江苏省2020高考化学二轮复习题型三综合实验探究与定量计算教案含解析 43页

题型三 综合实验探究与定量计算 ‎　物质制备类综合实验 ‎1．题型剖析 ‎(1)无机物制备题的常考方向 ‎(2)有机物制备题的常考问题 涉及有机物制备的综合实验，重点考查物质分离中的蒸馏、分液操作，反应条件的控制，产率的计算等问题。‎ ‎2．制备实验方案设计的原则 ‎(1)无机物制备实验方案应遵循下列原则 ‎①原料廉价易得，用料最省即原料利用率高。‎ ‎②所选用的实验装置或仪器不复杂。‎ ‎③实验操作简便安全，对环境不造成污染或污染较小。‎ ‎(2)有机物制备实验方案应遵循下列原则 ‎①原料廉价易得，用料最省。‎ ‎②副反应、副产品少，反应时间短，产品易分离提纯。‎ ‎③反应实验步骤少，实验操作方便安全。‎ ‎(3)仪器装置的选择要根据反应物的状态和反应条件。‎ ‎3．有气体参与的制备实验的注意事项 ‎(1)操作顺序问题 与气体有关的实验操作顺序：装置选择与连接→气密性检查→装入固体药品→加液体药品→按程序进行实验→拆卸仪器。‎ ‎(2)加热操作的要求 ‎①使用可燃性气体(如H2、CO、CH4等)，先用原料气排尽系统内的空气，再点燃酒精灯加热，以防止爆炸。‎ - 43 -‎ ‎②制备一些易与空气中的成分发生反应的物质(如H2还原CuO的实验)，反应结束时，应先熄灭酒精灯，继续通原料气至试管冷却。‎ ‎(3)尾气处理的方法 有毒气体常采用溶液(或固体)吸收或点燃的方法，不能直接排放。‎ ‎(4)特殊实验装置 ‎①制备在空气中易吸水、潮解以及水解的物质(如Al2S3、AlCl3、FeCl3等)，往往在装置的末端再接一个干燥装置，以防止空气中的水蒸气进入。‎ ‎②用液体吸收气体，若气体溶解度较大，要加防倒吸装置。‎ ‎③若制备物质易被空气中的氧气氧化，应加排空气装置。‎ ‎4．有机物的制备 ‎(1)实验流程 ‎(2)装置特点 ‎①有机化合物的制备通常要用到多口的烧瓶、冷凝管(直形、球形)等中学不常见实验仪器。不过只是其形状不同，作用与我们学过的基本仪器相同。‎ ‎②几种有机制备实验常见的装置与仪器 ‎③常用操作：蒸馏，冷凝回流，分液。‎ 角度一　无机物的制备 ‎1．(2018·高考江苏卷)以Cl2、NaOH、(NH2)2CO(尿素)和SO2为原料可制备N2H4·H2O(水合肼)和无水Na2SO3，其主要实验流程如下：‎ - 43 -‎ 已知：①Cl2＋2OH－===ClO－＋Cl－＋H2O是放热反应。‎ ‎②N2H4·H2O沸点约118 ℃，具有强还原性，能与NaClO 剧烈反应生成N2。‎ ‎(1)步骤Ⅰ制备NaClO溶液时，若温度超过40 ℃，Cl2与NaOH溶液反应生成NaClO3和NaCl，其离子方程式为______________________________________________；实验中控制温度除用冰水浴外，还需采取的措施是________。‎ ‎(2)步骤Ⅱ合成N2H4·H2O的装置如图1所示。NaClO 碱性溶液与尿素水溶液在40 ℃以下反应一段时间后，再迅速升温至110 ℃继续反应。实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是__________________；使用冷凝管的目的是__________________________________________。‎ ‎(3)步骤Ⅳ用步骤Ⅲ得到的副产品Na2CO3制备无水Na2SO3(水溶液中H2SO3、HSO、SO随pH的分布如图2所示，Na2SO3的溶解度曲线如图3所示)。‎ ‎①边搅拌边向Na2CO3溶液中通入SO2制备NaHSO3溶液。实验中确定何时停止通SO2的实验操作为_________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②请补充完整由NaHSO3溶液制备无水Na2SO3的实验方案：____________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________，‎ - 43 -‎ 用少量无水乙醇洗涤，干燥，密封包装。‎ 解析：(1)由题给条件，反应物为Cl2和NaOH，生成物为NaClO3、NaCl、H2O，根据离子方程式书写规则、原子守恒、电荷守恒以及得失电子守恒得该离子反应为3Cl2＋6OH－5Cl－＋ClO＋3H2O；Cl2与碱反应放热，所以要控制温度，还需采取的措施是控制通入氯气的速度。(2)步骤Ⅱ是尿素和次氯酸钠反应合成水合肼，由题给信息水合肼能与次氯酸钠剧烈反应，所以滴液漏斗中盛装的是次氯酸钠碱性溶液，由水合肼沸点约为118 ℃，题给实验反应温度为110 ℃，故使用冷凝管的目的是减少水合肼的挥发。(3)①由题图2所给pH与各粒子摩尔分数关系可知，在pH约为4时，溶液中HSO浓度最大，此时可停止通SO2气体；②由NaHSO3制备Na2SO3是向NaHSO3溶液中加入NaOH溶液，由题图2可知在pH约为10时，SO浓度最大，此时停止加入NaOH，再由Na2SO3的溶解度曲线可知，过滤温度应高于34 ℃。实验方案为边搅拌边向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液，测量溶液pH，pH约为10时，停止滴加NaOH溶液，加热浓缩溶液至有大量晶体析出，在温度高于34 ℃条件下趁热过滤。‎ 答案：(1)3Cl2＋6OH－5Cl－＋ClO＋3H2O　缓慢通入Cl2‎ ‎(2)NaClO碱性溶液　减少水合肼的挥发 ‎(3)①测量溶液的pH，若pH约为4，停止通SO2‎ ‎②边搅拌边向NaHSO3溶液中滴加NaOH溶液，测量溶液pH，pH约为10时，停止滴加NaOH溶液，加热浓缩溶液至有大量晶体析出，在高于34 ℃条件下趁热过滤 ‎2．(2016·高考江苏卷)焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的抗氧化剂，在空气中、受热时均易分解。实验室制备少量Na2S2O5的方法：在不断搅拌下，控制反应温度在40 ℃左右，向Na2CO3过饱和溶液中通入SO2，实验装置如下图所示。‎ 当溶液pH约为4时，停止反应，在20 ℃左右静置结晶。生成Na2S2O5的化学方程式为 ‎2NaHSO3===Na2S2O5＋H2O ‎(1)SO2与Na2CO3溶液反应生成NaHSO3和CO2，其离子方程式为________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)装置Y的作用是________________________________________________________。‎ - 43 -‎ ‎(3)析出固体的反应液经减压抽滤、洗涤、25～30 ℃干燥，可获得Na2S2O5固体。‎ ‎①组成减压抽滤装置的主要仪器是布氏漏斗、________和抽气泵。‎ ‎②依次用饱和SO2水溶液、无水乙醇洗涤Na2S2O5固体。用饱和SO2水溶液洗涤的目的是___________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)实验制得的Na2S2O5固体中含有一定量的Na2SO3和Na2SO4，其可能的原因是 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)该离子方程式为2SO2＋H2O＋CO===2HSO＋CO2。(2)装置Y的作用是防止倒吸。‎ ‎(3)①减压抽滤装置的主要仪器有布氏漏斗、吸滤瓶和抽气泵。②用饱和SO2水溶液洗涤的目的是减少Na2S2O5在水中的溶解。(4)根据提供信息，Na2S2O5在空气中、受热时均易分解，在制备过程中Na2S2O5分解生成Na2SO3，部分Na2SO3被氧化为Na2SO4，因此含有一定量的Na2SO3、Na2SO4。‎ 答案：(1)2SO2＋CO＋H2O===2HSO＋CO2‎ ‎(2)防止倒吸 ‎(3)①吸滤瓶　②减少Na2S2O5在水中的溶解 ‎(4)在制备过程中Na2S2O5分解生成Na2SO3，Na2SO3被氧化生成Na2SO4‎ ‎3．(2014·高考江苏卷)磷酸铁(FePO4·2H2O，难溶于水的米白色固体)可用于生产药物、食品添加剂和锂离子电池的正极材料。实验室可通过下列实验制备磷酸铁。‎ ‎(1)称取一定量已除去油污的废铁屑，加入稍过量的稀硫酸，加热、搅拌，反应一段时间后过滤。反应加热的目的是________________________________________________。‎ ‎(2)向滤液中加入一定量H2O2氧化Fe2＋。为确定加入H2O2的量，需先用K2Cr2O7标准溶液滴定滤液中的Fe2＋，离子方程式如下：‎ Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O ‎①在向滴定管中注入K2Cr2O7标准溶液前，滴定管需要检漏、________________和________________。‎ ‎②若滴定x mL滤液中的Fe2＋，消耗a mol·L—1 K2Cr2O7标准溶液b mL，则滤液中c(Fe2＋)＝________ mol·L—1。‎ ‎③为使滤液中的Fe2＋完全被H2O2氧化，下列实验条件控制正确的是________(填序号)。‎ A．加入适当过量的H2O2溶液 - 43 -‎ B．缓慢滴加H2O2溶液并搅拌 C．加热，使反应在较高温度下进行 D．用氨水调节溶液pH＝7‎ ‎(3)将一定量的Na2HPO4溶液(溶液显碱性)加入含有Fe3＋的溶液中，搅拌、过滤、洗涤、干燥得到FePO4·2H2O。若反应得到的FePO4·2H2O固体呈棕黄色，则磷酸铁中混有的杂质可能为________。‎ 解析：(1)温度越高反应速率越快，因此加热可以加快反应的速率。(2)①滴定管要先用蒸馏水洗涤，再用待装液体润洗。②根据题给离子方程式可知，n(Fe2＋)＝6n(Cr2O)，c(Fe2＋)＝＝＝ mol·L－1。③加入过量的H2O2，可以使Fe2＋充分被氧化；缓慢滴加H2O2并搅拌，可以使反应更充分；加热会使H2O2发生分解；加入氨水会使Fe2＋转化为沉淀。故答案为AB。(3)因为碱性溶液中Fe3＋反应生成红褐色的 Fe(OH)3沉淀，从而使得到的FePO4·2H2O固体呈棕黄色。‎ 答案：(1)加快铁与稀硫酸反应速率 ‎(2)①用蒸馏水洗涤　用K2Cr2O7标准溶液润洗2～3次 ‎②　③AB ‎(3)Fe(OH)3(或氢氧化铁)‎ 角度二　有机物的制备 ‎4．(2019·高考江苏卷)丙炔酸甲酯(CH≡C—COOCH3)是一种重要的有机化工原料，沸点为103～105 ℃。实验室制备少量丙炔酸甲酯的反应为 CH≡C—COOH＋CH3OH CH≡C—COOCH3＋H2O 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)。‎ - 43 -‎ 步骤3：反应液冷却后，依次用饱和NaCl溶液、5% Na2CO3溶液、水洗涤。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，同时增加一种反应物的用量，可提高另一种反应物的转化率。(2)蒸馏时用到的仪器A为直形冷凝管，蒸馏烧瓶中加入碎瓷片的目的是防止暴沸。(3)Na2CO3可以与丙炔酸反应。丙炔酸甲酯在Na2CO3溶液中的溶解度较小，故可以用分液法分离有机相和无机相。(4)丙炔酸甲酯的沸点比水高，若用水浴加热，则不能将丙炔酸甲酯蒸出来。‎ 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 ‎5．(2018·高考江苏卷)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。‎ - 43 -‎ 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，HSO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。‎ 解析：(1)反应结束后，溶液仍呈紫红色，说明KMnO4溶液过量，需加NaHSO3溶液进行还原，HSO则被氧化为SO。题干信息提示3，4亚甲二氧基苯甲酸微溶于水，而其盐溶于水，所以反应结束后加KOH溶液至碱性是将反应生成的酸转化为可溶性的钾盐。(2)产物中的MnO2不溶于水，所以趁热过滤除去MnO2。(3)合并后的溶液中含3，4亚甲二氧基苯甲酸钾，需将其转化为微溶的酸，所以，处理合并后的溶液，可滴加盐酸，使有机酸逐渐从溶液中析出，因此，为使沉淀完全，可向溶液中滴加盐酸至水层不再产生沉淀。(4)抽滤装置包括布氏漏斗、吸滤瓶、安全瓶和抽气泵。‎ 答案：(1)SO　将反应生成的酸转化为可溶性的盐 ‎(2)MnO2‎ ‎(3)向溶液中滴加盐酸至水层不再产生沉淀 ‎(4)布氏漏斗 ‎6．(2017·高考江苏卷)1溴丙烷是一种重要的有机合成中间体，沸点为71 ℃，密度为1.36 g·cm－3。实验室制备少量1溴丙烷的主要步骤如下：‎ 步骤1：在仪器A中加入搅拌磁子、12 g正丙醇及20 mL水，冰水冷却下缓慢加入28 mL浓H2SO4；冷却至室温，搅拌下加入24 g NaBr。‎ 步骤2：如图所示搭建实验装置，缓慢加热，直到无油状物馏出为止。‎ 步骤3：将馏出液转入分液漏斗，分出有机相。‎ 步骤4：将分出的有机相转入分液漏斗，依次用12 mL H2O、12 mL 5% Na2CO3溶液和12 mL - 43 -‎ ‎ H2O洗涤，分液，得粗产品，进一步提纯得1溴丙烷。‎ ‎(1)仪器A的名称是________________；加入搅拌磁子的目的是搅拌和________________。‎ ‎(2)反应时生成的主要有机副产物有2溴丙烷和________________。‎ ‎(3)步骤2中需向接收瓶内加入少量冰水并置于冰水浴中的目的是________________。‎ ‎(4)步骤2中需缓慢加热使反应和蒸馏平稳进行，目的是________________。‎ ‎(5)步骤4中用5% Na2CO3溶液洗涤有机相的操作：向分液漏斗中小心加入12 mL 5% Na2CO3溶液，振荡，____________________________________，静置，分液。‎ 解析：(1)仪器A为蒸馏烧瓶，搅拌磁子的作用是搅拌和防止暴沸。(2)反应物中的正丙醇可能发生消去反应生成丙烯，也可能发生分子间脱水反应生成正丙醚。(3)向接收瓶内加入少量冰水并置于冰水浴中，降低了接收瓶内的温度，减少了1溴丙烷的挥发。(4)HBr易挥发，故需缓慢加热。(5)振荡后，要排出分液漏斗中的气体。‎ 答案：(1)蒸馏烧瓶　防止暴沸 ‎(2)丙烯、正丙醚 ‎(3)减少1溴丙烷的挥发 ‎(4)减少HBr挥发 ‎(5)将分液漏斗下口向上倾斜、打开活塞排出气体 ‎1．硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是________________。‎ ‎(2)步骤②需要加热的目的是________________，温度保持80～95 ℃，采用的合适加热方式是________。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为________(填标号)。‎ ‎(3)步骤③中选用足量的H2O2，理由是_______________________________________‎ - 43 -‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 分批加入H2O2，同时为了________________，溶液要保持pH小于0.5。‎ ‎(4)步骤⑤的具体实验操作有______________，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。‎ ‎(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150 ℃时失掉1.5个结晶水，失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为______________。‎ 解析：(1)除去铁屑表面油污的方法是用热纯碱溶液清洗铁屑，再用水洗。(2)铁与稀硫酸反应时加热，可提高反应速率。温度低于水的沸点，可以用热水浴加热，受热均匀且便于控制。含少量硫化物的铁屑与稀硫酸反应有H2S生成。氢气不与碱溶液反应，而硫化氢能与碱溶液反应，而H2S在水中溶解度小，故氢气中混有的硫化氢用烧碱溶液除去，又因为硫化氢与碱反应较快，容易引起倒吸，C装置倒置漏斗能防倒吸，故宜选择C装置吸收硫化氢。(3)铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，加入足量双氧水的目的是将Fe2＋全部氧化为Fe3＋，发生反应为2Fe2＋＋H2O2 ＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，从生成物看，又不引入杂质。铁离子对双氧水分解起催化作用，分批加入双氧水，避免反应过快、放出热量较多，减少双氧水分解，以免造成氧化剂损失；铁离子易水解，保持溶液呈强酸性，避免铁离子发生水解反应生成氢氧化铁。(4)步骤⑤是要从溶液中得到硫酸铁铵晶体，故实验操作有加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)。(5)失重5.6%是质量分数，设结晶水合物的化学式为NH4Fe(SO4)2·xH2O，由题意知＝5.6%，解得x＝12。‎ 答案：(1)碱煮水洗 ‎(2)加快反应　热水浴　C ‎(3)将Fe2＋全部氧化为Fe3＋；不引入杂质　防止Fe3＋水解 ‎(4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)‎ ‎(5)NH4Fe(SO4)2·12H2O ‎2．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：‎ ‎(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)。‎ - 43 -‎ ‎①烧瓶A中进行的可逆反应化学方程式为________________________，浓硫酸也可做该反应的催化剂，选择FeCl3·6H2O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SO2‎ b．FeCl3·6H2O污染小、可循环使用，符合绿色化学理念 c．同等条件下，用FeCl3·6H2O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。‎ 解析：(1)利用苯酚遇FeCl3溶液显紫色，检验环己醇中含有的苯酚。(2)①烧瓶A中进行的可逆反应为＋H2O。a项，浓硫酸易使原料炭化并产生SO2，会降低原料利用率，正确；b项，使用FeCl3·6H2O不产生有毒气体，污染小，可以循环使用，符合绿色化学理念，正确；c项，同等条件下，浓硫酸能吸收反应生成的水，促进反应向右进行，故用浓硫酸比用FeCl3·6H2O的平衡转化率高，错误。②仪器B的作用为冷凝回流，减少环己醇蒸出。(3)操作2得到有机相和水相，为分液操作，用到的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯。(4)蒸馏实验开始时，先通冷凝水，后加热。‎ 答案：(1)FeCl3溶液　溶液显紫色 ‎(2)①OH＋H2O　ab ‎②冷凝回流，减少环己醇蒸出 ‎(3)分液漏斗、烧杯 ‎(4)通冷凝水，加热 ‎3．二茂铁是一种具有芳香族性质的有机过渡金属化合物。二茂铁的熔点是173 ℃，在100‎ - 43 -‎ ‎ ℃时开始升华，沸点是249 ℃，不溶于水，易溶于苯、乙醚、汽油、柴油等有机溶剂；化学性质稳定，400 ℃以内不分解。‎ 实验室制备二茂铁的装置示意图如图1，实验步骤为 ‎①在三颈烧瓶中加入25 g粉末状的KOH，并从仪器a中加入60 mL无水乙醚，充分搅拌，同时通氮气约10 min；‎ ‎②再从仪器a滴入5.5 mL新蒸馏的环戊二烯(C5H6、密度为0.95 g/cm3)，搅拌；‎ ‎③将6.5 g无水FeCl2与(CH3)2SO(二甲亚砜，做溶剂)配成的溶液25 mL装入仪器a中，慢慢滴入三颈烧瓶中，45 min滴完，继续搅拌45 min；‎ ‎④再从仪器a加入25 mL无水乙醚搅拌；‎ ‎⑤将三颈烧瓶中液体转入分液漏斗，依次用盐酸、水各洗涤两次，分液得橙黄色溶液；‎ ‎⑥蒸发橙黄色溶液，得二茂铁粗产品。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)仪器b的名称是________________，作用是________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)步骤①中通入氮气的目的是_______________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)三颈烧瓶的适宜容积应为________(填序号)。‎ ‎①100 mL　　　②250 mL　　　③500 mL 步骤⑤所得的橙黄色溶液的溶剂是___________________________________________。‎ ‎(4)KOH、FeCl2、C5H6反应生成二茂铁[Fe(C5H5)2]和KCl的化学方程式为 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)二茂铁粗产品的提纯过程在图2中进行，其操作名称为________。二茂铁及其衍生物可做抗震剂用于制无铅汽油，它们比曾经使用过的四乙基铅安全得多，其中一个重要的原因是________________________________________________________________________。‎ ‎(6)最终得到纯净的二茂铁4.8 g，则该实验的产率为________(保留两位有效数字)。‎ - 43 -‎ 解析：(1)仪器b的名称是(球形)冷凝管，其作用为冷凝回流有机物。‎ ‎(2)该实验过程中用到试剂氯化亚铁，它易被空气中的氧气氧化，所以需要通入氮气，将装置中的空气排尽。‎ ‎(3)根据题给的试剂的体积可知，60 mL＋5.5 mL＋25 mL＋25 mL＝115.5 mL，所以三颈烧瓶的适宜容积应为250 mL；步骤⑤所得的橙黄色溶液的溶剂是乙醚和二甲亚砜。‎ ‎(4)由生成物可知，该反应为非氧化还原反应，KOH、FeCl2、C5H6反应生成二茂铁[Fe(C5H5)2]和KCl，化学方程式为2KOH＋FeCl2＋2C5H6===Fe(C5H5)2＋2KCl＋2H2O。‎ ‎(5)由题给信息：二茂铁的熔点是173 ℃，在100 ℃时开始升华，所以二茂铁粗产品的提纯操作名称为升华；二茂铁及其衍生物可做抗震剂用于制无铅汽油，它们比曾经使用过的四乙基铅安全得多，其中一个重要的原因是四乙基铅反应后的产物会造成空气污染。‎ ‎(6)根据反应2KOH＋FeCl2＋2C5H6===Fe(C5H5)2＋2KCl＋2H2O可知，KOH、FeCl2均过量，应以C5H6的量来计算二茂铁的产率。5.5 mL C5H6的物质的量为≈0.079 mol，则生成Fe(C5H5)2的物质的量为0.039 5 mol，质量为0.039 5 mol×186 g/mol＝7.347 g，该实验的产率为×100%≈65%。‎ 答案：(1)(球形)冷凝管　冷凝回流有机物(或冷凝回流乙醚、环戊二烯和二甲亚砜)‎ ‎(2)将装置中的空气排尽，防止实验过程中Fe2＋被氧化 ‎(3)②　乙醚和二甲亚砜 ‎(4)2KOH＋FeCl2＋2C5H6===Fe(C5H5)2＋2KCl＋2H2O ‎(5)升华　四乙基铅反应后的产物会造成空气污染 ‎(6)65%‎ ‎4．(2015·高考江苏卷)实验室以苯甲醛为原料制备间溴苯甲醛(实验装置见下图，相关物质的沸点见附表)。‎ 附表　相关物质的沸点(101 kPa)‎ 物质 沸点/℃‎ 物质 沸点/℃‎ - 43 -‎ 溴 ‎58.8‎ ‎1，2二氯乙烷 ‎83.5‎ 苯甲醛 ‎179‎ 间溴苯甲醛 ‎229‎ 其实验步骤为 步骤1：将三颈瓶中的一定配比的无水AlCl3、1，2二氯乙烷和苯甲醛充分混合后，升温至60 ℃，缓慢滴加经浓H2SO4干燥过的液溴，保温反应一段时间，冷却。‎ 步骤2：将反应混合物缓慢加入一定量的稀盐酸中，搅拌、静置、分液。有机相用10% NaHCO3 溶液洗涤。‎ 步骤3：经洗涤的有机相加入适量无水MgSO4固体，放置一段时间后过滤。‎ 步骤4：减压蒸馏有机相，收集相应馏分。‎ ‎(1)实验装置中冷凝管的主要作用是________，锥形瓶中的溶液应为________。‎ ‎(2)步骤1所加入的物质中，有一种物质是催化剂，其化学式为________。‎ ‎(3)步骤2中用10% NaHCO3溶液洗涤有机相，是为了除去溶于有机相的________(填化学式)。‎ ‎(4)步骤3中加入无水MgSO4固体的作用是__________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(5)步骤4中采用减压蒸馏技术，是为了防止__________________________________。‎ 解析：(1)由表中数据可知，溴的沸点只有58.8 ℃，加热至 60 ℃时，会造成大量溴的挥发，因此冷凝管的主要作用是冷凝回流溴。因Br2有毒，可用NaOH溶液吸收未被冷凝的Br2。‎ ‎(2)由步骤1可知，三颈瓶中加入的物质有无水AlCl3、1，2二氯乙烷、苯甲醛和液溴，1，2二氯乙烷应是溶剂，无水AlCl3应是催化剂。‎ ‎(3)因Br2易溶于有机相，步骤2加盐酸时，也会导致少量HCl溶于有机相。Br2和HCl都易与NaHCO3溶液发生化学反应，则加10% NaHCO3溶液的目的是除去有机相中的Br2和HCl。‎ ‎(4)无水MgSO4是一种常用的有机物干燥剂，可除去有机相中的少量水分。‎ ‎(5)间溴苯甲醛中的醛基易被空气中的O2氧化为羧基，温度越高被氧化得越快；减压蒸馏可降低蒸馏温度。因此，采用减压蒸馏技术是为了防止间溴苯甲醛被氧化。‎ 答案：(1)冷凝回流　NaOH溶液　(2)AlCl3　(3)Br2、HCl　(4)除去有机相中的水　(5)间溴苯甲醛被氧化 ‎　性质探究类综合实验 - 43 -‎ ‎1．题型特点 该类题型以探究物质未知的性质，主要包括酸碱性、氧化性、还原性、热稳定性等以及可能发生的反应为主要目的。在性质探究实验中主要考查试剂的选择、装置仪器的规范、步骤优化、实验设计、现象的探究和结论的评价等综合分析能力。‎ ‎2．研究物质性质的基本方法和程序 ‎3．注意事项 ‎(1)若探究影响物质性质的因素，首先应确定变量，其次是“定多变一”，即其他因素不变，只改变一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系。‎ ‎(2)多角度辩证地看问题 ‎①研究反应物中各微粒的性质(即内因)。‎ ‎②研究反应条件的影响(温度、浓度、环境中的其他物质)。‎ ‎③装置中的空气(氧气、水蒸气、二氧化碳)是否对性质实验有影响，如何避免。‎ ‎1．(2019·高考江苏卷)实验室以工业废渣(主要含CaSO4·2H2O，还含少量SiO2、Al2O3、Fe2O3)为原料制取轻质CaCO3和(NH4)2SO4晶体，其实验流程如下：‎ ‎(1)室温下，反应CaSO4(s)＋CO(aq)CaCO3(s)＋SO(aq)达到平衡，则溶液中＝_______________________________________________________________‎ ‎[Ksp(CaSO4)＝4.8×10－5，Ksp(CaCO3)＝3×10－9]。‎ ‎(2)将氨水和NH4HCO3溶液混合，可制得(NH4)2CO3溶液，‎ - 43 -‎ 其离子方程式为________________________________________________________________________；‎ 浸取废渣时，向(NH4)2CO3溶液中加入适量浓氨水的目的是______________________。‎ ‎(3)废渣浸取在如图所示的装置中进行。控制反应温度在60～70 ℃，搅拌，反应3小时。温度过高将会导致CaSO4的转化率下降，其原因是____________________________________；‎ 保持温度、反应时间、反应物和溶剂的量不变，实验中提高CaSO4转化率的操作有________________________________________________________________________。‎ ‎(4)滤渣水洗后，经多步处理得到制备轻质CaCO3所需的CaCl2溶液。设计以水洗后的滤渣为原料，制取CaCl2溶液的实验方案：___________________________________[已知pH＝5时Fe(OH)3和Al(OH)3沉淀完全；pH＝8.5时Al(OH)3开始溶解。实验中必须使用的试剂：盐酸和Ca(OH)2]。‎ 解析：(1)＝＝＝＝1.6×104。(2)HCO与NH3·H2O反应生成CO、NH和H2O。CO水解显碱性，加入NH3·H2O可以抑制CO水解，增加溶液中CO的浓度，促进CaSO4转化为CaCO3。(3)(NH4)2CO3受热易分解，所以反应环境温度不能过高。加快搅拌速率，可提高CaSO4的转化率。(4)水洗之后的滤渣的主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3和CaCO3，将滤渣分批加入盐酸中，可以使其与盐酸充分反应，CaCO3与HCl反应会有气泡产生，当看不到气泡时，过滤除去SiO2等不溶物，此时滤液中含有Al3＋、Fe3＋和Ca2＋，加入Ca(OH)2，调节pH介于5～8.5时，Al3＋和Fe3＋完全以沉淀形式存在，然后过滤得CaCl2溶液。‎ 答案：(1)1.6×104‎ ‎(2)HCO＋NH3·H2O===NH＋CO＋H2O 增加溶液中CO的浓度，促进CaSO4的转化 ‎(3)温度过高，(NH4)2CO3分解　加快搅拌速率 ‎(4)在搅拌下向足量稀盐酸中分批加入滤渣，待观察不到气泡产生后，过滤，向滤液中分批加入少量Ca(OH)2，用pH试纸测量溶液pH，当pH介于5～8.5时，过滤 ‎2．(2016·高考江苏卷)实验室以一种工业废渣(主要成分为MgCO3、Mg2SiO4‎ - 43 -‎ 和少量Fe、Al的氧化物)为原料制备MgCO3·3H2O。实验过程如下：‎ ‎(1)酸溶过程中主要反应的热化学方程式为 MgCO3(s)＋2H＋(aq)===Mg2＋(aq)＋CO2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－50.4 kJ·mol－1‎ Mg2SiO4(s)＋4H＋(aq)===2Mg2＋(aq)＋H2SiO3(s)＋H2O(l)　ΔH＝－225.4 kJ·mol－1‎ 酸溶需加热的目的是________；所加H2SO4不宜过量太多的原因是__________________。‎ ‎(2)加入H2O2氧化时发生反应的离子方程式为_________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)用如图所示的实验装置进行萃取分液，以除去溶液中的Fe3＋。‎ ‎①实验装置图中仪器A的名称为________。‎ ‎②为使Fe3＋尽可能多地从水相转移至有机相，采取的操作：向装有水溶液的仪器A中加入一定量的有机萃取剂，________、静置、分液，并重复多次。‎ ‎(4)请补充完整由萃取后得到的水溶液制备MgCO3·3H2O的实验方案：边搅拌边向溶液中滴加氨水，________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________，‎ 过滤、用水洗涤固体2～3次，在50 ℃下干燥，得到MgCO3·3H2O。[已知该溶液中pH＝8.5时 Mg(OH)2开始沉淀；pH＝5.0时Al(OH)3沉淀完全]‎ 解析：(1)酸溶时需加热，目的是加快溶解速率。(2)加入H2O2的目的是将Fe2＋氧化为Fe3＋，离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。(3)①仪器A为分液漏斗。②加入有机萃取剂后，应充分振荡、静置、分液，并重复多次。(4)制备MgCO3·3H2O时，向溶液中滴加氨水，调节至5.0HClO，选用下面的装置，其连接顺序为A→____________(按气流方向用大写字母表示即可)。能证明H2SO3的酸性强于HClO的实验现象为 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)二氧化硫的还原性 已知SO2具有还原性，可以还原I2，可以与Na2O2发生反应，按图示装置进行实验(部分固定装置未画出)。‎ - 43 -‎ 操作步骤 实验现象 解释原因 关闭弹簧夹2，打开弹簧夹1，注入浓硫酸至浸没三颈烧瓶中的Na2SO3固体 若将带火星的木条放在D试管口处，木条不复燃 SO2与Na2O2反应无O2生成，可能发生反应的化学方程式为______________________‎ ‎_____________________________________‎ ‎______________________________________‎ 若将带火星的木条放在D试管口处，木条复燃 SO2与Na2O2反应有O2生成，发生反应的化学方程式为2SO2＋2Na2O2===2Na2SO3＋O2‎ 关闭弹簧夹1，打开弹簧夹2，残余气体进入装置E、F中 装置E中_____________‎ 装置E中反应的离子方程式为________‎ 装置F中______________‎ 装置F中反应为2OH－＋SO2===SO＋H2O 解析：(1)②次氯酸具有强氧化性、二氧化硫具有还原性，不能利用二氧化硫与次氯酸钙直接反应判断亚硫酸与次氯酸的酸性强弱，但可以先验证亚硫酸酸性比碳酸强，再结合碳酸酸性比HClO强判断。装置A制备二氧化硫，由于盐酸易挥发，制备的二氧化硫中混有HCl，用饱和亚硫酸氢钠溶液除去HCl，再通过碳酸氢钠溶液，可以验证亚硫酸酸性比碳酸强，用酸性高锰酸钾溶液除去二氧化碳中的二氧化硫，用品红溶液检验二氧化碳中二氧化硫是否除尽，再通入装置F中，则装置连接顺序为A→C→B→E→D→F，其中装置C的作用是除去HCl气体，装置D中品红不褪色，装置F中出现白色沉淀，可证明亚硫酸的酸性强于次氯酸。(2)装置A中制备二氧化硫，装置B中的X干燥二氧化硫，装置C中SO2与Na2O2反应，装置D中氢氧化钠溶液吸收剩余的二氧化硫，防止污染空气，装置E检验I－还原性弱于SO2，装置F验证二氧化硫为酸性气体，并吸收二氧化硫，防止污染空气。若SO2与Na2O2反应无O2生成，可能发生反应的化学方程式为Na2O2＋SO2===Na2SO4。装置E中溶液蓝色褪去，说明SO2具有还原性，被I2氧化，发生反应的离子方程式为SO2＋I2＋2H2O===2I－＋SO＋4H＋。装置F中溶液红色变浅或褪色，是因为SO2是酸性氧化物，能发生反应2OH－＋SO2===SO＋H2O。‎ 答案：(1)①SO2的饱和水溶液中存在如下平衡：SO2＋H2OH2SO3H＋＋HSO，‎ - 43 -‎ 加入NaHSO3固体c(HSO)增大，平衡左移，降低了SO2的溶解度 ‎②C→B→E→D→F　装置D中品红不褪色，装置F中产生白色沉淀 ‎(2)Na2O2＋SO2===Na2SO4　溶液蓝色褪去　SO2＋I2＋2H2O===2I－＋SO＋4H＋　溶液红色变浅或褪色 ‎2．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________FeO(填“＞”或“＜”)，而方案Ⅱ实验表明，Cl2和FeO的氧化性强弱关系相反，原因是___________________________。‎ - 43 -‎ ‎③资料表明，酸性溶液中的氧化性FeO＞MnO，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FeO＞MnO。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)①由题图可知，A中反应物为浓盐酸和KMnO4，生成物有Cl2，且锰被还原为Mn2＋，根据得失电子守恒及元素守恒即可完成反应的化学方程式。②由于装置C中高铁酸钾的制备环境为碱性，而制得的氯气中混有的氯化氢气体为酸性，可用饱和食盐水除去氯化氢，注意“长导管进短导管出”。③氯气能与过量的KOH溶液反应。(2)①i.Fe3＋遇KSCN溶液变红色。由已知高铁酸钾在酸性溶液中快速产生氧气，反应过程中氧元素的化合价升高，根据氧化还原反应的规律，高铁酸钾中＋6价的铁元素化合价必然降低，其还原产物可能是Fe3＋。也就是说，Fe3＋可能来自高铁酸钾自身的氧化还原反应。书写离子方程式时，可以先写出明确的、已知的反应物(即FeO)和生成物(即Fe3＋和O2)，根据得失电子守恒确定Fe3＋和O2的化学计量数之比为4∶3，再根据电荷守恒和元素守恒确定反应物中还应有H＋，最后用观察法配平即可。ii.C中Cl2与KOH反应生成的ClO－具有氧化性，也能氧化Cl－，故需排除ClO－的干扰。②K2FeO4的制备实验中Cl2化合价降低做氧化剂，故氧化性Cl2＞FeO。该反应是在碱性条件下进行的，方案Ⅱ是在酸性条件下进行的，溶液的酸碱性对物质的氧化性和还原性会产生影响。‎ 答案：(1)①2KMnO4＋16HCl(浓)===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O ‎②‎ ‎③Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O ‎(2)①i.Fe3＋　4FeO＋20H＋===4Fe3＋＋3O2↑＋10H2O ii.排除ClO－的干扰 ‎②＞　溶液酸碱性不同 ‎③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 或方案：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 ‎3．(2019·无锡高三模拟)实验室从含碘废液(除H2O外，含有CCl4、I2、I－等)中回收碘，其实验过程如下：‎ - 43 -‎ ‎ (1)向含碘废液中加入稍过量的Na2SO3溶液，将废液中的I2还原为I－，其离子方程式为________________________________________________________________________；‎ 该操作将I2还原为I－的目的是__________________________________________。‎ ‎(2)操作X的名称为________。‎ ‎(3)氧化时，在三颈烧瓶中将含I－的水溶液用盐酸调至pH约为2，缓慢通入Cl2，在40 ℃左右反应(实验装置如图所示)。实验控制在较低温度下进行的原因是_______________；锥形瓶里盛放的溶液为________________。‎ ‎(4)已知：5SO＋2IO＋2H＋=== I2＋5SO＋H2O。某含碘废水(pH约为8)中一定存在I2，可能存在I－、IO中的一种或两种。请补充完整检验含碘废水中是否含有I－、IO的实验方案：取适量含碘废水用CCl4多次萃取、分液，直到水层用淀粉溶液检验不出有碘单质存在。‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 实验中可供选择的试剂：稀盐酸、淀粉溶液、FeCl3溶液、Na2SO3溶液。‎ 解析：(1)I2单质被SO还原为I－，SO被氧化为SO，离子方程式为SO＋I2＋H2O===2I－＋SO＋2H＋；将I2还原为I－是为了使溶于CCl4中的碘进入水层。(2)CCl4不溶于水，因此可以通过分液的方法使其与水分离。(3)温度较低时Cl2的溶解度大，同时减少I2的升华；在锥形瓶中放入NaOH溶液吸收尾气。(4)要证明I－的存在，可以利用Fe3＋将I－氧化为I2，利用淀粉遇I2变蓝色，可以证明反应的发生；要证明IO的存在，可以利用SO的还原性，将其还原为I2，利用淀粉遇I2变蓝色，可以证明反应的发生。‎ 答案：(1)SO＋I2＋H2O===2I－＋SO＋2H＋　使溶于CCl4中的碘进入水层 - 43 -‎ ‎(2)分液 ‎(3)使氯气在溶液中有较大的溶解度(或防止I2升华或防止I2进一步被氧化)　NaOH溶液 ‎(4)从水层取少量溶液，加入1～2 mL淀粉溶液，加盐酸酸化，滴加FeCl3溶液，若溶液变蓝，说明废水中含有I－；若溶液不变蓝，说明废水中不含有I－。另从水层取少量溶液，加入1～2 mL淀粉溶液，加盐酸酸化，滴加Na2SO3溶液，若溶液变蓝，说明废水中含有IO；若溶液不变蓝，说明废水中不含有IO ‎　定量测定类综合实验 常见的定量测定型实验题包括混合成分的测定、物质纯度的测定以及化学式的确定等。该类试题常涉及物质的称量、物质的分离与提纯、中和滴定、一定物质的量浓度溶液的配制等实验操作。实验过程中或问题解答中要特别注意以下几个问题：‎ ‎1．定量实验数据的测定方法 ‎(1)沉淀法 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。‎ ‎①常见测量气体体积的实验装置 ‎②量气时应注意的问题 a．量气时应保持装置处于室温状态。‎ b．读数时要特别注意消除“压强差”，保持液面相平，还要注意视线与液面最低处相平。如上图(Ⅰ)(Ⅳ)应使左侧和右侧的液面高度保持相平。‎ ‎(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，‎ - 43 -‎ 求得所吸收气体的质量，然后进行相关计算。‎ ‎(4)滴定法 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滴定等获得相应数据后再进行相关计算。‎ ‎2．测定实验中要有消除干扰气体的意识 如用“惰性”气体将干扰气体排出，或用溶液吸收干扰气体等。‎ ‎3．测定实验中要有被测量气体全部被测量的意识 如在反应结束后继续向装置中通入“惰性”气体，以使被测量气体全部排出使其被吸收剂完全吸收。‎ ‎4．测定实验中要有“数据”的采集处理意识 实验“数据”的采集是化学计算的基础，一般来讲，固体试剂称质量，而液体试剂和气体试剂测量体积。‎ ‎(1)称量固体质量时，中学一般用托盘天平，可估读到0.1 g，精确度要求高的实验中可以用分析天平或电子天平，可精确到0.000 1 g。‎ ‎(2)测量液体体积时，一般实验中选用适当规格的量筒，可估读到0.1 mL，准确度要求高的定量实验，如中和滴定中选用滴定管(酸式或碱式)，可估读到0.01 mL。容量瓶作为精密的定容仪器，用于配制一定物质的量浓度的溶液，一般不用于量取液体的体积。‎ ‎(3)气体除了量取外，还可以称量。称气体的质量时一般有两种方法：一种方法是称反应装置在放出气体前后的质量；另一种方法是称吸收装置前后的质量。‎ ‎(4)用pH试纸(测得整数值)或pH计(精确到0.01)直接测出溶液的pH，经过计算可以得到溶液中H＋或OH－的物质的量浓度。为了数据的准确性，实验中要采取必要的措施，确保离子完全沉淀、气体完全被吸收等，必要时可以进行平行实验，重复测定，然后取其平均值进行计算。例如：中和滴定实验中测量酸或碱的体积要平行做2～3次滴定，取体积的平均值求算未知溶液的浓度，但对于“离群”数据(指与其他数据有很大差异的数据)要舍弃，因为数据“离群”的原因可能是操作中出现了较大的误差。‎ ‎5．“关系式法”在定量测定实验中的应用 关系式是表示两种或多种物质之间“物质的量”关系的一种简化式子。在多步反应中，它可以把始态的反应物与终态的生成物之间“物质的量”的关系表示出来，把多步计算简化成一步完成。正确提取关系式是用“关系式法”解题的关键。‎ - 43 -‎ ‎1．(2018·高考江苏卷)碱式硫酸铝溶液可用于烟气脱硫。室温下向一定浓度的硫酸铝溶液中加入一定量的碳酸钙粉末，反应后经过滤得到碱式硫酸铝溶液，反应方程式为(2－x)Al2(SO4)3＋3xCaCO3＋3xH2O===2[(1－x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3]＋3xCaSO4↓＋3xCO2↑生成物(1－x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中x值的大小影响碱式硫酸铝溶液的脱硫效率。‎ ‎(1)制备碱式硫酸铝溶液时，维持反应温度和反应时间不变，提高x值的方法有________________________________________________________________________。‎ ‎(2)碱式硫酸铝溶液吸收SO2过程中，溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ ‎(3)通过测定碱式硫酸铝溶液中相关离子的浓度确定x的值，测定方法如下：‎ ‎①取碱式硫酸铝溶液25.00 mL，加入盐酸酸化的过量BaCl2溶液充分反应，静置后过滤、洗涤，干燥至恒重，得固体2.330 0 g。‎ ‎②取碱式硫酸铝溶液2.50 mL，稀释至25 mL，加入0.100 0 mol·L－1 EDTA标准溶液25.00 mL，调节溶液pH约为4.2，煮沸，冷却后用0.080 00 mol·L－1 CuSO4标准溶液滴定过量的EDTA至终点，消耗CuSO4标准溶液20.00 mL(已知Al3＋、Cu2＋与EDTA反应的化学计量比均为1∶1)。‎ 计算(1－x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中的x值(写出计算过程)。‎ 解析：(1)碱式硫酸铝中“氢氧化铝”的生成原理是碳酸钙与硫酸铝水解出的氢离子反应，促进硫酸铝水解，生成氢氧化铝。所以，欲提高x值，即提高Al(OH)3的生成量，可以增加碳酸钙的量。也可以在不增加碳酸钙用量的情况下，加快搅拌速率，使二者接触更充分，从而使硫酸铝的水解率增大。(2)二氧化硫是酸性氧化物，吸收二氧化硫必将使碱式硫酸铝溶液的pH减小。‎ 答案：(1)适当增加CaCO3的量或加快搅拌速率 ‎(2)减小 ‎(3)25.00 mL溶液中：‎ n(SO)＝n(BaSO4)＝＝0.010 0 mol，‎ ‎2．50 mL溶液中：‎ n(Al3＋)＝n(EDTA)－n(Cu2＋)‎ ‎＝0.100 0 mol·L－1×25.00×10－3 L－0.080 00 mol·L－1×20.00×10－3 L＝9.000×10‎ - 43 -‎ ‎－4 mol，‎ ‎25 mL溶液中：n(Al3＋)＝9.000×10－3 mol ‎1 mol (1－x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3中，‎ n(Al3＋)＝(2－x) mol；n(SO)＝3(1－x) mol ＝＝，‎ x＝0.41。‎ ‎2．(2017·高考江苏卷)碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂。‎ ‎(1)碱式氯化铜有多种制备方法。‎ 其中一种方法：先制得CuCl2，再与石灰乳反应生成碱式氯化铜。Cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成CuCl2，Fe3＋对该反应有催化作用，其催化原理如图所示。 M′的化学式为________________________。‎ ‎(2)碱式氯化铜有多种组成，可表示为Cua(OH)bClc·xH2O。为测定某碱式氯化铜的组成， 进行下列实验：①称取样品1.116 0 g，用少量稀HNO3溶解后配成100.00 mL 溶液A；②取25.00 mL溶液A，加入足量AgNO3溶液，得AgCl 0.172 2 g；③另取25.00 mL溶液A，调节pH 4～5，用浓度为0.080 00 mol·L－1的EDTA(Na2H2Y·2H2O)标准溶液滴定Cu2＋ (离子方程式为Cu2＋＋H2Y2－===CuY2－＋2H＋)，滴定至终点，消耗标准溶液30.00 mL。通过计算确定该样品的化学式(写出计算过程)。‎ 解析：(1)由题图知，O2氧化M′生成M，根据题意“Fe3＋对该反应有催化作用”，则M′为Fe2＋，Fe3＋再氧化Cu生成Cu2＋和Fe2＋。(2)由②中生成AgCl的质量，可计算出1.116 0 g样品中Cl－的物质的量n(Cl－)；由③可计算出1.116 0 g样品中Cu2＋的物质的量n(Cu2＋)，根据电荷守恒：n(OH－)＋n(Cl－)＝2n(Cu2＋)，得出n(OH－)，最后由质量守恒得出n(H2O)；由四种粒子的物质的量，可确定样品的化学式。‎ 答案：(1)Fe2＋‎ ‎(2)n(Cl－)＝n(AgCl)×＝×＝4.800×10－3 mol，‎ n(Cu2＋)＝n(EDTA)×＝0.080 00 mol·L－1×30.00×10－3L×＝9.600×10－3 mol，‎ n(OH－)＝2n(Cu2＋)－n(Cl－)＝2×9.600×10－3 mol－4.800×10－3 mol＝1.440×10－2‎ - 43 -‎ ‎ mol。‎ m(Cl－)＝4.800×10－3 mol×35.5 g·mol－1＝0.170 4 g，‎ m(Cu2＋)＝9.600×10－3 mol×64 g·mol－1＝0.614 4 g，‎ m(OH－)＝1.440×10－2 mol×17 g·mol－1＝0.244 8 g，‎ n(H2O)＝ ‎＝4.800×10－3 mol。‎ a∶b∶c∶x＝n(Cu2＋)∶n(OH－)∶n(Cl－)∶n(H2O)＝2∶3∶1∶1，‎ 化学式为Cu2(OH)3Cl·H2O。‎ ‎3．(2015·高考江苏卷)软锰矿(主要成分MnO2，杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的水悬浊液与烟气中SO2反应可制备 MnSO4·H2O，反应的化学方程式为MnO2＋SO2===MnSO4。‎ ‎(1)质量为17.40 g纯净MnO2最多能氧化________L (标准状况)SO2。‎ ‎(2)已知：Ksp[Al(OH)3]＝1×10－33，Ksp[Fe(OH)3]＝3×10－39，pH＝7.1时Mn(OH)2开始沉淀。室温下，除去MnSO4 溶液中的Fe3＋、Al3＋(使其浓度均小于 1×10－6 mol·L－1)，需调节溶液pH范围为________。‎ ‎(3)下图可以看出，从MnSO4和MgSO4混合溶液中结晶MnSO4·H2O晶体，需控制的结晶温度范围为________。‎ ‎(4)准确称取0.171 0 g MnSO4·H2O样品置于锥形瓶中，加入适量H3PO4和NH4NO3溶液，加热使Mn2＋全部氧化成Mn3＋，用c(Fe2＋ )＝0.050 0 mol·L－1的标准溶液滴定至终点(滴定过程中Mn3＋被还原为Mn2＋)，消耗Fe2＋溶液20.00 mL。计算MnSO4·H2O样品的纯度(请给出计算过程)。‎ 解析：(1)n(MnO2)＝＝0.2 mol，由化学方程式MnO2＋SO2===MnSO4知，n(SO2)＝n(MnO2)＝0.2 mol，标准状况下V(SO2)＝22.4 L·mol－1×0.2 mol＝4.48 L。‎ - 43 -‎ ‎(2)Fe3＋全部转化为Fe(OH)3时，c(OH－)＝＝ mol·L－1＝×10－11 mol·L－1；Al3＋全部转化为Al(OH)3时，c(OH－)＝ ＝ mol·L－1＝1×10－9 mol·L－1，故Al3＋、Fe3＋完全沉淀时，溶液中OH－的最小浓度应为1×10－9 mol·L－1，即pH最小应为5.0，因为Mn(OH)2沉淀时的最小pH为7.1，故除去MnSO4溶液中的Fe3＋、Al3＋，应调节溶液至5.0＜pH＜7.1。‎ ‎(3)由图可知，60 ℃时，MgSO4·6H2O与MnSO4·H2O的溶解度相等，随着温度的不断升高，MgSO4·6H2O的溶解度逐渐增大，而MnSO4·H2O的溶解度逐渐减小，因此欲从混合溶液中结晶析出MnSO4·H2O，需控制温度在60 ℃以上。‎ ‎(4)Fe2＋的氧化产物为Fe3＋，由原子守恒和电子守恒可得：Mn2＋～Mn3＋～Fe2＋。因此，n(Mn2＋)＝n(Fe2＋)＝0.050 0 mol·L－1×0.020 L＝1.00×10－3 mol，则m(MnSO4·H2O)＝1.00×10－3 mol×169 g·mol－1＝0.169 g，故MnSO4·H2O样品的纯度为×100% ≈98.8%。‎ 答案：(1)4.48　(2)5.0