2024屆高考一輪復(fù)習(xí)課時(shí)分層作業(yè)60　綜合實(shí)驗(yàn)探究

課時(shí)分層作業(yè)（六十）綜合實(shí)驗(yàn)探究1．（2022·沈陽(yáng)模擬）高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種新型非氯高效消毒凈水劑，集氧化、消毒、吸附、絮凝、去污等多種功能為一體，是新型、高效、安全、多功能的水處理劑。下面是以三價(jià)鐵鹽作為鐵源、次氯酸鹽作為強(qiáng)氧化劑制備高鐵酸鉀的裝置圖（部分夾持裝置略）?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)向圓底燒瓶中添加濃鹽酸時(shí)，應(yīng)先使磨口塞上的凹槽與漏斗口頸上的小孔對(duì)準(zhǔn)，原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________。(2)裝置B既可以除去A中揮發(fā)出的HCl氣體，又可以___________________。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)通入氮?dú)獾哪康氖莀_____________________________________。(4)裝置C中制備高鐵酸鈉發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_____________________。(5)低溫下，在充分反應(yīng)后的裝置C反應(yīng)液中加入KOH至飽和，可析出高鐵酸鉀粗產(chǎn)品，該反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)________________________________________________________________________________________________________。粗產(chǎn)品中的可溶性雜質(zhì)可通過(guò)________方法進(jìn)一步提純。2．（2022·鄭州模擬）碳酸鑭[La2(CO3)3，M＝458g·mol-1]為白色難溶固體，分解溫度為900℃。在溶液中制備時(shí)，形成水合碳酸鑭La2(CO3)3·xH2O，若溶液堿性太強(qiáng)，會(huì)生成受熱易分解的堿式碳酸鑭La(OH)CO3。已知酒精噴燈火焰溫度可達(dá)1000℃?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)用如圖裝置模擬制備水合碳酸鑭：①實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，應(yīng)先打開(kāi)儀器________（填“A”或“B”）的活塞。②裝置接口的連接順序?yàn)開(kāi)_____→d，e←______（填接口標(biāo)號(hào)）。③反應(yīng)中生成水合碳酸鑭的化學(xué)方程式為_(kāi)__________________________________________________________________________________________________。(2)某小組通過(guò)以下實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證制得的樣品中不含La(OH)CO3，并測(cè)定La2(CO3)3·xH2O中結(jié)晶水的含量。將石英玻璃管A稱重，記為m1g；將樣品裝入石英玻璃管中，再次將裝置A稱重，記為m2g；將裝有試劑的裝置C稱重，記為m3g。按下圖連接好裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（夾持裝置略去）。實(shí)驗(yàn)步驟：?。蜷_(kāi)K1、K2和K3，緩緩?fù)ㄈ隢2；ⅱ．?dāng)?shù)分鐘后關(guān)閉K1，K3，打開(kāi)K4，點(diǎn)燃酒精噴燈，加熱A中樣品；ⅲ．一段時(shí)間后，熄滅酒精噴燈，打開(kāi)K1，通數(shù)分鐘N2后關(guān)閉K1和K2，冷卻到室溫，稱量A。重復(fù)上述操作步驟，直至A恒重，記為m4g（此時(shí)裝置A中固體為L(zhǎng)a2O3，M＝326g·mol-1）；稱重裝置C，記為m5g。①裝置B中的試劑為_(kāi)_______。②根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄，當(dāng)eq\f(\f((m5－m3),44),\f((m4－m1),326))＝________時(shí)，說(shuō)明制得的樣品中不含La(OH)CO3。③若無(wú)裝置D，測(cè)得La2(CO3)3·xH2O中x的數(shù)值________（填“偏大”或“偏小”）。3．（2022·石家莊模擬）無(wú)水三氯化鉻(CrCl3)為紫色單斜晶體，易潮解，易升華，高溫下易被氧氣氧化，在工業(yè)上主要用作媒染劑和催化劑，某化學(xué)小組在氮?dú)獾姆諊掠肅r2O3和CCl4（沸點(diǎn)：76.8℃）在高溫下制備無(wú)水三氯化鉻，并測(cè)定某樣品中三氯化鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，回答下列問(wèn)題：(1)儀器a的名稱為_(kāi)_______，制備CrCl3時(shí)有光氣(COCl2)生成，寫出管式爐內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________________________________________________________________________________________________________。(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需持續(xù)通入N2，寫出通入N2的兩個(gè)作用：______________、______________。(3)為保證產(chǎn)生穩(wěn)定的CCl4氣流，需對(duì)a加熱，適宜的加熱方式為_(kāi)_________________，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，C中的現(xiàn)象為_(kāi)_______________________________________________________________________________________________________。(4)測(cè)定某樣品中三氯化鉻的含量。稱取0.7000g樣品溶于水配制成500mL溶液，取50.00mL所得溶液于錐形瓶中，加入20.00mL0.0200mol·L-1的EDTA(Na2H2Y)溶液，充分反應(yīng)后，加入指示劑，用0.0100mol·L-1的ZnCl2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)時(shí)，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為5.00mL（已知：Cr3+＋H2Y2-=CrY－＋2H＋、Zn2+＋H2Y2-=ZnH2Y）。該樣品中CrCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_______（計(jì)算結(jié)果精確到1%），如果滴定管用蒸餾水洗滌后未用待裝溶液潤(rùn)洗，則測(cè)定結(jié)果________（填“偏高”“偏低”或“無(wú)影響”）。4．（2022·長(zhǎng)沙模擬）氮化鈣(Ca3N2)是一種重要試劑，常溫下為棕色固體，在空氣中會(huì)被氧化，遇水強(qiáng)烈水解，產(chǎn)生刺激性氣味氣體。實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)如圖裝置用Ca與N2反應(yīng)制備Ca3N2，并對(duì)Ca3N2純度進(jìn)行測(cè)定。Ⅰ．Ca3N2的制備(1)儀器a的名稱為_(kāi)_______，E裝置的主要作用是________。(2)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)應(yīng)首先點(diǎn)燃________（填“A”或“C”）處酒精燈，當(dāng)觀察到__________________時(shí)點(diǎn)燃另一處酒精燈。Ⅱ．Ca3N2純度的測(cè)定（已知所含的雜質(zhì)不與水反應(yīng)產(chǎn)生氣體）甲乙(3)方案一：①按圖甲所示連接裝置，檢查裝置氣密性后加入試劑。②測(cè)定虛線框內(nèi)裝置及試劑的質(zhì)量m1；③_________________________________________，用分液漏斗加入足量水，至不再產(chǎn)生氣體；④__________________________；⑤再次測(cè)定虛線框內(nèi)裝置及試劑的質(zhì)量m2。則產(chǎn)品中Ca3N2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表達(dá)式為_(kāi)_______________。(4)方案二：按圖乙所示連接裝置，檢查裝置氣密性后加入試劑。打開(kāi)分液漏斗活塞向三頸燒瓶中加入蒸餾水，打開(kāi)K持續(xù)通入水蒸氣，將產(chǎn)生的氨全部蒸出，并用100mL1.00mol·L-1的稀硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液完全吸收（液體體積變化忽略不計(jì)）。從燒杯中量取10.00mL的吸收液注入錐形瓶中，用1.00mol·L-1NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過(guò)量的稀硫酸，到終點(diǎn)時(shí)消耗12.80mLNaOH溶液。則產(chǎn)品中Ca3N2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_______。若兩個(gè)方案均操作無(wú)誤，比較兩方案測(cè)定的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，方案一________（填“偏高”“偏低”或“相等”）。課時(shí)分層作業(yè)（六十）1．解析：(1)向圓底燒瓶中添加濃鹽酸時(shí)，應(yīng)打開(kāi)上口玻璃塞或先使磨口塞上的凹槽與漏斗口頸上的小孔對(duì)準(zhǔn)，使漏斗內(nèi)外的空氣相通，壓強(qiáng)相等，便于漏斗里的液體順利流下。(2)裝置B既可用于除去A中揮發(fā)出的HCl氣體，又可用于觀測(cè)氣體流速，便于調(diào)節(jié)后續(xù)反應(yīng)速率。(3)氯氣有毒，多余氯氣必須處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)通入氮?dú)獾哪康氖菍Ⅲw系內(nèi)殘留的氯氣排盡，使其與NaOH充分反應(yīng)。(4)裝置C用于制備高鐵酸鈉，反應(yīng)中，鐵元素化合價(jià)從＋3價(jià)升高到＋6價(jià)、次氯酸根離子中氯元素化合價(jià)從＋1價(jià)降低到－1價(jià)，根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒、元素質(zhì)量守恒得反應(yīng)的離子方程式為3ClO－＋2Fe(OH)3＋4OH－=2FeOeq\o\al(2-,4)＋3Cl－＋5H2O。(5)高鐵酸鉀在低溫、強(qiáng)堿溶液中比較穩(wěn)定，則低溫下，在充分反應(yīng)后的裝置C反應(yīng)液中加入KOH至飽和，可析出高鐵酸鉀粗產(chǎn)品，該反應(yīng)的離子方程式為FeOeq\o\al(2-,4)＋2K＋=K2FeO4↓。粗產(chǎn)品中的可溶性雜質(zhì)可通過(guò)重結(jié)晶方法進(jìn)一步提純。答案：(1)這樣可以使漏斗內(nèi)外的空氣相通，壓強(qiáng)相等，便于漏斗里的液體順利流下(2)用于觀測(cè)氣體流速，便于調(diào)節(jié)后續(xù)反應(yīng)速率(3)將體系內(nèi)殘留的氯氣排盡(4)3ClO－＋2Fe(OH)3＋4OH－=2FeOeq\o\al(2-,4)＋3Cl－＋5H2O（反應(yīng)物為Fe3+也可）(5)FeOeq\o\al(2-,4)＋2K＋=K2FeO4↓重結(jié)晶2．解析：結(jié)合裝置以及所給試劑，制取水合碳酸鑭的原理為2LaCl3＋6NH3＋3CO2＋(x＋3)H2O=La2(CO3)3·xH2O↓＋6NH4Cl，裝置Y制備NH3，NH3易溶于水，通入帶有球形干燥管的導(dǎo)氣管中可以防倒吸，裝置W制備CO2，裝有飽和碳酸氫鈉溶液的裝置X用于除去CO2中的HCl，防止消耗過(guò)多的氨氣，在裝置Z中生成水合碳酸鑭。根據(jù)已知信息，m2－m1為L(zhǎng)a2(CO3)3·xH2O的質(zhì)量，m4－m1為L(zhǎng)a2O3的質(zhì)量，m5－m3為CO2的質(zhì)量。B中裝有濃硫酸，C、D中裝有堿石灰，D中堿石灰的作用是防止空氣中CO2和H2O進(jìn)入裝置C中影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；第一次通入N2，目的是排出裝置中的空氣，防止空氣中CO2干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果，第二次通入N2，目的是將裝置中殘留的CO2全部排入裝置C中被吸收，減小實(shí)驗(yàn)誤差。(1)①CO2在LaCl3溶液中溶解度較小，要先通入NH3使溶液顯堿性后才更容易吸收二氧化碳，故先打開(kāi)儀器A的活塞制備NH3；②結(jié)合分析可知裝置接口順序應(yīng)為f→b→a→d，e←c；③根據(jù)元素質(zhì)量守恒可知化學(xué)方程式為2LaCl3＋6NH3＋3CO2＋(x＋3)H2O=La2(CO3)3·xH2O↓＋6NH4Cl。(2)①B中裝有濃硫酸，吸收裝置中的水和反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的水；②如果制得的樣品中不含有La(OH)CO3，則由La2(CO3)3·xH2O化學(xué)式可知n(CO2)∶n(La2O3)＝3，即eq\f(\f((m5－m3),44),\f((m4－m1),326))＝3；③n(La2O3)＝n[La2(CO3)3·xH2O]，則水合碳酸鑭化學(xué)式中結(jié)晶水?dāng)?shù)目x＝eq\f(\f(132(m2－m1),(m5－m3))－458,18)，若沒(méi)有D裝置，空氣中的CO2和H2O進(jìn)入到裝置C，會(huì)使m5增大，從而使x偏小。答案：(1)①A②f→b→ac③2LaCl3＋6NH3＋3CO2＋(x＋3)H2O=La2(CO3)3·xH2O↓＋6NH4Cl(2)①濃硫酸②3③偏小3．解析：(3)四氯化碳的沸點(diǎn)為76.8℃，為保證產(chǎn)生穩(wěn)定的四氯化碳?xì)饬鳎瑧?yīng)對(duì)a采取水浴加熱；裝置C為收集裝置，無(wú)水三氯化鉻(CrCl3)為紫色單斜晶體，因此當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，裝置C中廣口瓶?jī)?nèi)壁上有紫色固體附著。(4)由題意可知，50.00mLCrCl3溶液中CrCl3的物質(zhì)的量為20.00×10-3L×0.0200mol·L-1－0.0100mol·L-1×5.00×10-3L＝3.5×10-4mol，則該樣品中CrCl3的質(zhì)量為3.5×10-4mol×eq\f(500mL,50mL)×158.5g·mol-1＝0.55475g，CrCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為eq\f(0.55475g,0.7000g)×100%≈79%；如果滴定管用蒸餾水洗滌后未用待裝溶液潤(rùn)洗，會(huì)造成消耗ZnCl2標(biāo)準(zhǔn)溶液體積偏大，導(dǎo)致氯化鋅消耗EDTA的量偏高，所測(cè)CrCl3含量偏低，測(cè)定結(jié)果偏低。答案：(1)三頸燒瓶Cr2O3＋3CCl4eq\o(=,\s\up10(高溫))2CrCl3＋3COCl2(2)排出空氣、吹出CrCl3及尾氣、吹出CCl4蒸氣（寫出其中兩點(diǎn)即可）(3)水浴加熱廣口瓶?jī)?nèi)壁上有紫色固體附著(4)79%偏低4．解析：(3)①按圖甲所示連接裝置，檢查裝置氣密性后加入試劑。②測(cè)定虛線框內(nèi)裝置及試劑的質(zhì)量m1，③關(guān)閉K1，打開(kāi)K2，用分液漏斗加入足量水，至不再產(chǎn)生氣體，④打開(kāi)K1，通入足量的N2把產(chǎn)生的氣體全部壓入濃硫酸中，⑤再次測(cè)定虛線框內(nèi)裝置及試劑的質(zhì)量m2；根據(jù)Ca3N2＋6H2O=3Ca(OH)2＋2NH3↑，得關(guān)系式Ca3N2～2NH3，可知148gCa3N2～34gNH3，產(chǎn)品中Ca3N2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＝eq\f(\f(148,34)(m2－m1)g,6.0g)×100%＝eq\f(37(m2－m1),51)×100%。(4)根據(jù)反應(yīng)2NaOH＋H2SO4=Na2SO4＋2H2O，可知2NaOH～H2SO4，則與氫氧化鈉反應(yīng)的硫酸的物質(zhì)的量為eq\f(1,2)×12.80×10-3L×1.00mol·L-1＝6.4×10-3mol，再根據(jù)2NH3＋H2SO4=(NH4)2SO4，得關(guān)系式2NH3～H2SO4，可知氮化鈣與水反應(yīng)產(chǎn)生的氨氣的物質(zhì)的量為2×（100×10-3L×1.00mol·L-1－6.4×10-3mol×eq\f(100mL,10mL)）＝7.2×10-2mol，根據(jù)關(guān)系式Ca3N2～2NH3，可