届江苏高考化学一轮知识梳理训练第10章第4讲选做实验题的命题规律.docx

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届江苏高考化学一轮知识梳理训练第10章第4讲选做实验题的命题规律

第4讲　选做实验题的命题规律

[考纲要求]　纵观2010～2014年5年高考选做实验题，可以看出21（B）主要考查某种物质的获取、分离和提纯。

热点一　物质制备的一般方法

物质制备的一般流程

应用举例：

硫酸亚铁铵的制备流程

[典例]　已知反应I2（s）＋Cl2（g）===2ICl（l），实验室用如图所示装置制取少量ICl（加热、夹持仪器已略去）。

已知：

ICl的熔点为13.9℃，沸点为97.4℃，易水解，且能发生反应：

ICl（l）＋Cl2（g）===ICl3（l）。

（1）装置A中发生反应的化学方程式是_________________________________________。

（2）装置B的作用是________________。

不能用装置F代替装置E，理由是________________________________________________________________________。

（3）所制得的ICl中溶有少量ICl3杂质，提纯的方法是________（填字母）。

A．过滤B．蒸发结晶

C．蒸馏D．分液

（4）用ICl的冰醋酸溶液测定某油脂的不饱和度。

进行如下两个实验，实验过程中有关反应为

①CC＋ICl,CICCl

②ICl＋KI===I2＋KCl

③I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6

实验一：

将0.500g该油脂样品溶于10mL四氯化碳后，加入20mL某ICl的冰醋酸溶液（过量），充分反应后，加入足量KI溶液，生成的碘单质用amol·L－1的Na2S2O3标准溶液滴定，经平行实验，测得消耗的Na2S2O3溶液的平均体积为V1mL。

实验二（空白实验）：

不加油脂样品，其他操作步骤、所用试剂及用量与实验一完全相同，测得消耗的Na2S2O3溶液的平均体积为V2mL。

①滴定过程中可用________作指示剂。

②滴定过程中需要不断振荡，否则会导致V1________（填“偏大”或“偏小”）。

③0.500g该油脂样品所消耗的ICl的物质的量为______mol。

由此数据经换算即可求得该油脂的不饱和度。

解析　

（1）和

（2）认识清楚各装置的作用，A装置为氯气发生装置，B装置为HCl吸收装置，C为干燥装置（因ICl易水解），D为ICl生成装置，E为尾气吸收装置，同时还能防止空气中的水蒸气进入D。

（3）掌握物质分离常用方法的适用范围，本题涉及ICl和ICl3两种沸点不同的互溶液态物质的分离，只能用蒸馏法。

（4）定量测定的原理

本题是通过滴定法分别测定加油脂和不加油脂时消耗Na2S2O3的量来确定油脂中消耗的ICl的物质的量，从而求得油脂中双键的物质的量。

滴定时眼睛注视滴定液中

颜色的变化，若不震荡，可能会局部Na2S2O3过量，而使颜色褪去。

计算油脂消耗的ICl与两次少消耗的Na2S2O3之间的关系为ICl～2Na2S2O3

n（ICl）＝n（Na2S2O3）＝×a（V2－V1）×10－3mol。

答案　

（1）MnO2＋4HCl（浓）△,MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

（2）除去氯气中的氯化氢杂质　装置F中的水蒸气会进入装置D中，使ICl水解（或其他合理答案）

（3）C

（4）①淀粉溶液　②偏小　③5a（V2－V1）×10－4

热点二　常考的物质分离热点装置及方法

1．物质分离热点仪器及装置

（1）热点仪器

①三颈烧瓶是一种常用的化学玻璃仪器，它有三个口，可以同时加入多种反应物，或是加冷凝管、温度计、搅拌器等，常用于物质的制备和分离提纯：

a．通常用于需要控制温度的化学反应，中间孔装搅拌杆，一个侧孔装温度计，另一个滴加反应物料。

b．物质的分离提纯，三颈烧瓶的三颈中间孔可以插上回流管，右侧可插入温度计，左侧主要是用来添加药品的。

②分液漏斗（滴液漏斗），一般为向烧瓶（带磨口塞）中滴加液体，其中（a）能起到平衡气压的作用。

③冷凝管，注意进出水方向（下口进，上口出）。

④布氏漏斗是中间带有多孔瓷板的白色瓷质漏斗，适用于晶体或沉淀等固体与大量溶液分离的实验中，常用于抽滤。

⑤抽滤瓶，与布氏漏斗组成抽滤装置，用于接收液体。

（2）热点组合装置

①蒸馏装置：

②过滤装置

③抽滤装置

为了加快过滤速度，得到较干燥的沉淀，可进行减压过滤（也称抽滤或吸滤）。

减压过滤装置如右图所示。

装置中抽气泵给吸滤瓶减压，造成瓶内与布氏漏斗液面上的压力差，从而加快过滤速度。

吸滤瓶用于承接滤液。

布氏漏斗上有许多小孔，漏斗管插入单孔橡胶塞与吸滤瓶相接。

注意　布氏漏斗的颈口斜面应与吸滤瓶的支管口相对，以便于吸滤。

④热过滤装置　　　　　　　⑤渗析装置图

⑥蒸发结晶装置图　　　　　　　⑦分液装置图

⑧纸层析实验示意图　　　　⑨搅拌滴加回流反应装置

2．物质分离提纯的思维方向

（1）固体混合物的分离提纯

①溶解过滤法（如分离MnO2和KCl的混合物）

②溶解结晶法（如分离KNO3和NaCl的固体混合物）

③升华法（如分离I2、NaCl或NH4Cl、NaCl的混合物）

④加热灼烧法（如除去Na2CO3中的NaHCO3）

（2）气体的分离提纯

①混合法：

如用水洗法除去NO中的NO2、H2中的HCl等。

②加热法：

如用灼热铜网除去N2中的O2。

③吸收法：

如用碱石灰除去气体中的水蒸汽，用Na2O2除去O2中的CO2等。

（3）液体的分离提纯

①萃取法；②分液法；③沉淀法；④生成气体法（如NaCl溶液中的Na2CO3杂质用盐酸除去）；⑤氧化法（还原法），如FeCl3中的FeCl2用Cl2除去，FeCl2中的FeCl3用铁粉除去；⑥转化法如NaHCO3溶液中的Na2CO3用通CO2的方法除去；⑦电解法：

如稀硫酸中的盐酸可用电解法除去等。

1．苯亚甲基苯乙酮俗称查尔酮，淡黄色棱状晶体，熔点58℃，沸点208℃（3.3kPa），易溶于醚、氯仿和苯，微溶于醇。

其制备原理如下：

（1）制备过程中，需在搅拌下滴加苯甲醛，并控制滴加速度使反应温度维持在25～30℃，说明该反应是________（填“放热”或“吸热”）反应。

如温度过高时，则可以采取________措施。

（2）产品结晶前，可以加入几粒成品的查尔酮，其作用是

________________________________________________________________________。

（3）结晶完全后，需抽滤收集产物。

抽滤装置所包含的仪器除减压系统外还有________、________（填仪器名称）。

（4）获得的深色粗产品加入活性炭，用95%乙醇重结晶。

加入活性炭的作用是________________________________________________________________________。

答案　

（1）放热　冰水浴冷却　

（2）提供晶种，加速结晶　（3）吸滤瓶　布氏漏斗　（4）吸附脱色

2．硫代硫酸钠（Na2S2O3）可由亚硫酸钠和硫粉通过化合反应制得：

Na2SO3＋S△,Na2S2O3。

常温下溶液中析出晶体为Na2S2O3·5H2O。

Na2S2O3·5H2O于40～45℃熔化，48℃分解；Na2S2O3易溶于水，不溶于乙醇。

在水中有关物质的溶解度曲线如图1所示。

Ⅰ.现按如下方法制备Na2S2O3·5H2O：

将硫化钠和碳酸钠按反应要求比例一并放入三颈烧瓶中，注入150mL蒸馏水使其溶解，在分液漏斗中，注入浓盐酸，在装置2中加入亚硫酸钠固体，并按图2连接好装置。

（1）仪器2的名称为________________，装置6中可放入________________（填字母）。

A．BaCl2溶液

B．浓H2SO4

C．酸性KMnO4溶液

D．NaOH溶液

（2）打开分液漏斗活塞，注入浓盐酸使反应产生的二氧化硫气体较均匀的通入Na2S和Na2CO3的混合溶液中，并用磁力搅拌器搅动并加热，反应原理为

①Na2CO3＋SO2===Na2SO3＋CO2

②Na2S＋SO2＋H2O===Na2SO3＋H2S

③2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O

④Na2SO3＋S△,Na2S2O3

总反应为2Na2S＋Na2CO3＋4SO2===3Na2S2O3＋CO2

随着SO2气体的通入，看到溶液中有大量浅黄色固体析出，继续通SO2气体，反应约半小时至固体消失，即可停止通气和加热。

若继续通入SO2，又会析出浅黄色沉淀，写出此时发生反应的离子方程式：

________________________________________________。

Ⅱ.分离Na2S2O3·5H2O并测定含量：

（1）为减少产品的损失，操作①为________，操作②是抽滤洗涤干燥，其中洗涤操作是用________________（填试剂）作洗涤剂。

（2）蒸发浓缩滤液直至溶液呈微黄色浑浊为止，蒸发时为什么要控制温度不宜过高________________________________________________________________________。

（3）制得的粗晶体中往往含有少量杂质。

为了测定粗产品中Na2S2O3·5H2O的含量，一般采用在酸性条件下用KMnO4标准液滴定的方法（假定粗产品中杂质与酸性KMnO4溶液不反应）。

KMnO4溶液应置于________（填“酸式”或“碱式”）滴定管中。

答案　Ⅰ.

（1）蒸馏烧瓶　CD

（2）S2O＋SO2＋H2O===S↓＋2HSO

Ⅱ.

（1）趁热过滤　乙醇　

（2）温度过高会导致析出的晶体分解　（3）酸式

3．草酸是一种重要的化工产品。

实验室用硝酸氧化淀粉水解液制备草酸的装置如图所示（加热、搅拌和仪器固定装置均已略去）。

实验过程如下：

①将一定量的淀粉水解液加入三颈瓶中。

②控制反应液温度在55～60℃条件下，边搅拌边缓慢滴

加一定量含有适量催化剂的混酸（65%HNO3与98%H2SO4的质量比为2∶1.5）溶液。

③反应3h左右，冷却，抽滤后再重结晶得草酸晶体。

硝酸氧化淀粉水解液过程中可发生下列反应：

C6H12O6＋12HNO3―→3H2C2O4＋9NO2↑＋3NO↑＋9H2O

C6H12O6＋8HNO3―→6CO2↑＋8NO↑＋10H2O

3H2C2O4＋2HNO3―→6CO2↑＋2NO↑＋4H2O

（1）检验淀粉是否水解完全所需用的试剂为________。

（2）实验中若混酸滴加过快，将导致草酸产率下降，其原因是________________________。

（3）装置C用于尾气吸收，当尾气中n（NO2）∶n（NO）＝1∶1时，过量的NaOH溶液能将NOx全部吸收，原因是________________（用化学方程式表示）。

（4）与用NaOH溶液吸收尾气相比较，若用淀粉水解液吸收尾气，其优、缺点是________________。

（5）草酸重结晶的减压过滤操作中，除烧杯、玻璃棒外，还必须使用属于硅酸盐材料的仪器有________。

答案　

（1）碘水或KII2溶液

（2）由于温度过高、硝酸浓度过大，导致C6H12O6和H2C2O4进一步被氧化

（3）NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O

（4）优点：

提高HNO3利用率　缺点：

NOx吸收不完全

（5）布氏漏斗、吸滤瓶

解析　

（1）利用碘使淀粉变蓝色的性质检验淀粉是否完全水解。

（2）根据所给反应可知，硝酸可将C6H12O6和H2C2O4氧化，则草酸的产率下降。

（3）等体积的NO2、NO与NaOH发生氧化还原反应生成亚硝酸钠。

（4）淀粉水解后的溶液中含有大量的硝酸，因此用其吸收尾气可以提高硝酸的利用率，但是氮的氧化物不能被吸收完全。

（5）减压过滤要用布氏漏斗，为了加快过滤要用吸滤瓶。

探究高考　明确考向

1．[2014·江苏，21（B）]磷酸铁（FePO4·2H2O，难溶于水的米白色固体）可用于生产药物、食品添加剂和锂离子电池的正极材料。

实验室可通过下列实验制备磷酸铁。

（1）称取一定量已除去油污的废铁屑，加入稍过量的稀硫酸，加热、搅拌，反应一段时间后过滤。

反应加热的目的是_________________________________________________________。

（2）向滤液中加入一定量H2O2氧化Fe2＋。

为确定加入H2O2的量，需先用K2Cr2O7标准溶液滴定滤液中的Fe2＋，离子方程式如下：

Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O

①在向滴定管中注入K2Cr2O7标准溶液前，滴定管需要检漏、________和________。

②若滴定xmL滤液中的Fe2＋，消耗amol·L－1K2Cr2O7标准溶液bmL，则滤液中c（Fe2＋）＝________mol·L－1。

③为使滤液中的Fe2＋完全被H2O2氧化，下列实验条件控制正确的是________（填序号）。

A．加入适当过量的H2O2溶液

B．缓慢滴加H2O2溶液并搅拌

C．加热，使反应在较高温度下进行

D．用氨水调节溶液pH＝7

（3）将一定量的Na2HPO4溶液（溶液显碱性）加入含有Fe3＋的溶液中，搅拌、过滤、洗涤、干燥得到FePO4·2H2O。

若反应得到的FePO4·2H2O固体呈棕黄色，则磷酸铁中混有的杂质可能为________。

答案　

（1）加快铁与稀硫酸反应速率

（2）①用蒸馏水洗净　用K2Cr2O7标准溶液润洗2～3次　②　③AB

（3）Fe（OH）3（或氢氧化铁）

解析　

（1）温度越高反应速率越快，因此加热可以加快反应的速率。

（2）①滴定管要先用蒸馏水洗涤，再用待装液体润洗。

②根据题给离子方程式可知，n（Fe2＋）＝6n（Cr2O），c（Fe2＋）＝＝＝mol·L－1。

③加入过量的H2O2，可以使Fe2＋充分被氧化；缓慢滴加H2O2并搅拌，可以使反应更充分；加热会使H2O2发生分解；加入氨水会使Fe2＋转化为沉淀。

故答案为AB。

（3）因为碱性溶液中Fe3＋反应生成红褐色的Fe（OH）3沉淀，从而使得到的FePO4·2H2O固体呈棕黄色。

2．[2013·江苏，21（B）]3,5二甲氧基苯酚是重要的有机合成中间体，可用于天然物质白柠檬素的合成。

一种以间苯三酚为原料的合成反应如下：

甲醇、乙醚和3,5二甲氧基苯酚的部分物理性质见下表：

物质

沸点/℃

熔点/℃

密度（20℃）/g·cm－3

溶解性

甲醇

64.7

—

0.7915

易溶于水

乙醚

34.5

—

0.7138

微溶于水

3,5二甲氧基苯酚

—

33～36

—

易溶于甲醇、乙醚，微溶于水

（1）反应结束后，先分离出甲醇，再加入乙醚进行萃取。

①分离出甲醇的操作是________________。

②萃取用到的分液漏斗使用前需________并洗净，分液时有机层在分液漏斗的________（填“上”或“下”）层。

（2）分离得到的有机层依次用饱和NaHCO3溶液、饱和食盐水、少量蒸馏水进行洗涤。

用饱和NaHCO3溶液洗涤的目的是________；用饱和食盐水洗涤的目的是_______________。

（3）洗涤完成后，通过以下操作分离、提纯产物，正确的操作顺序是________（填字母）。

a．蒸馏除去乙醚　　　　　b．重结晶

c．过滤除去干燥剂d．加入无水CaCl2干燥

（4）固液分离常采用减压过滤。

为了防止倒吸，减压过滤完成后应先________，再________。

答案　

（1）①蒸馏　②检查是否漏水　上

（2）除去HCl　除去少量NaHCO3且减少产物损失

（3）dcab

（4）拆去连接抽气泵和吸滤瓶的橡皮管　关闭抽气泵

解析　

（1）甲醇和3,5二甲氧基苯酚是互溶的，可以利用两者的沸点不同，用蒸馏的方法进行分离。

使用分液漏斗时首先要对分液漏斗进行是否漏水的检查。

由于乙醚的密度比水小，所以有机层在分液漏斗的上层。

（2）由于在合成时所用的是氯化氢的甲醇溶液，所以加NaHCO3溶液的目的是除去HCl，用饱和食盐水洗涤的目的是除去少量的NaHCO3杂质，同时可以减少3,5二甲氧基苯酚的损失。

（3）洗涤后，产物中仍混有H2O和乙醚，所以先加入无水CaCl2除去H2O，然后过滤除去CaCl2。

通过蒸馏除去乙醚，最后重结晶得到纯净的3,5二甲氧基苯酚。

所以操作顺序为dcab。

（4）倒吸主要是由于压强减小造成的，所以为了防止倒吸，结束时应先拆去连接抽气泵和吸滤瓶的橡皮管，最后再关闭抽气泵。

3．[2012·江苏，21（B）]次硫酸氢钠甲醛（NaHSO2·HCHO·2H2O）在印染、医药以及原子能工业中应用广泛。

以Na2SO3、SO2、HCHO和锌粉为原料制备次硫酸氢钠甲醛的实验步骤如下：

步骤1：

在烧瓶中（装置如图所示）加入一定量Na2SO3和水，搅拌溶解，缓慢通入SO2，至溶液pH约为4，制得NaHSO3溶液。

步骤2：

将装置A中导气管换成橡皮塞。

向烧瓶中加入稍过量的锌粉和一定量甲醛溶液，在80～90℃下，反应约3h，冷却至室温，抽滤。

步骤3：

将滤液真空蒸发浓缩，冷却结晶。

（1）装置B的烧杯中应加入的溶液是____________。

（2）①步骤2中，反应生成的Zn（OH）2会覆盖在锌粉表面阻止反应进行，防止该现象发生的措施是________________________________________________________________________。

②冷凝管中回流的主要物质除H2O外还有__________（填化学式）。

（3）①抽滤装置所包含的仪器除减压系统外还有______________________________________________、____________（填仪器名称）。

②滤渣的主要成分有__________、__________（填化学式）。

（4）次硫酸氢钠甲醛具有强还原性，且在120℃以上发生分解。

步骤3中不在敞口容器中蒸发浓缩的原因是_________________________________________________。

答案　

（1）NaOH溶液　

（2）①快速搅拌　②HCHO

（3）①吸滤瓶　布氏漏斗　②Zn（OH）2　Zn　（4）防止产物被空气氧化

解析　

（1）实验中未参与反应的SO2气体会经过导气管进入B装置，可用NaOH溶液吸收SO2，以防止污染环境。

（2）①为防止Zn（OH）2覆盖在锌粉表面阻止反应进行，可快速搅拌，避免固体在三颈烧瓶底部沉积。

②HCHO易挥发，在80～90℃条件下会大量挥发，加冷凝管，可使HCHO冷凝回流，提高HCHO的利用率。

③抽滤装置不同于普通过滤装置，由减压系统（一般用真空泵）、吸滤瓶和布氏漏斗等组成。

抽滤后，滤渣中含有未反应的锌粉及反应产生的Zn（OH）2等。

（4）次硫酸氢钠甲醛具有强还原性，在敞口容器中蒸发浓缩，可被空气中的O2氧化而变质。

练出高分

1．绿矾（FeSO4·7H2O）、硫酸铵以相等物质的量混合可制得摩尔盐晶体，反应原理为（NH4）2SO4＋FeSO4＋6H2O===（NH4）2SO4·FeSO4·6H2O↓。

其流程可表示为

（1）洗涤中Na2CO3的主要作用是______________________________________。

（2）结晶过程中要加热蒸发溶剂，浓缩结晶。

应加热到________时，停止加热。

（3）过滤是用右图所示装置进行的，这种过滤跟普通过滤相比，除了过滤速度快外，还有一个优点是________________________________________________________________________。

（4）用无水乙醇洗涤的目的是____________________________________________

________________________________________________________________________。

（5）产品中Fe2＋的定量分析：

制得的摩尔盐样品中往往含有极少量的Fe3＋。

为了测定摩尔盐产品中Fe2＋的含量，一般采用在酸性条件下KMnO4标准溶液滴定的方法。

称取4.0g的摩尔盐样品，溶于水，并加入适量稀硫酸。

用0.2mol·L－1KMnO4溶液滴定，当溶液中Fe2＋全部被氧化时，消耗KMnO4溶液10.00mL。

①本实验的指示剂是________（填字母）。

A．酚酞B．甲基橙C．石蕊D．不需要

②产品中Fe2＋的质量分数为______________________________________________________。

答案　

（1）利用碳酸钠溶液呈碱性，除去铁表面的油污

（2）溶液表面出现晶膜时

（3）能得到较干燥的沉淀

（4）除去水分，减少固体损失

（5）①D　②14%

2．已知：

不同温度下苯甲酸在水中的溶解度为0.18g（4℃）、0.34g（25℃）、6.8g（95℃）；乙醚的沸点为34.6℃。

实验室常用苯甲醛制备苯甲醇和苯甲酸，其原理为

2C6H5—CHO＋NaOH―→C6H5—CH2OH＋C6H5—COONa

实验步骤如下：

①向如图所示装置中加入适量NaOH、水和苯甲醛，混匀、加热，使反应充分进行。

②从冷凝管下口加入冷水，混匀，冷却。

倒入分液漏斗，用乙醚萃取、分液。

水层保留待用。

将乙醚层依次用10%碳酸钠溶液、水洗涤。

③将乙醚层倒入盛有少量无水硫酸镁的干燥锥形瓶中，混匀、静置后将其转入蒸馏装置，缓慢均匀加热除去乙醚，收集198～204℃馏分得苯甲醇。

④将步骤②中的水层和适量浓盐酸混合均匀，析出白色固体。

冷却、抽滤得粗产品，将粗产品提纯得苯甲酸。

（1）步骤②中，最后用水洗涤的作用是____________________________。

将分液漏斗中两层液体分离开的实验操作方法是：

先________________________，再_______________。

（2）步骤③中无水硫酸镁的作用是____________。

（3）步骤④中水层和浓盐酸混合后发生反应的化学方程式为__________________________________________；将反应后混合物冷却的目的是________________________________________________________________________。

（4）抽滤装置所包含的仪器除减压系统外，还有______、________（填仪器名称）。

答案　

（1）除去NaOH、苯甲酸钠、碳酸钠等　把下层液体从下端放出　把上层液体从上口倒出

（2）干燥剂

（3）C6H5—COONa＋HCl―→C6H5—COOH＋NaCl

使苯甲酸尽可能多的析出

（4）吸滤瓶　布氏漏斗

解析　本题考查仪器的选择、措施的作用和方案的设计。

（1）水洗的目的是除去可溶性的杂质，实现与有机物的分离。

分液时下层液体从下口流出，上层液体应从上端倒出。

（3）实验需要制备苯甲酸，而苯甲酸钠属于钠盐溶解在水中，所以加入浓盐酸将其转化成苯甲酸，利用其溶解度随温度的变化关系，冷却、沉淀。

（4）抽滤需要吸滤瓶和布氏漏斗。

3．过氧化尿素是一种无毒无味的白色粉末，是一种新型的漂白剂与消毒剂。

它的合成原理：

CO（NH2）2＋H2O2CO（NH2）2·H2O2。

请回答下列问题：

（1）流程图中反应器的装置如图所示，