资讯 / 正文
浙江高考化学《化学实验综合探究与定量分析》十大考法40题精析
【考情导读与使用建议】
化学实验综合探究与定量滴定分析,是浙江化学选考从选择题实验操作辨析到非选择题实验综合大题的必考高分值板块。在这份《化学实验综合探究与定量分析 · 浙江高考核心考法分类 40 题》专刊中,我将实验基本操作、装置连接与定量测定系统整合为十大核心考法(01 常用仪器识别、精度规范与实验安全、02 过滤/蒸发/结晶/萃取分液/蒸馏/升华分离操作、03 一定物质的量浓度溶液配制与仰俯视误差分析、04 常见气体发生—除杂—干燥—收集—防倒吸—尾气装置、05 特征离子检验与不引入新杂质除杂方案、06 实验方案设计、现象结论逻辑与单因子控制变量探究、07 有机物回流合成、分水器平衡移动与重结晶提纯、08 酸碱中和/氧化还原/沉淀滴定终点判据与误差分析、09 无水敏感物质制备防潮排空与性质探究综合大题、10 热重增重/返滴定/连续滴定物质组成定量测定大题),每类考法均提炼【解题通法】并精选 4 道浙江选考与名校模考真题(共 40 题、54 幅高清实验装置图)。
全文分为上下两部分,均采用100%高清原生文字排版+矢量化学反应方程式+54幅高清实验装置图:第一部分为十大考法40题分类空白卷(含每类解题通法);第二部分为我整理的40道题逐题深度精析。
第一部分:浙江高考化学《化学实验综合探究与定量分析》空白卷(第 1~40 题)
01 常见仪器识别、试剂保存与实验安全规范
①识标辨器(精辨容量瓶、酸式与碱式滴定管、分液漏斗、直形与球形冷凝管、坩埚与蒸发皿的结构特征、精确度如滴定管 0.01 mL 及能否直接或垫陶土网加热)→ ②按性存药(见光或受热易分解试剂如浓 HNO3、AgNO3 溶液存棕色细口瓶,固体 AgNO3 存棕色广口瓶;碱性溶液如 NaOH、Na2SiO3 用橡胶塞防粘连;液溴、溴水、强氧化性酸及有机溶剂用玻璃塞防腐蚀溶胀;钠钾煤油封、白磷冷水封隔氧)→ ③规范防险(准确识别 GHS 危化品安全标识,掌握强酸强碱沾肤、金属钠或有机溶剂起火及重金属废液的分级安全处置)。
1.(单选题) 下列有关实验的说法不正确的是( )
A. 实验室中未使用完的白磷应放回原试剂瓶中
B. 对于含汞离子的废液,可加入硫化钠进行沉淀法处理
C. 如果不慎将浓硫酸沾到皮肤上,应立即用大量水冲洗,再涂上 NaHCO3 稀溶液
D. 保存液溴的试剂瓶可用橡胶塞密封,并加少量水进行液封
2.(单选题) 下列说法不正确的是( )
A. 浓盐酸与浓氨水存放在同一药品柜中
B. 滴定管和分液漏斗使用前都需要检查是否漏水
C. 钠的燃烧实验中,不应近距离俯视
D. 乙炔点燃前要检验纯度,防止爆炸
3.(单选题) 下列有关实验操作说法错误的是( )
A. 干燥洁净的试剂瓶无需润洗,可以直接加入配好的溶液
B. 用 pH 试纸检验某干燥气体的酸碱性时,应先用蒸馏水湿润
C. 用分液漏斗分液时,应先打开上口玻璃塞
D. 可以在研钵中研磨 Na 和 S8 制备 Na2S
4.(单选题) 下列实验操作中正确的是( )
A. 测定溶液的 pH 时,将 pH 试纸浸入该溶液,取出后与标准比色卡比对并读数
B. 金属钠切割后的碎屑粘在滤纸上无法回收,不可随便丢弃,可用乙醇进行处理
C. 苯酚不慎沾到皮肤上,立即用水冲洗,再用 3∼5% 的 NaHCO3 溶液冲洗
D. 做过银镜反应的试管,用足量氨水浸泡后,再用水反复冲洗洗净
02 过滤、结晶、萃取分液与蒸馏基本分离操作判别
①判相态与物性差选法(固液不溶选过滤或减压抽滤;溶解度随温度缓变选蒸发结晶、陡升或热不稳定结晶水合物选蒸发浓缩冷却结晶;互不相溶且溶质分配比大选萃取分液;互溶且沸点差较大选蒸馏分馏)→ ②审装置关键细节(过滤守“一贴二低三靠”;分液须先打开上口玻璃塞平衡气压,下层液体下口放出、上层液体上口倒出;蒸馏须加沸石,温度计水银球位于支管口处,直形冷凝管冷却水下进上出)→ ③排典型误操作(严防直接蒸干 FeCl3、MgCl2 等易水解盐溶液,忌用乙醇等与水互溶溶剂萃取水溶液,忌在倾斜蒸馏装置中使用球形冷凝管滞留馏分)。
5.(单选题) 下列图示不能用于固液分离操作的是( )
A.
B.
配图
配图
C.
D.
配图
配图
6.(单选题) 由 1-丙醇制备丙醛的反应方程式:,装置如图所示(加热及夹持装置已省略)。
配图
配图
配图
已知:①沸点:1-丙醇(97 ∘C)、丙醛(50 ∘C);②丙醛易被氧化。
下列说法不正确的是( )
A. 丙醛的沸点低于 1-丙醇,主要因为不能形成分子间氢键
B. 实验时应将硫酸和重铬酸钾的混合溶液逐滴滴入 1-丙醇中
C. 滴加液体时应取下恒压滴液漏斗的玻璃塞
D. 冷凝管 a 冷却水的水温可控制在 60 ∘C 左右
7.(单选题) 用硅钨酸固体代替浓硫酸合成并提纯山梨酸乙酯(:密度 0.93 g/cm3,沸点 196 ∘C)的过程如下图所示:
配图
配图
已知:反应温度超过 95 ∘C,山梨酸会发生聚合等副反应。环己烷能与水、乙醇形成沸点为 80.7 ∘C 的共沸物。
下列说法不正确的是( )
A. 利用环己烷除水,可降低温度,抑制副反应发生
B. 用硅钨酸替代,可减少提纯时产生的废液量
C. 操作 III,滤液与碳酸氢钠溶液倒入分液漏斗,塞上玻璃塞后振荡
D. 操作 V 先常压蒸馏,再减压蒸馏收集山梨酸乙酯
8.(单选题) 对乙酰氨基酚()是一种常用的镇痛剂,可溶于乙醇和热水,难溶于冷水,具有还原性。实验室以对氨基苯酚()为原料,制备过程如下:
配图
配图
步骤 I:将对氨基苯酚、Na2SO3 与少量溶剂混合,缓慢加入乙酸酐;
步骤 II:80 ∘C 下反应 30 min,冷却、过滤、洗涤,得到粗品;
步骤 III:将粗品溶于热水,加入活性炭煮沸,再经“一系列操作”进行精制,得到纯品。
已知:对氨基苯酚易溶于乙醇,微溶于水(水溶性随温度升高而增大),具有强还原性。下列说法不正确的是( )
A. 步骤 I 中的溶剂可以是水
B. 步骤 II 过程中可能会生成副产物 和
配图
配图
C. 步骤 III 的“一系列操作”包括冷却结晶、过滤、洗涤、干燥
D. 该制备过程若不加入 Na2SO3,则产品产率会下降
03 一定物质的量浓度溶液配制与定容误差分析
①算量选瓶与检漏(由 n=cV瓶 计算所需固体质量 m=cV瓶M 或浓溶液体积 ,按“大而近”原则选定标准规格容量瓶如 100 mL、250 mL、500 mL 并先查漏)→ ②规范移洗与定容(固体或浓酸必须在烧杯中溶解稀释并恢复至室温后再沿玻璃棒引流移入容量瓶,洗涤烧杯和玻璃棒 2∼3 次并将洗涤液一并转入,加水至距刻度线 1∼2 cm 处改用胶头滴管滴加至凹液面最低处与刻度线相切)→ ③公式溯源判误差(紧扣 :凡使溶质 n 偏小如未洗涤烧杯、转移溅出,或使溶液体积 V 偏大如仰视刻度线、定容摇匀后补加蒸馏水,均致 c 偏低;俯视定容、热溶液未冷却即定容、砝码生锈则致 c 偏高;容量瓶内壁残留蒸馏水对 n、V 均无影响)。
9.(单选题) 下图是配制100 mL 2.00 mol· L-1 NaOH溶液的过程示意图,下列说法正确的是( )
配图
A. 操作1前用托盘天平和滤纸称取8.00 g氢氧化钠固体
B. 为使溶液充分混合,虚线框内的操作可用操作7
C. 若操作2中未冷却的NaOH溶液转移到容量瓶中,所配NaOH溶液浓度偏高
D. 操作7后发现液面低于刻度线,此时需补加少量蒸馏水至刻度线
10.(单选题) 某实验小组对海水晒盐后所得粗盐(含Ca2+、Mg2+、SO42-和泥沙杂质)进行提纯,并用其配制1.00 mol/L的NaCl溶液,下列操作正确的是( )
11.(单选题) 市售的KMnO4固体常含有少量MnO2,为配制不含MnO2的KMnO4溶液,并用Na2C2O4标定其浓度(标定:使用标准物测出某溶液的精确浓度的过程),实验方案如下:
步骤I—配制:称取一定质量的KMnO4溶于一定体积的水,煮沸20-30 min,冷却后过滤,装入试剂瓶中。
步骤II—标定:准确移取20.00 mL标准Na2C2O4溶液于锥形瓶中,加入适量H2SO4酸化,用待标定的KMnO4溶液滴定。
下列说法不正确的是( )
A. 步骤I中在煮沸前需要用到的玻璃仪器有:烧杯、量筒、玻璃棒
B. 步骤I中煮沸的作用是除去溶液中的溶解氧
C. 步骤II的标定不需要加入指示剂
D. 步骤II中,滴定时发现一段时间后溶液中产生气泡速率突然加快,可能是Mn2+的催化作用
12.(单选题) 测定铁矿石中铁含量的传统方法是SnCl2-HgCl2-K2Cr2O7滴定法。按下列步骤测定
【配制溶液】①c mol· L-1 K2Cr2O7标准溶液。
②SnCl2溶液:称取6 g SnCl2· 2H2O溶于20 mL浓盐酸,加水至100 mL,加入少量锡粒。
【测定含量】按下图所示(加热装置略去)操作步骤进行实验。
配图
已知:氯化铁受热易升华;
室温时HgCl2可将Sn2+氧化为Sn4+,难以氧化Fe2+;Cr2O72-可被Fe2+还原为Cr3+。
下列说法不正确的是( )
A. 为了提高测定的准确性,需准确配制SnCl2溶液,所以需要用分析天平称量SnCl2· 2H2O
B. 步骤I中“微热”的原因是为了提高试样与浓盐酸反应速率,同时可减少浓盐酸的挥发和氯化铁的升华
C. 步骤III中,装K2Cr2O7标准溶液的酸式滴定管使用前应进行验漏、洗涤、用标准液润洗等操作
D. 步骤III中,没有立即用标准液滴定,测定的铁含量可能偏低
04 常见气体的实验室制备、净化除杂、收集与防倒吸装置评价
①按反应物状态与条件选发生装置(固固加热试管口略向下倾斜防冷凝水倒流;固液不加热用分液漏斗控速或长颈漏斗插至液面下液封;制 Cl2 须酒精灯加热 MnO2 与浓盐酸,或用 KMnO4 常温制取)→ ②按气体酸碱性与氧化还原性排净化顺序(先除杂后干燥,洗气瓶遵循“长进短出”:饱和食盐水除 Cl2 中 HCl,饱和 NaHCO3 除 CO2 中 HCl,碱性 NH3 用碱石灰干燥,还原性 H2S、HI 忌用浓硫酸干燥)→ ③按密度、溶解性及反应性选收集与防倒吸尾气处理(密度大于空气长进短出、小于空气短进长出,易与 O2 反应的 NO 只能排水收集;吸收 NH3、HCl 等极易溶气体须加装球形干燥管、倒扣漏斗贴液面或下层 CCl4 缓冲层防倒吸)。
13.(单选题) 下列图中实验装置和试剂能达到实验目的的是( )
14.(单选题) 下列有关实验装置进行的相应实验,能达到实验目的的是( )
A. 制取少量NH3
B. 制备Fe(OH)3胶体
配图
配图
C. 收集HCl
D. 检验是否生成乙烯
配图
配图
15.(单选题) 下列装置不能达到相应实验目的的是( )
16.(单选题) 实验室在如图所示装置(部分夹持装置已省略)中,用氨气和金属钠反应制得氨基钠(NaNH2)。
配图
已知:常温下氨基钠为白色晶体,熔点210 ∘C,沸点400 ∘C,露置于空气中遇水蒸气剧烈反应生成NaOH和NH3;金属钠熔点为97.8 ∘C,沸点882.9 ∘C;氨气在空气中不能燃烧。下列说法正确的是( )
A. 装置①试管中盛放NH4Cl固体
B. 实验时应先点燃装置③的酒精灯
C. 点燃主要去除的是挥发出的钠蒸气
D. 装置②和⑤中固体分别为碱石灰和P2O5
05 物质的检验、鉴别与化学法除杂提纯方案设计
①前置排扰精准检验(检 SO42- 先加足量稀盐酸排尽 Ag+、CO32-、SO32- 再加 BaCl2;检 Fe2+ 用 K3[Fe(CN)6] 蓝色沉淀或先加 KSCN 无色再通 Cl2 变红;检卤代烃中卤素或淀粉水解产物须先中和预处理碱或酸后再加特征试剂)→ ②抓特征差异高效鉴别(优先选用一种试剂或互滴法通过沉淀生成与溶解、气体逸出、分层位置及焰色/显色差异逐一区分多组待测物)→ ③守四原则化学除杂(所选试剂仅与杂质反应转化为目标物或异相易分离物质,绝不引入新杂质且不消耗主体,如饱和 NaHSO3 除 SO2 中 HCl、过量铁粉除 FeCl2 中 FeCl3、加 CuO 调 pH 除 Cu2+ 溶液中 Fe3+)。
17.(单选题) 检验下列物质所选用的试剂正确的是( )
18.(单选题) 下列物质的鉴别、分离提纯或检验方法不正确的是( )
A. 可用溴水鉴别苯酚和苯甲醛
B. 质谱图中分子离子峰为46,可能含有乙醚或乙醇
C. 可通过萃取和柱色谱法从青蒿中提取分离出青蒿素
D. 加入饱和碳酸钠溶液后分液可除去乙酸乙酯中的乙酸
19.(单选题) 为探究铁元素的性质,设计并进行如下实验。下列说法不正确的是( )
配图
A. 装置①可垫陶土网用酒精灯加热,且应先于装置②开始加热
B. 装置②中的反应方程式为:
C. 检验生成气体的还原性:虚线框内选择装置乙,将灼烧后的铜丝趁热伸入试管中
D. 反应结束后,取装置②中固体,加稀硫酸溶解,滴加KSCN,溶液未变红色,说明固体中无+3价铁生成
20.(单选题) 葡萄糖酸钙是一种可促进骨骼生长的营养物质。葡萄糖酸钙可通过以下反应制得:
C6H12O6(葡萄糖)+Br2+H2O→ C6H12O7(葡萄糖酸)+2HBr
2C6H12O7(葡萄糖酸)+CaCO3→ Ca(C6H11O7)2(葡萄糖酸钙)+H2O+CO2↑
相关物质的溶解性见下表:
实验流程如下:
下列说法不正确的是( )
A. 过程①控制55 ∘C主要保证一定的氧化速率,同时防止溴的挥发
B. 过程②可用CaO或CaCl2替代CaCO3
C. 过程④加入乙醇,减小溶剂极性,促进葡糖酸钙析出
D. 过程⑤过滤前需将固液混合物提前静置片刻,让大颗粒固体自然沉降
06 实验操作—现象—结论逻辑严密性与控制变量方案评价
①核单一变量与试剂配比(探究温度、浓度、催化剂对速率或平衡的影响,以及比较 Ka、Kh、Ksp 大小时,严查同浓度、同体积及沉淀转化中沉淀剂是否过量——若 AgNO3 过量,后续加 I- 直接生成 AgI 无法证明沉淀转化)→ ②排挥发、水解与氧化还原竞争干扰(用强酸制弱酸比非金属性须排浓盐酸、浓硝酸挥发且必须比最高价含氧酸;酸性条件下 NO3- 具强氧化性会干扰还原性检验;SO2 使溴水或酸性 KMnO4 褪色体现还原性而非漂白性)→ ③验“现象真伪 + 因果唯一”(先核实验现象本身是否符合客观事实,再判由该现象能否排除他解唯一推出结论,凡存在多因一果或概念偷换者均不成立)。
21.(单选题) 下列方案设计、现象和结论都正确的是( )
22.(单选题) 下列方案设计、现象和结论都正确的是( )
23.(单选题) 下列方案设计、现象和结论不正确的是( )
24.(单选题) 下列实验操作、现象与结论相匹配的是( )
07 有机物实验室制备、回流分水与洗涤重结晶提纯实验
①控温回流促主反应(水浴控温制硝基苯或银镜反应,迅速升至 170 ∘C 制乙烯防 140 ∘C 成醚副反应,球形冷凝管竖直回流减少易挥发原料损耗,可逆酯化配分水器及时移水提高产率)→ ②酸碱洗涤除杂分相(依官能团酸碱性选洗涤剂:饱和 Na2CO3 溶液中和乙酸、溶解乙醇并降低乙酸乙酯溶解度;稀 NaOH 除溴苯或溴乙烷中残留 Br2 防产物剧烈水解;水洗洗去残留无机盐至中性)→ ③干燥除水与精准精制(分液所得粗有机相投加无水 MgSO4 或无水 CaCl2 吸水后过滤除去干燥剂,液体产物蒸馏截取目标沸点馏分,固体产物如苯甲酸采用“热水溶解—趁热过滤—冷却结晶—抽滤洗涤”重结晶提纯)。
25.(单选题) 下列实验装置中,可以达到实验目的的是( )
26.(单选题) 苯甲酸可用作食品防腐剂,纯净的苯甲酸为无色晶体,熔点 122 ∘C,沸点 249 ∘C。苯甲酸微溶于水,易溶于乙醇等有机溶剂。用重结晶法提纯苯甲酸粗品(含少量氯化钠和泥沙),得到苯甲酸纯品的方案如下:
配图
下列说法正确的是( )
A. 步骤 I 溶解时用到的烧杯可直接放在三脚架上加热
B. 步骤 II 趁热过滤是为了增大氯化钠的溶解度,除去泥沙
C. 步骤 III 若将滤液放入冰水浴中冷却,得到的晶体颗粒小且包含杂质
D. 步骤 IV 冷水换成乙醇,洗涤效果更好
27.(单选题) 实验室用溴和苯在铁粉的催化下制取溴苯,得到粗溴苯后,某小组设计如下方案进行精制,下列说法不正确的是( )
配图
A. 步骤 I 中,“过滤”后所得的滤渣主要成分为 Fe(OH)3
B. 试剂 X 可以选用过量的 NaOH 或 Na2CO3 溶液
C. “干燥过滤”所用的干燥剂可选用 CaCl2
D. 步骤 I 的操作为蒸馏,首先收集到的馏分即为溴苯
28.(单选题) 环己酮是重要的化工原料,实验室常用氧化环己醇的方法制备环己酮,该反应比较剧烈,实验过程中需严格控制反应条件。实验流程如图所示:
配图
已知:环己醇沸点为 161 ∘C,环己酮的沸点为 156 ∘C 且易和水形成共沸物。
下列分析不合理的是( )
A. 实验中应将 Na2Cr2O7 和浓硫酸的混合液缓慢滴入环己醇
B. 反应可能生成环己烯、己二酸等副产物
C. 若无 95 ∘C–100 ∘C 蒸馏的操作步骤,产品的纯度会下降
D. 多步操作是分液和蒸馏
08 氧化还原滴定、沉淀滴定与定量实验原理及误差分析
①建计量守恒与选对滴定管(酸式滴定管盛装酸性、强氧化性标准液如 KMnO4、K2Cr2O7、I2、AgNO3 溶液,碱式滴定管盛装 NaOH、Na2S2O3 溶液;列准电子得失或沉淀计量比)→ ②控滴定条件与终点判据(KMnO4 法以自身紫红色作指示剂并用稀 H2SO4 酸化忌用盐酸;碘量法在浅黄色临近终点时再加淀粉防包埋;莫尔法用 K2CrO4 控中性弱碱性防 CrO42- 转化或 AgOH 沉淀,统一以“滴入最后半滴标准液,颜色突变且半分钟内不恢复”判终点)→ ③溯源 V标 判测定误差(由 分析:标准液未润洗、滴定前有气泡滴定后消失、终点仰视读数或空气中 O2 额外氧化 I- 使 V标 偏大,均致测定结果偏高)。
29.(单选题) 室温下,用一定浓度 NaOH 溶液滴定盐酸,选用 HIn 作指示剂。HIn 溶液存在如下平衡:。下列说法不正确的是( )
A. HIn 属于弱电解质
B. 随着溶液碱性增强, 变小
C. 滴定终点时,溶液由无色变为红色
D. 滴入过量 NaOH,则溶液中无 HIn
30.(单选题) 25 ∘C 时,用 0.100 mol/L 的 AgNO3 溶液分别滴定 25.00 mL 浓度均为 0.100 mol/L 的 NaCl、NaBr、NaI 溶液,所得滴定曲线如图所示[pX=-lg c(X-),X 代表 Cl、Br 或 I]。已知:①Ag2CrO4 为砖红色沉淀,Ksp=1.0× 10-11.7;②相同条件下,溶解度 AgCl>AgBr>AgI,下列说法正确的是( )
配图
A. 曲线 III 代表 AgNO3 溶液滴定 NaCl 溶液
B. 滴定 Cl- 时,若用 K2CrO4 作指示剂,滴定至终点,混合液中指示剂浓度不宜超过 0.01 mol/L
C. 滴定 Br- 时,若用 K2CrO4 作指示剂,需要滴入稀硫酸进行酸化溶液
D. 滴定 I- 时,最宜滴入几滴 NaCl 溶液作指示剂
31.(单选题) 硫酸四氨合铜晶体([Cu(NH3)4]SO4· H2O)中铜含量可按下列步骤测定:
配图
下列说法不正确的是( )
A. 步骤 I 发生反应的离子方程式为 [Cu(NH3)4]2++4H+=Cu2++4NH4+
B. 步骤 II,过量 KI 溶液既有利于 Cu2+ 的充分还原,也有利于生成的 I2 溶于水
C. 步骤 III,为防止 Na2S2O3 与 H+ 反应,应将溶液调至强碱性
D. 用上述方法测定 [Cu(NH3)4](NO3)2 中的 Cu 元素含量,结果偏大
32.(单选题) 化学需氧量(COD)是衡量水体中有机物污染程度的指标之一,以水样消耗氧化剂的量折算成消耗 O2 的量(单位为 mg· L-1)来表示。碱性 KMnO4 不与 Cl- 反应,可用于测定含 Cl- 水样的 COD,流程如图。
配图
下列说法正确的是( )
A. II 中避光 5 分钟后会有 I3- 生成,I3- 的存在对 III 的滴定结果没有影响
B. III 中滴定需加入淀粉溶液作指示剂,终点的现象是溶液变蓝
C. 若 I 中改为酸性高锰酸钾溶液,测得的含 Cl- 水样的 COD 会偏低
D. 若滴定测得 Na2S2O3 的体积为 V0,该水样的 COD 为 (0.4c1V-0.08c2V0) mg· L-1
09 无机及有机敏感物质制备、除杂控温与性质探究综合大题
①读透题给物性表锁防护核心(抓准原料与目标产物的熔沸点、溶解度、遇水剧烈水解性或遇 O2 易氧化性,确立“前除水除氧 + 后隔水防潮尾气吸收”的双重屏障)→ ②理顺气流接口与实验时序(按“发生 → 净化干燥 → 恒温合成 → 冷凝捕集 → 干燥防潮 → 尾气吸收”连接导管接口;严格执行“先检漏装药 → 通保护气如 N2 排尽空气 → 启动加热/滴加反应 → 反应完毕先撤热源在气流保护下冷却”的安全时序)→ ③规范表征提纯与性质检验(用冰水或醇洗减少晶体溶解损失并快干,准确书写主副反应离子/化学方程式,设计对照实验验证产物价态、配位结构或氧化还原性质)。
33.(解答题) 四氯合铜酸二乙铵([(C2H5)2NH2]2[CuCl4])是一种热致变色材料。某研究小组采用二乙胺盐酸盐 [(C2H5)2NH· HCl] 与氯化铜(CuCl2)反应制备该物质的过程为:
实验流程如下:
配图
已知:① 四氯合铜酸二乙铵在空气中易吸湿,受热易分解;② 四氯合铜酸二乙铵在乙醇、水中溶解度较大,在异丙醇、乙醚中溶解度较小。请回答:
配图
(1) 步骤 I 实验装置如图,其中仪器 a 的名称为 ________。
(2) 下列说法正确的是 ________。
A. 可选用水来代替乙醇作溶剂,以增大步骤 I 的反应速率
B. 步骤 I 中,水浴温度越高,反应速率越快,产率越高
C. 实验时需取下恒压滴液漏斗的玻璃塞
D. 步骤 II 中加入乙醚的作用是降低溶液极性,促进产物结晶析出
(3) 步骤 III 中,“一系列操作 X”为 ________。
(4) 四氯合铜酸二乙铵 [(C2H5)2NH2]2[CuCl4],室温下呈绿色,加热至一定温度(约 57 ∘C)可变为黄色,该过程属于物理变化,变色的原因可能是 ________。
(5) 对产物进行热重分析,测得 [(C2H5)2NH2]2CuCl4(M=354 g· mol-1)在 154 ∘C 时开始分解,在 400 ∘C 时完全分解,失重率约为 62%,则 400 ∘C 下的固体产物化学式为 ________。
34.(解答题) 某研究小组以对氨基苯磺酸为原料经重氮化反应制备重氮盐。
反应原理:
配图
实验步骤:
配图
已知:① 对氨基苯磺酸能形成内盐(水溶性 20 ∘C 时 0.1 g/100 mL 水,100 ∘C 时 7 g/100 mL 水);② 重氮化反应须在低温(0∼5 ∘C)、强酸性介质中进行,重氮盐在温度高于 5 ∘C 及中性或碱性条件下极不稳定,易分解;③ 2HNO2+2KI+2HCl=I2+2NO↑ +2H2O+2KCl。请回答:
(1) 对氨基苯磺酸内盐的结构简式为 ________,其水溶液呈 ________(填“酸性”或“碱性”)。
(2) 如图为步骤 II 的实验装置图(夹持仪器、冰水浴和磁力搅拌装置已省略),图中仪器 a 的名称是 ________,仪器 b 中装有 ________(填“M1–NaNO2 混合液”或“冷稀盐酸”)。
配图
(3) 下列说法正确的是 ________。
A. 碱溶的目的是增大对氨基苯磺酸的水溶性
B. 若步骤 II 在通风橱中进行,则无需尾气处理
C. 操作 X 为过滤、冰水洗涤、加热烘干
D. 步骤 III 继续在冰浴中放置 15 min,是为了保证反应完全
(4) 步骤 II:写出冷稀盐酸的作用(2 点):________、________。
(5) 判断 NaNO2 是否过量:取少许混合物 M2,________(只需写出试剂和现象)。
35.(解答题) 实验室常用较浓的硝酸氧化环己醇()的方法制备己二酸 [HOOC(CH2)4COOH],主要实验装置如图所示。已知反应放热,乙醚密度为 0.71 g/mL,相关物质的物理性质见下表:
配图
配图
实验步骤如下:
I.向三颈烧瓶中加入 100 mL 50% 的 HNO3 溶液(过量)和少许钒酸铵,恒压滴液漏斗中加入 10 mL 环己醇。
II.将三颈烧瓶放入水浴中,电磁搅拌加热至 50 ∘C。移去水浴,打开恒压滴液漏斗活塞滴加 5∼6 滴环己醇,待反应开始后,再加入剩余环己醇,使三颈烧瓶内温度维持在 50∼60 ∘C 之间,直至环己醇全部滴加完毕。
III.反应结束后,将三颈烧瓶放入 80∼90 ∘C 水浴中加热 10 min。将反应液冷却至室温,转移至分液漏斗中,并加入乙醚萃取、分液,再经过一系列操作得到产品。
(1) 钒酸铵的作用是 ________。
(2) 下列有关该过程的说法正确的是 ________。
A. 该实验需在通风橱中进行
B. 三颈烧瓶中必须加入沸石防暴沸
C. 步骤 III 继续加热 10 min 的目的是将反应产生的 NO2 蒸出
D. 反应过程中必要时可添加冷水,防止硝酸浓度过高易挥发或分解
(3) 步骤 II 中使三颈烧瓶内温度维持在 50∼60 ∘C 之间采取的操作为 ________。
(4) 从下列选项中选择合适的选项,补充完整步骤 III 中的一系列操作:加入乙醚萃取、分液 → ________ → 加入活性炭脱色 → ________ → 再次结晶、抽滤、洗涤、干燥,得到己二酸产品。
a.过滤 b.趁热过滤 c.将下层转移至蒸发皿中 d.将上层转移至蒸发皿中
e.蒸发结晶 f.蒸发浓缩,冷却结晶 g.用适量热水溶解
(5) 己二酸溶液的浓度与温度变化曲线关系如下图所示。
配图
介稳区表示己二酸溶液处于饱和状态,稳定区表示己二酸溶液处于 ________(填“结晶”或“不饱和”)状态。重结晶时,依据直线 GHI 获取己二酸晶体,对应的实验操作应为 ________、结晶、过滤、洗涤、干燥。
36.(解答题) 二苯甲酮(,Ph- 代表苯基)可用于光固化涂料,合成医药、杀虫剂的中间体等。某小组利用如下转化合成二苯甲酮(部分产物省略):
配图
配图
实验流程如下:
配图
已知:① AlCl3 极易吸水并水解,含水 AlCl3 难溶于苯;② 常温下,二苯甲酮为固体,难溶于冷水、易溶于苯;③ 实验中苯过量。请回答:
(1) 步骤 I 使用装置如图(夹持及控温装置省略),有一处不合理,请提出改进方案:________。
配图
(2) 下列说法正确的是 ________(填标号)。
A. AlCl3 作催化剂,仅加入少量即可
B. 步骤 I 所用装置中,NaOH 溶液用于吸收 HCl
C. 步骤 II,滴加冰水与浓盐酸混合液的作用是破坏 中的配位键,并抑制 Al3+ 水解
配图
D. 实验中,苯既是反应物,也是溶剂
(3) 为从混合物 2 中获得二苯甲酮粗产品,对下列操作排序(所有操作均会用到):a→ ________ → b(填标号)。
a.用分液漏斗分出有机层 b.冷却形成固体
c.减压蒸馏,收集 187∼190 ∘C 馏分 d.普通蒸馏,收集 80 ∘C 馏分
e.用无水 MgSO4 干燥并过滤 f.依次用 5% NaOH 和水洗涤,分液得有机相
(4) 减压蒸馏,收集 187∼190 ∘C 馏分时,最适合的冷凝管是 ________(填序号)。
配图
(5) 若用 4-氨基苯甲酰氯()和苯制备 (4-氨基苯基)(苯基)甲酮(),需要加入更多的 AlCl3,从物质结构角度说明理由:________。
配图
配图
10 物质组成测定、多步滴定与纯度产率定量分析综合大题
①拆解预处理与定量测量路线(厘清酸溶/碱熔、煮沸赶尽残留氧化剂如 Cl2/H2O2/O2、定容分取 倍率及返滴定中“过量第一标准液 - 第二标准液回滴耗量 = 待测物实际反应量”的严密逻辑)→ ②规范处理实验数据与空白校正(多组平行滴定先舍去相对偏差超标的离群数据再求有效均值 ,扣减空白实验耗液体积 V0;量气法须恢复室温并调平液面消除水柱压差)→ ③建多步计量关系式求纯度、产率与组成(由元素守恒或得失电子守恒建立 ,结合分取比计算 或实验产率 ,严格对齐有效数字并定量溯源偏差原因)。
37.(解答题) 磷酸锌 [Zn3(PO4)2,相对式量为 385] 是防锈颜料、牙科黏固粉、磷化处理剂。实验室采用“氨—碳酸铵浸取法”制备,流程如下:
配图
已知:① 磷酸锌是一种白色固体,其溶解度随温度升高而减小,900 ∘C 以上开始分解;② Ka1(H2CO3)=4.5× 10-7,Ka2(H2CO3)=4.7× 10-11,Kb(NH3· H2O)=1.8× 10-5。
(1) 仪器 B 的名称 ________。
(2) 碳酸铵溶液呈 ________ 性(填“酸”、“碱”或“中”)。
(3) 制备 [Zn(NH3)4]CO3 时,通常在 30 ∘C 条件下进行,不采用更高温度的原因是 ________。
(4) 制备磷酸锌:三颈烧瓶中装入 [Zn(NH3)4]CO3 溶液,分批加入稍过量的 H3PO4 溶液,搅拌,维持 70∼80 ∘C、回流。反应装置中 E 处试剂的作用是吸收氨气,则可选择 ________。
(5) 一系列操作包括:趁热过滤、洗涤、脱水干燥。下列有关说法正确的是 ________。
配图
A. “趁热过滤”主要为防止温度下降磷酸锌晶体析出,造成产率下降
B. “趁热过滤”可采用如图装置进行,布氏漏斗可用热水预热
C. “洗涤”磷酸锌晶体时应选用热水
D. 为加快干燥脱水速度,可在 200 ∘C 烘箱中进行干燥脱水
(6) 测定产品的纯度:称取 0.500 g 产品,加入 5.00 mL 浓酸,用 100 mL 容量瓶定容,移取 20.00 mL 试液于锥形瓶中,加入 2 滴二甲酚橙指示剂,用 0.050 mol· L-1 EDTA 滴定 Zn2+,滴定三次,平均消耗 EDTA 15.00 mL。已知:滴定反应中 EDTA 与 Zn2+ 以物质的量比 1:1 反应,则产品的纯度是 ________(精确到 0.01%)。
38.(解答题) 利用充氮蒸馏-碘量法测定某食材中 SO2 含量的实验装置如下图所示(加热和夹持装置略):
配图
实验过程如下:
i.检查装置气密性,将 20.00 g 样品、250 mL 超纯水、5∼6 颗玻璃珠加入 A 中;
ii.⋯⋯,保持 A 中溶液微沸 1.5 h,反应过程 D 中溶液颜色不变;
iii.向 C 中滴加 V1 mL 0.0100 mol· L-1 碘标准液,水浴加热一段时间;
iv.将 C 中溶液转移至锥形瓶,调节 pH 至弱酸性,滴加 0.0100 mol· L-1 Na2S2O3 溶液至溶液变为浅黄色,加入几滴淀粉指示剂,继续滴加 Na2S2O3 溶液至终点,共消耗 V2 mL Na2S2O3 溶液。Na2S2O3 与 I2 反应的化学方程式为:I2+2Na2S2O3=Na2S4O6+2NaI。
已知:① 淀粉主要靠氢键作用形成螺旋结构,碘分子会迅速进入淀粉的螺旋结构中。② H2SO3:Ka1=1.3× 10-2,Ka2=6.3× 10-8;H2CO3:Ka1=4.0× 10-7,Ka2=5.6× 10-11。
回答下列问题:
(1) B 仪器中冷却水的进口是 ________(填“a”或“b”)。
(2) 过程 ii C 中反应的化学方程式为 ________。
(3) 过程 ii 操作:先通入冷凝水,打开止水夹,再 ________(填序号顺序)。
① 打开分液漏斗活塞,使 10 mL 盐酸快速流入 A 中;② 接通氮气,调节气体流速至 1.0 L· min-1;③ 加热 A 至液体沸腾。
(4) 下列说法正确的是 ________。
A. 装置 A 中玻璃珠起到防暴沸的作用
B. D 中观察到红色变浅,说明 N2 通入速率过快
C. 该食材中二氧化硫残留量是 16(2V1-V2) mg· kg-1
D. 温度升高,淀粉遇碘显色会更加明显
(5) 某小组探究不同形态下碳酸氢钠对二氧化硫的脱硫效果,实验结果如下:
① 颗粒状碳酸氢钠:92.2%;② 浆状碳酸氢钠:93.5%;③ 活性炭 + 碳酸氢钠饱和溶液:94.5%;④ 活性炭:4.6%。
则活性炭是由于 ________ 使脱硫率提高,为了验证该结论,建议增加实验 ⑤,⑤ 所选的试剂是 ________(填名称)。
39.(解答题) 碳酸乙烯酯(,简称 EC)是锂离子电池电解液的核心溶剂,具有高介电常数和良好化学稳定性。某研究小组采用“尿素醇解法”合成 EC,实验装置及制备、物质分离提纯步骤如下所示(加热及夹持仪器略去)。
配图
配图
实验原理:尿素与乙二醇在催化剂及减压条件下反应生成 EC,并放出 NH3。
已知:① EC 沸点为 246 ∘C,200 ∘C 以上开始缓慢分解;② 乙二醇的沸点为 197 ∘C;③ ZnO 催化过程中会夺取乙二醇羟基上 H,降低反应的活化能。
配图
步骤 III.纯度测定
① 在锥形瓶中加入 m g 产品,同时加入 25.00 mL 0.5000 mol· L-1 NaOH 标准溶液,在 80∼90 ∘C 水浴加热 20 min,使碳酸乙烯酯完全水解。
② 冷却后,滴加 10% BaCl2 溶液 15 mL,振荡使 BaCO3 沉淀析出。
③ 以酚酞为指示剂,用 0.5000 mol· L-1 盐酸标准溶液滴定过量的 NaOH,记录消耗盐酸体积 V1 mL;同时做空白试验,消耗盐酸体积 V2 mL。请回答下列问题:
(1) 仪器 a 的名称为 ________,给圆底烧瓶加热的方式 ________(填“酒精灯直接加热”、“水浴”或“油浴”)。
(2) 下列说法正确的是 ________。
A. 步骤 I 中,温度控制在 135 ∘C 的理由是确保乙二醇处于回流状态,且避免 EC 分解
B. 步骤 II 中,采用“常压蒸出乙二醇”是因为乙二醇的沸点小于 EC 分解温度,再改用“减压蒸馏”收集 EC 是因为减压蒸馏可降低 EC 沸点,防止 EC 分解
C. 若步骤 III ② 中滴加 BaCl2 溶液速度过快,BaCO3 吸附游离 OH-,会导致测定结果偏大
D. 步骤 I 中,反应结束后,应先关闭真空泵,再停止加热,以防止倒吸
(3) 若催化剂改用 NaOH,其优缺点为 ________。
(4) 也可由 CO2 与环氧乙烷发生加成开环反应制备,现有甲基环氧乙烷与 CO2 反应如下所示:
配图
配图
N 原子上的孤电子对主要进攻 ② 上的碳,而不是 ① 上的碳原子,原因是 ________。
(5) 产品中碳酸乙烯酯的纯度为 ________(用含 m、V1、V2 的代数式表示)。
40.(解答题) 某小组采用如下实验流程制备 AlI3:
配图
已知:AlI3 是一种无色晶体,吸湿性极强,可溶于热的正己烷,在空气中受热易被氧化。
请回答:
(1) 如图为步骤 I 的实验装置图(夹持仪器和尾气处理装置已省略),图中仪器 A 的名称是 ________,判断步骤 I 反应结束的实验现象是 ________。
配图
(2) 下列做法不正确的是 ________。
A. 步骤 I 中,反应物和溶剂在使用前除水
B. 步骤 I 中,若控温加热器发生故障,改用酒精灯(配石棉网)加热
C. 步骤 III 中,在通风橱中浓缩至蒸发皿内出现晶膜
D. 步骤 IV 中,使用冷的正己烷洗涤
(3) 所得粗产品呈浅棕黄色,小组成员认为其中混有碘单质,请设计实验方案验证 ________。
(4) 纯化与分析:对粗产品纯化处理后得到产品,再采用银量法测定产品中 I- 含量以确定纯度。滴定原理为:先用过量 AgNO3 标准溶液沉淀 I-,再以 NH4SCN 标准溶液回滴剩余的 Ag+。已知:
① 从下列选项中选择合适的操作补全测定步骤。
称取产品 1.0200 g,用少量稀酸 A 溶解后转移至 250 mL 容量瓶,加水定容得待测溶液。取滴定管检漏、水洗 → ________ → 装液、赶气泡、调液面、读数 → 用移液管准确移取 25.00 mL 待测溶液加入锥形瓶 → ________ → ________ → 加入稀酸 B → 用 1.000× 10-2 mol/L NH4SCN 标准溶液滴定 → ________ → 读数。
a.润洗,从滴定管尖嘴放出液体 b.润洗,从滴定管上口倒出液体
c.滴加指示剂 K2CrO4 溶液 d.滴加指示剂硫酸铁铵 [NH4Fe(SO4)2] 溶液
e.准确移取 25.00 mL 4.000× 10-2 mol/L AgNO3 标准溶液加入锥形瓶
f.滴定至溶液呈浅红色 g.滴定至沉淀变白色
② 加入稀酸 B 的作用是 ________。
③ 三次滴定消耗 NH4SCN 标准溶液的平均体积为 25.60 mL,则产品纯度为 ________。[M(AlI3)=408 g/mol]
第二部分:40 道题逐题深度精析与答案
01 常见仪器识别、试剂保存与实验安全规范
第 1 题 【答案】D 【解析】① 审视 A 项:白磷(P4)着火点极低,在空气中极易缓慢氧化放热而发生自燃,且白磷有剧毒、不溶于水、密度大于水;若将未使用完的白磷随意丢弃极易引发火灾和中毒事故,因此未受污染的剩余白磷必须放回原试剂瓶,A 项正确;② 审视 B 项:含重金属 Hg2+ 的废液直接排放会造成严重水体污染,加入 Na2S 溶液发生反应 Hg2++S2-=HgS↓,生成的 HgS 极难溶于水,可将游离 Hg2+ 转化为稳定沉淀除去,B 项正确;③ 审视 C 项:浓硫酸具有强腐蚀性与脱水性,不慎沾到皮肤上时,应立即用大量流动清水冲洗,再涂上 3%∼5% 的 NaHCO3 稀溶液温和中和残余酸液,C 项正确;④ 审视 D 项:液溴(Br2)密度大于水且极易挥发,加少量水形成上层水膜可起“水封”防挥发作用;但液溴具有强氧化性与强腐蚀性,会强烈氧化、腐蚀橡胶塞使其老化开裂,因此保存液溴的棕色细口瓶严禁使用橡胶塞,必须使用磨口玻璃塞,D 项错误。
第 2 题 【答案】A 【解析】① 审视 A 项:浓盐酸易挥发出酸性 HCl 气体,浓氨水易挥发出碱性 NH3 气体;若存放在同一药品柜中,挥发出的二者相遇立即发生反应 NH3+HCl=NH4Cl,不仅在瓶口及柜壁沉积白色 NH4Cl 粉末污染试剂,还会因持续消耗气相分子而加速两瓶浓溶液挥发变质,故酸类与碱类药品必须分柜隔离存放,A 项错误;② 审视 B 项:酸式滴定管带玻璃活塞、碱式滴定管带橡胶管与玻璃珠,分液漏斗带顶塞与下部旋塞,凡带有磨口塞或活塞的定量及分相玻璃仪器,使用前均须检查是否漏水,B 项正确;③ 审视 C 项:钠在空气中受热剧烈燃烧放出大量热,生成强氧化性、强腐蚀性的过氧化钠,可能伴随高温熔融物或火星飞溅,实验时须佩戴护目镜且严禁近距离俯视,C 项正确;④ 审视 D 项:乙炔属于易燃易爆气体,在空气中爆炸极限极宽,混有空气时直接点燃极易发生爆炸,故点燃前必须验纯,D 项正确。
第 3 题 【答案】D 【解析】① 审视 A 项:转移存放配制好的定浓度溶液时,若试剂瓶刚用蒸馏水洗净尚未干燥,则需用待装溶液润洗 2∼3 次以防残留水稀释溶液;而题给试剂瓶已处于“干燥洁净”状态,内壁无水无杂质,直接装入配好的溶液浓度完全不变,无需润洗,A 项正确;② 审视 B 项:pH 试纸(及石蕊试纸)显色依赖水溶液中的 H+ 或 OH-,干燥气体分子未发生电离,无法使干燥试纸变色,因此定性检验干燥气体的酸碱性时,必须先用蒸馏水湿润试纸提供溶解电离介质,B 项正确;③ 审视 C 项:分液时若分液漏斗上口密闭,随着下层液体流出,漏斗内气相体积增大、气压减小,外界大气压将阻止液体继续流下,故分液前必须先打开上口玻璃塞平衡内外气压,C 项正确;④ 审视 D 项:金属 Na 是极活泼的强还原剂,S8 具有氧化性,二者接触摩擦时反应异常剧烈并放出大量热,在研钵中直接混合研磨极易引发剧烈燃烧甚至爆炸,造成严重人身伤害,严禁采用研钵混研法制备 Na2S,D 项错误。
第 4 题 【答案】B 【解析】① 审视 A 项:用 pH 试纸测定溶液 pH 时,应取一小块干燥试纸置于洁净干燥的玻璃片或表面皿上,用洁净干燥的玻璃棒蘸取待测液点在试纸中部,变色后与标准比色卡比对;若将 pH 试纸直接浸入待测液中,试纸上浸渍的有机酸碱指示剂会溶出并污染原待测溶液,A 项错误;② 审视 B 项:大块未用完的金属钠应放回原煤油瓶,但粘附在滤纸上的微量钠碎屑混有纸毛纤维无法放回原瓶,若随意丢入垃圾桶或下水道遇水剧烈反应放热极易引燃滤纸与氢气导致火灾;由于乙醇分子中羟基氢的活泼性弱于水,钠与无水乙醇能平稳温和地发生反应 2CH3CH2OH+2Na→ 2CH3CH2ONa+H2↑,从而将高危钠屑安全消解为可溶性乙醇钠后再常规冲洗处理,B 项正确;③ 审视 C 项:常温下苯酚在冷水中溶解度较小,且酸性 Ka1(H2CO3)>Ka(C6H5OH)>Ka2(H2CO3),苯酚与 NaHCO3 溶液根本不反应!苯酚沾到皮肤上应立即用酒精(乙醇)冲洗溶解除去,再用水冲洗,C 项错误;④ 审视 D 项:银镜反应后试管内壁附着的是零价单质 Ag,单质 Ag 不与氨水发生反应,无法用氨水洗去;应加入少量稀 HNO3 将 Ag 氧化溶解}=3AgN{O}_{3}+NO\uparrow +2{H}_{2}O$),倒出废液后再用水冲洗干净,D 项错误。
02 过滤、结晶、萃取分液与蒸馏基本分离操作判别
第 5 题 【答案】D 【解析】① 审视 A 项:图示由布氏漏斗、吸滤瓶、安全瓶及水流抽气泵构成,为减压过滤(抽滤)装置;借助抽气减压产生的内外压差,可快速实现难溶性固体晶体与母液的固液分离,A 项不符合题意;② 审视 B 项:图示待烧杯中密度较大、颗粒粗大的不溶性固体自然沉降于底部后,沿玻璃棒引流将上层清液缓缓倾入另一烧杯,为倾析法操作,适用于易沉降固液混合物的初步分离与沉淀洗涤,B 项不符合题意;③ 审视 C 项:图示将溶液盛于蒸发皿中置于铁圈上直接加热,并用玻璃棒持续搅拌防局部过热飞溅,为蒸发结晶操作,通过挥发溶剂使可溶性固体溶质析出,实现可溶性固相溶质与液相溶剂的分离,C 项不符合题意;④ 审视 D 项:图示沿玻璃棒将烧杯内溶液引流注入带有细长瓶颈和单一刻度线的容量瓶中,属于“配制一定物质的量浓度溶液”的转移步骤;容量瓶是精确配制均相溶液的定容计量仪器,不能用于固液分离,D 项符合题意。
第 6 题 【答案】C 【解析】① 审视 A 项:1-丙醇分子中含羟基(-OH),分子间能形成氢键,分子间作用力显著增强;丙醛分子间不能形成氢键,故丙醛沸点远低于相对分子质量相近的 1-丙醇,A 项正确;② 审视 B 项:酸性 K2Cr2O7 为强氧化剂,而产物丙醛极易被进一步氧化为丙酸;将硫酸和重铬酸钾混合液逐滴滴入盛有 1-丙醇的烧瓶中,可保持醇过量、局部氧化剂浓度低,配合即时蒸出低沸点丙醛,可有效防止丙醛过度氧化,B 项正确;③ 审视 C 项:图中左侧加液仪器带有连通漏斗上腔与三颈烧瓶内腔的侧边支管,为恒压滴液漏斗,体系内部气压自动平衡,无需取下玻璃塞即可顺利滴液;若取下玻璃塞,低沸点产物丙醛蒸气会经侧管从漏斗上口大量逸出,导致产率降低并污染环境,C 项错误;④ 审视 D 项:竖直冷凝管 a 用于分馏截留高沸点原料,将其冷却水温控制在 60 ∘C 左右,恰介于丙醛沸点与 1-丙醇沸点之间,既能使挥发的 1-丙醇冷凝回流至烧瓶继续反应,又能让丙醛保持气态顺利进入右侧倾斜直形冷凝管冷凝收集,D 项正确。
第 7 题 【答案】C 【解析】① 审视 A 项:环己烷与水、乙醇形成沸点仅 80.7 ∘C 的共沸物,既能及时带出酯化反应生成的水促使平衡正向移动,又将反应温度稳定控制在 80.7 ∘C,有效抑制含共轭双键的山梨酸发生聚合副反应,A 项正确;② 审视 B 项:硅钨酸是不溶于反应液的固体酸催化剂,反应结束后经操作 II 过滤即可分离回收,省去了传统浓硫酸均相催化所需的大量碱液中和工序,显著减少废液产生量,B 项正确;③ 审视 C 项:操作 II 所得滤液中含有未反应的山梨酸(含 -COOH),操作 III 加入饱和 NaHCO3 溶液洗涤时会发生反应生成 CO2 气体;在分液漏斗中混合后应先敞口轻摇排去大部分气体,塞上玻璃塞振荡时更须频繁将漏斗倒转并旋开活塞及时放气,若直接塞紧玻璃塞振荡而不放气,内部气压激增极易顶开玻璃塞导致液体喷出,C 项错误;④ 审视 D 项:操作 IV 加无水 MgSO4 干燥过滤后的滤液主要含环己烷(低沸点溶剂)和山梨酸乙酯;操作 V 先常压蒸馏蒸出低沸点环己烷等杂质,再通过减压蒸馏降低体系压强从而大幅降低山梨酸乙酯的沸点,防止其在高温下发生聚合变质并收集纯酯,D 项正确。
第 8 题 【答案】C 【解析】① 审视 A 项:已知对氨基苯酚的水溶性随温度升高而增大,在步骤 II 的 80 ∘C 条件下能较好溶解于热水中与乙酸酐迅速发生氨基乙酰化反应;而产物对乙酰氨基酚“可溶于热水、难溶于冷水”,选用水作溶剂不仅能溶解抗氧化剂 Na2SO3,且反应完毕冷却即可使产物大量结晶析出便于过滤收集粗品,A 项正确;② 审视 B 项:对氨基苯酚含酚羟基与对位氨基,具有强还原性,反应中部分原料易被空气中 O2 氧化脱氢生成对苯醌亚胺,并可进一步水解生成对苯醌等有色副产物,B 项正确;③ 审视 C 项:步骤 III 将粗品溶于热水并加活性炭煮沸脱色后,体系中含有不溶性的固体活性炭颗粒;必须先进行趁热过滤,所得滤液再依次经“冷却结晶、过滤、洗涤、干燥”方可得纯品,C 项遗漏了关键的首步“趁热过滤”,C 项错误;④ 审视 D 项:Na2SO3 具有强还原性,作为抗氧化保护剂可优先与体系中的 O2 反应,抑制对氨基苯酚及对乙酰氨基酚被氧化损耗,若不加入 Na2SO3,氧化副反应加剧会导致产率明显下降,D 项正确。
03 一定物质的量浓度溶液配制与定容误差分析
第 9 题 【答案】C 【解析】先计算所需溶质质量:n(NaOH)=cV=2.00 mol· L-1× 0.100 L=0.200 mol,m(NaOH)=0.200 mol× 40.0 g· mol-1=8.00 g,再对照“计算→称量→溶解并冷却→引流转移→洗涤转入→初步混匀→定容→颠倒摇匀”标准流程逐项核验:A项存在两处错误,一是托盘天平精确度仅为0.1 g,无法精确称取8.00 g固体,二是NaOH固体极易吸收空气中水分而潮解且具有强腐蚀性,严禁放在滤纸上称量,应置于干燥洁净的小烧杯中快速称量,A错误;B项,操作3将洗涤液转入容量瓶后、操作5继续加水至刻度线下方1∼2 cm前,虚线框内的操作4为“定容前初步混匀”,正确做法是握住容量瓶瓶颈沿水平方向轻轻晃动(环摇)容量瓶使溶液初步混合均匀,而不能采用操作7(盖好瓶塞上下颠倒摇匀),否则部分浓溶液会沾附在刻度线以上的瓶颈内壁及瓶塞磨口处,定容时未计入液面以下,静置回流后会导致实际溶液体积偏大、浓度偏低,B错误;C项,NaOH固体溶解放出大量热,若操作2中未恢复至室温便将热溶液转入容量瓶并定容,因液体热胀冷缩,热溶液占据体积偏大,待恢复至室温后液面回落至刻度线以下,实际溶液体积V<100 mL,所配溶液浓度偏高,C正确;D项,操作7颠倒摇匀后,少量溶液滞留附着在刻度线上方的瓶颈内壁与瓶塞缝隙处,导致观察到的液面暂时低于刻度线,属于正常现象,此时溶液浓度已准确;若再补加蒸馏水至刻度线,相当于人为稀释溶液,会使所配浓度偏低,D错误。
第 10 题 【答案】C 【解析】顺着“粗盐沉淀除杂过滤→滤液加盐酸调溶液在移液洗涤后、加蒸馏水定容前,应手握容量瓶瓶颈轻轻水平晃动使溶液初步混合均匀,严禁如题图所示盖塞上下颠倒摇动,否则刻度线以上瓶颈内壁挂留浓溶液会干扰后续定容液面判读,D错误。
第 11 题 【答案】B 【解析】明确市售KMnO4含少量MnO2杂质且性质不够稳定,不属于基准物质,故不能用容量瓶直接定容配制精确浓度溶液,而须采用“粗配除杂→基准物标定”路线:A项,步骤I仅需配制近似浓度的KMnO4溶液,煮沸前只需用量筒量取一定体积蒸馏水倒入盛有KMnO4固体的烧杯中,并用玻璃棒搅拌促溶,无需使用容量瓶,故所需玻璃仪器为烧杯、量筒、玻璃棒,A正确;B项,蒸馏水中常含痕量还原性杂质(如微量有机物、尘埃等),步骤I煮沸20-30 min的真实目的是加快KMnO4将水中痕量还原性物质彻底氧化,同时促使固体自带及新生成的胶状MnO2充分凝聚沉降,以便冷却后用微孔玻璃漏斗(砂芯漏斗,防腐蚀滤纸)过滤除去,从而避免MnO2催化KMnO4自身分解导致标定后浓度失准,而非除去不与KMnO4反应的溶解氧,B不正确;C项,步骤II发生反应2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑ +8H2O,依靠MnO4-自身紫红色即可指示终点,无需另加指示剂,C正确;D项,反应生成的Mn2+是该氧化还原反应的自催化剂,滴定初期c(Mn2+)极小、反应较慢,随着Mn2+累积,催化作用显著增强,导致逸出CO2气泡的速率突然加快,D正确。
第 12 题 【答案】A 【解析】先理清三步定量转化链路:步骤I用浓盐酸微热溶解铁矿石并将烧杯与表面皿洗涤液全量并入锥形瓶;步骤II滴加稍过量1∼2滴SnCl2将Fe3+完全还原为Fe2+,冷却后加饱和HgCl2溶液除去微过量的Sn2+;步骤III用c mol· L-1 K2Cr2O7标准溶液滴定Fe2+。逐项判析:A项,由配制步骤②“称取6 g……加水至100 mL”的有效数字及操作可知,SnCl2仅作预还原剂,滴加时以溶液黄色消失并过量1∼2滴控制用量且过量部分被HgCl2定量清除,其浓度根本不参与最终铁含量计算,故只需用托盘天平粗称6 g即可,唯有①中基准物K2Cr2O7才需用分析天平精称并用容量瓶定容,A不正确;B项,步骤I加盖表面皿“微热”既能加快试样酸浸溶解速率,又能防止温度过高导致浓盐酸剧烈挥发及生成物FeCl3升华损失,B正确;C项,K2Cr2O7标准溶液具强氧化性且呈酸性,必须装入酸式滴定管,使用前依次验漏、蒸馏水洗涤并用该标准液润洗2∼3次以防标准液被稀释,C正确;D项,步骤III若未立即滴定,锥形瓶内部分Fe2+会被空气中O2氧化回Fe3+,使消耗K2Cr2O7标准液体积偏小,测得铁含量偏低,D正确。
04 常见气体的实验室制备、净化除杂、收集与防倒吸装置评价
第 13 题 【答案】D 【解析】依次从反应物特性、杂质气体干扰、浓酸稀释热效应及尾气溶解度四维度核验:A项,大理石与浓盐酸反应制取CO2时,浓盐酸极易挥发出HCl气体,装置中缺少盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶(长进短出)除去HCl,挥发出的HCl进入试管同样能与Na2SiO3溶液反应生成白色H2SiO3沉淀,无法证明酸性H2CO3>H2SiO3,A错误;B项,电石(CaC2)与水反应剧烈且大量放热,生成的微溶Ca(OH)2呈糊状极易堵塞细长颈部,且题图中长颈漏斗无法控制加水速率、下端管口未形成液封导致气体从漏斗口逸出,B错误;C项,浓硫酸密度大于水且稀释时放出巨热,必须将浓硫酸沿烧杯内壁缓慢注入水中并用玻璃棒不断搅拌,图中把水直接倾倒入浓硫酸中会导致浮于表面的水剧烈沸腾、酸液飞溅伤人,C错误;D项,NH3为极性分子,极易溶于水和稀硫酸,但难溶于非极性溶剂CCl4,且ρ (CCl4)>ρ (稀硫酸)位于下层;导气管末端插入下层CCl4层,NH3不直接与上层水溶液接触而以气泡形式平稳上浮,进入上层稀硫酸后发生反应2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4被彻底吸收,兼顾防倒吸与防污染,D正确。
第 14 题 【答案】A 【解析】逐项对照常见气体实验标准操作规程:A项,将浓氨水滴加到生石灰(CaO)固体上,CaO+H2O=Ca(OH)2消耗水分、增大c(OH-)并放出大量热,三重效应协同促使平衡逆向移动而快速逸出NH3;因M(NH3)=17 g· mol-1<29 g· mol-1(密度小于空气),采用向下排空气法收集且导气管伸至试管底部,管口塞棉花防止NH3与外部空气对流,能达到实验目的,A正确;B项,实验室制备Fe(OH)3胶体应将饱和FeCl3溶液逐滴加入沸水中并继续煮沸至液体呈红褐色}+3{H}^{+}),图中滴入NaOH溶液中会直接生成红褐色Fe(OH{)}_{3}沉淀,B错误;C项,存在两处接口反接错误:一是球形干燥管盛装酸性/中性干燥剂硅胶干燥HCl时必须“粗口(大口)进、细口(小口)出”,图中细进粗出错误;二是M(HCl)=36.5\:g\cdot mo{l}^{-1}>29\:g\cdot mo{l}^{-1}(密度大于空气),向上排空气法收集时集气瓶应“长管进气、短管排气”,图中短进长出无法排尽瓶底空气,C错误;D项,溴乙烷在NaOH乙醇溶液中加热发生消去反应生成乙烯,受热挥发出的乙醇蒸气也能被酸性KMn{O}_{4}$溶液氧化而使其褪色,缺少水洗除乙醇装置,无法证明生成乙烯,D错误。
第 15 题 【答案】B 【解析】注意题干要求选出“不能达到相应实验目的”的一项:A项,1-溴丁烷与NaOH无水乙醇溶液共热(碎瓷片防暴沸)发生消去反应生成1-丁烯气体,挥发出的乙醇蒸气及微量1-溴丁烷均不与Br2的CCl4溶液反应,唯有1-丁烯与Br2发生加成反应使橙红色溶液褪色,无需前置水洗除醇即可准确检验,A能达到目的;B项,具支试管中用可抽动的铜丝与稀HNO3反应虽可控制反应启停,但后续装置存在两处原则性错误:一是NO常温下极易与集气瓶内空气中的O2反应生成红棕色NO2,且M(NO)=30 g· mol-1与空气平均摩尔质量极接近,严禁用排空气法收集,只能用排水法收集;二是NO属于不成盐氧化物,单独通入NaOH溶液中不发生反应,无法实现尾气吸收,B不能达到目的;C项,恒压分液漏斗使稀硫酸顺利滴下且消除滴入液体排开气体造成的体积误差,配合秒表读取单位时间内注射器收集H2的体积即可测定反应速率,C能达到目的;D项,中性食盐水浸润的棉团使铁钉发生吸氧腐蚀,消耗左侧试管内O2使气压减小,右侧导管内红墨水液面上升,D能达到目的。
第 16 题 【答案】D 【解析】先由元素守恒与化合价升降写出装置③中的主反应:,并结合氨基钠遇水反应NaNH2+H2O=NaOH+NH3↑拆解装置①∼⑤的功能链:A项,装置①为“固+固加热”制取NH3的发生装置,若仅盛放NH4Cl固体,其受热分解生成的NH3与HCl遇冷在试管口内壁立即重新化合生成NH4Cl固体,无法制得NH3且易堵管炸裂,必须盛放NH4Cl和Ca(OH)2固体混合物,A错误;B项,装置内初始充满空气,若先点燃③处酒精灯,熔融的金属Na会与O2反应生成Na2O2,且生成的NaNH2遇水蒸气变质、副产H2混空气受热易爆炸,故必须先点燃①处酒精灯,待干燥NH3排尽整套装置内的空气后再点燃③处酒精灯,B错误;C项,金属钠沸点高达882.9 ∘C,远高于酒精灯加热反应温度,难以挥发出钠蒸气;结合“氨气在空气中不能燃烧”与主反应副产可燃性H2可知,末端“点燃”主要去除的是反应生成的H2以防爆燃,C错误;D项,装置②用于干燥碱性原料气NH3,应装碱性固体干燥剂碱石灰;装置⑤位于末端点燃口前,既要吸收未反应的过量NH3防污染并保证H2平稳燃烧,又要阻隔外部空气及H2燃烧生成的水蒸气逆向进入③导致NaNH2水解,盛放酸性固体干燥剂P2O5完全符合双重需求,D正确。
05 物质的检验、鉴别与化学法除杂提纯方案设计
第 17 题 【答案】C 【解析】A项,淀粉溶液仅遇游离态碘单质(I2)显特征蓝色,而海水中的碘元素以极低浓度的化合态形式存在,直接滴加淀粉溶液无明显现象,须先经富集并将化合态碘转化为游离态I2后再用淀粉溶液检验,A错误;B项,向待测液中直接滴加BaCl2溶液产生白色沉淀,无法排除Ag+以及CO32-、SO32-等离子的干扰,规范操作应先加入足量稀盐酸酸化无明显现象,再滴加BaCl2溶液,B错误;C项,溶液中的Fe3+与SCN-发生特征配位反应,溶液立即变为血红色,现象灵敏且专一性强,C正确;D项,检验溶液中的NH4+需加入浓NaOH溶液并加热,且逸出的NH3为碱性气体,应使用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口(试纸变蓝),题给方案既未加热又误用湿润的蓝色石蕊试纸(遇碱性气体不变色),D错误。
第 18 题 【答案】B 【解析】A项,苯酚分子中酚羟基活化苯环邻、对位氢原子,与溴水发生取代反应生成白色的2,4,6-三溴苯酚沉淀;苯甲醛分子中的醛基(-CHO)与溴水发生氧化反应,仅使溴水褪色而无沉淀生成,现象差异显著,可有效鉴别,A正确;B项,质谱图中最大质荷比(m/z)的分子离子峰数值对应有机物的相对分子质量,乙醇的相对分子质量为46,而乙醚的相对分子质量为12× 4+1× 10+16=74≠ 46,故分子离子峰为46不可能是乙醚,B错误;C项,青蒿素含过氧桥键、受热易分解且易溶于乙醚等有机溶剂,先通过有机溶剂低温萃取获得粗提物,再经柱色谱法基于吸附—洗脱差异分离纯化,符合天然产物提取原理,C正确;D项,乙酸与饱和Na2CO3溶液发生2CH3COOH+Na2CO3→ 2CH3COONa+CO2↑ +H2O转化为易溶于水的乙酸钠进入水相,同时饱和Na2CO3降低乙酸乙酯在水中的溶解度,静置分层后分液即可除去乙酸,D正确。
第 19 题 【答案】D 【解析】A项,装置①为圆底烧瓶,加热时须垫陶土网使受热均匀;实验开始时应先加热装置①产生水蒸气,排尽硬质玻璃管内的空气,随后再启动高温加热装置②,A正确;B项,装置②中铁粉与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气,化学方程式为,B正确;C项,从碱石灰干燥管导出的纯净H2密度小于空气,虚线框内应选用向下排空气收集的装置乙;将螺旋状铜丝在酒精灯火焰上灼烧至变黑(生成CuO)后趁热伸入试管乙中,若黑色固体恢复紫红色,即可证明H2具有还原性,C正确;D项,装置②反应后的固体中除Fe3O4外,可能含有未反应的过量铁粉;加入稀硫酸溶解时,Fe3O4溶出Fe3+,过量Fe会将Fe3+完全还原为Fe2+,导致滴加KSCN溶液不变红,故不能说明固体中无+3价铁生成,D错误。
第 20 题 【答案】B 【解析】A项,过程①中3%溴水将葡萄糖氧化为葡萄糖酸,适度升温可保证氧化反应速率,但温度过高会导致易挥发的Br2大量挥发损耗,故控制55 ∘C合理,A正确;B项,过程①反应液含葡萄糖酸(弱酸)与副产物HBr(强酸),过程②加入过量难溶CaCO3,既中和HBr又将葡萄糖酸转化为葡萄糖酸钙,且过量的CaCO3可通过过程③趁热过滤彻底除去,不引入新杂质;若改用CaCl2,因酸性HCl>葡萄糖酸(弱酸不能制强酸),CaCl2既不与葡萄糖酸反应也无法中和HBr,还会引入Cl-杂质;若改用过量CaO,其与水生成的Ca(OH)2微溶于水且呈强碱性,过量部分无法通过过滤除尽,后续加乙醇时还会析出混入产品,故不可用CaO或CaCl2替代CaCO3,B错误;C项,乙醇的极性弱于水,过程④向趁热过滤所得滤液中加入乙醇可减小混合溶剂极性,使微溶于乙醇的葡萄糖酸钙溶解度大幅降低而结晶析出,同时可溶于乙醇的副产物CaBr2留在母液中得以分离,C正确;D项,过程⑤过滤前先将悬浊液静置片刻,使大颗粒固体自然沉降,倾析过滤时先转移上层清液再转移底部固液混合物,可防止细密或大颗粒固体过早堵塞滤纸孔隙,提升过滤与洗涤效率,D正确。
06 实验操作—现象—结论逻辑严密性与控制变量方案评价
第 21 题 【答案】D 【解析】A项,若溶液为CaCl2溶液,通入CO2不反应;若为Ca(OH)2溶液,通入足量CO2最终生成可溶的Ca(HCO3)2无沉淀;反之,通入足量CO2产生白色沉淀的可能是Na[Al(OH)4]溶液、Na2SiO3溶液或饱和Na2CO3溶液,不能判定含Ca2+,A错误;B项,向AgCl悬浊液中滴入几滴HI发生,白色固体变黄源于Ksp(AgI)≪Ksp(AgCl)驱动的沉淀转化,不能据此比较HCl与HI的酸性强弱,B错误;C项,Al(OH)3不溶于弱碱氨水,而Cu(OH)2溶于足量氨水是因为形成配离子,属于配位络合特性而非最高价氧化物对应水化物碱性强弱的体现,无法推出金属性Al>Cu,C错误;D项,苯与液溴若发生加成反应则无HBr生成,若发生取代反应则生成HBr气体;混合气体先经足量CCl4洗气可彻底吸收挥发出的Br2蒸气,剩余HBr进入紫色石蕊试液使其变红,严密证明发生了取代反应,D正确。
第 22 题 【答案】A 【解析】A项,常温下0.1 mol· L-1 CH3COOH溶液中存在电离平衡,初始pH≈ 2.88<3.1,滴加甲基橙呈红色;该温度下CH3COONH4水溶液呈中性,加入少量CH3COONH4固体严谨排除了盐类水解引入酸碱性的干扰,纯粹增大c(CH3COO-),溶液红色变浅或变为橙色说明c(H+)减小,证实CH3COOH电离平衡逆向移动,A正确;B项,火柴头中的含氯物质为KClO3,浸水后以ClO3-形式存在,与Ag+不生成沉淀,未出现白色沉淀仅能说明不含Cl-而不能说明不含氯元素,B错误;C项,用待标定NaOH溶液滴定邻苯二甲酸氢钾(酚酞作指示剂)时,必须滴定至溶液由无色变为浅红色且半分钟内不褪色方可判定到达终点,局部瞬时变红即停止会导致耗碱体积偏小、标定浓度偏高,C错误;D项,检验淀粉是否水解完全应直接取酸水解液滴加碘水,若先滴加过量NaOH溶液,后续加入的I2会与OH-反应而被消耗,即使淀粉未水解完全也不会变蓝,D错误。
第 23 题 【答案】B 【解析】A项,按“乙醇→浓硫酸→乙酸+沸石”顺序装液防止暴沸与酸液飞溅,加热发生酯化反应,蒸出的乙酸乙酯难溶于饱和Na2CO3溶液且密度小于水,液面上出现有果香味的无色油状液体证明有酯类生成,A正确;B项,比较盐类水解程度须严格控制在同温、同物质的量浓度的水溶液中进行;将SnCl4液体与无水CuSO4固体直接暴露在潮湿空气中,二者聚集状态与浓度均不相同,且冒“白烟”是因为共价液体SnCl4及其水解生成的HCl均易挥发,而离子固体CuSO4及其对应的H2SO4均难挥发,变量未控制,不能由该现象推出相同条件下水解程度大小,B错误;C项,室温下Na2S2O3与稀H2SO4发生歧化反应S2O32-+2H+=S↓ +SO2↑ +H2O,单质S使溶液浑浊、SO2具刺激性气味,Na2S2O3中+2价S一部分降为0价(体现氧化性)、一部分升为+4价(体现还原性),C正确;D项,K2Cr2O7溶液中存在平衡,加入NaOH溶液中和H+使c(H+)减小,平衡向c(Cr2O72-)减小的正反应方向移动,溶液由橙色变为黄色,D正确。
第 24 题 【答案】C 【解析】A项,向0.1 mol· L-1 K2S溶液中滴加少量等浓度ZnSO4溶液后,沉淀剂K2S大量剩余,再滴加CuSO4溶液时,Cu2+直接与剩余S2-结合生成黑色CuS沉淀,属于直接沉淀而非ZnS向CuS的沉淀转化,不能说明Ksp(ZnS)>Ksp(CuS),A错误;B项,常温下Ka(CH3COOH)≈ Kb(NH3· H2O),CH3COO-与NH4+水解程度相同使不同浓度的CH3COONH4溶液均呈中性(pH=7);但CH3COO-与NH4+双水解均促进水的电离,盐浓度越大,结合水电离出的H+、OH-总量越多,故1 mol· L-1 CH3COONH4溶液中水的电离程度大于0.1 mol· L-1溶液,B错误;C项,纯CH3COOH液体中分子间存在较强的氢键(常形成二聚体缔合结构),分子堆积较紧密;与等体积非极性溶剂苯混合后总体积变为101 mL>100 mL,宏观体积膨胀说明苯分子的分散作用削弱了部分CH3COOH分子间氢键,且苯与CH3COOH分子间的范德华力弱于原有氢键,导致分子间平均距离增大,C正确;D项,苯、液溴与铁粉反应放热,导出的气体中混有挥发出的Br2蒸气,直接通入AgNO3溶液中,Br2与水反应生成的Br-也会与Ag+形成淡黄色AgBr沉淀,无法证明发生了取代反应,D错误。
07 有机物实验室制备、回流分水与洗涤重结晶提纯实验
第 25 题 【答案】A 【解析】① 审视 A 项:废铁屑表面附着的油污主要成分为油脂(高级脂肪酸甘油酯),属于酯类有机物;Na2CO3 溶液中存在吸热的水解平衡 ,将盛液烧杯垫陶土网加热并用玻璃棒搅拌,既促使 CO32- 水解平衡正向移动以增强溶液碱性,又显著加快油脂在碱性条件下的不可逆水解反应,从而彻底去除铁屑表面油污,A 项能达到实验目的;② 审视 B 项:将 SO2 通入 KMnO4 溶液中发生氧化还原反应 5SO2+2MnO4-+2H2O=5SO42-+2Mn2++4H+,溶液紫红色褪去体现的是 SO2 的还原性而非漂白性,B 项不能达到实验目的;③ 审视 C 项:向饱和 NaCl 溶液中通入 HCl 气体虽可通过增大 c(Cl-) 促使 NaCl 晶体析出,但 HCl 极易溶于水,连接倒置漏斗的导管必须作为进气管(漏斗口紧贴液面防倒吸),而图中 HCl 从未接触液面的左侧短管通入、右侧倒置漏斗反作排气管,瓶内增压会将饱和 NaCl 溶液沿漏斗压出且无法充分吸收 HCl,C 项不能达到实验目的;④ 审视 D 项:粗乙酸乙酯中含有乙酸杂质,若在分液漏斗中加入强碱 NaOH 溶液振荡洗涤,乙酸乙酯会在 NaOH 溶液中发生不可逆水解造成目标产物严重损耗,必须改用饱和 Na2CO3 溶液洗涤分液,D 项不能达到实验目的。
第 26 题 【答案】C 【解析】① 审视 A 项:烧杯底面积较大,直接置于酒精灯火焰上加热会因局部受热不均而炸裂,步骤 I 加热溶解时必须在三脚架上垫陶土网(石棉网)后再放置烧杯加热,A 项错误;② 审视 B 项:粗品中少量 NaCl 在冷热水中均易溶且溶解度受温度影响很小,无需靠高温维持溶解;而苯甲酸在水中的溶解度随温度升高显著增大,步骤 II“趁热过滤”是为了在除去不溶性泥沙的同时,防止温度下降使苯甲酸提前在漏斗和滤纸上析出而损失产率、堵塞滤纸,B 项错误;③ 审视 C 项:由晶体生长动力学知,步骤 III 若将热滤液直接浸入冰水浴急剧冷却,溶液瞬间达到极高过饱和度,晶核成核速率远大于晶面有序生长速率,导致析出的苯甲酸晶体颗粒细小(不利于后续过滤洗涤),且急速生长的晶格极易包裹母液中的 Na+、Cl- 等可溶性杂质,降低产品纯度,C 项正确;④ 审视 D 项:题干已知苯甲酸“微溶于水,易溶于乙醇”,步骤 IV 用少量冷水洗涤既能洗去晶体表面残留的 NaCl 母液,又能将苯甲酸的溶解损耗降至最低;若换用乙醇洗涤,苯甲酸晶体大量溶于乙醇随滤液流失,导致产率严重下降,D 项错误。
第 27 题 【答案】D 【解析】先明确粗溴苯的体系组成:目标物溴苯中混有未反应的原料苯、溶解的 Br2 和 HBr 以及铁粉与液溴反应生成的实际催化剂 FeBr3。逐项核验:① 审视 A、B 两项:步骤 I 加入过量的 NaOH 或 Na2CO3 溶液作试剂 X,一方面将溶解的 Br2 与 HBr 完全转化为易溶于水的无机盐进入水层 A,另一方面使 Fe3+ 转化为红褐色 Fe(OH)3 沉淀,而芳卤溴苯中 C-Br 键受苯环共轭效应增强,常温常压下不与 NaOH 或 Na2CO3 水溶液发生水解,故过滤所得滤渣主要成分为 Fe(OH)3,A、B 两项均正确;② 审视 C 项:分液所得有机层 A 经水洗洗去残留碱液及无机盐后分液得有机层 B(含苯、溴苯及微量水),加入无水 CaCl2 颗粒吸水干燥后再过滤除去水合氯化钙固体,即可获得无水有机混合液,C 项正确;③ 审视 D 项:由流程图知步骤 I 为加碱反应后的过滤操作,步骤 II 才是分离互溶苯与溴苯的蒸馏操作;且即便针对步骤 II 的蒸馏过程,因苯的沸点远低于溴苯的沸点,加热蒸馏时首先汽化冷凝收集到的低沸点馏分是苯而非溴苯,故 D 项错误。
第 28 题 【答案】D 【解析】① 审视 A 项:酸性 Na2Cr2O7 氧化环己醇的反应剧烈放热,若将环己醇加入大量强氧化性混酸中,局部氧化剂过浓且热量积聚,极易导致温度失控及目标产物深度氧化;将 Na2Cr2O7 和浓硫酸的冷却混合液缓慢滴入环己醇中,可通过控制滴加速率平稳导出反应热,精准控温在 55∼60 ∘C,A 项合理;② 审视 B 项:体系中同时存在醇羟基、浓硫酸及强氧化剂重铬酸钠,若温度偏高,环己醇可在浓硫酸作用下发生分子内消去生成副产物环己烯;同时生成的环己酮若被酸性 Na2Cr2O7 进一步氧化开环断裂碳碳键,则会生成副产物己二酸,B 项合理;③ 审视 C 项:环己醇沸点与环己酮沸点十分接近,常规蒸馏难以分离;利用环己酮易与水形成低沸点共沸物的性质,加水在 95∼100 ∘C 蒸馏可将环己酮以水共沸物形式优先蒸出,与留在瓶底的高沸点环己醇及无机盐有效分离,若省去该步,未反应的环己醇将大量混入产品使纯度显著下降,C 项合理;④ 审视 D 项:共沸馏出液为环己酮与水的两相/部分互溶体系,加入 NaCl 固体盐析降低环己酮在水中的溶解度并分液后,粗有机相中仍溶解有少量水;因环己酮极易与水形成共沸物,蒸馏前必须先加入无水干燥剂吸水干燥并过滤除去固体干燥剂,最后再蒸馏收集 156 ∘C 左右馏分,故“多步操作”遗漏了关键的干燥与过滤步骤,仅写“分液和蒸馏”不合理,D 项错误。
08 氧化还原滴定、沉淀滴定与定量实验原理及误差分析
第 29 题 【答案】D 【解析】① 审视 A 项:HIn 在水溶液中部分电离,存在可逆电离平衡 且室温下 Ka=1.0× 10-9,属于有机弱酸,即属于弱电解质,A 项正确;② 审视 B 项:由 HIn 的电离平衡常数表达式 移项可得 ;室温恒定则 Ka 不变,随着 NaOH 溶液滴入使溶液碱性增强,c(H+) 不断减小,故 随之变小,B 项正确;③ 审视 C 项:滴定前锥形瓶中为盐酸溶液,c(H+) 较大,平衡逆向移动,指示剂主要以无色 HIn 分子形式存在;当 NaOH 滴定盐酸到达滴定终点时,轻微过量半滴 NaOH 即可引发 pH 突跃跨过 pKa(HIn)=9.0 进入弱碱性区间,平衡正向移动使红色 In- 占优势,溶液由无色变为浅红色(红色)且半分钟内不褪色,C 项正确;④ 审视 D 项:HIn 的电离与 In- 的水解均属可逆过程,滴入过量 NaOH 虽使平衡大幅右移、c(HIn) 降至极低水平,但可逆反应绝不能进行到底,溶液中始终存在极微量的 HIn 分子,D 项错误。
第 30 题 【答案】B 【解析】当滴入 V(AgNO3)=25.00 mL 时恰好到达化学计量点,体系满足 c(Ag+)=c(X-),相同条件下同构 AB 型沉淀溶解度 AgCl>AgBr>AgI,则饱和溶液中 c(Cl-)>c(Br-)>c(I-),负对数 pCl<pBr<pI,故曲线 I(4.70)、II(6.15)、III(8.02)依次对应滴定 NaCl、NaBr、NaI 溶液,且 Ksp(AgCl)=(10-4.70)2=1.0× 10-9.40。① 审视 A 项:曲线 III 代表 AgNO3 溶液滴定 NaI 溶液而非 NaCl 溶液,A 项错误;② 审视 B 项:滴定 Cl- 到达计量点时 c(Ag+)=10-4.70 mol/L,若此时恰好开始析出砖红色 Ag2CrO4 沉淀以指示终点,所需指示剂浓度为 ;若指示剂浓度超过 0.01 mol/L,不仅会使 Ag2CrO4 在计量点前过早沉淀导致终点提前,而且 CrO42- 自身黄色过深会干扰砖红色沉淀的辨认,故指示剂浓度不宜超过 0.01 mol/L,B 项正确;③ 审视 C 项:若滴入稀硫酸酸化,一方面平衡 正向移动使 c(CrO42-) 骤降,导致终点严重滞后甚至不出现砖红色沉淀,另一方面酸性条件下生成的 Cr2O72- 具有强氧化性,会将待测 Br- 氧化为 Br2 干扰测定,C 项错误;④ 审视 D 项:AgI 为黄色浑浊沉淀而 AgCl 为白色沉淀,在大量黄色 AgI 悬浊液中根本无法肉眼分辨微量白色 AgCl 的生成,无法指示终点,D 项错误。
第 31 题 【答案】C 【解析】① 审视 A 项:[Cu(NH3)4]2+ 中配体 NH3 具有碱性,步骤 I 加入稀硫酸溶解时,H+ 与 NH3 结合生成 NH4+ 使配位平衡彻底解离并释放出游离 Cu2+,离子方程式为 [Cu(NH3)4]2++4H+=Cu2++4NH4+,原子与电荷均守恒,A 项正确;② 审视 B 项:步骤 II 发生氧化还原沉淀反应 2Cu2++4I-=2CuI↓ +I2,加入过量 KI 一方面增大 c(I-) 促使可逆还原过程趋于完全,确保 Cu2+ 定量转化为 CuI 和 I2,另一方面过量 I- 与难溶于水且易升华挥发的 I2 结合生成易溶配离子,既增大 I2 的溶解度又显著减少 I2 挥发损耗,B 项正确;③ 审视 C 项:虽然强酸性条件下 Na2S2O3 会发生歧化反应,但绝不能将溶液调至强碱性!因为在强碱性介质中,I2 会发生歧化反应 3I2+6OH-=5I-+IO3-+3H2O,且强碱下 I2会将部分 S2O32- 氧化为 SO42- 而非 S4O62-,彻底破坏滴定化学计量比,正确做法是在弱酸性至中性条件下滴定,C 项错误;④ 审视 D 项:若改测 [Cu(NH3)4](NO3)2,步骤 I 加入稀硫酸后溶液中同时存在 H+ 和 NO3-(相当于稀硝酸体系),酸性条件下 NO3- 具有强氧化性,会在步骤 II 额外氧化 I- 生成更多的 I2,导致步骤 III 消耗 Na2S2O3 标准液体积偏大,计算所得 Cu 元素含量偏大,D 项正确。
第 32 题 【答案】A 【解析】① 审视 A 项:步骤 II 中加入过量酸性 KI 溶液,将剩余 MnO4- 和步骤 I 生成的 MnO2 全部还原为 Mn2+ 并生成 I2,部分 I2 与过量 I- 结合建立可逆平衡 ;步骤 III 用 Na2S2O3 滴定 I2 时,随游离 I2 不断被消耗,该平衡持续逆向移动直至 I3- 完全解离释放出全部 I2,有效碘单质总物质的量不变,故 I3- 的存在对滴定结果无影响,A 项正确;② 审视 B 项:步骤 III 是用 Na2S2O3 标准液滴定锥形瓶内的 I2,滴定前有 I2 存在,加入淀粉指示剂后溶液呈蓝色,到达滴定终点时 I2 恰好完全反应,现象应为“溶液蓝色恰好褪去,且半分钟内不恢复原色”,而非溶液变蓝,B 项错误;③ 审视 C 项:若步骤 I 改用酸性 KMnO4 溶液,酸性 MnO4- 氧化性显著增强,会额外氧化水样中的 Cl- 生成 Cl2,使水样消耗更多的 KMnO4、步骤 III 返滴定消耗 Na2S2O3 减少,从而导致测得的 COD 偏高,C 项错误;④ 审视 D 项:设步骤 I 中水样有机物消耗 x mol KMnO4;步骤 II 由 2MnO4-∼5I2、MnO2∼I2 得生成 ;步骤 III 由 I2+2S2O32-=S4O62-+2I-得 2n(I2)=c2V0× 10-3,解得 3x=(5c1V-c2V0)× 10-3 mol。因步骤 I 中 1 mol MnO4-→ MnO2 得 3 mol e-,折算为 O2得 ,则 100 mL(0.100 L)水样的 ,D 项漏乘 103,D 项错误。
09 无机及有机敏感物质制备、除杂控温与性质探究综合大题
第 33 题 【答案】(1) 球形干燥管;(2) D;(3) 过滤、洗涤、真空干燥;(4) 升高温度,配离子的空间结构发生改变,可选择性吸收不同波长的可见光,从而呈现不同的颜色;(5) CuCl2。 【解析】(1) 由步骤 I 实验装置图构造可知,连接在球形冷凝管顶端出口处、具有球形肚膛且用于盛装固体干燥剂隔绝外界空气中水蒸气的仪器 a 为球形干燥管。(2) 逐项结合题给物性判别:A 项,四氯合铜酸二乙铵在空气中极易吸湿且在水中溶解度很大,若用水代替乙醇作溶剂,后续难以结晶析出无水目标配合物,A 错误;B 项,产物受热易分解且乙醇易挥发,水浴温度过高会导致目标配合物受热分解,产率反而显著降低,B 错误;C 项,恒压滴液漏斗侧管已将漏斗上部与三颈烧瓶内部连通平衡气压,液体无需取下玻璃塞即可顺利滴下,若取下玻璃塞反而会使空气中水蒸气进入体系导致产物吸湿,C 错误;D 项,乙醚分子极性远弱于乙醇,且目标产物在乙醚中溶解度较小,步骤 II 在冰水浴下加入乙醚可显著降低混合溶剂极性,降低产物溶解度促使其结晶析出,D 正确;故选 D。(3) 步骤 II 已析出蓝绿色晶体形成悬浊液,从悬浊液中分离提纯热不稳定且易吸湿晶体的“一系列操作 X”依次为:过滤分离固体、用不良溶剂(异丙醇或乙醚)洗涤以减少溶解损失并带走残余乙醇、真空干燥(低温隔湿防分解)。(4) 题干明确指明 57 ∘C 变色过程属于物理变化(无化学键断裂生成新物质),但热致变色源于温度升高后中心配离子 [CuCl4]2- 的配位空间构型发生改变,导致分裂能改变而选择性吸收不同波长的可见光,从而呈现由绿转黄的颜色变化。(5) 取 1 mol [(C2H5)2NH2]2CuCl4,在 400 ∘C 完全分解时失重率约为 62%,则剩余固体质量占原质量的 1-62%=38%,即 1 mol 配合物热解所得含铜固体残渣的摩尔质量 M残≈ 354 g· mol-1× 38%=134.52 g· mol-1≈ 135 g· mol-1。因有机铵阳离子中的 C、H、N 及部分 Cl 转化为气体逸出,依据 Cu 原子守恒,核对 M(CuCl2)=64+35.5× 2=135 g· mol-1 恰与计算值完全吻合,故固体产物化学式为 CuCl2。
第 34 题 【答案】(1) ;酸性;(2) 恒压滴液漏斗;冷稀盐酸;(3) AD;(4) 提供酸性环境,促进重氮化反应进行;控制低温防止重氮盐分解;(5) 加入淀粉-KI 溶液,若溶液变蓝,则 NaNO2 过量。 【解析】
【解析】(1) 对氨基苯磺酸分子中同时含有强酸性的磺酸基和弱碱性的氨基(-NH2),发生分子内质子转移形成偶极内盐 ∈cludegraphics[width=26mm]figures/35284966-4.png;由于磺酸基为强酸基团,-SO3- 在水中极难结合 H+ 水解,而 -NH3+ 在水中可微弱电离出 H+,故其水溶液呈酸性。(2) 仪器 a 带有平衡气压侧管,名称为恒压滴液漏斗;步骤 I 所得混合物 M1 为对氨基苯磺酸钠的碱性溶液,溶入 NaNO2 后仍呈碱性。因重氮化反应须在强酸性介质中进行且重氮盐在中性或碱性条件下极易分解,故应将 M1–NaNO2 混合液盛于漏斗 a 中,缓慢滴入盛有足量冷稀盐酸的三颈烧瓶 b 中,确保反应体系全程处于强酸性环境,因此仪器 b 中装有冷稀盐酸。(3) A 项,对氨基苯磺酸内盐常温水溶性极差,加 5% NaOH 碱溶转化为钠盐后水溶性显著增大,便于后续均相混合反应,A 正确;B 项,亚硝酸不稳定易分解产生 NO、NO2 等有毒氮氧化物,通风橱仅起局部排风保护操作者作用,不能直接向大气排放污染气体,仍需尾气吸收处理,B 错误;C 项,重氮盐温度高于 5 ∘C 极易分解,严禁加热烘干,应低温干燥,C 错误;D 项,步骤 III 在冰浴中继续静置 15 min 既保持 0∼5 ∘C 防分解,又保证重氮化反应充分完全并促进晶体充分析出,D 正确;故选 AD。(4) 冷稀盐酸兼具“酸度调控”与“温度/溶解度调控”双重作用:① 提供强酸性环境,使 NO2- 转化为有效反应物 HNO2 并促进重氮化反应正向进行、抑制重氮盐分解;② 利用预冷溶液吸收反应热控制低温防止重氮盐分解,同时增大 H+ 与 Cl- 浓度有利于重氮盐结晶析出。(5) 依据题给信息 ③ 2HNO2+2KI+2HCl=I2+2NO↑ +2H2O+2KCl,混合物 M2 呈强酸性,若 NaNO2 过量则体系中存在游离 HNO2,取少许 M2 加入淀粉-KI 溶液,若溶液变蓝则证明 NaNO2 过量。
第 35 题 【答案】(1) 作催化剂(或起催化作用);(2) AC;(3) 控制环己醇的滴加速度,必要时用冷水浴冷却;(4) c、g;b;(5) 不饱和;蒸发浓缩。 【解析】(1) 步骤 I 中加入“少许”钒酸铵,在较浓硝酸氧化环己醇开环制备己二酸的反应中降低反应活化能、加快氧化反应速率,其作用是作催化剂。(2) 逐项核查操作规范:A 项,硝酸氧化环己醇会产生有毒的 NO2、NO 氮氧化物气体,实验必须在通风橱中进行以保障安全,A 正确;B 项,装置图底部明确配有磁力搅拌装置,搅拌子持续搅拌即可使液体受热均匀、有效防止暴沸,无需再加沸石,B 错误;C 项,反应结束后溶液中溶解有大量红棕色 NO2,置于 80∼90 ∘C 水浴加热 10 min 可降低气体溶解度,将残留 NO2 赶出并导入 NaOH 溶液吸收,C 正确;D 项,反应依赖较浓(50%)硝酸的强氧化性,若向瓶内直接添加冷水会稀释硝酸导致氧化反应停滞,控温应采取瓶外冷水浴而非向反应液兑水,D 错误;故选 AC。(3) 题给“反应放热”,移去 50 ∘C 水浴引发反应后体系自发升温,为维持温度稳定在 50∼60 ∘C,应控制环己醇的滴加速度调节放热功率,温度偏高时辅以冷水浴冷却移热。(4) 结合物性表分析萃取分液去向:乙醚密度 0.71 g/mL<1 g/mL 位于上层,未反应的环己醇易溶于乙醚被萃入上层除去;而己二酸微溶于冷水与乙醚,留在下层水相体系中,故分液时先将下层转移至蒸发皿中(c),再用适量热水使己二酸充分溶解(己二酸易溶于热水,g);加入活性炭煮沸脱色后,为防止己二酸随温度降低提前析出造成损失,必须趁热过滤除去活性炭(b),随后冷却结晶、抽滤、洗涤、干燥即得纯品。故两空依次填 c、g 和 b。(5) 在浓度—温度曲线图中,稳定区位于饱和溶解度曲线下方,同温度下溶质浓度低于饱和浓度,故处于不饱和状态;沿直线 G→ H→ I 变化时,横坐标温度不变而纵坐标浓度逐渐增大直至跨越饱和线进入介稳区析晶,恒温提高溶液浓度的操作为蒸发浓缩。
第 36 题 【答案】(1) 在冷凝管与 NaOH 溶液吸收装置之间增加干燥装置;(2) BCD;(3) f→ e→ d→ c(或 fedc);(4) A;(5) 氨基中的 N 原子含有孤电子对,也能与 AlCl3 形成配位键,故消耗更多的 AlCl3。 【解析】(1) 审视步骤 I 装置的气流界面:反应瓶内无水 AlCl3 极易吸水并水解失活(且酰氯遇水亦水解),而球形冷凝管上口直接连通盛有 NaOH 水溶液的烧杯,水蒸气极易沿导管倒灌入三颈烧瓶,故改进方案为在冷凝管与 NaOH 溶液尾气吸收装置之间加装干燥装置。(2) A 项,由题给反应机理转化式可知,生成的二苯甲酮羰基氧原子孤电子对与 AlCl3 形成稳定的 1:1 配合物 Ph2C=O→ AlCl3,使 AlCl3 被锁死无法继续催化后续反应,故 AlCl3 用量至少与苯甲酰氯等物质的量,不能仅加少量,A 错误;B 项,苯甲酰氯与苯发生取代生成副产物 HCl 气体,末端倒置漏斗加 NaOH 溶液用于防倒吸吸收 HCl,B 正确;C 项,步骤 II 在冰水浴下滴加冰水与浓盐酸混合液,提供大量 H+ 进攻解离 Ph2C=O→ AlCl3 中的配位键释放游离二苯甲酮,同时强酸性可抑制 Al3+ 水解产生 Al(OH)3 胶体防止分液乳化,C 正确;D 项,过量的苯既作为芳环底物参与酰基化反应,又溶解反应物与产物充当有机溶剂,D 正确;故选 BCD。(3) 混合物 2 为苯层与酸性铝盐水层的两相体系:先经 a 分出有机层,随后遵循“先洗涤除杂 → 再干燥除水 → 先蒸低沸点溶剂 → 后减压蒸高沸点产品”规范——先 f 依次用 5% NaOH 溶液洗去残留酸、用水洗去残余碱并分液;再 e 加无水 MgSO4 干燥除水并过滤除去干燥剂固体;接着 d 常压普通蒸馏蒸出低沸点溶剂苯;再 c 减压蒸馏收集 187∼190 ∘C 的二苯甲酮馏分;最后 b 冷却凝固得固体粗品,即填 f→ e→ d→ c。(4) 减压蒸馏收集 187∼190 ∘C 馏分,且二苯甲酮在常温下为固体(易在过冷管壁凝结堵管),若用通水的直形冷凝管 B 或球形冷凝管 C,既易因骤冷温差过大炸裂玻璃管,又易析出固体堵塞通道且球形冷凝管存液多,故最适合选用空气冷凝管 A。(5) 从路易斯酸碱电子结构分析:AlCl3 中 Al 价层有空轨道,属于缺电子路易斯酸;4-氨基苯甲酰氯及目标产物分子中除羰基氧外,引入的氨基(-NH2)中 N 原子也含有孤电子对,同样会与 AlCl3 形成配位键,因此需要消耗超过 2 倍化学计量数的更多 AlCl3。
10 物质组成测定、多步滴定与纯度产率定量分析综合大题
第 37 题 【答案】(1) 分液漏斗;(2) 碱;(3) 防止氨水挥发、碳酸铵受热分解;(4) AC;(5) BCD;(6) 96.25%。 【解析】(1) 观察制备 [Zn(NH3)4]CO3 的左侧装置,仪器 B 呈梨形且带活塞、无侧支恒压管,名称为分液漏斗。(2) 比较 (NH4)2CO3 溶液中阴阳离子的水解程度:,;因 Kb(NH3· H2O)=1.8× 10-5≫Ka2(H2CO3)=4.7× 10-11,故 ,即使计入电离出的 NH4+ 初始浓度为 CO32- 的 2 倍,阴离子水解产 OH- 的能力仍远强于 NH4+ 水解产 H+ 的能力,溶液呈碱性。(3) 浸取原料含氨水与碳酸铵,氨水受热极易挥发逸出 NH3,且碳酸铵受热易分解,故控制在 30 ∘C 温和温度下反应以减少原料损耗。(4) 装置中 E 为球形干燥管,只能盛装固体吸收剂(先排除液态浓硫酸 D):A 项无水 CaCl2 固体能与 NH3 发生络合反应生成 CaCl2· 8NH3 吸收氨气,可选;B 项碱石灰呈碱性不能吸收氨气,排除;C 项五氧化二磷固体吸水呈酸性可与 NH3 反应生成铵盐吸收氨气,可选;故选 AC。(5) 紧扣信息 ①“磷酸锌溶解度随温度升高而减小,900 ∘C 以上开始分解”:A 项,温度下降时磷酸锌溶解度增大,原本析出的磷酸锌晶体会重新溶解导致产率下降(而非析出),故需趁热过滤,A 错误;B 项,图示为带安全瓶的减压抽滤装置,抽滤速率快,用热水预热布氏漏斗可防止热悬浊液降温返溶,B 正确;C 项,用热水洗涤晶体可保持高温低溶解度状态,减少洗涤溶解损失,C 正确;D 项,磷酸锌 900 ∘C 以上才开始分解,在 200 ∘C 烘箱中加热可快速脱去结晶水制得无水 Zn3(PO4)2 且不会分解,D 正确;故选 BCD。(6) 由配位滴定计量关系 Zn3(PO4)2∼3Zn2+∼3EDTA:20.00 mL 试液中 n(Zn2+)=n(EDTA)=0.050 mol· L-1× 15.00× 10-3 L=7.50× 10-4 mol,对应 。乘以容量瓶分取倍率 ,得 0.500 g 样品中 n总[Zn3(PO4)2]=2.50× 10-4 mol× 5=1.25× 10-3 mol,质量 m[Zn3(PO4)2]=1.25× 10-3 mol× 385 g· mol-1=0.48125 g,故产品纯度 。
第 38 题 【答案】(1) a;(2) NaHCO3+SO2=NaHSO3+CO2;(3) ②①③;(4) ABC;(5) 具有吸附性,可吸附 SO2,增大 SO2 与碳酸氢钠的接触面积(或延长接触时间);碳酸氢钠饱和溶液。 【解析】(1) 冷凝管 B 用于冷凝回流挥发出的水蒸气,为使冷凝管充满冷却水提高冷凝效率,冷却水遵循“下进上出”原则,进口为下口 a。(2) C 中盛有足量 NaHCO3 溶液,比对题给电离常数:Ka1(H2SO3)=1.3× 10-2>Ka1(H2CO3)=4.0× 10-7>Ka2(H2SO3)=6.3× 10-8,即酸性 H2SO3>H2CO3>HSO3-。根据强酸制弱酸规律,SO2 与足量 NaHCO3 反应只能生成 NaHSO3 而不能生成 Na2SO3,故化学方程式为 NaHCO3+SO2=NaHSO3+CO2。(3) 亚硫酸及 HSO3- 极易被装置内残留空气中的 O2 氧化导致测定结果偏低,且若先加热后加盐酸易使未酸化的样品受热变质或气体逸失,故正确顺序为:先 ② 接通氮气排尽装置内空气,再 ① 快速加入盐酸酸化释放 SO2,最后 ③ 加热 A 至微沸将 SO2 完全吹入 C 中,即 ②①③。(4) A 项,液体加热微沸 1.5 h 时,玻璃珠与沸石功能相同,起防暴沸作用,A 正确;B 项,D 中品红溶液用于监控 C 是否完全吸收 SO2,若 D 中红色变浅,说明部分 SO2 未来得及被足量 NaHCO3 溶液吸收就被吹过 C 瓶,即 N2 流速过快,B 正确;C 项,滴加总碘量 n总(I2)=0.0100V1× 10-3 mol,返滴定消耗 n(Na2S2O3)=0.0100V2× 10-3 mol,由 I2∼2Na2S2O3 得剩余 n剩(I2)=0.00500V2× 10-3 mol,则与 HSO3- 反应消耗的 n反(I2)=5.00× 10-6(2V1-V2) mol=n(SO2),故残留量为 ,C 正确;D 项,由信息 ① 知升温会破坏淀粉分子的氢键使螺旋结构解旋,碘分子逸出导致蓝色变浅直至消失,D 错误;故选 ABC。(5) 对比 ④与 ③,活性炭疏松多孔具有强吸附性,能吸附富集气相 SO2,显著增大 SO2 与碳酸氢钠溶液的接触面积并延长反应接触时间;按照单一变量对照原则,为确证活性炭对“碳酸氢钠饱和溶液”的增效作用,需补充不含活性炭的空白对照实验 ⑤:单独使用碳酸氢钠饱和溶液。
第 39 题 【答案】(1) 球形冷凝管;油浴;(2) ABC;(3) 优点:NaOH 碱性强,更易夺取乙二醇羟基上的氢,加快反应速率;缺点:碱性过强会导致生成的碳酸乙烯酯水解等副反应,降低产品产率;(4) 电负性 O>C,与氧相连的碳带部分正电荷,甲基为推电子基团使 ① 号碳正电性小于 ② 号碳,且 ① 号碳空间位阻更大,故 N 原子孤电子对主要进攻 ② 号碳;(5) 。 【解析】(1) 仪器 a 内管呈连续球泡状用于冷凝回流乙二醇,名称为球形冷凝管;步骤 I 反应温度需恒定控制在 135 ∘C,水浴无法达到该温度,而酒精灯直接加热受热不均难以控温,故应采用油浴加热。(2) A 项,减压条件下乙二醇沸点由常压 197 ∘C 降至 135 ∘C 左右,控制 135 ∘C 既能使乙二醇温和回流充分反应,又远低于 EC 分解温度,A 正确;B 项,乙二醇常压沸点 197 ∘C<200 ∘C,可先常压蒸馏回收未反应乙二醇,而 EC 常压沸点 246 ∘C>200 ∘C,改用减压蒸馏可将其沸点降至 200 ∘C 以下防止热分解,B 正确;C 项,若滴加 BaCl2 过快,快速生成的 BaCO3 晶核表面会包夹吸附溶液中游离 OH-,导致待滴定游离 NaOH 偏少、消耗盐酸体积 V1 偏小,从而使 (V2-V1) 偏大、测得纯度偏大,C 正确;D 项,减压反应或蒸馏结束时,必须先停止加热、待体系冷却后缓缓通入空气平衡内外气压,最后才能关闭真空泵,若先关泵会引发剧烈倒吸,D 错误;故选 ABC。(3) 结合信息 ③与步骤 III:改用强碱 NaOH 的优点是 OH- 夺取乙二醇羟基 H 形成烷氧负离子的能力远强于两性氧化物 ZnO,反应速率更快;缺点是强碱会催化产物 EC 水解开环或缩聚等副反应,导致产率下降。(4) 亲核进攻受电子效应与空间位阻双重控制:① 电子效应:氧电负性大于碳,环氧环上两个碳均带部分正电荷,但 ① 号碳连有推电子甲基(-CH3),降低了 ① 号碳的正电性,使其亲电性弱于 ② 号碳;② 空间位阻:② 号碳连两个氢原子,空间位阻远小于连有甲基的 ① 号碳,故富电子 N 孤对电子优先从位阻小、正电性高的 ② 号碳背面进攻开环。(5) 碳酸乙烯酯在过量 NaOH 中完全水解:,加 BaCl2 将 CO32- 定量转化为 BaCO3 沉淀后,空白试验消耗盐酸 V2 mL 对应初始加入的总 NaOH 量,样品试验消耗盐酸 V1 mL 对应剩余 NaOH 量。故水解净耗 n耗(NaOH)=0.5000(V2-V1)× 10-3 mol。由 EC∼2NaOH 得 ,质量 m(EC)=88× 0.2500(V2-V1)× 10-3=0.022(V2-V1) g,故纯度为 。
第 40 题 【答案】(1) 球形冷凝管;溶液由紫红色恰好变为无色(或溶液无色);(2) BC;(3) 用煮沸冷却的无氧蒸馏水溶解少量粗产品,滴入淀粉溶液,若出现蓝色则含有碘单质,若不出现蓝色则不含碘单质;(4) ① aedf;② 抑制 Fe3+ 发生水解反应,保证滴定终点的准确判断;③ 99.20%。 【解析】(1) 由装置图可知仪器 A 为球形冷凝管;按投料量 n(Al)=0.02 mol、n(I2)=0.01 mol 及反应 ,铝粉显著过量,初始 I2 溶于正己烷呈紫红色,生成的 AlI3 溶于热正己烷呈无色,故当溶液由紫红色恰好变为无色时标志 I2 完全反应。(2) 审清题干要求选“不正确的”:A 项,AlI3 吸湿性极强易水解,故反应物和溶剂用前必须除水,A 正确;B 项,正己烷为低沸点易挥发、易燃有机溶剂,严禁改用明火酒精灯加热,否则极易引燃有机蒸气酿成火灾,B 不正确;C 项,AlI3 吸湿性极强且在空气中受热易被氧化,同时正己烷有机蒸气不能直接敞口在蒸发皿中加热挥发,C 不正确;D 项,AlI3 可溶于热正己烷而在冷正己烷中溶解度小,用冷正己烷洗涤既减少溶解损耗又隔绝水汽,D 正确;故选 BC。(3) 粗产品溶于水会电离出高浓度 I- 且 Al3+ 水解显酸性,若用含溶解氧的普通水溶解,空气中 O2 易氧化 I- 生成 I2 造成假阳性干扰;故应取少量粗产品溶于经煮沸冷却除氧的无氧蒸馏水中,滴加几滴淀粉溶液,若变蓝则证实混有碘单质,不变蓝则不含。(4) ① 第一空:滴定管水洗后用标准液润洗,润洗液须经过尖嘴活塞从尖嘴放出(选 a);第二、三空:由于指示剂硫酸铁铵中的 Fe3+ 能氧化游离 I-,故必须先移入过量 AgNO3 标准溶液使 I- 完全转化为极难溶的 AgI 沉淀,再滴加指示剂硫酸铁铵 NH4Fe(SO4)2 溶液;第四空:用 NH4SCN 回滴剩余 Ag+ 生成白色 AgSCN 沉淀,当 Ag+ 沉淀完全后,稍过量的半滴 SCN- 与 Fe3+ 结合生成红色 [Fe(SCN)]2+,滴定至溶液呈浅红色且半分钟内不褪色(选 f),故填 aedf。② 稀酸 B(稀硝酸)用于维持溶液较强酸性,抑制指示剂中 Fe3+ 水解生成棕黄色物种,消除背景色干扰以确保终点浅红色灵敏清晰。③ 计算纯度:25.00 mL 分取液中加入总银量 n总(AgNO3)=4.000× 10-2 mol· L-1× 25.00× 10-3 L=1.000× 10-3 mol;回滴消耗 n(NH4SCN)=1.000× 10-2 mol· L-1× 25.60× 10-3 L=2.560× 10-4 mol。则沉淀 I- 消耗的 n(Ag+)=n(I-)=1.000× 10-3-2.560× 10-4=7.440× 10-4 mol。由 AlI3∼3I- 及容量瓶分取倍率 ,得 1.0200 g 产品中 ,质量 m(AlI3)=2.480× 10-3 mol× 408 g· mol-1=1.01184 g,纯度 。
注:本专题收录的40道典型试题精选自浙江省化学选考真题及各地市名校联考公开试卷,十大考法分类体系、解题通法及40题逐题深度精析均由「帧见数理」独立原创编撰,仅供高中化学教学与备考交流使用。