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大题突破(五)　化学综合实验题的解题策略
1.(2025·山东卷)如下不饱和聚酯可用于制备玻璃钢。
实验室制备该聚酯的相关信息和装置示意图如下(加热及夹持装置略):
原料 结构简式 熔点/℃ 沸点/℃
顺丁烯二酸酐 52.6 202.2
邻苯二甲酸酐 130.8 295.0
丙-1,2-二醇 -60.0 187.6
实验过程:
①在装置A中加入上述三种原料,缓慢通入N2。搅拌下加热,两种酸酐分别与丙-1,2-二醇发生醇解反应,主要生成和。然后逐步升温至190~200 ℃,醇解产物发生缩聚反应生成聚酯。
②缩聚反应后期,每隔一段时间从装置A中取样并测量其酸值,直至酸值达到聚合度要求(酸值:中和1克样品所消耗KOH的毫克数)。
回答下列问题:
(1)理论上,原料物质的量投料比n(顺丁烯二酸酐)∶n(邻苯二甲酸酐)∶n(丙-1,2-二醇)=　　　　。
(2)装置B的作用是　　　　　　　　　　　　;仪器C的名称是
　　　　;反应过程中,应保持温度计2示数处于一定范围,合理的是　　　　(填标号)。
A.55~60 ℃ B.100~105 ℃
C.190~195 ℃
(3)为测定酸值,取a g样品配制250.00 mL溶液,移取 25.00 mL溶液,用c mol·L-1 KOH-乙醇标准溶液滴定至终点,重复实验,数据如下:
序号 1 2 3 4 5
滴定前读数/mL 0.00 24.98 0.00 0.00 0.00
滴定后读数/mL 24.98 49.78 24.10 25.00 25.02
应舍弃的数据为　　　　(填序号);测得该样品的酸值为　　　　(用含a、c的代数式表示)。若测得酸值高于聚合度要求,可采取的措施为　　　　 (填标号)。
A.立即停止加热
B.排出装置D内的液体
C.增大N2的流速
(4)实验中未另加催化剂的原因是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
2.(2025·湖北卷)某小组在探究Cu2+的还原产物组成及其形态过程中,观察到的实验现象与理论预测有差异。根据实验描述,回答下列问题:
(1)向2 mL 10% NaOH溶液中加入5滴5% CuSO4溶液,振荡后加入2 mL 10%葡萄糖溶液,加热。
①反应产生的砖红色沉淀为　　　　(写化学式),葡萄糖表现出　　　　(填“氧化”或“还原”)性。
②操作时,没有加入葡萄糖溶液就加热,有黑色沉淀生成。用化学反应方程式说明该沉淀产生的原因:　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(2)向20 mL 0.5 mol·L-1 CuSO4溶液中加入Zn粉使蓝色完全褪去,再加入盐酸并加热至溶液中无气泡产生为止。过滤得固体,洗涤并真空干燥。
①加入盐酸的目的是　　　　　　　　　　　　。
②同学甲一次性加入1.18 g Zn粉,得到0.78 g红棕色固体,其组成是　　　　(填标号)。
a.Cu b.Cu包裹Zn
c.CuO d.Cu和Cu2O
③同学乙搅拌下分批加入1.18 g Zn粉,得到黑色粉末X。分析结果表明,X中不含Zn和Cu(Ⅰ)。关于X的组成提出了三种可能性:Ⅰ CuO;Ⅱ CuO和Cu;Ⅲ Cu,开展了下面2个探究实验:
由实验结果可知,X的组成是　　　　(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。从物质形态角度分析,X为黑色的原因是　　　　。
题目特点:化学是以实验为基础的学科,高考对实验的考查无处不在,且形式千变万化。但循其规律主要的呈现形式有两种:一是以制备、性质探究为主体的实验;二是结合流程、原理、有机、结构渗透实验。
考查角度:
考向 命题角度
基础 考向 1.仪器的名称及其作用; 2.实验中发生反应的方程式书写; 3.滴定实验中指示剂的选择,终点现象的描述
综合 考向 1.完成指定实验的仪器选择及其连接; 2.实验现象、结论、原因和目的的规范描述; 3.定量实验中数据处理与含量计算; 4.定量实验中物质组成的确定
应用创 新考向 1.指定实验目的的实验方案设计; 2.指定实验方案或实验装置的评价与改进
在实验过程中,不论是制备物质还是探究性质或是定量测定,都需在装置组装中防漏气、在制备物质中防杂质、在性质探究中防干扰、在尾气处理中防污染等等。故解答实验题,如何进行各步骤的“防干扰”是关键。处理好实验中的各种“防”,就能“以防为攻”完胜实验题。
1.理清实验过程中的干扰因素及防干扰措施
2.构建“以防为攻”的综合实验题解题思维模型
1.(2025·河北卷)氢碘酸常用于合成碘化物。某化学兴趣小组用如图装置(夹持装置等略)制备氢碘酸。
步骤如下:
ⅰ.在A中加入150 mL H2O和127 g I2,快速搅拌,打开K1通入H2S,反应完成后,关闭K1,静置、过滤得滤液;
ⅱ.将滤液转移至B中,打开K2通入N2,接通冷凝水,加热保持微沸,直至H2S除尽;
ⅲ.继续加热蒸馏,C中收集沸点为125~127 ℃间的馏分,得到117 mL氢碘酸(密度为1.7 g·mL-1,HI质量分数为57%)。
回答下列问题:
(1)仪器A的名称:　　　　,通入H2S发生反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　。
(2)步骤ⅰ中快速搅拌的目的:　　　　　　　　　　　 (填序号)。
a.便于产物分离 b.防止暴沸
c.防止固体产物包覆碘
(3)步骤ⅰ中随着反应的进行,促进碘溶解的原因:
　　　　　　　　　　　　(用离子方程式表示)。
(4)步骤ⅱ中的尾气常用　　　　　　　　　　　　(填化学式)
溶液吸收。
(5)步骤ⅱ实验开始时的操作顺序:先通入N2,再加热;步骤ⅲ实验结束时相对应的操作顺序:　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(6)列出本实验产率的计算表达式:　　　　　　　　　　　　。
(7)氢碘酸见光易分解,易被空气氧化,应保存在　　　　　　　　。
2.(2025·八省联考河南卷)某实验小组利用EDTA标准溶液滴定Ca2+,从而间接测定Na2CO3、NaHCO3混合溶液中C的总浓度。已知EDTA与Ca2+按物质的量之比1∶1反应。
主要实验步骤如下:
Ⅰ.如图所示,
取100.0 mL Na2CO3、NaHCO3混合溶液于①中,在搅拌下滴加NaOH溶液,调pH至11,然后准确加入V1 mL c1 mol·L-1 CaCl2溶液(过量),搅拌下水浴加热至60 ℃并保持5 min,冷却至室温。过滤、洗涤,合并滤液和洗涤液,在250 mL容量瓶中定容。
Ⅱ.取25.00 mL步骤Ⅰ配制的溶液于锥形瓶中,加入一定量蒸馏水,用NaOH溶液调pH在12~13之间,再滴加4~5滴钙指示剂。用c2 mol·L-1 EDTA标准溶液滴定至终点,平行测定三次。消耗EDTA溶液平均体积为V2 mL。
回答下列问题:
(1)仪器①的名称是　　　　　　;②的名称是　　　　。
(2)步骤Ⅰ中,若不慎将NaOH溶液沾到皮肤上,应对措施是　　　　　　　　　　　　。
(3)步骤Ⅰ中,调pH至11的目的是　　　　　　　　　　　;加入的CaCl2溶液需过量的原因是
　　　　　　　　　　　　。
(4)步骤Ⅰ中,采用水浴加热方式的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)步骤Ⅱ滴定接近终点时,使滴定管尖嘴处悬垂的半滴标准溶液加入锥形瓶中的操作是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(6)Na2CO3、NaHCO3混合溶液中,C的总浓度c总=　　　　 mol·L-1(写出计算式)。
大题通关练(五)　化学综合实验题
1.(2025·黑吉辽内蒙古卷)某实验小组采用如下方案实现了对甲基苯甲酸的绿色制备。
反应:
步骤:
Ⅰ.向反应管中加入0.12 g对甲基苯甲醛和1.0 mL 丙酮,光照,连续监测反应进程。
Ⅱ.5 h时,监测结果显示反应基本结束,蒸去溶剂丙酮,加入过量稀NaOH溶液,充分反应后,用乙酸乙酯洗涤,弃去有机层。
Ⅲ.用稀盐酸调节水层pH=1后,再用乙酸乙酯萃取。
Ⅳ.用饱和食盐水洗涤有机层,无水Na2SO4干燥,过滤,蒸去溶剂,得目标产物。
回答下列问题:
(1)相比KMnO4作氧化剂,该制备反应的优点为　　　　　　　　　　　　、
　　　　　　　　　　　　(答出2条即可)。
(2)根据反应液的核磁共振氢谱(已去除溶剂H的吸收峰,谱图中无羧基H的吸收峰)监测反应进程如图。已知峰面积比a∶b∶c∶d=1∶2∶2∶3,a∶a'=2∶1。反应2 h时,对甲基苯甲醛转化率约为　　　　 %。
(3)步骤Ⅱ中使用乙酸乙酯洗涤的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)步骤Ⅲ中反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　、
　　　　　　　　　　　　。
(5)用同位素示踪法确定产物羧基O的来源。丙酮易挥发,为保证18O2气氛,通18O2前,需先使用“循环冷冻脱气法”排出装置中(空气中和溶剂中)的16O2,操作顺序为①→②→　　　　→　　　　→　　　　(填序号),重复后四步操作数次。
①关闭阀门
②液氮冷冻反应液
③打开阀门抽气
④反应液恢复室温
同位素示踪结果如表所示,则目标产物中羧基O来源于醛基和　　　　。
反应条件 质谱检测目标产物相对分子质量
太阳光,18O2,室温,CH3COCH3,5 h 138
太阳光,空气,室温,CH3C18OCH3,5 h 136
2.(2025·山东聊城三模)氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵是制备热敏材料VO2的原料,其化学式为(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O,制备的实验流程如下:
V2O5VOCl2溶液粗产品
已知:VO2+在酸性条件下易被氧化。
(1)步骤1的反应装置如图所示(夹持及加热装置略去,下同)。仪器b的名称为　　　　　　,N2H4·2HCl的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)步骤2可在如下装置中进行:
①接口的连接顺序为c→　　　　　　　　　　　　。
②连接好装置,　　　　　　,加入试剂,关闭K2、打开K1,一段时间后,关闭K1、打开K2,充分反应。
③实验结束,利用饱和NH4HCO3溶液洗涤D中所得晶体,检验晶体已洗涤干净的操作是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(3)测定产品纯度
称取a g样品用稀硫酸溶解后,加入V1 mL c1 mol·L-1酸性KMnO4溶液将VO2+转化成V,向反应后溶液中滴加c2 mol·L-1 NaNO2标准溶液,至剩余酸性KMnO4溶液恰好完全反应[N+H+—→N+Mn2++H2O](未配平),重复实验3次,平均消耗NaNO2标准溶液V2 mL。
①粗产品中氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵(摩尔质量为M g·mol-1)的质量分数表达式为　　　　　　%(用含M、a、c1、V1、c2、V2的代数式表示)。
②若步骤2直接关闭K1、打开K2进行实验,则产品纯度　　　　　　(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
3.(2025·山东青岛一模)无水CrCl3易水解,650 ℃以上升华,常用于有机合成。设计以下实验制无水CrCl3并测定产品纯度。回答下列问题。
Ⅰ.制备CrCl3·6H2O
K2Cr2O7与浓盐酸在加热条件下制备CrCl3,反应后经一系列操作得CrCl3·6H2O。
(1)K2Cr2O7与浓盐酸反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　。
Ⅱ.制备无水CrCl3
CrCl3·6H2O与SOCl2蒸气加热反应制CrCl3装置如图(夹持及部分加热装置省略)。SOCl2沸点为76 ℃,遇水极易反应。
(2)B中盛放的试剂为　　　　　　。装置F中盛放碱石灰,作用为　　　　　　　　　　　　。
(3)装置D中反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(4)实验开始时,通入CO2排出装置内空气后,再　　　　　　 (填控制止水夹的操作),将SOCl2带入装置D。
(5)实验过程中,连接管需间歇性加热,其目的是　　　　　　　　　　　　。
Ⅲ.测定无水CrCl3的纯度
①称取制备的无水CrCl3 1.000 g,溶于水后定容至100 mL。
②取25.00 mL溶液于碘量瓶中,加入稍过量的Na2O2充分反应,再加入H2SO4将Cr3+转化为Cr2;煮沸、冷却后再加入过量KI固体,加塞摇匀。
③加入少量淀粉溶液,再用0.100 0 mol·L-1的Na2S2O3标准溶液滴定,平行滴定三次,平均消耗Na2S2O3溶液30.00 mL。
已知:Cr2+I-+H+—→I2+Cr3++H2O(未配平);I2+S2—→S4+I-(未配平)。
(6)样品中无水CrCl3的质量分数为　　　　　　。若步骤②中未煮沸,则测得的无水CrCl3的质量分数　　　　　　(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
4.(2025·黑龙江吉林二模)某化学兴趣小组利用邻二氮菲(C12H8N2)分光光度法测定水中微量铁。
已知:
ⅰ.在pH为2~9溶液中,邻二氮菲与Fe2+生成稳定的橙红色配合物,显色反应为3C12H8N2+Fe2+===[Fe(C12H8N2)3]2+
ⅱ.根据朗伯比耳定律:A=εcL,当入射光波长λ及光程L(比色皿厚度)一定时,在一定浓度范围内,有色物质的吸光度A与该物质的浓度c成正比。
Ⅰ.溶液配制
(1)用滴定管量取100 μg·mol-1铁储备液10.00 mL,置于100 mL棕色容量瓶中加入2.0 mL 6 mol·L-1 HCl溶液,用蒸馏水稀释至刻度,摇匀,得到10 μg·mol-1铁标准溶液。此过程中除了用到容量瓶、滴定管和玻璃棒外,还需要的仪器有　　　　　　(填字母)。洁净的容量瓶在使用之前需要进行的操作是　　　　　　。
Ⅱ.邻二氮菲-Fe2+吸收曲线的绘制
(2)用滴定管量取铁标准溶液10 μg·mol-1 6.00 mL,经试剂处理后采用不同的波长λ为横坐标,由计算机绘制A与λ的吸收曲线如图,确定最大吸收波长λmax。
在显色前,首先用盐酸羟胺(NH2OH·HCl,强电解质)将Fe3+还原成Fe2+。其反应离子方程式为　　　　　　。试剂处理时需要加入5 mL CH3COOH-CH3COONa缓冲溶液使溶液的pH保持在合适范围,若pH过高,会造成　　　　　　　　　　　　; 若pH过低,会造成　　　　　　。
(3)邻二氮菲-Fe2+配合物中配位原子个数为　　　　　　。
(4)从吸收曲线可知,邻二氮菲-Fe2+配合物最大吸收波长λmax=510 nm,在此波长下,该配合物的摩尔吸光系数ε510=1.1×104 L·mol-1·cm-1,若某次测量时溶液的吸光度A=0.412,比色皿厚度1 cm,则溶液中Fe2+的浓度为　　　　　　 mol·L-1(保留两位有效数字)。
5.(2025·河南卷)某研究小组设计了如下实验测定某药用硫黄中硫的含量,其中硫转化的总反应为S+2OH-+3H2O2===S+4H2O。
主要实验步骤如下:
Ⅰ.如图所示,准确称取m g细粉状药用硫黄于①中,并准确加入V1 mL KOH乙醇溶液(过量),加入适量蒸馏水,搅拌,加热回流。待样品完全溶解后,蒸馏除去乙醇。
Ⅱ.室温下向①中加入适量蒸馏水,搅拌下缓慢滴加足量30% H2O2溶液,加热至100 ℃,保持20 min,冷却至室温。
Ⅲ.将①中溶液全部转移至锥形瓶中,加入2滴甲基橙指示剂,用c mol·L-1 HCl标准溶液滴定至终点,消耗HCl溶液体积为V2 mL。
Ⅳ.不加入硫黄,重复步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ做空白实验,消耗HCl标准溶液体积为V3 mL。计算样品中硫的质量分数。
Ⅴ.平行测定三次,计算硫含量的平均值。
回答下列问题:
(1)仪器①的名称是　　　　　　;②的名称是　　　　　　。
(2)步骤Ⅰ中,乙醇的作用是　　　　　　　　　　　　。
(3)步骤Ⅰ中,样品完全溶解后,必须蒸馏除去乙醇的原因是　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　。
(4)步骤Ⅱ中不宜采用水浴加热的原因是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
步骤Ⅱ结束后,若要检验反应后溶液中的S,实验操作是　　　　　　　　　　　　。
(5)步骤Ⅲ中,判断滴定达到终点的现象为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(6)单次样品测定中硫的质量分数可表示为　　　　(写出计算式)。 大题突破(五)　化学综合实验题的解题策略
1.(2025·山东卷)如下不饱和聚酯可用于制备玻璃钢。
实验室制备该聚酯的相关信息和装置示意图如下(加热及夹持装置略):
原料 结构简式 熔点/℃ 沸点/℃
顺丁烯二酸酐 52.6 202.2
邻苯二甲酸酐 130.8 295.0
丙-1,2-二醇 -60.0 187.6
实验过程:
①在装置A中加入上述三种原料,缓慢通入N2。搅拌下加热,两种酸酐分别与丙-1,2-二醇发生醇解反应,主要生成和。然后逐步升温至190~200 ℃,醇解产物发生缩聚反应生成聚酯。
②缩聚反应后期,每隔一段时间从装置A中取样并测量其酸值,直至酸值达到聚合度要求(酸值:中和1克样品所消耗KOH的毫克数)。
回答下列问题:
(1)理论上,原料物质的量投料比n(顺丁烯二酸酐)∶n(邻苯二甲酸酐)∶n(丙-1,2-二醇)=　　　　。
(2)装置B的作用是　　　　　　　　　　　　;仪器C的名称是
　　　　;反应过程中,应保持温度计2示数处于一定范围,合理的是　　　　(填标号)。
A.55~60 ℃ B.100~105 ℃
C.190~195 ℃
(3)为测定酸值,取a g样品配制250.00 mL溶液,移取 25.00 mL溶液,用c mol·L-1 KOH-乙醇标准溶液滴定至终点,重复实验,数据如下:
序号 1 2 3 4 5
滴定前读数/mL 0.00 24.98 0.00 0.00 0.00
滴定后读数/mL 24.98 49.78 24.10 25.00 25.02
应舍弃的数据为　　　　(填序号);测得该样品的酸值为　　　　(用含a、c的代数式表示)。若测得酸值高于聚合度要求,可采取的措施为　　　　 (填标号)。
A.立即停止加热
B.排出装置D内的液体
C.增大N2的流速
(4)实验中未另加催化剂的原因是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)1∶1∶2　(2)冷凝回流　直形冷凝管　B
(3)2、3　 mg·g-1　C　(4)反应过程中生成酸,实现了自催化(或防止反应速率过快,避免聚合度超过要求)
解析　(1)按照如图
中“”的位置断键,单体分别为顺丁烯二酸酐、丙-1,2-二醇、邻苯二甲酸酐、丙-1,2-二醇,则理论上,原料物质的量投料比n(顺丁烯二酸酐)∶n(邻苯二甲酸酐)∶n(丙-1,2-二醇)=1∶1∶2。(2)装置B是空气冷凝管,作用是冷凝回流;仪器C的名称是直形冷凝管;根据已知信息,反应过程中醇解产物生成聚酯时有H2O产生,为提高反应产率,需使产生的水以H2O(g)形式逸出,故应保持温度计2示数高于水的沸点且低于反应物沸点,则合理的温度范围为100~105 ℃,B正确。(3)5次实验分别消耗KOH-乙醇标准溶液的体积为24.98 mL、24.80 mL、24.10 mL、25.00 mL、25.02 mL,其中第2、3次数据误差较大,应舍去;取其余三次的平均值,消耗标准溶液的体积为25.00 mL。a g样品消耗KOH的质量为c mol·L-1×25.00×10-3 L××56 g·mol-1=14c g=14 000c mg,则该样品的酸值为 mg·g-1;随着反应的进行,样品中—COOH减少,酸值应降低,若测得酸值高于聚合度要求,应增大N2的流速,促进反应的进行。(4)该实验的反应过程中,酸酐与醇发生醇解反应时,生成了羧酸官能团,实现了自催化,故反应中无需另加催化剂。
2.(2025·湖北卷)某小组在探究Cu2+的还原产物组成及其形态过程中,观察到的实验现象与理论预测有差异。根据实验描述,回答下列问题:
(1)向2 mL 10% NaOH溶液中加入5滴5% CuSO4溶液,振荡后加入2 mL 10%葡萄糖溶液,加热。
①反应产生的砖红色沉淀为　　　　(写化学式),葡萄糖表现出　　　　(填“氧化”或“还原”)性。
②操作时,没有加入葡萄糖溶液就加热,有黑色沉淀生成。用化学反应方程式说明该沉淀产生的原因:　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(2)向20 mL 0.5 mol·L-1 CuSO4溶液中加入Zn粉使蓝色完全褪去,再加入盐酸并加热至溶液中无气泡产生为止。过滤得固体,洗涤并真空干燥。
①加入盐酸的目的是　　　　　　　　　　　　。
②同学甲一次性加入1.18 g Zn粉,得到0.78 g红棕色固体,其组成是　　　　(填标号)。
a.Cu b.Cu包裹Zn
c.CuO d.Cu和Cu2O
③同学乙搅拌下分批加入1.18 g Zn粉,得到黑色粉末X。分析结果表明,X中不含Zn和Cu(Ⅰ)。关于X的组成提出了三种可能性:Ⅰ CuO;Ⅱ CuO和Cu;Ⅲ Cu,开展了下面2个探究实验:
由实验结果可知,X的组成是　　　　(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。从物质形态角度分析,X为黑色的原因是　　　　。
答案　(1)①Cu2O　还原
②Cu(OH)2CuO+H2O
(2)①除去过量的锌粉　②b　③Ⅲ　固体颗粒小,光线进入后被多次反射吸收,所以呈黑色
解析　(1)向2 mL 10% NaOH溶液加入5滴5% CuSO4溶液,制得新制氢氧化铜悬浊液,振荡后加入2 mL 10%葡萄糖溶液,加热,新制氢氧化铜悬浊液和葡萄糖中的醛基反应;(2)向20 mL 0.5 mol·L-1 CuSO4溶液中加入Zn粉使蓝色完全褪去,Cu2+全部被还原,再加入盐酸并加热至溶液中无气泡产生为止,过量的Zn粉全部转化为Zn2+,过滤得固体,洗涤并真空干燥,该固体是Cu2+的还原产物,可能含Cu、Cu2O等。(1)①向2 mL 10% NaOH溶液加入5滴5% CuSO4溶液制得新制氢氧化铜悬浊液,振荡后加入2 mL 10%葡萄糖溶液,加热,新制氢氧化铜悬浊液与葡萄糖中的醛基反应产生的砖红色沉淀为Cu2O,Cu被葡萄糖从+2价还原为+1价,葡萄糖表现出还原性;②操作时,没有加入葡萄糖溶液就加热,有黑色沉淀生成,该黑色沉淀为CuO,用化学反应方程式说明该沉淀产生的原因:Cu(OH)2CuO+H2O;(2)①由题干加入盐酸并加热至溶液中无气泡产生为止可知加入盐酸的作用是除去过量的锌粉;②先加Zn粉、后加盐酸,得到固体为红棕色,则一定有Cu(Cu2O和HCl发生歧化反应生成Cu),20 mL 0.5 mol·L-1 CuSO4中n(Cu2+)=0.5 mol·L-1×20 mL×10-3=0.01 mol,Cu的最大物质的量为0.01 mol,质量为0.64 g,生成Cu2O的最大质量为0.72 g,实际固体质量为0.78 g;a.若只有Cu,则固体质量应小于等于0.64 g,a不符题意;b.若是Cu包裹Zn,则0.64 g<固体质量<1.18 g,b符合题意;c.若是CuO,则不可能为红棕色,c不符题意;d.若是Cu和Cu2O,固体质量应介于0.64 g~0.72 g之间,d不符题意;③实验1得到的溶液呈无色,说明一定无CuO,那么X的组成只能是Cu,选Ⅲ;从物质形态角度分析,X为黑色的原因是金属固体Cu呈粉末状时,光线进入后被多次反射吸收,所以呈黑色。
题目特点:化学是以实验为基础的学科,高考对实验的考查无处不在,且形式千变万化。但循其规律主要的呈现形式有两种:一是以制备、性质探究为主体的实验;二是结合流程、原理、有机、结构渗透实验。
考查角度:
考向 命题角度
基础 考向 1.仪器的名称及其作用; 2.实验中发生反应的方程式书写; 3.滴定实验中指示剂的选择,终点现象的描述
综合 考向 1.完成指定实验的仪器选择及其连接; 2.实验现象、结论、原因和目的的规范描述; 3.定量实验中数据处理与含量计算; 4.定量实验中物质组成的确定
应用创 新考向 1.指定实验目的的实验方案设计; 2.指定实验方案或实验装置的评价与改进
在实验过程中,不论是制备物质还是探究性质或是定量测定,都需在装置组装中防漏气、在制备物质中防杂质、在性质探究中防干扰、在尾气处理中防污染等等。故解答实验题,如何进行各步骤的“防干扰”是关键。处理好实验中的各种“防”,就能“以防为攻”完胜实验题。
1.理清实验过程中的干扰因素及防干扰措施
2.构建“以防为攻”的综合实验题解题思维模型
1.(2025·河北卷)氢碘酸常用于合成碘化物。某化学兴趣小组用如图装置(夹持装置等略)制备氢碘酸。
步骤如下:
ⅰ.在A中加入150 mL H2O和127 g I2,快速搅拌,打开K1通入H2S,反应完成后,关闭K1,静置、过滤得滤液;
ⅱ.将滤液转移至B中,打开K2通入N2,接通冷凝水,加热保持微沸,直至H2S除尽;
ⅲ.继续加热蒸馏,C中收集沸点为125~127 ℃间的馏分,得到117 mL氢碘酸(密度为1.7 g·mL-1,HI质量分数为57%)。
回答下列问题:
(1)仪器A的名称:　　　　,通入H2S发生反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　。
(2)步骤ⅰ中快速搅拌的目的:　　　　　　　　　　　 (填序号)。
a.便于产物分离 b.防止暴沸
c.防止固体产物包覆碘
(3)步骤ⅰ中随着反应的进行,促进碘溶解的原因:
　　　　　　　　　　　　(用离子方程式表示)。
(4)步骤ⅱ中的尾气常用　　　　　　　　　　　　(填化学式)
溶液吸收。
(5)步骤ⅱ实验开始时的操作顺序:先通入N2,再加热;步骤ⅲ实验结束时相对应的操作顺序:　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(6)列出本实验产率的计算表达式:　　　　　　　　　　　　。
(7)氢碘酸见光易分解,易被空气氧化,应保存在　　　　　　　　。
答案　(1)圆底烧瓶　H2S+I2===2HI+S　(2)c
(3)I2+I-===　(4)NaOH(其他合理答案也可)
(5)先停止加热,再停止通入N2
(6)×100%
(7)棕色细口试剂瓶中
解析　(1)由题图中仪器A的构造特点可知,仪器A为圆底烧瓶。通入H2S后,H2S与I2反应生成HI,结合原子守恒、得失电子守恒可得该反应的化学方程式为H2S+I2===2HI+S。(2)由步骤ⅰ的操作可知,静置、过滤的目的是分离产物,与快速搅拌无关,a不符合题意;步骤ⅰ中未涉及加热,b不符合题意;由(1)可知,步骤ⅰ的反应中有硫单质生成,由于S不溶于水,会包裹溶液中的碘单质阻碍反应的发生,c符合题意。(3)I2可与溶液中的I-反应生成,从而增大碘单质的溶解度,反应的离子方程式为I2+I-===。(4)步骤ⅱ中通入N2的目的是将步骤ⅰ滤液中的H2S排尽,H2S为酸性气体,可吸收H2S的试剂有碱性溶液(如氢氧化钠溶液、氨水)、金属盐溶液(如硫酸铜溶液、氯化锌溶液)、氧化性溶液(如铁盐溶液、双氧水)以及有机胺类溶剂(如二乙醇胺)等。(5)停止加热后,持续通入N2,可防止产物HI被空气氧化,待装置冷却后再停止通入N2,可将装置中残留的HI全部赶入C中。(6)由步骤ⅲ可知,实际得到117 mL氢碘酸,结合题给数据可知实际生成氢碘酸的物质的量n实际(HI)=,由制备氢碘酸的反应方程式可得关系式I2~2HI,该反应中H2S过量,则理论产量由I2的添加量计算,则n理论(HI)=2×=1 mol,故实验的产率=×100%。(7)为防止氢碘酸见光分解及被空气氧化,应将氢碘酸保存在棕色细口试剂瓶中。
2.(2025·八省联考河南卷)某实验小组利用EDTA标准溶液滴定Ca2+,从而间接测定Na2CO3、NaHCO3混合溶液中C的总浓度。已知EDTA与Ca2+按物质的量之比1∶1反应。
主要实验步骤如下:
Ⅰ.如图所示,
取100.0 mL Na2CO3、NaHCO3混合溶液于①中,在搅拌下滴加NaOH溶液,调pH至11,然后准确加入V1 mL c1 mol·L-1 CaCl2溶液(过量),搅拌下水浴加热至60 ℃并保持5 min,冷却至室温。过滤、洗涤,合并滤液和洗涤液,在250 mL容量瓶中定容。
Ⅱ.取25.00 mL步骤Ⅰ配制的溶液于锥形瓶中,加入一定量蒸馏水,用NaOH溶液调pH在12~13之间,再滴加4~5滴钙指示剂。用c2 mol·L-1 EDTA标准溶液滴定至终点,平行测定三次。消耗EDTA溶液平均体积为V2 mL。
回答下列问题:
(1)仪器①的名称是　　　　　　;②的名称是　　　　。
(2)步骤Ⅰ中,若不慎将NaOH溶液沾到皮肤上,应对措施是　　　　　　　　　　　　。
(3)步骤Ⅰ中,调pH至11的目的是　　　　　　　　　　　;加入的CaCl2溶液需过量的原因是
　　　　　　　　　　　　。
(4)步骤Ⅰ中,采用水浴加热方式的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)步骤Ⅱ滴定接近终点时,使滴定管尖嘴处悬垂的半滴标准溶液加入锥形瓶中的操作是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(6)Na2CO3、NaHCO3混合溶液中,C的总浓度c总=　　　　 mol·L-1(写出计算式)。
答案　(1)三颈烧瓶　恒压滴液漏斗
(2)先用大量的水冲洗,然后涂上稀硼酸溶液减小对皮肤的腐蚀
(3)将混合溶液中的碳酸氢钠完全转化为碳酸钠
保证碳酸根离子沉淀完全
(4)便于控制温度,且受热均匀
(5)使半滴溶液悬于管口,将锥形瓶内壁与管口接触,使液滴流出
(6)
解析　本题是一道含量测定类的实验题,先用NaOH溶液将碳酸氢钠完全转化为碳酸钠,再根据滴定实验的有关操作并结合EDTA与Ca2+按物质的量之比1∶1反应进行计算解题。(1)由图可知,仪器①的名称是三颈烧瓶;②的名称是恒压滴液漏斗;(2)NaOH溶液有腐蚀性,会腐蚀皮肤,若不慎将NaOH溶液沾到皮肤上,应先用大量的水冲洗,然后涂上稀硼酸溶液减小对皮肤的腐蚀;(3)在搅拌下滴加NaOH溶液,调pH至11,可以将混合溶液中的碳酸氢钠完全转化为碳酸钠;加入过量的CaCl2溶液可以保证碳酸根离子沉淀完全;(4)本实验所需温度低于100 ℃,可以采用水浴加热,水浴加热便于控制温度,且受热均匀;(5)使滴定管尖嘴处悬垂的半滴标准溶液加入锥形瓶中的操作是:使半滴溶液悬于管口,将锥形瓶内壁与管口接触,使液滴流出;(6)消耗EDTA溶液平均体积为V2 mL,则配制的溶液中含有钙离子的物质的量为×c2·V2×10-3 mol,所以Na2CO3、NaHCO3混合溶液中,C-1 mol·L-1。
大题通关练(五)　化学综合实验题
1.(2025·黑吉辽内蒙古卷)某实验小组采用如下方案实现了对甲基苯甲酸的绿色制备。
反应:
步骤:
Ⅰ.向反应管中加入0.12 g对甲基苯甲醛和1.0 mL 丙酮,光照,连续监测反应进程。
Ⅱ.5 h时,监测结果显示反应基本结束,蒸去溶剂丙酮,加入过量稀NaOH溶液,充分反应后,用乙酸乙酯洗涤,弃去有机层。
Ⅲ.用稀盐酸调节水层pH=1后,再用乙酸乙酯萃取。
Ⅳ.用饱和食盐水洗涤有机层,无水Na2SO4干燥,过滤,蒸去溶剂,得目标产物。
回答下列问题:
(1)相比KMnO4作氧化剂,该制备反应的优点为　　　　　　　　　　　　、
　　　　　　　　　　　　(答出2条即可)。
(2)根据反应液的核磁共振氢谱(已去除溶剂H的吸收峰,谱图中无羧基H的吸收峰)监测反应进程如图。已知峰面积比a∶b∶c∶d=1∶2∶2∶3,a∶a'=2∶1。反应2 h时,对甲基苯甲醛转化率约为　　　　 %。
(3)步骤Ⅱ中使用乙酸乙酯洗涤的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)步骤Ⅲ中反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　、
　　　　　　　　　　　　。
(5)用同位素示踪法确定产物羧基O的来源。丙酮易挥发,为保证18O2气氛,通18O2前,需先使用“循环冷冻脱气法”排出装置中(空气中和溶剂中)的16O2,操作顺序为①→②→　　　　→　　　　→　　　　(填序号),重复后四步操作数次。
①关闭阀门
②液氮冷冻反应液
③打开阀门抽气
④反应液恢复室温
同位素示踪结果如表所示,则目标产物中羧基O来源于醛基和　　　　。
反应条件 质谱检测目标产物相对分子质量
太阳光,18O2,室温,CH3COCH3,5 h 138
太阳光,空气,室温,CH3C18OCH3,5 h 136
答案　(1)原料更易得　副产物少　(2)50
(3)除去未反应的
(4)H++OH-===H2O　H++—→
(5)③　①　④　氧气
解析　(1)该反应使用空气作氧化剂,故相比KMnO4作氧化剂而言,空气更易得,且能防止—CH3被氧化,减少副产物的生成。(2)由题给信息可知,反应时间为0 h时,峰a、b、c、d分别表示醛基H、苯环H、苯环H和甲基H,反应2 h时,峰面积a∶a'为2∶1,即2 h时转化的对甲基苯甲醛的量为起始时的,则反应2 h时,对甲基苯甲醛的转化率为×100%=50%。(3)步骤Ⅱ中加入过量稀NaOH溶液后,对甲基苯甲酸转化为可溶于水的对甲基苯甲酸钠,故采用乙酸乙酯洗涤时,可除去未反应完全的对甲基苯甲醛,从而提高目标产物纯度。(4)步骤Ⅲ中加入稀盐酸除去步骤Ⅱ中过量的NaOH,离子方程式为H++OH-===H2O;同时稀盐酸可使步骤Ⅱ中产生的转化为,离子方程式为H++—→。(5)具支试管中盛有溶剂及空气,故循环冷冻脱气时,须先关闭阀门,然后使用液氮冷冻反应液,待具支试管中的反应液冷冻后,打开阀门抽出其中的空气,然后关闭阀门,最后反应液恢复至室温,重复后四步操作数次,使装置中的16O2全部排出。若对甲基苯甲酸中羧基O均为16O,则其相对分子质量为136,而表中第一组信息显示其相对分子质量为138,故羧基中1个O为18O,比较反应条件可知,第一组产物中的18O来自18O2,故目标产物中羧基O来源于醛基和氧气。
2.(2025·山东聊城三模)氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵是制备热敏材料VO2的原料,其化学式为(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O,制备的实验流程如下:
V2O5VOCl2溶液粗产品
已知:VO2+在酸性条件下易被氧化。
(1)步骤1的反应装置如图所示(夹持及加热装置略去,下同)。仪器b的名称为　　　　　　,N2H4·2HCl的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)步骤2可在如下装置中进行:
①接口的连接顺序为c→　　　　　　　　　　　　。
②连接好装置,　　　　　　,加入试剂,关闭K2、打开K1,一段时间后,关闭K1、打开K2,充分反应。
③实验结束,利用饱和NH4HCO3溶液洗涤D中所得晶体,检验晶体已洗涤干净的操作是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(3)测定产品纯度
称取a g样品用稀硫酸溶解后,加入V1 mL c1 mol·L-1酸性KMnO4溶液将VO2+转化成V,向反应后溶液中滴加c2 mol·L-1 NaNO2标准溶液,至剩余酸性KMnO4溶液恰好完全反应[N+H+—→N+Mn2++H2O](未配平),重复实验3次,平均消耗NaNO2标准溶液V2 mL。
①粗产品中氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵(摩尔质量为M g·mol-1)的质量分数表达式为　　　　　　%(用含M、a、c1、V1、c2、V2的代数式表示)。
②若步骤2直接关闭K1、打开K2进行实验,则产品纯度　　　　　　(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
答案　(1)恒压滴液漏斗　还原V2O5
(2)①a→b→f→g→d→(e)　②检查装置气密性
③取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加稀硝酸使溶液呈酸性,再滴加AgNO3溶液,若不产生白色沉淀,则证明晶体已洗涤干净
(3)①　②偏低
解析　(1)仪器b的名称为恒压滴液漏斗;V2O5作氧化剂,则N2H4 2HCl表现出还原性,则N2H4 2HCl作用是还原V2O5;(2)①由分析可知,装置连接顺序是B→A→D→C,,则接口的连接顺序为c→a→b→f→g→d→(e);②连接好装置,装药品前需要检查装置气密性;③实验结束,利用饱和NH4HCO3溶液洗涤D中所得晶体,晶体不含有氯离子则已洗涤干净,操作是取少量最后一次洗涤液于试管中,滴加稀硝酸使溶液呈酸性,再滴加AgNO3溶液,若不产生白色沉淀,则证明晶体已洗涤干净;(3)①由2KMnO4~5N,可求出过量的KMnO4的物质的量为×c2V2×10-3 mol;则与VO2+反应的KMnO4的物质的量为,c1V1×10-3mol-×c2V2×10-3 mol;由关系式KMnO4~5VO2+,可求出VO2+的物质的量为5(c1V1×10-3-×c2V2×10-3) mol=(5c1V1-2c2V2)×10-3 mol,所以样品中氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵(摩尔质量为M g·mol-1)的质量分数为×100%=%;②若步骤2直接关闭K1、打开K2进行实验,没有将空气排干净,则VO2+会提前被氧化,导致酸性高锰酸钾氧化VO2+的量偏少,需要消耗更多的NaNO2标准液,即V2偏大,根据公式可知,样品纯度偏低。
3.(2025·山东青岛一模)无水CrCl3易水解,650 ℃以上升华,常用于有机合成。设计以下实验制无水CrCl3并测定产品纯度。回答下列问题。
Ⅰ.制备CrCl3·6H2O
K2Cr2O7与浓盐酸在加热条件下制备CrCl3,反应后经一系列操作得CrCl3·6H2O。
(1)K2Cr2O7与浓盐酸反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　。
Ⅱ.制备无水CrCl3
CrCl3·6H2O与SOCl2蒸气加热反应制CrCl3装置如图(夹持及部分加热装置省略)。SOCl2沸点为76 ℃,遇水极易反应。
(2)B中盛放的试剂为　　　　　　。装置F中盛放碱石灰,作用为　　　　　　　　　　　　。
(3)装置D中反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(4)实验开始时,通入CO2排出装置内空气后,再　　　　　　 (填控制止水夹的操作),将SOCl2带入装置D。
(5)实验过程中,连接管需间歇性加热,其目的是　　　　　　　　　　　　。
Ⅲ.测定无水CrCl3的纯度
①称取制备的无水CrCl3 1.000 g,溶于水后定容至100 mL。
②取25.00 mL溶液于碘量瓶中,加入稍过量的Na2O2充分反应,再加入H2SO4将Cr3+转化为Cr2;煮沸、冷却后再加入过量KI固体,加塞摇匀。
③加入少量淀粉溶液,再用0.100 0 mol·L-1的Na2S2O3标准溶液滴定,平行滴定三次,平均消耗Na2S2O3溶液30.00 mL。
已知:Cr2+I-+H+—→I2+Cr3++H2O(未配平);I2+S2—→S4+I-(未配平)。
(6)样品中无水CrCl3的质量分数为　　　　　　。若步骤②中未煮沸,则测得的无水CrCl3的质量分数　　　　　　(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
答案　(1)Cr2+14H++6Cl-===2Cr3++3Cl2↑+7H2O
(2)浓硫酸　吸收SO2和HCl,防止污染空气,防止空气中的水蒸气进入装置
(3)CrCl3·6H2O+6SOCl2CrCl3+6SO2+12HCl
(4)关闭K1,打开K2、K3
(5)防止CrCl3冷却凝固堵塞连接管
(6)63.40%　偏高
解析　(1)K2Cr2O7中Cr为+7价,浓盐酸中Cl为-1价,两者发生氧化还原反应,故离子方程式为Cr2+14H++6Cl-===2Cr3++3Cl2↑+7H2O;(2)由图可知,装置A产生CO2,排尽装置中的空气,由于SOCl2沸点为76 ℃,遇水极易反应,故装置B盛放的应为浓硫酸,用于干燥CO2;CrCl3·6H2O与SOCl2蒸气加热制CrCl3的反应为CrCl3·6H2O+6SOCl2CrCl3+6SO2+12HCl,会产生SO2和HCl,污染空气,故装置F中盛放碱石灰,作用为吸收SO2和HCl,防止污染空气并防止空气中的水蒸气进入装置;(3)装置D中反应的化学方程式为CrCl3·6H2O+6SOCl2CrCl3+6SO2+12HCl;(4)实验开始时,通入CO2排出装置内空气后,再关闭K1,打开K2、K3,利用CO2气流经C瓶将SOCl2蒸气带入装置D;(5)由于无水CrCl3易水解,650 ℃以上升华,故实验过程中,连接管需间歇性加热,其目的是为了防止CrCl3冷却凝固堵塞连接管;(6)滴定反应相应离子方程式为Cr2+6I-+14H+===2Cr3++3I2+7H2O,I2+2S2,2Cr3+~3I2~6Na2S2O3,故3n(CrCl3)=n(Na2S2O3),故无水CrCl3的质量分数为×100%=63.40%;步骤②取25.00 mL溶液于碘量瓶中,加入稍过量的Na2O2充分反应,再加入H2SO4将Cr3+转化为Cr2;煮沸、冷却后再加入过量KI固体,煮沸是为了除去H2O2,若不煮沸,H2O2也会将I-氧化为I2,则消耗的Na2S2O3多,故测得的无水CrCl3的质量分数偏高。
4.(2025·黑龙江吉林二模)某化学兴趣小组利用邻二氮菲(C12H8N2)分光光度法测定水中微量铁。
已知:
ⅰ.在pH为2~9溶液中,邻二氮菲与Fe2+生成稳定的橙红色配合物,显色反应为3C12H8N2+Fe2+===[Fe(C12H8N2)3]2+
ⅱ.根据朗伯比耳定律:A=εcL,当入射光波长λ及光程L(比色皿厚度)一定时,在一定浓度范围内,有色物质的吸光度A与该物质的浓度c成正比。
Ⅰ.溶液配制
(1)用滴定管量取100 μg·mol-1铁储备液10.00 mL,置于100 mL棕色容量瓶中加入2.0 mL 6 mol·L-1 HCl溶液,用蒸馏水稀释至刻度,摇匀,得到10 μg·mol-1铁标准溶液。此过程中除了用到容量瓶、滴定管和玻璃棒外,还需要的仪器有　　　　　　(填字母)。洁净的容量瓶在使用之前需要进行的操作是　　　　　　。
Ⅱ.邻二氮菲-Fe2+吸收曲线的绘制
(2)用滴定管量取铁标准溶液10 μg·mol-1 6.00 mL,经试剂处理后采用不同的波长λ为横坐标,由计算机绘制A与λ的吸收曲线如图,确定最大吸收波长λmax。
在显色前,首先用盐酸羟胺(NH2OH·HCl,强电解质)将Fe3+还原成Fe2+。其反应离子方程式为　　　　　　。试剂处理时需要加入5 mL CH3COOH-CH3COONa缓冲溶液使溶液的pH保持在合适范围,若pH过高,会造成　　　　　　　　　　　　; 若pH过低,会造成　　　　　　。
(3)邻二氮菲-Fe2+配合物中配位原子个数为　　　　　　。
(4)从吸收曲线可知,邻二氮菲-Fe2+配合物最大吸收波长λmax=510 nm,在此波长下,该配合物的摩尔吸光系数ε510=1.1×104 L·mol-1·cm-1,若某次测量时溶液的吸光度A=0.412,比色皿厚度1 cm,则溶液中Fe2+的浓度为　　　　　　 mol·L-1(保留两位有效数字)。
答案　(1)D　检漏
(2)2NH2OH·H++2Fe3+===N2↑+2Fe2++2H2O+4H+　亚铁离子转化为氢氧化亚铁沉淀　造成邻二氮菲中氮原子质子化,使得其配位能力降低
(3)6　(4)3.7×10-5
解析　(1)此过程中除了用到容量瓶、滴定管和玻璃棒外,还需要的仪器有定容需要的胶体滴管,故选D。洁净的容量瓶在使用之前需要进行的操作是检漏,防止配制过程中漏液;(2)盐酸羟胺(NH2OH·HCl,强电解质)将Fe3+还原成Fe2+,反应过程中铁离子被还原为亚铁离子,则氮元素被氧化为氮气,结合电子守恒,其反应离子方程式为2NH2OH·H++2Fe3+===N2↑+2Fe2++2H2O+4H+;试剂处理时需要加入5 mL CH3COOH-CH3COONa缓冲溶液使溶液的pH保持在合适范围,若pH过高,会造成亚铁离子转化为氢氧化亚铁沉淀,若pH过低,会造成邻二氮菲中氮原子质子化,使得其配位能力降低;(3)邻二氮菲-Fe2+配合物中亚铁离子提供空轨道、氮提供孤电子对形成配位键,结合3C12H8N2+Fe2+===[Fe(C12H8N2)3]2+,1个亚铁离子和3个C12H8N2形成配合物,则配位原子个数为6;(4)根据朗伯比耳定律:A=εcL,0.412=1.1×104 L·mol-1·cm-1×c×1 cm,则溶液中Fe2+的浓度为3.7×10-5 mol·L-1。
5.(2025·河南卷)某研究小组设计了如下实验测定某药用硫黄中硫的含量,其中硫转化的总反应为S+2OH-+3H2O2===S+4H2O。
主要实验步骤如下:
Ⅰ.如图所示,准确称取m g细粉状药用硫黄于①中,并准确加入V1 mL KOH乙醇溶液(过量),加入适量蒸馏水,搅拌,加热回流。待样品完全溶解后,蒸馏除去乙醇。
Ⅱ.室温下向①中加入适量蒸馏水,搅拌下缓慢滴加足量30% H2O2溶液,加热至100 ℃,保持20 min,冷却至室温。
Ⅲ.将①中溶液全部转移至锥形瓶中,加入2滴甲基橙指示剂,用c mol·L-1 HCl标准溶液滴定至终点,消耗HCl溶液体积为V2 mL。
Ⅳ.不加入硫黄,重复步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ做空白实验,消耗HCl标准溶液体积为V3 mL。计算样品中硫的质量分数。
Ⅴ.平行测定三次,计算硫含量的平均值。
回答下列问题:
(1)仪器①的名称是　　　　　　;②的名称是　　　　　　。
(2)步骤Ⅰ中,乙醇的作用是　　　　　　　　　　　　。
(3)步骤Ⅰ中,样品完全溶解后,必须蒸馏除去乙醇的原因是　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　。
(4)步骤Ⅱ中不宜采用水浴加热的原因是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
步骤Ⅱ结束后,若要检验反应后溶液中的S,实验操作是　　　　　　　　　　　　。
(5)步骤Ⅲ中,判断滴定达到终点的现象为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(6)单次样品测定中硫的质量分数可表示为　　　　(写出计算式)。
答案　(1)圆底烧瓶　球形冷凝管
(2)作溶剂,溶解硫黄　(3)防止乙醇被过氧化氢氧化,干扰后续滴定　(4)水浴加热不能持续保持100 ℃　取少量溶液于试管中,先加入足量盐酸酸化,再加入氯化钡溶液,若有白色沉淀生成,则溶液中含有S,反之不含S　(5)加入最后半滴HCl标准溶液,溶液恰好由黄色变为橙色,且半分钟内颜色不恢复　(6)×100%
解析　(1)由图中仪器构造特点可知,仪器①的名称是圆底烧瓶,仪器②的名称是球形冷凝管。(2)由于S难溶于水,微溶于乙醇,故步骤Ⅰ中乙醇的作用是作溶剂,溶解硫黄。(3)由于过氧化氢能将乙醇氧化,干扰后续滴定,故步骤Ⅰ中,样品完全溶解后必须蒸馏除去乙醇。(4)由于水浴加热不能持续保持100 ℃,故步骤Ⅱ中不宜采用水浴加热。步骤Ⅱ结束后,若要检验反应后溶液中的S,实验操作是取少量溶液于试管中,先加入足量盐酸酸化,再加入氯化钡溶液,若有白色沉淀生成,则溶液中含有S,反之不含S。(5)步骤Ⅲ中是用盐酸标准溶液滴定溶液中过量的碱,指示剂为甲基橙,故判断滴定达到终点的现象为加入最后半滴HCl标准溶液,溶液恰好由黄色变为橙色,且半分钟内颜色不恢复。(6)不加入硫黄进行步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ做空白实验,消耗HCl标准溶液体积为V3 mL,由此可知,起始加入的n(KOH)=cV3×10-3 mol。加入硫黄进行步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ操作,用c mol·L-1 HCl标准溶液滴定至终点,消耗HCl标准溶液体积为V2 mL,由此可知,与S反应后剩余的KOH的物质的量为cV2×10-3 mol,故与单质硫反应消耗的KOH的物质的量为c(V3-V2)×10-3 mol,结合题中所给的离子方程式可知,样品中硫的物质的量为 mol,故单次样品测定中硫的质量分数可表示为×100%。

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