版高考化学人教版一轮复习文档专题突破训练5 Word版含答案.docx
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版高考化学人教版一轮复习文档专题突破训练5Word版含答案
专题突破训练（五） 综合实验题解题策略
1．为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某小组进行了以下探究实验：
【导学号：
95812278】
【探究一】
（1）将已去除表面氧化物的铁钉（碳素钢）放入冷浓硫酸中，10min后移入硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原因是
__________________________________________________。
（2）称取铁钉（碳素钢）5.6g放入30.0mL浓硫酸中，加热，充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。
①写出加热时铁与浓硫酸反应的化学方程式为_____________________。
若为5.6g铁，理论上可收集到SO2的体积为________L（标准状况下测量）。
②甲同学认为溶液X中除含Fe3＋外还可能含有Fe2＋。
若要确认其中是否含有Fe2＋，应选择加入的试剂为________（填字母）。
a．KSCN溶液和氯水 B．铁粉和KSCN溶液
c．浓氨水D．酸性KMnO4溶液
③乙同学将672mL（标准状况下）气体Y通入足量溴水中，然后加入足量BaCl2溶液，经适当操作后得到干燥固体4.66g。
据此推知气体Y中SO2的体积分数为________（精确到小数点后1位数字）。
【探究二】 分析上述实验中SO2的体积分数，丙同学认为气体Y中还可能含有H2和CO2。
为此设计下列探究实验装置（图中夹持仪器省略）。
（3）气体Y中可能有H2的原因是________________________________。
（4）装置A中试剂的作用是_________，反应的离子方程式为_________。
（5）简述确认气体Y中含有CO2的实验现象是________________________。
（6）如果气体Y中含有H2，预计实验现象应是________________________。
（7）装置G的作用为________________________________。
[解析]
（1）铁在冷浓硫酸中发生钝化，表面形成一层致密的氧化膜，不和硫酸铜溶液反应。
（2）①加热时铁与浓硫酸反应生成SO2，反应的化学方程式为2Fe＋6H2SO4（浓）
Fe2（SO4）3＋3SO2↑＋6H2O,5.6g铁理论上生成0.15molSO2，体积为3.36L（标准状况下）。
②Fe2＋具有还原性，酸性高锰酸钾溶液呈紫色，具有氧化性，可与Fe2＋反应而褪色，故d项正确。
③SO2＋Br2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，H2SO4＋BaCl2===BaSO4↓＋2HCl，关系式为SO2～BaSO4，设标准状况下气体Y中SO2的体积为V。
SO2 ～ BaSO4
22.4L233g
V4.66g
V＝0.448L＝448mL，所以SO2的体积分数为
×100%≈66.7%。
（3）随反应进行，浓硫酸变为稀硫酸，铁与稀硫酸反应产生H2。
（4）SO2和CO2都能使澄清石灰水变浑浊，所以要检验CO2必须先排除SO2的干扰，SO2具有还原性，可与酸性高锰酸钾溶液反应，反应的离子方程式为5SO2＋2MnO
＋2H2O===5SO
＋2Mn2＋＋4H＋。
（5）确认气体Y中含有CO2，应完全排除SO2的干扰，现象为B中品红溶液不褪色，C中澄清石灰水变浑浊。
（6）H2具有还原性，能将黑色的氧化铜还原为红色的铜单质，同时生成水，水能使无水硫酸铜变蓝色。
（7）装置G可吸收空气中的水蒸气，避免其进入装置F，以减小实验误差。
[答案]
（1）铁在冷浓硫酸中发生钝化
（2）①2Fe＋6H2SO4（浓）
Fe2（SO4）3＋3SO2↑＋6H2O 3.36
②d ③66.7% （3）浓硫酸变稀后与Fe反应生成H2 （4）除去混合气体中的SO2 5SO2＋2MnO
＋2H2O===5SO
＋2Mn2＋＋4H＋ （5）装置B中品红溶液不褪色，装置C中澄清石灰水变浑浊 （6）装置E中固体由黑色变为红色，装置F中固体变蓝色 （7）防止空气中的水蒸气进入装置F
2．（2016·山西四校联考）某同学对铜与浓硫酸反应产生的黑色沉淀进行探究，实验步骤如下：
【导学号：
95812279】
Ⅰ.将光亮铜丝插入浓硫酸，加热；
Ⅱ.待产生黑色沉淀和气体时，抽出铜丝，停止加热；
Ⅲ.冷却后，从反应后的混合物中分离出黑色沉淀，洗净、干燥备用。
查阅文献：
检验微量Cu2＋的方法是：
向试液中滴加K4[Fe（CN）6]溶液，若产生红褐色沉淀，证明有Cu2＋。
（1）该同学假设黑色沉淀是CuO。
检验过程如下：
①将CuO放入稀硫酸中，一段时间后，再滴加K4[Fe（CN）6]溶液，产生红褐色沉淀。
②将黑色沉淀放入稀硫酸中，一段时间后，再滴加K4[Fe（CN）6]溶液，未见红褐色沉淀。
由该检验过程所得结论是__________________。
（2）再次假设，黑色沉淀是铜的硫化物。
实验如下：
实验装置
现象
1.A试管中黑色沉淀逐渐溶解
2.A试管内上方出现红棕色气体
3.B试管中出现白色沉淀
①现象2说明黑色沉淀具有________性。
②能确认黑色沉淀中含有S元素的现象是_________________________，
相应的离子方程式是______________________________________。
③为确认黑色沉淀是“铜的硫化物”，还需进行的实验操作是
__________________________________________________________。
（3）以上实验说明，黑色沉淀中存在铜的硫化物。
进一步实验后证明黑色沉淀是CuS与Cu2S的混合物。
将黑色沉淀放入浓硫酸中加热一段时间后，沉淀溶解，其中CuS溶解的化学方程式是_______________________________。
[解析]
（1）向试液中滴加K4[Fe（CN）6]溶液，若产生红褐色沉淀，证明有Cu2＋，根据②将黑色沉淀放入稀硫酸中，一段时间后，滴加K4[Fe（CN）6]溶液，未见红褐色沉淀可知，黑色固体中一定不含CuO。
（2）①A试管内上方出现红棕色气体，说明反应中有二氧化氮生成，证明了黑色固体具有还原性，在反应中被氧化；②根据B试管中出现白色沉淀可知，白色沉淀为硫酸钡，说明黑色固体中含有硫元素，发生反应的离子方程式为NO2＋SO2＋Ba2＋＋H2O===BaSO4↓＋NO＋2H＋；③为确认黑色沉淀是“铜的硫化物”，还需检验黑色固体中含有铜离子，方法为：
取冷却后A装置试管中的溶液，滴加K4[Fe（CN）6]溶液，若产生红褐色沉淀，证明有Cu2＋，说明黑色沉淀是铜的硫化物。
（3）浓硫酸具有强氧化性，硫化铜被浓硫酸氧化为二氧化硫。
[答案]
（1）黑色沉淀中不含有CuO
（2）①还原 ②B试管中出现白色沉淀 2NO
＋3SO2＋3Ba2＋＋2H2O===3BaSO4↓＋2NO＋4H＋（或NO2＋SO2＋Ba2＋＋H2O===BaSO4↓＋NO＋2H＋） ③取冷却后A装置试管中的溶液，滴加K4[Fe（CN）6]溶液，若产生红褐色沉淀，证明有Cu2＋，说明黑色沉淀是铜的硫化物 （3）CuS＋4H2SO4（浓）
CuSO4＋4SO2↑＋4H2O
3．（2017·湖北七市联考）Na2S2O3可用作照相的定影剂等。
已知Na2S2O3的某些性质如下：
【导学号：
95812280】
（Ⅰ）S2O
能被I2氧化为S4O
；
（Ⅱ）酸性条件下S2O
迅速分解为S和SO2；
（Ⅲ）向Na2CO3和Na2S混合溶液中通入SO2可制得Na2S2O3；
所得产品中常含有少量Na2SO3和Na2SO4。
实验室可用如下装置（略去部分夹持仪器）模仿生成过程。
实验步骤：
（1）仪器组装完成后，______________________________________，
则整个装置气密性良好。
装置D的作用是________________________，
装置E中溶液的作用是_____________________________。
（2）先向C烧瓶中加入Na2CO3和Na2S混合溶液，再向A烧瓶中滴加浓H2SO4。
（3）等Na2CO3和Na2S完全消耗后，结束反应。
过滤C中混合物，将溶液蒸发、结晶、过滤、洗涤、干燥，得到产品。
（4）为验证产品中含有硫酸盐，该小组设计了以下实验方案，请将方案补充完整。
实验步骤
预期现象或结论
a.取少量固体样品溶于无氧蒸馏水中
固体完全溶解得无色澄清溶液
b.加入过量盐酸
c.静置后取上清液，加入BaCl2溶液
（5）利用酸性KMnO4标准溶液可以定量测定硫代硫酸钠试剂的纯度，步骤为：
①溶液配制：
称取1.0gNa2S2O3试样，用新煮沸并冷却的蒸馏水溶解，最终定容至100mL。
②滴定：
取10.00mL0.01mol·L－1酸性KMnO4标准溶液，加硫酸酸化，再加过量KI溶液。
写出该反应的离子方程式为____________________。
③往步骤②所得溶液中加入某指示剂，用Na2S2O3滴定至终点（2S2O
＋I2===S4O
＋2I－），记录Na2S2O3溶液用量，滴定3次。
指示剂最好选用________，本次滴定时所用的玻璃仪器除锥形瓶外，还有____________。
④若3次滴定Na2S2O3溶液的平均用量为12.00mL，则样品的纯度为________。
[解析] 仪器组装完成后，必须检验装置的气密性；在题给装置中，A为SO2的发生装置，B、D为安全瓶，以防止倒吸；E为尾气处理装置，吸收多余的SO2，以防污染空气。
因制得的Na2S2O3产品中常含有少量Na2SO3和Na2SO4，为验证产品中含有硫酸盐，取少量固体样品溶于无氧蒸馏水中，以防SO
氧化转化为SO
，固体完全溶解得无色澄清溶液，然后加入过量盐酸，排除S2O
和SO
对SO
检验的干扰，有浅黄色浑浊出现，有刺激性气味气体产生，静置后取上清液，加入BaCl2溶液，有白色沉淀产生，说明样品中含有SO
；酸性KMnO4溶液与过量KI溶液反应的离子方程式为2MnO
＋16H＋＋10I－===5I2＋2Mn2＋＋8H2O；用Na2S2O3滴定其中生成的I2时，选用淀粉溶液作为终点指示剂；滴定时所用的玻璃仪器除锥形瓶外，还有盛放Na2S2O3溶液的碱式滴定管；根据电子得失守恒可得：
5Na2S2O3～KMnO4，若3次滴定Na2S2O3溶液的平均用量为12.00mL，则样品的纯度为
×100%≈65.8%。
[答案]
（1）关闭A、C中分液漏斗活塞，将E中导管伸入盛水的水槽中，微热A中圆底烧瓶，E中导管口有气泡冒出，停止加热，导管中回流一段稳定的水柱 防止倒吸 吸收多余的SO2
（4）
预期现象或结论
有浅黄色浑浊出现，有刺激性气味气体产生
有白色沉淀产生，说明样品中含有SO
（5）②2MnO
＋16H＋＋10I－===5I2＋2Mn2＋＋8H2O ③淀粉溶液 碱式滴定管 ④65.8%（或0.658）
4．（2017·长春一模）某化学兴趣小组模拟“侯氏制碱法”制纯碱并进行后续实验。
【导学号：
95812281】
Ⅰ.制备纯碱：
先以NaCl、NH3、CO2和水等为原料，用下图所示装置制取NaHCO3，然后再将NaHCO3制成Na2CO3。
（1）装置丙中反应的化学方程式为__________________________________。
（2）装置乙的作用是________________________。
为防止污染空气，尾气中的________需要进行吸收处理。
（3）在装置丙中产生的NaHCO3制取Na2CO3时，需要进行的实验操作有________、________、________。
Ⅱ.测定所得产品的组成和纯度
（4）检验纯碱样品中是否混有NaHCO3，请选择下列装置设计实验，并完成下表：
选择的装置（填编号）
实验现象
实验结论
样品中含NaHCO3
（5）测定该纯碱样品的纯度：
称取m1g样品，置于小烧杯中，加水溶解，滴加足量CaCl2溶液。
将反应混合物过滤、洗涤、干燥、称量，得到固体的质量为m2g。
则该纯碱样品的纯度为________。
[解析]
（1）NaHCO3的溶解度不大，在氨化的饱和食盐水中通入过量CO2可析出NaHCO3沉淀。
（2）用装置甲和相应药品制得的CO2中混有HCl，用装置乙可以除去HCl。
氨化的饱和食盐水可挥发出污染环境的NH3，尾气应进行处理。
（3）装置丙中产生了NaHCO3沉淀，将过滤后得到的NaHCO3进行洗涤，然后灼烧即可得到纯碱。
（4）用酒精灯加热时，Na2CO3受热不分解，NaHCO3受热分解可生成CO2、H2O和Na2CO3，加热纯碱样品，只要能检验出有CO2或H2O生成即可说明纯碱样品中含有NaHCO3。
（5）实验所得沉淀为CaCO3，n（Na2CO3）＝n（CaCO3）＝
mol，m（Na2CO3）＝
g，纯碱样品的纯度为
×100%＝
%。
[答案]
（1）NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl
（2）除去CO2中的HCl气体 氨气（NH3）
（3）过滤 洗涤 灼烧
（4）A、B B中溶液变浑浊 [或A、C C中物质变蓝或A、C、B C中物质变蓝，B中溶液变浑浊]
（5）
%
5．（2017·湖北武汉调研）铝氢化钠（NaAlH4）是有机合成的重要还原剂，其合成线路如下图所示。
纯净Cl2
AlCl3
NaAlH4
（1）铝氢化钠遇水发生剧烈反应，其反应的化学方程式为_____________。
（2）AlCl3与NaH反应时，需将AlCl3溶于有机溶剂，再将得到的溶液滴加到NaH粉末上，此反应中NaH的转化率较低的原因是__________________。
（3）实验室利用下图装置制取无水AlCl3。
①A中盛装的试剂的名称是________________。
②点燃D处酒精灯之前需排除装置中的空气，其操作是________。
（4）改变A、B试管中和D中的试剂就可以用该装置制取NaH。
最好将B试管中原来的_______改为______，如果操作不当，制得的NaH中可能含有________杂质。
（5）现设计如下四种装置测定铝氢化钠样品的纯度（假设杂质不参与反应）。
从简约性、准确性考虑，最适宜的方案是________（填编号）。
铝氢化钠与水完全反应，冷却至室温的标志是________________。
[解析]
（2）AlCl3与NaH反应时，除生成NaAlH4外，还有NaCl生成，NaH与NaCl均为离子化合物，不溶于有机溶剂，使其中的NaH与AlCl3接触面积小而反应程度低，生成的NaCl还会沉淀于NaH表面阻止反应进行。
（4）B试管中原来盛有饱和食盐水，作用是除去Cl2中混有的HCl，当改为制H2时，B试管的作用是除去H2中混有的HCl，所盛试剂改为NaOH溶液。
实验中最容易出现的不当操作是未排净装置中的空气，使制得的NaH中可能含有Na2O2杂质，此外还有可能因Na未完全反应而混有Na杂质。
（5）四种装置都通过测定铝氢化钠与水反应产生H2的体积来测定铝氢化钠的纯度，从简约性考虑，丙、丁不如甲、乙，且丙装置无法将广口瓶中的水排入量筒，达不到实验目的；从准确性考虑，乙中使用橡胶管将烧瓶和分液漏斗上口连通，消除了液体本身所占体积对测量结果的影响，因此乙比甲更适宜。
[答案]
（1）NaAlH4＋2H2O===NaAlO2＋4H2↑
（2）反应生成的NaCl沉淀在氢化钠表面，阻止了AlCl3和NaH进一步反应（或NaH是离子化合物，难溶于有机溶剂，使反应物难以接触而发生反应）
（3）①高锰酸钾（或氯酸钾或重铬酸钾或次氯酸钙等）
②打开分液漏斗活塞使A中发生反应，待D中充满黄绿色气体时点燃酒精灯
（4）饱和食盐水 NaOH溶液 Na、Na2O2（或其他合理答案）
（5）乙 连续两次读取的H2体积相等
6．苯甲酸及其钠盐可用作乳胶、牙膏、果酱或其他食品的抑菌剂，也可广泛应用于制药和化工行业，某同学尝试用甲苯的氧化反应制备苯甲酸。
主要实验装置如图所示。
回流搅拌装置
反应原理：
实验方法：
将一定量的甲苯和KMnO4溶液置于三颈烧瓶中，在90℃时反应一段时间后，停止反应，按如下流程分离出苯甲酸并回收未反应的甲苯。
（1）无色液体A的结构简式为______________。
操作Ⅱ为______________。
（2）如果滤液呈紫色，要先加饱和亚硫酸钾溶液，然后再进行操作Ⅰ，加饱和亚硫酸钾溶液的目的是_______________________________________，
写出反应的离子方程式为_________________________。
（3）冷却水应该从冷凝管______________（填“a”或“b”）口流入。
（4）要得到苯甲酸晶体，应进行的操作顺序是________________（填字母）。
A．酸化 B．过滤
C．蒸发浓缩D．冷却结晶
（5）为除去残留在苯甲酸中的甲苯，应先加入________________，分液，水层再加入________________，最后抽滤、干燥，即可得到苯甲酸。
（6）纯度测定：
称取1.220g产品，配成100mL溶液，取其中25.00mL溶液，用KOH溶液进行滴定，消耗KOH的物质的量为2.4×10－3mol。
产品中苯甲酸的质量分数为________________。
[解析]
（1）一定量的甲苯和KMnO4溶液在三颈烧瓶中发生反应，甲苯被氧化为苯甲酸钾，高锰酸钾被还原得到MnO2，由于MnO2难溶于水，而苯甲酸钾可溶于水，通过过滤可将它们进行分离，此时滤液中含有未完全反应的甲苯和反应产生的苯甲酸钾，用分液的方法进行分离，有机物中含甲苯，为除去其中的水分，加入无水Na2SO4，然后过滤除去硫酸钠晶体，蒸馏即可得到甲苯，所以无色液体A是甲苯，其结构简式为
，操作Ⅱ是蒸馏。
（2）如果滤液呈紫色，说明其中含有未完全反应的高锰酸钾溶液，为防止HCl被高锰酸钾氧化产生氯气，可加亚硫酸钾溶液将高锰酸钾除去，反应的离子方程式为2MnO
＋H2O＋3SO
===2MnO2↓＋2OH－＋3SO
。
（3）冷却水应该从冷凝管的下口进，上口出。
（4）要得到苯甲酸晶体，应先将滤液酸化，然后蒸发浓缩、冷却结晶，最后过滤洗涤即可，则操作顺序为ACDB。
（5）为除去残留在苯甲酸中的甲苯，应先加入NaOH溶液（或KOH溶液），与苯甲酸反应变为易溶于水的苯甲酸钠（或苯甲酸钾），然后分液，向水层加入浓盐酸酸化，最后抽滤、干燥，即可得到苯甲酸。
（6）n（苯甲酸）＝n（KOH）＝2.4×10－3mol×（100÷25）＝9.6×10－3mol，则m（苯甲酸）＝9.6×10－3mol×122g/mol＝1.1712g，所以产品中苯甲酸的质量分数为1.1712g÷1.220g×100%＝96.00%。
[答案]
（1）
蒸馏
（2）除去未反应的KMnO4，防止HCl被高锰酸钾氧化产生氯气 2MnO
＋H2O＋3SO
===2MnO2↓＋2OH－＋3SO
（3）a （4）ACDB （5）NaOH溶液（或其他合理答案） 浓盐酸 （6）96.00%
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