2020高考化学三轮复习 热点题型专训 高考主观题 第26题 综合实验题

第26题综合实验题
题组一有机物制备实验过程分析专练
[解题指导]
1．审清反应原理(试剂要求、反应条件、产物性质)。

2．审清装置的设计问题
(1)球形冷凝管中的水流方向(下口进水，上口出水)。

(2)温度计的位置。

(3)烧瓶、三颈瓶的容量大小。

(4)尾气处理、加热方式(水浴、油浴等)。

3．审清实验步骤
(1)加试剂顺序。

(2)反应制备。

(3)除杂分离提纯试剂和方法。

4．审清反应物的量，确定过量反应物，用少量反应物计算产品的理论量，再算产率。

[挑战满分](限时30分钟)
1．已知用P2O5作催化剂，加热乙醇可制备乙烯，反应温度为80～210 ℃。

某研究性小组设计了如下的装置制备并检验产生的乙烯气体(夹持和加热仪器略去)。

(1)仪器a的名称为________。

(2)用化学方程式表示上述制备乙烯的原理_____________________________
________________________________________________________________________。

(3)已知P2O5是一种酸性干燥剂，吸水放出大量热，在实验过程中P2O5与乙醇能发生作用，因反应用量的不同，会生成不同的磷酸酯，它们均为易溶于水的物质，沸点较低。

写出乙醇和
磷酸反应生成磷酸二乙酯的化学方程式(磷酸用结构式表示为)_________ _____________________________________________________________________________。

(4)该装置中还缺一种必备仪器，该仪器为________________。

某同学认为即使添加了该仪器，
上述装置验证产生了乙烯也不够严密，仍需在酸性高锰酸钾溶液之前添加洗气装置，其理由为________________________________________________________________________。

答案 (1)球形冷凝管或冷凝管
(2)C 2H 5OH ――→80～210 ℃P 2O 5
C 2H 4↑＋H 2O (3) ＋2C 2H 5OH 浓H 2SO 4
△
＋2H 2O
(4)温度计 没有排除乙醇的干扰(或在通过酸性高锰酸钾溶液之前，应该除乙醇)(只要答出乙醇就可以，有没有磷酸酯都行)
解析 (1)仪器a 为球形冷凝管。

(2)乙醇消去制备乙烯的方程式：C 2H 5OH ―――――→80～210 ℃P 2O 5
C 2H 4↑＋H 2O 。

(3)根据酯化反应规律为醇羟基去氢，酸去羟基，剩余部分连在一起，故乙醇和磷酸反应生成磷酸二乙酯的化学方程式为＋2C 2H 5OH 浓H 2SO 4
△
＋2H 2O 。

(4)乙醇容易挥发，所以本实验需要控制温度，故还缺少温度计，由
于乙醇也可使酸性高锰酸钾溶液褪色，故在通过酸性高锰酸钾溶液之前，应该除乙醇。

2．阿司匹林(乙酰水杨酸，)是世界上应用最广泛的解热、镇痛和抗炎药。

乙酰水杨酸受热易分解，分解温度为128～135 ℃。

某学习小组在实验室以水杨酸(邻羟基苯甲酸)与乙酸酐[(CH 3CO)2O]为主要原料合成阿司匹林，制备基本操作流程如下：
主要试剂和产品的物理参数如下：
名称 相对分子质量 熔点或沸点/℃ 水 水杨酸
138 158(熔点) 微溶 醋酸酐
102 139.4(沸点) 反应 乙酰水杨酸 180 135(熔点) 微溶
(1)①合成阿司匹林时，最合适的加热方式是__________________________________。

②抽滤所得粗产品要用少量冰水洗涤，则洗涤的具体操作是____________________________。

(2)提纯粗产物时加入饱和NaHCO 3溶液至没有CO 2产生为止，再抽滤，则加饱和NaHCO 3溶液的目的是_____________________________________________________。

另一种改进的提纯方法，称为重结晶提纯法。

方法如下：
粗产品――→乙酸乙酯沸石――→加热回流――→趁热过滤――→冷却抽滤――→洗涤干燥
乙酰水杨酸 (3)改进的提纯方法中加热回流的装置如图所示：
①用温度计的目的是_________________________________________________；
冷凝水从________(填“b”或“c”)口流入。

②重结晶提纯法所得产品的有机杂质要比原方案少的原因是__________________ ________________________________________________________________________。

(4)检验产品中是否含有水杨酸的化学方法是______________________________
________________________________________________________________________。

(5)该学习小组在实验中原料用量：2.0 g 水杨酸、5.0 mL 醋酸酐(ρ＝1.08 g·cm －3
)，最终称得产品m ＝2.2 g ，则所得到乙酰水杨酸的产率为________。

答案 (1)①水浴加热
②关小水龙头，向布氏漏斗中加冰水至浸没沉淀物，待洗液完全滤出，洗涤2～3次
(2)使乙酰水杨酸与NaHCO 3溶液反应转化为易溶于水的乙酰水杨酸钠，与不溶性杂质分离
(3)①控制反应温度，防止乙酰水杨酸受热分解 b
②水杨酸等有机杂质易溶于乙酸乙酯，冷却结晶时溶解在乙酸乙酯中很少结晶出来
(4)取少量结晶于试管中，加蒸馏水溶解，滴加FeCl 3溶液，若溶液呈紫色，则含水杨酸
(5)84.3%
解析(1)①合成阿司匹林时，需要控制温度在85～90 ℃，所以最合适的加热方式是水浴加热。

②水杨酸微溶于水，温度越高，溶解度越大，所以为了要得到纯净的阿司匹林，抽滤所得粗产品要用少量冰水来洗涤。

洗涤的具体操作是关小水龙头，向布氏漏斗中加冰水至浸没沉淀物，待洗液完全滤出，洗涤2～3次。

(2)由于酸性：乙酰水杨酸＞H2CO3，所以加饱和NaHCO3溶液可以与乙酰水杨酸发生反应得到易溶于水的乙酰水杨酸钠，便于与不溶性的杂质分离。

(3)①使用温度计的目的是控制反应温度，防止温度过高，乙酰水杨酸受热分解；为了使冷凝效果提高，要使冷却水充满整个冷凝管，所以冷凝水从b口流入。

②重结晶提纯法所得产品中的有机杂质要比原方案少，是因为水杨酸等有机杂质易溶于乙酸乙酯，冷却结晶时溶解在乙酸乙酯中很少结晶出来。

(4)检验水杨酸(邻羟基苯甲酸)可利用酚羟基的性质。

取少量结晶于试管中，加蒸馏水溶解，滴加FeCl3溶液，若溶液呈紫色，则含水杨酸，否则就不含水杨酸。

(5) 的相对分子质量为138，n(C7H6O3)＝
2.0 g
138 g·mol－1
≈0.014 5 mol；n(醋
酸酐)＝
5.0 mL×1.08 g·cm－3
102 g·mol－1
≈0.052 9 mol，由于醋酸酐的物质的量大于水杨酸，所以得到的乙酰水杨酸应该按照水杨酸来计算。

理论上得到乙酸水杨酸的质量为0.014 5 mol×180 g·mol
－1＝2.61 g，所以乙酰水杨酸的产率为2.2 g
2.61 g
×100%≈84.3%。

3．溴苯是一种化工原料，可以用溴和苯反应合成，反应原理：
实验室合成溴苯的装置示意图如下：
下表为苯、溴和溴苯的相关数据：
苯溴溴苯
密度/g·cm－30.88 3.10 1.50
沸点/℃80 59 156
水中溶解性微溶微溶微溶
回答下列问题：
在A中加入30.0 mL无水苯和少量铁屑。

在B中小心加入10.0 mL液态溴。

向A中滴加液溴，反应一段时间后，点燃酒精灯加热蒸馏。

(1)A的容积最适合的是________(填字母)。

a．25 mL b．50 mL
c．100 mL d．250 mL
(2)收集溴苯时，应根据________(填“C1”或“C2”)所显示的温度，其温度应为________。

(3)在反应开始后到收集溴苯之前，应先将F装置连接在D装置后，F中可能发生的反应的化学方程式为___________________________________________________
________________________________________________________________________。

(4)制得的粗溴苯经碱洗、水洗、干燥得纯净的溴苯16 g，则溴苯的产率为________。

(5)某化学小组设计如下实验方案，证明苯和溴发生的是取代反应而不是加成反应。

第一步：取少量反应后F装置中的溶液于试管中；
第二步：向其中加入过量的稀硝酸；
第三步：继续滴加少量的硝酸银溶液，如果有浅黄色沉淀生成则证明苯和溴发生的是取代反应。

该实验方案________(填“合理”或“不合理”)，理由是__________________
________________________________________________________________________。

答案(1)c (2)C2156 ℃
(3)Br2＋2NaOH===NaBr＋NaBrO＋H2O、HBr＋NaOH===NaBr＋H2O
(4)52.6%
(5)不合理Br2可以和NaOH溶液反应生成Br－，也能产生浅黄色沉淀，无法确定是否生成HBr，即无法确定两者发生的是取代反应
解析(2)要在锥形瓶中收集到溴苯，就需要将溴苯蒸馏出去，所以蒸气温度要达到156 ℃，故应使温度计C2测得的温度达到156 ℃。

(3)挥发出来的Br2以及产物HBr都可被NaOH溶液吸收。

(4)苯的质量为0.88 g·cm－3×30 mL＝26.4 g，溴的质量为31 g，根据过量计算知苯过量，按溴计算理论产量。

160 157
31 g x
x ＝157160
×31 g≈30.4 g 故产率：16 g 30.4 g
×100%≈52.6%。

4．冬青油是一种无色液体，某实验小组利用如图所示的装置制备冬青油。

化学反应原理和实验装置如下所示：
水杨酸 冬青油
产物的有关数据如表所示：
相对分子质量 密度/g·cm －3 沸点/℃ 溶解性 冬青油
152 1.180 222.2 微溶于水
①向三颈瓶中加入6.9 g(0.05 mol)水杨酸和24 g(0.75 mol)甲醇，再小心地加入6 mL 浓硫酸，摇匀。

②加入2粒沸石(或碎瓷片)，装上仪器a ，在石棉网上保持温度在85～95 ℃，回流1.5 h 。

③反应完毕，将烧瓶冷却，加入50 mL 蒸馏水，然后转移至分液漏斗，弃去水层，将有机层再倒入分液漏斗中，依次用50 mL 5%碳酸氢钠溶液和30 mL 水洗涤。

④将产物移至干燥的锥形瓶中，加入0.5 g 无水氯化钙。

⑤最后将粗产品进行蒸馏，收集221～224 ℃的馏分，其质量为6.8 g 。

请回答下列问题：
(1)本实验中浓硫酸的作用是____________________。

(2)装置中仪器a 的名称是________________，进水口为________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。

温度计的适宜规格为__________(填代号)。

①50 ℃ ②100 ℃ ③300 ℃
(3)用碳酸氢钠溶液洗涤的目的是__________________；用水洗涤时，产品在________(填“上”或“下”)层。

(4)加入无水氯化钙的目的是__________________。

(5)本次实验中冬青油的产率为________。

答案 (1)催化剂、吸水剂 (2)球形冷凝管 Ⅰ ②
(3)除去水杨酸和硫酸 下 (4)除去粗产品中的水分
(5)89.5%
解析 (1)本实验的反应原理是酯化反应，浓硫酸是酯化反应的催化剂，同时，利用浓硫酸吸收生成的水，促进平衡向右移动，提高产率。

(2)仪器a 叫球形冷凝管，水从下口流入，上口流出，可提
高水的利用率。

实验温度控制在85～95 ℃，应选择量程为100 ℃的温度计。

(3)用碳酸氢钠溶液洗涤除去粗产品中未反应的水杨酸和硫酸。

根据密度的数据知冬青油的密度大于水的密度，故产品在下层，水溶液在上层。

(4)用无水氯化钙吸收粗产品中的水分，避免蒸馏时水分进入产品中。

(5)理论上甲醇过量是使水杨酸完全反应，可生成冬青油0.05 mol ，m ＝0.05 mol×152 g·mol －1＝7.6 g ，则冬青油的实验产率为6.8 g 7.6 g
×100%≈89.5%。

题组二 陌生无机物的制备过程分解专练
[解题指导]
制备类实验题的解题策略
1．明确原理
根据制备物质目标，选择合适的药品在实验室条件下完成反应，写出制备目标产物的方程式。

2．确定装置
(1)根据反应物的状态及反应条件，选择制备装置。

(2)根据产品的性质和除杂顺序选择装置的连接顺序。

3．分析杂质种类选择产品的净化方法
(1)根据制备原理中涉及物质的性质(挥发性、稳定性等)和副反应可能产生的杂质，确定目标产物中的杂质种类。

(2)根据杂质和目标产品的性质可采用不同的分离提纯方法(沉淀、气化、洗气、蒸馏、分液、结晶等)。

4．实验过程中的现象描述
5．目标产物性质探究
一般是对氧化性、还原性、酸性、碱性等性质探究。

6．尾气处理：根据气体性质特点，选择合适的尾气处理方法。

7．纯度测定
常用滴定法测定产品纯度，注意滴定终点的判断和关系式法计算的应用。

[挑战满分](限时30分钟)
1．(2020·四川理综，9)CuCl广泛应用于化工和印染等行业。

某研究性学习小组拟热分解CuCl2·2H2O制备CuCl，并进行相关探究。

【资料查阅】
【实验探究】该小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器略)。

请回答下列问题：
(1)仪器X的名称是________。

(2)实验操作的先后顺序是a→________→e(填操作的编号)。

a．检查装置的气密性后加入药品
b．熄灭酒精灯，冷却
c．在“气体入口”处通入干燥HCl
d．点燃酒精灯，加热
e．停止通入HCl，然后通入N2
(3)在实验过程中，观察到B中物质由白色变为蓝色，C中试纸的颜色变化是________________________________________________________________________。

(4)装置D中发生的氧化还原反应的离子方程式是____________________________________ ________________________________________________________________________。

【探究反思】
(5)反应结束后，取出CuCl产品进行实验，发现其中含有少量的CuCl2或CuO杂质。

根据资料信息分析：
①若杂质是CuCl2，则产生的原因是____________________________________________
________________________________________________________________________。

②若杂质是CuO，则产生的原因是____________________________
________________________________________________________________________。

答案(1)干燥管
(2)cdb
(3)先变红，后褪色
(4)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
(5)①加热时间不足或温度偏低②通入HCl的量不足
解析(1)X盛放固体无水CuSO4，为干燥管。

(2)先通HCl，再加热[防止加热时生成Cu2(OH)2Cl2]，结束时应先停止加热，冷却，再停止通HCl。

顺序为a→c→d→b→e。

(3)CuCl2分解生成的Cl2，遇湿润的蓝色石蕊试纸，先变红后褪色(Cl2＋H2O HCl＋HClO，变红是因为生成HCl，褪色是因为生成具有强氧化性的HClO)。

(4)D装置的作用是吸收Cl2，防止排入空气而污染大气，发生反应：Cl2＋2OH－===Cl－＋ ClO－＋H2O。

(5)①若有CuCl2剩余，说明没有完全分解，由题给信息可知，温度高于300 ℃时CuCl2才分解生成CuCl和Cl2，说明温度不够高或加热时间不足。

②由题给信息，CuO是Cu2(OH)2Cl2分解生成的，说明CuCl2·2H2O 分解生成部分Cu2(OH)2Cl2，说明通入HCl的量不足。

2．醋酸亚铬水合物[Cr(CH3COO)2]2·2H2O是一种氧气吸收剂，为红棕色晶体，易被氧化，微溶于乙醇，不溶于水和乙醚(易挥发的有机溶剂)。

其制备装置及步骤如下：
①检查装置气密性后，往三颈烧瓶中依次加入过量锌粒、适量CrCl3溶液。

②关闭k2打开k1，旋开分液漏斗的旋塞并控制好滴速。

③待三颈烧瓶内的溶液由深绿色(Cr3＋)变为亮蓝色(Cr2＋)时，把溶液转移到装置乙中，当出现大量红棕色晶体时，关闭分液漏斗的旋塞。

④将装置乙中混合物快速过滤、洗涤和干燥、称量。

(1)三颈烧瓶中的Zn除了与盐酸生成H2外，发生的另一个反应的离子方程式为__________________________________________。

(2)实验步骤③中溶液自动转移至装置乙中的实验操作为___________________。

(3)装置丙中导管口水封的目的是______________________________________。

(4)为洗涤[Cr(CH3COO)2]2·2H2O产品，下列方法中最合适的是________。

A．先用盐酸洗，后用冷水洗
B．先用冷水洗，后用乙醇洗
C．先用冷水洗，后用乙醚洗
D．先用乙醇洗，后用乙醚洗
(5)已知其它反应物足量，实验时取用的CrCl3溶液中含溶质9.51 g，取用的醋酸钠溶液为1.5 L 0.1 mol·L－1；实验后得干燥纯净的[Cr(CH3COO)2]2·2H2O 9.4 g，则该实验所得产品的产率为________(不考虑溶解的醋酸亚铬水合物)。

(6)铬的离子会污染水，常温下要除去上述实验中多余的Cr2＋，最好往废液中通入足量的空气，再加入碱液，调节pH至少为________才能使铬的离子沉淀完全。

[已知Cr(OH)3的溶度
积为6.3×10－31，3
63≈4，lg 2.5≈0.4]
(7)一定条件下，[Cr(CH3COO)2]2·2H2O受热得到CO和CO2的混合气体，请设计实验检验这两种气体的存在
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

答案(1)Zn＋2Cr3＋===2Cr2＋＋Zn2＋
(2)关闭k1、打开k2
(3)防止空气进入装置乙中氧化Cr2＋
(4)C
(5)83.3%
(6)5.6
(7)①混合气体通入澄清石灰水，溶液变浑浊，说明混合气体中含有CO2；
②混合气体通入灼热的CuO，固体颜色由黑色变为红色，说明混合气体中含有CO(其他合理答案均可)
解析(1)装置甲中分液漏斗盛装的是稀盐酸，在圆底烧瓶中和锌反应生成氯化锌和氢气，同时发生锌与氯化铬的反应，该反应的离子方程式：Zn＋2Cr3＋===2Cr2＋＋Zn2＋。

(2)实验开始生成氢气后，为使生成的CrCl2溶液与醋酸钠溶液顺利混合，打开k2关闭k1，把生成的CrCl2溶液压入装置乙中反应。

(3)二价的铬离子不稳定，极易被氧气氧化，装置丙中导管口水封的目的是防止空气进入装置乙中氧化Cr2＋。

(4)醋酸亚铬水合物不溶于水和乙醚，微溶于乙醇，易溶于盐酸，所以可以选用冷水和乙醚洗涤，选C。

(5)氯化铬为9.51/158.5＝0.06 mol，得到的氯化亚铬为0.06 mol，而醋酸钠为0.15 mol，由方程式可知，醋酸钠足量，则得到的[Cr(CH3COO)2]2·2H2O质量为0.06/2×376＝11.28 g，所得产品的产率为9.4/11.28×100%≈83.3%。

(6)向废液中通入足量的空气或氧气，将亚铬离子氧化为铬离子，铬的离子沉淀完全时，浓度应小于10－5mol·L－1，根据溶度积计算，此时溶液中氢氧根离子浓度为4×10－9mol·L－1，pH≈5.6。

(7)①一定条件下，[Cr(CH3COO)2]2·2H2O受热得到二氧化碳和一氧化碳的混合气体，二氧化碳和澄清的石灰水反应生成碳酸钙沉淀，一氧化碳能够在加热条件下还原氧化铜，据此可检验二者，具体方法：混合气体通入澄清石灰水，溶液变浑浊，说明混合气体中含有CO2。

②混合气体通入灼热的CuO，固体颜色由黑色变为红色，说
明混合气体中含有CO。

3．氨基甲酸铵(NH2COONH4)是一种白色固体，易分解、易水解，可用作肥料、灭火剂、洗涤剂等。

某化学兴趣小组制备氨基甲酸铵，反应的化学方程式如下：
2NH3(g)＋CO2(g)NH2COONH4(s) ΔH<0
(1)如用右图装置制取氨气，你所选择的试剂是________________________。

(2)制备氨基甲酸铵的装置如右图所示，把氨气和二氧化碳通入四氯化碳中，不断搅拌混合，生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中。

当悬浮物较多时，停止制备。

注：四氯化碳与液体石蜡均为惰性介质。

①发生器用冰水冷却的原因是__________________________________________________
________________________________________________________________________。

液体石蜡鼓泡瓶的作用是_______________________________________________
________________________________________________________________________。

②从反应后的混合物中分离出产品的实验方法是________(填写操作名称)。

为了得到干燥产品，应采取的方法是________(填写选项字母)。

A．常压加热烘干
B．高压加热烘干
C．真空40 ℃以下烘干
③尾气处理装置如图所示。

双通玻璃管的作用：_________________________________；
浓硫酸的作用：________________________________、________________________。

(3)取因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品0.782 0 g，用足量石灰水充分处理后，使碳元素完全转化为碳酸钙，过滤、洗涤、干燥，测得质量为 1.000 g。

则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数为__________________。

[M r(NH2COONH4)＝78、M r(NH4HCO3)＝79、M r(CaCO3)＝100]
答案(1)浓氨水与氢氧化钠固体(其他合理答案均可)
(2)①降低温度，提高反应物转化率(或降低温度，防止因反应放热造成产物分解) 通过观察气泡，调节NH3与CO2通入比例②过滤 C ③防止倒吸吸收多余氨气、防止空气中水蒸气进入反应器使氨基甲酸铵水解(3)0.800 0或80.00%
解析(1)装置中无酒精灯，所以反应是固(液)＋液不需要加热的反应，浓氨水与固体氢氧化钠或CaO反应均可。

(2)①该反应为放热反应，从反应速率、平衡移动两方面入手；②液体石蜡鼓泡瓶的“鼓泡瓶”暗示了该题的答案。

③尾气处理装置的作用除了尾气处理外，还可能具有防倒吸、防空气干扰等作用；氨基甲酸铵易水解，应防止空气中的水蒸气进入反应器。

(3)充分利用守恒、注意题目要求，如本题中的“碳元素完全转化为碳酸钙”，“物质的量分数”。

样品中n(C)＝n(CaCO3)＝0.010 0 mol，列方程组n(NH4HCO3)＋n(NH2COONH4)＝n(C)＝0.010 0 mol；79 g·mol－1n(NH4HCO3)＋78 g·mol－1×n(NH2COONH4)＝0.782 0 g，n(NH2COONH4)＝0.008 0 mol。

4．(2020·浙江理综，29)无水MgBr2可用作催化剂。

实验室采用镁屑与液溴为原料制备无水MgBr2，装置如图1，主要步骤如下：
图1
步骤1 三颈瓶中装入10 g镁屑和150 mL无水乙醚；装置B中加入15 mL液溴。

步骤2 缓慢通入干燥的氮气，直至溴完全导入三颈瓶中。

步骤3 反应完毕后恢复至常温，过滤，滤液转移至另一干燥的烧瓶中，冷却至0 ℃，析出晶体，再过滤得三乙醚合溴化镁粗品。

步骤4 室温下用苯溶解粗品，冷却至0 ℃，析出晶体，过滤，洗涤得三乙醚合溴化镁，加热至160 ℃分解得无水MgBr2产品。

已知：①Mg与Br2反应剧烈放热；MgBr2具有强吸水性。

②MgBr2＋3C2H5OC2H5MgBr2·3C2H5OC2H5
请回答：
(1)仪器A的名称是________。

实验中不能用干燥空气代替干燥N2，原因是___________________________
________________________________________________________________________。

(2)如将装置B改为装置C(图2)，可能会导致的后果是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

图2
(3)步骤3中，第一次过滤除去的物质是________。

(4)有关步骤4的说法，正确的是________。

A．可用95%的乙醇代替苯溶解粗品
B．洗涤晶体可选用0 ℃的苯
C．加热至160 ℃的主要目的是除去苯
D．该步骤的目的是除去乙醚和可能残留的溴
(5)为测定产品的纯度，可用EDTA(简写为Y4－)标准溶液滴定，反应的离子方程式：
Mg2＋＋Y4－===MgY2－
①滴定前润洗滴定管的操作方法是___________________________
________________________________________________________________________。

②测定时，先称取0.250 0 g无水MgBr2产品，溶解后，用0.050 0 mol·L－1的EDTA标准溶液滴定至终点，消耗EDTA标准溶液26.50 mL，则测得无水MgBr2产品的纯度是________(以质量分数表示)。

答案(1)干燥管防止镁屑与氧气反应，生成的MgO阻碍Mg与Br2的反应
(2)会将液溴快速压入三颈瓶，反应过快大量放热而存在安全隐患
(3)镁屑(4)BD
(5)①从滴定管上口加入少量待装液，倾斜着转动滴定管，使液体润湿内壁，然后从下部放出，重复2～3次
②97.52%
解析(1)仪器A为球形干燥管；空气主要成分为氮气和氧气，如用空气代替干燥氮气，则镁屑与氧气反应，导致生成的MgO阻碍Mg与Br2的反应。

(2)液溴具有挥发性，装置B是利用氮气把溴蒸气带入三颈瓶中；若将装置B改为装置C，则氮气通入后，会将液溴快速压入三颈瓶，反应过快大量放热而存在安全隐患。

(3)由于镁屑不溶于混合液中，故第一次过滤而除去。

(4)95%的乙醇中含有水，溴化镁有强烈的吸水性，A错误；加入苯的目的是除去乙醚和溴，洗涤晶体用0 ℃的苯，可以减少产品的溶解，B正确；加热至160 ℃的主要目的是分解三乙醚合溴化镁得到溴化镁，不是为了除去苯，C错误；该步骤是为了除去乙醚和溴，故D正确。

故选B、D。

(5)①滴定管润洗的操作方法为从滴定管上口加入少量待装液，倾斜着转动滴定管，使液体润湿内壁，然后从下部放出，重复2～3次。

②据题意知：MgBr2～Y4－，n(MgBr2)＝n(Y4－)＝0.050 0 mol·L－1×0.026 5 L＝1.325×10－3mol，m(MgBr2)＝1.325×10－3mol×184 g·mol－1＝0.243 8 g，无水溴化镁产品的纯度为0.243 8 g/0.250 0 g×100%＝97.52%。

题组三物质组成、性质探究过程分析专练
[解题指导]
1．组成探究、测定类实验题，考查的内容包括：基本操作、仪器装置、实验步骤等，常见的定量分析方法有：滴定法、量气法、沉淀法、吸收称重法等。

2．性质探究实验，主要考查试剂的选择、条件控制(控制变量)、实验方案及步骤的优化、实验现象的规范描述、实验结论的评价等。

[挑战满分](限时30分钟)
1．已知：乙二酸(HOOC—COOH，可简写为H2C2O4)俗称草酸，157 ℃时开始分解。

某化学兴趣小组进行了一系列探究活动。

(1)探究草酸的酸性
25 ℃，H2C2O4：K1＝5.4×10－2，K2＝5.4×10－5；H2CO3：K1＝4.5×10－7，K2＝4.7×10－11。

下列化学方程式可能正确的是________(填序号)。

A．H2C2O4＋CO2－3===HCO－3＋HC2O－4
B．HC2O－4＋CO2－3===HCO－3＋C2O2－4
C．2C2O2－4＋CO2＋H2O===2HC2O－4＋CO2－3
D．H2C2O4＋CO2－3===C2O2－4＋H2O＋CO2↑
(2)探究草酸分解的产物
①实验中观察到B中无水CuSO4粉末变蓝，C中澄清石灰水变浑浊，D的作用为________________________________________________________________________，
证明有CO生成的现象是_________________________________________________。

②写出H2C2O4分解的化学反应方程式：___________________________________________。

(3)用酸性KMnO 4溶液滴定Na 2C 2O 4样品，求算样品中Na 2C 2O 4的质量分数。

实验步骤：准确称取2.0 g Na 2C 2O 4样品，配制成100 mL 溶液，取出20.00 mL 于锥形瓶中，再向锥形瓶中加入足量稀H 2SO 4溶液，用0.016 0 mol·L －1酸性高锰酸钾溶液滴定，滴定至终点时消耗酸性高锰酸钾溶液25.00 mL 。

①酸性高锰酸钾溶液应装在________(填“酸式”或“碱式”)滴定管中。

②滴定至终点时的实验现象是____________________________________________。

③样品中Na 2C 2O 4的质量分数是________。

答案 (1)BD
(2)①吸收CO 2 F 中黑色CuO 粉末变成光亮的红色，G 中澄清石灰水变浑浊
②H 2C 2O 4=====△CO 2↑＋CO↑＋H 2O
(3)①酸式 ②滴入最后一滴酸性KMnO 4溶液，溶液由无色变为浅粉红色，且半分钟内不褪色 ③33.5%
解析 (1)根据电离平衡常数可得酸性的强弱顺序为H 2C 2O 4＞HC 2O －4＞H 2CO 3＞HCO －3，根据强酸制弱酸原理可知，A 、C 错误。

(2)为排除对CO 氧化产物验证的干扰，需要除去草酸分解产生的CO 2。

证明CO 的生成需要两个现象：F 中黑色CuO 粉末变成光亮的红色，G 中澄清石灰水变浑浊。

根据实验，草酸分解的
化学反应方程式为H 2C 2O 4=====△CO 2↑＋CO↑＋H 2O 。

(3)酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性和酸性，不能装在碱式滴定管中，应装在酸式滴定管中。

开始滴入酸性高锰酸钾溶液，KMnO 4被还原，溶液仍为无色，当滴入最后一滴酸性高锰酸钾溶液，溶液由无色变为浅粉红色，且保持半分钟内不褪色，即为滴定终点。

根据2MnO －4～5C 2O 2－4，
n (KMnO 4)＝0.016 0 mol·L －1×0.025 L＝4×10－4 mol ，故n (C 2O 2
－4)＝4×10－4×52
×5＝5×10－3(mol)，样品中Na 2C 2O 4的质量分数为5×10－3 mol×134 g·mol －1
2.0 g ×100%＝3
3.5%。

2．硝酸与金属反应时，浓度不同生成的还原产物也可能不同。

某兴趣小组进行了如下实验探究。

[查阅资料]
a ．镁与硝酸反应生成各气体产物成分及含量随HNO 3浓度变化曲线如图甲所示
b ．NO 2沸点：21 ℃；NO 沸点：－151 ℃
c ．2NO 2＋2OH －===NO －3＋NO －2＋H 2O ，NO ＋NO 2＋2OH －===2NO －
2＋H 2O
(1)请写出Mg放入10 mol·L－1硝酸中反应的化学方程式：______________________。

[实验探究]
该小组拟选用如图ABCD所示装置探究镁与 4 mol·L－1硝酸反应的产物。

连接装置A—B—C—D—C，检查气密性，按图示加入试剂，D中通入的O2微过量。

(2)a仪器的名称是__________________________________________________。

(3)前一个C装置的作用是______________________________________________，
证明气体产物中有NO生成的实验现象是____________________________________________。

(4)从后一个C装置中逸出的气体是________，溶液中还可能有一种还原产物，这种还原产物可能是______________，请设计实验验证你的猜想________________________________。

答案(1)Mg＋4HNO3===Mg(NO3)2＋2H2O＋2NO2↑
(2)分液漏斗
(3)吸收未被冷却的二氧化氮C中酚酞溶液不褪色，D装置中有红棕色气体出现
(4)氮气和氢气硝酸铵取少量A中溶液于试管中，加入过量浓氢氧化钠溶液，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，微热试管，如果红色石蕊试纸变蓝，则可证明有铵根离子产生，产物中含硝酸铵
解析(1)根据图像可知，Mg放入10 mol·L－1硝酸中产生二氧化氮，根据电子得失守恒和元素守恒书写化学方程式。

(2)根据装置图可知仪器a的名称为分液漏斗。

(3)前一个C装置的作用是吸收未被冷却的二氧化氮；一氧化氮为无色气体，遇到空气中的氧气能被氧化成红棕色的二氧化氮。

(4)在D装置中一氧化氮被氧化成二氧化氮，二氧化氮被氢氧化钠吸收，氢气和氮气不能被吸收；硝酸被还原成氮的氧化物都为气体，如果不是气体，根据化合价升降规则可知，应为铵盐，可以用浓氢氧化钠溶液及红色石蕊试纸检验。

3．实验室进行二氧化硫制备与性质实验的组合装置如图所示，部分夹持装置未画出。

请回答下列问题：
(1)在组装好装置后，首先要进行的实验操作为_________________________________
________________________________________________________________________。

(2)为检验SO2与Na2O2的反应是否有氧气生成，装置B中盛放的试剂X应为________，装置D 中碱石灰的作用是_______________________________________________。

(3)关闭弹簧夹2，打开弹簧夹1，注入70%的硫酸至浸没三颈烧瓶中的固体，检验SO2与Na2O2反应是否有氧气生成的操作及现象是_____________________________________。

(4)关闭弹簧夹1，打开弹簧夹2，残余气体进入装置E、F、G中，能说明I－的还原性弱于SO2的现象为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
发生反应的离子方程式是________________________________________________。

(5)为了验证装置E中SO2与FeCl3发生了氧化还原反应，某学生设计了如下实验：取少量装置E中的溶液于试管中，向其中加入稀硝酸酸化的BaCl2溶液，产生白色沉淀，并由此判断SO2与FeCl3发生了氧化还原反应。

上述方案是否合理？________(填“合理”或“不合理”)，原因是________________________________________________________________________。

答案(1)检查装置的气密性
(2)浓硫酸吸收未反应的SO2，防止污染空气，同时防止空气中的水蒸气进入装置与Na2O2反应，干扰实验
(3)将带火星的木条放在干燥管D出口处，若木条复燃，则有氧气生成，否则无氧气生成
(4)装置F中溶液蓝色褪去SO2＋I2＋2H2O===2I－＋SO2－4＋4H＋
(5)不合理装置E中溶液溶解的SO2可被稀硝酸氧化成SO2－4，也可与BaCl2反应，生成白色沉淀，会对SO2与FeCl3反应产物(SO2－4)的检验造成干扰
解析(1)有气体参与或生成的实验装置组装好后的首要操作都是检查装置的气密性。

(2)Na2O2能与水蒸气反应产生氧气，故要检验SO2与Na2O2反应是否有氧气生成时，为避免干扰，应除去水蒸气。

SO2是有毒的酸性氧化物，可用碱石灰吸收，以防止污染，同时碱石灰可防止空气中的水蒸气进入装置与Na2O2反应，干扰实验。

(3)检验氧气用带火星的木条，若木条复燃则证明有氧气生成。

(5)评价该实验方案时，要考虑检验试剂与原溶液中所含物质的反应是否会对实验造成干扰。