备战2021 高考化学 考点56 综合实验题（原卷版） 27页

考点 56 综合实验题 一．制备型实验题解题程序 1．无机物的制备实验 （1）物质制备流程 （2）选用仪器及连接顺序 （3）操作先后流程 ①加入试剂时：先固后液。 ②实验开始时：先检查装置气密性，再加药品，然后点酒精灯。 ③净化气体时：一般先除去有毒、有刺激性气味的气体，后除去无毒、无味的气体，最后除水蒸气。 ④防倒吸实验：往往是最后停止加热或停止通气。 ⑤防氧化实验：往往是最后停止通气。 （4）有气体参与实验中应注意的事项 ①爆炸：可燃性气体的点燃、不纯气体受热、气体导管堵塞导致。 ②炸裂：玻璃仪器的骤冷骤热、受热不均等导致。 ③倒吸：气体在用液体吸收或与液态试剂反应时，由于极易溶解或反应导致。 ④堵塞：生成的蒸气易凝结、生成气体的同时产生粉尘等导致。 ⑤空气污染：生成的气体有毒，缺少尾气处理措施或措施不当导致。 2．有机物的制备实验 （1）把握制备过程 （2）盘点常用仪器 （3）熟悉常考问题 ①有机物易挥发，因此在反应中通常要采用冷凝回流装置，以减少有机物的挥发，提高原料的利用率 和产物的产率。 ②有机反应通常都是可逆反应，且易发生副反应，因此常使某种价格较低的反应物过量，以提高另一 反应物的转化率和产物的产率，同时在实验中需要控制反应条件，以减少副反应的发生。 ③根据产品与杂质的性质特点选择合适的分离提纯方法，如蒸馏、分液等。 （4）注意实验要点 ①温度计水银球的位置：若要控制反应温度，应插入反应液中，若要选择收集某温度下的馏分，则应 放在支管口附近。 ②冷凝管的选择：球形冷凝管只能用于冷凝回流，直形冷凝管既能用于冷凝回流，又能用于冷凝收集 馏分。 ③冷凝管的进出水方向：冷却水下口进上口出。 ④加热方式的选择：若对温度控制要求不太严格时可采用酒精灯加热，若对温度控制较严格时可采用 浴热，低于 100℃用水浴加热，若高于 100℃用油浴加热。 ⑤防暴沸：烧瓶内要加沸石，防止加热时溶液暴沸，若开始忘加沸石，需冷却后补加。 二．探究型实验的基本程序 （1）解答探究型实验题的基本程序可用以下流程图表示： ①提出问题 要提出问题，首先得发现问题，对题给信息进行对比、质疑，通过思考提出值得探究的问题。此外， 实验中出现的特殊现象也是发现问题、提出问题的重要契机。 ②提出猜想 所谓猜想就是根据已有知识对问题的解决提出的几种可能的情况。有一些问题，结论有多种可能(这就 是猜想)，只能通过实验进行验证。 ③设计验证方案 提出猜想后，就要结合题给条件，设计出科合理、安全的实验方案，对可能的情况进行探究。实验设 计中，关键点是对试剂的选择和实验条件的调控。 ④观察实验现象，得出结论 根据设计的实验方案，根据实验现象进行推理分析或计算分析得出结论。 （2）整体思路 ①明确目标，根据题目要求，找出该题需要解决的最终目标。 ②分析问题，根据上述目标，结合题目所给信息，分析解决该问题可能涉及的所学知识，即利用所学 知识，分析解决该问题。 ③注意细节，在解决该类问题时，注意分析实验原理是否正确可行，实验操作是否安全合理，实验步 骤是否简单方便，实验现象是否突出明显。 三．定量测定数据的方法和过程分析 1．掌握五种数据的测定方法 （1）测沉淀质量法 先将某种成分转化为沉淀，然后称量纯净、干燥的沉淀的质量，再进行相关计算。 （2）测气体体积法 对于产生气体的反应，可以通过测定气体体积的方法测定样品纯度。 常见的量气装置：A 是常规的量气装置，B、C、D 是改进后的量气装置。 （3）测气体质量法 将生成的气体通入足量的吸收剂中，通过称量实验前后吸收剂的质量，求得所吸收气体的质量，然后 进行相关计算。 （4）滴定法 即利用滴定操作原理，通过酸碱中和滴定、沉淀滴定和氧化还原反应滴定等获得相应数据后再进行相 关计算。 （5）热重法 只要物质受热时发生质量变化，都可以用热重法来研究物质的组成。热重法是在控制温度的条件下， 测量物质的质量与温度关系的方法。通过分析热重曲线，我们可以知道样品及其可能产生的中间产物的组 成、热稳定性、热分解情况及生成产物等与质量相联系的信息。 2．明确常考的定量实验 （1）一定物质的量浓度溶液的配制与溶液稀释的操作方法和简单计算； （2）酸碱中和滴定的操作方法与滴定曲线的绘制； （3）中和热的测定原理、方法； （4）硫酸铜晶体中结晶水含量的测定； （5）物质的质量、液体或气体体积、溶液 pH 的测定方法，其他定量实验的数据处理等。 3．掌握常见考查方法 从高考命题来看，定量实验主要包含两种类型：一是含量测定，二是物质组成测定。这些测定都是以 上五大定量实验知识的迁移和应用，主要包含定量实验原理、数据处理、误差分析等。实验设计中的误差 分析，可从两方面来考虑，一是外界环境(H2O、CO2、O2 等)对该实验的影响而产生误差；二是实验操作中， 由于操作不当引起的误差。如果是分析最终结果的误差，应通过最后得出的表达式来观察哪些物理量发生 了变化，从而得出实际误差情况。 考向一 制备型实验题 典例 1 氯化亚砜（SOCl2）常用于医药、农药、染料工业，也可在有机合成工业中作氯化剂。已知：SOCl2 的相关性质如下表所示： 颜色、状态 熔点 沸点 腐蚀性 水解 无色或微黄液体 -105℃ 78℃ 强 极易水解 现利用如图装置制备 SOCl2。 请回答下列问题： Ⅰ．制备 SO2 和 Cl2。 （1）本实验选用装置甲制备 SO2 和 Cl2，装置甲中仪器 x 的名称为_________；若以 KMnO4 和浓盐酸 反应制备 Cl2，反应的离子方程式为_______________。 Ⅱ．制备 SOCl2。 以活性炭作为催化剂，SO2 和 C12 可以和 S 粉在 180~200℃时反应合成 SOCl2，选用装置 A、B、C、D 进行制备（夹持、加热装置略去）。 （2）按气流从左到右的方向，装置 A、B、C、D 的连接顺序为_________（填仪器接口的字母编号）。 （3）试剂 y 为_________（填选项字母，下同）；试剂 z 为____________。 A．热水 B．乙醇 C．石蜡油 D．冰水 （4）装置 A 中 U 形管内发生反应的化学方程式为__________________。 （5）装置 C 的作用为____________；若装置 A 处通入的 SO2 和 Cl2 的物质的量之比为 1：3，则装置 C 中生成的盐为______（填化学式）；请设计实验验证装置 C 中生成的盐中含有 SO42-：_____________。 考向二 探究型实验 典例 2 1.某小组在验证反应“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的实验中检测到 Fe3+，发现和探究过程如下。 向硝酸酸化的 0.05 mol·L-1 硝酸银溶液（pH≈2）中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体， 溶液呈黄色。 （1）检验产物 ①取少量黑色固体，洗涤后，_______（填操作和现象），证明黑色固体中含有 Ag。 ②取上层清液，滴加 K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有_______________。 （2）针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有 Fe3+，乙认为铁粉过量时不可能有 Fe3+，乙依据的原理是 ___________________（用离子方程式表示）。针对两种观点继续实验： ①取上层清液，滴加 KSCN 溶液，溶液变红，证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生，且溶液颜 色变浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下： 序号 取样时间/min 现象 ⅰ 3 产生大量白色沉淀；溶液呈红色 ⅱ 30 产生白色沉淀；较 3 min 时量少；溶液红色较 3 min 时 加深 ⅲ 120 产生白色沉淀；较 30 min 时量少；溶液红色较 30 min 时变浅 （资料：Ag+与 SCN-生成白色沉淀 AgSCN） ② 对 Fe3+产生的原因作出如下假设： 假设 a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生 Fe3+； 假设 b：空气中存在 O2，由于________（用离子方程式表示），可产生 Fe3+； 假设 c：酸性溶液中 NO3-具有氧化性，可产生 Fe3+； 假设 d：根据_______现象，判断溶液中存在 Ag+，可产生 Fe3+。 ③ 下列实验Ⅰ可证实假设 a、b、c 不是产生 Fe3+的主要原因。实验Ⅱ可证实假设 d 成立。 实验Ⅰ：向硝酸酸化的________溶液（pH≈2）中加入过量铁粉，搅拌后静置，不同时间取上层清液滴 加 KSCN 溶液，3 min 时溶液呈浅红色，30 min 后溶液几乎无色。 实验Ⅱ：装置如图。其中甲溶液是________，操作及现象是________________。 （3）根据实验现象，结合方程式推测实验ⅰ~ⅲ中 Fe3+浓度变化的原因：______。 考向三 定量分析究实验题 典例 3 为测定某氟化稀土样品中氟元素的质量分数进行如下实验。利用高氯酸(高沸点酸)将样品中的氟元 素转化为氟化氢(低沸点酸)蒸出，再通过滴定测量。实验装置如图所示。 （1）a 的作用是________，d 的名称是__________。 （2）检查装置气密性：________________________________________________(填操作)，关闭 k，微 热 c，导管 e 末端有气泡冒出；停止加热，导管 e 内有一段稳定的水柱，说明装置气密性良好。 （3）c 中加入一定体积高氯酸和 m g 氟化稀土样品，f 中盛有滴加酚酞的 NaOH 溶液。加热 b、c，使 b 中产生的水蒸气进入 c。 ①下列物质可代替高氯酸的是________(填序号)。 A．硝酸 B．盐酸 C．硫酸 D．磷酸 ②实验中除有 HF 气体外，可能还有少量 SiF4(易水解)气体生成。若有 SiF4 生成，实验结果将________ (填“偏高”“偏低”或“不受影响”)。 ③若观察到 f 中溶液红色褪去，需要向 f 中及时补加 NaOH 溶液，否则会使实验结果偏低，原因是 ____________________________________________。 （4）向馏出液中加入 V1mL c1mol·L－1La(NO3)溶液，得到 LaF3 沉淀，再用 c2mol·L－1EDTA 标准溶液滴 定剩余 La3＋(La3＋与 EDTA 按 1∶1 络合)，消耗 EDTA 标准溶液 V2mL，则氟化稀土样品中氟的质量分 数为________。 （5）用样品进行实验前，需要用 0.084 g 氟化钠代替样品进行实验，改变条件(高氯酸用量、反应温度、 蒸馏时间)，测量并计算出氟元素质量，重复多次。该操作的目的是________________。 1．为测定某铁碳合金中铁的质量分数，并探究铁与浓硫酸的反应设计了图示实验装置。 (1)在装药品开始实验前要进行的操作是_____ (2)a 克铁碳合金中加入过量浓硫酸，未点燃酒精灯前，A 无明显现象，其原因是常温下①_____；② _____。 (3)写出加热时 A 中碳与浓硫酸发生反应的化学方程式_____。 (4)B 中的现象是：_____；C 的作用是：_____。 (5)待 A 中不再逸出气体时，停止加热，拆下 E 并称重，E 增重 bg。则铁碳合金中铁的质量分数为 _____(写含 a、b 的表达式)。 (6)经测定，(5)中测得结果偏小，原因可能是_____。 2．无水 MgBr2 可用作催化剂，实验室采用镁屑与液溴为原料制备无水 MgBr2，装置如图 1，主要步骤 如下： 步骤 1 三颈瓶中装入 10 g 镁屑和 150 mL 无水乙醚；装置 B 中加入 15 mL 液溴。 步骤 2 缓慢通入干燥的氮气，直至溴完全导入三颈瓶中。 步骤 3 反应完毕后恢复至常温，过滤，滤液转移至另一干燥的烧瓶中，冷却至 0 ℃，析出晶体，再过 滤得三乙醚合溴化镁粗品。 步骤 4 室温下用苯溶解粗品，冷却至 0 ℃，析出晶体，过滤、洗涤得三乙醚合溴化镁，加热至 160 ℃ 分解得无水 MgBr2 产品。 已知：①Mg 与 Br2 反应剧烈放热；MgBr2 具有强吸水性。 ②MgBr2＋3C2H5OC2H5 MgBr2·3C2H5OC2H5 请回答： (1)仪器 A 的名称是________。实验中不能用干燥空气代替干燥 N2，原因是 _____________________________________________________________________。 (2)如将装置 B 改为装置 C(图 2)，可能会导致的后果是_______________________。 (3)步骤 3 中，第一次过滤除去的物质是________。 (4)有关步骤 4 的说法，正确的是________。 A．可用 95%的乙醇代替苯溶解粗品 B．洗涤晶体可选用 0 ℃的苯 C．加热至 160 ℃的主要目的是除去苯 D．该步骤的目的是除去乙醚和可能残留的溴 (5)为测定产品的纯度，可用 EDTA(简写为 Y4－)标准溶液滴定，反应的离子方程式：Mg2＋＋Y4－===MgY2 －。 ①滴定前润洗滴定管的操作方法是____________________________________。 ②测定时，先称取 0.250 0 g 无水 MgBr2 产品，溶解后，用 0.050 0 mol·L－1 的 EDTA 标准溶液滴定至终 点，消耗 EDTA 标准溶液 26.50 mL，则测得无水 MgBr2 产品的纯度是________(以质量分数表示)。 3．在梨、香蕉等水果中存在着乙酸正丁酯。实验室制备乙酸正丁酯的反应、装置示意图和有关数据如下： 水中溶解性 密度(g·cm-3) 沸点 相对分子质量 乙酸 溶于水 1.049 2 118 60 正丁醇 微溶于水 0.809 8 117.7 74 乙酸正丁酯 微溶于水 0.882 4 126.5 116 实验步骤: Ⅰ.乙酸正丁酯的制备 在 A 中加入 7.4 g 正丁醇、6.0 g 乙酸，再加入数滴浓硫酸，摇匀，放入 1~2 颗沸 石。按图安装带分水器的回流反应装置，并在分水器中预先加入水，使水面略低于分水器的支管口，通入 冷凝水，缓慢加热 A。在反应过程中，通过分水器下部的旋塞分出生成的水，保持分水器中水层液面的高 度不变，使油层尽量回到圆底烧瓶中。反应达到终点后，停止加热，记录分出水的体积。 Ⅱ.产品的精制 把分水器中的酯层和 A 中反应液倒入分液漏斗中，分别用少量水、饱和碳酸钠溶液和水洗涤，分出的 产物加入少量无水硫酸镁固体，静置后过滤，将产物常压蒸馏，收集 124-126 ℃的馏分，得到 5.8 g 产品。 请回答下列问题： (1)冷水应从冷凝管的________(填“a”或“b”)口通入。 (2)产品的精制过程中，第一次水洗的目的是________________，第二次水洗的目的是 ________________，洗涤完成后将有机层从分液漏斗的________(填“上口”或“下口”)转移到锥形瓶中。 (3)本实验提高产品产率的方法是_________________________________________。 (4)判断反应终点的依据是_______________________________________________。 (5)该实验过程中，生成乙酸正丁酯的产率是_______________________________。 4．化学兴趣小组对某品牌牙膏中摩擦剂成分及其含量进行以下探究： 查得资料：该牙膏摩擦剂由碳酸钙、氢氧化铝组成；牙膏中其它成分遇到盐酸时无气体生成。 I、摩擦剂中氢氧化铝的定性检验 取适量牙膏样品，加水搅拌、过滤。并进行如下实验 （1）请完成表格中的填空： 实验步骤 实现现象 反应的离子方程式 往滤渣中加入过量 NaOH 溶液。 ①______________ 过滤，往所得滤液中 通入过量二氧化碳， ②_________ ③______________ 继续加入过量稀盐酸 ④_________ II、牙膏样品中碳酸钙的定量测定 利用下图所示装置（图中夹持仪器略去）进行实验，充分反应后，测定 C 中生成的 BaCO3 沉淀质量，以确 定碳酸钙的质量分数。 依据实验过程回答下列问题： （2）实验过程中先后两次鼓入空气，第二次鼓入空气的目的是：______。 （3）C 中反应生成 BaCO3 的化学方程式是_________________。 （4）下列各项措施中，不能提高测定准确度的是________（填标号）。 A．在加入盐酸之前，应排净装置内的 CO2 气体 B．滴加盐酸不宜过快 C．在 A—B 之间增添盛有浓硫酸的洗气装置 D．在 B—C 之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置 （5）、实验中准确称取 8.00g 样品三份，进行三次测定，测得 BaCO3 平均质量为 3.94g。则样品中碳酸钙的 质量分数为_______。 （6）某同学提出将 C 中的 Ba(OH)2 换成浓 H2SO4，通过测定 D 装置反应前后的质量差也可以测定 CaCO3 的含量，假设反应前 D 装置的质量为 m1，实验结束后 D 装置的质量为 m2，则样品中 CaCO3 的质量为_______。 实验证明按此测定的结果偏高，原因是______。 5．二氯化二硫(S2Cl2)是一种重要的化工原料，常用作橡胶硫化剂，改变生橡胶受热发粘、遇冷变硬的性质。 查阅资料可知 S2Cl2 具有下列性质： 物理性质 毒性 色态 挥发性 熔点 沸点 剧毒 金黄色液体 易挥发 －76℃ 138℃ 化学性质 ①300℃以上完全分解； ②S2Cl2+Cl2 2SCl2； ③遇高热或与明火接触，有引起燃烧的危险； ④受热或遇水分解放热，放出腐蚀性烟气； Ⅰ．制取少量 S2Cl2 实验室可利用硫与少量氯气在 110～140℃反应制得 S2Cl2 粗品。 （1）仪器 m 的名称为___，装置 A 中发生反应的离子方程式为 ______________。 （2）装置连接顺序：A→___→___→___→E→D。______________ （3）为了提高 S2Cl2 的纯度，实验的关键是控制好温度和__________________。 （4）若 D 中所装试剂为碱石灰，则该装置的作用为______________。 II．测定产品中 SO2Cl2 的含量，实验步骤如下： ①取 1.8g 产品加入足量 Ba(OH)2 溶液，充分振荡、过滤、洗涤，将所得溶液均放入锥形瓶中； ②向锥形瓶中加入硝酸酸化，再加入 0.2000mol·L－1 的 AgNO3 溶液 l00.00mL； ③向其中加入 2mL 硝基苯，用力摇动，使沉淀表面被有机物覆盖； ④加入 NH4Fe(SO4)2 指示剂，用 0.1000mol·L-1NH4SCN 溶液滴定过量 Ag+，终点所用体积为 10.00mL。 已知：Ksp(AgCl)=3.2×10-10 ；Ksp(AgSCN)=2×10-12 （5）滴定终点的现象为_____________________________。 （6）产品中 SO2Cl2 的质量分数为__________，若步骤③不加入硝基苯则所测 SO2Cl2 含量将________（填“偏 高”、“偏低”或“无影响”）。 1．[2020 新课标 I 卷]为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。 回答下列问题： (1)由 FeSO4·7H2O 固体配制 0.10 mol·L−1 FeSO4 溶液，需要的仪器有药匙、玻璃棒、_________(从下列图中 选择，写出名称)。 (2)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电 迁移率(u∞)应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择____________作为电解质。 阳离子 u∞×108/(m2·s−1·V−1) 阴离子 u∞×108/(m2·s−1·V−1) Li+ 4.07 3HCO 4.61 Na+ 5.19 3NO 7.40 Ca2+ 6.59 Cl− 7.91 K+ 7.62 2 4SO  8.27 (3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入________电极溶液中。 (4)电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中 c(Fe2+)增加了 0.02 mol·L−1。石墨电极上未见 Fe 析出。可知， 石墨电极溶液中 c(Fe2+)=________。 (5)根据(3)、(4)实验结果，可知石墨电极的电极反应式为_______，铁电极的电极反应式为_______。因此， 验证了 Fe2+氧化性小于________，还原性小于________。 (6)实验前需要对铁电极表面活化。在 FeSO4 溶液中加入几滴 Fe2(SO4)3 溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电 极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是_______。 2．[2020 新课标 II 卷]苯甲酸可用作食品防腐剂。实验室可通过甲苯氧化制苯甲酸，其反应原理简示如下： +KMnO4→ + MnO2 +HCl→ +KCl 名称 相对分 子质量 熔点/℃ 沸点/℃ 密度 /(g·mL−1) 溶解性 甲苯 92 −95 110.6 0.867 不溶于水，易溶于 乙醇 苯甲 酸 122 122.4(100℃左右 开始升华) 248 —— 微溶于冷水，易溶 于乙醇、热水 实验步骤： (1)在装有温度计、冷凝管和搅拌器的三颈烧瓶中加入 1.5 mL 甲苯、100 mL 水和 4.8 g(约 0.03 mol)高锰酸钾， 慢慢开启搅拌器，并加热回流至回流液不再出现油珠。 (2)停止加热，继续搅拌，冷却片刻后，从冷凝管上口慢慢加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液，并将反应混合物 趁热过滤，用少量热水洗涤滤渣。合并滤液和洗涤液，于冰水浴中冷却，然后用浓盐酸酸化至苯甲酸析出 完全。将析出的苯甲酸过滤，用少量冷水洗涤，放在沸水浴上干燥。称量，粗产品为 1.0 g。 (3)纯度测定：称取 0. 122 g 粗产品，配成乙醇溶液，于 100 mL 容量瓶中定容。每次移取 25. 00 mL 溶液， 用 0.01000 mol·L−1 的 KOH 标准溶液滴定，三次滴定平均消耗 21. 50 mL 的 KOH 标准溶液。 回答下列问题： (1)根据上述实验药品的用量，三颈烧瓶的最适宜规格为______(填标号)。 A．100 mL B．250 mL C．500 mL D．1000 mL (2)在反应装置中应选用______冷凝管(填“直形”或“球形”)，当回流液不再出现油珠即可判断反应已完成，其 判断理由是______。 (3)加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液的目的是___________；该步骤亦可用草酸在酸性条件下处理，请用反应的 离子方程式表达其原理__________。 (4)“用少量热水洗涤滤渣”一步中滤渣的主要成分是_______。 (5)干燥苯甲酸晶体时，若温度过高，可能出现的结果是_______。 (6)本实验制备的苯甲酸的纯度为_______；据此估算本实验中苯甲酸的产率最接近于_______(填标号)。 A．70% B．60% C．50% D．40% (7)若要得到纯度更高的苯甲酸，可通过在水中__________的方法提纯。 3．[2020 新课标Ⅲ]氯可形成多种含氧酸盐，广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用下图装置(部 分装置省略)制备 KClO3 和 NaClO，探究其氧化还原性质。 回答下列问题： (1)盛放 MnO2 粉末的仪器名称是________，a 中的试剂为________。 (2)b 中采用的加热方式是_________，c 中化学反应的离子方程式是________________，采用冰水浴冷却的 目的是____________。 (3)d 的作用是________，可选用试剂________(填标号)。 A．Na2S B．NaCl C．Ca(OH)2 D．H2SO4 (4)反应结束后，取出 b 中试管，经冷却结晶，________，__________，干燥，得到 KClO3 晶体。 (5)取少量 KClO3 和 NaClO 溶液分别置于 1 号和 2 号试管中，滴加中性 KI 溶液。1 号试管溶液颜色不变。2 号试管溶液变为棕色，加入 CCl4 振荡，静置后 CCl4 层显____色。可知该条件下 KClO3 的氧化能力 ____NaClO(填“大于”或“小于”)。 4．[2019 新课标Ⅱ] 咖啡因是一种生物碱（易溶于水及乙醇，熔点 234.5℃，100℃以上开始升华），有兴奋 大脑神经和利尿等作用。茶叶中含咖啡因约 1%~5%、单宁酸（Ka 约为 10−6，易溶于水及乙醇）约 3%~10%， 还含有色素、纤维素等。实验室从茶叶中提取咖啡因的流程如下图所示。 索氏提取装置如图所示。实验时烧瓶中溶剂受热蒸发，蒸汽沿蒸汽导管 2 上升至球形冷凝管，冷凝后滴 入滤纸套筒 1 中，与茶叶末接触，进行萃取。萃取液液面达到虹吸管 3 顶端时，经虹吸管 3 返回烧瓶， 从而实现对茶叶末的连续萃取。回答下列问题： （1）实验时需将茶叶研细，放入滤纸套筒 1 中，研细的目的是______________，圆底烧瓶中加入 95% 乙醇为溶剂，加热前还要加几粒______________。 （2）提取过程不可选用明火直接加热，原因是______________，与常规的萃取相比，采用索氏提取器的 优点是______________。 （3）提取液需经“蒸馏浓缩”除去大部分溶剂。与水相比，乙醇作为萃取剂的优点是______________。“蒸 馏浓缩”需选用的仪器除了圆底烧瓶、蒸馏头、温度计、接收管之外，还有______________（填标号）。 A．直形冷凝管 B．球形冷凝管 C．接收瓶 D．烧杯 （4）浓缩液加生石灰的作用是中和_______和吸收_______。 （5）可采用如图所示的简易装置分离提纯咖啡因。将粉状物放入蒸发皿中并小火加热，咖啡因在扎有小 孔的滤纸上凝结，该分离提纯方法的名称是______________。 5．[2019新课标Ⅲ]乙酰水杨酸（阿司匹林）是目前常用药物之一。实验室通过水杨酸进行乙酰化制备阿司 匹林的一种方法如下： 水杨酸 醋酸酐 乙酰水杨酸 熔点/℃ 157~159 -72~-74 135~138 相对密度/（g·cm﹣3） 1.44 1.10 1.35 相对分子质量 138 102 180 实验过程：在100 mL锥形瓶中加入水杨酸6.9 g及醋酸酐10 mL，充分摇动使固体完全溶解。缓慢滴加0.5 mL浓硫酸后加热，维持瓶内温度在70 ℃左右，充分反应。稍冷后进行如下操作。 ①在不断搅拌下将反应后的混合物倒入100 mL冷水中，析出固体，过滤。 ②所得结晶粗品加入50 mL饱和碳酸氢钠溶液，溶解、过滤。 ③滤液用浓盐酸酸化后冷却、过滤得固体。 ④固体经纯化得白色的乙酰水杨酸晶体5.4 g。 回答下列问题： （1）该合成反应中应采用__________加热。（填标号） A．热水浴 B．酒精灯 C．煤气灯 D．电炉 （2）下列玻璃仪器中，①中需使用的有________（填标号），不需使用的_______________________（填 名称）。 （3）①中需使用冷水，目的是______________________________________。 （4）②中饱和碳酸氢钠的作用是_________________________________，以便过滤除去难溶杂质。 （5）④采用的纯化方法为____________。 （6）本实验的产率是_________%。 6．[2019 天津] 环己烯是重要的化工原料。其实验室制备流程如下： 回答下列问题： Ⅰ．环己烯的制备与提纯 （1）原料环己醇中若含苯酚杂质，检验试剂为____________，现象为__________________。 （2）操作 1 的装置如图所示（加热和夹持装置已略去）。 ①烧瓶 A 中进行的可逆反应化学方程式为________________________，浓硫酸也可作该反应的催化剂， 选择 3 2FeCl 6H O 而不用浓硫酸的原因为________________________（填序号）。 a．浓硫酸易使原料炭化并产生 2SO b． 3 2FeCl 6H O 污染小、可循环使用，符合绿色化学理念 c．同等条件下，用 3 2FeCl 6H O 比浓硫酸的平衡转化率高 ②仪器 B 的作用为____________。 （3）操作 2 用到的玻璃仪器是____________。 （4）将操作 3（蒸馏）的步骤补齐：安装蒸馏装置，加入待蒸馏的物质和沸石，____________，弃去前 馏分，收集 83℃的馏分。 Ⅱ．环己烯含量的测定 在一定条件下，向 ga 环己烯样品中加入定量制得的 2mol Brb ，与环己烯充分反应后，剩余的 2Br 与足 量 KI 作用生成 2I ，用 1mol Lc  的 2 2 3Na S O 标准溶液滴定，终点时消耗 2 2 3Na S O 标准溶液 mLv （以上 数据均已扣除干扰因素）。 测定过程中，发生的反应如下： ① ② 2 2Br 2KI I 2KBr  ③ 2 2 2 3 2 4 6I 2Na S O 2NaI Na S O  （5）滴定所用指示剂为____________。样品中环己烯的质量分数为____________（用字母表示）。 （6）下列情况会导致测定结果偏低的是____________（填序号）。 a．样品中含有苯酚杂质 b．在测定过程中部分环己烯挥发 c． 2 2 3Na S O 标准溶液部分被氧化 7．[2019 北京] 化学小组实验探究 SO2 与 AgNO3 溶液的反应。 （1）实验一：用如下装置（夹持、加热仪器略）制备 SO2，将足量 SO2 通入 AgNO3 溶液中，迅速反应， 得到无色溶液 A 和白色沉淀 B。 ①浓 H2SO4 与 Cu 反应的化学方程式是____________________________________。 ②试剂 a 是____________。 （2）对体系中有关物质性质分析得出：沉淀 B 可能为 Ag2SO3、Ag2SO4 或二者混合物。（资料：Ag2SO4 微溶于水；Ag2SO3 难溶于水） 实验二：验证 B 的成分 ①写出Ag2SO3溶于氨水的离子方程式：__________。 ②加入盐酸后沉淀 D 大部分溶解，剩余少量沉淀 F。推断 D 中主要是 BaSO3，进而推断 B 中含有 Ag2SO3。 向滤液 E 中加入一种试剂，可进一步证实 B 中含有 Ag2SO3。所用试剂及现象是__________。 （3）根据沉淀 F 的存在，推测 2- 4SO 的产生有两个途径： 途径 1：实验一中，SO2 在 AgNO3 溶液中被氧化生成 Ag2SO4，随沉淀 B 进入 D。 途径 2：实验二中， 2- 3SO 被氧化为 2- 4SO 进入 D。 实验三：探究 2- 4SO 的产生途径 ①向溶液 A 中滴入过量盐酸，产生白色沉淀，证明溶液中含有________：取上层清液继续滴加 BaCl2 溶 液，未出现白色沉淀，可判断 B 中不含 Ag2SO4。做出判断的理由：_______。 ②实验三的结论：__________。 （4）实验一中 SO2 与 AgNO3 溶液反应的离子方程式是_________________。 （5）根据物质性质分析，SO2 与 AgNO3 溶液应该可以发生氧化还原反应。将实验一所得混合物放置一 段时间，有 Ag 和 2- 4SO 生成。 （6）根据上述实验所得结论：__________________。 8．[2018 新课标Ⅰ] 醋酸亚铬[（CH3COO）2Cr·2H2O］为砖红色晶体，难溶于冷水，易溶于酸，在气体分 析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂，将三价铬还原为二价铬； 二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示。回答下列问题： （1）实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却，目的是_________。仪器 a 的名称是_______。 （2）将过量锌粒和氯化铬固体置于 c 中，加入少量蒸馏水，按图连接好装置，打开 K1、K2，关闭 K3。 ①c 中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色，该反应的离子方程式为_________。 ②同时 c 中有气体产生，该气体的作用是_____________。 （3）打开 K3，关闭 K1 和 K2。c 中亮蓝色溶液流入 d，其原因是________ ；d 中析出砖红色沉淀。为 使沉淀充分析出并分离，需采用的操作是___________、_________、洗涤、干燥。 （4）指出装置 d 可能存在的缺点______________。 9．[2018 新课标Ⅱ]K3[Fe(C2O4)3]·3H2O（三草酸合铁酸钾）为亮绿色晶体，可用于晒制蓝图。回答下列问题： （1）晒制蓝图时，用 K3[Fe(C2O4)3]·3H2O 作感光剂，以 K3[Fe(CN)6]溶液为显色剂。其光解反应的化学 方 程 式 为 ： 2K3[Fe(C2O4)3] 2FeC2O4 +3K2C2O4 +2CO2↑ ； 显 色 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ______________。 （2）某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物，按下图所示装置进行实验。 ①通入氮气的目的是________________________________________。 ②实验中观察到装置 B、F 中澄清石灰水均变浑浊，装置 E 中固体变为红色，由此判断热分解产 物中一定含有___________、___________。 ③为防止倒吸，停止实验时应进行的操作是_________________________________________。 ④样品完全分解后，装置 A 中的残留物含有 FeO 和 Fe2O3 ，检验 Fe2O3 存在的方法是： _____________________________________。 （3）测定三草酸合铁酸钾中铁的含量。 ①称量 m g 样品于锥形瓶中，溶解后加稀 H2SO4 酸化，用 c mol·L-1 KMnO4 溶液滴定至终点。滴 定终点的现象是___________________________。 ②向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后，过滤、洗涤，将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。 加稀 H2SO4 酸化，用 c mol·L-1 KMnO4 溶液滴定至终点，消耗 KMnO4 溶液 V ml。该晶体中铁的质 量分数的表达式为________________________________。 10．[2018 新课标Ⅲ] 硫代硫酸钠晶体（Na2S2O3·5H2O，M=248 g·mol−1）可用作定影剂、还原剂。回答下列 问题： （1）已知：Ksp(BaSO4)=1.1×10−10，Ksp(BaS2O3)=4.1×10−5。市售硫代硫酸钠中常含有硫酸根杂质，选用 下列试剂设计实验方案进行检验： 试剂：稀盐酸、稀 H2SO4、BaCl2 溶液、Na2CO3 溶液、H2O2 溶液 实验步骤 现象 ①取少量样品，加入除氧蒸馏水 ②固体完全溶解得无色澄清溶液 ③___________ ④___________，有刺激性气体产生 ⑤静置，___________ ⑥___________ （2）利用 K2Cr2O7 标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测定步骤如下： ①溶液配制：称取 1.2000 g 某硫代硫酸钠晶体样品，用新煮沸并冷却的蒸馏水在__________中溶 解，完全溶解后，全部转移至 100 mL 的_________中，加蒸馏水至____________。 ②滴定：取 0.00950 mol·L−1 的 K2Cr2O7 标准溶液 20.00 mL，硫酸酸化后加入过量 KI，发生反应： Cr2O72−+6I−+14H+ 3I2+2Cr3++7H2O。然后用硫代硫酸钠样品溶液滴定至淡黄绿色，发生反应： I2+2S2O32− S4O62−+2I−。加入淀粉溶液作为指示剂，继续滴定，当溶液__________，即为终点。 平行滴定 3 次，样品溶液的平均用量为 24.80 mL，则样品纯度为_________%（保留 1 位小数）。 11．[2018 北京] 实验小组制备高铁酸钾（K2FeO4）并探究其性质。 资料：K2FeO4 为紫色固体，微溶于 KOH 溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生 O2，在 碱性溶液中较稳定。 （1）制备 K2FeO4（夹持装置略） ①A 为氯气发生装置。A 中反应方程式是________________（锰被还原为 Mn2+）。 ②将除杂装置 B 补充完整并标明所用试剂。 ③C 中得到紫色固体和溶液。C 中 Cl2 发生的反应有 3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH 2K2FeO4+6KCl+8H2O，另外还有________________。 （2）探究 K2FeO4 的性质 ①取 C 中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液 a，经检验气体中含有 Cl2。为证明是 否 K2FeO4 氧化了 Cl－而产生 Cl2，设计以下方案： 方案Ⅰ 取少量 a，滴加 KSCN 溶液至过量，溶液呈红色。 方案Ⅱ 用 KOH 溶液充分洗涤 C 中所得固体，再用 KOH 溶液将 K2FeO4 溶出，得 到紫色溶液 b。取少量 b，滴加盐酸，有 Cl2 产生。 i．由方案Ⅰ中溶液变红可知 a 中含有______离子，但该离子的产生不能判断一定是 K2FeO4 将 Cl －氧化，还可能由________________产生（用方程式表示）。 ii．方案Ⅱ可证明 K2FeO4 氧化了 Cl－。用 KOH 溶液洗涤的目的是________________。 ②根据 K2FeO4 的制备实验得出：氧化性 Cl2________ 2 4FeO （填“＞”或“＜”），而方案Ⅱ实验表明， Cl2 和 2 4FeO  的氧化性强弱关系相反，原因是________________。 ③资料表明，酸性溶液中的氧化性 2 4FeO  ＞ 4MnO ，验证实验如下：将溶液 b 滴入 MnSO4 和足量 H2SO4 的混合溶液中，振荡后溶液呈浅紫色。该现象能否证明氧化性 2 4FeO  ＞ 4MnO 。若能，请说 明理由；若不能，进一步设计实验方案。 理由或方案：________________。 12．[2018 天津] 烟道气中的 NOx 是主要的大气污染物之一，为了监测其含量，选用如下采样和检测方法。 回答下列问题： Ⅰ.采样 采样步骤： ①检验系统气密性；②加热器将烟道气加热至 140℃；③打开抽气泵置换系统内空气；④采集无尘、干 燥的气样；⑤关闭系统，停止采样。 （1）A 中装有无碱玻璃棉，其作用是___________。 （2）C 中填充的干燥剂是（填序号）___________。 a.碱石灰 b.无水 CuSO4 c.P2O5 （3）用实验室常用仪器组装一套装置，其作用是与 D（装有碱液）相同，在虚线框中画出该装置的示 意图，标明气体的流向及试剂。 （4）采样步骤②加热烟道气的目的是___________。 Ⅱ.NOx 含量的测定 将 v L 气样通入适量酸化的 H2O2 溶液中，使 NOx 完全被氧化为 NO3−，加水稀释至 100.00 mL。量取 20.00 mL 该溶液，加入 v1 mL c1 mol·L−1 FeSO4 标准溶液（过量），充分反应后，用 c2 mol·L−1 K2Cr2O7 标准溶 液滴定剩余的 Fe2+，终点时消耗 v2 mL。 （5）NO 被 H2O2 氧化为 NO3−的离子方程式是___________。 （6）滴定操作使用的玻璃仪器主要有___________。 （7）滴定过程中发生下列反应： 3Fe2++NO3−+4H+ NO↑+3Fe3++2H2O Cr2O72− + 6Fe2+ +14H+ 2Cr3+ +6Fe3++7H2O 则气样中 NOx 折合成 NO2 的含量为_________mg·m−3。 （8）判断下列情况对 NOx 含量测定结果的影响（填“偏高” 、“偏低”或“无影响 ”） 若缺少采样步骤③，会使测试结果___________。 若 FeSO4 标准溶液部分变质，会使测定结果___________。 13．[2018 江苏] 3，4−亚甲二氧基苯甲酸是一种用途广泛的有机合成中间体，微溶于水，实验室可用 KMnO4 氧化 3，4−亚甲二氧基苯甲醛制备，其反应方程式为 实验步骤如下： 步骤 1：向反应瓶中加入 3，4−亚甲二氧基苯甲醛和水，快速搅拌，于 70～80 ℃滴加 KMnO4 溶液。反 应结束后，加入 KOH 溶液至碱性。 步骤 2：趁热过滤，洗涤滤饼，合并滤液和洗涤液。 步骤 3：对合并后的溶液进行处理。 步骤 4：抽滤，洗涤，干燥，得 3，4−亚甲二氧基苯甲酸固体。 （1）步骤 1 中，反应结束后，若观察到反应液呈紫红色，需向溶液中滴加 NaHSO3 溶液， 3HSO 转化 为_____________（填化学式）；加入 KOH 溶液至碱性的目的是____________________________。 （2）步骤 2 中，趁热过滤除去的物质是__________________（填化学式）。 （3）步骤 3 中，处理合并后溶液的实验操作为__________________。 （4）步骤 4 中，抽滤所用的装置包括_______________、吸滤瓶、安全瓶和抽气泵。 14．[2017 新课标Ⅰ]凯氏定氮法是测定蛋白质中氮含量的经典方法，其原理是用浓硫酸在催化剂存在下将样 品中有机氮转化成铵盐，利用如图所示装置处理铵盐，然后通过滴定测量。已知：NH3+H3BO3=NH3·H3BO3； NH3·H3BO3+HCl= NH4Cl+ H3BO3。 回答下列问题： （1）a 的作用是_______________。 （2）b 中放入少量碎瓷片的目的是____________。f 的名称是__________________。 （3）清洗仪器：g 中加蒸馏水；打开 k1，关闭 k2、k3，加热 b，蒸气充满管路；停止加热，关闭 k1，g 中蒸馏水倒吸进入 c，原因是____________；打开 k2 放掉水，重复操作 2~3 次。 （4）仪器清洗后，g 中加入硼酸（H3BO3）和指示剂。铵盐试样由 d 注入 e，随后注入氢氧化钠溶液， 用蒸馏水冲洗 d，关闭 k3，d 中保留少量水。打开 k1，加热 b，使水蒸气进入 e。 ①d 中保留少量水的目的是___________________。 ②e 中主要反应的离子方程式为________________，e 采用中空双层玻璃瓶的作用是________。 （5）取某甘氨酸（C2H5NO2）样品 m 克进行测定，滴定 g 中吸收液时消耗浓度为 c mol·L–1 的盐酸 V mL， 则样品中氮的质量分数为_________%，样品的纯度≤_______%。 15．[2017 新课标Ⅱ]水中的溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件。某课外小组采用碘量法测定学校周边河 水中的溶解氧。实验步骤及测定原理如下： Ⅰ．取样、氧的固定 用溶解氧瓶采集水样。记录大气压及水体温度。将水样与 Mn(OH)2 碱性悬浊液（含有 KI）混合，反应生 成 MnO(OH)2，实现氧的固定。 Ⅱ．酸化、滴定 将固氧后的水样酸化，MnO(OH)2 被 I−还原为 Mn2+，在暗处静置 5 min，然后用标准 Na2S2O3 溶液滴定生 成的 I2（2 2 2 3S O  +I2=2I−+ 2 4 6S O  ）。 回答下列问题： （1）取水样时应尽量避免扰动水体表面，这样操作的主要目的是_____________。 （2）“氧的固定”中发生反应的化学方程式为_______________。 （3）Na2S2O3 溶液不稳定，使用前需标定。配制该溶液时需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、试剂瓶和 ____________；蒸馏水必须经过煮沸、冷却后才能使用，其目的是杀菌、除____及二氧化碳。 （4）取 100.00 mL 水样经固氧、酸化后，用 a mol·L−1Na2S2O3 溶液滴定，以淀粉溶液作指示剂，终点现 象 为 ____________ ； 若 消 耗 Na2S2O3 溶 液 的 体 积 为 b mL ， 则 水 样 中 溶 解 氧 的 含 量 为 _________mg·L−1。 （5）上述滴定完成时，若滴定管尖嘴处留有气泡会导致测量结果偏___________。（填“高”或“低”） 16．[2017 新课标Ⅲ]绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小 组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题： （1）在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加 KSCN 溶液，溶液颜色无明显变化。再向试管中通 入空气，溶液逐渐变红。由此可知：______________、_______________。 （2）为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管（带两端开关 K1 和 K2）（设为装置 A）称重，记为 m1 g。 将样品装入石英玻璃管中，再次将装置 A 称重，记为 m2 g。按下图连接好装置进行实验。 ①仪器 B 的名称是____________________。 ②将下列实验操作步骤正确排序___________________（填标号）；重复上述操作步骤，直至 A 恒 重，记为 m3 g。 a．点燃酒精灯，加热 b．熄灭酒精灯 c．关闭 K1 和 K2 d．打开 K1 和 K2，缓缓通入 N2 e．称量 A f．冷却到室温 ③根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目 x=________________（列式表示）。若实验时按 a、d 次序操作，则使 x__________（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。 （3）为探究硫酸亚铁的分解产物，将（2）中已恒重的装置 A 接入下图所示的装置中，打开 K1 和 K2， 缓缓通入 N2，加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。 ①C、D 中的溶液依次为_________（填标号）。C、D 中有气泡冒出，并可观察到的现象分别为 _______________。 a．品红 b．NaOH c．BaCl2 d．Ba(NO3)2 e．浓 H2SO4 ②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式_____________________。