高考化學二輪復習(新高考版) 第1部分 專題9 考點二 綜合實驗探究-突破實驗大題（含解析）

考點二綜合實驗探究——突破實驗大題(一)評價型實驗題評價型實驗題包括的題型很多，其中比較典型的有物質(zhì)性質(zhì)探究型、組成成分探究型、物質(zhì)制備和應用探究型等，該類試題一般以實驗裝置圖的形式給出實驗的流程，其實驗流程與考查內(nèi)容一般為1．常見的氣體發(fā)生裝置固體與液體在常溫下反應制備氣體的裝置，如圖5，分液漏斗與燒瓶間的導管能平衡氣體壓強，能使液體順利滴下，排出氣體體積不包括加入液體所占體積；如圖6、圖7，能隨制隨停，便于控制反應。2．常見的凈化裝置——用于除去氣體中的雜質(zhì)氣體特別提醒(1)判斷氣體中雜質(zhì)的方法①看反應介質(zhì)。若反應在溶液中進行，則制取的氣體中一定含有水蒸氣；若反應物中有氣體，由于氣體不能充分反應，則制取的氣體中一定含有原來的氣體，如用CO2與Na2O2反應制取的O2中一定含有CO2雜質(zhì)。②看反應物的性質(zhì)。如用濃鹽酸制取的氣體中含有揮發(fā)出的HCl氣體。③看生成物的成分。如用氯化銨和消石灰反應制取的氨氣中含有水蒸氣。(2)氣體干燥劑的選擇酸性堿性中性干燥劑濃硫酸、P2O5堿石灰、CaOCaCl2氣體CO2、SO2、Cl2、NO2NH3H2、CO、N2、NO、CH4注意：選取干燥劑時，除了常規(guī)的從酸堿性角度考慮外，還要考慮特殊反應，如濃硫酸不能干燥還原性氣體(H2S、HI等)，可用P2O5干燥；中性干燥劑CaCl2不能干燥NH3，因為二者會發(fā)生絡合反應(這些知識可能會成為高考的設題點)。3．常見的氣體收集裝置特別提醒(1)密度比空氣大且不與空氣中的成分反應的氣體可用向上排空氣法收集，導氣管應“長進短出”；密度比空氣小且不與空氣中的成分反應的氣體則用向下排空氣法收集，導氣管應“短進長出”。(2)易溶于水或能與水反應的氣體，如NH3、HCl、NO2等，需用排空氣法或排其他溶劑法收集。(3)常溫下能與空氣中的成分反應的氣體(如NO)，密度與空氣接近的氣體(如N2、CO、C2H4等)，都不能用排空氣法收集。(4)能溶于水但溶解度不大的氣體，可以用排飽和溶液的方法收集，如CO2——排飽和NaHCO3溶液；SO2——排飽和NaHSO3溶液；H2S——排飽和NaHS溶液；Cl2——排飽和NaCl溶液。4．常見的量氣裝置5．有毒氣體的處理裝置特別提醒(1)裝置C適用于溶解度較小的有毒氣體，如Cl2、NO2、H2S等。(2)裝置D、E適用于溶解度較大的氣體，如HCl、NH3等。(3)裝置A適用于某些可燃性氣體，如CO等。(4)裝置B采用收集法處理尾氣，適用于NO、CO等的尾氣處理。(二)定量測定型實驗題常見的定量測定型實驗題包括混合物成分的測定、物質(zhì)純度的測定以及化學式的確定等。該類試題常涉及物質(zhì)的稱量、物質(zhì)的分離與提純、中和滴定、一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制等實驗操作。實驗過程或問題解答中要特別注意以下幾個問題：1．氣體體積的測量(1)量氣裝置的改進(2)量氣時應注意的問題①量氣時應保持裝置處于室溫狀態(tài)。②讀數(shù)時要特別注意消除“壓強差”，保持液面相平，同時要注意視線與凹液面最低處相平。如上圖(Ⅰ)(Ⅳ)應使左側(cè)和右側(cè)的液面高度保持相平。2．測定實驗中要有消除干擾氣體的意識如用“惰性”氣體將干擾氣體排出，或用溶液吸收干擾氣體等。3．測定實驗中要有被測量氣體全部被測量的意識如采取反應結(jié)束后繼續(xù)向裝置中通入“惰性”氣體以使被測量氣體全部被吸收劑吸收的方法。4．測定實驗中要有“數(shù)據(jù)”的采集處理意識實驗數(shù)據(jù)的采集是化學計算的基礎，一般來講，固體試劑稱質(zhì)量，而液體試劑和氣體試劑則測量體積。(1)稱量固體質(zhì)量時，中學一般用托盤天平，可估讀到0.1g，精確度要求高的實驗中可以用分析天平或電子天平，可精確到0.0001g。(2)測量液體體積時，一般實驗中選用適當規(guī)格的量筒，可估讀到0.1mL，準確度要求高的定量實驗如中和滴定中選用滴定管(酸式或堿式)，可估讀到0.01mL。容量瓶作為精密的定容儀器，用于配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液，一般不用于量取液體的體積。(3)氣體除了量取外，還可以稱量。稱量氣體的質(zhì)量時一般有兩種方法：一種方法是稱量反應裝置在放出氣體前后的質(zhì)量減小值；另一種方法是稱量吸收裝置前后的質(zhì)量增大值。(4)用pH試紙(測得整數(shù)值)或pH計(精確到0.01)直接測出溶液的pH，經(jīng)過計算可以得到溶液中H＋或OH－的物質(zhì)的量濃度。為了保證數(shù)據(jù)的準確性，實驗中要采取必要的措施，確保離子完全沉淀、氣體完全被吸收等，必要時可以進行平行實驗，重復測定，然后取其平均值進行計算。如中和滴定實驗中測量酸或堿的體積要平行做2～3次滴定，然后取體積的平均值求算未知溶液的濃度，但對于“離群”數(shù)據(jù)(指與其他數(shù)據(jù)有很大差異的數(shù)據(jù))要舍棄，因為數(shù)據(jù)“離群”的原因可能是操作中出現(xiàn)了較大的誤差。(三)有機制備型實驗題“有機實驗”在高考中頻頻出現(xiàn)，主要涉及有機物的制備、有機物官能團性質(zhì)的實驗探究等。常常考查蒸餾和分液操作、反應條件的控制、產(chǎn)率的計算等問題。(1)分離液體混合物的方法方法適用條件實例說明分液互不相溶的液體混合物分離CCl4和水等分液時下層液體從下口流出，上層液體從上口倒出蒸餾兩種或兩種以上互溶的液體，沸點相差較大分離酒精和水在蒸餾燒瓶中放少量碎瓷片，防止液體暴沸(2)高考真題中出現(xiàn)的實驗裝置特別提醒球形冷凝管由于氣體與冷凝水接觸時間長，具有較好的冷凝效果，但必須豎直放置，所以蒸餾裝置必須用直形冷凝管。角度一“儀器連接”評價型1．(2020·全國卷Ⅲ，26)氯可形成多種含氧酸鹽，廣泛應用于殺菌、消毒及化工領域。實驗室中利用下圖裝置(部分裝置省略)制備KClO3和NaClO，探究其氧化還原性質(zhì)?；卮鹣铝袉栴}：(1)盛放MnO2粉末的儀器名稱是__________，a中的試劑為__________。(2)b中采用的加熱方式是________，c中化學反應的離子方程式是______________________，采用冰水浴冷卻的目的是________________________________________________。(3)d的作用是______________，可選用試劑________(填標號)。A．Na2S B．NaClC．Ca(OH)2 D．H2SO4(4)反應結(jié)束后，取出b中試管，經(jīng)冷卻結(jié)晶，________，__________________，干燥，得到KClO3晶體。(5)取少量KClO3和NaClO溶液分別置于1號和2號試管中，滴加中性KI溶液。1號試管溶液顏色不變。2號試管溶液變?yōu)樽厣尤隒Cl4振蕩，靜置后CCl4層顯________色?？芍摋l件下KClO3的氧化能力________NaClO(填“大于”或“小于”)。答案(1)圓底燒瓶飽和食鹽水(2)水浴加熱Cl2＋2OH－=ClO－＋Cl－＋H2O避免生成NaClO3(3)吸收尾氣(Cl2)AC(4)過濾少量(冷)水洗滌(5)紫小于解析由題干信息及裝置圖分析各裝置的作用，a裝置用于除雜，b裝置用于制備氯酸鉀，c裝置用于制備次氯酸鈉，d裝置用于尾氣處理。(1)盛放MnO2粉末的儀器是圓底燒瓶。產(chǎn)生的氯氣中混有氯化氫雜質(zhì)，除掉氯化氫需要將氣體通過飽和食鹽水。(2)b裝置的加熱方式為水浴加熱。c裝置中氯氣與氫氧化鈉發(fā)生反應的離子方程式為Cl2＋2OH－=ClO－＋Cl－＋H2O。根據(jù)裝置b、c水浴溫度的不同推知，生成氯酸鹽時需要酒精燈加熱，生成次氯酸鹽時需要冰水冷卻，所以c中冰水浴的目的是避免氯酸鈉的生成。(3)d是尾氣處理裝置，吸收氯氣可以用硫化鈉溶液或氫氧化鈣濁液。(4)從溶液中獲得純凈氯酸鉀的操作是冷卻結(jié)晶，過濾，少量冷水洗滌，干燥，此處用少量冷水洗滌的目的是降低氯酸鉀的損耗。(5)碘在四氯化碳中呈紫色；碘在水中的顏色為棕色或褐色，主要由碘的濃度決定。2號試管中溶液變棕色說明生成I2,1號試管中沒有顏色變化，說明沒有生成I2，由此可以判斷氯酸鉀的氧化能力小于次氯酸鈉的氧化能力。2．(2018·全國卷Ⅰ，26)醋酸亞鉻[(CH3COO)2Cr·2H2O]為磚紅色晶體，難溶于冷水，易溶于酸，在氣體分析中用作氧氣吸收劑。一般制備方法是先在封閉體系中利用金屬鋅作還原劑，將三價鉻還原為二價鉻；二價鉻再與醋酸鈉溶液作用即可制得醋酸亞鉻。實驗裝置如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)實驗中所用蒸餾水均需經(jīng)煮沸后迅速冷卻，目的是__________________________________________________________________________________________________________。儀器a的名稱是________。(2)將過量鋅粒和氯化鉻固體置于c中，加入少量蒸餾水，按圖連接好裝置。打開K1、K2，關閉K3。①c中溶液由綠色逐漸變?yōu)榱了{色，該反應的離子方程式為___________________________。②同時c中有氣體產(chǎn)生，該氣體的作用是____________________________________。(3)打開K3，關閉K1和K2。c中亮藍色溶液流入d，其原因是____________________________；d中析出磚紅色沉淀。為使沉淀充分析出并分離，需采用的操作是________、________、洗滌、干燥。(4)指出裝置d可能存在的缺點__________________。答案(1)去除水中溶解氧分液漏斗(2)①Zn＋2Cr3＋=Zn2＋＋2Cr2＋②排除c中空氣(3)c中產(chǎn)生H2使壓強大于大氣壓(冰浴)冷卻過濾(4)敞開體系，可能使醋酸亞鉻與空氣接觸解析(1)由題給信息，(CH3COO)2Cr·2H2O在氣體分析中用作O2吸收劑，說明Cr2＋具有強還原性，易被O2氧化，故所用蒸餾水需經(jīng)煮沸除去其中的O2，以免影響(CH3COO)2Cr·2H2O的制備。由儀器的結(jié)構(gòu)特點可知，a為分液漏斗。(2)①Zn將Cr3＋還原為Cr2＋，離子方程式為Zn＋2Cr3＋=Zn2＋＋2Cr2＋。②Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑，H2起到排除c中空氣的作用，以防Cr2＋被氧化。(3)過量的Zn與鹽酸反應放出大量的H2，使裝置c中壓強增大，關閉K1和K2，打開K3時，溶液被壓入裝置d。由題給信息知，(CH3COO)2Cr·2H2O難溶于冷水，因此應用冰浴冷卻，以便于(CH3COO)2Cr·2H2O析出，再將沉淀過濾、洗滌、干燥即可。(4)裝置d的缺點是該裝置與大氣直接相通，空氣中的O2易將(CH3COO)2Cr·2H2O氧化。角度二“有機物制備”評價型3．(2020·全國卷Ⅱ，27)苯甲酸可用作食品防腐劑。實驗室可通過甲苯氧化制苯甲酸，其反應原理簡示如下：＋KMnO4→＋MnO2＋HCl→＋KCl名稱相對分子質(zhì)量熔點/℃沸點/℃密度/(g·mL－1)溶解性甲苯92－95110.60.867不溶于水，易溶于乙醇苯甲酸122122.4(100℃左右開始升華)248—微溶于冷水，易溶于乙醇、熱水實驗步驟：①在裝有溫度計、冷凝管和攪拌器的三頸燒瓶中加入1.5mL甲苯、100mL水和4.8g(約0.03mol)高錳酸鉀，慢慢開啟攪拌器，并加熱回流至回流液不再出現(xiàn)油珠。②停止加熱，繼續(xù)攪拌，冷卻片刻后，從冷凝管上口慢慢加入適量飽和亞硫酸氫鈉溶液，并將反應混合物趁熱過濾，用少量熱水洗滌濾渣。合并濾液和洗滌液，于冰水浴中冷卻，然后用濃鹽酸酸化至苯甲酸析出完全。將析出的苯甲酸過濾，用少量冷水洗滌，放在沸水浴上干燥。稱量，粗產(chǎn)品為1.0g。③純度測定：稱取0.122g粗產(chǎn)品，配成乙醇溶液，于100mL容量瓶中定容。每次移取25.00mL溶液，用0.01000mol·L－1的KOH標準溶液滴定，三次滴定平均消耗21.50mL的KOH標準溶液?；卮鹣铝袉栴}：(1)根據(jù)上述實驗藥品的用量，三頸燒瓶的最適宜規(guī)格為________(填標號)。A．100mL B．250mLC．500mL D．1000mL(2)在反應裝置中應選用________冷凝管(填“直形”或“球形”)，當回流液不再出現(xiàn)油珠即可判斷反應已完成，其判斷理由是________________________________________________。(3)加入適量飽和亞硫酸氫鈉溶液的目的是________________________；該步驟亦可用草酸在酸性條件下處理，請用反應的離子方程式表達其原理_________________________________。(4)“用少量熱水洗滌濾渣”一步中濾渣的主要成分是_____________________________。(5)干燥苯甲酸晶體時，若溫度過高，可能出現(xiàn)的結(jié)果是_________________________________________________________________________________________________________。(6)本實驗制備的苯甲酸的純度為________；據(jù)此估算本實驗中苯甲酸的產(chǎn)率最接近于________(填標號)。A．70% B．60%C．50% D．40%(7)若要得到純度更高的苯甲酸，可通過在水中________的方法提純。答案(1)B(2)球形無油珠說明不溶于水的甲苯已經(jīng)被完全氧化(3)除去過量的高錳酸鉀，避免在用鹽酸酸化時，產(chǎn)生氯氣2MnOeq\o\al(－,4)＋5H2C2O4＋6H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O(4)MnO2(5)苯甲酸升華而損失(6)86.0%C(7)重結(jié)晶解析(1)該反應需要向三頸燒瓶中加入1.5mL甲苯、100mL水和4.8g高錳酸鉀，所以三頸燒瓶的最適宜規(guī)格為250mL。(2)反應中應選用球形冷凝管，球形冷凝管散熱面積大，冷凝效果好；回流液中不再出現(xiàn)油珠，說明不溶于水的甲苯(油狀液體)已經(jīng)被KMnO4完全氧化。(3)加入適量飽和亞硫酸氫鈉溶液的目的：NaHSO3與KMnO4(H＋)發(fā)生氧化還原反應除去過量的KMnO4(H＋)，防止用鹽酸酸化時，KMnO4把鹽酸中的Cl－氧化為Cl2；該過程也可用草酸在酸性條件下與KMnO4反應除去KMnO4，反應的離子方程式為2MnOeq\o\al(－,4)＋5H2C2O4＋6H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。(4)用少量熱水洗滌濾渣的目的是使生成的盡可能溶于水，故濾渣的主要成分是KMnO4在中性條件下的還原產(chǎn)物MnO2。(5)苯甲酸在100℃左右開始升華，干燥苯甲酸晶體時，若溫度過高，苯甲酸易升華而損失。(6)根據(jù)反應＋KOH→＋H2O可知，n(KOH)＝0.01000mol·L－1×21.50×10－3L×4，m()＝0.01000mol·L－1×21.50×10－3L×4×122g·mol－1＝0.10492g，制備的苯甲酸的純度為eq\f(0.10492g,0.122g)×100%＝86.0%。(6)在理論上，1mol甲苯反應后生成1mol苯甲酸，則：～921221.5mL×0.867g·mL－1m苯甲酸的理論產(chǎn)量m≈1.72g苯甲酸的產(chǎn)率為eq\f(1.0g×86.0%,1.72g)×100%＝50%。(7)根據(jù)苯甲酸的水溶性可知，若要得到純度更高的苯甲酸，需要利用重結(jié)晶的方法進行提純。角度三“流程轉(zhuǎn)化設計”評價型4．(2019·全國卷Ⅰ，27)硫酸鐵銨[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一種重要鐵鹽。為充分利用資源，變廢為寶，在實驗室中探究采用廢鐵屑來制備硫酸鐵銨，具體流程如下：回答下列問題：(1)步驟①的目的是去除廢鐵屑表面的油污，方法是___________________________________________________________________________________________________________。(2)步驟②需要加熱的目的是______________________，溫度保持80～95℃，采用的合適加熱方式是____________________。鐵屑中含有少量硫化物，反應產(chǎn)生的氣體需要凈化處理，合適的裝置為________(填標號)。(3)步驟③中選用足量的H2O2，理由是______________。分批加入H2O2，同時為了________，溶液要保持pH小于0.5。(4)步驟⑤的具體實驗操作有_____________________________________________，經(jīng)干燥得到硫酸鐵銨晶體樣品。(5)采用熱重分析法測定硫酸鐵銨晶體樣品所含結(jié)晶水數(shù)，將樣品加熱到150℃時失掉1.5個結(jié)晶水，失重5.6%。硫酸鐵銨晶體的化學式為________。答案(1)堿煮水洗(2)加快反應熱水浴C(3)將Fe2＋全部氧化為Fe3＋；不引入雜質(zhì)防止Fe3＋水解(4)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾(洗滌)(5)NH4Fe(SO4)2·12H2O解析(1)除去鐵屑表面油污的方法是：用熱純堿溶液清洗鐵屑，再用水洗。(2)鐵與稀硫酸反應時加熱，可提高反應速率。溫度低于水的沸點，可以用熱水浴加熱，受熱均勻且便于控制。含少量硫化物的鐵屑與稀硫酸反應有H2S生成。氫氣不與堿溶液反應，而硫化氫能與堿溶液反應，而H2S在水中溶解度小，故氫氣中混有的硫化氫用燒堿溶液除去，又因為硫化氫與堿反應較快，容易引起倒吸，C裝置倒置漏斗能防倒吸。故宜選擇C裝置吸收硫化氫。(3)鐵與稀硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，加入足量雙氧水的目的是將Fe2＋全部氧化為Fe3＋，發(fā)生反應為2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O，從生成物看，又不引入雜質(zhì)。鐵離子對雙氧水分解起催化作用，分批加入雙氧水，避免反應過快、放出熱量較多，減少雙氧水分解，以免造成氧化劑損失；鐵離子易水解，保持溶液呈強酸性，避免鐵離子發(fā)生水解反應生成氫氧化鐵。(4)步驟⑤是要從溶液中得到硫酸鐵銨晶體，故實驗操作有加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾(洗滌)。(5)失重5.6%是質(zhì)量分數(shù)，設結(jié)晶水合物的化學式為NH4Fe(SO4)2·xH2O，由題意知eq\f(1.5×18,266＋18x)＝eq\f(5.6,100)，解得x≈12。角度四“反應原理”“定量測定”評價型5．(2020·全國卷Ⅰ，27節(jié)選)為驗證不同化合價鐵的氧化還原能力，利用下列電池裝置進行實驗?；卮鹣铝袉栴}：(2)電池裝置中，鹽橋連接兩電極電解質(zhì)溶液。鹽橋中陰、陽離子不與溶液中的物質(zhì)發(fā)生化學反應，并且電遷移率(u∞)應盡可能地相近。根據(jù)下表數(shù)據(jù)，鹽橋中應選擇________作為電解質(zhì)。陽離子u∞×108/(m2·s－1·V－1)陰離子u∞×108/(m2·s－1·V－1)Li＋4.07HCOeq\o\al(－,3)4.61Na＋5.19NOeq\o\al(－,3)7.40Ca2＋6.59Cl－7.91K＋7.62SOeq\o\al(2－,4)8.27(3)電流表顯示電子由鐵電極流向石墨電極?？芍?，鹽橋中的陽離子進入________電極溶液中。(4)電池反應一段時間后，測得鐵電極溶液中c(Fe2＋)增加了0.02mol·L－1。石墨電極上未見Fe析出?？芍姌O溶液中c(Fe2＋)＝________。(5)根據(jù)(3)、(4)實驗結(jié)果，可知石墨電極的電極反應式為_______________________________，鐵電極的電極反應式為________________。因此，驗證了Fe2＋氧化性小于________，還原性小于________。(6)實驗前需要對鐵電極表面活化。在FeSO4溶液中加入幾滴Fe2(SO4)3溶液，將鐵電極浸泡一段時間，鐵電極表面被刻蝕活化。檢驗活化反應完成的方法是__________________________________________________________________________________________________。答案(2)KCl(3)石墨(4)0.09mol·L－1(5)Fe3＋＋e－=Fe2＋Fe－2e－=Fe2＋Fe3＋Fe(6)取活化后溶液少許于試管中，加入KSCN溶液，若溶液不出現(xiàn)血紅色，說明活化反應完成解析(2)鹽橋中陰、陽離子不與溶液中的物質(zhì)發(fā)生反應，兩燒杯溶液中含有Fe2＋、Fe3＋和SOeq\o\al(2－,4)，Ca2＋與SOeq\o\al(2－,4)生成微溶于水的CaSO4，F(xiàn)e2＋、Fe3＋均與HCOeq\o\al(－,3)反應，酸性條件下NOeq\o\al(－,3)與Fe2＋發(fā)生反應，故鹽橋中不能含有Ca2＋、HCOeq\o\al(－,3)和NOeq\o\al(－,3)。鹽橋中陰、陽離子的電遷移率(u∞)盡可能相近，分析表中陽離子和陰離子的電遷移率(u∞)數(shù)據(jù)，K＋和Cl－的電遷移率(u∞)相差較小，故鹽橋中應選擇KCl作為電解質(zhì)。(3)電流表顯示電子由鐵電極流向石墨電極，則鐵電極是負極，石墨電極是正極，鹽橋中陽離子向正極移動，故陽離子進入石墨電極溶液中。(4)假設兩個燒杯中溶液體積均為VL，鐵電極反應式為Fe－2e－=Fe2＋，一段時間后，鐵電極溶液中c(Fe2＋)增加0.02mol·L－1，則電路中通過電子為0.02mol·L－1×VL×2＝0.04Vmol。石墨電極上未見Fe析出，則石墨電極反應式為Fe3＋＋e－=Fe2＋，據(jù)得失電子守恒可知，石墨電極生成Fe2＋為0.04Vmol，故石墨電極溶液中c(Fe2＋)＝(0.05mol·L－1×VL＋0.04Vmol)/VL＝0.09mol·L－1。(5)由(4)分析可知，石墨電極反應式為Fe3＋＋e－=Fe2＋，據(jù)此得出Fe2＋的氧化性小于Fe3＋；鐵電極反應式為Fe－2e－=Fe2＋，據(jù)此得出Fe2＋的還原性小于Fe。(6)鐵電極表面被刻蝕活化，F(xiàn)e與Fe2(SO4)3溶液發(fā)生反應：Fe＋Fe2(SO4)3=3FeSO4，活化反應完成后，溶液中不含F(xiàn)e3＋，可向反應后的溶液中滴加KSCN溶液，若溶液不變血紅色，證明活化反應完成。6．[2020·新高考全國卷Ⅰ(山東)，20]某同學利用Cl2氧化K2MnO4制備KMnO4的裝置如下圖所示(夾持裝置略)：已知：錳酸鉀(K2MnO4)在濃強堿溶液中可穩(wěn)定存在，堿性減弱時易發(fā)生反應：3MnOeq\o\al(2－,4)＋2H2O=2MnOeq\o\al(－,4)＋MnO2↓＋4OH－回答下列問題：(1)裝置A中a的作用是________________________；裝置C中的試劑為______________；裝置A中制備Cl2的化學方程式為__________________________________。(2)上述裝置存在一處缺陷，會導致KMnO4產(chǎn)率降低，改進的方法是________________。(3)KMnO4常作氧化還原滴定的氧化劑，滴定時應將KMnO4溶液加入__________(填“酸式”或“堿式”)滴定管中；在規(guī)格為50.00mL的滴定管中，若KMnO4溶液起始讀數(shù)為15.00mL，此時滴定管中KMnO4溶液的實際體積為______________(填標號)。A．15.00mL B．35.00mLC．大于35.00mL D．小于15.00mL(4)某FeC2O4·2H2O樣品中可能含有的雜質(zhì)為Fe2(C2O4)3、H2C2O4·2H2O，采用KMnO4滴定法測定該樣品的組成，實驗步驟如下：Ⅰ.稱取mg樣品于錐形瓶中，加入稀H2SO4溶解，水浴加熱至75℃。用cmol·L－1的KMnO4溶液趁熱滴定至溶液出現(xiàn)粉紅色且30s內(nèi)不褪色，消耗KMnO4溶液V1mL。Ⅱ.向上述溶液中加入適量還原劑將Fe3＋完全還原為Fe2＋，加入稀H2SO4酸化后，在75℃繼續(xù)用KMnO4溶液滴定至溶液出現(xiàn)粉紅色且30s內(nèi)不褪色，又消耗KMnO4溶液V2mL。樣品中所含H2C2O4·2H2O(M＝126g·mol－1)的質(zhì)量分數(shù)表達式為________________。下列關于樣品組成分析的說法，正確的是__________(填標號)。A.eq\f(V1,V2)＝3時，樣品中一定不含雜質(zhì)B.eq\f(V1,V2)越大，樣品中H2C2O4·2H2O含量一定越高C．若步驟Ⅰ中滴入KMnO4溶液不足，則測得樣品中Fe元素含量偏低D．若所用KMnO4溶液實際濃度偏低，則測得樣品中Fe元素含量偏高答案(1)平衡氣壓，使?jié)恹}酸順利滴下NaOH溶液Ca(ClO)2＋4HCl(濃)=CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O(2)在裝置A、B之間加裝盛有飽和NaCl溶液的洗氣瓶(3)酸式C(4)eq\f(0.315cV1－3V2,m)×100%BD解析(1)裝置A中恒壓分液漏斗a的作用是平衡氣壓，使?jié)恹}酸順利滴下。Cl2有毒，裝置C用于Cl2的尾氣處理，盛裝的試劑為NaOH溶液。裝置A中利用濃鹽酸與漂白粉反應制取Cl2，漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2，反應的化學方程式為Ca(ClO)2＋4HCl(濃)=CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O。(2)濃鹽酸易揮發(fā)，裝置A中制得的Cl2中混有揮發(fā)出的HCl，易與KMnO4發(fā)生氧化還原反應，導致其產(chǎn)率降低，改進方法是在裝置A、B之間加裝盛有飽和NaCl溶液的洗氣瓶。(3)KMnO4溶液具有強氧化性，易腐蝕堿式滴定管下端的橡膠管，故應選擇酸式滴定管。酸式滴定管下端有一段未標注刻度，規(guī)格為50.00mL的滴定管，液面在“0刻度”時，溶液的體積大于50.00mL，故KMnO4溶液起始讀數(shù)為15.00mL時，滴定管中KMnO4溶液的實際體積大于35.00mL。(4)設樣品中FeC2O4·2H2O為xmol，F(xiàn)e2(C2O4)3為ymol，H2C2O4·2H2O為zmol，它們分別和KMnO4反應的關系式為：5FeC2O4·2H2O～3KMnO45H2C2O4·2H2O～2KMnO4xeq\f(3,5)xzeq\f(2,5)z5Fe2(C2O4)3～6KMnO4yeq\f(6,5)y所以過程Ⅰ中消耗的KMnO4的物質(zhì)的量(單位為mol)為eq\f(3,5)x＋eq\f(2,5)z＋eq\f(6,5)y＝cV1×10－3①過程Ⅱ溶液中Fe2＋的物質(zhì)的量為(x＋2y)molFe2＋和MnOeq\o\al(－,4)的關系式為5Fe2＋～MnOeq\o\al(－,4)x＋2yeq\f(1,5)(x＋2y)過程Ⅱ中消耗的KMnO4的物質(zhì)的量(單位為mol)為eq\f(1,5)(x＋2y)＝cV2×10－3②由①式得：3x＋6y＋2z＝5cV1×10－3由②式得：3x＋6y＝15cV2×10－3兩式相減得：z＝eq\f(5,2)×10－3×c(V1－3V2)所以樣品中H2C2O4·2H2O的質(zhì)量分數(shù)表達式為eq\f(\f(5,2)×10－3×cV1－3V2×126,m)×100%＝eq\f(0.315cV1－3V2,m)×100%eq\f(V1,V2)＝3時，H2C2O4·2H2O的質(zhì)量分數(shù)為0，則不含H2C2O4·2H2O；由eq\f(3,5)x＋eq\f(6,5)y＝cV1×10－3和eq\f(1,5)(x＋2y)＝cV2×10－3可知，不論y是否為0，均有V1＝3V2，即當eq\f(V1,V2)＝3時，樣品中可能含有Fe2(C2O4)3，A錯誤；eq\f(V1,V2)越大，加還原劑后所得溶液中Fe2＋含量越低，則樣品中H2C2O4·2H2O含量越高，B正確；若步驟Ⅰ中滴入KMnO4溶液不足，H2C2O4未被完全氧化，引起V2偏大，則樣品中Fe元素含量偏高，C錯誤；若所用KMnO4溶液實際濃度偏低，消耗KMnO4溶液體積V2實際偏大，故測得樣品中Fe元素含量偏高，D正確。1．(2020·葫蘆島高三模擬)二氯化二硫(S2Cl2)是一種重要的化工原料，常用作橡膠硫化劑，改變生橡膠受熱發(fā)黏、遇冷變硬的性質(zhì)。查閱資料可知S2Cl2具有下列性質(zhì)：物理性質(zhì)毒性色態(tài)揮發(fā)性熔點沸點劇毒金黃色液體易揮發(fā)－76℃138℃化學性質(zhì)①300℃以上完全分解②S2Cl2＋Cl2eq\o(=,\s\up7(△))2SCl2③遇高熱或與明火接觸，有引起燃燒的危險④受熱或遇水分解放熱，放出腐蝕性煙氣(1)制取少量S2Cl2實驗室可利用硫與少量氯氣在110～140℃反應制得S2Cl2粗品，氯氣過量則會生成SCl2。①儀器m的名稱為________，裝置F中試劑的作用是_______________________________________________________________________________________________________。②裝置連接順序：A→________→________→________→E→D。③實驗前打開K1，通入一段時間的氮氣排盡裝置內(nèi)空氣。實驗結(jié)束停止加熱后，再通入一段時間的氮氣，其目的是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。④為了提高S2Cl2的純度，實驗的關鍵是控制好溫度和__________________________________________________________________________________________________。(2)少量S2Cl2泄漏時應噴水減慢其揮發(fā)(或擴散)，并產(chǎn)生酸性懸濁液，但不要對泄漏物或泄漏點直接噴水，其原因是____________________________________________________________。(3)S2Cl2遇水會生成SO2、HCl兩種氣體，某同學設計了如下實驗方案來測定該混合氣體中SO2的體積分數(shù)。①W溶液可以是________(填標號)。a．H2O2溶液b．KMnO4溶液(硫酸酸化)c．氯水②該混合氣體中二氧化硫的體積分數(shù)為________(用含V、m的式子表示)。答案(1)①直形冷凝管(或冷凝管)除去Cl2中混有的HCl雜質(zhì)②FCB③將裝置內(nèi)的氯氣排入D內(nèi)吸收以免污染空氣，并將B中殘留的S2Cl2排入E中收集④滴入濃鹽酸的速率(或B中通入氯氣的量，其他合理答案均可)(2)S2Cl2遇水會分解放熱，放出腐蝕性煙氣(3)①ac②eq\f(22.4m,233V)×100%解析(1)②利用裝置A制備氯氣，氯氣中含氯化氫氣體和水蒸氣，通過裝置F除去氯化氫，通過裝置C除去水蒸氣，通過裝置B和硫黃反應在110～140℃反應制得S2Cl2粗品，通過裝置E冷凝得到二氯化二硫(S2Cl2)，連接裝置D是防止空氣中水蒸氣進入，依據(jù)上述分析可知裝置連接順序為：A→F→C→B→E→D。(3)W溶液的作用是氧化二氧化硫生成硫酸，可以選擇H2O2溶液或氯水，但不能選擇KMnO4溶液(硫酸酸化)，因為酸性高錳酸鉀溶液能氧化氯化氫生成氯氣，污染環(huán)境，且引入硫酸根離子，故答案為ac。②過程分析可知生成沉淀為硫酸鋇沉淀，硫元素守恒得到二氧化硫物質(zhì)的量n(SO2)＝n(BaSO4)＝eq\f(mg,233g·mol－1)＝eq\f(m,233)mol，該混合氣體中二氧化硫的體積分數(shù)為氣體物質(zhì)的量分數(shù)，二氧化硫體積分數(shù)為eq\f(\f(m,233)mol,\f(VL,22.4L·mol－1))×100%＝eq\f(22.4m,233V)×100%。2．(2020·湘贛皖長郡中學十五校聯(lián)考)Ⅰ.乳酸乙酯(2-羥基丙酸乙酯)常用于調(diào)制果香型、乳香型食用和酒用香精。為了在實驗室制取乳酸乙酯，某研究性學習小組同學首先查閱資料，獲得下列信息：①部分物質(zhì)的沸點：物質(zhì)水乙醇乳酸苯乳酸乙酯沸點/℃10078.412280.10154②乳酸乙酯易溶于苯、乙醇；水、乙醇、苯的混合物在64.85℃時，能按一定的比例以共沸物的形式一起蒸發(fā)。該研究性學習小組同學擬采用如圖所示(未畫全)的主要裝置制取乳酸乙酯，其主要實驗步驟如下：第一步：在反應容器中加入0.1mol無水乳酸、45.0mL(密度：0.789g·cm－3)無水乙醇、一定量的苯和沸石……；裝上油水分離器和冷凝管，緩慢加熱回流2h至反應完全。第二步：將反應容器中液體倒入盛有適量5%Na2CO3溶液的燒杯中，攪拌并分出有機相后，再用水洗。第三步：將無水CaCl2加入水洗后的產(chǎn)品中充分靜置，過濾、蒸餾，得產(chǎn)品7.08g。(1)第一步操作中，還缺少的試劑是________；加入苯的目的是________；實驗過程中，若油水分離器中水層不再增厚，則表明________________________________________________________________________________________________________________________。(2)第二步中證明“水洗”已經(jīng)完成的實驗方案是__________________________________________________________________________________________________________。(3)本實驗制備乳酸乙酯的產(chǎn)率為__________________________________________________________________________________________________________________________。Ⅱ.磷化鋁、磷化鋅、磷化鈣與水反應產(chǎn)生高毒的PH3氣體(熔點為－132℃，還原性強，易自燃)，可用于糧食熏蒸殺蟲。衛(wèi)生安全標準規(guī)定：當糧食中磷化物(以PH3計)的含量低于0.05mg·kg－1時算合格。可用以下方法測定糧食中殘留的磷化物含量：操作流程安裝吸收裝置→PH3的產(chǎn)生與吸收→轉(zhuǎn)移KMnO4吸收溶液→亞硫酸鈉標準溶液滴定。實驗裝置C中盛100g原糧，D中盛有20.00mL1.12×10－4mol·L－1KMnO4溶液(H2SO4酸化)。請回答下列問題：(4)儀器C的名稱是________；檢查整套裝置氣密性的方法是________________________。(5)A中盛裝KMnO4溶液的作用是除去空氣中的還原性氣體；B中盛裝焦性沒食子酸的堿性溶液，其作用是____________________________________________________________________________________________________________________________________。D中PH3被氧化成磷酸，所發(fā)生反應的離子方程式為：_________________________________________________________________________________________________。(6)把D中吸收液轉(zhuǎn)移至容量瓶中，加水稀釋至250mL，取25.00mL于錐形瓶中，用5.0×10－5mol·L－1的Na2SO3標準溶液滴定剩余的KMnO4溶液，消耗標準Na2SO3溶液11.00mL，則該原糧中磷化物(以PH3計)的含量為________mg·kg－1。答案Ⅰ.(1)濃硫酸形成水、乙醇和苯的共沸物，分離反應生成的水，促進酯化反應正向進行酯化反應達到平衡(2)測定水洗液的pH至7(3)60%Ⅱ.(4)三頸燒瓶關閉K1打開K2后，打開抽氣泵抽氣，觀察各裝置中是否有氣泡產(chǎn)生(5)吸收空氣中的O2，防止氧化裝置C中生成的PH35PH3＋8MnOeq\o\al(－,4)＋24H＋=5H3PO4＋8Mn2＋＋12H2O(6)0.0085解析Ⅰ.(3)根據(jù)無水乙醇與無水乳酸的反應可知，參與反應的無水乙醇過量，利用乳酸的物質(zhì)的量可計算出生成的乳酸乙酯的物質(zhì)的量為0.1mol，其質(zhì)量為0.1mol×118g·mol－1＝11.8g，因此制備乳酸乙酯的產(chǎn)率為eq\f(7.08g,11.8g)×100%＝60%。Ⅱ.(6)滴定過程中發(fā)生的反應為2KMnO4＋5Na2SO3＋3H2SO4=2MnSO4＋K2SO4＋5Na2SO4＋3H2O，根據(jù)反應方程式可知剩余的KMnO4的物質(zhì)的量為5.0×10－5mol·L－1×11.00×10－3L×eq\f(2,5)＝2.2×10－7mol；與PH3反應的KMnO4的物質(zhì)的量為20.00×10－3L×1.12×10－4mol·L－1－2.2×10－7mol×eq\f(250mL,25mL)＝4.0×10－8mol，因此吸收的PH3的物質(zhì)的量為4.0×10－8mol×eq\f(5,8)＝2.5×10－8mol，因此原糧中磷化物(以PH3計)的含量為eq\f(2.5×10－8mol×34g·mol－1,0.1kg)＝0.0085mg·kg－1。3．(2020·安徽懷寧縣第二中學高三測試)已知亞硫酸鈉在空氣中能被氧氣氧化生成硫酸鈉。Ⅰ.甲同學設計兩種方案來檢驗Na2SO3溶液是否發(fā)生變質(zhì)。方案一：取樣，加入稀鹽酸有氣泡生成，認為亞硫酸鈉沒有變質(zhì)。方案二：取樣，加入氯化鋇溶液有白色沉淀生成，認為亞硫酸鈉完全變質(zhì)。請你對兩方案作出評價：方案一：________(填“合理”或“不合理”)，理由是___________________________________________________________________________