2026全国版高考化学一轮基础知识扩展练--第十四章 实验方案的设计与评价（含解析）

2026全国版高考化学一轮
第十四章　实验方案的设计与评价
1.CuBr是常用的催化剂,受热易分解。可通过反应SO2+2Cu2++2Br-+2H2O 2CuBr↓+S+4H+制备。下列实验室制备CuBr的实验装置和操作不能达到实验目的的是(　　)
　　
　　
A.用装置甲制备SO2气体
B.用装置乙收集SO2气体
C.用装置丙制备CuBr
D.用装置丁吸收多余的SO2气体
2.草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)呈黄色,难溶于水,具有强还原性。用下列装置制备草酸亚铁晶体。
下列操作错误的是(　　)
A.配制溶液的蒸馏水需经煮沸后迅速冷却
B.检查装置气密性后,打开K1、K3、K4,关闭K2
C.P中不再冒出气泡时,打开K2,关闭K1、K3
D.反应结束后将N中混合物过滤、洗涤、干燥得草酸亚铁晶体
3.下列实验目的对应的实验方案、现象和结论都正确的是(　　)
选项 实验目的 实验方案 现象和结论
A 探究金属钠在氧气中燃烧所得固体的成分 取少量固体粉末,加入2~3 mL蒸馏水 有气体生成,说明固体为Na2O2
B 探究温度对化学平衡的影响 将装有NO2气体的密闭烧瓶放入热水浴中 气体颜色变深,说明升温使平衡向生成NO2的方向移动
C 探究BaSO4是否属于强电解质 向稀硫酸中滴加等浓度等体积的Ba(OH)2溶液,同时测定溶液电导率变化 电导率下降,说明BaSO4为弱电解质
D 探究菠菜中Fe元素的价态 将菠菜研磨后加入稀硝酸,过滤后取滤液加入KSCN溶液 溶液变为红色,说明菠菜中Fe元素为+3价
4.实验室利用下列装置进行实验,不能达到实验目的的是(　　)
A.用装置甲制取Cl2
B.用装置乙除去Cl2中混有的HCl气体
C.用装置丙验证潮湿的Cl2具有漂白性
D.用装置丁吸收尾气中的Cl2
5.根据下列有关实验方案设计和现象,所得结论不正确的是(　　)
选项 实验方案 现象 结论
A 将打磨过的铁铜合金放在氨水中一段时间 溶液变为深蓝色 可能是铜在氨水中发生吸氧腐蚀
B 向3 mL Fe(NO3)3溶液中滴加几滴HI溶液,振荡,再滴加1 mL淀粉溶液 溶液显蓝色 I-的还原性比Fe2+的强
C 将Na2CO3·10H2O和NH4NO3固体混合并用玻璃棒快速搅拌 有刺激性气味的气体产生,并伴随降温 该反应能发生的主要原因是熵增
D 室温下,用精密pH试纸测定0.1 mol·L-1 NH4HCO3溶液的pH 测得pH为7.8 Kb(NH3·H2O)>(H2CO3)
6.下列实验探究方案能达到探究目的的是(　　)
选项 实验探究方案 探究目的
A 向淀粉溶液中加适量20%H2SO4溶液,加热,冷却后加新制Cu(OH)2,加热,观察溶液变化 淀粉发生水解
B 向NaCl、NaI的混合稀溶液中滴入少量稀AgNO3溶液,观察产生沉淀颜色 Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
C 用pH计测定等浓度盐酸和HI溶液的pH Cl的非金属性比I强
D 向含有FeSO4溶液的试管中滴加几滴KSCN溶液,振荡,再滴加几滴新制氯水,观察溶液颜色变化 Fe2+具有还原性
7.草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)呈黄色,难溶于水,具有强还原性。用下列装置制备草酸亚铁晶体。下列操作错误的是(　　)
A.配制溶液的蒸馏水需经煮沸后迅速冷却
B.检查气密性后,打开K1、K3、K4,关闭K2
C.P中不再冒出气泡时,打开K2,关闭K1、K3
D.反应结束将N中混合物过滤、洗涤、干燥得草酸亚铁晶体
8.ClO2是一种极易溶于水且几乎不与冷水反应的黄绿色气体(沸点:11 ℃),实验室制备纯净ClO2溶液的装置如图所示:
已知下列反应:NaClO3+HCl NaCl+ClO2+Cl2+H2O;NaClO2+HCl NaCl+ClO2+H2O;NaClO2+Cl2 ClO2+NaCl(均未配平)。下列说法正确的是(　　)
A.a中通入的N2可用CO2或SO2代替
B.b中NaClO2可用饱和食盐水代替
C.c中广口瓶最好放在冰水浴中冷却
D.d中吸收尾气后只生成一种溶质
9.我国科学家用下列实验研究硫酸盐会加剧雾霾的原因,以N2或空气为载气,将SO2和NO2按一定比例混合,通入不同吸收液,相同时间后,检测吸收液中S含量,数据如下:
反应 载气 吸收液 S含量 数据分析
① N2 蒸馏水 a Ⅰ.b≈d>a≈c Ⅱ.若起始不通入NO2,则最终检测不到S
② 3%氨水 b
③ 空气 蒸馏水 c
④ 3%氨水 d
下列说法中正确的是(　　)
A.SO2和NO2都属于酸性氧化物
B.从反应①和③来看,还原产物可能是NO
C.从上述实验可以得出碱性环境中两者的反应速率更快
D.实验结果表明硫酸盐的形成还和空气中的O2有关
10.利用对应试剂,通过下列实验装置能实现相关气体制备与收集的是(　　)
选项 试剂a 试剂b 气体
A 稀硫酸 锌粒 H2
B 稀硫酸 硫化亚铁固体 H2S
C 浓硫酸 铜片 SO2
D 过氧化氢溶液 二氧化锰固体 O2
11.环己烯是重要的化工原料,实验室制备流程如下。下列说法错误的是(　　)
环己烯粗品 有机相
A.可用酸性KMnO4溶液检验粗品中的环己烯
B.饱和食盐水能降低环己烯在水相中的溶解度,利于分层
C.分液时,有机相应从分液漏斗上口倒出
D.操作a用到的仪器有酒精灯、直形冷凝管等
12.下列操作能达到实验目的的是(　　)
实验目的 实验操作
A 比较Cl、S的非金属性 向NaHS溶液中滴入稀盐酸,看是否生成臭鸡蛋气味气体
B 探究浓度对反应速率的影响 向2支盛有5 mL不同浓度NaHSO3溶液的试管中同时加入2 mL 5% H2O2溶液,观察实验现象
C 测定CuSO4溶液的pH 用玻璃棒蘸取CuSO4溶液滴在干燥的pH试纸上,半分钟后与标准比色卡对比
D 证明物质氧化性的强弱与pH有关 甲试管中加入KMnO4溶液,滴入浓盐酸,试管中产生黄绿色气体;乙试管中加入K2MnO4溶液和NaOH溶液,通入氯气,试管中溶液变为紫红色
13.某小组制备SO2并探究SO2与BaCl2溶液的反应。
(1)实验Ⅰ:室温下,按图示组装仪器(夹持装置已省略),检查装置气密性后向B注入一定量50%的H2SO4溶液,B中迅速产生大量气体,三到五分钟后D中出现白色浑浊,并闻到刺激性气味。据此回答:
①仪器A是　　　　(填仪器名称)。
②C可以除去SO2中可能混有的H2SO4蒸气,写出相应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)D中出现白色浑浊的理论及可能性分析
猜测一:SO2溶于水生成H2SO3,继而与BaCl2发生复分解反应,形成BaSO3白色沉淀。
查阅资料:
ⅰ.室温下:H2SO3 H++HS H++S=6.0×10-8;BaSO3(s) Ba2+(aq)+S(aq),Ksp=5.0×10-10
ⅱ.室温下,H2SO3溶液中H+、HS浓度与H2SO3浓度关系如下图:
①如图可知:当c(H2SO3)≥10-6 mol/L时,c(H+)与c(HS)几乎相等,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
计算可得,此时c(S)=　　　　 mol/L,实验Ⅰ条件下　　　　(填“可能”或“不可能”)生成BaSO3白色沉淀。
猜测二:SO2具有强还原性,可能被溶液或空气中的O2氧化,继而生成BaSO4白色沉淀。
②写出猜测二对应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)实验探究:小组经过讨论,设计了室温条件下的实验Ⅱ~Ⅳ。
编号 实验操作 现象
Ⅱ 烧杯中出现白色浑浊
Ⅲ 白色浊液很快全部溶解,得到澄清溶液;数小时内烧杯中溶液依旧澄清
Ⅳ 烧杯中蒸馏水变浑浊,数小时内沉淀的量无明显变化;数天后沉淀量才明显增加
①实验Ⅱ煮沸、油覆的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②综合实验Ⅱ、Ⅲ分析:实验Ⅰ中沉淀为　　(填合适的选项)。
a.仅BaSO3
b.仅BaSO4
c.BaSO3和BaSO4的混合物
③实验Ⅳ数天后新增的沉淀经检验确认为BaSO4。结合速率相关知识,能够得出结论:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
14.电解原理具有广泛的应用。某实验小组按照课本内容进行电解CuCl2溶液实验。
(1)溶液配制:
①实验室在配制CuCl2溶液时需加入少许盐酸,目的是　　　　　　　　;氯化铜溶液中存在:[Cu(H2O)4]2+(蓝色)+4Cl- [CuCl4]2-(黄色)+4H2O　ΔH>0,加热盛有CuCl2溶液的试管,试管中溶液颜色变为　　　　。
②若要配制1 000 mL 2 mol/L的CuCl2溶液,为使配制过程中不出现浑浊现象,至少需要滴加0.2 mol/L的盐酸　　　　滴(已知:Ksp[Cu(OH)2]=2.0×10-20,每滴溶液的体积约0.05 mL,加入盐酸后溶液体积变化忽略不计)。
(2)按图中装置进行电解饱和CuCl2溶液实验:阴极发生的电极反应为　　　　　　　;阳极口放置湿润的淀粉-KI试纸可观察到　　　　(填实验现象)。
(3)按图电解饱和CuCl2溶液一段时间后,阴极石墨棒上有异常现象:石墨棒上除有红色固体外还附着大量白色固体。
探究异常现象:
已知:ⅰ.相关物质颜色:铜(红色)、Cu2O(砖红色)、CuCl(白色)、CuOH(黄色,不稳定,易分解)。
ⅱ.CuCl易溶于浓盐酸,CuCl(s)+Cl-(aq) [CuCl2]-(aq)(无色)。
ⅲ.Cu+在水中不稳定,易发生歧化反应。
经检验:红色固体中无Cu2O。
提出假设:红色固体是铜,白色固体是CuCl。
验证假设:设计下列实验。
序号 实验操作 实验现象
A 将有固体析出的石墨棒一端插入盛有2 mL稀硝酸的试管中,反应完后取出,再向试管中滴加几滴AgNO3溶液 石墨棒上红色和白色物质都消失;无色溶液变为　Ⅰ　,并有无色气体产生,在接近试管口处变红色;加入AgNO3溶液产生白色沉淀
B 将有固体析出的石墨棒一端插入盛有2 mL 　Ⅱ　的试管中,反应完后取出,再向试管中加入一定量的水 石墨棒上红色固体不溶,白色固体消失,溶液无色;加水后出现白色沉淀
①上表中空格处应填写的内容是:Ⅰ　　　、Ⅱ　　　。
②实验B加水后出现白色沉淀的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
结论:猜想正确。
(4)阴极生成CuCl的电极反应式为　　　　　　　　　　　　。
15.某兴趣小组研究Na2S溶液与不同盐溶液的反应。
实验 试剂 现象
试管 滴管
0.1 mol/L AgNO3溶液(pH=a) 0.1 mol/L Na2S溶液(pH=9) ①出现黑色沉淀
0.1 mol/L Fe(NO3)3溶液(pH=a) ②溶液棕黄色变浅,有淡黄色沉淀生成
0.1 mol/L CuSO4溶液(pH=a) ③出现黑色沉淀
(1)配制0.1 mol/L Fe(NO3)3溶液时先将Fe(NO3)3·9H2O晶体溶于硝酸中,目的是　　　　　　　　;用离子方程式解释Na2S溶液显碱性的原因:　　　　　　　　　　。
(2)甲同学根据金属离子的氧化性:Ag+>Fe3+>Cu2+,推测现象②与③不同的原因是Cu2+与S2-反应生成CuS沉淀,而Fe3+氧化性较强,将S2-氧化成S单质。乙同学认为该解释不全面,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)乙同学结合甲同学的信息,推测现象①出现的黑色沉淀为Ag,可能还含有Ag2O、Ag2S,并设计实验进行验证。
已知:ⅰ.浓硝酸能将Ag2S转化为Ag+和S;
ⅱ.Ag2O能溶解在浓氨水中形成银氨溶液,而Ag2S和Ag均不能。银氨溶液中存在平衡:Ag++2NH3 [Ag(NH3)2]+。
实验步骤 现象 结论
取少量黑色沉淀,加入适量浓氨水,振荡,静置后,取少量上层清液于试管中,滴加稀盐酸 无明显现象 　　　
另取少量黑色沉淀,加入适量浓硝酸,振荡,加入试剂a　　　　　(填化学式) 　　　　,沉淀溶解,加入试剂a产生白色沉淀 黑色沉淀含Ag2S
(4)为确定黑色沉淀中是否存在Ag,兴趣小组成员查阅资料发现:在电解质溶液中,银表面存在Ag+,加入浓HI溶液可使Ag溶解形成[AgI2]-和H2,Ag溶解的原因一方面与电极电势有关,另一方面是由于　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(请从平衡移动的角度分析)。加入浓HI溶液后,未观察到气泡产生,证明黑色沉淀中不存在Ag。
(5)进一步探究AgNO3在一定条件下是否能够氧化Na2S,丙同学设计如图实验,测得电压为U1(已知:电压大小反映了物质氧化性、还原性强弱的差异;物质氧化性与还原性强弱差异越大,电压越大)。
①将0.1 mol/L的AgNO3(pH=a)的溶液替换为　　　　　　　　溶液,记录电压为U2。
②上述实验证实了Ag+可以氧化S2-,其证据是　　　　　　　　。
16.NaClO2是重要的漂白剂和消毒剂,主要用于水、砂糖、油脂的漂白杀菌。实验室制备NaClO2的装置如图1所示。
已知:ⅰ.NaClO2的溶解度曲线如图2所示;若溶液温度高于60 ℃,NaClO2发生分解。
ⅱ.ClO2气体浓度超过10%时,易发生爆炸性分解。
已知:装置A中发生的主要反应为2NaClO3+Na2SO3+H2SO4(浓) 2ClO2↑+2Na2SO4+H2O。
(1)下列实验操作一定能提高ClO2吸收效率的是　　　　。(填序号)
A.装置C采用热水浴
B.加快滴加浓硫酸的速率
C.适当增大H2O2的浓度
D.通过多孔球泡向装置C的混合溶液中通ClO2
(2)装置C的试管中获得的产品往往混有Na2SO4杂质,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)反应过程中,打开K1,并缓慢鼓入N2的目的是　　　　　　　　。
(4)反应结束后,补充完整制取NaClO2晶体的实验方案:取装置C试管中的溶液,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,低温干燥,得到NaClO2晶体。(实验中须使用稀盐酸、BaCl2溶液、蒸馏水)
(5)产品中NaClO2质量分数的测定:称取5.000 g产品配成250 mL溶液;取25.00 mL所配溶液,加入足量KI溶液和稀硫酸,发生反应:I-+H++Cl I2+Cl-+H2O;向充分反应后的混合物中逐滴加入0.840 0 mol·L-1 Na2S2O3溶液至恰好完全反应:Na2S2O3+I2 Na2S4O6+NaI(方程式均未配平),消耗Na2S2O3溶液20.00 mL。
①若加入KI溶液后在空气中放置时间过长,会导致测得的NaClO2质量分数　　　　　(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
②已知产品中的杂质不与KI、NaClO2发生反应。产品中NaClO2的质量分数为　　　　。
17.某学习小组利用下图所示装置测定空气中甲醛的含量。
(1)高锰酸钾测定法
步骤Ⅰ:将40.00 mL 0.000 1 mol·L-1的KMnO4溶液盛放于A中,再加入硫酸酸化。
步骤Ⅱ:取下玻璃塞,打开K1,关闭K2,使可滑动隔板慢慢由最右端拉至最左端,关闭K1,打开K2,缓慢推动滑动隔板至最右端,将气体全部推出。
步骤Ⅲ:重复上述操作至三颈烧瓶中溶液恰好褪色。
①反应过程中有CO2逸出,写出A中发生反应的离子方程式:　　　　　　　
　　　　　　　　　。
②若1 L待测空气中含有2.5×10-6 mol甲醛,则至少将“步骤Ⅱ”进行　　　次才能使溶液褪色。
③图中用毛细管代替玻璃导管,其目的是　　　　　　　　　　　　　 　　　　 　。
(2)银-Ferrozine法
测定方法:先制备银氨溶液,然后向银氨溶液中通入甲醛,将银氨溶液还原为Ag,然后通过测定Ag的量计算出甲醛的含量。
①画出[Ag(NH3)2]+的结构式:　　　　　　　　。
②制备银氨溶液时,仪器A中放置的试剂是　　　(填“AgNO3溶液”或“氨水”)。
③补充完整用含银废料[含Ag、Al(OH)3]制备硝酸银晶体的实验方案:取一定量的含银废料,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,
蒸发浓缩、冷却结晶,用无水乙醇洗涤2~3次,干燥。(实验中必须使用的试剂和设备:10 mol·L-1的HNO3溶液、稀盐酸、通风设备)
18.以酸性蚀刻液(主要含CuC和H+)和碱性蚀刻液[主要含Cu(NH3和Cl-]制备硫酸铜,并回收氯化铵的实验流程如下:
(1)①基态Cu2+的核外电子排布式为　　　　　　　　。
②将一定量的酸性蚀刻液和碱性蚀刻液加入三颈烧瓶(装置如图1所示)中,通入NH3或HCl调节溶液pH在5.5左右,充分中和后,获得碱式氯化铜沉淀。实验中球形干燥管的作用是　　　　　　　。
(2)①“化浆酸化”后经结晶得硫酸铜粗品,其中含有的主要杂质是　　　(填化学式)。
②将硫酸铜粗品溶于热水形成饱和溶液,加入适量乙醇搅拌,冷却后过滤,洗涤,可制得高纯度CuSO4·5H2O。加入乙醇的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)由硫酸铜制备碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]。已知Cu2(OH)2CO3的产率{×100%}随起始n(Na2CO3)与n(CuSO4)的比值和溶液pH的关系如图2所示。
①补充完整制取Cu2(OH)2CO3的实验方案:向烧杯中加入30 mL 0.5 mol·L-1 Na2CO3溶液,将烧杯置于70 ℃的水浴中,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,低温烘干,得到Cu2(OH)2CO3。(实验中可选用的试剂或仪器:0.5 mol·L-1 CuSO4溶液、1.0 mol·L-1 BaCl2溶液、0.1 mol·L-1 NaOH溶液、0.1 mol·L-1盐酸、pH计)
②实验时发现,若反应时溶液pH过大,所得Cu2(OH)2CO3的产率偏低,但Cu元素含量偏高,原因是　　　　　　　　。
19.硫代硫酸钠(Na2S2O3·5H2O)是一种无色透明的晶体,易溶于水,难溶于乙醇,具有强烈的还原性,酸性条件下不稳定,常用作定影剂、还原剂、媒染剂、麦秆和毛的漂白剂以及纸浆漂白时的脱氯剂。某小组制备硫代硫酸钠的实验装置如图。
回答下列问题:
(1)仪器X的名称为　　　　;实验过程中若该装置中压强过大,可观察到的现象是　　　　　　　　　　。
(2)室温下,用Na2S·9H2O配制Na2S溶液,溶解需要较长时间且易变质产生浑浊,加热溶解时则会产生具有臭鸡蛋气味的　　　　气体(填化学式)。故Na2S和Na2CO3混合溶液的配制方法:先将Na2CO3溶于温水,再将Na2S·9H2O溶于Na2CO3溶液中,得到透明溶液,且溶解时间大大缩短,这样操作的目的是　　　　　　　　　　　　。
(3)单向阀的作用是　　　　　。
(4)实验过程中,随着SO2的通入,三颈烧瓶中先析出浅黄色沉淀且逐渐增多,然后沉淀量保持不变并产生无色无味气体,之后沉淀逐渐减少至溶液澄清,三步反应的总反应为2Na2S+Na2CO3+4SO2 3Na2S2O3+CO2。用注射器取样检测溶液的pH约为7时,需停止向三颈烧瓶中通入SO2气体,停止通气的操作是　　　　　　　　　　　　。
(5)反应后的溶液经低温(45~47 ℃)蒸发浓缩、加入试剂Y并冷却结晶、过滤、试剂Y洗涤、干燥,得到Na2S2O3·5H2O粗产品,试剂Y的化学名称是　　　　　。
20.乙二胺四乙酸铁钠(用NaFeY表示,摩尔质量为367 g·mol-1)可用作感光材料冲洗药品及漂白剂。实验室中制备少量乙二胺四乙酸铁钠晶体(NaFeY·3H2O),涉及反应的化学方程式为2Fe(OH)3+Na2CO3+2H4Y 2NaFeY+CO2↑+7H2O。实验步骤如下:
①取一定量FeCl3·6H2O于烧杯中溶解,分批次加入适量浓氨水,搅拌、过滤、洗涤、干燥。
②将Fe(OH)3、乙二胺四乙酸、H2O加入三颈烧瓶(装置如图),用Na2CO3溶液调节pH,搅拌、80 ℃反应1 h,经过一系列操作,洗涤,晾干得到产品。
回答下列问题:
(1)仪器a的名称为　　　　　　。
(2)实验中在滴加Na2CO3溶液时　　　　(填“需要”或“不需要”)打开仪器b上口活塞,使用仪器b前需要　　　　　　　　。
(3)步骤①中反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　。
(4)步骤②中控制80 ℃适合采取的加热方式为　　　　　。
(5)步骤②中的“一系列操作”为　　　　　　　　　　　　。
(6)称取m g晶体产品,加稀硫酸溶解后配成100 mL溶液。取出10.00 mL,加入稍过量的KI溶液,充分反应后,滴入几滴淀粉溶液,用c mol·L-1 Na2S2O3标准液滴定,重复操作2~3次,消耗Na2S2O3标准液平均值为V mL。
已知:I2+2S2 2I-+S4。
①滴定终点的现象为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②计算可知,样品中NaFeY·3H2O的质量分数为　　　　%。
21.喹啉广泛用于医药、染料、农药和化学助剂等领域。在无水体系中利用Skraup反应制备喹啉的反应原理如下:
物质 分子式 相对分子质量 熔点/℃ 沸点/℃
甘油 C3H8O3 92 17.8 290
苯胺 C6H7N 93 -6.2 184
硝基苯 C6H5O2N 123 6 210
喹啉 C9H7N 129 -15.6 238.1
已知:ⅰ.喹啉具有碱性,在较高温度下易被氧化;
ⅱ.硫酸亚铁作反应的缓和剂。
实验步骤:
①预热:在250 mL三颈烧瓶中,加入2.0 g FeSO4·7H2O晶体和19 g无水甘油,控制温度在180 ℃左右,加热5 min。
②加料:待自然降温至100 ℃左右,依次加入4.65 g苯胺,4 g硝基苯和9 mL浓硫酸。
③制备:先用小火加热装置A,当反应液微沸时先立即移去加热装置,保持微沸继续反应,后小火回流2 h。
④氧化:向反应液中加入40%的NaOH溶液呈强碱性,用水蒸气蒸馏。将馏出液用浓硫酸酸化至强酸性,然后用冰盐浴冷却至0 ℃,慢慢加入NaNO2溶液至反应液使淀粉-KI试纸变蓝立即停止。再将反应液置于沸水中加热15 min,待无色气体逸出后,停止加热。
⑤蒸出:将溶液转移至圆底烧瓶,滴加40% NaOH溶液至强碱性,再用水蒸气蒸出。
⑥提纯:将粗品经分离、提纯、干燥后得到产品4.30 g。
请回答下列问题:
(1)仪器a的名称是　　　　。步骤①预热的目的是　　　　。
(2)步骤③中,移去加热装置后若反应液继续沸腾,可采取的方法是　　　　　　　　。
(3)用离子方程式表示步骤④中淀粉-KI试纸变蓝的原因:　　　　　　　　　　　　。
(4)已知与NaNO2在酸性条件下反应生成重氮盐,加热煮沸时水解产生N2和苯酚。
步骤⑤中加入40% NaOH溶液的作用有:①　　　　　　,②将喹啉硫酸盐转化为喹啉,③中和苯酚,使之转化为苯酚钠从有机物中分离。
(5)检验步骤⑤中苯酚是否除尽的实验操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(6)计算该实验中喹啉的产率:　　　　(结果保留三位有效数字)。
22.钒被称为“工业味精”,在发展现代工业、国防等方面发挥着重要的作用。V2O5有强氧化性,在实验室以V2O5为原料制备氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体,此晶体难溶于水,其化学式为(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O,是制备热敏材料VO2的原料。过程如下:
V2O5 VOCl2溶液
(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O
已知:①氧化性:V2O5>Cl2;②VO2+能被O2氧化。
(1)步骤Ⅰ中除生成VOCl2外,还生成绿色环保、无毒无害的产物。若只用浓盐酸与V2O5反应也能制备VOCl2溶液,从环保角度分析,不使用浓盐酸的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)步骤Ⅱ可在如下装置中进行:
　　　
A B
　　　
C D
①装置E的名称为　　　　　　。
②为了排尽装置中的空气,防止VO2+被氧化,上述装置依次连接的合理顺序为c→　　　　　　　(按气流方向,用小写字母表示)。
③连接好装置,检查装置气密性良好后,加入试剂,开始实验,具体操作为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)实验结束时,将析出的产品过滤,用饱和NH4HCO3溶液洗涤。证明沉淀已经洗涤干净的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)测定粗产品中钒的含量。实验步骤如下:
称量a g产品于锥形瓶中,用稀硫酸溶解后得到含VO2+的溶液,加入0.02 mol·L-1 KMnO4溶液至稍过量,加入某还原剂除去过量的KMnO4,最后用c mol·L-1 (NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点(V+Fe2++2H+ VO2++Fe3++H2O),消耗标准溶液的体积为b mL。粗产品中钒的质量分数表达式为　　　　(以VO2+计,用含a、b、c的代数式表示)。若(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液部分变质,则测定结果　　　　(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
答案　(1)浓盐酸与V2O5反应会生成氯气污染环境
(2)①恒压滴液漏斗　②a→b→f→g→d→e　③先打开K1,当装置C中溶液变浑浊时,再关闭K1,打开K2
(3)取最后一次洗涤液,先加入稀硝酸酸化,再加入硝酸银溶液,如无沉淀产生,则说明已经洗涤干净
(4)%　偏高
23.铋酸钠(NaBiO3)为浅黄色固体,不溶于冷水,在空气、热水或酸中逐渐分解。实验室利用氯气在NaOH溶液中氧化Bi(OH)3制取NaBiO3的装置如图所示(加热和夹持仪器略)。已知Bi(OH)3是白色固体,难溶于水。回答下列问题:
(1)乙装置盛放的试剂为　　　　　,乙中直玻璃管的作用为　　　　　　　　　。
(2)丙中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　,当观察到丙中白色固体消失时,应及时关闭K3和K1,原因是　　　　　　　　　　　　　。
(3)反应结束后,为从丙中获取NaBiO3粗产品,从下列选项中选出最合理的操作并排序:　　　　(填标号)。
a.用普通漏斗过滤　　b.用布氏漏斗抽滤　
c.在干燥器中干燥　　　　d.冷水洗涤
e.热水洗涤　　　　f.自然晾干
g.在冰水中冷却
(4)取上述NaBiO3产品w g,加入足量稀硫酸和MnSO4稀溶液使其完全反应,还原产物为Bi3+,再用c mol·L-1 H2C2O4标准溶液滴定生成的Mn(发生反应:H2C2O4+Mn CO2+Mn2++H2O,未配平),滴定达终点时消耗标准溶液V mL。滴定终点的现象为　　　　　　　　　　　　　　,产品中NaBiO3的质量分数为　　　　　　(用含w、c、V的代数式表示)。
24.柠檬酸铁铵[(NH4)3Fe(C6H5O7)2]是棕色或绿色的鳞片或粉末,易溶于水,不溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,常用于照相业和制药工业,还可作为食品铁强化剂。实验室利用柠檬酸()制备柠檬酸铁铵的步骤如下:
ⅰ.向仪器A中加入一定量处理过的铁粉,利用仪器B将过量的80 ℃柠檬酸溶液逐滴加入并不断搅拌,同时控温80 ℃至反应结束,此时溶液底部析出大量的柠檬酸亚铁(FeC6H6O7)白色沉淀;
ⅱ.用冷水降温至40 ℃,再用仪器C滴加一定量的浓氨水充分反应,生成柠檬酸亚铁铵(NH4FeC6H5O7);
ⅲ.继续控温40 ℃,再用另一个仪器C缓慢滴加一定量的双氧水充分反应;
ⅳ.再向溶液中加入大量乙醇,经一系列操作,称量得到m g产品。
已知:柠檬酸铁铵[(NH4)3Fe(C6H5O7)2]是柠檬酸铁(FeC6H5O7)和柠檬酸铵[(NH4)3C6H5O7]形成的复盐;5%柠檬酸铁铵溶液的pH约为6.5。
回答下列问题:
(1)仪器A的名称是　　　　　。步骤ⅰ中,用稍过量的柠檬酸溶液,原因为　　　　。
(2)步骤ⅱ、ⅲ中均需控温40 ℃的原因是　　　　　　　　　　　　。
(3)步骤ⅲ中制备柠檬酸铁铵的化学方程式为　　　　　　　　　　。
(4)步骤ⅳ中,完成“一系列操作”所需要的装置有　　　　　(填标号)。
(5)实验室制得含有杂质的柠檬酸铁铵常标记为(NH4)xFey(C6H5O7)2(Fe为+3价)。将m g实验室产品分为两等份,一份在空气中充分灼烧,冷却称量得0.32 g红色固体。另一份配成250.00 mL溶液,取25.00 mL溶液于锥形瓶中,向锥形瓶中加入足量的甲醛溶液,反应原理为4N+6HCHO 3H++6H2O+(CH2)6N4H+[与NaOH反应时,1 mol (CH2)6N4H+与1 mol H+相当]。摇匀、静置5 min后,加入1~2滴酚酞试液,用0.1 mol/L NaOH标准溶液滴定至终点,消耗NaOH标准溶液的体积为16.00 mL。
①x=　　　　　。
②下列操作使测定的y值偏大的是　　　　(填标号)。
a.分成两等份时,第一份的质量小于第二份的质量
b.在空气中灼烧时,产品没有完全反应就冷却、称量
c.用滴定管量取25.00 mL溶液时,先俯视、后仰视读数
d.用NaOH标准溶液滴定时,开始时尖嘴中有气泡,结束时无气泡
第十四章　实验方案的设计与评价
1.CuBr是常用的催化剂,受热易分解。可通过反应SO2+2Cu2++2Br-+2H2O 2CuBr↓+S+4H+制备。下列实验室制备CuBr的实验装置和操作不能达到实验目的的是(　　)
　　
　　
A.用装置甲制备SO2气体
B.用装置乙收集SO2气体
C.用装置丙制备CuBr
D.用装置丁吸收多余的SO2气体
答案　B　
2.草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)呈黄色,难溶于水,具有强还原性。用下列装置制备草酸亚铁晶体。
下列操作错误的是(　　)
A.配制溶液的蒸馏水需经煮沸后迅速冷却
B.检查装置气密性后,打开K1、K3、K4,关闭K2
C.P中不再冒出气泡时,打开K2,关闭K1、K3
D.反应结束后将N中混合物过滤、洗涤、干燥得草酸亚铁晶体
答案　C　
3.下列实验目的对应的实验方案、现象和结论都正确的是(　　)
选项 实验目的 实验方案 现象和结论
A 探究金属钠在氧气中燃烧所得固体的成分 取少量固体粉末,加入2~3 mL蒸馏水 有气体生成,说明固体为Na2O2
B 探究温度对化学平衡的影响 将装有NO2气体的密闭烧瓶放入热水浴中 气体颜色变深,说明升温使平衡向生成NO2的方向移动
C 探究BaSO4是否属于强电解质 向稀硫酸中滴加等浓度等体积的Ba(OH)2溶液,同时测定溶液电导率变化 电导率下降,说明BaSO4为弱电解质
D 探究菠菜中Fe元素的价态 将菠菜研磨后加入稀硝酸,过滤后取滤液加入KSCN溶液 溶液变为红色,说明菠菜中Fe元素为+3价
答案　B　
4.实验室利用下列装置进行实验,不能达到实验目的的是(　　)
A.用装置甲制取Cl2
B.用装置乙除去Cl2中混有的HCl气体
C.用装置丙验证潮湿的Cl2具有漂白性
D.用装置丁吸收尾气中的Cl2
答案　D　
5.根据下列有关实验方案设计和现象,所得结论不正确的是(　　)
选项 实验方案 现象 结论
A 将打磨过的铁铜合金放在氨水中一段时间 溶液变为深蓝色 可能是铜在氨水中发生吸氧腐蚀
B 向3 mL Fe(NO3)3溶液中滴加几滴HI溶液,振荡,再滴加1 mL淀粉溶液 溶液显蓝色 I-的还原性比Fe2+的强
C 将Na2CO3·10H2O和NH4NO3固体混合并用玻璃棒快速搅拌 有刺激性气味的气体产生,并伴随降温 该反应能发生的主要原因是熵增
D 室温下,用精密pH试纸测定0.1 mol·L-1 NH4HCO3溶液的pH 测得pH为7.8 Kb(NH3·H2O)>(H2CO3)
答案　B　
6.下列实验探究方案能达到探究目的的是(　　)
选项 实验探究方案 探究目的
A 向淀粉溶液中加适量20%H2SO4溶液,加热,冷却后加新制Cu(OH)2,加热,观察溶液变化 淀粉发生水解
B 向NaCl、NaI的混合稀溶液中滴入少量稀AgNO3溶液,观察产生沉淀颜色 Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)
C 用pH计测定等浓度盐酸和HI溶液的pH Cl的非金属性比I强
D 向含有FeSO4溶液的试管中滴加几滴KSCN溶液,振荡,再滴加几滴新制氯水,观察溶液颜色变化 Fe2+具有还原性
答案　D　
7.草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)呈黄色,难溶于水,具有强还原性。用下列装置制备草酸亚铁晶体。下列操作错误的是(　　)
A.配制溶液的蒸馏水需经煮沸后迅速冷却
B.检查气密性后,打开K1、K3、K4,关闭K2
C.P中不再冒出气泡时,打开K2,关闭K1、K3
D.反应结束将N中混合物过滤、洗涤、干燥得草酸亚铁晶体
答案　C　
8.ClO2是一种极易溶于水且几乎不与冷水反应的黄绿色气体(沸点:11 ℃),实验室制备纯净ClO2溶液的装置如图所示:
已知下列反应:NaClO3+HCl NaCl+ClO2+Cl2+H2O;NaClO2+HCl NaCl+ClO2+H2O;NaClO2+Cl2 ClO2+NaCl(均未配平)。下列说法正确的是(　　)
A.a中通入的N2可用CO2或SO2代替
B.b中NaClO2可用饱和食盐水代替
C.c中广口瓶最好放在冰水浴中冷却
D.d中吸收尾气后只生成一种溶质
答案　C　
9.我国科学家用下列实验研究硫酸盐会加剧雾霾的原因,以N2或空气为载气,将SO2和NO2按一定比例混合,通入不同吸收液,相同时间后,检测吸收液中S含量,数据如下:
反应 载气 吸收液 S含量 数据分析
① N2 蒸馏水 a Ⅰ.b≈d>a≈c Ⅱ.若起始不通入NO2,则最终检测不到S
② 3%氨水 b
③ 空气 蒸馏水 c
④ 3%氨水 d
下列说法中正确的是(　　)
A.SO2和NO2都属于酸性氧化物
B.从反应①和③来看,还原产物可能是NO
C.从上述实验可以得出碱性环境中两者的反应速率更快
D.实验结果表明硫酸盐的形成还和空气中的O2有关
答案　C　
10.利用对应试剂,通过下列实验装置能实现相关气体制备与收集的是(　　)
选项 试剂a 试剂b 气体
A 稀硫酸 锌粒 H2
B 稀硫酸 硫化亚铁固体 H2S
C 浓硫酸 铜片 SO2
D 过氧化氢溶液 二氧化锰固体 O2
答案　B　
11.环己烯是重要的化工原料,实验室制备流程如下。下列说法错误的是(　　)
环己烯粗品 有机相
A.可用酸性KMnO4溶液检验粗品中的环己烯
B.饱和食盐水能降低环己烯在水相中的溶解度,利于分层
C.分液时,有机相应从分液漏斗上口倒出
D.操作a用到的仪器有酒精灯、直形冷凝管等
答案　A　
12.下列操作能达到实验目的的是(　　)
实验目的 实验操作
A 比较Cl、S的非金属性 向NaHS溶液中滴入稀盐酸,看是否生成臭鸡蛋气味气体
B 探究浓度对反应速率的影响 向2支盛有5 mL不同浓度NaHSO3溶液的试管中同时加入2 mL 5% H2O2溶液,观察实验现象
C 测定CuSO4溶液的pH 用玻璃棒蘸取CuSO4溶液滴在干燥的pH试纸上,半分钟后与标准比色卡对比
D 证明物质氧化性的强弱与pH有关 甲试管中加入KMnO4溶液,滴入浓盐酸,试管中产生黄绿色气体;乙试管中加入K2MnO4溶液和NaOH溶液,通入氯气,试管中溶液变为紫红色
答案　D　
13.某小组制备SO2并探究SO2与BaCl2溶液的反应。
(1)实验Ⅰ:室温下,按图示组装仪器(夹持装置已省略),检查装置气密性后向B注入一定量50%的H2SO4溶液,B中迅速产生大量气体,三到五分钟后D中出现白色浑浊,并闻到刺激性气味。据此回答:
①仪器A是　　　　(填仪器名称)。
②C可以除去SO2中可能混有的H2SO4蒸气,写出相应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)D中出现白色浑浊的理论及可能性分析
猜测一:SO2溶于水生成H2SO3,继而与BaCl2发生复分解反应,形成BaSO3白色沉淀。
查阅资料:
ⅰ.室温下:H2SO3 H++HS H++S=6.0×10-8;BaSO3(s) Ba2+(aq)+S(aq),Ksp=5.0×10-10
ⅱ.室温下,H2SO3溶液中H+、HS浓度与H2SO3浓度关系如下图:
①如图可知:当c(H2SO3)≥10-6 mol/L时,c(H+)与c(HS)几乎相等,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
计算可得,此时c(S)=　　　　 mol/L,实验Ⅰ条件下　　　　(填“可能”或“不可能”)生成BaSO3白色沉淀。
猜测二:SO2具有强还原性,可能被溶液或空气中的O2氧化,继而生成BaSO4白色沉淀。
②写出猜测二对应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)实验探究:小组经过讨论,设计了室温条件下的实验Ⅱ~Ⅳ。
编号 实验操作 现象
Ⅱ 烧杯中出现白色浑浊
Ⅲ 白色浊液很快全部溶解,得到澄清溶液;数小时内烧杯中溶液依旧澄清
Ⅳ 烧杯中蒸馏水变浑浊,数小时内沉淀的量无明显变化;数天后沉淀量才明显增加
①实验Ⅱ煮沸、油覆的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②综合实验Ⅱ、Ⅲ分析:实验Ⅰ中沉淀为　　(填合适的选项)。
a.仅BaSO3
b.仅BaSO4
c.BaSO3和BaSO4的混合物
③实验Ⅳ数天后新增的沉淀经检验确认为BaSO4。结合速率相关知识,能够得出结论:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)①分液漏斗　②H2SO4+2NaHSO3 2SO2↑+2H2O+Na2SO4
(2)①当H2SO3浓度较大时,H2SO3的电离程度远大于水的电离程度;H2SO3的电离以第一步为主,所以H2SO3溶液中c(H+)与c(HS)几乎相等　6.0×10-8　可能　②2H2O+O2+2SO2+2Ba2+ 2BaSO4↓+4H+或O2+2H2SO3+2Ba2+ 2BaSO4↓+4H+
(3)①除去水中溶解氧和防止空气中氧气进入(或排除氧气对实验的干扰)　②a　③H2SO3与BaCl2发生复分解反应的速率大于O2氧化含硫物质的速率(或复分解反应速率大于氧化还原反应的速率)
14.电解原理具有广泛的应用。某实验小组按照课本内容进行电解CuCl2溶液实验。
(1)溶液配制:
①实验室在配制CuCl2溶液时需加入少许盐酸,目的是　　　　　　　　;氯化铜溶液中存在:[Cu(H2O)4]2+(蓝色)+4Cl- [CuCl4]2-(黄色)+4H2O　ΔH>0,加热盛有CuCl2溶液的试管,试管中溶液颜色变为　　　　。
②若要配制1 000 mL 2 mol/L的CuCl2溶液,为使配制过程中不出现浑浊现象,至少需要滴加0.2 mol/L的盐酸　　　　滴(已知:Ksp[Cu(OH)2]=2.0×10-20,每滴溶液的体积约0.05 mL,加入盐酸后溶液体积变化忽略不计)。
(2)按图中装置进行电解饱和CuCl2溶液实验:阴极发生的电极反应为　　　　　　　;阳极口放置湿润的淀粉-KI试纸可观察到　　　　(填实验现象)。
(3)按图电解饱和CuCl2溶液一段时间后,阴极石墨棒上有异常现象:石墨棒上除有红色固体外还附着大量白色固体。
探究异常现象:
已知:ⅰ.相关物质颜色:铜(红色)、Cu2O(砖红色)、CuCl(白色)、CuOH(黄色,不稳定,易分解)。
ⅱ.CuCl易溶于浓盐酸,CuCl(s)+Cl-(aq) [CuCl2]-(aq)(无色)。
ⅲ.Cu+在水中不稳定,易发生歧化反应。
经检验:红色固体中无Cu2O。
提出假设:红色固体是铜,白色固体是CuCl。
验证假设:设计下列实验。
序号 实验操作 实验现象
A 将有固体析出的石墨棒一端插入盛有2 mL稀硝酸的试管中,反应完后取出,再向试管中滴加几滴AgNO3溶液 石墨棒上红色和白色物质都消失;无色溶液变为　Ⅰ　,并有无色气体产生,在接近试管口处变红色;加入AgNO3溶液产生白色沉淀
B 将有固体析出的石墨棒一端插入盛有2 mL 　Ⅱ　的试管中,反应完后取出,再向试管中加入一定量的水 石墨棒上红色固体不溶,白色固体消失,溶液无色;加水后出现白色沉淀
①上表中空格处应填写的内容是:Ⅰ　　　、Ⅱ　　　。
②实验B加水后出现白色沉淀的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
结论:猜想正确。
(4)阴极生成CuCl的电极反应式为　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)①抑制Cu2+水解　黄绿色　②10　(2)Cu2++2e- Cu　试纸变蓝　(3)①蓝色　浓盐酸　②稀释后Cl-浓度减小,CuCl(s)+Cl-(aq) [CuCl2]-(aq)平衡逆向移动,产生白色沉淀　(4)Cu2++e-+Cl- CuCl
15.某兴趣小组研究Na2S溶液与不同盐溶液的反应。
实验 试剂 现象
试管 滴管
0.1 mol/L AgNO3溶液(pH=a) 0.1 mol/L Na2S溶液(pH=9) ①出现黑色沉淀
0.1 mol/L Fe(NO3)3溶液(pH=a) ②溶液棕黄色变浅,有淡黄色沉淀生成
0.1 mol/L CuSO4溶液(pH=a) ③出现黑色沉淀
(1)配制0.1 mol/L Fe(NO3)3溶液时先将Fe(NO3)3·9H2O晶体溶于硝酸中,目的是　　　　　　　　;用离子方程式解释Na2S溶液显碱性的原因:　　　　　　　　　　。
(2)甲同学根据金属离子的氧化性:Ag+>Fe3+>Cu2+,推测现象②与③不同的原因是Cu2+与S2-反应生成CuS沉淀,而Fe3+氧化性较强,将S2-氧化成S单质。乙同学认为该解释不全面,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)乙同学结合甲同学的信息,推测现象①出现的黑色沉淀为Ag,可能还含有Ag2O、Ag2S,并设计实验进行验证。
已知:ⅰ.浓硝酸能将Ag2S转化为Ag+和S;
ⅱ.Ag2O能溶解在浓氨水中形成银氨溶液,而Ag2S和Ag均不能。银氨溶液中存在平衡:Ag++2NH3 [Ag(NH3)2]+。
实验步骤 现象 结论
取少量黑色沉淀,加入适量浓氨水,振荡,静置后,取少量上层清液于试管中,滴加稀盐酸 无明显现象 　　　
另取少量黑色沉淀,加入适量浓硝酸,振荡,加入试剂a　　　　　(填化学式) 　　　　,沉淀溶解,加入试剂a产生白色沉淀 黑色沉淀含Ag2S
(4)为确定黑色沉淀中是否存在Ag,兴趣小组成员查阅资料发现:在电解质溶液中,银表面存在Ag+,加入浓HI溶液可使Ag溶解形成[AgI2]-和H2,Ag溶解的原因一方面与电极电势有关,另一方面是由于　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(请从平衡移动的角度分析)。加入浓HI溶液后,未观察到气泡产生,证明黑色沉淀中不存在Ag。
(5)进一步探究AgNO3在一定条件下是否能够氧化Na2S,丙同学设计如图实验,测得电压为U1(已知:电压大小反映了物质氧化性、还原性强弱的差异;物质氧化性与还原性强弱差异越大,电压越大)。
①将0.1 mol/L的AgNO3(pH=a)的溶液替换为　　　　　　　　溶液,记录电压为U2。
②上述实验证实了Ag+可以氧化S2-,其证据是　　　　　　　　。
答案　(1)抑制Fe3+的水解　S2-+H2O HS-+OH-
(2)N在酸性条件下具有强氧化性,可氧化S2-
(3)黑色沉淀不含Ag2O　Ba(NO3)2　产生红棕色气体
(4)银表面存在平衡Ag(s)-e- Ag+(aq),加入浓HI溶液,I-与Ag+形成[AgI2]-,降低Ag+的浓度,促使平衡正向移动,Ag逐渐溶解
(5)0.1 mol/L NaNO3(pH=a)　U1>U2
16.NaClO2是重要的漂白剂和消毒剂,主要用于水、砂糖、油脂的漂白杀菌。实验室制备NaClO2的装置如图1所示。
已知:ⅰ.NaClO2的溶解度曲线如图2所示;若溶液温度高于60 ℃,NaClO2发生分解。
ⅱ.ClO2气体浓度超过10%时,易发生爆炸性分解。
已知:装置A中发生的主要反应为2NaClO3+Na2SO3+H2SO4(浓) 2ClO2↑+2Na2SO4+H2O。
(1)下列实验操作一定能提高ClO2吸收效率的是　　　　。(填序号)
A.装置C采用热水浴
B.加快滴加浓硫酸的速率
C.适当增大H2O2的浓度
D.通过多孔球泡向装置C的混合溶液中通ClO2
(2)装置C的试管中获得的产品往往混有Na2SO4杂质,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)反应过程中,打开K1,并缓慢鼓入N2的目的是　　　　　　　　。
(4)反应结束后,补充完整制取NaClO2晶体的实验方案:取装置C试管中的溶液,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,低温干燥,得到NaClO2晶体。(实验中须使用稀盐酸、BaCl2溶液、蒸馏水)
(5)产品中NaClO2质量分数的测定:称取5.000 g产品配成250 mL溶液;取25.00 mL所配溶液,加入足量KI溶液和稀硫酸,发生反应:I-+H++Cl I2+Cl-+H2O;向充分反应后的混合物中逐滴加入0.840 0 mol·L-1 Na2S2O3溶液至恰好完全反应:Na2S2O3+I2 Na2S4O6+NaI(方程式均未配平),消耗Na2S2O3溶液20.00 mL。
①若加入KI溶液后在空气中放置时间过长,会导致测得的NaClO2质量分数　　　　　(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
②已知产品中的杂质不与KI、NaClO2发生反应。产品中NaClO2的质量分数为　　　　。
答案　(1)CD
(2)Na2SO3与浓硫酸反应生成SO2进入C中被H2O2氧化
(3)防止ClO2浓度过大爆炸,将ClO2吹入C中被充分吸收
(4)在略低于60 ℃减压蒸发至有大量晶体析出,略高于38 ℃趁热过滤,用38~60 ℃蒸馏水洗涤晶体,至取最后一次洗涤液滴加稀盐酸、BaCl2溶液,无沉淀产生
(5)①偏高　②76.02%
17.某学习小组利用下图所示装置测定空气中甲醛的含量。
(1)高锰酸钾测定法
步骤Ⅰ:将40.00 mL 0.000 1 mol·L-1的KMnO4溶液盛放于A中,再加入硫酸酸化。
步骤Ⅱ:取下玻璃塞,打开K1,关闭K2,使可滑动隔板慢慢由最右端拉至最左端,关闭K1,打开K2,缓慢推动滑动隔板至最右端,将气体全部推出。
步骤Ⅲ:重复上述操作至三颈烧瓶中溶液恰好褪色。
①反应过程中有CO2逸出,写出A中发生反应的离子方程式:　　　　　　　
　　　　　　　　　。
②若1 L待测空气中含有2.5×10-6 mol甲醛,则至少将“步骤Ⅱ”进行　　　次才能使溶液褪色。
③图中用毛细管代替玻璃导管,其目的是　　　　　　　　　　　　　 　　　　 　。
(2)银-Ferrozine法
测定方法:先制备银氨溶液,然后向银氨溶液中通入甲醛,将银氨溶液还原为Ag,然后通过测定Ag的量计算出甲醛的含量。
①画出[Ag(NH3)2]+的结构式:　　　　　　　　。
②制备银氨溶液时,仪器A中放置的试剂是　　　(填“AgNO3溶液”或“氨水”)。
③补充完整用含银废料[含Ag、Al(OH)3]制备硝酸银晶体的实验方案:取一定量的含银废料,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,
蒸发浓缩、冷却结晶,用无水乙醇洗涤2~3次,干燥。(实验中必须使用的试剂和设备:10 mol·L-1的HNO3溶液、稀盐酸、通风设备)
答案　(1)①5HCHO+4Mn+12H+ 4Mn2++5CO2↑+11H2O　②2　③减小空气通入速率,使空气中的HCHO被充分吸收
(2)①或　②AgNO3溶液　③向其中加入稍过量的稀盐酸充分反应,过滤、洗涤滤渣,将滤渣转移至烧杯中,打开通风设备,向滤渣中加入稍过量的10 mol·L-1的HNO3溶液至固体完全溶解
18.以酸性蚀刻液(主要含CuC和H+)和碱性蚀刻液[主要含Cu(NH3和Cl-]制备硫酸铜,并回收氯化铵的实验流程如下:
(1)①基态Cu2+的核外电子排布式为　　　　　　　　。
②将一定量的酸性蚀刻液和碱性蚀刻液加入三颈烧瓶(装置如图1所示)中,通入NH3或HCl调节溶液pH在5.5左右,充分中和后,获得碱式氯化铜沉淀。实验中球形干燥管的作用是　　　　　　　。
(2)①“化浆酸化”后经结晶得硫酸铜粗品,其中含有的主要杂质是　　　(填化学式)。
②将硫酸铜粗品溶于热水形成饱和溶液,加入适量乙醇搅拌,冷却后过滤,洗涤,可制得高纯度CuSO4·5H2O。加入乙醇的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)由硫酸铜制备碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]。已知Cu2(OH)2CO3的产率{×100%}随起始n(Na2CO3)与n(CuSO4)的比值和溶液pH的关系如图2所示。
①补充完整制取Cu2(OH)2CO3的实验方案:向烧杯中加入30 mL 0.5 mol·L-1 Na2CO3溶液,将烧杯置于70 ℃的水浴中,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,低温烘干,得到Cu2(OH)2CO3。(实验中可选用的试剂或仪器:0.5 mol·L-1 CuSO4溶液、1.0 mol·L-1 BaCl2溶液、0.1 mol·L-1 NaOH溶液、0.1 mol·L-1盐酸、pH计)
②实验时发现,若反应时溶液pH过大,所得Cu2(OH)2CO3的产率偏低,但Cu元素含量偏高,原因是　　　　　　　　。
答案　(1)①[Ar]3d9　②防止倒吸
(2)①CuCl2　②降低CuSO4的溶解度,便于CuSO4·5H2O晶体析出
(3)①边搅拌边加入25 mL 0.5 mol·L-1 CuSO4溶液,在pH计测定溶液pH条件下,用0.1 mol·L-1 NaOH溶液或0.1 mol·L-1盐酸调节溶液pH约为9.0,充分反应后,过滤,洗涤沉淀至最后一次洗涤滤液滴加1.0 mol·L-1 BaCl2溶液无沉淀生成　②pH过大,反应生成了Cu(OH)2沉淀,Cu(OH)2中Cu元素含量高于Cu2(OH)2CO3
19.硫代硫酸钠(Na2S2O3·5H2O)是一种无色透明的晶体,易溶于水,难溶于乙醇,具有强烈的还原性,酸性条件下不稳定,常用作定影剂、还原剂、媒染剂、麦秆和毛的漂白剂以及纸浆漂白时的脱氯剂。某小组制备硫代硫酸钠的实验装置如图。
回答下列问题:
(1)仪器X的名称为　　　　;实验过程中若该装置中压强过大,可观察到的现象是　　　　　　　　　　。
(2)室温下,用Na2S·9H2O配制Na2S溶液,溶解需要较长时间且易变质产生浑浊,加热溶解时则会产生具有臭鸡蛋气味的　　　　气体(填化学式)。故Na2S和Na2CO3混合溶液的配制方法:先将Na2CO3溶于温水,再将Na2S·9H2O溶于Na2CO3溶液中,得到透明溶液,且溶解时间大大缩短,这样操作的目的是　　　　　　　　　　　　。
(3)单向阀的作用是　　　　　。
(4)实验过程中,随着SO2的通入,三颈烧瓶中先析出浅黄色沉淀且逐渐增多,然后沉淀量保持不变并产生无色无味气体,之后沉淀逐渐减少至溶液澄清,三步反应的总反应为2Na2S+Na2CO3+4SO2 3Na2S2O3+CO2。用注射器取样检测溶液的pH约为7时,需停止向三颈烧瓶中通入SO2气体,停止通气的操作是　　　　　　　　　　　　。
(5)反应后的溶液经低温(45~47 ℃)蒸发浓缩、加入试剂Y并冷却结晶、过滤、试剂Y洗涤、干燥,得到Na2S2O3·5H2O粗产品,试剂Y的化学名称是　　　　　。
答案　(1)锥形瓶　长颈漏斗中的液面上升
(2)H2S　抑制S2-的水解,并防止S2-被氧化
(3)防倒吸
(4)打开K2,关闭K1
(5)乙醇
20.乙二胺四乙酸铁钠(用NaFeY表示,摩尔质量为367 g·mol-1)可用作感光材料冲洗药品及漂白剂。实验室中制备少量乙二胺四乙酸铁钠晶体(NaFeY·3H2O),涉及反应的化学方程式为2Fe(OH)3+Na2CO3+2H4Y 2NaFeY+CO2↑+7H2O。实验步骤如下:
①取一定量FeCl3·6H2O于烧杯中溶解,分批次加入适量浓氨水,搅拌、过滤、洗涤、干燥。
②将Fe(OH)3、乙二胺四乙酸、H2O加入三颈烧瓶(装置如图),用Na2CO3溶液调节pH,搅拌、80 ℃反应1 h,经过一系列操作,洗涤,晾干得到产品。
回答下列问题:
(1)仪器a的名称为　　　　　　。
(2)实验中在滴加Na2CO3溶液时　　　　(填“需要”或“不需要”)打开仪器b上口活塞,使用仪器b前需要　　　　　　　　。
(3)步骤①中反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　。
(4)步骤②中控制80 ℃适合采取的加热方式为　　　　　。
(5)步骤②中的“一系列操作”为　　　　　　　　　　　　。
(6)称取m g晶体产品,加稀硫酸溶解后配成100 mL溶液。取出10.00 mL,加入稍过量的KI溶液,充分反应后,滴入几滴淀粉溶液,用c mol·L-1 Na2S2O3标准液滴定,重复操作2~3次,消耗Na2S2O3标准液平均值为V mL。
已知:I2+2S2 2I-+S4。
①滴定终点的现象为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②计算可知,样品中NaFeY·3H2O的质量分数为　　　　%。
答案　(1)球形冷凝管
(2)不需要　检查是否漏水
(3)Fe3++3NH3·H2O Fe(OH)3↓+3N
(4)水浴加热
(5)蒸发浓缩,冷却结晶,过滤
(6)①当滴入最后半滴标准液时,溶液蓝色褪去,且半分钟内不恢复原色　②
21.喹啉广泛用于医药、染料、农药和化学助剂等领域。在无水体系中利用Skraup反应制备喹啉的反应原理如下:
物质 分子式 相对分子质量 熔点/℃ 沸点/℃
甘油 C3H8O3 92 17.8 290
苯胺 C6H7N 93 -6.2 184
硝基苯 C6H5O2N 123 6 210
喹啉 C9H7N 129 -15.6 238.1
已知:ⅰ.喹啉具有碱性,在较高温度下易被氧化;
ⅱ.硫酸亚铁作反应的缓和剂。
实验步骤:
①预热:在250 mL三颈烧瓶中,加入2.0 g FeSO4·7H2O晶体和19 g无水甘油,控制温度在180 ℃左右,加热5 min。
②加料:待自然降温至100 ℃左右,依次加入4.65 g苯胺,4 g硝基苯和9 mL浓硫酸。
③制备:先用小火加热装置A,当反应液微沸时先立即移去加热装置,保持微沸继续反应,后小火回流2 h。
④氧化:向反应液中加入40%的NaOH溶液呈强碱性,用水蒸气蒸馏。将馏出液用浓硫酸酸化至强酸性,然后用冰盐浴冷却至0 ℃,慢慢加入NaNO2溶液至反应液使淀粉-KI试纸变蓝立即停止。再将反应液置于沸水中加热15 min,待无色气体逸出后,停止加热。
⑤蒸出:将溶液转移至圆底烧瓶,滴加40% NaOH溶液至强碱性,再用水蒸气蒸出。
⑥提纯:将粗品经分离、提纯、干燥后得到产品4.30 g。
请回答下列问题:
(1)仪器a的名称是　　　　。步骤①预热的目的是　　　　。
(2)步骤③中,移去加热装置后若反应液继续沸腾,可采取的方法是　　　　　　　　。
(3)用离子方程式表示步骤④中淀粉-KI试纸变蓝的原因:　　　　　　　　　　　　。
(4)已知与NaNO2在酸性条件下反应生成重氮盐,加热煮沸时水解产生N2和苯酚。
步骤⑤中加入40% NaOH溶液的作用有:①　　　　　　,②将喹啉硫酸盐转化为喹啉,③中和苯酚,使之转化为苯酚钠从有机物中分离。
(5)检验步骤⑤中苯酚是否除尽的实验操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(6)计算该实验中喹啉的产率:　　　　(结果保留三位有效数字)。
答案　(1)球形冷凝管　除去反应体系中大部分水
(2)用湿毛巾捂住烧瓶底部(其他合理答案均给分)
(3)2N+2I-+4H+ 2NO↑+I2+2H2O
(4)中和过量硫酸
(5)取步骤⑤中的溶液少许于试管中,先用硫酸酸化,再滴加FeCl3溶液,若溶液不显紫色,说明苯酚已除尽(或滴加酸化的FeCl3溶液)
(6)66.7%
22.钒被称为“工业味精”,在发展现代工业、国防等方面发挥着重要的作用。V2O5有强氧化性,在实验室以V2O5为原料制备氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体,此晶体难溶于水,其化学式为(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O,是制备热敏材料VO2的原料。过程如下:
V2O5 VOCl2溶液
(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O
已知:①氧化性:V2O5>Cl2;②VO2+能被O2氧化。
(1)步骤Ⅰ中除生成VOCl2外,还生成绿色环保、无毒无害的产物。若只用浓盐酸与V2O5反应也能制备VOCl2溶液,从环保角度分析,不使用浓盐酸的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)步骤Ⅱ可在如下装置中进行:
　　　
A B
　　　
C D
①装置E的名称为　　　　　　。
②为了排尽装置中的空气,防止VO2+被氧化,上述装置依次连接的合理顺序为c→　　　　　　　(按气流方向,用小写字母表示)。
③连接好装置,检查装置气密性良好后,加入试剂,开始实验,具体操作为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)实验结束时,将析出的产品过滤,用饱和NH4HCO3溶液洗涤。证明沉淀已经洗涤干净的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)测定粗产品中钒的含量。实验步骤如下:
称量a g产品于锥形瓶中,用稀硫酸溶解后得到含VO2+的溶液,加入0.02 mol·L-1 KMnO4溶液至稍过量,加入某还原剂除去过量的KMnO4,最后用c mol·L-1 (NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点(V+Fe2++2H+ VO2++Fe3++H2O),消耗标准溶液的体积为b mL。粗产品中钒的质量分数表达式为　　　　(以VO2+计,用含a、b、c的代数式表示)。若(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液部分变质,则测定结果　　　　(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
答案　(1)浓盐酸与V2O5反应会生成氯气污染环境
(2)①恒压滴液漏斗　②a→b→f→g→d→e　③先打开K1,当装置C中溶液变浑浊时,再关闭K1,打开K2
(3)取最后一次洗涤液,先加入稀硝酸酸化,再加入硝酸银溶液,如无沉淀产生,则说明已经洗涤干净
(4)%　偏高
23.铋酸钠(NaBiO3)为浅黄色固体,不溶于冷水,在空气、热水或酸中逐渐分解。实验室利用氯气在NaOH溶液中氧化Bi(OH)3制取NaBiO3的装置如图所示(加热和夹持仪器略)。已知Bi(OH)3是白色固体,难溶于水。回答下列问题:
(1)乙装置盛放的试剂为　　　　　,乙中直玻璃管的作用为　　　　　　　　　。
(2)丙中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　,当观察到丙中白色固体消失时,应及时关闭K3和K1,原因是　　　　　　　　　　　　　。
(3)反应结束后,为从丙中获取NaBiO3粗产品,从下列选项中选出最合理的操作并排序:　　　　(填标号)。
a.用普通漏斗过滤　　b.用布氏漏斗抽滤　
c.在干燥器中干燥　　　　d.冷水洗涤
e.热水洗涤　　　　f.自然晾干
g.在冰水中冷却
(4)取上述NaBiO3产品w g,加入足量稀硫酸和MnSO4稀溶液使其完全反应,还原产物为Bi3+,再用c mol·L-1 H2C2O4标准溶液滴定生成的Mn(发生反应:H2C2O4+Mn CO2+Mn2++H2O,未配平),滴定达终点时消耗标准溶液V mL。滴定终点的现象为　　　　　　　　　　　　　　,产品中NaBiO3的质量分数为　　　　　　(用含w、c、V的代数式表示)。
答案　(1)饱和食盐水　平衡乙中洗气瓶内的气压
(2)Bi(OH)3+Na++Cl2+3OH- NaBiO3+2Cl-+3H2O　防止Cl2过量使溶液呈酸性,导致NaBiO3分解
(3)gbdc
(4)滴入最后半滴H2C2O4标准溶液后,溶液紫红色恰好褪去,且半分钟内不恢复　%
24.柠檬酸铁铵[(NH4)3Fe(C6H5O7)2]是棕色或绿色的鳞片或粉末,易溶于水,不溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,常用于照相业和制药工业,还可作为食品铁强化剂。实验室利用柠檬酸()制备柠檬酸铁铵的步骤如下:
ⅰ.向仪器A中加入一定量处理过的铁粉,利用仪器B将过量的80 ℃柠檬酸溶液逐滴加入并不断搅拌,同时控温80 ℃至反应结束,此时溶液底部析出大量的柠檬酸亚铁(FeC6H6O7)白色沉淀;
ⅱ.用冷水降温至40 ℃,再用仪器C滴加一定量的浓氨水充分反应,生成柠檬酸亚铁铵(NH4FeC6H5O7);
ⅲ.继续控温40 ℃,再用另一个仪器C缓慢滴加一定量的双氧水充分反应;
ⅳ.再向溶液中加入大量乙醇,经一系列操作,称量得到m g产品。
已知:柠檬酸铁铵[(NH4)3Fe(C6H5O7)2]是柠檬酸铁(FeC6H5O7)和柠檬酸铵[(NH4)3C6H5O7]形成的复盐;5%柠檬酸铁铵溶液的pH约为6.5。
回答下列问题:
(1)仪器A的名称是　　　　　。步骤ⅰ中,用稍过量的柠檬酸溶液,原因为　　　　。
(2)步骤ⅱ、ⅲ中均需控温40 ℃的原因是　　　　　　　　　　　　。
(3)步骤ⅲ中制备柠檬酸铁铵的化学方程式为　　　　　　　　　　。
(4)步骤ⅳ中,完成“一系列操作”所需要的装置有　　　　　(填标号)。
(5)实验室制得含有杂质的柠檬酸铁铵常标记为(NH4)xFey(C6H5O7)2(Fe为+3价)。将m g实验室产品分为两等份,一份在空气中充分灼烧,冷却称量得0.32 g红色固体。另一份配成250.00 mL溶液,取25.00 mL溶液于锥形瓶中,向锥形瓶中加入足量的甲醛溶液,反应原理为4N+6HCHO 3H++6H2O+(CH2)6N4H+[与NaOH反应时,1 mol (CH2)6N4H+与1 mol H+相当]。摇匀、静置5 min后,加入1~2滴酚酞试液,用0.1 mol/L NaOH标准溶液滴定至终点,消耗NaOH标准溶液的体积为16.00 mL。
①x=　　　　　。
②下列操作使测定的y值偏大的是　　　　(填标号)。
a.分成两等份时,第一份的质量小于第二份的质量
b.在空气中灼烧时,产品没有完全反应就冷却、称量
c.用滴定管量取25.00 mL溶液时,先俯视、后仰视读数
d.用NaOH标准溶液滴定时,开始时尖嘴中有气泡,结束时无气泡
答案　(1)三颈烧瓶(或三口烧瓶)　使铁粉完全转化为柠檬酸亚铁、柠檬酸抑制亚铁离子的水解、与后续加入的氨水反应生成柠檬酸铵(答出其中一条即可)
(2)温度低于40 ℃反应速率慢,高于40 ℃氨水挥发、双氧水分解
(3)2NH4FeC6H5O7+H2O2+2(NH4)3C6H5O7 2(NH4)3Fe(C6H5O7)2+2NH3·H2O
(4)AE
(5)①1.5　②bc
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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