2025版高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí)提升訓(xùn)練第10章化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和綜合探究第38講物質(zhì)的制備與性質(zhì)綜合實(shí)驗(yàn)探究考點(diǎn)四物質(zhì)性質(zhì)探究性實(shí)驗(yàn)微考點(diǎn)2縮合實(shí)驗(yàn)探究

微考點(diǎn)2縮合試驗(yàn)探究疊氮化鈉(NaN3)是一種應(yīng)用廣泛的化工產(chǎn)品，可用于合成抗生素頭孢菌素藥物的中間體、汽車平安氣囊等?；卮鹣铝袉?wèn)題：Ⅰ.試驗(yàn)室制備NaN3水合肼(N2H4·H2O)與亞硝酸甲酯(CH3ONO)在氫氧化鈉存在下制備NaN3，其反應(yīng)裝置如圖1所示：已知：2CH3OH＋2NaNO2＋H2SO4→2CH3ONO＋Na2SO4＋2H2O；NaN3無(wú)色無(wú)味，微溶于醇，溶于水。(1)N2H4的電子式為；NaN3晶體中陰離子與陽(yáng)離子個(gè)數(shù)之比為1∶1。(2)裝置中多孔球泡的作用是使CH3ONO氣體與溶液充分接觸(其他合理答案均可，如增大CH3ONO蒸氣與反應(yīng)液的接觸面積，加快反應(yīng)速率或使反應(yīng)物能夠充分反應(yīng)等)。(3)錐形瓶中水合肼與亞硝酸甲酯在30℃時(shí)可以反應(yīng)生成疊氮化鈉、甲醇等物質(zhì)，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：N2H4·H2O＋CH3ONO＋NaOHeq\o(=,\s\up7(30℃))NaN3＋CH3OH＋3H2O。Ⅱ.回收甲醇將制備反應(yīng)后所得混合溶液加入燒瓶中，依據(jù)圖2所示裝置進(jìn)行減壓蒸餾。已知：①物質(zhì)CH3OHN2H4NaN3沸點(diǎn)/℃64.7113.5300②NaN3在40℃時(shí)分解。(4)試驗(yàn)時(shí)冷凝管中冷卻水要“b進(jìn)a出”的緣由是冷凝水從下口進(jìn)上口出，則冷水與甲醇蒸氣的接觸面積大，上下對(duì)流，接觸時(shí)間長(zhǎng)，能增加冷凝效果。(5)甲醇回收時(shí)需用減壓蒸餾的緣由是甲醇的沸點(diǎn)為64.7℃，而NaN3在40℃時(shí)分解，因此蒸餾甲醇時(shí)須要接受減壓蒸餾以降低甲醇的沸點(diǎn)。Ⅲ.產(chǎn)品提取及純度測(cè)定將蒸餾后所得母液降溫結(jié)晶，過(guò)濾得NaN3濕品；再用去離子水重結(jié)晶得NaN3產(chǎn)品并用碘量法測(cè)定產(chǎn)品純度。取產(chǎn)品6.50g加入足量去離子水中溶解，并加入適量稀硫酸酸化；向混合液中加入20.00mL1.00mol·L－1KMnO4溶液，溶液呈紫紅色；再加入足量KI溶液消耗過(guò)量的KMnO4溶液；然后用0.100mol·L－1Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定所產(chǎn)生的I2，消耗Na2S2O3溶液30.00mL。(6)試驗(yàn)所得產(chǎn)品的純度為97.00%。已知：①產(chǎn)品中雜質(zhì)不參加反應(yīng)。②測(cè)定過(guò)程中發(fā)生的反應(yīng)：10NaN3＋2KMnO4＋8H2SO4=2MnSO4＋K2SO4＋5Na2SO4＋8H2O＋15N2↑；10KI＋2KMnO4＋8H2SO4=2MnSO4＋6K2SO4＋8H2O＋5I2；I2＋2Na2S2O3=2NaI＋Na2S4O6。[解析]本試驗(yàn)制備疊氮化鈉以及測(cè)定疊氮化鈉樣品中的純度，制備疊氮化鈉的原理是N2H4·H2O＋CH3ONO＋NaOHeq\o(=,\s\up7(30℃))NaN3＋CH3OH＋3H2O，圖1裝置圓底燒瓶中制備的是亞硝酸甲酯，錐形瓶中制備疊氮化鈉，計(jì)算疊氮化鈉的純度依據(jù)題中所給信息，可以依據(jù)關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算。(1)N2H4又稱為聯(lián)氨，可以看作是兩個(gè)氨基結(jié)合而成，因此肼的電子式為；NaN3晶體中陽(yáng)離子為Na＋，陰離子為Neq\o\al(－,3)，因此陰離子與陽(yáng)離子個(gè)數(shù)之比為1∶1。(2)裝置中多孔球泡的作用是增加氣體與液體的接觸面積，加快反應(yīng)速率，使氣體與液體充分接觸。(3)依據(jù)題中信息，水合肼、亞硝酸甲酯、NaOH在30℃時(shí)反應(yīng)生成疊氮化鈉、甲醇，依據(jù)原子守恒，還有水的生成，因此反應(yīng)的化學(xué)方程式為N2H4·H2O＋CH3ONO＋NaOHeq\o(=,\s\up7(30℃))NaN3＋CH3OH＋3H2O。(4)冷凝管中冷卻水下進(jìn)上出的緣由是冷凝水從下口進(jìn)上口出，冷水與甲醇蒸氣的接觸面積大，上下對(duì)流，接觸時(shí)間長(zhǎng)，能增加冷凝效果。(5)疊氮化鈉在40℃時(shí)分解，且甲醇沸點(diǎn)為64.7℃，高于疊氮化鈉的分解溫度，因此接受減壓蒸餾，可以降低物質(zhì)的沸點(diǎn)，避開疊氮化鈉分解。(6)設(shè)反應(yīng)剩余的KMnO4的物質(zhì)的量為xmol，聯(lián)系題中給出的三個(gè)化學(xué)方程式可得物質(zhì)之間的關(guān)系為2Na2S2O3～I(xiàn)2～eq\f(2,5)KMnO4，eq\f(2,0.4)＝0.1×eq\f(0.03,x)，x＝6×10－4，則參加氧化NaN3的KMnO4的物質(zhì)的量為(0.02×1－6×10－4)mol，設(shè)參加反應(yīng)的NaN3有ymol，依據(jù)反應(yīng)關(guān)系可知，10NaN3～2KMnO4，eq\f(10,2)＝eq\f(y,0.02×1－6×10－4)，解得y＝0.097，試驗(yàn)所得產(chǎn)品的純度為0.097×eq\f(65,6.5)×100%＝97.00%。【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練】(2024·甘肅平?jīng)龆?過(guò)二硫酸鉀(K2S2O8)是一種白色結(jié)晶粉末，溶于水、不溶于乙醇，具有強(qiáng)氧化性，加熱至100℃時(shí)會(huì)完全分解。某學(xué)習(xí)小組擬探究過(guò)二硫酸鉀的性質(zhì)。試驗(yàn)(一)：探究過(guò)二硫酸鉀的強(qiáng)氧化性。探究K2S2O8溶液與KI溶液反應(yīng)，試驗(yàn)操作與現(xiàn)象如下：試驗(yàn)操作現(xiàn)象Ⅰ在10mL含淀粉的0.1mol·L－1的KI溶液中滴加10mL0.1mol·L－1K2S2O8溶液一段時(shí)間后，溶液緩慢變藍(lán)Ⅱ在10mL含淀粉的0.1mol·L－1的KI溶液中先滴幾滴0.1mol·L－1的FeSO4溶液，再滴加10mL0.1mol·L－1K2S2O8溶液溶液快速變藍(lán)(1)同學(xué)甲用碰撞理論分析，試驗(yàn)Ⅰ中K2S2O8和KI反應(yīng)很慢的主要緣由是I－、S2Oeq\o\al(2－,8)帶同種電荷，相互排斥，碰撞概率降低。(2)同學(xué)乙猜想試驗(yàn)Ⅱ中Fe2＋起催化作用，其總反應(yīng)分兩步進(jìn)行：(ⅰ)2Fe2＋＋S2Oeq\o\al(2－,8)=2Fe3＋＋2SOeq\o\al(2－,4)；(ⅱ)________。①補(bǔ)充反應(yīng)(ⅱ)：2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I(xiàn)2。②請(qǐng)你設(shè)計(jì)試驗(yàn)證明同學(xué)乙的猜想：向含KSCN的FeSO4溶液中滴加K2S2O8溶液，溶液快速變紅。(3)查閱文獻(xiàn)知，氧化性：S2Oeq\o\al(2－,8)>MnOeq\o\al(－,4)。在稀硫酸酸化的MnSO4溶液中滴加1滴AgNO3溶液作催化劑，再滴加K2S2O8溶液，試驗(yàn)現(xiàn)象是溶液由無(wú)色變?yōu)樽霞t色，該反應(yīng)的離子方程式為2Mn2＋＋5S2Oeq\o\al(2－,8)＋8H2Oeq\o(=,\s\up7(AgNO3))2MnOeq\o\al(－,4)＋10SOeq\o\al(2－,4)＋16H＋。試驗(yàn)(二)：探究過(guò)二硫酸鉀的熱穩(wěn)定性。已知幾種氣體的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)如下表所示，氣體SO3SO2O2熔點(diǎn)/℃16.8－72.7－218.4沸點(diǎn)/℃44.8－10－182.9取適量的K2S2O8裝入硬質(zhì)玻璃管中，加熱，將分解產(chǎn)物依次通過(guò)裝置B、C、D。試驗(yàn)中發(fā)覺(jué)B中U形管內(nèi)產(chǎn)生無(wú)色液體，接著無(wú)色液體慢慢變成固體，C中溶液顏色無(wú)明顯變更，D中溶液慢慢變藍(lán)色。(4)加熱之前，先通入一段時(shí)間N2，當(dāng)視察到D中有連續(xù)氣泡產(chǎn)生(填試驗(yàn)現(xiàn)象)時(shí)點(diǎn)燃酒精燈。(5)B中U形管收集的物質(zhì)是SO3(填化學(xué)式)。(6)當(dāng)A中硬質(zhì)玻璃管中固體完全分解，停止加熱，殘留的固體產(chǎn)物只有一種。待冷卻至室溫時(shí)取少量殘留固體于試管中，加入蒸餾水，溶解后滴加BaCl2溶液和鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀。A中K2S2O8完全分解發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2K2S2O8eq\o(=,\s\up7(△))2K2SO4＋2SO3↑＋O2↑。[解析](1)用碰撞理論分析，碰撞概率大，反應(yīng)速率一般就大，而題述反應(yīng)很慢，應(yīng)是I－和S2Oeq\o\al(2－,8)帶有同種電荷，相互排斥，使I－和S2Oeq\o\al(2－,8)碰撞概率降低。(2)①猜想試驗(yàn)Ⅱ中Fe2＋起催化作用，F(xiàn)e2＋在反應(yīng)(ⅰ)中是反應(yīng)物，在反應(yīng)(ⅱ)中應(yīng)為生成物，即反應(yīng)(ⅱ)為2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I(xiàn)2；②向含KSCN的FeSO4溶液中滴加K2S2O8溶液，溶液快速變紅，說(shuō)明S2Oeq\o\al(2－,8)將Fe2＋氧化為Fe3＋，可以驗(yàn)證明驗(yàn)Ⅱ中Fe2＋起催化作用。(3)氧化性：S2Oeq\o\al(2－,8)>MnOeq\o\al(－,4)，在AgNO3作催化劑條件下S2Oeq\o\al(2－,8)將Mn2＋氧化為MnOeq\o\al(－,4)，則溶液由無(wú)色變?yōu)樽霞t色，依據(jù)得失電子守恒、電荷守恒和質(zhì)量守恒可得反應(yīng)的離子方程式為2Mn2＋＋5S2Oeq\o\al(2－,8)＋8H2Oeq\o(=,\s\up7(AgNO3))2MnOeq\o\al(－,4)＋10SOeq\o\al(2－,4)＋16H＋。(4)加熱之前，先通入一段時(shí)間N2，以排盡裝置中的氧氣，防止氧氣將I－氧化，干擾試驗(yàn)，當(dāng)視察到D中氣泡連續(xù)冒出時(shí)說(shuō)明氣流穩(wěn)定，空氣被排盡。(5)依據(jù)題給氣體的熔、沸點(diǎn)可知在0℃時(shí)