題型2化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合題考向1儀器裝置的選擇與連接順序【真題研磨】典例(2024·浙江1月選考節(jié)選)H2S可用于合成光電材料。某興趣小組用CaS與MgCl2反應(yīng)制備液態(tài)H2S,實(shí)驗(yàn)裝置如圖,反應(yīng)方程式為CaS+MgCl2+2H2O===CaCl2+Mg(OH)2+H2S↑。已知:①H2S的沸點(diǎn)是-61℃,有毒;

②裝置A內(nèi)產(chǎn)生的H2S氣體中含有酸性氣體雜質(zhì)。請(qǐng)回答:(1)儀器X的名稱(chēng)是圓底燒瓶。

(2)完善虛框內(nèi)的裝置排序:A→B→E→C→D→F+G。

(3)下列干燥劑可用于裝置C中的是BC。

A.氫氧化鉀B.五氧化二磷C.氯化鈣D.堿石灰【審答思維】題干劃線部分關(guān)鍵信息解讀關(guān)鍵信息答題思維H2S的沸點(diǎn)是-61℃,有毒H2S的沸點(diǎn)較低,不能驟冷,要逐步冷卻,應(yīng)先預(yù)冷卻,則選擇裝置E,H2S是酸性氣體,不可以用堿性干燥劑,之后再選用溫度稍低的冷卻裝置D

【失分警示】(1)制備氣體的裝置包括發(fā)生裝置、除雜裝置、收集裝置和尾氣處理裝置。(2)不了解冷卻H2S不能驟冷,要逐步冷卻,而答錯(cuò)第(2)問(wèn)。(3)不了解酸性氣體不能使用堿性干燥劑進(jìn)行干燥?！究紙?chǎng)技法】?jī)x器的選擇與連接1.組裝順序一般是由下到上,從左至右。2.儀器之間的連接方法:(1)干燥管——“大進(jìn)小出”;(2)洗氣瓶——進(jìn)氣管在液面下,出氣管在液面上(長(zhǎng)進(jìn)短出);(3)測(cè)氣裝置——短進(jìn)長(zhǎng)出(瓶?jī)?nèi)裝滿(mǎn)水);(4)冷卻裝置——下進(jìn)上出。3.制備氣體并驗(yàn)證氣體的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)裝置順序:(1)制氣→凈化→干燥→驗(yàn)證性質(zhì)→收集→尾氣處理等;(2)先除雜后干燥;先驗(yàn)水再驗(yàn)其他物質(zhì)。4.注意事項(xiàng):(1)易水解的物質(zhì)如AlCl3、TiCl4等的制備,在制備或收集裝置的前后均要有干燥裝置;(2)易氧化的物質(zhì),需要在裝置前后除去氧氣;(3)有關(guān)定量或受空氣干擾的實(shí)驗(yàn)應(yīng)有①通入惰性氣體(或N2等)趕空氣;②利用還原劑除去氧氣;③用液封裝置,防止空氣進(jìn)入?！径嗑S演練】★★(裝置的選擇)NiS難溶于水,易溶于稀酸,可用于除去鎳電解液中的銅離子。NiS在潮濕的空氣中可轉(zhuǎn)化為堿式硫化高鎳[Ni(OH)S],從而降低除銅離子的能力。實(shí)驗(yàn)室模擬制取NiS裝置如圖(加熱、夾持裝置略去),先通氮?dú)馀疟M裝置內(nèi)空氣后,同時(shí)通入硫化氫氣體和氨氣,制得NiS沉淀?；卮鹣铝袉?wèn)題:(1)裝置Ⅱ中的試劑為飽和NaHS溶液。

(2)裝置Ⅲ中反應(yīng)的離子方程式為H2S+Ni2++2NH3===NiS↓+2NH4+(3)反應(yīng)結(jié)束后關(guān)閉K1、K4,在b、c處分別連接如圖兩個(gè)裝置,打開(kāi)K2、K3進(jìn)行抽濾洗滌。裝置Ⅳ接在b(填“b”或“c”)處。

考向2實(shí)驗(yàn)條件的控制【真題研磨】典例(2024·新課標(biāo)卷節(jié)選)吡咯類(lèi)化合物在導(dǎo)電聚合物、化學(xué)傳感器及藥物制劑上有著廣泛應(yīng)用。一種合成1-(4-甲氧基苯基)-2,5-二甲基吡咯(用吡咯X表示)的反應(yīng)和方法如下:+→實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,將100mmol己-2,5-二酮(熔點(diǎn):-5.5℃,密度:0.737g·cm-3)與100mmol4-甲氧基苯胺(熔點(diǎn):57℃)放入①中,攪拌。

待反應(yīng)完成后,加入50%的乙醇溶液,析出淺棕色固體。加熱至65℃,至固體溶解,加入脫色劑,回流20min,趁熱過(guò)濾。濾液靜置至室溫,冰水浴冷卻,有大量白色固體析出。經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥得到產(chǎn)品。

回答下列問(wèn)題:(1)“攪拌”的作用是使固液反應(yīng)物充分接觸,加快反應(yīng)速率。

(2)“加熱”方式為水浴加熱。

(3)使用的“脫色劑”是活性炭。

(4)“趁熱過(guò)濾”的目的是防止產(chǎn)品結(jié)晶損失,提高產(chǎn)率;用50%的乙醇溶液洗滌白色固體。

(5)若需進(jìn)一步提純產(chǎn)品,可采用的方法是重結(jié)晶。

【審答思維】題干劃線部分關(guān)鍵信息解讀關(guān)鍵信息答題思維己-2,5-二酮(熔點(diǎn):-5.5℃,密度:0.737g·cm-3)與100mmol4-甲氧基苯胺(熔點(diǎn):57℃)放入①中,攪拌攪拌的目的有加速溶解、使反應(yīng)物充分接觸,加快反應(yīng)速率。己-2,5-二酮熔點(diǎn)為-5.5℃,常溫下為液體,4-甲氧基苯胺熔點(diǎn)為57℃,常溫下為固體,攪拌的目的為使固液反應(yīng)物充分接觸,加快反應(yīng)速率

加入50%的乙醇溶液,析出淺棕色固體。加熱至65℃,至固體溶解,加入脫色劑,回流20min,趁熱過(guò)濾“加熱至65℃,至固體溶解”說(shuō)明加熱的溫度相對(duì)較低,應(yīng)采用水浴加熱,趁熱過(guò)濾;脫水劑既不能溶解或參與反應(yīng)又可以吸附顏色,則常見(jiàn)的脫色劑為活性炭;加入50%的乙醇溶液后析出固體,說(shuō)明產(chǎn)品不溶于50%的乙醇溶液,可用于洗滌產(chǎn)品

進(jìn)一步提純產(chǎn)品分離提純常用的方法有蒸餾、萃取、重結(jié)晶等。提純固體有機(jī)物常用的方法為重結(jié)晶

【失分警示】(1)不能準(zhǔn)確提取有用的關(guān)鍵信息,從而在第(1)(2)(3)(4)問(wèn)中答錯(cuò)。(2)不了解分離提純固體有機(jī)物的方法,從而在第(5)問(wèn)答錯(cuò)?！究紙?chǎng)技法】化學(xué)實(shí)驗(yàn)反應(yīng)條件的控制1.控制的目的:(1)提高速率;(2)提高產(chǎn)率、轉(zhuǎn)化率;(3)提高純度。2.條件控制的類(lèi)型:(1)溫度①加熱的目的:加快化學(xué)反應(yīng)速率或使化學(xué)平衡向某方向移動(dòng)。②降溫的目的:防止某物質(zhì)在高溫時(shí)分解或使化學(xué)平衡向某方向移動(dòng)。③控制溫度在一定范圍的目的:若溫度過(guò)低,則反應(yīng)速率(或溶解速率)較慢或有副反應(yīng)發(fā)生;若溫度過(guò)高,則某物質(zhì)(如H2O2、氨水、草酸、濃硝酸、銨鹽等)會(huì)分解或揮發(fā)或有副反應(yīng)發(fā)生。④水浴加熱的好處:受熱均勻,溫度可控,且溫度不超過(guò)100℃。⑤冰水浴冷卻的目的:防止某物質(zhì)分解或揮發(fā)。⑥趁熱過(guò)濾的原因:保持過(guò)濾溫度,防止溫度降低后某物質(zhì)析出。⑦減壓蒸發(fā)的原因:減壓蒸發(fā)降低了蒸發(fā)溫度,可以防止某物質(zhì)分解(如濃縮雙氧水需減壓蒸發(fā)低濃度的雙氧水溶液)。(2)控制溶液的pH①改變物質(zhì)的氧化性等性質(zhì);②保證某種離子完全沉淀或不沉淀;③改變反應(yīng)方向或反應(yīng)進(jìn)行程度;④抑制水解或防止發(fā)生副反應(yīng)。(3)排氣方法及作用①防氧化、防水解為了防止空氣的成分氧氣、CO2、水蒸氣干擾實(shí)驗(yàn),常用其他穩(wěn)定的氣體(如氮?dú)?排盡裝置中的空氣;有時(shí)也可充分利用反應(yīng)物氣體(如:氨氣、氯氣、二氧化硫)等排盡裝置中的空氣。氯化氫氣體氛圍:防止蒸干FeCl3等時(shí)水解。②定量測(cè)定氣體實(shí)驗(yàn)中為了充分吸收某種需分析或測(cè)定的氣體,常用其他穩(wěn)定的氣體(如氮?dú)?作載氣;有時(shí)也可充分利用反應(yīng)物氣體(如氧氣)作載氣,將生成的氣體壓入指定的吸收裝置中。(4)干燥①低溫烘干:防止被干燥物質(zhì)分解;②減壓烘干:降低沸點(diǎn),防止被干燥物質(zhì)分解。(5)洗滌用冷水、無(wú)水乙醇等洗滌:減小晶體(或沉淀)因溶解而損失?！径嗑S演練】1.★★★(溫度控制、儀器調(diào)控)某小組查閱有關(guān)資料后,在實(shí)驗(yàn)室中利用Cr2O3和CCl4反應(yīng)制備無(wú)水CrCl3,并收集該反應(yīng)產(chǎn)生的光氣(COCl2),實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示(夾持、加熱及部分冷卻裝置已省略)。實(shí)驗(yàn)步驟如下:Ⅰ.檢查完裝置氣密性后,按照?qǐng)D示裝入藥品,打開(kāi)K1、K2、K3,通入氮?dú)?Ⅱ.一段時(shí)間后,關(guān)閉K3,將裝置B加熱到預(yù)定溫度,再將裝置A在85℃下進(jìn)行加熱;Ⅲ.待裝置B中反應(yīng)結(jié)束后,裝置A、B停止加熱,一段時(shí)間后,停止通入氮?dú)?Ⅳ.將裝置C進(jìn)行加熱,得到產(chǎn)物光氣;Ⅴ.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,稱(chēng)量裝置B中剩余固體質(zhì)量為28.4g。已知:光氣能溶于CCl4,易與水發(fā)生反應(yīng)生成CO2和HCl。有關(guān)物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)如下表:化學(xué)式Cr2O3CrCl3CCl4COCl2熔點(diǎn)/℃14351152-23-118沸點(diǎn)/℃40001300768.2回答下列問(wèn)題:(1)通入N2除起到將裝置內(nèi)空氣排出外,還具有的作用為利于CCl4的揮發(fā)(或使產(chǎn)生的COCl2進(jìn)入后續(xù)裝置中)(至少寫(xiě)一條)。

(2)步驟Ⅳ中,操作名稱(chēng)為蒸餾,加熱時(shí)K1、K2、K3的狀態(tài)為關(guān)閉K1和K2,打開(kāi)K3,溫度計(jì)的讀數(shù)應(yīng)控制在8.2℃左右。

(3)B中得到產(chǎn)品的化學(xué)方程式為Cr2O3+3CCl42CrCl3+3COCl2。

2.★★(控制溫度、滴加速率)實(shí)驗(yàn)室制備對(duì)乙酰氨基酚的關(guān)鍵步驟為2+2Na2S+H2O2+Na2S2O3ΔH<0,反應(yīng)裝置如圖所示。該科學(xué)小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定了不同溫度下對(duì)氨基苯酚鈉的產(chǎn)率,數(shù)據(jù)如表:溫度/℃25455565產(chǎn)率/%52.664.762.558.8(1)盛裝Na2S溶液的儀器名稱(chēng)是三頸燒瓶。

(2)通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),可知最佳反應(yīng)溫度為45℃。

考向3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理與誤差分析【真題研磨】典例(2024·山東等級(jí)考節(jié)選)利用“燃燒—碘酸鉀滴定法”測(cè)定鋼鐵中硫含量的實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示(夾持裝置略)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下:①加樣,將amg樣品加入管式爐內(nèi)瓷舟中(瓷舟兩端帶有氣孔且有蓋),聚四氟乙烯活塞滴定管G內(nèi)預(yù)裝c(KIO3)∶c(KI)略小于1∶5的KIO3堿性標(biāo)準(zhǔn)溶液,吸收管F內(nèi)盛有鹽酸酸化的淀粉水溶液。向F內(nèi)滴入適量KIO3堿性標(biāo)準(zhǔn)溶液,發(fā)生反應(yīng):KIO3+5KI+6HCl===3I2+6KCl+3H2O,使溶液顯淺藍(lán)色。②燃燒:按一定流速通入O2,一段時(shí)間后,加熱并使樣品燃燒。③滴定:當(dāng)F內(nèi)溶液淺藍(lán)色消退時(shí)(發(fā)生反應(yīng):SO2+I2+2H2O===H2SO4+2HI),立即用KIO3堿性標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至淺藍(lán)色復(fù)現(xiàn)。隨SO2不斷進(jìn)入F,滴定過(guò)程中溶液顏色“消退-變藍(lán)”不斷變換,直至終點(diǎn)。取20.00mL0.1000mol·L-1KIO3的堿性溶液和一定量的KI固體,配制1000mLKIO3堿性標(biāo)準(zhǔn)溶液。(1)該滴定實(shí)驗(yàn)達(dá)終點(diǎn)的現(xiàn)象是當(dāng)加入最后半滴KIO3堿性標(biāo)準(zhǔn)溶液后,溶液由無(wú)色突變?yōu)樗{(lán)色且30s內(nèi)不變色;滴定消耗KIO3堿性標(biāo)準(zhǔn)溶液VmL,樣品中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是

19.200Va%((2)若裝置D中瓷舟未加蓋,會(huì)因燃燒時(shí)產(chǎn)生粉塵而促進(jìn)SO3的生成,粉塵在該過(guò)程中的作用是作催化劑;若裝置E冷卻氣體不充分,可能導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏大,原因是通入F的氣體溫度過(guò)高,導(dǎo)致部分I2升華,從而消耗更多的KIO3堿性標(biāo)準(zhǔn)溶液;若滴定過(guò)程中,有少量IO3-不經(jīng)I2直接將SO2氧化成H2SO4,測(cè)定結(jié)果會(huì)不變(填“偏大”“偏小”或“不變”)【審答思維】題干劃線部分關(guān)鍵信息解讀關(guān)鍵信息答題思維KIO3+5KI+6HCl===3I2+6KCl+3H2OSO2+I2+2H2O===H2SO4+2HI由S元素守恒及反應(yīng)方程式可得到關(guān)系式:3S~3SO2~3I2~KIO3

冷卻氣體不充分溫度過(guò)高造成I2升華,消耗更多KIO3堿性標(biāo)準(zhǔn)溶液

IO3-不經(jīng)I2直接將SO2氧化成H2IO3-將SO2氧化成H2SO4,自身被還原為I-,同樣符合關(guān)系式:3S~3SO2~KIO3【失分警示】(1)不能通過(guò)反應(yīng)方程式中的元素守恒和電子守恒得到正確的關(guān)系式。(2)不了解碘單質(zhì)的物理性質(zhì)從而答錯(cuò)第(2)問(wèn)?！究紙?chǎng)技法】對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)篩選的一般方法和思路為“五看”1.一看數(shù)據(jù)是否符合測(cè)量?jī)x器的精度特點(diǎn),如用托盤(pán)天平測(cè)得的質(zhì)量的精度為0.1g,若精度值超過(guò)了這個(gè)范圍,說(shuō)明所得數(shù)據(jù)是無(wú)效的;2.二看數(shù)據(jù)是否在誤差允許范圍內(nèi),若所得的數(shù)據(jù)明顯超出誤差允許范圍,要舍去;3.三看反應(yīng)是否完全,是否是過(guò)量反應(yīng)物作用下所得的數(shù)據(jù),只有完全反應(yīng)時(shí)所得的數(shù)據(jù),才能進(jìn)行有效處理和應(yīng)用;4.四看所得數(shù)據(jù)的測(cè)試環(huán)境是否一致,特別是氣體體積數(shù)據(jù),只有在溫度、壓強(qiáng)一致的情況下才能進(jìn)行比較、運(yùn)算;5.五看數(shù)據(jù)測(cè)量過(guò)程是否規(guī)范、合理,錯(cuò)誤和違反測(cè)量規(guī)則的數(shù)據(jù)需要舍去。【多維演練】1.★★★(滴定數(shù)據(jù)的分析)三氯化六氨合鈷{[Co(NH3)6]Cl3}是一種橙黃色晶體,可溶于水和稀酸溶液,不溶于乙醇,與熱的強(qiáng)堿溶液反應(yīng)產(chǎn)生Co(OH)3、NH3。某實(shí)驗(yàn)小組利用下列方法測(cè)定制備的[Co(NH3)6]Cl3的組成。(ⅰ)氨含量的測(cè)定(裝置如圖所示):稱(chēng)取mg樣品于錐形瓶中,加水溶解。在另一錐形瓶中加入V1mLc1mol·L-1標(biāo)準(zhǔn)HCl溶液并置于冰水浴中。從漏斗中加入足量20%的NaOH溶液,加熱,保持微沸狀態(tài)并持續(xù)1小時(shí)左右。然后取出插入標(biāo)準(zhǔn)HCl溶液中的導(dǎo)管,用純水沖洗導(dǎo)管內(nèi)外,洗滌液并入裝有標(biāo)準(zhǔn)HCl溶液的錐形瓶中。取出錐形瓶,加入指示劑,用c2mol·L-1NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定剩余的HCl,達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)消耗NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液V2mL。(ⅱ)鈷含量的測(cè)定:將上述左側(cè)錐形瓶?jī)?nèi)樣品殘?jiān)D(zhuǎn)移到碘量瓶中,冷卻后加入足量KI溶液,立即蓋上瓶塞并充分振蕩后,加入濃鹽酸,在暗處放置15min(還原產(chǎn)物為Co2+)。然后加入蒸餾水和淀粉溶液,用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn),記錄消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積(已知:I2+2S2O32-===S4O6(1)由氨含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn),可得樣品中氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(c1V1-c2V2)×10-3×17m×100%(用含c1、c2、V1、V2、m的代數(shù)式表示);若省略“純水沖洗導(dǎo)管內(nèi)外(2)鈷含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)中,含鈷粒子發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Co(OH)3+2I-+6H+===2Co2++I2+6H2O;滴定終點(diǎn)時(shí)溶液顏色的變化為藍(lán)色褪去。

(3)小組成員查閱資料得知,若不加活性炭催化劑,制備產(chǎn)物主要是[Co(NH3)5Cl]Cl2?，F(xiàn)有10mL濃度為0.1mol·L-1的[Co(NH3)6]Cl3或[Co(NH3)5Cl]Cl2溶液,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)區(qū)分:取兩種溶液各10mL,加入指示劑,用0.1mol·L-1AgNO3溶液滴定,若消耗20mL,則為[Co(NH3)5Cl]Cl2,若消耗30mL,則為[Co(NH3)6]Cl3。

2.★★★(誤差分析)BaCl2·2H2O純度的測(cè)定。某學(xué)生查閱資料:X2++H2Y2-===XY2-+2H+,X代表Ba2+、Pb2+、Ca2+等,H2Y2-代表Na2H2Y的陰離子,設(shè)計(jì)如下純度測(cè)量方案:步驟Ⅰ:準(zhǔn)確稱(chēng)取3.0gBaCl2·2H2O粗品并用20.0mL水溶解。步驟Ⅱ:用0.4000mol·L-1的Na2H2Y標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定其中的Ba2+。步驟Ⅲ:重復(fù)滴定2~3次記錄每次消耗Na2H2Y標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,平均每次滴定消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液24.60mL。(1)產(chǎn)品中BaCl2·2H2O的純度為80%(保留兩位有效數(shù)字),為滴定時(shí)采用如圖所示的側(cè)邊自動(dòng)定零位滴定管,結(jié)合該裝置的使用說(shuō)明書(shū)分析其優(yōu)點(diǎn):自動(dòng)調(diào)零代替手動(dòng)操作,可以減少人為誤差。

說(shuō)明書(shū)將貯液瓶與帶塞滴定管通過(guò)磨口塞連接在一起。使用時(shí),用打氣球向貯液瓶中加壓,使瓶中的標(biāo)準(zhǔn)溶液壓入滴定管中。滴定管頂端零標(biāo)線處熔接一個(gè)回液尖嘴,使零線以上的溶液自動(dòng)流回貯液瓶中,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)零點(diǎn)(2)下列選項(xiàng)所涉及內(nèi)容會(huì)導(dǎo)致Ba2+含量的測(cè)定值偏高的是bd(填序號(hào))。

a.未干燥錐形瓶b.Na2H2Y標(biāo)準(zhǔn)溶液久置部分失效c.滴定終點(diǎn)時(shí)滴定管尖嘴中產(chǎn)生氣泡d.雜質(zhì)可與Na2H2Y反應(yīng)1.★★★NaClO2在工業(yè)生產(chǎn)中常用作漂白劑、脫色劑、消毒劑等。實(shí)驗(yàn)室中可用H2O2和NaOH混合溶液吸收ClO2的方法制取NaClO2,現(xiàn)利用如圖所示裝置及試劑制備N(xiāo)aClO2晶體:已知:①NaClO2飽和溶液在溫度低于38℃時(shí)析出的晶體是NaClO3·3H2O,高于38℃時(shí)析出的晶體是NaClO2,高于60℃時(shí)NaClO2分解成NaClO和NaCl。②ClO2氣體濃度較大時(shí)易發(fā)生爆炸。(1)A裝置中儀器a的名稱(chēng)為恒壓滴液漏斗。

(2)裝置A中生成ClO2的化學(xué)方程式為2NaClO3+Na2SO3+H2SO4(濃)===2ClO2↑+2Na2SO4+H2O。

(3)關(guān)于裝置C及后續(xù)操作的下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是AD。

A.裝置C中H2O2作氧化劑B.為獲得NaClO2晶體,可將C試管中的溶液在55℃蒸發(fā)濃縮結(jié)晶并趁熱過(guò)濾C.用50℃左右溫水洗滌所得晶體D.高溫烘干過(guò)濾后所得濾渣即可得到產(chǎn)物(4)儀器A中NaClO3需稍微過(guò)量,原因是防止Na2SO3過(guò)量產(chǎn)生SO2氣體,在C裝置中被氧化生成硫酸鈉,影響產(chǎn)品純度。(5)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,常需要打開(kāi)K1,鼓入一定量空氣。該操作的目的是稀釋ClO2,防止ClO2濃度過(guò)高引起爆炸。

(6)Cl和O可形成另一種化合物Cl2O,中心原子為O,Cl2O的VSEPR模型是四面體;Cl2O鍵角比F2O鍵角大(填“大”“小”或“相等”)。

(7)NaClO2純度的測(cè)定:用“間接碘量法”測(cè)定樣品(雜質(zhì)與I-不發(fā)生反應(yīng))的純度,過(guò)程如下:取樣品1.810g配制成250mL溶液,從中取出25.00mL;加入足量KI固體和適量稀H2SO4,再滴加幾滴淀粉溶液(已知:ClO2-+4I-+4H+===2H2O+2I2+Cl-),然后用cmol·L-1Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn),重復(fù)2次,測(cè)得消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積平均值為VmL(已知:I2+2S2O32-===S4O62-+2I-)樣品中NaClO2的純度為12.5cV%(2.★★★以下為制備氧釩(Ⅳ)堿式碳酸銨{(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O}的過(guò)程。步驟Ⅰ.V2O5VOCl2溶液步驟Ⅱ.VOCl2溶液氧釩(Ⅳ)堿式碳酸銨粗產(chǎn)品已知:VO2+能被O2、KMnO4等氧化劑氧化為VO2回答下列問(wèn)題:(1)步驟Ⅰ的反應(yīng)裝置如圖(夾持及加熱裝置略去,下同)。①儀器c的名稱(chēng)為球形冷凝管。

②步驟Ⅰ生成VOCl2的同時(shí),還生成一種無(wú)污染的氣體,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2V2O5+N2H4·2HCl+6HCl4VOCl2+N2↑+6H2O。

(2)步驟Ⅱ可在如圖裝置中進(jìn)行。①上述裝置的連接順序(從左→右)為A→C→D→B。

②實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí),先關(guān)閉K2(填“K1”或“K2”,后同),打開(kāi)K1,當(dāng)裝置B中澄清石灰水變渾濁時(shí)(填實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象),再改變開(kāi)關(guān)狀態(tài),待反應(yīng)物充分反應(yīng)后靜置,得到固體。

③過(guò)濾后,先用b(填字母)洗滌,再用乙醇洗。

a.水b.NH4HCO3溶液c.(NH4)2SO4(3)測(cè)定產(chǎn)品純度。稱(chēng)取ng樣品用稀硫酸溶解后,加入過(guò)量0.01mol·L-1KMnO4溶液,充分反應(yīng)后加入過(guò)量NaNO2溶液,再加入適量尿素[CO(NH2)2],最后用cmol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)(反應(yīng)為VO2++Fe2++2H+===Fe3++VO2++H2VmL。①適量尿素可除去過(guò)量的NaNO2,該過(guò)程符合綠色化學(xué)觀念,其離子方程式為CO(NH2)2+2NO2-+2H+===CO2↑+2N2↑+3H2O②若未加尿素,直接進(jìn)行滴定,則會(huì)導(dǎo)致所測(cè)產(chǎn)品純度偏大(填“偏大”“偏小”或“不變”)。

③樣品中氧釩(Ⅳ)堿式碳酸銨(摩爾質(zhì)量為Ag·mol-1)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

0.1cVA63.★★★環(huán)己酮是重要化工原料,是制造尼龍的主要中間體,也是重要的工業(yè)溶劑,實(shí)驗(yàn)室利用如下反應(yīng)原理和實(shí)驗(yàn)裝置制備環(huán)己酮(夾持、加熱裝置略,C1、C2處有儀器未畫(huà)出):環(huán)己醇、環(huán)己酮和飽和食鹽水的部分物理性質(zhì)見(jiàn)下表(括號(hào)中的數(shù)據(jù)表示該有機(jī)物與水形成的具有固定組成的混合物的沸點(diǎn))物質(zhì)密度/(g·cm-3)沸點(diǎn)/℃部分性質(zhì)環(huán)己醇0.90161.1(97.8)能溶于水,具有還原性,易被氧化環(huán)己酮0.88155.6(95)微溶于水,遇氧化劑易發(fā)生開(kāi)環(huán)反應(yīng)飽和食鹽水1.33108.0—實(shí)驗(yàn)步驟:Ⅰ.實(shí)驗(yàn)中通過(guò)裝置B將酸性Na2Cr2O7溶液分批滴加到盛有30mL環(huán)己醇的A中,加入第一批酸性Na2Cr2O7溶液后,待反應(yīng)物的橙紅色消失后再加入第二批……依次進(jìn)行下去,直至反應(yīng)結(jié)束,控制反應(yīng)在55~65℃進(jìn)行。反應(yīng)結(jié)束后,向反應(yīng)液中加入適量的草酸。Ⅱ.反應(yīng)完成后,加入適量水,蒸餾,收集95~100℃的餾分,得到主要含環(huán)己酮粗品和水的混合物。Ⅲ.進(jìn)一步分離提純得到精品環(huán)己酮18.0g。(1)實(shí)驗(yàn)裝置圖中C1處應(yīng)放置的儀器名稱(chēng)為溫度計(jì)。

(2)A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為3+Cr2O72-+8H+===3+2Cr3++7H2O,用蒸餾不能分離環(huán)己酮和水的原因是環(huán)己酮和水形成具有固定組成的混合物一起蒸出。(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中酸性Na2Cr2O7溶液分批加入的原因是酸性Na2Cr2O7溶液氧化環(huán)己醇反應(yīng)放熱,導(dǎo)致體系溫度迅速上升,副反應(yīng)增多,所以酸性Na2Cr2O7溶液加入不能太快。

(4)步驟Ⅰ加入適量草酸為了將剩余的Na2Cr2O7完全反應(yīng),草酸與Na2Cr2O7的物質(zhì)的量之比為3∶1時(shí)反應(yīng)恰好進(jìn)行完全。

(5)環(huán)己酮的提純需要經(jīng)過(guò)以下一系列的操作:a.蒸餾,收集151~156℃餾分,得到精品;b.過(guò)濾;c.在收集到的粗品中加NaCl固體至飽和,靜置,分液;d.加入無(wú)水MgSO4固體,除去有機(jī)物中少量水。上述操作的正確順序是cdba(填字母)。上述操作c中,加入NaCl固體的作用是

增加水層的密度,降低環(huán)己酮的溶解度,有利于分層。

(6)計(jì)算環(huán)己酮的產(chǎn)率為68%(保留整數(shù))。

4.★★★★滴定法是用于測(cè)定溶液中微粒濃度的重要方法。某實(shí)驗(yàn)小組利用滴定法測(cè)定碘酒中碘的含量。(1)測(cè)定碘含量:移取10.00mL碘酒,準(zhǔn)確配制100mL稀碘液。每次取25.00mL稀碘液于錐形瓶中,滴加幾滴淀粉溶液,加入適量稀H2SO4后,用濃度為0.1000mol·L-1Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示。已知:2Na2S2O3+I2===2NaI+Na2S4O6。序號(hào)Na2S2O3溶液的用量/mL稀碘液的用量/mL121.3225.00220.0225.00319.9825.00①第1次實(shí)驗(yàn)Na2S2O3溶液的用量明顯多于后兩次,原因可能是A。

A.盛裝標(biāo)準(zhǔn)溶液的滴定管用蒸餾水洗凈后,未潤(rùn)洗B.滴入半滴標(biāo)準(zhǔn)溶液,溶液變色,即判定達(dá)滴定終點(diǎn)C.滴定達(dá)終點(diǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)滴定管尖嘴內(nèi)有氣泡產(chǎn)生D.滴定終點(diǎn)讀取滴定管刻度時(shí),俯視標(biāo)準(zhǔn)液液面②該碘酒中碘的含量為0.1016g·mL-1。[已知M(I2)=254g·mol-1]

(2)借鑒(1)的方法,用如圖所示的流程測(cè)定海帶中的碘含量。①加入H2O2,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是2I-+H2O2+2H+===I2+2H2O。

②預(yù)測(cè)達(dá)到滴定終點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為當(dāng)最后半滴Na2S2O3溶液滴入時(shí),溶液的藍(lán)色恰好褪去,且半分鐘不恢復(fù)到藍(lán)色,在實(shí)驗(yàn)時(shí)卻發(fā)現(xiàn)溶液變色片刻后,恢復(fù)滴定前的顏色。繼續(xù)滴加Na2S2O3,溶液變色片刻后再一次恢復(fù)原色。

(3)探究異常現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。該學(xué)習(xí)小組通過(guò)設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)空氣中的氧氣并不能較快地氧化待測(cè)液中的I-。提出猜想:H2O2(填化學(xué)式)將生成的I-重新氧化成碘單質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證:將2mL待測(cè)液、2滴0.1mol·L-1H2SO4溶液、2滴淀粉溶液和少量H2O2混合,用Na2S2O3溶液滴定,氧化后的待測(cè)液靜置半小時(shí),利用氧化還原電勢(shì)傳感器測(cè)定滴定過(guò)程中電勢(shì)的變化,待溶液變色后停止滴定,溶液恢復(fù)原色后繼續(xù)滴加Na2S2O3至溶液變色,循環(huán)往復(fù),得到如圖所示的曲線。已知:i.氧化性物質(zhì)的電勢(shì)值高于還原性物質(zhì);ⅱ.一定條件下,氧化性物質(zhì)的濃度越高,電勢(shì)越高,還原性物質(zhì)濃度越高,電勢(shì)越低。a~b段電勢(shì)升高的原因是過(guò)氧化氫氧化I-生成具有氧化性的碘單質(zhì)被氧化。由a~b段電勢(shì)變化的斜率小于b~c段可推測(cè)溶液反復(fù)變色的原因是H2O2氧化I-的速率慢于Na2S2O3還原I2的速率。

優(yōu)化流程:將用H2O2氧化后的待測(cè)液加熱煮沸使過(guò)氧化氫完全分解,再進(jìn)行滴定,到達(dá)滴定終點(diǎn)時(shí)待測(cè)液變色后不會(huì)恢復(fù)原色。

13.化學(xué)實(shí)驗(yàn)綜合題1.【解析】在實(shí)驗(yàn)室利用濃鹽酸和強(qiáng)氧化劑制取Cl2,并與NH4Cl溶液反應(yīng)制取NCl3,并蒸餾、冷凝得到NCl3,并避免空氣中的水蒸氣接觸產(chǎn)品,需要將干燥裝置連接在最右邊。(1)利用裝置A制取氯氣,利用裝置B制取NCl3,利用裝置D冷凝NCl3,用裝置C收集NCl3,故正確連接順序?yàn)閍→b→c→f→g→d。(2)在不加熱條件下,利用濃鹽酸和強(qiáng)氧化劑可制取氯氣,所給試劑中不能選用MnO2,其余選項(xiàng)中物質(zhì)均可以;根據(jù)裝置圖可知儀器D為直形冷凝管。(3)NCl3是黃色油狀液體,因而在反應(yīng)過(guò)程中,在B中的蒸餾燒瓶?jī)?nèi)可以觀察到有黃色油狀液體出現(xiàn);NCl3在熱水中水解生成氧化性物質(zhì)HClO,其化學(xué)方程式為NCl3+3H2O3HClO+NH3↑。(4)①滴定前加入淀粉指示劑溶液顯藍(lán)色,到滴定終點(diǎn)時(shí),溶液中的I2全部變成I-,滴入最后半滴標(biāo)準(zhǔn)液后,溶液藍(lán)色褪去,且半分鐘不恢復(fù)原來(lái)顏色。②根據(jù)反應(yīng)方程式NCl3+4HCl===NH4Cl+3Cl2↑、Cl2+2KI===2KCl+I2、I2+2Na2S2O3===Na2S4O6+2NaI,可得關(guān)系式NCl3~3Cl2~3I2~6Na2S2O3。n(NCl3)=16n(Na2S2O3)=0.1mol·L-1×18120.5g·mol-1×3×10-3mol=0.3615g,故NCl3的純度w(NCl3)=0.90.4%。答案:(1)bcf(2)ACD直形冷凝管(3)溶液中有黃色油狀液體出現(xiàn)NCl3+3H2O3HClO+NH3↑(4)①滴入最后半滴標(biāo)準(zhǔn)液后,溶液中藍(lán)色褪去且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)原色②90.4%2.【解析】工業(yè)上利用糠醛(沸點(diǎn)161.7℃,易被氧化)發(fā)生歧化反應(yīng)制取糠酸和糠醇,由于該反應(yīng)為強(qiáng)放熱反應(yīng),為控制反應(yīng)速率,需緩慢滴加NaOH溶液,同時(shí)使用冰水浴降低溫度;粗產(chǎn)品中,糠酸鈉易溶于水,生成的糠醇使用有機(jī)溶劑萃取分離;糠酸鈉用鹽酸將其轉(zhuǎn)化為糠酸,冷卻結(jié)晶后,過(guò)濾分離;糠醇被萃取后,蒸餾分離。(1)儀器A是為了平衡氣壓,使液體順利流入三頸燒瓶中,所以根據(jù)儀器構(gòu)造與作用可知,儀器A的名稱(chēng)為恒壓滴液漏斗;儀器B中內(nèi)管與冷卻水的接觸面積更大,冷凝效果更好。(2)要想控制反應(yīng)溫度為8~12℃,需要緩慢滴加NaOH溶液,同時(shí)采用冰水浴給反應(yīng)裝置降溫。(3)糠醇溶于乙醚,且沸點(diǎn)不同,所以可采用蒸餾的方式分離混合物。(4)糠酸在冷水中的溶解度小,因此用冷水洗滌糠酸,可降低因溶解而造成的損失。將不純的固體進(jìn)一步提純,應(yīng)采用的方法是重結(jié)晶。(5)根據(jù)題干數(shù)據(jù)可計(jì)算出糠酸的純度為0×100%=96.0%;蒸餾水洗凈后,未用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液潤(rùn)洗堿式滴定管,則滴定管中的標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度變小,滴定時(shí)消耗NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積偏大,測(cè)得的糠酸的純度比實(shí)際偏高,A錯(cuò)誤;指示劑酚酞溶液滴加過(guò)多(酚酞是一種弱酸),則消耗NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積偏大,測(cè)得的糠酸的純度比實(shí)際偏高,B錯(cuò)誤;錐形瓶?jī)?nèi)壁用蒸餾水洗凈后,再用配制好的糠酸樣品溶液潤(rùn)洗2~3次,將潤(rùn)洗液倒掉,再裝入20.00mL糠酸樣品溶液,進(jìn)行中和滴定,則錐形瓶中糠酸樣品溶液的體積偏大,滴定結(jié)束時(shí)消耗NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積偏大,測(cè)得的糠酸的純度比實(shí)際偏高,C錯(cuò)誤;滴定前仰視堿式滴定管液面讀數(shù),滴定后俯視堿式滴定管液面