（通用版）高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 專題突破練13 綜合實(shí)驗(yàn)探究（含解析）-人教版高三化學(xué)試題

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1、專題突破練13　綜合實(shí)驗(yàn)探究 非選擇題(本題包括5個(gè)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(diǎn)234.5 ℃,100 ℃以上開始升華),有興奮大腦神經(jīng)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)時(shí)燒瓶中溶劑受熱蒸發(fā),蒸汽沿蒸汽導(dǎo)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(jìn)行萃取。萃取液液面達(dá)到虹吸管3頂端時(shí),經(jīng)虹吸管3返回?zé)?從而實(shí)現(xiàn)對(duì)茶葉末的連續(xù)萃取?；卮?/p>

2、下列問題: (1)實(shí)驗(yàn)時(shí)需將茶葉研細(xì),放入濾紙?zhí)淄?中,研細(xì)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(diǎn)是　　　　　　　　　　　　　。? (3)提取液需經(jīng)“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(diǎn)是　　　　　　　　　　　?！罢麴s濃縮”需選用的儀器除了圓底燒瓶、蒸餾頭、溫度計(jì)、接收管之外,還有　　　　　(填標(biāo)號(hào))。? 　　　　　　　　　　　　　　　　 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(jié),該分離提純方法的名稱是　　　　　。? 2.(2019河北張家口質(zhì)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(yīng)的化學(xué)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(qiáng)弱。 ①甲同學(xué)認(rèn)為按照A→C→F的順序連接裝置即可證明,乙同學(xué)認(rèn)為該方案不合理,其理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? ②丙同學(xué)設(shè)計(jì)的合理實(shí)驗(yàn)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(qiáng)于次氯酸的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (4)K2S2O8具有強(qiáng)氧化性,可通過電解H2SO4和K2SO4的混合溶液制得,其陽極反應(yīng)式為　　　　　　　　　　　,稱取0.250 0 g產(chǎn)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(yīng)。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(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn),消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)小組擬探究CaO2的性質(zhì)及其實(shí)驗(yàn)室制法。 (1)實(shí)驗(yàn)探究CaO2與酸的反應(yīng)。 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(yīng),產(chǎn)生能使帶火星木條復(fù)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(shí)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(yīng)的化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? ②加入石蕊溶液后溶液褪色可能是因?yàn)槿芤篴中存在較多的　　　　　。? (2)用如圖所示裝置制備過氧化鈣,其反應(yīng)原理為Ca+O2CaO2。 ①請(qǐng)選擇實(shí)驗(yàn)所需要的裝置,按氣流方向連接的順序?yàn)椤　　　　　　　　　　　　　　?填儀器接口的字母,上述裝置可不選用也可重復(fù)使用)。? ②根據(jù)完整的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)步驟

7、如下:Ⅰ.檢驗(yàn)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(shí)間,加熱藥品;Ⅲ.反應(yīng)結(jié)束后,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(填操作);Ⅳ.拆除裝置,取出產(chǎn)物。? (3)利用反應(yīng)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(yīng)過程中所起的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? ②反應(yīng)結(jié)束后,經(jīng)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(jìn)行洗滌的操作

8、為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (4)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明CaO2的氧化性比FeCl3的氧化性強(qiáng):　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? 4.(20分)氮化鎵(GaN)被稱為第三代半導(dǎo)體材料,其應(yīng)用已經(jīng)取得了突破性的進(jìn)展。 已知: (ⅰ)氮化鎵性質(zhì)穩(wěn)定,不與水、酸反應(yīng),只在加熱時(shí)溶于濃堿溶液。 (ⅱ)NiCl2溶液在加熱時(shí),先轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2,后分解為NiO。 (ⅲ)制備氮化鎵的反應(yīng)為2Ga+2NH32GaN+3H2 某學(xué)?；瘜W(xué)興

9、趣小組在實(shí)驗(yàn)室制備氮化鎵,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示: 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟如下: ①滴加幾滴NiCl2溶液潤濕金屬鎵粉末,置于反應(yīng)器中; ②先通入一段時(shí)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(shí)間; ④停止加熱,繼續(xù)通入氨氣,直至冷卻; ⑤將反應(yīng)器內(nèi)的固體轉(zhuǎn)移到盛有鹽酸的燒杯中,充分反應(yīng)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(cuò)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(xué)反應(yīng)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(yīng)速率 (4)步驟③中制備氮化鎵,則判斷該反應(yīng)接近完成時(shí)觀察到的現(xiàn)象是　　　　　　　　　　　　。? (5)請(qǐng)寫出步驟⑤中檢驗(yàn)產(chǎn)品氮化鎵固體洗滌干凈的操作:? 　。? (6)鎵元素與鋁同族,其性質(zhì)與鋁類似,請(qǐng)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(xué)三模)(20分)葡萄糖酸亞鐵 [(C6H11O7)2Fe]是醫(yī)療上常用的補(bǔ)鐵劑,易溶于水,幾乎不溶于乙醇。某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)擬用下圖裝置先制備

11、FeCO3,再用FeCO3與葡萄糖酸反應(yīng)進(jìn)一步制得葡萄糖酸亞鐵。 請(qǐng)回答下列問題: (1)與普通漏斗比較,a漏斗的優(yōu)點(diǎn)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(guān)閉K2。 ①b中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? ②一段時(shí)間后,關(guān)閉　　　　,打開　　　　(選填“K1”“K2”或“K3”),觀察到b中的溶液會(huì)流入c中,同時(shí)c中析出FeCO3沉淀。? ③b中產(chǎn)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(shí)間較長時(shí),表面會(huì)變?yōu)榧t褐色,用化學(xué)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(diào)節(jié)至5.8,其原因是　　　　　　　　　　。向上述溶液中加入乙醇即可析出產(chǎn)品,加入乙醇的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (5)有同學(xué)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)低,易濃縮　AC　(4)單寧酸　水　(5)升華 解析 (1)將茶葉研細(xì)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(jù)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(diǎn)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(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤。 (4)因?yàn)椴枞~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(yīng),從而達(dá)到吸收水的目的。 (5)固體直接轉(zhuǎn)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(duì)準(zhǔn)分液漏斗口部的小孔),然后再旋轉(zhuǎn)下部活塞 (3)①SO2通入次氯酸鈣溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng),不能證明強(qiáng)酸制備弱酸的原理?、贐　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(yīng)生成氯化鈣、二氧化硫與水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaSO3+2HClCaCl2+SO2↑+H2O。 (2)分液漏斗使用時(shí)應(yīng)使內(nèi)外壓強(qiáng)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(duì)準(zhǔn)分液漏斗口部的小孔),然后再旋轉(zhuǎn)下部活塞。 (3)①次氯酸

15、具有強(qiáng)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(yīng),不能證明強(qiáng)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(yàn)證亞硫酸酸性比碳酸強(qiáng),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(yàn)CO2中的SO2是否除盡,再將氣體通入F中進(jìn)行反應(yīng),則裝置連接順序?yàn)锳、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(qiáng)于次氯酸。 (4)陽極失電子,對(duì)應(yīng)電極反應(yīng)式為2SO42--2e-S2O82-。由題給信息可得關(guān)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(yīng)管冷卻至室溫,停止通入氧氣,并關(guān)閉分液漏斗的活塞 (3)①中和生成的氫離子,促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行(或使溶液呈堿性,減少CaO2·8H2O的溶解,或提高產(chǎn)品的產(chǎn)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(fù)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(qiáng) 解析 (1)①CaO2與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生CaCl2、H2O和氧氣,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CaO2+4HCl2CaCl2+2H2O+O2↑;②加入石蕊后溶液褪色可能是因?yàn)槿芤篴中存在較多的H2O2,該物質(zhì)具有氧化性,能將紅色的物質(zhì)氧化變?yōu)闊o色。(2)①用H2O2與MnO2反應(yīng)產(chǎn)生O2,用濃硫酸干燥氧氣,然后是氧氣與Ca在加熱時(shí)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生CaO2,為防止空氣中的水分影響反應(yīng)產(chǎn)物,應(yīng)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(jù)完整的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)步驟如下:Ⅰ

18、.檢驗(yàn)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(shí)間,加熱藥品;Ⅲ.反應(yīng)結(jié)束后,熄滅酒精燈,待反應(yīng)管冷卻至室溫,停止通入氧氣,并關(guān)閉分液漏斗的活塞;Ⅳ.拆除裝置,取出產(chǎn)物。(3)①根據(jù)反應(yīng)的離子方程式可知NH3與反應(yīng)產(chǎn)生的H+結(jié)合形成NH4+,所以NH3在Ca2+和H2O2的反應(yīng)過程中所起的作用是中和生成的氫離子,促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行。②反應(yīng)結(jié)束后,經(jīng)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(jìn)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(fù)2~3次。(4)要證明CaO2的氧化性比FeCl3的氧化性強(qiáng),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(qiáng)。 4.答案 (1)濃氨水　球形干燥管 (2)裝置F中溶液會(huì)產(chǎn)生倒吸或缺少尾氣處理裝置 (3)ab　(4)裝置F中幾乎不再產(chǎn)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(jù)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(jìn)入裝置

20、F與稀硫酸反應(yīng),裝置F中的溶液會(huì)產(chǎn)生倒吸;同時(shí)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(shí),先轉(zhuǎn)化為Ni(OH)2,后分解為NiO,增大接觸面積,增大化學(xué)反應(yīng)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(yīng)為2Ga+2NH32GaN+3H2,氨氣極易溶于水,氫氣不溶于水,故判斷該反應(yīng)接近完成時(shí)觀察到的現(xiàn)象是裝置F中幾乎不再產(chǎn)生氣泡。 (5)步驟⑤中檢驗(yàn)產(chǎn)品氮化鎵固體是否洗滌干凈,即檢驗(yàn)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(chǎn)品氮化鎵固體已

21、洗滌干凈。 (6)鎵元素與鋁同族,其性質(zhì)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(chǎn)生?、贙3　K2?、叟懦鲅b置內(nèi)的空氣,防止生成的FeCO3被氧化;把b中溶液壓進(jìn)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(zhì)的生成 解析 (1)a為恒壓滴液漏斗,可以保證內(nèi)部壓強(qiáng)不變,使漏斗內(nèi)液體順利流下。 (2)①b中鐵

22、屑與稀硫酸反應(yīng),鐵屑會(huì)逐漸溶解,溶液由于產(chǎn)生Fe2+變?yōu)闇\綠色,并有大量氣泡產(chǎn)生。②反應(yīng)一段時(shí)間后,需要把FeSO4加到c中,所以需要關(guān)閉K3,打開K2,利用產(chǎn)生的氣體把FeSO4壓入到c中。③FeCO3易被氧化,b中反應(yīng)產(chǎn)生的H2一是把裝置內(nèi)的空氣排干凈,防止生成的FeCO3被氧化;二是把b中溶液壓進(jìn)c中。 (3)過濾時(shí)間過長會(huì)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品部分變?yōu)榧t褐色,原因是FeCO3與O2及H2O反應(yīng)生成Fe(OH)3,化學(xué)方程式為4FeCO3+O2+6H2O4Fe(OH)3+4CO2。 (4)Fe2+易發(fā)生水解,將溶液的pH調(diào)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(qiáng),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(chǎn)生氫氧化亞鐵,得到的產(chǎn)品純度更高。