浙江省高考化学选考实验制备大题 化学实验操作专练

4．四氯化钛是无色液体，沸点为136℃，极易水解。在800℃下，将氯气通过二氧化钛和炭粉的混合物可制得四氯化钛，同时产生一种有毒气体。装置如下图。
（1）实验步骤：
先将适量TiO2、炭粉混合均匀，制成多孔状TiO2团粒。然后进行如下操作，正确的顺序为____________________（填序号）。
【解析】试题分析：(1).滴液漏斗内压强与三颈烧瓶中压强保持一致；冷凝管中的冷凝水应低进高出；(2)根据装置图回答仪器X的名称；反应生成的氯化氢易溶于水；(3) Na2CO3溶液与盐酸反应；碳酸钠可溶于水；(4)联苄的沸点是284℃；(5)120mL苯（密度0.88g/mL）的物质的量为120×0.88÷78=1.35mol，10.0mL 1，2-二氯乙烷的物质的量为10.0×1.27÷99=0.1283mol，根据苯、1，2-二氯乙烷为原料制备联苯的方程式可知，苯过量，根据1，2-二氯乙烷的物质的量计算联苄的理论产量；
（5）制备反应的主要化学方程式为_________________________________________。
（6）该装置存在明显的缺陷，提出改进措施__________________________________。
【答案】③①④②⑤增大反应物接触面a无水硫酸铜检验装置中的水蒸气是否除尽将生成的TiCl4气体完全排入冷凝管；防止冷却时，烧碱溶液或水蒸气倒吸入锥形瓶中N2冷凝管末端没有TiCl4液滴继续滴下TiO2＋2C＋2Cl2 TiCl4＋2CO在装置末端ｃ出口处，放一盏点燃的酒精灯
(2)第③步包括蒸发浓缩、冷却结晶、抽滤等步骤，其中蒸发浓缩的具体操作是_____________。为得到较大颗粒的Cu(NO3)2·3H2O晶体，可采用的方法是___________(填一种)。
(3)第④步中发生反应的化学方程式是_______________________。
(4)第④步，某同学设计的实验装置示意图(夹持及控温装置省略，如图)有一处不合理，请提出改进方案并说明理由___________________。
（6）设计实验证明灰绿色物质中含Fe3(OH)8：_______。
【答案】抑制Fe2+的水解铁粉逐渐溶解，有无色气体生成，溶液由黄色逐渐变为浅绿色A C B D防止拆除装置时残留的氨气逸出污染空气Fe2++ 2NH3+ 2H2O= Fe(OH)2+ 2NH4+安全瓶，防倒吸1:2 FeO ·Fe2O3·4H2O取少量灰绿色物质于试管中，加入稀盐酸（或稀硫酸）溶解，将溶液分成两份，一份滴入几滴KSCN溶液，变为血红色；另一份加入适量K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀，则灰绿色物质中含Fe3(OH)8
2．KIO3是一种重要的无机化合物，可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题：
（1）KIO3的化学名称是_______。
（2）利用“酸化反应”所得产物有KH(IO3)2、Cl2和KCl。“逐Cl2”采用的方法是________。“滤液”中的溶质主要是_______。“调pH”中发生反应的化学方程式为__________。
（2）冷凝水应该下口入上口出，所以入口为a。
（3）装置B中应该加入无水硫酸铜以验证水蒸气都被除去；实验结束后，持续通入二氧化碳的目的是为了使生成物在二氧化碳气流中冷却，同时也将可能在装置中残留的TiCl4排入D中，也能防止氢氧化钠溶液或水蒸气倒吸至D中。实验中可以使用任意的惰性气体代替二氧化碳，例如：氮气或稀有气体。
1．某研究小组在实验室以含铁的铜屑为原料制备Cu(NO3)2·H2O晶体，并进一步探究用SOCl2制备少量无水Cu(NO3)2。设计的合成路线如下：
已知：Cu(NO3)2·3H2O Cu(NO3)2·Cu(OH)2 CuO
SOCl2熔点―105℃、沸点76℃、遇水剧烈水解生成两种酸性气体。
请回答：
(1)第②步调pH适合的物质是_________(填化学式)。
②将反应后的混合物依次用2%Na2CO3溶液和水洗涤，在所得产物中加入少量无水MgSO4固体，静置、过滤，蒸馏收集一定温度下的馏分，得联苄18.2g。
相关物理常数和物理性质如下表：
名称
相对分子质量
密度/g·cm-3
熔点/℃
沸点/℃
溶解性
苯
78
0.88
5.5
80.1
难溶于水，易溶于乙醇
1,2-二氯乙烷
（4）装置B中发生反应的离子方程式是_______。装置C的作用是_______。
（三）探究思考
反应后将装置B中固体过滤时白色沉淀会逐渐转变为灰绿色。在查阅不同资料后，有同学认为灰绿色物质是Fe(OH)2被空气中的氧气氧化后生成的Fe3(OH)8。
（5）Fe3(OH)8中n(Fe2+):n(Fe3+) =_______，用氧化物的形式表示可写成_______。
①通入CO2气体并开始加热；
②观察反应已基本完成，停止加热，改通CO2气体直至冷却至室温；
③将TiO2团粒放入瓷管中适当位置，并连接好整套装置；
④当管式炉升温到800℃后改通Cl2，同时在冷凝管中通冷凝水；
⑤取下锥形瓶，立即用塞子塞紧。
实验中不直接使用二氧化钛和炭粉，而是先制成多孔状TiO2团粒的原因是_________。
【解析】分析：本题是一道物质制备的实验题，解题时，应该先分析题目中给出的要制备的物质的基本性质，再根据装置图，分出每个装置的作用，进行解答即可。
详解：（1）实验中应该先连接装置加入药品，通入二氧化碳排除装置的空气，再通入氯气进行反应，然后在二氧化碳气体中冷却，最后塞紧塞子，防止水解。所以顺序为：③①④②⑤。先将适量TiO2、炭粉混合均匀，制成多孔状TiO2团粒，这样可以增大反应物的接触面积，加快反应速率。
（5）由图像可知，A=0.620时，对应的溶液中c(Cu2+)=1.55×10-3mol/L，则n[Cu(NO3)2]=100mL/10mL×0.1L×1.55×10-3mol/L=1.55×10-3mol，则无水Cu(NO3)2产品的纯度是1.55×10-3×188/0.3150×100%=92.5%。
装置改进后，向仪器A中缓慢滴加SOCl2时，需打开活塞______(填“a”、“b”或“a和b”)。
(5)为测定无水Cu(NO3)2产品的纯度，可用分光光度法。
已知：4NH3·H2O + Cu2+== Cu(NH3)42++ 4H2O；Cu(NH3)42+对特定波长光的吸收程度(用吸光度A表示)与Cu2+在一定浓度范围内成正比。现测得Cu(NH3)42+的吸光度A与Cu2+标准溶液浓度关系如图所示：
(3)洗涤操作中，用2%Na2CO3溶液洗涤的目的是___________；水洗的目的是____________。
(4)在进行蒸馏操作时，应收集____________℃的馏分。
(5)该实验中，联苄的产率约为____________%(小数点后保留两位)。
【答案】平衡压强，使液体顺利滴下a干燥管吸收挥发出的HCl、防倒吸洗去残留的盐酸洗掉Na2CO3(或洗掉可溶性无机物) 284℃77.95
（3）KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。
①写出电解时阴极的电极反应式______。
②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为_________，其迁移方向是_____________。
③与“电解法”相比，“KClO3氧化法”的主要不足之处有______________（写出一点）。
【答案】碘酸钾加热KCl KH(IO3)2+KOH 2KIO3+H2O或（HIO3+KOH KIO3+H2O）2H2O+2e－ 2OH－+H2↑ K+a到b产生Cl2易污染环境等
【解析】分析：本题考查的是化学工业以及电化学的相关知识。应该从题目的化工流程入手，判断每步流程操作的目的，就可以顺利解决问题。
（3）①由图示，阴极为氢氧化钾溶液，所以反应为水电离的氢离子得电子，反应为2H2O + 2e-= 2OH-+ H2↑。
②电解时，溶液中的阳离子应该向阴极迁移，明显是溶液中大量存在的钾离子迁移，方向为由左向右，即由a到b。
99
1.27
－35.3
83.5
难溶于水，可溶于苯
联苄
182
0.98
52
284
难溶于水，易溶于苯
(1)和普通分液漏斗相比，使用滴液漏斗的优点是_______________________；球形冷凝管进水口是____________(选填“a”或“b”)
(2)仪器X的名称是________________；装置中虚线部分的作用是____________。
【解析】该实验的目的是利用氨气和新制备的硫酸亚铁溶液反应制备氢氧化亚铁。（一）制备硫酸亚铁溶液，向硫酸铁晶体中加入去氧蒸馏水和稀硫酸，再加入过量的还原铁粉，将Fe3+还原成Fe2+，得到硫酸亚铁溶液。（1）步骤①，加入稀硫酸的目的是，目的是抑制Fe3+的水解；（2）步骤②，加入还原铁粉后，铁粉和酸反应和Fe3+反应，观察到的现象是铁粉逐渐溶解，有无色气体生成，溶液由黄色逐渐变为浅绿色；（二）制备氢氧化亚铁，原理是将氨气通入硫酸亚铁溶液中，此过程的关键是隔绝空气。（3）制备氢氧化亚铁的装置中，A装置的作用是将浓氨水滴到生石灰上，使生石灰和水反应放出热量，放出氨气，氮气的作用是将装置中的空气全部排出，B装置的作用是氨气和硫酸亚铁溶液反应产生氢氧化亚铁，C装置的作用是作为安全瓶防止倒吸，D装置的作用是吸收尾气。故装置连接顺序为A C B D；反应结束后继续通一段时间的N2，目的是将装置中残留的氨气全部被吸收，防止拆除装置时残留的氨气逸出污染空气；（4）装置B中发生反应的离子方程式是：Fe2++ 2NH3+ 2H2O= Fe(OH)2+ 2NH4+，装置C在A和B之间，故C的作用是：安全瓶，防倒吸；（5）Fe3(OH)8中，3个Fe带8个正电荷，故n(Fe2+):n(Fe3+) =1：2，用氧化物的形式表示可写成FeO ·Fe2O3·4H2O；（6）要设计实验证明灰绿色物质中含Fe3(OH)8，即要证明此物质中既有Fe2+又有Fe3+，Fe2+用K3[Fe(CN)6]溶液检验，Fe3+用KSCN溶液检验，故试验方法为：取少量灰绿色物质于试管中，加入稀盐酸（或稀硫酸）溶解，将溶液分成两份，一份滴入几滴KSCN溶液，变为血红色；另一份加入适量K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀，则灰绿色物质中含Fe3(OH)8。
（4）以上步骤②，当反应结束的时候，没有TiCl4生成了，所以D中冷凝管下端就不会再有液滴滴下。
（5）制备反应是二氧化钛、碳粉、氯气反应得到TiCl4和有毒气体（CO），所以反应为：TiO2＋2C＋2Cl2 TiCl4＋2CO。
（6）该装置存在明显的缺陷是生成的CO没有进行尾气处理，所以改进措施为：在装置末端ｃ出口处，放一盏点燃的酒精灯，将CO燃烧为二氧化碳。
③KClO3氧化法的最大不足之处在于，生产中会产生污染环境的氯气。
3．工业上用苯和1，2—二氯乙烷制联苄的反应原理如下
实验室制取联苄的装置如图所示(加热和夹持仪器略去)
实验步骤：
①在三颈烧瓶中加入120.0mL苯和适量无水AlCl3，由滴液漏斗滴加10.0mL 1，2-二氯乙烷，控制反应温度在60~65℃，反应约60min。
5．某实验小组在实验室利用氨气和新制备的硫酸亚铁溶液反应制备氢氧化亚铁。
（一）制备硫酸亚铁溶液
（1）步骤①，加入稀硫酸的目的是_______。
（2）步骤②，加入还原铁粉后观察到的现象是_______。
（二）制备氢氧化亚铁
（3）选择上图中的装置制备氢氧化亚铁，连接顺序为_______（按气流方向，用装置字母表示）。反应结束后继续通一段时间的N2，目的是_______。
准确称取0.3150g无水Cu(NO3)2，用蒸馏水溶解并定容至100 mL，准确移取该溶液10.00mL，加过量NH3·H2O，再用蒸馏水定容至100 mL，测得溶液吸光度A=0.620，则无水Cu(NO3)2产品的纯度是_________(以质量分数表示)。
【答案】CuO或Cu（OH）2或Cu2（OH）2CO3将溶液转移至蒸发皿中，控制温度（不高于170℃，防止硝酸铜水解），加热至溶液表面形成一层晶膜减慢冷却结晶的速度或冷却后静置较长时间Cu（NO3）2•3H2O+3SOC12=Cu（NO3）2+3SO2↑+6HCl↑在AB之间增加干燥装置，防止B中的水蒸气进入A中b 92.5%
【解析】分析：为提高铜的浸取率，所用硝酸必然是过量的，此时铁也溶解转化为硝酸铁，调pH的目的是除去铁离子。然后蒸发浓缩、降温结晶得到硝酸铜晶体，最后在SOCl2的保护下脱去结晶水得到无水硝酸铜，据此解答。
（4）第④步，某同学设计的实验装置有一处不合理，根据装置图可知应该是氢氧化钠溶液中的水蒸气可以进入A中影响A中的硝酸铜晶体脱水反应。改进的方法是在AB之间增加干燥装置，理由是防止B中的水蒸气进入A中；装置改进后，向仪器A中缓慢滴加SOCl2时，需打开活塞b。
（2）冷凝管冷凝水的入口为________（填标号）。
（3）装置B所装的药品为_____________，作用为________________；实验中两次通入CO2，其中第二次通入CO2的作用是______________；可用_______气体代替CO2（任填一种）。
（4）以上步骤②，观察到（填现象）________________时，可确定反应已基本完成。