2023屆新高考新教材化學(xué)人教版一輪訓(xùn)練-第十章第3講　熱點(diǎn)綜合實(shí)驗(yàn)探究

第十章第3講熱點(diǎn)綜合實(shí)驗(yàn)探究1．硫酸亞鐵在印染、醫(yī)藥、化肥等多個(gè)行業(yè)有廣泛應(yīng)用。某學(xué)習(xí)小組對(duì)硫酸亞鐵晶體(FeSO4·7H2O)的熱分解產(chǎn)物進(jìn)行探究，回答下列問(wèn)題：(1)裝置A中石棉絨的作用為_(kāi)___________________________；裝置D中的儀器名稱為_(kāi)_______。(2)按氣流方向，上述裝置合理的連接順序?yàn)閍→________、________→________、________→________、________→h(填裝置口小寫字母)(3)該小組同學(xué)按上述順序連接各裝置并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)為他們補(bǔ)全表格：裝置編號(hào)填裝試劑實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論AFeSO4·7H2O綠色固體逐漸變?yōu)榧t色粉末B①________②________分解產(chǎn)物中含有SO2CBaCl2溶液產(chǎn)生白色沉淀③________D無(wú)水CuSO4粉末白色固體逐漸變?yōu)樗{(lán)色分解產(chǎn)物中含有水蒸氣E④________(4)硫酸亞鐵晶體分解的化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________________。(5)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明A中得到的紅色粉末不含＋2價(jià)鐵元素：______________(簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象)。解析：(1)裝置A中石棉絨的作用為防止固體粉末堵塞導(dǎo)管，裝置D中的儀器名稱為球形干燥管；(2)由實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮碇?，A中發(fā)生FeSO4·7H2O分解，裝置D用于檢驗(yàn)水蒸氣，裝置C用于檢驗(yàn)SO3，裝置B用于檢驗(yàn)SO2，裝置E用于尾氣處理，按氣流方向，裝置合理的連接順序?yàn)閍gfedcbh；(3)裝置B用于檢驗(yàn)SO2，可以用品紅溶液褪色證明分解產(chǎn)物中含有SO2；裝置C中BaCl2溶液產(chǎn)生白色沉淀可以證明分解產(chǎn)物中含有SO3；裝置E為尾氣處理，應(yīng)填裝的試劑為NaOH溶液；(4)根據(jù)現(xiàn)象可知硫酸亞鐵晶體分解的生成物為Fe2O3、水蒸氣、SO3和SO2，化學(xué)方程式為2FeSO4·7H2Oeq\o(=,\s\up7(高溫))Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O↑；(5)取實(shí)驗(yàn)后反應(yīng)管中少量固體，溶于稀鹽酸后，向溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，不產(chǎn)生藍(lán)色沉淀。答案：(1)防止固體粉末堵塞導(dǎo)管(球形)干燥管(2)gfedcb(3)①品紅溶液②溶液由紅色褪為無(wú)色③分解產(chǎn)物中含有SO3④NaOH溶液(4)2FeSO4·7H2Oeq\o(=,\s\up7(高溫))Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O↑(5)取實(shí)驗(yàn)后反應(yīng)管中少量固體，溶于稀鹽酸后，向溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液，不產(chǎn)生藍(lán)色沉淀2．水楊酸甲酯又叫冬青油，是一種重要的有機(jī)合成原料。某化學(xué)小組用水楊酸()和甲醇在酸性催化劑催化下合成水楊酸甲酯并計(jì)算其產(chǎn)率。實(shí)驗(yàn)步驟：Ⅰ.如圖，在三頸燒瓶中加入6.9g(0.05mol)水楊酸和24g(30mL，0.75mol)甲醇，向混合物中加入約10mL甲苯(甲苯與水形成的共沸物，沸點(diǎn)為85℃，該實(shí)驗(yàn)中加入甲苯，易將水帶出)，再小心地加入5mL濃硫酸，搖動(dòng)混勻，加入1～2粒沸石，組裝好實(shí)驗(yàn)裝置，在85～95℃下恒溫加熱反應(yīng)1.5小時(shí)；Ⅱ.待裝置冷卻后，分離出甲醇，然后轉(zhuǎn)移至分液漏斗，依次用少量水、5%NaHCO3溶液和水洗滌；分出的產(chǎn)物加入少量無(wú)水MgSO4固體，過(guò)濾得到粗酯；Ⅲ.將粗酯進(jìn)行蒸餾，收集221℃～224℃的餾分，得水楊酸甲酯4.5g。常用物理常數(shù)：名稱相對(duì)分子質(zhì)量顏色狀態(tài)相對(duì)密度熔點(diǎn)(℃)沸點(diǎn)(℃)溶解度(水中)水楊酸甲酯152無(wú)色液體1.18－8.6224微溶水楊酸138白色晶體1.44158210不溶甲醇32無(wú)色液體0.792－9764.7互溶請(qǐng)根據(jù)以上信息回答下列問(wèn)題：(1)儀器A的名稱是________，制備水楊酸甲酯時(shí)，最合適的加熱方法是________。(2)本實(shí)驗(yàn)中提高產(chǎn)率的措施有________。(3)反應(yīng)結(jié)束后，分離甲醇的操作是蒸餾或________。(4)洗滌操作中，第一次水洗的主要目的是______________________________，第二次水洗的主要目的是________________________。(5)檢驗(yàn)產(chǎn)品中是否含有水楊酸的化學(xué)方法是________。(6)本實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率為_(kāi)_______________(保留兩位有效數(shù)字)。解析：(1)根據(jù)題中儀器A的構(gòu)造判斷該儀器的名稱；控制溫度在85～95℃下恒溫下加熱反應(yīng)，需要溫度計(jì)控制水浴溫度加熱；(3)根據(jù)甲醇和水楊酸甲酯是互溶的液體，存在沸點(diǎn)差異選擇分離方法，也可根據(jù)二者在水里的溶解性來(lái)選擇分離方式；(4)在洗滌操作中，第一次洗滌的主要目的是除去大部分催化劑硫酸；第二次水洗，主要目的是除去產(chǎn)品中殘留的碳酸氫鈉；(5)根據(jù)酸能使紫色石蕊試液變紅來(lái)解答；(6)先根據(jù)水楊酸和甲醇的物質(zhì)的量，然后判斷過(guò)量情況，根據(jù)不足量計(jì)算出理論上生成水楊酸甲酯的物質(zhì)的量，最后根據(jù)實(shí)際上制取的水楊酸甲酯計(jì)算出產(chǎn)率。水楊酸和甲醇的物質(zhì)的量分別為：0.05mol，0.75mol，由于水楊酸和甲醇是按照1∶1進(jìn)行反應(yīng)，所以甲醇過(guò)量，生成水楊酸甲酯的量要按照水楊酸的物質(zhì)的量計(jì)算，即理論上生成0.05mol水楊酸甲酯；實(shí)際上生成的水楊酸甲酯的質(zhì)量為4.5g，物質(zhì)的量為：eq\f(4.5g,152g/mol)＝0.0296mol，所以實(shí)驗(yàn)中水楊酸甲酯的產(chǎn)率為eq\f(0.0296mol,0.05mol)×100%＝59%。答案：(1)球形冷凝管水浴加熱(2)將反應(yīng)生成的水從反應(yīng)體系中分離開(kāi)來(lái)，使平衡向右移動(dòng)，從而提高該反應(yīng)的產(chǎn)率(3)水洗分液(4)洗掉大部分硫酸洗掉碳酸氫鈉(5)取少量產(chǎn)品于試管中，滴加少量的紫色石蕊試液，觀察是否變紅(6)59%3．(2021·江西撫州市臨川一中高三其他模擬)1，2二氯乙烷(CH2ClCH2Cl)外觀為無(wú)色或淺黃色透明液體，難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑，堿性條件下水解程度較大，主要用作氯乙烯(聚氯乙烯單體)制取過(guò)程的中間體。實(shí)驗(yàn)室制備1，2二氯乙烷的主要原理：C2H5OHeq\o(→,\s\up7(P2O5),\s\do5(150℃))CH2=CH2＋H2O；Cl2＋CH2=CH2→CH2ClCH2Cl(1)寫出裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_________________________。(2)F裝置的作用是_______________________，D裝置中長(zhǎng)玻璃導(dǎo)管的作用是_______________。尾氣可以通過(guò)盛有________、________的洗氣瓶進(jìn)行吸收。(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)先裝入1，2二氯乙烷液體，其作用是________(填序號(hào))。a．溶解Cl2和乙烯b．作催化劑c．促進(jìn)氣體反應(yīng)物間的接觸(4)根據(jù)制備原理，G裝置中應(yīng)該添加的儀器是________。(5)準(zhǔn)確稱取2.475g除去氯氣和乙烯后的產(chǎn)品，加足量稀NaOH溶液，充分加熱，發(fā)生反應(yīng)，得到250mL水解液。取25.00mL水解液先用稀硝酸中和至酸性，再加入聚乙烯醇溶液(聚乙烯醇的作用是阻止AgSCN和AgCl之間的轉(zhuǎn)化)，然后加入過(guò)量的50.00mL0.1000mol/LAgNO3溶液，充分反應(yīng)后用0.1000mol/LNH4SCN標(biāo)準(zhǔn)液滴定過(guò)量的AgNO3，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次，平均消耗標(biāo)準(zhǔn)液10.00mL。已知：Ag＋＋SCN－=AgSCN↓(白色沉淀)①滴定時(shí)，應(yīng)選用的指示劑為_(kāi)_______(填標(biāo)號(hào))。a．FeSO4b．Fe(NO3)3c．FeCl3②產(chǎn)品中Cl元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_______(保留三位有效數(shù)字)，1，2二氯乙烷的純度為_(kāi)_______。解析：裝置A中利用濃鹽酸和KClO3制取氯氣，濃鹽酸具有揮發(fā)性，生成的氯氣中混有HCl氣體，可以用飽和食鹽水除去，然后用濃硫酸進(jìn)行干燥，通入裝置D中與乙烯發(fā)生加成反應(yīng)，裝置G中乙醇在催化劑、加熱條件下發(fā)生消去反應(yīng)制取乙烯，用水除去乙烯中混有的揮發(fā)出來(lái)的乙醇，然后濃硫酸干燥，通入裝置D中與氯氣反應(yīng)。(5)①滴定終點(diǎn)NH4SCN稍過(guò)量，SCN－可以和Fe3＋反應(yīng)得到血紅色溶液，但加入FeCl3會(huì)消耗過(guò)量的硝酸銀，使結(jié)果不準(zhǔn)確，所以應(yīng)選用Fe(NO3)3為指示劑，即選b；②平均消耗標(biāo)準(zhǔn)液10.00mL，則25.00mL水解液中n(Cl)＝0.05L×0.1000mol/L－0.01L×0.1000mol/L＝0.004mol，所以產(chǎn)品中n(Cl)＝0.004mol×eq\f(250mL,25.00mL)＝0.04mol，所以氯元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)eq\f(0.04mol×35.5g·mol－1,2.475g)×100%＝57.4%；n(Cl)＝0.04mol，則n(1，2二氯乙烷)為0.02mol，則產(chǎn)品1，2二氯乙烷的純度為eq\f(0.02mol×99g·mol－1,2.475g)×100%＝80%。答案：(1)ClOeq\o\al(－,3)＋6H＋＋5Cl－=3Cl2↑＋3H2O(2)除去乙烯中混有的乙醇蒸氣導(dǎo)氣和冷凝回流溴水或高錳酸鉀NaOH溶液(3)ac(4)溫度計(jì)(5)①b②57.4%80%4．硫酸氧礬(VOSO4)對(duì)高血糖、高血壓等具有一定治療作用。制備VOSO4的實(shí)驗(yàn)流程及實(shí)驗(yàn)裝置如圖1(夾持及加熱裝置已省略)。圖1V2O5＋H2SO4eq\o(→,\s\up7(加熱))(VO2)2SO4溶液(橙紅色)eq\o(→,\s\up7(加草酸（H2C2O4）),\s\do5())VOSO4溶液(藍(lán)黑色)eq\o(→,\s\up7(操作a))VOSO4晶體(純藍(lán)色)回答下列問(wèn)題：(1)儀器a的名稱為_(kāi)_______，在該儀器中發(fā)生反應(yīng)生成(VO2)2SO4的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)常溫條件下，V2O5是一種黃色固體粉末，微溶于水，溶于強(qiáng)酸(如硫酸)，常溫下其溶解反應(yīng)方程式為V2O5＋4H2SO4＋4H2O=V2O5·4SO3·8H2O，該反應(yīng)屬于________(填“氧化還原反應(yīng)”或“非氧化還原反應(yīng)”)，在較適宜的溫度下，可減小濃硫酸的需要量，如圖2為反應(yīng)溫度與產(chǎn)物產(chǎn)率間的關(guān)系，則最適宜的加熱方式為_(kāi)_______(填“直接加熱”或“水浴加熱”)。圖2(3)加入草酸前，反應(yīng)液需充分冷卻并加適量蒸餾水稀釋的目的是___________________________；反應(yīng)液由橙紅色變?yōu)樗{(lán)黑色的反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)____________________。(4)硫酸氧釩中釩含量的測(cè)定：Ⅰ.制備VOSO4溶液：稱取0.4617gV2O5，并取一定量的濃硫酸、水，置于圖1裝置中反應(yīng)。Ⅱ.滴定預(yù)處理：①將制得的藍(lán)黑色硫酸氧釩溶液用250mL容量瓶定容；②取定容后的藍(lán)黑色溶液15.00mL于錐形瓶中，滴加酸性高錳酸鉀(可將VO2＋氧化為VOeq\o\al(＋,2))溶液至反應(yīng)完全；③加入2mL尿素溶液后，滴加亞硝酸鈉溶液至溶液不再產(chǎn)生氣泡。已知：尿素不直接與亞硝酸鹽反應(yīng)，但可將亞硝酸還原為氮?dú)?；亞硝酸可將VOeq\o\al(＋,2)還原為VO2＋。Ⅲ.滴定過(guò)程：加入10mL硫酸磷酸混酸，調(diào)節(jié)pH＝0，滴入指示劑，用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)。(2H＋＋Fe2＋＋VOeq\o\al(＋,2)=Fe3＋＋VO2＋＋H2O)。得到處理后的數(shù)據(jù)如下：次數(shù)123測(cè)得VOSO4中釩的質(zhì)量m(V)/g0.24420.24560.2437步驟③中加入尿素的目的是_________________________；測(cè)得硫酸氧釩中釩的質(zhì)量百分含量w(%)＝________(列出計(jì)算式)；經(jīng)計(jì)算，測(cè)得的釩的質(zhì)量百分含量低于理論值，分析其可能原因：____________________________(寫出一點(diǎn)即可)。解析：V2O5與濃硫酸加熱時(shí)反應(yīng)生成(VO2)2SO4，再加入草酸，(VO2)2SO4溶液轉(zhuǎn)化成了VOSO4溶液，反應(yīng)液由橙紅色變?yōu)樗{(lán)黑色，經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶得到VOSO4晶體；在測(cè)定硫酸氧釩中釩含量時(shí)，首先加入酸性高錳酸鉀將VO2＋氧化為VOeq\o\al(＋,2)，再加入尿素溶液后，滴加亞硝酸鈉溶液至溶液不再產(chǎn)生氣泡，最后用加入10mL硫酸磷酸混酸，調(diào)節(jié)pH＝0，滴入指示劑，用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定生成的VOeq\o\al(＋,2)，據(jù)此分析解答。(4)藍(lán)黑色硫酸氧釩溶液中滴加酸性高錳酸鉀，可將VO2＋氧化為VOeq\o\al(＋,2)，反應(yīng)完全后，加入2mL尿素溶液后，再滴加亞硝酸鈉溶液至溶液不再產(chǎn)生氣泡。由于尿素不直接與亞硝酸鹽反應(yīng)，但可將亞硝酸還原為氮?dú)?，亞硝酸可將VOeq\o\al(＋,2)還原為VO2＋，因此加入尿素的目的是防止亞硝酸將VOeq\o\al(＋,2)還原為VO2＋；滴定過(guò)程中發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋Fe2＋＋VOeq\o\al(＋,2)=Fe3＋＋VO2＋＋H2O，三次測(cè)得VOSO4中釩的質(zhì)量平均值為m(V)＝eq\f(0.2442＋0.2456＋0.2437,3)g＝0.2445g，因此硫酸氧釩(VOSO4)中釩的質(zhì)量百分含量w(%)＝eq\f(m（V）,\f(m（V2O5）,M（V2O5）)×2×M（VOSO4）)×100%＝eq\f(0.2445,\f(0.4617,182)×2×163)×100%；如果滴定預(yù)處理過(guò)程中，＋4價(jià)的釩沒(méi)有全部被氧化為＋5價(jià)，會(huì)導(dǎo)致測(cè)得VOSO4中釩的質(zhì)量偏小，使得測(cè)得的釩的質(zhì)量百分含量偏低。答案：(1)三口燒瓶V2O5＋H2SO4eq\o(=,\s\up7(加熱))(VO2)2SO4＋H2O(2)非氧化還原反應(yīng)水浴加熱(3)防止草酸受熱分解2VOeq\o\al(＋,2)＋H2C2O4＋2H＋=2VO2＋＋2CO2↑＋2H2O(4)防止亞硝酸將VOeq\o\al(＋,2)還原為VO2＋eq\f(0.2445,\f(0.4617,182)×2×163)×100%滴定預(yù)處理過(guò)程中，＋4價(jià)的釩沒(méi)有全部被氧化為＋5價(jià)5．(2021·吉林市高三二模)2019年人教版新教材《化學(xué)必修1》新增了“研究與實(shí)踐”欄目，在“檢驗(yàn)食品中鐵元素”的研究實(shí)踐中設(shè)置了菠菜中鐵元素的檢測(cè)。某實(shí)驗(yàn)小組對(duì)菠菜中的鐵元素(主要以難溶的FeC2O4形式存在)進(jìn)行檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)如下：Ⅰ.水煮檢驗(yàn)法：Ⅱ.灼燒檢驗(yàn)法：(1)CCl4的作用為_(kāi)______________________________________。(2)操作ⅰ中起分離作用的儀器名稱為_(kāi)_______。(3)溶液A中未能檢驗(yàn)出Fe2＋的可能原因是_______________________________。(4)取無(wú)色溶液B，先滴加H2O2溶液，再滴加KSCN溶液，溶液呈紅色。用離子方程式表示H2O2的作用：________________________。(5)甲同學(xué)取少量無(wú)色溶液B，滴加酸性KMnO4溶液，振蕩后，溶液紫色消失，因此得出結(jié)論，溶液B含有Fe2＋。乙同學(xué)認(rèn)為甲同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法不嚴(yán)謹(jǐn)，理由是___________________________。(6)菠菜中鐵元素的含量可以用mg/100g表達(dá)，即每100g菠