高考化学(人教通用版)二轮专题复习讲义：专题十五综合实验探究(含答案解析).docx

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[考纲要求] 1.了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。

2.掌握常见气体的实验室制法(包括所用试剂、仪器、反应原理和收集方法)。

3.能根据实验试题要求，做到：(1)设计、评价或改进实验方案；(2)了解控制实验条件的方法；(3)分析或处理实验数据，得出合理结论；(4)绘制和识别典型的实验装置图。

4.各部分实验基础知识与技能的综合应用。

考点一评价型实验题
评价型实验题包括的题型很多，其中比较典型的有物质性质探究型、组成成分探究型、物质
制备和应用探究型等，该类试题一般以实验装置图的形式给出实验的流程，其实验流程与考查内容一般为
1．气体制备装置的选择及注意事项
装置选择注意事项
固体与固体加热装置①试管口应稍向下倾斜，防止产生的水蒸气在试管口冷凝后倒流而引起试管炸裂；②铁夹应夹在距试管口约
1
3
处；③胶塞中的导管伸入试管里面不能太长，否则会阻碍气体的导出
固体与液体不加热装置①块状固体与液体在常温下反应制备气体时可用启普发生器，如图甲，当制取气体的量不多时，也可采用简易装置，如图乙；②装置乙、丁、戊、己中长颈漏斗的下端应伸入液面以下，否则起不到液封的作用；③加入的液体反应物(如酸)要适当；④粉末状固体与液体反应或产物为糊状物时常采用装置丙
固体与液体(液体与液体)加热装置①先把固体药品加入烧瓶中，然后滴加液体药品，要注意液体滴加的速度，保证产气速率平稳，易于收集；②若使用分液漏斗，则需要在滴液的过程中，打开漏斗活塞，以保证液体能够顺利滴下；
③分液漏斗中的液体滴完后，要关闭漏斗活塞，防止气体经漏斗逸出；④装置乙中的温度计必须插在反应液中；⑤烧瓶加热需要垫石棉网
2.气体的干燥方法与干燥装置
气体的干燥方法气体干燥选择干燥剂
的原则
①不减原则：即通过干燥操作之后，目标
气体的量不能减少；②不反应原则：干燥
剂不能与目标气体反应
酸性干
燥剂
浓H2SO4
可以干燥H2、O2、N2、CO2、CO、Cl2、HCl、
SO2、CH4和C2H4等气体
碱性干
燥剂
碱石灰
主要用于干燥NH3，但也可干燥H2、O2、N2、
CO和CH4等
中性干
燥剂
CaCl2
可以干燥H2、O2、N2、CO2、Cl2、HCl和H2S
等，但不能干燥NH3
气体的干燥装置盛装液态干燥剂，用于干燥气体；也可以盛装其他液体试剂，用来对酸性或中性气体进行除杂
盛装碱石灰和CaCl2等固体干燥剂
甲装置可以盛装液体干燥剂或固体干燥剂，乙和丙装置只能盛装固体干燥剂
3.气体的收集装置及方法
排水法①难溶或微溶于水，且与水不发生化学反应的气体，都可用排水集气法收集；②用排水集气法收集气体时，导管不伸入试管(或集气瓶)底部
向上排空
气法①比空气密度大的气体可用向上排空气法收集；
②用排空气法收集气体时，导管一定要伸入集气瓶(或试管)底部，目的是把集气瓶(或试管)中的空气尽量排出；③为防止外界空气向集气瓶内扩散，集气瓶口可盖上毛玻璃片，若用试管收集时，可在试管口塞上一小团疏松的棉花
向下排空
气法比空气密度小的气体可用向下排空气法收集，如H2、NH3和CH4等气体
排特殊溶
液法①氯气可用排饱和食盐水的方法收集；②二氧化碳可用排饱和碳酸氢钠溶液的方法收集
4.常见尾气处理装置及方法
处理方法液体吸收法点燃法收集法处理装置
适用气体装置A适用于吸收溶解度小
的气体，如Cl2、CO2等；装置
B、C可吸收溶解度大的气体，
如HCl、HBr、NH3等
CH4、CH2===CH2、H2、
CO等
CO、NH3、H2S等
题组一 物质制备探究型
1．[2013·山东理综，30(1)]TiO 2既是制备其他含钛化合物的原料，又是一种性能优异的白色颜料。

实验室利用反应TiO 2(s)＋CCl 4(g)=====△
TiCl 4(g)＋CO 2(g)，在无水无氧条件下制备TiCl 4，实验装置示意图如下：
有关物质性质如下表：
物质 熔点/℃ 沸点/℃ 其他 CCl 4 －23 76 与TiCl 4互溶 TiCl 4
－25
136
遇潮湿空气产生白雾
仪器A 的名称是________。

装置E 中的试剂是_______________________________。

反应开始前依次进行如下操作：
组装仪器、________、加装药品、通N 2一段时间后点燃酒精灯。

反应结束后的操作包括：①停止通N 2 ②熄灭酒精灯 ③冷却至室温。

正确的顺序为________(填序号)。

欲分离D 中的
液态混合物，所采用操作的名称是________。

答案干燥管浓H2SO4检查气密性②③①分馏(或蒸馏)
解析注意审题，该反应是在无水无氧条件下制备的；安装完装置，应首先检查气密性，然后装入药品。

根据反应条件，N2必须进行干燥处理(干燥管)。

然后通过N2排除装置内的空气(O2)，点燃酒精灯，使反应发生。

为了防止倒吸，反应结束后，应先熄灭酒精灯，再冷却到室温，最后停止通N2。

在D中冷凝的液体有CCl4和TiCl4，根据沸点不同，可采用分馏的方法分离。

题组二物质性质探究型
2．某研究小组利用下图装置探究温度对氨气还原Fe2O3的影响(固定装置略)。

完成下列填空：
(1)实验时中A有大量紫红色的烟气，则NH4I的分解产物为____________________________ (至少填三种)， E装置的作用是___________________________________________________。

(2)装置B中的反应方程式： _______________________________________________，
D装置的作用____________________________________________________________。

某研究小组按上图装置进行对比实验，甲组用酒精灯、乙组用酒精喷灯对装置C加热，反应产物均为黑色粉末(纯净物)，两组分别用各自的产物进行以下探究实验，完成下列填空：步骤操作甲组现象乙组现象
1 取黑色粉末加入稀盐酸溶解，无气泡溶解，有气泡
2 取步骤1中溶液，滴加KSCN溶液变血红色无现象
3 向步骤2溶液中滴加新制氯水红色先变深后褪去先变红后也褪色
(3)乙组得到的黑色粉末是______________________。

(4)甲组步骤1中反应的离子方程式为________________________________________。

(5)乙组步骤3中，溶液变红的原因为________________________________________。

溶液褪色可能的原因及其验证方法为________________________________________。

(6)若装置C 中Fe 2O 3反应后的产物是两种氧化物组成的混合物，为研究氧化物的组成，研究小组取样品7.84 g 在加热条件下通入氨气，完全反应后，停止加热，反应管中得到铁粉，冷却后，称得质量为5.6 g ，则混合物的组成为____________________(填化学式)。

答案 (1)NH 3、H 2、I 2(HI) 吸收多余的氨气 (2)Zn ＋I 2=====△
ZnI 2 作安全瓶 (3)Fe 粉
(4)Fe 3O 4＋8H ＋
===2Fe 3＋
＋Fe 2＋
＋4H 2O
(5)Fe 2＋
被氧化成Fe 3＋
，Fe 3＋
遇SCN －
显血红色 假设SCN －
被Cl 2氧化，向溶液中再加入KSCN 溶液，若出现红色，则假设成立(其他合理答案均可) (6)Fe 2O 3和FeO(或Fe 2O 3和Fe 3O 4)
解析 根据A 中的现象，有I 2生成，其原理为NH 4I=====△
NH 3↑＋HI ↑，2HI
△
H 2＋I 2。

后续反应及装置作用依次为B ：Zn ＋I 2=====△
ZnI 2，碱石灰可吸收NH 3中的HI ，在C 中发生NH 3还原Fe 2O 3的反应；由于NH 3污染空气，所以E 装置用来吸收NH 3，为了防止倒吸，D 起到安全瓶的作用。

根据甲组现象，C 中无Fe 生成，有＋3价和＋2价铁存在，根据乙组现象，C 中有Fe 生成，不存在Fe 3＋
，仅有Fe 2＋
，所以乙组得到的黑色粉末为Fe 粉。

而甲组得到的黑色粉末为Fe 3O 4，与盐酸反应的离子方程式为Fe 3O 4＋8H ＋
===2Fe 3＋
＋Fe 2＋
＋4H 2O 。

(5)在乙组中，由于Fe 2＋
被氯水氧化成Fe 3＋
，Fe 3＋
与SCN －
反应生成血红色溶液，红色再褪去的原因可能是SCN －
被Cl 2氧化。

可利用再加入KSCN ，观察红色是否恢复来证明。

(6)n (Fe)＝0.1 mol ，n (O)＝(7.84－5.6) g
16 g ·mol
－1＝0.14 mol
n (Fe)n (O)＝0.1 mol 0.14 mol ＝5
7
因为23＜57＜1或23＜57＜3
4，所以两种铁的氧化物应该是Fe 2O 3和FeO 或Fe 2O 3和Fe 3O 4的混合物。

题组三 物质成分探究型
3．铜与浓硫酸反应，实验装置如图所示。

(1)装置A 中发生反应的化学方程式为_______________________________________、 反应过程中试管B 中的现象是______________________________________________， 试管C 的作用是______________________。

(2)导管D 的下端(虚线段)应位于________(填“液面上”或“液面下”)，导管D 的作用有：①实验结束后排除装置中的SO 2，②________________________________________。

实验中发现试管内除了产生白色固体外，在铜丝表面还有黑色固体甲生成，甲中可能含有CuO 、Cu 2O 、CuS 、Cu 2S 。

为探究甲的成分，进行了以下的实验。

查阅资料可知：Cu 2O ＋2HCl===CuCl 2＋Cu ＋H 2O,2Cu 2O ＋O 2=====煅烧
4CuO,2CuS ＋3O 2=====煅烧
2CuO ＋2SO 2，Cu 2S ＋2O 2=====煅烧
2CuO ＋SO 2。

CuS 、Cu 2S 和稀盐酸不反应。

(3)固体乙在空气中煅烧时，使用的实验仪器除了玻璃棒、三脚架、酒精灯外，还必须有：________________________________________________________________________。

(4)煅烧过程中，除上述反应外，还可能发生反应的方程式为____________________。

(5)结论：甲中有CuO ，还肯定含有的物质是____________________。

答案 (1)Cu ＋2H 2SO 4(浓)=====△
CuSO 4＋SO 2↑＋2H 2O 品红溶液褪色 吸收多余的SO 2，防止污染空气
(2)液面下 防倒吸 (3)泥三角、坩埚(坩埚钳) (4)2Cu ＋O 2=====△
2CuO (5)CuS
解析 (1)Cu 在加热的条件下被浓H 2SO 4氧化，浓H 2SO 4被还原成SO 2，SO 2能使品红溶液褪色，多余的SO 2被NaOH 溶液吸收，防止污染空气。

(2)为了防止SO 2从导管D 逸出，所以导管D 的下端应位于液面下，其作用一是为了防止倒吸，二是可以在实验结束后排除装置中的SO 2。

(3)煅烧固体应使用坩埚，还有泥三角、玻璃棒、酒精灯等仪器。

由方程式可推断，CuS ～CuO ，质量减小，Cu 2S ～2CuO 质量不变，所以根据m 2＜m 1，甲中除CuO 外，还一定含有CuS 。

若黑色固体中还含有Cu 2O ，在酸性条件下生成Cu ，所以在煅烧过程中，还可能发生2Cu ＋O 2=====△
2CuO 。

题组四 反应原理探究型
4．某些资料认为NO 、NO 2不能与Na 2O 2反应。

某小组学生提出质疑，他们从理论上分析过氧化钠和二氧化氮都有氧化性，根据化合价升降原则提出假设： 假设Ⅰ.过氧化钠氧化二氧化氮 假设Ⅱ.二氧化氮氧化过氧化钠 (1)小组甲同学设计实验如下：
①试管A 中反应的化学方程式是___________________________________________。

②待试管B 中收集满气体，向试管B 中加入适量Na 2O 2粉末，塞紧塞子，轻轻振荡试管内粉末，观察到红棕色气体迅速消失；再将余烬木条迅速伸进试管内，看见木条复燃。

甲同学认为假设Ⅱ正确；乙同学认为该装置不能达到实验目的，为达到实验目的，在A 、B 之间增加一个装置，该装置的作用是____________________。

③乙同学用改进后装置，重复了甲同学的实验操作，观察到红棕色气体迅速消失；余烬木条未复燃。

得出结论：假设Ⅰ正确。

NO2和Na2O2反应的方程式是_______________________
________________________________________________________________________。

(2)丙同学认为NO易与O2发生反应，应更易被Na2O2氧化。

查阅资料：①2NO＋Na2O2===2NaNO2
②6NaNO2＋3H2SO4===3Na2SO4＋2HNO3＋4NO↑＋2H2O；
③酸性条件下，NO或NO－2都能与MnO－4反应生成NO－3和Mn2＋
丙同学用下图所示装置(部分夹持装置略)探究NO与Na2O2的反应。

①B中观察到的主要现象是________________________________________________，
F装置的作用是__________________________________________________________。

②在反应前，打开弹簧夹，通入一段时间N2，目的是____________________________。

③充分反应后，检验D装置中发生反应的实验是_____________________________________。

答案(1)①Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
②除去生成NO2气体中混有的水蒸气
③Na2O2＋2NO2===2NaNO3
(2)①铜片逐渐溶解，溶液变为蓝色，有无色气泡产生
吸收未反应的NO
②将装置中的空气排出
③取D装置中产物少许，加入稀盐酸，若产生无色气体，遇到空气变为红棕色，则产物是亚硝酸钠
解析(1)①Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；②因为进入B的NO2中含有水蒸气，所以应在A、B之间组装一个干燥NO2的装置；③根据现象，Na2O2氧化NO2，反应原理为Na2O2＋2NO2===2NaNO3。

(2)A中发生反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O；B中发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3
＋NO,3Cu＋8HNO3===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，CaCl2干燥NO，之后NO和Na2O2反应，E中的无
水CaCl2可防止F中的水蒸气进入D，避免干扰实验。

在F中酸性KMnO4溶液氧化NO，防止污染空气。

根据以上原理，B中现象为铜片逐渐溶解，溶液变为蓝色，有无色气泡产生。

在反
应前通入N2，目的是排尽装置内的空气。

可利用信息②检验D中产物。

考点二定量测定型实验题
常见的定量测定型实验题包括混合物成分的测定、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．气体体积的测量
(1)量气装置的改进
(2)量气时应注意的问题
①量气时应保持装置处于室温状态。

②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。

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
如可采取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被吸收剂吸收的方法。

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则测量体积。

(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减小值；另一种方法是称吸收装置前后的质量增大值。

(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。

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。

题组一滴定实验，在定量测定实验中的应用
1．(2014·新课标全国卷Ⅱ，28)某小组以CoCl2·6H2O、NH4Cl、H2O2、浓氨水为原料，在活
性炭催化下，合成了橙黄色晶体X，为确定其组成，进行如下实验。

①氨的测定：精确称取w g X，加适量水溶解，注入如图所示的三颈瓶中，然后逐滴加入足量10% NaOH溶液，通入水蒸气，将样品液中的氨全部蒸出，用V1 mL c1 mol·L－1的盐酸标准溶液吸收。

蒸氨结束后取下接收瓶，用c2 mol·L－1 NaOH标准溶液滴定过剩的HCl，到终点时消耗V2 mL NaOH溶液。

②氯的测定：准确称取样品X，配成溶液后用AgNO3标准溶液滴定，K2CrO4溶液为指示剂，至出现淡红色沉淀不再消失为终点(Ag2CrO4为砖红色)。

回答下列问题：
(1)装置中安全管的作用原理是______________________________________________
________________________________________________________________________。

(2)用NaOH标准溶液滴定过剩的HCl时，应使用________式滴定管，可使用的指示剂为________。

(3)样品中氨的质量分数表达式为________________。

(4)测定氨前应该对装置进行气密性检验，若气密性不好测定结果将________(填“偏高”或“偏低”)。

(5)测定氯的过程中，使用棕色滴定管的原因是______________________________________；滴定终点时，若溶液中c(Ag＋)＝2.0×10－5mol·L－1，c(CrO2－4)为________ mol·L－1。

[已知：K sp(Ag2CrO4)＝1.12×10－12]
(6)经测定，样品X中钴、氨和氯的物质的量之比为1∶6∶3，钴的化合价为________。

制备X的化学方程式为________________________________________________________
________________________________________________________________________；
X的制备过程中温度不能过高的原因是______________________________________
________________________________________________________________________。

答案(1)当A中压力过大时，安全管中液面上升，使A瓶中压力稳定
(2)碱 酚酞(或甲基红)
(3)(c 1V 1－c 2V 2)×10－3×17w
×100% (4)偏低
(5)防止硝酸银见光分解 2.8×10－3
(6)＋3 2CoCl 2＋2NH 4Cl ＋10NH 3＋H 2O 2===2[Co(NH 3)6]Cl 3＋2H 2O 温度过高过氧化氢分解、氨气逸出
解析 (1)若没有A 中的安全管，当A 中产生气体时，会因装置压力过大发生危险；反之，有安全管存在，当A 中压力过大时，安全管中的液面会上升，使A 瓶中压力稳定。

(2)由题意知，用NaOH 标准溶液滴定过剩的HCl 时，NaOH 溶液应放入碱式滴定管中，可使用酚酞作指示剂，滴定至终点时溶液由无色变为浅红色。

(3)已知盐酸的总的物质的量为c 1 mol ·L －1×V 1 mL ×10－3 L ·mL －1＝c 1V 1×10－3 mol ，NH 3反应完后剩余的盐酸用NaOH 标准溶液滴定，可求出剩余的盐酸为c 2×V 2×10－3 mol ，由NH 3＋
HCl===NH 4Cl 可求出NH 3的物质的量。

进而求出w g X 中的含氨量，即(c 1V 1－c 2V 2)×10－3×17w
×100%。

(4)若装置气密性不好，会有NH 3外逸，而不被HCl 吸收，则剩余的HCl 的物质的量会增多，消耗NaOH 增多，即c 2V 2的值增大，由(3)中计算式可知氨的测定结果偏低。

(5)AgNO 3是见光易分解的物质，使用棕色滴定管的目的是防止AgNO 3见光分解而影响实验结果；由Ag 2CrO 4的溶度积常数K sp ＝1.12×10－12，c (Ag ＋)＝2.0×10－5 mol ·L －1，可求出c (CrO 2－
4)
＝K sp c 2(Ag ＋)＝1.12×10－12(2.0×10－5)2 mol ·L －1＝2.8×10－3 mol ·L －1。

(6)样品X 中钴、氨和氯的物质的量之比为1∶6∶3，可写出化学式为[Co(NH 3)6]Cl 3，由化合物中正负化合价代数和为0计算，NH 3整体为0价，氯为－1价，故Co 为＋3价；从而推出制备X 的化学方程式为2CoCl 2＋2NH 4Cl ＋10NH 3＋H 2O 2===2[Co(NH 3)6]Cl 3＋2H 2O 。

由于温度过高时H 2O 2易分解、NH 3易挥发，故制备过程中温度不能过高。

题组二 装置质量变化在定量测定实验中的应用
2．(2014·北京理综，27)碳、硫的含量影响钢铁性能，碳、硫含量的一种测定方法是将钢样中碳、硫转化为气体，再用测碳、测硫装置进行测定。

(1)采用装置A ，在高温下将x 克钢样中碳、硫转化为CO 2、SO 2。

①气体a 的成分是________________。

②若钢样中硫以FeS 形式存在，A 中反应：3FeS ＋5O 2=====高温
1________＋3________。

(2)将气体a 通入测硫装置中(如右图)，采用滴定法测定硫的含量。

①H 2O 2氧化SO 2的化学方程式
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

②用NaOH 溶液滴定生成的H 2SO 4，消耗z mL NaOH 溶液，若消耗1 mL NaOH 溶液相当于硫的质量为y 克，则该钢样中硫的质量分数：________。

(3)将气体a 通入测碳装置中(如下图)，采用重量法测定碳的含量。

①气体a 通过B 和C 的目的是_____________________________________________。

②计算钢样中碳的质量分数，应测量的数据是________________________________ ________________________________________________________________________。

答案 (1)①SO 2、CO 2、O 2 ②Fe 3O 4 SO 2
(2)①H 2O 2＋SO 2===H 2SO 4 ②yz x
(3)①排除SO 2对CO 2测定的干扰 ②CO 2吸收瓶吸收CO 2前、后的质量
解析 (1)①钢样(含有铁、碳、硫)在高温下与O 2反应，除生成CO 2、SO 2外，还有剩余的O 2，故气体a 中含有CO 2、SO 2、O 2。

②该反应中，S 元素由－2价被氧化为＋4价，即生成SO 2，再结合元素守恒及元素的化合价升降总数相等，配平该反应方程式：3FeS ＋5O 2=====高温Fe 3O 4＋3SO 2。

(2)①H 2O 2具有强氧化性，SO 2具有强还原性，二者发生氧化还原反应生成H 2SO 4，化学方程式为H 2O 2＋SO 2===H 2SO 4。

②消耗1 mL NaOH 溶液相当于硫的质量为y g ，则消耗z mL NaOH 溶液相当于硫的质量为yz g ，
那么钢样中硫的质量分数为yz g x g ＝yz x。

(3)①装置B 中活性MnO 2将SO 2氧化。

装置C 中K 2Cr 2O 7­浓H 2SO 4具有强氧化性，用于吸收气体a 中的SO 2，防止SO 2进入CO 2吸收瓶，影响实验结果。

②实验中应测定实验前后CO 2吸收瓶的质量变化，从而确定CO 2的质量，继而求出钢样中碳的质量分数。

考点三 化工流程型实验题
化学工艺流程题是近年来高考中备受关注的一种题型，该类题是将化工生产过程中的主要生产阶段即生产流程用框图形式表示出来，并根据生产流程中涉及的化学知识步步设问，构成与化工生产紧密联系的化学工艺流程题，它一般分为题头介绍、流程图示、问题设计三部分。

题组一根据化工流程探究反应原理
1．(2014·江苏，16)烟气脱硫能有效减少二氧化硫的排放。

实验室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制备碱式硫酸铝[Al2(SO4)x(OH)6－2x]溶液，并用于烟气脱硫研究。

(1)酸浸时反应的化学方程式为________________________________；滤渣Ⅰ的主要成分为________________(填化学式)。

(2)加CaCO3调节溶液的pH至 3.6，其目的是中和溶液中的酸，并使Al2(SO4)3转化为Al2(SO4)x(OH)6－2x。

滤渣Ⅱ的主要成分为________________________(填化学式)；若溶液的pH 偏高，将会导致溶液中铝元素的含量降低，其原因是___________________________________ (用离子方程式表示)。

(3)上述流程中经完全热分解放出的SO2量总是小于吸收的SO2量，其主要原因是________________________________；与吸收SO2前的溶液相比，热分解后循环利用的溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)。

答案(1)Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O SiO2
(2)CaSO43CaCO3＋2Al3＋＋3SO2－4＋3H2O===2Al(OH)3＋3CaSO4＋3CO2↑
(3)溶液中的部分SO2－3被氧化成SO2－4减小
解析(1)酸浸时能与H2SO4反应的是Al2O3，H2SO4与Al2O3反应生成盐和水，SiO2不和H2SO4反应，成为滤渣。

(2)CaCO3和溶液中的H2SO4反应生成CaSO4；如果pH偏高，一部分Al3＋会转化为Al(OH)3沉淀，离子方程式为3CaCO3＋2Al3＋＋3SO2－4＋3H2O===2Al(OH)3＋3CaSO4＋3CO2↑。

(3)热分解时，一部分亚硫酸盐被氧化为硫酸盐，不能分解成为SO2；SO2溶于水生成H2SO3，会中和溶液中的部分OH－，使溶液的pH减小。

题组二根据化工流程考查实验操作
2．铬铁矿的主要成分的化学式为FeO·Cr2O3，还含有SiO2、Al2O3等杂质。

工业上常采用固体碱熔氧化法用铬铁矿粉制备重铬酸钾，流程为
已知：①NaFeO 2遇水强烈水解；
②重铬酸钾为橙红色针状晶体，溶于水，不溶于乙醇，有强氧化性；
③2CrO 2－4＋2H ＋Cr 2O 2－
7＋H 2O (1)灼烧操作一般在坩埚中进行，下列物质适合用来制作此实验坩埚材料的是________。

A ．铁
B ．氧化铝
C ．石英
D ．陶瓷
(2)①铬铁矿经粉碎处理的目的是____________________________________________； ②写出Cr 2O 3和纯碱、氧气反应生成Na 2CrO 4的化学方程式为__________________
________________________________________________________________________； ③NaFeO 2水浸时强烈水解生成氢氧化铁沉淀，离子方程式为___________________。

(3)滤液1的成分除Na 2CrO 4、NaOH 外，还含有______________________________
_____________________________________________________________________(填化学式)。

(4)通过途径1从Na 2CrO 4溶液获得K 2Cr 2O 7晶体，操作步骤有：“酸化”→加KCl 固体→蒸发浓缩→操作a →过滤→洗涤→干燥。

①“酸化”步骤用醋酸调节溶液pH ＜5，其目的是____________________________； ②操作a 的名称__________________________________________________________。

答案 (1)A
(2)①增大反应物的表面积，加快反应速率
②2Cr 2O 3＋3O 2＋4Na 2CO 3=====高温4Na 2CrO 4＋4CO 2
③FeO －2＋2H 2O===Fe(OH)3↓＋OH －
(3)NaAlO 2、Na 2SiO 3
(4)①使2CrO 2－4＋2H ＋Cr 2O 2－7＋H 2O 的平衡向正反应方向移动，尽量将CrO 2－4转化为Cr 2O 2－
7 ②冷却结晶
解析 (1)因为纯碱、固体NaOH 参与反应，所以不能用氧化铝坩埚、石英坩埚以及陶瓷坩埚。

(2)①在化工生产中，把固体粉碎，目的是增大反应物的接触面积，加快反应速率。

②Cr 2O 3与O 2、Na 2CO 3发生反应的原理为
Na 2CO 3=====高温Na 2O ＋CO 2↑
2Cr 2O 3＋3O 2＋4Na 2O===4Na 2CrO 4
即2Cr 2O 3＋3O 2＋4Na 2CO 3=====高温4Na 2CrO 4＋4CO 2
③FeO －2＋2H 2O===Fe(OH)3↓＋OH －
可根据电荷守恒判断有OH －生成。

(3)因为在反应器中发生反应
SiO 2＋2NaOH===Na 2SiO 3＋H 2O
Al 2O 3＋2NaOH===2NaAlO 2＋H 2O
所以滤液1中除Na 2CrO 4、NaOH 外，还含有NaAlO 2和Na 2SiO 3。

(4)①根据信息2CrO 2－4＋2H ＋Cr 2O 2－7＋H 2O ，所以调节pH ＜5，其目的是使上述平衡向右移动，尽可能使CrO 2－4转化为Cr 2O 2－7。

②根据操作过程中的蒸发浓缩，操作a 的名称应是冷却结晶。

考点四 高考实验的新宠——有机制备实验
“有机实验”在新课标中频频出现，主要涉及到有机物的制备、有机物官能团性质实验探究等。

常常考查蒸馏和分液操作、反应条件的控制、产率的计算等问题。

(1)分离液体混合物的方法
方法
适用条件 实例 说明 萃取 互不相溶的液体混合物 分离CCl 4和水等 分液时下层液体从下口流
出，上层液体从上口倒出
蒸馏
两种或两种以上互溶的液体，沸点相差较大 分离酒精和水
在蒸馏烧瓶中放少量碎瓷
片，防止液体暴沸 (2)蒸馏装置
1．(2014·新课标全国卷Ⅰ，26)乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素的成分之一，具有香蕉的香味，实验室制备乙酸异戊酯的反应、装置示意图和有关数据如下：
相对分子质量
密度
/(g·cm－
3)
沸点
/℃
水中溶
解性
异戊醇88 0.812 3 131 微溶
乙酸60 1.049 2 118 溶
乙酸异戊酯130 0.867 0 142 难溶
实验步骤：
在A中加入4.4 g异戊醇、6.0 g乙酸、数滴浓硫酸和2～3片碎瓷片，开始缓慢加热A，回流50 min。

反应液冷至室温后倒入分液漏斗中，分别用少量水、饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤；分出的产物加入少量无水MgSO4固体，静置片刻，过滤除去MgSO4固体，进行蒸馏纯化，收集140～143 ℃馏分，得乙酸异戊酯3.9 g。

回答下列问题：
(1)仪器B的名称是________。

(2)在洗涤操作中，第一次水洗的主要目的是__________________________________，
第二次水洗的主要目的是__________________________________________________。

(3)在洗涤、分液操作中，应充分振荡，然后静置，待分层后________(填标号)。

a．直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的上口倒出
b．直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的下口放出
c．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从下口放出
d．先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从上口倒出
(4)本实验中加入过量乙酸的目的是__________________________________________
________________________________________________________________________。

(5)实验中加入少量无水MgSO4的目的是_____________________________________。

(6)在蒸馏操作中，仪器选择及安装都正确的是______(填标号)。

(7)本实验的产率是________(填标号)。

a．30% b．40%
c．60% d．90%
(8)在进行蒸馏操作时，若从130 ℃开始收集馏分，会使实验的产率偏____(填“高”或“低”) ，其原因是______________________________________________________
________________________________________________________________________。

答案(1)球形冷凝管(2)洗掉大部分硫酸和醋酸洗掉碳酸氢钠(3)d (4)提高醇的转化率(5)干燥(6)b (7)c (8)高会收集少量未反应的异戊醇
解析(1)仪器B是球形冷凝管，起冷凝回流作用。

(2)第一次水洗，主要洗去大部分硫酸和醋酸，第二次水洗除掉NaHCO3杂质。

(3)乙酸异戊酯的密度小于水，在水层上方。

分液时先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从上口倒出。

(4)该反应为可逆反应，加入过量乙酸，能够提高异戊醇的转化率。

(5)加入无水MgSO 4固体的目的是除去混合物中的少量水分。

(6)蒸馏操作中，需要测定馏分的温度，所以温度计水银球应放在蒸馏烧瓶的支管口处，b 和c 中温度计位置均正确，但c 中的冷凝装置为球形冷凝管，它一般用作反应装置，主要用于冷凝回流，使反应更彻底，故只有b 项正确。

(7)据
可知，4.4 g 异戊醇完全反应消耗
3.0 g 乙酸，故乙酸有剩余，生成乙酸异戊酯的理论产量为6.5 g ，故该反应的产率为3.9 g
6.5 g ×
100%＝60%。

(8)异戊醇的沸点为131 ℃，蒸馏时，若从130 ℃开始收集馏分，将会有一部分未反应的异戊醇被蒸出，使产率偏高。

2．(2014·浙江理综，28)葡萄糖酸钙是一种可促进骨骼生长的营养物质。

葡萄糖酸钙可通过以下反应制得：
C 6H 12O 6(葡萄糖)＋Br 2＋H 2O ―→C 6H 12O 7(葡萄糖酸)＋2HBr 2C 6H 12O 7＋CaCO 3―→Ca(C 6H 11O 7)2(葡萄糖酸钙)＋H 2O ＋CO 2↑ 相关物质的溶解性见下表：
物质名称 葡萄糖酸钙 葡萄糖酸 溴化钙 氯化钙 水中的溶解性 可溶于冷水易溶于热水
可溶 易溶 易溶 乙醇中的溶解性 微溶
微溶
可溶
可溶
实验流程如下：
C 6H 12O 6溶液――――――――→滴加3%溴水/55 ℃
①――――――→过量CaCO 3/70 ℃
②
―――→趁热过滤③――→乙醇
④悬浊液――→抽滤
⑤――→洗涤
⑥――→干燥
⑦Ca(C 6H 11O 7)2 请回答下列问题：
(1)第①步中溴水氧化葡萄糖时，下列装置中最适合的是________。