（通用版）高考化學二輪復習 專題突破練13 綜合實驗探究（含解析）-人教版高三化學試題

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1、專題突破練13　綜合實驗探究 非選擇題(本題包括5個小題,共100分) 1.(2019全國2,28)(20分)咖啡因是一種生物堿(易溶于水及乙醇,熔點234.5 ℃,100 ℃以上開始升華),有興奮大腦神經和利尿等作用。茶葉中含咖啡因約1%~5%、單寧酸(Ka約為10-6,易溶于水及乙醇)約3%~10%,還含有色素、纖維素等。實驗室從茶葉中提取咖啡因的流程如下圖所示。 索氏提取裝置如右圖所示。實驗時燒瓶中溶劑受熱蒸發(fā),蒸汽沿蒸汽導管2上升至球形冷凝管,冷凝后滴入濾紙?zhí)淄?中,與茶葉末接觸,進行萃取。萃取液液面達到虹吸管3頂端時,經虹吸管3返回燒瓶,從而實現(xiàn)對茶葉末的連續(xù)萃取?；卮?/p>

2、下列問題: (1)實驗時需將茶葉研細,放入濾紙?zhí)淄?中,研細的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　。圓底燒瓶中加入95%乙醇為溶劑,加熱前還要加幾?！　　　　?。? (2)提取過程不可選用明火直接加熱,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。與常規(guī)的萃取相比,采用索氏提取器的優(yōu)點是　　　　　　　　　　　　　。? (3)提取液需經“蒸餾濃縮”除去大部分溶劑。與水相比,乙醇作為萃取劑的優(yōu)點是　　　　　　　　　　　。“蒸餾濃縮”需選用的儀器除了圓底燒瓶、蒸餾頭、溫度計、接收管之外,還有　　　　　(填標號)。? 　　　　　　　　　　　　　　　　 A.直形冷凝管 B.球形冷凝管 C.接

3、收瓶 D.燒杯 (4)濃縮液加生石灰的作用是中和　　　　　　和吸收　　　　　。? (5)可采用如右圖所示的簡易裝置分離提純咖啡因。將粉狀物放入蒸發(fā)皿中并小火加熱,咖啡因在扎有小孔的濾紙上凝結,該分離提純方法的名稱是　　　　　。? 2.(2019河北張家口質檢)(20分)硫是一種自然界分布較廣的元素,在很多化合物中都含有該元素,回答下列問題: (1)裝置A中反應的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (2)使分液漏斗中液體順利流下的操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (3)選用上面的裝置和藥品探究亞硫酸與次氯酸的

4、酸性強弱。 ①甲同學認為按照A→C→F的順序連接裝置即可證明,乙同學認為該方案不合理,其理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? ②丙同學設計的合理實驗方案為:A→C→　　　→　　　→D→F,其中裝置C的作用是　　　　　　　　　　　,證明亞硫酸的酸性強于次氯酸的實驗現(xiàn)象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (4)K2S2O8具有強氧化性,可通過電解H2SO4和K2SO4的混合溶液制得,其陽極反應式為　　　　　　　　　　　,稱取0.250 0 g產品置于碘量瓶中,加100 mL水溶解,再加入8.000 g KI固體(稍過量

5、),振蕩使其充分反應。加入適量醋酸溶液酸化,以淀粉為指示劑,用c mol·L-1的Na2S2O3標準液滴定至終點,消耗Na2S2O3標準液V mL,則樣品中K2S2O8的純度為　　　　　(用含c、V的代數(shù)式表示,已知:S2O82-+2I-2SO42-+I2,2S2O32-+I2S4O62-+2I-)。? 3.(2019重慶九校聯(lián)盟聯(lián)考)(20分)過氧化鈣(CaO2)常用作種子及谷物的無毒性消毒劑,常溫下為白色的固體,微溶于水,且不溶于乙醇、乙醚和堿性溶液,但溶于酸。 某實驗小組擬探究CaO2的性質及其實驗室制法。 (1)實驗探究CaO2與酸的反應。 操作 現(xiàn)象 向盛有4 g CaO

6、2的大試管中加入10 mL稀鹽酸得溶液a 劇烈反應,產生能使帶火星木條復燃的氣體 取5 mL溶液a置于試管中,滴入兩滴石蕊溶液 溶液變紅,一段時間后溶液顏色明顯變淺,稍后溶液變?yōu)闊o色 ①CaO2與鹽酸反應的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? ②加入石蕊溶液后溶液褪色可能是因為溶液a中存在較多的　　　　　。? (2)用如圖所示裝置制備過氧化鈣,其反應原理為Ca+O2CaO2。 ①請選擇實驗所需要的裝置,按氣流方向連接的順序為　　　　　　　　　　　　　　　(填儀器接口的字母,上述裝置可不選用也可重復使用)。? ②根據完整的實驗裝置進行實驗,實驗步驟

7、如下:Ⅰ.檢驗裝置的氣密性后,裝入藥品;Ⅱ.打開分液漏斗活塞,通入氣體一段時間,加熱藥品;Ⅲ.反應結束后,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(填操作);Ⅳ.拆除裝置,取出產物。? (3)利用反應Ca2++H2O2+2NH3+8H2OCaO2·8H2O↓+2NH4+在堿性環(huán)境下制取CaO2的裝置如圖所示。 ①NH3在Ca2+和H2O2的反應過程中所起的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? ②反應結束后,經過濾、洗滌、低溫烘干可獲得CaO2·8H2O。過濾需要的玻璃儀器是　　　　　　　　　　　　;將沉淀進行洗滌的操作

8、為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (4)設計實驗證明CaO2的氧化性比FeCl3的氧化性強:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? 4.(20分)氮化鎵(GaN)被稱為第三代半導體材料,其應用已經取得了突破性的進展。 已知: (ⅰ)氮化鎵性質穩(wěn)定,不與水、酸反應,只在加熱時溶于濃堿溶液。 (ⅱ)NiCl2溶液在加熱時,先轉化為Ni(OH)2,后分解為NiO。 (ⅲ)制備氮化鎵的反應為2Ga+2NH32GaN+3H2 某學校化學興

9、趣小組在實驗室制備氮化鎵,設計實驗裝置如圖所示: 設計實驗步驟如下: ①滴加幾滴NiCl2溶液潤濕金屬鎵粉末,置于反應器中; ②先通入一段時間的H2后,再加熱; ③停止通氫氣,改通入氨氣,繼續(xù)加熱一段時間; ④停止加熱,繼續(xù)通入氨氣,直至冷卻; ⑤將反應器內的固體轉移到盛有鹽酸的燒杯中,充分反應后過濾、洗滌、干燥。 (1)儀器X中的試劑是　　　　,儀器Y的名稱是　　　　　　。? (2)該套裝置中存在的一處明顯錯誤是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (3)步驟①中選擇NiCl2溶液,不選擇氧化鎳的原因是　　　　　　　　　　。? a.增大接觸面積,增大化學反應速率

10、 b.使鎳能均勻附著在鎵粉的表面,提高催化效率 c.為了能更好形成原電池,增大反應速率 (4)步驟③中制備氮化鎵,則判斷該反應接近完成時觀察到的現(xiàn)象是　　　　　　　　　　　　。? (5)請寫出步驟⑤中檢驗產品氮化鎵固體洗滌干凈的操作:? 　。? (6)鎵元素與鋁同族,其性質與鋁類似,請寫出氮化鎵溶于熱NaOH溶液的離子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　。? 5.(2019陜西寶雞中學三模)(20分)葡萄糖酸亞鐵 [(C6H11O7)2Fe]是醫(yī)療上常用的補鐵劑,易溶于水,幾乎不溶于乙醇。某實驗小組同學擬用下圖裝置先制備

11、FeCO3,再用FeCO3與葡萄糖酸反應進一步制得葡萄糖酸亞鐵。 請回答下列問題: (1)與普通漏斗比較,a漏斗的優(yōu)點是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (2)按上圖連接好裝置,檢査氣密性后加入藥品,打開K1和K3,關閉K2。 ①b中的實驗現(xiàn)象　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? ②一段時間后,關閉　　　　,打開　　　　(選填“K1”“K2”或“K3”),觀察到b中的溶液會流入c中,同時c中析出FeCO3沉淀。? ③b中產生的氣體的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (3)將c中制得的碳酸

12、亞鐵在空氣中過濾時間較長時,表面會變?yōu)榧t褐色,用化學方程式說明其原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　? (4)將葡萄糖酸與碳酸亞鐵混合,須將溶液的pH調節(jié)至5.8,其原因是　　　　　　　　　　。向上述溶液中加入乙醇即可析出產品,加入乙醇的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (5)有同學提出用NaHCO3溶液代替Na2CO3溶液制得的碳酸亞鐵純度更高,其可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? 參考答案 專題突破練13　綜合實驗探究 1.答案 (1)增加固液接觸面積,提取充分　沸石　(2)乙醇易揮發(fā),易燃　

13、使用溶劑量少,可連續(xù)萃取(萃取效率高)　(3)乙醇沸點低,易濃縮　AC　(4)單寧酸　水　(5)升華 解析 (1)將茶葉研細是為了增加固液接觸面積,使提取充分。為了防止暴沸,需要加入沸石。 (2)乙醇容易揮發(fā),且易燃燒。根據所給萃取的原理和裝置,可知該種萃取方法中萃取劑可以連續(xù)使用,萃取效率高。 (3)乙醇的沸點比水的低,蒸餾濃縮更容易;直形冷凝管便于餾分液體流出,故A項正確,B項錯誤。 (4)因為茶葉中含有單寧酸,故加入生石灰可以中和單寧酸,且生石灰可與水反應,從而達到吸收水的目的。 (5)固體直接轉化為氣體,屬于升華。 2.答案 (1)CaSO3+2HClCaCl2+SO2↑+

14、H2O (2)拔下分液漏斗頸部的塞子(或使分液漏斗塞上的凹槽或小孔對準分液漏斗口部的小孔),然后再旋轉下部活塞 (3)①SO2通入次氯酸鈣溶液發(fā)生氧化還原反應,不能證明強酸制備弱酸的原理　②B　E　除去HCl氣體　D中品紅溶液不褪色,F中出現(xiàn)白色沉淀 (4)2SO42--2e-S2O82-　54cV% 解析 (1)鹽酸與亞硫酸鈣反應生成氯化鈣、二氧化硫與水,反應的化學方程式為CaSO3+2HClCaCl2+SO2↑+H2O。 (2)分液漏斗使用時應使內外壓強相等,操作為拔下分液漏斗頸部的塞子(或使分液漏斗塞上的凹槽或小孔對準分液漏斗口部的小孔),然后再旋轉下部活塞。 (3)①次氯酸

15、具有強氧化性、二氧化硫具有還原性,SO2通入次氯酸鈣溶液發(fā)生氧化還原反應,不能證明強酸制備弱酸的原理。②A裝置制備SO2,由于鹽酸易揮發(fā),制備的二氧化硫中混有HCl,用飽和的亞硫酸氫鈉溶液除去HCl,再通過碳酸氫鈉溶液,可以驗證亞硫酸酸性比碳酸強,用酸性高錳酸鉀溶液氧化除去CO2中混有的SO2,用品紅溶液檢驗CO2中的SO2是否除盡,再將氣體通入F中進行反應,則裝置連接順序為A、C、B、E、D、F,其中裝置C的作用是除去HCl氣體,D中品紅溶液不褪色,F中出現(xiàn)白色沉淀,可證明亞硫酸的酸性強于次氯酸。 (4)陽極失電子,對應電極反應式為2SO42--2e-S2O82-。由題給信息可得關系式S2

16、O82-~2S2O32-,則樣品中K2S2O8的純度為cV×10-32×2700.25×100%=54cV%。 3.答案 (1)①2CaO2+4HCl2CaCl2+2H2O+O2↑?、贖2O2 (2)①d→e→f→b→c→e(或d→e→f→c→b→e)?、谙缇凭珶?待反應管冷卻至室溫,停止通入氧氣,并關閉分液漏斗的活塞 (3)①中和生成的氫離子,促進反應進行(或使溶液呈堿性,減少CaO2·8H2O的溶解,或提高產品的產率等其他合理答案) ②燒杯、漏斗、玻璃棒　沿玻璃棒向漏斗中注入蒸餾水至浸沒沉淀,讓水自然流下,重復2~3次 (4)在FeCl2溶液中滴加KSCN溶液,溶液不顯紅色,再

17、加入少量CaO2粉末,溶液變紅色,說明CaO2的氧化性比FeCl3的氧化性強 解析 (1)①CaO2與鹽酸反應產生CaCl2、H2O和氧氣,反應的化學方程式為2CaO2+4HCl2CaCl2+2H2O+O2↑;②加入石蕊后溶液褪色可能是因為溶液a中存在較多的H2O2,該物質具有氧化性,能將紅色的物質氧化變?yōu)闊o色。(2)①用H2O2與MnO2反應產生O2,用濃硫酸干燥氧氣,然后是氧氣與Ca在加熱時發(fā)生反應產生CaO2,為防止空氣中的水分影響反應產物,應該再連接盛有濃硫酸的洗氣瓶。故裝置的連接順序是d→e→f→b→c→e(或d→e→f→c→b→e)。②根據完整的實驗裝置進行實驗,實驗步驟如下:Ⅰ

18、.檢驗裝置的氣密性后裝入藥品;Ⅱ.打開分液漏斗活塞,通入氣體一段時間,加熱藥品;Ⅲ.反應結束后,熄滅酒精燈,待反應管冷卻至室溫,停止通入氧氣,并關閉分液漏斗的活塞;Ⅳ.拆除裝置,取出產物。(3)①根據反應的離子方程式可知NH3與反應產生的H+結合形成NH4+,所以NH3在Ca2+和H2O2的反應過程中所起的作用是中和生成的氫離子,促進反應進行。②反應結束后,經過濾、洗滌、低溫烘干可獲得CaO2·8H2O,過濾所需要的玻璃儀器是燒杯、漏斗、玻璃棒。將沉淀進行洗滌的操作為沿玻璃棒向漏斗中注入蒸餾水至浸沒沉淀,讓水自然流下,重復2~3次。(4)要證明CaO2的氧化性比FeCl3的氧化性強,可在FeC

19、l2溶液中滴加KSCN溶液,溶液不顯紅色,再加入少量CaO2粉末,溶液變紅色,說明CaO2的氧化性比FeCl3的氧化性強。 4.答案 (1)濃氨水　球形干燥管 (2)裝置F中溶液會產生倒吸或缺少尾氣處理裝置 (3)ab　(4)裝置F中幾乎不再產生氣泡 (5)取最后的一次洗滌液于試管中,滴加AgNO3溶液,若無白色沉淀,則證明氮化鎵固體已洗滌干凈 (6)GaN+OH-+H2OGaO2-+NH3↑ 解析 (1)根據題中信息可知,裝置A制取氫氣,裝置C制取氨氣;由于是不需要加熱條件下的液體與固體作用制氨氣,故儀器X中的試劑是濃氨水,儀器Y的名稱是球形干燥管。 (2)因過量的氨氣進入裝置

20、F與稀硫酸反應,裝置F中的溶液會產生倒吸;同時該裝置缺少尾氣處理裝置。 (3)步驟①中選擇NiCl2溶液,NiCl2溶液在加熱時,先轉化為Ni(OH)2,后分解為NiO,增大接觸面積,增大化學反應速率,且能使NiO被還原生成的鎳均勻附著在鎵粉的表面,提高催化效率。 (4)步驟③中制備氮化鎵的反應為2Ga+2NH32GaN+3H2,氨氣極易溶于水,氫氣不溶于水,故判斷該反應接近完成時觀察到的現(xiàn)象是裝置F中幾乎不再產生氣泡。 (5)步驟⑤中檢驗產品氮化鎵固體是否洗滌干凈,即檢驗洗滌液中是否還含有Cl-,操作為取最后的一次洗滌液于試管中,滴加AgNO3溶液,若無白色沉淀,則證明產品氮化鎵固體已

21、洗滌干凈。 (6)鎵元素與鋁同族,其性質與鋁類似,則氮化鎵溶于熱NaOH溶液的離子方程式為GaN+OH-+H2OGaO2-+NH3↑。 5.答案 (1)平衡氣壓,利于稀硫酸順利流下 (2)①鐵屑溶解,溶液變?yōu)闇\綠色,有大量氣泡產生?、贙3　K2?、叟懦鲅b置內的空氣,防止生成的FeCO3被氧化;把b中溶液壓進c中 (3)4FeCO3+O2+6H2O4Fe(OH)3+4CO2 (4)抑制Fe2+的水解　降低溶劑的極性,使晶體的溶解量減小更易析出 (5)溶液的pH降低,減少氫氧化亞鐵雜質的生成 解析 (1)a為恒壓滴液漏斗,可以保證內部壓強不變,使漏斗內液體順利流下。 (2)①b中鐵

22、屑與稀硫酸反應,鐵屑會逐漸溶解,溶液由于產生Fe2+變?yōu)闇\綠色,并有大量氣泡產生。②反應一段時間后,需要把FeSO4加到c中,所以需要關閉K3,打開K2,利用產生的氣體把FeSO4壓入到c中。③FeCO3易被氧化,b中反應產生的H2一是把裝置內的空氣排干凈,防止生成的FeCO3被氧化;二是把b中溶液壓進c中。 (3)過濾時間過長會發(fā)現(xiàn)產品部分變?yōu)榧t褐色,原因是FeCO3與O2及H2O反應生成Fe(OH)3,化學方程式為4FeCO3+O2+6H2O4Fe(OH)3+4CO2。 (4)Fe2+易發(fā)生水解,將溶液的pH調節(jié)至5.8,可抑制Fe2+的水解。乙醇分子的極性比水小,可以降低葡萄糖酸亞鐵在水中的溶解量,便于葡萄糖酸亞鐵析出。 (5)碳酸根離子水解后溶液堿性較強,易生成氫氧化亞鐵,用NaHCO3溶液代替Na2CO3溶液可以降低溶液的pH,以免產生氫氧化亞鐵,得到的產品純度更高。