第一部分专题十七用拆分法突破化学实验综合题

[限时规范训练]单独成册1．POCl3是重要的化工原料，某兴趣小组准备用三氯化磷、氯气、二氧化硫制备POCl3，产物中还有一种遇水强烈水解的物质SOCl2。已知：PCl3熔点－93.6℃、沸点76.1℃，遇水强烈水解，易与氧气反应；POCl3遇水强烈水解，能溶于PCl3，(1)仪器甲的名称是________。(2)已知装置B制备POCl3，以上仪器接口连接的顺序为a____________d，装置B中发生反应的化学方程式为_____________________。(3)B中反应温度控制在60～65℃，其原因是____________________。(4)用佛尔哈德法测定POCl3含量：准确称取20.20gPOCl3产品，置于盛有60.00mL蒸馏水的水解瓶中摇动至完全水解；将水解液配成100.00mL溶液，取10.00mL溶液于锥形瓶中；加入10.00mL3.200mol·L－1AgNO3标准溶液，并加入少许硝基苯用力摇动，使沉淀表面被有机物覆盖；加入指示剂，用0.2000mol·L－1KSCN溶液滴定过量的AgNO3溶液，达到滴定终点时共用去10.00mLKSCN溶液。[已知：Ksp(AgCl)＝3.2×10－10，Ksp(AgSCN)＝2×10－12]①POCl3水解的化学反应方程式为______________________________。②滴定选用的指示剂是________(选填字母序号)，滴定终点的现象为_________________________________________________________________________________________________________________________________________。a．FeCl2b．NH4Fe(SO4)2c．淀粉d．甲基橙③用硝基苯覆盖沉淀的目的是______________________________。④产品中POCl3的百分含量为________。解析：(1)根据仪器的结构和性能可知仪器甲的名称为球形冷凝管。(2)装置A制得的氯气中混有挥发的HCl和水蒸气，需要经过F装置内的饱和食盐水除去HCl、再利用D装置内的浓硫酸干燥，然后才可通入装置B中，装置C中制得的SO2，需要通过E中P2O5或硅胶干燥后再通入装置B中制备POCl3，则以上仪器接口连接的顺序为a→j→i→e→f→b→c→g→h→d，装置B中生成POCl3时发生反应的化学方程式为PCl3＋Cl2＋SO2=====60～65℃POCl3＋SOCl2。(3)B中反应温度控制在60～65℃，其原因是：温度太低，反应速率会太慢；温度太高，PCl3、SO2会大量挥发(PCl3的沸点为76.1℃)，从而导致产量降低。(4)①POCl3水解生成磷酸和氯化氢，水解的反应方程式为POCl3＋3H2O===H3PO4＋3HCl。②以Fe3＋为指示剂，当KSCN将过量的Ag＋完全沉淀时，再滴入一滴KSCN溶液与Fe3＋作用，溶液变红色，所以滴定选用的指示剂是NH4Fe(SO4)2，滴定终点的现象为：当最后一滴标准KSCN溶液滴入时，溶液变为红色，且半分钟不褪去。③硝基苯是难溶于水且密度大于水的液体，用硝基苯覆盖沉淀的目的是：使生成的沉淀与溶液隔离，避免滴定过程中SCN－与AgCl沉淀反应转化为AgSCN沉淀。④n(AgNO3)过量＝n(KSCN)＝0.2000mol·L－1×0.01L＝0.002mol，沉淀10.00mL溶液中的Cl－消耗的AgNO3物质的量为3.200mol·L－1×0.01L－0.002mol＝0.03mol，根据Ag＋＋Cl－===AgCl↓和Cl原子守恒，样品中n(POCl3)＝0.03mol/3×100.00mL/10.00mL＝0.1mol，m(POCl3)＝0.1mol×153.5g/mol＝15.35g，产品中POCl3的百分含量为(15.35g/20.20g)×100%＝75.99%。答案：(1)球形冷凝管(2)jiefbcghPCl3＋Cl2＋SO2=====60～65℃POCl3＋SOCl2(3)温度太高，PCl3、SO2会大量挥发，导致产量降低；温度太低，反应速率会变慢(4)①POCl3＋3H2O===H3PO4＋3HCl②b当最后一滴标准KSCN溶液滴入时，溶液变为红色，且半分钟不褪去③防止在滴加KSCN时将AgCl沉淀转化为AgSCN沉淀④75.99%或76%2．(2019·高考全国卷Ⅲ)乙酰水杨酸(阿司匹林)是目前常用药物之一。实验室通过水杨酸进行乙酰化制备阿司匹林的一种方法如下：水杨酸醋酸酐乙酰水杨酸熔点/℃157～159－72～－74135～138相对密度/(g·cm－3)1.441.101.35相对分子质量138102180实验过程：在100mL锥形瓶中加入水杨酸6.9g及醋酸酐10mL，充分摇动使固体完全溶解。缓慢滴加0.5mL浓硫酸后加热，维持瓶内温度在70℃左右，充分反应。稍冷后进行如下操作。①在不断搅拌下将反应后的混合物倒入100mL冷水中，析出固体，过滤。②所得结晶粗品加入50mL饱和碳酸氢钠溶液，溶解、过滤。③滤液用浓盐酸酸化后冷却、过滤得固体。④固体经纯化得白色的乙酰水杨酸晶体5.4g。回答下列问题：(1)该合成反应中应采用________加热。(填标号)A．热水浴B．酒精灯C．煤气灯D．电炉(2)下列玻璃仪器中，①中需使用的有________(填标号)，不需使用的有________________(填名称)。(3)①中需使用冷水，目的是__________________________________。(4)②中饱和碳酸氢钠的作用是___________________________________，以便过滤除去难溶杂质。(5)④采用的纯化方法为________。(6)本实验的产率是________%。解析：(1)该反应的温度应控制在70℃左右，所以应采用热水浴加热，故选A。(2)①中的操作是过滤，应选择的仪器是烧杯和漏斗，不需要使用分液漏斗和容量瓶。(3)操作①中使用冷水的目的是降低乙酰水杨酸的溶解度，使其充分结晶析出。(4)②中饱和NaHCO3的作用是与乙酰水杨酸反应生成乙酰水杨酸钠，乙酰水杨酸钠能溶于水，以便过滤除去其他难溶性杂质。(5)可利用重结晶的方法来纯化得到乙酰水杨酸晶体。(6)设生成乙酰水杨酸的质量为x。x＝6.9g×180138＝9.0g乙酰水杨酸的产率为5.4g9.0g×100%＝60%。答案：(1)A(2)BD分液漏斗、容量瓶(3)充分析出乙酰水杨酸固体(结晶)(4)生成可溶的乙酰水杨酸钠(5)重结晶(6)603．(2019·广东揭阳模拟)叠氮化钠(NaN3)常用作汽车安全气囊中的药剂。实验室制取叠氮化钠的原理、实验装置及实验步骤如下：①打开装置D导管上的旋塞，加热制取氨气。②再加热装置A中的金属钠，使其熔化并充分反应后，再停止加热装置D并关闭旋塞。③向装置A中b容器内充入加热介质并加热到210～220℃，然后通入N2O。④冷却，向产物中加入乙醇(降低NaN3的溶解度)，减压浓缩结晶后再过滤，并用乙醚洗涤，晾干。已知：Ⅰ.NaN3是易溶于水的白色晶体，微溶于乙醇，不溶于乙醚；Ⅱ.NaNH2熔点210℃，沸点400℃，在水溶液中易水解。请回答下列问题：(1)装置B中盛放的药品为________；装置C的主要作用是________。(2)步骤①中先加热通氨气的目的是____________；步骤②氨气与熔化的钠反应生成NaNH2的化学方程式为__________________。步骤③中最适宜的加热方式为________(填“水浴加热”，“油浴加热”)。(3)N2O可由NH4NO3在240～245℃分解制得(硝酸铵的熔点为169.6℃)，则可选择的气体发生装置是(填数字序号)________。(4)生成NaN3的化学方程式为_______________________________。(5)图中仪器a用的是铁质而不用玻璃，其主要原因是________________。(6)步骤④中用乙醚洗涤的主要目的是______________________________。(7)实验室用滴定法测定叠氮化钠样品中NaN3的质量分数：①将2.500g试样配成500.00mL溶液。②取50.00mL溶液置于锥形瓶中，加入50.00mL0.1010mol·L－1(NH4)2Ce(NO3)6溶液。③充分反应后，将溶液稍稀释，向溶液中加入8mL浓硫酸，滴入3滴邻菲啰啉指示液，用0.0500mol·L－1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定过量的Ce4＋，消耗溶液体积为29.00mL。测定过程的反应方程式为：2(NH4)2Ce(NO3)6＋2NaN3===4NH4NO3＋2Ce(NO3)3＋2NaNO3＋3N2↑；Ce4＋＋Fe2＋===Ce3＋＋Fe3＋；试样中NaN3的质量分数为________。解析：(1)制备的氨气中含有大量的水，用C装置冷凝分离出水，B中盛放碱石灰干燥氨气；(2)步骤①中用氨气排尽装置中的空气，防止加热时空气中的氧气等能与钠反应；步骤②中氨气与钠反应生成NaNH2和氢气，反应方程式为：2Na＋2NH3=====△2NaNH2＋H2；水的沸点为100℃，不能达到反应控制的温度210～220℃，故用油浴加热；(3)硝酸铵的熔点为169.6℃，因NH4NO3在240～245℃分解时已经熔化，分解反应中还生成水，故选Ⅰ、Ⅳ；(4)氨气与钠反应生成的NaNH2与通入的N2O反应生成NaN3和H2O，反应的化学方程式为NaNH2＋N2O=====210～220℃NaN3＋H2O；(5)反应过程中有水生成，会反应生成NaOH腐蚀玻璃；(6)NaN3不溶于乙醚，可以减少晶体的损失，有利于产品快速干燥；(7)50.00mL0.1010mol·L－1(NH4)2Ce(NO3)6溶液中n[(NH4)2Ce(NO3)6]＝0.1010mol·L－1×50.00×10－3L＝5.050×10－3mol，参与第二步反应的量n[(NH4)2Fe(SO4)2]＝0.0500mol·L－1×29.00×10－3L＝1.450×10－3mol，与NaN3反应的n[(NH4)2Ce(NO3)6]＝5.050×10－3mol－1.450×10－3mol＝3.600×10－3mol，试样中NaN3的质量分数为(3.600×10－3mol×10×65g/mol)/2.500g×100%＝93.60%。答案：(1)碱石灰(或氢氧化钠固体)冷凝分离出水(2)排尽装置中的空气2Na＋2NH3=====△2NaNH2＋H2油浴加热(3)Ⅰ、Ⅳ(4)NaNH2＋N2O=====210～220℃NaN3＋H2O(5)反应过程中可能生成的NaOH能腐蚀玻璃(6)NaN3不溶于乙醚，能减少NaN3的溶解损耗；且乙醚易挥发，有利于产品快速干燥(7)93.60%(0.9360)4．ClO2又称百毒净，可用于水的净化和纸张、纺织品的漂白。用如下图所示装置(夹持装置和加热装置省略)制备ClO2并探究ClO2的某些性质。已知：①高氯酸：沸点90℃，浓度低于60%比较稳定，浓度高60%遇含碳化合物易爆炸。②回答下列问题：(1)仪器a的名称为________。实验开始前，胶塞及导管接口必须包锡箔纸，其原因是____________________________________________________。(2)写出装置A制备ClO2同时生成高氯酸的化学方程式____________________。(3)关闭止水夹②，打开止水夹①③，通空气一段时间，装置C中生成NaClO2，离子方程式为________________________________。若关闭止水夹③，打开止水夹②，B中可观察到的现象为________。(4)从装置C反应后的溶液中获得NaClO2晶体，需控温在________范围内进行减压