1、专题限时集训(十二)综合实验探究突破实验大题(限时：45分钟)(对应学生用书第156页)1(2019郑州模拟)莫尔盐(NH4)2Fe(SO4)26H2O，Mr392是一种重要的还原剂，在空气中比一般的亚铁盐稳定。某学习小组设计如下实验制备少量的莫尔盐并测定其纯度。回答下列问题：.制取莫尔盐(1)连接装置，检査装置气密性。将0.1 mol (NH4)2SO4晶体置于玻璃仪器_(填仪器名称)中，将6.0 g洁净铁屑加入锥形瓶中。(2)打开分液漏斗瓶塞，关闭活塞K3，打开K2、K1，加完55.0 mL 2 molL1稀硫酸后关闭K1。A装置中反应的离子方程式为_。待大部分铁粉溶解后，打开K3、关闭K
2、2，此时可以看到的现象为_，原因是_。关闭活塞K2、K3，采用100 水浴蒸发B中水分，液面产生晶膜时，停止加热，冷却结晶、_、用无水乙醇洗涤晶体。该反应中硫酸需过量，保持溶液的pH在12之间，其目的为_。装置C的作用为_，装置C存在的缺点是_。.测定莫尔盐样品的纯度(3)称取所得莫尔盐样品10.0 g，用煮沸后冷却的蒸馏水配成100 mL溶液，取20.00 mL溶液加入稀硫酸中，用0.1 molL1的KMnO4溶液滴定，达到滴定终点时消耗10.00 mL KMnO4溶液。滴定反应的离子方程式为_，该样品的纯度为_。解析(2)装置C的导管插入液面以下，起到液封作用，可防止空气进入三颈烧瓶将Fe
3、2氧化。装置C存在的缺点是：不能除去尾气中的H2，也不能防止倒吸；(3)Fe2具有还原性，与高锰酸钾反应的方程式为5Fe2MnO8H=5Fe3Mn24H2O，n(KMnO4)0.01 L0.1 molL10.001 mol，则20.00 mL溶液中n(Fe2)0.005 mol，10.0 g样品中n(Fe2)0.005 mol100 mL/20 mL0.025 mol，则10.0 g样品中(NH4)2Fe(SO4)26H2O的物质的量为0.025 mol，样品的含量为100%98%。答案(1)三颈烧瓶(三颈瓶或三口瓶或三口烧瓶)(2)Fe2H=H2Fe2A中的液体被压入B中A中产生氢气，使A中
4、压强增大过滤抑制Fe2水解液封作用，防止空气进入三颈烧瓶氧化Fe2不能除去尾气中的H2(或答可能会倒吸也可)(3)5Fe2MnO8H=5Fe3Mn24H2O98%2(2019黄山二模)亚硝酰氯(ClNO)是有机物合成中的重要试剂，可由NO与Cl2在常温常压下反应得到。ClNO 部分性质如下：黄色气体，熔点：59.6 ；沸点：6.4 ，遇水易水解。已知：HNO2既有氧化性又有还原性；AgNO2微溶于水，能溶于硝酸：AgNO2HNO3=AgNO3HNO2。(1)利用、装置制备原料气NO和Cl2写出利用装置制备氯气的离子反应方程式：_。利用上述装置制备NO时，中盛装物质为_(写化学式)。(2)利用以
5、下装置在常温常压下制备ClNO装置连接顺序为a_(按气流自左向右方向，用小写字母表示)。为使NO和Cl2恰好完全反应生成ClNO，理论上通入NO和Cl2两种气体的流速比为_。装置的作用是_。装置吸收尾气时，有同学认为尾气中的某种气体不能完全被吸收，为了充分吸收尾气，可将尾气与_(气体)同时通入NaOH溶液中。王水是浓盐酸和浓硝酸的混酸，一定条件下混酸可生成ClNO和Cl2，该反应的化学方程式为_。写出验证ClNO与H2O完全反应后的溶液中存在Cl和HNO2的实验步骤及现象：取少量反应后的溶液于试管中，_(限选试剂：AgNO3溶液，稀硝酸，KMnO4溶液)。答案(1)MnO24H2ClMn2Cl
6、22H2OH2O(2)efcbd(或fecbd)21冷凝亚硝酰氯，便于收集O2(或空气)HNO3(浓)3HCl(浓)=ClNOCl22H2O依次滴加足量的AgNO3溶液和稀硝酸，充分振荡、静置，有白色沉淀生成；另取静置后上层清液少许于另一支试管中，滴加KMnO4溶液，溶液紫色褪去3(2019济南模拟)辉铜矿与铜蓝矿都是天然含硫铜矿，在地壳中二者常伴生存在。现取一份该伴生矿样品，经检测后确定仅含Cu2S、CuS和惰性杂质。为进一步确定其中Cu2S、CuS的含量，某同学进行了如下实验：称取2.6 g样品，加入200.0 mL 0.200 0 molL1酸性KMnO4溶液，加热(硫元素全部转化为SO
7、)，滤去不溶杂质； 收集滤液至250 mL容量瓶中，定容；取25.00 mL溶液，用0.100 0 molL1 FeSO4溶液滴定，消耗20.00 mL；加入适量NH4HF2溶液(掩蔽Fe3和Mn2，使其不再参与其他反应)，再加入过量KI固体，轻摇使之溶解并发生反应：2Cu24I=2CuII2；加入2滴淀粉溶液，用0.100 0 molL1 Na2S2O3溶液滴定，消耗30.00 mL(已知：2S2OI2=S4O2I)。回答下列问题：(1)写出Cu2S溶于酸性KMnO4溶液的离子方程式：_。(2)配制0.100 0 mol L1 FeSO4溶液时要用煮沸过的稀硫酸，原因是_，配制过程中所需玻璃
8、仪器除了烧杯、玻璃棒、容量瓶外还有_。(3)中取25.00 mL待测溶液所用的仪器是_。(4)中滴定至终点时的现象为_。(5)混合样品中Cu2S和CuS的含量分别为_%、_%(结果均保留1位小数)。解析(5)设2.6 g样品中，Cu2S和CuS的物质的量分别为x、y，据5Fe2MnO(5Fe2MnO8H=5Fe3Mn24H2O)，得样品反应后剩余n(MnO)0.100 0 molL120.00103 L4.000103 mol，样品消耗n(MnO)0.200 0 molL1200.0103L4.000103 mol36.00103 mol。由Cu2S2MnO和5CuS8MnO(5CuS8MnO
9、24H=5Cu25SO8Mn212H2O)，得2xy36.00103 mol，又据2Cu2I22S2O，得2xy0.100 0 molL130.00103 L30.00103 mol，解方程组得xy0.01 mol。故w(Cu2S)100%61.5%，w(CuS)100%36.9%。答案(1)Cu2S2MnO8H=2Cu2SO2Mn24H2O(2)除去水中溶解的氧气，防止Fe2被氧化胶头滴管(3)酸式滴定管(或移液管)(4)溶液由蓝色变为无色且半分钟内不恢复原色(5)61.536.94(2019广东名校联考)苯甲酸(C6H5COOH)的相对分子质量为122，熔点为122.4 ，沸点为249 ，
10、密度为1.265 9 gcm3，在水中的溶解度：0.35 g(25 )、2.7 g(80 )、5.9 g(100 )，不易被氧化，是一种一元有机弱酸，微溶于水、溶于乙醇。实验室中由甲苯(分子式：C6H5CH3、相对分子质量：92，沸点为110.6 ，密度为0.866 9 gcm3)制备苯甲酸的实验如下：第一步：将9.2 g甲苯和硫酸酸化的KMnO4 溶液(过量)置于如图的三颈烧瓶中，加热保持反应物溶液温度在90 左右至反应结束，制备过程中不断从分水器分离出水。第二步：将反应后混合液趁热过滤，滤液冷却后用硫酸酸化，抽滤得粗产品。第三步：粗产品用水洗涤23次，干燥称量得固体11.7 g。请回答下列
11、问题：(1)第一步发生反应的化学方程式为_。(2)分水器的作用是_，判断该反应完成的现象是_。(3)第二步中抽滤的优点是_。(4)第三步证明粗产品洗涤干净的方法是_；干燥的最佳方法是_(填代号)。a空气中自然风干b沸水浴干燥c直接加热干燥(5)由以上数据知苯甲酸的产率为_。(6)设计合理的实验方案确定苯甲酸是弱酸，可从下列仪器和试剂中选择最简单的组合是_(填编号)。pH计0.01 molL1 NaOH溶液酚酞甲基橙1 molL1 NaOH溶液0.01 molL1苯甲酸溶液滴定管锥形瓶量筒解析(1)根据得失电子守恒和原子守恒可知，C6H5CH3和酸性KMnO4溶液反应的化学方程式为5C6H5CH
12、36KMnO49H2SO45C6H5COOH3K2SO46MnSO414H2O。(2)实验过程中，经冷凝管冷凝回流的冷凝液进入分水器，分层后，甲苯自动流回到三颈烧瓶中，生成的水从分水器中放出去，这样可以促使反应正向进行，提高甲苯的利用率，同时能减少抽滤所需时间。该反应完成时，三颈烧瓶中酸性KMnO4溶液颜色不再发生变化，或停止搅拌，静置，液体不再出现分层现象。(3)抽滤具有过滤速率快，得到的固体水分少等优点。(4)由于第二步用硫酸酸化滤液，因此可通过检验SO来判断粗产品是否洗涤干净，检验的方法是向少许最后一次的洗涤液中滴入几滴BaCl2溶液，若无沉淀生成，则说明粗产品洗涤干净。为了加快干燥过程
13、，并减少损耗，干燥的最佳方法是沸水浴干燥，故b正确。(5)9.2 g 甲苯的物质的量0.1 mol，理论上生成苯甲酸0.1 mol，其质量为0.1 mol122 gmol112.2 g，根据实际生成11.7 g苯甲酸可求出苯甲酸的产率为100%95.9%。(6)要通过实验确定苯甲酸是弱酸，最简单的方法就是用pH计测定0.01 molL1苯甲酸溶液的pH，故最简单的组合为和。答案(1)5C6H5CH36KMnO49H2SO45C6H5COOH3K2SO46MnSO414H2O(2)分离出水，提高甲苯利用率，减少抽滤所需时间停止搅拌，静置，液体不分层(或三颈烧瓶中溶液不再变色)(3)过滤速率快，得
14、到的固体水分少(4)取最后一次的洗涤液少许于试管中，滴加几滴BaCl2溶液，若无沉淀生成，则说明粗产品洗涤干净b(5)96%(或95.9%)(6)5富马酸亚铁(C4H2O4Fe)常用于治疗缺铁性贫血，也可作食品营养强化剂，它可由糠醛()和硫酸亚铁制备。已知HOOCCH=CHCOOHCO2。回答下列问题：.制备富马酸(实验装置如图所示，夹持装置已略去)(1)将45.0 g氯酸钠、0.2 g五氧化二钒置于三颈烧瓶中，加入适量蒸馏水，滴加糠醛并加热至90100 ，维持此温度34 h。装置图中仪器A的名称是_，冷凝水应从a口流入，b口流出，原因是_。(2)冰水冷却使产品结晶，并通过_操作可以得到富马酸
15、粗品。(3)用1 molL1 HCl溶液对富马酸粗品进行重结晶，得到纯富马酸。该操作中用1 molL1HCl溶液的原因是_(用离子方程式和适当的文字解释)。.合成富马酸亚铁(4)取一定量的富马酸溶于适量水中，加入碳酸钠并加热、搅拌，调节pH为6.56.7，产生大量气泡。写出发生反应的化学方程式_。(5)将硫酸亚铁溶液和适量的Na2SO3溶液缓慢加入上述反应液中，维持温度在100 并充分搅拌34 h。该操作过程中加入适量的Na2SO3溶液，其目的是_。(6)过滤、洗涤、干燥得到产品。洗涤过程中证明富马酸亚铁产品已洗涤干净的实验方法是_。解析(1)仪器A的名称是球形冷凝管，冷凝水“下进上出”有利于
16、冷凝水充满整个冷凝管，冷凝效果好。(2)固液分离可采用过滤操作。(3)富马酸是弱电解质，加入盐酸后可抑制富马酸的电离，提高产量。(4)富马酸和碳酸钠发生反应生成富马酸的钠盐、水及二氧化碳气体。(5)Fe3可以被SO还原为Fe2，所以加入适量的Na2SO3溶液是为了防止富马酸亚铁(或Fe2)被氧化。(6)通过检验最后一次洗涤液中是否还含有SO可验证富马酸亚铁产品是否已洗涤干净。答案(1)(球形)冷凝管下口进水可以使冷凝水充满整个冷凝管，冷凝效果好(2)过滤(3)HOOCCH=CHCOOH(HOOCCH=CHCOO)H，加入盐酸，可使上述平衡逆向移动，提高产量(4)HOOCCH=CHCOOHNa2
17、CO3NaOOCCH=CHCOONaH2OCO2(5)防止富马酸亚铁(或Fe2)被氧化(6)取少许最后一次的洗涤液，向其中加入少量盐酸酸化的氯化钡溶液，无白色沉淀生成(其他合理答案均可)6(2019江苏高考，节选)丙炔酸甲酯(CHCCOOCH3)是一种重要的有机化工原料，沸点为103105 。实验室制备少量丙炔酸甲酯的反应为：CHCCOOHCH3OHCHCCOOCH3H2O实验步骤如下： 步骤1：在反应瓶中，加入14 g丙炔酸、50 mL甲醇和2 mL浓硫酸，搅拌，加热回流一段时间。步骤2：蒸出过量的甲醇(装置如图)。步骤3：反应液冷却后，依次用饱和NaCl溶液、5% Na2CO3溶液、水洗涤
18、。分离出有机相。步骤4：有机相经无水Na2SO4干燥、过滤、蒸馏，得丙炔酸甲酯。(1)步骤1中，加入过量甲醇的目的是_。(2)步骤2中，如图所示的装置中仪器A的名称是_；蒸馏烧瓶中加入碎瓷片的目的是_。(3)步骤3中，用5% Na2CO3溶液洗涤，主要除去的物质是_；分离出有机相的操作名称为_。(4)步骤4中，蒸馏时不能用水浴加热的原因是_。解析(1)甲醇可作为溶剂，溶解丙炔酸，且甲醇过量可使平衡向右移动，提高丙炔酸的转化率。(2)由题图可知，仪器A的名称为直形冷凝管；加入碎瓷片可防止暴沸。(3)加入5%碳酸钠溶液，丙炔酸可与碳酸钠反应生成易溶于水的盐，因此加入碳酸钠溶液主要除去的是丙炔酸。因加入的是水溶液，而丙炔酸甲酯不溶于水，因此分离出有机相的操作为分液。(4)水的沸点为100 ，因此水浴加热时，水浴的温度不超过100 ，由题意知，丙炔酸甲酯的沸点为103105 ，因此用水浴加热无法使丙炔酸甲酯变为气态，即温度不够而无法蒸馏。答案(1)作为溶剂、提高丙炔酸的转化率(2)(直形)冷凝管防止暴沸(3)丙炔酸分液(4)丙炔酸甲酯的沸点比水的高
