第一部分 专题四 第14讲

第14讲化学实验综合应用

能力提升训练

一、Ⅰ卷选择题强化练

1．(2016·昆明模拟)下列实验方案不能达到实验目的的是()

解析B选项中NaOH过量，会与FeCl3反应生成Fe(OH)3沉淀。

答案 B

2．Y形管是一种特殊的仪器，与其他仪器组合可以进行某些实验探究。利用下图装置可以探究SO2与BaCl2反应生成BaSO3沉淀的条件。下列判断正确的是()

A．玻璃管的作用是连通大气，使空气中的氧气进入广口瓶，参与反应

B．c、d两根导管都必须插入BaCl2溶液中，保证气体与Ba2＋充分接触

C．Y形管乙中产生的为氧化性气体，将BaSO3氧化为BaSO4沉淀

D．e、f两管中的试剂可以分别是浓氨水和NaOH固体

解析玻璃管起到平衡内外大气压的作用，选项A错误；要使SO2与BaCl2溶液反应生成BaSO3，故应通过d管向溶液中通入碱性气体NH3，d管不能完全插入溶液中，否则生成的氨气溶解于水时，易造成倒吸，选项B错误；

实验目的“探究……生成BaSO3沉淀的条件”，不是探究生成BaSO4沉淀的条件，选项C错误；Y形管乙用于制备碱性气体，使广口瓶内溶液为碱性或中性，从而促进BaSO3沉淀的生成，选项D正确。

答案 D

3．(2016·宝鸡模拟)用如图所示装置进行下列实验，能得出相应实验现象或结论的是()

解析A项，SO2通入溴水中，溴水褪色，是因为发生了氧化还原反应：Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4，说明SO2具有还原性，不能说明SO2具有漂白性；B项，Al(OH)3不溶于氨水；C项MnO2在H2O2的分解反应中作催化剂，而不是氧化剂。

答案 D

4．(2016·江苏化学，13改编)根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是()

解析溶液分层，上层呈橙红色，下层几乎无色，是因为溴在水中的溶解度小，而易溶于有机溶剂，发生了萃取，A错误；无法判断白色沉淀的组成，无法比较BaSO4和CaSO4的溶度积，B错误；FeCl3与KI反应生成I2：2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，氧化剂FeCl3的氧化性强于氧化产物I2，C正确；

NaHSO3溶液呈酸性，说明HSO－3的电离程度大于其水解程度，Na2SO3溶液的pH约为10，说明SO2－3结合H＋能力强，D错误。

答案 C

5．(2016·菏泽二模)下列图中的实验方案，能达到实验目的的是()

2

解析A项热水使溶液升温，也会使H2O2分解；C项应用NaHCO3溶液。

D项浓盐酸挥发至Na2SiO3溶液中会生成H2SiO3沉淀，不能证明酸性H2CO3＞H2SiO3。

答案 B

二、Ⅱ卷填空规范练

6．肼是重要的化工原料。某探究小组利用下列反应制取水合肼(N2H4·H2O)：CO(NH2)2＋2NaOH＋NaClO===Na2CO3＋N2H4·H2O＋NaCl

实验一：制备NaClO溶液(实验装置如图所示)

(1)配制30%NaOH溶液时，所需的玻璃仪器除量筒外，还有________(填标

号)。

A．容量瓶B．烧杯

C．烧瓶D．玻璃棒

(2)锥形瓶中发生反应的化学方程式是

________________________________________________________________ _______________________________________________________________。

(3)因后续实验需要，需利用中和滴定原理测定反应后锥形瓶内混合溶液中

NaOH的浓度。请选用所提供的试剂，设计实验方案：_______________________________________________________________ _______________________________________________________________

_______________________________________________________________。提供的试剂：H2O2溶液、FeCl2溶液、0.100 0 mol·L－1盐酸、酚酞试液

实验二：制取水合肼(实验装置如图所示)。

控制反应温度，将分液漏斗中溶液缓慢滴入三颈烧瓶中，充分反应。加热蒸馏三颈烧瓶内的溶液，收集108～114 ℃馏分。

(已知：N2H4·H2O＋2NaClO===N2↑＋3H2O＋2NaCl)

(4)分液漏斗中的溶液是________(填标号)。

A．CO(NH2)2溶液

B．NaOH和NaClO混合溶液

选择的理由是_________________________________________________

_______________________________________________________________。实验三：测定馏分中水合肼的含量。

称取馏分5.000 g，加入适量NaHCO3固体，加水配成250 mL溶液，移取25.00 mL，用0.100 0 mol·L－1的I2溶液滴定。滴定过程中，溶液的pH保持在6.5 左右。

(已知：N2H4·H2O＋2I2===N2↑＋4HI＋H2O)

(5)滴定过程中，NaHCO3能控制溶液的pH在 6.5左右，原因是________________________________________________________________ _______________________________________________________________。

(6)实验测得消耗I2溶液的平均值为18.00 mL，馏分中水合肼(N2H4·H2O)的质量分数为________。

解析(1)配制30%NaOH溶液，还需要烧杯和玻璃棒。(2)锥形瓶中发生反应的化学方程式为Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。(3)选择酚酞作指示剂，用0.100 0 mol·L－1盐酸滴定混合溶液中的NaOH，但滴定前要加入H2O2溶液，除去混合溶液中的ClO－。(5)滴定反应中产生的HI能与NaHCO3

反应，因此可以控制溶液的pH在6.5左右。(6)水合肼的质量为0.100 0 mol·L

－1×0.018 L×1

2×

250 mL

25.00 mL×50 g·mol

－1＝0.45 g，则水合肼的质量分数为

0.45 g

5.000 g×100%＝9%。

答案(1)BD

(2)Cl2＋2NaOH===NaClO＋NaCl＋H2O

(3)取一定量锥形瓶内的混合溶液，加入适量的H2O2溶液后，滴加2～3滴

酚酞试液，用0.100 0 mol·L－1盐酸滴定，重复上述操作2～3次

(4)B如果将氢氧化钠和次氯酸钠的混合溶液装在烧瓶中，反应生成的水合

肼会被次氯酸钠氧化

(5)NaHCO3会与滴定过程中产生的HI反应

(6)9%

7．(2016·天津理综，9)水中溶氧量(DO)是衡量水体自净能力的一个指标，通常用每升水中溶解氧分子的质量表示，单位mg·L－1，我国《地表水环境质量标准》规定，生活饮用水源的DO不能低于5 mg/L。某化学小组同学设计了下列装置(夹持装置略)，测定某河水的DO。

1．测定原理：

碱性条件下，O2将Mn2＋氧化为MnO(OH)2：①2Mn2＋＋O2＋4OH－===2MnO(OH)2↓，酸性条件下，MnO(OH)2将I－氧化为I2：②MnO(OH)2＋I－＋H＋―→Mn2＋＋I2＋H2O(未配平)，用Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2，

③2S2O2－3＋I2===S4O2－6＋2I－。

2．测定步骤：

a．安装装置，检验气密性，充N2排尽空气后，停止充N2。

b．向烧瓶中加入200 mL水样。

c．向烧瓶中依次迅速加入1 mL MnSO4无氧溶液(过量)2 mL碱性KI无氧溶液(过量)，开启搅拌器，至反应①完全。

d．搅拌并向烧瓶中加入2 mLH2SO4无氧溶液，至反应②完全，溶液为中性或弱酸性。

e．从烧瓶中取出40.00 mL溶液，以淀粉作指示剂，用0.010 00 mol·L－1 Na2S2O3溶液进行滴定，记录数据。

f．……

g．处理数据(忽略氧气从水样中的溢出量和加入试剂后水样体积的变化)。回答下列问题：

(1)配制以上无氧溶液时，除去所用溶剂水中氧的简单操作为________。

(2)在橡胶塞处加入水样及有关试剂应选择的仪器为________。

①滴定管②注射器③量筒

(3)搅拌的作用是________。

(4)配平反应②的方程式，其化学计量数依次为________。

(5)步骤f为____________________________________________________。

(6)步骤e中达到滴定终点的标志为________。若某次滴定消耗Na2S2O3溶液4.50 mL，水样的DO＝________mg·L－1(保留一位小数)。作为饮用水源，此次测得DO是否达标：________(填“是”或“否”)。

(7)步骤d中加入H2SO4溶液反应后，若溶液pH过低，滴定时会产生明显的误差，写出产生此误差的原因(用离子方程式表示，至少写出2个)______________________________________________________________ _______________________________________________________________。解析(1)气体在水中的溶解度随着温度升高而减小，将溶剂水煮沸可以除去所用溶剂水中氧气。(2)在橡胶塞处加入水样及有关试剂，应选择注射器。

(3)搅拌可以使溶液混合均匀，加快反应速率。(4)由Mn元素的化合价由＋4价降低到＋2价，碘元素的化合价由－1价升高到0价，根据化合价升降总数相等，反应②配平后化学方程式为MnO(OH)2＋2I－＋4H＋===Mn2＋＋I2＋3H2O，故其化学计量数依次为1，2，4，1，1，3。(5)为了减小实验的误差，滴定操作一般需要重复滴定操作2～3次，因此步骤f为重复步骤e的操作2～3次。(6)I－被氧化为I2后，再用Na2S2O3溶液滴定，将I2还原为I－，因此滴定结束，溶液的蓝色消失且半分钟不恢复原色；n(Na2S2O3)＝0.010 00

mol/L ×0.004 5 L ＝4.5×10－5 mol ，根据反应①②③有O 2～2MnO(OH)2～ 2I 2～4S 2O 2－3，n (O 2)＝14n (Na 2S 2O 3)＝1.125×10－6

mol ，该河水的DO ＝1.125×10－5×5×32×1 000

200×10－3 mg/L ＝9.0 mg/L ＞5 mg/L ，达标。(7) Na 2S 2O 3

在酸性条件下发生歧化反应，生成的SO 2也能够被生成的I 2氧化，同时空

气中的O 2也能够将I －氧化，反应的离子方程式有2H ＋＋S 2O 2－

3===S ↓＋SO 2

↑＋H 2O ，SO 2＋I 2＋2H 2O===4H ＋＋SO 2－4＋2I －，4H ＋＋4I －＋O 2===2I 2＋

2H 2O 。

答案 (1)将溶剂水煮沸后冷却 (2)② (3)使溶液混合均匀，快速完成反应 (4)1，2，4，1，1，3 (5)重复步骤e 的操作2～3次 (6)溶液蓝色褪去(半

分钟内不恢复原色) 9.0 是 (7)2H ＋＋S 2O 2－3===S ↓＋SO 2↑＋H 2O ，SO 2＋I 2＋2H 2O===4H ＋＋SO 2－4＋2I －，4H ＋＋4I －＋O 2===2I 2＋2H 2O(任写其中2

个)

8．实验室用下列仪器，以乙醇、浓硫酸和溴为原料制备1，2－二溴乙烷。已知：1，2－二溴乙烷熔点为9 ℃，C 2H 5OH ――→170 ℃浓H 2SO 4CH 2===CH 2↑＋H 2O ；2C 2H 5OH ――→140 ℃浓H 2SO 4

C 2H 5—O —C 2H 5(乙醚)＋H 2O 。

(1)如果气体流向为从左到右，正确的连接顺序是(短接口或橡皮管均已略去)：B 经A ①插入A 中，D 接A ②；A ③接________接________接________接________。

(2)装置A 中反应器的名称为________，仪器D 的名称为________，河沙的作用为________。 (3)

写

出

仪

器

C

的

两

个

作

用

：

_______________________________________________________________。

(4)温度计水银球的正确位置是

_______________________________________________________________。

(5)反应管E中加入少量水及把反应管E置于盛有冷水的小烧杯中是因为

_______________________________________________________________。

(6)若产物中有少量未反应的Br2，最好用________(填正确选项前的字母)洗

涤除去。

a．饱和亚硫酸氢钠溶液

b．氢氧化钠溶液

c．碘化钠溶液

d．乙醇

(7)产品中可能含有的有机杂质是________，可用________方法除去。

解析(1)1，2－二溴乙烷熔点低，易阻塞导管，C装臵应加在生成1，2－二溴乙烷之前，若E中1，2－二溴乙烷凝固阻塞导管，C中直导管液面上升，则立即停止实验。在制取的CH2===CH2气体中可能含有SO2气体，需先除去。(4)温度计是用来测定反应液温度的，因而要插入液面以下，但不能接触瓶底。(5)由于液溴易挥发，常用水液封。(6)1，2－二溴乙烷能与NaOH 反应，b不可用；c会生成I2溶在1，2－二溴乙烷中；d中乙醇与1，2－二溴乙烷互溶。(7)在制取乙烯时，乙醇分子间脱水会生成乙醚。

答案(1)C F E G

(2)三颈烧瓶恒压分液漏斗防暴沸

(3)①安全瓶防倒吸；②防止气体通道被阻塞而发生危险

(4)应插入液面以下，不接触瓶底

(5)溴易挥发，可以减少溴因挥发造成的损失

(6)a

(7)乙醚蒸馏

9．(2016·福州二模)为测定某碳酸氢钠样品的纯度(含有少量氯化钠)，实验小组同学提出下列实验方案：

甲方案：沉淀法

乙方案：重量法

丙方案：气体体积法

丁方案：滴定法

(已知：每个方案均称取m1 g样品)

继而进行下列判断和实验：

(1)甲方案用下图装置进行实验：

①实验过程中需持续缓缓通入空气。其作用除了可搅拌B、C中的反应物外，还有__________________________________________________________。

②C中反应生成BaCO3的化学方程式是________________________________________________________________ ______________________________________________________________。

③下列各项措施中，不能提高测定准确度的是________。

a．在加入盐酸之前，应排尽装置内的CO2气体

b．滴加盐酸不宜过快

c．在A、B之间增加盛有浓硫酸的洗气装置

d．在B、C之间增加盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置

(2)乙方案用下图装置进行实验：

①A装置中NaOH溶液的作用是_______________________________________________________________，若直接向试样溶液中鼓入空气会导致实验测定结果________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。

②该方案需直接测定的物理量是______________________________________________________________

(3)丙方案用如图装置进行实验：

①为了减小实验误差，量气管中加入的液体X为________溶液。

②使Y形管中的硫酸溶液与试样反应的正确操作是将________转移到________中。

③反应完毕，每间隔1 min读取气体体积，气体体积逐渐减小，直至不变。气体体积逐次减小的原因是________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________(排除仪器和实验操作的影响因素)。

④通过实验，测得该试样中碳酸氢钠质量分数偏低，产生这种现象的原因可能是________。

a．测定气体体积时未冷却至室温

b．测定气体体积时水准管的液面高于量气管的液面

c．Y形管中留有反应生成的气体

d．气体进入量气管前未用浓硫酸干燥

(4)丁方案为称取m1 g样品，配成100 mL溶液，取出20 mL，用c mol·L－1的标准HCl溶液滴定至终点，平行测定三次，有关实验数据记录如下表，则该试样中碳酸氢钠质量分数的计算式为________。

解析(1)③在加入盐酸之前，应排尽装臵内的CO2气体，否则会影响测量

结果；滴加盐酸不宜过快，以保证生成的CO2完全被吸收。在A、B之间不必增加盛有浓硫酸的洗气装臵，因为整个装臵中不需要干燥，水蒸气不会影响CO2的吸收。在B、C之间不必增加盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装臵，因为C瓶中有足量Ba(OH)2，可以吸收CO2中的HCl，而不影响CO2的吸收，也不影响沉淀生成量。(2)①本方案是通过碳酸氢钠与硫酸反应生成二氧化碳，再用碱石灰吸收二氧化碳，通过二氧化碳的质量求碳酸氢钠的质量分数，故应排除空气中二氧化碳的干扰，否则空气中的二氧化碳被吸收会导致测定结果偏高；②需要直接测定的物理量是装臵C反应前后的质量，其质量差即为二氧化碳的质量。(3)①二氧化碳溶于水，用饱和碳酸氢钠溶液可以降低二氧化碳的溶解度，减小实验误差；②使试样进入硫酸中让其发生反应，这样硫酸就可以充分反应，如果反过来，硫酸不可能全部转移到左边；③反应完毕时，相同时间内气体体积减少，又排除了仪器和实验操作的影响，只能从气体本身角度思考，联想到该反应是放热的，就可以想到气体体积减少的原因是气体冷却；④a项，会使测定结果偏高；b项，气体压强大于大气压，会使测定的体积偏小，导致碳酸氢钠的测定结果偏低；c项，原Y形管内有空气，后留有反应产生的气体不影响实验结果；本题是用排饱和NaHCO3溶液测定气体体积，不需要干燥，d项无影响。

(4)根据化学方程式：NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，可知反应消耗的盐酸与碳酸氢钠的物质的量相等。在滴定实验中，为了提高实验的准确度和可靠性，消除实验过程中的偶然误差，往往需进行平行实验，对平行实验所得的数据，必须进行合理的取舍，舍弃离群值，在去掉了离群值后，其他比较集中的数据在中学阶段一般用算术平均值的方法来对其进行统计。分析可知数据2为离群值，舍去。数据1和3的平均值为30.00 mL，

因此碳酸氢钠的质量分数为w(NaHCO3)＝5×c×30×10－3×84

m1×100%。

答案(1)①把B中生成的CO2全部排入C中，使之完全被Ba(OH)2溶液吸收

②CO2＋Ba(OH)2===BaCO3↓＋H2O

③c、d

(2)①吸收空气中的CO2等酸性气体偏高②装置C反应前后的质量

(3)①饱和碳酸氢钠②试样硫酸

③反应放热，气体冷却过程中体积减小④b

(4)5×c×30×10－3×84

m1×100%