2023屆高考化學人教版一輪復習課時作業(yè)-10.4　化學實驗中的綜合探究與創(chuàng)新突破

課時作業(yè)33化學實驗中的綜合探究與創(chuàng)新突破1．[2020·浙江7月·30]硫代硫酸鈉在紡織業(yè)等領域有廣泛應用。某興趣小組用如圖裝置制備Na2S2O3·5H2O。合成反應：SO2＋Na2CO3=Na2SO3＋CO22Na2S＋3SO2=2Na2SO3＋3SNa2SO3＋Seq\o(=,\s\up7(△))Na2S2O3滴定反應：I2＋2Na2S2O3=2NaI＋Na2S4O6已知：Na2S2O3·5H2O易溶于水，難溶于乙醇，50℃開始失結晶水。實驗步驟：Ⅰ.Na2S2O3制備：裝置A制備的SO2經過單向閥通入裝置C中的混合溶液，加熱、攪拌，至溶液pH約為7時，停止通入SO2氣體，得產品混合溶液。Ⅱ.產品分離提純：產品混合溶液經蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥，得到Na2S2O3·5H2O產品。Ⅲ.產品純度測定：以淀粉作指示劑，用Na2S2O3·5H2O產品配制的溶液滴定碘標準溶液至滴定終點，計算Na2S2O3·5H2O含量。請回答：(1)步驟Ⅰ單向閥的作用是________；裝置C中的反應混合溶液pH過高或過低將導致產率降低，原因是___________________________________________。(2)步驟Ⅱ下列說法正確的是________。A．快速蒸發(fā)溶液中水分，可得較大晶體顆粒B．蒸發(fā)濃縮至溶液表面出現晶膜時，停止加熱C．冷卻結晶后的固液混合物中加入乙醇可提高產率D．可選用冷的Na2CO3溶液作洗滌劑(3)步驟Ⅲ①滴定前，有關滴定管的正確操作為(選出正確操作并按序排列)：檢漏→蒸餾水洗滌→()→()→()→()→()→開始滴定。A．烘干B．裝入滴定液至零刻度以上C．調整滴定液液面至零刻度或零刻度以下D．用洗耳球吹出潤洗液E．排除氣泡F．用滴定液潤洗2至3次G．記錄起始讀數②裝標準碘溶液的碘量瓶(帶瓶塞的錐形瓶)在滴定前應蓋上瓶塞，目的是____________________________。③滴定法測得產品中Na2S2O3·5H2O含量為100.5%，則Na2S2O3·5H2O產品中可能混有的物質是________。2．CuCl廣泛應用于化工和印染等行業(yè)。某研究性學習小組擬熱分解CuCl2·2H2O制備CuCl，并進行相關探究?！举Y料查閱】【實驗探究】該小組用下圖所示裝置進行實驗（夾持儀器略）請回答下列問題：（1）儀器X的名稱是。（2）實驗操作的先后順序是a→→e（填操作的編號）。a．檢查裝置的氣密性后加入藥品b．熄滅酒精燈，冷卻c.在“氣體入口”處通入干燥HCld．點燃酒精燈，加熱e．停止通入HCl，然后通入N2（3）在實驗過程中，觀察到B中物質由白色變?yōu)樗{色，C中試紙的顏色變化是。（4）裝置D中發(fā)生的氧化還原反應的離子方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________?！咎骄糠此肌浚?）反應結束后，取出CuCl產品進行實驗，發(fā)現其中含有少量的CuCl2或CuO雜質，根據資料信息分析：①若雜質是CuCl2，則產生的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②若雜質是CuO，則產生的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。3．醋酸亞鉻水合物{[Cr（CH3COO）2]2·2H2O，相對分子質量為376}是一種深紅色晶體，不溶于冷水，是常用的氧氣吸收劑。實驗室中以鋅粒、三氯化鉻溶液、醋酸鈉溶液和鹽酸為主要原料制備醋酸亞鉻水合物，其裝置如圖所示，且儀器2中預先加入鋅粒。已知二價鉻不穩(wěn)定，極易被氧氣氧化，不與鋅反應。制備過程中發(fā)生的相關反應如下：Zn（s）＋2HCl（aq）=ZnCl2（aq）＋H2（g）2CrCl3（aq）＋Zn（s）=2CrCl2（aq）＋ZnCl2（aq）2Cr2＋（aq）＋4CH3COO－（aq）＋2H2O（l）=[Cr（CH3COO）2]2·2H2O（s）請回答下列問題：（1）儀器1的名稱是。（2）往儀器2中加鹽酸和三氯化鉻溶液的順序最好是（選下面字母）；目的是________________________________________________________________________。A．鹽酸和三氯化鉻溶液同時加入B．先加三氯化鉻溶液一段時間后再加鹽酸C．先加鹽酸一段時間后再加三氯化鉻溶液（3）為使生成的CrCl2溶液與CH3COONa溶液順利混合，應關閉止水夾（填“A”或“B”，下同），打開止水夾。（4）本實驗中鋅粒要過量，其原因除了讓產生的H2將CrCl2溶液壓入裝置3中與CH3COONa溶液反應外，另一個作用是________________________________________________________________________。（5）已知其他反應物足量，實驗時取用的CrCl3溶液中含溶質9.51g，取用的醋酸鈉溶液為1.5L0.1mo1·L－1；實驗后得干燥純凈的[Cr（CH3COO）2]2·2H2O9.48g，則該實驗所得產品的產率為（不考慮溶解的醋酸亞鉻水合物）。4．草酸（乙二酸）存在于自然界的植物中，其K1＝5.4×10－2，K2＝5.4×10－5。草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水，而其鈣鹽難溶于水。草酸晶體（H2C2O4·2H2O）無色，熔點為101℃，易溶于水，受熱脫水、升華，170℃以上分解。回答下列問題：（1）甲組同學按照如圖所示的裝置，通過實驗檢驗草酸晶體的分解產物。裝置C中可觀察到的現象是________________________________________________________________________________________________________________________________________________，由此可知草酸晶體分解的產物中有。裝置B中的主要作用是。（2）乙組同學認為草酸晶體分解的產物中還有CO，為進行驗證，選用甲組實驗中的裝置A、B和下圖所示的部分裝置（可以重復選用）進行實驗。①乙組同學的實驗裝置中，依次連接的合理順序為A、B、。裝置H反應管中盛有的物質是。②能證明草酸晶體分解產物中有CO的現象是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（3）設計實驗證明：①草酸的酸性比碳酸的強________________________________________________________________________。②草酸為二元酸________________________________________________________________________。5．Cu2SO3·CuSO3·2H2O是一種深紅色固體（以下用M表示）。某學習小組擬測定膽礬樣品的純度，并以其為原料制備M。已知：①M不溶于水和乙醇，100℃時發(fā)生分解反應；②M可由膽礬和SO2為原料制備，反應原理為3Cu2＋＋6H2O＋3SO2eq\o(=,\s\up7(60～80℃))Cu2SO3·CuSO3·2H2O↓＋8H＋＋SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))。Ⅰ.測定膽礬樣品的純度。（1）取wg膽礬樣品溶于蒸餾水配制成250mL溶液，從中取25.00mL于錐形瓶中，加入指示劑，用cmol·L－1EDTA（簡寫成Na4Y）標準溶液滴定至終點（滴定原理：Cu2＋＋Y4－=CuY2－），測得消耗了VmLEDTA標準溶液。則該膽礬樣品的純度為%（用含c、V、w的代數式表示）。如果滴定管裝液前沒有用EDTA標準溶液潤洗，測得的結果會（填“偏高”“偏低”或“無影響”）。Ⅱ.制備M。實驗裝置如下圖所示：（2）實驗室用70%硫酸與亞硫酸鈉粉末在常溫下制備SO2。上圖A處的氣體發(fā)生裝置可從下圖裝置中選擇，最合適的是（填字母）。（3）裝置D中的試劑是。裝置B中水浴加熱的優(yōu)點是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（4）實驗完畢冷卻至室溫后，從錐形瓶中分離產品的操作包括：、水洗、乙醇洗、常溫干燥，得產品Cu2SO3·CuSO3·2H2O。檢驗產品已水洗完全的操作是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。課時作業(yè)33化學實驗中的綜合探究與創(chuàng)新突破1．解析：本題考查硫代硫酸鈉晶體的制備，意在考查考生的綜合實驗能力。（1）單向閥的結構特點是只能允許流體從一端流向另外一端，不能倒流，故可起到防止倒吸的作用。Na2CO3、Na2S水解顯堿性，若pH過高，Na2CO3、Na2S水解過多，會導致反應混合液中的Na2CO3、Na2S與SO2反應不充分；若pH過低，則生成的Na2S2O3會轉化為S和SO2，致使產物損失。（2）蒸發(fā)太快，則結晶速率快，不能得到大晶體顆粒，A項錯誤；蒸發(fā)濃縮溶液時，表面出現晶膜時即可停止加熱，B項正確；由題給已知信息知Na2S2O3·5H2O難溶于乙醇，50℃時開始失去結晶水，故可往冷卻結晶后的固液混合物中加入乙醇以提高產率，C項正確；若選用冷的Na2CO3，溶液作洗滌劑會引入新的雜質，故不能采用冷的Na2CO3溶液進行洗滌，D項錯誤。（3）①滴定管在使用時應先檢驗是否漏液，確定不漏液后先用蒸餾水洗滌，然后用滴定液潤洗2至3次；再裝液，且液面高于零刻度；然后排出滴定管尖嘴處的氣泡；再通過放出滴定管中的液體，調整液體液面至零刻度或零刻度以下；最后記錄起始讀數。②碘具有揮發(fā)性，蓋上碘量瓶的瓶塞，可減少碘的損失。③若產品Na2S2O3·5H2O中混有Na2SO3或Na2S2O3·xH2O（x<5），則消耗的碘增多，測定結果偏大。答案：（1）防止倒吸pH過高，Na2CO3、Na2S反應不充分；pH過低，導致Na2S2O3轉化為S和SO2（2）BC（3）①FBECG②防止碘揮發(fā)損失③Na2SO3；失去部分結晶水的Na2S2O3·5H2O2．解析：第1步：審題干信息，本題題干信息很簡單，提取實驗目的：用熱分解CuCl2·2H2O晶體制取CuCl。第2步：（1）審“流程”，獲取反應條件等有效信息：CuCl2·2H2O要在HCl氣流中加熱先脫結晶水，再繼續(xù)加熱使無水CuCl2分解，若不在HCl氣流中加熱，CuCl2·2H2O將會水解，最終產物為CuO。（2）審“裝置圖”，獲取每個儀器的作用等有效信息：①A為CuCl2·2H2O分解產生CuCl的裝置，氣體入口必須通入HCl氣體；②X干燥管中盛放的無水CuSO4檢驗分解產生的水蒸氣；③C中濕潤的藍色石蕊試紙檢驗HCl以及反應產生的Cl2；④D為尾氣處理裝置，吸收HCl和Cl2。第3步，審問題信息：結合第1步、第2步提取的有效信息，結合題目提出的具體問題，聯想已學過的知識，規(guī)范解答題目中的具體問題。如本題第（2）問，結合第2步中獲取的流程信息的條件控制，必須先通HCl排盡空氣，防止O2影響產品純度，然后點燃酒精燈，在HCl氣流中加熱分解CuCl2·2H2O，最后在HCl氣流中冷卻生成CuCl，即可順利選擇操作順序：a→c→d→b→e。第（3）問，結合第2步獲取的有效信息，知通入C裝置的氣體有HCl和Cl2，再根據HCl和Cl2的性質，即可得出石蕊試紙“先變紅后褪色”的實驗結論。第（4）問中NaOH吸收Cl2屬于氧化還原反應，即可寫出離子方程式。第（5）問，結合流程信息，可知有CuCl2的原因，是分解不完全，可能是“加熱時間不夠”或“溫度偏低”；產生CuO是CuCl2·2H2O發(fā)生水解時“HCl通入的量不足”。答案：（1）球形干燥管（2）c→d→b（3）先變紅后褪色（4）Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O（5）①加熱時間不足或溫度偏低②通入HCl的量不足3．解析：第一步：明確實驗目的、要求及所給原料以鋅粒、CrCl3溶液、CH3COONa溶液和鹽酸為主要原料制備[Cr（CH3COO）2]2·2H2O。第二步：分析制備原理要得到二價Cr，三氯化鉻溶液中需要加入還原劑，選擇Zn作還原劑，發(fā)生的反應為：2CrCl3（aq）＋Zn（s）=2CrCl2（aq）＋ZnCl2（aq），然后Cr2＋與醋酸鈉溶液反應：2Cr2＋（aq）＋4CH3COO－（aq）＋2H2O（l）=[Cr（CH3COO）2]2·2H2O（s）。第三步：解決實際問題例如裝置2分析：①Cr2＋不穩(wěn)定，極易被O2氧化，讓鋅粒與鹽酸先反應產生H2，把裝置2和3中的空氣趕出，避免生成的Cr2＋被氧化；②還有一個作用是利用生成氫氣，使裝置內氣壓增大，將CrCl2溶液壓入裝置3中與CH3COONa溶液順利混合；③裝置2鋅粒要過量，除了讓產生的H2將CrCl2溶液壓入裝置3與CH3COONa溶液反應外，另一個作用是：過量的鋅與CrCl3充分反應得到CrCl2。第四步：產率計算要細算題目中給了CrCl3和CH3COONa兩個量，注意CH3COONa是過量的，根據元素守恒即可算出[Cr（CH3COO）2]2·2H2O的量。答案：（1）分液漏斗（2）C讓鋅粒與鹽酸先反應產生H2，把裝置2和3中的空氣趕出，避免生成的亞鉻離子被氧化（3）BA（4）使鋅與CrCl3充分反應得到CrCl2（5）84.0%4．解析：第（1）問考查CO2的檢驗方法CO2能使澄清石灰水變渾濁第（1）問考查草酸的物理性質草酸的熔點為101℃，故草酸蒸氣遇冷后會冷凝為非氣態(tài)物質，故裝置B的作用是冷凝。冷凝的目的是防止草酸蒸氣進入澄清石灰水生成難溶性CaC2O4對CO2的檢驗造成干擾。第（2）①問考查實驗方案的設計先分析如何排除CO2對CO檢驗的干擾：檢驗CO氣體，應先在H裝置中進行CO還原CuO的反應，氣體進入H裝置前需除去CO中的CO2氣體并檢驗CO2氣體是否除盡，從H裝置中導出的氣體需用澄清石灰水檢驗由CO生成的CO2氣體的存在。再設計實驗流程：第（2）②考查CO的檢驗方法CO還原CuO時，黑色的CuO變成紅色的單質Cu，且CO的氧化產物是CO2。故證明草酸晶體分解產物中有CO的現象是前面D中澄清石灰水無現象，H中的黑色粉末變成紅色，其后的D中澄清石灰水變渾濁。第（3）問考查草酸比碳酸酸性強、二元酸的證明方法向NaHCO3溶液中加入草酸，若有CO2生成，即可證明草酸的酸性強于碳酸，當1mol草酸與NaOH完全中和時，