高考化学复习专题5综合实验探究(34页,含答案解析)

学案15综合实验探究
最新考纲展示 1.了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。

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

基础回扣
1．据下图所示的实验装置回答问题：
(1)实验室用高锰酸钾制取干燥的氧气应选用的发生装置是________，收集装置为________。

(2)实验室用双氧水制取并收集较纯的氧气时应选用的发生装置是________，收集装置为__________。

(3)实验室用氯化铵与熟石灰两种固体加热制取氨气，氨气的密度比空气的小，极易溶于水。

推断：实验室制取氨气应选用的发生装置为________，收集装置为________。

用C装置可以快速制取氨气，所用试剂是__________。

(4)实验室用浓盐酸与MnO2制氯气时，应选用的发生装置是________，收集装置可用__________。

(5)用C装置也可以制取Cl2，锥形瓶中的固体物质是__________(填化学式)。

答案(1)A E
(2)C D
(3)A F浓氨水和NaOH固体(或生石灰，碱石灰)
(4)B D或E
(5)KMnO4
2．写出下列在生产、生活应用中气体的产生原理(用化学方程式表示)：
(1)潜水艇和消毒呼吸面具中产生O2：__________________________________________。

(2)泡沫灭火器用于灭火时产生CO2：____________________________________________。

(3)制备消毒气Cl2，用KMnO4代替MnO2：_______________________________________
________________________________________________________________________。

答案(1)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2、2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
(2)Al2(SO4)3＋6NaHCO3===3Na2SO4＋2Al(OH)3↓＋6CO2↑
(3)2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O
3．设计实验证明酸性：CH3COOH>H2CO3>H2SiO3。

________________________________________________________________________。

答案利用反应：2CH3COOH＋Na2CO3===2CH3COONa＋H2O＋CO2↑，Na2SiO3＋H2O＋CO2===Na2CO3＋H2SiO3↓，即向Na2CO3溶液中加入醋酸，有大量气泡(CO2)产生，证明醋酸酸性强于碳酸；将CO2气体通入Na2SiO3溶液，有白色沉淀生成，证明碳酸的酸性强于硅酸
题型1实验室制备物质与性质探究
[2014·福建理综，25(1)(2)(3)(4)(5)]焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化剂之一。

某研究小组进行如下实验：
实验一焦亚硫酸钠的制取
采用下图装置(实验前已除尽装置内的空气)制取Na2S2O5。

装置Ⅱ中有Na2S2O5晶体析出，发生的反应为Na2SO3＋SO2===Na2S2O5。

(1)装置Ⅰ中产生气体的化学方程式为________________________________________。

(2)要从装置Ⅱ中获得已析出的晶体，可采取的分离方法是__________________________。

(3)装置Ⅲ用于处理尾气，可选用的最合理装置(夹持仪器已略去)为__________(填序号)。

实验二焦亚硫酸钠的性质
Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3。

(4)证明NaHSO3溶液中HSO－3的电离程度大于水解程度，可采用的实验方法是________(填序号)。

a．测定溶液的pH
b．加入Ba(OH)2溶液
c．加入盐酸
d．加入品红溶液
e．用蓝色石蕊试纸检测
(5)检验Na2S2O5晶体在空气中已被氧化的实验方案是__________。

答案(1)Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O(或Na2SO3＋2H2SO4(浓)===2NaHSO4＋SO2↑＋H2O)
(2)过滤(3)d(4)ae
(5)取少量Na2S2O5晶体于试管中，加适量水溶解，滴加足量盐酸，振荡，再滴入氯化钡溶液，有白色沉淀生成
解析(1)装臵Ⅰ中发生的是实验室制备SO2的反应，采用的原理是强酸制备弱酸，故化学方程式为Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O。

(2)将焦亚硫酸钠晶体从溶液中分离出来应该采取过滤的方法。

(3)实验产生的尾气主要是SO2气体，a装臵是密闭的环境，SO2通不进去，b装臵中食盐水吸收SO2的效果不如d好，且易引起倒吸，c装臵浓H2SO4不吸收SO2，SO2是一种酸性氧化物，因此用NaOH溶液吸收最好，且d装臵还不易引起倒吸。

(4)HSO－3发生电离：HSO－3 H＋＋SO2－3，同时会发生水解：HSO－3＋H2O H2SO3＋OH－，若HSO－3的电离大于HSO－3的水解，则溶液显酸性，故答案a、e正确。

(5)Na2S2O5中S元素的化合价为＋4价，因此在空气中易被氧化为＋6价的SO2－4，因此本题就转化为SO2－4的检验，故取固体先加盐酸酸化，排除其他离子的干扰，再加BaCl2溶液，看是否有白色沉淀产生即可。

有关气体制备及连续装臵的综合考查问题的解决方案：
(1)明确实验目的。

(2)选择气体发生装臵和净化装臵(一般：先除杂，后除水，加热装臵放末尾。

)
(3)性质实验，主要通过明显的现象论证某气体的酸碱性、氧化性、还原性等其它特殊性质。

注意：①装臵中的空气是否对性质实验有影响；②上一个性质实验是否对下一个实验有影响。

(4)若探究影响性质的因素，首先应确定变量，其次是“定多变一”，即其它因素不变，只改变一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系。

(5)注意装臵最后尾气的处理方法，常见的尾气处理方法：吸收法、收集法、点燃法。

1．某化学小组在实验室中利用CaSO4、NH3、CO2制备(NH4)2SO4，工艺流程如下。

回答下列问题：
(1)操作Ⅰ的名称________，操作Ⅱ需要用到的仪器有铁架台(带铁圈)、酒精灯、玻璃棒和________。

(2)所得母液显酸性的原因用离子方程式表示为______________。

检验该溶液含有铵根离子的方法是____________________________。

(3)下列装置能用于实验室制氨气的是________(填序号)。

选择氨气的制取装置后，再选用下列装置收集干燥的氨气，并制取硫酸铵溶液，连接的顺序(用接口序号字母表示)是：a接__________________________。

(4)该小组还通过实验研究氨气的性质。

利用下图所示装置探究NH3能否被NO2氧化(K1、K2为止水夹，夹持固定装置略去)。

E 装置中制取NO 2反应的离子方程式是____________。

A 中发生反应的化学方程式为__________________。

若NH 3能被NO 2氧化全部生成无毒物质，预期观察到C 装置中的现象是____________。

若此反应转移电子0.4 mol ，则消耗标准状况下的NO 2________ L 。

实验过程中，未能观察到C 装置中的预期现象。

该小组同学从反应原理的角度分析了原因，认为可能是：
①NO 2氧化性较弱，不能将NH 3氧化； ②在此条件下，NH 3的转化率极低；
③________________________________________________________________________。

此实验装置存在一个明显的缺陷是____________。

答案 (1)过滤 蒸发皿、漏斗、烧杯 (2)NH ＋
4＋H 2O NH 3·H 2O ＋H ＋
取少量溶液于试管中，加入浓NaOH 溶液，加热，在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验，若变蓝，则证明含有NH ＋
4 (3)甲丁 degfcbh
(4)Cu ＋4H ＋
＋2NO －
3===Cu 2＋
＋2NO 2↑＋2H 2O
2NH 4Cl ＋Ca(OH)2=====△
CaCl 2＋2NH 3↑＋2H 2O 红棕色消失 2.24 反应速率慢 无尾气处理装置
解析 (1)从流程上，明显看出操作Ⅰ是固液分离，因而是过滤；操作Ⅱ是先蒸发浓缩、冷却结晶，再过滤。

(2)母液是(NH 4)2SO 4的饱和溶液，溶液呈酸性的原因是NH ＋
4水解。

(3)甲中NH 4HCO 3分解产生的NH 3、CO 2、H 2O 中的CO 2和水被碱石灰吸收，可制NH 3；乙中试管口应稍向下倾斜；丙中NH 4Cl 分解产生的NH 3和HCl 在试管口附近又重新化合成NH 4Cl ，不能产生NH 3；丁由于NaOH 固体吸水，放热使浓氨水分解产生氨气。

注意题目要求收集干燥的氨气，必须用碱石灰干燥，收集氨气应“短进长出”，最后尾气处理时还要防倒吸。

(4)NO 2是红棕色气体被NH 3还原为无毒物质，只能是N 2，可写出反应的化学方程式：6NO 2＋8NH 3===7N 2＋12H 2O ，NO 2中的氮从＋4价变为0价，转移0.4 mol e －
，需NO 2 0.1 mol 。

解释C 中现象的原因时，要留意问题要求是从“反应原理”的角度分析。

一般应从以下三个方面，①有没有反应的可能性，②从平衡的角度，即转化率，③从速率的角度。

2．硫化氢(H 2S)是一种无色剧毒有臭鸡蛋气味的气体，蛋白质腐败和某些生命活动中均可以
产生硫化氢，在工农业生产及科研活动中有重要的用途。

资料：①H 2S 可溶于水，其水溶液叫氢硫酸，是一种二元弱酸。

②FeS 是一种不溶于水的黑褐色块状固体，能溶于盐酸或稀硫酸生成H 2S 。

(1)某化学实验小组设计了制取少量H 2S 并验证其性质的实验，如下图所示。

B 中盛放CuSO 4溶液，C 中放有湿润的蓝色石蕊试纸，D 中盛放FeCl 3溶液。

请回答下列问题：
①装置A 中仪器a 的名称是__________。

写出装置A 中发生反应的离子方程式____________； ②B 中有黑色沉淀产生，B 中发生反应的化学方程式为____________。

工业上利用该反应检验Cu 2＋
的存在，并使用H 2S 作为除去废水中某些重金属离子的沉淀剂；
③D 中只有浅黄色沉淀产生，且溶液变浅绿色。

写出发生反应的离子方程式______________。

检验溶液中的Fe 3＋
已经反应完全的操作过程______________。

(2)下图是实验室制取气体的常用反应装置。

现在该小组在实验室中要用硫化亚铁和稀硫酸制备较大量的H 2S 气体，可选择装置________。

有同学选择了乙，请指出采用乙装置制取硫化氢气体的主要缺点________________。

(3)为进一步探究－2价硫的化合物与＋4价硫的化合物发生反应的条件，该小组同学又设计了下列实验。

实验操作
实验现象 实验1 将等浓度的Na 2S 和Na 2SO 3溶液按体积比2∶1混合
无明显现象
实验2
将H 2S 通入Na 2SO 3溶液中
未见明显沉淀，再加入少量稀硫酸，立
即产生大量浅黄色沉淀
实验3 将SO2通入Na2S溶液中有浅黄色沉淀产生
①根据上述实验，可以得出结论：在________条件下，＋4价硫的化合物可以氧化－2价硫的化合物。

②已知：电离平衡常数：H2S K a1＝1.3×10－7；K a2＝7.1×10－15
H2SO3K a1＝1.7×10－2；K a2＝5.6×10－8
将SO2气体通入H2S水溶液中直至过量，下列表示溶液pH随SO2气体体积变化关系示意图正确的是________(填序号)。

答案(1)①长颈漏斗FeS＋2H＋===Fe2＋＋H2S↑
②CuSO4＋H2S===CuS↓＋H2SO4
③2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋取少量溶液置于试管中，滴加2～3滴KSCN溶液，若不变血红色，说明Fe3＋已反应完全
(2)丁无法做到随开随用、随关随停，浪费药品，污染环境
(3)①酸性②C
解析(1)②由于CuS的溶解度很小，不溶于水和强酸，因而H2S能与CuSO4溶液反应；③浅黄色沉淀只能是S，溶液变浅绿色，说明Fe3＋被还原为Fe2＋。

(3)②依据电离平衡常数可知H2SO3的酸性强。

由于2H2S＋SO2===3S↓＋2H2O，开始一段时间pH应升高，反应完全后，SO2溶于水生成亚硫酸，pH逐渐下降，最终应比原H2S水溶液的pH小，只有C符合。

题型2实验室制备有机物与基本操作
(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，第二次水洗除去NaHCO 3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 中温度计位臵均正确，但c 中的冷凝装臵为球形冷凝管，它一般用作反应装臵，主要用于冷凝回流，使反应更彻底，故只有b 项正确。

(7)据H 2O 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。

涉及有机物制取的综合实验，重点考察物质分离中的蒸馏、分液操作，反应条件的控制，产率的计算等问题。

(1)熟悉有机物制取中的典型装臵图 ①反应装臵
②蒸馏装臵
(2)条件控制：①试剂加入顺序；②温度控制：主要考虑副反应，改变反应速率和平衡移动。

(3)产率计算公式：产率＝实际产量
理论产量
×100%。

1．苯甲酸甲酯是一种重要的香料。

其合成装置为
②反应物和产物的部分性质如下表所示：
沸点/℃密度/(g·cm－3) 水中溶解性
苯甲酸249 1.265 9 微溶于水
甲醇64.6 0.791 0 易溶于水
苯甲酸甲酯198 1.090 0 不溶于水
③实验步骤如下：
步骤一：在干燥的圆底烧瓶(如图甲)中加入12.20 g苯甲酸和12.10 mL甲醇。

边缓缓摇动边加入3 mL浓硫酸，再加上几粒固体X，装上冷凝管，加热。

步骤二：取下图甲所示冷凝管，在烧瓶上安装图乙所示的装置，利用热水浴加热烧瓶；一段时间后，冷却，将烧瓶中溶液倒入分液漏斗中，先用水洗涤，再用浓碳酸钠溶液洗涤即得粗苯甲酸甲酯。

步骤三：将苯甲酸甲酯重新加入图乙所示装置中，加热，收集一定温度下的馏分，即得纯净的苯甲酸甲酯，质量为8.84 g。

回答下列问题：
(1)步骤一中固体X的作用是防止暴沸，X的名称是________________________。

(2)图甲装置中冷凝管的作用是________________________________________。

(3)图乙装置中仪器A的名称是________，仪器D的名称是________。

(4)步骤二中热水浴的目的是______________________，在分液漏斗中用水洗涤的目的是__________________，用碳酸钠洗涤的目的是______________________。

(5)步骤三中收集的馏分温度范围为________。

(填正确答案标号)
a．63～66 ℃b．197～198 ℃
c．248～250 ℃d．>250 ℃
(6)本实验中，苯甲酸甲酯的产率为________。

答案(1)沸石(2)冷凝回流，提高原料利用率
(3)圆底烧瓶锥形瓶
(4)除去产品中的甲醇除去残留的甲醇除去苯甲酸(5)b(6)65%
解析(1)由“防止暴沸”的作用可知X为沸石。

(2)图甲中的冷凝管为竖直状态，所起作用是使反应物和产物回流，提高原料利用率，减少产物挥发。

(3)由装臵乙中仪器的作用与装臵特点可知A、B、C、D分别为烧瓶、温度计、冷凝管、锥形瓶。

(4)由表格中给出的反应物和产物的沸点可知甲醇的沸点较低，用蒸馏的办法可除去产品中的大多数甲醇；甲醇易溶于水，所以水洗涤除去的是甲醇；苯甲酸与碳酸钠反应生成可溶性的苯甲酸钠。

(5)产品精制蒸馏收集的是苯甲酸甲酯，由表格中的沸点数据可知应该收集198 ℃的馏分，故选项b正确。

(6)甲醇过量，理论上生成的苯甲酸甲酯为12.20 g÷122 g·mol－1×136 g·mol－1＝13.6 g，故产率为
8.84 g
13.6 g×100%＝65%。

2．(2014·大纲全国卷，29)苯乙酸铜是合成优良催化剂、传感材料——纳米氧化铜的重要前驱体之一。

下面是它的一种实验室合成路线：
制备苯乙酸的装置示意图如右(加热和夹持装置等略)：
已知：苯乙酸的熔点为76.5 ℃，微溶于冷水，溶于乙醇。

回答下列问题：
(1)在250 mL三口瓶a中加入70 mL 70%硫酸。

配制此硫酸时，加入蒸馏水与浓硫酸的先后顺序是________________________。

(2)将a中的溶液加热至100 ℃，缓缓滴加40 g苯乙腈到硫酸溶液中，然后升温至130 ℃继续反应。

在装置中，仪器b的作用是____________________________________________；
仪器c的名称是__________________________，其作用是______________________________。

反应结束后加适量冷水，再分离出苯乙酸粗品。

加入冷水的目的是________________________。

下列仪器中可用于分离苯乙酸粗品的是________(填标号)。

A．分液漏斗B．漏斗
C．烧杯D．直形冷凝管
E．玻璃棒
(3)提纯粗苯乙酸的方法是________________，最终得到44 g纯品，则苯乙酸的产率是________________。

(4)用CuCl2·2H2O和NaOH溶液制备适量Cu(OH)2沉淀，并多次用蒸馏水洗涤沉淀，判断沉淀洗干净的实验操作和现象是________________________________。

(5)将苯乙酸加入到乙醇与水的混合溶剂中，充分溶解后，加入Cu(OH)2搅拌30 min，过滤，
滤液静置一段时间，析出苯乙酸铜晶体，混合溶剂中乙醇的作用是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

答案 (1)先加水，再加入浓硫酸 (2)滴加苯乙腈 球形冷凝管 回流(或使汽化的反应液冷凝) 便于苯乙酸析出 BCE (3)重结晶 95% (4)取少量洗涤液，加入稀硝酸，再加AgNO 3溶液，无白色浑浊出现
(5)增大苯乙酸溶解度，便于充分反应
解析 (1)稀释浓硫酸时应向适量蒸馏水中缓缓加入浓硫酸，防止暴沸。

(2)从苯乙酸的制备原理可知仪器b 的作用是滴加苯乙腈，从冷凝管的结构特征可判断出c 为球形冷凝管，其作用是冷凝回流。

根据已知信息可知苯乙酸微溶于冷水，加入冷水使其溶解度减小，便于苯乙酸析出。

苯乙酸的熔点为76.5 ℃，析出的苯乙酸应为固体，分离不溶性固体与液体的常用方法为过滤，所需仪器为漏斗、烧杯、玻璃棒、铁架台等。

(3)粗苯乙酸中可能含有NH 4HSO 4等可溶性杂质，由于苯乙酸微溶于冷水，可用重结晶的方法提纯。

40 g 苯乙腈完全转化为苯乙酸时可得苯乙酸
40 g 117 g·mol －1×136 g·mol －1≈46.5 g ，故苯乙酸的产率为44 g 46.5 g
×100%≈95%。

(4)在制备Cu(OH)2沉淀的同时还有可溶性NaCl 生成，故判断沉淀洗干净的方法就是检验最后一次洗涤液中是否还含有Cl －。

(5)根据“苯乙酸微溶于冷水，溶于乙醇”，故乙醇与水的混合溶剂中的乙醇能增大苯乙酸的溶解度，便于充分反应。

3．实验室用下列仪器，以乙醇、浓硫酸和溴为原料制备1,2-二溴乙烷。

已知1,2-二溴乙烷熔点为9 ℃，C 2H 5OH ――→170 ℃
浓H 2SO 4CH 2===CH 2↑＋H 2O 。

2C 2H 5OH ――→140 ℃
浓H 2SO 4C 2H 5—O —C 2H 5＋H 2O (乙醚)
(1)如果气体流向为从左到右，正确的连接顺序是(短接口或橡皮管均已略去)：B 经A ①插入A 中，D 接A ②；A ③接________接________接________接________。

(2)装置A 中反应器的名称为________，仪器D 的名称为________，河沙的作用为________。

(3)写出仪器C 的两个作用：________________________________________________。

(4)温度计水银球的正确位置是_________________________________________________。

(5)反应管E 中加入少量水及把反应管E 置于盛有冷水的小烧杯中是因为________________________________________________________________________。

(6)若产物中有少量未反应的Br 2，最好用________(填正确选项前的字母)洗涤除去。

a ．饱和亚硫酸氢钠溶液
b ．氢氧化钠溶液
c ．碘化钠溶液
d ．乙醇
(7)产品中可能会有的有机杂质是______，可用________方法除去。

答案 (1)C F E G
(2)三颈烧瓶 恒压分液漏斗 防暴沸
(3)①安全瓶防倒吸；②防止气体通道被阻塞而发生危险
(4)应插入液面以下，不接触瓶底
(5)溴易挥发，可以减少溴因挥发造成的损失
(6)a
(7)乙醚 蒸馏
解析 (1)1,2-二溴乙烷熔点低，易阻塞导管，C 装臵应加在生成1,2-二溴乙烷之前，若E 中1,2-二溴乙烷凝固阻塞导管，C 中直导管液面上升，则立即停止实验，在制取的CH 2===CH 2气体中可能含有SO 2气体，需先除去。

(4)温度计是用来测定反应液温度的，因而要插入液面以下，但不能接触瓶底。

(5)由于液溴易挥发，常用水液封。

(6)1,2-二溴乙烷能与NaOH 反应，b 不可用；c 会生成I 2溶在1,2-二溴乙烷中；d 中乙醇与1,2-二溴乙烷互溶。

(7)在制取乙烯时，乙醇分子间脱水会生成乙醚。

题型3 组成成分探究及测定
(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装臵B 中活性MnO 2将SO 2氧化。

装臵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。

定量实验解答过程中“五大”注意问题
常见的定量测定实验包括混合物成分的测定、物质纯度的测定等。

该类试题常涉及物质的称量、物质的分离与提纯、中和滴定等实验操作。

实验过程中或问题解答中要特别注意以下五个问题：
(1)气体体积的测量是考查的重点和难点，对于气体体积的测量读数时要特别注意消除“压强差”和读数误差，如保持液面相平，还要注意视线与凹液面最低处相平。

(2)测定实验中还要注意消除干扰气体的影响，如可利用“惰性”气体(指与反应中涉及到的物质不发生反应的气体)将装臵中的干扰气体排出等。

(3)使被测量气体全部被测量，如可采取反应结束后继续向装臵中通入惰性气体以使被测量气体全部被吸收剂吸收。

(4)测定固体物质的质量一般要注意以下几个小问题：①被称量的固体是否纯净(如果是沉淀，是否洗涤)、干燥；②对特殊药品应在何种容器中称量(如易潮解的NaOH要在小烧杯中称量，而不能放在纸上称量)等。

(5)操作失误的误差分析，仪器使用不规范的误差分析等，特别是对精密仪器的使用，如容量瓶、滴定管等。

此外，需要特别说明的是在滴定实验中的锥形瓶和在一定物质的量浓度溶液配制实验中的容量瓶只要洁净即可，不必要干燥。

1．有难溶于水的粉末状固体样品，可能含Al、Fe2O3、Cu2O、SiO2、Fe3O4中的一种或几种。

研究小组通过实验确定样品的成分。

查阅资料知：
①Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O；
②部分氢氧化物在溶液中沉淀的pH见下表：
物质Fe(OH)3Fe(OH)2Cu(OH)2
开始沉淀的pH 1.8 6.3 5.2
完全沉淀的pH 3.0 8.3 6.7
注：金属离子的起始浓度为0.1 mol·L－1
实验步骤：
Ⅰ.取一定量样品于烧杯中，加足量NaOH溶液，有气体产生，过滤得固体A和无色溶液B；Ⅱ.向B中加入稀硫酸，出现白色沉淀，继续滴加稀硫酸至过量，白色沉淀完全溶解；
Ⅲ.向A中加入足量稀硫酸并微热，固体完全溶解，得溶液C；
Ⅳ.向C中加入NaClO，调节溶液的pH至4～5，产生红褐色沉淀，过滤得到蓝绿色溶液D；
Ⅴ.向D中加入NaOH，调节溶液的pH到7～8，产生蓝色絮状沉淀。

请回答下列问题。

(1)Ⅰ中产生气体的离子方程式为__________________。

(2)由Ⅰ、Ⅱ知，原样品中一定不存在的物质是________。

(3)溶液C中除H＋、Cu2＋外一定还含有的阳离子是__________；为验证溶液C中存在该阳离子，可选用的试剂及对应的现象是__________________。

(4)Ⅳ中加NaClO的目的是______________。

(5)由上述实验可以获得结论：原样品所有可能的成分组合为____________；________________。

(用化学式表示、任写两种即可)
答案(1)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑
(2)SiO2(3)Fe2＋向酸性KMnO4溶液中滴加待测液，酸性KMnO4溶液褪色(或向待测液中
]溶液，出现蓝色沉淀)
滴加K3[Fe(CN)
6
(4)将Fe2＋氧化成Fe3＋，增大溶液的pH使Fe3＋生成Fe(OH)3沉淀。

(5)组合1：Al、Fe2O3、Cu2O组合2：Al、Cu2O、Fe3O4组合3：Al、Fe2O3、Cu2O、Fe3O4解析Ⅰ.能与NaOH反应产生气体的只有Al。

Ⅱ.加入稀硫酸产生白色沉淀，且能完全溶解，白色沉淀是Al(OH)3，不含H2SiO3，说明原混合物中一定没有SiO2。

Ⅳ、Ⅴ中的现象说明Ⅲ所得溶液C中含有Cu2＋，原物质中一定有Cu2O，但Cu2O与稀硫酸反应有固体铜生成，要使溶液中的固体完全溶解，必然还会有产生Fe3＋的物质，因而Fe2O3和Fe3O4至少有一种。

溶液C中除含H＋、Cu2＋、Fe2＋外还可能含有Fe3＋，因而检验Fe2＋要用酸性KMnO4溶液。

注意：此处不能选KSCN和氯水。

2．(2013·全国新课标高考压轴卷)实验室用下列方法测定某水样中O2的含量。

(1)实验原理
用如图所示装置，使溶解在水中的O2在碱性条件下将Mn2＋氧化成MnO(OH)2，反应的离子方程式为____________________。

再用I－将生成的MnO(OH)2还原为Mn2＋，反应的离子方程式为MnO(OH)2＋2I－＋4H＋===Mn2
＋＋I
＋3H2O。

然后用Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2，反应的化学方程式为I2＋2
2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6。

(2)实验步骤
①打开止水夹a和b，从A处向装置内鼓入过量N2，此操作的目的是________；
②用注射器抽取某水样20.00 mL从A处注入锥形瓶；
③再分别从A处注入含m mol NaOH溶液及过量的MnSO4溶液；
④完成上述操作后，关闭a、b，将锥形瓶中溶液充分振荡；
⑤打开止水夹a、b，分别从A处注入足量NaI溶液及含n mol H2SO4的硫酸溶液；
⑥重复④的操作；
⑦取下锥形瓶，向其中加入2～3滴________作指示剂；
⑧用0.005 mol·L－1 Na2S2O3滴定至终点。

(3)数据分析
①若滴定过程中消耗的Na2S2O3标准溶液体积为 3.90 mL，则此水样中氧(O2)的含量为________(单位：mg·L－1)。

②若未用Na2S2O3标准溶液润洗滴定管，则测得水样中O2的含量将________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

③实验要求加入适量的H2SO4使溶液接近中性，其原因是____________________。

答案(1)2Mn2＋＋O2＋4OH－===2MnO(OH)2
(2)①赶走装置内的空气，避免空气中O2的干扰⑦淀粉溶液
(3)①7.8 mg·L－1②偏大③若碱过量，则MnO(OH)2不能全部转变为Mn2＋，而酸过量时，滴定过程中Na2S2O3可与酸反应
解析(3)根据得失电子守恒，结合已知方程式可得关系式：
O2→2MnO(OH)2→2I2→4Na2S2O3
故水样中O2的含量为
3.90×10－3L×0.005 mol·L－1×32 g·mol－1×1 000 mg·g－1
4×0.02 L
＝7.8 mg·L－1。

3．为测定某碳酸氢钠样品的纯度(含有少量氯化钠)，实验小组同学提出下列实验方案：
甲方案：沉淀法
乙方案：重量法
丙方案：气体体积法
丁方案：滴定法
(已知：每个方案均称取m1 g样品)
继而进行下列判断和实验：
(1)甲方案用下图装置进行实验：。