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《高考12题逐题突破》：化学实验综合题的研究——以物质制备为载体的综合实验题【核心突破】1．无机物制备题的常考方向2．有气体参与的制备实验的注意事项(1)操作顺序问题与气体有关的实验操作顺序：装置选择与连接→气密性检查→装入固体药品→加液体药品→按程序实验→拆卸仪器。(2)加热操作的要求①使用可燃性气体(如H2、CO、CH4等)，先用原料气赶走系统内的空气，再点燃酒精灯加热，以防止爆炸。②制备一些易与空气中的成分发生反应的物质(如H2还原CuO的实验)，反应结束时，应先熄灭酒精灯，继续通原料气至试管冷却。(3)尾气处理的方法有毒气体常采用溶液(或固体)吸收或将之点燃的方法，不能直接排放。(4)特殊实验装置①制备在空气中易吸水、潮解以及水解的物质(如Al2S3、AlCl3等)，往往在装置的末端再接一个干燥装置，以防止空气中水蒸气的进入。②用液体吸收气体，若气体溶解度较大，要加防倒吸装置。③若制备物质易被空气中氧气氧化，应加排空气装置。3．有机物制备实验综合题设问角度及过程分析涉及有机物制取的综合实验，重点考查物质分离中的蒸馏、分液操作，反应条件的控制，产率的计算等问题。【提升训练答案+解析】1．水合肼(N2H4·H2O)又名水合联氨，无色透明，是具有腐蚀性和强还原性的碱性液体，它是一种重要的化工试剂。利用尿素法生产水合肼的原理为：CO(NH2)2＋2NaOH＋NaClO===N2H4·H2O＋Na2CO3＋NaCl。实验1：制备NaClO溶液。(已知：3NaClO=====△2NaCl＋NaClO3)(1)图甲装置Ⅰ中烧瓶内发生反应的化学方程式为____________________________________________________________________________________________________。(2)用NaOH固体配制溶质质量分数为30%的NaOH溶液时，所需玻璃仪器除量筒外还有__________(填字母)。a．烧杯b．容量瓶c．玻璃棒d．烧瓶(3)图甲装置Ⅱ中用冰水浴控制温度的目的是_________________________________________________________________________________________________________。实验2：制取水合肼。(4)图乙中若分液漏斗滴液速度过快，部分N2H4·H2O会参与A中反应并产生大量氮气，降低产品产率。写出该过程反应生成氮气的化学方程式：_________________________。充分反应后，蒸馏A中溶液即可得到水合肼的粗产品。实验3：测定馏分中水合肼的含量。(5)称取馏分3.0g，加入适量NaHCO3固体(滴定过程中，调节溶液的pH保持在6.5左右)，加水配成250mL溶液，移出25.00mL置于锥形瓶中，并滴加2～3滴淀粉溶液，用0.15mol·L－1的碘的标准溶液滴定(已知：N2H4·H2O＋2I2===N2↑＋4HI＋H2O)。①滴定时，碘的标准溶液盛放在________(填“酸式”或“碱式”)滴定管中。②下列能导致馏分中水合肼的含量测定结果偏高的是________(填字母)。a．锥形瓶清洗干净后未干燥b．滴定前，滴定管内无气泡，滴定后有气泡c．读数时，滴定前平视，滴定后俯视d．盛标准液的滴定管水洗后，直接装标准液③实验测得消耗I2溶液的平均值为20.00mL，馏分中水合肼(N2H4·H2O)的质量分数为__________________。答案(1)MnO2＋4HCl(浓)=====△MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(2)ac(3)防止NaClO受热分解，影响水合肼的产率(4)N2H4·H2O＋2NaClO===N2↑＋3H2O＋2NaCl(5)①酸式②d③25%解析(2)配制一定质量分数的溶液不用容量瓶和烧瓶。(4)N2H4·H2O被NaClO氧化为N2，NaClO的还原产物是NaCl，据此可写出氧化还原反应的方程式。(5)①碘液能腐蚀橡胶，应选用酸式滴定管。②a项无影响；b项滴定后有气泡，读取体积偏小；c项俯视读数时，体积偏小，测定结果偏小；d项读取体积偏大。③2I2～N2H4·H2O0．15×20×10－3mol12×0.15×20×10－3mol则水合肼的质量分数＝12×0.15×20×10－3mol×50g·mol－1×103.0g×100%＝25%。2．二氯化二硫(S2Cl2)可作硫化剂、氯化剂。常温下是一种黄红色液体，沸点137℃，在潮湿的空气中剧烈水解而发烟。S2Cl2可通过硫与少量氯气在110～140℃反应制得，氯气过量则会生成SCl2。(1)选用以下装置制取少量S2Cl2(加热及夹持装置略)：①仪器m的名称为____________。②装置连接顺序：A→________→________→________→________。③A中发生反应的化学方程式为__________________________________________。④B中玻璃纤维的作用是_________________________________________________。⑤D中的最佳试剂是________(填字母)。a．碱石灰b．浓硫酸c．NaOH溶液d．无水氯化钙(2)S2Cl2遇水剧烈水解，生成SO2、HCl和一种常见的固体。①该固体是__________。②甲同学为了验证两种气体产物，将水解生成的气体依次通过硝酸银与稀硝酸的混合溶液、品红溶液、NaOH溶液，该方案________(填“可行”或“不可行”)，原因是____________________________________________________________________________________。(3)乙同学按如下实验方案检验S2Cl2是否含有杂质：①取1.25g产品，在密闭容器中依次加入足量水、双氧水、Ba(NO3)2溶液，过滤；②往①的滤液中加入足量AgNO3溶液，过滤、洗涤、干燥，称得固体质量为2.87g。则产品中氯元素的质量分数为__________，由此可知产品中________(填“含有”或“不含有”)SCl2杂质。答案(1)①直形冷凝管②CBED③MnO2＋4HCl(浓)=====△MnCl2＋Cl2↑＋2H2O④增大硫与氯气的接触面积，加快反应速率⑤a(2)①S(或硫)②不可行SO2易被硝酸氧化生成SO2－4，既难于检验SO2，又干扰HCl的检验(3)56.8%含有解析(1)制取少量S2Cl2：装置A制备氯气，装置C除去氯气中混有的水蒸气，B中发生氯气与硫单质的反应，装置E冷凝并收集产物，装置D用于吸收未反应完的氯气和阻止空气中的水蒸气进入收集装置。(2)①S2Cl2遇水剧烈水解，生成SO2、HCl和一种常见的固体，S2Cl2―→SO2，硫元素化合价升高，根据氧化还原反应中化合价有升有降，则该固体为S单质。②二氧化硫被氧化为硫酸根离子，硫酸银微溶，会干扰氯离子的检验。(3)S2Cl2中氯元素的质量分数为71135×100%≈52.6%，SCl2中氯元素的质量分数为71103×100%≈68.9%，样品中的氯元素质量由AgCl固体计算，与之比较即可。3．过氧化钙(CaO2)是白色固体，易溶于酸，难溶于水、乙醇等，可用作分析试剂、医用防腐剂以及消毒剂等。实验1：制备过氧化钙(CaO2)某实验小组拟选用如图甲所示装置(部分固定装置略)制备过氧化钙(CaO2)。(1)请选择必要的装置，按气流方向的连接顺序为____________(填仪器接口的字母编号，装置可重复使用)。(2)实验步骤：①检验装置的气密性后，装入药品；②打开分液漏斗活塞，通入一段时间气体，加热药品；③反应结束后，先熄灭酒精灯，待反应管冷却至室温后，停止通入气体；④拆除装置，取出产物。步骤③的操作目的是_____________________________________________________。实验2：制备CaO2·8H2O利用反应Ca2＋＋H2O2＋2NH3＋8H2O===CaO2·8H2O↓＋2NH＋4，在碱性环境下制取CaO2·8H2O的装置如图乙所示：(3)装置A中发生反应的化学方程式为_____________________________________；NH3在Ca2＋和H2O2的反应过程中所起的作用是________________________________。(4)仪器C的名称为__________；反应结束后，经______(填操作名称)、洗涤、低温烘干可获得CaO2·8H2O。检验CaO2·8H2O是否洗涤干净的操作为__________________________。(5)装置B中用冰水浴控制温度，其可能原因是___________________________________。(6)测定产品CaO2·8H2O的含量：①准确称取ag产品放入锥形瓶中，加入适量蒸馏水和过量的bgKI晶体，再滴入少量2mol·L－1硫酸溶液，充分反应；②向上述锥形瓶中加入几滴________(填指示剂名称)；③逐滴加入浓度为cmol·L－1的Na2S2O3溶液，滴定至终点，记录数据，重复上述操作2次，得出三次平均消耗Na2S2O3溶液的体积为VmL，则CaO2·8H2O的质量分数为________________________(写出表达式即可)。(已知：I2＋2S2O2－3===2I－＋S4O2－6)答案(1)dfebc(或cb)fegh(2)防止倒吸(3)Ca(OH)2＋2NH4Cl=====△CaCl2＋2NH3↑＋2H2O中和过氧化氢和Ca2＋反应生成的H＋，促进反应进行(或使溶液呈碱性，减少CaO2·8H2O的溶解，或提高产品的产率等，其他合理答案均可)(4)分液漏斗过滤取最后一次洗涤液少量于试管中，先加入稀硝酸酸化，再滴加AgNO3溶液，若不产生白色沉淀，说明沉淀已经洗涤干净；反之则说明未洗涤干净(5)减少过氧化氢的分解，提高过氧化氢的利用率(或反应放热，温度低有利于提高产率)(6)淀粉溶液108cV×10－3a×100%解析(1)过氧化钙的制备过程中涉及装置的用途有：制取O2→除去H2O(g)→O2与钙在高温下反应制备过氧化钙→防止空气中的H2O(g)、CO2等进入装置，故仪器接口的连接顺序为dfebcfegh或dfecbfegh。(2)步骤③反应结束后，先熄灭酒精灯，待反应管冷却至室温后，停止通入气体，其目的是防止倒吸。(3)装置A中利用熟石灰与氯化铵共热制取氨气，发生反应的化学方程式为Ca(OH)2＋2NH4Cl=====△CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。在Ca2＋和H2O2反应过程中，NH3溶于水生成NH3·H2O能中和过氧化氢和Ca2＋反应生成的H＋，促进反应进行。(4)仪器C的名称为分液漏斗；反应结束后，经过滤、洗涤、低温烘干可获得CaO2·8H2O。检验CaO2·8H2O是否洗涤干净，可检验最后一次洗涤液中是否含有Cl－，即加入稀硝酸、AgNO3溶液进行检验。(5)装置B中用冰水浴控制温度，其可能原因是温度低可减少过氧化氢的分解，提高过氧化氢的利用率或反应放热，温度低有利于提高产率。(6)②过氧化钙将KI氧化成I2，再利用cmol·L－1的Na2S2O3溶液滴定生成的I2，故可加入淀粉溶液作指示剂。③根据得失电子守恒可得关系式：CaO2·8H2O～I2～2S2O2－3216g2molmgcV×10－3mol则有mg＝108cV×10－3g，故产品中CaO2·8H2O的质量分数为108cV×10－3a×100%。4．某化学兴趣小组设计实验制备苯甲酸异丙酯，其反应原理为浓H2SO4△＋H2O。用如图所示装置进行实验：物质的部分物理性质如表所示：物质相对分子质量密度/g·cm－3沸点/℃水溶性苯甲酸1221.27249微溶异丙醇600.7982易溶苯甲酸1641.17218不溶异丙酯实验步骤：步骤Ⅰ.在干燥的仪器a中加入38