2025年高考二輪復習化學大題突破練2　化學實驗綜合題2

大題突破練(二)化學實驗綜合題學生用書P3091.(2024·湖南天壹名校聯(lián)考)一水硫酸四氨合銅[Cu(NH3)4]SO4·H2O(M=246g·mol1)是高效、安全的廣譜殺菌劑,還是植物生長激素,能明顯提高作物產(chǎn)量。某小組對一水硫酸四氨合銅的制備和產(chǎn)品純度測定進行相關實驗。已知:①[Cu(NH3)4]SO4·H2O在水中可溶,在乙醇中難溶;②[Cu(NH3)4]SO4·H2O在溶液中存在以下電離(解離)過程:[Cu(NH3)4]SO4·H2O[Cu(NH3)4]2++SO42-+H[Cu(NH3)4]2+Cu2++4NH3其制備及純度分析步驟如下:(一)制備一水硫酸四氨合銅Ⅰ.稱取2gCuSO4·5H2O于燒杯中,加入10mL水溶解;Ⅱ.逐滴滴入濃氨水并不斷攪拌,先生成淺藍色沉淀,后沉淀消失,得到深藍色溶液;Ⅲ.通過一定的實驗操作,析出深藍色晶體,再經(jīng)過過濾、洗滌、干燥得一水硫酸四氨合銅晶體。(二)蒸餾法測定純度利用如圖所示裝置處理樣品,然后滴定測量。Ⅳ.儀器清洗后,g中加入30.00mL0.5000mol·L1HCl溶液。將0.2210g一水硫酸四氨合銅樣品配成的溶液由d注入e,隨后注入氫氧化鈉溶液,用蒸餾水沖洗d,關閉k3,d中保留少量水。打開k1,加熱b,使水蒸氣進入e。Ⅴ.30分鐘后,停止蒸餾。在裝置g中加2滴酸堿指示劑,用0.5000mol·L1NaOH溶液進行滴定。Ⅵ.平行測定三次,平均消耗標準NaOH溶液的體積為22.88mL。回答下列問題:(1)步驟Ⅲ中“一定的實驗操作”是;

洗滌的具體操作為

。

(2)水蒸氣發(fā)生裝置中a的作用是

。

(3)步驟Ⅳ中量取30.00mLHCl溶液的儀器為,“d中保留少量水”的目的是。

(4)步驟Ⅴ進行較長時間蒸餾的目的是

。

(5)此樣品的純度為%(保留三位有效數(shù)字)。

(6)此蒸餾法測定的純度比正常值偏高,其原因可能是(填字母)。

A.滴定終點俯視讀數(shù)B.堿式滴定管未潤洗C.量取0.5000mol·L1HCl溶液的儀器未潤洗D.滴定前d中溶液未與g中溶液合并答案:(1)加入一定量的乙醇沿玻璃棒向過濾器中加入乙醇至浸沒沉淀,靜置,乙醇自然流盡后,重復2~3次即可(2)安全管(或平衡氣壓,避免b中壓強過大)(3)酸式滴定管(或移液管)液封,防止氨氣逸出(4)確保氨完全蒸出(5)99.1(6)AC解析:(1)結晶水合物通?？梢酝ㄟ^“蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶”從溶液中分離提純,但由于存在[Cu(NH3)4]2+Cu2++4NH3,加熱會促進分解,結合信息[Cu(NH3)4]SO4·H2O在乙醇中難溶,通過改變溶劑的極性,可以使其析出;應選擇乙醇(或乙醇水)作洗滌劑。(2)玻璃管a與大氣相通,能平衡氣壓,避免b中壓強過大,作安全管。(3)量取30.00mL不能用量筒,要選擇精度更高的滴定管(或移液管);“d中保留少量水”的目的是液封,防止氨氣逸出。(4)步驟Ⅴ進行較長時間蒸餾的目的是確保氨完全蒸出,使測定結果更準確,減少誤差。(5)樣品的純度測定原理為:通過返滴法進行測定,用NaOH標準液滴定得到過量的HCl的物質的量→結合HCl總量得到與NH3反應的n(HCl)→結合關系式4HCl~4NH3~[Cu(NH3)4]SO4·H2O,可得到[Cu(NH3)4]SO4·H2O的質量,進而計算出樣品純度。w=[c(HCl)V(HCl)-c((6)純度計算公式w=[c(HCl)V(HCl)-c(NaOH)V(NaOH)]×10-3×14×2460.2210×100%,滴定終點俯視讀數(shù)→V(NaOH)偏低→w偏高,故A符合題意;堿式滴定管未潤洗→V(NaOH)偏高→w偏低,故B不符合題意;量取0.5000mol·L1HCl溶液的儀器未潤洗→V(NaOH)2.(2024·湖南衡陽?？?S4N4是最重要的硫氮二元化合物之一,室溫下為橙黃色固體,178~187℃熔化并分解。實驗室利用NH3和SCl2制備S4N4的裝置如圖所示(加熱及夾持裝置略)。已知SCl2易水解,熔點為78℃,沸點為60℃?；卮鹣铝袉栴}:Ⅰ.制備SCl2(1)操作步驟的先后順序為。

①組裝儀器并檢驗裝置氣密性,加入藥品②通入N2,通冷凝水,一段時間后,關閉K1③加熱裝置C使其中的硫黃熔化④打開K1、K2,關閉K3⑤充分反應后停止滴加濃鹽酸⑥向裝置A中滴加濃鹽酸,加熱裝置C至135℃左右(2)儀器b的名稱為,裝置B中盛放的試劑為(填試劑名稱)。

(3)裝置D的作用為

。

Ⅱ.制備S4N4打開止水夾K3,向裝置F中滴入濃氨水,待裝置C中充分反應后停止滴加濃氨水,冷卻后停止通冷凝水。(4)生成S4N4的同時還生成一種常見固體單質和一種鹽,反應的化學方程式為

。

Ⅲ.分離產(chǎn)物后測定產(chǎn)品的純度稱取5.00g樣品,加入NaOH溶液加熱,使氮元素(雜質中不含氮元素)完全轉化為NH3,用足量硼酸溶液吸收。將吸收液配成100mL溶液,用移液管移取25.00mL,以甲基紅亞甲藍為指示劑用1.000mol·L1鹽酸進行滴定,重復3次實驗,平均消耗20.00mL鹽酸。已知滴定反應為(NH4)2B4O7+2HCl+5H2O2NH4Cl+4H3BO3。(5)所制得的產(chǎn)品中S4N4的純度為。下列實驗操作會導致測定結果偏大的是(填字母)。

A.定容時俯視刻度線B.移液管用蒸餾水洗滌后未用吸收液潤洗C.滴定前滴定管尖嘴處有氣泡,滴定后無氣泡D.滴定前仰視滴定管讀數(shù),滴定后俯視讀數(shù)答案:(1)①④②③⑥⑤(2)三頸燒瓶濃硫酸(3)吸收多余的氯氣,防止污染環(huán)境,同時防止空氣中的水蒸氣進入C裝置使二氯化硫水解(4)6SCl2+16NH3S4N4+2S↓+12NH4Cl(5)73.6%AC解析:濃鹽酸與高錳酸鉀在裝置A中制取氯氣,濃鹽酸具有較強的揮發(fā)性,所以制取的氯氣中有氯化氫和水蒸氣,由于二氯化硫易水解,所以進入C裝置的氣體必須是干燥的,氯化氫和S不反應,所以B裝置應是干燥裝置,其中盛裝濃硫酸,由于二氯化硫的沸點較低,為防止其損失,用冷凝管冷凝回流,由于氯氣有毒,不能直接排放,同時防止空氣中的水蒸氣進入C裝置,D裝置中盛裝堿石灰,干燥的氯氣和S在加熱條件下反應制取二氯化硫;濃氨水和堿石灰在裝置F中制取氨氣,由于二氯化硫易水解,所以E裝置用于干燥氨氣,二氯化硫與氨氣在裝置C中制備S4N4。(1)為防止熔化的硫與氧氣反應,該裝置應在無氧環(huán)境中進行,即要通入氮氣,待裝置的空氣排盡之后,制取干燥的氯氣通入C中和S反應生成二氯化硫,所以操作步驟的先后順序為①④②③⑥⑤。(2)據(jù)儀器b的構造可知其名稱為三頸燒瓶;濃鹽酸與高錳酸鉀在裝置A中制取氯氣,濃鹽酸具有較強的揮發(fā)性,所以制取氯氣中有氯化氫和水蒸氣,氯化氫和S不反應,由于二氯化硫易水解,所以進入C裝置的氣體必須是干燥的,因此B裝置應是干燥裝置,其中盛裝濃硫酸。(3)由于氯氣有毒,多余的氯氣不能直接排放,同時防止空氣中的水蒸氣進入C裝置,D裝置中盛裝堿石灰,所以裝置D的作用為吸收多余的氯氣,防止污染環(huán)境,同時防止空氣中的水蒸氣進入C裝置使二氯化硫水解。(4)據(jù)反應的現(xiàn)象以及元素種類可知,生成S4N4的同時還生成的一種常見固體單質為S,生成的一種鹽為NH4Cl,反應的化學方程式為6SCl2+16NH3S4N4+2S↓+12NH4Cl。(5)結合化學方程式和原子守恒可得出關系式S4N4~4NH3~4HCl,消耗鹽酸平均體積為20.00mL,所以n(S4N4)=14n(HCl)×10025=14×20.00mL×103L·mL1×1.000mol·L1×4=0.02mol,所以S4N4的純度為0配制溶液定容時,俯視刻度線,體積偏小,則濃度偏高,造成鹽酸體積偏大,所測結果偏高,故A正確;移液管用蒸餾水洗滌后未用吸收液潤洗,相當于稀釋了吸收液,消耗的鹽酸體積偏小,所測結果偏低,故B錯誤;滴定前滴定管尖嘴處有氣泡,滴定后無氣泡,造成鹽酸體積偏大,所測結果偏高,故C正確;滴定前仰視滴定管讀數(shù),初次讀數(shù)讀大,滴定后俯視讀數(shù),末次讀數(shù)讀小,即鹽酸體積偏小,所測結果偏低,故D錯誤;故答案為AC。3.(2024·廣東大亞灣區(qū)1月聯(lián)合模擬)氨基甲酸銨(H2NCOONH4)是一種重要的化工原料,可用于藥物合成、制備化學肥料、滅火劑或洗滌劑等。某化學興趣小組用如圖所示裝置制取氨基甲酸銨:已知:①制取氨基甲酸銨反應為2NH3(g)+CO2(g)H2NCOONH4(s)ΔH<0。②氨基甲酸銨溶于水后生成NH4HCO3和NH3·H2O?；卮鹣铝袉栴}:(1)儀器甲的名稱是;裝置2的作用是除去CO2中的水蒸氣,其盛裝的試劑是。

(2)裝置7是實驗室制備氨氣,其化學方程式為

。

(3)液體石蠟鼓泡瓶的作用是

。

(4)實驗制得產(chǎn)品1.173g,其中可能含有碳酸氫銨雜質(不考慮碳酸氫銨與一水合氨之間的反應)。設計方案進行成分探究,請?zhí)顚懕碇锌崭?。限選試劑:蒸餾水、稀硝酸、CaCl2溶液、澄清石灰水、AgNO3溶液、稀鹽酸。實驗步驟預期現(xiàn)象和結論步驟1:取固體樣品于試管中,加入蒸餾水至固體溶解得到無色溶液步驟2:向試管中繼續(xù)加入足量澄清石灰水

步驟3:過濾、洗滌、后稱量,沉淀質量為1.500g

證明樣品中有碳酸氫銨通過計算,氨基甲酸銨的質量分數(shù)是(保留小數(shù)點后兩位)。

[M(H2NCOONH4)=78g·mol1、M(NH4HCO3)=79g·mol1](5)氨基甲酸銨易分解,用如圖所示裝置測定25℃時該分解反應的化學平衡常數(shù)Kp,實驗步驟如下:(Ⅰ)關閉K3,打開K1和K2,開啟真空泵抽氣至測壓儀數(shù)值穩(wěn)定后關閉K1。(Ⅱ)關閉K2,,讀取壓強數(shù)值。測得25℃時壓強為12.0kPa。①請完善步驟(Ⅱ)的實驗操作:。

②若步驟(Ⅰ)中測壓儀數(shù)值未穩(wěn)定即關閉K1,Kp測量值(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。

答案:(1)長頸漏斗濃硫酸(2)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O(3)通過觀察氣泡,調節(jié)NH3與CO2的通入比例(4)產(chǎn)生白色沉淀干燥79.80%(5)①緩慢開啟K3至U形管兩邊液面相平并保持不變②偏大解析:根據(jù)題中已知反應,制取氨基甲酸銨需要二氧化碳和氨氣,又由于氨基甲酸銨易分解、易吸水,所以二氧化碳和氨氣必須干燥,且在低溫環(huán)境中反應,根據(jù)實驗室制取二氧化碳和制氨氣的原理,裝置1中為碳酸鈣和鹽酸混合制二氧化碳的反應,經(jīng)過裝置2中濃硫酸干燥二氧化碳,裝置7中為固體加熱制氨氣,裝置6中堿石灰干燥氨氣,干燥的氨氣和二氧化碳分別通過裝置5、3的液體石蠟鼓泡瓶控制反應物的用量,在裝置4三頸燒瓶中發(fā)生反應制取氨基甲酸銨,尾氣為氨氣和二氧化碳,其中氨氣有毒,在a處接酸液進行吸收處理。(1)裝置2的作用是除去CO2中的水蒸氣,其盛裝的試劑是濃硫酸。(2)裝置7中氯化銨和消石灰反應制備氨氣。(3)液體石蠟鼓泡瓶的作用是通過觀察氣泡,調節(jié)NH3與CO2的通入比例。(4)澄清石灰水與碳酸氫根離子反應生成碳酸鈣沉淀,過濾、洗滌、干燥后稱量,沉淀質量為1.500g,樣品與足量石灰水充分反應,碳元素全部轉化為碳酸鈣,所以氨基甲酸銨和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和一水合氨,反應的方程式為H2NCOONH4+Ca(OH)2+H2OCaCO3↓+2NH3·H2O;設碳酸氫銨為xmol,氨基甲酸銨為ymol,由樣品總質量可得:79xg+78yg=1.173g,又因為n(CaCO3)=0.015mol,由碳原子守恒可得:xmol+ymol=0.015mol,解得x=0.003,y=0.012,則m(H2NCOONH4)=0.012mol×78g·mol1=0.936g,則氨基甲酸銨的質量分數(shù)為0.936g1.173(5)②若步驟(Ⅰ)中測壓儀數(shù)值未穩(wěn)定即關閉K1,則體系中的空氣未被完全抽空,導致測量的壓強偏大,則Kp測量值偏大。4.(2024·甘肅二模)草酸亞鐵晶體(FeC2O4·2H2O)是一種黃色難溶于水可溶于稀硫酸的固體,具有較強還原性,受熱易分解,是生產(chǎn)電池、涂料以及感光材料的原材料。某化學活動小組分別設計了相應裝置進行草酸亞鐵的制備及其性質實驗?；卮鹣铝袉栴}:Ⅰ.制備草酸亞鐵晶體(裝置如圖所示)(1)從b中獲得產(chǎn)品的操作為、、過濾、洗滌、干燥。

(2)實驗過程:先打開K1和K3,待a中反應一段時間后,需要對開關進行的操作為。

Ⅱ.草酸亞鐵晶體熱分解產(chǎn)物的探究(3)盛放無水硫酸銅的裝置a的名稱為。

(4)裝置C的作用為。

(5)從綠色化學考慮,該套裝置存在的明顯缺陷是

。

(6)實驗結束后,E中黑色固體變?yōu)榧t色,B、F中澄清石灰水變渾濁,a中無水硫酸銅變?yōu)樗{色,A中硬質玻璃管中殘留FeO,則A處反應管中發(fā)生反應的化學方程式為。

Ⅲ.運用熱重分析法推測產(chǎn)物稱取54.0g草酸亞鐵晶體(FeC2O4·2H2O)加熱分解,得到剩余固體質量隨溫度變化的曲線如圖所示:(7)已知B點時,固體只含有一種鐵的氧化物,根據(jù)上圖可知B點固體物質的化學式為。

答案:(1)蒸發(fā)濃縮冷卻結晶(2)打開K2、關閉K3(3)球形干燥管(4)吸收二氧化碳(5)缺少處理尾氣CO裝置(6)FeC2O4·2H2OFeO+2H2O+CO2↑+CO↑(7)Fe3O4解析:Ⅰ.制備草酸亞鐵晶體的具體操作為:組裝好裝置后,檢驗裝置的氣密性,添加試劑后,先打開K1和K3,將一定量稀硫酸加入a瓶后再關閉K1,讓a瓶中反應先進行一段時間以排除空氣,進行上述操作的同時關閉K2,一段時間后,打開K2關閉K3,將A裝置中的硫酸亞鐵溶液導入裝置B中。Ⅱ.裝置A為草酸亞鐵晶體分解,利用無水硫酸銅檢驗水蒸氣,B裝置檢驗二氧化碳,C裝置吸收二氧化碳,D裝置干燥氣體,E裝置檢驗CO,F裝置檢驗二氧化碳。(1)b裝置中硫酸亞鐵和草酸銨反應生成草酸亞鐵,經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到FeC2O4·2H2O晶體。(2)反應一段時間后,打開K2關閉K3,將a裝置中的硫酸亞鐵溶液導入裝置b中。(4)C中盛放NaOH溶液,作用是吸收二氧化碳。(5)反應會產(chǎn)生CO,明顯缺陷是缺少處理尾氣CO裝置。(6)FeC2O4·2H2O受熱分解,E中黑色固體變?yōu)榧t色,說明有Cu單質生成,B、F中澄清石灰水變渾濁,說明有CO2和CO生成,a中無水硫酸銅變?yōu)樗{色,說明有H2O生成,A中硬質玻璃管中殘留FeO,則A處反應管中發(fā)生反應的化學方程式為FeC2O4·2H2OFeO+2H2O+CO2↑+CO↑。(7)n(FeC2O4·2H2O)=54.0g180g·mol-1=0.3mol,n(Fe)=n(FeC2O4·2H2O)=0.3mol,B點時固體產(chǎn)物只含一種鐵的氧化物,m(Fe)=0.3mol×56g·mol1=16.8g,m(O)=23.2g16.8g=6.4g,n(O)=0.4mol,n(Fe)∶n(O)=0.3mol∶0.5.(2024·吉林白山二模)某小組設計實驗制備環(huán)己酮。化學反應原理如下:+NaClO+NaCl+H2O實驗步驟如下:步驟1:在如圖1裝置中加入8.4mL環(huán)己醇、20mL冰醋酸。在滴液漏斗中加入60mL濃度為1.8mol·L1的次氯酸鈉水溶液。步驟2:開動攪拌棒,逐滴加入NaClO溶液,并使瓶內溫度保持在30~35℃。當NaClO溶液加完后,溶液呈黃綠色,經(jīng)檢驗,確保NaClO過量,在室溫下繼續(xù)攪拌15min。步驟3:在步驟2得到的溶液中加入1~5mL飽和NaHSO3溶液直至反應液變?yōu)闊o色,經(jīng)檢驗,NaClO已完全反應。步驟4:向反應混合物中加入50mL水,進行水蒸氣蒸餾(如圖2),收集35~40mL餾出液。在攪拌下,向餾出液中分批加入無水Na2CO3(約需6g),至反應液呈中性。中和后的溶液加入精鹽(約需6.5g)使之飽和。步驟5:混合物轉入分液漏斗,分出有機相。水層用乙醚萃取2次,合并有機相和醚萃取液,用無水MgSO4干燥后過濾。先用水浴蒸餾回收乙醚,再蒸餾收集150~155℃餾分,產(chǎn)量約為5.6g?；卮鹣铝袉栴}:(1)圖1中儀器A的名稱是;圖2中“1”導管的作用是。(2)步驟2中,“溫度保持在30~35℃”的目的是。

(3)步驟