热点强化35 实验方案的评价-【优化探究】2025年高考化学一轮复习高考总复习配套课件（苏教版2019）

热点强化35 实验方案的评价 优化探究 大单元六　化学实验综合应用 专题14　化学实验综合应用 实验方案评价的五个角度： 一、从实验原理的可行性评价 二、从原料的用量多少评价 三、从是否符合绿色化学观念评价 四、从不同装置的优化组合进行评价 五、从实验方案的优劣势对比进行评价 技法指导 1. 实验室制备Al2S3，下列方案可行的是(　D　) A. 将AlCl3溶液与Na2S溶液混合 B. 将H2S气体通入Al2(SO4)3溶液中 C. 将Al(NO3)3固体与K2S固体混合 D. 将金属铝与硫黄混合加热 D 热点训练 该题首先从原理角度辨析了Al2S3的制备，要注意可溶性的铝盐和硫化物 溶液混合时会发生相互促进的水解反应，水解的离子方程式为2Al3＋＋ 3S2－＋6H2O 2Al(OH)3↓＋3H2S↑，同理将H2S气体通入Al2(SO4)3溶液 也无法制备Al2S3，只有将金属铝与硫黄混合加热，可制得。 丙： →Al(OH)3 2. 以Al、稀H2SO4和NaOH为原料制取Al(OH)3，甲、乙、丙3个学生分别 用3种不同的途径制备： 甲：Al Al2(SO4)3 Al(OH)3 乙：Al NaAlO2 Al(OH)3 若要制得等物质的量的Al(OH)3，则上述哪个方案最好？ ⁠。 丙　 实验方案(简述过程) 消耗H2SO4/mol 消耗NaOH/mol 甲：Al→Al2(SO4)3→Al(OH)3 1.5 3 乙：Al→NaAlO2→Al(OH)3 0.5 1 丙： →Al(OH)3 3/8 3/4 丙方案最好，产生等物质的量的Al(OH)3时所用原料最少。 实验方案(简述过程) 消耗H2SO4/mol 消耗NaOH/mol 甲：Al→Al2(SO4)3→Al(OH)3 1.5 3 乙：Al→NaAlO2→Al(OH)3 0.5 1 丙： →Al(OH)3 3/8 3/4 现将甲、乙、丙三个方案制取1 mol Al(OH)3消耗的硫酸和氢氧化钠的物 质的量剖析如下： 3. (2024·江苏高三检测)二氧化氯(ClO2)是一种高效消毒灭菌剂，可有效 灭活病毒，但其稳定性较差，故常采用H2O2和NaOH混合溶液将其吸收 转化为NaClO2保存。现利用如图装置及试剂制备NaClO2。 已知：①ClO2的熔点为－59 ℃，沸点为11 ℃；稳定性较差，易分解， 体积分数大于10％时可能爆炸；ClO2极易溶于水，且在碱性环境中发生 反应：2ClO2＋2OH－ Cl ＋Cl ＋H2O。 ②高于60 ℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl。 回答下列问题： (1)将一定量NaClO3与Na2SO3、H2SO4溶液中的一种配成悬浊液，加入到 三颈烧瓶中，通过滴液漏斗缓慢滴加另一种溶液，充分反应，过滤。滴 液漏斗中的溶液是 ⁠。 H2SO4溶液　 利用氮气排尽装置中的空气，用硫酸与NaClO3、Na2SO3作用生成ClO2，进入装置C中被置于冰水浴中的NaOH和H2O2的混合溶液吸收，最后尾 气处理； (1)ClO2稳定性较差，易分解，体积分 数大于10％时可能爆炸，故应该缓慢 加入硫酸，故滴液漏斗中的溶液是H2SO4溶液。 (2)B为ClO2的发生装置，生成ClO2的离子方程式为 ⁠ ⁠。 (2)B为ClO2的发生装置，硫酸与NaClO3、Na2SO3作用生成ClO2，离子方 程式为2Cl ＋S ＋2H＋ 2ClO2↑＋H2O＋S 或2Cl ＋SO2 2ClO2↑＋S 。 2Cl ＋S ＋ 2H＋ 2ClO2↑＋H2O＋S (或2Cl ＋SO2 2ClO2↑＋S ) (3)实验过程中通入N2的目的是 ⁠ ⁠；实验室可用饱和NaNO2溶液、NH4Cl溶液制取N2，化学方程式 为 ⁠。 (3)实验过程中通入N2的目的是稀释ClO2，防止因浓度过高而分解爆炸； 实验室可用饱和NaNO2溶液、NH4Cl溶液制取N2，同时生成氯化钠和 水，反应的化学方程式为NH4Cl＋NaNO2 NaCl＋2H2O＋N2↑。 稀释ClO2，防止因浓度过高而分解爆 炸 NH4Cl＋NaNO2 NaCl＋2H2O＋N2↑ (4)装置C中NaOH不能过量的原因是 ⁠。 (4)ClO2极易溶于水，且在碱性环境中发生反应：2ClO2＋2OH－ Cl ＋Cl ＋H2O，NaOH过量时会导致Cl 杂质产生。 产品中会混有NaClO3杂质 (5)饱和NaClO2溶液在温度低于38 ℃时析出的晶体是NaClO2·3H2O，高 于38 ℃时析出晶体是NaClO2。从NaClO2溶液中获得NaClO2固体的操 作： ⁠ (须使用的试剂： 无水乙醇)。 (5)从溶液中制取晶体，一般采用蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥的方法， 为防止析出NaClO2·3H2O，应趁热过滤，由题目信息可知，应控制温度 在38～60 ℃时进行蒸发浓缩，低于60 ℃时干燥。 减压，控制温度在55 ℃，蒸发结晶，趁热过滤，用无水乙醇洗 涤所得固体，控制温度低于60 ℃时干燥，得到成品 4. (2024·河北部分重点高中检测)工业制备并提取一氯乙酸(ClCH2COOH) 的母液中有CH3COOH、ClCH2COOH、Cl2CHCOOH等残留。实验室用 多孔硫颗粒作催化剂，对母液进行深度氯化，使其中的残留物转化为有 广泛应用价值的三氯乙酸(CCl3COOH)。 主要反应方程式：ClCH2COOH＋2Cl2 CCl3COOH＋2HCl。制备装置 如图所示。 回答下列问题： (1)装置甲中用仪器X替换分液漏斗的好处是 ⁠ ⁠。 平衡压强，可以使浓盐酸 顺利滴下 (2)装置甲中制取Cl2的离子方程式为 ⁠ ⁠。 (3)装置丁中仪器Y的名称是 ⁠。 2Mn ＋16H＋＋10Cl－ 2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O　 球形冷凝管　 (4)制备三氯乙酸时，需要控制温度在140 ℃左右持续加热，则丁的加热 方法是 (填“水浴加热”“油浴加热”或“酒精灯直接加 热”)。 油浴加热　 在装置甲中浓盐酸与KMnO4反应制取Cl2，浓盐酸具有挥发性，在装置乙中用饱和食盐水除去挥发出的杂质HCl，在装置丙中用浓硫酸干燥Cl2，然后将干燥纯净的Cl2通入装置丁中，与一氯乙酸在S的催化下加热发生取代反应生成三氯乙酸和HCl，余的气体用NaOH溶液吸收，防止污染大气。 (4)制备三氯乙酸时，需要控制温度在140 ℃左右持续加热，由于水浴加 热温度不超过100 ℃，酒精灯直接加热温度不容易控制，因此该装置的 加热方法是油浴加热。 (5)制备三氯乙酸的过程中不需要另加沸石，原因是 ⁠ ⁠。 (5)由于催化剂多孔硫颗粒状态为固体，该物质既可起到催化剂作用，同 时也可以防止液体暴沸，因此制备过程中不需要另加沸石。 多孔硫颗粒状态为 固体，该物质可同时起到催化剂和防止暴沸的作用 (6)可以用p K a(p K a＝－lg K a)来衡量酸性的强弱，表中是部分酸的p K a数据： 物质 ClCH2COOH Cl2CHCOOH CCl3COOH H2SO3 p K a (室温) 2.86 1.29 0.65 p K a1＝1.9、 p K a2＝7.5 ①从表中数据可知，酸性：ClCH2COOH＜Cl2CHCOOH＜CCl3COOH， 请从物质结构角度解释原因： ⁠ ⁠ ⁠ ⁠。 ②在Na2SO3溶液中加入足量的ClCH2COOH，反应的离子方程式为 ⁠ ⁠。 Cl原子电负性大，使羧基的极性增强， 羧基中的H原子更容易电离，物质分子中烃基上的Cl原子数目越多，羧 基中的H原子就越容易电离，其相应的氯代乙酸的酸性就越强，故三氯 乙酸最容易电离出氢离子，其酸性最强 S ＋ClCH2COOH ClCH2COO－＋HS (6)①根据表中数据可知，p K a：ClCH2COOH＞Cl2CHCOOH＞ CCl3COOH，弱酸的p K a越大，则相应的弱酸的酸性就越弱，故酸性： ClCH2COOH＜Cl2CHCOOH＜CCl3COOH。从物质结构角度分析，这是 由于Cl原子电负性大，使羟基的极性增强，羟基中的H原子更容易发生 电离，物质分子中烃基上的Cl原子数目越多，羧基中的H原子就越容易 电离，因此相应的氯代乙酸的酸性就越强，故三氯乙酸最容易电离出氢 离子，其酸性最强； ②根据p K a可知酸性：H2SO3＞ClCH2COOH＞HS ，根据复分解反应 的规律，强酸可与弱酸盐反应制取弱酸，向Na2SO3溶液中加入足量的 ClCH2COOH，发生反应生成NaHSO3和ClCH2COONa，该反应的离子方 程式为S ＋ClCH2COOH ClCH2COO－＋HS 。 $$