規(guī)則4實(shí)驗操作的原因、目的和作用的規(guī)范描述高考真題典例(2024·甘肅選擇考節(jié)選)某興趣小組設(shè)計了利用MnO2和H2SO3生成MnS2O6,再與Na2CO3反應(yīng)制備Na2S2O6·2H2O的方案:(1)采用如圖所示裝置制備SO2,步驟Ⅰ中采用冰水浴是為了;

(2)步驟Ⅱ應(yīng)分?jǐn)?shù)次加入MnO2,原因是;

(3)步驟Ⅲ滴加飽和Ba(OH)2溶液的目的是。

【破題有道】(1)析特點(diǎn):題目流程中給出要控制溫度低于10℃,常溫常壓下SO2氣體的溶解度不是很大;MnO2和H2SO3生成MnS2O6的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng),MnS2O6再與Na2CO3反應(yīng)制備Na2S2O6·2H2O屬于復(fù)分解反應(yīng)。(2)找原因:溫度降低有利于增大氣體的溶解度,且反應(yīng)要求低溫下進(jìn)行;一般自發(fā)的氧化還原反應(yīng)屬于放熱反應(yīng),且MnO2具有氧化性可將SO2(H2SO3)氧化至SO42-;體系中過量SO2的存在會影響MnS2O6與Na2CO3的反應(yīng),增大Na2CO3(3)得結(jié)論:。

【萬能模板】解答本類問題時的答題模板如下:分析(分析試劑的性質(zhì)、實(shí)驗?zāi)康?、裝置特點(diǎn)等)→結(jié)合(結(jié)合已有知識進(jìn)行分析)→結(jié)論(得到問題原因、操作的目的等)滿分規(guī)則【標(biāo)準(zhǔn)答案】(1)增大SO2的溶解度,從而提高H2SO3的濃度,同時為步驟Ⅱ提供低溫(2分)(2)防止MnO2與H2SO3反應(yīng)生成MnSO4,同時防止反應(yīng)太快,放熱太多,不利于控制溫度低于10℃(2分)(3)除去過量的SO2(或H2SO3),防止后續(xù)反應(yīng)中SO2與Na2CO3溶液反應(yīng)生成Na2SO3,增加飽和Na2CO3溶液的用量,并使產(chǎn)品中混有雜質(zhì)(3分)【評分標(biāo)準(zhǔn)】(1)兩個要點(diǎn)“增大SO2的溶解度”和“為步驟Ⅱ提供低溫”,每個要點(diǎn)1分(2)不答“生成MnSO4”扣1分,不答“放熱太多”扣1分(3)不答“除去過量的SO2(或H2SO3)”扣1分,不答“生成Na2SO3”扣1分,不答“增加飽和Na2CO3溶液的用量”扣1分(4)不答結(jié)論,每處扣1分【錯誤答案1】提高H2SO3的濃度,同時為步驟Ⅱ提供低溫(扣1分,得1分)【錯因分析】沒有明確具體的原因規(guī)則1:回答原因類題目時要敘述清楚因果關(guān)系,要描述清楚根本原因。如本題中要回答出提高H2SO3的濃度的原因是增大了SO2的溶解度,否則不能得滿分【錯誤答案2】防止反應(yīng)太快,放熱太多,不利于控制溫度低于10℃(扣1分,得1分)【錯因分析】分析回答不全面規(guī)則2:分析原因、作用、目的時要全面準(zhǔn)確。如本題中分多次加入MnO2的原因有兩點(diǎn),漏答不能得滿分【錯誤答案3】除去過量的SO2(或H2SO3)(扣2分,得1分)【錯因分析】沒有說明結(jié)論規(guī)則3:要回答出正確的結(jié)論或結(jié)果。如本題中要回答出最終的結(jié)論是導(dǎo)致飽和Na2CO3溶液的用量增加和使產(chǎn)品中混有雜質(zhì),否則每處扣1分【錯誤答案4】增加飽和Na2CO3溶液的用量,并使產(chǎn)品中混有雜質(zhì)(扣1分,得2分)【錯因分析】只回答結(jié)論或結(jié)果,原因回答不明確、模糊規(guī)則4:要準(zhǔn)確答出原因、目的或作用,不能只回答結(jié)論或結(jié)果。如本題中造成結(jié)論或結(jié)果的根本原因是Ba(OH)2溶液反應(yīng)掉過量的SO2(或H2SO3),不回答此原因扣1分1.★★磷化鋁(AlP)通?？勺鳛橐环N廣譜性熏蒸殺蟲劑,糧食倉儲常用磷化鋁(AlP)熏蒸殺蟲,某化學(xué)興趣小組的同學(xué)用如圖所述方法測定糧食中殘留磷化鋁的含量。C中加入100g原糧,E中加入20.00mL一定濃度的KMnO4溶液(H2SO4酸化)。往C中加入足量水,充分反應(yīng)后,用亞硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定E中過量的KMnO4溶液。已知:①AlP吸水后會立即產(chǎn)生高毒性PH3氣體(沸點(diǎn)-89.7℃,還原性強(qiáng))。②焦性沒食子酸的堿性溶液具有還原性。(1)裝置A中盛裝KMnO4溶液的作用是除去空氣中的還原性氣體,裝置B中盛有焦性沒食子酸的堿性溶液,其作用是吸收空氣中的O2,防止PH3被氧化。

(2)C中反應(yīng)完全后繼續(xù)通入空氣的作用是生成的PH3氣體全部排出后被KMnO4溶液吸收。

2.★★★鈦在醫(yī)療領(lǐng)域、航空航天材料方面的使用非常廣泛。某小組利用如圖所示裝置在實(shí)驗室制備并收集TiCl4,并用TiCl4制備納米TiO2(夾持裝置略去)。已知:①TiCl4高溫時能與O2反應(yīng),遇水極易水解;②瓷舟中物質(zhì)反應(yīng)后除生成TiCl4、FeCl3外,同時還生成一種有毒氧化物氣體,反應(yīng)過程中可能發(fā)生副反應(yīng)產(chǎn)生少量副產(chǎn)物CCl4;③相關(guān)物質(zhì)的部分物理性質(zhì)如表:項目熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃水溶性TiCl4-23.2136.4極易水解生成白色沉淀,能溶于CCl4等有機(jī)溶劑FeCl3306315易水解生成紅褐色沉淀CCl4-2376.8難溶于水(1)洗氣瓶A中的試劑為濃硫酸,堿石灰的作用是吸收Cl2,防止污染空氣,防止H2O進(jìn)入錐形瓶使TiCl4水解。

(2)實(shí)驗過程中需要先后通入N2兩次,第二次通入N2作用是完全排出裝置中的氯氣,防止污染空氣。設(shè)置裝置單元X的作用為吸收裝置中產(chǎn)生的CO,防止污染空氣。

3.★★★鉻酰氯是一種無機(jī)化合物,化學(xué)式為CrO2Cl2,熔點(diǎn)-96.5℃,沸點(diǎn)117℃,常溫下為深紅棕色液體,放置在空氣中會迅速揮發(fā)并水解,在有機(jī)合成中主要作氧化劑、氯化劑和溶劑。在實(shí)驗中可用重鉻酸鉀、濃硫酸與氯化鈉制備。反應(yīng)原理為濃硫酸先分別與重鉻酸鉀和氯化鈉反應(yīng)生成CrO3與HCl氣體兩種中間產(chǎn)物,然后CrO3迅速與HCl氣體反應(yīng)生成鉻酰氯。實(shí)驗裝置如圖(夾持裝置略):回答下列問題:(1)投料時,加入過量氯化鈉粉末可以顯著增大鉻酰氯的產(chǎn)量,原因是產(chǎn)生過量的氯化氫氣體,使更多的CrO3參與反應(yīng)。

(2)濃硫酸在反應(yīng)前應(yīng)進(jìn)行冷卻,其目的是防止反應(yīng)溫度過高,反應(yīng)速率過快。

(3)反應(yīng)結(jié)束后,用電熱套加熱裝置A,并收集117℃左右的餾分,發(fā)現(xiàn)H中充滿紅棕色氣體,沒有收集到液體,請改進(jìn)這一蒸餾裝置并給出理由:用冰水浴冷卻裝置H,冰水浴溫度較低,可使鉻酰氯蒸氣液化并減少液態(tài)鉻酰氯的揮發(fā)。

(4)圖中缺少尾氣處理裝置,應(yīng)選用下列裝置中的B(填標(biāo)號),該裝置的作用是吸收未反應(yīng)的氯化氫氣體(或未冷凝的鉻酰氯蒸氣),并可防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入裝置。

規(guī)則4實(shí)驗操作的原因、目的和作用的規(guī)范描述1.【解析】(1)因為PH3具有很強(qiáng)的還原性,所以要除去空氣中的氧氣,故裝置B中盛有的焦性沒食子酸的堿性溶液的作用就是吸收空氣中的O2,防止PH3被氧化;(2)通入空氣的作用是將裝置內(nèi)生成的PH3氣體全部排出,進(jìn)入裝置E中后被KMnO4溶液吸收,減小實(shí)驗誤差。答案:(1)吸收空氣中的O2,防止PH3被氧化(2)生成的PH3氣體全部排出后被KMnO4溶液吸收2.【解析】(1)由題目信息可知,產(chǎn)品易水解,需要對原料進(jìn)行干燥,所以洗氣瓶A中的試劑為濃硫酸;堿石灰用于吸收多余的Cl2,防止污染空氣,同時堿石灰能吸收水蒸氣,防止H2O進(jìn)入錐形瓶使TiCl4水解。(2)實(shí)驗過程中需要先后通入N2兩次,第一次是排出裝置內(nèi)的空氣,防止空氣干擾實(shí)驗,之后通入氯氣發(fā)生反應(yīng),第二次通入N2作用是完全排出裝置中的氯氣,防止污染空氣;反應(yīng)生成的CO需要處理,故裝置單元X作用為吸收CO,防止其污染空氣。答案:(1)濃硫酸吸收Cl2,防止污染空氣,防止H2O進(jìn)入錐形瓶使TiCl4水解(2)完全排出裝置中的氯氣,防止污染空氣吸收裝置中產(chǎn)生的CO,防止污染空氣3.【解析】(1)投料后,濃硫酸先分別與重鉻酸鉀和氯化鈉反應(yīng)生成CrO3與HCl氣體兩種中間產(chǎn)物,然后CrO3迅速與HCl氣體反應(yīng)生成鉻酰氯,則投料時,加入過量氯化鈉粉末可以顯著增大鉻酰氯的產(chǎn)量,原因是產(chǎn)生過量的氯化氫氣體,使更多的CrO3參與反應(yīng)。(2)濃硫酸在反應(yīng)前應(yīng)進(jìn)行冷卻,其目的是防止反應(yīng)溫度過高,反應(yīng)速率過快。(3)反應(yīng)結(jié)束后,用電熱套加熱裝置A,并收集117℃左右的餾分,發(fā)現(xiàn)H中充滿紅棕色氣體,沒有收集到液體,表明通過冷凝管的鉻酰氯蒸氣并未液化,應(yīng)降溫將其液化,則改進(jìn)這一蒸餾裝置的方法及理由為用冰水浴冷卻裝置H,冰水浴溫度較低,可使鉻酰氯蒸氣液化并減少液態(tài)鉻酰氯的揮發(fā)。(4)題中信息顯示,鉻酰氯放置在空氣中會迅速揮發(fā)并水解,所以鉻酰氯不能與空氣接觸,也不能接觸水蒸氣,無水氯化鈣不能吸收酸性氣體,NaOH溶液會產(chǎn)生水蒸氣,所以應(yīng)