1、课时跟踪检测（二十四）综合实验题1常温常压下，一氧化二氯(Cl2O)为棕黄色气体，沸点为3.8 ,42 以上会分解生成Cl2和O2，Cl2O易溶于水并与水反应生成HClO。制备产品将氯气和空气(不参与反应)按体积比13混合通入含水8%的碳酸钠中制备Cl2O，并用水吸收Cl2O(不含Cl2)制备次氯酸溶液。(1)各装置的连接顺序为_。 (2)装置B中多孔球泡和搅拌棒的作用是_；装置C的作用是_。(3)制备Cl2O的化学方程式为_。(4)反应过程中，装置B需放在冷水中，其目的是_。(5)此方法相对于用氯气直接溶于水制备次氯酸溶液有两个主要优点，分别是_、_。测定浓度(6)已知次氯酸可被FeSO4等
2、物质还原。用下列实验方案测定装置E所得溶液中次氯酸的物质的量浓度：量取10 mL上述次氯酸溶液，并稀释至100 mL，再从其中取出10.00 mL于锥形瓶中，并加入10.00 mL 0.80 molL1的FeSO4溶液，充分反应后，用0.050 00 molL1的酸性KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液24.00 mL，则原次氯酸溶液的浓度为_。解析：(1)A装置制备氯气，D装置吸收氯气中的氯化氢气体，与空气形成13的混合气体通入B装置，与含水8%的碳酸钠充分反应制备Cl2O，C装置吸收除去Cl2O中的Cl2，E装置中用水吸收Cl2O制备次氯酸溶液。(2)装置B中多孔球泡和搅拌棒的作用
3、是加快反应速率，使反应充分进行；装置C装有足量的四氯化碳溶液，其作用是除去Cl2O中的Cl2。(3)氯气和空气(不参与反应)按体积比13混合通入含水8%的碳酸钠中制备Cl2O，反应为：2Cl2Na2CO3=Cl2O2NaClCO2或2Cl22Na2CO3H2O=Cl2O2NaCl2NaHCO3。(4)由题可知：Cl2O 42 以上会分解生成Cl2和O2，故为防止反应放热后温度过高导致Cl2O分解，装置B需放在冷水中。(5)主要优点分别是制得的次氯酸溶液纯度较高，浓度较大。(6)根据反应ClO2Fe2H2O=Cl2Fe32OH、MnO5Fe28H=Mn25Fe34H2O，则原次氯酸溶液的浓度为1
4、.000 molL1。答案： (1)ADBCE(2)加快反应速率，使反应充分进行除去Cl2O中的Cl2(3)2Cl2Na2CO3=Cl2O2NaClCO2(或2Cl22Na2CO3H2O=Cl2O2NaCl2NaHCO3)(4)防止反应放热后温度过高导致Cl2O分解(5)制得的次氯酸溶液纯度较高浓度较大(6)1.000 molL12草酸亚铁晶体(FeC2O4xH2O)为淡黄色粉末，是生产锂电池的原料。某化学兴趣小组对草酸亚铁晶体的一些性质进行探究。回答下列问题：(1)实验室用0.5 molL1FeSO4溶液与0.5 molL1(NH4)2C2O4溶液制备草酸亚铁晶体。要配制500 mL 0.5
5、 molL1的FeSO4溶液，需称取FeSO47H2O(M278 gmol1)样品_g，必须使用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外，还有_。(2)为测定草酸亚铁晶体中结晶水含量，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。实验操作步骤为打开K1、K2，缓缓通入N2点燃酒精灯，小火加热熄灭酒精灯冷却至室温停止通N2，关闭K1、K2称量A。重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3 g。仪器B的名称是_。缓缓通入N2的目的是_。根据实验数据，计算草酸亚铁晶体中结晶水数目x_(列式表示)。若不关闭K1和K2
6、进行称量，则所得x将_(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(3)为探究草酸亚铁的热分解产物，将实验(2)中已恒重的装置A接入下图所示装置进行实验。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_。停止实验时要先熄灭两处酒精灯，再继续通N2至玻璃管冷却到室温，目的是_。若装置A中5.76 g样品完全分解后残余2.88 g黑色固体，E的硬质玻璃管中固体质量减轻0.64 g。则草酸亚铁受热分解的化学方程式为_。解析：(1)配制500 mL 0.5 molL1的FeSO4溶液，则n(FeSO47H2O)0.5 L0.5 molL10.25 mol，故称取
7、FeSO47H2O的质量为278 gmol10.25 mol69.5 g；必须使用的玻璃仪器还有500 mL容量瓶、胶头滴管。(2)仪器B为干燥管。缓缓通入N2的目的是排出装置A中的空气，防止加热时草酸亚铁被氧气氧化。FeC2O4xH2O的质量为(m2m1)g，FeC2O4的质量为(m3m1)g，则结晶水的质量为m2m1(m3m1)g(m2m3)g，则m(FeC2O4)m(H2O)(m3m1)(m2m3)14418x，解得x；若不关闭K1和K2进行称量，则m3偏大，x偏小。(3)根据B中澄清石灰水变浑浊，可知分解产物中有CO2，根据E中固体变为红色，F中澄清石灰水变浑浊，可知分解产物中有CO。
8、停止实验时要先熄灭两处酒精灯，再继续通N2至玻璃管冷却到室温，目的是防止倒吸。5.76 g样品中n(FeC2O4)0.04 mol，根据E中发生反应：CuOCOCuCO2M(固)16 gmol1，可知样品分解生成的CO的物质的量n(CO)0.04 mol，残余2.88 g黑色固体中n(Fe)0.04 mol，n(O) mol0.04 mol，该黑色固体中n(Fe)n(O)11，则黑色固体为FeO，草酸亚铁分解产生的CO2的质量m(CO2)(5.762.880.0428)g1.76 g，n(CO2)0.04 mol，故草酸亚铁受热分解的化学方程式为FeC2O4FeOCOCO2。 答案：(1)69
9、.5500 mL容量瓶、胶头滴管(2)干燥管排出装置A中的空气，防止加热时草酸亚铁被氧气氧化偏小(3)CO2和CO防止倒吸FeC2O4FeOCOCO23亚硝酸钙Ca(NO2)2是水泥混凝土外加剂的主要原料，某学习小组设计实验制备亚硝酸钙，实验装置如图所示。(夹持装置略去)已知：2NOCaO2Ca(NO2)22NO2CaO2Ca(NO3)2Ca(OH)2NONO2=Ca(NO2)2H2O请回答下列问题：(1)向三颈烧瓶中加入稀硝酸之前，应向装置中通入一段时间的N2，原因是_。(2)装置D的名称是_；装置B中盛装的试剂是_。(3)装置F中的酸性K2Cr2O7溶液可将剩余的NO氧化成NO，溶液由橙色
10、(Cr2O)变为绿色(Cr3)，发生反应的离子方程式为_。(4)已知Ca(NO2)2溶液显弱碱性，其对应的酸容易分解，产生NO气体，设计实验证明装置F中有亚硝酸钙生成：_。(5)工业上可用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2。若n(NO)n(NO2)11，则会导致_；若n(NO)n(NO2)11，则会导致_。解析：(1)因为NO极易被氧气氧化为NO2，所以实验先通一段时间的氮气目的是为了将装置内的空气排净，避免将NO氧化。(2)装置D为U形管，而且两边各有一个支管口，所以是U形具支干燥管。装置B中的试剂为蒸馏水，其作用是将反应产生的NO
11、2转化为NO。(3)酸性K2Cr2O7溶液将NO氧化成NO，Cr2O变为Cr3，显然在反应物中应该添加氢离子，在生成物中应该添加水，根据化合价升降相等、电荷守恒和原子守恒得到离子方程式为Cr2O2NO6H=2Cr32NO3H2O。(4)Ca(NO2)2溶液显弱碱性，说明HNO2是弱酸，其对应的酸(HNO2)容易分解，产生NO气体，所以可以选择向样品中加入强酸，利用强酸制弱酸的原则，生成HNO2，HNO2分解得到NO，NO被空气氧化得到红棕色的NO2，观察现象就能证明NaNO2的存在。(5)若n(NO)n(NO2)11，则对于题目给的第三个反应，NO过量，最终排放会污染空气。若n(NO)n(NO
12、2)11，则对于题目给的第三个反应，NO2过量，会发生反应：2Ca(OH)24NO2=Ca(NO2)2Ca(NO3)22H2O，所以产物中的硝酸钙杂质的含量会增加。答案：(1)排除装置中的空气，防止其将生成的NO氧化为NO2(2)U形具支干燥管 蒸馏水(3)Cr2O2NO6H=2Cr32NO3H2O(4)取少量E中反应后的固体于试管中，滴加少许稀硫酸，试管口有红棕色气体生成(5)排放气体中NO含量升高，污染环境产品中Ca(NO3)2杂质含量升高4硼是第A族元素，单质硼在加热条件下能与多种非金属反应。某同学欲利用氯气和单质硼反应制备三氯化硼。已知BCl3的沸点为12.5 ，熔点为107.3 ，遇
13、水剧烈反应，生成硼酸和盐酸。该同学选用如图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验，请回答下列问题：(1)A中反应的离子方程式为_。(2)图中g管的作用是_。(3)装置的连接顺序依次为A_EDF；在E、F装置间连接D装置的作用是_。(4)停止实验时，正确的实验操作是_。(5)若硼酸(H3BO3)为一元弱酸，则其钠盐NaH2BO3为_(填“正盐”“酸式盐”或“碱式盐”)。(6)实验完成后，某同学向F中(溶液含有0.05 molL1 NaClO、0.05 molL1NaCl、0.1 molL1NaOH)滴加品红溶液，发现溶液褪色。现设计实验探究溶液褪色的原因，请完成实验方案。实验序号0.1 molL
14、1NaClO溶液/mL0.1 molL1 NaCl溶液/mL0.2 molL1 NaOH溶液/mLH2O/mL品红溶液现象5.000x4滴较快褪色05.05.004滴不褪色5.005.004滴缓慢褪色则x_，结论：_。解析：(1)A中二氧化锰和浓盐酸在加热条件下发生氧化还原反应生成Cl2，离子方程式为MnO24H2ClMn2Cl22H2O。(2)g管的作用是保持气压平衡，便于分液漏斗中的液体流入蒸馏烧瓶。(3)A中二氧化锰和浓盐酸在加热条件下发生氧化还原反应生成Cl2，生成的Cl2中含有HCl、水蒸气，故连接B装置用饱和食盐水吸收HCl，再连接D装置用浓硫酸吸水干燥，C中生成BCl3，在E中得
15、到BCl3，为防止生成的BCl3水解，E装置后需要连接干燥装置D，最后用F吸收未反应的Cl2，故装置的连接顺序为ABDCEDF。(4)停止实验，先熄灭C处酒精灯，为防止倒吸，再将F处导管取出，最后熄灭A处酒精灯。(5)若硼酸(H3BO3)为一元弱酸，则NaH2BO3为正盐。(6)三组对比实验溶液总体积应相同，都为10.0 mL，故实验水的体积为5.0 mL；实验褪色，说明NaClO使品红溶液褪色，相对于实验来说实验褪色较慢，说明溶液碱性越强褪色越慢。答案：(1)MnO24H2ClMn2Cl22H2O(2)保持气压平衡，便于分液漏斗中的液体流入蒸馏烧瓶(3)BDC起干燥作用，防止三氯化硼遇水剧烈
16、反应(4)先熄灭C处酒精灯，将F处导管取出，最后熄灭A处酒精灯(5)正盐(6)5.0NaClO能使品红溶液褪色，溶液碱性越强褪色越慢5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)A为氯气发生装置。A中反应的化学方程式是_ (锰被还原为Mn2)。将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。C中得到紫色固体和溶液。C中Cl2发生的反应有3Cl22Fe(OH)310KOH=2K2FeO46KCl8H2O，另外还有_。(2)探究K2FeO4的性质取C中紫色
17、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：方案取少量a，滴加KSCN溶液至过量，溶液呈红色方案用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.由方案中溶液变红可知a中含有_，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)。.方案可证明K2FeO4氧化了Cl。用KOH溶液洗涤的目的是_。根据K2FeO4的制备实验得出：氧化性Cl2_FeO(填“”或“MnO，验证实验如下：将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO
18、4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FeOMnO。若能，请说明理由；若不能，进一步设计实验方案。理由或方案：_。解析：(1)KMnO4被HCl还原为MnCl2，HCl被氧化为Cl2，反应的化学方程式为2KMnO416HCl=2KCl2MnCl25Cl28H2O。应在装置B中加入饱和食盐水，以除去混在Cl2中的HCl。洗气时，气体应长管进、短管出。过量的KOH还能与Cl2发生歧化反应，化学方程式为Cl22KOH=KClKClOH2O。(2).滴加KSCN溶液，溶液变红，说明原溶液中含有Fe3。有Fe3生成，不能判断FeO一定与Cl发生了反应，根据题目给出的信息，K2FeO4在
19、酸性或中性条件下，FeO会与H发生氧化还原反应生成Fe3和O2，离子方程式为4FeO20H=4Fe33O210H2O。.用KOH溶液洗涤可除去混在C所得固体中的ClO。碱性条件下，氧化性Cl2FeO；而在酸性条件下，FeO的氧化能力增强，氧化性Cl2溶液酸碱性不同理由：FeO在过量酸的作用下完全转化为Fe3和O2，溶液浅紫色一定是MnO的颜色方案：向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4，观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色6芳香族羧酸通常用芳香烃的氧化来制备。芳香烃的苯环比较稳定，难于氧化，而环上的支链不论长短，在强烈氧化时，最终都氧化成羧基。某同学用甲苯的氧化反应制备苯甲酸。反应原理：KOH2MnO
20、2H2O相关物质的物理常数：名称相对分子质量性状熔点/沸点/密度/(gcm3)溶解性水乙醇乙醚甲苯92无色液体，易燃，易挥发95110.60.866 9不溶易溶易溶苯甲酸122白色片状或针状晶体122.42481.265 9微溶易溶易溶主要实验装置和流程如下：实验方法：将一定量的甲苯和KMnO4溶液置于图1装置中，在90 时，反应一段时间，再停止反应，按如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯。(1)操作为_；操作为_。(2)如果水层呈紫色，要先加亚硫酸氢钾，然后再加入浓盐酸酸化。加亚硫酸氢钾的目的是_。(3)白色固体B的主要成分为_，其中可能含有的主要杂质是_。(4)下列关于仪器的组装或者使用
21、正确的是_。A抽滤可以加快过滤速度，得到较干燥的沉淀B安装电动搅拌器时，搅拌器下端不能与三颈烧瓶底、温度计等接触C图1回流搅拌装置可采用酒精灯直接加热的方法D图1冷凝管中水的流向是上进下出(5)称取1.22 g产品，配成100.0 mL溶液。取其中25.00 mL溶液于锥形瓶中，滴加酚酞作为指示剂，用浓度为0.100 0 molL1的KOH标准溶液进行滴定，消耗了20.00 mL。产品中苯甲酸质量分数为_。若采用甲基橙作指示剂，会导致测定的结果_(填“偏高”“偏低”或“无影响”) 。解析：苯甲酸微溶于水，甲苯不溶于水，互不相溶的液体采用分液方法分离，得到有机层和水层，有机层中含有甲苯、水层中含
22、有苯甲酸，有机层中的甲苯采用蒸馏方法得到无色液体A，A是甲苯，将水层用盐酸酸化再蒸发浓缩，根据苯甲酸微溶于水可知，得到的白色固体B主要成分为苯甲酸，其中可能含有KCl杂质。(1)将滤液分离得到有机层和水层，可以用分液的方法，有机层中物质互溶且沸点不同，可以采用蒸馏方法分离，则操作为蒸馏。(2)如果水层呈紫色，说明高锰酸钾过量，要先加亚硫酸氢钾，除去未反应的高锰酸钾，否则用浓盐酸酸化时，浓盐酸可能被高锰酸钾氧化成氯气。(3)根据上述分析可知，白色固体B的主要成分是苯甲酸，可能含有的主要杂质是KCl。(4)抽滤时，瓶中压强较小，可以加快过滤速度，得到较干燥的沉淀，故A正确；为了防止搅拌器下端打坏三
23、颈烧瓶底或温度计，在搅拌时，搅拌器下端不能与三颈烧瓶底、温度计等接触，故B正确；用水浴加热便于控制温度和使容器受热均匀，图1回流搅拌装置应采用水浴加热的方法，故C错误；冷凝管中水的流向与蒸气的流向相反，则冷凝管中水的流向是下进上出，故D错误。(5)设1.22 g产品中苯甲酸的物质的量为x mol，配成100 mL溶液，取其中25.00 mL溶液进行滴定，25.00 mL苯甲酸溶液中含有苯甲酸的物质的量为0.25x mol，则：C6H5COOHKOHC6H5COOKH2O1 mol1 mol0.25x mol 0.002 mol即0.25x0.002，解得x0.008 mol，所以产品中苯甲酸的质量分数为100%80.0%，因苯甲酸钾是强碱弱酸盐，达到滴定终点时，所得溶液呈碱性，因甲基橙的变色范围是3.14.4，若采用甲基橙作指示剂，会导致消耗标准液偏少，测定的结果偏低。答案：(1)分液蒸馏(2)除去未反应的高锰酸钾，防止盐酸酸化时被高锰酸钾所氧化，产生氯气(3)苯甲酸KCl(4)AB(5)80.0%偏低
