2021版高考化学一轮复习课时跟踪检测二十四综合实验题含解析新人教版

-1-课时跟踪检测（二十四）综合实验题1．常温常压下，一氧化二氯(Cl2O)为棕黄色气体，沸点为3.8℃,42℃以上会分解生成Cl2和O2，Cl2O易溶于水并与水反应生成HClO。[制备产品]将氯气和空气(不参与反应)按体积比1∶3混合通入含水8%的碳酸钠中制备Cl2O，并用水吸收Cl2O(不含Cl2)制备次氯酸溶液。(1)各装置的连接顺序为________→________→________→________→________。(2)装置B中多孔球泡和搅拌棒的作用是_____________________________；装置C的作用是________________________________________________________________________。(3)制备Cl2O的化学方程式为____________________________________________。(4)反应过程中，装置B需放在冷水中，其目的是____________________。(5)此方法相对于用氯气直接溶于水制备次氯酸溶液有两个主要优点，分别是________________________________________________________________________、________________________________________________________________________。[测定浓度](6)已知次氯酸可被FeSO4等物质还原。用下列实验方案测定装置E所得溶液中次氯酸的物质的量浓度：量取10mL上述次氯酸溶液，并稀释至100mL，再从其中取出10.00mL于锥形瓶中，并加入10.00mL0.80mol·L－1的FeSO4溶液，充分反应后，用0.05000mol·L－1的酸性KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液24.00mL，则原次氯酸溶液的浓度为________。解析：(1)A装置制备氯气，D装置吸收氯气中的氯化氢气体，与空气形成1∶3的混合气体通入B装置，与含水8%的碳酸钠充分反应制备Cl2O，C装置吸收除去Cl2O中的Cl2，E装置中用水吸收Cl2O制备次氯酸溶液。(2)装置B中多孔球泡和搅拌棒的作用是加快反应速率，使反应充分进行；装置C装有足量的四氯化碳溶液，其作用是除去Cl2O中的Cl2。(3)氯气和空气(不参与反应)按体积比1∶3混合通入含水8%的碳酸钠中制备Cl2O，反应为：2Cl2＋Na2CO3===Cl2O＋2NaCl＋CO2或2Cl2＋2Na2CO3＋H2O===Cl2O＋2NaCl＋2NaHCO3。(4)由题可知：Cl2O42℃以上会分解生成Cl2和O2，故为防止反应放热后温度过高导致Cl2O分解，装置B需放在冷水中。(5)主要优点分别是制得的次氯酸溶液纯度较高，浓度较大。(6)根据反应ClO－＋2Fe2＋＋H2O===Cl－＋2Fe3＋＋2OH－、MnO－4＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋-2-4H2O，则原次氯酸溶液的浓度为12×0.800mol·L－1×10×10－3L－0.05mol·L－1×24×10－3L×5×100mL10mL10×10－3L＝1.000mol·L－1。答案：(1)ADBCE(2)加快反应速率，使反应充分进行除去Cl2O中的Cl2(3)2Cl2＋Na2CO3===Cl2O＋2NaCl＋CO2(或2Cl2＋2Na2CO3＋H2O===Cl2O＋2NaCl＋2NaHCO3)(4)防止反应放热后温度过高导致Cl2O分解(5)制得的次氯酸溶液纯度较高浓度较大(6)1.000mol·L－12．草酸亚铁晶体(FeC2O4·xH2O)为淡黄色粉末，是生产锂电池的原料。某化学兴趣小组对草酸亚铁晶体的一些性质进行探究。回答下列问题：(1)实验室用0.5mol·L－1FeSO4溶液与0.5mol·L－1(NH4)2C2O4溶液制备草酸亚铁晶体。要配制500mL0.5mol·L－1的FeSO4溶液，需称取FeSO4·7H2O(M＝278g·mol－1)样品________g，必须使用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外，还有__________________。(2)为测定草酸亚铁晶体中结晶水含量，将石英玻璃管(带两端开关K1和K2，设为装置A)称重，记为m1g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m2g。按下图连接好装置进行实验。实验操作步骤为打开K1、K2，缓缓通入N2→点燃酒精灯，小火加热→熄灭酒精灯→冷却至室温→停止通N2，关闭K1、K2→称量A。重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3g。①仪器B的名称是________。②缓缓通入N2的目的是_____________________________________________________________________________________________________________________________。③根据实验数据，计算草酸亚铁晶体中结晶水数目x＝________(列式表示)。若不关闭K1和K2进行称量，则所得x将________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(3)为探究草酸亚铁的热分解产物，将实验(2)中已恒重的装置A接入下图所示装置进行实验。-3-①实验中观察到装置B、F中澄清石灰水均变浑浊，装置E中固体变为红色，由此判断热分解产物中一定含有________________。②停止实验时要先熄灭两处酒精灯，再继续通N2至玻璃管冷却到室温，目的是________________________________________________________________________。③若装置A中5.76g样品完全分解后残余2.88g黑色固体，E的硬质玻璃管中固体质量减轻0.64g。则草酸亚铁受热分解的化学方程式为__________________________________。解析：(1)配制500mL0.5mol·L－1的FeSO4溶液，则n(FeSO4·7H2O)＝0.5L×0.5mol·L－1＝0.25mol，故称取FeSO4·7H2O的质量为278g·mol－1×0.25mol＝69.5g；必须使用的玻璃仪器还有500mL容量瓶、胶头滴管。(2)①仪器B为干燥管。②缓缓通入N2的目的是排出装置A中的空气，防止加热时草酸亚铁被氧气氧化。③FeC2O4·xH2O的质量为(m2－m1)g，FeC2O4的质量为(m3－m1)g，则结晶水的质量为[m2－m1－(m3－m1)]g＝(m2－m3)g，则m(FeC2O4)∶m(H2O)＝(m3－m1)∶(m2－m3)＝144∶18x，解得x＝8m2－m3m3－m1；若不关闭K1和K2进行称量，则m3偏大，x偏小。(3)①根据B中澄清石灰水变浑浊，可知分解产物中有CO2，根据E中固体变为红色，F中澄清石灰水变浑浊，可知分解产物中有CO。②停止实验时要先熄灭两处酒精灯，再继续通N2至玻璃管冷却到室温，目的是防止倒吸。③5.76g样品中n(FeC2O4)＝5.76g144g·mol－1＝0.04mol，根据E中发生反应：CuO＋CO=====△Cu＋CO2ΔM(固)＝16g·mol－1，可知样品分解生成的CO的物质的量n(CO)＝0.64g16g·mol－1＝0.04mol，残余2.88g黑色固体中n(Fe)＝0.04mol，n(O)＝2.88－56×0.0416mol＝0.04mol，该黑色固体中n(Fe)∶n(O)＝1∶1，则黑色固体为FeO，草酸亚铁分解产生的CO2的质量m(CO2)＝(5.76－2.88－0.04×28)g＝1.76g，n(CO2)＝1.76g44g·mol－1＝0.04mol，故草酸亚铁受热分解的化学方程式为FeC2O4=====△FeO＋CO↑＋CO2↑。答案：(1)69.5500mL容量瓶、胶头滴管(2)①干燥管②排出装置A中的空气，防止加热时草酸亚铁被氧气氧化③8m2－m3m3－m1偏小(3)①CO2和CO②防止倒吸③FeC2O4=====△FeO＋CO↑＋CO2↑3．亚硝酸钙[Ca(NO2)2]是水泥混凝土外加剂的主要原料，某学习小组设计实验制备亚硝酸钙，实验装置如图所示。(夹持装置略去)-4-已知：2NO＋CaO2=====△Ca(NO2)22NO2＋CaO2=====△Ca(NO3)2Ca(OH)2＋NO＋NO2===Ca(NO2)2＋H2O请回答下列问题：(1)向三颈烧瓶中加入稀硝酸之前，应向装置中通入一段时间的N2，原因是________________________________________________________________________。(2)装置D的名称是__________；装置B中盛装的试剂是__________。(3)装置F中的酸性K2Cr2O7溶液可将剩余的NO氧化成NO－3，溶液由橙色(Cr2O2－7)变为绿色(Cr3＋)，发生反应的离子方程式为____________________________________。(4)已知Ca(NO2)2溶液显弱碱性，其对应的酸容易分解，产生NO气体，设计实验证明装置F中有亚硝酸钙生成：______________________________________________________________________________________________________________。(5)工业上可用石灰乳和硝酸工业的尾气(含NO、NO2)反应，既能净化尾气，又能获得应用广泛的Ca(NO2)2。①若n(NO)∶n(NO2)＞1∶1，则会导致_____________________________；②若n(NO)∶n(NO2)＜1∶1，则会导致________________________________。解析：(1)因为NO极易被氧气氧化为NO2，所以实验先通一段时间的氮气目的是为了将装置内的空气排净，避免将NO氧化。(2)装置D为U形管，而且两边各有一个支管口，所以是U形具支干燥管。装置B中的试剂为蒸馏水，其作用是将反应产生的NO2转化为NO。(3)酸性K2Cr2O7溶液将NO氧化成NO－3，Cr2O2－7变为Cr3＋，显然在反应物中应该添加氢离子，在生成物中应该添加水，根据化合价升降相等、电荷守恒和原子守恒得到离子方程式为Cr2O2－7＋2NO＋6H＋===2Cr3＋＋2NO－3＋3H2O。(4)Ca(NO2)2溶液显弱碱性，说明HNO2是弱酸，其对应的酸(HNO2)容易分解，产生NO气体，所以可以选择向样品中加入强酸，利用强酸制弱酸的原则，生成HNO2，HNO2分解得到NO，NO被空气氧化得到红棕色的NO2，观察现象就能证明NaNO2的存在。(5)①若n(NO)∶n(NO2)＞1∶1，则对于题目给的第三个反应，NO过量，最终排放会污染空气。②若n(NO)∶n(NO2)＜1∶1，则对于题目给的第三个反应，NO2过量，会发生反应：2Ca(OH)2＋4NO2===Ca(NO2)2＋Ca(NO3)2＋2H2O，所以产物中的硝酸钙杂质的含量会增加。-5-答案：(1)排除装置中的空气，防止其将生成的NO氧化为NO2(2)U形具支干燥管蒸馏水(3)Cr2O2－7＋2NO＋6H＋===2Cr3＋＋2NO－3＋3H2O(4)取少量E中反应后的固体于试管中，滴加少许稀硫酸，试管口有红棕色气体生成(5)①排放气体中NO含量升高，污染环境②产品中Ca(NO3)2杂质含量升高4．硼是第ⅢA族元素，单质硼在加热条件下能与多种非金属反应。某同学欲利用氯气和单质硼反应制备三氯化硼。已知BCl3的沸点为12.5℃，熔点为－107.3℃，遇水剧烈反应，生成硼酸和盐酸。该同学选用如图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验，请回答下列问题：(1)A中反应的离子方程式为________________________