广东省2018届高三化学二轮复习-化学实验综合基础限时练习

实验综合基础1．某研究小组利用如图Z14­1装置探究SO2和Fe(NO3)3溶液的反应原理。回答下列问题：图Z14­1(1)在实验室中，欲配制250g70%的浓硫酸，需要的玻璃仪器除量筒、烧杯外，还需要有________，装置A中盛放浓硫酸的仪器名称是________。(2)往三颈烧瓶中通入N2的操作在滴加浓硫酸___(填“之前”或“之后”)，其目的是__。(3)三颈烧瓶中发生反应的化学方程式为_______________，该反应中浓硫酸表现出的性质为________。(4)SO2易溶于水，下列装置可用于C处虚线框内吸收尾气的是________(填编号)。图Z14­2(5)装置B中产生白色沉淀的原因有两种可能。若要证明Fe3＋能氧化SO2，则需要改进的地方是____，改进后若得到肯定结论，则装置B中发生反应的离子方程式为_______、_____。2．苯甲酸(C6H5COOH的相对分子质量为122，熔点为122.4℃，密度为1.2659g·cm－3)是一种一元有机弱酸，微溶于水易溶于乙醇。实验室中由甲苯(相对分子质量为92，密度为0.8669g·cm－3)制备苯甲酸的实验如下：图Z14­3第一步：将18.4g甲苯和硫酸酸化的KMnO4溶液置于如图Z14­3的三颈瓶中，加热保持反应物溶液温度在90℃左右至反应结束。第二步：将反应后混合液过滤，滤液用浓盐酸酸化，抽滤得粗产品。第三步：粗产品用水洗涤2到3次，干燥称量得固体23.4g。请回答下列问题：(1)仪器甲的名称为________。(2)第一步发生反应的化学方程式为________________________________。(3)第二步中抽滤的优点是________________________。(4)第三步证明洗涤干净的方法是_________；干燥的最佳方法是________(填代号)。a．空气中自然风干b．沸水浴上干燥c．直接加热干燥(5)由以上数据知苯甲酸的产率为________(保留两位有效数字)。(6)某学生为测定苯甲酸的电离平衡常数设计实验如下：常温下，将amol苯甲酸和bmolKOH混合加水形成2L溶液，测得溶液的pH＝7，请用含a、b的代数式表示出苯甲酸的Ka＝________，该溶液中的离子浓度大小关系为________________________________________。3．硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]是分析化学中的重要试剂，在不同温度下加热分解产物不同。设计如图Z14­4实验装置(夹持装置略去)，在500℃时隔绝空气加热A中的硫酸亚铁铵至分解完全，确定分解产物的成分。图Z14­4(1)B装置的作用是____________________________。(2)实验中，观察到C中无明显现象，D中有白色沉淀生成，可确定产物中一定有________气体产生，写出D中发生反应的离子方程式：____________________________。若去掉C，是否能得出同样结论并解释其原因：_______________。(3)A中固体完全分解后变为红棕色粉末，某同学设计实验验证固体残留物仅为Fe2O3，而不含FeO，请完成表中内容。(试剂，仪器和用品自选)实验步骤预期现象结论取少量A中残留物于试管中，加入适量稀硫酸，充分振荡使其完全溶解；__________________________________________________固体残留物仅为Fe2O3(4)若E中收集到的气体只有N2，其物质的量为xmol，固体残留物Fe2O3的物质的量为ymol，D中沉淀物质的量为zmol，根据氧化还原反应的基本规律，x、y和z应满足的关系为_______。(5)结合上述实验现象和相关数据的分析，完成硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]在500℃时隔绝空气加热完全分解的化学方程式：_______________________。4．硫酸锰广泛用于医药、食品、农药、造纸、催化剂行业，工业上用锰矿石(主要成分为MnO2、MnCO3,主要杂质有CaCl2、FeCl2)制取硫酸锰的工艺流程如图Z14­5所示：图Z14­5已知：25℃时，有关离子沉淀时的pH数据：Fe3＋Fe2＋Mn2＋开始沉淀pH1.97.07.8完全沉淀pH3.29.010.7回答下列问题：(1)矿粉粉碎的目的是_____________________。(2)试剂X为________，pH范围为____________。(3)酸浸过程中发生的氧化还原型离子反应方程式为_________________。(4)操作a为__________________。(5)影响浸锰率的操作因素有多种，其中温度选择不合理时会产生杂质MnS2O6造成锰损失。温度、酸度、时间对浸锰率的影响如图Z14­6，为提高锰的浸出率，请选择合适的条件________(填序号)。图Z14­6a．30～120℃b．150～155℃c．180℃以上e．pH＝4，酸浸时间为3hf．pH＝2，酸浸时间为4h(6)沉降法是重要的提纯方法。某温度下，Mn2＋和Ca2＋物质的量浓度均为0.01mol·L－1，向混合溶液中滴加Na2CO3溶液，先沉淀的是________(填离子符号)；当两种沉淀共存时，溶液中c（Ca2＋）c（Mn2＋）＝________[已知：Ksp(CaCO3)＝2.70×10－9，Ksp(MnCO3)＝1.80×10－11]。5．某化学实验小组的同学将打磨过的镁条投入到滴有酚酞的饱和NaHCO3溶液中，发现反应迅速，产生大量气泡和白色不溶物，溶液的浅红色加深。该小组同学对白色不溶物的成分进行了探究和确定。Ⅰ.提出假设(1)甲同学：可能只是MgCO3。乙同学：可能只是____________。丙同学：可能是：xMgCO3·yMg(OH)2。(2)在探究沉淀成分前，需将沉淀从溶液中过滤、洗涤、低温干燥。洗涤沉淀的操作方法是_______________。(3)请设计一个简单的实验证明乙同学的假设是错误的：__________。Ⅱ.定量实验探究：取一定量已干燥过的沉淀样品，利用下列装置测定其组成(部分固定夹持装置未画出)，经实验前后对比各装置的质量变化来分析沉淀样品的组成，得出丙同学的假设是正确的。请回答下列问题：图Z14­7(4)写出xMgCO3·yMg(OH)2受热分解的化学方程式：_______________(用x、y表示)。(5)①合理的实验装置连接顺序为：___→_____→______→_____→。(各装置只使用一次)②实验一段时间后，当装置B中____________(填实验现象)时，停止加热，说明沉淀样品完全分解；然后打开E处的活塞，缓缓通入空气数分钟的目的是__________。③指导老师认为在上述实验装置末端还需再连接一个装置D，若无此装置，则会使测出的x∶y的值________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。答案与解析1．(1)玻璃棒分液漏斗(2)之前排除装置内的空气，防止氧气对实验的干扰(3)Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O强酸性(4)②③④(5)将装置B中的硝酸铁溶液换成氯化铁溶液SO2＋2Fe3＋＋2H2O===2Fe2＋＋SO2－4＋4H＋SO2－4＋Ba2＋===BaSO4↓[解析](1)配制一定质量分数的溶液，需要的仪器是烧杯、量筒、玻璃棒，因此缺少的仪器是玻璃棒；盛放浓硫酸的仪器是分液漏斗。(2)装置中有空气，氧气可能参与反应，干扰实验，因此先通一段时间的氮气，排除装置中的空气，然后再滴加浓硫酸。(3)三颈烧瓶中发生的反应是Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O，没有元素化合价的变化，因此体现浓硫酸的强酸性。(4)SO2易溶于水，尾气处理需防止倒吸。①装置不能防止倒吸，⑤装置进气管较短，容易引起倒吸，因此合适的装置是②③④。(5)SO2溶于水形成H2SO3，溶液显酸性，NO－3在酸性条件下具有强氧化性，容易把H2SO3氧化为H2SO4，对实验产生干扰。因此用FeCl3溶液替换Fe(NO3)3溶液，离子方程式为SO2＋2Fe3＋＋2H2O===2Fe2＋＋SO2－4＋4H＋、SO2－4＋Ba2＋===BaSO4↓。2．(1)温度计(2)5C6H5CH3＋6KMnO4＋9H2SO4―→5C6H5COOH＋3K2SO4＋6MnSO4＋14H2O(3)过滤速度快，得到的固体水分少(4)取最后一次的洗涤液，向其中滴加硝酸银溶液，若无沉淀生成，则说明沉淀洗涤干净了b(5)96%(6)b×10－7a－bc(K＋)＝c(C6H5COO－)c(H＋)＝c(OH－)[解析](4)由于第二步中用浓盐酸，因此可以通过检验Cl－来判断洗涤是否干净。方法是取最后一次洗涤液，向其中滴加硝酸银溶液，若无沉淀生成，则说明沉淀洗涤干净。苯甲酸的熔点超过100℃，为加快干燥过程，减少损耗，干燥的最佳方法是沸水浴上干燥。(5)18.4g甲苯的物质的量是0.2mol，理论上生成苯甲酸是0.2mol，质量是0.2mol×122g/mol＝24.4g，因此苯甲酸的产率为23.4g÷24.4g×100%≈96%。(6)根据物料守恒可知溶液中c(C6H5COO－)＋c(C6H5COOH)＝0.5amol/L，苯甲酸钾是bmol，则c(C6H5COO－)＝0.5bmol/L，所以苯甲酸的Ka＝10－7×0.5b0.5a－0.5b＝b×10－7a－b。根据电荷守恒可知该溶液中的离子浓度大小关系为c(K＋)＝c(C6H5COO－)c(H＋)＝c(OH－)。3．(1)检验产物中是否有水(2)SO2SO2＋H2O2＋Ba2＋===BaSO4↓＋2H＋不能，若有SO3也有白色沉淀(3)将溶液分成两份，分别滴加高锰酸钾溶液、KSCN溶液(或依次滴加K3Fe(CN)6溶液、KSCN溶液或其他合理答案)若高锰酸钾溶液不褪色，加入KSCN溶液后变红(或加入K3Fe(CN)6溶液无现象，加入KSCN溶液后变红，或其他合理答案)(4)3x＋y＝z(5)2(NH4)2Fe(SO4)2Fe2O3＋2NH3↑＋N2↑＋4SO2↑＋5H2O[解析](1)硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]在500℃时隔绝空气加热分解，H、O结合有水生成，故B装置的作用是检验产物中是否有水。(2)装置C中BaCl2溶液的作用是检验分解产物中是否有SO3气体生成，若含有该气体，会生成硫酸钡白色沉淀，观察到的现象为溶液变浑浊，但该装置中没有明显现象，可知产物中无有SO3气体生成；装置D中有白色沉淀，说明产物中有SO2气体生成，与过氧化氢发生氧化还原反应生成硫酸，硫酸和氯化钡反应生成硫酸钡沉淀，反应的离子方程式为SO2＋H2O2＋Ba2＋===BaSO4↓＋2H＋，若去掉C，若有SO3也有白色沉淀生成，不能得出有SO2而无SO3的结论。(3)根据Fe2＋的还原性，可以用高锰酸钾溶液检验，依据Fe3＋与KSCN溶液反应后变红可检验Fe3＋，方法为取少量A中残留物于试管中，加入适量稀硫酸，充分振荡使其完全溶解，将溶液分成两份，分别滴加高锰酸钾溶液、KSCN溶液(或依次滴加K3Fe(CN)6溶液、KSCN溶液或其他合理答案)并振荡，若高锰酸钾溶液不褪色，加入KSCN溶液后变红(或加入K3Fe(CN)6溶液无现象，加入KSCN溶液后变红，或其他合理答案)，则残留物仅为Fe2O3而不含FeO。(4)若产物中有氮气生成，则失去电子的元素是Fe和N，得到电子的元素是S，[(NH4)2Fe(SO4)2]分解，E中生成xmolN2失去电子的物质的量是6xmol，生成ymolFe2O3失去电子的物质的量是2ymol，D中沉淀物质的量为zmol，即生成的二氧化硫的物质的量是zmol，则得电子的物质的量是2zmol，根据得失电子守恒，6x＋2y＝2z即3x＋y＝z。4．(1)增大接触面积，加快溶解速率(2)MnCO33.2≤pH7.8(3)MnO2＋4H＋＋2Fe2＋===Mn2＋＋2Fe3＋