超过三颈烧瓶容积的

，即三颈烧瓶的最适宜规格应为250mL。

（2）球形冷凝管可使气体冷却回流，让反应更为彻底，冷凝效果更好，应选用球形冷凝管；由于甲苯是不溶于水的油状液体，当回流液中不再出现油状液体时，说明甲苯已经完全被氧化为苯甲酸钾。

（3）取用甲苯质量为1.5mL×0.867g·mL－1≈1.3g，其物质的量约为0.014mol，实验中加入的KMnO4过量，NaHSO3具有还原性，可用NaHSO3溶液除去过量的KMnO4，避免在用浓盐酸酸化时，KMnO4与盐酸反应生成有毒的Cl2；用草酸在酸性条件下处理过量的KMnO4溶液，发生反应的离子方程式为2MnO

＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。

（4）根据题给制备苯甲酸的第一步反应可知，用少量热水洗涤的滤渣为MnO2。

（5）因苯甲酸在100℃左右开始升华，若干燥时温度过高，可能导致部分苯甲酸升华而损失。

（6）根据C6H5COOH＋KOH===C6H5COOK＋H2O，可知25.00mL×10－3L·mL－1×c（C6H5COOH）＝21.50mL×10－3L·mL－1×0.01000mol·L－1，解得c（C6H5COOH）＝0.0086mol·L－1，故样品中苯甲酸的纯度为

×100%＝86.0%；0.014mol甲苯理论上可生成0.014mol苯甲酸，其质量为0.014mol×122g·mol－1＝1.708g，则苯甲酸的产率为

×100%≈50%，故C项正确。

（7）由于苯甲酸微溶于冷水，易溶于热水，若要得到纯度更高的苯甲酸，可通过在水中重结晶的方法提纯。

答案　

（1）B　

（2）球形　无油珠说明不溶于水的甲苯已经被完全氧化　（3）除去过量的高锰酸钾，避免在用盐酸酸化时，产生氯气　2MnO

＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O　（4）MnO2　（5）苯甲酸升华而损失　（6）86.0%　C　（7）重结晶

3.氯可形成多种含氧酸盐，广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。

实验室中利用如图装置（部分装置省略）制备KClO3和NaClO，探究其氧化还原性质。

回答下列问题：

（1）盛放MnO2粉末的仪器名称是________，a中的试剂为________。

（2）b中采用的加热方式是________。

c中化学反应的离子方程式是_________________________________________________，

采用冰水浴冷却的目的是________。

（3）d的作用是________，可选用试剂________（填标号）。

A.Na2SB.NaCl

C.Ca（OH）2D.H2SO4

（4）反应结束后，取出b中试管，经冷却结晶，________，________，干燥，得到KClO3晶体。

（5）取少量KClO3和NaClO溶液分别置于1号和2号试管中，滴加中性KI溶液。

1号试管溶液颜色不变。

2号试管溶液变为棕色，加入CCl4振荡，静置后CCl4层显________色。

可知该条件下KClO3的氧化能力________（填“大于”或“小于”）NaClO。

解析　

（1）由装置图可知，盛放MnO2粉末的仪器是圆底烧瓶；浓盐酸与二氧化锰在加热条件下反应制取氯气，制取的氯气中会混有杂质氯化氢和水蒸气，a中的试剂是饱和食盐水，可以除去杂质氯化氢。

（2）b中采用的加热方式是水浴加热。

c中氯气与冷的氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O；因为氯气与热的氢氧化钠溶液反应会生成氯酸钠，为防止生成氯酸钠，该反应需在冰水浴冷却的条件下进行。

（3）氯气有毒，能污染空气，反应完剩余的氯气要进行尾气吸收，d的作用是吸收尾气（Cl2），因为Cl2可和Na2S发生反应Cl2＋Na2S===2NaCl＋S↓，故可用Na2S溶液吸收Cl2，A项正确；氯气与氯化钠不反应，不能用氯化钠溶液吸收，B项错误；因Cl2可和Ca（OH）2发生反应2Cl2＋2Ca（OH）2===CaCl2＋Ca（ClO）2＋2H2O，故可用Ca（OH）2溶液吸收Cl2，C项正确；氯气与H2SO4不反应，不能用H2SO4吸收，D项错误。

（4）冷却结晶后要进行过滤，使晶体和液体分离，过滤得到的晶体要用少量冷水洗涤，防止氯酸钾溶解损失，洗涤后干燥就得到氯酸钾晶体。

（5）2号试管溶液变棕色说明发生了氧化还原反应，碘离子被氧化成单质碘，单质碘易溶于四氯化碳，碘的四氯化碳溶液呈紫色。

同一还原剂（KI）和不同氧化剂作用，氯酸钾不与KI反应，次氯酸钠能与KI反应，说明氧化性氯酸钾小于次氯酸钠。

答案　

（1）圆底烧瓶　饱和食盐水

（2）水浴加热　Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O　避免生成NaClO3

（3）吸收尾气（Cl2）　AC

（4）过滤　少量（冷）水洗涤

（5）紫　小于

4.硫酸镍（NiSO4）是电镀镍工业所用的主要镍盐，易溶于水。

下图为某兴趣小组设计的在实验室中制备NiSO4·6H2O的装置。

回答下列问题：

（1）实验室中配制浓H2SO4与浓HNO3混酸的操作为

_________________________________________________。

（2）图甲中仪器a的名称为________，有同学认为将仪器a换作图乙中的仪器b效果更好，其理由为_________________________________________________。

（3）混酸与镍粉反应时，除生成NiSO4外，还生成了NO2、NO和H2O等氧化物，若NO2与NO的物质的量之比为1∶1，则该反应的化学方程式为_________________________________________________。

从反应后的溶液中得到NiSO4·6H2O的操作有________和过滤等。

（4）该小组同学查阅资料发现用镍粉与混酸制备NiSO4成本高，用冶铁尾矿提取的草酸镍（NiC2O4）与硫酸制取NiSO4成本较低。

反应原理为：

NiC2O4

NiO＋CO↑＋CO2↑，NiO＋H2SO4===NiSO4＋H2O（已知PdCl2溶液能够吸收CO）。

现加热NiC2O4制备NiO，并检验生成的CO，可能用到的装置如下：

①各装置的连接顺序为：

________→________→________→f→________→________→________。

（填装置标号，可重复使用）

②能够说明生成CO的现象有________________________________。

③PdCl2溶液吸收CO时产生黑色金属单质和CO2气体，该反应其他产物的化学式为________。

（5）将NiSO4·6H2O制成电镀液时往往加入少量稀硫酸，其目的是_________________________________________________。

解析　

（1）实验室中液体混合时，应该将密度大的液体倒入密度小的液体中，浓H2SO4密度大，且稀释时放出大量的热，所以要将浓H2SO4沿器壁缓慢倒入浓HNO3中，并不断搅拌。

（2）仪器a为分液漏斗；图乙所示仪器为恒压漏斗，恒压漏斗的玻璃侧管连通漏斗和圆底烧瓶，可以平衡漏斗与圆底烧瓶内的压强，便于液体顺利流下。

（3）根据信息，NO2与NO的物质的量之比为1∶1，均设为1mol，则HNO3共得4mol电子，1mol镍失去2mol电子，则需要2molNi，配平可得：

2Ni＋2H2SO4＋2HNO3===2NiSO4＋NO2↑＋NO↑＋3H2O；从溶液中得到结晶水合物需要将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等。

（4）①、②：

先用b装置加热NiC2O4使其分解，然后用c装置除去CO2，用e装置检验CO2是否除尽，若已除尽，则e中石灰水不变浑浊，然后用f装置干燥CO，再用干燥的CO在a装置中还原CuO，黑色固体变红，产生的CO2使e装置中的石灰水变浑浊，最后用d装置中的PdCl2溶液吸收CO。

③根据信息，反应的方程式为：

CO＋PdCl2＋H2O===2HCl＋Pd↓＋CO2，则另一种产物为HCl。

（5）Ni2＋易水解，抑制Ni2＋水解时不能引入杂质，所以用稀硫酸抑制NiSO4水解。

答案　

（1）将浓H2SO4沿器壁缓慢倒入浓HNO3中，并不断搅拌

（2）分液漏斗　图乙中仪器的玻璃侧管可以平衡漏斗与圆底烧瓶内的压强，便于液体顺利流下

（3）2Ni＋2H2SO4＋2HNO3===2NiSO4＋NO2↑＋NO↑＋3H2O　蒸发浓缩、冷却结晶

（4）①b→c→e→f→a→e→d　②a中固体变红，a前的e中石灰水不变浑浊，a后的e中石灰水变浑浊　③HCl

（5）抑制Ni2＋水解

5.咖啡因是一种生物碱（易溶于水及乙醇，熔点234.5℃，100℃以上开始升华），有兴奋大脑神经和利尿等作用。

茶叶中含咖啡因约1%～5%、单宁酸（Ka约为10－6

，易溶于水及乙醇）约3%～10%，还含有色素、纤维素等。

实验室从茶叶中提取咖啡因的流程如图所示。

索氏提取装置如图所示。

实验时烧瓶中溶剂受热蒸发，蒸汽沿蒸汽导管2上升至球形冷凝管，冷凝后滴入滤纸套筒1中，与茶叶末接触，进行萃取。

萃取液液面达到虹吸管3顶端时，经虹吸管3返回烧瓶，从而实现对茶叶末的连续萃取。

回答下列问题：

（1）实验时需将茶叶研细，放入滤纸套筒1中，研细的目的是_________________________________________________。

圆底烧瓶中加入95%乙醇为溶剂，加热前还要加几粒________。

（2）提取过程不可选用明火直接加热，原因是_________________________________________________

_________________________________________________。

与常规的萃取相比，采用索氏提取器的优点是_________________________________________________

_________________________________________________。

（3）提取液需经“蒸馏浓缩”除去大部分溶剂。

与水相比，乙醇作为萃取剂的优点是_________________________________________________。

“蒸馏浓缩”需选用的仪器除了圆底烧瓶、蒸馏头、温度计、接收管之外，还有________（填标号）。

A.直形冷凝管B.球形冷凝管

C.接收瓶D.烧杯

（4）浓缩液加生石灰的作用是中和________和吸收________。

（5）可采用如图所示的简易装置分离提纯咖啡因。

将粉状物放入蒸发皿中并小火加热，咖啡因在扎有小孔的滤纸上凝结，该分离提纯方法的名称是________。

解析　

（1）实验时将茶叶研细，能增加茶叶与溶剂的接触面积，使萃取更加充分。

乙醇为溶剂，为防止加热时暴沸，需在加热前向乙醇中加入几粒沸石。

（2）由于溶剂乙醇具有挥发性和易燃性，因此在提取过程中不可用明火直接加热。

本实验中采用索氏提取器的优点是溶剂乙醇可循环使用，能减少溶剂用量，且萃取效率高。

（3）提取液需经“蒸馏浓缩”除去大部分溶剂，与水相比，乙醇作为萃取剂具有沸点低和易浓缩的优点。

“蒸馏浓缩”需选用的仪器除了所给仪器外，还有直形冷凝管和接收瓶（如锥形瓶）。

（4）向浓缩液中加入生石灰能中和单宁酸并吸收水分。

（5）结合分离提纯咖啡因的装置及将粉状物放入蒸发皿并小火加热，咖啡因凝结在扎有小孔的滤纸上，可知该分离提纯的方法为升华。

答案　

（1）增加固液接触面积，提取充分　沸石　

（2）乙醇易挥发，易燃　使用溶剂量少，可连续萃取（萃取效率高）

（3）乙醇沸点低，易浓缩　AC　（4）单宁酸　水　（5）升华

6.亚硝酰氯（NOCl）是一种黄色气体，熔点－64.5℃，沸点－5.5℃，遇水发生剧烈反应。

亚硝酰氯可以由干燥纯净的NO与Cl2合成。

某小组设计实验制备亚硝酰氯，实验装置如图1所示。

图1

（1）装置A中发生的是实验室制备氯气的反应。

仪器a的名称是________，装置A中反应的离子方程式是_________________________________________________

_________________________________________________。

（2）装置B的作用是_________________________________________________。

（3）装置E中盛放的药品可以是________（填序号）

A.浓硫酸B.无水硫酸铜

C.无水氯化钙D.碱石灰

（4）实验室中也可用图2装置X代替装置F制备NO。

与装置F比较，装置X的优点为_________________________________________________。

（5）在装置D中发生反应2NO＋Cl2

2NOCl制得NOCl。

已知NOCl分子中各原子都满足8e－稳定结构，其结构式为________。

（6）查阅资料可知：

由浓硝酸与浓盐酸混合而形成的王水在一定条件下可生成亚硝酰氯和氯气。

该反应的化学方程式为_________________________________。

（7）NOCl与H2O反应生成HNO2和HCl。

设计实验证明HNO2是弱酸：

________（仅提供试剂：

1mol/L盐酸、1mol/LHNO2溶液、NaNO2溶液、红色石蕊试纸、蓝色石蕊试纸）。

解析　

（1）根据仪器形状可知仪器a的名称是分液漏斗；加热条件下，实验室用浓盐酸和二氧化锰制取氯气，二者反应生成氯化锰、氯气和水，反应的离子方程式为：

MnO2＋4H＋＋2Cl－

Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O；

（2）装置B的作用是：

除去氯气中的氯化氢，（3）F中发生反应生成NO，E装置干燥管吸收水蒸气和挥发出来的硝酸，故选碱石灰；（4）X装置无需排除发生装置内空气的干扰，可以随开随用，随关随停；（5）NOCl，各原子均满足8e－稳定结构，N原子与O原子之间形成2对共用电子对，N原子与Cl原子之间形成1对共用电子对，结构式为O===N—Cl；（6）王水是浓硝酸与浓盐酸的混酸，一定条件下混酸可生成亚硝酰氯和氯气，该反应的化学方程式为：

HNO3（浓）＋3HCl（浓）===NOCl↑＋Cl2↑＋2H2O；（7）证明HNO2是弱酸的方法有测NaNO2溶液的pH，或测0.1mol/LHNO2溶液的pH等，实验为用玻璃棒蘸取NaNO2溶液，点在红色石蕊试纸中央，若试纸变蓝，证明HNO2是弱酸。

或测0.1mol/LHNO2溶液的pH＞1，证明HNO2是弱酸。

答案　

（1）分液漏斗　MnO2＋4H＋＋2Cl－

Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O　

（2）除去氯气中的氯化氢　（3）D

（4）无需排除装置内空气的干扰，可以随开随用，随关随停

（5）O===N—Cl　（6）HNO3（浓）＋3HCl（浓）===NOCl↑＋Cl2↑＋2H2O　（7）用玻璃棒蘸取NaNO2溶液，点在红色石蕊试纸中央，若试纸变蓝，证明HNO2是弱酸。

或测0.1mol/LHNO2溶液的pH＞1，证明HNO2是弱酸。

7.过氧乙酸（

），是一种高效消毒剂，它可由冰醋酸和过氧化氢在浓硫酸催化作用下制得，实验装置和步骤如下

①在三颈烧瓶中加入一定量冰醋酸与浓硫酸的混合物，再缓缓加入适量30%的双氧水；

②不断搅拌并控制装置B中混合液的温度为20～30℃至反应结束；

③接入仪器C和抽气泵，在锥形瓶中收集得到产品。

回答下列问题：

（1）仪器C的名称是________，仪器C中冷水流入口是________（填“a”或“b”）。

（2）为更好地控制反应温度，应采用的加热方法是_________________________________________________。

（3）生成过氧乙酸的化学方程式为_____________________________

_________________________________________________。

（4）实验测得产物过氧乙酸的百分含量随反应物比例和反应时间的变化数据如下表。

由表中数据可知，反应物最佳比例（CH3COOH/H2O2）是________，最佳反应时间约________。

反应物比例

CH3COOH/H2O2

反应时间

0.5h

1h

3h

5h

7h

2∶1

7.38%

8.46%

9.42%

11.26%

13.48%

1∶1

10.56%

12.92%

13.54%

20.72%

20.80%

1∶2

6.14%

7.10%

7.96%

10.38%

12.36%

（5）产品中过氧乙酸浓度的测定：

取2.00mL过氧乙酸产品试样，加水稀释成100mL；从中取出5.00mL，逐滴滴加酸