2020版高考化学二轮复习 专题限时集训11 综合实验探究——突破实验大题（含解析）新人教版

专题限时集训(十一)综合实验探究——突破实验大题(限时：45分钟)1．(2019·郑州模拟)莫尔盐[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O，Mr＝392]是一种重要的还原剂，在空气中比一般的亚铁盐稳定。某学习小组设计如下实验制备少量的莫尔盐并测定其纯度。回答下列问题：Ⅰ.制取莫尔盐(1)连接装置，检査装置气密性。将0.1mol(NH4)2SO4晶体置于玻璃仪器________(填仪器名称)中，将6.0g洁净铁屑加入锥形瓶中。(2)①打开分液漏斗瓶塞，关闭活塞K3，打开K2、K1，加完55.0mL2mol·L－1稀硫酸后关闭K1。A装置中反应的离子方程式为__________________________。②待大部分铁粉溶解后，打开K3、关闭K2，此时可以看到的现象为____________________，原因是_____________________。③关闭活塞K2、K3，采用100℃水浴蒸发B中水分，液面产生晶膜时，停止加热，冷却结晶、________、用无水乙醇洗涤晶体。该反应中硫酸需过量，保持溶液的pH在1～2之间，其目的为________________________________。④装置C的作用为________，装置C存在的缺点是________________________________________________________________。Ⅱ.测定莫尔盐样品的纯度(3)称取所得莫尔盐样品10.0g，用煮沸后冷却的蒸馏水配成100mL溶液，取20.00mL溶液加入稀硫酸中，用0.1mol·L－1的KMnO4溶液滴定，达到滴定终点时消耗10.00mLKMnO4溶液。滴定反应的离子方程式为____________________________，该样品的纯度为________。[解析](2)④装置C的导管插入液面以下，起到液封作用，可防止空气进入三颈烧瓶将Fe2＋氧化。装置C存在的缺点是：不能除去尾气中的H2(就本实验而言，不会产生倒吸)。(3)Fe2＋具有还原性，与高锰酸钾反应的方程式为5Fe2＋＋MnO－4＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，n(KMnO4)＝0.01L×0.1mol·L－1＝0.001mol，则20.00mL溶液中n(Fe2＋)＝0.005mol10.0g样品中n(Fe2＋)＝0.005mol×100mL/20mL＝0.025mol，则10.0g样品中(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的物质的量为0.025mol，样品的含量为0.025mol×392g·mol－110g×100%＝98%。[答案](1)三颈烧瓶(三颈瓶或三口瓶或三口烧瓶)(2)①Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋②A中的液体被压入B中A中产生氢气，使A中压强增大③过滤抑制Fe2＋水解④液封作用，防止空气进入三颈烧瓶氧化Fe2＋不能除去尾气中的H2(3)5Fe2＋＋MnO－4＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O98%2．(2019·黄山二模)亚硝酰氯(ClNO)是有机物合成中的重要试剂，可由NO与Cl2在常温常压下反应得到。ClNO部分性质如下：黄色气体，熔点：－59.6℃；沸点：－6.4℃，遇水易水解。已知：HNO2既有氧化性又有还原性；AgNO2微溶于水，能溶于硝酸：AgNO2＋HNO3===AgNO3＋HNO2。(1)利用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ装置制备原料气NO和Cl2①写出利用装置Ⅰ制备氯气的离子反应方程式：_________________________________________________________________________。②利用上述装置制备NO时，Ⅱ中盛装物质为________________(写化学式)。(2)利用以下装置在常温常压下制备ClNO①装置连接顺序为a→__________________(按气流自左向右方向，用小写字母表示)。②为使NO和Cl2恰好完全反应生成ClNO，理论上通入NO和Cl2两种气体的流速比为________。③装置Ⅸ的作用是___________________________________。④装置Ⅷ吸收尾气时，有同学认为尾气中的某种气体不能完全被吸收，为了充分吸收尾气，可将尾气与________(气体)同时通入NaOH溶液中。⑤王水是浓盐酸和浓硝酸的混酸，一定条件下混酸可生成ClNO和Cl2，该反应的化学方程式为__________________________________________________________________________________。⑥写出验证ClNO与H2O完全反应后的溶液中存在Cl－和HNO2的实验步骤及现象：取少量反应后的溶液于试管中，_______________________________________________________________________________________________________________________________________(限选试剂：AgNO3溶液，稀硝酸，KMnO4溶液)。[答案](1)①MnO2＋4H＋＋2Cl－=====△Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O②H2O(2)①e→f→c→b→d(或f→e→c→b→d)②2∶1③冷凝亚硝酰氯，便于收集④O2(或空气)⑤HNO3(浓)＋3HCl(浓)===ClNO↑＋Cl2↑＋2H2O⑥依次滴加足量的AgNO3溶液和稀硝酸，充分振荡、静置，有白色沉淀生成；另取静置后上层清液少许于另一支试管中，滴加KMnO4溶液，溶液紫色褪去3．(2019·济南模拟)辉铜矿与铜蓝矿都是天然含硫铜矿，在地壳中二者常伴生存在。现取一份该伴生矿样品，经检测后确定仅含Cu2S、CuS和惰性杂质。为进一步确定其中Cu2S、CuS的含量，某同学进行了如下实验：①称取2.6g样品，加入200.0mL0.2000mol·L－1酸性KMnO4溶液，加热(硫元素全部转化为SO2－4)，滤去不溶杂质；②收集滤液至250mL容量瓶中，定容；③取25.00mL溶液，用0.1000mol·L－1FeSO4溶液滴定，消耗20.00mL；④加入适量NH4HF2溶液(掩蔽Fe3＋和Mn2＋，使其不再参与其他反应)，再加入过量KI固体，轻摇使之溶解并发生反应：2Cu2＋＋4I－===2CuI＋I2；⑤加入2滴淀粉溶液，用0.1000mol·L－1Na2S2O3溶液滴定，消耗30.00mL(已知：2S2O2－3＋I2===S4O2－6＋2I－)。回答下列问题：(1)写出Cu2S溶于酸性KMnO4溶液的离子方程式：_______________________________________________________________________。(2)配制0.1000mol·L－1FeSO4溶液时要用煮沸过的稀硫酸，原因是__________________________________，配制过程中所需玻璃仪器除了烧杯、玻璃棒、容量瓶外还有________。(3)③中取25.00mL待测溶液所用的仪器是________。(4)⑤中滴定至终点时的现象为_________________________。(5)混合样品中Cu2S和CuS的含量分别为________%、________%(结果均保留1位小数)。[解析](5)设2.6g样品中，Cu2S和CuS的物质的量分别为x、y，据5Fe2＋～MnO－4(5Fe2＋＋MnO－4＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O)，得样品反应后剩余n(MnO－4)＝0.1000mol·L－1×20.00×10－3L×15×25025.00＝4.000×10－3mol，样品消耗n(MnO－4)＝0.2000mol·L－1×200.0×10－3L－4.000×10－3mol＝36.00×10－3mol。由Cu2S～2MnO－4和5CuS～8MnO－4(5CuS＋8MnO－4＋24H＋===5Cu2＋＋5SO2－4＋8Mn2＋＋12H2O)，得2x＋85y＝36.00×10－3mol，又据2Cu2＋～I2～2S2O2－3，得2x＋y＝0.1000mol·L－1×30.00×10－3L×25025.00＝30.00×10－3mol，解方程组得x＝y＝0.01mol。故w(Cu2S)＝0.01mol×160g·mol－12.6g×100%≈61.5%，w(CuS)＝0.01mol×96g·mol－12.6g×100%≈36.9%。[答案](1)Cu2S＋2MnO－4＋8H＋===2Cu2＋＋SO2－4＋2Mn2＋＋4H2O(2)除去水中溶解的氧气，防止Fe2＋被氧化胶头滴管(3)酸式滴定管(或移液管)(4)溶液由蓝色变为无色且半分钟内不恢复原色(5)61.536.94．(2019·广东名校联考)苯甲酸(C6H5COOH)的相对分子质量为122，熔点为122.4℃，沸点为249℃，密度为1.2659g·cm－3，在水中的溶解度：0.35g(25℃)、2.7g(80℃)、5.9g(100℃)，不易被氧化，是一种一元有机弱酸，微溶于水、溶于乙醇。实验室中由甲苯(分子式：C6H5CH3、相对分子质量：92，沸点为110.6℃，密度为0.8669g·cm－3)制备苯甲酸的实验如下：第一步：将9.2g甲苯和硫酸酸化的KMnO4溶液(过量)置于如图的三颈烧瓶中，加热保持反应物溶液温度在90℃左右至反应结束，制备过程中不断从分水器分离出水。第二步：将反应后混合液趁热过滤，滤液冷却后用硫酸酸化，抽滤得粗产品。第三步：粗产品用水洗涤2～3次，干燥称量得固体11.7g。请回答下列问题：(1)第一步发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________________。(2)分水器的作用是_________________________________，判断该反应完成的现象是_______________________________。(3)第二步中抽滤的优点是___________________________。(4)第三步证明粗产品洗涤干净的方法是_________________________________________________________________________；干燥的最佳方法是________(填代号)。a．空气中自然风干b．沸水浴干燥c．直接加热干燥(5)由以上数据知苯甲酸的产率为________。(6)设计合理的实验方案确定苯甲酸是弱酸，可从下列仪器和试剂中选择最简单的组合是________(填编号)。①pH计②0.01mol·L－1NaOH溶液③酚酞④甲基橙⑤1mol·L－1NaOH溶液⑥0.01mol·L－1苯甲酸溶液⑦滴定管⑧锥形瓶⑨量筒[解析](1)根据得失电子守恒和原子守恒可知，C6H5CH3和酸性KMnO4溶液反应的化学方程式为5C6H5CH3＋6KMnO4＋9H2SO4=====△5C6H5COOH＋3K2SO4＋6MnSO4＋14H2O。(2)实验过程中，经冷凝管冷凝回流的冷凝液进入分水器，分层后，甲苯自动流回到三颈烧瓶中，生成的水从分水器中放出去，这样可以促使反应正向进行，提高甲苯的利用率，同时能减少抽滤所需时间。该反应完成时，三颈烧瓶中酸性KMnO4溶液颜色不再发生变化，或停止搅拌，静置，液体不再出现分层现象。(3)抽滤具有过滤速率快，得到的固体水分少等优点。(4)由于第二步用硫酸酸化滤液，因此可通过检验SO2－4来判断粗产品是否洗涤干净，检验的方法是向少许最后一次的洗涤液中滴入几滴BaCl2溶液，若无沉淀生成，则说明粗产品洗涤干净。为了加快干燥过程，并减少损耗，干燥的最佳方法是沸水浴干燥，故b正确。(5)9.2g甲苯的物质的量0.1mol，理论上生成苯甲酸0.1mol，其质量为0.1mol×122g·