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专题十六 化学实验探究五年高考化学真题分类训练（2019-2023）Word版含解析
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这是一份专题十六 化学实验探究五年高考化学真题分类训练（2019-2023）Word版含解析，共37页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题
1. [2023浙江1月选考，3分]探究铁及其化合物的性质，下列方案设计、现象和结论都正确的是( D )
[解析]往FeCl2 溶液中加入Zn 片，发生反应Fe2++ZnFe+Zn2+ ，Fe2+ 的氧化能力比Zn2+ 的强，A 项错误；往Fe2SO43 溶液中滴加KSCN 溶液，发生反应Fe3++3SCN−⇌FeSCN3 ，溶液变血红色，再加入少量K2SO4 固体，对平衡无影响，故不能说明Fe3+ 与SCN− 的反应不可逆，B 项错误；若食品脱氧剂样品中有+3 价铁，铁粉与+3 价铁发生反应Fe+2Fe3+3Fe2+ ，滴加KSCN 溶液，溶液呈浅绿色，C 项错误；向沸水中逐滴加5～6 滴饱和FeCl3 溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，得到FeOH3 胶体，持续煮沸，FeOH3 胶体发生聚沉，析出红褐色沉淀，D 项正确。
二、非选择题
2. [2022全国甲卷，15分]硫化钠可广泛用于染料、医药行业。工业生产的硫化钠粗品中常含有一定量的煤灰及重金属硫化物等杂质。硫化钠易溶于热乙醇，重金属硫化物难溶于乙醇。实验室中常用95% 乙醇重结晶纯化硫化钠粗品。回答下列问题：
（1） 工业上常用芒硝Na2SO4⋅10H2O 和煤粉在高温下生产硫化钠，同时生成CO ，该反应的化学方程式为Na2SO4⋅10H2O+4C高温Na2S+4CO↑+10H2O 。
[解析]根据题干信息可知反应方程式为Na2SO4⋅10H2O+4C高温Na2S+4CO↑+10H2O 。
（2） 溶解回流装置如图所示，回流前无需加入沸石，其原因是粗品含有难溶于乙醇的煤灰、重金属硫化物等固体，有“沸石”作用。回流时，烧瓶内气雾上升高度不宜超过冷凝管高度的1/3 。若气雾上升过高，可采取的措施是停止加热，加快冷凝管内冷凝水的流速。
[解析]回流前无需加入沸石，说明有物质可以代替沸石，由题干信息可知，粗品中含有煤灰、重金属硫化物等固体，具有“沸石”的作用。回流时，烧瓶内气雾上升高度不宜超过冷凝管高度的1/3 ，若气雾上升过高，需要将温度降下来，故可采取的措施是停止加热，加快冷凝管内冷凝水的流速。
（3） 回流时间不宜过长，原因是防止Na2S 被氧化。回流结束后，需进行的操作有①停止加热 ②关闭冷凝水③移去水浴，正确的顺序为D （填标号）。
A.①②③ B.③①②
C.②①③ D.①③②
[解析]回流时间不宜过长，原因是避免Na2S 接触空气被氧化。回流结束后，应将反应液的温度降下来，故先停止加热，移去水浴，最后关闭冷凝水。
（4） 该实验热过滤操作时，用锥形瓶而不能用烧杯接收滤液，其原因是防止液体沿烧杯内壁流下过程中与空气接触使Na2S 被氧化。热过滤除去的杂质为煤灰、重金属硫化物。若滤纸上析出大量晶体，则可能的原因是温度逐渐恢复至室温（合理即可）。
[解析]该实验热过滤操作时，用锥形瓶而不能用烧杯接收滤液，其原因是防止液体沿烧杯内壁流下过程中与空气接触使Na2S 被氧化。煤灰、重金属硫化物难溶于热乙醇，可以通过热过滤除去。由于硫化钠易溶于热乙醇，过滤后温度逐渐恢复至室温，滤纸上便会析出大量晶体。
（5） 滤液冷却、结晶、过滤，晶体用少量常温下的乙醇洗涤，干燥，得到Na2S⋅xH2O 。
[解析]滤液冷却、结晶、过滤，晶体用少量常温下的乙醇(Na2S 的溶解少、损失少) 洗涤，干燥后，得到Na2S⋅xH2O 。
3. [2021河北，14分]化工专家侯德榜发明的侯氏制碱法为我国纯碱工业和国民经济发展做出了重要贡献，某化学兴趣小组在实验室中模拟并改进侯氏制碱法制备NaHCO3 ,进一步处理得到产品Na2CO3 和NH4Cl 。实验流程如图:
回答下列问题：
（1） 从A∼E 中选择合适的仪器制备NaHCO3 ,正确的连接顺序是aefbcd （按气流方向，用小写字母表示）。为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下，可将分液漏斗上部的玻璃塞打开或将分液漏斗上部玻璃塞上的凹槽与分液漏斗上口颈部的小孔对齐。
[解析]制备NaHCO3 的原理是向饱和氨盐水中通入CO2 ，A 为CO2 的发生装置，制得的CO2 中含有H2O 、HCl ，通过D 除去HCl ，再通过B 制备NaHCO3 ，最后用C 吸收逸出的NH3 和CO2 ，正确的连接顺序为aefbcd 。
（2） B中使用雾化装置的优点是增大饱和氨盐水和CO2 的接触面积，增加CO2 的吸收效率。
[解析]B 中使用雾化装置，可以增大饱和氨盐水和CO2 的接触面积，增加CO2 的吸收效率。
（3） 生成NaHCO3 的总反应的化学方程式为NaCl+NH3⋅H2O+CO2NaHCO3↓+NH4Cl 。
[解析]生成NaHCO3 的总反应的化学方程式为NaCl+NH3⋅H2O+CO2NaHCO3↓+NH4Cl 。
（4） 反应完成后，将B中U 形管内的混合物处理得到固体NaHCO3 和滤液:
① 对固体NaHCO3 充分加热，产生的气体先通过足量浓硫酸，再通过足量Na2O2 ,Na2O2 增重0.14g ,则固体NaHCO3 的质量为0.84g 。
[解析]根据2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑ 、2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2 ，Na2O2 增重0.14g ，则CO2 的物质的量为0.14g×22MCO2−MO2=0.14g×256g⋅ml−1=0.005ml ，进而得出nNaHCO3=0.01ml ，mNaHCO3=0.84g 。
② 向滤液中加入NaCl 粉末，存在NaCls+NH4Claq→NaClaq+NH4Cls 过程。为使NH4Cl 沉淀充分析出并分离，根据NaCl 和NH4Cl 溶解度曲线，需采用的操作为降温结晶、过滤、洗涤、干燥。
[解析]根据NaCl 和NH4Cl 的溶解度曲线可知，NH4Cl 的溶解度受温度影响较大，而NaCl 的溶解度受温度影响不大，要使NH4Cl 沉淀充分析出并分离，需采取的操作为降温结晶、过滤、洗涤、干燥。
（5） 无水Na2CO3 可作为基准物质标定盐酸浓度。称量前，若无水Na2CO3 保存不当,吸收了一定量水分，用其标定盐酸浓度时，会使结果A （填标号）。
A. 偏高B. 偏低C. 不变
[解析]若无水Na2CO3 保存不当，吸收了一定量水分，用其标定盐酸浓度时，消耗的Na2CO3 溶液的体积偏大，会使结果偏高。
4. [2020山东，12分]某同学利用Cl2 氧化K2MnO4 制备KMnO4 的装置如图所示（夹持装置略）：
已知：锰酸钾K2MnO4 在浓强碱溶液中可稳定存在，碱性减弱时易发生反应：
3MnO42−+2H2O2MnO4−+MnO2↓+4OH−
回答下列问题：
（1） 装置A中a 的作用是平衡气压，使浓盐酸顺利滴下；装置C中的试剂为NaOH 溶液；装置A中制备Cl2 的化学方程式为CaClO2+4HClCaCl2+2Cl2↑+2H2O 。
[解析]装置A 中a 的作用是平衡气压，使浓盐酸能够顺利滴下。该实验过程中有毒性较大的氯气参与反应，故装置C 中盛放NaOH 溶液，用于吸收有毒气体氯气，防止其逸出污染空气。酸性条件下，ClO− 与Cl− 发生氧化还原反应（归中反应）生成氯气，故装置A 中制备Cl2 的化学方程式是CaClO2+4HClCaCl2+2Cl2↑+2H2O 。
（2） 上述装置存在一处缺陷，会导致KMnO4 产率降低，改进的方法是在装置A 、B 之间加装盛有饱和食盐水的洗气瓶。
[解析]盐酸具有挥发性，则用浓盐酸制备的Cl2 中含有HCl 杂质，该杂质进入装置B 中会使溶液碱性减弱，而溶液碱性减弱时MnO42− 易发生歧化反应生成MnO4− 和MnO2 ,又HCl 还可还原装置B 中生成的KMnO4 ，导致产物损失，改进的方法是在装置A 和装置B 之间加装盛有饱和食盐水的洗气瓶，以除去Cl2 中的HCl 杂质。
（3） KMnO4 常作氧化还原滴定的氧化剂，滴定时应将KMnO4 溶液加入酸式（填“酸式”或“碱式”）滴定管中；在规格为50.00mL 的滴定管中，若KMnO4 溶液起始读数为15.00mL ，此时滴定管中KMnO4 溶液的实际体积为C （填标号）。
C.大于35.00mL D.小于15.00mL
[解析]KMnO4 具有强氧化性，可腐蚀橡胶管，因此KMnO4 溶液应采用酸式滴定管盛装。滴定管的构造特点是0刻度在上，最大刻度在下，最大刻度线下仍然存在一定容积，因此滴定管起始读数为15.00mL 时，滴定管中KMnO4 溶液的实际体积大于35.00mL （即50.00mL−15.00mL ），C 项正确。
（4） 某FeC2O4⋅2H2O 样品中可能含有的杂质为Fe2C2O43 、H2C2O4⋅2H2O ，采用KMnO4 滴定法测定该样品的组成，实验步骤如下：
Ⅰ.称取mg 样品于锥形瓶中，加入稀H2SO4 溶解，水浴加热至75℃ 。用cml⋅L−1 的KMnO4 溶液趁热滴定至溶液出现粉红色且30s 内不褪色，消耗KMnO4 溶液V1mL 。
Ⅱ.向上述溶液中加入适量还原剂将Fe3+ 完全还原为Fe2+ ，加入稀H2SO4 酸化后，在75℃ 继续用KMnO4 溶液滴定至溶液出现粉红色且30s 内不褪色，又消耗KMnO4 溶液V2mL 。
样品中所含H2C2O4⋅2H2OM=126g⋅ml−1 的质量分数表达式为0.315cV1−3V2m×100% 。
下列关于样品组成分析的说法，正确的是B 、D （填标号）。
A.V1V2=3 时，样品中一定不含杂质
B.V1V2 越大，样品中H2C2O4⋅2H2O 含量一定越高
C.若步骤Ⅰ中滴入KMnO4 溶液不足，则测得样品中Fe 元素含量偏低
D.若所用KMnO4 溶液实际浓度偏低，则测得样品中Fe 元素含量偏高
[解析]设FeC2O4⋅2H2O 、Fe2C2O43 、H2C2O4⋅2H2O 的物质的量分别为x 、y 、z ，则由实验步骤Ⅰ和实验步骤Ⅱ反应过程中得失电子守恒可列等式：3x/5+6y/5+2z/5=cV1×10−3ml① 、x/5+2y/5=cV2×10−3ml② ,联立①②两式，解得z=52cV1−3V2×10−3ml ，则样品中所含H2C2O4⋅2H2O 的质量分数为z×126g⋅ml−1mg×100%=0.315cV1−3V2m×100% 。当V1V2=3 时，则3x5+6y5+2z5x5+2y5=3 ,z=0 ,但y 不一定等于0，A 项错误；由上述分析知样品中H2C2O4⋅2H2O 的质量分数为0.315cV1−3V2m×100% ,则V1V2 越大，样品中H2C2O4⋅2H2O 含量一定越高，B 项正确；若实验步骤Ⅰ中滴入的高锰酸钾溶液不足，则实验步骤Ⅰ所得混合液中残留C2O42− ，实验步骤Ⅱ中消耗高锰酸钾溶液偏多，测得样品中Fe 元素含量偏高，C 项错误；结合上述分析知Fe 元素的质量分数为56×5cV2×10−3m×100% ,若所用高锰酸钾溶液实际浓度偏低，则得到的V2 偏大，测得样品中Fe 元素含量偏高，D 项正确。
题组二
1. [2022全国乙卷，14分]二草酸合铜（Ⅱ）酸钾K2[CuC2O42] 可用于无机合成、功能材料制备。实验室制备二草酸合铜（Ⅱ）酸钾可采用如下步骤：
Ⅰ.取已知浓度的CuSO4 溶液，搅拌下滴加足量NaOH 溶液，产生浅蓝色沉淀。加热，沉淀转变成黑色，过滤。
Ⅱ.向草酸H2C2O4 溶液中加入适量K2CO3 固体，制得KHC2O4 和K2C2O4 混合溶液。
Ⅲ.将Ⅱ的混合溶液加热至80∼85℃ ，加入Ⅰ中的黑色沉淀。全部溶解后，趁热过滤。
Ⅳ.将Ⅲ的滤液用蒸汽浴加热浓缩，经一系列操作后，干燥，得到二草酸合铜（Ⅱ）酸钾晶体，进行表征和分析。
回答下列问题：
（1） 由CuSO4⋅5H2O 配制Ⅰ中的CuSO4 溶液，下列仪器中不需要的是分液漏斗、球形冷凝管（填仪器名称）。
[解析]由CuSO4⋅5H2O 配制Ⅰ中的CuSO4 溶液，称量CuSO4⋅5H2O 的质量，用到电子天平；溶解晶体用到烧杯；加水用到量筒，故不需要分液漏斗、球形冷凝管。
（2） 长期存放的CuSO4⋅5H2O 中，会出现少量白色固体，原因是晶体部分失去结晶水（风化）。
[解析]长期存放的CuSO4⋅5H2O 固体在空气中部分失去结晶水（风化），会出现少量白色CuSO4 固体。
（3） Ⅰ中的黑色沉淀是CuO（写化学式）。
[解析]Ⅰ中取已知浓度的CuSO4 溶液，搅拌下滴加足量NaOH 溶液，产生浅蓝色CuOH2 沉淀。加热，CuOH2 沉淀脱水转变成黑色的CuO 。
（4） Ⅱ中原料配比为nH2C2O4:nK2CO3=1.5:1 ，写出反应的化学方程式3H2C2O4+2K2CO32KHC2O4+K2C2O4+2CO2↑+2H2O 。
[解析]根据Ⅱ中原料配比为nH2C2O4:nK2CO3=1.5:1 ，可以得到反应的化学方程式是3H2C2O4+2K2CO32KHC2O4+K2C2O4+2CO2↑+2H2O 。
（5） Ⅱ中，为防止反应过于剧烈而引起喷溅，加入K2CO3 应采取分批加入的方法。
[解析]Ⅱ中反应生成CO2 ，产生CO2 过快易引起喷溅，为避免CO2 产生过快，应采取分批加入K2CO3 的方法。
（6） Ⅲ中应采用水浴进行加热。
[解析]Ⅲ中将混合溶液加热至80∼85℃ ，应采用水浴加热。
（7） Ⅳ中“一系列操作”包括冷却结晶、过滤、洗涤。
[解析]Ⅳ中“将Ⅲ的滤液用蒸汽浴加热浓缩，经一系列操作后，干燥，得到二草酸合铜（Ⅱ）酸钾晶体”，“一系列操作”在“加热浓缩”与“干燥”之间，故“一系列操作”包括冷却结晶、过滤、洗涤。
2. [2021全国乙卷，14分]氧化石墨烯具有稳定的网状结构，在能源、材料等领域有着重要的应用前景。通过氧化剥离石墨制备氧化石墨烯的一种方法如下（装置如图所示）：
Ⅰ.将浓H2SO4 、NaNO3 、石墨粉末在c 中混合，置于冰水浴中。剧烈搅拌下，分批缓慢加入KMnO4 粉末。塞好瓶口。
Ⅱ.转至油浴中，35℃ 搅拌1小时，缓慢滴加一定量的蒸馏水，升温至98℃ 并保持1小时。
Ⅲ.转移至大烧杯中，静置冷却至室温。加入大量蒸馏水，而后滴加H2O2 至悬浊液由紫色变为土黄色。
Ⅳ.离心分离，稀盐酸洗涤沉淀。
Ⅴ.蒸馏水洗涤沉淀。
Ⅵ .冷冻干燥，得到土黄色的氧化石墨烯。
回答下列问题：
（1） 装置图中，仪器a 、c 的名称分别是滴液漏斗、三颈烧瓶，仪器b 的进水口是d （填字母）。
[解析]结合题图装置可知仪器a 、c 分别为滴液漏斗和三颈烧瓶。仪器b 为球形冷凝管，为使冷却水充满冷凝管，需从d 口进水，e 口出水。
（2） 步骤Ⅰ中，需分批缓慢加入KMnO4 粉末并使用冰水浴，原因是防止反应过快，降低KMnO4 分解损失。
[解析]结合步骤Ⅰ可知，KMnO4 粉末与石墨粉的反应为放热反应，分批缓慢加入KMnO4 粉末，并将三颈烧瓶置于冰水浴中降温，能防止反应过快，降低KMnO4 分解损失。
（3） 步骤Ⅱ中的加热方式采用油浴，不使用热水浴，原因是加热温度接近水的沸点，油浴更易控温。
[解析]步骤Ⅱ中加热温度为98℃ ，温度接近水的沸点，且持续时间较长，油浴更容易控温，故选择油浴更适宜。
（4） 步骤Ⅲ中，H2O2 的作用是2MnO4−+5H2O2+6H+2Mn2++8H2O+5O2↑ （以离子方程式表示）。
[解析]结合步骤Ⅲ的实验现象可知加入的H2O2 用于除去过量的KMnO4 ，其反应的离子方程式为2MnO4−+5H2O2+6H+2Mn2++8H2O+5O2↑ 。
（5） 步骤Ⅳ中，洗涤是否完成，可通过检测洗出液中是否存在SO42− 来判断。检测的方法是取少量洗出液，滴加BaCl2 溶液，若没有白色沉淀生成，已洗涤完全。
[解析]检验洗出液中是否含有SO42− 时，可取少量洗出液，滴加BaCl2 溶液，若溶液中没有白色沉淀生成，即可说明已洗涤完全。
（6） 步骤Ⅴ可用pH 试纸检测来判断Cl− 是否洗净，其理由是H+ 与OH− 、Cl− 电荷平衡，洗出液接近中性时，可认为Cl− 洗净。
[解析]步骤Ⅴ中用蒸馏水洗涤沉淀时，洗涤液中H+ 与OH− 、Cl− 电荷平衡，当洗出液接近中性时，可认为Cl− 已洗净，故实验可用pH 试纸检验Cl− 是否洗涤干净。
3. [2021山东，13分]六氯化钨WCl6 可用作有机合成催化剂，熔点为283℃ ，沸点为340℃ ，易溶于CS2 ，极易水解。实验室中，先将三氧化钨WO3 还原为金属钨W 再制备WCl6 ，装置如图所示（夹持装置略）。回答下列问题：
（1） 检查装置气密性并加入WO3 。先通N2 ，其目的是排除装置中空气；一段时间后，加热管式炉，改通H2 ，对B处逸出的H2 进行后续处理。仪器A的名称为直形冷凝管，证明WO3 已被完全还原的现象是不再有水凝结。
[解析]由题意知，需通入H2 还原WO3 ，故检查装置气密性并加入WO3 ，先通N2 的目的是排除装置中空气，防止通入H2 加热时发生爆炸。仪器A 的名称为直形冷凝管。根据WO3+3H2△W+3H2O ，知若WO3 已被完全还原，则锥形瓶中不再有H2O 滴下。
（2） WO3 完全还原后，进行的操作为:①冷却，停止通H2 ;②以干燥的接收装置替换E ；③在B处加装盛有碱石灰的干燥管；④…… ;⑤加热，通Cl2 ;⑥……
碱石灰的作用是吸收Cl2 ；防止水蒸气进入；操作④是通入N2 ，目的是排除装置中的H2 。
[解析]根据WCl6 极易水解及Cl2 有毒，知在B 处加装盛有碱石灰的干燥管，可防止空气中水蒸气进入，同时吸收尾气Cl2 。操作④为通入N2 ，目的是排除装置中H2 ，防止通Cl2 加热时与H2 反应发生爆炸。
（3） 利用碘量法测定WCl6 产品纯度，实验如下：
① 称量：将足量CS2 （易挥发）加入干燥的称量瓶中，盖紧称重为m1g ；开盖并计时1分钟，盖紧称重为m2g ;再开盖加入待测样品并计时1分钟，盖紧称重为m3g ，则样品质量为m3+m1−2m2 g （不考虑空气中水蒸气的干扰）。
[解析]1分钟内挥发的CS2 的质量为m1−m2g ，则样品的质量为m3g+m1−m2g−m2g=m1+m3−2m2g 。
② 滴定：先将WCl6 转化为可溶的Na2WO4 ,通过IO3− 离子交换柱发生反应：WO42−+BaIO32BaWO4+2IO3− ；交换结束后，向所得含IO3− 的溶液中加入适量酸化的KI 溶液，发生反应：IO3−+5I−+6H+3I2+3H2O ；反应完全后，用Na2S2O3 标准溶液滴定，发生反应：I2+2S2O32−2I−+S4O62− 。
滴定达终点时消耗cml⋅L−1 的Na2S2O3 溶液VmL ，则样品中WCl6 （摩尔质量为Mg⋅ml−1 ）的质量分数为cVM×10−312m3+m1−2m2 。
称量时，若加入待测样品后，开盖时间超过1分钟，则滴定时消耗Na2S2O3 溶液的体积将不变（填“偏大”“偏小”或“不变”）,样品中WCl6 质量分数的测定值将偏大（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
[解析]根据滴定原理，可得关系式：WCl6～Na2WO4～2IO3−～6I2～12S2O32− ，则nWCl6=112nS2O32−=112×cml⋅L−1×V×10−3L=112cV×10−3ml ，样品中WCl6 的质量分数为112cV×10−3ml×Mg⋅ml−1÷m1+m3−2m2g×100%=cVM120m1+m3−2m2% 。称量时，若加入待测样品后，开盖时间超过1分钟，则挥发的CS2 增多，m3 偏小，由于样品的质量无变化，故滴定时消耗Na2S2O3 溶液的体积不变，根据WCl6 的质量分数为cVM120m1+m3−2m2% ，知所测样品中WCl6 的质量分数将偏大。
4. [2020全国卷Ⅲ，14分]氯可形成多种含氧酸盐，广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用如图装置（部分装置省略）制备KClO3 和NaClO ，探究其氧化还原性质。
回答下列问题：
（1） 盛放MnO2 粉末的仪器名称是圆底烧瓶，a 中的试剂为饱和食盐水。
[解析]由装置图可知，盛放MnO2 粉末的仪器是圆底烧瓶；浓盐酸与二氧化锰在加热条件下反应制取氯气，制取的氯气中会混有杂质氯化氢和水蒸气，a 中的试剂是饱和食盐水，可以除去杂质氯化氢。
（2） b 中采用的加热方式是水浴加热。c 中化学反应的离子方程式是Cl2+2OH−ClO−+Cl−+H2O ，采用冰水浴冷却的目的是避免生成NaClO3 。
[解析]b 中采用的加热方式是水浴加热。c 中氯气与冷的氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，离子方程式为Cl2+2OH−Cl−+ClO−+H2O ；因为氯气与热的氢氧化钠溶液反应会生成氯酸钠，为防止生成氯酸钠，该反应需在冰水浴冷却的条件下进行。
（3） d 的作用是吸收尾气Cl2 ，可选用试剂AC （填标号）。
A. Na2S B. NaCl C. CaOH2 D. H2SO4
[解析]氯气有毒，能污染空气，反应完剩余的氯气要进行尾气吸收，d 的作用是吸收尾气Cl2 。Cl2 可和Na2S 发生反应Cl2+Na2S2NaCl+S↓ ，故可用Na2S 溶液吸收Cl2 ，A 项正确；氯气与氯化钠不反应且氯气在氯化钠溶液中的溶解度很小，不能用氯化钠溶液吸收氯气，B 项错误；Cl2 可和CaOH2 浊液发生反应2Cl2+2CaOH2CaCl2+CaClO2+2H2O ，故可用CaOH2 浊液吸收Cl2 ，C 项正确；氯气与H2SO4 不反应，且硫酸溶液中存在大量氢离子会降低氯气的溶解度，不能用H2SO4 溶液吸收氯气，D 项错误。
（4） 反应结束后，取出b 中试管，经冷却结晶，过滤，少量（冷）水洗涤，干燥，得到KClO3 晶体。
[解析]冷却结晶后要进行过滤，使晶体和液体分离，过滤得到的晶体要用少量冷水洗涤，防止氯酸钾溶解损失，洗涤后干燥就得到氯酸钾晶体。
（5） 取少量KClO3 和NaClO 溶液分别置于1号和2号试管中，滴加中性KI 溶液。1号试管溶液颜色不变。2号试管溶液变为棕色，加入CCl4 振荡，静置后CCl4 层显紫色。可知该条件下KClO3 的氧化能力小于NaClO （填“大于”或“小于”）。
[解析]2号试管溶液变为棕色说明发生了氧化还原反应，碘离子被氧化成单质碘，单质碘易溶于四氯化碳，碘的四氯化碳溶液呈紫色。同一还原剂KI 和不同氧化剂作用，氯酸钾不与KI 反应，次氯酸钠能与KI 反应，说明氧化性氯酸钾小于次氯酸钠。
【技巧点拨】 （1）用水洗涤的目的：除去附着在固体表面的可溶性杂质。
（2）冷水洗涤的目的：洗去固体表面的杂质离子并减少被洗涤物质的溶解，减少其在洗涤过程中的溶解损耗。
（3）乙醇洗涤的目的：①减少固体的溶解损失；②除去固体表面吸咐的杂质；③乙醇挥发带走水分，使固体快速干燥。
题组三
1. [2023新课标卷，14分]实验室由安息香制备二苯乙二酮的反应式如下：
相关信息列表如下：
装置示意图如图所示，实验步骤为：
①在圆底烧瓶中加入10mL 冰乙酸、5mL 水及9.0gFeCl3⋅6H2O ,边搅拌边加热，至固体全部溶解。
②停止加热,待沸腾平息后加入2.0g 安息香,加热回流45∼60min 。
③加入50mL 水，煮沸后冷却，有黄色固体析出。
④过滤，并用冷水洗涤固体3次，得到粗品。
⑤粗品用75% 的乙醇重结晶，干燥后得淡黄色结晶1.6g 。
回答下列问题:
（1） 仪器A中应加入油（填“水”或“油”）作为热传导介质。
[解析]水浴加热的温度范围为0∼100℃ ，油浴加热的温度范围为100∼260℃ ，安息香的熔点为133℃ ，故采用油浴加热。
（2） 仪器B的名称是球形冷凝管；冷却水应从a （填“a ”或“b ”）口通入。
[解析]仪器B 的名称为球形冷凝管，冷却水应从下口进上口出。
（3） 实验步骤②中，安息香必须待沸腾平息后方可加入，其主要目的是防止沸腾时加入安息香固体引起暴沸。
[解析]在液体沸腾时加入固体会引起暴沸，由安息香熔点可知其室温下为固体，故待沸腾平息后加入安息香，目的是防止沸腾时加入安息香固体引起暴沸。
（4） 在本实验中，FeCl3 为氧化剂且过量，其还原产物为FeCl2 ;某同学尝试改进本实验:采用催化量的FeCl3 并通入空气制备二苯乙二酮。该方案是否可行?简述判断理由可行，空气中的氧气也可以将醇羟基氧化成酮羰基。
[解析]FeCl3 作氧化剂，安息香和FeCl3 反应生成二苯乙二酮，FeCl3 被还原为FeCl2 。
（5） 本实验步骤①~③在乙酸体系中进行，乙酸除作溶剂外，另一主要作用是防止FeCl3 水解。
[解析]FeCl3 易水解，乙酸还可以防止Fe3+ 水解。
（6） 若粗品中混有少量未氧化的安息香，可用少量a 洗涤的方法除去（填标号）。若要得到更高纯度的产品，可用重结晶的方法进一步提纯。
a .热水b .乙酸c .冷水d .乙醇
[解析]安息香难溶于冷水，溶于热水、乙醇、乙酸，二苯乙二酮不溶于水，溶于乙醇、乙酸，因此粗品中少量的安息香可用少量热水洗涤的方法除去。
（7） 本实验的产率最接近于b （填标号）。
a.85%b.80%c.75%d.70%
[解析]该实验的理论产量为2.0g×210212≈2g ，实际产量是1.6g ，因此本实验的产率最接近于80% 。
2. [2021北京，10分]某小组实验验证“Ag++Fe2+⇌Fe3++Ag↓ ”为可逆反应并测定其平衡常数。
（1） 实验验证
实验Ⅰ.将0.0100ml⋅L−1Ag2SO4 溶液和0.0400ml⋅L−1FeSO4 溶液pH=1 等体积混合，产生灰黑色沉淀，溶液呈黄色。
实验Ⅱ.向少量Ag 粉中加入0.0100ml⋅L−1Fe2SO43 溶液pH=1 ，固体完全溶解。
① 取Ⅰ中沉淀，加入浓硝酸，证实沉淀为Ag 。现象是灰黑色固体溶解，产生红棕色气体。
[解析]由于Ag 能与浓硝酸发生反应Ag+2HNO3浓AgNO3+NO2↑+H2O ，故当观察到的现象为灰黑色固体溶解，产生红棕色气体，即可证实灰黑色固体是Ag 。
② Ⅱ中溶液选用Fe2SO43 ，不选用FeNO33 的原因是防止酸性条件下，NO3− 氧化Fe2+ ，干扰实验结果。
综合上述实验，证实“Ag++Fe2+⇌Fe3++Ag↓ ”为可逆反应。
[解析]由于酸性条件下，NO3− 能氧化Fe2+ ，从而干扰实验，故实验Ⅱ不能使用FeNO33 溶液。
③ 小组同学采用电化学装置从平衡移动角度进行验证。补全电化学装置示意图，写出操作及现象操作及现象：闭合开关K ，观察到电流计指针偏转后归零，往左侧烧杯中滴加较浓的Fe2SO43 或FeSO4 溶液，电流计指针反向偏转，表明平衡发生了移动（合理即可）。
铂/石墨电极 FeSO4 溶液或Fe2SO43 溶液或二者的混合溶液 AgNO3 溶液
[解析]由题图可知，利用原电池原理证明反应Fe2++Ag+⇌Ag↓+Fe3+ 为可逆反应，两电极反应分别为Fe2+−e−⇌Fe3+ ，Ag++e−⇌Ag↓ ，故另一个电极必须是与Fe3+ 不反应的材料，可用石墨或者铂电极，左侧烧杯中电解质溶液必须含有Fe3+ 或者Fe2+ ，可采用FeSO4 或Fe2SO43 或二者的混合溶液，右侧烧杯中电解质溶液必须含有Ag+ ，故可用AgNO3 溶液。组装好仪器后，加入电解质溶液，闭合开关K ，装置产生电流，电流从哪边流入，指针则向哪个方向偏转，根据b 中所加试剂的不同，电流方向可能不同，因此可能观察到的现象为Ag 电极逐渐溶解，灵敏电流计指针向左偏转，一段时间后指针不动，说明此时反应达到平衡，再向左侧烧杯中滴加较浓的FeSO4 溶液，灵敏电流计指针向右偏转，表明平衡发生了移动；另一种现象为Ag 电极上有灰黑色固体析出，指针向右偏转，一段时间后指针不动，说明此时反应达到平衡，再向左侧烧杯中滴加较浓的Fe2SO43 溶液，Ag 电极上固体逐渐减少，灵敏电流计指针向左偏转，表明平衡发生了移动。
（2） 测定平衡常数
实验Ⅲ.一定温度下，待实验Ⅰ中反应达到平衡状态时，取vmL 上层清液，用c1ml⋅L−1KSCN 标准溶液滴定Ag+ ，至出现稳定的浅红色时消耗KSCN 标准溶液v1mL 。
资料：Ag++SCN−⇌AgSCN↓白色K=1012
Fe3++SCN−⇌FeSCN2+红色K=102.3
① 滴定过程中Fe3+ 的作用是指示剂。
[解析]根据已知信息可知，当溶液中Ag+ 完全反应后，Fe3+ 才能发生反应并呈现出特殊颜色，故Fe3+ 起指示剂作用。
② 测得平衡常数K= 0.01−c1v1/v[c1v1/v×0.01+c1v1/v〗 。
[解析]根据滴定实验可得上层清液中cAg+=c1v1vml⋅L−1 ，则与Fe2+ 反应的Ag+ 为0.01−c1v1vml⋅L−1 ，根据方程式可知，参与反应的Fe2+ 与生成的Fe3+ 均为0.01−c1v1vml⋅L−1 ，则剩余的Fe2+ 为0.01+c1v1vml⋅L−1 ，故该反应的平衡常数K=cFe3+cFe2+⋅cAg+=0.01−c1v1/v[c1v1/v×0.01+c1v1/v〗 。
（3） 思考问题
① 取实验Ⅰ的浊液测定cAg+ ，会使所测K 值偏低（填 “偏高”“偏低”或“不受影响”）。
[解析]若取实验Ⅰ所得浊液测定Ag+ 浓度，则Ag+ 与SCN− 反应导致Fe2++Ag+⇌Fe3++Ag↓ 平衡逆向移动，测得的平衡体系中cAg+ 偏大，即c1v1v 偏大，故测得的K 值将偏低。
② 不用实验Ⅱ中清液测定K 的原因是Ag 完全反应，无法判断体系是否达到化学平衡状态。
[解析]实验Ⅱ中Ag 完全溶解，无法判断体系是否达到化学平衡状态，故不用实验Ⅱ所得清液测定K 。
3. [2020天津，17分]为测定CuSO4 溶液的浓度，甲、乙两同学设计了两个方案。回答下列问题：
Ⅰ.甲方案
实验原理：CuSO4+BaCl2BaSO4↓+CuCl2
实验步骤：
（1） 判断SO42− 沉淀完全的操作为向上层清液中继续滴加BaCl2 溶液，无白色沉淀生成，则沉淀完全。
[解析]加入BaCl2 溶液后，若SO42− 已经完全沉淀，则向上层清液中继续加入BaCl2 溶液时就不会产生新的沉淀，故相应的检验方法是向上层清液中加入BaCl2 溶液，没有白色沉淀出现，说明SO42− 沉淀完全。
（2） 步骤②判断沉淀是否洗净所选用的试剂为AgNO3 溶液。
[解析]BaSO4 沉淀中所含有的杂质为Cu2+ 、Cl− ，可用AgNO3 溶液检验最后一次洗涤液中是否含有Cl− 的方法达到目的。
（3） 步骤③灼烧时盛装样品的仪器名称为坩埚。
[解析]灼烧固体时通常在坩埚中进行。
（4） 固体质量为wg ，则cCuSO4= 40w233 ml⋅L−1 。
[解析]wgBaSO4 的物质的量是w233ml ，由“SO42− ”守恒可知nCuSO4=w233ml ，cCuSO4=w233ml÷0.025L=40w233ml⋅L−1 。
（5） 若步骤①从烧杯中转移沉淀时未洗涤烧杯，则测得cCuSO4 偏低（填“偏高”“偏低”或“无影响”）。
[解析]由于烧杯内壁会沾有一定量BaSO4 ，因此若不洗涤烧杯，会导致BaSO4 损失，由此计算出的CuSO4 的量少于理论值，从而导致测量出的CuSO4 溶液浓度偏低。
Ⅱ.乙方案
实验原理：Zn+CuSO4ZnSO4+Cu
Zn+H2SO4ZnSO4+H2
实验步骤：
①按如图安装装置（夹持仪器略去）
②……
③在仪器A 、B 、C 、D 、E 中加入图示的试剂
④调整D 、E 中两液面相平，使D 中液面保持在0或略低于0刻度位置，读数并记录
⑤将CuSO4 溶液滴入A 中并搅拌，反应完成后，再滴加稀硫酸至体系不再有气体产生
⑥待体系恢复到室温，移动E 管，保持D 、E 中两液面相平，读数并记录
⑦处理数据
（6） 步骤②为检查装置气密性。
[解析]由于实验涉及气体，故装置连接好后应检查装置的气密性。
（7） 步骤⑥需保证体系恢复到室温的原因是b （填序号）。
a .反应热受温度影响
b .气体密度受温度影响
c .反应速率受温度影响
[解析]由于气体密度受温度影响，故要想准确测量氢气的体积，必须保证反应前后体系温度相等，故答案为b 。
（8） Zn 粉质量为ag ，若测得H2 体积为bmL ，已知实验条件下ρH2=dg⋅L−1 ，则cCuSO4= a65−bd×10−3225×10−3 ml⋅L−1 （列出计算表达式）。
[解析]消耗的锌的物质的量为a65ml ，生成的nH2=bd×10−32ml ，因此与CuSO4 反应的Zn 的物质的量为a65−bd×10−32ml ，故cCuSO4=a65−bd×10−3225×10−3ml⋅L−1 。
（9） 若步骤⑥E 管液面高于D管，未调液面即读数，则测得cCuSO4 偏高（填“偏高”“偏低”或“无影响”）。
[解析]当E 管液面高于D 管时，说明C 、D 中气体压强大于大气压，这样测量出的气体体积值偏小，由cCuSO4 的计算表达式知测量出的cCuSO4 偏高。
（10） 是否能用同样的装置和方法测定MgSO4 溶液的浓度：否（填“是”或“否”）。
[解析]由于MgSO4 不能与锌反应，故不能用此方法测定MgSO4 溶液的浓度。
题组四
1. [2023湖南，14分]金属Ni 对H2 有强吸附作用，被广泛用于硝基或羰基等不饱和基团的催化氢化反应。将块状Ni 转化成多孔型雷尼Ni 后，其催化活性显著提高。
已知:①雷尼Ni 暴露在空气中可以自燃，在制备和使用时，需用水或有机溶剂保持其表面“湿润”；
②邻硝基苯胺在极性有机溶剂中更有利于反应的进行。
某实验小组制备雷尼Ni 并探究其催化氢化性能的实验如下：
步骤1:雷尼Ni 的制备
步骤2：邻硝基苯胺的催化氢化反应
反应的原理和实验装置图如下（夹持装置和搅拌装置略）。装置 Ⅰ 用于储存H2 和监测反应过程。
回答下列问题:
（1） 操作a 中,反应的离子方程式是2Al+2OH−+2H2O2AlO2−+3H2↑ ;
[解析]结合图示流程可知，操作a 为用NaOH 溶液处理Ni/Al 合金，Al 和NaOH 溶液反应生成NaAlO2 和H2 ，离子方程式为2Al+2OH−+2H2O2AlO2−+3H2↑ 。
（2） 操作d 中,判断雷尼Ni 被水洗净的方法是向最后一次水洗液中加入酚酞，不变红;
[解析]水洗的上一步是碱洗，若雷尼Ni 被水洗净，则最后一次水洗液中不含碱，加入酚酞溶液不变红。
（3） 操作e 中,下列溶剂中最有利于步骤2中氢化反应的是C;
A. 丙酮B. 四氯化碳C. 乙醇D. 正己烷
[解析]根据题中信息可知，雷尼Ni 被广泛用于硝基或羰基等不饱和基团的催化氢化反应，故不能选丙酮，否则会发生副反应，又因为邻硝基苯胺在极性有机溶剂中更有利于反应进行，而CCl4 、正己烷均为非极性分子，乙醇为极性分子，所以应选乙醇。
（4） 向集气管中充入H2 时，三通阀的孔路位置如下图所示;发生氢化反应时,集气管向装置Ⅱ供气，此时孔路位置需调节为B ；
[解析]根据向集气管中通入H2 时三通阀的孔路位置，可确定集气管向装置Ⅱ中供气时，应保证下侧、右侧孔路通气，故B 正确。
（5） 仪器M 的名称是恒压滴液漏斗；
（6） 反应前应向装置Ⅱ中通入N2 一段时间，目的是排除空气产生的干扰；
[解析]为了排除装置中空气产生的干扰，反应前应向装置Ⅱ中通入一段时间N2 。
（7） 如果将三颈瓶N 中的导气管口插入液面以下,可能导致的后果是雷尼Ni 堵塞导管；
[解析]三颈瓶N 中为雷尼Ni 的悬浮液，若将导气管插入液面下，雷尼Ni 会堵塞导管。
（8） 判断氢化反应完全的现象是水准瓶中液面不再发生变化。
[解析]氢化反应完全时，装置Ⅱ中不再消耗H2 ，装置Ⅰ中水准瓶的液面不再发生变化。
2. [2023辽宁，13分]2− 噻吩乙醇Mr=128 是抗血栓药物氯吡格雷的重要中间体，其制备方法如下:
Ⅰ.制钠砂。向烧瓶中加入300mL 液体A和4.60g 金属钠，加热至钠熔化后，盖紧塞子，振荡至大量微小钠珠出现。
Ⅱ.制噻吩钠。降温至10℃ ，加入25mL 噻吩，反应至钠砂消失。
Ⅲ.制噻吩乙醇钠。降温至−10℃ ，加入稍过量的环氧乙烷的四氢呋喃溶液，反应30min 。
Ⅳ.水解。恢复室温，加入70mL 水，搅拌30min ；加盐酸调pH 至4∼6 ，继续反应2h ，分液；用水洗涤有机相，二次分液。
Ⅴ.分离。向有机相中加入无水MgSO4 ,静置，过滤,对滤液进行蒸馏，蒸出四氢呋喃、噻吩和液体A后，得到产品17.92g 。
回答下列问题:
（1） 步骤Ⅰ中液体A可以选择c 。
a .乙醇b .水c .甲苯d .液氨
[解析]该实验条件下，乙醇、水、液氨均会与Na 反应，而步骤Ⅰ的目的是熔化钠，故液体A 应选甲苯。
（2） 噻吩沸点低于吡咯()的原因是吡咯分子中含有—NH— ，分子间可形成氢键。
[解析]吡咯分子中含有—NH— ，分子间可形成氢键，而噻吩分子间只有范德华力，故噻吩沸点低于吡咯。
（3） 步骤Ⅱ的化学方程式为。
[解析]根据题目信息及原子守恒可知，步骤Ⅱ中噻吩和Na 反应生成噻吩钠和 。
（4） 步骤Ⅲ中反应放热,为防止温度过高引发副反应,加入环氧乙烷溶液的方法是分批、多次加入。
[解析]为防止温度过高引发副反应，应控制投料量和投料速度，可分批、多次加入试剂。
（5） 步骤Ⅳ中用盐酸调节pH 的目的是与2− 噻吩乙醇钠水解产生的OH− 反应，使水解更彻底。
[解析]2− 噻吩乙醇钠水解产生2− 噻吩乙醇和NaOH ，用盐酸调节pH 可中和NaOH ,促进水解平衡正向移动，使水解进行更彻底。
（6） 下列仪器在步骤Ⅴ中无需使用的是球形冷凝管、分液漏斗（填名称）;无水MgSO4 的作用为吸收水分。
[解析]步骤Ⅴ涉及的操作有过滤、蒸馏，过滤需用到漏斗、玻璃棒、烧杯，蒸馏需要用的装置（夹持、加热仪器略去）是温度计、蒸馏烧瓶、直形冷凝管、牛角管和锥形瓶，故无需使用的是球形冷凝管、分液漏斗。无水MgSO4 的作用为作吸水剂，除去产品中的水分。
（7） 产品的产率为70.0% （用Na 计算，精确至0.1% ）。
[解析]由反应关系可知：1ml 钠∼1ml2− 噻吩乙醇，4.60gNa 是0.2ml ，则理论产量为0.2ml×128g⋅ml−1=25.6g ，实际产量为17.92g ，故产品的产率为×100%=70.0% 。
3. [2020全国卷Ⅰ，15分]为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。
回答下列问题：
（1） 由FeSO4⋅7H2O 固体配制0.10ml⋅L−1FeSO4 溶液，需要的仪器有药匙、玻璃棒、烧杯、量筒、托盘天平（从下列图中选择，写出名称）。
[解析]利用固体配制一定物质的量浓度的溶液时需要用托盘天平称量固体，用烧杯溶解固体，用量筒量取蒸馏水。
（2） 电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率u∞ 应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择KCl 作为电解质。
[解析]根据盐桥中阴、阳离子不能参与反应，及Fe3++3HCO3−FeOH3↓+3CO2↑ 、Ca2++SO42−CaSO4↓ ，可排除HCO3− 、Ca2+ ,再根据FeSO4 溶液显酸性,而NO3− 在酸性溶液中具有氧化性可氧化Fe2+ ,可排除NO3− 。最后根据阴、阳离子的电迁移率应尽可能地接近，知选择KCl 作盐桥中电解质较合适。
（3） 电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入石墨电极溶液中。
[解析]电子由负极流向正极，结合电子由铁电极流向石墨电极，可知铁电极为负极，石墨电极为正极。盐桥中的阳离子流向正极（石墨电极）溶液中。
（4） 电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中cFe2+ 增加了0.02ml⋅L−1 。石墨电极上未见Fe 析出。可知，石墨电极溶液中cFe2+= 0.09ml⋅L−1 。
[解析]由题意知负极反应为Fe−2e−Fe2+ ，正极反应为Fe3++e−Fe2+ ，则铁电极溶液中cFe2+ 增加0.02ml⋅L−1 时，石墨电极溶液中cFe2+ 增加0.04ml⋅L−1 ，故此时石墨电极溶液中cFe2+=0.09ml⋅L−1 。
（5） 根据（3）、（4）实验结果，可知石墨电极的电极反应式为Fe3++e−Fe2+ ，铁电极的电极反应式为Fe−2e−Fe2+ 。因此，验证了Fe2+ 氧化性小于Fe3+ 、还原性小于Fe 。
[解析]石墨电极的电极反应式为Fe3++e−Fe2+ ，铁电极的电极反应式为Fe−2e−Fe2+ ，故验证了氧化性Fe3+>Fe2+ ，还原性Fe>Fe2+ 。
（6） 实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO4 溶液中加入几滴Fe2SO43 溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是取少量溶液，滴入KSCN 溶液，不出现红色。
[解析]该活化反应为Fe+2Fe3+3Fe2+ ，故通过检验Fe3+ 可说明活化反应是否完成，具体操作为取少量溶液，滴加几滴KSCN 溶液，若溶液不变成红色，则说明活化反应已完成。
题组五
1. [2023山东，12分]三氯甲硅烷SiHCl3 是制取高纯硅的重要原料,常温下为无色液体,沸点为31.8℃ ,熔点为−126.5℃ ,易水解。实验室根据反应Si+3HCl△SiHCl3+H2 ,利用如下装置制备SiHCl3 粗品（加热及夹持装置略）。回答下列问题:
（1） 制备SiHCl3 时进行操作:（ⅰ）…… ；（ⅱ）将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中；（ⅲ）通入HCl ,一段时间后接通冷凝装置,加热开始反应。操作（ⅰ）为检查装置气密性;判断制备反应结束的实验现象是管式炉中固体消失、烧瓶中无液体滴下。图示装置存在的两处缺陷是使用球形冷凝管冷凝SiHCl3 ，C 和D 之间缺少吸水装置。
[解析]利用Si 和HCl （气体）的反应制备SiHCl3 ，实验前要检查装置气密性，故操作（ⅰ）为检查装置气密性。制备反应结束时，Si 完全反应，SiHCl3 （常温下为无色液体）不再增加，则实验现象是管式炉中固体消失、烧瓶中无液体滴下。装置中冷凝管的作用是冷凝SiHCl3 ，球形冷凝管中会有较多SiHCl3 残留，应该选择直形冷凝管，SiHCl3 容易水解，D 中水蒸气容易进入C 中，C 和D 之间应增加吸收水蒸气的装置。
（2） 已知电负性Cl>H>Si ,SiHCl3 在浓NaOH 溶液中发生反应的化学方程式为SiHCl3+5NaOHNa2SiO3+H2↑+3NaCl+2H2O 。
[解析]已知电负性Cl>H>Si ，则SiHCl3 中Cl 、H 为−1 价，Si 为+4 价，SiHCl3 在浓NaOH 溶液中反应生成Na2SiO3 、H2 、NaCl ，配平化学方程式为SiHCl3+5NaOHNa2SiO3+H2↑+3NaCl+2H2O 。
（3） 采用如下方法测定溶有少量HCl 的SiHCl3 纯度。
m1g 样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后，进行如下实验操作:①灼烧，②冷却干燥（填操作名称）,③称量等操作,测得所得固体氧化物质量为m2g ,从下列仪器中选出①、②中需使用的仪器,依次为AC （填标号）。测得样品纯度为135.5m260m1×100% （用含m1 、m2 的代数式表示）。
[解析]由后续操作可知，SiHCl3 水解得到的硅酸水合物要先在坩埚中灼烧（得到SiO2 ），然后在干燥器中冷却干燥SiO2 ，使用的仪器分别为A 、C 。根据原子守恒可得关系式SiHCl3～SiO2 ，则m1g 样品中SiHCl3 的质量为m2g×135.560 ，故样品纯度为m2g×135.560÷m1g×100%=135.5m260m1×100% 。
2. [2022天津，18分]氯化铁是重要的化工原料。针对氯化铁的实验室制备方法，回答下列问题：
Ⅰ.FeCl3⋅6H2O 的制备
制备流程图如下：
（1） 将废铁屑分批加入稀盐酸中，至盐酸反应完全。判断反应完全的现象为不再有气泡产生。含有少量铜的废铁屑比纯铁屑反应快，原因为Fe 和Cu 在稀盐酸中形成原电池，加快反应速率。
[解析]铁与稀盐酸反应产生H2 ，反应完全时溶液中不再产生气泡。含有少量铜的废铁屑加入稀盐酸中，形成原电池，能够加快铁与盐酸的反应速率。
（2） 操作①所必需的玻璃仪器中，除烧杯外还有漏斗、玻璃棒。
[解析]操作①得到滤液，为过滤，需要的玻璃仪器除烧杯外，还有漏斗、玻璃棒。
（3） 检验FeCl3 溶液中是否残留Fe2+ 的试剂是K3[FeCN6] 溶液。
[解析]利用Fe2+ 可和[FeCN6]3− 形成特征蓝色沉淀可检验FeCl3 溶液中是否残留Fe2+ 。
（4） 为增大FeCl3 溶液的浓度，向稀FeCl3 溶液中加入纯Fe 粉后通入Cl2 。此过程中发生的主要反应的离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+ 、2Fe2++Cl22Fe3++2Cl− 。
[解析]向稀FeCl3 溶液中加入纯Fe 粉，发生反应2Fe3++Fe3Fe2+ ，再通入Cl2 ，发生反应2Fe2++Cl22Fe3++2Cl− 。
（5） 操作②为在HCl 气流中蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥。
[解析]操作②是由稀FeCl3 溶液得到FeCl3⋅6H2O ，为了抑制FeCl3 水解，应在HCl 气流中蒸发浓缩、冷却结晶，然后过滤、洗涤、干燥得到FeCl3⋅6H2O 。
Ⅱ.由FeCl3⋅6H2O 制备无水FeCl3
将FeCl3⋅6H2O 与液体SOCl2 混合并加热，制得无水FeCl3 。已知SOCl2 沸点为77℃ ，反应方程式为：FeCl3⋅6H2O+6SOCl2△FeCl3+6SO2+12HCl ,装置如下图所示（夹持和加热装置略）。
（6） 仪器A的名称为球形冷凝管，其作用为冷凝回流SOCl2 。NaOH 溶液的作用是吸收SO2 和HCl 气体，防止污染空气。
[解析]仪器A 为球形冷凝管，根据SOCl2 的沸点为77℃ ，知水浴加热时SOCl2 易挥发，故仪器A 的作用是冷凝回流SOCl2 。反应生成了SO2 和HCl ，因此NaOH 溶液的作用是吸收SO2 和HCl 气体，防止污染空气。
（7） 干燥管中无水CaCl2 不能换成碱石灰，原因是碱石灰会与SO2 和HCl 气体反应，失去干燥作用。
[解析]干燥管中无水CaCl2 的作用是防止烧杯中水蒸气进入烧瓶，若换成碱石灰，SO2 、HCl 能与碱石灰反应，使其失去干燥作用。
（8） 由下列结晶水合物制备无水盐，适宜使用上述方法的是a （填序号）。
a.ZnCl2⋅H2Ob.CuSO4⋅5H2O
c.Na2S2O3⋅5H2O
[解析]题中方法适用于水解会生成挥发性物质的结晶水合物，a 符合题意。
3. [2020全国卷Ⅱ，15分]苯甲酸可用作食品防腐剂。实验室可通过甲苯氧化制苯甲酸，其反应原理简示如下：
实验步骤：
（1）在装有温度计、冷凝管和搅拌器的三颈烧瓶中加入1.5mL 甲苯、100mL 水和4.8g （约0.03ml ）高锰酸钾，慢慢开启搅拌器，并加热回流至回流液不再出现油珠。
（2）停止加热，继续搅拌，冷却片刻后，从冷凝管上口慢慢加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液，并将反应混合物趁热过滤，用少量热水洗涤滤渣。合并滤液和洗涤液，于冰水浴中冷却，然后用浓盐酸酸化至苯甲酸析出完全。将析出的苯甲酸过滤，用少量冷水洗涤，放在沸水浴上干燥。称量，粗产品为1.0g 。
（3）纯度测定：称取0.122g 粗产品，配成乙醇溶液，于100mL 容量瓶中定容。每次移取25.00mL 溶液，用0.01000ml⋅L−1 的KOH 标准溶液滴定，三次滴定平均消耗21.50mL 的KOH 标准溶液。
回答下列问题：
（1） 根据上述实验药品的用量，三颈烧瓶的最适宜规格为B（填标号）。
A. 100mL B. 250mL C. 500mL D. 1000mL
[解析]三颈烧瓶中加入1.5mL 甲苯、100mL 水和4.8gKMnO4 ，所加液体体积不能超过三颈烧瓶容积的23 ，即三颈烧瓶的最适宜规格应为250mL 。
（2） 在反应装置中应选用球形冷凝管（填“直形”或“球形”），当回流液不再出现油珠即可判断反应已完成，其判断理由是无油珠说明不溶于水的甲苯已经被完全氧化。
[解析]球形冷凝管可使气体冷却回流，让反应更为彻底，冷凝效果更好，应选用球形冷凝管；由于甲苯是不溶于水的油状液体，当回流液中不再出现油状液体时，说明甲苯已经完全被氧化为苯甲酸钾。
（3） 加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液的目的是除去过量的高锰酸钾，避免在用盐酸酸化时，产生氯气；该步骤亦可用草酸在酸性条件下处理，请用反应的离子方程式表达其原理2MnO4−+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O 。
[解析]取用甲苯质量为1.5mL×0.867g⋅mL−1≈1.3g ，其物质的量约为0.014ml ，实验中加入的KMnO4 过量，NaHSO3 具有还原性，可用NaHSO3 溶液除去过量的KMnO4 ，避免在用浓盐酸酸化时，KMnO4 与盐酸反应生成有毒的Cl2 ；用草酸在酸性条件下处理过量的KMnO4 溶液，发生反应的离子方程式为2MnO4−+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O 。
（4） “用少量热水洗涤滤渣”一步中滤渣的主要成分是MnO2 。
[解析]根据题给制备苯甲酸的第一步反应可知，用少量热水洗涤的滤渣为MnO2 。
（5） 干燥苯甲酸晶体时，若温度过高，可能出现的结果是苯甲酸升华而损失。
[解析]因苯甲酸在100℃ 左右开始升华，若干燥时温度过高，可能导致部分苯甲酸升华而损失。
（6） 本实验制备的苯甲酸的纯度为86.0% ；据此估算本实验中苯甲酸的产率最接近于C （填标号）。
A.70% B.60% C.50% D.40%
[解析]根据C6H5COOH+KOHC6H5COOK+H2O ，可知25.00mL×10−3L⋅mL−1×cC6H5COOH=21.50mL×10−3L⋅mL−1×0.01000ml⋅L−1 ，解得cC6H5COOH=0.0086ml⋅L−1 ，故样品中苯甲酸的纯度为0.0086×0.1×122g0.122g×100%=86.0% ；0.014ml 甲苯理论上可生成0.014ml 苯甲酸，其质量为0.014×122g=1.708g ，则苯甲酸的产率为1.0g×86.0%1.708g×100%≈50% ，故C 项正确。
（7） 若要得到纯度更高的苯甲酸，可通过在水中重结晶的方法提纯。
[解析]由于苯甲酸微溶于冷水，易溶于热水，若要得到纯度更高的苯甲酸，可通过在水中重结晶的方法提纯。
题组六
1. [2021全国甲卷，15分]胆矾CuSO4⋅5H2O 易溶于水，难溶于乙醇。某小组用工业废铜焙烧得到的CuO （杂质为氧化铁及泥沙）为原料与稀硫酸反应制备胆矾，并测定其结晶水的含量。回答下列问题：
（1） 制备胆矾时，用到的实验仪器除量筒、酒精灯、玻璃棒、漏斗外，还必须使用的仪器有AC（填标号）。
A. 烧杯B. 容量瓶C. 蒸发皿D. 移液管
[解析]CuO 与稀硫酸反应得到硫酸铜溶液，需要用到烧杯，由硫酸铜溶液得到胆矾，用蒸发浓缩、冷却结晶的方法，需要用到蒸发皿。
（2） 将CuO 加入到适量的稀硫酸中，加热，其主要反应的化学方程式为CuO+H2SO4△CuSO4+H2O ，与直接用废铜和浓硫酸反应相比，该方法的优点是不产生SO2 （或硫酸利用率高）。
[解析]CuO 中含有氧化铁及泥沙，加入到适量稀硫酸中，加热，发生的主要反应为CuO 与稀硫酸的反应，化学方程式为CuO+H2SO4△CuSO4+H2O ;废铜与浓硫酸的反应为Cu+2H2SO4浓△CuSO4+SO2↑+2H2O ，与直接用废铜和浓硫酸反应相比，该方法不产生SO2 有毒气体，硫酸利用率高。
（3） 待CuO 完全反应后停止加热，边搅拌边加入适量H2O2 ,冷却后用NH3⋅H2O 调pH 为3.5∼4 ,再煮沸10min ,冷却后过滤。滤液经如下实验操作：加热蒸发、冷却结晶、过滤、乙醇洗涤、干燥，得到胆矾。其中，控制溶液pH 为3.5∼4 的目的是除尽铁和抑制CuSO4 水解，煮沸10min 的作用是破坏FeOH3 胶体易于过滤。
[解析]由硫酸铜溶液得到胆矾的实验操作为加热蒸发、冷却结晶、过滤、乙醇洗涤、干燥。控制溶液pH 为3.5∼4 ，是为了将Fe3+ 转化为FeOH3 而除去，同时抑制CuSO4 水解。再煮沸10min 的作用是破坏Fe3+ 水解产生的FeOH3 胶体，便于过滤。
（4） 结晶水测定：称量干燥坩埚的质量为m1 ，加入胆矾后总质量为m2 ，将坩埚加热至胆矾全部变为白色,置于干燥器中冷至室温后称量,重复上述操作,最终总质量恒定为m3 。根据实验数据，胆矾分子中结晶水的个数为80×m2−m39×m3−m1 （写表达式）。
[解析]由题意知胆矾的质量为m2−m1 ，无水硫酸铜的质量为m3−m1 ，则结晶水的质量为m2−m1−m3−m1=m2−m3 ，根据CuSO4⋅xH2O△CuSO4+xH2O ，可得160:18x=m3−m1:m2−m3 ，解得x=80×m2−m39×m3−m1 。
（5） 下列操作中，会导致结晶水数目测定值偏高的是①③（填标号）。
①胆矾未充分干燥
②坩埚未置于干燥器中冷却
③加热时有少量胆矾迸溅出来
[解析]胆矾未充分干燥，则m2 偏大，测定值偏高，故①正确；坩埚未置于干燥器中冷却，则硫酸铜会吸收水蒸气，m3 偏大，测定值偏低，故②错误；加热时有少量胆矾迸溅出来，则m3 偏小，测定值偏高，③正确。
【技巧点拨】 实验方案评价的思考方向
1.反应原理是否科学,仪器使用细节是否正确。
2.若实验方案中强调试剂过量、少量或给出了浓度、物质的量等相关信息,则要考虑试剂的量对实验是否有影响。
3.若实验方案中添加多种试剂,要注意试剂添加顺序是否正确,添加的试剂是否对实验有干扰。
4.若为控制变量实验,要注意变量是否相同,是否只有1个变量。
5.物质检验实验中,要注意是否具有“唯一性”,即题给环境下,出现该现象的是否只有目标物质。
6.物质利用率高，污染排放少。
2. [2021海南，10分]无水FeCl3 常作为芳烃氯代反应的催化剂。某研究小组设计了如下流程，以废铁屑（含有少量碳和SiO2 杂质）为原料制备无水FeCl3s 。
已知：氯化亚砜熔点−101℃ ，沸点76℃ ，易水解。
回答问题：
（1） 操作①是过滤，用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗。
[解析]过滤用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗。
（2） 为避免引入新的杂质，试剂B可以选用bd （填编号）。
a.KMnO4 溶液b.Cl2 水c.Br2 水d.H2O2 溶液
[解析]试剂B 的作用是将Fe2+ 氧化成Fe3+ ，为了避免引入新的杂质，可选用氯水或H2O2 溶液。
（3） 操作②是蒸发结晶，加热的同时通入HClg 的目的是抑制FeCl3 水解。
[解析]FeCl3 为强酸弱碱盐，在水溶液中易水解，加热促进水解，为抑制FeCl3 水解，蒸发结晶时应通入HClg 。
（4） 取少量D晶体，溶于水并滴加KSCN 溶液，现象是液体变为红色。
[解析]FeCl3⋅6H2O 溶于水电离出Fe3+ ，Fe3+ 遇KSCN 溶液呈红色。
（5） 反应D→E 的化学方程式为6SOCl2+FeCl3⋅6H2O△FeCl3+6SO2↑+12HCl↑ 。
[解析]由题给条件SOCl2 易水解可知，反应D→E 的化学方程式为6SOCl2+FeCl3⋅6H2O△FeCl3+6SO2↑+12HCl↑ 。
（6） 由D转化成E 的过程中可能产生少量亚铁盐，写出一种可能的还原剂SO2 ，并设计实验验证是该还原剂将Fe3+ 还原取E 固体少许于一洁净试管中，加蒸馏水溶解，滴加盐酸酸化的BaCl2 溶液，有白色沉淀生成，说明SO2 将Fe3+ 还原成Fe2+。
[解析]由（5）可知，D 转化成E 的过程中SO2 可能将Fe3+ 还原为Fe2+ ，SO2 被氧化成SO42− ，可以通过检验E 的溶液中含有SO42− 进行验证，实验方案为取E 固体少许于一洁净试管中，加蒸馏水溶解，滴加盐酸酸化的BaCl2 溶液，有白色沉淀生成，说明SO2 将Fe3+ 还原成Fe2+ 。
3. [2020北京，12分]探究Na2SO3 固体的热分解产物。
资料:①4Na2SO3△Na2S+3Na2SO4 。
②Na2S 能与S 反应生成Na2Sx ，Na2Sx 与酸反应生成S 和H2S 。
③BaS 易溶于水。
隔绝空气条件下，加热无水Na2SO3 固体得到黄色固体A，过程中未检测到气体生成。黄色固体A加水得到浊液，放置得无色溶液B。
（1） 检验分解产物Na2S
取少量溶液B，向其中滴加CuSO4 溶液,产生黑色沉淀，证实有S2− 。反应的离子方程式是Cu2++S2−CuS↓ 。
[解析]产生的黑色沉淀为CuS ，反应的离子方程式为Cu2++S2−CuS↓ 。
（2） 检验分解产物Na2SO4
取少量溶液B，滴加BaCl2 溶液，产生白色沉淀，加入盐酸，沉淀增多（经检验该沉淀含S ），同时产生有臭鸡蛋气味的气体H2S ，由于沉淀增多对检验造成干扰，另取少量溶液B，加入足量盐酸，离心沉降（固液分离）后，滴加BaCl2 溶液，产生白色沉淀（填操作和现象），可证实分解产物中含有SO42− 。
[解析]根据加入盐酸后，沉淀增多，同时产生H2S 知，为排除沉淀增多对检验造成的干扰，应先加入足量盐酸，离心沉降除去S ，再向滤液中滴加BaCl2 溶液，若产生白色沉淀，则可证实分解产物中有SO42− 。
（3） 探究（2）中S 的来源
来源1:固体A中有未分解的Na2SO3 ,在酸性条件下与Na2S 反应生成S 。
来源2:溶液B中有Na2Sx ,加酸反应生成S 。
针对来源1进行如下实验:
① 实验可证实来源1不成立。实验证据是向溶液2中加入少量KMnO4 溶液，溶液没有褪色。
[解析]若来源1成立，则溶液2中含H2SO3 ，H2SO3 具有还原性，可使KMnO4 溶液褪色，但得到的溶液仍为紫色，说明来源1不成立。
② 不能用盐酸代替硫酸的原因是HCl 具有还原性，会使KMnO4 溶液褪色，干扰实验现象和实验结论。
[解析]不能用盐酸代替硫酸的原因是盐酸中Cl 元素为−1 价，是Cl 元素的最低价，具有还原性，会与KMnO4 溶液发生氧化还原反应，使KMnO4 溶液褪色，干扰实验现象和实验结论。
③ 写出来源2产生S 的反应的离子方程式:Sx2−+2H+H2S↑+x−1S↓ 。
[解析]来源2认为溶液B 中有Na2Sx ，加酸反应生成S ，则反应的离子方程式为Sx2−+2H+H2S↑+x−1S↓ 。
（4） 实验证明Na2SO3 固体热分解有Na2S 、Na2SO4 和S 产生。运用氧化还原反应规律分析产物中S 产生的合理性:根据4Na2SO3△Na2S+3Na2SO4 知Na2SO3 可发生歧化反应，其中S 元素化合价既可升高也可降低，能从+4 价降为−2 价，也应该可以降到0价生成硫单质。
[解析]4Na2SO3△Na2S+3Na2SO4 为歧化反应，Na2SO3 中的S 元素化合价有升高也有降低，能从+4 价降为−2 价生成Na2S ，也应该可以降到0价生成硫单质。
4. [2020海南，12分]聚异丁烯是一种性能优异的功能高分子材料。某科研小组研究了使用特定引发剂、正己烷为溶剂、无水条件下异丁烯的聚合工艺。已知：异丁烯沸点为266K 。反应方程式及主要装置示意图如下：
回答下列问题：
（1） 仪器A的名称是U 形管，P4O10 的作用是避免空气中的水蒸气进入三口瓶。
[解析]根据图示可知仪器A 的名称为U 形管；根据题干信息知，聚异丁烯是在无水条件下通过异丁烯的加聚反应制得的，故实验中利用P4O10 吸收空气中的水蒸气，避免其进入三口瓶干扰实验。
（2） 将钠块加入正己烷中，除去微量的水，反应的化学方程式为2Na+2H2O2NaOH+H2↑ 。
[解析]正己烷不和钠反应，但钠能和水反应，故将钠块加入正己烷中可除去微量的水，反应的化学方程式为2Na+2H2O2NaOH+H2↑ 。
（3） 浴槽中可选用的适宜冷却剂是乙（填序号）。
[解析]根据已知化学方程式可知，该加聚反应需在−60℃∼−30℃ 和引发剂作用下进行，表格中甲的最低温度为−21℃ ，不适合；乙的最低温度为−55℃ ，适合；丙的最低温度为−33℃ ，但液氨易挥发生成有毒气体NH3 ，不适合，故浴槽中可选用的适宜冷却剂是乙。
（4） 补齐操作步骤
选项为：a .向三口瓶中通入一定量异丁烯
b .向三口瓶中加入一定量正己烷
①b （填编号）；
②待反应体系温度下降至既定温度；
③a （填编号）；
④搅拌下滴加引发剂，一段时间后加入反应终止剂停止反应。经后续处理得成品。
[解析]因异丁烯沸点较低，易挥发，为减少其损失，应先向三口瓶中加入适量的正己烷溶剂；待反应体系温度下降至既定温度；再向三口瓶中通入一定量异丁烯；在搅拌下滴加引发剂，一段时间后加入反应终止剂停止反应，经后续处理得到聚异丁烯成品。
（5） 测得成品平均相对分子质量为2.8×106 ，平均聚合度为50000 （或5×104 ）。
[解析]异丁烯的分子式为C4H8 ，其相对分子质量为56，结合成品平均相对分子质量为2.8×106 ，知该成品的平均聚合度为2.8×10656=50000 。实验方案
现象
结论
A
往FeCl2 溶液中加入Zn 片
短时间内无明显现象
Fe2+ 的氧化能力比Zn2+ 弱
B
往Fe2SO43 溶液中滴加KSCN 溶液，再加入少量K2SO4 固体
溶液先变成血红色后无明显变化
Fe3+ 与SCN− 的反应不可逆
C
将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于盐酸，滴加KSCN 溶液
溶液呈浅绿色
食品脱氧剂样品中没有+3 价铁
D
向沸水中逐滴加5∼6 滴饱和FeCl3 溶液，持续煮沸
溶液先变成红褐色再析出沉淀
Fe3+ 先水解得FeOH3 再聚集成FeOH3 沉淀
物质
性状
熔点/℃
沸点/℃
溶解性
安息香
白色固体
133
344
难溶于冷水溶于热水、乙醇、乙酸
二苯乙二酮
淡黄色固体
95
347
不溶于水溶于乙醇、苯、乙酸
冰乙酸
无色液体
17
118
与水、乙醇互溶
阳离子
u∞×108/m2⋅s−1⋅V−1
阴离子
u∞×108/m2⋅s−1⋅V−1
Li+
4.07
HCO3−
4.61
Na+
5.19
NO3−
7.40
Ca2+
6.59
Cl−
7.91
K+
7.62
SO42−
8.27
名称
相对分子质量
熔点/℃
沸点/℃
密度/g⋅mL−1
溶解性
甲苯
92
−95
110.6
0.867
不溶于水，易溶于乙醇
苯甲酸
122
122.4(100℃ 左右开始升华)
248
—
微溶于冷水，易溶于乙醇、热水
序号
冷却剂
最低温度/℃
甲
NaCl− 冰（质量比1:3 ）
−21
乙
CaCl2⋅6H2O− 冰（质量比1.43:1 ）
−55
丙
液氨
−33
一、选择题
1. [2023浙江1月选考，3分]探究铁及其化合物的性质，下列方案设计、现象和结论都正确的是( D )
[解析]往FeCl2 溶液中加入Zn 片，发生反应Fe2++ZnFe+Zn2+ ，Fe2+ 的氧化能力比Zn2+ 的强，A 项错误；往Fe2SO43 溶液中滴加KSCN 溶液，发生反应Fe3++3SCN−⇌FeSCN3 ，溶液变血红色，再加入少量K2SO4 固体，对平衡无影响，故不能说明Fe3+ 与SCN− 的反应不可逆，B 项错误；若食品脱氧剂样品中有+3 价铁，铁粉与+3 价铁发生反应Fe+2Fe3+3Fe2+ ，滴加KSCN 溶液，溶液呈浅绿色，C 项错误；向沸水中逐滴加5～6 滴饱和FeCl3 溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，得到FeOH3 胶体，持续煮沸，FeOH3 胶体发生聚沉，析出红褐色沉淀，D 项正确。
二、非选择题
2. [2022全国甲卷，15分]硫化钠可广泛用于染料、医药行业。工业生产的硫化钠粗品中常含有一定量的煤灰及重金属硫化物等杂质。硫化钠易溶于热乙醇，重金属硫化物难溶于乙醇。实验室中常用95% 乙醇重结晶纯化硫化钠粗品。回答下列问题：
（1） 工业上常用芒硝Na2SO4⋅10H2O 和煤粉在高温下生产硫化钠，同时生成CO ，该反应的化学方程式为Na2SO4⋅10H2O+4C高温Na2S+4CO↑+10H2O 。
[解析]根据题干信息可知反应方程式为Na2SO4⋅10H2O+4C高温Na2S+4CO↑+10H2O 。
（2） 溶解回流装置如图所示，回流前无需加入沸石，其原因是粗品含有难溶于乙醇的煤灰、重金属硫化物等固体，有“沸石”作用。回流时，烧瓶内气雾上升高度不宜超过冷凝管高度的1/3 。若气雾上升过高，可采取的措施是停止加热，加快冷凝管内冷凝水的流速。
[解析]回流前无需加入沸石，说明有物质可以代替沸石，由题干信息可知，粗品中含有煤灰、重金属硫化物等固体，具有“沸石”的作用。回流时，烧瓶内气雾上升高度不宜超过冷凝管高度的1/3 ，若气雾上升过高，需要将温度降下来，故可采取的措施是停止加热，加快冷凝管内冷凝水的流速。
（3） 回流时间不宜过长，原因是防止Na2S 被氧化。回流结束后，需进行的操作有①停止加热 ②关闭冷凝水③移去水浴，正确的顺序为D （填标号）。
A.①②③ B.③①②
C.②①③ D.①③②
[解析]回流时间不宜过长，原因是避免Na2S 接触空气被氧化。回流结束后，应将反应液的温度降下来，故先停止加热，移去水浴，最后关闭冷凝水。
（4） 该实验热过滤操作时，用锥形瓶而不能用烧杯接收滤液，其原因是防止液体沿烧杯内壁流下过程中与空气接触使Na2S 被氧化。热过滤除去的杂质为煤灰、重金属硫化物。若滤纸上析出大量晶体，则可能的原因是温度逐渐恢复至室温（合理即可）。
[解析]该实验热过滤操作时，用锥形瓶而不能用烧杯接收滤液，其原因是防止液体沿烧杯内壁流下过程中与空气接触使Na2S 被氧化。煤灰、重金属硫化物难溶于热乙醇，可以通过热过滤除去。由于硫化钠易溶于热乙醇，过滤后温度逐渐恢复至室温，滤纸上便会析出大量晶体。
（5） 滤液冷却、结晶、过滤，晶体用少量常温下的乙醇洗涤，干燥，得到Na2S⋅xH2O 。
[解析]滤液冷却、结晶、过滤，晶体用少量常温下的乙醇(Na2S 的溶解少、损失少) 洗涤，干燥后，得到Na2S⋅xH2O 。
3. [2021河北，14分]化工专家侯德榜发明的侯氏制碱法为我国纯碱工业和国民经济发展做出了重要贡献，某化学兴趣小组在实验室中模拟并改进侯氏制碱法制备NaHCO3 ,进一步处理得到产品Na2CO3 和NH4Cl 。实验流程如图:
回答下列问题：
（1） 从A∼E 中选择合适的仪器制备NaHCO3 ,正确的连接顺序是aefbcd （按气流方向，用小写字母表示）。为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下，可将分液漏斗上部的玻璃塞打开或将分液漏斗上部玻璃塞上的凹槽与分液漏斗上口颈部的小孔对齐。
[解析]制备NaHCO3 的原理是向饱和氨盐水中通入CO2 ，A 为CO2 的发生装置，制得的CO2 中含有H2O 、HCl ，通过D 除去HCl ，再通过B 制备NaHCO3 ，最后用C 吸收逸出的NH3 和CO2 ，正确的连接顺序为aefbcd 。
（2） B中使用雾化装置的优点是增大饱和氨盐水和CO2 的接触面积，增加CO2 的吸收效率。
[解析]B 中使用雾化装置，可以增大饱和氨盐水和CO2 的接触面积，增加CO2 的吸收效率。
（3） 生成NaHCO3 的总反应的化学方程式为NaCl+NH3⋅H2O+CO2NaHCO3↓+NH4Cl 。
[解析]生成NaHCO3 的总反应的化学方程式为NaCl+NH3⋅H2O+CO2NaHCO3↓+NH4Cl 。
（4） 反应完成后，将B中U 形管内的混合物处理得到固体NaHCO3 和滤液:
① 对固体NaHCO3 充分加热，产生的气体先通过足量浓硫酸，再通过足量Na2O2 ,Na2O2 增重0.14g ,则固体NaHCO3 的质量为0.84g 。
[解析]根据2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑ 、2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2 ，Na2O2 增重0.14g ，则CO2 的物质的量为0.14g×22MCO2−MO2=0.14g×256g⋅ml−1=0.005ml ，进而得出nNaHCO3=0.01ml ，mNaHCO3=0.84g 。
② 向滤液中加入NaCl 粉末，存在NaCls+NH4Claq→NaClaq+NH4Cls 过程。为使NH4Cl 沉淀充分析出并分离，根据NaCl 和NH4Cl 溶解度曲线，需采用的操作为降温结晶、过滤、洗涤、干燥。
[解析]根据NaCl 和NH4Cl 的溶解度曲线可知，NH4Cl 的溶解度受温度影响较大，而NaCl 的溶解度受温度影响不大，要使NH4Cl 沉淀充分析出并分离，需采取的操作为降温结晶、过滤、洗涤、干燥。
（5） 无水Na2CO3 可作为基准物质标定盐酸浓度。称量前，若无水Na2CO3 保存不当,吸收了一定量水分，用其标定盐酸浓度时，会使结果A （填标号）。
A. 偏高B. 偏低C. 不变
[解析]若无水Na2CO3 保存不当，吸收了一定量水分，用其标定盐酸浓度时，消耗的Na2CO3 溶液的体积偏大，会使结果偏高。
4. [2020山东，12分]某同学利用Cl2 氧化K2MnO4 制备KMnO4 的装置如图所示（夹持装置略）：
已知：锰酸钾K2MnO4 在浓强碱溶液中可稳定存在，碱性减弱时易发生反应：
3MnO42−+2H2O2MnO4−+MnO2↓+4OH−
回答下列问题：
（1） 装置A中a 的作用是平衡气压，使浓盐酸顺利滴下；装置C中的试剂为NaOH 溶液；装置A中制备Cl2 的化学方程式为CaClO2+4HClCaCl2+2Cl2↑+2H2O 。
[解析]装置A 中a 的作用是平衡气压，使浓盐酸能够顺利滴下。该实验过程中有毒性较大的氯气参与反应，故装置C 中盛放NaOH 溶液，用于吸收有毒气体氯气，防止其逸出污染空气。酸性条件下，ClO− 与Cl− 发生氧化还原反应（归中反应）生成氯气，故装置A 中制备Cl2 的化学方程式是CaClO2+4HClCaCl2+2Cl2↑+2H2O 。
（2） 上述装置存在一处缺陷，会导致KMnO4 产率降低，改进的方法是在装置A 、B 之间加装盛有饱和食盐水的洗气瓶。
[解析]盐酸具有挥发性，则用浓盐酸制备的Cl2 中含有HCl 杂质，该杂质进入装置B 中会使溶液碱性减弱，而溶液碱性减弱时MnO42− 易发生歧化反应生成MnO4− 和MnO2 ,又HCl 还可还原装置B 中生成的KMnO4 ，导致产物损失，改进的方法是在装置A 和装置B 之间加装盛有饱和食盐水的洗气瓶，以除去Cl2 中的HCl 杂质。
（3） KMnO4 常作氧化还原滴定的氧化剂，滴定时应将KMnO4 溶液加入酸式（填“酸式”或“碱式”）滴定管中；在规格为50.00mL 的滴定管中，若KMnO4 溶液起始读数为15.00mL ，此时滴定管中KMnO4 溶液的实际体积为C （填标号）。
C.大于35.00mL D.小于15.00mL
[解析]KMnO4 具有强氧化性，可腐蚀橡胶管，因此KMnO4 溶液应采用酸式滴定管盛装。滴定管的构造特点是0刻度在上，最大刻度在下，最大刻度线下仍然存在一定容积，因此滴定管起始读数为15.00mL 时，滴定管中KMnO4 溶液的实际体积大于35.00mL （即50.00mL−15.00mL ），C 项正确。
（4） 某FeC2O4⋅2H2O 样品中可能含有的杂质为Fe2C2O43 、H2C2O4⋅2H2O ，采用KMnO4 滴定法测定该样品的组成，实验步骤如下：
Ⅰ.称取mg 样品于锥形瓶中，加入稀H2SO4 溶解，水浴加热至75℃ 。用cml⋅L−1 的KMnO4 溶液趁热滴定至溶液出现粉红色且30s 内不褪色，消耗KMnO4 溶液V1mL 。
Ⅱ.向上述溶液中加入适量还原剂将Fe3+ 完全还原为Fe2+ ，加入稀H2SO4 酸化后，在75℃ 继续用KMnO4 溶液滴定至溶液出现粉红色且30s 内不褪色，又消耗KMnO4 溶液V2mL 。
样品中所含H2C2O4⋅2H2OM=126g⋅ml−1 的质量分数表达式为0.315cV1−3V2m×100% 。
下列关于样品组成分析的说法，正确的是B 、D （填标号）。
A.V1V2=3 时，样品中一定不含杂质
B.V1V2 越大，样品中H2C2O4⋅2H2O 含量一定越高
C.若步骤Ⅰ中滴入KMnO4 溶液不足，则测得样品中Fe 元素含量偏低
D.若所用KMnO4 溶液实际浓度偏低，则测得样品中Fe 元素含量偏高
[解析]设FeC2O4⋅2H2O 、Fe2C2O43 、H2C2O4⋅2H2O 的物质的量分别为x 、y 、z ，则由实验步骤Ⅰ和实验步骤Ⅱ反应过程中得失电子守恒可列等式：3x/5+6y/5+2z/5=cV1×10−3ml① 、x/5+2y/5=cV2×10−3ml② ,联立①②两式，解得z=52cV1−3V2×10−3ml ，则样品中所含H2C2O4⋅2H2O 的质量分数为z×126g⋅ml−1mg×100%=0.315cV1−3V2m×100% 。当V1V2=3 时，则3x5+6y5+2z5x5+2y5=3 ,z=0 ,但y 不一定等于0，A 项错误；由上述分析知样品中H2C2O4⋅2H2O 的质量分数为0.315cV1−3V2m×100% ,则V1V2 越大，样品中H2C2O4⋅2H2O 含量一定越高，B 项正确；若实验步骤Ⅰ中滴入的高锰酸钾溶液不足，则实验步骤Ⅰ所得混合液中残留C2O42− ，实验步骤Ⅱ中消耗高锰酸钾溶液偏多，测得样品中Fe 元素含量偏高，C 项错误；结合上述分析知Fe 元素的质量分数为56×5cV2×10−3m×100% ,若所用高锰酸钾溶液实际浓度偏低，则得到的V2 偏大，测得样品中Fe 元素含量偏高，D 项正确。
题组二
1. [2022全国乙卷，14分]二草酸合铜（Ⅱ）酸钾K2[CuC2O42] 可用于无机合成、功能材料制备。实验室制备二草酸合铜（Ⅱ）酸钾可采用如下步骤：
Ⅰ.取已知浓度的CuSO4 溶液，搅拌下滴加足量NaOH 溶液，产生浅蓝色沉淀。加热，沉淀转变成黑色，过滤。
Ⅱ.向草酸H2C2O4 溶液中加入适量K2CO3 固体，制得KHC2O4 和K2C2O4 混合溶液。
Ⅲ.将Ⅱ的混合溶液加热至80∼85℃ ，加入Ⅰ中的黑色沉淀。全部溶解后，趁热过滤。
Ⅳ.将Ⅲ的滤液用蒸汽浴加热浓缩，经一系列操作后，干燥，得到二草酸合铜（Ⅱ）酸钾晶体，进行表征和分析。
回答下列问题：
（1） 由CuSO4⋅5H2O 配制Ⅰ中的CuSO4 溶液，下列仪器中不需要的是分液漏斗、球形冷凝管（填仪器名称）。
[解析]由CuSO4⋅5H2O 配制Ⅰ中的CuSO4 溶液，称量CuSO4⋅5H2O 的质量，用到电子天平；溶解晶体用到烧杯；加水用到量筒，故不需要分液漏斗、球形冷凝管。
（2） 长期存放的CuSO4⋅5H2O 中，会出现少量白色固体，原因是晶体部分失去结晶水（风化）。
[解析]长期存放的CuSO4⋅5H2O 固体在空气中部分失去结晶水（风化），会出现少量白色CuSO4 固体。
（3） Ⅰ中的黑色沉淀是CuO（写化学式）。
[解析]Ⅰ中取已知浓度的CuSO4 溶液，搅拌下滴加足量NaOH 溶液，产生浅蓝色CuOH2 沉淀。加热，CuOH2 沉淀脱水转变成黑色的CuO 。
（4） Ⅱ中原料配比为nH2C2O4:nK2CO3=1.5:1 ，写出反应的化学方程式3H2C2O4+2K2CO32KHC2O4+K2C2O4+2CO2↑+2H2O 。
[解析]根据Ⅱ中原料配比为nH2C2O4:nK2CO3=1.5:1 ，可以得到反应的化学方程式是3H2C2O4+2K2CO32KHC2O4+K2C2O4+2CO2↑+2H2O 。
（5） Ⅱ中，为防止反应过于剧烈而引起喷溅，加入K2CO3 应采取分批加入的方法。
[解析]Ⅱ中反应生成CO2 ，产生CO2 过快易引起喷溅，为避免CO2 产生过快，应采取分批加入K2CO3 的方法。
（6） Ⅲ中应采用水浴进行加热。
[解析]Ⅲ中将混合溶液加热至80∼85℃ ，应采用水浴加热。
（7） Ⅳ中“一系列操作”包括冷却结晶、过滤、洗涤。
[解析]Ⅳ中“将Ⅲ的滤液用蒸汽浴加热浓缩，经一系列操作后，干燥，得到二草酸合铜（Ⅱ）酸钾晶体”，“一系列操作”在“加热浓缩”与“干燥”之间，故“一系列操作”包括冷却结晶、过滤、洗涤。
2. [2021全国乙卷，14分]氧化石墨烯具有稳定的网状结构，在能源、材料等领域有着重要的应用前景。通过氧化剥离石墨制备氧化石墨烯的一种方法如下（装置如图所示）：
Ⅰ.将浓H2SO4 、NaNO3 、石墨粉末在c 中混合，置于冰水浴中。剧烈搅拌下，分批缓慢加入KMnO4 粉末。塞好瓶口。
Ⅱ.转至油浴中，35℃ 搅拌1小时，缓慢滴加一定量的蒸馏水，升温至98℃ 并保持1小时。
Ⅲ.转移至大烧杯中，静置冷却至室温。加入大量蒸馏水，而后滴加H2O2 至悬浊液由紫色变为土黄色。
Ⅳ.离心分离，稀盐酸洗涤沉淀。
Ⅴ.蒸馏水洗涤沉淀。
Ⅵ .冷冻干燥，得到土黄色的氧化石墨烯。
回答下列问题：
（1） 装置图中，仪器a 、c 的名称分别是滴液漏斗、三颈烧瓶，仪器b 的进水口是d （填字母）。
[解析]结合题图装置可知仪器a 、c 分别为滴液漏斗和三颈烧瓶。仪器b 为球形冷凝管，为使冷却水充满冷凝管，需从d 口进水，e 口出水。
（2） 步骤Ⅰ中，需分批缓慢加入KMnO4 粉末并使用冰水浴，原因是防止反应过快，降低KMnO4 分解损失。
[解析]结合步骤Ⅰ可知，KMnO4 粉末与石墨粉的反应为放热反应，分批缓慢加入KMnO4 粉末，并将三颈烧瓶置于冰水浴中降温，能防止反应过快，降低KMnO4 分解损失。
（3） 步骤Ⅱ中的加热方式采用油浴，不使用热水浴，原因是加热温度接近水的沸点，油浴更易控温。
[解析]步骤Ⅱ中加热温度为98℃ ，温度接近水的沸点，且持续时间较长，油浴更容易控温，故选择油浴更适宜。
（4） 步骤Ⅲ中，H2O2 的作用是2MnO4−+5H2O2+6H+2Mn2++8H2O+5O2↑ （以离子方程式表示）。
[解析]结合步骤Ⅲ的实验现象可知加入的H2O2 用于除去过量的KMnO4 ，其反应的离子方程式为2MnO4−+5H2O2+6H+2Mn2++8H2O+5O2↑ 。
（5） 步骤Ⅳ中，洗涤是否完成，可通过检测洗出液中是否存在SO42− 来判断。检测的方法是取少量洗出液，滴加BaCl2 溶液，若没有白色沉淀生成，已洗涤完全。
[解析]检验洗出液中是否含有SO42− 时，可取少量洗出液，滴加BaCl2 溶液，若溶液中没有白色沉淀生成，即可说明已洗涤完全。
（6） 步骤Ⅴ可用pH 试纸检测来判断Cl− 是否洗净，其理由是H+ 与OH− 、Cl− 电荷平衡，洗出液接近中性时，可认为Cl− 洗净。
[解析]步骤Ⅴ中用蒸馏水洗涤沉淀时，洗涤液中H+ 与OH− 、Cl− 电荷平衡，当洗出液接近中性时，可认为Cl− 已洗净，故实验可用pH 试纸检验Cl− 是否洗涤干净。
3. [2021山东，13分]六氯化钨WCl6 可用作有机合成催化剂，熔点为283℃ ，沸点为340℃ ，易溶于CS2 ，极易水解。实验室中，先将三氧化钨WO3 还原为金属钨W 再制备WCl6 ，装置如图所示（夹持装置略）。回答下列问题：
（1） 检查装置气密性并加入WO3 。先通N2 ，其目的是排除装置中空气；一段时间后，加热管式炉，改通H2 ，对B处逸出的H2 进行后续处理。仪器A的名称为直形冷凝管，证明WO3 已被完全还原的现象是不再有水凝结。
[解析]由题意知，需通入H2 还原WO3 ，故检查装置气密性并加入WO3 ，先通N2 的目的是排除装置中空气，防止通入H2 加热时发生爆炸。仪器A 的名称为直形冷凝管。根据WO3+3H2△W+3H2O ，知若WO3 已被完全还原，则锥形瓶中不再有H2O 滴下。
（2） WO3 完全还原后，进行的操作为:①冷却，停止通H2 ;②以干燥的接收装置替换E ；③在B处加装盛有碱石灰的干燥管；④…… ;⑤加热，通Cl2 ;⑥……
碱石灰的作用是吸收Cl2 ；防止水蒸气进入；操作④是通入N2 ，目的是排除装置中的H2 。
[解析]根据WCl6 极易水解及Cl2 有毒，知在B 处加装盛有碱石灰的干燥管，可防止空气中水蒸气进入，同时吸收尾气Cl2 。操作④为通入N2 ，目的是排除装置中H2 ，防止通Cl2 加热时与H2 反应发生爆炸。
（3） 利用碘量法测定WCl6 产品纯度，实验如下：
① 称量：将足量CS2 （易挥发）加入干燥的称量瓶中，盖紧称重为m1g ；开盖并计时1分钟，盖紧称重为m2g ;再开盖加入待测样品并计时1分钟，盖紧称重为m3g ，则样品质量为m3+m1−2m2 g （不考虑空气中水蒸气的干扰）。
[解析]1分钟内挥发的CS2 的质量为m1−m2g ，则样品的质量为m3g+m1−m2g−m2g=m1+m3−2m2g 。
② 滴定：先将WCl6 转化为可溶的Na2WO4 ,通过IO3− 离子交换柱发生反应：WO42−+BaIO32BaWO4+2IO3− ；交换结束后，向所得含IO3− 的溶液中加入适量酸化的KI 溶液，发生反应：IO3−+5I−+6H+3I2+3H2O ；反应完全后，用Na2S2O3 标准溶液滴定，发生反应：I2+2S2O32−2I−+S4O62− 。
滴定达终点时消耗cml⋅L−1 的Na2S2O3 溶液VmL ，则样品中WCl6 （摩尔质量为Mg⋅ml−1 ）的质量分数为cVM×10−312m3+m1−2m2 。
称量时，若加入待测样品后，开盖时间超过1分钟，则滴定时消耗Na2S2O3 溶液的体积将不变（填“偏大”“偏小”或“不变”）,样品中WCl6 质量分数的测定值将偏大（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
[解析]根据滴定原理，可得关系式：WCl6～Na2WO4～2IO3−～6I2～12S2O32− ，则nWCl6=112nS2O32−=112×cml⋅L−1×V×10−3L=112cV×10−3ml ，样品中WCl6 的质量分数为112cV×10−3ml×Mg⋅ml−1÷m1+m3−2m2g×100%=cVM120m1+m3−2m2% 。称量时，若加入待测样品后，开盖时间超过1分钟，则挥发的CS2 增多，m3 偏小，由于样品的质量无变化，故滴定时消耗Na2S2O3 溶液的体积不变，根据WCl6 的质量分数为cVM120m1+m3−2m2% ，知所测样品中WCl6 的质量分数将偏大。
4. [2020全国卷Ⅲ，14分]氯可形成多种含氧酸盐，广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用如图装置（部分装置省略）制备KClO3 和NaClO ，探究其氧化还原性质。
回答下列问题：
（1） 盛放MnO2 粉末的仪器名称是圆底烧瓶，a 中的试剂为饱和食盐水。
[解析]由装置图可知，盛放MnO2 粉末的仪器是圆底烧瓶；浓盐酸与二氧化锰在加热条件下反应制取氯气，制取的氯气中会混有杂质氯化氢和水蒸气，a 中的试剂是饱和食盐水，可以除去杂质氯化氢。
（2） b 中采用的加热方式是水浴加热。c 中化学反应的离子方程式是Cl2+2OH−ClO−+Cl−+H2O ，采用冰水浴冷却的目的是避免生成NaClO3 。
[解析]b 中采用的加热方式是水浴加热。c 中氯气与冷的氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，离子方程式为Cl2+2OH−Cl−+ClO−+H2O ；因为氯气与热的氢氧化钠溶液反应会生成氯酸钠，为防止生成氯酸钠，该反应需在冰水浴冷却的条件下进行。
（3） d 的作用是吸收尾气Cl2 ，可选用试剂AC （填标号）。
A. Na2S B. NaCl C. CaOH2 D. H2SO4
[解析]氯气有毒，能污染空气，反应完剩余的氯气要进行尾气吸收，d 的作用是吸收尾气Cl2 。Cl2 可和Na2S 发生反应Cl2+Na2S2NaCl+S↓ ，故可用Na2S 溶液吸收Cl2 ，A 项正确；氯气与氯化钠不反应且氯气在氯化钠溶液中的溶解度很小，不能用氯化钠溶液吸收氯气，B 项错误；Cl2 可和CaOH2 浊液发生反应2Cl2+2CaOH2CaCl2+CaClO2+2H2O ，故可用CaOH2 浊液吸收Cl2 ，C 项正确；氯气与H2SO4 不反应，且硫酸溶液中存在大量氢离子会降低氯气的溶解度，不能用H2SO4 溶液吸收氯气，D 项错误。
（4） 反应结束后，取出b 中试管，经冷却结晶，过滤，少量（冷）水洗涤，干燥，得到KClO3 晶体。
[解析]冷却结晶后要进行过滤，使晶体和液体分离，过滤得到的晶体要用少量冷水洗涤，防止氯酸钾溶解损失，洗涤后干燥就得到氯酸钾晶体。
（5） 取少量KClO3 和NaClO 溶液分别置于1号和2号试管中，滴加中性KI 溶液。1号试管溶液颜色不变。2号试管溶液变为棕色，加入CCl4 振荡，静置后CCl4 层显紫色。可知该条件下KClO3 的氧化能力小于NaClO （填“大于”或“小于”）。
[解析]2号试管溶液变为棕色说明发生了氧化还原反应，碘离子被氧化成单质碘，单质碘易溶于四氯化碳，碘的四氯化碳溶液呈紫色。同一还原剂KI 和不同氧化剂作用，氯酸钾不与KI 反应，次氯酸钠能与KI 反应，说明氧化性氯酸钾小于次氯酸钠。
【技巧点拨】 （1）用水洗涤的目的：除去附着在固体表面的可溶性杂质。
（2）冷水洗涤的目的：洗去固体表面的杂质离子并减少被洗涤物质的溶解，减少其在洗涤过程中的溶解损耗。
（3）乙醇洗涤的目的：①减少固体的溶解损失；②除去固体表面吸咐的杂质；③乙醇挥发带走水分，使固体快速干燥。
题组三
1. [2023新课标卷，14分]实验室由安息香制备二苯乙二酮的反应式如下：
相关信息列表如下：
装置示意图如图所示，实验步骤为：
①在圆底烧瓶中加入10mL 冰乙酸、5mL 水及9.0gFeCl3⋅6H2O ,边搅拌边加热，至固体全部溶解。
②停止加热,待沸腾平息后加入2.0g 安息香,加热回流45∼60min 。
③加入50mL 水，煮沸后冷却，有黄色固体析出。
④过滤，并用冷水洗涤固体3次，得到粗品。
⑤粗品用75% 的乙醇重结晶，干燥后得淡黄色结晶1.6g 。
回答下列问题:
（1） 仪器A中应加入油（填“水”或“油”）作为热传导介质。
[解析]水浴加热的温度范围为0∼100℃ ，油浴加热的温度范围为100∼260℃ ，安息香的熔点为133℃ ，故采用油浴加热。
（2） 仪器B的名称是球形冷凝管；冷却水应从a （填“a ”或“b ”）口通入。
[解析]仪器B 的名称为球形冷凝管，冷却水应从下口进上口出。
（3） 实验步骤②中，安息香必须待沸腾平息后方可加入，其主要目的是防止沸腾时加入安息香固体引起暴沸。
[解析]在液体沸腾时加入固体会引起暴沸，由安息香熔点可知其室温下为固体，故待沸腾平息后加入安息香，目的是防止沸腾时加入安息香固体引起暴沸。
（4） 在本实验中，FeCl3 为氧化剂且过量，其还原产物为FeCl2 ;某同学尝试改进本实验:采用催化量的FeCl3 并通入空气制备二苯乙二酮。该方案是否可行?简述判断理由可行，空气中的氧气也可以将醇羟基氧化成酮羰基。
[解析]FeCl3 作氧化剂，安息香和FeCl3 反应生成二苯乙二酮，FeCl3 被还原为FeCl2 。
（5） 本实验步骤①~③在乙酸体系中进行，乙酸除作溶剂外，另一主要作用是防止FeCl3 水解。
[解析]FeCl3 易水解，乙酸还可以防止Fe3+ 水解。
（6） 若粗品中混有少量未氧化的安息香，可用少量a 洗涤的方法除去（填标号）。若要得到更高纯度的产品，可用重结晶的方法进一步提纯。
a .热水b .乙酸c .冷水d .乙醇
[解析]安息香难溶于冷水，溶于热水、乙醇、乙酸，二苯乙二酮不溶于水，溶于乙醇、乙酸，因此粗品中少量的安息香可用少量热水洗涤的方法除去。
（7） 本实验的产率最接近于b （填标号）。
a.85%b.80%c.75%d.70%
[解析]该实验的理论产量为2.0g×210212≈2g ，实际产量是1.6g ，因此本实验的产率最接近于80% 。
2. [2021北京，10分]某小组实验验证“Ag++Fe2+⇌Fe3++Ag↓ ”为可逆反应并测定其平衡常数。
（1） 实验验证
实验Ⅰ.将0.0100ml⋅L−1Ag2SO4 溶液和0.0400ml⋅L−1FeSO4 溶液pH=1 等体积混合，产生灰黑色沉淀，溶液呈黄色。
实验Ⅱ.向少量Ag 粉中加入0.0100ml⋅L−1Fe2SO43 溶液pH=1 ，固体完全溶解。
① 取Ⅰ中沉淀，加入浓硝酸，证实沉淀为Ag 。现象是灰黑色固体溶解，产生红棕色气体。
[解析]由于Ag 能与浓硝酸发生反应Ag+2HNO3浓AgNO3+NO2↑+H2O ，故当观察到的现象为灰黑色固体溶解，产生红棕色气体，即可证实灰黑色固体是Ag 。
② Ⅱ中溶液选用Fe2SO43 ，不选用FeNO33 的原因是防止酸性条件下，NO3− 氧化Fe2+ ，干扰实验结果。
综合上述实验，证实“Ag++Fe2+⇌Fe3++Ag↓ ”为可逆反应。
[解析]由于酸性条件下，NO3− 能氧化Fe2+ ，从而干扰实验，故实验Ⅱ不能使用FeNO33 溶液。
③ 小组同学采用电化学装置从平衡移动角度进行验证。补全电化学装置示意图，写出操作及现象操作及现象：闭合开关K ，观察到电流计指针偏转后归零，往左侧烧杯中滴加较浓的Fe2SO43 或FeSO4 溶液，电流计指针反向偏转，表明平衡发生了移动（合理即可）。
铂/石墨电极 FeSO4 溶液或Fe2SO43 溶液或二者的混合溶液 AgNO3 溶液
[解析]由题图可知，利用原电池原理证明反应Fe2++Ag+⇌Ag↓+Fe3+ 为可逆反应，两电极反应分别为Fe2+−e−⇌Fe3+ ，Ag++e−⇌Ag↓ ，故另一个电极必须是与Fe3+ 不反应的材料，可用石墨或者铂电极，左侧烧杯中电解质溶液必须含有Fe3+ 或者Fe2+ ，可采用FeSO4 或Fe2SO43 或二者的混合溶液，右侧烧杯中电解质溶液必须含有Ag+ ，故可用AgNO3 溶液。组装好仪器后，加入电解质溶液，闭合开关K ，装置产生电流，电流从哪边流入，指针则向哪个方向偏转，根据b 中所加试剂的不同，电流方向可能不同，因此可能观察到的现象为Ag 电极逐渐溶解，灵敏电流计指针向左偏转，一段时间后指针不动，说明此时反应达到平衡，再向左侧烧杯中滴加较浓的FeSO4 溶液，灵敏电流计指针向右偏转，表明平衡发生了移动；另一种现象为Ag 电极上有灰黑色固体析出，指针向右偏转，一段时间后指针不动，说明此时反应达到平衡，再向左侧烧杯中滴加较浓的Fe2SO43 溶液，Ag 电极上固体逐渐减少，灵敏电流计指针向左偏转，表明平衡发生了移动。
（2） 测定平衡常数
实验Ⅲ.一定温度下，待实验Ⅰ中反应达到平衡状态时，取vmL 上层清液，用c1ml⋅L−1KSCN 标准溶液滴定Ag+ ，至出现稳定的浅红色时消耗KSCN 标准溶液v1mL 。
资料：Ag++SCN−⇌AgSCN↓白色K=1012
Fe3++SCN−⇌FeSCN2+红色K=102.3
① 滴定过程中Fe3+ 的作用是指示剂。
[解析]根据已知信息可知，当溶液中Ag+ 完全反应后，Fe3+ 才能发生反应并呈现出特殊颜色，故Fe3+ 起指示剂作用。
② 测得平衡常数K= 0.01−c1v1/v[c1v1/v×0.01+c1v1/v〗 。
[解析]根据滴定实验可得上层清液中cAg+=c1v1vml⋅L−1 ，则与Fe2+ 反应的Ag+ 为0.01−c1v1vml⋅L−1 ，根据方程式可知，参与反应的Fe2+ 与生成的Fe3+ 均为0.01−c1v1vml⋅L−1 ，则剩余的Fe2+ 为0.01+c1v1vml⋅L−1 ，故该反应的平衡常数K=cFe3+cFe2+⋅cAg+=0.01−c1v1/v[c1v1/v×0.01+c1v1/v〗 。
（3） 思考问题
① 取实验Ⅰ的浊液测定cAg+ ，会使所测K 值偏低（填 “偏高”“偏低”或“不受影响”）。
[解析]若取实验Ⅰ所得浊液测定Ag+ 浓度，则Ag+ 与SCN− 反应导致Fe2++Ag+⇌Fe3++Ag↓ 平衡逆向移动，测得的平衡体系中cAg+ 偏大，即c1v1v 偏大，故测得的K 值将偏低。
② 不用实验Ⅱ中清液测定K 的原因是Ag 完全反应，无法判断体系是否达到化学平衡状态。
[解析]实验Ⅱ中Ag 完全溶解，无法判断体系是否达到化学平衡状态，故不用实验Ⅱ所得清液测定K 。
3. [2020天津，17分]为测定CuSO4 溶液的浓度，甲、乙两同学设计了两个方案。回答下列问题：
Ⅰ.甲方案
实验原理：CuSO4+BaCl2BaSO4↓+CuCl2
实验步骤：
（1） 判断SO42− 沉淀完全的操作为向上层清液中继续滴加BaCl2 溶液，无白色沉淀生成，则沉淀完全。
[解析]加入BaCl2 溶液后，若SO42− 已经完全沉淀，则向上层清液中继续加入BaCl2 溶液时就不会产生新的沉淀，故相应的检验方法是向上层清液中加入BaCl2 溶液，没有白色沉淀出现，说明SO42− 沉淀完全。
（2） 步骤②判断沉淀是否洗净所选用的试剂为AgNO3 溶液。
[解析]BaSO4 沉淀中所含有的杂质为Cu2+ 、Cl− ，可用AgNO3 溶液检验最后一次洗涤液中是否含有Cl− 的方法达到目的。
（3） 步骤③灼烧时盛装样品的仪器名称为坩埚。
[解析]灼烧固体时通常在坩埚中进行。
（4） 固体质量为wg ，则cCuSO4= 40w233 ml⋅L−1 。
[解析]wgBaSO4 的物质的量是w233ml ，由“SO42− ”守恒可知nCuSO4=w233ml ，cCuSO4=w233ml÷0.025L=40w233ml⋅L−1 。
（5） 若步骤①从烧杯中转移沉淀时未洗涤烧杯，则测得cCuSO4 偏低（填“偏高”“偏低”或“无影响”）。
[解析]由于烧杯内壁会沾有一定量BaSO4 ，因此若不洗涤烧杯，会导致BaSO4 损失，由此计算出的CuSO4 的量少于理论值，从而导致测量出的CuSO4 溶液浓度偏低。
Ⅱ.乙方案
实验原理：Zn+CuSO4ZnSO4+Cu
Zn+H2SO4ZnSO4+H2
实验步骤：
①按如图安装装置（夹持仪器略去）
②……
③在仪器A 、B 、C 、D 、E 中加入图示的试剂
④调整D 、E 中两液面相平，使D 中液面保持在0或略低于0刻度位置，读数并记录
⑤将CuSO4 溶液滴入A 中并搅拌，反应完成后，再滴加稀硫酸至体系不再有气体产生
⑥待体系恢复到室温，移动E 管，保持D 、E 中两液面相平，读数并记录
⑦处理数据
（6） 步骤②为检查装置气密性。
[解析]由于实验涉及气体，故装置连接好后应检查装置的气密性。
（7） 步骤⑥需保证体系恢复到室温的原因是b （填序号）。
a .反应热受温度影响
b .气体密度受温度影响
c .反应速率受温度影响
[解析]由于气体密度受温度影响，故要想准确测量氢气的体积，必须保证反应前后体系温度相等，故答案为b 。
（8） Zn 粉质量为ag ，若测得H2 体积为bmL ，已知实验条件下ρH2=dg⋅L−1 ，则cCuSO4= a65−bd×10−3225×10−3 ml⋅L−1 （列出计算表达式）。
[解析]消耗的锌的物质的量为a65ml ，生成的nH2=bd×10−32ml ，因此与CuSO4 反应的Zn 的物质的量为a65−bd×10−32ml ，故cCuSO4=a65−bd×10−3225×10−3ml⋅L−1 。
（9） 若步骤⑥E 管液面高于D管，未调液面即读数，则测得cCuSO4 偏高（填“偏高”“偏低”或“无影响”）。
[解析]当E 管液面高于D 管时，说明C 、D 中气体压强大于大气压，这样测量出的气体体积值偏小，由cCuSO4 的计算表达式知测量出的cCuSO4 偏高。
（10） 是否能用同样的装置和方法测定MgSO4 溶液的浓度：否（填“是”或“否”）。
[解析]由于MgSO4 不能与锌反应，故不能用此方法测定MgSO4 溶液的浓度。
题组四
1. [2023湖南，14分]金属Ni 对H2 有强吸附作用，被广泛用于硝基或羰基等不饱和基团的催化氢化反应。将块状Ni 转化成多孔型雷尼Ni 后，其催化活性显著提高。
已知:①雷尼Ni 暴露在空气中可以自燃，在制备和使用时，需用水或有机溶剂保持其表面“湿润”；
②邻硝基苯胺在极性有机溶剂中更有利于反应的进行。
某实验小组制备雷尼Ni 并探究其催化氢化性能的实验如下：
步骤1:雷尼Ni 的制备
步骤2：邻硝基苯胺的催化氢化反应
反应的原理和实验装置图如下（夹持装置和搅拌装置略）。装置 Ⅰ 用于储存H2 和监测反应过程。
回答下列问题:
（1） 操作a 中,反应的离子方程式是2Al+2OH−+2H2O2AlO2−+3H2↑ ;
[解析]结合图示流程可知，操作a 为用NaOH 溶液处理Ni/Al 合金，Al 和NaOH 溶液反应生成NaAlO2 和H2 ，离子方程式为2Al+2OH−+2H2O2AlO2−+3H2↑ 。
（2） 操作d 中,判断雷尼Ni 被水洗净的方法是向最后一次水洗液中加入酚酞，不变红;
[解析]水洗的上一步是碱洗，若雷尼Ni 被水洗净，则最后一次水洗液中不含碱，加入酚酞溶液不变红。
（3） 操作e 中,下列溶剂中最有利于步骤2中氢化反应的是C;
A. 丙酮B. 四氯化碳C. 乙醇D. 正己烷
[解析]根据题中信息可知，雷尼Ni 被广泛用于硝基或羰基等不饱和基团的催化氢化反应，故不能选丙酮，否则会发生副反应，又因为邻硝基苯胺在极性有机溶剂中更有利于反应进行，而CCl4 、正己烷均为非极性分子，乙醇为极性分子，所以应选乙醇。
（4） 向集气管中充入H2 时，三通阀的孔路位置如下图所示;发生氢化反应时,集气管向装置Ⅱ供气，此时孔路位置需调节为B ；
[解析]根据向集气管中通入H2 时三通阀的孔路位置，可确定集气管向装置Ⅱ中供气时，应保证下侧、右侧孔路通气，故B 正确。
（5） 仪器M 的名称是恒压滴液漏斗；
（6） 反应前应向装置Ⅱ中通入N2 一段时间，目的是排除空气产生的干扰；
[解析]为了排除装置中空气产生的干扰，反应前应向装置Ⅱ中通入一段时间N2 。
（7） 如果将三颈瓶N 中的导气管口插入液面以下,可能导致的后果是雷尼Ni 堵塞导管；
[解析]三颈瓶N 中为雷尼Ni 的悬浮液，若将导气管插入液面下，雷尼Ni 会堵塞导管。
（8） 判断氢化反应完全的现象是水准瓶中液面不再发生变化。
[解析]氢化反应完全时，装置Ⅱ中不再消耗H2 ，装置Ⅰ中水准瓶的液面不再发生变化。
2. [2023辽宁，13分]2− 噻吩乙醇Mr=128 是抗血栓药物氯吡格雷的重要中间体，其制备方法如下:
Ⅰ.制钠砂。向烧瓶中加入300mL 液体A和4.60g 金属钠，加热至钠熔化后，盖紧塞子，振荡至大量微小钠珠出现。
Ⅱ.制噻吩钠。降温至10℃ ，加入25mL 噻吩，反应至钠砂消失。
Ⅲ.制噻吩乙醇钠。降温至−10℃ ，加入稍过量的环氧乙烷的四氢呋喃溶液，反应30min 。
Ⅳ.水解。恢复室温，加入70mL 水，搅拌30min ；加盐酸调pH 至4∼6 ，继续反应2h ，分液；用水洗涤有机相，二次分液。
Ⅴ.分离。向有机相中加入无水MgSO4 ,静置，过滤,对滤液进行蒸馏，蒸出四氢呋喃、噻吩和液体A后，得到产品17.92g 。
回答下列问题:
（1） 步骤Ⅰ中液体A可以选择c 。
a .乙醇b .水c .甲苯d .液氨
[解析]该实验条件下，乙醇、水、液氨均会与Na 反应，而步骤Ⅰ的目的是熔化钠，故液体A 应选甲苯。
（2） 噻吩沸点低于吡咯()的原因是吡咯分子中含有—NH— ，分子间可形成氢键。
[解析]吡咯分子中含有—NH— ，分子间可形成氢键，而噻吩分子间只有范德华力，故噻吩沸点低于吡咯。
（3） 步骤Ⅱ的化学方程式为。
[解析]根据题目信息及原子守恒可知，步骤Ⅱ中噻吩和Na 反应生成噻吩钠和 。
（4） 步骤Ⅲ中反应放热,为防止温度过高引发副反应,加入环氧乙烷溶液的方法是分批、多次加入。
[解析]为防止温度过高引发副反应，应控制投料量和投料速度，可分批、多次加入试剂。
（5） 步骤Ⅳ中用盐酸调节pH 的目的是与2− 噻吩乙醇钠水解产生的OH− 反应，使水解更彻底。
[解析]2− 噻吩乙醇钠水解产生2− 噻吩乙醇和NaOH ，用盐酸调节pH 可中和NaOH ,促进水解平衡正向移动，使水解进行更彻底。
（6） 下列仪器在步骤Ⅴ中无需使用的是球形冷凝管、分液漏斗（填名称）;无水MgSO4 的作用为吸收水分。
[解析]步骤Ⅴ涉及的操作有过滤、蒸馏，过滤需用到漏斗、玻璃棒、烧杯，蒸馏需要用的装置（夹持、加热仪器略去）是温度计、蒸馏烧瓶、直形冷凝管、牛角管和锥形瓶，故无需使用的是球形冷凝管、分液漏斗。无水MgSO4 的作用为作吸水剂，除去产品中的水分。
（7） 产品的产率为70.0% （用Na 计算，精确至0.1% ）。
[解析]由反应关系可知：1ml 钠∼1ml2− 噻吩乙醇，4.60gNa 是0.2ml ，则理论产量为0.2ml×128g⋅ml−1=25.6g ，实际产量为17.92g ，故产品的产率为×100%=70.0% 。
3. [2020全国卷Ⅰ，15分]为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验。
回答下列问题：
（1） 由FeSO4⋅7H2O 固体配制0.10ml⋅L−1FeSO4 溶液，需要的仪器有药匙、玻璃棒、烧杯、量筒、托盘天平（从下列图中选择，写出名称）。
[解析]利用固体配制一定物质的量浓度的溶液时需要用托盘天平称量固体，用烧杯溶解固体，用量筒量取蒸馏水。
（2） 电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率u∞ 应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择KCl 作为电解质。
[解析]根据盐桥中阴、阳离子不能参与反应，及Fe3++3HCO3−FeOH3↓+3CO2↑ 、Ca2++SO42−CaSO4↓ ，可排除HCO3− 、Ca2+ ,再根据FeSO4 溶液显酸性,而NO3− 在酸性溶液中具有氧化性可氧化Fe2+ ,可排除NO3− 。最后根据阴、阳离子的电迁移率应尽可能地接近，知选择KCl 作盐桥中电解质较合适。
（3） 电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入石墨电极溶液中。
[解析]电子由负极流向正极，结合电子由铁电极流向石墨电极，可知铁电极为负极，石墨电极为正极。盐桥中的阳离子流向正极（石墨电极）溶液中。
（4） 电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中cFe2+ 增加了0.02ml⋅L−1 。石墨电极上未见Fe 析出。可知，石墨电极溶液中cFe2+= 0.09ml⋅L−1 。
[解析]由题意知负极反应为Fe−2e−Fe2+ ，正极反应为Fe3++e−Fe2+ ，则铁电极溶液中cFe2+ 增加0.02ml⋅L−1 时，石墨电极溶液中cFe2+ 增加0.04ml⋅L−1 ，故此时石墨电极溶液中cFe2+=0.09ml⋅L−1 。
（5） 根据（3）、（4）实验结果，可知石墨电极的电极反应式为Fe3++e−Fe2+ ，铁电极的电极反应式为Fe−2e−Fe2+ 。因此，验证了Fe2+ 氧化性小于Fe3+ 、还原性小于Fe 。
[解析]石墨电极的电极反应式为Fe3++e−Fe2+ ，铁电极的电极反应式为Fe−2e−Fe2+ ，故验证了氧化性Fe3+>Fe2+ ，还原性Fe>Fe2+ 。
（6） 实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO4 溶液中加入几滴Fe2SO43 溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是取少量溶液，滴入KSCN 溶液，不出现红色。
[解析]该活化反应为Fe+2Fe3+3Fe2+ ，故通过检验Fe3+ 可说明活化反应是否完成，具体操作为取少量溶液，滴加几滴KSCN 溶液，若溶液不变成红色，则说明活化反应已完成。
题组五
1. [2023山东，12分]三氯甲硅烷SiHCl3 是制取高纯硅的重要原料,常温下为无色液体,沸点为31.8℃ ,熔点为−126.5℃ ,易水解。实验室根据反应Si+3HCl△SiHCl3+H2 ,利用如下装置制备SiHCl3 粗品（加热及夹持装置略）。回答下列问题:
（1） 制备SiHCl3 时进行操作:（ⅰ）…… ；（ⅱ）将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中；（ⅲ）通入HCl ,一段时间后接通冷凝装置,加热开始反应。操作（ⅰ）为检查装置气密性;判断制备反应结束的实验现象是管式炉中固体消失、烧瓶中无液体滴下。图示装置存在的两处缺陷是使用球形冷凝管冷凝SiHCl3 ，C 和D 之间缺少吸水装置。
[解析]利用Si 和HCl （气体）的反应制备SiHCl3 ，实验前要检查装置气密性，故操作（ⅰ）为检查装置气密性。制备反应结束时，Si 完全反应，SiHCl3 （常温下为无色液体）不再增加，则实验现象是管式炉中固体消失、烧瓶中无液体滴下。装置中冷凝管的作用是冷凝SiHCl3 ，球形冷凝管中会有较多SiHCl3 残留，应该选择直形冷凝管，SiHCl3 容易水解，D 中水蒸气容易进入C 中，C 和D 之间应增加吸收水蒸气的装置。
（2） 已知电负性Cl>H>Si ,SiHCl3 在浓NaOH 溶液中发生反应的化学方程式为SiHCl3+5NaOHNa2SiO3+H2↑+3NaCl+2H2O 。
[解析]已知电负性Cl>H>Si ，则SiHCl3 中Cl 、H 为−1 价，Si 为+4 价，SiHCl3 在浓NaOH 溶液中反应生成Na2SiO3 、H2 、NaCl ，配平化学方程式为SiHCl3+5NaOHNa2SiO3+H2↑+3NaCl+2H2O 。
（3） 采用如下方法测定溶有少量HCl 的SiHCl3 纯度。
m1g 样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后，进行如下实验操作:①灼烧，②冷却干燥（填操作名称）,③称量等操作,测得所得固体氧化物质量为m2g ,从下列仪器中选出①、②中需使用的仪器,依次为AC （填标号）。测得样品纯度为135.5m260m1×100% （用含m1 、m2 的代数式表示）。
[解析]由后续操作可知，SiHCl3 水解得到的硅酸水合物要先在坩埚中灼烧（得到SiO2 ），然后在干燥器中冷却干燥SiO2 ，使用的仪器分别为A 、C 。根据原子守恒可得关系式SiHCl3～SiO2 ，则m1g 样品中SiHCl3 的质量为m2g×135.560 ，故样品纯度为m2g×135.560÷m1g×100%=135.5m260m1×100% 。
2. [2022天津，18分]氯化铁是重要的化工原料。针对氯化铁的实验室制备方法，回答下列问题：
Ⅰ.FeCl3⋅6H2O 的制备
制备流程图如下：
（1） 将废铁屑分批加入稀盐酸中，至盐酸反应完全。判断反应完全的现象为不再有气泡产生。含有少量铜的废铁屑比纯铁屑反应快，原因为Fe 和Cu 在稀盐酸中形成原电池，加快反应速率。
[解析]铁与稀盐酸反应产生H2 ，反应完全时溶液中不再产生气泡。含有少量铜的废铁屑加入稀盐酸中，形成原电池，能够加快铁与盐酸的反应速率。
（2） 操作①所必需的玻璃仪器中，除烧杯外还有漏斗、玻璃棒。
[解析]操作①得到滤液，为过滤，需要的玻璃仪器除烧杯外，还有漏斗、玻璃棒。
（3） 检验FeCl3 溶液中是否残留Fe2+ 的试剂是K3[FeCN6] 溶液。
[解析]利用Fe2+ 可和[FeCN6]3− 形成特征蓝色沉淀可检验FeCl3 溶液中是否残留Fe2+ 。
（4） 为增大FeCl3 溶液的浓度，向稀FeCl3 溶液中加入纯Fe 粉后通入Cl2 。此过程中发生的主要反应的离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+ 、2Fe2++Cl22Fe3++2Cl− 。
[解析]向稀FeCl3 溶液中加入纯Fe 粉，发生反应2Fe3++Fe3Fe2+ ，再通入Cl2 ，发生反应2Fe2++Cl22Fe3++2Cl− 。
（5） 操作②为在HCl 气流中蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥。
[解析]操作②是由稀FeCl3 溶液得到FeCl3⋅6H2O ，为了抑制FeCl3 水解，应在HCl 气流中蒸发浓缩、冷却结晶，然后过滤、洗涤、干燥得到FeCl3⋅6H2O 。
Ⅱ.由FeCl3⋅6H2O 制备无水FeCl3
将FeCl3⋅6H2O 与液体SOCl2 混合并加热，制得无水FeCl3 。已知SOCl2 沸点为77℃ ，反应方程式为：FeCl3⋅6H2O+6SOCl2△FeCl3+6SO2+12HCl ,装置如下图所示（夹持和加热装置略）。
（6） 仪器A的名称为球形冷凝管，其作用为冷凝回流SOCl2 。NaOH 溶液的作用是吸收SO2 和HCl 气体，防止污染空气。
[解析]仪器A 为球形冷凝管，根据SOCl2 的沸点为77℃ ，知水浴加热时SOCl2 易挥发，故仪器A 的作用是冷凝回流SOCl2 。反应生成了SO2 和HCl ，因此NaOH 溶液的作用是吸收SO2 和HCl 气体，防止污染空气。
（7） 干燥管中无水CaCl2 不能换成碱石灰，原因是碱石灰会与SO2 和HCl 气体反应，失去干燥作用。
[解析]干燥管中无水CaCl2 的作用是防止烧杯中水蒸气进入烧瓶，若换成碱石灰，SO2 、HCl 能与碱石灰反应，使其失去干燥作用。
（8） 由下列结晶水合物制备无水盐，适宜使用上述方法的是a （填序号）。
a.ZnCl2⋅H2Ob.CuSO4⋅5H2O
c.Na2S2O3⋅5H2O
[解析]题中方法适用于水解会生成挥发性物质的结晶水合物，a 符合题意。
3. [2020全国卷Ⅱ，15分]苯甲酸可用作食品防腐剂。实验室可通过甲苯氧化制苯甲酸，其反应原理简示如下：
实验步骤：
（1）在装有温度计、冷凝管和搅拌器的三颈烧瓶中加入1.5mL 甲苯、100mL 水和4.8g （约0.03ml ）高锰酸钾，慢慢开启搅拌器，并加热回流至回流液不再出现油珠。
（2）停止加热，继续搅拌，冷却片刻后，从冷凝管上口慢慢加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液，并将反应混合物趁热过滤，用少量热水洗涤滤渣。合并滤液和洗涤液，于冰水浴中冷却，然后用浓盐酸酸化至苯甲酸析出完全。将析出的苯甲酸过滤，用少量冷水洗涤，放在沸水浴上干燥。称量，粗产品为1.0g 。
（3）纯度测定：称取0.122g 粗产品，配成乙醇溶液，于100mL 容量瓶中定容。每次移取25.00mL 溶液，用0.01000ml⋅L−1 的KOH 标准溶液滴定，三次滴定平均消耗21.50mL 的KOH 标准溶液。
回答下列问题：
（1） 根据上述实验药品的用量，三颈烧瓶的最适宜规格为B（填标号）。
A. 100mL B. 250mL C. 500mL D. 1000mL
[解析]三颈烧瓶中加入1.5mL 甲苯、100mL 水和4.8gKMnO4 ，所加液体体积不能超过三颈烧瓶容积的23 ，即三颈烧瓶的最适宜规格应为250mL 。
（2） 在反应装置中应选用球形冷凝管（填“直形”或“球形”），当回流液不再出现油珠即可判断反应已完成，其判断理由是无油珠说明不溶于水的甲苯已经被完全氧化。
[解析]球形冷凝管可使气体冷却回流，让反应更为彻底，冷凝效果更好，应选用球形冷凝管；由于甲苯是不溶于水的油状液体，当回流液中不再出现油状液体时，说明甲苯已经完全被氧化为苯甲酸钾。
（3） 加入适量饱和亚硫酸氢钠溶液的目的是除去过量的高锰酸钾，避免在用盐酸酸化时，产生氯气；该步骤亦可用草酸在酸性条件下处理，请用反应的离子方程式表达其原理2MnO4−+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O 。
[解析]取用甲苯质量为1.5mL×0.867g⋅mL−1≈1.3g ，其物质的量约为0.014ml ，实验中加入的KMnO4 过量，NaHSO3 具有还原性，可用NaHSO3 溶液除去过量的KMnO4 ，避免在用浓盐酸酸化时，KMnO4 与盐酸反应生成有毒的Cl2 ；用草酸在酸性条件下处理过量的KMnO4 溶液，发生反应的离子方程式为2MnO4−+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O 。
（4） “用少量热水洗涤滤渣”一步中滤渣的主要成分是MnO2 。
[解析]根据题给制备苯甲酸的第一步反应可知，用少量热水洗涤的滤渣为MnO2 。
（5） 干燥苯甲酸晶体时，若温度过高，可能出现的结果是苯甲酸升华而损失。
[解析]因苯甲酸在100℃ 左右开始升华，若干燥时温度过高，可能导致部分苯甲酸升华而损失。
（6） 本实验制备的苯甲酸的纯度为86.0% ；据此估算本实验中苯甲酸的产率最接近于C （填标号）。
A.70% B.60% C.50% D.40%
[解析]根据C6H5COOH+KOHC6H5COOK+H2O ，可知25.00mL×10−3L⋅mL−1×cC6H5COOH=21.50mL×10−3L⋅mL−1×0.01000ml⋅L−1 ，解得cC6H5COOH=0.0086ml⋅L−1 ，故样品中苯甲酸的纯度为0.0086×0.1×122g0.122g×100%=86.0% ；0.014ml 甲苯理论上可生成0.014ml 苯甲酸，其质量为0.014×122g=1.708g ，则苯甲酸的产率为1.0g×86.0%1.708g×100%≈50% ，故C 项正确。
（7） 若要得到纯度更高的苯甲酸，可通过在水中重结晶的方法提纯。
[解析]由于苯甲酸微溶于冷水，易溶于热水，若要得到纯度更高的苯甲酸，可通过在水中重结晶的方法提纯。
题组六
1. [2021全国甲卷，15分]胆矾CuSO4⋅5H2O 易溶于水，难溶于乙醇。某小组用工业废铜焙烧得到的CuO （杂质为氧化铁及泥沙）为原料与稀硫酸反应制备胆矾，并测定其结晶水的含量。回答下列问题：
（1） 制备胆矾时，用到的实验仪器除量筒、酒精灯、玻璃棒、漏斗外，还必须使用的仪器有AC（填标号）。
A. 烧杯B. 容量瓶C. 蒸发皿D. 移液管
[解析]CuO 与稀硫酸反应得到硫酸铜溶液，需要用到烧杯，由硫酸铜溶液得到胆矾，用蒸发浓缩、冷却结晶的方法，需要用到蒸发皿。
（2） 将CuO 加入到适量的稀硫酸中，加热，其主要反应的化学方程式为CuO+H2SO4△CuSO4+H2O ，与直接用废铜和浓硫酸反应相比，该方法的优点是不产生SO2 （或硫酸利用率高）。
[解析]CuO 中含有氧化铁及泥沙，加入到适量稀硫酸中，加热，发生的主要反应为CuO 与稀硫酸的反应，化学方程式为CuO+H2SO4△CuSO4+H2O ;废铜与浓硫酸的反应为Cu+2H2SO4浓△CuSO4+SO2↑+2H2O ，与直接用废铜和浓硫酸反应相比，该方法不产生SO2 有毒气体，硫酸利用率高。
（3） 待CuO 完全反应后停止加热，边搅拌边加入适量H2O2 ,冷却后用NH3⋅H2O 调pH 为3.5∼4 ,再煮沸10min ,冷却后过滤。滤液经如下实验操作：加热蒸发、冷却结晶、过滤、乙醇洗涤、干燥，得到胆矾。其中，控制溶液pH 为3.5∼4 的目的是除尽铁和抑制CuSO4 水解，煮沸10min 的作用是破坏FeOH3 胶体易于过滤。
[解析]由硫酸铜溶液得到胆矾的实验操作为加热蒸发、冷却结晶、过滤、乙醇洗涤、干燥。控制溶液pH 为3.5∼4 ，是为了将Fe3+ 转化为FeOH3 而除去，同时抑制CuSO4 水解。再煮沸10min 的作用是破坏Fe3+ 水解产生的FeOH3 胶体，便于过滤。
（4） 结晶水测定：称量干燥坩埚的质量为m1 ，加入胆矾后总质量为m2 ，将坩埚加热至胆矾全部变为白色,置于干燥器中冷至室温后称量,重复上述操作,最终总质量恒定为m3 。根据实验数据，胆矾分子中结晶水的个数为80×m2−m39×m3−m1 （写表达式）。
[解析]由题意知胆矾的质量为m2−m1 ，无水硫酸铜的质量为m3−m1 ，则结晶水的质量为m2−m1−m3−m1=m2−m3 ，根据CuSO4⋅xH2O△CuSO4+xH2O ，可得160:18x=m3−m1:m2−m3 ，解得x=80×m2−m39×m3−m1 。
（5） 下列操作中，会导致结晶水数目测定值偏高的是①③（填标号）。
①胆矾未充分干燥
②坩埚未置于干燥器中冷却
③加热时有少量胆矾迸溅出来
[解析]胆矾未充分干燥，则m2 偏大，测定值偏高，故①正确；坩埚未置于干燥器中冷却，则硫酸铜会吸收水蒸气，m3 偏大，测定值偏低，故②错误；加热时有少量胆矾迸溅出来，则m3 偏小，测定值偏高，③正确。
【技巧点拨】 实验方案评价的思考方向
1.反应原理是否科学,仪器使用细节是否正确。
2.若实验方案中强调试剂过量、少量或给出了浓度、物质的量等相关信息,则要考虑试剂的量对实验是否有影响。
3.若实验方案中添加多种试剂,要注意试剂添加顺序是否正确,添加的试剂是否对实验有干扰。
4.若为控制变量实验,要注意变量是否相同,是否只有1个变量。
5.物质检验实验中,要注意是否具有“唯一性”,即题给环境下,出现该现象的是否只有目标物质。
6.物质利用率高，污染排放少。
2. [2021海南，10分]无水FeCl3 常作为芳烃氯代反应的催化剂。某研究小组设计了如下流程，以废铁屑（含有少量碳和SiO2 杂质）为原料制备无水FeCl3s 。
已知：氯化亚砜熔点−101℃ ，沸点76℃ ，易水解。
回答问题：
（1） 操作①是过滤，用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗。
[解析]过滤用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗。
（2） 为避免引入新的杂质，试剂B可以选用bd （填编号）。
a.KMnO4 溶液b.Cl2 水c.Br2 水d.H2O2 溶液
[解析]试剂B 的作用是将Fe2+ 氧化成Fe3+ ，为了避免引入新的杂质，可选用氯水或H2O2 溶液。
（3） 操作②是蒸发结晶，加热的同时通入HClg 的目的是抑制FeCl3 水解。
[解析]FeCl3 为强酸弱碱盐，在水溶液中易水解，加热促进水解，为抑制FeCl3 水解，蒸发结晶时应通入HClg 。
（4） 取少量D晶体，溶于水并滴加KSCN 溶液，现象是液体变为红色。
[解析]FeCl3⋅6H2O 溶于水电离出Fe3+ ，Fe3+ 遇KSCN 溶液呈红色。
（5） 反应D→E 的化学方程式为6SOCl2+FeCl3⋅6H2O△FeCl3+6SO2↑+12HCl↑ 。
[解析]由题给条件SOCl2 易水解可知，反应D→E 的化学方程式为6SOCl2+FeCl3⋅6H2O△FeCl3+6SO2↑+12HCl↑ 。
（6） 由D转化成E 的过程中可能产生少量亚铁盐，写出一种可能的还原剂SO2 ，并设计实验验证是该还原剂将Fe3+ 还原取E 固体少许于一洁净试管中，加蒸馏水溶解，滴加盐酸酸化的BaCl2 溶液，有白色沉淀生成，说明SO2 将Fe3+ 还原成Fe2+。
[解析]由（5）可知，D 转化成E 的过程中SO2 可能将Fe3+ 还原为Fe2+ ，SO2 被氧化成SO42− ，可以通过检验E 的溶液中含有SO42− 进行验证，实验方案为取E 固体少许于一洁净试管中，加蒸馏水溶解，滴加盐酸酸化的BaCl2 溶液，有白色沉淀生成，说明SO2 将Fe3+ 还原成Fe2+ 。
3. [2020北京，12分]探究Na2SO3 固体的热分解产物。
资料:①4Na2SO3△Na2S+3Na2SO4 。
②Na2S 能与S 反应生成Na2Sx ，Na2Sx 与酸反应生成S 和H2S 。
③BaS 易溶于水。
隔绝空气条件下，加热无水Na2SO3 固体得到黄色固体A，过程中未检测到气体生成。黄色固体A加水得到浊液，放置得无色溶液B。
（1） 检验分解产物Na2S
取少量溶液B，向其中滴加CuSO4 溶液,产生黑色沉淀，证实有S2− 。反应的离子方程式是Cu2++S2−CuS↓ 。
[解析]产生的黑色沉淀为CuS ，反应的离子方程式为Cu2++S2−CuS↓ 。
（2） 检验分解产物Na2SO4
取少量溶液B，滴加BaCl2 溶液，产生白色沉淀，加入盐酸，沉淀增多（经检验该沉淀含S ），同时产生有臭鸡蛋气味的气体H2S ，由于沉淀增多对检验造成干扰，另取少量溶液B，加入足量盐酸，离心沉降（固液分离）后，滴加BaCl2 溶液，产生白色沉淀（填操作和现象），可证实分解产物中含有SO42− 。
[解析]根据加入盐酸后，沉淀增多，同时产生H2S 知，为排除沉淀增多对检验造成的干扰，应先加入足量盐酸，离心沉降除去S ，再向滤液中滴加BaCl2 溶液，若产生白色沉淀，则可证实分解产物中有SO42− 。
（3） 探究（2）中S 的来源
来源1:固体A中有未分解的Na2SO3 ,在酸性条件下与Na2S 反应生成S 。
来源2:溶液B中有Na2Sx ,加酸反应生成S 。
针对来源1进行如下实验:
① 实验可证实来源1不成立。实验证据是向溶液2中加入少量KMnO4 溶液，溶液没有褪色。
[解析]若来源1成立，则溶液2中含H2SO3 ，H2SO3 具有还原性，可使KMnO4 溶液褪色，但得到的溶液仍为紫色，说明来源1不成立。
② 不能用盐酸代替硫酸的原因是HCl 具有还原性，会使KMnO4 溶液褪色，干扰实验现象和实验结论。
[解析]不能用盐酸代替硫酸的原因是盐酸中Cl 元素为−1 价，是Cl 元素的最低价，具有还原性，会与KMnO4 溶液发生氧化还原反应，使KMnO4 溶液褪色，干扰实验现象和实验结论。
③ 写出来源2产生S 的反应的离子方程式:Sx2−+2H+H2S↑+x−1S↓ 。
[解析]来源2认为溶液B 中有Na2Sx ，加酸反应生成S ，则反应的离子方程式为Sx2−+2H+H2S↑+x−1S↓ 。
（4） 实验证明Na2SO3 固体热分解有Na2S 、Na2SO4 和S 产生。运用氧化还原反应规律分析产物中S 产生的合理性:根据4Na2SO3△Na2S+3Na2SO4 知Na2SO3 可发生歧化反应，其中S 元素化合价既可升高也可降低，能从+4 价降为−2 价，也应该可以降到0价生成硫单质。
[解析]4Na2SO3△Na2S+3Na2SO4 为歧化反应，Na2SO3 中的S 元素化合价有升高也有降低，能从+4 价降为−2 价生成Na2S ，也应该可以降到0价生成硫单质。
4. [2020海南，12分]聚异丁烯是一种性能优异的功能高分子材料。某科研小组研究了使用特定引发剂、正己烷为溶剂、无水条件下异丁烯的聚合工艺。已知：异丁烯沸点为266K 。反应方程式及主要装置示意图如下：
回答下列问题：
（1） 仪器A的名称是U 形管，P4O10 的作用是避免空气中的水蒸气进入三口瓶。
[解析]根据图示可知仪器A 的名称为U 形管；根据题干信息知，聚异丁烯是在无水条件下通过异丁烯的加聚反应制得的，故实验中利用P4O10 吸收空气中的水蒸气，避免其进入三口瓶干扰实验。
（2） 将钠块加入正己烷中，除去微量的水，反应的化学方程式为2Na+2H2O2NaOH+H2↑ 。
[解析]正己烷不和钠反应，但钠能和水反应，故将钠块加入正己烷中可除去微量的水，反应的化学方程式为2Na+2H2O2NaOH+H2↑ 。
（3） 浴槽中可选用的适宜冷却剂是乙（填序号）。
[解析]根据已知化学方程式可知，该加聚反应需在−60℃∼−30℃ 和引发剂作用下进行，表格中甲的最低温度为−21℃ ，不适合；乙的最低温度为−55℃ ，适合；丙的最低温度为−33℃ ，但液氨易挥发生成有毒气体NH3 ，不适合，故浴槽中可选用的适宜冷却剂是乙。
（4） 补齐操作步骤
选项为：a .向三口瓶中通入一定量异丁烯
b .向三口瓶中加入一定量正己烷
①b （填编号）；
②待反应体系温度下降至既定温度；
③a （填编号）；
④搅拌下滴加引发剂，一段时间后加入反应终止剂停止反应。经后续处理得成品。
[解析]因异丁烯沸点较低，易挥发，为减少其损失，应先向三口瓶中加入适量的正己烷溶剂；待反应体系温度下降至既定温度；再向三口瓶中通入一定量异丁烯；在搅拌下滴加引发剂，一段时间后加入反应终止剂停止反应，经后续处理得到聚异丁烯成品。
（5） 测得成品平均相对分子质量为2.8×106 ，平均聚合度为50000 （或5×104 ）。
[解析]异丁烯的分子式为C4H8 ，其相对分子质量为56，结合成品平均相对分子质量为2.8×106 ，知该成品的平均聚合度为2.8×10656=50000 。实验方案
现象
结论
A
往FeCl2 溶液中加入Zn 片
短时间内无明显现象
Fe2+ 的氧化能力比Zn2+ 弱
B
往Fe2SO43 溶液中滴加KSCN 溶液，再加入少量K2SO4 固体
溶液先变成血红色后无明显变化
Fe3+ 与SCN− 的反应不可逆
C
将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于盐酸，滴加KSCN 溶液
溶液呈浅绿色
食品脱氧剂样品中没有+3 价铁
D
向沸水中逐滴加5∼6 滴饱和FeCl3 溶液，持续煮沸
溶液先变成红褐色再析出沉淀
Fe3+ 先水解得FeOH3 再聚集成FeOH3 沉淀
物质
性状
熔点/℃
沸点/℃
溶解性
安息香
白色固体
133
344
难溶于冷水溶于热水、乙醇、乙酸
二苯乙二酮
淡黄色固体
95
347
不溶于水溶于乙醇、苯、乙酸
冰乙酸
无色液体
17
118
与水、乙醇互溶
阳离子
u∞×108/m2⋅s−1⋅V−1
阴离子
u∞×108/m2⋅s−1⋅V−1
Li+
4.07
HCO3−
4.61
Na+
5.19
NO3−
7.40
Ca2+
6.59
Cl−
7.91
K+
7.62
SO42−
8.27
名称
相对分子质量
熔点/℃
沸点/℃
密度/g⋅mL−1
溶解性
甲苯
92
−95
110.6
0.867
不溶于水，易溶于乙醇
苯甲酸
122
122.4(100℃ 左右开始升华)
248
—
微溶于冷水，易溶于乙醇、热水
序号
冷却剂
最低温度/℃
甲
NaCl− 冰（质量比1:3 ）
−21
乙
CaCl2⋅6H2O− 冰（质量比1.43:1 ）
−55
丙
液氨
−33
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