2015年湖北高考化學(xué)專題訓(xùn)練：綜合實驗探究

湖北2015年高考化學(xué)專題訓(xùn)練：綜合實驗探究

　　2015年湖北高考生正在努力備考中，湖北高考網(wǎng)整理了2015年湖北高考化學(xué)專題訓(xùn)練，希望對大家有幫助！

　　1.(2014·大綱全國卷，29)苯乙酸銅是合成優(yōu)良催化劑、傳感材料——納米氧化銅的重要前驅(qū)體之一。下面是它的一種實驗室合成路線：

　　()2Cu+H2O

　　制備苯乙酸的裝置示意圖如右(加熱和夾持裝置等略)：

　　已知：苯乙酸的熔點為76.5 ℃，微溶于冷水，溶于乙醇。

　　回答下列問題：

　　(1)在250 mL三口瓶a中加入70 mL 70%硫酸。配制此硫酸時，加入蒸餾水與濃硫酸的先后順序是________________________。

　　(2)將a中的溶液加熱至100 ℃，緩緩滴加40 g苯乙腈到硫酸溶液中，然后升溫至130 ℃繼續(xù)反應(yīng)。在裝置中，儀器b的作用是__________________________________________;

　　儀器c的名稱是__________________________________________________________，

　　其作用是________________________________________________________________。

　　反應(yīng)結(jié)束后加適量冷水，再分離出苯乙酸粗品。加入冷水的目的是____________________。下列儀器中可用于分離苯乙酸粗品的是________(填標(biāo)號)。

　　A.分液漏斗 B.漏斗

　　C.燒杯 D.直形冷凝管

　　E.玻璃棒

　　(3)提純粗苯乙酸的方法是________________，最終得到44 g純品，則苯乙酸的產(chǎn)率是________________。

　　(4)用CuCl2·2H2O和NaOH溶液制備適量Cu(OH)2沉淀，并多次用蒸餾水洗滌沉淀，判斷沉淀洗干凈的實驗操作和現(xiàn)象是________________________________。

　　(5)將苯乙酸加入到乙醇與水的混合溶劑中，充分溶解后，加入Cu(OH)2攪拌30 min，過濾，濾液靜置一段時間，析出苯乙酸銅晶體，混合溶劑中乙醇的作用是______________

　　________________________________________________________________________。

　　答案　(1)先加水，再加入濃硫酸　(2)滴加苯乙腈　球形冷凝管　回流(或使汽化的反應(yīng)液冷凝)　便于苯乙酸析出　BCE　(3)重結(jié)晶　95%　(4)取少量洗滌液，加入稀硝酸，再加AgNO3溶液，無白色渾濁出現(xiàn)

　　(5)增大苯乙酸溶解度，便于充分反應(yīng)

　　解析　(1)稀釋濃硫酸時應(yīng)向適量蒸餾水中緩緩加入濃硫酸，防止暴沸。

　　(2)從苯乙酸的制備原理可知儀器b的作用是滴加苯乙腈，從冷凝管的結(jié)構(gòu)特征可判斷出c為球形冷凝管，其作用是冷凝回流。根據(jù)已知信息可知苯乙酸微溶于冷水，加入冷水使其溶解度減小，便于苯乙酸析出。苯乙酸的熔點為76.5 ℃，析出的苯乙酸應(yīng)為固體，分離不溶性固體與液體的常用方法為過濾，所需儀器為漏斗、燒杯、玻璃棒、鐵架臺等。

　　(3)粗苯乙酸中可能含有NH4HSO4等可溶性雜質(zhì)，由于苯乙酸微溶于冷水，可用重結(jié)晶的方法提純。40 g苯乙腈完全轉(zhuǎn)化為苯乙酸時可獲得苯乙酸×136 g·mol-1≈46.5 g，故苯乙酸的產(chǎn)率為×100%≈95%。

　　(4)在制備Cu(OH)2沉淀的同時還有可溶性NaCl生成，故判斷沉淀洗干凈的方法就是檢驗最后一次洗滌液中是否還含有Cl-。

　　(5)根據(jù)“苯乙酸微溶于冷水，溶于乙醇”，故乙醇與水的混合溶劑中的乙醇能增大苯乙酸的溶解度，便于充分反應(yīng)。

　　2.(2014·天津理綜，9)Na2S2O3是重要的化工原料，易溶于水，在中性或堿性環(huán)境中穩(wěn)定。

　?、?制備Na2S2O3·5H2O

　　反應(yīng)原理：Na2SO3(aq)+S(s)Na2S2O3(aq)

　　實驗步驟：

　　
①稱取15 g Na2SO3加入圓底燒瓶中，再加入80 mL蒸餾水。另取5 g研細的硫粉，用3 mL乙醇潤濕，加入上述溶液中。

　　
②安裝實驗裝置(如圖所示，部分夾持裝置略去)，水浴加熱，微沸60分鐘。

　　
③趁熱過濾，將濾液水浴加熱濃縮，冷卻析出Na2S2O3·5H2O，經(jīng)過濾、洗滌、干燥，得到產(chǎn)品。

　　回答問題：

　　(1)硫粉在反應(yīng)前用乙醇潤濕的目的是

　　________________________________________________________________________。

　　(2)儀器a的名稱是________，其作用是______________________________________。

　　(3)產(chǎn)品中除了有未反應(yīng)的Na2SO3外，最可能存在的無機雜質(zhì)是________。檢驗是否存在該雜質(zhì)的方法是____________________________________________________________。

　　(4)該實驗一般控制在堿性環(huán)境下進行，否則產(chǎn)品發(fā)黃，用離子反應(yīng)方程式表示其原因：________________________________________________________________________。

　?、?測定產(chǎn)品純度

　　準(zhǔn)確稱取W g產(chǎn)品，用適量蒸餾水溶解，以淀粉作指示劑，用0.100 0 mol·L-1碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。反應(yīng)原理為2S2O+I2S4O+2I-

　　(5)滴定至終點時，溶液顏色的變化： ________________________________________。

　　(6)測定起始和終點的液面位置如圖，則消耗碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液體積為________mL。產(chǎn)品的純度為(設(shè)Na2S2O3·5H2O相對分子質(zhì)量為M)________。

　?、?Na2S2O3的應(yīng)用

　　(7)Na2S2O3還原性較強，在溶液中易被Cl2氧化成SO，常用作脫氯劑，該反應(yīng)的離子方程式為________________________________。

　　答案　(1)使硫粉易于分散到溶液中

　　(2)冷凝管　冷凝回流

　　(3)Na2SO4　取少量產(chǎn)品溶于過量稀鹽酸中，過濾，向濾液中加BaCl2溶液，若有白色沉淀，則產(chǎn)品中含有Na2SO4

　　(4)S2O+2H+===S↓+SO2↑+H2O

　　(5)由無色變藍色

　　(6)18.10　×100%

　　(7)S2O+4Cl2+5H2O===2SO+8Cl-+10H+

　　解析　(1)S不溶于水，微溶于酒精，反應(yīng)前用乙醇潤濕有利于S的溶解，便于分散到溶液中。

　　(2)儀器a的名稱是冷凝管，其作用是使蒸汽冷凝回流。

　　(3)亞硫酸鈉具有還原性，所以在反應(yīng)中可能與空氣中的氧氣反應(yīng)生成硫酸鈉，故雜質(zhì)可能是硫酸鈉;檢驗硫酸鈉實質(zhì)就是檢驗硫酸根離子的存在，方法是：取少量產(chǎn)品溶于過量稀鹽酸，過濾，向濾液中加BaCl2溶液，若有白色沉淀，則產(chǎn)品中含有Na2SO4。

　　(4)因為在酸性條件下S2O發(fā)生歧化反應(yīng)生成S和SO2，該反應(yīng)的離子方程式為S2O+2H+S↓+SO2↑+H2O。

　　(5)用淀粉作指示劑，達到終點時的現(xiàn)象是溶液由無色變?yōu)樗{色。

　　(6)根據(jù)圖示：滴定管的讀數(shù)需要保留2位小數(shù)，所以消耗碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為18.10 mL。

　　根據(jù)2S2O+I2S4O+2I-知：n(S2O)=2n(I2)=0.100 0 mol·L-1×18.10 mL×10-3 L·mL-1×2=3.620×10-3 mol。產(chǎn)品的純度為3.620×10-3 mol×M&pide;W×100%=×100%。

　　(7)根據(jù)氧化還原反應(yīng)的書寫原則書寫：S2O+4Cl2+5H2O2SO+8Cl-+10H+。

　　3.(2014·山東理綜，31)工業(yè)上常利用含硫廢水生產(chǎn)Na2S2O3·5H2O，實驗室可用如下裝置(略去部分夾持儀器)模擬生產(chǎn)過程。

　　燒瓶C中發(fā)生反應(yīng)如下：

　　Na2S(aq)+H2O(l)+SO2(g)Na2SO3(aq)+H2S(aq) 　(Ⅰ)

　　2H2S(aq)+SO2(g)3S(s)+2H2O(l)　(Ⅱ)

　　S(s)+Na2SO3(aq)Na2S2O3(aq)　(Ⅲ)

　　(1)儀器組裝完成后，關(guān)閉兩端活塞，向裝置B中的長頸漏斗內(nèi)注入液體至形成一段液注，若__________________________________________________，則整個裝置氣密性良好。裝置D的作用是________________________________________________________________。

　　裝置E中為______________溶液。

　　(2)為提高產(chǎn)品純度，應(yīng)使燒瓶C中Na2S和Na2SO3恰好完全反應(yīng)，則燒瓶C中Na2S和Na2SO3物質(zhì)的量之比為____________。

　　(3)裝置B的作用之一是觀察SO2的生成速率，其中的液體最好選擇________。

　　a.蒸餾水

　　b.飽和Na2SO3溶液

　　c.飽和NaHSO3溶液

　　d.飽和NaHCO3溶液

　　實驗中，為使SO2緩慢進入燒瓶C，采用的操作是______________________________。已知反應(yīng)(Ⅲ)相對較慢，則燒瓶C中反應(yīng)達到終點的現(xiàn)象是__________________________。反應(yīng)后期可用酒精燈適當(dāng)加熱燒瓶A，實驗室用酒精燈加熱時必須使用石棉網(wǎng)的儀器還有________。

　　a.燒杯 b.蒸發(fā)皿

　　c.試管 d.錐形瓶

　　(4)反應(yīng)終止后，燒瓶C中的溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶即可析出Na2S2O3·5H2O，其中可能含有Na2SO3、Na2SO4等雜質(zhì)。利用所給試劑設(shè)計實驗，檢測產(chǎn)品中是否存在Na2SO4，簡要說明實驗操作、現(xiàn)象和結(jié)論：______________________________________________

　　________________________________________________________________________。

　　已知Na2S2O3·5H2O遇酸易分解：S2O+2H+S↓+SO2↑+H2O

　　供選擇的試劑：稀鹽酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl2溶液、AgNO3溶液

　　答案　(1)液柱高度保持不變　防止倒吸　NaOH(合理即可)

　　(2)2∶1

　　(3)c　控制滴加硫酸的速度(合理即可)　溶液變澄清(或渾濁消失)　ad

　　(4)取少量產(chǎn)品溶于足量稀鹽酸，靜置，取上層溶液(或過濾，取濾液)，滴加BaCl2溶液，若出現(xiàn)沉淀則說明含有Na2SO4雜質(zhì)(合理即可)

　　解析　(1)若裝置不漏氣，則長頸漏斗中會形成一段液柱并且液柱高度保持不變;裝置D是安全瓶，可防止倒吸;裝置E是尾氣處理裝置，用來吸收過量的SO2，故所盛溶液可以是NaOH溶液等。

　　(2)若生成3 mol Na2S2O3，根據(jù)方程式的關(guān)系可知需要3 mol S和3 mol Na2SO3;生成3 mol S需2 mol H2S;而生成2 mol H2S需2 mol Na2S且同時生成2 mol Na2SO3;故需要的Na2S為2 mol、Na2SO3為1 mol，其物質(zhì)的量之比為2∶1。

　　(3)裝置B中的溶液不能和SO2反應(yīng)。蒸餾水能溶解SO2;Na2SO3溶液能與SO2反應(yīng)：SO2+Na2SO3+H2O2NaHSO3;NaHCO3溶液也能與SO2反應(yīng)：NaHCO3+SO2CO2+NaHSO3。為使SO2緩慢進入燒瓶C，應(yīng)使生成SO2的速率減慢，可通過控制滴加硫酸的速度來實現(xiàn);因反應(yīng)(Ⅲ)相對較慢，C中反應(yīng)達到終點時S消耗完，現(xiàn)象是溶液變澄清。蒸發(fā)皿加熱時不需墊石棉網(wǎng)，試管是小型玻璃儀器，加熱時也不需墊石棉網(wǎng);燒杯、錐形瓶在加熱時需墊石棉網(wǎng)。

　　(4)Na2S2O3和Na2SO3的存在對SO的檢驗有干擾，要先除去。根據(jù)題給信息，可先加入過量的稀鹽酸將二者除去。

　　4.(2014·福建理綜，25)焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化劑之一。某研究小組進行如下實驗：

　　實驗一　焦亞硫酸鈉的制取

　　采用下圖裝置(實驗前已除盡裝置內(nèi)的空氣)制取Na2S2O5。裝置Ⅱ中有Na2S2O5晶體析出，發(fā)生的反應(yīng)為Na2SO3+SO2Na2S2O5。

　　(1)裝置Ⅰ中產(chǎn)生氣體的化學(xué)方程式為________________________________________。

　　(2)要從裝置Ⅱ中獲得已析出的晶體，可采取的分離方法是______________________。

　　(3)裝置Ⅲ用于處理尾氣，可選用的最合理裝置(夾持儀器已略去)為__________(填序號)。

　　實驗二　焦亞硫酸鈉的性質(zhì)

　　Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3。

　　(4)證明NaHSO3溶液中HSO的電離程度大于水解程度，可采用的實驗方法是________(填序號)。

　　a.測定溶液的pH

　　b.加入Ba(OH)2溶液

　　c.加入鹽酸

　　d.加入品紅溶液

　　e.用藍色石蕊試紙檢測

　　(5)檢驗Na2S2O5晶體在空氣中已被氧化的實驗方案是__________。

　　實驗三　葡萄酒中抗氧化劑殘留量的測定

　　(6)葡萄酒常用Na2S2O5作抗氧化劑。測定某葡萄酒中抗氧化劑的殘留量(以游離SO2計算)的方案如下：

　　(已知：滴定時反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO2+I2+2H2OH2SO4+2HI)

　　
①按上述方案實驗，消耗標(biāo)準(zhǔn)I2溶液25.00 mL，該次實驗測得樣品中抗氧化劑的殘留量(以游離SO2計算)為________g·L-1。

　　
②在上述實驗過程中，若有部分HI被空氣氧化，則測定結(jié)果________(填“偏高”“偏低”或“不變”)。

　　答案　(1)Na2SO3+H2SO4(濃)Na2SO4+SO2↑+H2O[或Na2SO3+2H2SO4(濃)2NaHSO4+SO2+H2O]

　　(2)過濾　(3)d　(4)ae

　　(5)取少量Na2S2O5晶體于試管中，加適量水溶解，滴加足量鹽酸，振蕩，再滴入氯化鋇溶液，有白色沉淀生成

　　(6)
①0.16　
②偏低

　　解析　(1)裝置Ⅰ中發(fā)生的是實驗室制備SO2的反應(yīng)，采用的原理是強酸制備弱酸，故化學(xué)方程式為Na2SO3+H2SO4(濃)Na2SO4+SO2↑+H2O。

　　(2)將焦亞硫酸鈉晶體從溶液中分離出來應(yīng)該采取過濾的方法。

　　(3)實驗產(chǎn)生的尾氣主要是SO2氣體，a裝置是密閉的環(huán)境，SO2通不進去，b裝置中食鹽水吸收SO2的效果不如d好，且易引起倒吸，c裝置濃H2SO4不吸收SO2，SO2是一種酸性氧化物，因此用NaOH溶液吸收最好，且d裝置還不易引起倒吸。

　　(4)HSO發(fā)生電離：HSO　　H++SO，同時會發(fā)生水解：HSO+H2O　　H2SO3+OH-，若HSO的電離大于HSO的水解，則溶液顯酸性，故答案a、e正確。

　　(5)Na2S2O5中S元素的化合價為+4價，因此在空氣中易被氧化為+6價的SO，因此本題就轉(zhuǎn)化為SO的檢驗，故取固體先加鹽酸酸化，排除其他離子的干擾，再加BaCl2溶液，看是否有白色沉淀產(chǎn)生即可。

　　(6)
①根據(jù)反應(yīng)方程式：SO2+I2+2H2OH2SO4+2HI，可知n(SO2)=n(I2)=0.010 00 mol·L-1×0.025 L=2.5×10-4 mol，由于葡萄酒樣品為100.00 mL，因此樣品中抗氧化劑的殘留量為2.5×10-4 mol×64 g·mol-1&pide;0.100 0 L=0.16 g·L-1。

　　
②若部分HI被空氣氧化，則測得消耗的I2會減少，故測得的SO2會減少，結(jié)果偏低。

　　5.(2014·四川理綜，9)硫代硫酸鈉是一種重要的化工產(chǎn)品。某興趣小組擬制備硫代硫酸鈉晶體(Na2S2O3·5H2O)。

　　Ⅰ.[查閱資料]

　　(1)Na2S2O3·5H2O是無色透明晶體，易溶于水，其稀溶液與BaCl2溶液混合無沉淀生成。

　　(2)向Na2CO3和Na2S混合溶液中通入SO2可制得Na2S2O3，所得產(chǎn)品常含有少量Na2SO3和Na2SO4。

　　(3)Na2SO3易被氧化;BaSO3難溶于水，可溶于稀HCl。

　?、?[制備產(chǎn)品]

　　實驗裝置如圖所示(省略夾持裝置)：

　　實驗步驟：

　　(1)檢查裝置氣密性，按圖示加入試劑。

　　儀器a的名稱是________;E中的試劑是________(選填下列字母編號)。

　　A.稀H2SO4

　　B.NaOH溶液

　　C.飽和NaHSO3溶液

　　(2)先向C中燒瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液，再向A中燒瓶滴加濃H2SO4。

　　(3)待Na2S和Na2CO3完全消耗后，結(jié)束反應(yīng)。過濾C中混合物，濾液經(jīng)__________(填寫操作名稱)、結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，得到產(chǎn)品。

　?、?[探究與反思]

　　(1)為驗證產(chǎn)品中含有Na2SO3和Na2SO4，該小組設(shè)計了以下實驗方案，請將方案補充完整。

　　(所需試劑從稀HNO3、稀H2SO4、稀HCl、蒸餾水中選擇)

　　取適量產(chǎn)品配成稀溶液，滴加足量BaCl2溶液，有白色沉淀生成，________________，若沉淀未完全溶解，并有刺激性氣味的氣體產(chǎn)生，則可確定產(chǎn)品中含有Na2SO3和Na2SO4。

　　(2)為減少裝置C中生成Na2SO4的量，在不改變原有裝置的基礎(chǔ)上對實驗步驟(2)進行了改進，改進后的操作是

　　________________________________________________________________________。

　　(3)Na2S2O3·5H2O的溶解度隨溫度升高顯著增大，所得產(chǎn)品通過________________方法提純。

　　答案?、?(1)分液漏斗　B　(3)蒸發(fā)

　?、?(1)過濾，用蒸餾水洗滌沉淀，向沉淀中加入足量稀HCl　(2)先向A中燒瓶滴加濃H2SO4，產(chǎn)生的氣體將裝置中空氣排盡后，再向C中燒瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液　(3)重結(jié)晶

　　解析?、?(1)儀器a有活塞，故a為分液漏斗;在A裝置中產(chǎn)生污染環(huán)境的氣體SO2，故E裝置用于處理未反應(yīng)的SO2，在給定的三種溶液中，只有NaOH溶液能吸收SO2。(3)從溶液中得到晶體的操作包括蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥這五步。

　?、?(1)根據(jù)Ⅰ中(3)可知BaSO3可溶于HCl，而BaSO4難溶于HCl，則在配制的稀溶液中加入BaCl2溶液后，將生成的沉淀過濾、洗滌后，向沉淀中加入HCl，沉淀未完全溶解，說明溶液中含有SO，沉淀溶解的部分生成了刺激性氣味的氣體為SO2，則沉淀中含有BaSO3，故原溶液中含有SO。(2)由Ⅰ(3)可知Na2SO3易被氧化，故裝置中的氧氣能將Na2SO3氧化，為了減少Na2SO4的生成量，應(yīng)先將裝置中的空氣排盡，可先用A裝置中生成的SO2將裝置中的空氣排盡。(3)因為硫代硫酸鈉的溶解度隨溫度升高而顯著增大，故可采用重結(jié)晶法將其提純。